Converter-flux-based current control of voltage source PWM rectifiers - analysis and implementation

Pulsewidth-modulated (PWM) rectifier technology is increasingly used in industrial applications like variable-speed motor drives, since it offers several desired features such as sinusoidal input currents, controllable power factor, bidirectional power flow and high quality DC output voltage. To achieve these features,however, an effective control system with fast and accurate current and DC voltage responses is required. From various control strategies proposed to meet these control objectives, in most cases the commonly known principle of the synchronous-frame current vector control along with some space-vector PWM scheme have been applied. Recently, however, new control approaches analogous to the well-established direct torque control (DTC) method for electrical machines have also emerged to implement a high-performance PWM rectifier. In this thesis the concepts of classical synchronous-frame current control and DTC-based PWM rectifier control are combined and a new converter-flux-based current control (CFCC) scheme is introduced. To achieve sufficient dynamic performance and to ensure a stable operation, the proposed control system is thoroughly analysed and simple rules for the controller design are suggested. Special attention is paid to the estimationof the converter flux, which is the key element of converter-flux-based control. Discrete-time implementation is also discussed. Line-voltage-sensorless reactive reactive power control methods for the L- and LCL-type line filters are presented. For the L-filter an open-loop control law for the d-axis current referenceis proposed. In the case of the LCL-filter the combined open-loop control and feedback control is proposed. The influence of the erroneous filter parameter estimates on the accuracy of the developed control schemes is also discussed. A newzero vector selection rule for suppressing the zero-sequence current in parallel-connected PWM rectifiers is proposed. With this method a truly standalone and independent control of the converter units is allowed and traditional transformer isolation and synchronised-control-based solutions are avoided. The implementation requires only one additional current sensor. The proposed schemes are evaluated by the simulations and laboratory experiments. A satisfactory performance and good agreement between the theory and practice are demonstrated.

Procurement in Project Implementation

Tutkimus keskittyy hankintatoimen kehittämiseen osana laitosprojektien toteutusta. Työ pohjautuu empiiriseltä taustaltaan Pöyry Oyj:n projektiliiketoimintaan ja työn tarkastelunäkökulmaksi onvalittu projektihallinnosta vastaavan yrityksen näkökulma. Tutkimus on hyvin käytännönläheinen ¿ se lähtee hankinnan ja sen seurannan ongelmista ja pyrkii tarjoamaan niihin uudenlaisia ratkaisuja. Pohjimmiltaan tutkimus kuuluu teollisuustalouden piiriin, vaikka tietojärjestelmätieteellä on vahva tukirooli. Työn tavoitteet ja tulokset liittyvät teollisuustaloudelle ominaisesti yrityksen toiminnan kehittämiseen, käytetyt välineet ja ratkaisut puolestaan hyödyntävät tietojärjestelmätieteen antamia mahdollisuuksia. Tutkimuksessa on käytetty konstruktiivista tutkimusotetta, jonka mukaisesti on luotu innovatiivisia konstruktioita ratkaisemaan aitoja reaalimaailman ongelmia ja tätä kautta tuotettu kontribuutioita teollisuustaloudelle. Tavoitteena oli järjestää hankintatoimi ja sen seuranta suurissa laitosprojekteissa tehokkaammin. Tätä varten uudistettiin ensin projektihallinnon ja hankintatoimen toimintaohjeet vastaamaan paremmin nykyajan vaatimuksia. Toimintaohjeiden perusteella ryhdyttiin toteuttamaan hankintaohjelmistoa, joka pystyisi kattamaan kaikki toimintaohjeissa kuvatut piirteet. Lopulta hankintaohjelmisto toi mukanaan uusia piirteitä projektihallintoon ja hankintatoimeen ja nämä sisällytettiin toimintaohjeisiin. Tähän kehitystyöhön ryhdyttiin, jotta laitosprojektien projektihallinto ja hankintatoimi toimisivat paremmin, eli pienemmin kustannuksin tuottaen projekteissa tarvittavat tulokset nopeammin, tarkemmin ja laadukkaammin. Tutkimuksella on kolmenlaisia tuloksia: hankintatoimen parannetut metodit, hankintaohjelmiston pohjana olevat toiminta- ja laskentamallit sekä implementaationa hankintasovellus. Uudistetut projekti- ja hankintaohjeet kuvaavat hankintatoiminnan parannettuja metodeja. Hankintaohjelmistoasuunnitellessa ja kehitettäessä tehdyt kuvaukset sisältävät uusia malleja niin hankintaprosessille kuin hankinnan seuraamiseksi suurissa laitosprojekteissa. Itse ohjelmisto on tuloksena implementaatio, joka perustuu parannettuihin hankintametodeihin ja uusiin toiminta- ja laskentamalleihin. Uudistetut projekti- ja hankintaohjeet ovat olleet käytössä Pöyry Oyj:ssä vuodesta 1991. Vuosien varrella nämä toimintaohjeet ovat auttaneet ja tukeneet satojen laitosprojektientoteutusta ja ylläpitäneet Pöyry Oyj:n kilpailukykyä kansainvälisenä projektitalona. Hankintasovellus puolestaan on ollut käytössä useissa projekteissa ja sen on havaittu pienentävän hankintatoimen suoria työkustannuksia laitosprojekteissa. Sovelluksen katsotaan myös tuovan epäsuoria kustannussäästöjä parempien hankintapäätösten muodossa, mutta näiden säästöjen suuruutta ei pystytä luotettavasti arvioimaan.

Direct torque control of permanent magnet synchronous machines - analysis and implementation

Thedirect torque control (DTC) has become an accepted vector control method besidethe current vector control. The DTC was first applied to asynchronous machines,and has later been applied also to synchronous machines. This thesis analyses the application of the DTC to permanent magnet synchronous machines (PMSM). In order to take the full advantage of the DTC, the PMSM has to be properly dimensioned. Therefore the effect of the motor parameters is analysed taking the control principle into account. Based on the analysis, a parameter selection procedure is presented. The analysis and the selection procedure utilize nonlinear optimization methods. The key element of a direct torque controlled drive is the estimation of the stator flux linkage. Different estimation methods - a combination of current and voltage models and improved integration methods - are analysed. The effect of an incorrect measured rotor angle in the current model is analysed andan error detection and compensation method is presented. The dynamic performance of an earlier presented sensorless flux estimation method is made better by improving the dynamic performance of the low-pass filter used and by adapting the correction of the flux linkage to torque changes. A method for the estimation ofthe initial angle of the rotor is presented. The method is based on measuring the inductance of the machine in several directions and fitting the measurements into a model. The model is nonlinear with respect to the rotor angle and therefore a nonlinear least squares optimization method is needed in the procedure. A commonly used current vector control scheme is the minimum current control. In the DTC the stator flux linkage reference is usually kept constant. Achieving the minimum current requires the control of the reference. An on-line method to perform the minimization of the current by controlling the stator flux linkage reference is presented. Also, the control of the reference above the base speed is considered. A new estimation flux linkage is introduced for the estimation of the parameters of the machine model. In order to utilize the flux linkage estimates in off-line parameter estimation, the integration methods are improved. An adaptive correction is used in the same way as in the estimation of the controller stator flux linkage. The presented parameter estimation methods are then used in aself-commissioning scheme. The proposed methods are tested with a laboratory drive, which consists of a commercial inverter hardware with a modified software and several prototype PMSMs.

Sliding Mode Control for Switched Mode Power Supplies

Control applications of switched mode power supplies have been widely investigated. The main objective ofresearch and development (R&D) in this field is always to find the most suitable control method to be implemented in various DC/DC converter topologies. Inother words, the goal is to select a control method capable of improving the efficiency of the converter, reducing the effect of disturbances (line and load variation), lessening the effect of EMI (electro magnetic interference), and beingless effected by component variation. The main objective of this research work is to study different control methods implemented in switched mode power supplies namely (PID control, hysteresis control, adaptive control, current programmed control, variable structure control (VSC), and sliding mode control (SMC). The advantages and drawbacks of each control method are given. Two control methods, the PID and the SMC are selected and their effects on DC/DC (Buck, Boost, and Buck-Boost) converters are examined. Matlab/SimulinkTM is used to implement PID control method in DC/DC Buck converter and SMC in DC/DC (Buck, and Buck Boost) converters. For the prototype, operational amplifiers (op-amps) are used to implement PID control in DC/DC Buck converter. For SMC op-amps are implemented in DC/DC Buck converter and dSPACETM is used to control the DC/DC Buck-Boost converter. The SMC can be applied to the DC/DC (Buck, Boost, and Buck-Boost) converters. A comparison of the effects of the PID control and the SMC on the DC/DC Buck converter response in steady state, under line variations, load variations, and different component variations is performed. Also the Conducted RF-Emissions between the PID and SMC DC/DC Buck Converter are compared. The thesis shows that, in comparison with the PID control, the SMC provides better steady-state response, better dynamic response, less EMI, inherent order reduction, robustness against system uncertainty disturbances, and an implicit stability proof. Giving a better steady-state and dynamic response, the SMC is implemented in a DC/DC resonant converter. The half-wave zero current switching (HWZCS) DC/DC Buck converter is selected as a converter topology. A general guideline to select the tank component values, needed for the designing of a HWZCS DC/DC Buck, is obtained. The implementation of the SMC to a HWZCS DC/DC Buck converter is analysed. The converter response is investigated in the steady-state region and in the dynamic region.

Strategy Implementation Bottlenecks: Identification, Analysis and Removal

This thesis investigates the strategy implementation process of enterprices; a process whichhas lacked the academic attentioon compared with a rich strategy formation research trdition. Strategy implementation is viewed as a process ensuring tha the strtegies of an organisation are realised fully and quickly, yet with constant consideration of changing circumstances. The aim of this sudy is to provide a framework for identifying, analysing and removing the strategy implementation bottleneck af an organization and thus for intesifying its strategy process.The study is opened by specifying the concept, tasks and key actors of strategy implementation process; especially arguments for the critical implementation role of the top management are provided. In order to facilitate the analysis nad synthetisation of the core findings of scattered doctrine, six characteristic approaches to strategy implementation phenomenon are identified and compared. The Bottleneck Framework is introduced as an instrument for arranging potential strategy realisation problems, prioritising an organisation's implementation obstacles and focusing the improvement measures accordingly. The SUCCESS Framework is introduced as a mnemonic of the seven critical factors to be taken into account when promoting sttrategy implementation. Both frameworks are empirically tested by applying them to real strategy implementation intesification process in an international, industrial, group-structured case enterprise.

Design and implementation of FPGA-based LQ control of active magnetic bearings

The need for high performance, high precision, and energy saving in rotating machinery demands an alternative solution to traditional bearings. Because of the contactless operation principle, the rotating machines employing active magnetic bearings (AMBs) provide many advantages over the traditional ones. The advantages such as contamination-free operation, low maintenance costs, high rotational speeds, low parasitic losses, programmable stiffness and damping, and vibration insulation come at expense of high cost, and complex technical solution. All these properties make the use of AMBs appropriate primarily for specific and highly demanding applications. High performance and high precision control requires model-based control methods and accurate models of the flexible rotor. In turn, complex models lead to high-order controllers and feature considerable computational burden. Fortunately, in the last few years the advancements in signal processing devices provide new perspective on the real-time control of AMBs. The design and the real-time digital implementation of the high-order LQ controllers, which focus on fast execution times, are the subjects of this work. In particular, the control design and implementation in the field programmable gate array (FPGA) circuits are investigated. The optimal design is guided by the physical constraints of the system for selecting the optimal weighting matrices. The plant model is complemented by augmenting appropriate disturbance models. The compensation of the force-field nonlinearities is proposed for decreasing the uncertainty of the actuator. A disturbance-observer-based unbalance compensation for canceling the magnetic force vibrations or vibrations in the measured positions is presented. The theoretical studies are verified by the practical experiments utilizing a custom-built laboratory test rig. The test rig uses a prototyping control platform developed in the scope of this work. To sum up, the work makes a step in the direction of an embedded single-chip FPGA-based controller of AMBs.

Implementation of Signaling Gateway between Telephone Network and the Internet

Tässä diplomityössä perehdytään verkkoelementiltä, joka yhdistää H.323, MEGACO- ja ISUP-protokollia käyttävät tietoliikenneverkot toisiinsa, vaadittaviin ominaisuuksiin ja toiminnallisuuksiin. Tyypillisesti tällaista toiminnallisuutta tarvitaan IP- ja PSTN-verkkojen yhdistämisessä. Tarkastelu aloitetaan kuvaamalla PSTN-verkon signalointi ja rakenne, jatketaan kuvaamalla internet-protokollia käyttävä verkkoympäristö ja lopuksi perehdytään verkkoelementiltä vaadittaviin toiminnallisuuksiin, jotta PSTN ja MEGACO-pohjaiset verkot toimivat yhteen. Työn käytännöllisenä osuutena kuvataan osa viestisekvenssikaavioista, joita verkkoelementti toteuttaa puuttumatta kuitenkaan eri protokollien toimintaan viestien parametrien tasolla.

Design,implementation and use of an Internet kiosk as an an information system for CNC machinists

Tätä diplomityötä sponsoroi suuri Isobritannialainen lentokoneteollisuudessa toimiva yritys, joka huomasi että globaalin tuotantostrategian ollessa painopisteenä ja tietoteknisten järjestelmien kuten CAD/CAM ollessa merkittävänä osana tuotantoa, on löydettävä ymmärrys siitä, mitkä ovat tuotannon tietojärjestelmien tarpeet ja onko niiden kehittämisestä hyötyä yritykselle.Diplomityössä selitetään Internet teknologiaan perustuvan kioskin kehittämisestä tietotukijärjestelmäksi tuotanto-osastolle, jossa valmistetaan moottorin osia CNC-koneilla. Kioskeissa on piirteitä, jotka voisivat osoittautua hyödyllisiksi myös tuotantoympäristöissä ja siksi tässä työssä tutkitaan kioskiin perustuvaa lähestymistapaa tuotantoympäristöön sovellettuna.Diplomityö kuvaa informaatiokioskin kehittämistä alkaen alkuvaatimusten keruusta tietojärjestelmää varten, tietojärjestelmän suunnittelu- ja kehitysvaiheen sekä lopuksi analysoi kioskin onnistuneisuutta tuotantoympäristössä käytettävyystutkimuksen avulla, joka suoritettiin sen jälkeen kun kioski oli implementoitu tehtaassa.Johtopäätökset osoittavat, että kioski on hyvin implementoitavissa tuotantoympäristöön ja todistaa, että tuotantoinformaation jakelu sähköisessä muodossa on huomattavasti tehokkaampaa kuin paperilla. Käyttäjien kommentit osoittavat että kioski on sopiva heidän tietotarpeisiinsa ja siitä on hyötyä heidän työlleen. Kioski tarjoaa hyötyjä tuotantotason lisäksi myös johtotasolle.

Code Generator for Key Management Protocols - Design and Implementation

Key management has a fundamental role in secure communications. Designing and testing of key management protocols is tricky. These protocols must work flawlessly despite of any abuse. The main objective of this work was to design and implement a tool that helps to specify the protocol and makes it possible to test the protocol while it is still under development. This tool generates compile-ready java code from a key management protocol model. A modelling method for these protocols, which uses Unified Modeling Language (UML) was also developed. The protocol is modelled, exported as an XMI and read by the code generator tool. The code generator generates java code that is immediately executable with a test software after compilation.

Implementation of Customer Relationship Management Strategy in Pulp Company

Työn tarkoituksena oli löytää Asiakkuuksienhallintastrategian käyttöönoton ongelmakohtia asiakkuuksienhallintaan erikoistuneen konsulttiyrityksen asiakasyrityksen taholta. Lisäksi työssä etsitään ratkaisuja asiakkuusteorian viemiseksi käytäntöön. Työn anti on asiakkuusstrategian käytäntöön panon ongelmakohtien paikallistaminen, prosessin vaiheiden kuvaaminen sekä asiakkuuksienhallinnan tutkiminen lähtökohtana asiakkaalle tuotettu arvo. Asiakkuusstrategian implementoinnin ongelmakohtien ja kriittisten menestystekijöiden kuvaus ja vertailu käsitellään empiirisessä osassa suhteuttaen teoriaosuuden materiaaliin. CRM Group:n kannalta työ mahdollistaa osaltaan asiakasprojektien kehitystyön.Kirjallisuusosan pohjalta implementoinnin kannalta kriittisiksi menestystekijöiksi nousivat tietoteknisten ratkaisujen sulauttaminen osaksi asiakkuusstrategiaa tukevia toimintoja, aidon synergian löytäminen asiakas – toimittaja –suhteeseen sekä asiakkuusstrategiaa kehittävän organisaation sisäinen resursointi ja henkilöstön sitouttaminen.

The design and implementation of a standards-based mobile messaging platform - case WAP Push Proxy Gateway

Tässä diplomityössä perehdytään WAP:in Push -viitekehykseen. WAP-standardit määrittelevät kuinka Internet-tyyppisiä palveluita, joita voidaan käyttää erilaisia mobiileja päätelaiteitteita käyttäen, toteutetaan tehokkaalla ja verkkoteknologiasta riippumattomalla tavalla. WAP pohjautuu Internet:iin, mutta huomioi pienten päätelaitteiden ja mobiiliverkkojen rajoitukset ja erikoisominaisuudet. WAP Push viitekehys määrittelee verkon aloittaman palvelusisällön toimittamisen. Työn teoriaosassa käydään läpi yleinen WAP-arkkitehtuuri ja WAP-protokollapino käyttäen vertailukohtina lanka-Internetin arkkitehtuuria ja protokollapinoa. Edellistä perustana käyttäen tutustaan WAP Push -viitekehykseen. Käytännönosassa kuvataan WAP Push -välityspalvelimen suunnittelu ja kehitystyö. WAP Push -välityspalvelin on keskeinen verkkoelementti WAP Push -viitekehyksessä. WAP Push -välityspalvelin yhdistää Internetin ja mobiiliverkon tavalla, joka piilottaa teknologiaeroavaisuudet Internetissä olevalta palveluntuottajalta.

Network Device Driver Design and Implementation for Symbian Operating System

Tämä diplomityö esittää Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuuriin perustuvan paikallisverkkokortin (LAN) käyttöönottoa. Pääajatus oli keskitetty langattoman LAN— kortin (WLAN) ajureiden käyttöönottoon. Jokainen Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuurin komponentti oli huolellisesti tutkittu, painottaen mahdollista langattoman yhteyden uudelleenkäyttöä. Myös olemassaolevan Ethernetkortin ajureiden uudelleenkäyttö oli huolellisesti otettu huomioon. Diplomityöprojektin aikana esimerkki WLAN-kortin ajurin lähdekoodista oli esitetty. Tämä ajuri on kirjoitettu NOKIA DTN-20 WLAN-korttia varten. Havaittiin myös, että suurin osa Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuurista voidaan käyttää myös WLAN-pohjaisessa yhteydessä ilman muutoksia.. Esitetty ajuri käyttää myös tiettyjä olemassaolevan Ethernetkortin ajureita, esim. Logical Device Driver (LDD):tä.

The Design and Implementation of Loudspeaker Control Network Protocols

The networking and digitalization of audio equipment has created a need for control protocols. These protocols offer new services to customers and ensure that the equipment operates correctly. The control protocols used in the computer networks are not directly applicable since embedded systems have resource and cost limitations. In this master's thesis the design and implementation of new loudspeaker control network protocols are presented. The protocol stack was required to be reliable, have short response times, configure the network automatically and support the dynamic addition and removal of loudspeakers. The implemented protocol stack was also required to be as efficient and lightweight as possible because the network nodes are fairly simple and lack processing power. The protocol stack was thoroughly tested, validated and verified. The protocols were formally described using LOTOS (Language of Temporal Ordering Specifications) and verified using reachability analysis. A prototype of the loudspeaker network was built and used for testing the operation and the performance of the control protocols. The implemented control protocol stack met the design specifications and proved to be highly reliable and efficient.

Successful Implementation of an ERP System

Työn tarkoituksena on tarkastella ERP-järjestelmän käyttöönottoa ja tarjota ohjekartta kuinka tehdä se menestyksekkäästi. Lisäksi työ kartoittaa Konecranesin saamia etuja ja hyötyjä yrityksen ottaessa ERP-järjestelmä käyttöön. Käyttöönottoprojekti, sen vaiheet ja muut merkittävät ERP-projekteihin liittyvät vaiheet on kuvattu työssä yksityiskohtaisesti. Ensiksi ERP-järjestelmän käyttöönottoa tarkastellaan kirjallisuuteen perustuen. Myöhemmin sitä tarkastellaan perustuen kirjoittajan kokemuksiin ja havaintoihin ERP-järjestelmän käyttöönotosta, ja vertaillaan käytännön suhdetta teoriaan.ERP-järjestemät ovat kalliita ja niiden käyttöön ottaminen on aikaa vievää. Viimeisen vuosikymmenen aikana yritykset ovat enenevissä määrin alkaneet ottamaan ERP-järjestelmiä käyttöön. ERP-järjestelmät ovat saavuttaneet kasvavaa suosiota mm. niiden operaatioita integroivan ja tehostavan luonteesta ansiosta sekä niiden kyvystä tarjota päivitettyä tietoa reaaliajassa.Myös menestyksekkäissä ERP-projekteissa on parantamisen varaa. Mitattaessa ERP- projektin menestyksellisyyttä pitäisi käyttää sekä määrällisiä että laadullisia mittareita. On helppoa käyttää ainoastaan määrällisiä mittareita. Usein kuitenkin laadulliset asiat ovat tärkeämpiä. Ihmiset on saatava sitoutumaan yhteiseen tavoitteeseen kommunikaation avulla. Huonoja ensivaikutelmia on vaikea muuttaa. Vaikka vaikuttaisikin siltä, että ERP-projekti on onnistunut, kun kaikki näyttää hyvältä ”paperilla”, loppujen lopuksi systeemiä käyttävät ihmiset päättävät projektin menestyksellisyydestä. Järjestelmän käyttöönottohetkeä on pidettävä ERP-projektin ensimmäisenä vaiheena.

Interfacing Health Care Information Systems Design and Implementation

Terveydenhuollossa käytetään nykyisin informaatioteknologian (IT) mahdollisuuksia parantamaan hoidon laatua, vähentämään hoitoon liittyviä kuluja sekä yksinkertaistamaan ja selkeyttämään laakareiden työnkulkua. Tietojärjestelmät, jotka edustavat jokaisen IT-ratkaisun ydintä, täytyy kehittää täyttämään lukuisia vaatimuksia, ja yksi niistä on kyky integroitua saumattomasti toisten tietojärjestelmien kanssa. Järjestelmäintegraatio on kuitenkin yhä haastava tehtävä, vaikka sita varten on kehitetty useita standardeja. Tässä työssä kuvataan vastakehitetyn lääketieteellisen tietojärjestelmän liittymäratkaisu. Työssä pohditaan vaatimuksia, jotka tällaiselle sovellukselle asetetaan, ja myös tapa, jolla vaatimukset toteutuvat on esitetty. Liittymaratkaisu on jaettu kahteen osaan, tietojärjestelmaliittymään ja "liittymakoneeseen" (interfacing engine). Edellinen on käsittää perustoiminnallisuuden, jota tarvitaan vastaanottamaan ja lähettämään tietoa toisiin järjestelmiin, kun taas jälkimmäinen tarjoaa tuen tuotantoympäristössa käytettäville standardeille. Molempien osien suunnitelu on esitelty perusteellisesti tässä työssä. Ongelma ratkaistiin modulaarisen ja geneerisen suunnittelun avulla. Tämä lähestymistapa osoitetaan työssä kestäväksi ja joustavaksi ratkaisuksi, jota voidaan käyttää tarkastelemaan laajaa valikoimaa liittymäratkaisulle asetettuja vaatimuksia. Lisaksi osoitetaan kuinka tehty ratkaisu voidaan joustavuutensa ansiosta helposti mukauttaa vaatimuksiin, joita ei ole etukäteen tunnistettu, ja siten saavutetaan perusta myös tulevaisuuden tarpeille