Projekti / Programi
Pretvorniki električne energije in regulirani pogoni
01. januar 2018
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T001 |
Tehnološke vede |
Elektronika in elektriška tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Močnostni pretvorniki, modularnost, zanesljivost, izkoristek, SiC in GaN polprevodniški elementi, večnivojski pretvorniki, algoritmi vodenja, detekcija okvar, diagnostika, gostota moči, hlajenje, električni stroji, aktuatorji, trajnostni razvoj, modeliranje, optimizacija.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
30. junij 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
184 |
2.131 |
1.781 |
9,68 |
| Scopus |
305 |
3.161 |
2.618 |
8,58 |
Raziskovalci (15)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program pristopa k celostni obravnavi različnih in med seboj soodvisnih področij, s katerimi smo soočeni v napravah in aktuatorjih z zapovedano visoko učinkovitostjo pretvorbe električne energije (električna vozila, pametna omrežja, alternativni viri energije, industrija 4.0). Predlagane raziskave in zastavljeni cilji so naravnani k zvišanju energijske učinkovitosti in zanesljivosti pretvorbe ter zvišanju specifične moči oz. gostote moči. Posamezni cilji zato obsegajo ključne detajle, kot so vplivni parametri tiskanin močnostnih pretvornikov, preverjanje sprejemljivosti združevanja različnih tehnologij močnostnih stikal namesto uporabe ene same, upravičenost uporabe večvejnih in večnivojskih pretvornikov na za njih netipičnem napetostnem območju, uvajanje večfaznih pogonskih sklopov za izboljšanje zanesljivosti in robustnosti, in koncipiranje učinkovitih in zanesljivih načinov vodenja, ki bodo omogočali tudi detekcijo in prediktivno diagnostiko napak v pretvorniško napajanih pogonih.
Poudarek pri razvoju električnih strojev in aktuatorjev bo posvečen sklopitvi elektromagnetnih, termičnih in mehanskih pojavov v celovit optimizacijski postopek. Glavni cilj bo zmanjšanje količine vgrajenega materiala, zlasti cenovno dražjih komponent, ob istočasnem dvigu zmogljivosti električnih strojev. To bo pripeljalo k načrtovanju novih izvedb strojev, njihovi pocenitvi in znižanju njihovega ogljičnega odtisa. Vzporedno z razvojem električnih strojev bomo izdelali programsko opremo za njihovo hitro načrtovanje. V okviru razvoja novih tipov aktuatorjev se bomo osredotočili na njihovo matematično modeliranje, oblikovanje in fizično izdelavo. Glavne lastnosti novih aktuatorjev bodo kratki odzivni časi, doseganje visokih potisnih sil ter delovanje pri visokih temperaturah. Izsledki raziskav se bodo vpeljali tudi na druga področja znanosti in tehnologije, kjer se pojavljajo potrebe po uporabi elektromehanskih pretvornikov v visokotemperaturnih okoljih. Spoznanja in izsledke, ki jih bomo pridobili pri razvojnoraziskovalnem delu, bomo uporabili tudi na drugih napravah v različnih fizikalnih okoljih in raziskovalnih področjih.
Pomen za razvoj znanosti
Spoznanja pri študiju kompaktnih močnostnih pretvorniških struktur s poudarkom na identifikaciji toplotnih virov, parazitnih induktivnosti in kapacitivnosti bodo omogočala hitrejše načrtovanje DC-DC pretvornikov ter dvonivojskih in večnivojskih močnostnih razsmernikov za potrebe električne mobilnosti. Ti pretvorniki bodo obratovali z višjimi stikalnimi frekvencami, dosegali višje izkoristke in daljše življenjske dobe. Opravljene analize virov elektromagnetnih motenj bodo pripomogle k zmanjševanju le-teh že v procesu načrtovanja močnostnih stopenj. Rezultati bodo zagotovili pomemben tehnološki napredek v smeri učinkovitejše pretvorbe električne energije in optimalne postavitve vgrajenih komponent in njihove izrabe. Električni motorji v integriranih pogonskih sistemih zaradi pretvorniškega napajanja niso več omejeni zgolj na konvencionalne trifazne izvedbe, kar bomo izkoristili za večfazne izvedbe pogonskih motorjev, kjer je posebej izpostavljena zanesljivost obratovanja. Specifično za večfazne stroje velja, da dodatne prostostne stopnje konstrukcije omogočajo izboljšave pri porazdelitvi moči po fazah, višjo imunost na napake med obratovanjem in zmanjšanje valovitosti navora, kar je ključnega pomena za dvig konkurenčnosti novih zasnov pogonov za električna vozila.
Povezava različnih področij obravnav električnih strojev v celostno metodologijo bo vodila v nastanek novih strojev z manjšo porabo materialov in z izboljšanimi lastnostmi. Novi sklopljeni modeli električnih strojev, ki jih bomo razvili in eksperimentalno potrdili, bodo tako omogočali hitrejše in natančnejše načrtovanje kakor tudi zanesljivejše napovedovanje optimalnega delovanja električnega stroja. Z razvojem nove programske opreme za hitro načrtovanje in optimizacijo strojev bo tako na voljo orodje, ki bo bistveno pripomoglo k učinkovitejšemu znanstvenoraziskovalnemu delu, načrtovanju in izdelavi električnega stroja. Z našim pristopom razvoja bodo na voljo novi tipi aktuatorjev, ki bodo omogočali krajše odzivne čase, višje potisne sile ter delovanje pri bistveno višjih temperaturah, kot je to bilo mogoče doslej.
Naš znanstvenoraziskovalni pristop pri razvoju matematičnih modelov in orodij v povezavi z optimizacijskimi metodami bo lahko s pridom uporabljen za sklopljeno obravnavo ter reševanje sklopljeno pogojenih zahtevnih fizikalnih problemov (elektromagnetika, termija in mehanika) tudi na drugih znanstvenoraziskovalnih ter multidisciplinarnih področjih. Pričakovani vpliv rezultatov predlagane vsebine znanstvenoraziskovalnega dela je pridobitev novega znanja in izkušenj na področju razvoja električnih strojev in stikalnih pretvornikov, vpeljava novih metodologij modeliranja električnih motorjev in sistemov močnostne elektronike v pedagoški proces, objave rezultatov raziskovalnega programa v uglednih mednarodnih znanstvenih revijah s področja mehatronike in ostalih področij, ki so vezana na interdisciplinarni pristop k razvoju in uporabi električnih strojev, močnostne elektronike in diagnostike ter na sklopljeno modeliranje elektromagnetnih struktur.
Pomen za razvoj Slovenije
Med glavnimi cilji našega raziskovalnega programa je izboljšanje ogljičnega odtisa pri izdelavi in uporabi električnih strojev in pretvornikov močnostne elektronike v integriranih pogonskih sistemih ter dvig izkoristka pretvorbe energije, kar direktno vpliva na znižanje potreb po električni energiji, še posebej iz fosilnih goriv, kar je ključnega pomena pri zmanjšanju onesnaženosti okolja. Postopno in premišljeno uvajanje električne mobilnosti je svetovni trend, v katerega so uspešno vključena tudi slovenska podjetja in raziskovalne ustanove. Bistveni pomen naših rezultatov za družbenoekonomski in kulturni razvoj Slovenije predstavlja tudi manjša in bolj smotrna poraba materiala pri načrtovanju in izdelavi električnih strojev in polprevodniških pretvornikov, saj se bo ob povečani kvaliteti cena naprav znižala, produkti pa bodo postali konkurenčnejši. Znanstvenoraziskovalno delo v okviru predlaganega raziskovalnega programa tako dodiplomskim kot podiplomskim in doktorskim študentom ter raziskovalcem ponuja odlično priložnost za izobraževanje in pridobitev novih izkušenj v skupini vrhunskih znanstvenikov in pedagogov v tesnem sodelovanju z vrhunskimi znanstveniki in strokovnjaki iz industrije na mednarodnem nivoju. V okviru predlaganega programa bo tako omogočen pretok vrhunskih znanj med akademskim okoljem in industrijo ter optimalna izmenjava teoretičnega in praktičnega znanja in izkušenj, kar je ključnega pomena tudi za razvoj vrhunskega kadra na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani. Slednje pa bo imelo neposreden vpliv na znanstvenoraziskovalni in gospodarski razvoj Republike Slovenije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
