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. 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.