Špecializácia: Autotronika, Výkonová elektroniky

1. Návrh osvetľovacieho systému mikroskopu na báze LED v rôznych spektrálnych pásmach

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Matúš Danko, PhD.

Konzultant ZP: doc. Ing. Dušan Koniar, PhD.

Anotácia:

Cieľom diplomovej práce je návrh a realizácia osvetľovacieho systému biologického mikroskopu pre snímanie v špeciálnych režimoch (fázový kontrast, vysoké snímacie frekvencie). Osvetľovací modul bude založený na výkonových LED pre rôzne spektrálne pásma (viditeľné, IR…). Predpokladá sa vývoj a návrh napájacieho zdroja, riadiacej dosky (pre ovládanie stmievania na analógovom aj digitálom princípe), komunikácie so záznamovou aplikáciou a fyzická realizácia systému.

2. Balancer pre moduly lítiovej batérie

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Matúš Danko, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Študent navrhne systém pre balansovanie modulu pozostávajúceho z dvanástich lítium iónových článkov. Typ – topológia balanceru bude zvolená podľa vybraných článkov a SoA. Balancer bude komunikovať s ďalšími systémami prostredníctvom prostredníctvom CAN zbernice. Štruktúru komunikácie bude potrebné navrhnúť s ohľadom na modularitu batérie – počet modulov resp. počet balancerov.  Balancer bude obsahovať aj systém pre pripájanie batérie.

3. Návrh rozhrania človek-auto na báze vizuálneho systému

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: doc. Ing. Libor Hargaš, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Matúš Danko, PhD.

Anotácia:

Cieľom diplomovej práce je vytvorenie interaktívneho systému reprezentujúceho rozhranie človek-auto na báze spracovania obrazu a počítačového videnia. Vizuálny systém s bežnou farebnou kamerou bude rozpoznávať vybrané znaky a symboly volené človekom, pričom na základe zvoleného znaku sa vytvorí príslušná akcia automobilu (napr. zapnutie zvolených svetiel, smeroviek a pod. cez príslušnú komunikačnú zbernicu). Systém možno využiť ako autonómny prostriedok pri rutinných a technických kontrolách vozidiel.

4. Využitie vizuálneho systému pri návrhu autonómnych funkcií automobilu

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: doc. Ing. Dušan Koniar, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Matúš Danko, PhD.

Anotácia:

Cieľom diplomovej práce je návrh a realizácia algoritmov na báze počítačového videnia, ktoré prispejú k autonómnej funkcionalite vozidla. Ako príklad môže byť použité rozoznávanie vybraného dopravného značenia a súčastí infraštruktúry a vygenerovanie hlásenia pre vodiča, prípadne akcie automobilu. Súčasťou práce bude prepojenie vizuálneho systému s vybranou komunikačnou zbernicou automobilu.

5. Riadenie jednofázového paralelného aktívneho filtra

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Slavomír Kaščák, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Riadenie paralelného  jednofázového aktívneho filtra : spôsob zapojenia meniča, vytvorenie fiktívnej beta fázy, výpočet výkonov S, P,Q a D pomocou pq metódy, prípadne inak. Vytvorenie simulácie v prostredí Matlab-Simulink. Overenie na laboratórnych meničoch.

6. Riadenie trojfázového paralelného aktívneho filtra

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Slavomír Kaščák, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Riadenie paralelného aktívneho trojfázového filtra : spôsob zapojenia meniča, , výpočet výkonov S, P,Q a D pomocou pq metódy, prípadne inak. Vytvorenie simulácie v prostredí Matlab-Simulink. Overenie na laboratórnych meničoch.

7. Stavové riadenie DC/DC meniča

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Roman Koňarik, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Diplomová práca sa zaoberá návrhom a aplikáciou riadenia vo stavovom priestore pre DC-DC menič. V teoretickej časti sú opísané princípy stavového popisu, lineárneho modelovania a metódy návrhu stavového regulátora (napr. pole-placement, LQR). Ďalej sa prezentuje postup pri diskretizácii spojitého modelu a návrh stavového pozorovateľa (observer) na odhad stavových premenných. Praktická časť zahŕňa vytvorenie simulačného modelu, porovnanie stavového riadenia s klasickými metódami (PID) a prípadnú realizáciu na reálnom hardvérovom prototype. Cieľom práce je dosiahnuť presnú a rýchlu reguláciu výstupného napätia pri rôznom zaťažení a kolísaní vstupného napätia, pričom hlavný dôraz sa kladie na stabilitu, optimálnu odozvu systému a vhodnú implementáciu v reálnom čase.

8. Riadenie DC/DC meniča v kĺzavom režime

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Roman Koňarik, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Diplomová práca sa zaoberá návrhom a implementáciou metódy Sliding Mode Control (SMC) pre DC-DC menič. V teoretickej časti sú vysvetlené základné princípy SMC, jeho robustné vlastnosti a spôsoby potláčania chvenia (chattering). Následne je vytvorený matematický a simulačný model zvolenej meničovej topológie (napr. Buck, Boost alebo Buck-Boost). Praktická časť práce zahŕňa realizáciu SMC regulátora v simulačnom prostredí, porovnanie s klasickými metódami riadenia (PID) a prípadnú implementáciu na reálnom hardvérovom prototype. Hlavným prínosom je demonštrácia výhod robustného nelineárneho riadenia, ktoré spočíva v odolnosti voči zmenám záťaže a vstupného napätia, ako aj v rýchlej a presnej odozve meniča.

9. Praktická realizácia testovacieho systému na testovanie polovodičových tranzistorov metódou DPT

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: prof. Ing. Michal Frivaldský, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Patrik Resutík, PhD.

Anotácia:

Cieľom práce je navrhnúť a prakticky realizovať funkčnú vzorku na testovanie tranzistorov typu MOSFET, IGBT, SiC a optimálne aj GaN. Zariadenie bude obsahovať aj riadiace DSP C2000 na generovanie potrebných spínacích impulzov. Práca sa bude zameriavať na výpočet obvodových komponentov, univerzálnosť, vytvorenie schémy, DPS a metodického postupu pre testovanie vybraných komponentov. Časť práce sa bude venovať aj vytvoreniu základného softvéru pre DSP pre overenie funkčnosti testera.

10. Implementácia softvéru do riadiacej jednotky svetiel pre elektrickú štvorkolku s využitím C2000 MCU

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Patrik Resutík, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Cieľom práce je navrhnúť a prakticky implementovať softvér do riadiacej jednotky svetiel elektrickej štvorkolky s využitím procesora C2000. Riadiaca jednotka bude ovládať stretávacie svetlá, diaľkové svetlá a smerovky na základe inštrukcií po zbernici CAN. Taktiež bude monitorovať stav žiaroviek a vykonávať kontrolu funkčnosti svetiel a základnú diagnostiku.

11. Implementácia softvéru do HMI displeja pre elektrickú štvorkolku

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Patrik Resutík, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Cieľom práce je navrhnúť a prakticky implementovať softvér do riadiacej jednotky HMI rozhrania displeja elektrickej štvorkolky. Je potrebné aby RJ prijímala dáta po zbernici CAN, správne ich dekódovala a zobrazovala potrebné informácie na dotykovom displeji. RJ musí taktiež snímať vstupy z displeja, prípadne z externých tlačidiel a posielať ich ďalej na zbernicu ďalším riadiacim jednotkám.

12. Návrh, realizácia a riadenie chápadlového robotického ramena

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Juraj Tvarožek

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Cieľom diplomovej práce je realizácia drôtom riadeného robotického ramena. Študent určí vhodnú aplikačnú oblasť pre rameno tejto kategórie a navrhne funkčný prototyp vrátane napájacieho zdroja pre výkonovú a logickú časť. Riadenie bude založené na mikrokontroléri rady STM32 prostredníctvom vhodného rozhrania (joystick, PC, diaľkový ovládač). Funkčné časti budú realizované pomocou 3D tlače a konštrukcia bude prispôsobená danej aplikačnej oblasti podľa výberu študenta.

13. Návrh a dizajn systému riadenia EESM

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: doc. Ing. Anna Simonová, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Marek Vozár, Schaeffler Kysuce, spol. s r.o.

Anotácia:

Diplomová práca je riešená v spolupráci so spoločnosťou Schaeffler Slovensko, spol. s.r.o. Cieľom práce je ucelený vývoj výkonovej jednotky (PEU) pre riadenie elektro motora s externým budením rotoru (EESM) a to ako z pohľadu systémového inžinierstva, tak z pohľadu praktického vývoja.

Očakávaným výstupom práce je plne funkčná PEU jednotka vhodná na reguláciu motorov EESM topológie.

Práca zahŕňa definovanie požiadaviek systému, tvorbu schémy a PCB dizajn Invertora, výber a dimenzovanie komponentov, tvorbu simulačného modelu pohonnej jednotky, vývoj kódu na zvolený mikrokontrolér, testy a validáciu vytvoreného systému.

1. Introduction (predstavenie PEU + EESM a prečo ich chceme)

2. Requirementy (system engineering – špecifikovať requirementy, vybrať controll scheme a pod. (Use Case driven development))

3. HW development:

• Schéma PEU/Inverter (bežná tvorba obvodu (ako sa obvod + prirovnania na náš Use Case)

• Simulation, PCB

• Component sizing/dimensioning (napätie, prúd, teplotné zaťaženia) -> súčasť každej subkategórie

4. SW development & Testing:

• SW system engineering (SW development plan, SW architecture)

• Algorithm development and testing (motor control algorithm testing in simulation)

• Code & Unit testing (embedded implementation)

14. Analýza vlastností dynamických modelov trakčných batérií

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: prof.Ing. Pavol Špánik, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Diplomová práca je venovaná analýze vlastností modelov trakčných batérií so zameraním na reprezentáciu dynamických javov a možnosť experimentálnej identifikácie ich parametrov.

Súčasťou práce bude výber, resp. návrh optimálnej topológie dynamického modelu a návrh experimentálnej metódy určenia jeho parametrov.

15. Návrh DPS pre 650V – 1200V SiC modul v mostíkovom zapojení zostavený z diskrétnych SMT TSC súčiastok

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Pavol Gonščák

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Návrh modulu so 650V (max. 1200V) SiC MOSFET tranzistormi pre LLC rezonančný mostík do 5kW. 

Výber vhodného puzdra polovodičového prvku – porovnanie THT súčiastok v TO220 a TO247 vs. SMT TSC (Top Side Cooled).

Vplyv galvanicky izolovaného budiaceho obvodu (typ, umiestnenie) a budiaceho napätia / prúdu.

Výpočet a porovnanie strát pri tvrdom a mäkkom spínaní.

Odvod a prestup tepla z výkonových polovodičov do chladiča, zostavenie tepelného modelu.

Prínos: Fyzickú vzorku bude možné zrealizovať aj pomerať. Jedná sa o inovatívnu technológiu, ktorá má veľkú perspektívu v oblasti spínaných napájacích zdrojov.

Požadované znalosti (bude možné ich získať, alebo rozšíriť aj počas práce):

Na prvom mieste je ochota učiť sa a zlepšovať svoje odborné znalosti.

Výpočet jednotlivých častí s použitím SW MathCAD Prime od PTC, alebo v prostredí MS Excel.

Elektrická simulácia modulu v programe PSpice alebo LTspice (prípadne PLECS). 

Kreslenie schémy a návrh DPS výkonového modulu v programe KiCAD.

Teplotná simulácia v programe ANSYS Electronics – nie je nutnosťou, ak budú výpočty porovnané s meraniami na fyzickej vzorke!

Osadenie navrhnutej DPS a reálne meranie (elektrické, teplotné).

16. Návrh DPS pre 1200V SiC PFC modul zostavený z diskrétnych SMT TSC súčiastok

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Pavol Gonščák

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Návrh modulu s 1200V SiC MOSFET tranzistormi a 1200V Schottky SiC diódami pre 3-kanálový PFC/Boost do 10kW. 

Výber vhodného puzdra polovodičového prvku – porovnanie THT súčiastok v TO220 a TO247 vs. SMT TSC (Top Side Cooled).

Vplyv budiaceho obvodu (typ, umiestnenie) a budiaceho napätia / prúdu.

Odvod a prestup tepla do chladiča – zostavenie tepelného modelu. 

Prínos: Fyzickú vzorku bude možné zrealizovať aj pomerať. Jedná sa o inovatívnu technológiu, ktorá má veľkú perspektívu v oblasti výkonovej elektroniky, konkrétne spínaných napájacích zdrojov.

Požadované znalosti (bude možné ich získať, alebo rozšíriť aj počas práce):

Na prvom mieste je ochota učiť sa a zlepšovať svoje odborné znalosti.

Výpočet jednotlivých častí s použitím SW MathCAD Prime od PTC, alebo v prostredí MS Excel.

Elektrická simulácia modulu v programe PLECS (prípadne PSpice alebo LTspice). 

Teplotná simulácia v programe ANSYS Electronics – nie je nutnosťou, ak budú výpočty porovnané s meraniami na fyzickej vzorke!

17. Návrh a realizácia hardvérovej časti DAB meniča

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Patrik Resutík, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Jozef Šedo, PhD.

Anotácia:

Cieľom práce je navrhnúť hardvérovú časť Dual Active Bridge (DAB) meniča ktorý bude riadený procesorom C2000. Úlohou práce  je napočítať výkonový stupeň s vhodnou voľbou súčiastok a následne vytvoriť praktický dizajn PCB. Taktiež je potrebné analyzovať spôsoby merania potrebných veličín tak, aby mohol byť menič použitý ako výučbová pomôcka. Výstupom práce je praktická vzorka meniča.

18. Návrh LLC meniča s využitím moderných komponentov hlavného obvodu

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: prof. Ing. Michal Frivaldský, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Patrik Resutík, PhD.

Anotácia:

Analýza vývoja LLC meniča a jeho potenciál využitia.

Špecifikácia menovitých parametrov, návrh obvodových prvkov, výber riadiaceho systému.

Simulačná analýza – časová doména, tepelná analýza.

Realizácia laboratórneho prototypu s možnosťou digitálneho riadenia pomocou vývojového kitu alebo použiteľným integrovaným obvodom. Pri tvorbe DPS dbať na účel výučbovej pomôcky, tzn. pridanie vhodných meracích bodov.

19. Digitálne riadenie Dual Active Bridge meniča

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Jozef Šedo, PhD.

Konzultant ZP: Ing. Patrik Resutík, PhD.

Anotácia:

Cieľom diplomovej práce je navrhnúť algoritmus digitálneho riadenia Dual Active Bridge (DAB) meniča pre obojsmerný prenos výkonu. Analyzovať regióny ZVS s ohľadom na minimalizáciu spínacích strát. Riadenie bude obsahovať napäťovú a prúdovú riadiacu slučku. Po verifikácii navrhnutého riadiaceho algoritmu v prostredí Matlab / Plecs bude tento algoritmus implementovaný do mikropočítača z rodiny C2000 TMS320F280049C.

20. Riadenie prúdového injektora v trojfázovom PFC usmerňovači 

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Jozef Šedo, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Diplomová práca sa zaoberá riadením prúdového injektora v trojfázovom PFC (Power Factor Correction) usmerňovači. Hlavným cieľom je návrh a implementácia riadiaceho algoritmu pre minimalizáciu harmonického skreslenia vstupného prúdu. Práca bude obsahovať teoretickú analýzu princípu činnosti PFC usmerňovačov, návrh vhodného algoritmu a jeho simulačnú verifikáciu v prostredí MATLAB/Simulink alebo Plecs.

21. Vyšetrovanie indexu lomu kvapalných kryštálov

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: Ing. Marek Veveričík, PhD.

Konzultant ZP:                                

Anotácia:

Cieľom diplomovej práce je zautomatizovať meranie indexu lomu rôznych kvapalných kryštálov dopovaných nanokompozitmi. Určiť index lomu pri rôznych teplotách s využitím modulu na stabilizáciu teploty, ktorý bol navrhnutý a vyrobený na pracovisku katedry fyziky.

Pre využitie v elektrotechnike sú tieto indexy lomu veľmi dôležitou súčasťou pri výrobe zobrazovacej techniky.

Práca by mala obsahovať základné fyzikálne vlastnosti kvapalných kryštálov a nanokompozitov, analýzu problematiky dvojlomu a samostatné výsledky meraní, ktoré budú vyhodnotené.

22. Dátami riadená korelácia medzi vlastnosťami materiálu a elektrochemickým výkonom v lítium-iónových batériách na zníženie úsilia pri skríningu materiálu

Typ záverečnej práce: DP

Vedúci ZP: prof. Ing. Michal Frivaldský, PhD.

Konzultant ZP: InnoBat

Anotácia:

Cieľom práce je zamerať sa na zber a analýzu dát o materiáloch pre elektródy batérií. Cieľom je preskúmať prepojenia medzi fyzikálnymi, chemickými a elektrochemickými charakteristikami týchto materiálov a celkovým výkonom batériového článku. Na identifikáciu týchto korelácií sa plánujú využiť štatistické modely a umelá inteligencia. Tento proces umožní lepšie pochopenie toho, ako vlastnosti jednotlivých komponentov ovplyvňujú funkčnosť batérie.