Kombinované 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. Integrace akumulačních systémů do konceptu podpory elektrizační soustavy

   Se změnou konceptu energetického mixu a zvyšováním podílu stochastických zdrojů (větrné a fotovoltaické výrobny) je úzce spojen pojem stabilita dodávky elektrické energie a její kvalita. Téma je zaměřeno na možnosti akumulace elektrické energie vyrobené z obnovitelných zdrojů pomocí moderních technologií, s fokusem na chemickou akumulaci a využití přečerpávacích vodních elektráren. Výstupem práce bude návrh opatření v energetické soustavě, který bude řešit časovou disproporci mezi dodávkou a odběrem elektrické energie z obnovitelných zdrojů a návrh koncepčně-technického řešení pro vybranou část soustavy v ČR. Řešení je spojeno s modelováním na PC a experimentálním měřením na funkčním modelu. Na řešení tématu bude probíhat spolupráce s příslušnou divizí ČEZ. Předpokládá se zapojení doktoranda do řešení výzkumných projektů řešených v této oblasti (Eco&Store). Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti (předpokládaná univerzita TalTech).

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

2. Koordinované vícevrstvé řízení jalového výkonu v podmínkách transformující se elektrizační soustavy

   Řízení jalového výkonu v elektrizační soustavě bylo tradičně založeno na hierarchickém a převážně centralizovaném přístupu, vycházejícím z minimalizace jalového výkonu na nižších napěťových hladinách a jeho regulace prostřednictvím velkých synchronních generátorů v přenosové soustavě. Tento koncept byl dlouhodobě efektivní za podmínek převážně induktivního charakteru soustavy a centralizované výroby. Probíhající transformace elektrizační soustavy, charakterizovaná rostoucím podílem distribuované výroby, výkonové elektroniky, aktivních zákazníků a zvyšujícím se podílem kabelových vedení, však zásadně mění chování i dostupnost jalového výkonu.

   Tyto změny vedou k postupnému posunu směrem ke kapacitnímu charakteru distribučních sítí, k častějšímu výskytu extrémních provozních stavů (např. odlehčení sítě) a ke snižování regulačních schopností přenosové soustavy v oblasti jalového výkonu v důsledku útlumu konvenčních zdrojů. Současně se objevuje významný, dosud nedostatečně využívaný potenciál jalového výkonu v distribuovaných zdrojích, výkonové elektronice na straně spotřeby a v průmyslových instalacích, který však není systematicky koordinován.

   Disertační práce se zaměřuje na návrh koordinovaného vícevrstvého rámce pro řízení jalového výkonu, který integruje strukturální nastavení (např. účiník zařízení), distribuovanou flexibilitu (např. distribuované zdroje a flexibilní spotřebu) a systémovou regulaci (např. kompenzační zařízení a řídicí strategie). Zvláštní důraz je kladen na koordinaci mezi přenosovou a distribuční soustavou, včetně vymezení rolí, regulačních strategií a alokačních principů.

   Cílem práce je navrhnout metodiky umožňující efektivní využití a koordinaci zdrojů jalového výkonu v podmínkách transformující se soustavy, včetně formulace plánovacích přístupů, regulačních konceptů a souvisejících regulačních a tržních aspektů. Očekávaným přínosem je vytvoření rámce umožňujícího přechod od tradičního jednovrstvého přístupu k řízení jalového výkonu ke koordinované architektuře schopné zajistit stabilitu napětí a spolehlivý provoz budoucích elektrizačních soustav.

   Téma je součástí širšího výzkumného směru zaměřeného na řízení jalového výkonu v moderních elektrizačních soustavách a navazuje na výzkum a vývoj podpůrných služeb poskytovaných velkými 4kvadrantními měniči. Výzkum bude realizován v úzké spolupráci s provozovateli elektrizačních soustav. Součástí doktorského studia bude také zahraniční výzkumný pobyt na vybrané partnerské instituci, například na University of Campania v Itálii. Kontakt: drapela@vut.cz.

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

3. 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.

4. Odolnost distribučních sítí vůči povodňovým hrozbám

   Téma je zaměřeno na výzkum metod modelování, simulace a kvantitativního hodnocení odolnosti elektroenergetických distribučních sítí vůči povodňovým hrozbám. Cílem práce je analyzovat vliv různých typů povodní (plošné rozlivy, lokální záplavy, extrémní srážkové události, protržení ochranných prvků) na provozní spolehlivost distribučních sítí, identifikovat kritické prvky sítě a kvantifikovat riziko výpadků včetně jejich časového průběhu a obnovy dodávky. V rámci řešení budou využity detailní topologické a provozní modely distribučních sítí, které budou integrovány do simulačního prostředí propojujícího elektroenergetické a hydrologické modely. Povodňové scénáře budou popsány pomocí prostorových dat (GIS, DTM/DEM) a charakteristik zaplavení, které budou mapovány na jednotlivé prvky elektroenergetické infrastruktury. Pro hodnocení zranitelnosti a selhání prvků sítě budou využity pravděpodobnostní a statistické metody, včetně fragilitních křivek a modelů obnovy. Důraz bude kladen na výpočetně efektivní formulace umožňující provádět rozsáhlé množiny scénářů (např. Monte Carlo, parametrické studie) a porovnávat účinnost preventivních či adaptačních opatření. Výsledné modely budou validovány na historických povodňových událostech a na syntetických scénářích vytvořených ve spolupráci s provozovateli distribučních sítí. Součástí práce bude analýza dominových efektů poruch v distribuční síti, zejména šíření výpadků v důsledku vzájemných vazeb mezi jednotlivými prvky sítě a jejich závislosti na dalších typech kritické infrastruktury. Doktorské téma je řešeno v rámci výzkumného projektu „FloodCOSIM“ zaměřeného na modelování dopadů povodní na kritickou infrastrukturu. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

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

5. Využití dat z inteligentního měření pro stavovou estimaci a pokročilé analýzy v distribučních sítích

   Motivace a kontext

   Moderní distribuční soustavy jsou vybaveny rostoucím počtem chytrých elektroměrů (smart meters), které shromažďují provozní data ve velkém měřítku. Tato data představují dosud ne plně využitý potenciál pro monitoring a analýzu sítě. Zásadním omezením je však nedostatečná metrologická kvalita běžných elektroměrů — jedná se o zařízení primárně určená k fakturaci, jejichž naměřené hodnoty jsou zatíženy nezanedbatelnou nejistotou a systematickými chybami. Paralelně jsou v distribučních soustavách nasazovány specializované analyzátory kvality napájení s lepšími metrologickými vlastnostmi, jejich počet je však z ekonomických důvodů omezený.

   Cíl práce

   Hlavním cílem je vyvinout metodický rámec pro zpracování různorodých datových zdrojů z distribučních soustav s explicitním zohledněním jejich odlišné metrologické kvality. Předpokládá se aplikace metod stavové estimace (State Estimation, SE), které umožňují integrovat měření s různou přesností do konzistentního obrazu stavu sítě. Součástí metodiky bude systematická kategorizace měřicích zařízení a analýza šíření nejistot do výsledků estimace. Vedle SE se předpokládá zaměření na podpůrné algoritmy využívající data z elektroměrů — například detekci chybných dat, identifikaci fází, a analýzu chování odběrných míst.

   Vědecký přínos

   Práce bude pojata s důrazem na akademickou rigoróznost při současném předpokladu praktické aplikovatelnosti výstupů. Student se bude věnovat nejistotní analýze navržených algoritmů — citlivosti metod na nejistoty měření, vlivu systematických chyb měřidel a praktickým mezím dosažitelné přesnosti. Výstupem bude kvantifikace nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících přesnost analýz v reálné distribuční síti, využitelná jak pro formulaci požadavků na měřicí infrastrukturu (podklad pro tendry), tak pro interpretaci výsledků v podmínkách ekonomicky dostupného měření.

   Spolupráce a předpokládané aktivity

   Práce předpokládá spolupráci s průmyslovými partnery vyvíjejícími SW pro energetiku a s operátory distribučních soustav. Počítá se s výzkumnými pobyty na zahraničních partnerských univerzitách, účastí na odborných konferencích (AMPS, ICHQP) a zapojením do výzkumných projektů, mj. projektu TS01020006.

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

6. 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. Téma studia je zahrnuto do řešení projektu "Řízení, chránění a efektivní provoz distribučních sítí a průmyslových energetických systémů" řešeného v rámci Národního centra pro energetiku II.

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