1.基于新能源和先进储能技术的工程热物理方向

把握国际学术前沿,形成了基于新能源和先进储能技术的工程热物理方向。首次提出并研发了选择性太阳光隧道热利用技术;在新能源汽车动力电池热管理和相变储能理论及技术两个研究领域具有重要国际影响,在SCI数据库中的世界排名分别为第1名和第6名;在传热传质领域,自2016年以来,先后有3篇论文入选ESI热点论文,7篇论文入选ESI高被引论文。

2.大功率电力传动及其控制方向

致力于解决大功率高性能电机驱动理论与技术问题,在大功率全数字传动控制及中压交流变频领域形成雄厚的专业积累,在大功率电机控制理论与参数辨识、大功率变流器拓扑及其控制、变流器热设计与电磁兼容、大型电力传动系统故障诊断技术、矿井特种环境下电力电子应用理论与技术等领域取得丰硕成果,使我国矿山电气传动技术处于国际一流水平,并持续推动该领域技术革新。近来年,先后获得国家奖2项、省部级一等奖10余项,授权发明专利60余件,在IEEE Trans.及中国电机工程学报等期刊发表论文50余篇。

3.矿山供电安全及智能配电网方向

该方向立足于保障恶劣条件下煤矿供电的生产及人员安全,已完成了煤矿电网的中性点接地方式及单相接地保护、杂散电流监测与防护、本质安全与防爆电器等方面的研究,制定了全套的供电安全体系,为保障煤矿供电安全做出了突出的贡献,在矿山供电安全领域的研究达到国内领先水平。近年来研究方向已拓展到智能配电网、电能质量监测与治理、电网关键设备状态评估、城市轨道交道杂散电流综合治理等领域,研究成果为井下智能化供电、故障定位与隔离、供电设备的智能化检修、电能质量管控及城市轨道交通供电安全提供了理论支持与技术保障,近年来承担国家及省部级项目18项,获得国家及省部级以上奖励10余项,发表SCI/EI检索论文60余篇,授权发明专利20余件。

4.新能源发电与电动车驱动方向

在新能源发电方面,针对光伏发电系统低输出电压引起的并网问题,研究变换器级联调压、稳定性及动态响应等问题;以高增益和最大功率跟踪为目标,开展新型高增益变流器的探索;针对电网不平衡情况,开展逆变器优化控制的研究。以开关磁阻电机为依托,形成了开关磁阻风力发电系统拓扑优化与控制、开关磁阻直流微电网系统能量管理与优化、电动-制动-并网充电-功率因数校正一体电动车开关磁阻电机驱动系统新型功率变换器、混合交叉控制与复合转矩控制策略特色研究方向。发表SCI检索论文46篇,EI检索论文85篇,已授权国外专利9件、中国发明专利25件。

5.新型电机理论及应用方向

该方向致力于电机新技术的理论和应用研究。针对有刷电机的安全性和可靠性低的问题,对电机无刷化的理论和应用进行了深入研究,在无刷双馈电机、无刷直流电机、无刷混合励磁电机、开关磁阻电机等新型无刷电机设计和控制方面取得丰硕成果。针对机械传感器可靠性低的问题,对电机的自传感理论和应用技术展开了研究,该方向已经取得了多项创新性成果,并在电力驱动和新能源发电领域得到推广使用,获得多项发明专利和成果奖励。

6.面向煤炭生产过程的流体机械与制冷工程方向

交叉融合采矿工程学科,面向煤炭生产过程,形成了煤矿特种流体机械与制冷工程方向。首次提出并研发了低透气性煤层脉动水锤注水技术及装备,获国家“十二五”科技支撑计划支持;自主研发的矿用气(液)动风机实现产业化;开发了煤矿井下磨料水射流安全切割和割缝防突技术及装备,已在多个矿区得到应用;开发了矿用冰浆降温技术及装备,为解决高温矿井的热害问题提供了完整的技术路径。

7.面向煤炭洁净加工和化学转化过程的化工过程机械方向

交叉融合矿物加工工程学科,依托“煤炭加工与高效利用”教育部重点实验室,面向煤炭洁净加工和化学转化过程,形成了具有煤化工特色的化工过程机械方向。完成了煤炭超纯制备工艺与设备研究项目并实现工业化生产,2008年获国家科学技术进步二等奖(2008-J-252-2-5-R01);参与创立了浓相高密度气固流态化分选理论的获教育部自然科学奖一等奖;研发了大处理能力破碎机(站)技术及装备和HMCC系列圆筒重介质旋流器及其配套控制技术,并实现了产业化。

8.面向煤炭清洁高效利用过程的热能与动力工程方向

立足本学科,突出矿业特色,面向煤炭清洁高效利用过程,发展了热能与动力工程方向。开发了煤炭地下气化稳定控制技术,2011年获教育部科学技术进步一等奖;研发了(超)低浓度煤层气燃烧发电技术,解决了煤矿瓦斯(煤层气)零排放的瓶颈问题;发明了火电厂凝汽器在线清洗机器人,并实现了产业化;开发了煤矿余热提质及综合利用技术及热辐射图像分析测温技术。