Истраживање је нераскидиво везано за PhD студије, али постоје разлози да се са
истраживачким
Ново: Electrical
drives for Industry 4.0
радом почне и знатно раније.
До успеха се брже долази у случају када се истраживачки
рад
Ново: Anisotropic Reluctance IPM
одвија у
тиму, уз честе консултације и разговоре. У прилогу је дат подсетник са
40-так ставки
чија
Ново: THD_improvement_in_Grid_Side_Converters
је сврха да
подстакну читаоца на размишљање. За неке од њих постоје и шира
појашњења,
Ново: Energetska
elektronika-animacije
материјали и примери.
Контакт - ddc@etf.rs
(more.......)
Ново: Video: Istrazivanja u
vodecim svetskim LAB
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 .... )
8.
Fractional
slot
concentrated winding BLDC used to achieve considerably larger
torque density
and torque-per-inertia ratios, design that suppresses
the torque ripple -- more --> (lit43)
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....)
controlled load and
distributed, electronically controlled generation, study of
disturbance-wave-propagation, wave-quenching and stabilization. (more....)
4.
Introduction
of distributed computing and blockchain technology into ac grids
in an
energy-efficient way (improving the blockchain-based smart contracting;
the
ways of trading the green kWh in carbon-based grids).
(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....)
(lit4napdiag)
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.
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.....)
7. Електрична возила,
интегрисани пуњачи батерија ...интегрисани пуњачи
батерија у вучним погонима са AC моторима, са SRM моторима,
проблеми
пунионица за електрична возила са/без постројења за
складиштење. (more...)
8.
Пројектовање електричне мреже унутар воила --
повезивање батерије, блока
електролитичких кондензатора - филм кондензатора и
инвертора. (more....)
1.
CPES: Switching-Cycle
Control and Sensing
Techniques for
High-Density SiC-Based Modular Converters
--> (lit23)
2.
CPES: Modeling
and control of MMC --> (lit24)
3.
CPES: Stacking
of SiC MOSFETS - Towards medium
voltage SiC-based power converters -->
(lit25)
4.
CPES: Small-signal
Stability Analysis of Power
Systems
with Multiple STATCOMs in Proximity --> (lit26)
5.
CPES: Implementation
and Test of a Wide Bandwidth
IMU
(Impedance measurement unit) for AC Power System --> (lit27)
6.
CPES: 3-phase
inverters for Photo-Voltaic: WBG-Based
High Frequency
Soft-Switching
Three-Phase Inverter/Rectifier --> (lit28)
7.
CPES: 10 kV SiC
MOSFET power module: high voltage,
high
power density packaging,
--> (lit29)
8.
CPES: Modeling
and Design Optimization of Power
Converters
with Parametric and Model-Form Uncertainty Quantification --> (lit30)
9.
CPES: 1.2 kv
sic mosfet gate driver with rogowski-
coil phase current measurement (Slavko
) --> (lit31)
Power electronics - new developments
1.
High
power density converters for computer/server power supplies
using wide bandgap devices. Developments: subresonant
structure
at very high frequencies with burst control. (read more....)
2.
New
applications of Li-Ion batteries, new converter topologies for
large electrical drives in traction applications, Tolbert 99 (read
more....)
3.
For
large voltages and/or large powers, MMC (modular multilevel
converters) seem to provide the best solution. Their key ingradients are
single modules, whether full H-bridge, half-bridge or others, and one
of design goals is to reduce the H-bridge-DC-bus-supporting capacitors,
while enabling short-circuit and other faults ride-through capability of
MMC and, of course, increasing efficiency. (read more ....)
4.
Ever increasing number of PV renewable
sources puts an emphasise on
"solar
inverters", grid-side inverters that interfact the solar panel to the
grid. The market and its customers are
demanding higher-performance
inverters in
terms of efficiency, power density, module-level control,
and increasingly higher voltage and power levels.
Because
of their
outstanding performance, multilevel inverters have
attracted the attention
of researchers and technology developers alike.
(read
more ....)
5.
In many applications, blackouts or
brownouts are not tolerated, therefore, we
we need reliable power electronics devices.
Any failure on the
power converter
penalizes the maintenance cost and the
operational cost - as the service is
dicontinued. Thus, it is of
interest to investigates failure modes and effects,
as well to envisage solutions,
topologies, design methods and mechnism
that would increase
reliability (read
more ....)
6.
Designing power converter with
1-phase line frequency ac voltage input
and supplying constant power output into
3-phase load, with reduced size
and elevated efficiency is a challenge
since the input power is (1 + cos(wt))
while the output power is constant. (read more .....)
7.
Very high switching frequency --
GaN and SiC devices with increased electron
mobility and higher operating frequencies, new issues=passive
components,
layout, packaging, parasitics (read more
....)
8.
3-phase grid-side converters
keep a set of passive components (LCL and similar)
between the switching bridge and the mains. MMC
topologies can be used to
minimize the size/weight/losses of passive
components. The proper design
rules can provide furthe reduction (read
more.....)
9.
New magnetic materials relevant for
further development of power electronic
devices. (read
more ...)
10.
Detection of aging in gate-driven
semiconductor power switches and
early fault detection: Detection methods that rely on
signals readily
available at the gate-driver level (read more .... )
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. Литература - (lit1)
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.
Литература - (lit2)
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. Литература - (lit3)
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. Литература - (lit5)
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. Литература - (lit6)
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.
Литература - (lit7)
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. Литература - (lit8)
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. Литература -
(lit9A) (lit9B)
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. Литература - (lit11)
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. Литература
-- (lit12)
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. Литература (lit13)
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. Литература -
(lit14)
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. Литература - (lit 15)
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.
Литература - (lit16A) (lit16B)
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. (lit18)
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.
Погледати датотеке (lit21) (lit21A)
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. -->
(lit22)
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.
a.
(lit32-FEM)
b.
(lit32B-Srpski,
“Optimalno projektovanje LIN motora)
c.
(lit32C-Srpski,
“Aktivna kompenzacija valovitosti”)
d.
(lit32D-English)
Analysis
and control of
electrical power system with distributed, electronically
controlled load and
distributed, electronically controlled generation, study of
disturbance-wave-propagation, 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.
--> (lit 34)
Application field
(Application field
- most
general) Gathering of the
local
consumers, local generation and
storage into functional groups, “energy
communities”, 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
(Problem 1) Assigning the “weight” coefficients
in energy-efficient
way. 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 and will 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,
micro-grids and metering/commanding
assets rely on digital control platforms with relatively low
cost and with low
energy consumption.
(Proposed solution 1) In brief: Each of
the participants is required (once per week or similar)
to inject into the grid
a brief and specific current pattern. The number of participants that
are
able
to detect a valid code is the sense of measure for the “weight” of the
participant which
transmits the code. 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 with amplitudes and frequencies that are
not
harmful to
the grid nor to other prosumers. Such sequences can represent the
code that uniquely defines the
participant. The patterns and codes are
specifically assigned to the each participant at the time
of his first
connection and registration (said processes implying procedures that
have yet
to be
defined). The weighing coefficient for each participant is established
in
proportion to its rated
power, wherein the later can be determined by the area
of the grid where the response to said
excitation is detectable. In other
words, the number of neighboring participants that are able to
detect the valid
code is the raw information that could be used to generate the “weight”
for
each
of participants.
(Problem 2) Identification of “Green” energy.
Electrical
energy from renewable, environment-friendly
sources is often coined “green
energy”. In addition to subventions, feed-in tariffs and other
instruments
which promote the green energy, it is also of interest to identify the
sources
and destinations of
“green kWh”. In some cases, the most notorious being the
charging station for electrical vehicles,
it is of uttermost importance to use
only the “green energy”. Namely, replacement of internal
combustion engine –
driven cars by electrical vehicles in countries with carbon-based
electrical
power
generation is harmful, it actually increases the emission of
green-house effect
gasses and
increases other forms of pollution. Thus, it is of interest to
charge the batteries of electrical cars
solely by “green kWh”. To this aim, it
is important to identify the source/origin.
(Proposed solution 2) In brief: The
elements of distributed computing and the “democratic”
abilities of
block-chain-like system can be used to distinguish the green kWh. When the
“green-kWh-looking” consumer requires
delivery of green energy, such request is broadcasted
into the network.
Participants such as the renewable sources, microgrids and which others
which
generate and store “the green kWh” can issue their quotes. The
algorithm which
applies yet-to-be-defined selection criteria chooses one of them,
closes and
documents the
transactions and commences the transfer. Unpredicted events which
might threaten the
transfer have to be detected, documented and resolved
accordingly. In the prescribed way,
it is possible to trade “green kWh” even
within the grid which also handles carbon-based
energy.
Литература
--> (lit 35)
of advanced energy transactions
between all the prosumers in
an ac-grid could help meeting the
goals of virtual accumulation,
improve demand control and pave
the way to dynamic/real-time
change of energy prices, and
other advanced & useful functions.
A key ingredient that brings
legal flavor is distributed computing
/ distributed data base with
security measures and "majority"
voting system with variable
weights that helps consensus-based
decisions. Of course, digital
platforms of nano-grids and in small
prosumers cannot cope deciphering
neither cryptographic
problems nor image
compression/decoding tasks. Thus, there is
a wide field to plough.
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. Литература
--> (lit38A) (lit38B)
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. Литература
--> (lit39)
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.
b.
(lit32B-Srpski,
“Optimalno projektovanje LIN motora)
c.
(lit32C-Srpski,
“Aktivna kompenzacija valovitosti”)
b.
(lit32B-Srpski,
“Optimalno projektovanje LIN motora)
c.
(lit32C-Srpski,
“Aktivna kompenzacija valovitosti”)
а)
Интегрисани
пуњачи у електричним возилима – могућност да се намотаји вучног
мотора поделе у
две групе, те да једна група буде „примар“ а друга „секундар“
тако сложеног
трансформатора који би послужио да се изолују струјна кола
унутар возила од
струјних кола мреже. Шире гледано - коришћење вишефазних
(мултифазних) електричних машина које у моторном режиму
дају већи
специфични моменат док у режиму пуњења постају
део улазног филтра (lit41)
б) Интегрисани
пуњач у возилу које има прекидачки релуктантни мотор
в)
Пунионице
за
електрична возила - Топологија пуњача са локалним складиштењем.
Пуњење једног
аутомобила је пожељно остварити у времену од 6-10 минута.
У
резервоару са бензином за ендотермички мотор корисне запремине 40-50
литара
има више од 1548
MJ енергије. Уз HCCI Sky-Active бензински мотор и ефикасност од 45%,
нето
енергија једног резервоара је 696 MJ. Електромоторни погон EV има
ефикасност
бољу од 90%, тако да је нето енергија батерије еквивалентног /
заменског EV једнака
696/0.9 MJ. Уз ефикасност батерије и
пуњача
од 90%, током процеса пуњење такве
батерије, из мреже треба преузети енергију од
860 MJ. За пуњење од 10 (6) минута
потребна је снага пуњења од 1.43 MW
(2.39 MW). Да би се ограничила снага преузета
из мреже, потребно је имати
локалну акумулацију. Супер-кондензатори (ултра-
кондензатори) су релативно
скупи. Стационарне батерије имају ограничен број
циклуса. Друге врсте
складиштења имају своје слабости. Потребно је размотрити
расположиве
технологије складиштења, издвојити значајне параметре, међу којима
је и цена („levelized cost analysis" -- " левелизована“ цена --
набавке+ инсталација+
коришћење/екплоатација + одржавање +
поправке + одлагање отпада), али и друге
параметре међу којима је тежина волумен ефикасност
број циклуса,
еколошка
прихватљивост, потребно је поредити
решења по кључним параметрима,
потребно је размотрити топологије претварача.
