Diplomové práce Meno študenta
Bc. Peter Ondrušek
Bc. Lukáš Mydla
Bc. Stanislav Kruppa
Vedúci práce
Katedra mechatroniky a elektroniky Školský rok: 2014/2015
Názov práce
Anotácia
prof.Branislav Dobrucký
Modelovanie prenosových vlastností rezonančného striedača s LC(T)LC filtrom
Rezonančný striedač s LCTLC filtrom sa vyznačuje harmonickým výstupným napätím (s veľmi malým skreslením), ako aj jeho nezávislosťou na veľkosti záťaže pri zhodnosti rezonančnej a spínacej frekvencie. Cieľom diplomovej práce je teoretická analýza a modelovanie prenosových vlastností, t.j. napäťovej amplitúdovej a fázovej prenosovej charakteristiky (v závislosti na frekvencii) pri parametrických zmenách záťaže a pomeru spínacej a rezonančnej frekvencie. Ako programovacie prostredie je odporúčaný Matlab (Matlab Simulink). Overenie výsledkov simulačných experimentov s modelom je možné vykonať v prostredí OrCAD (LTSpice) a variant s vybranými parametrami overiť na fyzikálnom modeli (v zmenšenej výkonovej mierke).
doc. Jozef Čuntala
Simulácia teplotného poľa kapacitora v impulznej prevádzke
Cieľom DP je previesť dynamickú tepelnú simuláciu elektrolytického kapacitora Nichicon v impulznej prevádzke. Súčasťou riešenia je aj vývoj simulačného modelu v prostredí COMSOL. Výsledky simulácií je potrebné verifikovať s fyzikálnou realizáciou a meraním teploty na dostupných miestach kapacitora.
Inšpekčný systém na báze virtuálnej inštrumentácie
Moderné inšpekčné systémy využívané v mechatronike nahrádzajú ľudský faktor. Zvyšujú efektívnosť a objektívnosť vykonávaných činností za pomoci implementácie strojového videnia do procesu získavania informácií o systéme resp. výstupnej kontroly. V danej diplomovej práci by mal autor spracovať kritickú analýzu súčasného stavu o využití počítačového videnia v oblasti mechatroniky s príkladmi využitia. V ďalšej práci by mal autor navrhnúť vizuálny systém (HW a SW) pre identifikáciu, triedenie, resp. inú zadanú úlohu. V práci by mal autor rozobrať aj základné algoritmy pre počítačové videnie. Pracovná platforma bude reprezentovaná vývojovým prostredím LabVIEW s modulmi Vision Builder for AI 2010 a Vision Assistant.
Flexibilný produkčný mechatronický systém s modulárnou koncepciou
Cieľom riešenia v diplomovej práci je navrhnúť, vyrobiť a overiť funkčný prototyp pružného mechatronického systému s modulárnou koncepciou určený na viacúčelové produkčné operácie, ktorý pomocou kognitívnej zložky na báze PLC automatu bude riadiť flexibilnú výrobu produktov (vŕtať, frézovať, vypaľovať, kresliť požadovaný tvar/vzor) na základe riadiacich signálov z dátových súradníc zo vstupného modulu (počítača). Súradnice bude možne zadávať manuálne alebo automaticky z rôznych zdrojov (napríklad súbor dát z tabuľkového editora, súbor dát zo spracovania obrazu, atď.) s následným vytvorením súradnicovej matice, z ktorej riadiaci modul (PLC automat) flexibilne riadi produkčný modul na výrobu požadovaného výrobku.
doc. Libor Hargaš
doc. Pavel Pavlásek Ing. Ladislav Stroka, PhD. – Siemens s.r.o.
Bc. Pridala Michal
doc. Michal Frivaldský Ing. Šúpolík Martin
Realizácia meniča so širokým rozsahom ZVS a nulovým cirkulačným prúdom s výstupom 48V/1000W.
Návrh schémy zapojenia výkonovej časti meniča prispôsobený na už navrhnutú riadiacu dosku. Návrh a výpočtu súčiastok, tranzistorov, transformátorov, tlmiviek, chladičov. Návrh dosky plošných spojov. Oživenie meniča, meranie priebehov – porovnanie s teoretickými simuláciami. Meranie účinnosti.
Spracovanie katalógových údajov daných výrobcom príslušných súčiastok. Príprava Experimentálne vyšetrovanie vlastností GaN relevantných testovacích zariadení na vyšetrovanie v oblasti vysokofrekvenčnej prevádzky. a SiC výkonových tranzistorových štruktúr v Vyhodnotenie stratových pomerov v rôznych komutačných režimoch a vzájomné rôznych komutačných režimoch v oblasti porovnanie zvolených polovodičových štruktúr. vysokých spínacích frekvencií Zhodnotenie a odporúčania pre vedu a prax. doc. Michal Frivaldský
Tvorba PSpice simulačných modelov GaN výkonových tranzistorových štruktúr a ich verifikácia pomocou experimentálnych meraní
Spracovanie katalógových údajov daných výrobcom príslušných súčiastok. Analýza vnútornej štruktúry. Tvorba a príprava simulačného modelu v prostredí OrCAD Capture. Overenie funkcionality a experimentálna verifikácia.
Návrh procedúry na optimálnu voľbu súčiastok primárnej a sekundárnej strany vysokofrekvenčných DC/DC izolovaných meničov
Analýza súčasného stavu v oblasti metodiky a návrhu voľby na dimenzovanie výkonových polovodičových súčiastok . Spracovanie metodických postupov s cieľom o dosiahnutie normatívnych hodnôt kvalitatívnych ukazovateľov DC/DC meničov. Návrh optimálneho postupu a jeho overenie pomocou simulačnej analýzy na zvolenej vzorke meniča. Zhodnotenie a odporúčania.
Návrh digitálneho riadiaceho systému pre multirezonančný menič s veľmi vysokou spínacou frekvenciou
Analýza požiadaviek na riadenie VF multirezonančných meničov. Možnosti aplikácie procesorového riadenia na meniče so spínacou frekvenciou vyššou ako 1MHz. Návrh a simulácia riadiaceho algoritmu. Implementácia do vybraného systému a overenie na fyz. vzorke meniča. Zhodnotenie získaných poznatkov.
Návrh riadenia SMPM pre pohon elektrického vozidla.
Analýza súčasného stavu v oblasti diskrétneho riadenia synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi. Analýza trakčného profilu elektrického vozidla - výber vhodného algoritmu riadenia SMPM pre pohon elektromobilu. Simulácia riadiaceho algoritmu. Implementácia riadiaceho algoritmu do procesora. Overenie vlastností riadiaceho algoritmu na reálnom motore.
Návrh a implementácia digitálneho riadenia polovodičového meniča s výkonom do 1000W
Diplomová práca sa zaoberá analýzou a návrhom digitálneho riadenia spínaných zdrojov zo zameraním sa na progresívne spôsoby návrhu objektovo orientovaným programovaním. Analýza súčasného stavu návrhu digitálneho riadenia SMPS. Identifikácia sústavy a výpočet prenosovej funkcie hlavného obvodu zvoleného SMPS. Návrh digitálneho riadenia zvoleného SMPS v prostredí MATLAB. Simulácia navrhnutého digitálneho riadenia aplikovaného na model hlavného obvodu zvoleného SMPS v prostredí PSPICE. Algoritmizácia navrhnutého digitálneho riadenia pre zvolený typ DSP (preferovaný DSP: TEXAS: Piccolo TMS320F28027). Vytvorenie programu pre DSP. Overenie digitálneho riadenia na fyzikálnej vzorke SMPS.
doc. Peter Drgoňa
Ing. Andrej Kaňovský DELTA Electronics (Slovakia) s. r. o. doc. Peter Drgoňa
Návrh budiaceho obvodu pre obojsmerný spínač maticového meniča
Ing. Michal Praženica
Návrh dvojstupňového meniča
Zvárací invertor s PFC
Bc. Vokel Jozef
Úsporné zapojenie s asynchrónnymi motormi
Ing. Slavomír Kaščák
prof. Pavol Špánik Ing. Rastislav Havrila
Cieľom práce je návrh budiacich obvodov pre obojsmerné spínače používané v maticových meničoch. Súčasťou riešenia je výber - návrh vhodnej topológie, vytvorenie simulačného modelu (Matlab, OrCad) a realizácia experimentálnej vzorky budiaceho obvodu. Cieľom práce je navrhnúť dvojstupňový menič pozostávajúci z rezonančného a maticového meniča. Súčasťou riešenia je výber - návrh (LCL2C2 + HB_MxC) vhodnej topológie a vytvorenie simulačného modelu (Matlab, OrCad). V prípade priaznivých výsledkov aj realizácia experimentálnej vzorky meniča. Cieľom práce je navrhnúť zvárací invertor s PFC regulátorom. Súčasťou riešenia je výber vhodnej topológie, vytvorenie simulačného modelu (OrCad) a realizácia experimentálnej vzorky meniča. Naštudovanie problematiky rekuperácie energie pomocou asynchrónnych motorov. Vytvorenie algoritmu riadenia pomocou zvoleného výpočtového prostriedku. Algoritmus riadenia bude pozostávať z vektorového riadenia asynchrónneho motora v momentovej a otáčkovej slučke. Následne bude vykonaná simulačná analýza navrhnutého algoritmu. Experimentálne overenie bude vykonané pomocou spojenia dvoch asynchrónnych motorov a vyrobená energia sa bude premieňať na teplo v brzdných odporov, prípadne ukladať do ultrakapacitorov.
Manažment toku energie medzi viacerými zdrojmi energie a elektrickým motorom
Cieľom práce bude optimalizácia toku energie v palubnej sieti. Ako základné zdroje energie budú použité batérie (trakčná sieť) a ultrakapacitorový modul. Navrhnutie algoritmu podľa zadefinovaných požiadaviek. Výstupom práce by mal byť simulačný model, ktorý si kontroluje stav nabitia vstupných zdrojov (batéria, ultrakapacitor) a upravuje jeho stav na základe rýchlosti vozidla.
Digitálne riadenie obojsmerného DC-DC meniča v prúdovom režime
Cieľom práce bude analýza problematiky riadenia DC-DC meniča v prúdovom režime. Simulačná analýza a porovnanie viacerých techník riadenia v prúdovom režime a výber tej najvhodnejšej Overenie zvolenej techniky na fyzikálnom modeli DC-DC meniča.
Predmetom riešenia diplomovej práce bude návrh testovacieho zariadenia pre umožnenie komplexnej diagnostiky trojfázových napäťových striedačov vyrábaných v EVPÚ a.s. Pôjde o celý typový rad napäťových striedačov s výkonom od 11kVA do 130kVA. Striedače sú napájané jednosmerným napätím v rozsahu od 400V do 800V, obsahujú unifikovaný riadiaci systém a taktiež jednotný aplikačný software. Navrhnuté testovacie zariadenie musí umožniť preverenie všetkých funkcií striedača v ručnom a automatickom režime, pričom Návrh testovacieho zariadenia pre trojfázové výstup testov bude možné archivovať vo vhodnom digitálnom formáte (napr. pdf). napäťové striedače Zariadenie taktiež umožní overiť a skalibrovať merané analógové signály, ako napr. napätie jednosmerného medziobvodu, výstupné prúdy jednotlivých fáz striedača, teplotu okolia, atď. Súčasťou testovacieho zariadenia bude vhodne navrhnutá záťaž. V automatickom režime bude možná realizácia tzv. zahorenia testovaného striedača, pričom tento proces prebehne pri simulácii rôznych dynamických stavov so sledovaním správnej činnosti testovaného meniča.
Návrh testovacieho zariadenia pre DC/DC meniče
Predmetom riešenia diplomovej práce bude návrh testovacieho zariadenia pre umožnenie komplexnej diagnostiky DC/DC meničov s galvanickým oddelením. Rozsah napájacieho napätia meničov je od 400V do 800V. Výstupné napätie je 24V, 48V, alebo 110V. Meniče zabezpečujú napájanie palubnej siete v železničných dopravných prostriedkoch a taktiež nabíjanie palubnej batérie. Majú unifikovaný riadiaci systém a aplikačný software. Navrhnuté testovacie zariadenie musí umožniť preverenie všetkých funkcií DC/DC meniča v ručnom a v automatickom režime, pričom výstup testov bude možné archivovať vo vhodnom digitálnom formáte. Zariadenie taktiež umožní kontrolu a archiváciu meraných analógových signálov. Súčasťou testovacieho zariadenia bude vhodne navrhnutá záťaž. V automatickom režime bude možná realizácia tzv. zahorenia testovaného DC/DC meniča, pričom tento proces prebehne pri simulácii rôznych dynamických stavov so sledovaním správnej činnosti testovaného meniča.
Zobrazovacia, komunikačná a diagnostická jednotka pre mikropočítač TMS320F28335
Diplomová práca sa bude zaoberať návrhom zobrazovacej jednotky s displejom a klávesnicou pre realizáciu rozhrania človek stroj za účelom diagnostikovania stavov a nastavenia mikropočítačového systému. Zobrazovacia jednotka bude obsahovať nezávislú pamäť, v ktorej bude možné uchovať informácie o nastavení jednotlivých systémov, pričom bude umožnený prenos týchto nastavení medzi kompatibilnými zariadeniami. Jadrom práce bude návrh obvodového riešenia a realizácia funkčného modulu displeja s klávesnicou a spracovanie programového vybavenia v takej miere, aby bolo možné posúdiť funkciu systému. Zobrazovacia a komunikačná jednotka musí byť vyhotovená tak, aby jej použitie bolo možné v priemysle a v dopravnej infraštruktúre železníc.
Ing. Ondrej Hock
Realizácia polohovania funkčného modelu manipulátora
Študent navrhne dva funkčné polohovacie algoritmy v prostredí Matlab, s využitím SimMechanics tollbox (simulovanie mechanickej časti) a Instrument control toolbox (komunikácia po ethernetovej linke), pre manipulátor dodaný firmou EVPU a porovná ich. Práca bude nadväzovať na riešenie minuloročnej DP (J. Foltán - Realizácia simulačného modelu polohovateľného kresla)
Ing. Marek Paškala
Návrh a realizácia riadiacej elektroniky vypekacej pece spolupracujúcej s prostriedkami virtuálnej inštrumentácie
Analýza súčasného stavu. Teoretická analýza metód riadenia, výber vhodnej metódy riadenia. Návrh a realizácia výkonovej, riadiacej elektroniky. Vytvorenie vizualizácie procesu pomocou prostriedkov virtuálnej inštrumentácie. Overenie funkčnosti a zhodnotenie dosiahnutých výsledkov.
Ing. Juraj Koscelník
Riadenie viacprvkového rezonančného meniča nízkofrekvenčnou moduláciu
Práca sa zoberá riadením vybranej topológie viacprvkového rezonančného meniča. Pomocou VF modulácie na vstupe je riadený výstup rezonančného meniča s nízkofrekvenčnou moduláciou obálky výstupného napätia. Úlohou bude navrhnúť riadiaci systém uvedeného meniča, overiť simulačne jeho činnosť (Matlab, Orcad, SLPS) a realizovať riadiaci systém v prostredí DSpace pre reálne overenie jeho činnosti.
Ing. Martin Galád
Návrh usb solárnej nabíjačky
Cieľom diplomovej práce je návrh a konštrukčné riešenie solárnej nabíjačky na nabíjanie spotrebičov cez usb. V práci bude analýza súčasného stavu v rámci fotovoltiky a akumulácie energie v batérií. Porovnanie možných topológií a jej výber. Simulačné overenie vybranej topológie a stavba fyzikálnej vzorky.
prof. Pavol Špánik Ing. Rastislav Havrila
Ing. Rastislav Havrila doc. Peter Drgoňa
Bc. Miroslav Hús
Návrh meniča pre jednofázový motor s rozbehovým kondenzátorom s možnosťou regulácie otáčok
Cieľom diplomovej práce je navrhnúť schému a riadenie (Matlab/Simulink) meniča v spolupráci s jednofázovým motorom s rozbehovým kondenzátorom. Následne simulačne overiť funkčnosť zapojenia a riadenia (SLPS – spolupráca OrCAD a Matlab) a zhotoviť funkčnú vzorku meniča.
Ing. Viliam Jaroš
Identifikačné metódy na získanie prenosu sústavy
Diplomová práca sa bude zaoberať prehľadom identifikačných metód, ich matematických modelov a postupov potrebných na získanie prenosu identifikovanej sústavy. Práca bude zameraná na rozbor pasívnych aj aktívnych identifikačných metód a ich možnosť využitia vo výkonových polovodičových systémoch. Podstatou identifikačných metód je, že zo vstupných a výstupných dát (priebehov veličín) systému určiť prenos daného systému. Súčasťou bude aj simulačné overenie vybranej identifikačnej metódy pomocou Matlab / Simulink.
Ing. Pavol Štefanec
Porovnanie metód analýzy a riešenia výkonových polovodičových systémov
Cieľom práce je porovnať jednotlivé metódy analýzy výkonových polovodičových systémov a vyhodnotenie vhodnosti použitia pre konkrétne aplikácie a zahrnúť do porovnania metódu spínacích impulzových funkcií (impulse switching function).
Ing. Tomáš Laškódy
