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 "Power Systems and Power Electronics" 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 "Power Systems and Power Electronics" 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 01.04.2026 do 30.04.2026)

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

2. 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. Předpokládá se zapojení doktoranda do projektu GAČR "Thermal Plasma Properties of Alternative Insulating Gases in Switching Arcs", jehož návrh byl podán v březnu 2026.

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

3. Pokročilé metody návrhu a analýzy kompaktních elektromotorů

   Téma se zaměřuje na pokročilé metody návrhu, modelování a analýzy kompaktních elektromotorů s vysokou mírou integrace, s cílem dosáhnout vysoké účinnosti, vysoké měrné hustoty točivého momentu a výkonu a současně splnit požadavky na nízkou hmotnost, malé rozměry a provozní spolehlivost. Výzkum bude pokrývat různé topologie kompaktních elektrických strojů (např. radiální i axiální uspořádání), včetně variant s integrovanými konstrukčními prvky pohonu a s důrazem na vhodnost pro aplikace s omezeným instalačním prostorem.

   Klíčovou výzvou je návrh elektromagnetického obvodu a aktivních částí stroje tak, aby při minimalizaci objemu a ztrát byla zajištěna požadovaná momentová charakteristika v celém pracovním rozsahu. Práce se zaměří na optimalizaci geometrie a materiálového složení magnetického obvodu, návrh vinutí a volbu permanentních magnetů s ohledem na demagnetizaci, účinnost a výrobní realizovatelnost. Součástí bude také řešení tepelného návrhu (odvod ztrát, teplotní pole, teplotní stabilita magnetů a izolací), mechanické integrity (pevnost, dynamika rotoru, vibrace, hlučnost) a vhodné integrace motoru do výsledného mechatronického celku.

   Výzkum bude využívat moderní výpočetní a simulační nástroje pro numerické modelování elektromagnetických, tepelných a mechanických jevů, včetně multifyzikálních výpočtů a optimalizačních postupů. Zvláštní důraz bude kladen na rozvoj návrhových metodik pro rychlé porovnávání topologií, citlivostní analýzu a robustní optimalizaci s ohledem na výrobní tolerance a rozptyl materiálových parametrů. Součástí práce bude prototypování vybraných řešení a experimentální ověření dosažených parametrů (momentová charakteristika, účinnost, oteplení, akustické projevy), včetně návrhu a realizace vhodné měřicí metodiky.

   Výsledky výzkumu mohou nalézt uplatnění napříč průmyslovými aplikacemi vyžadujícími kompaktní a účinné pohony, například v automatizaci, mobilní robotice, dopravní technice či speciálních zařízení s požadavky na nízkou hlučnost a vysokou integraci.

   Očekává se realizace stáže doktoranda na zahraniční univerzitě se zaměřením na vývoj pokročilých elektrických strojů – jako vhodný partner se jeví například LUT University (Finsko), která je součástí aliance EULiST. Předpokládá se průběžná publikační činnost na mezinárodních konferencích a ve vědeckých časopisech v Q1 a Q2. 

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

4. Prediktivní návrh a analýza elektromechanických zařízení pomocí statistiky a strojového učení

   Téma se zaměřuje na výzkum prediktivního návrhu a analýzy elektromechanických zařízení s využitím pokročilého statistického modelování a metod strojového učení. Cílem je zefektivnit návrhový proces u zařízení, jejichž konstrukce vyžaduje náročné vícerozměrné simulace elektromagnetických, tepelných a mechanických jevů – jako jsou elektrické stroje se speciálními topologiemi, kompaktní transformátory nebo zařízení s integrovanou magnetickou převodovkou. Klíčovou výzvou je vytvoření náhradních modelů, které umožní predikci výstupních parametrů (např. účinnost, ztráty, zkratové síly, teplotní profil) na základě omezeného množství simulačních nebo experimentálních dat. Výzkum se zaměří na tvorbu, trénování a validaci prediktivních modelů, využívajících např. regresní algoritmy, neuronové sítě, Kriging nebo RBF modely.

    

   Důraz bude kladen na přesnost, interpretovatelnost a robustnost těchto modelů v reálném aplikačním kontextu. Součástí práce bude vytvoření workflow pro vícekriteriální optimalizaci a parametrické studie elektromechanických systémů, včetně návrhu adaptivních strategií pro výběr trénovacích dat a řízení přesnosti modelu.

   Vyvinutý přístup bude experimentálně ověřen na reálných vývojových úlohách, řešených v rámci spolupráce s průmyslovými a výzkumnými partnery. Výsledky výzkumu budou aplikovány na zařízení s vysokým potenciálem pro inovaci – například transformátory pro chytré sítě nebo elektrické stroje s rotujícím vnějším rotorem. Výstupem bude nejen urychlení návrhu, ale i hlubší porozumění tomu, jak jednotlivé parametry ovlivňují výsledné chování těchto zařízení.

   Očekává se realizace stáže doktoranda na zahraniční univerzitě se zaměřením na vývoj pokročilých elektrických strojů – v současnosti se jako vhodný partner jeví například JKU Linz (Rakousko) nebo LUT University (Finsko), která je součástí aliance EULiST Předpokládá se, že studující bude průběžně publikovat výsledky výzkumu na mezinárodních konferencích a ve vědeckých časopisech v Q1 a Q2.

   Financování je předpokládáno prostřednictvím zapojení do výzkumných projektů souvisejících s tématem dizertační práce.

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