Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FEKTZkratka: PP-SEEAk. rok: 2018/2019
Program: Elektrotechnika a komunikační technologie
Délka studia: 4 roky
Akreditace od: 25.7.2007Akreditace do: 31.12.2020
Profil
Cílem postgraduálního doktorského studia je výchova k vědecké práci v oboru silnoproudé elektrotechniky a elektroenergetiky. Absolventi se uplatní jednak na vědecké a výzkumné dráze, včetně průmyslového vývoje, jednak jako vědecko-pedagogičtí pracovníci na vysokých školách a rovněž ve vyšších manažerských funkcích
Klíčové výsledky učení
Absolvent získá vysoké teoretické znalosti a naučí se samostatně řešit složité vědecké a technické úkoly Absolvent je připraven k dalšímu odbornému růstu s vysokou mírou adaptibility Absolventi se uplatní jednak na vědecké a výzkumné dráze, včetně průmyslového vývoje, jednak jako vědecko-pedagogičtí pracovníci na vysokých školách a rovněž ve vyšších manažerských funkcích
Profesní profil absolventů s příklady
Absolvent získá vysoké teoretické znalosti, osvojí si základy vědecké práce a naučí se samostatně řešit složité problémy z oblasti vědy a techniky, s využitím celosvětových informačních zdrojů v daném oboru. Absolvent je připraven k dalšímu vědeckému a odbornému růstu s vysokou mírou adaptibility a najde široké společenské uplatnění jednak v oblasti vědy a výzkumu, včetně výzkumu a vývoje v průmyslových společnostech, a to i jako perspektivní pracovník pro vyšší manažerské funkce, jednak i jako vědecko-pedagogický pracovník na technických univerzitách.
Garant
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Práce se zabývá návrhem a vývojem modelu reprezentující spolupráci bateriových a fotovoltaických systémů připojených prostřednictvím hybridních střídačů do distribuční sítě (DS). Hlavním předmětem výzkumu je specifikace možného využití takového konceptu v rámci podpory provozu distribuční sítě, tj. pro regulaci napětí v DS, pro kompenzaci jalového výkonu v síti, pro omezení přetížení, pro kompenzaci asymetrie v DS, pro omezení mikrovýpadků, jako záložního zdroje krizového řízení, jako náhrady distribuční kapacity apod. Přepokládanými výsledky výzkumu je definování a stanovení kritérií pro řízení střídačů a pro využití konceptu spolupráce v rámci systémových služeb sítí na hladině nízké a vysokého napětí. Kromě standardních možností systémových služeb je výzkum cílen také na identifikaci a vývoj dalších nových podporných možností pro distribuční sítě. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.
Experimentální část práce se bude týkat podrobné analýzy zapínacího a vypínacího děje ve výkonových tranzistorech IGBT a MOS-FET, s důrazem na extrémně rychlé tranzistory vyrobené z materiálu SiC a GaN. S ohledem na extrémní rychlost těchto součástek bude nutno, pro účely oscilografického snímání, vyvinout snímače proudu s mimořádně velkou šířkou pásma, alespoň do 300MHz. Teoretická část práce se bude zabývat návrhem matematického modelu vypínacího a zapínacího děje v tranzistoru. Model bude vytvořen s pomocí experimentálně získaných dat. Smyslem modelu bude přesný výpočet spínacích ztrát tranzistoru v libovolném provozním režimu. Povinná zahraniční stáž doktoranda se předpokládá na TU Vídeň (Rakousko) nebo TU Delft (Nizozemsko).
Školitel: Procházka Petr, Ing., Ph.D.
Asynchronní motor malého výkonu jako zvláštní provedení elektrického stroje. Parametry, charakteristiky, možnosti použití. Teoetická a experimentální analýza motoru. Návrh a ověření parametrů na funkčním vzorku. Návrh, výpočet a zhotovení funkčních vzorků asynchronního motoru s plným rotorem o výkonu 100 W. Měření a zkoušky vzorku, vyhodnocení výsledků. Cílem řešení je návrh a realizace jednoduchého a levného motoru pro menší pohony. Předpokládá se spolupráce s firmou ATAS elektromotory Náchod. Stáž v rozsahu 1 měsíc bude možno zajistit v TU Glivice, TU Vídeň, TU Košice, nebo TU Žilina, v krajním případě i v TU Atény.
Školitel: Hájek Vítězslav, prof. Ing., CSc.
Jádrem práce bude výzkum v oblasti buzení hradla rychlých výkonových tranzistorů technologie SiC a GaN, které představují špičku soudobé techniky v oboru. Extrémní rychlosti spínání umožněné těmito technologiemi představují výhodnou možnost snížení přepínacích ztrát v silových obvodech měničů. Současně tím ale dochází k silnému zvýraznění vlivu několika složitých parazitních jevů, jež souvisejí také s problematikou budičů. Nalezení optimálního koncepčního řešení budiče a jeho vhodná hardwarová realizace proto představují stěžejní úkol v oblasti výzkumu na poli výkonové elektroniky. Povinná zahraniční stáž doktoranda se předpokládá na TU Vídeň (Rakousko) nebo TU Delft (Nizozemsko).
Centralizovaný systém chránění je založen na monitoringu proudových a napěťových poměrů v distribuční síti pomocí moderních převodníků s digitalizovaným výstupem v souladu s protokolem Sampled Values (SV) dle standardu IEC 61850-9-2. Práce je zaměřena na výzkum nových ochranných funkcí využívající jednak možnosti zmíněných převodníků (vysoká linearita a přesnost měření, dynamické korekce měřených veličin) a jednak koncentrace měřených veličin v jednom místě (Process Bus). Jejím cílem je naprogramovat funkční aplikaci pro monitoring a chránění konkrétní části distribuční sítě, která bude využívat zdokonalené algoritmy chránění i zcela nové funkcionality pro centralizované systémy chránění, řízení a optimalizaci elektroenergetických systémů. Téma práce kromě oblasti elektroenergetiky zasahuje významně do oboru informačních technologií. Při řešení se budou aplikovat znalosti z oblasti počítačových sítí, tvorby realtime aplikací a návrhu uživatelského rozhraní pro prezentaci dat. Proto je práce doporučena také zájemcům, kteří absolvovali tento obor. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Školitel: Orságová Jaroslava, doc. Ing., Ph.D.
Topologie DC/DC měničů s měkkým spínáním umožňují eliminaci přepínacích ztrát. Pak lze zvyšovat spínací kmitočet, aniž by tím klesala účinnost měniče. Vysoký spínací kmitočet je přitom žádoucí, jelikož umožňuje redukci rozměrů, hmotnosti a objemu vinutých prvků silového obvodu měniče (tlumivky, transformátory). Bude-li navíc použito progresivní technologie SiC nebo GaN, bude možné spínací kmitočet zvýšit v ještě větší míře. Povinná zahraniční stáž studenta se předpokládá na TU Vídeň.
Školitel: Vorel Pavel, doc. Ing., Ph.D.
Koncept měření elektrické energie se rozvíjel současně se vznikem elektrizační soustavy jako odezva na potřebu měřit její množství pro obchodní účely. Z historických a zřejmých technických důvodů se obchodní měření elektrické energie ustálilo na měření činné a tzv. jalové energie. Oba tyto komponenty jsou ale definovány pro ustálené stavy a určitým způsobem specifické průběhy signálů, které korespondují s provozními podmínkami v elektrických sítích před masovým rozmachem polovodičových měničů a postupnou integrací rozptýlených/obnovitelných zdrojů. Ty výrazně mění průběhy měřených veličin a výsledky měření poskytované standardní metrikou elektroměrů, nebo i analyzátory elektrické energie, tak přestávají za určitých podmínek odpovídat představě, co by mělo být, s ohledem na známé chování pozorovaných souvisejících systému, změřeno. Uvedené měřící prostředky sice splňují požadavky příslušných standardů. Ty však nerespektují změny v přenosu elektrické energie, které postupný vývoj směrem k nelineárním, dynamickým a aktivním distribučním sítím přináší. Práce je zaměřena na kritickou revizi výkonové teorie se zohledněním fyzikální podstaty měřených dějů aplikací stávajících a vývojem nových výkonových teorií aplikovatelných do metriky především elektroměrů pro skutečný smart metering. Předpokládaná spolupráce s provozovateli DS a výrobci měřící techniky a zahraničními universitami. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli". Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.
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 projektů. Cíle práce: 1. Teoretické řešení dynamických vlastností a chování dynamického systému (kartáč v držáku kartáče v různé fázi jeho technického života) pro jeho různé provedení, zejména pro malé elektrické stroje. 2. Zpracování metodiky měření těchto dynamických systémů i s respektováním vibrací. 3. Automatizace měření a záznamu a vyhodnocení měření. Konkrétní výstupy: 1. Zpracování teoretických podkladů pro měření a vyhodnocování výsledků. 2. Zpracování konstrukčních podkladů pro měřicí zařízení 3. Zhotovení měřicího zařízení a jeho ověření. V rámci studia se předpokládá realizace studijního pobytu např. v návaznosti na naší dosavadní spolupráci s TU v Petrohradě a TU v Omsku.
Školitel: Veselka František, doc. Ing., CSc.
S výrobou elektrické energie z obnovitelných zdrojů (především z větrných a fotovoltaických elektráren) je úzce spojen pojem stabilita dodávky elektrické energie. Výzkum bude zaměřen na možnosti akumulace elektrické energie vyrobené z obnovitelných zdrojů pomocí moderních technologií, se zaměřením na využití vodíku (VRB systémy), akumulátory na bázi Lithia a přečerpávacích vodních elektráren pro její akumulaci. Výsledkem práce bude návrh opatření v energetické soustavě, který bude řešit časovou disproporci mezi dodávkou a odběrem elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Řešení je spojeno s modelováním (Matlab) na PC a experimentálním měřením na funkčním modelu.
Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.
Parametry vyhořelého jaderného paliva, jako je zbytkový tepelný výkon, emise neutronů a gama záření či reaktivita, jsou velmi důležitou informací, která je plně dána tzv. inventářem vyhořelého paliva. Inventářem vyhořelého jaderného paliva je myšleno pole koncentrací nuklidů tvořících jaderné palivo, zejména produktů štěpení, záchytu a jaderných přeměn. Toto pole hodnot spolu s historií využití paliva a počátečním obohacením uranem 235 či původním obsahem vyhořívajících absorbátorů definuje veličinu nazývanou střední vyhoření palivové kazety či palivového proutku. Hodnoty vyhoření pro vyvážené a skladované palivové soubory jsou počítány pomocí reaktorově-fyzikálních výpočetních kódů, stejně jako další parametry paliva včetně inventáře. Experimentální ověření vypočtených hodnot je však velmi složité a vyžaduje sofistikovanou kombinaci pasivních i aktivních detekčních metod a výpočetních simulací. Úkolem doktoranda bude výzkum a vývoj experimentálních a výpočetních metod charakterizace vyhořelého jaderného paliva, které mohou být využity zejména pro potřeby zárukového procesu či pro dlouhodobé meziskladování či trvalé skladování vyhořelého jaderného paliva. Součástí doktorského výzkumu bude minimálně měsíční stáž na partnerském zahraničním vědeckém pracovišti.
Školitel: Katovský Karel, doc. Ing., Ph.D.
Integrace velkého počtu obnovitelných zdrojů energie při malé velikosti výrobních zdrojů do struktury výroby elektřiny bude vyžadovat nové struktury rozvodných sítí a nové strategie pro jejich provoz a řízení s cílem zajistit jejich účinnost, bezpečnost, udržitelnost, spolehlivost a kvalitu dodávky. Lze předpokládat, že v distribučních sítích (DS) se bude řešit: • změna toku energie - chránění distribučních sítí se bude více podobat chránění přenosových systémů, do kterých v současné době pracuje většina zdrojů, • nové algoritmy ochran, které budou schopny se vyrovnat s nižšími hodnotami zkratových proudů v důsledku malých zkratových příspěvků zdrojů s měniči, • nové řídící aplikace pro zdroje rozptýlené výroby připojené k distribuční síti pro jejich ovládání, rekonfigurace, synchronizace a opětného zapnutí, • rozvoj silných komunikačních sítí v s integrací dat na základě IEC 61850, • spolehlivá detekce ostrovů a schopnost záměrného vytvoření ostrovního provozu v části sítě. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Nové technologie měření a komunikací sebou přinášejí reálné možnosti synchronního měření i poměrně vzdálených lokalit. Cílem práce je podrobná analýza veličin při systémových poruchách a návrh metody pro jejich identifikaci. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
S rozvojem DC a smíšených AC/DC sítí a mikro-sítí, jako jsou DC sítě datových center, lokální AC/DC i DC sítě s OZE, velmi výrazně roste ze strany provozovatelů těchto systémů potřeba měření, monitoringu a hodnocení kvality napětí (DC nebo AC/DC) v souvislosti s dodavatelsko-odběratelskými vztahy při obchodu s DC elektrickou energií a kvalitou výroby elektrické energie a napájecích podmínek pro provoz zařízení v DC sítích. Práce je v konečné fázi zaměřena na návrh systému indicií hodnotících kvalitu napětí v DC sítích, vycházejících ze současné praxe hodnocení napětí v trakčních DC sítích a AC veřejných distribučních sítí. Téma je součástí řešení výzkumného úkolu. Předpokládaná spolupráce s firmou K M B systems, s.r.o. oučástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli". Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Výzkum a vývoj nové generace malých a speciálních elektromotorů s vyššími technickými parametry. Výsledkem práce budou návrhy funkčních vzorků a jejich ověření. Jedná se především o asynchronní motory s výkonem do 1000 W pro nejrůznější pohony. Bude proveden výběr tří typů o různém výkonu. Bude řešena optimalizace objemu a spotřeby aktivního materiálu, a rovněž zvýšení účinnosti. Předpokládá se výroba a zkoušky funkčních vzorků, resp. prototypů, za pomoci některého z výrobních podniků, např. ATAS elektromotory Náchod, nebo EMP Slavkov u Brna. Stáž v rozsahu 1 měsíc bude možno zajistit v TU Glivice, TU Vídeň, TU Košice, nebo TU Žilina, v krajním případě i v TU Atény.
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 malý asynchronní stroj na vysoké technické úrovni, který splňuje v maximální možné míře požadavky výrobců např. obráběcích strojů. Analýza a minimalizace ztrát. Stáž v rozsahu 1 měsíc bude možno zajistit v TU Glivice, TU Vídeň, TU Košice, nebo TU Žilina, v krajním případě i v TU Atény.
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. Cíle práce: 1. Teoretické řešení problematiky snímání vybraných parametrů na rotoru elektrického stroje ( např. teplota, magnetická indukce, vibrace) v dynamickém režimu a přechodových stavech elektrického stroje. 2. Zpracování metodiky měření těchto veličin i s respektováním vibrací. 3. Automatizace měření a záznamu spolu s vyhodnocením měření. Konkrétní výstupy: 1. Zpracování teoretických podkladů pro měření a vyhodnocování výsledků. 2. Zpracování konstrukčních podkladů pro měřicí zařízení v návaznosti na již dosažené a zpracované poznatky v doktorských pracích (Ing. Pozdník a Ing. Štorek). 3. Zhotovení měřicího zařízení a jeho ověření. V rámci studia se předpokládá realizace studijního pobytu např. v návaznosti na naší dosavadní spolupráci s TU v Petrohradě a TU v Omsku.
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. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Nízkoteplotní plazma nachází mnohostranné technologické využití. Jedním z jeho možných zdrojů je generátor plazmatu (plazmatron), který k produkci plazmatu využívá elektrický oblouk. Cílem práce je vytvořit matematicko-fyzikální model oblouku a provést srovnání se zjednodušeným modelem. K ověření modelu budou využity hodnoty naměřené na plazmatronu.
Školitel: Lázničková Ilona, doc. Ing., Ph.D.
Jedním z největších problémů v oblasti kvality elektrické energie jsou rychlé změny napětí, tedy jeho kolísání, způsobující blikání světelných zdrojů, které může následně vést k nežádoucímu vjemu blikání s nepříznivým vlivem na zrakový vjem. Kolísání napětí je způsobeno řadou známých mechanizmů způsobujících u světelných zdrojů kolísání zářivého výkonu ale i změnu spektra. Vjem těchto změn je u člověka dán mimo jiné fyziologií zraku. Práce je zaměřena na analýzu procesu přenosu kolísání napětí na kolísání zářivého výkonu a změnu spektra zdrojů, a dále využití výsledků analýzy pro vývoj a realizaci a verifikaci objektivního měřiče blikání respektujícího vedle jasového i chromatický flikr. Práce tedy zahrnuje teoretickou-analytickou, vývojovou i realizační část. Předpokládaná mezinárodní vědecká spolupráce. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Téma dizertační práce je zaměřeno na analýzu možností estimace parametrů elektrických strojů při různých provozních stavech se zaměřením na asynchronní motory. Výsledky budou sloužit pro konstrukci přesnějších matematických modelů, které dále poslouží při návrhu moderních řídicích struktur, např. prediktivní řízení. V rámci doktorského studia student absolvuje stáž na zahraniční univerzitě v minimální délce jednoho měsíce.
Školitel: Cipín Radoslav, doc. Ing., Ph.D.
V souvislosti se současným postupným rozvojem hybridních automobilů a elektromobilů (EVs) se stále naléhavěji ukazuje potřeba rozvoje nabíjecích stanic pro tento typ dopravy. Téma je zaměřeno na návrh a energetickou analýzu konceptu nabíjecí stanice s integrovanou akumulací a s podporou obnovitelného zdroje energie. Na základě navržené koncepce budou sestaveny matematické modely jednotlivých částí systému a bude provedena energeticko-ekonomická analýza s cílem ověřit možnost využití takto koncipované sestavy pro snížení zátěže sítě v odběrném místě. Předpokládá se přímá možnost spolupráce na konkrétním řešení s energetickou společností.
Cílem je využití koenergie při výpočtu magnetického pole a návrhu elektrických strojů. Tato metoda je založena na nové formulaci koenergie v kombinaci s metodou konečných prvků. Tato metoda umožňuje efektivní, časově mnohem méně náročné řešení přechodných dějů v elektrických strojích při uvažování nelinearit. Přínosem práce bude vypracování metodiky řešení včetně programového zabezpečení. Jedná se o teoreticky náročnou práci. Povinné zahraniční stáže doktorandů se předpokládají na Universitě v Lapperantě (Finsko), University of Nottingham (Anglie), Shefield University (Anglie) resp. ve firmě Baumueller (Německo), University of Padova, Itálie.
Školitel: Ondrůšek Čestmír, doc. Ing., CSc.
Rostoucí uplatnění elektronických elektroměrů, jako náhrada za staré mechanické elektroměry, v sobě nese daleko větší potenciál využití, než je ten v současné době využívaný. Z tohoto důvodu je toto téma zaměřeno na posouzení možných dalších přínosů elektroměrů vyplývající z možnosti měření a zpracování okamžitých hodnot proudu a napětí v předávacích místech v podmínkách provozu SmartMeterů. Cílem práce bude zmapování vhodných funkcionalit, které budou mít benefit jak pro konečné odběratele (technické i netechnické ztráty, kvalita napětí, dálková parametrizace hlavního jističe - rezervovaného příkonu apod.), tak i distribuční společnosti v oblasti kvality napětí, provozu a optimalizace sítí nejen na úrovni nízkého napětí, ale i v nadřazených napěťových hladinách (vzdálená správa a odhalení "škodlivých" odběrných míst, krizové řízení, předcházení stavu nouze apod.). Výsledkem práce bude rovněž návrh nových funkcionalit a jejich odzkoušení na modelech charakteristické distribuční soustavy se závěrečným zhodnocením přínosů. Součástí řešení této problematiky je oblast ověření správnosti měřené energie a analýza proudových převodníků v systémech měření elektrické energie, pro případy náhodných revizí odběrného místa.
Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.
Určení teploty elektrického oblouku a koncentrace částic pomocí optické emisní spektroskopie. Sledování vývoje tvaru a polohy vodivého kanálu pomocí vysokorychlostní kamery. Vyhodnocení pronikání konstrukčních materiálů do výbojového prostoru a jejich vliv na vlastnosti elektrického oblouku. V rámci tohoto doktorského studia je předpokládána zahraniční stáž na INP v Greifswaldu. Minimální doba stáže činí jeden měsíc.
Školitel: Kloc Petr, Mgr., Ph.D.
Výpočet optimálního rozložení středních absorpčních koeficientů pro výpočet záření v plazmatu. Hodnocení vlivu prostorové konfigurace elektrického oblouku a složení plazmatu na hranice frekvenčních intervalů. Porovnání různých algoritmů pro numerickou optimalizaci a jejich aplikace na problém přenosu záření v plazmatu. V rámci doktorského studia je nutné absolvovat zahraniční stáž. Předpokládané místo konání stáže je laboratoř LAPLACE, univerzita vToulouse.
Koncepční řešení ostrovní DC sítě, kde zdrojovou základnu tvoří hybridní energetický systém (fotovoltaika, větrná turbína, akumulace). Cílem je navrhnout technické řešení energetického systému umožňujícího v případě nedostatku/přebytku energie spolupráci s AC sítí a současně zabezpečení bezpečného napájení objektu. Součástí řešení bude i návrh a testování řídícího a monitorovacího algoritmu. Pro základní modelování bude využito programového prostředí Matlab.
S množstvím zdrojů distribuovaných v distribučních sítích (DS) vzniká nově i možnost přechodu části DS do ostrovního provozu (OP), což může být chápáno mimo jiné i jako cesta ke zvyšování spolehlivosti dodávky ve vymezené části DS. Kromě jistě nesporných benefitů, je to však spojeno s řadou technických výzev, zahrnujících především vymezení oblasti, která bude splňovat podmínky pro úspěšný přechod do OP, správnou a spolehlivou detekci stavu pro přechod do OP a zpět, vymezení strategie řízení zdrojů (spotřebičů) pro zajištění stabilního chodu oblasti s odpovídající kvalitou elektrické energie, atp. Je ale třeba vzít v úvahu i bezprostředně spjatá témata související s bezpečností a legislativním rámcem, který provoz DS upravuje. Práce je zaměřena především na technickou realizovatelnost a tedy vytvoření a ověření komplexního konceptu. Předpokládaná spolupráce s provozovateli DS a mezinárodní vědecká spolupráce. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli". Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Současné podmínky pro připojování mikrozdrojů s výkonem do 10 kW umožňují připojit takový typ zdroje jen na ohlášení (není potřeba klasické řízení o připojení do elektrizační soustavy). Nárůst těchto instalací s sebou přináší několik provozních problémů, jako je např. ovlivnění kvality elektrické energie v místě připojení nebo přetoky energie do elektrizační soustavy. Cílem výzkumu je definovat podmínky pro korektní připojování a provozování těchto zdrojů s důrazem na zachování kvality elektrické energie. V kontextu definice uvedených pravidel je dále potřebné provést revizi současných legislativních pravidel a v návaznosti na nová zjištění provést úpravu těchto pravidel. Součástí práce budou mimo základní matematické modelování také ověřování teoretických zjištění na reálných aplikacích a také s využitím experimentální hybridního systému, který je v provozu v laboratořích UEEN.
Stále rostoucí podíl stochastických zdrojů v sítích má vliv na stabilitu napětí v průběhu dne. V důsledku proměnlivé dodávky výkonu do elektrizační soustavy z těchto zdrojů dochází ke kolísání odchylek napětí v průběhu denního diagramu. Současné prostředky používané k regulaci napětí v některých případech nedokáží zajistit požadovanou úroveň napětí ve všech odběrných místech sítě. Cílem práce je zmapovat nové možnosti a prostředky pro regulaci napětí v distribuční soustavě a navrhnout koncepci této regulace s ohledem na současný vývoj zdrojové základny.
Zvyšující se počty polovodičových měničů v distribučních sítích, na straně spotřebičů i v podobě střídačů fotovoltaických zdrojů, vedou ke vzniku a zvyšování úrovně vysoko-frekvenčních rušení šířených po vedení, které mají původ ve spínacích procesech měničů. Výsledkem jsou spínací rušení projevující se především ve frekvenčním pásmu 2-150 kHz, které je také označované jako audio pásmo. Současné zkušenosti s interferencí ukazují, že takové rušení může způsobit dysfunkci snímacích, měřících a řídících systémů, připojených do sítě, s vážnými důsledky. Jelikož se jedná o poměrně novou oblast zájmu, neexistuje dostatečný přehled o charakteru, úrovních, a výskytu diferenciálních rušení v distribučních sítích. Výsledky měření, které byly do současnosti publikovány, jsou pro přehled o stavu nedostatečné a mnohdy neporovnatelné. V této frekvenční oblasti se setkávají dva základní přístupy/metodiky měření využívané na jedné straně pro měření ukazatelů PQ a na straně druhé pro měření úrovní VF rušení, jejichž výsledky jsou navzájem nesouměřitelné. S tím souvisí i značná mezera v koordinaci EMC a související standardizaci. Práce je zaměřená na vývoj odpovídající měřící techniky a procedury pro monitorování inkriminovaného rušení v distribučních sítích. Dále je cílem studium vzniku a šíření daného rušení a v neposlední řadě návrh konceptu koordinace EMC. Předpokládaná spolupráce s provozovateli DS a mezinárodní vědecká spolupráce. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na TU Dresden, DE. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Budoucí trendy v elektroenergetice předpokládají rozvoj decentralizované výroby, akumulace a mikrosítí. S ohledem na výstupní napětí fotovoltaických panelů a akumulátorů je nedílnou součástí i rozvoj DC instalací a hybridních AC/DC sítí. Cílem práce je analyzovat klíčové výzvy provozu hybridních AC/DC sítí a navrhnout metodiku pro ekonomicky přijatelné měření napětí a proudu pro systémy adaptivního řízení a chránění respektující např. rozdílné úrovně zkratového výkonu v různých provozních stavech a specifické vlastnosti DC proudu při vypínání poruch. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Cílem práce je vývoj, návrh a optimalizace speciálního stroje, které mají magnety buzení a vinutí kotvy na statoru. Vzhledem k tomu, že na rotoru není žádné vinutí ani magnety, je možné tyto stroje vyrobit jako vysokootáčkové, nebo jako stroje integrované, s možností využití rotoru jako čerpadla. Přínosem práce bude návrh vysokootáčkového generátoru o výkonu 70 kW s co největšími otáčkami s využitím dostupných materiálů. Projekt je ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš. Povinné zahraniční stáže doktorandů se předpokládají na Universitě v Lapperantě (Finsko), University of Nottingham (Anglie), Shefield University (Anglie) resp. ve firmě Baumueller (Německo), University of Padova, Itálie.
Cílem práce je výzkum a vývoj synchronních motorů pro přímé připojení ze sítě bez použití elektronického měniče. V literatuře jsou tyto motory známy také pod názvem „synchronizované asynchronní motory“. Podstatnou výhodou synchronních motorů ve srovnání s motory asynchronními je větší účinnost. Rozběh motoru se uskutečňuje jako asynchronní, po rozběhu přechází na synchronní chod. Na rozdíl od synchronní stroje je schopný zvládnout i poměrně velké krátkodobé změny zátěže. Krátkodobě je schopen pracovat jako asynchronní a po odeznění přetížení se vrátí do synchronního chodu. Během řešení se předpokládá optimalizace s využitím algoritmů umělé inteligence. Povinné zahraniční stáže doktorandů se předpokládají na Universitě v Lapperantě (Finsko), University of Nottingham (Anglie), Shefield University (Anglie) resp. ve firmě Baumueller (Německo), University of Padova, Itálie.
Zhodnoťte současné možnosti (celosvětově) řízení a monitoringu energetických systémů budov s obnovitelnými zdroji energie. Navrhněte a vytvořte jednotný systém regulace a řízení, který bude zahrnovat tepelné čerpadlo, solární termický kolektor a hybridní energetický systém s akumulací (fotovoltaika, větrná turbína) tak, aby bylo dosaženo maximální možné interakce mezi jednotlivými zdroji a zařízeními s ohledem na okolní vlivy. Výchozím předpokladem navrženého systému je koncepce založená na využití PLC.
Cílem práce je vytvoření testovacího systému, který umožní detailní analýzu řetězce sestaveného z proudového a napěťového převodníku s digitalizovaným výstupem SampleValue dle IEC 61850-9-2, sestavujícího se z proudového/napěťového převodníku, digitalizační jednotky (A/D převodníku) a slučovací jednotky. Výsledkem testovacího systému bude zhodnocení reálného časového zpoždění primárního signálu, přesnosti amplitudy a fáze, a to nejen celého systému, ale i jeho jednotlivých částí. Navržený systém bude možné využít nejen pro provedení standardních testů, ale i testů pro určení frekvenční charakteristiky, teplotní závislosti apod. tak, aby na základě těchto výsledků mohly být navrženy korekce pro zlepšení přesnosti měření. Vlastní systém bude postaven primárně na platformě LabView.
Téma dizertační práce je zaměřeno modelování elektrických strojů pomocí tzv. vázaných modelů, tj. analytických modelů zahrnujících elektrické, magnetické, mechanické a tepelné děje ve stroji. V rámci doktorského studia student absolvuje stáž na zahraniční univerzitě v minimální délce jednoho měsíce.
Jádrem práce bude návrh a realizace algoritmů řízení ASM s ohledem na maximální účinnost v širokém rozsahu momentu a otáček, která je požadována u trakčních pohonů, zejména u těch s nezávislou trakcí. Teoretické poznatky bude nejprve nutné ověřit pomocí simulačních modelů a následně se budou implementovat do reálného pohonu.
Školitel: Pazdera Ivo, Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na důkladný rozbor vlivu světelných zdrojů, svítidel a jejich řízení na životní prostředí. Hlavní část by se měla zabývat analýzou energetické a ekologické bilance světelných zdrojů a svítidel při výrobě, provozu a následné ekologické likvidaci. Téma v současné době, kdy je vhodné hospodárně nakládat s energiemi, nabývá na důležitosti. Výsledkem by mělo být ohodnocení jednotlivých komponentů potřebných k výrobě osvětlovací techniky z různých hledisek (energetického, ekologického apod.).
Školitel: Škoda Jan, Ing., Ph.D.
Cílem práce je vytvořit detailní výpočetní modely různých urychlovačem řízených jaderných systémů typu ADS, provést zadané výpočty, zpracovat analýzy vlivu různých parametrů. Studovány budou systémy řízené neutronovým generátorem, elektronovým i protonovým urychlovačem. Ve spolupráci se Spojeným ústavem jaderných výzkumů v Dubně, Uzhgorod National University, Texas A&M a MSU Baroda budou vytvořeny modely reálně ozařovaných soustav a vytvořené modely tak bude možno validovat experimentálními daty. Validované modely budou dále využity pro návrhy optimalizací experimentálních soustav. Pro přípravu modelů budou využity zjména výpočetní modely na bázi metody Monte Carlo. Součástí doktorského výzkumu bude minimálně měsíční stáž na partnerském zahraničním vědeckém pracovišti.
Cílem je výzkum, vývoj, návrh a optimalizace vysokomomentových motorů s momenty řádu kilonewtonmetrů. Zvláštní pozornost bude věnována vysokomomentovým motorům typu „reluktanční asistované motory “ za použití feritových magnetů místo magnetů ze vzácných zemin. V současné době se uvažuje o konstrukcích vysokomomentových motorů s feritovými magnety speciálně poskádaných (varianta Hallbachova uspořádání) pro dosažení co největší magnetické indukce ve vzduchové mezeře. Přínosem práce bude nové uspořádání magnetů včetně návrhu a realizace stroje. Povinné zahraniční stáže doktorandů se předpokládají na Universitě v Lapperantě (Finsko), University of Nottingham (Anglie), Shefield University (Anglie) resp. ve firmě Baumueller (Německo), University of Padova, Itálie.
Cílem je výzkum a vývoj vysokootáčkových synchronních elektrických strojů. Vedle asynchronních strojů patří synchronní stroje s permanentními magnety a synchronní reluktanční stroje k nejčastěji používaným typům vysokootáčkových elektrických strojů. Cílem práce je definovat problematické oblasti, zvolit vhodný typ stroje, zpracovat metodu návrhu/výpočtu, metodu ověřit na konkrétním zadání, vypracovat modely strojů metodou konečných prvků, připravit realizaci laboratorního vzorku, ověřit měřením parametry navrženého stroje a chybu metody návrhu. Povinná zahraniční stáž doktoranda se předpokládá na Lappeenranta University of Technology, Finsko.
Školitel: Vítek Ondřej, doc. Ing., Ph.D.
Spolehlivost dodávky elektrické energie patří k dlouhodobým prioritám vyspělé společnosti. S tím souvisí potřeba rychlé a spolehlivé lokalizace poruch vznikajících na prvcích elektrizační soustavy. V řadě případů je možné poruchu identifikovat v začátečním stadiu a předejít tak jejímu rozšíření a následným výpadkům. Cílem práce je analýza současných metod využívajících analýzu částečných výbojů pro hodnocení stavu jednotlivých zařízení a následně využití získaných poznatků pro detekci vznikajících poruch v distribuční soustavě. Příkladem může být zhoršený izolační stav transformátorů, průchodek, jednopólová porucha na vedení s izolovanými vodiči, atd. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Disertační práce bude zaměřena na výzkum nového pravděpodobnostního přístupu pro posouzení vhodnosti provozu distribučních soustav s ohledem na bezpečnost provozu, četnost poruch a nepřetržitost dodávky elektrické energie. Vlastní metodika bude vycházet jak z již aplikovaných, tak i nových přístupů optimalizovaných tak, aby co nejlépe odrážely provozní vlastnosti nejen národních, ale i zahraničních distribučních sítí. Dané téma disertační práce zasahuje do několika oblastí, které jsou zaměřeny na problematiku výpočtu úrovně poruchových proudů, jejich doby trvání a četnosti výskytu, dále pak do oblasti výpočtu a analýzy rozložení potenciálu povrchu zemně pro zhodnocení možné úrovně dotykových a krokových napětí, problematiky transferu potenciálu a v neposlední řadě do oblasti pravděpodobnostního posouzení přítomnosti osob, vzniku poruchy a koincidence dotyk/porucha.
Hlavní funkcí elektroměrů je měřit elektrickou energii v definovaném místě elektrické sítě. Kromě toho však mohou elektroměry plnit řadu dalších funkcí. Například mohou být využity pro měření dalších elektrických veličin vypovídajících o stavu elektrické sítě a následně použitelných, v rámci konceptu Smart Grids, pro její řízení. Cílem je definovat potřebné funkce měřidel a jejich začlenění do jednotlivých bezpečnostně-technických vrstev řízení distribučních sítí. Dále optimalizovat měřící funkce a koncentraci dat pro jednotlivé úlohy. Téma je součástí řešení výzkumného úkolu. Předpokládaná spolupráce s provozovateli DS a mezinárodní vědecká spolupráce. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na TU Dresden, DE. Informace: drapela@feec.vutbr.cz.
Předmětem této disertační práce je vývoj rozšířených funkcionalit ochranných funkcí optimalizovaných pro distribuční soustavy, které by využívaly výhod proudových či napěťových převodníků s digitalizovaným výstupem. Tyto typy převodníků disponují díky možnosti korekce monitorovaného signálu a beze-ztrátového přenosu řadou výhod v porovnání s konvenčním řešením založeným na bázi přístrojových transformátorů, jako je vysoká linearita, vysoká třída přesnosti ve velkém frekvenčním rozsahu, možnost teplotní, fázové a amplitudové korekce apod. Díky těmto precizním převodníkům je možné využít data monitorovaná s precizní přesností v rozsahu od provozních proudů do oblasti proudů zkratových bez nebezpečí jejich přesycení. Díky návaznosti na moderní proudové převodníky s digitalizovaným výstupem budou výzkumné aktivity zaměřeny rovněž na výzkum metodiky pro hodnocení přesnosti a provozních vlastností nových typů elektronických proudových a napěťových převodníků.
Metodika hodnocení oslnění vnitřních a venkovních osvětlovacích soustav je založena na předpokladu uniformní vyzařovací plochy svítidla. S nástupem svítidel s LED zdroji, je tento předpoklad mnohdy nedosažitelný a proto dochází na úrovni Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE) k revizi metodik určených k hodnocení oslnění. Cílem studia je nalezení souvislostí mezi mírou oslnění a neuniformitou vyzařovací plochy svítidla, které povedou ke zpřesnění metodik hodnocení oslnění.
Nové technologie pro elektrické sítě sebou přinášejí nové možnosti poskytování systémových a podpůrných služeb i na úrovni distribuční soustavy. Cílem práce je na základě podrobné analýzy možností nových technologií vytvoření modelů pro ověření dynamického chování a analýza možností využití pro systémové a podpůrné služby při změně frekvence v elektrizační soustavě.
Dnešní diagnostika silových kabelů vysokých a velmi vysokých napětí je založena na měření částečných výbojů a můstkových měření. Metodiky měření v těchto oblastech se neustále zdokonalují a přizpůsobují moderním vývojovým trendům i požadavkům zákazníků. Cílem práce je sjednocení metod měření podle platných norem, optimalizace měřicích postupů a vývoj nových principů měření na základě získaných znalostí v dané problematice. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.
Cílem práce studenta bude teoretický a experimentální výzkum tzv. havarijně odolného inovovaného jaderného paliva (Accident Tolerant Fuel). Student bude výpočetně studovat vlivy různých aditiv na tepelnou vodivost keramické uranové matrice, počítat vliv těchto příměsí na neutronově-fyzikální charakteristiky jaderného paliva a na základě teoretických analýz navrhne experimentální ověření těchto predikcí. Student vytvoří inovované pelety požadovaných vlastností a bude experimentálně studovat jejich vlastnosti, hodnotit jejich potenciální přínos pro praxi s ohledem na efektivní využití paliva, ekonomiku palivového cyklu a zejména jadernou bezpečnost. Student bude provozovat a využívat unikátní experimentální zařízení budované na Ústavu elektroenergetiky FEKT VUT pro studium krize přestupu tepla v lehké vodě při středně nízkých tlacích. Cílem výzkumu je dát zásadní informace o vlivu inovovaných nebo jinak modifikovaných povrchů palivových proutků na rozvoj krize varu, což je důležité zejména pro bezpečnostní a havarijní analýzy tlakovodních a varných jaderných reaktorů. Součástí doktorského výzkumu bude minimálně měsíční stáž na partnerském zahraničním vědeckém pracovišti.