Power semiconductor nonlinearities in active du/dt output filtering

This doctoral thesis introduces an improved control principle for active du/dt output filtering in variable-speed AC drives, together with performance comparisons with previous filtering methods. The effects of power semiconductor nonlinearities on the output filtering performance are investigated. The nonlinearities include the timing deviation and the voltage pulse waveform distortion in the variable-speed AC drive output bridge. Active du/dt output filtering (ADUDT) is a method to mitigate motor overvoltages in variable-speed AC drives with long motor cables. It is a quite recent addition to the du/dt reduction methods available. This thesis improves on the existing control method for the filter, and concentrates on the lowvoltage (below 1 kV AC) two-level voltage-source inverter implementation of the method. The ADUDT uses narrow voltage pulses having a duration in the order of a microsecond from an IGBT (insulated gate bipolar transistor) inverter to control the output voltage of a tuned LC filter circuit. The filter output voltage has thus increased slope transition times at the rising and falling edges, with an opportunity of no overshoot. The effect of the longer slope transition times is a reduction in the du/dt of the voltage fed to the motor cable. Lower du/dt values result in a reduction in the overvoltage effects on the motor terminals. Compared with traditional output filtering methods to accomplish this task, the active du/dt filtering provides lower inductance values and a smaller physical size of the filter itself. The filter circuit weight can also be reduced. However, the power semiconductor nonlinearities skew the filter control pulse pattern, resulting in control deviation. This deviation introduces unwanted overshoot and resonance in the filter. The controlmethod proposed in this thesis is able to directly compensate for the dead time-induced zero-current clamping (ZCC) effect in the pulse pattern. It gives more flexibility to the pattern structure, which could help in the timing deviation compensation design. Previous studies have shown that when a motor load current flows in the filter circuit and the inverter, the phase leg blanking times distort the voltage pulse sequence fed to the filter input. These blanking times are caused by excessively large dead time values between the IGBT control pulses. Moreover, the various switching timing distortions, present in realworld electronics when operating with a microsecond timescale, bring additional skew to the control. Left uncompensated, this results in distortion of the filter input voltage and a filter self-induced overvoltage in the form of an overshoot. This overshoot adds to the voltage appearing at the motor terminals, thus increasing the transient voltage amplitude at the motor. This doctoral thesis investigates the magnitude of such timing deviation effects. If the motor load current is left uncompensated in the control, the filter output voltage can overshoot up to double the input voltage amplitude. IGBT nonlinearities were observed to cause a smaller overshoot, in the order of 30%. This thesis introduces an improved ADUDT control method that is able to compensate for phase leg blanking times, giving flexibility to the pulse pattern structure and dead times. The control method is still sensitive to timing deviations, and their effect is investigated. A simple approach of using a fixed delay compensation value was tried in the test setup measurements. The ADUDT method with the new control algorithm was found to work in an actual motor drive application. Judging by the simulation results, with the delay compensation, the method should ultimately enable an output voltage performance and a du/dt reduction that are free from residual overshoot effects. The proposed control algorithm is not strictly required for successful ADUDT operation: It is possible to precalculate the pulse patterns by iteration and then for instance store them into a look-up table inside the control electronics. Rather, the newly developed control method is a mathematical tool for solving the ADUDT control pulses. It does not contain the timing deviation compensation (from the logic-level command to the phase leg output voltage), and as such is not able to remove the timing deviation effects that cause error and overshoot in the filter. When the timing deviation compensation has to be tuned-in in the control pattern, the precalculated iteration method could prove simpler and equally good (or even better) compared with the mathematical solution with a separate timing compensation module. One of the key findings in this thesis is the conclusion that the correctness of the pulse pattern structure, in the sense of ZCC and predicted pulse timings, cannot be separated from the timing deviations. The usefulness of the correctly calculated pattern is reduced by the voltage edge timing errors. The doctoral thesis provides an introductory background chapter on variable-speed AC drives and the problem of motor overvoltages and takes a look at traditional solutions for overvoltage mitigation. Previous results related to the active du/dt filtering are discussed. The basic operation principle and design of the filter have been studied previously. The effect of load current in the filter and the basic idea of compensation have been presented in the past. However, there was no direct way of including the dead time in the control (except for solving the pulse pattern manually by iteration), and the magnitude of nonlinearity effects had not been investigated. The enhanced control principle with the dead time handling capability and a case study of the test setup timing deviations are the main contributions of this doctoral thesis. The simulation and experimental setup results show that the proposed control method can be used in an actual drive. Loss measurements and a comparison of active du/dt output filtering with traditional output filtering methods are also presented in the work. Two different ADUDT filter designs are included, with ferrite core and air core inductors. Other filters included in the tests were a passive du/dtfilter and a passive sine filter. The loss measurements incorporated a silicon carbide diode-equipped IGBT module, and the results show lower losses with these new device technologies. The new control principle was measured in a 43 A load current motor drive system and was able to bring the filter output peak voltage from 980 V (the previous control principle) down to 680 V in a 540 V average DC link voltage variable-speed drive. A 200 m motor cable was used, and the filter losses for the active du/dt methods were 111W–126 W versus 184 W for the passive du/dt. In terms of inverter and filter losses, the active du/dt filtering method had a 1.82-fold increase in losses compared with an all-passive traditional du/dt output filter. The filter mass with the active du/dt method was 17% (2.4 kg, air-core inductors) compared with 14 kg of the passive du/dt method filter. Silicon carbide freewheeling diodes were found to reduce the inverter losses in the active du/dt filtering by 18% compared with the same IGBT module with silicon diodes. For a 200 m cable length, the average peak voltage at the motor terminals was 1050 V with no filter, 960 V for the all-passive du/dt filter, and 700 V for the active du/dt filtering applying the new control principle.

Syvää vai pelkästään tiheää : neuvostoliittolaisen ja venäläisen sotataidollisen ajattelun lähtökohdat, kehittyminen, soveltaminen käytäntöön ja nykytilanne. Näkökulmana 1920- ja 1930-luvun syvän taistelun ja operaation opit

Sosialistisen vallankumouksen jälkeen Neuvosto-Venäjän oli monien muiden kysymysten ohella ratkaistava sosialismin saavutusten puolustaminen. Aluksi ratkaisuksi suunniteltiin vapaaehtoisuuteen perustuvaa punakaartia, mutta riittävän miesvahvuuden turvaamiseksi päädyttiin yleiseen asevelvollisuuteen. Pian Venäjän sisällissodan jälkeen sotataidon suunta painottui enemmän vanhan armeijan asiantuntijoiden näkemysten kuin vallankumoussankarien kokemusten mukaiseksi, vaikka Frunzen puna-armeijalle kirjoittama doktriini perustui luokkataisteluun ja korosti sisällissodassa hyväksi koettua operatiivista liikkuvuutta. Neuvostoliiton ja Venäjän sotataidon perustana on Pietari I:n aloittama länsimainen suuntaus, jota kuitenkin täydentävät vahvat kansalliset piirteet. Venäläisen sotataidon henkisenä isänä voidaan hyvällä syyllä pitää Aleksandr Suvorovia, jonka opetukset näkyvät tekstilainausten lisäksi myös periaatteissa ja sotilaskasvatuksessa. Napoleonin sotien jälkeen perustettu Keisarillinen yleisesikunta-akatemia loi Venäjälle sotatieteellisen tutkimuksen ja opetuksen. Sotatieteen mahdollisuuksia ei 1800-luvun Venäjällä osattu täysin hyödyntää. Aseistuksen kasvavan tehon merkitystä vähättelevä asenne johti sotataidon taantumisen ja katastrofiin Venäjän–Japanin sodassa. Sen kokemuksia analysoidessaan Aleksandr Neznamov kehitti edelleen saksalaista operaation käsitettä ja loi perustan Neuvostoliitossa 1920-luvulla kehitetylle operaatiotaidolle. Neuvostoliittolaisen sotataidon päämääränä oli kehittää taktinen ja operatiivinen ratkaisu aseistuksen tehon kasvun aikaansaamaan puolustuksen ylivoimaisuuteen. Ratkaisussa hyödynnettiin brittien kokemuksia ja tutkimusta. Neuvostoliittolainen taktiikka ja operaatiotaito eivät kuitenkaan olleet brittiläisen mekanisoidun sodankäynnin tai saksalaisen salamasodan itäinen kopioita vaan itsenäisiin ratkaisuihin pohjautuvia. Syvän taistelun ja operaation teoriaa kokeiltiin harjoituksissa, ja sitä kehitettiin Stalinin vuoden 1937 puhdistuksiin saakka. Toisen maailmansodan taisteluissa puna-armeija sovelsi alkuvaiheen katastrofin jälkeen syvän taistelun ja syvän operaation oppeja. Komentajien ja joukkojen taito ei riittänyt teorian vaatimusten mukaiseen toimintaan, siksi syväksi aiotusta taistelusta tuli ajoittain ainoastaan tiheää. Suuren isänmaallisen sodan kokemusten perusteella neuvostoliittolainen sotatiede kehitti yleisjoukkojen taistelun periaatteet, jotka ovat säilyneet muuttumattomina nykypäivään saakka. Kylmän sodan aikakaudella ydin- ja tavanomaisen aseistuksen merkitys sodan ja taistelun kuvassa vaihteli. Lännen sotataidon ja aseteknologian kehitys pakotti Neuvostoliiton siirtymään 1980-luvulla sotilaallisessa ajattelussaan hyökkäyksestä puolustukseen. Neuvostoliiton hajoamisen jälkeen Venäjän sotilaallisen turvallisuuden takaajana on ydinaseistus. Yhdysvaltain tavanomainen ilma-avaruushyökkäyskyky vaatii Venäjää kehittämään torjuntajärjestelmiä. Tavanomaisten joukkojen rakentamisessa Venäjä seuraa tarkasti läntisen sotataidon kehittymistä, mutta pitäytyy omaperäisiin ratkaisuihin, joiden kehittämisessä sen vahvalla sotatieteellisellä järjestelmällä ja dialektisen materialismin metodilla on edelleen olennaisen tärkeä merkitys.

Particle model for simulating limestone reactions in novel fluidised bed energy applications

The development of carbon capture and storage (CCS) has raised interest towards novel fluidised bed (FB) energy applications. In these applications, limestone can be utilized for S02 and/or CO2 capture. The conditions in the new applications differ from the traditional atmospheric and pressurised circulating fluidised bed (CFB) combustion conditions in which the limestone is successfully used for SO2 capture. In this work, a detailed physical single particle model with a description of the mass and energy transfer inside the particle for limestone was developed. The novelty of this model was to take into account the simultaneous reactions, changing conditions, and the effect of advection. Especially, the capability to study the cyclic behaviour of limestone on both sides of the calcination-carbonation equilibrium curve is important in the novel conditions. The significances of including advection or assuming diffusion control were studied in calcination. Especially, the effect of advection in calcination reaction in the novel combustion atmosphere was shown. The model was tested against experimental data; sulphur capture was studied in a laboratory reactor in different fluidised bed conditions. Different Conversion levels and sulphation patterns were examined in different atmospheres for one limestone type. The Conversion curves were well predicted with the model, and the mechanisms leading to the Conversion patterns were explained with the model simulations. In this work, it was also evaluated whether the transient environment has an effect on the limestone behaviour compared to the averaged conditions and in which conditions the effect is the largest. The difference between the averaged and transient conditions was notable only in the conditions which were close to the calcination-carbonation equilibrium curve. The results of this study suggest that the development of a simplified particle model requires a proper understanding of physical and chemical processes taking place in the particle during the reactions. The results of the study will be required when analysing complex limestone reaction phenomena or when developing the description of limestone behaviour in comprehensive 3D process models. In order to transfer the experimental observations to furnace conditions, the relevant mechanisms that take place need to be understood before the important ones can be selected for 3D process model. This study revealed the sulphur capture behaviour under transient oxy-fuel conditions, which is important when the oxy-fuel CFB process and process model are developed.

DSpace REST API: an Interface for Reusing DSpace Content, and Practical Applications

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Uuden tiedon hankinta ja hyödyntäminen organisaation innovaatioprosesseissa

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia, miten uuden ja erityisesti tulevaisuuteen suuntautuvan tiedon hankintaa ja hyödyntämistä organisaatioiden innovaatioprosesseissa voidaan tarkastella ja jäsentää sekä kehittää avoimen innovaatioteorioiden pohjalta. Tulevaisuustiedon järjestelmällinen hyödyntäminen on yhä tärkeämmässä asemassa 2010-luvun organisaatioiden innovatiivisuuden ja kilpailukyvyn kannalta. Tämä on abstraktin luonteensa vuoksi erittäin haasteellista mutta teoriassa mahdollista, jos uuden tiedon liittämisestä organisaation käyttöön on tehty tärkeä ja selkeä osa koko organisaation strategiaa. Uuden tiedon tehokkaaseen käsittelemiseen ja siirtämiseen organisaatiossa tarvitaan suunnitelmallista ennakointitoimintaa, sosiaalisia sovittelumekanismeja ja rakentavaa yhteistyötä myös ulkopuolisten toimijoiden kanssa. Valitun teoriakehyksen pohjalta laadittiin yksinkertaistettu kyselytutkimus, johon oli liitetty absorptiiviseen kapasiteettiin, visionääriseen kyvykkyyteen, ennakointitoimintaan ja uuden tiedon käsittelyyn liittyviä käsitteitä. Kyselyn tarkoituksena oli myös tarjota organisaatiolle mahdollisuus tarkastella nykyistä tilaansa uuden tiedon monivaiheisen hyödyntämisen kannalta. Kyselytutkimus lähetettiin suomalaisille teollisuusyrityksille ja saatuja vastauksia käytettiin empiirisenä aineistona. Empiiristä aineistoa tarkasteltiin kvantitatiivisin menetelmän ja tuloksista saatiin hyödyllistä tietoa yritysten toiminnasta käytännöntasolta.

Kestomagneettitahtikoneen vääntömomentin tuottokyvyn optimointi hybridibussikäyttöön

Työssä tarkastellaan hybridi- ja sähköajoneuvojen voimankäyttöjärjestelmiä ja bussin ajomoottorina toimivan kestomagneettitahtikoneen toimintaa ja sen soveltuvuutta ajoneuvokäyttöön. Esitetään analyyttinen työkalu kestomagneettitahtikoneen induktanssisuunnittelun ja koneen vääntömomentin tuottokyvyn optimoinnin tueksi. Työkalua hyödynnetään esitettävässä ajomoottorin mitoituslaskelmassa. Työssä päätellään, että kestomagneettitahtimoottori soveltuu hyvin ajoneuvokäyttöön. Maksimaalisen vääntömomentin saavuttamiseksi sen roottorin rakenne ja induktanssit on optimoitava. Analysoimalla ajoneuvokäyttöön tarkoitettua kestomagneettitahtimoottoria työkalun avulla havaitaan, että yhtä suuremmalla induktanssisuhteella vääntömomentti on pienempi kentänheikennyksessä kuin ajettaessa konetta taajuusmuuttajalla vakioteholla nimelliskuormalla. Vastaavasti yhtä pienemmillä induktanssisuhteilla vääntömomentti on pienempi kentänheikennyksessä. Todetaan, että vääntömomentti kasvaa induktanssisuhteen poiketessa yhdestä. Suuri vääntömomentti saadaan pienillä induktanssisuhteilla. Induktanssisuhteen kasvattaminen yhdestä ei lisää moottorin tuottamaa vääntömomenttia yhtä paljon kuin induktanssisuhteen pienentäminen. Työn lopuksi verrataan työkalun laskemia tuloksia kirjallisuudesta löytyvillä yhtälöillä laskettuihin tuloksiin. Työkalun laskemat tulokset vaikuttavat ristiriidattomilta ja yhteneväisiltä teorian kanssa. Työkalun toteutuksessa tehdyt teoreettiset yksinkertaistukset aiheuttavat todennäköisesti epätarkkuutta tuloksissa erityisesti suurella kuormituksella.

Ionic liquid mediated biomass deconstruction: from analysis challenges to fermentable sugars

Ionic liquids, ILs, have recently been studied with accelerating interest to be used for a deconstruction/fractionation, dissolution or pretreatment processing method of lignocellulosic biomass. ILs are usually utilized combined with heat. Regarding lignocellulosic recalcitrance toward fractionation and IL utilization, most of the studies concern IL utilization in the biomass fermentation process prior to the enzymatic hydrolysis step. It has been demonstrated that IL-pretreatment gives more efficient hydrolysis of the biomass polysaccharides than enzymatic hydrolysis alone. Both cellulose (especially cellulose) and lignin are very resistant towards fractionation and even dissolution methods. As an example, it can be mentioned that softwood, hardwood and grass-type plant species have different types of lignin structures leading to the fact that softwood lignin (guaiacyl lignin dominates) is the most difficult to solubilize or chemically disrupt. In addition to the known conventional biomass processing methods, several ILs have also been found to efficiently dissolve either cellulose and/or wood samples – different ILs are suitable for different purposes. An IL treatment of wood usually results in non-fibrous pulp, where lignin is not efficiently separated and wood components are selectively precipitated, as cellulose is not soluble or degradable in ionic liquids under mild conditions. Nevertheless, new ILs capable of rather good fractionation performance have recently emerged. The capability of the IL to dissolve or deconstruct wood or cellulose depends on several factors, (e.g. sample origin, the particle size of the biomass, mechanical treatments as pulverization, initial biomassto-IL ratio, water content of the biomass, possible impurities of IL, reaction conditions, temperature etc). The aim of this study was to obtain (fermentable) saccharides and other valuable chemicals from wood by a combined heat and IL-treatment. Thermal treatments alone contribute to the degradation of polysaccharides (e.g. 150 °C alone is said to cause the degradation of polysaccharides), thus temperatures below that should be used, if the research interest lies on the IL effectiveness. On the other hand, the efficiency of the IL-treatment can also be enhanced to combine other treatment methods, (e.g. microwave heating). The samples of spruce, pine and birch sawdust were treated with either 1-Ethyl-3-methylimidazolium chloride, Emim Cl, or 1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate, Emim Ac, (or with ionized water for comparison) at various temperatures (where focus was between 80 and 120 °C). The samples were withdrawn at fixed time intervals (the main interest treatment time area lied between 0 and 100 hours). Double experiments were executed. The selected mono- and disaccharides, as well as their known degradation products, 5-hydroxymethylfurfural, 5-HMF, and furfural were analyzed with capillary electrophoresis, CE, and high-performance liquid chromatography, HPLC. Initially, even GC and GC-MS were utilized. Galactose, glucose, mannose and xylose were the main monosaccharides that were present in the wood samples exposed to ILs at elevated temperatures; in addition, furfural and 5-HMF were detected; moreover, the quantitative amount of the two latter ones were naturally increasing in line with the heating time or the IL:wood ratio.

Pk-yrityksen innovaatiokyvykkyyden maturiteettimalli

Tämä diplomityö on tehty suorituskyky johtamisen pääaineeseen ja sen tavoitteena on ollut suunnitella ja toteuttaa pieniin ja keskisuuriin yrityksiin soveltuva innovaatiokyvykkyyden maturiteetti- eli kypsyysmalli. Tutkimuksessa käytetään kvalitatiivista eli laadullista lähestymistapaa ja sovelletaan konstruktiivista tutkimusotetta. Tutkimuksen peruskäsitteet ovat innovaatio, innovatiivisuus ja innovaatiokyvykkyys. Innovaatio-käsite voidaan ymmärtää eräänlaiseksi synonyymiksi uutuudelle. Kattavin määritelmä innovaatiolle on ymmärtää se yksittäisen tapahtuman sijasta prosessina. Suorituskyvyn johtamisen näkökulmasta innovatiivisuutta voidaan pitää yhtenä yrityksen sisäisen suorituskyvyn kulmakivenä. Innovaatiokyky on osa yrityksen aineetonta pääomaa sekä organisaation suorituskyvyn ja menestymisen osa-alue ja taustatekijä. Yrityksen koko vaikuttaa sen innovaatiotoimintaan sekä määrällisesti käytettävien resurssien ja tehtävien investointien suuruutena että laadullisesti innovaatiotoiminnan organisoinnissa ja toteutuksessa. Innovaatiokyvykkyyden maturiteettimallin perusajatus on nähdä innovaatiokyvykkyys eteenpäin liikkuvana prosessina, jossa yritys tai organisaatio parantaa omaa asemaansa suhteessa ennalta määrättyihin innovaatiokyvykkyyden tekijöihin. Tutkimuksessa konstruoitu pk-yritysten innovaatiokyvykkyyden maturiteettimalli muodostuu kokonaisuudesta, jossa on kolme tekijää: mittaristo, maturiteettikuvio ja tasoportaat sekä nämä toisiinsa kytkevä innovaatiokyvykkyyden viitekehys. Mallin toimivuutta testattiin heikolla markkinatestillä suomalaisessa tietotekniikka-alan palveluyrityksen tuotekehitysorganisaatiossa. Tuloksien perusteella määritettiin case-organisaation maturiteettitaso. Lisäksi organisaatiosta löydettiin niin kehittämiskohteita kuin vahvuuksiakin.

Artificial Ribonucleases: Oligonucleotides Conjugated with Metal Ion Chelates of Azacrowns

Ribonucleic acid (RNA) has many biological roles in cells: it takes part in coding, decoding, regulating and expressing of the genes as well as has the capacity to work as a catalyst in numerous biological reactions. These qualities make RNA an interesting object of various studies. Development of useful tools with which to investigate RNA is a prerequisite for more advanced research in the field. One of such tools may be the artificial ribonucleases, which are oligonucleotide conjugates that sequence-selectively cleave complementary RNA targets. This thesis is aimed at developing new efficient metal-ion-based artificial ribonucleases. On one hand, to solve the challenges related to solid-supported synthesis of metal-ion-binding conjugates of oligonucleotides, and on the other hand, to quantify their ability to cleave various oligoribonucleotide targets in a pre-designed sequence selective manner. In this study several artificial ribonucleases based on cleaving capability of metal ion chelated azacrown moiety were designed and synthesized successfully. The most efficient ribonucleases were the ones with two azacrowns close to the 3´- end of the oligonucleotide strand. Different transition metal ions were introduced into the azacrown moiety and among them, the Zn2+ ion was found to be better than Cu2+ and Ni2+ ions.

Strategisten reaalioptioiden tunnistamiskyky suomalaisissa pk-yrityksissä. Merkitys, haasteet, käytäntö.

Tämän Pro Gradu –tutkielman aiheena on strategisten reaalioptioiden tunnistamiskyky suomalaisissa pk-yrityksissä. Tunnistamiskykyä tutkitaan kolmen alakysymyksen kautta ja näiden myötä voidaan muodostaa näkemys tunnistamiskyvyn merkityksestä, haasteista ja käytännöstä. Tutkimusstrategiana on kvalitatiivinen tutkimus ja tutkimusmetodina puolistrukturoimaton haastattelu. Tutkimus suoritetaan ilman selkeitä ennakkohypoteeseja. Laajan viitekehyksen tutkimukselle antaa reaalioptioajattelun teoria. Tutkimuksessa johdetaan strategisten reaalioptioiden tunnistamiskyvyn määritelmä taustateoriaan pohjautuen. Empiiristen tutkimustulosten mukaan strategisten reaalioptioiden tunnistamiskyvyn käytäntö ja haasteet nivoutuvat kolmen laajan teeman sisään. Näitä teemoja ovat yritysjohdon jatkuva valppaus mielentilana, tunnistamiskyky asiakas-, verkosto- ja kumppanuussuhteissa sekä henkilöstön kompetenssien rakentaminen. Tutkimuksen myötä vahvistuu näkemys, jonka mukaan reaalioptioajattelun omaksuminen voi kehittää merkittävästi yritysjohdon strategista ajattelukykyä sekä koko yrityksessä vallitsevaa toimeenpanokykyä. Strategisten reaalioptioiden tunnistamiskyky on puolestaan reaalioptioajattelun yksi tärkeä osa-alue, koska sillä mitä päädymme tunnistamaan, on tyypillisesti kauaskantoiset seuraukset.

Inhimillisen pääoman arvottaminen henkilöstöpalveluyrityksessä

Tutkimuksessa selvitetään mistä elementeistä muodostuvat henkilöstöpalveluyritykselle soveltuva inhimillisen pääoman arvottamisen malli. Tutkimusaineistona käytetään kohdeyrityksessä suoritettua osaamiskartoituksen tuloksia, sekä soveltaen aikaisempaa tutkimustyötä inhimillisen pääoman arvottamisen malleista. Tutkimuksen teoreettinen pohja on haettu aiheen tutkimuspapereista ja kirjallisuudesta. Tuotetun mallin osat muodostuvat tutkimusaineiston tuloksista, kehitetyistä strategia- ja pisteytysfunktioista, sekä inhimillisen pääoman arvottamisen matriisista, joka toimii samalla raportointi- ja johtamisnäkymänä. Tuotettu tutkimustulos inhimillisen pääoman arvottamisen mallista tukee vahvasti kohdeyrityksen tiedossa olevia osaamisen ja kyvykkyyksien suuntaviivoja. Sen avulla on kuitenkin kyetty ensimmäistä kertaa luomaan syvempi näkemys kohdeyrityksen inhimillisen pääoman keskittymiin sekä vahvuuksiin ja puutteisiin.

Liquid cooling solutions for rotating permanent magnet synchronous machines

In the design of electrical machines, efficiency improvements have become very important. However, there are at least two significant cases in which the compactness of electrical machines is critical and the tolerance of extremely high losses is valued: vehicle traction, where very high torque density is desired at least temporarily; and direct-drive wind turbine generators, whose mass should be acceptably low. As ever higher torque density and ever more compact electrical machines are developed for these purposes, thermal issues, i.e. avoidance of over-temperatures and damage in conditions of high heat losses, are becoming of utmost importance. The excessive temperatures of critical machine components, such as insulation and permanent magnets, easily cause failures of the whole electrical equipment. In electrical machines with excitation systems based on permanent magnets, special attention must be paid to the rotor temperature because of the temperature-sensitive properties of permanent magnets. The allowable temperature of NdFeB magnets is usually significantly less than 150 ˚C. The practical problem is that the part of the machine where the permanent magnets are located should stay cooler than the copper windings, which can easily tolerate temperatures of 155 ˚C or 180 ˚C. Therefore, new cooling solutions should be developed in order to cool permanent magnet electrical machines with high torque density and because of it with high concentrated losses in stators. In this doctoral dissertation, direct and indirect liquid cooling techniques for permanent magnet synchronous electrical machines (PMSM) with high torque density are presented and discussed. The aim of this research is to analyse thermal behaviours of the machines using the most applicable and accurate thermal analysis methods and to propose new, practical machine designs based on these analyses. The Computational Fluid Dynamics (CFD) thermal simulations of the heat transfer inside the machines and lumped parameter thermal network (LPTN) simulations both presented herein are used for the analyses. Detailed descriptions of the simulated thermal models are also presented. Most of the theoretical considerations and simulations have been verified via experimental measurements on a copper tooth-coil (motorette) and on various prototypes of electrical machines. The indirect liquid cooling systems of a 100 kW axial flux (AF) PMSM and a 110 kW radial flux (RF) PMSM are analysed here by means of simplified 3D CFD conjugate thermal models of the parts of both machines. In terms of results, a significant temperature drop of 40 ̊C in the stator winding and 28 ̊C in the rotor of the AF PMSM was achieved with the addition of highly thermally conductive materials into the machine: copper bars inserted in the teeth, and potting material around the end windings. In the RF PMSM, the potting material resulted in a temperature decrease of 6 ̊C in the stator winding, and in a decrease of 10 ̊C in the rotor embedded-permanentmagnets. Two types of unique direct liquid cooling systems for low power machines are analysed herein to demonstrate the effectiveness of the cooling systems in conditions of highly concentrated heat losses. LPTN analysis and CFD thermal analysis (the latter being particularly useful for unique design) were applied to simulate the temperature distribution within the machine models. Oil-immersion cooling provided good cooling capability for a 26.6 kW PMSM of a hybrid vehicle. A direct liquid cooling system for the copper winding with inner stainless steel tubes was designed for an 8 MW directdrive PM synchronous generator. The design principles of this cooling solution are described in detail in this thesis. The thermal analyses demonstrate that the stator winding and the rotor magnet temperatures are kept significantly below their critical temperatures with demineralized water flow. A comparison study of the coolant agents indicates that propylene glycol is more effective than ethylene glycol in arctic conditions.

From Molecular Blocks To Bioanalytical Assays: Combining Lanthanide Luminescence and Bioaffinity Binders for Protein Detection

Measuring protein biomarkers from sample matrix, such as plasma, is one of the basic tasks in clinical diagnostics. Bioanalytical assays used for the measuring should be able to measure proteins with high sensitivity and specificity. Furthermore, multiplexing capability would also be advantageous. To ensure the utility of the diagnostic test in point-of-care setting, additional requirements such as short turn-around times, ease-ofuse and low costs need to be met. On the other hand, enhancement of assay sensitivity could enable exploiting novel biomarkers, which are present in very low concentrations and which the current immunoassays are unable to measure. Furthermore, highly sensitive assays could enable the use of minimally invasive sampling. In the development of high-sensitivity assays the label technology and affinity binders are in pivotal role. Additionally, innovative assay designs contribute to the obtained sensitivity and other characteristics of the assay as well as its applicability. The aim of this thesis was to study the impact of assay components on the performance of both homogeneous and heterogeneous assays. Applicability of two different lanthanide-based label technologies, upconverting nanoparticles and switchable lanthanide luminescence, to protein detection was explored. Moreover, the potential of recombinant antibodies and aptamers as alternative affinity binders were evaluated. Additionally, alternative conjugation chemistries for production of the labeled binders were studied. Different assay concepts were also evaluated with respect to their applicability to point-of-care testing, which requires simple yet sensitive methods. The applicability of upconverting nanoparticles to the simultaneous quantitative measurement of multiple analytes using imaging-based detection was demonstrated. Additionally, the required instrumentation was relatively simple and inexpensive compared to other luminescent lanthanide-based labels requiring time-resolved measurement. The developed homogeneous assays exploiting switchable lanthanide luminescence were rapid and simple to perform and thus applicable even to point-ofcare testing. The sensitivities of the homogeneous assays were in the picomolar range, which are still inadequate for some analytes, such as cardiac troponins, requiring ultralow limits of detection. For most analytes, however, the obtained limits of detection were sufficient. The use of recombinant antibody fragments and aptamers as binders allowed site-specific and controlled covalent conjugation to construct labeled binders reproducibly either by using chemical modification or recombinant technology. Luminescent lanthanide labels were shown to be widely applicable for protein detection in various assay setups and to contribute assay sensitivity.

Pk-yrityksen uudistumiskyvyn ja innovaatiokyvykkyyden mittaaminen

Uudistumiskyky ja innovaatiokyvykkyys edistävät uusien innovaatioiden syntymistä, mikä mahdollistaa kestävän kilpailuedun saavuttamisen. Tässä tutkimuksessa käsitellään uudistumiskykyä yhtenä merkittävänä innovaatiokyvykkyyden taustatekijänä. Pk-yritysten innovaatiokyvykkyyden mittaamisen on havaittu parantavan innovaatiokyvykkyyttä. Näin myös pk-yritysten uudistumiskyvyn sekä innovaatiokyvykkyyden mittaamisen merkitys korostuu kilpailun koventuessa markkinoilla ja sitä tulisi käyttää osana suorituskyvyn johtamista. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten uudistumiskykyä ja innovaatiokyvykkyyttä mitataan pk-yrityksissä. Tutkimusongelmaa lähdettiin ratkaisemaan aihealueen teorian pohjalta, jota myöhemmin sovellettiin empiriaosuudessa. Empiriassa käytettiin kvalitatiivista tutkimusmenetelmää, missä haettiin vastauksia tutkimuskysymyksiin puolistrukturoidun haastattelumallin avulla. Tutkimuksen tuloksena selvisi, mihin innovaatiokyvykkyyden osa-alueisiin pk-yritykset keskittyvät mittaamisessa. Esimerkiksi pk-yritysten innovaatiokyvykkyyden mittaamisessa tulisi kiinnittää enemmän huomiota erityisesti osallistuvan johtamisen sekä ulkopuolisen tiedon merkitykseen. Kaiken kaikkiaan innovaatiokyvykkyyden mittaamisen merkitystä ja mittariston rakentamista tulisi opettaa pk-yrityksille laajemmin.

Competitive advantage through proprietary erp implementation: analysis of the project Väinämö

In the market where companies similar in size and resources are competing, it is challenging to have any advantage over others. In order to stay afloat company needs to have capability to perform with fewer resources and yet provide better service. Hence development of efficient processes which can cut costs and improve performance is crucial. As business expands, processes become complicated and large amount of data needs to be managed and available on request. Different tools are used in companies to store and manage data, which facilitates better production and transactions. In the modern business world the most utilized tool for that purpose is ERP - Enterprise Resource Planning system. The focus of this research is to study how competitive advantage can be achieved by implementing proprietary ERP system in the company; ERP system that is in-house created, tailor made to match and align business needs and processes. Market is full of ERP software, but choosing the right one is a big challenge. Identifying the key features that need improvement in processes and data management, choosing the right ERP, implementing it and the follow-up is a long and expensive journey companies undergo. Some companies prefer to invest in a ready-made package bought from vendor and adjust it according to own business needs, while others focus on creating own system with in-house IT capabilities. In this research a case company is used and author tries to identify and analyze why organization in question decided to pursue the development of proprietary ERP system, how it has been implemented and whether it has been successful. Main conclusion and recommendation of this research is for companies to know core capabilities and constraints before choosing and implementing ERP system. Knowledge of factors that affect system change outcome is important, to make the right decisions on strategic level and implement on operational level. Duration of the project in the case company has lasted longer than anticipated. It has been reported that in cases of buying ready product from vendor, projects are delayed and completed over budget as well. In general, in case company implementation of proprietary ERP has been successful both from business performance figures and usability of system by employees. In terms of future research, conducting a study to calculate statistically ROI of both approaches; of buying ready product and creating own ERP will be beneficial.