studijní program

Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika

Fakulta: FEKTZkratka: DPC-SEEAk. rok: 2022/2023

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0713D060005

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: čeština

Akreditace: 28.5.2019 - 27.5.2029

Forma studia

Prezenční studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Oborová rada

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Elektrotechnika Bez tematického okruhu 60
Energetika Bez tematického okruhu 40

Cíle studia

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.

Profil absolventa

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.

Charakteristika profesí

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.

Podmínky splnění

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.

Vytváření studijních plánů

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.

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Alternativní energetické systémy v konceptu trvalé udržitelnosti

    Téma je zaměřeno na energetické systémy, které nabízejí vysoký potenciál trvalé udržitelnosti. Získávání energií bude stále středem zájmu moderní společnosti a s dosaženého vývoje technologií je zřejmé, že dosavadní koncept bude nutné významně modifikovat směrem k obnovitelným zdrojům. Obnovitelnost zdroje však není podmínkou jedinou. Budoucí technologie bude nutně vyvíjet s ohledem na materiálovou obnovitelnost a velmi malou náročnost na údržbu. Nelze se však spolehnout pouze na již vyráběné technologie jako jsou větrné nebo fotovoltaické elektrárny. Velký potenciál nabízí např. biomasa, né však v podobě přímého spalování ale s využitím biodegradačních procesů. Velmi zajímavou a zatím málo vědecky probádanou oblastí se jeví rezonanční technologie založené na optimalizaci toku energie a minimalizaci přenosových ztrát. Nejedná se pouze o rezonanci elektromagnetickou, ale i mechanickou a to až na úrovni molekulární nebo atomární. Významná část práce by se tedy měla věnovat tvarovému uspořádání energetického zařízení a jeho vlivu na výsledné parametry. V této části se očekává největší experimentální přínos práce. Směrování práce bude řešeno po důkladné rešerši stávajích perspektivních technologií.

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

  2. Analýza přetoků jalového výkonu v distribuční síti a návrh souvisejících opatření pro implementaci obnovitelných zdrojů a elektromobility

    - provést rozbor plánovaného rozvoje distribučních sítí (legislativa a strategické dokumenty, the European Green Deal, Fit for 55, technická koncepce sítí, míra penetrace OZE a prvků elektromobility aj.), - provést analýzu současného stavu toků jalového výkonu v distribuční soustavě a přenosové soustavě (napříč jednotlivými napěťovými hladinami distribuční sítě a také na úrovni rozvoden/předávacích míst mezi distribuční a přenosovou sítí) a identifikovat problematické oblasti a vydefinovat technické návaznosti z hlediska přetoků jalového výkonu, - připravit variantní scénáře implementace OZE a prvků elektromobility na úrovni vybrané napěťové hladiny (vč. specifikace dalších technických kritérií/limitů ovlivňujících míru jejich implementace) pro analytické ověření jejich dopadu na přetoky jalového výkonu/identifikaci možného dostupného potenciálu pro řízení toků jalového výkonu, - vytvořit a parametrizovat model části distribuční sítě vč. vhodné implementace definovaných scénářů a provedení jejich komplexní analýzy, - specifikovat technická opatření nutná aplikovat/realizovat na úrovni distribuční sítě pro jednotlivé variantní scénáře implementující OZE a prvky elektromobility, a to jak v kontextu vybraných kvalitativních parametrů, tak i v kontextu právě zhodnocení přetoků jalové energie aj. Předpokládaná spolupráce s PDS a mezinárodní vědecká spolupráce. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na TU Graz. Informace: ptacekm@vut.cz

    Školitel: Ptáček Michal, 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. Diagnostika poruch elektrických strojů

    Téma je zaměřeno na výzkum metod diagnostiky poruch elektrických strojů pomocí různých diagnostických signálů, jejich zpracování a vyhodnocení. V rámci doktorského studia student absolvuje stáž na zahraniční univerzitě v minimální délce jednoho měsíce.

    Školitel: Vítek Ondřej, 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. Chromatický temporální flikr

    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 (TU Dresden). Informace: drapela@vut.cz.

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

  7. Integrace energetických komunit do stávající koncepce distribučních soustav

    Evropská legislativa v oblasti energetiky a klimatu deklaruje nové role a nové mechanismy fungování energetického sektoru s důrazem na aktivní zapojení a ochranu spotřebitele při zajišťování vlastních energetických potřeb. V prostředí České republiky, stávající modely i obchodněprávní vztahy subjektů na energetickém trhu již ne úplně odpovídají požadavkům a nařízením. Jedna z klíčových oblastí, kterou přinesly nové předpisy je možnost rozvoje tzv. energetických komunit jako nástroje pro nutnou energetickou transformaci. Tyto subjekty budou přinášet ekonomické, sociální i environmentální benefity jak na lokální, tak i národní úrovni. Cílem studijního tématu je výzkum a vývoj efektivních technických a organizačních rámců pro vznik projektů energetických komunit v podmínkách ČR. Dále, zajistit odborné (technické, ekonomické) vstupy do probíhajícího diskurzu o možnostech decentralizace energetiky. Osnova: - Rozbor stávajících možností a předpisů vzniku energetických komunit v ČR, - Analýza technického začleňování komunitních spolků do současných reálií, - Metodika technických řešení pro provoz komunit, - Navržení opatření pro správné rozdělení rolí (odpovědnosti) uvnitř komunit, - Ekonomické podložení výpočtů za účelem správného dimenzování energetických komunit.

    Školitel: Radil Lukáš, Ing., Ph.D.

  8. 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.

  9. Komplexní osvětlovací systémy v trvale udržitelném pojetí

    Osvětlovací technika zažívá další bouřlivé období vývoje, neboť máme k dispozici velice účinné světelné zdroje, velmi propracovanou řídící techniku a technologie na vývoj prakticky libovolných svítidel. Na první pohled dobře probádaná oblast fyziologie zrakového vnímání je nyní významně rozšiřována objevy v oblasti vlivu světla na člověka a to v oblasti biologických procesů. Byl prokázán vliv světla až na molekulární úrovni a tuto významnou skutečnost nelze v budoucích technologiích ignorovat. Současně se však objevuje extrémní tlak na úspory energií a hledání cest, jak snížit energetickou náročnost budov, což se nevyhýbá ani světelné technice. Téma doktorské práce se proto bude zabývat těmito zdánlivě protichůdnými požadavky a hledat způsob, jak naplnit oba požadavky najednou. Osvětlovací technologie budou muset respektovat nejen otázky energetické, ale i materiálové a ekologické. I tyto hlediska se budou řešit v rámci práce. Výsledkem práce by měla být nová vize pro osvětlovací techniku, která motivuje výrobce i uživatele se více soustředit na dlouhodobě perspektivní řešení, více než na krátkodobě ekonomická.

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

  10. 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.

  11. 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.

  12. Návrh a vývoj alternativních měřičů a indikátorů částečných výbojů pro vysokonapěťová zařízení

    - Provést rozbor a rešerši aktuálních používaných i alternativních principů měření částečných výbojů, - nalezení vhodných řešení nebo i kombinaci senzorů na základě citlivosti měření, určení charakteru závady/poruchy, detekce místa závady/poruchy a složitosti řešení, - realizace vlastních návrhů, laboratorní ověřování jejich funkčnosti a rozsahu parametrů na základě simulace definovaných závad/poruch/výbojové činnosti ve stíněných buňkách - a provést implementaci vlastních, především alternativních a nekonvenčních principů měření částečných výbojů do indikátorů a měřičů poruch ve vysokonapěťových zařízení.

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

  13. 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: Aubrecht Vladimír, prof. RNDr., CSc.

  14. 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 v Toulouse.

    Školitel: Aubrecht Vladimír, prof. RNDr., CSc.

  15. 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.

  16. 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.

  17. Revize současného a tvorba nového výpočetního nástroje pro návrh zemničů aplikovatelného v národních podmínkách

    V současnosti lze spatřovat tlak elektroenergetického odvětví na zpřesnění výpočtu navrhovaných zemnících soustav, a to především pro případy, kdy se vyskytují ztížené půdní podmínky. Současný postup na národní a částečně i na mezinárodní úrovni je založen na využití koeficientů využití zemničů, který je vhodný pro případy homogenních půd, nicméně je již méně výhodný pro případy půdy nehomogenních. Ze strany průmyslu je cítit tlak pro dosažení uspokojivějších řešení i pro tyto případy, nicméně současné užívané analytické řešení založené na zjednodušených vztazích odvozených metodou zrcadlení je v tomto případě již pro další rozšíření spíše nevhodné. Z principu fungování uvedených koeficientů využití se jeví, že nalezení uspokojivého řešení vede na relativně komplexní závislost, která by pro praktické využití byla spíše obtížně využitelná. Možným uspokojivým řešením by zde mohlo být skrze vytvoření softwarového nástroje, který by využíval novějšího a přesnějšího postupu stanovení rozložení potenciálu v okolí zemniče, tedy např. založená na řešení Laplaceovy rovnice, metodě konečných prvků atp. Lze předpokládat, že využití takto vytvořeného softwarového nástroje by mohlo být zahrnuto do postupu výpočtu zemničů jako případného alternativního způsobu k současnému postupu či být přímo doporučeno českým sdružením elektroenergetických společností v rámci národních podnikových norem elektroenergetiky. Vytvořený výpočtový nástroj by bylo vhodné rozšířit také o možnosti pravděpodobnostního vyhodnocování zemničů, kdy tato metoda je oproti stávající deterministické zatím spíše experimentální, nicméně lze předpokládat zvýšený tlak na její uplatnění, a to alespoň v některých ztížených případech. Postup práce by byl tedy přibližně následující. - Rozbor současně užívaných výpočtových a měřících postupů, požadavků na výpočet ze strany elektroenergetických společností, seznámení se současnými legislativními požadavky na evropské i národní úrovni. - Seznámení se, výběr a rozpracování zvolené metody výpočtu zemničů. Volba vstupních a výstupních parametrů. Okolnosti vhodnosti použitého řešení s navržením případných jejich vylepšení. Volba detailnosti samotného řešení, tj. např. jaké modely půdy zahrnout, zemniče umístěné v betonových základech, jejich řešení atp. - Spolupráce s průmyslem na ověření správnosti získaných výsledků, provedení ověřovacích měření. - Studium a implementace pravděpodobnostního vyhodnocování zemničů.

    Školitel: Vyčítal Václav, Ing., Ph.D.

  18. 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.

  19. 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.

  20. 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.

  21. 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.

  22. Využití simulací v reálném čase pro navrhování pokročilých systémů chránění

    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 se začleněním reálných zařízení, tzv. hardware in the loop simulace. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

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

  23. 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.

  24. Vývoj metodiky pro certifikaci výrobních modulů se střídači

    S rostoucím počtem malých zdrojů elektrické energie připojovaných do sítí nn může docházet z důvodu chybějící detailní standardizace k nežádoucímu vzájemnému ovlivňování střídačů připojených do jednoho vývodu, případně k nežádoucímu působení na distribuční síť. Cílem práce je navrhnout komplexní metodiku, která bude založena na následujících dílčích cílech: • rozbor souvisejících předpisů a norem s požadavky na vlastnosti a funkce výrobních modulů, • definice postupů a specifikací parametrů pro provádění certifikačních/ověřovacích zkoušek včetně možností virtuálního testování, • specifikace a návrh hardwarových požadavků na invertory pro realizaci hardware-in-loop testování v provozních podmínkách • tvorba metodiky pro zpracování a vyhodnocení provozních dat výrobních modulů/zařízení, • implementace navržených postupů a metodik do certifikačních procesů v ČR, včetně řešení systému pro automatizaci prováděných zkoušek Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Morávek Jan, Ing., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2022 do 15.05.2022)

  1. Adaptivní zemní ochrana pro kompenzované sítě

    V současné době se v kompenzovaných sítích používají zemní směrové ochrany k určení vývodu postiženého zemním spojením. Jejich činnost je zpravidla navázána na automatiku připínání pomocného odporníku a spočívá pouze v signalizaci vývodu s poruchou, po které se obvykle přistoupí k vymezení úseku vedení s poruchou v signalizovaném vývodu. Uvedený postup vychází z předpokladu, že zbytkový proud zemního spojení v místě poruchy nepřekračuje dovolenou hodnotu a nemůže způsobit v tomto místě výskyt nedovolených dotykových/krokových napětí. Tím je také splněna podmínka bezpečného provozu kompenzované sítě. S rostoucím podílem kabelových vedení v současných kompenzovaných sítích může být ovšem dodržení uvedené podmínky bezpečnosti – tedy dovoleného zbytkového proudu zemního spojení – velmi problematické a to zvláště v situacích, kdy je pro zachování plynulosti dodávky elektrické energie nutné zasahovat do topologie sítě a měnit tím její celkový zemní kapacitní proud. Pokud v těchto situacích dojde k zemnímu spojení nelze spolehlivě garantovat dodržení dovolené meze zbytkového proudu zemního spojení, ani bezpečnost v místě poruchy. V těchto případech je nutné zajistit rychlé vypnutí zemního spojení. Práce se tedy bude zabývat výzkumem, návrhem a ověřením zcela nové koncepce zemní ochrany, která bude schopna adaptace na změny v upořádání a topologii distribuční sítě vedoucí ke změně hodnoty zbytkového proudu zemního spojení. Na základě zjištěných změn soustavy či na základě estimace zbytkového proudu soustavy bude přizpůsobovat své nastavení tak, aby vyloučila ohrožení osob a zvířat nacházejících se v okolí poruchy a tedy v místě s nebezpečným zemním potenciálem.

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

  2. Optimalizace DC/DC měničů pro dosažení maximální účinnosti

    Cílem teoretické části práce bude odvození analytických matematických vztahů umožňujících co nejpřesnější výpočet jednotlivých ztrát ve vybraném perspektivním DC/DC měniči s transformátorem v závislosti na parametrech jako spínací kmitočet, zvlnění proudu, sycení transformátoru, geometrie jádra a vinutí transformátoru, tlumivky atd. se zohledněním jevů skinefektu a proximity efektu. Některé z těchto vztahů lze odvodit přímo, jiné bude nutno získat jako analytické aproximační funkce simulovaných nebo měřených závislostí. Tato měření a simulace budou tedy také součástí práce. Po nalezení všech vztahů bude prováděno analytické hledání lokálního minima součtu všech ztrát za zvolených kriteriálních podmínek. Tyto analytické výpočty budou konfrontovány s numerickým řešením. V praktické části proběhne ověřování výsledků stavbou vybraného měniče.

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

  3. Vývoj pokročilých modelů pro rychlou analýzu a multidisciplinární optimalizaci asynchronních strojů

    V dnešním průmyslu se uplatňuje celá řada elektrických strojů, a zdaleka nejvíce používány jsou asynchronní stroje s klecí nakrátko. Optimalizace a další zdokonalování těchto typů strojů má tedy velký potenciál pro realizaci významných energetických úspor. Na tuto skutečnost reaguje navržené téma, které cílí na vývoj a implementaci pokročilých modelů redukovaného řádu pro asynchronní stroje s klecí nakrátko pro jejich rychlý výpočet a optimalizaci. Očekává se, že vyvinuté metody výpočtu budou v rámci tématu využity pro výzkum a vývoj optimálních provedení těchto typů strojů a metod jejich chlazení. Předpokládá se, že výsledky budou pravidelně publikovány na konferencích a v impaktovaných časopisech. Při řešení tohoto tématu bude zajištěna možnost konzultovat výzkumné a vývojové výsledky také s pracovníky JKU – Johannes Kepler Universität Linz, Institut für Elektrische Antriebe und Leistungselektronik, kde se rovněž očekává absolvování povinné zahraniční stáže doktoranda.

    Školitel: Vítek Ondřej, doc. Ing., Ph.D.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Libovolný ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DPC-ET1Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-EE1Matematické modelování v elektroenergeticecs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-ME1Moderní mikroelektronické systémycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-RE1Návrh moderních elektronických obvodůcs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-TK1Optimalizační metody a teorie hromadné obsluhycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-FY1Rozhraní a nanostrukturycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-TE1Speciální měřicí metodycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-MA1Statistika. stochastické procesy, operační výzkumcs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-AM1Vybrané kapitoly řídicí technikycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-VE1Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonůcs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPX-JA6Angličtina pro doktorandyen4VolitelnýdrzkCj - 26ano
DPC-RIZŘešení inovačních zadánícs2VolitelnýdrzkS - 39ano
DPC-EIZVědecké publikování od A do Zcs2VolitelnýdrzkS - 26ano
Libovolný ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DPC-TK2Aplikovaná kryptografiecs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-MA2Diskrétní procesy v elektrotechnicecs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-ME2Mikroelektronické technologiecs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-RE2Moderní digitální bezdrátová komunikacecs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-EE2Nové trendy a technologie výroby energiecs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-TE2Numerické úlohy s parciálními diferenciálními rovnicemics4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-FY2Spektroskopické metody pro nedestruktivní diagnostikucs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-ET2Vybrané diagnostické metody, spolehlivost, jakostcs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-AM2Vybrané kapitoly měřicí technikycs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPC-VE2Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojůcs4Povinně volitelnýdrzkS - 39ano
DPX-JA6Angličtina pro doktorandyen4VolitelnýdrzkCj - 26ano
DPC-CVPCitování ve vědecké praxics2VolitelnýdrzkS - 26ano
DPC-RIZŘešení inovačních zadánícs2VolitelnýdrzkS - 39ano
Libovolný ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DPX-QJAZkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškuen4VolitelnýdrzkK - 3ano