電力電子與電力傳動學科主要研究新型電力電子器件、電能的變換與控制、功率源、電力傳動及其自動化等理論技術(shù)和應用。它是綜合了電能變換、電磁學、自動控制、微電子及電子信息、計算機等技術(shù)的新成就而迅速發(fā)展起來的交叉學科,對電氣工程學科的發(fā)展和社會進步具有廣泛的影響和巨大的作用。該學科對實踐動手能力要求很高,難度較大。本科是電氣工程、自動化、電子信息工程的適合報考這個專業(yè)。該專業(yè)需要的基礎(chǔ)是電路基礎(chǔ),模擬電路與數(shù)字電路,電機學,單片機技術(shù),計算機控制技術(shù),電力電子技術(shù),電力拖動自動控制系統(tǒng),數(shù)字信號處理。
一、學科研究范圍:
電力電子器件的原理、制造及其應用技術(shù);電力電子電路、裝置、系統(tǒng)及其仿真與計算機輔助設(shè)計;電力電子系統(tǒng)故障診斷及可靠性;電力傳動及其自動控制系統(tǒng);電力牽引;電磁測量技術(shù)與裝置;先進控制技術(shù)在電力電子裝置中的應用;電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用;電能變換與控制;諧波抑制與無功補償。
二、研究方向:
1)諧波抑制與無功補償
2)電力電子電路仿真與設(shè)計
3)計算機控制系統(tǒng)
4)電氣系統(tǒng)智能控制技術(shù)
5)現(xiàn)代控制理論及其電氣傳動中的應用
6)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)及應用
7)現(xiàn)代交、直流電機調(diào)速技術(shù)
8)功率變換技術(shù)的研究
該專業(yè)實力最強的幾所院校:華中科技大學(逆變器、UPS方面科研成果卓著,有陳堅、康勇、段善旭等知名教授,加上原南航阮新波教授的加入,華中科技大學無論在交流還是直流電源領(lǐng)域均在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位)浙大(擁有國內(nèi)唯一的電力電子國家實驗室,師資力量雄厚,有汪棲生院士和徐德鴻等知名教授,科研成果較多)西安交通大學(西交的電力電子與能源研究中心在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平,科研成果較多,有電力電子知名專家王兆安教授)南京航空航天大學(有航空電源航空科技重點實驗室,師資力量雄厚,科研成果較多)合肥工業(yè)大學和中國礦業(yè)大學(有電力電子與電力傳動國家重點學科)
華北電力大學的張一工教授是國內(nèi)諧波抑制與無功補償領(lǐng)軍人物之一,另外石新春和韓民曉教授也是電力電子與電力傳動佼佼者。
三、電力電子專業(yè)狀況及職場發(fā)展
毫無疑問,電力系統(tǒng)是電氣工程下面一個非常非常傳統(tǒng)的專業(yè),畢業(yè)后較大的可能進入國家電網(wǎng)或南方電網(wǎng)下屬的各級電力公司,因而也算是一個旱澇保收的鐵飯碗;而電力電子與電力傳動卻是一個全新的專業(yè),是電力學、電子學與控制理論的交叉學科,涉及到電路拓撲、自動理論、模電數(shù)電綜合知識,并且動手能力、實踐經(jīng)驗在某種程度上決定了項目的成敗。電力電子專業(yè)的同學畢業(yè)后一般進入企業(yè)或研究所,如世界頂尖的電力電子公司,如Emerson、GE、Simens、ABB、Philips、Oslang等,當然還有一堆國內(nèi)的公司,一般從事開關(guān)電源、UPS、變頻器、無功補償、及有源濾波等等。
電力電子與電力傳動是一個全新的學科,國內(nèi)的老師大多電機出身,很有可能不能提供實際的指導,但是導師的重要性在于能夠給你提供廣闊的研究資源,帶領(lǐng)進入這個學科的大門。這個學科較強的國內(nèi)較強校還是有的:第一個不可否認就是浙江大學,徐德鴻、錢照明、呂征宇教授等;第二個是西安交通大學,德高望重的王兆安老師、及他的兩個高徒劉進軍、楊旭;最后的一個是南京航空航天大學的嚴仰光及他的學生阮新波教授等。當然,國際上最牛的學校是美國弗吉尼亞大學的國家電力電子系統(tǒng)研究中心,最最最牛的Fred.Lee李澤元教授就在這里;當然,美國的科羅那多大學也不弱,特別是在電力電子的數(shù)字控制方向,著名電力電子學科教材Fundamentalofpowerelectronics的作者Erickson就是這里的領(lǐng)軍人物。有志于想到國外從事電力電子研究的同學,可以申請這兩所學校。
但是,很遺憾的是,電力電子目前只是一門技術(shù),而不能夠稱為一門科學的學科,那是因為尚未形成完整及精確的理論基礎(chǔ)。因為如果沒有深厚的理論基礎(chǔ),就不能稱之為科學。這門學科目前主要是從事電路拓撲與應用技術(shù)的研究,目前的理論基礎(chǔ)是線性控制方法與電路工程。但是,電力電子其實不應視作一個線性系統(tǒng),因為功率器件是工作于開關(guān)狀態(tài)的,也就是一個強病態(tài)非線性系統(tǒng)。因而,可以這么說,目前的電力電子系統(tǒng)基于線性控制理論是完全不夠的,甚至在某些場合下可以導出一些錯誤的結(jié)論。
電力電子技術(shù)目前有幾個研究方向:高頻開關(guān)電源技術(shù):所有的信息系統(tǒng)與通信設(shè)備都需要使用開關(guān)電源,小到各種便攜數(shù)碼產(chǎn)品,還有現(xiàn)在時興的各種平板電視,大到服務器系統(tǒng)、通信基站機房、及種種航空設(shè)施等;電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用:如各種諧波補償、有源濾波裝置等,還有不斷發(fā)展的不間斷電源設(shè)備(UPS),電動汽車的驅(qū)動與控制系統(tǒng),電機的節(jié)能驅(qū)動方面如各種變頻器(包括變頻空調(diào)),在當前能源短缺的狀況下,太陽能、風能及各種再生能源的應用,電力電子技術(shù)是最關(guān)鍵的技術(shù)要素??梢韵葟囊恍I(yè)期刊了解一下這門學科,國內(nèi)的有《中國電機工程學報》、《電工技術(shù)學報》、《電力電子技術(shù)》及《電工技術(shù)雜志》,國際上的有IEEE的《PowerElectronics》、會議有IEEE的APEC、PESC、ECCE等。
根據(jù)多年的開關(guān)電源實際研發(fā)經(jīng)驗,我認為這一門方向的基礎(chǔ)是:第一位的是控制理論;第二位的是電路知識;第三位也非常重要的模擬電子,當然如今電力電子的數(shù)字控制是一個非常重要的發(fā)展方向,單片機、DSP的數(shù)字控制技術(shù)也將占有非常重要的地位。但是現(xiàn)實的情況下,很多從事電力電子研發(fā)的人,很多的就學過一門"電力電子技術(shù)"就根本就不夠,因為很難理解電力電子系統(tǒng)的控制環(huán)路設(shè)計;但是學控制的人也下手無門,因為很可能不知道如何結(jié)合控制與電路拓撲,甚至對電路的工作原理根本不明白。其實這一學科最缺乏的是多學科交叉人才,搞控制的很多不大懂電子電氣理論;搞電子電氣的又不明白控制基礎(chǔ)不了解數(shù)字控制技術(shù)。
另外,一個更重要的問題是,電力電子是一門實踐性極強的學科,現(xiàn)在的大學老師或是畢業(yè)的學生,理論與實踐脫節(jié)的程度實在是太嚴重了,且不必說究竟有沒有了解一點點深入的基礎(chǔ)理論。入手的第一步應該是仿制別人的產(chǎn)品,然后測量各點的實際工作波形,接著研究怎樣利用控制、電路知識來解釋各種實驗現(xiàn)象。慢慢的,就有可能成為這行的高手。所以,如果兄弟姐妹能夠忍受坐多年的冷板凳,相信在不遠的將來有輝煌的一天。
電力電子與運動控制技術(shù)可被看作是計算機技術(shù)后的第二次重大技術(shù)變革,它將極大地改變?nèi)祟惖哪茉磁c生活,但是由于目前基礎(chǔ)理論的缺失,中國將極有可能盡快趕上世界發(fā)展水平的一個重要研究方向,相信在不久的將來,具有創(chuàng)新、敏銳的中國年青人將在這一學科占有一定的理論與技術(shù)地位。