Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut

Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi doktorant Martin Sarap kaitses edukalt doktoritöö: "Additively Manufactured Advanced Thermal Management Solutions for Electrical Machines".

Käesolev lõputöö uurib kihtlisandusmeetodi rakendamist elektrimasinate jahutuse täiendamisel. Süvenevad nõuded elektrimasinate suutlikkusele ja piirangud mahule ning massile esitavad jahutuse osas väljakutse, millele harilikud tootmismeetodid ei suuda tingimata vastata. Antud töö raames demonstreeritakse, et läbi kihtlisandusmeetodi 
eeliste, milleks on geomeetriline vabadus, valdkonna-spetsiifiline kujundus ja kiire proovtoote loomine, on võimalik saavutada jahutusvõimekuses märkimisväärseid edusamme. Selle tulemusena on võimalik valmistada võimsustihedamaid, töökindlamaid ja kõrgema kasuteguriga elektrimasinaid. Täpsemalt uurib käesolev töö täiustatud ja algoritmiliselt optimeeritud ribistruktuuride kujundamist, nende tootmist läbi metallide laserpulbersulatuse ja kasutamist loomulikult ja sundventileeritud elektrimasinate jahutamisel.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Juhendajad: kaasprofessor tenuuris Ants Kallaste (TalTech) ning teadur Payam Shams Ghahfarokhi (Tampere Ülikool)

Oponendid:

- professor Roman Pechánek (Lääne-Böömimaa Ülikool, Tšehhi Vabariik)
- professor Pia Lindh (Lappeenranta Tehnikaülikool, Soome)

Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi doktorant Guido Andreesen kaitses edukalt doktoritöö: "Development of a Substation Risk-Based Asset Management Decision-Making Process in the Case of Insufficient Information".

Käesolev doktoritöö keskendub väljakutsetele, mis seonduvad alajaama seadmete rikkeriski arvutamisega, seadmete rikkeriski hindamisega sisendandmete ebatäpsuse korral ja tõhusa rikkeriski vähendamise järjestuse määramisega halduskulude vaatenurgast. Seega on esmaselt vaja sobivat meetodit seadmete maksimaalse rikkeriski arvutamiseks hõlmates kõiki primaarpoole alajaama seadmeid. Selleks töötati välja hübriidarvutusprotsess, mis võimaldab määrata iga üksiku seadme rikkeriski. Nõnda on täpselt leitavad kõik elektrisüsteemis asetsevad erinevad seadmed, millede rike võib põhjustada tõsiseid tagajärgi. Teiseks on rikkeriski arvutamiseks vaja määrata seadme seisukorda iseloomustavad sisendandmed võttes arvesse ka nende puudumist või ebatäpsust. Sellel eesmärgil töötati välja meetod hindamaks seadmete seisukorda piiratud andmete korral, mida kasutatakse seadmete ülevaatuse järjestuse kulutõhususe suurendamisel. Nõnda on võimalik põhjendada rikke ennetusmeetmete või korrigeeriva lähenemisviisi kasutamise vajadust seadmepõhiselt ja maksimeerida seadmete kasutusaega. Kolmandaks on vaja kõrgemat rikkeriski vähendada, et vältida tõsiste tagajärgedega seadmete rikkeid. Sellel eesmärgil töötati välja meetod rikkeriski vähendamise kulutõhususe määramiseks võttes arvesse üksikuid seadmeid ja sarnaseid seadmetüüpe. Samuti aitab see põhjendada valikut ennetava ja korrigeeriva haldusmetoodika vahel ning näitab riski vähendamise saavutatavat ulatust koos kaasnevate kuludega. Lisaks töötati välja meetod alajaamade halduskulude arvutamiseks sisendandmete ebatäpsuse korral. See võimaldab hinnata ennetavate või korrigeerivate meetmete kasutamise ulatust riski vähendamise osana.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Juhendajad: kaasprofessor tenuuris Jako Kilter, Dr. Mart Landsberg ning teadur Madis Leinakse (TalTech)

Oponendid:

- professotr Patrik Hilber (KTH Kuninglik Tehnikainstituut, Rootsi)
- professor Saśa Djokic (Edinburgh´i Ülikool, Suurbritannia)

Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi doktorant Mahmoud Ibrahim Hassanin Mohamed kaitses edukalt doktoritöö: "Advanced Modelling Frameworks for the Digital Twin of an Autonomous Electric Vehicle Propulsion Drive System" ("Autonoomse elektrisõiduki veoelektriajami digitaalse kaksiku täiustatud modelleerimise raamistikud").

Tänapäeva kasvav nõudlus tõhusate, töökindlate ja jätkusuutlike elektrisõidukite (EV) järele on oluliselt edendanud uuenduslike tehnoloogiate arengut. Ühe uuendusliku tööriistana on selle käigus esile kerkinud digitaalkaksiku (DT) tehnoloogia. DT on füüsilise süsteemi reaalajas toimiv virtuaalne koopia, võimaldades selle töö jälgimist, analüüsimist ja optimeerimist kogu elutsükli vältel. Elektrisõidukite jõuülekandesüsteemide puhul pakub DT tehnoloogia võimalusi süsteemi jõudluse parandamiseks, ennetava hoolduse planeerimiseks ning süsteemi kohandamiseks, täiustades traditsioonilisi modelleerimis- ja simulatsioonimeetodeid. 
Käesolev doktoritöö pakub põhjaliku raamistiku elektrisõiduki jõuülekandesüsteemi DT väljatöötamiseks, käsitledes väljakutseid, mis tulenevad süsteemi keerukusest, määramatusest ning osaliselt tundmatutest süsteemiparameetritest. 
Doktoritöö pakub väärtusliku raamistiku autonoomsete ja tarkvarapõhiste sõidukite tehnoloogiate edasi arendamiseks. 

Juhendaja kaasprofessor tenuuris Anton Rassõlkin (TalTech)

Oponendid:
  - kaasprofessor Lassi Aarniovuori (Lappenranta-Lahti Tehnikaülikool, Soome)
  - abiprofessor Ramy Georgious (Oviedo Ülikool, Hispaania)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

• Nädal sai hoo sisse alalisvoolu kogemuspäeval 2. juunil, mil TalTech Residential DC Innovation Hub juures sai kuulata ettekandeid, osaleda viktoriinis ja pidada alalisvoolupiknikku. 
• Järgmisel päeval toimus seminar „Future-Proof Electrification", mis tõstis fookusesse elektrienergia tõhusamad kasutusviisid ja uusimad arengud nutika elektrifitseerimise vallas, olgu tegu jõuelektroonika, taastuvenergia integreerimise ja tulevikukindlate elektrifitseerimistehnoloogiatega. Ettekannetega astusid üles eksperdid, teadlased ja doktorandid Eestist, Lätist ja Soomest.
• Alalisvoolu nädala kulminatsioon oli rahvusvaheline konverents IEEE ICDCM 2025, mis toimub 4–6. juunini. Tegemist on selle valdkonna tähtsaima rahvusvahelise sündmusega, mis tõi kokku alalispingevõrkude eksperdid, et vahetada ideid ja anda hoogu innovatsioonile. Konverentsi mahuka programmi raames tutvustati alalisvoolul töötavaid tooteid ja teenusepakkujaid.

Programm IEEE ICDCM 2025

Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi doktorant Naser Hassanpour kaitses edukalt doktoritöö:  "Design and Control of Bidirectional Step-Up/Down Partial Power Converters for DC Microgrid Applications" ("Alalisvoolu mikrovõrkudele osavõimsuse töötlusega kahesuunalise tõste-langetusmuunduri projekteerimine ja juhtimine"). 

See doktoritöö on pühendatud effektiivse osavõimsusega pinge tõste-langetusmuunduri (OVM) väljatöötamisele alalisvoolu mikrovõrgu rakendusteks. Väljapakutud muundureid saab kasutada liidesena akutoite või päikesepaneelide ja elamu alalispinge mikrovõrgu vahel. On tõestatud, et antud muundur on energiatõhusam kui täisvõimsusega töötavad muundurid, omades samal ajal palju väiksemat pinge- ja voolustressi lülitus- ja passiivkomponentidele.
Lisaks suurepärasele energiatõhususele pakub antud muundur ka omadusi, mis on enamasti jäänud tähelepanuta osavõimsusega muundureid käsitlevas kirjanduses kuid võiks hästi sobida just elamute alalispinge mikrovõrgu rakendustes. Nendest omadustest kõige tähelepanuväärsemad on modulatsioonimeetodite kombineerimine saavutamaks sujuvat töörežiimide muutust, kaitsealgoritmid vigade ja siirdeprotsesside jaoks, madalapingeliste kompaktlülitite rakendamine, mis tõstab kasutegurit ja lihtsustab termilist disaini. 
Väitekirja teaduslikud tulemused panustavad jõuelektroonika valdkonda, eriti osavõimsusega muunduritesse. Saadud tulemused sulgevad lünga OVM-te teooria ja praktilise rakendamise vahel ning pakuvad lahendusi selle tehnoloogia industrialiseerimiseks. Ühtlasi aitavad käesoleva doktoritöö tulemused kaasa OVM-te laialdaseks rakendamiseks alalispinge mikrovõrkudes.

Juhendajad: vanemteadur Andrii Chub ning vanemteadur Andrei Blinov (TalTech)

Oponendid:
   - professor Janis Zakis (Riia Tehnikaülikool, Läti)
   - professor Tomi Roinila (Tampere Ülikool, Soome)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi doktorant Freddy Plaum kaitses edukalt doktoritöö: "Research and Development of Quantification Methods for Aggregated Energy Flexibility" ("Agregeeritud energiapaindlikkuse kvantifitseerimismeetodi uurimine ja arendamine"). 

Taastuvenergiaallikate üha laialdasem kasutuselevõtt on suurendanud vajadust tarbimispoolse paindlikkuse järele, et säilitada võrgu stabiilsus ja tagada tõhus energiakasutus. Siiski, olemasolevad paindlikkuse kvantifitseerimise meetodid ei suuda sageli piisavalt arvestada paindlike energiasüsteemide mittelineaarsuse, asümmeetria ja tagasilöögiefektiga. Käesolevas doktoritöös arendati välja uus meetod, mis kasutab võimsus-kestuse kõveraid, et kvantifitseerida elamupiirkondade agregeeritud energiapaindlikkust. Esitatud lähenemisviis pakub paindlikkuse dünaamilist kujutamist ajas, ületades traditsiooniliste staatiliste ja üksikväärtusel põhinevate meetodite puudusi.
Doktoritöö tulemused aitavad kaasa tarbimispoolse paindlikkuse kvantifitseerimise meetodite edasiarendamisele, pakkudes uusi perspektiive agregaatoritele, võrguoperaatoritele ja poliitikakujundajatele. Doktoritöös välja töötatud meetod võimaldab paremat paindlikkuse kvantifitseerimise täpsust ning soodustab paindlike ressursside paremat integreerimist energiaturgudele. Tuleviku-uuringud võiksid keskenduda tehnilis-majanduslike tegurite kaasamisele ja paindlikkuse prognoosimismeetodite täiustamisele.

Juhendajad: täisprofessor tenuuris Argo Rosin ning vanemteadur Roya Ahmadiahangar (TalTech)

Oponendid:
   - professor Mehdi Savaghebi (Taani Tehnikaülikool, Taani)
   - professor Sami Repo (Tampere Ülikool, Soome)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus
 

Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi doktorant Siarhei Autsou kaitses edukalt doktoritöö: "Fault Tolerant Control and Diagnosis Strategies for Cartesian Industrial Robot Motion Control Planning System" ("Tõrketaluvusega juhtimis- ja diagnostikastrateegiad tööstusliku karteesianroboti liikumise planeerimise juhtimissüsteemi jaoks"). Kaitsmine toimub Tallinna Tehnikaülikooli energeetikamaja ruumis NRG-226 (Ehitajate tee 5) ning on jälgitav veebirakenduse Zoom vahendusel.

Selle uurimistöö peamine eesmärk on välja töötada mitmetasandiline lähenemine, et suurendada ebatraditsiooniliste masinate ja rakenduste, sealhulgas robotisüsteemide, töökindlust ja tõhusust. Selle aluseks on robotisüsteemide ülekannete mehaanilised kahjustused ja ebastabiilsed töökoormused, mis on iseloomulikud tööstuskeskkondadele. Peamised eesmärgid on täiustada juhtimist, diagnostikat ja rikete prognoosimist, et minimeerida seisakuid, suurendada tootlikkust ja ennetada kriitilisi süsteemirikkeid. Need ülesanded muutuvad üha olulisemaks seoses robotisüsteemide kasvava kasutamisega erinevates tööstusharudes.
Uuringu tulemused näitavad pakutud lahenduste märkimisväärset potentsiaali robotisüsteemide jõudluse ja töökindluse parandamisel reaalses tööstusprotsessis. Eeldatakse, et väljapakutud juhtimis- ja diagnostikaalgoritmid võimaldavad mitte ainult õigeaegset reageerimist mehaanilistele kahjustustele, vaid ka nende ennetamist, vähendades kriitiliste rikete tõenäosust ja pikendades seadmete eluiga. Seega tähistab see uuring olulist sammu edasi robotisüsteemide juhtimise ja diagnostika valdkonnas, kus suureneb mehaaniliste kahjustuste tõenäosus. Pakutud meetodid ja algoritmid tagavad olulise täiustuse nii juhtimistäpsuses kui ka rikete diagnoosimises, aidates lõpuks kaasa robotisüsteemide töökindluse ja efektiivsuse parandamisele tööstuskeskkonnas.

Juhendajad: juhtivteadur Toomas Vaimann ja kaasprofessor tenuuris Anton Rassõlkin (TalTech)

Oponendid:
- professor Alberto Borboni (Brescia Ülikool, Itaalia)
- järeldoktor-teadur Levon Gevorkov (Kataloonia Energia Instituut, Hispaania)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

OECD Nuclear Energy Agency juhi loeng: Globaalne ülevaade tuumaenergia arengu tulevikust
11.03.2025 toimub loeng „The Next Nuclear Energy Era: Opportunities and Challenges“: meie instituuti külastab ja kõneleb OECD Nuclear Energy Agency (NEA) peadirektor hr Magwood.
Loeng toimub ruumis NRG-226 kell 16.00–17.30.

Guido Andreesen pälvis Riia Tehnikaülikoolilt tunnustuse: Riia Tehnikaülikooli 65ndal rahvusvahelisel teaduskonverentsil „Power and Electrical Engineering – RTUCON“ autasustati Guido Andreesenit valdkonna parima teadusartikli ja esitluse eest. 

Teadusartiklis keskendutakse ühe olulise elektrisüsteemi probleemi lahendamisele: selles esitletakse uuenduslikku metoodikat kuluefektiivse elektrisüsteemi töökindluse tõstmiseks ja rikkeriskide langetamiseks. Metoodika raames valitakse igale alajaama seadmele efektiivne riskivähendamise meetod – jälgitakse ennetavalt seadme seisundit või varutakse alajaama asendusseade. Tulevikus on kavas metoodikat täiendada ja võtta see kasutusele reaalses elektrisüsteemis.

Teadusartiklis esitatud metoodika põhineb Tallinna Tehnikaülikooli ja Eesti põhivõrgu haldaja Elering AS-i vahelisel teadusarendusprojektil.

Mullu juunis toimus Eestis suurüritus - CPE-POWERENG, mille korraldas Tallinna Tehnikaülikooli elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi  jõuelektroonika uurimisrühm. Sündmus tõi kokku maailmakuulsaid eksperte ja tekitas elavat mõttevahetust osalejate seas. Sel aastal ehk just äsja 24.–26, juunil viibis meie jõuelektroonika uurimisühm omakorda Poolas Gdynias, et osa saada 18ndast konverentsist CPE-PowerENG 2024 (International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering). Vahetati kogemusi, saadi uusi kontakte ning kohtuti heade koostööpartneritega.

Arenguseire energiakonverents kandis pealkirja „Kuidas muutub tarbijate roll elektrisüsteemis“. Keskenduti küsimusele, kuidas tarbijate roll energiasüsteemis laieneb ja kuidas see võib avada uusi ärivõimalusi ning teisalt, millised dilemmad kaasnevad vajalike elektrivõrgu arenduste ja investeeringukulude katmisega.
Meie instituudist kõnelesid konverentsil Ivo Palu ja Ahto Pärl ning Einar Kiseli ettekandele andsid sisendit Reeli Kuhi-Thalfeldt ja Hannes Agabus.
Konverentsi veebilehelt saab uurida ettekannete videosalvestusi, slaide ja uuringud:
https://arenguseire.ee/uritused/arenguseire-energiakonverents-kuidas-muutub-tarbijate-roll-elektrisusteemis/

Elektroenergeetika instituut ning XRP Ledger Trust MTÜ korraldavad  28.05 kell 11.00 ruumis NRG-422 sündmuse, mis kannab pealkirja „MICROGRID ELECTRICITY  TRADING PLATFORM”
Täpsem sisu: Demonstration of P2P electricity trading between microgrid agents, integrating blockchain and smart contracts.
Töökeel on inglise keel.
Kava:

• Opening greetings (Ivo Palu, Taltech)
• Project overview and demo (Hannes Agabus & Tarmo Korõtko, Taltech)
• Perspective from XRP on the executed project and collaboration  (Bharat Chari, XRP Ledger Foundation)
• Networking over coffee & refrechments

27. mail kell 11–14 ootab TalTechi jõuelektroonika uurimisrühm kõiki huvilisi oma ainulaadse uurimis- ja näidiskeskuse Residential DC Innovation Hub’i avatud uste päevale. Kohapeal saab tutvuda alalisvoolutehnoloogiatega seotud projektidega, ning teada, mis valdkonnas praegu kasutusel on. Juttu tuleb ka i3DC algatusest, mis on loodud TalTechi algatusel koostöös Eesti ja Euroopa tööstuspartneritega.
Oodatud on kõik huvilised hoolimata haridusastmest ja valdkonnast!

Designing high-power medium voltage conversion solutions is subject to many constraints and challenges, significantly different from many low-voltage applications. Nevertheless, design optimization can still yield high-efficiency designs combining readily available semiconductor devices and magnetic materials, supported by advanced control methods. The talk will discuss these challenges and provide illustrative examples from the past and ongoing research work conducted at the Power Electronics Laboratory at EPFL.   Read more

This is an interchapter event between the IEEE Estonian IES/PELS/IAS/PES Joint Chapter and the Swiss IEEE PELS Chapter.

Location: Room NRG-422, NRG building of TalTech, Ehitajate tee 5/10, 19086 Tallinn, Estonia.

14. veebruaril kõneles professor Lassi Aarniovuori (LUT Ülikool, Soome) meie instituudis doktorantidele. Loeng kandis pealkirja:„Experimental testing of AC motors and high frequency harmonic losses induced by the PWM supply“.
Lassi Aarniovuori rääkis erinevatest meetoditest,  kuidas tuvastada elektrimootoris elektrikadusid. Järgmisel päeval tutvustas ta bakalaureuseõppe tudengitele elektriautode laadimise väljakutseid ja tulevikuvõimalusi.