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        立足電機(jī)科教 驅(qū)動綠色未來

        2013-04-12 00:00:00張曉慧
        科學(xué)中國人 2013年7期

        程明,東南大學(xué)電氣工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,IET Fellow,IEEE高級會員。2002-2009任東南大學(xué)電氣工程學(xué)院院長,現(xiàn)任東南大學(xué)風(fēng)力發(fā)電研究中心主任、鹽城新能源汽車研究院常務(wù)副院長。從事電機(jī)系統(tǒng)及控制等領(lǐng)域科研和教學(xué)工作超過25年,主要涉及電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電及電動汽車三大方向。主持承擔(dān)國家“973”、“863”、自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目等各類研究課題40多項,發(fā)表期刊論文190余篇和重要國際會議論文1 50余篇(SOl收錄75篇、EI收錄200余篇);申請專利150余項,獲授權(quán)發(fā)明專利57項、實(shí)用新型專利69項;主編教材2部,出版著作2部,參編多部國際性英文百科全書。曾獲省部級科技進(jìn)步獎、IET電力應(yīng)用獎、SAE環(huán)保交通卓越成就獎、電力行業(yè)精品教材獎、江蘇省精品教材獎等國內(nèi)外學(xué)術(shù)獎勵和江蘇省“555高層次人才培養(yǎng)工程”中青年科技領(lǐng)軍人才、江蘇省十大優(yōu)秀專利發(fā)明人、江蘇省優(yōu)秀科技工作者等榮譽(yù)。是Energy Conversion and Management、中國電機(jī)工程學(xué)報、電工技術(shù)學(xué)報等期刊編委。個人傳記自2005年起被收入Who’s Who in the World(世界名人錄)、Who’s Who in Science and Engineering(科學(xué)與工程名人錄)和Who’s Who in Asia(亞洲名人錄)等。

        六朝古都南京,鐘靈毓秀、虎踞龍蟠。千年的城池,人杰地靈,記載著幾多驚心動魄的史話,又傳頌著幾多可歌可泣的偉績。作為中國最早建立的高等學(xué)府之一,素有“學(xué)府圣地”和“東南學(xué)府第一流”之美譽(yù)的東南大學(xué),就坐落在這歷史古都。在東南大學(xué)電氣工程學(xué)院,現(xiàn)年53歲的程明教授,與千年歷史為鄰,以古都史話為友,20余載不倦不輟,只為一探電機(jī)之神奇,一究科學(xué)之真諦。

        1960年,程明出生于江淮中部平原一戶普通人家。童年及求學(xué)期間遭遇了文化大革命的他,回憶過去,深有感觸地說,那段經(jīng)歷留給他的已不再是讓人不堪的痛苦,而是一筆寶貴的精神財富,因為那段困難的時期,造就了他堅強(qiáng)、執(zhí)著的品質(zhì),培養(yǎng)了他改變自我命運(yùn)、改變民族命運(yùn)的強(qiáng)烈責(zé)任感。

        苦心鉆研方成學(xué)術(shù)翹楚

        他的聲音從電話那端傳來,渾厚中透著儒雅謙遜的學(xué)者之氣。

        他,從事電機(jī)系統(tǒng)及控制等領(lǐng)域的科研工作超過25年,在國際上正式提出了“定子永磁型電機(jī)”這一概念,并逐漸為國際電機(jī)界所接受。近年來他對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究,取得了多項創(chuàng)新成果。在電動車驅(qū)動控制領(lǐng)域,他開拓了電動車用永磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的新領(lǐng)域,將定子永磁電機(jī)應(yīng)用于電動車驅(qū)動,提出了混合動力汽車用新型電子無級調(diào)速系統(tǒng)等。

        眾多亮點(diǎn)——科研先鋒填補(bǔ)業(yè)界空白

        上世紀(jì)90年代以來,國際上出現(xiàn)了雙凸極永磁電機(jī)、磁通切換永磁電機(jī)、磁通反向永磁電機(jī)等三大類新型永磁電機(jī),其特點(diǎn)均為將永磁體與電樞繞組置于定子,轉(zhuǎn)子既無永磁體也無繞組,具有一系列優(yōu)點(diǎn)。

        程明教授在國內(nèi)最早開展該類新型永磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的研究,先后承擔(dān)了近10項國家自然科學(xué)基金項目、教育部博士點(diǎn)基金、江蘇省高技術(shù)研究項目等,對該類電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分析設(shè)計理論、控制策略與控制方法等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,在國際上正式提出了“定子永磁型電機(jī)”這一概念,并逐漸為國際電機(jī)界所接受。在國內(nèi)外發(fā)表論文120余篇(SCI收錄40多篇),獲授權(quán)發(fā)明專利15項,研究成果“定子勵磁型無刷電機(jī)及控制系統(tǒng)的理論與應(yīng)用”于2012年通過成果鑒定,以著名電機(jī)與電力電子專家馬偉明院士為主任委員的鑒定委員會認(rèn)為:該項成果“推動了定子勵磁型無刷電機(jī)新分支的建立,豐富和發(fā)展了電機(jī)理論”、“研究成果整體上達(dá)到國際先進(jìn)水平,其中在線調(diào)磁和非線性變網(wǎng)絡(luò)等設(shè)計與分析理論、轉(zhuǎn)矩脈動抑制與容錯控制策略處于國際領(lǐng)先地位”。相關(guān)成果還曾獲2005年江蘇省科技進(jìn)步獎二等獎和2009年IET Premium Award in Electric Power Application。

        在新型永磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研究領(lǐng)域,程明提出了勵磁系統(tǒng)置于定子的多種新型無刷結(jié)構(gòu),揭示了定子勵磁型無刷電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換機(jī)理:創(chuàng)建了定子勵磁型無刷電機(jī)系統(tǒng)的通用設(shè)計理論,并針對性地提出了多種適合不同領(lǐng)域的新型設(shè)計方法:基于自整定模糊PI控制、磁場重構(gòu)、實(shí)時效率優(yōu)化等先進(jìn)控制策略,建立了定子勵磁型無刷電機(jī)系統(tǒng)的控制理論:提出了轉(zhuǎn)矩脈動抑制新方法:提出了定子永磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)與容錯控制策略以及奠定了“定子永磁型”電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵。

        科技創(chuàng)新——瞄準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電御風(fēng)飛翔

        我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮?,但近兩年行業(yè)發(fā)展卻陷入了低潮。這是因為過去幾年我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展過猛,在政策和資本的諸多“利好”形勢之下,大批資本相繼涌入了風(fēng)電制造業(yè),國內(nèi)風(fēng)機(jī)制造廠商在數(shù)量上亦是翻倍增長,由此導(dǎo)致了行業(yè)門檻沒有規(guī)范、產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊等問題。

        程明教授表示,我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展太快了并不完全是件好事,由于發(fā)展太快,很多問題還沒來得及認(rèn)識,沒有及時得到解決就上了大批量,若干年后風(fēng)電設(shè)備將逐漸暴露出大量積累的問題。由此,他建議風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步不應(yīng)盲目追求風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量,而應(yīng)從我國各地區(qū)風(fēng)場風(fēng)資源的優(yōu)劣、當(dāng)?shù)仉娏π枨笠约半娋W(wǎng)輸配電能力狀況、風(fēng)機(jī)性能以及發(fā)展通盤規(guī)劃,有序調(diào)控、全面協(xié)調(diào)、均衡平穩(wěn)地發(fā)展。

        近年來,程明教授對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究,包括基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化等。承擔(dān)了國家“863”項目“電氣無級變速雙功率流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)研究”、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目“混合磁路發(fā)電機(jī)與電動機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)研究”和“定子永磁型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)問題”、國家自然科學(xué)基金項目“電氣無級變速雙功率流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題”、江蘇省高技術(shù)研究項目“雙凸極永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)及分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究”、江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化資金項目“應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的MW級雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)及配套設(shè)備的開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化”、江蘇省創(chuàng)新學(xué)者攀登項目“新型自增速永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及控制”等課題10多項,取得了多項創(chuàng)新成果。例如,他提出了電氣無級變速風(fēng)力發(fā)電新思路,提出了一種基于磁齒輪原理的風(fēng)力發(fā)電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立了雙凸極永磁/混合勵磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的理論與技術(shù),提出了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的多種控制策略與技術(shù),提出了新型變槳控制策略與算法以及完善與提出了電力電子功率變換器控制新技術(shù)。

        高瞻遠(yuǎn)矚——助力電動汽車技術(shù)升級

        新能源汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,這一點(diǎn),早已成為人們的共識。新能源汽車的發(fā)展方向有多種,但從技術(shù)發(fā)展成熟程度和中國國情來看,純電動汽車應(yīng)是大力推廣的發(fā)展方向,它省去了油箱、發(fā)動機(jī)、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng),相比傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃汽油發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng),電動機(jī)和控制器的成本更低,且純電動車能量轉(zhuǎn)換效率更高。且由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小,電動汽車的前景被廣泛看好。但近年來,它在我國的發(fā)展卻遭遇了諸多不順,一是因為國家投入跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,二是行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對落后。程明教授表示,電動汽車行業(yè)要想取得質(zhì)的突破,一要靠國家政策的支持,二要靠堅實(shí)的技術(shù)積累,三要靠商業(yè)模式的創(chuàng)新。

        基于電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的專業(yè)背景,在電動車驅(qū)動控制領(lǐng)域,程明教授提出了用于電動汽車的雙凸極混合勵磁/電勵磁電機(jī)傳動系統(tǒng)及控制技術(shù)、提出了基于雙定子永磁電機(jī)的混合動力汽車ECVT系統(tǒng)以及提出了一種新型電壓泵升多電平逆變器等。

        他還承擔(dān)了教育部留學(xué)回國人員科研啟動基金項目“電動車用新型雙凸極無刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研究”,國家自然科學(xué)基金項目“電動車用新型雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及其智能控制”,國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目“混合磁路發(fā)電機(jī)及電動機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)研究”,江蘇省“六大人才高峰”資助項目“電動車用混合勵磁雙凸極電機(jī)及控制系統(tǒng)研究”,國家自然科學(xué)基金海外與港澳青年學(xué)者合作研究基金項目“新型電機(jī)與特種電機(jī)”,江蘇省科技支撐計劃項目“新型混合動力汽車用電子無級調(diào)速系統(tǒng)研發(fā)”、“車用新型定子永磁電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化集成技術(shù)研究”、“電動車用新型雙定子無刷雙饋電機(jī)”,江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新項目“電動車用高效永磁電機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究”等。

        與此同時,程明教授還引領(lǐng)了國內(nèi)電動汽車的教學(xué)研究,在國內(nèi)較早開設(shè)了本科生課程“現(xiàn)代電動汽車技術(shù)”和研究生課程“電動汽車的新型驅(qū)動技術(shù)”,編著了《電動車新型驅(qū)動技術(shù)》一書。獲國際汽車工程師學(xué)會(SAE)2006年度“環(huán)保交通卓越成就獎”(2006 SAE Environmental Excel lence in Transportation Award-Education,Training and Publ ic Awareness)、2007年度通用汽車中國高校汽車領(lǐng)域創(chuàng)新人才獎等;應(yīng)美國Springer出版社邀請參編《Encyclopedia of Sustainability Science and Technology》,負(fù)責(zé)編寫“Electric propulsion:vehicle tractionmotors”;應(yīng)英國John WileySons,Ltd出版公司邀請參編《Encyclopedia of Automotive Engineering》,負(fù)責(zé)編寫“General requirement of traction motordrives”和“EVT and E-CVT for full hybrid electric vehicles”,并擔(dān)任Part 3 Hybrid and Electric Powertrains的共同主編(co-Editor),將于2013年出版。

        身兼數(shù)職當(dāng)為業(yè)界楷模

        與眾多的學(xué)術(shù)成果和長長的獲獎記錄相比,桃李滿園的成績更令他感到自豪。

        他不僅僅是學(xué)者,也是教授、博導(dǎo)、東南大學(xué)風(fēng)力發(fā)電研究中心主任、鹽城新能源汽車研究院常務(wù)副院長。每一個角色都有其特殊的職責(zé),也就意味著在有限的時間里,需要付出更多的勞動。

        將威士誠 魄力頭雁心系團(tuán)隊發(fā)展

        我國是一個能源消耗大國,高效、綠色、可再生的風(fēng)能是我國未來能源建設(shè)的發(fā)展方向之一。我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮螅L(fēng)電技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尚處于起步階段,這為東南大學(xué)電氣工程學(xué)院的科研人員提供了施展才能的巨大舞臺。

        東南大學(xué)風(fēng)力發(fā)電研究中心是一個集東南大學(xué)電氣工程、熱能動力工程、機(jī)械工程、土木工程、材料科學(xué)與技術(shù)等優(yōu)勢學(xué)科而成的跨學(xué)科研究中心,由電氣工程學(xué)院程明教授領(lǐng)銜擔(dān)當(dāng)主任,致力于整合和壯大東南大學(xué)相關(guān)學(xué)科的研究力量,針對國家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,利用江蘇省風(fēng)能資源豐富的優(yōu)勢,在風(fēng)力發(fā)電的各個相關(guān)方面開展深入的研究,力爭研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品,為江蘇省以及全國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐。

        身為主任,程明教授非常注重團(tuán)隊建設(shè)。為了帶領(lǐng)團(tuán)隊整體水平的提高,他充分發(fā)揮人才優(yōu)勢,發(fā)揮每個成員的潛質(zhì)和潛能,調(diào)動全員的主觀能動性和積極性,建立培養(yǎng)人才的科學(xué)體系。他的管理經(jīng)驗是“要容得下年輕人”,兼顧每個人不同的個性,了解他們不同的發(fā)展需求,放手讓年輕人去做事,比如,他將一些重要研究課分設(shè)若干子課題,讓年輕老師負(fù)責(zé)。另外,他還積極鼓勵和支持年輕教師獨(dú)立申請和承擔(dān)研究課題,以培養(yǎng)他們獨(dú)當(dāng)一面的能力。目前,其團(tuán)隊主要成員均主持承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金等重要課題。

        他所帶領(lǐng)的東南大學(xué)風(fēng)力發(fā)電研究中心近年來承擔(dān)了包括國家高技術(shù)研究與發(fā)展計劃(“863”)、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目等在內(nèi)的各類研究課題20多項,在國內(nèi)外核心期刊重要國際學(xué)術(shù)會議發(fā)表論文近百篇,申請專利40多項。科研并非閉門造車。程明教授積極倡導(dǎo)進(jìn)行國際交流與科技合作。中心與美國威斯康星一麥迪遜大學(xué)、美國俄亥俄州立大學(xué)、丹麥澳爾堡大學(xué)、英國謝菲爾德大學(xué)、香港大學(xué)、加拿大魁北克大學(xué)等建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系,開展合作研究和人才培養(yǎng),聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生10多名。

        身為導(dǎo)師,程明教授在人才培養(yǎng)上也有獨(dú)到觀點(diǎn),一是導(dǎo)師要因材施教,在了解學(xué)生各方面情況的前提下,為他量身選擇課題:二是導(dǎo)師要學(xué)會“抓兩頭,放中間”,就是要抓好選題,抓好論文質(zhì)量,中間過程放手讓學(xué)生去做,給其充分的發(fā)揮余地,鼓勵創(chuàng)新,寬容失敗,以鍛煉他獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。

        近5年他所指導(dǎo)的研究生論文分別獲2010年、2012年全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎、2008、2009、2011年江蘇省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎、2012年江蘇省優(yōu)秀碩士論文獎,所指導(dǎo)的本科生畢業(yè)設(shè)計獲2011年IEEE IAS Myron Zucker Undergraduate Student DesignAward First Place(本科生設(shè)計競賽第一名)和2012年江蘇省普通高校本??苾?yōu)秀畢業(yè)設(shè)計一等獎。在2012年東南大學(xué)首屆“我最喜愛的研究生導(dǎo)師”評選中,程明教授被評為十佳“我最喜愛的研究生導(dǎo)師”等。

        服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展是高等院校不可推卸的社會責(zé)任。2010年11月8日,東南大學(xué)鹽城新能源汽車研究院成立。研究院以程明教授(東南大學(xué)鹽城新能源研究院常務(wù)副院長)、陳南教授、花為研究員等著名專家為核心的包括10余位博導(dǎo)、40余位博士研究生和碩士研究生的研發(fā)團(tuán)隊正在緊密開展與電動汽車相關(guān)的研究工作,以期搶占新能源汽車研發(fā)制高點(diǎn),掌握產(chǎn)業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)和主動權(quán),為打造我國東部沿海地區(qū)新能源汽車產(chǎn)業(yè)孵化基地貢獻(xiàn)力量。

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