Prezenční studium

4 roky

prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.

Předseda :
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.
Člen interní :
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D.
doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D.
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D.
Člen externí :
prof. Ing. Radomír Goňo, Ph.D.
Ing. Petr Modlitba, CSc.
prof. Ing. Aleš Richter, CSc.
Ing. Zdeněk Wolf

Studijní program doktorského studia je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů v nejrůznějších oblastech výkonové elektrotechniky, řídicí techniky, návrhu elektrických strojů, výroby a rozvodu elektrické energie, a užití elektrické energie.
Cílem je poskytnout ve všech těchto dílčích zaměřeních doktorské vzdělání absolventům vysokoškolského magisterského studia, prohloubit jejich teoretické znalosti, dát jím též potřebné speciální vědomosti i praktické dovednosti a naučit je metodám vědecké práce.

Cílem postgraduálního doktorského studia programu "Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika" je výchova k vědecké práci v oboru silnoproudé elektrotechniky a elektroenergetiky. Absolventi se uplatní jednak ve výzkumu a vývoji, včetně průmyslového vývoje, jednak jako vědecko-pedagogičtí pracovníci na vysokých školách a rovněž ve vyšších manažerských funkcích.

Absolvent doktorského studijního programu "Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika" získá hluboké 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.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění.
Student si zapíše a vykoná zkoušku z povinného kurzu Zkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškou, z povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, přičemž alespoň dva jsou voleny z: Matematické modelování v elektroenergetice, Vybrané problémy z výroby elektrické energie, Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonů, Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojů, a dále minimálně dvou volitelných předmětů (Angličtiny pro doktorandy; Citování ve vědecké praxi; Řešení inovačních zadání; Vědecké publikování od A do Z).
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, případně charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat.
Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti elektrotechniky, elektroniky, elektrických strojů a elektrických přístrojů. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertačním práce se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účasti na mezinárodním tvůrčím projektu.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Během prvních čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce.
Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka.
Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce.
Doktorandi ve čtvrtém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci doktorand odevzdává do konce 4. roku studia.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.

1. Algoritmus adaptace systému chránění

   V chránění distribučních sítí s rozptýlenými zdroji výroby lze v současné době sledovat dva hlavní vývojové směry. Prvním jsou systémy vyžadující ke své činnosti zvýšenou, obvykle rychlou a spolehlivou komunikaci mezi jednotlivými prvky. Jde tedy o systémy, které pro účely chránění využívají znalosti parametrů velké části sítě a mohou na základě těchto znalostí přizpůsobit parametry ochranných funkcí aktuálnímu provoznímu stavu sítě. Druhým méně sledovaným trendem jsou systémy chránění, které ke své funkci znalost parametrů sítě nepotřebují a zpravidla používají algoritmy strojového učení či predikční algoritmy a jejich vzájemnou kombinaci. Disertační práce je zaměřena na výzkum vhodných algoritmů pro parametrizaci ochranných funkcí, který bude využívat predikci nestability sítě na základě sledování napěťových událostí. Algoritmus adaptivních ochranných funkcí bude optimalizován pro centrální chránění napájecí transformovny a bude založen na změně parametrů ochranných funkcí centrální ochrany při změně provozního režimu či změně konfigurace chráněné části distribuční soustavy. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

   Školitel: Orságová Jaroslava, doc. Ing., Ph.D.

2. Budiče s vysokou odolností vůči du/dt pro výkonové spínací tranzistory SiC MOSFET a GaN MOSFET

   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).

   Školitel: Procházka Petr, Ing., Ph.D.

3. Centralizované systémy chránění

   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.

4. Development of technical innovations in the context of energy management

   The research and development activities within the dissertation thesis deal with energy management in the field of tension between legislation-driven energy policy as a strategic task and reduction of energy demand. Methods and models leading to increased energy efficiency will be analyzed and evaluated to propose a energy management as a solution for higher efficiency. Opportunities and limits of as energy management system will be provided.

   Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

5. Estimace parametrů baterií a akumulátorů

   Téma dizertační práce je zaměřeno na analýzu možností estimace parametrů baterií a akumulátorů. Estimační algoritmy najdou využití při analýze provozních stavů bateriově napájených elektrických pohonů a elektrických zařízení. V rámci doktorského studia student absolvuje stáž na zahraniční univerzitě v minimální délce jednoho měsíce.

   Školitel: Cipín Radoslav, doc. Ing., Ph.D.

6. Integrovaná metrika oslnění pro různé aplikace osvětlení

   Oslnění je nepříznivý stav zraku, který nejen že způsobuje nepříjemný pocit, ale má rovněž nepříznivý vliv na výkonost zrakového systému. Pro hodnocení oslnění se používá několik vztahů, mající vazbu vždy na určitou aplikační sféru. Pro oslnění umělou osvětlovací soustavou v interiérech se používá UGR, pro hodnocení oslnění denním světlem skrze okna se používá DGP a DGI atd. Nevýhodou těchto metrik je to, že jsou naladěny na určitý typ osvětlení (kancelářské, sportovní, pouliční osvětlení atd.) a rovněž jsou specifikovány pro určitý typ osvětlovací soustavy (např. svítidla na bázi zářivek s opálovým difuzorem, okna atd.). Podstata všech je založena na empirických datech a nikoliv na fyziologickém či psychologickém modelu. Z tohoto důvodu není možné výše uvedené metriky rozšiřovat na libovolné aplikace, což přináší problémy zejména v době, kdy se do osvětlovací techniky dostávají LED zdroje, které generují světlo jednak z malé plochy a navíc se specifickým spektrem. Úkolem studenta tohoto doktorského tématu by mělo být alespoň částečné nalezení odpovědí na otázku: „ Jaký fyziologický nebo psychologický mechanizmus je zodpovědný za nepříjemné pocity způsobené nadměrným jasem?“ Na základě předchozí odpovědi následně vypracovat model rušivého oslnění vyplývající z nadměrných kontrastů, který by se dal následně zobecnit na další použití ve světelné technice. Toto téma je podporováno mezinárodní komisí pro osvětlování CIE a je zařazeno mezi 10 strategických výzkumných cílů ve světelné technice. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

   Školitel: Škoda Jan, Ing., Ph.D.

7. Kvalita napětí v DC sítích

   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.

   Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.

8. Metodiky pro testování izolačních systémů zařízení distribučních sítí

   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.

   Školitel: Orságová Jaroslava, doc. Ing., Ph.D.

9. Modelování a řízení vysokonapěťového trojfázového spínaného zdroje

   Jádrem práce bude modelování a návrh řídicích algoritmů vysokonapěťového trojfázového měniče vysokého výkonu, realizovaného kaskádním spojením H-můstků. Teoretické poznatky bude nejprve nutné ověřit pomocí simulačních modelů a následně se budou implementovat do reálného prototypu.

   Školitel: Pazdera Ivo, Ing., Ph.D.

10. Modelování Li-ion akumulátorů

    Téma dizertační práce je zaměřeno na konstrukci matematických modelů Li-ion akumulátorů. Sestavené modely najdou využití při analýze chování bateriově napájených elektrických pohonů se zaměřením na elektrická vozidla. V rámci doktorského studia student absolvuje stáž na zahraniční univerzitě v minimální délce jednoho měsíce.

    Školitel: Cipín Radoslav, doc. Ing., Ph.D.

11. Modelování vjemu chromatického blikání v měřičích blikání

    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.

    Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.

12. Moderní způsoby estimace parametrů elektrických strojů

    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.

13. Nabíjecí stanice pro elektromobily jako prvek elektrizační soustavy

    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. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

14. Optická diagnostika elektrického oblouku

    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.

15. Optimalizace výpočtů přenosu záření v plazmatu

    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.

    Školitel: Kloc Petr, Mgr., Ph.D.

16. Ostrovní provoz sítí s distribuovanými zdroji

    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.

    Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.

17. Pokročilé testování systémů chránění s využitím real-time simulátoru

    Nové technologie pro výzkum chování elektrických sítí při přechodných jevech umožňují pokročilou analýzu působení rozsáhlých systémů chránění při poruchách. Cílem práce je rozšíření možností real-time simulátoru RTDS pro realizaci simultánních testů v reálném čase. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.

18. Regulace napětí v distribučních sítích s vysokým podílem stochastických zdrojů

    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. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

19. Rušení šířená po vedení výkonových sítí v audio pásmu

    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.

    Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.

20. Řízení a chránění AC/DC hybridních mikrosítí

    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.

    Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.

21. Řízení a chránění AC/DC hybridních mikrosítí

    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.

    Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.

22. Řízení veřejného osvětlení ve Smart City

    Téma reflektuje aktuální trend rozvoje chytrých technologií do oblastí lidských činností. Jednou s nich je i bezpochyby provoz veřejného osvětlení (VO). Smyslem doktorského studia na tomto tématu by měl být výzkum propojující problematiku nočního svícení s oblastmi vidění, životního prostředí, bezpečnosti a energetiky. V souladu s obecnými předpoklady kladenými na provoz chytrého VO, se očekává regulace světelně-technických parametrů svítidel v závislosti na čase a aktuální hustotě dopravy. Směr výzkumu by tedy měl vést k propojení výše zmiňovaných oblastí a nalezení rovnováhy mezi nimi. Očekává se, že nalezené závěry budou vycházet nejen ze simulací světelně-technických situací, ale i z jejich praktického objektivního a především i subjektivního hodnocení, zahrnující nejlépe více než sto respondentů. Výsledek práce by následně měl vyústit v podklad pro novelizaci norem pro veřejné osvětlení. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Škoda Jan, Ing., Ph.D.

23. Systém pro optimalizaci provozu distribučních soustav

    Práce bude zaměřena na vývoj adaptivního systému pro optimalizaci provozu soustavy nízkého a vysokéhonapětí s ohledem na: úroveň napětí, toky jalových výkonů, nesymetrii napětí, zatížení apod. Vlastní systém bude rovněž zajišťovat lokalizaci poruch uvnitř těchto soustav a automatickou rekonfiguraci soustavy. Pro splnění tohoto úkolu budou využívány informace z monitorovacích a ovládacích zařízení, která jsou plánována pro instalaci do distribuční soustavy provozovatelem (smartmetering, reclosery, smart DTS apod.). Ke splnění tohoto úkolu bude využito řešení založené na opensource platformě, které v budoucnu nevyloučí i integraci navrženého řešení do dispečerských řídících a plánovacích systémů. Podmínkou úspěšného obhájení této práce je absolvování nejméně měsíční stáže na zahraniční univerzitě. V současnosti lze považovat za relevantní univerzitu Aalto University (Finsko), avšak konkrétní místo stáže bude upřesněno v průběhu Ph.D. studia.

    Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.

24. Systém pro řízení kvality a toků elektrické a tepelné energie v budovách s obnovitelnými zdroji energie – demand side management

    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. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

25. Vázané modely elektrických strojů

    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.

    Školitel: Cipín Radoslav, doc. Ing., Ph.D.

26. Vysokootáčkové elektrické stroje

    Cílem je výzkum a vývoj vysokootáčkových 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.

27. Využití pravděpodobnostního přístupu pro optimalizaci provozu distribučních soustav

    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. Podmínkou úspěšného obhájení této práce je absolvování nejméně měsíční stáže na zahraniční univerzitě. V současnosti lze považovat za relevantní univerzitu TU Graz (Rakousko), avšak konkrétní místo stáže bude upřesněno v průběhu Ph.D. studia.

    Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.

28. Využití tarifních měřidel s rozšířenou funkcí pro řízení a automatizaci distribučních soustav

    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.

    Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.

29. Vývoj ochranných a optimalizačních funkcí pro precizní elektronické proudové a napěťová převodníky

    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. Podmínkou úspěšného obhájení této práce je absolvování nejméně měsíční stáže na zahraniční univerzitě. V současnosti lze považovat za relevantní univerzitu Aalto University (Finsko), avšak konkrétní místo stáže bude upřesněno v průběhu Ph.D. studia.

    Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.

30. Výzkum a vývoj více-fázových elektrických strojů

    V dnešní době jsou vícefázové stroje uvažovány pro aplikace s vysokými požadavky na spolehlivost, např. v letectví. Nejčastěji jsou používány stroje o více trojfázových systémech nebo s počtem fází vyšším než pět. Práce je zaměřena na teoretické zkoumání vícefázových strojů odolných vůči poruchám, jejich provozních charakteristik a praktického návrhu. Podrobný výzkum bude zaměřen na zlepšení účinnosti, zvlnění točivého momentu, minimalizaci nežádoucích složek radiální síly pro minimalizaci vibrací a tím i hluku. Výsledek práce bude ověřen na vyrobených prototypech. Student bude průběžně prezentovat výsledky výzkumu a vývoje na příslušných vědeckých konferencích a také formou článků v tematických časopisech uvedených ve Scopus nebo Web of Science. V rámci řešení práce absolvuje student i zahraniční stáž na vybraném pracovišti, se kterým zadavatel práce již spolupracuje.

    Školitel: Bárta Jan, doc. Ing., Ph.D.

31. Ztráty ve vinutích a magnetických obvodech ve výkonové elektronice

    Předmětem tématu bude výzkum a modelování ztrát v tlumivkách a transformátorech pracujících v rozmanitých režimech v pulzních měničích. Bude třeba praktickým způsobem nasimulovat vilv skinefektu a proximity efektu na ztráty ve vinutí. Toto je doposud řešeno dosti zjednodušujícím způsobem nezohledňujícím rozmanitost režimu provozu vinutého prvku. Rovněž bude třeba systematicky (a prakticky využitelně) analyzovat ztráty v jádře, vliv rozptylových toků vzduchových mezer apod. Vše bude ověřováno měřeními, jejichž realizace bude sama o sobě zajímavým náročným úkolem. Součástí prací proto bude také stavba vzorků měničů různých typů umožňujících praktické ověřování. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti. Předpokládá se zahraniční stáž doktoranda na Johannes Kepler Universität (JKU) Linz v Rakousku.

    Školitel: Vorel Pavel, doc. Ing., Ph.D.

32. Zvyšování přesnosti měření ve vysokonapěťové laboratoři.

    Stále více aktuálním tématem je zaručení přesnosti a opakovatelnosti měření ve vysokonapěťové laboratoři při využití zkušebních zdrojů a dalších diagnostických nástrojů. Moderní měřicí nástroje jsou komplikované, požadavky na přesnost se zvyšují a celková nejistota měření není pokryta periodickou kalibrací. Cílem práce je popis kompletního měřicího řetězce s uvažováním všech vnějších vlivů, které mohou naměřené veličiny ovlivnit, a vyčíslit tak nejistoty měření. Dále určení a zajištění časové stability měřených veličin, což u starších nebo stárnoucích měřičů nabývá na významu. Práce je zaměřena na zvyšování přesnosti měření stejnosměrných, střídavých i impulsních zkušebních zdrojů, kalibraci jejich napěťových děličů a proudových bočníků, návaznost na kalibrační normály podle požadavků na metrologii. Dalším zaměřením je zvyšování přesnosti měření a eliminace vnějších vlivů u diagnostických nástrojů pro měření izolačních stavů energetických zařízení a testovaných dielektrických materiálů – měřiče částečných výbojů a jejich kalibrace, elektronické můstky a přidružené normálové kondenzátory, měřiče elektrických parametrů pevných a kapalných dielektrických materiálů. Součástí doktorského studia bude alespoň měsíční stáž na jednom z těchto zahraničních výzkumných pracovišť: Aalto University (Aalto, Finsko), Graz University of Technology (Graz, Rakousko) nebo TUKE (Košice, Slovensko).

    Školitel: Krbal Michal, Ing., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2020 do 15.05.2020)

1. Analýza možností využití akumulačních systémů a obnovitelných zdrojů energie pro podporu provozu distribuční sítě

   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: Ptáček Michal, Ing., Ph.D.

2. Definice a měření komponent elektrické energie v budoucích distribučních sítích

   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.

3. Identifikace systémových poruch

   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.

   Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.

4. Matematický model eroze kontaktních materiálů v silnoproudých spínacích přístrojích

   V rámci disertační práce bude provedena řada experimentů s různými dvojicemi kontaktních materiálů s cílem získat vstupní data pro vytvoření vhodného matematického modelu eroze kontaktů. Budou získány závislosti na parametrech vypínaného obvodu (proud, napětí, účiník zátěže) pro různé provozní stavy (spínání při jmenovitých parametrech, přetíženích a případně zkratech). Součástí práce bude i návrh metodiky hodnocení eroze kontaktů. Na závěr bude navržený matematický model ověřen na reálných přístrojích. Výsledky své práce bude student průběžně prezentovat na příslušných vědeckých konferencích (např. Fyzika spínacího oblouku,…) a formou článků v tematických časopisech uvedených ve Scopus nebo Web of Science. V rámci řešení práce absolvuje student i zahraniční stáž na vybraném pracovišti, se kterým zadavatel práce již spolupracuje.

   Školitel: Valenta Jiří, Ing., Ph.D.

5. Matematický model eroze kontaktních materiálů v silnoproudých spínacích přístrojích

   V rámci disertační práce bude provedena řada experimentů s různými dvojicemi kontaktních materiálů s cílem získat vstupní data pro vytvoření vhodného matematického modelu eroze kontaktů. Budou získány závislosti na parametrech vypínaného obvodu (proud, napětí, účiník zátěže) pro různé provozní stavy (spínání při jmenovitých parametrech, přetíženích a případně zkratech). Součástí práce bude i návrh metodiky hodnocení eroze kontaktů. Na závěr bude navržený matematický model ověřen na reálných přístrojích. Výsledky své práce bude student průběžně prezentovat na příslušných vědeckých konferencích (např. Fyzika spínacího oblouku,…) a formou článků v tematických časopisech uvedených ve Scopus nebo Web of Science. V rámci řešení práce absolvuje student i zahraniční stáž na vybraném pracovišti, se kterým zadavatel práce již spolupracuje.

   Školitel: Valenta Jiří, Ing., Ph.D.

6. Využití akumulace pro podporu chodu elektrizační soustavy

   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. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

   Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

7. Výzkum a vývoj elektrických strojů prostřednictvím topologických optimalizací

   Disertační práce bude zaměřena na topologickou optimalizaci, ve které je návrhový prostor diskretizován na malé prvky a každému prvku může být nezávisle přiřazen různý materiál, např. ocel, vzduch nebo magnet. Definice struktury stroje je tedy mnohem flexibilnější. Na druhé straně se výpočetní náročnost optimalizace výrazně zvyšuje a je třeba zavést opatření, aby se zabránilo „odděleným částicím“. Disertační práce bude zaměřena na implementaci vhodných definic geometrie, vývoj algoritmů umožňující snižování výpočetní náročnosti topologické optimalizace (např. využitím normalizovaných Gaussových sítí) a porovnání přístupu s parametrizovanými topologiemi. Očekávané analyzované stroje jsou různé typy synchronních strojů typu synchronní stroje spouštěné ze sítě pro třífázové a jednofázové sítě. Výsledky práce budou ověřeny na vyrobených laboratorních vzorcích. Výsledky své práce bude student průběžně prezentovat na příslušných vědeckých konferencích a formou článků v tematických časopisech uvedených ve Scopus nebo Web of Science. V rámci řešení práce absolvuje student i zahraniční stáž na vybraném pracovišti, se kterým zadavatel práce již spolupracuje.

   Školitel: Bárta Jan, doc. Ing., Ph.D.