Катедра "Силова Електроника"

КОНКУРС ЗА ФИНАНСИРАНЕ НА ФУНДАМЕНТАЛНИ НАУЧНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ – 2016 г.
Базова организация: Технически Университет - София
Партньорска организация: Технически Университет - Варна

МОДЕЛНО БАЗИРАНО ПРОЕКТИРАНЕ НА СИЛОВИ ЕЛЕКТРОННИ УСТРОЙСТВА С ГАРАНТИРАНИ ПОКАЗАТЕЛИ

Целта на проектното предложение е реализиране на моделно базирано проектиране (МБП) на силови електронни устройства (СЕУ) с гарантирани показатели.
Предлаганият единен подход за проектиране на СЕУ по своята същност е фундаментален и е приложим за множество електронни преобразуватели, защото за разлика от известните методи осъществява съвместното проектиране на силова и управляваща част.
МБП съкращава продължителността на процеса на създаване на устройството, гарантира неговите показатели и подобрява качеството на СЕУ.

Основните цели на проекта се обобщават в три направления:

1. Подобряване на показателите при базовите и промишлените устройства и технологии в индустрията, електросистемите (ВЕИ, чиста енергия) и транспорта (и електротранспорта): високоефективни средства за съхранение на електроенергия, заваряване, индукционно нагряване, задвижвания, UPS системи, незамърсяващи и ефективни превозни средства, екологични източници на енергия и др.;
2. Повишаване на капацитета и утвърждаване на водещите позиции на базовата и партньорската организации в научните изследвания в областта на СЕУ;
3. Подпомагане на реализацията на заложените цели в приоритетните предизвикателства на Хоризонт 2020 на ЕС, като: ”сигурна, чиста и ефективна енергия“, „интелигентен, екологосъобразен и интегриран транспорт“, „действия във връзка с климата, околната среда, ресурсна ефективност и суровини“ и др.

1. Систематизиране и анализ на методики за проектиране на СЕУ, базирани на аналитични и софтуерни ресурси и решения.
2. Систематизиране и анализ на подходи за моделиране на СЕУ. Анализ и подбор на типови структури на СЕУ позволяващи единно моделно описание.
3. Създаване на подобрени методи за проектиране, базирани на CAD системи. 4.    Усъвършенстване на създадените методи на база на получените реални резултати.

1. Разработени универсални модели на СЕУ и техни компоненти за оценка на гарантирани показатели;
2. Структурирани и изградени бази данни/модели и интерфейс на достъп за създадените модели;
3. Разработена интегрирана среда за софтуерна реализация на системата за моделно базирано проектиране (МБП) на СЕУ;
4. Верифицирани и усъвършенствани разработените модели, интегрирана среда и алгоритми за МБП на СЕУ;
5. Активна публикационна дейност, 40 публикации в Scopus, 14 с IF или SJR, 2 патента;
6. Обявени 5 нови докторантури по проекта, завършени 3 докторантури, 3 подготвени доцентури и 2 професури, една дисертация ОНС Доктор на науките, 1 монография;
7. Разработени три нови съвместни проекта с международните партньори, Хоризонт 2020, в партньорство;
8. Създаване на условия за устойчиво развитие и надграждане на постигнатите резултати.
   

Описание на работна програма на проекта
За успешната реализация на работната програма са привлечени известни четирима международни учени: prof. Dr. Alex Van den Bossche, Gent University, prof. Dr. B. Francois, Франция, prof. Dr. Jonathan Swingler, Heriot-Watt University и prof. Dr. N. Muntean, Румъния. Тези професори са с сериозен маждународен авторитет и публикации, общо над 400 публикации и над 3000 цитирания в база данни Scopus.

Работната програма на проекта включва 8 работни пакета (РП):

1. Управление на проекта и развитие на научния потенциал.
• осигуряване на високоефективно управление на проекта съобразено с работната програма на проекта и постигане на основните заложени измерители;
• осигуряване на развитие на научния потенциал на партньорските организации съобразно заложените цели за кадрово развитие;
• устойчиво развитие и последващо надграждане на тематиката и бъдещото развитие на научния потенциал и след завършване на настоящия проект;
• организиране на представителни и обучителни форуми за млади учени.
2. Проучване на методите за системно проектиране на силови електронни устройства (СЕУ) за постигане на гарантирани показатели. Дефиниране на режими на работа.
• Концептуално проучване на методите за системно проектиране на силови електронни устройства (СЕУ) за постигане на гарантирани показатели;
• Избор на схеми на СЕП за по нататъшни изследвания при дефинирани изисквания;
• Дефиниране на единен подход за проектиране на СЕУ с гарантирани показатели.
3. Формализиране  и определяне на ограниченията при моделно базирано проектиране на СЕУ. Избор на целева функция за оптимално проектиране на СЕУ при наличие на смущения, шумове и изменения на параметрите на градивните елементи.
• Задаване на показатели за проектиране и определяне на ограничения на СЕУ;
• Избор на целеви функции за оптимално проектиране при гарантирани показатели на СЕУ;
• Моделиране на влиянието на смущения, шумове и изменения на параметрите на градивните елементи върху работните режими на СЕУ.
4. Създаване на нелинейни математични модели на градивни елементи и на Електронни Преобразуватели.
• Създаване на нелинейни математични модели на градивните елементи на СЕП;
• Разработване на модели на СЕП и техни компоненти за оценка на гарантирани показатели;
• Структуриране, изграждане на бази данни/модели и интерфейс на достъп за създадените модели.
5. Реализации на моделите в подходящи програми среди.
• Избор на подходящи програмни среди за реализация на моделите на градивни елементи и на цели СЕУ и СЕП;
• Софтуерни реализации на създадените модели в различни среди;
• Разработване на единен подход за проектиране на СЕУ с гарантирани показатели.
6. Моделно базирано проектиране (МБП) на СЕУ.
• Разработване на алгоритми за МБП на СЕУ;
• Програмна реализация за МБП на СЕУ;
• Избор и синтез на закони за управление на СЕУ при зададени режими на работа и показатели за качество.
7. Верификация на резултатите и практически изследвания на СЕУ.
• Провеждане на числени експерименти с МБП на СЕУ;
• Верификация на модели за МБП на СЕУ.
• Определяне на насоки за бъдещи изследвания и тематики на нови проекти.
8. Разпространение на резултатите.
• Публичност и осведомяване на заинтересовани институции, медии;
• Публикационна дейност за представяне на постигнатите научни резултати, списания с IF
• Оформяне на авторски претенции на постигнатите резултати;
• Представяне на научните резултати чрез дисертации и материали за хабилитации.

ПРЕДСТАВЯНЕ И РАЗПРОСТРАНЕНИЕ НА РЕЗУЛТАТИТЕ

Разпространението на резултатите е изпълнено чрез публикации в наши и международни списания, участие в престижни международни конференции в чужбина и в страната, а също така и на национални форуми с международно участие. Резултатите са публикувани както следва:

1. В издания реферирани в базите данни SCOPUS и/или Web of Science. Те са класифицирани по следния начин:
• В издания с импакт фактор (IF) - 4бр.;Отпечатани статии в издание с IF – 1бр., Приети за печат след рецензиране статии в списания с IF – 3бр. Отпечатаната статия е в Journal of ELECTRICAL ENGINEERING. Приетите за печат са в IEEE Transactions of Power Electronics и International Journal of Electronics US.
• В издания с импакт ранг (SJR); Отпечатани статии в издания с SJR - 10 бр.;
  Отпечатаните статии в издания с SJR са: в AIP Conference Proceedings US и Proceedings of The International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management PCIM Europe 2017 Conference.
2. В сборници с доклади от международни научни конференции – 20бр.; 
   Публикуваните доклади в сборници на конференции са от следните международни форуми: MIPRO2017 - 22-25 May 2017, Opatia, Croatia, Proceedings of The 15th International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA 2017), Sofia, 1 - 3 June 2017, Proceedings of The 40th International Spring Seminar on Electronics Technology ISSE 2017, 10-14 May, Sofia; XXVI International Scientific Conference Electronics - ET2017, 13-15 Sept. 2017, Sozopol.
3. Публикувани доклади в сборници от международни конференции и форуми с международно участие - 8бр.;
   Докладите са на форумите: Proceedings of the technical and scientific conference ECO Varna TRANSPORT, ECOLOGY- SUSTAINABLE DEVELOPMENT, 15 June, 2017, Varna, Conference proceedings of 17-th international scientific conference UNITECH 2017, 17 - 18 november 2017, Gabrovo, Сборник доклади от Национален форум с международно участие “Електроника 2017”, 18 - 19 май 2017 г., Национален дом на науката и техниката, София.
4. Публикации в списание в България – 1бр.;
   Публикацията е в списание ELECTROTECHNICA & ELECTRONICA E+E, Monthly scientific and technical journal.
5. Подадени заявки за патенти - 3 бр.;
• Методи и схеми за зареждане и изравняване на напреженията върху елементи за съхранение на енергия, рег.№112651 в държавния регистър на патентите;
• Модулна система за зареждане на елементи за съхранение на енергия, рег.№112652 в държавния регистър на патентите;
• Резонансни преобразуватели с подобрени характеристики за зареждане на елементи за съхранение на енергия, рег.№112655 в държавния регистър на патентите.
6. Публикации подготвени и приети за докладване на предстоящи форуми през 2018г. – 17бр. –Подготвените доклади са за международните форуми PCIM Europe 2018, AMEE 2018, SIELA 2018. Тези доклади са също в база данни „Scopus“.
7. Изследванията и разработките на научния колектив са представени в професионалната колегия чрез организиран семинар в рамките на научната конференция с международно участие „Форум Електроника 2017”, проведена на 18 - 19 май 2017 г. в Национален дом на науката и техниката, гр. София и пресконференция по повод началото на договора с участието на представители на фирми „Ултрафлекс“, „Солар про“, „Woodward Bulgaria“, “Festo производство”, обявена на сайта на „Факултет по електронна техника и технологии” и проведена на 27.02.2017г. от 14.00 в зала 1434, бл.1 на ТУ-София. На пресконференцията присъстваха журналисти от медиите: „Технически авангард“ и „Наука и общество“. Изработен е сайт на договора на адрес: http://power.fett.tu-sofia.bg/projects/fni16.htm.
   

Информация за публикациите е дадена в таблицата по-долу: