Projekti / Programi
Pretvorniki električne energije in regulirani pogoni
01. januar 2014
- 31. december 2017
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.02 |
Tehnika |
Električne naprave |
Pretvorniki močnostne elektronike |
| 2.12.01 |
Tehnika |
Električne naprave |
Elektromagnetni pretvorniki |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T001 |
Tehnološke vede |
Elektronika in elektriška tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Raziskovalci (18)
Organizacije (1)
Povzetek
Skupina bo svoje aktivnosti osredotočila na povečanje učinkovitosti in zmanjševanje stroškov izdelave ter zanesljivega delovanja električnih in elektromehanskih pretvornikov energije. Heterogena in kompatibilna znanja članov skupine pokrivajo področja močnostne elektronike, regulacijske tehnike, električnih strojev in elektromotorskih pogonov.
Razvoj naprav močnostne elektronike ter ustreznih regulacijskih pristopov je ključen za izboljšanje učinkovitosti pri pretvorbi iz električne v mehansko energijo in obratno, kakor tudi pri povečanju kvalitete električne energije. Na področju elektronskih močnostnih pretvorniških sistemov bo poudarek na
krmiljenju in napajanju avtonomnih električnih pogonskih sistemov,
zagotavljanju kvalitetnega pretoka energije in izdelavi ustreznih visoko zahtevnih napajalnih virov ter
reševanju problematike kompatibilnosti raznorodnih energijskih virov.
Pri pogonih z asinhronskimi motorji bomo tehnike detekcije in diagnostike napak v stacionarnem stanju nadgradili s pristopi, ki omogočajo odkrivanje poškodb tudi v tranzientnem obratovanju. Detekcijo okvar bomo prilagodili reguliranim zaprtozančnim pogonom, ki so danes zaradi fleksibilnosti, izkoristka in cenovne dostopnosti vse pogostejši.
Do sedaj uporabljane metode detekcije kratkih stikov v vzbujalnih navitjih sinhronskih generatorjev nameravamo nadgraditi z novimi pristopi, ki ne zahtevajo nameščanja senzorjev magnetnega polja v zračno režo generatorja.
Raziskali bomo tudi primernost novih tehnologij vodnih strojev in mehansko električnih sklopov za učinkovito izrabo hidroenergetskega potenciala vodotokov z izredno nizkimi padci.
Hkrati se bomo posvetili trajnostnemu razvoju električnih strojev s poudarkom na sklopitvi elektromagnetnih, termičnih in mehanskih fenomenov 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 nastanku novih oblik strojev, njihovi pocenitvi in znižanju njihovega ogljičnega odtisa.
V okviru razvoja novih mikro- in nano- kompozitnih mehko-magnetnih materialov se bomo osredotočili na njihovo matematično modeliranje, formiranje in fizično izdelavo. Glavna lastnost novih materialov bo zaslanjanje stresanih elektromagnetnih polj v električnih strojih. Ta lastnost se bo vpeljala tudi na druga področja znanosti, kjer se pojavljajo potrebe po preprečevanju vplivov neželenih elektromagnetnih polj.
Pomen za razvoj znanosti
Skupina je že v preteklosti razvijala inovativne znanstvene metode na področju, ki ga pokriva. Svoje rezultate je objavljala v vrhunskih znanstvenih revijah, med katerimi so tudi najboljše v svoji kategoriji v svetovnem merilu. Rezultati znanstveno raziskovalnega dela na področju močnostnih stikalnih pretvornikov bodo izdelani simulacijski modeli, nove metode vodenja pretvorniških naprav in elektromotorskih pogonov, nove oz. izboljšane metode za diagnostiko stanj v električnih strojih in stikalnih pretvornikih, ki jih bomo objavili v uglednih mednarodnih revijah s področja industrijske elektronike, močnostne elektronike, merilne tehnike in mehatronike. Nove tehnične rešitve bomo zaščitili tudi v obliki patentov. Nenazadnje je naš cilj tudi sprotni prenos novih znanj, ki jih bomo pridobili pri raziskovalnem delu, v pedagoški proces. S tem se študentom skrajša potrebno prilagajanje po končanem študiju, ko začnejo s strokovnim oz. raziskovalnim delom v podjetjih.
V tujini je znanstvena dejavnost na področju diagnosticiranja napak v nenehnem vzponu. Predlagana rešitev dopolnjuje do sedaj zelo malo raziskano, a zelo aktualno področje reguliranih pogonov. Naš prispevek gre v smeri cenovno ugodne implementacije diagnostične metode tudi v sisteme srednjih in manjših moči, ki prevladujejo v praksi. Pri diagnostiki sinhronskih generatorjev bomo predstavili nove inovativne pristope in rešitve.
Poskusili bomo ustvariti temelje za iskanje smotrnosti izkoriščanja do sedaj zapostavljenega hidroenergetskega potenciala vodotokov z izredno nizkimi padci in raziskati vplive novih in razvijajočih se tehnologij na učinkovitost izkoriščanja ter poiskati optimalne kombinacije in načine vodenja postrojev.
Povezava fenomenoloških področij obravnav električnih strojev v celostno metodologijo bo vodila v nastanek novih strojev z manjšo porabo materialov in z izboljšanimi lastnostmi. Obravnava električnih strojev s celostnim pristopom bo v prvi meri pokazala še ne najbolj razjasnjena dogajanja v električnem stroju, kot so na primer elektromagnetno vzbujena strukturna nihanja rotacijskega stroja. V nadaljevanju pa bomo v povezavi z optimizacijskimi metodami razvili matematična orodja za odpravljanje sklopljeno (elektromagnetno, termično in mehansko) pogojenih problemov.
Z uporabo numeričnih metod bomo izdelali matematična orodja za določanje in opis električnih, magnetnih, termičnih in mehanskih lastnosti mikro- in nano- kompozitnih mehkomagnetnih materialov. Z razvojem materiala bomo vpeljali tudi nove eksperimentalne in merilne metode, tako za samo formiranje materiala kot tudi za testiranje kvalitete materiala.
Pomen za razvoj Slovenije
Naše raziskovalno delo je tesno povezano s številnimi izvozno usmerjenimi slovenskimi podjetji, ki razvijajo in prodajajo sisteme močnostne elektronike, elektromotorske pogone ter različne merilne sisteme. Rezultat tega sodelovanja bodo nova znanja, nove metode vodenja mehatronskih sistemov, novi prototipi naprav, nova oz. izboljšana simulacijska orodja in nove tehnološke rešitve v proizvodnih procesih.
V naše delo bodo tesno vpleteni tudi dodiplomski in podiplomski študenti. Velika večina izmed njih po končanem izobraževanju nadaljuje delo v enem izmed mnogih slovenskih podjetij s področja elektroindustrije. Na ta način bomo pripomogli k direktnemu prenosu znanja in raziskav v industrijo, poleg tega bo tak kader že ob začetku dela dodobra seznanjen z aktualnimi problemi na posameznem področju. Tu bi še posebej izpostavili podjetja, ki so že dolgo prisotna v svetovni avtomobilski industriji. Ker sta zanesljivost in varnost delovanja z naraščajočim deležem elektronike v sodobnih vozilih vedno bolj pomembni, bodo naše raziskave na tem področju omogočale omenjenim podjetjem, da še naprej ostanejo konkurenčna in omogočajo trajnostni razvoj Slovenije.
Z uporabo sodobnih diagnostičnih sistemov zagotavljamo varno in zanesljivo delovanje sinhronskih generatorjev (pri proizvodnji električne energije) in električnih pogonov (v industrijski proizvodnji) ter poskrbimo za dolgo življenjsko dobo postrojev brez nepotrebnih remontnih posegov.
Izraba hidroenergetskega potenciala za proizvodnjo električne energije na vodotokih z izredno nizkimi padci pomeni razpršeno proizvodnjo električne energije v bližini porabnikov. Proizvodnja te je neprimerljivo bolj stabilna - konstantna in zanesljiva od drugih oblik obnovljivih virov, npr. sončne ali vetrne, zato pripomore k razbremenjevanju prenosnih naprav in zanesljivejši preskrbi. Sama izgradnja okolju prijaznih MHE in obnova manj ohranjenih jezov ter spremljajoče infrastrukture ima pozitiven vpliv na gradbeno panogo. Umeščanje MHE ob lokacijah starih mlinov pripomore k ohranjanju zgradb, izgleda krajine in kulturne dediščine ter k razvoju turizma.
Celostni razvoj na področju električnih strojev bo vpeljal nove oblike električnih strojev z manj uporabljenega materiala in z izboljšanimi izhodnimi lastnostmi. Prvi cilj bo v smeri zmanjšanja količine vgrajenega materiala. Na ta način se bo izboljšal ogljični odtis električnega stroja že v samem proizvodnem postopku. Obenem pa se bo cena strojev znižala in produkti bodo postali konkurenčnejši. Drugi cilj pa bo dvig izkoristka pretvorbe energije, kar direktno vpliva na znižanje proizvodnje električne energije, še posebej iz fosilnih goriv.
Novi mikro- in nano- kompozitni mehkomagnetni materiali bodo v električnem stroju preprečevali parazitne efekte elektromagnetnih polj, ki se kažejo v dodatnem segrevanju in v ležajnih tokovih. Obenem pa se bo material lahko uporabil tudi na drugih področjih, kjer je potrebno zaslanjanje elektromagnetnih polj.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
2016,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
2016,
zaključno poročilo
