Předložená bakalářská práce Václava Kužely s názvem „Návrh a realizace měniče s GaN tranzistory“ se zaměřuje na vývoj a konstrukci nízkonapěťového třífázového měniče využívajícího moderní GaN tranzistory. Zařízení je primárně určeno pro tým TU Brno Racing v rámci soutěže Formula Student, kde má sloužit k efektivnímu řízení vodních pump chladicího systému.
Technické řešení předložené bakalářské práce je na velmi vysoké úrovni, neboť autor neřeší pouze teoretický návrh, ale realizuje plně funkční prototyp nízkonapěťového měniče pro náročné prostředí Formule Student. Klíčovým přínosem je aplikace moderních GaN tranzistorů, které umožňují dosažení vysokého výkonu při zachování kompaktních rozměrů, a dále použití inovativních TMR senzorů pro přesné měření proudu. Oceňuji komplexní inženýrský přístup zahrnující precizní návrh šestivrstvé desky plošných spojů s ohledem na minimalizaci parazitních indukčností, proudové simulace v profesionálním prostředí Keysight Power Analyzer, jakož i důkladnou praktickou validaci pomocí testu dvojitým pulzem (DPT) a termovizního měření.
Z hlediska formálního zpracování je práce příkladná svou logickou strukturou, srozumitelností a precizní technickou terminologií. Jazyková úroveň je velmi vysoká. Citace jsou v textu řádně provázány se seznamem literatury, který obsahuje 24 relevantních zdrojů, zejména technických listů a odborných příruček. Celkově práce po stylistické i pravopisné stránce plně splňuje, a v mnoha ohledech i převyšuje, požadavky kladené na bakalářskou práci.
Student pracoval po celou dobu řešení bakalářské práce samostatně, s vysokým nasazením a dosažené výsledky pravidelně konzultoval. Z předložených výsledků jednoznačně vyplývá, že zadání práce splnil v plném rozsahu. S přihlédnutím ke všem uvedeným skutečnostem hodnotím předloženou bakalářskou práci stupněm A (výborně, 100 bodů). Points proposed by supervisor: 100

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem, realizací a základním experimentálním ověřením nízkonapěťového třífázového měniče s GaN tranzistory určeného především pro řízení PMSM motorů vodních pump v monopostu Formula Student týmu TU Brno Racing. Téma práce je aktuální, technicky náročné a má přímou vazbu na praktické využití v reálném zařízení.


Práce je logicky členěna a jednotlivé kapitoly na sebe vhodně navazují. V úvodní části autor seznamuje čtenáře s problematikou použití měniče v prostředí Formula Student, popisuje požadavky na navrhované zařízení a vysvětluje principy řízení PMSM motorů. Následně se věnuje návrhu architektury měniče, výběru jednotlivých součástek a zdůvodnění zvolených řešení.


Za velmi přínosnou považuji zejména praktickou část práce. Autor se neomezil pouze na teoretický návrh, ale navrhl kompletní elektronické zařízení, realizoval desku plošného spoje, provedl konstrukční návrh pouzdra, sestavil prototyp a následně provedl jeho oživení a základní experimentální ověření. Tento rozsah praktických aktivit výrazně přesahuje běžný rámec bakalářských prací.


Pozitivně hodnotím zejména:

vhodně definované technické požadavky,
systematický výběr výkonových GaN tranzistorů a dalších klíčových komponent,
návrh výkonové i řídicí části měniče,
zohlednění praktických aspektů konstrukce a integrace do monopostu,
realizaci funkčního prototypu,
provedení základních elektrických a tepelných měření.

Po odborné stránce práce prokazuje, že autor rozumí problematice výkonové elektroniky, řízení PMSM motorů i návrhu moderních výkonových systémů využívajících GaN technologii.


Určité výhrady mám k teoretické části práce. Některé pasáže jsou spíše popisné a mohly by obsahovat hlubší technickou analýzu. Například při výběru výkonových tranzistorů by bylo možné podrobněji kvantifikovat jednotlivé ztrátové mechanismy a detailněji porovnat výsledky s alternativními řešeními založenými na křemíkových MOSFET tranzistorech. Podobně by bylo vhodné více rozpracovat problematiku elektromagnetické kompatibility a návrhových opatření pro omezení parazitních jevů při rychlém spínání GaN tranzistorů.


Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni. Text je srozumitelný a přehledný. Vyskytují se pouze drobné stylistické nedostatky a místy méně akademický styl formulací, které však nesnižují odbornou hodnotu práce.

Předložená práce splňuje zadání ve všech jeho bodech. Autor prokázal schopnost samostatné technické práce, návrhu elektronického zařízení i jeho experimentálního ověření. Topics for thesis defence:

1. V práci jsou použity GaN tranzistory místo běžných výkonových MOSFET tranzistorů. Můžete kvantifikovat, jaké snížení vodivostních a spínacích ztrát lze očekávat oproti obdobnému řešení využívajícímu moderní Si MOSFET tranzistory při napájení 24 V a spínací frekvenci 100 kHz?
2. Při použití GaN tranzistorů bývá významným problémem vysoká rychlost změny napětí a proudu (dv/dt a di/dt). Jaká konkrétní konstrukční a layoutová opatření byla při návrhu DPS použita pro omezení elektromagnetického rušení a parazitních indukčností proudových smyček?

Points proposed by reviewer: 94