Issued topics of Doctoral Study Program:
- Optimizing the mix in the electricity system
Stále se zvyšující podíl obnovitelných zdrojů (větrné farmy a fotovoltaické elektrárny velkých výkonů) připojovaných do elektrizační soustavy ovlivňuje svými nahodilými změnami dodávky elektrické energie provoz a stabilitu celé elektrizační soustavy. Práce má zhodnotit současný stav a na základě rozboru skladby zdrojů v elektrizační soustavě České republiky a jejich regulačních schopností stanovit podíl jednotlivých typů výrobních zařízení (tepelné, jaderné, vodní, větrné, fotovoltaické) s uvažováním mezinárodní spolupráce.
- Influence connection of renewable sources to power quality
Zvyšující se podíl obnovitelných zdrojů připojovaných do elektrizační soustavy a prudké změny jimi dodávaného činného výkonu, způsobené kolísáním dodávky primární energie, mají jistý vliv na kvalitu elektrické energie dodávané spotřebitelům (velikost napětí, změna kmitočtu, vyšší harmonické apod.). Práce má zhodnotit současný stav, způsoby výpočtu ustáleného stavu sítě (vhodné iterační metody) pro připojení nových zdrojů, kolísání napětí a kmitočtu v místě připojení a nastínit další postupy a možnosti připojování v souladu s legislativou Evropské unie, Pravidly pro paralelní provoz zdrojů a toky energií v propojených soustavách.
- Small Induction Motors with Lower Energy Intensity
Cílem práce je výzkum a vývoj představitelů řady motorů jednofázových a třífázových. Zvláštní pozornost bude věnována především výzkumu ve smyslu optimalizace magnetického obvodu z hlediska ztrát. Výsledkem řešení projektu se předpokládá moderní čerpadlo a asynchronní stroj na vysoké technické úrovni, který splňuje v maximální možné míře požadavky výrobců např. obráběcích strojů.
- Automotive Electric Motors Innovation
Cílem práce je výzkum a vývoj nového typu stejnosměrného stroje s buzením permanentními magnety, který by byl použit jako víceúčelový s rozšířením o nový druh převodovky.
Předpokládá se řešení magnetického obvodu, magnetického pole, indukce ve vzduchové mezeře stroje a optimalizace pomocí moderních numerických metod (FEM), ověření analytickou metodou, řešení a celkové snížení hmotnosti stroje, snížení ztrát a zvýšení účinnosti. Návrhy a výpočty budou ověřeny měřením a zkouškami vzorků a prototypů.
- Utilization of heat energy from solar systems for cooling
V souvislosti s realizací solárních systémů se objevuje problém s přebytkem tepelné energie v období letních měsíců. Cílem práce je sestavení a optimalizace modelu solárního systému s využitím tepelné energie pro chlazení. Součástí práce bude také energetická analýza navrženého systému spojená s ekonomickou stránkou.
- Alternative power sources in combined systems
Vzhledem k dynamickému rozvoji nasazování obnovitelných zdrojů energie je často kladenou otázkou možnost vzájemné spolupráce těchto zdrojů. Cílem práce je navrhnout energetický systém sestávající z více kooperujících obnovitelných zdrojů s důrazem na optimalizaci energetické a ekonomické bilance. Pro ověření hypotéz se předpokládá využití některého ze simulačních programů a následné sestavení fyzikálního modelu zařízení.
- Biogas stations in power systems
Vzhledem k nastupujícímu trendu v oblasti využívání bioplynových stanic pro dodávku energie, je cílem této práce zpracovat ucelenou koncepci zaměřenou na využití odpadních energií vznikajících při procesu výroby biplynu. Úkolem je prověřit a stanovit možnosti optimalizace výrobního procesu bioplynových stanic s využitím matematických modelů tepelných oběhů a ověřit tyto možnosti v praktických provozních podmínkách. Součástí navržené koncepce bude i ekonomické zhodnocení navrhovaných variant a studie jejich využitelnosti v různých provozních podmínkách.
- Nanotechnologies in electromechanical systems
Téma je zaměřeno na aplikaci nanotechnologií u elektrických strojů, zejména s kluzným kontaktem. Práce navazuje na rozsáhlé znalosti a dovednosti v této oblasti, které byly získány na ÚVEE FEKT VUT v Brně při aplikaci moderních technologií v konstrukci elektrických strojů. Cílem je zjištění závislostí a vazeb mezi jednotlivými komponenty, v různém konstrukčním a technologickém provedení s vazbou např. na EMC.. Problematika je na ÚVEE řešena průběžně a je dosahováno zajímavých výsledků publikovaných na mezinárodní úrovni. Ústav disponuje speciálními měřicími pracovišťi pro praktické ověřování teoretických předpokladů a spolupracuje se špičkovými firmami.
- Physical values measurement on the rotating parts
Téma je orientováno na měření velmi malých vzdáleností a deformací rotujících částí el. strojů, které mají významný vliv na provozní vlastnosti strojů a zařízení. K měření je využito moderní měřící, záznamové a vyhodnocovací techniky. Cílem je posouzení a optimalizace dílčích vlivů fyzikálních veličin na vlastnosti a parametry elektromechanických soustav. Práce sestává z teoretické, experimentální a aplikační části. Problematika je na ÚVEE průběžně řešena v rámci grantového projektu, připravuje se mezinárodní spolupráce.Výsledky jsou průběžně publikovány.
- Slide contact dynamic features study
Téma zahrnuje problematiku kluzného kontaktu ve speciálních aplikacích elektromechanických systémů, provozovaných v dynamických provozních podmínkách
( spouštění, regulace, apod.) s vysokými jmenovitými hodnotami proudu, napětí, otáček, rychlosti a definovanými parametry okolního prostředí.
Vzhledem k tomu, že vývoj elektromechanických systémů je zejména v současné době spojen s požadavkem vysoké spolehlivosti a definované životnosti, mělo by být cílem práce prodloužení životnosti kluzného kontaktu, snížení degradace stacionární i pohybující se části kluzného kontaktu, eliminace vlivu okolí na vedení proudu mezi stacionární a pohyblivou částí kluzného kontaktu.
- Electromechanical systems diagnostics and operating parameters improvement
Vývoj elektromechanických systémů je zejména v současné době spojen s požadavkem vysoké spolehlivosti a definované životnosti, v souvislosti s přechodem na vyšší hladiny výkonů a otáček.
Proto téma je zaměřeno na posouzení vlivu poruch jednotlivých částí elektromechanického systému na jeho provozní vlastnosti. Cílem je komplexní studium a diagnostika elektromagnetických a mechanických vlastností na základě generování vibrací a s uplatněním napájecího proudu. Práce sestává z teoretické, experimentální a aplikační části.
Problematika je na ÚVEE průběžně řešena v rámci několika grantových projektů.
- Centralized system for measuring and control of electrical substations
Cílem práce je vytvořit model elektrické stanice (transformovny), která bude monitorována a ovládána centrální jednotkou, komunikující přímo s procesní úrovní řízené stanice prostřednictvím Ethernetu. V uvedeném modelu budou realizovány základní monitorovací funkce pro jednotlivé odbočky rozvodných zařízení obou úrovní napětí a dále ovládání jednotlivých spínacích prvků v odbočkách s využitím blokovacích funkcí definovaných na úrovni celé stanice. Na základě výsledků testovaní uvedeného modelu, bude zhodnocen centralizovaný přístup k řízení a monitoringu elektrické stanice s ohledem na rychlost a kvalitu komunikace a na možnosti současně používaných zařízení.
- Modern technologies for power DC/DC converters with high output voltage
Téma je zaměřeno na analýzu problematiky DC/DC měničů s transformátorem, se standardním vstupním napětím 300V nebo 600V (usměrněná síť), s výstupním napětím v rozsahu cca 1kV-10kV a s výstupním výkonem řádu jednotek kW. V této oblasti se vyskytují specifické problémy s konstrukcí výstupního usměrňovače, s parazitní kapacitou výstupní tlumivky a s transformací parazitních kapacit ze sekundární strany měniče na stranu primární. Existuje několik obvodových topologií umožňujících řešení těchto problémů. Moderní polovodiče na bázi karbidu křemíku (SiC) - diody i spínací tranzistory - umožňují s výhodou použít topologie, které by s klasickými spínacími polovodiči nebyly v této oblasti možné. Měnič s těmito moderními součástkami lze pak realizovat s velkým spínacím kmitočtem, což přispěje nejen k miniaturizaci transformátorů a tlumivek, ale také k eliminaci uvedených problémů s parazitními kapacitami a také k eleminaci problémů s izolací. Nasazení rychlých polovodičů SiC ovšem přináší nutnost řešení nových technických problémů - např. problematika buzení tranzistorů, související problematika ringingu atd. Při řešení tématu budou teoreticky i prakticky zkoumány vhodné topologie uvedených měničů s použitím SiC polovodičů.
- Optical diagnostics of switching arc plasma
Využití rychlostní fotografie pro analýzu a počítačovou rekonstrukci chování spínacího oblouku ve spínacím přístroji za reálných podmínek. Analýza vlivu spektrálního filtru na kvalitu záznamu spínacího oblouku. Zpracování software pro sběr dat z rychlostní kamery a následné zpracování a vyhodnocení digitálního záznamu.
- Raditive heat transfer in electric arc plasmas
Řešení energetické bilance v plazmatu oblouku se zaměřením na stanovení energie vyzářené. Studium vlivu spektrálního intervalu a vliv molekulárních složek na radiační transport energie. Návrh programu pro výpočet koeficientu absorpce vybraného typu termického plazmatu.
- The models of electrical machines at adaptive CAD systems
Cíle DP:
- Studie kompatibility výměnných datových formátů.
- Popis možností spolupráce CADsystémů s externími databázemi.
- Zhodnocení využití parametrů v Autodesk Inventoru pro tvorbu databází prvků a součástí.
- Vytvoření Obsahového centra v Autodesk Inventoru.
- Popis možností využití Kinematické analýzy
- Light water reactor fuel behavior analysis during severe accident conditions
Práce je zaměřena na vývoj a aplikaci fyzikálních modelů chování palivových elementů lehkovodních jaderných reaktorů při abnormálním a havarijním provozu, zejména při havárii se ztrátou chlazení, při obnažení palivových elementů, při krizi varu a jiných přechodových procesech. Cílem je osvojit si stávající výpočetní metody, aplikovat je na vybrané reaktorové systémy a benchmarkové úlohy a na jejich základě a s použitím fyzikálních a matematických modelů vytvořit a testovat zadané moduly výpočetního kódu.
- Automated measuring systems for outdoor photometry
Jedním z aktuálních témat ve světlené technice v poslední době je otázka měření osvětleností a jasů ve venkovním prostředí v dlouhodobém horizontu, tzv. monitorování. Problematika se týká zejména fenoménu tzv. "světelného znečištění". Jelikož technika k těmto účelům není běžně dostupná, vyvstává zde řada dílčích otázek k řešení. Problematická místa jsou zejména dlouhodobá stabilita měření, automatizovaný sběr dat, autokalibrační procesy, zpracování rozsáhlých souborů měření, zpracování dat v reálném čase, vyhodnocování obrazových dat z digitálních kamer pro účely jasové analýzy apod. V rámci disertační práce by bylo možné dle aktuálních možností pracoviště pracovat na vývoji měřicích systémů, které budou schopny dlouhodobě a s požadovanou přesností snímat různé veličiny a to ve venkovním prostředí, kde je nutné počítat s vlivy jako je teplota a vlhkost a působení extrémního záření - sluneční spektrum, UV a IR záření. Využití přístroje se nabízí např. v monitorování slunečního svitu a nebo již zmíněném monitorování rušivého světla.
- Protection against neutral conductor overloading and disconnection
Téma je zaměřeno na analýzu proudových a napěťových poměrů v třífázové síti typu TN, která je zatížena obecně nesymetrickou nelineární zátěží zapojenou do hvězdy. Tento případ je typický pro velkou většinu spotřebitelských sítí na napěťové hladině nn s jednofázovými nelineárními zátěžemi. Nelineární jednofázové zátěže zapojené do třífázové sítě mohou způsobovat za určitých, avšak zcela běžných podmínek přetěžování středního vodiče, které může vést až k jeho přerušení. Vysoká impedance středního vodiče, v případě nesymetrické zátěže, vede ke změně potenciálu uzlu zátěže a tedy i ke změně velikostí napětí na jednotlivých fázích vůči uzlu až na hodnotu sdruženého napětí. Důsledkem zvýšení a současně snížení velikosti napětí v ostatních fázích je dočasná či trvalá změna funkce připojených spotřebičů. Dosud však neexistuje jednoznačně definovaný a účinný prostředek pro chránění spotřebitelských sítí proti proudovému přetížení a rozpojení středního vodiče.
Cílem práce je tedy na základě analýzy navrhnout princip funkce ochrany proti proudovému přetížení a rozpojení středního vodiče a realizovat její prototyp. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
- Low-frequency EMC in LV/MV distribution systems highly penetrated by distributed nonlinear/dynamic loads
Zajištění elektromagnetické kompatibility v distribučních sítích z hlediska deformace a změn velikosti napětí je odvozeno od definovaných úrovní odolnosti spotřebičů a zjednodušeného lineárního jednofázového schématu a jednoduchého pravděpodobnostního modelu (např. IEC 61000-1-4). Výsledkem jsou meze emisí nelineárních/dynamických zátěží (např. IEC 61000-3-2, 3-3, 3-11, 3-12). Jak ale ukazuje praxe, předpoklady těchto modelů se neshodují s reálnými výsledky. Disertační práce je zaměřena na vývoj modelů obecných nelineárních a dynamických zátěží s unifikovanou parametrizací vlastností zahrnující stupeň distribuce v topologicky reprezentativních systémech. Takto vzniklé modely budou verifikovány pomocí simulací a srovnáním s výsledky z reálných sítí. Při řešení je předpokládán analytický a statistický přístup s cílem navrhnout procesy modelování s vyšší spolehlivostí predikce, které mohou být použity namísto doposud používaných.
- Transmission of faulty values between voltage levels in power system
Problematika věrné simulace poruchových stavů v elektrizační soustavě je stále aktuálním tématem v oblasti modelování elektrických sítí. Cílem práce je vytvoření odpovídajících modelů různých typů transformací a reprezentace přenosu poruchových veličin mezi různými hladinami napětí pro různé typy zapojení transformátorů a uzlu sítě.
- Unsymmetrical MV network at fault state
Standardní metody výpočtu zkratových proudů vycházejí z předpokladu symetrických zdrojů a symetrických vedení. Reálné sítě zejména vn však nejsou provozovány jako transponované, tedy je při přesných výpočtech nelze považovat za symetrické. Cílem práce je analýza elektrických veličin během různých typů poruch v obecně nesymetrických trojfázových sítích a zhodnocení vlivu nesymetrie na přesnost výpočtu podle norem.
- Methods of testing of insulation systems in distribution network
Téma je zaměřeno na analýzu současných postupů při testování izolace zařízení používaných pro přenos a rozvod elektrické energie v distribučních sítích s napětím 110 kV a 22 kV. Cílem je vytvoření metodik pro měření a zkoušení izolace, které obvykle zahrnuje: měření izolační pevnosti střídavým a stejnosměrným napětím a zkoušky impulsním napětím a to při různých okolních podmínkách (znečištění, vlhkost apod.). Dále jsou to testy namáhání izolace koronou, měření kvality dielektrika, zotaveného napětí nebo částečných výbojů. V úvodu se předpokládá rozsáhlá rešerše současných technických předpisů a norem pro uvedené zkoušky na základě, kterých bude vytvořen projekt pro technickou realizaci testů ve vysokonapěťové laboratoři.
- Effect of current sensors on the features and functions of digital protection
Současně používané principy ochranných funkcí digitálních ochran vycházejí zpravidla z vyhodnocení analogových signálů proudů a napětí chráněného objektu. Zdrojem těchto vstupních analogových signálů byly od počátku vzniku elektrického chránění zpravidla přístrojové transformátory proudu a napětí. S nástupem senzorů, které stále častěji nahrazují především klasické přístrojové transformátory proudu, je třeba počítat s kvalitativně i kvantitativně jiným typem signálu na vstupu digitální ochrany. Na základě toho může dojít i k přehodnocení řady ochraných funkcí, jejichž koncepce byla postavena na právě na základě spolupráce s klasickými přístrojovými transformátory proudu.
Tato práce by se měla zabývat vlivem použitého měniče (Rogowského cívky nebo přístrojového transformátoru proudu) na jednotlivé ochranné funkce a to nejen s ohledem na jejich parametrizaci, ale i na principy používané pro vyhodnocení poruchového stavu chráněného systému
|
