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一、重点学科建设项目定义

    1. 重点学科建设项目名称:矿山电力传动控制与信息自动化理论与技术

    2. 项目隶属领域:

    一级领域:基础产业和高新技术

    二级领域:能源(电工);信息(自动控制, 电子与通信)

    本项目主要涉及的学科:电力电子与电力传动、控制理论与控制工程、电力系统及其自动化、检测技术与自动化装置、通信与信息系统、电机与电器等

    承担学科建设项目的主要学科有:电力电子与电力传动(国家重点学科)、控制理论与控制工程(江苏省重点学科)。

二、重点学科建设项目背景

    1.项目意义

    在矿山领域,数字化、信息自动化与数字传动控制一体化模式是当前世界发展的趋势。矿山电力传动控制与信息自动化理论与技术是急待解决的关键问题。凡是电能的产生、输送、存贮、变换和控制、新能源的有效利用,高科技产业与实验研究室,直到通信、计算机、精密的医疗电子仪器都离不开电力电子技术。从电网供给的电能,50%要经过电力电子技术再处理,才送到工厂、家庭及研究机构。全国生产的电能一半以上为电动机所用,而大功率电机占其绝大部分,煤炭和矿山行业又是大功率电动机的主要用户。全国仅矿山行业有三千多个矿井,每个矿井2台以上大功率提升机,还有若干水泵、风机等大功率电动机设备,在此领域有广阔的应用背景。

    本项目建设是一个特别迷人和具有挑战性的领域,可应用于电力、航空航天、冶金、煤炭等各个领域。在我国矿山领域,矿山电力传动控制与信息自动化理论与技术是非常重要和必不可少的。是我国矿山安全生产的重要部分,是我国现代化矿山的重要标志。

从全球工业自动化的发展趋势可以预见,本项目建设成果具有巨大的应用前景,会带来巨大的社会经济效益。

    本项目的建设内容已成为国民经济发展的重要组成部分,在国家科技体系中具有特殊的重要地位,符合国家发展能源科技,建设国家能源基地的发展战略。

    2.国际水平

    在矿山领域,数字化、信息自动化与数字传动控制一体化模式是当前本学科领域世界发展的趋势。矿山电力传动控制与信息自动化理论与技术是国际前沿和热门研究课题。代表当前矿山电力传动及信息自动化应用技术方向的有:德国西门子公司、瑞典ABB公司、美国GE公司等。这些公司在矿山领域的关键技术是国际领先的。

    3.国内水平

    1)本建设项目现有国内水平,衡量指标

   目前本建设项目国内基本上是跟踪国际先进水平,技术上已达到国际先进水平。

    2)与国际先进水平相比存在的差距和主要问题

    数字化、信息自动化理论与技术距国际先进水平仍有差距。主要原因在于集中组织技术力量不够,资金投入不够。

    3)近10年来已安排相关的国家重点建设情况,重大支持和资金投入情况

    近年来承担的国家重点项目有:

    国家技术创新项目“大型提升机电力传动数字控制”;“矿用采煤机电牵引开关磁阻电机控制”;国家科技型中小企业创新基金项目“矿井多媒体综合业务数字网”;国家“十五”科技攻关项目“电子商务与现代物流技术研究开发及示范工程”。

    已初步成为国内在该领域的科技创新基地与创新人才培养基地。近三年年均科研经费均在2500万元以上、2001年度的科研经费达3000多万元。

三、重点学科建设项目的整体目标

    1. 本重点学科建设项目的整体目标

    通过5年的建设,保持在大功率电力传动与控制领域的国内领先地位,开发研究电力传动的全数字控制关键技术,形成有特色的具有自主知识产权的大功率全数字直流传动调速控制系统、大功率全数字交交变频传动控制系统、大功率开关磁阻电机及其控制系统等,达到国际先进水平。建设一支优秀的学科梯队,使之成为一个具有创新能力、团结协作和勇于奉献的教学科研群体。建设成为国内一流、国际有一定影响的电力传动及其自动化领域的实验研究中心、开发研究基地和人才培养基地。

    2. 本重点学科建设项目具体指标

    本建设项目的主要指标:

    1)大功率电力传动数字控制

    大功率直流传动全数字控制系统与装置、大功率交交变频同步电机传动全数字控制系统与装置达到国际先进水平。

    标志性成果:在全数字直流传动控制关键技术与系统、全数字交交变频同步电机传动控制关键技术与系统方面取得较大突破。

    2)电力电子新技术与数字电力控制

    电力电子有源谐波滤波理论与系统、电力系统全数字动态无功功率补偿控制理论与系统、新型电力电子数字控制系统及其应用技术达到国际先进水平。提出反振荡适应振动控制理论、用电气控制手段解决提升机机械振动和井塔建筑结构振动问题达到国际先进水平。

    标志性成果:力争在电力传动非线性耦合振荡控制理论与新技术、全数字动态无功功率补偿关键技术与系统、电力电子有源谐波滤波关键技术方面取得较大突破。

    3)新型开关磁阻电机与矿用智能电器

    矿用输送机开关磁阻电机调速控制装置、电牵引采煤机开关磁阻电机调速控制装置、矿用电机车开关磁阻电机调速控制装置、矿用智能电器装置达到国际先进水平。

    标志性成果:在矿用开关磁阻电机传动控制关键技术与系统、矿用智能电器关键技术与系统方面取得较大突破。

    4)矿山井下多媒体数字综合业务网络理论与关键技术

    矿井多媒体综合业务数字网、局矿远程综合信息(图象、图形、数据)传输与控制的理论与技术、矿井宽带接入技术与装置、电子商务与现代物流系统及其应用技术达到国际先进水平:。

    标志性成果:在矿井多媒体综合业务数字网技术平台、宽带接入网关键技术与平台方面取得较大突破。

四、本重点学科建设项目所需总经费的说明

    项目建设拟投入总经费:

 

五、本重点学科建设项目已有的优势、特点

    “电力电子与电力传动”1981年被批准为博士学位授权点,是首批批准的博士点之一,是至今为止全国唯一的煤炭行业和矿山系统的电气工程类博士学科点。“控制理论与控制工程”,1997年被批准为博士学位授权点。

     本建设项目承担的学科有“电力电子与电力传动”国家级重点学科,江苏省重点学科“控制理论与控制工程”;并设有电气工程博士后科研流动站,控制科学与工程博士后科研流动站。还建有“国家煤炭工业电力传动与控制重点实验室”、江苏省“电力传动与自动控制”工程技术中心、中德西门子“电力传动”技术研究中心、中瑞ABB“电力传动”技术研究中心、煤炭工业提升机电力传动控制研究开发中心、美国德州DSP实验室。

    本建设项目的理论与技术水平已在电力传动与控制技术研究领域取得领先地位,具备深入研究的软件基础。在该领域的研究方向是电机传动与控制技术,技术在国内领先。在交、直流传动方面,以大功率变流装置传动电机调速系统和大功率交-交变频调速传动及大功率交直交变频调速系统为主。这些变流、变频传动装置功率大,一般为几百千瓦至数千千瓦。特色成果:井下防爆绞车交-交变频装置、钢缆皮带输送机ASCS全数字调速电控系统、全数字化交-交变频器低频拖动装置等处于国内领先水平;基于Simadyn-D全数字直流传动系统和交交变频同步电机传动系统达到当前国际先进水平。研究成果在煤炭、冶金、有色金属等矿山的大型矿井提升机传动、大型风机传动与调速等领域已有较多的应用。解决了现代矿山电力传动系统的全数字化控制的重大技术问题,具有巨大的经济效益和社会效益。

    在电力传动及其自动化领域居全国前列,具有强的学科群体优势(1998年获江苏省优秀学科梯队。年龄、知识层次结构合理的人才队伍)、强的学科成果优势,培养造就了一大批优秀人才[其中有二位工程院院士,陈清泉院士(香港大学);汤德全院士(北京煤科院)],近三年年均经费均在2500万元以上、可持续发展优势(2001年度的科研经费达3000多万元)及学科研发优势。

    目前承担科研项目49项,其中国家级5项,自然科学基金3项;曾获国家级奖3项;省部级奖40项;科研成果转让25项,直接创效益 2亿元。发表论文246多篇,被国际四大检索收录70多篇。出版学术专著15部,教材11部,译著1部。

    近五年来,邀请来访国外专家学者19名,派出高访和短期考察、参加国际会议等40人次。