Master's Thesis

Electrical bi-directional AC/DC power supply conversion

Final Thesis 33.58 MB Appendix 116.08 kB

Author of thesis: Bc. Martin Kyseľ

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Kamil Jaššo, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D.

Abstract:

The rapid shift toward electromobility increases the demand for laboratory infrastructure capable of simulating high-power automotive electrical systems. This Master's thesis aims to redesign and reconstruct an original height-restricted bidirectional AC/DC power supply into a compact, mobile unit suitable for automated testing environments. The redesign process involved analysis of mobility constraints, selection of a standardized Rittal enclosure, physical relocation of all components, and implementation of a new safety architecture featuring a modular Safety PLC and a universal Insulation Monitoring Device. Functional verification through cold and live commissioning confirmed that the custom safety logic manages emergency states and insulation faults. The thesis resulted in a complete technical file including operating and maintenance manuals, demonstrating compliance with the Machinery Directive 2006/42/EC and readiness for CE certification and safe laboratory deployment.

Keywords:

Bidirectional Power Supply, Automotive Industry, Safety PLC, Insulation Monitoring, Machinery Directive, CE Certification

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky oponenta k obhajobě: 1. V práci byla navržena nová bezpečnostní architektura založená na Safety PLC Mosaic. Jakým způsobem by bylo možné stanovit požadovaný a dosažený Performance Level (PL) jednotlivých bezpečnostních funkcí a jaké vstupní údaje by byly pro tento výpočet potřebné? 2. Autor realizoval přestavbu zařízení do nové mobilní konfigurace. Jaká nová rizika z hlediska bezpečnosti a provozní spolehlivosti vznikají přechodem ze stacionárního na mobilní zařízení a jak byla tato rizika při návrhu zohledněna? 3. Práce se zabývá přípravou zařízení pro CE certifikaci. Které zkoušky nebo ověření by bylo podle názoru autora vhodné ještě provést před komerčním nasazením zařízení, aby byla dále zvýšena důvěra v jeho bezpečnost a spolehlivost?

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Binar, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jiří Maxa, Ph.D. (člen)
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D. (člen)
Ing. Pavla Šabacká, Ph.D. (člen)
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D. (člen)
Ing. Hana Hálová (člen)

Supervisor’s report
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D.

Cieľom DP študenta Bc. Martina Kyseľa bolo analyzovať existujúci obojsmerný AC/DC zdroj, navrhnúť jeho prestavbu do mobilnej a bezpečnej konfigurácie a realizovať túto prestavbu vrátane dokumentácie potrebnej pre získanie CE certifikácie.
Po odbornej stránke je práca na nadpriemernej úrovni a zadanie práce bolo splnené v plnom rozsahu. Text práce je spracovaný prehľadne, zrozumiteľne a primerane rozsahu diplomovej práce.

Predložená DP spĺňa všetky požiadavky kladená na práce tohto typu, je spracovaná na vysokej odbornej úrovni a je z nej zrejmý významný praktický prínos. Prácu preto hodnotím 97b/A. Points proposed by supervisor: 97

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D.

Diplomová práce pana Kyseľa se zabývá přestavbou obousměrného AC/DC napájecího zdroje určeného pro laboratorní testování elektrických zařízení v automobilovém průmyslu. Jedná se o aktuální a technicky náročné téma, které kromě znalostí výkonové elektrotechniky vyžaduje rovněž orientaci v oblasti průmyslové automatizace, funkční bezpečnosti a legislativních požadavků souvisejících s posuzováním shody zařízení. Autor přistoupil k řešení komplexně a výsledkem práce není pouze návrh úprav, ale realizace funkčního zařízení včetně vytvoření nové bezpečnostní architektury, zpracování technické dokumentace a ověření navrženého řešení. Za významný přínos považuji zejména skutečnost, že práce byla řešena na reálném průmyslovém zadání a její výsledky jsou přímo využitelné v praxi.
Práce je zpracována na velmi dobré odborné úrovni. Autor prokázal schopnost samostatně řešit technické problémy, navrhovat vhodná konstrukční a bezpečnostní opatření a orientovat se v problematice CE certifikace. Určité výhrady mám k tomu, že práce se více soustředí na samotnou realizaci než na hlubší technickou analýzu navrženého řešení. Chybí zejména podrobnější variantní porovnání zvolených komponent a konstrukčních řešení, kvantifikace přínosů oproti původnímu stavu a rozsáhlejší experimentální vyhodnocení provozních parametrů zařízení. V oblasti bezpečnosti by bylo vhodné doplnit detailnější vyhodnocení dosažené úrovně bezpečnostních funkcí například pomocí parametrů Performance Level nebo SIL. Tyto připomínky však nesnižují vysokou praktickou hodnotu práce ani skutečnost, že rozsah a náročnost realizovaných činností významně přesahují běžný standard diplomových prací.
Autor při řešení práce pracoval s odpovídajícím množstvím odborné literatury, technických norem, legislativních dokumentů i technické dokumentace výrobců, přičemž získané poznatky dokázal vhodně aplikovat při návrhu a realizaci výsledného zařízení.
Vzhledem k výše uvedenému doporučuji práci k obhajobě a navrhuji hodnocení A. Topics for thesis defence:
  1. V práci byla navržena nová bezpečnostní architektura založená na Safety PLC Mosaic. Jakým způsobem by bylo možné stanovit požadovaný a dosažený Performance Level (PL) jednotlivých bezpečnostních funkcí a jaké vstupní údaje by byly pro tento výpočet potřebné?
  2. Autor realizoval přestavbu zařízení do nové mobilní konfigurace. Jaká nová rizika z hlediska bezpečnosti a provozní spolehlivosti vznikají přechodem ze stacionárního na mobilní zařízení a jak byla tato rizika při návrhu zohledněna?
  3. Práce se zabývá přípravou zařízení pro CE certifikaci. Které zkoušky nebo ověření by bylo podle názoru autora vhodné ještě provést před komerčním nasazením zařízení, aby byla dále zvýšena důvěra v jeho bezpečnost a spolehlivost?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová