Истраживање је нераскидиво везано за PhD студије, али постоје разлози да се са
истраживачким
радом почне и знатно раније.
До успеха се брже долази у случају када се истраживачки рад
одвија у
тиму, уз честе консултације и разговоре. У прилогу је дат подсетник са
40-так ставки чија
је сврха да
подстакну читаоца на размишљање. За неке од њих постоје и шира
појашњења,
материјали и примери. (more.......)
1.
Оптимизација
облика
полова СРМ - увећање
средње
вредности
момента,
умањење
валовитости
момента.
Аналитички,
семи-аналитички,
мета-хеуристички метод (more.....)
2.
Примена
диференцијалне
еволуције у ...
пројектовању
ел. машина (more....)
3.
ЛУА-скрипт
и цикличне
ФЕМ анализе:
Промена индуктивности
АМ приликом
обртања,
Матлаб-контролисано
коришћење femm42
за анализу
поља,
туторијал (more.....)
4.
Пројектовање
синхроних
генератора
средње снаге
(1-10 MW) са
смањеним
вредностима
субтранзијентних
реактанси и
бољим
сузбијањем виших
хармоника
које ствара
нелинеаран
терет (more.....)
5.
Пројектовање
“Coreless”
електричних
мотора за примене
у земаљским
возилима и
авио-таксију
(електричне
машине са
редукованим
магнетским
колима) (more.....)
6.
Линеарни
мотори:
Потребно је
остварити велику специфичну силу (сила по јединици тежине)
С друге стране, није
прихватљиво да постоји валовитост силе, тј. периодично
одступање/пулсација силе у
односу на задату вредност. Два постављена захтева
су у супротности, дакле,
покушај да се увећа специфична сила увећава и
валовитост. Стога је потребно
начинити напредак у развоју нових геометрија
линеарних мотора, као и напредак у развоју алгоритама за компензацију
валовитости момента код постојећих
мотора.
® Оптимално пројектовање магнетског и струјног кола (more...)
® Управљачки алгоритми за активно сузбијање
валовитости (more...)
Hydraulic actuators in civil and
military airplanes, in aircraft
carriers and many critical industrial applications
have all the drawbacks of
hydraulic-oil driven equippment, including stability
problems at extreme
temperatures. There is an obvious need to replace hydraulic
actuators
by linear electromechanical converters, namely, linear electrical
machines. (more.....)
7.
Израда
алгоритма и
програма за
пројектовање
торусних
трансформатора
полазећи
од
каталошких
података за
торусна
језгра и
спецификације
трансформатора. (more .... )
1.
Квалитет
електричне
енергије у
„електронској
енергетици“,
инјекција и
супресија паразитних
ЈСС,
инјекција и
апсорпција
мрежних
хармоника. (more...)
2.
Адаптивно управљање
дистрибуираним мрежним
претварачима и
увећање маргине стабилности у савременим ЕЕС. (more....)
load and
distributed, electronically controlled generation, suited to study the
wave-propagation of
disturbances, wave-quenching and stabilization. (more....)
4.
Distributed
computing in ac grids - improving the election process in
blockchain-based smart
contracting. BlockChain
(more....)
5.
Пројектовање
дигиталних
регулатора
струје у
мрежним
инверторима
који
садрже LCL
филтре са циљем
да се
модулише излазна
импеданса
на
начин који
погодује стабилности
мреже. (more.....)
1.
Коришћење
PWM побуде, oversampling и
псеудоинверзије
за
одређивања R-L
парамететара
а) Статорског
намотаја, б)
Мреже на коју
је прикључен
grid-side инвертер,
за потребе
управљања
(појачања) и дијагностике
(температура)
(more....)
2.
Напредна
дијагностика
и надзор
великих електричних
машина
заснована на
расположивим
мерењима и
напредној
обради
сигнала,
листа циљева
и тема (more....)
3.
Синхроно
покретање
великих СМ у
пумпно-акумулационим
постројењима
у тандем
вези
са другом СМ
упоредиве
снаге чија
турбина омогућује
промену
брзине (more.....)
4.
Sensorless
рад СМ са
сталним
магнетима у
ветроелектранама,
self-start, running & elevated
speed operation, проблеми,
робусност,
тачност, туторијал
(more......)
5.
Sensorless
управљање AC
машинама из
коришћење
несавршених
интегратора
у
естиматорима
флукса и
употребу
прилагођене
PLL петље
(more.....)
6.
Sensorless
Control of IPMSM Based on Regression Model (more .... )
7.
Управљање
фреквенцијски
регулисаним
АМ/СМ у
режиму
великих
брзина и
слабљења
поља: проблем
напонске
маргине,
пројектовање
управљања U=Umax (more.....)
1.
Мониторинг,
дијагностика и
рана
детекција
квара код Si, SiC и GaN прекидача
снаге:
промена
облика
струја и напона
услед
старења и
деградације.
(more.....)
2.
Утицај
отпорности у
гејту у
отпорности и
RC члана
флајбек
претварача
на
степен
корисног
дејства и
електромагнетски
шум (more.....)
3.
Оптимално
пројектовање
и поређење EI-type,
POT-type и toroidal - type
трансформатора
и утицај на
степен
корисног
дејства flyback
претварача (more....)
4.
Средњенапонски
реверзибилни
DC/DC претварачи,
у железници,
микромрежама,
паметним
мрежама,
топологије,
резонантна
решења,
управљање,
оптимизација (more....)
5.
Даљи
развој
субрезонантних
топологија
енергетских
претварача: (more.....)
6.
LLC
Resonant Controller with High Voltage Startup
(more.....)
1.
Transformerless low-power
single-phase solar inverter (more....)
2.
High
performance electric vehicles. Considering
battery (or super-cap, or fuel-cell,
or micro-turbine) AND the power converter
AND the electrical machine as the
mechanical power delivering unit, considering
all the available technologies and
deriving the winning solution at this
specific instant.
3.
EES
-- V2G
technologies -- lease of resources and energy. Estimation of technical
and
financial aspects and consequences - virtual energy accumulation.
6.
Управљање
ветрогенераторима
у режиму велике
брзине ветра,
уважавање
системских ограничења
снаге,
момента,
струје и напона,
увећање
производње
захваљујући
прилагођавању
аеродинамичке
ефикасности
турбине (more.....)
1.
CPES: Switching-Cycle
Control and Sensing
Techniques for High-Density
SiC-Based Modular Converters
2.
CPES: Modeling
and control of MMC
3.
CPES: Stacking
of SiC MOSFETS - Towards medium
voltage SiC-based power converters
4.
CPES: Small-signal
Stability Analysis of Power
Systems with Multiple
STATCOMs in Proximity
5.
CPES: Implementation
and Test of a Wide Bandwidth
IMU
(Impedance measurement unit) for AC Power System
6.
CPES: 3-phase
inverters for Photo-Voltaic: WBG-Based
High Frequency
Soft-Switching
Three-Phase Inverter/Rectifier
7.
CPES: 10 kV SiC
MOSFET power module: high voltage,
high power density packaging,
8.
CPES: Modeling
and Design Optimization of Power
Converters with Parametric
and Model-Form Uncertainty Quantification
9.
CPES: 1.2 kv
sic mosfet gate driver with rogowski-
coil phase current measurement (Slavko )
умањење валовитости
момента.
Аналитички,
семи-аналитички,
мета-хеуристички метод
Релуктантни мотори (СРМ) се примењују у
електричним возилима (ЕВ)
за директно покретање -- без преносника, како би се елиминисали
губици, смањила цена, увећала поузданост. Међутим, његов обртни момент
није тако велики као код мотора са сталним магнетима. Да би се увећао
однос моменат/струја и смањила валовитост, могу се градити полови СРМ
са
више зубаца по једном магнетском полу. Ипак, тада често долази до
магнетског засићења, што увећава губитке и валовитост момента.
Дакле - постоји простор за коришћење ФЕМ алата и добијање бољег
решења. Један од начина да се прати може бити примена мета
хеуристичких метода оптимизације дизајна, то јест, диференцијална
еволуција.
Даљи кораци:
Могуће је добити релевантне радове о СРМ, као и писана
упутства о корацима оптималног пројектовања прекидачких релуктантних
машина
Коришћење
PWM побуде, oversampling и
псеудоинверзије
за
одређивања
R-L
парамететара
а) Статорског
намотаја, б)
Мреже на коју
је прикључен
grid-side инвертер,
за потребе
управљања
(појачања) и дијагностике
(температура)
Параметри R, L статорског намотаја су врло важни за правилну примену
дигиталне
струјне регулације. Уколико се, током рада, а услед промене флукса,
магнетског
засићења, положаја или температуре мењају поменути параметри, потребно
је детектовати њихову промену и подесити регулатор (адаптација).
Одређивање параметара у току рада/ идентификација ослања се на сигнале
напона и струје. Док су струје лако доступне у ac погонима, напони се
обично
не мере. На њих утичу индекси модулације, који су познати, али се
стварни
напон може разликовати од процењеног због несавршености инвертора,
мртвог времена, кашњења и других секундарних ефеката. Напоне није лако
мерити због неопходне галванске изолације, али и због врло стрмих
нагиба
(dV/dt) и изузетно високог пропусног опсега који је потребно остварити.
Зато је од интереса реконструисати напон из расположивих података,
тј. индекса модулације, напона на сабирницама и стрмије са којом се
мења
струја. Стрмина фазне струје (тј. струје мреже) зависи и од
електромоторне
силе у машини (тј. напона празног хода мреже), што треба узети у обзир.
Даљи
кораци: Могуће је добити писани документ који
образлаже и објашњава
поступак идентификације RL параметара трофазне машине на бази мерених
струја и напона, сет експериментално добијених облика струје и
напона,
као и одговарајуће Матлаб датотеке које обављају обраду сигнала.
Описани
подаци и документи могу бити материјал за публиковање скромнијег рада,
али
и значајна подршка даљем, амбициознијем раду.
Примена диференцијалне еволуције у ... пројектовању ел. машина
Znacajne karakteristike elektricnih masina su
specificni momenat (Nm/m3), specificna snaga (kW/m3)
stepen korisnog dejstva (Pout/Pin), valovitost momenta,
harmonijski sastav elektromotornih sila, i druge
Navedeni kriterijumi performanse zavise od odnosa
spoljasnjeg precnika statora, unutrasnjeg precnika
statora, vazdusnog zazora, spoljasnjeg precnika rotora,
dimenzija i odnosa dubina/sirina rotorskih i statorskih
zlebova, sirine i ispusta krunica zlebova, osne duzine
i drugih dimenzija, ali i od celobrojnih konstanti kao
sto je broj faza, broj polova, broj rotorskih i
statorskih zlebova, broj slojeva namotaja u zlebu,
broj modula rotorskih stalnih magneta itd.
Ako se kriterijum performanse projektovane elektricne
masine moze predstaviti kao funkcija veceg broja
argumenata, tada se radi o funkciji koja nije
diferencijabilna i koja medju argumentima ima realne ali
i cele brojeve. Optimalni dizajn masine se nalazi tako
sto se kriterijumska funkcija
Kritfun = KriterijumskaFunk(argument)
izracunava na osnovu vektora "argument" koji ima veci broj
elemenata, recimo D, od kojih su neki realni a neki celi
brojevi,pa cak i logicke konstante.
Problem optimalnog dizajna masine se svodi na pretrazivanje
D-dimenzionog prostora, uz uvazavanje okolnosti da neki od
parametera nisu realni vec celi brojevi.
Даљи кораци:
Могуће је добити писани документ који образлаже
разлоге за примену мета-хеуристичких алгоритама оптимизације и
излаже основне особине диференцијалне еволуције са одговарајућим
примерима примене кодираним у Матлабу, као и документе и радове
о практичној примени диференцијалне еволуције у пројектовању
електричних машина.
Даљи кораци:
Могуће је добити писани документ-туторијал са урађеним примерима
који кандидату омогућује да се обучи у самосталној примени ФЕМ алата за
одређивање
промене индуктивности приликом обртања и за анализу утицаја жлебова на
магнетску
отпорност. Савладавање тутотијала може бити први корак ка
даљем раду у правцу
сензорлес управљања машинама.
Синхроно
покретање
великих СМ у
пумпно-акумулационим
постројењима
у тандем вези
са другом СМ
упоредиве
снаге чија
турбина омогућује
промену
брзине
У пумпно-акумулационим
постројењима каква се користе у реверзибилним
хидроелектранама потребно је остварити покретање синхроне машине која
ће радити као мотор из стања мировања до синхроне брзине.
Реверзибилне електране - електране које, поред уобичајене функције,
могу
користити електричну енергију да би преко синхроног мотора и водене
турбине
која ради у режиму пумпања подизале воду из доњег
језера/тока у горње
језеро, чиме се остварује функција акумулације енергије.
Покретање се може обавити коришћењем друге
синхроне машине која
ради као генератор чија се брзина (па и учестаност) постепено увећава од
нулте до номиналне брзине. Многи проблеми везани за
синхроно
покретање још увек нису решени.
Даљи кораци:
Могуће је добити писани документ који описује проблем
и предвиђа даље кораке рада.
Sensorless
рад СМ са
сталним
магнетима у
ветроелектранама,
self-start,
running & elevated speed operation, проблеми,
робусност,
тачност, туторијал
Ветроелектране
користе генераторе са сталним магнетима. При малим брзинама
ветра расположиви моменат турбине није довољан да савлада суво трење и
покрене
ротор. Потребно је, на кратко, користити генератор као мотор, развити
моторни
моменат како би се савладало трење и покренуо ротор, а потом прећи у
генераторски рад. Да би се покренула машина са сталним магнетима
потребно је
располагати податком о положају ротора. Да би се избегло коришћење
нарочитог
давача, потребно је искористити могућност да се информација о положају
ротора
издвоји из напона и струја на крајевима намотаја генератора.
Основ за такав
прорачун је утицај ожљебљења машине на промену магнетске отпорности (па
самим тиме и на индуктивности и однос струје и напона), утицај
роторског флукса
на промену магнетске индукције, па зато и диференцијалне
пермеабилности,
и потом индуктивности намотаја у фунцкији положаја ротора, као и други
ефекти.
Даљи кораци:
Могуће је добити писани документ до 5 страница
који описује проблем и предвиђа даље кораке рада.
Sensorless
управљање AC
машинама из
коришћење
несавршених
интегратора
у
естиматорима
флукса и
употребу
прилагођене
PLL петље
Информација
о поожају ротора садржана је у електромоторним силама електричне
машине.
Интеграцијом ЕМС могуће је добити флукс ротора, па самим тим (код
машина са сталним
магнетима) и положај ротора. Интеграцију отежава проблем офсета.
Проблем се може
умањити применом несабршених интегратора, али је тада неопходно
применити фазну
корекцију и применити фазно спрегнуту петљу ради издвајања
информације о положају
ротора.
Даљи
кораци: Могуће је добити писани документ са блок
дијаграмом идејног решења
од кога се може почети са радом.
Даљи кораци:
Могуће је добити блок дијаграм, два текста која описују примену
регресионог модела, као и сет експерименталних мерења која омогућују да
се,
у првој фази рада, пре добијања нових експерименталних резултата,
примене и провере
нове идеје и решења у примени регресора.
МНС се
превасходно напајају из 3-фазних инвертора са дигиталном регулацијом
струје. Задатак управљања струјом се ослања на постојање минималне
маргине
напона, тј. разлике између расположивог напона и електромоторне силе.
Уколико
постоји маргина, тада је уклапањем одговарајућих прекидача могуће
постићи
било позитивну било негативну промену струје, што је предуслов за
управљање.
Уколико се управљање
конципира тако да је електромоторна сила увек
мања од расположивог напона, тада ће флукс машине увек бити мањи
од
остваривог. Такав рад тражи да струја неопходна за добијање
жељеног
момента буде већа, тако да су губици у машини већи, док је вршна
вредност
момента који се може остварити мања. С друге стране, могуће је
конципирати
нову врсту управљања машином, управљања које треба применити при
брзинама
већим од номиналне. Управљање би било конципирано на околности да не од
користи
имати највећи могући флукс, тако да у зони великих брзина треба имати
што већи
напон. Другим речима, у зони великих брзина амплитуда напона треба да
буде
увек једнака максималној. То значи да се мора напустити концепт
класичног управљања
струјом статора, те да угао напона остаје као једна једина управљачка
варијабла
коју треба користити за достизање жељениг момента. У погледу флукса -
флукс ће
бити последица настојања да се у условима U = Umax оствари жељени
моменат,
тј, то ће бити највећа вредност флукса који је у датим условима могуће
остварити.
Даљи кораци:
Могуће је добити писани документ на неколико страница
који садржи теоријска разматрања, основне анализе, прве резултате и
који
наговештава кораке за даљи рад.
Мониторинг,
дијагностика и
рана
детекција
квара код Si, SiC и GaN
прекидача
снаге:
промена
облика
струја и напона
услед
старења и
деградације
Он-лине
праћење стања полупроводничких прекидача у оквиру претварача високе
поузданости
поготову је важно при коришћењу ИГБТ, али и савремених
wide-band-gap SiC и GaN прекидача.
На основу анализе напонско-струјних облика и измерених
температурних разлика
могуће је судити о старењу поменутих компоненти и преосталом времену
живота.
Рана детекција квара је поготову важна код примена које су критичне за
заштиту или одржавање
људских живота, критичаних за мисију или способних да изазову значајну
материјалну штету.
Позадина: Искуство са 1200V IGBT, већина конвенционалних ИГБТ-ова је
таква да се њихове
карактеристике прекидања погоршавају након 10 година, без обзира на
њихову добро
успостављену и консолидовану технологију производње. Новији СиЦ и ГаН
прекидачи имају
(типично) мању површину, већу густину снаге, па и веће температурне
флуктуације, што
утиче на њихову поузданост и рад.
Даљи
кораци: Могуће је добити писани документ и
релевантне писане радове.
Активности: (1) Аналитика (миграција, ...) (2) Симулација (pspice) (3)
Мерења, убрзано
старење (4) Анализа U-I карактеристика и губитака, (5) Предлог
алгоритама и
практично решење за имплементацију.
Утицај
отпорности у
гејту у
отпорности и
RC члана
флајбек
претварача
на
степен
корисног
дејства и
електромагнетски
шум
Отпорност
у гејту прекидача у оквиру флајбек претварача утиче на брзину са
којом се
мења напон, па тако и на комутационе губитке и емитовани
електромагнетски шум.
Даљи
кораци: Могуће је добити писани документ и
релевантне писане радове.
Активности: (1) Аналитика (миграција, ...) (2) Симулација (pspice) (3)
Мерења, убрзано
старење (4) Анализа U-I карактеристика и губитака, (5) Предлог
алгоритама и
практично решење за имплементацију.
Оптимално
пројектовање
и поређење EI-type,
POT-type и toroidal - type
трансформатора
и утицај на
степен
корисног
дејства flyback
претварача
Степен корисног дејства
изолованог флајбек претварача
зависи од карактеристика
спрежног трансформатора, конкретно, од индуктивности расипања између
примарног и секундарног намотаја. Трансформатор је могуће
начинити на
торусном, EI или POT-type језгру. Потребно је размотрити
расположиве опције
за дизајн као и утицај геометрије на параметре трансформатора и
утврдити
најбоље решење. У већини случајева постоји потреба да
изолација између
примара и секундара буде примерена релативно високом напонима,
што се
може постићи увећањем растојања између намотаја, али је такав захтев у
супротности са потребом да се умањи расипање.
Даљи кораци:
Могуће је добити Матлаб скрипт датотеке у којима се обавља
детаљан прорачун магнетског кола, магнетких отпорности, пре свега на
путу
слукса расипања, као и одређивања индуктивности расупања.
Разматрају се
стандардна језгра фирме Магнетикс.
Израда
алгоритма и
програма за
пројектовање
торусних
трансформатора
полазећи
од
каталошких
података за
торусна
језгра и
спецификације
трансформатора.
U kataloskim podacima naznacenim na WEB-u nalaze se podaci
za torusna jezgra. Osobine tih jezgara ukljucuju
-dimenzije, visinu, unutrasnju, spoljasnji precnik,
-osobine materijala, Mi relativno, AL broj,
-nacin/formula za proracun gubitaka u gvozdju
-prostor za namotaje
Potrebno je projektovati transformator lpko koristi
najmanje jezgro iz kataloga.
Da bi se to ucinilo, potrebno je projektovati namotaje
za svaki od jezgara-kandidata, proveriti precnik zice,
smestaj namotaja, parametre, gubitke, i proveriti
da li je moguce koristiti manje jezgro.
Ovu proceduru je moguce nacini (najpre) manualno,
dakle, rucno, korak po korak.
Potom treba naciniti program koji ce na bazi
"baze podataka" uzete iz kataloga sprovesti
proceduru na automatski nacin.
Даљи кораци:
Могуће је добити Матлаб скрипт са примером
програма који може послужити као добра полазна основа, за
сам ток прорачуна.
железници,
микромрежама,
паметним
мрежама,
топологије,
резонантна
решења,
управљање,
оптимизација
Средњенапонски
DC/DC претварачи су се најчешће сретали у железници, где
на пролазном воду,
који од локомотиве пролази кроз све вагоне, постоје
стандардни напони: 1500Vrms 50 Hz,
1000Vrms 16’
Hz, 1500Vdc, 3000Vdc, а у
Украјини и 3000Vrms 50 Hz, и
где је за напајање вагонских претварача
потребно обезбедити стандардне мрежне
напоне уз галванску изолованост.
Проблем се и данас решава претварањем улазног
једносмерног напона
(добијеног исправљањем евентуалних наизменичних напона
пролазног воде)
који варира од 1000Vdc до 4500Vdc; у напон на изолованим
једносмерним
сабирницама од око 600V, који се доцније користи за генерисање
наизменичних
напона мрежне учестаности.
Поред
напајања пасивних потрошача, DC/DC претварачи у
железници се често користе и
као двосмерни претварачи који сабирнице средњег
DC напона, напона који се
добија са контактног вода или треће шине и који
служи за вучу, повезују са
батеријама ниског DC напона, које могу служити
за рекуперацију кинетичке
енергије преузете приликом кочења, или могу
обезбедити вожњу на деоницама са
безнапонском секцијом контактног
вода, као и за краткотрајан погон у случају
хаварије где напајање преко
контактног вода буде прекинуто. Поред наведених
примена, све чешће
се разматрају и шинска возила која имају ендотермичке моторе
који
покрећу генератор који директно или преко система енергетских
претварача
повезује са погонским електричним вучним моторима. Приликом вожње
у веома
специфичним деоницама (рецимо, тунели), где се не може толерисати
загађење које
емитују ендотермички мотори, од користи је се доцније
Из
практичних разлога, батеријски напон је најчешће низак, до 800V,
док напон у
оквиру вучног система може бити далеко изнад 1500V.
Стога је потребно имати
ефикасан, двосмеран претварач који омогућује
претварање уз минималне губитке и
галванску изолацију.
Даљи кораци:
Расположива је литература, преглед досаташњих
решења као и услови за лабораторијски рад. У оквиру
документа на 7
страница су дате могућности са остваривање нових доприноса, листа
проблема који нису решени, сугестије итд.
LLC
Resonant Controller with High Voltage Startup
У оквиру мрежних претварача за напоне до 0.4 кВ као и у оквиру
мотора
у чије кућиште су интегрисани и трофазни инвертори за напајање
постоји потреба за помоћним напајањима мале снаге, напајањима која
дају +3.3В за напајање процесора, +20В и -5В за напајање драјвера итд.
Коришћењем ЛЛЦ топологије могуће је смањити габарит овог
претварача.
Даљи
кораци: Расположива је литература.
Пројектовање
дигиталних
регулатора
струје у
мрежним
инверторима
који
садрже LCL
филтре са циљем
да се
модулише излазна
импеданса
на
начин који
погодује стабилности
мреже.
Ветрогенератори,
соларне електране али и активни потрошачи и пуњачи батерија
повезују се на мрежу преко мрежних инвертора. У условима где број
мрежних
инвертора расте, и где се ситуација постепено помера ка "електронског
енергетици", где ће већина извора и потрошача бити повезана на мрежу
преко мрежних инвертора, карактеристике мрежних инвертора значајно
утичу на стабилност мреже. Излазна импеданса мрежних инвертора треба
да буде што већа. У пракси, то значи да дигитални регулатори
струје треба
да имају што боље карактеристике, тј. да њихова излазна импеданса
буде
што већа, у идеалном случају, бесконачно велика.
Проблеме у остварењу
постављеног циља ствара ЛЦЛ излазни филтар. Наиме, присуство додатних
елемената слабо пригушене динамике ограничава опсег примењивих
појачања,
а тиме и пропусни опсег као и могућност за сузбијање поремећаја.
Потребно
је истражити могућност за градњу нових управљачких структура и нових
метода
за подешавање параметара. Проблем у реализацији велике излазне
импедансе
може створити и PLL, тако да је потребно истражити нове начине за
синхронизацију мрежних инвертора.
Пројектовање
“Coreless”
електричних
мотора за примене
у земаљским
возилима и
авио-таксију
(електричне
машине са
редукованим
магнетским
колима)
У
применама где је потребно начинити врло велики однос момента и масе
(или запремине) мотора (а то су пре свега елекомотори који
покрећу авионе,
хелихоптере, дронове као и мотори у возилима) перспективу имају
мотори
без магнетског кола, или мотори са веома редукованим магнетским колом.
Мотори могу бити цилиндрични или у облику диска. Флукс може бити
радијалан,
али и аксијалан. Перспективу, пре свих других, имају мотори
који садрже
сталне магнете, врло мало и лагано магнетско коло од феритних
материјала,
као и струјно коло.
Даљи кораци: Расположива је литература и програмски алати и упутства.
Управљање
ветрогенераторима
у режиму велике
брзине ветра,
уважавање
системских ограничења
снаге,
момента,
струје и напона,
увећање
производње
захваљујући
прилагођавању
аеродинамичке
ефикасности
турбине
Максимална
аеродинамичка ефикасност ветротурбине остварује се у случају
где снага прати, приближно, трећи степен брзине обртања турбине.
Приликом
увећања брзине ветра, расте снага (па и струја која се предаје мрежи,
струја
мрежног инвертора) док у исто време расте и моменат (па и струја
инвертора
који регулише струју електричног генератора, и који је са мрежним
инвертором
спојен преко једносмерног међукола). У условима где се активира
једно
или друго ограничење, рад ветроелектране се мора прекинути, тако да
снага
предата мрежи пада на нулу. Управљање мрежним и
генераторским инвертором
(тј. начин на који ће се задавати референтне вредности струје) може се
изменити
тако да се, при великим брзинама ветра, цео систем доведе у режим
са
смањеном аеродинамичком ефикасношћу. Када се то учини, снага се
може
свести у границе дозвољеног, док се и момент генератора (уз адекватну
промену
брзине ) може свести у границе дозвољеног, тако да се рад ипак
може
продужити, што значајно увећава укупну енергију добијену из
ветроелектране.
Све поменуто је од нарочитог значаја у Србији, где брзине ветра нису
сталне,
тако да је од великог значаја искористити и део времена када брзина
ветра премашује (у разумним границама ...) вредност која даје
Pnom.
Даљи
кораци: Расположива је литература, опис у 20-так
страница текста,
примери урађени у Матлабу, као и програмски алати и упутства.
Hydraulic actuators in civil and
military airplanes, in aircraft carriers and many
critical industrial applications
have all the drawbacks of hydraulic-oil driven
equippment, including stability
problems at extreme temperatures. There is an
obvious need to replace hydraulic
actuators by linear electromechanical
converters, namely, linear electrical
machines.
In may applications, such devices have
a hollow cylinder, called the stator
hereafter, comprising the windings with their turns wound arounf the
z-axis of
the cylinder, and having ring-shaped teeth with ring-shaped notches in
the
stator magnetic circuit playing the role of the slots which
provide the space
for circular winding turns, wound around the z-axis. The moving part,
"the rotor",
of such structure is placed within the hollow stator cylinder, and it
comprises
ring-shaped magnets that provide radial field which alters direction
from outwards (N-poles) to inwards (S-pole).
There is an obvious need to maximize the force, that is, to maximize
the
Newton-per-Ampere ratio of this linear motor. At the same time, there
is
also the need to reduce the force ripple.
The goal of the research could be
(1)
Finding the geometry of magnetic and current circuits that would
maximize
the N/Ampere ratio, while reducing the force ripple that takes place
when
the force command (that is, the current amplitude) is constant
(2)
Given the geometry, and given the force ripple function in terms of the
current
amplitude and position, finding the best compensation law, that is,
finding the
functional approximation of the current-reference variation in
terms of the
desired force/current and the actual position, that would drive the
force
ripple down to the minimum.
Attached are the three FEM models that could serve as the starting
point
in both endevours.
As for (1), the modifications of geometry provided in FEM models can
serve
to search for the optimum geometry (please consider differential
evolution,
also described by boban@etf.rs)
Considering (2), the FEM model can be used to derive the force ripple
for
the given current levels and given position.
Потребно је остварити велику
специфичну силу (сила по јединици тежине)
С друге стране, није
прихватљиво да постоји валовитост силе, тј. периодично
одступање/пулсација силе у
односу на задату вредност. Два постављена захтева
су у супротности, дакле,
покушај да се увећа специфична сила увећава и
валовитост. Стога је потребно
начинити напредак у развоју нових геометрија
линеарних мотора, као и напредак у развоју алгоритама за компензацију
валовитости момента код постојећих
мотора.
Даљи
кораци: Расположива је литература, као и већ
начињени FEM модели
за 3 примера линеарних мотора који се могу испитати коришћењем FEM
алата.
Simulation
of
electrical power system with distributed, electronically controlled
load and
distributed, electronically controlled generation, suited to study the
wave-propagation of disturbances, wave-quenching and stabilization.
Електронска енергетика: примена све већег броја обновљивих
извора, какве су
електране на ветар и сунце, које се на мрежу повезују преко енергетских
претварача,
(трофазних инвертора са дигиталном регулацијом ); примена уређаја за
акумулацију
енергије и пуњача батерија, који се на мрежу такође повезују
преко трофазних
инвертора, као и све већи број активних потрошача, који садрже
енергетске
претвараче чији је задатак да напон мреже прилагоде потребама потрошача
чине да се мрежа убрзано мења -- на месту трансформатора, појављују се
статички
претварачи, на месту синхроних генератора, електронски контролисани
извори са
трофазним инверторима, на месту пасивних потрошача, електронски
управљиви
потрошачи који врло често имају и локалну
акумулацију. Као последица, динамичке
карактеристике извора и потрошача се коренито мењају (погледати књигу
Grid-side
converters design and control, Springer), као и топологија мреже, која
више није
централизована и не садржи (само) пасивне потрошаче, већ има
дистрибуирану
производњу, дистрибуирану потрошњу и дистрибуирану акумулацију.
Циљ даљег проучавања је простирање поремећаја у мрежи са
дистрибуираним
параметрима, анализа стабилности, робусности, отпорности на кварове,
као и
пројектовање управљачких дејстава у циљу стабилизације и увећања
поузданости.
Даљи
кораци: Расположива је литература, текстови са
описом проблема,
примери урађени у Матлабу, припремљени за сложеније симулације које
треба
радити коришћењем FPGA кола и Hardware-In-Loop концепта, упутства,
прелиминарни резултати и први написани радови.
(Application field
- most
general) Gathering
of the local consumers, local
generation
and storage into functional groups, enabled to decide on their
energy transactions
and engage in on-line contracting with the grid operator
provides them to obtain
technical and financial benefits, while assisting at
the same time the operator in its
attempt to control the demand, to draw the
energy from distributed sources and to
hire distributed storage capacities,
both real-world and virtual.
(Application field
- requirements)
On-line contracting in ac grids has to
generate
legally bounding traces and logs, such as the undisputable information
on energy
prices at the instant of closing, the data related to hired energy,
resources and
other elements of the computer-to-computer contract. Relevant
data has to reside
in a distributed data base, and the only viable technology
at this point seems to
be the blockchain.
(Application field
- specific)
Blockchain
is a special technology for peer-to-peer
transaction platforms that uses
decentralized storage to record all transaction
data. It could be used in
combination with smart contract applications and smart
home energy management
system. In addition to smart contracting, other uses
include smart power
analyzers and monitoring the energy consumption in
real-time for utilities and
customers. The scope can be extended to providing
the platform for software-based
solutions aiming advanced market and energy
efficiency applications. The applications
can enable the end users to use
electrical energy in a most efficient way,
participate in Demand Response
programs and sell the surplus from renewable
energy sources to utilities
through the advanced blockchain platform.
(Problems to be
solved)
The current state-of-the-art technology qualifies the
participant and associates
the weighting factor to its vote on the bases of
the participants ability to execute
complex algorithms which involve a great
deal of computer memory, CPU-time and even
the electric energy for
supplying the associated computer hardware. This
approach can hardly
be used in ac-grid applications, where the individual
consumers and
micro-grids desire to use the equipment with relatively low cost
and with
low energy consumption.
(Proposed solution) In the realm of ac-grid smart-contracting,
the credibility
of each participant is directly proportional to its rated
power. At the same
time, the rated power measures the ability of each
participant to affect the
grid voltages and currents. Namely, the larger the
rated power, the larger
grid-voltage-response would be in cases where the
considered participant
inject the currents into the grid, and the wider the
area of the grid where
such response can be detected. Considering the fact that
most sources and
loads have electronically controlled grid-connected power
converters, it is
reasonable to assume that each participant has the ability to
inject, once
in a while, the current
sequences that are not harmful to the grid nor to
other loads, and that follow the
pattern and code which is specific for the
considered participant. The weighing
coefficient for each participant can be
determined by considering the number of
other participants (including
operators) that can detect valid code.
Квалитет
електричне
енергије у
„електронској
енергетици“,
инјекција и
супресија паразитних
ЈСС,
инјекција и
апсорпција
мрежних
хармоника.
Мрежни
претварачи инјектују у мрежу паразитне ЈСС и напоне. Паразитне
компоненте настају услед несавршености уређаја енергетске електронике.
Чак и врло мале ЈСС могу имати врло штетне последице по елементе ЕЕС
какви су трансформатори. Потребно је пронаћи направе за детекцију и
пројектовати алгоритме за компензацију паразитних компоненти.
Постоји и потреба да се развију нове
врсте дигиталних регулатора струје
који могу оспособити мрежне претвараче да апсорбују мрежне хармонике
и да тако допринесу уклањању изобличења напона мреже.
Даљи кораци:
Расположива је литература, текстови са описом проблема,
примери урађени у Матлабу, упутства, прелиминарни резултати и први
написани радови.
Пројектовање алгоритама за оптимално
управљање
електранама на сунце и
ветар са значајно бржим достизањем
оптималне радне тачке
него што је
то случај са уобичајеном МППТ
алгоритмима.
Промена снаге соларног
панела са излазном струјом као и промена снаге ветротурбине са
брзином обртања имају
сличности са конкавном параболом чији максимум зависи од низа
параметара и
стања. Уобичајене МППТ методе су корачне, споре и уносе поремећаје у
рад
система. Коришћењем Мур-Пенрозове псеудоинверзије могуће је вршити
одређивање
кључних
параметара током рада, што омогућује да се приликом сваке промене нови
оптимум достигне
без непотребних кашњења, чиме се значајно увећава укупна
енергије добијена из извора.
Даљи
кораци: Расположива је литература, текстови са
описом проблема,
примери урађени у Матлабу, упутства, прелиминарни резултати и први
написани радови.
Истраживање је нераскидиво везано за PhD студије, али постоје разлози да се са
истраживачким радом почне и знатно раније.
До успеха се брже долази у случају
када се истраживачки рад одвија у
тиму, уз честе консултације и разговоре.
У прилогу је
дат подсетник са 40-так ставки чија је сврха да
подстакну читаоца на
размишљање. За неке од њих постоје
и шира појашњења,
материјали и примери.
Истраживачки
рад значајно олакшава разумевање, сагледавање, усвајање, меморисање,
савладавање нових знања и вештина. Ако
је сврха нових знања позната и ако се зна примена
нових вештина које треба
савладати, учење ће бити знатно лакше и представљаће веће
задовољство.
Вожња
бицикле
тражи одређена знања и вештине. У настојању да се она савладају, могуће
је
савесно проучавати упутство за употребу бицикле и меморисати податке о
вијцима,
зупчаницима,
пречницима челичних цеви, мастима за подмазивање, али и читати
писана упутства о начинима
одржавања равнотеже, препорукама за улазак у
кривину, сугестијама у погледу кочења итд.
Поменута знања могу значајно помоћи
да се бицикла поправи, направи или чак усаврши. Ипак,
теоријски поткован возач
који нема практичног искуства неће моћи да вози бициклу већ ће је
приликом
првог сусрета гурати поред себе. С друге стране, познато је да се вожња
бицикле
може брзо савладати без било какве литературе или предзнања.
После пар падова и
убоја
и после пар сати несигурне вожње, ученик се полако претвара у искусног
возача који
размишља о вожњи на задњем точку или са рукама подигнутим увис, али
који ће тешко
успети да реши техничке проблеме или кварове.
Претходни
параграф покушава да укаже на два супротстављена приступа, оба у основи
лоша.
Сви су изгледи да процес савладавања теоријских знања и њихову
практичну
примену не
треба раздвајати „прво једно па онда друго“, већ је мешавина два
напитка најукуснија и
најлакше се пије. Сви су изгледи да склоност ка
истраживању, иновирању, проналажењу,
пројектовању и експериментисању не треба
спутавати. Сви су изгледи да не постоји узраст
у коме је прерано почети, али
ипак постоје разумне мере и ограничења:
благовремено
упознавање са досадашњим достигнућима, са радом других, са
такозваним „стањем у
области“ спречиће узалудне напоре у проналажењу точка
или рупе на саксији, док ће
неопходни
минимум теоријских знања онемогућити горко разочарење истраживача који
је
веровао како је пронашао perpetuum mobile. Поменуте мере
предострожности ће
бити испуњене правилним, савесним и приљежним коришћењем литературе
(научних
радова),
док је самостално писање научног рада круна успешног рада сваког
истраживача.
