Analysis and Control of Excitation, Field Weakening and Stability in Direct Torque Controlled Electrically Excited Synchronous Motor Drives

Direct torque control (DTC) is a new control method for rotating field electrical machines. DTC controls directly the motor stator flux linkage with the stator voltage, and no stator current controllers are used. With the DTC method very good torque dynamics can be achieved. Until now, DTC has been applied to asynchronous motor drives. The purpose of this work is to analyse the applicability of DTC to electrically excited synchronous motor drives. Compared with asynchronous motor drives, electrically excited synchronous motor drives require an additional control for the rotor field current. The field current control is called excitation control in this study. The dependence of the static and dynamic performance of DTC synchronous motor drives on the excitation control has been analysed and a straightforward excitation control method has been developed and tested. In the field weakening range the stator flux linkage modulus must be reduced in order to keep the electro motive force of the synchronous motor smaller than the stator voltage and in order to maintain a sufficient voltage reserve. The dynamic performance of the DTC synchronous motor drive depends on the stator flux linkage modulus. Another important factor for the dynamic performance in the field weakening range is the excitation control. The field weakening analysis considers both dependencies. A modified excitation control method, which maximises the dynamic performance in the field weakening range, has been developed. In synchronous motor drives the load angle must be kept in a stabile working area in order to avoid loss of synchronism. The traditional vector control methods allow to adjust the load angle of the synchronous motor directly by the stator current control. In the DTC synchronous motor drive the load angle is not a directly controllable variable, but it is formed freely according to the motor’s electromagnetic state and load. The load angle can be limited indirectly by limiting the torque reference. This method is however parameter sensitive and requires a safety margin between the theoretical torque maximum and the actual torque limit. The DTC modulation principle allows however a direct load angle adjustment without any current control. In this work a direct load angle control method has been developed. The method keeps the drive stabile and allows the maximal utilisation of the drive without a safety margin in the torque limitation.

Vascular Function in Chronic Kidney Disease and in Renovascular Disease

Cardiovascular mortality is 15 to 30 times higher in patients with chronic kidney disease than in the age-adjusted general population. Even minor renal dysfunction predicts cardiovascular events and death in the general population. In patients with atherosclerotic renovascular disease the annual cardiovascular event and death rate is even higher. The abnormalities in coronary and peripheral artery function in the different stages of chronic kidney disease and in renovascular disease are still poorly understood, nor have the cardiac effects of renal artery revascularization been well characterized, although considered to be beneficial. This study was conducted to characterize myocardial perfusion and peripheral endothelial function in patients with chronic kidney disease and in patients with atherosclerotic renovascular disease. Myocardial perfusion was measured with positron emission tomography (PET) and peripheral endothelial function with brachial artery flow-mediated dilatation. It has been suggested that the poor renal outcomes after the renal artery revascularization could be due to damage in the stenotic kidney parenchyma; especially the reduction in the microvascular density, changes mainly evident at the cortical level which controls almost 80% of the total renal blood flow. This study was also performed to measure the effect of renal artery stenosis revascularization on renal perfusion in patients with renovascular disease. In order to do that a PET-based method for quantification of renal perfusion was developed. The coronary flow reserve of patients with chronic kidney disease was similar to the coronary flow reserve of healthy controls. In renovascular disease the coronary flow reserve was, however, markedly reduced. Flow-mediated dilatation of brachial artery was decreased in patients with chronic kidney disease compared to healthy controls, and even more so in patients with renovascular disease. After renal artery stenosis revascularization, coronary vascular function and renal perfusion did not improve in patients with atherosclerotic renovascular disease, but in patients with bilateral renal artery stenosis, flow-mediated dilatation improved. Chronic kidney disease does not significantly affect coronary vascular function. On the contrary, coronary vascular function was severely deteriorated in patients with atherosclerotic renovascular disease, possibly because of diffuse coronary artery disease and/or diffuse microvascular disease. The peripheral endothelial function was disturbed in patients with chronic kidney disease and even more so in patient with atherosclerotic renovascular disease. Renal artery stenosis dilatation does not seem to offer any benefits over medical treatment in patients with renovascular disease, since revascularization does not improve coronary vascular function or renal perfusion.

Sähköauto osana älykästä sähköverkkoa – Ohjaus ja toiminnallisuudet

Tulevaisuudessa sähköverkko kohtaa monia haasteita, kun sähköautot yleistyvät, vaatien suuren tehotarpeen. Uusiutuvan energiantuotannon epävarma huipputehon tuotanto ei välttämättä pysty kattamaan sähköautoista johtuvaa suurta tehopiikkiä, jos suuret määrät ajoneuvoista kytketään yhtä aikaa lataukseen. Jos sähköajoneuvot voidaan ladata ohjatusti, ei välttämättä tarvita lisäenergian tuotantoa kattamaan kasvanutta huipputehon tarvetta. Lisäksi sähköajoneuvojen akut toimivat koko sähköverkolle energiavarastoina, jollaista ei ole ennen ollut. Älykkäällä sähköverkolla voidaan ohjata sähköajoneuvon latausta, mikäli ajoneuvossa on ohjausjärjestelmä ja akkujen varaustilan mittaus. Tässä kandidaatin työssä ohjelmoidaan mittaus- ja ohjauskortti plug-in hybridiautoa varten, jossa on V2G-ominaisuus. Ohjainkortista toteutetaan toimintakuvaus, jonka mukaan se myös ohjelmoidaan. Ohjainkortti mittaa akkujen jännitettä ja virtaa, joista voidaan määrittää akkujen varaustilat. Ohjainkortti lähettää tiedot eteenpäin PC:lle, jolta ohjainkortti saa käskyn toimintatilasta. Mittaustietojen perusteella voidaan seurata mahdollisia vikatilanteita. Kandidaatintyön aikana ohjainkorttia ei ehditty asentamaan ajoneuvoon, mutta laboratoriotestien mukaan voidaan todeta, että ohjainkortti on ohjelmallisesti toimiva. Mittauksissa selvisi, että ohjainkortin mittaustulot eivät olleet tarpeeksi tarkkoja käyttökohteeseen. Todettiin, että ohjainkortti vaatii rakenteellisia muutoksia mittaustuloksien parantamista varten, ennen ohjainkortin käyttöönottoa, mutta kandidaatintyön tavoitteet saavutettiin.

Testing Futures Market Efficiency and Optimal Hedge Ratio Estimation: Evidence from Futures and Options on RTS

This study investigates futures market efficiency and optimal hedge ratio estimation. First, cointegration between spot and futures prices is studied using Johansen method, with two different model specifications. If prices are found cointegrated, restrictions on cointegrating vector and adjustment coefficients are imposed, to account for unbiasedness, weak exogeneity and prediction hypothesis. Second, optimal hedge ratios are estimated using static OLS, and time-varying DVEC and CCC models. In-sample and out-of-sample results for one, two and five period ahead are reported. The futures used in thesis are RTS index, EUR/RUB exchange rate and Brent oil, traded in Futures and options on RTS.(FORTS) For in-sample period, data points were acquired from start of trading of each futures contract, RTS index from August 2005, EUR/RUB exchange rate March 2009 and Brent oil October 2008, lasting till end of May 2011. Out-of-sample period covers start of June 2011, till end of December 2011. Our results indicate that all three asset pairs, spot and futures, are cointegrated. We found RTS index futures to be unbiased predictor of spot price, mixed evidence for exchange rate, and for Brent oil futures unbiasedness was not supported. Weak exogeneity results for all pairs indicated spot price to lead in price discovery process. Prediction hypothesis, unbiasedness and weak exogeneity of futures, was rejected for all asset pairs. Variance reduction results varied between assets, in-sample in range of 40-85 percent and out-of sample in range of 40-96 percent. Differences between models were found small, except for Brent oil in which OLS clearly dominated. Out-of-sample results indicated exceptionally high variance reduction for RTS index, approximately 95 percent.

Chelyabinsk CHP-3 “locked power” problem solving

All over the world power systems become bigger and bigger every day. New equipment is installed, new feeders are constructed, new power units are installed. Some old elements of the network, however, are not changed in time. As a result, “bottlenecks” for capacity transmission can occur. By locked power problem the situation when a power plant has installed capacity exceeding the power it can actually deliver is usually meant. Regime, scheme or even technical restrictions-related issues usually cause this kind of problem. It is really important, since from the regime point of view it is typical decision to have a mobile capacity reserve, in case of malfunctions. And, what can be even more significant, power plant owner (JSC Fortum in our case) losses his money because of selling less electrical energy. The goal of master`s thesis is to analyze the current state of Chelyabinsk power system and the CHP-3 (Combined Heat and Power plant) in particular in relation with it`s ability to deliver the whole capacity of the CHP in it`s existing state and also taking into consideration the prospect of power unit 3 installation by the fourth quarter of 2010. The thesis contains some general information about the UPS of Russia, CPS of Ural, power system of Chelyabinsk and the Chelyabinsk region itself. Then the CHP-3 is described from technical point of view with it`s equipment observation. Regimes for the nowadays power system and for the system after the power unit 3 installation are reviewed. The problems occurring are described and, finally, a solution is offered.

Kokemäenjoen suiston kehitys, maaperämuodostumat ja niiden kemialliset piirteet

Suurelta osin Natura-alueeseen kuuluvan Kokemäenjoen suistoalueen kuivan maan ja suiston edustan vesialueen erityyppisten maaperäkerrostumien kerrosjärjestys ja alueellinen jakautuminen selvitettiin pintamaaperän kartoituksella, tutkimuskaivannoilla ja kairauksella. Suiston kerrostumat luokiteltiin viiteen maaperämuodostumaan. Vanhimmasta nuorimpaan, Toukari, Vainio-Mattila, Hevosluoto, Lanajuopa ja Säikkä muodostumaan. Nämä edustavat vanhoja Itämeren altaan ja nuorempia merelle päin etenevän suiston eri osien kerrostumisympäristöjä. Eri muodostumien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet kuvattiin ja ne eroavat luonteeltaan ratkaisevasti toisistaan. Suiston etenemistä edustavat Hevosluoto- ja Säikkä-muodostumat ovat kontaminoituneet 1900-luvun alkupuolelta lähtien yhä voimakkaammin ihmistoiminnasta kertyvistä raskasmetallipitoisuuksista ja orgaanisista haitta-aineista. Tämä näkyy erityisesti elohopean, kadmiumin, arseenin, lyijyn, sinkin, nikkelin, dioksiinien ja furaanien kokonaispitoisuuksien kasvuna näissä muodostumissa. Pitoisuudet ovat suurimpia muodostumien nuorimmissa osissa. Kuivalla maalla raskasmetallipitoisuudet ylittävät paikoin valtioneuvoston pilaantuneelle maaperälle asettamat kynnysarvot, jolloin säädökset on huomioitava suiston maaperää muokattaessa. Vesialueella nämä kynnysarvot ylittyvät myös orgaanisten haitta-aineiden osalta. Tietyin osin ovat esimerkiksi arseenin ja nikkelin osalta taustapitoisuudet suistoalueen vanhimmassa Toukari muodostumassa jo luontaisesti kynnysarvoja suuremmat. Tämä pitää osata ottaa huomioon maansiirtotoimenpiteitä suunniteltaessa. Suistoon kerrostuvan maa-aineksen ja nopean maankohoamisen vuoksi suisto etenee nykyisin 30-40 m vuodessa merialueelle päin. Tämä mataloittaa vääjäämättömästi suiston edustan vesialueita kerrostumisen siirtyessä merelle päin. Näin myös Natura-alueen ainutlaatuiset biotoopit vähitellen siirtyvät merelle päin.

Design of an amplifier and an instrumentation setup for a harsh environment heat flux measurement application – case axial flux electric machine

Measurement is a tool for researching. Therefore, it is important that the measuring process is carried out correctly, without distorting the signal or the measured event. Researches of thermoelectric phenomena have been focused more on transverse thermoelectric phenomena during recent decades. Transverse Seebeck effect enables to produce thinner and faster heat flux sensor than before. Studies about transverse Seebeck effect have so far focused on materials, so in this Master’s Thesis instrumentation of transverse Seebeck effect based heat flux sensor is studied, This Master’s Thesis examines an equivalent circuit of transverse Seebeck effect heat flux sensors, their connectivity to electronics and choosing and design a right type amplifier. The research is carried out with a case study which is Gradient Heat Flux Sensors and an electrical motor. In this work, a general equivalent circuit was presented for the transverse Seebeck effect-based heat flux sensor. An amplifier was designed for the sensor of the case study, and the solution was produced for the measurement of the local heat flux of the electric motor to improve the electromagnetic compatibility.

Asunto-osakeyhtiön tilintarkastuksen erityispiirteet ja tarpeellisuus – empiirinen tutkimus

Asunto-osakeyhtiölain mukaan asunto-osakeyhtiössä ei tarvitse valita tilintarkastajaa, jos yhtiössä on alle 30 huoneistoa. Lisäksi tilintarkastajan valitsematta jättäminen edellyttää, että tilintarkastuslain mukaiset rajat eivät ylity eikä yhtiöjärjestys velvoita valitsemaan tilintarkastajaa. Jos tilintarkastajaa ei valita eikä yhtiöjärjestyksessä toisin määrätä, on asunto-osakeyhtiöön valittava aiemman maallikkotilintarkastajan korvaava toiminnantarkastaja. Tutkimuksen tarkoituksena oli osoittaa asunto-osakeyhtiön tilintarkastuksen erityispiirteet. Lisäksi tavoitteena oli tutkia, onko asunto-osakeyhtiön tilintarkastus tarpeellista. Empiirinen osuus toteutettiin kvalitatiivisena tutkimuksena. Tutkimusaineistoa kerättiin teemahaastattelemalla asunto-osakeyhtiön tilintarkastajaa, toiminnantarkastajaa, kirjanpitäjää, osakkeenomistajaa ja pankin edustajaa. Tutkimuksen tulosten perusteella asunto-osakeyhtiön tilintarkastus ei eroa osakeyhtiön tilintarkastuksesta perusasioissaan. Asunto-osakeyhtiön tilintarkastuksen erityispiirteet muodostuvat sääntelyn lisäksi asunto-osakeyhtiöille ominaisista laskelmista kuten lainaosuus-, hankeosuus- ja vastikerahoituslaskelmista sekä talousarviovertailusta. Asunto-osakeyhtiön tilintarkastukseen tuovat erityispiirteitä myös osakeyhtiöstä poikkeavat tuloksenjärjestelykeinot kuten poistojen vapaaehtoisuus, erilaiset rahastoinnit ja asuintalovaraus. Lisäksi asunto-osakeyhtiöissä korostuu osakkeenomistajien yhdenvertaisuus. Tutkimus osoitti, että pienissä asunto-osakeyhtiöissä tilintarkastajan vapaaehtoinen valinta ei ole tarpeellista, jos asunto-osakeyhtiössä on vain perustoimintaa. Tilintarkastaja kannattaa valita vapaaehtoisesti, jos asunto-osakeyhtiössä on suuria remontteja tai lainaosuuslaskelmia. Tilintarkastuksesta hyötyvät erityisesti osakkeenomistajat, mutta myös isännöitsijä, hallitus, kirjanpitäjä ja verottaja.

Säilöntämenetelmien parantaminen höyryvoimaprosessissa

Lahti Energia Oy:n kivihiiltä polttavan Kymijärvi I voimalaitoksen vuotuiset käyttötunnit ovat vähentyneet. Syy vähennykseen on ollut uuden kaasutusvoimalaitoksen käyttöönotto vuonna 2012, jolloin vanhan voimalaitoksen käytölle ei ole ollut tarvetta kesäkuukausina. Seisonta-aikana voimalaitoksen höyryvoimaprosessi tulee säilöä. Säilönnällä tarkoitetaan toimenpiteitä, joilla estetään korroosio-olosuhteiden syntyminen voimalaitoksen laitteisiin. Säilöntätavasta riippuen estetään joko hapen tai kosteuden esiintyminen. Tässä diplomityössä tutkitaan eri säilöntämenetelmien ominaisuuksia tavoitteena löytää sopivin vaihtoehto vanhalle kivihiilivoimalaitokselle. Työssä perehdytään teorian kautta kolmeen menetelmään voimalaitoksen kattilan säilönnässä. Typpi- ja märkäsäilönnässä estetään hapen ja kuivailmasäilönnässä kosteuden esiintyminen. Työssä on myös tutkittu kattilan säilöntämenetelmien vaikutuksia muihin laitteistoihin ja järjestelmiin. Tuloksien perusteella voidaan todeta, että kuivailmasäilöntä on toimivin ratkaisu voimalaitoksen viimeisille käyttövuosille. Voimalaitoksen jäädessä varavoimalaitokseksi on typpisäilöntä kustannustehokkain vaihtoehto.

Impact of reliability of supply on long-term development approaches to electricity distribution networks

The Finnish electricity distribution sector, rural areas in particular, is facing major challenges because of the economic regulation, tightening supply security requirements and the ageing network asset. Therefore, the target in the distribution network planning and asset management is to develop and renovate the networks to meet these challenges in compliance with the regulations in an economically feasible way. Concerning supply security, the new Finnish Electricity Market Act limits the maximum duration of electricity supply interruptions to six hours in urban areas and 36 hours in rural areas. This has a significant impact on distribution network planning, especially in rural areas where the distribution networks typically require extensive modifications and renovations to meet the supply security requirements. This doctoral thesis introduces a methodology to analyse electricity distribution system development. The methodology is based on and combines elements of reliability analysis, asset management and economic regulation. The analysis results can be applied, for instance, to evaluate the development of distribution reliability and to consider actions to meet the tightening regulatory requirements. Thus, the methodology produces information for strategic decision-making so that DSOs can respond to challenges arising in the electricity distribution sector. The key contributions of the thesis are a network renovation concept for rural areas, an analysis to assess supply security, and an evaluation of the effects of economic regulation on the strategic network planning. In addition, the thesis demonstrates how the reliability aspect affects the placement of automation devices and how the reserve power can be arranged in a rural area network.

Järviruo´on polttokoe Väkiparran tilan lämpölaitoksessa

Rannoilla ja matalissa vesissä voimakkaasti levinnyt järviruoko muodostaa suuren biomassareservin, jonka suunnitelmallisella korjuulla voidaan saavuttaa monia ympäristöhyötyjä. Luonnon- ja vesienhoitotöiden kustannustehokkuutta ja kiinnostavuutta voidaan lisätä ruokomassan hyötykäytöllä. Talvella korjattavan järviruo’on yksi potentiaalinen käyttökohde on poltto energiaksi muiden korsimateriaalien tapaan. Polttokokeen tavoitteena oli testata puhtaan järviruokosilpun polttoa laitoksessa, joka soveltuu korsimateriaalien polttoon. Teknisten kokemusten lisäksi tavoitteena oli hankkia mittaustietoa järviruo’on polton päästömääristä ja savukaasujen laadusta, sekä vertailla saatuja tietoja samassa laitoksessa tehtyyn puuhakkeen polttokokeen tuloksiin. Koepoltto tehtiin Väkiparran tilan lämpölaitoksessa, jonka polttoteho on 990 kW. Polttoaineen syöttöjärjestelmä on suunniteltu huomioimaan polttoaineen laadun vaihtelut ja polttoaine siirretään varastosta pesäruuville kolakuljettimella. Savukaasujen mittauksessa sovellettiin standardin EN 13284-1 määräyksiä. Järviruoko korjattiin kaksoissilppuri –rinnekone –yhdistelmällä maaliskuun alussa 2013. Silppurin terämäärän tarve aliarvioitiin ja silpussa oli runsaasti pitkiä, jopa yli 30 cm mittaisia korsia. Leikkuupäivien kostean sään vuoksi ruoko oli kosteaa (kosteusnäytteet 24-34 %). Kokeen aikana poltettiin noin 40 kuutiota ruokosilppua ja 20 tunnin koepolton aikana tuotettiin energiaa n. 4 MW. Laitoksen vakiosäädöillä saavutettiin n. 300 kW/h teho. Syöttölaitteiden teho rajoitti suuremman polttotehon saavuttamista, koska kevyttä silppua ei pystytty toimittamaan nopeammin pesään. Pitkät korret vaikeuttivat aluksi silpun syöttöä kolakuljettimelta pesäruuville, mutta syöttö alkoi sujua sen jälkeen, kun varastossa lajiteltiin silpusta pisimmät korret pois. Ruo’on kosteus ei vaikuttanut palamistulokseen, ruokosilppu paloi pesässä hyvin eikä palamatonta ainetta jäänyt tuhkaan. Typen oksidien pitoisuudet ja hiukkaspäästöt olivat ruokoa poltettaessa samaa luokka kuin puuhakkeen poltossa ja arvot jäivät alle viitteellisten päästöraja-arvojen (Valtioneuvoston asetus 750/2013, liite 1). Ruo’on poltosta mitatut rikkidioksidin pitoisuudet ylittivät viitteelliset päästöraja-arvot ja ero puun polttoon oli selkeä. Rikkidioksidin pitoisuuksista arvioitiin olevan jonkin verran riskiä kattilan korroosiovaurioiden syntymiselle. Häkäpitoisuudet olivat ruo’on poltossa selvästi korkeammat, mutta pitoisuuksia voidaan kuitenkin pitää alhaisina. Ruokotuhkasta analysoidut metallipitoisuudet jäivät selvästi alle MMM:n asetuksen 24/11 mukaisten enimmäispitoisuuksien tuhkan käytölle metsätaloudessa. Kokeen perusteella voidaan arvioida, että ruoko sopii poltettavaksi laitoksessa, kunhan silppu on kooltaan riittävän lyhyttä. Tekninen käyttövarmuus, korroosioriskit ja rikkidioksidipäästöt huomioiden järkevä käyttötapa on kuitenkin seospoltto hakkeen kanssa. Luonnon- ja vesienhoidon sivutuotteena syntyvää ruokosilppua kannattaa kuljettaa poltettavaksi, kun kuljetusmatka on lyhyt ja kuljetus tehdään isoilla kuorma-autoilla.

Painted Into a Corner by Communities and Collections? Free Yourself with Metadata

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

Repository sustainability

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

Osaamisen johtaminen - käytäntöjä ja kehittämistarpeita henkilöstön näkökulmasta

Tämän pro gradu -tutkimuksen tavoitteena oli tutkia osaamisen johtamisen käytäntöjä ja kehittämistarpeita kohdeorganisaatiossa henkilöstön näkökulmasta. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten tehtyjä henkilöstötutkimuksia on hyödynnetty kohdeorganisaatiossa ja näkyykö tämä hyödyntäminen käytännön johtamisessa henkilöstön mielestä. Tutkimus suoritettiin laadullisena tapaustutkimuksena ja empiirinen aineisto kerättiin kuudella teemahaastattelulla, jotka analysoitiin sisällönanalyysimenetelmällä. Tutkimuksessa kartoitettiin, millaisia osaamisen johtamisen käytäntöjä kohdeorganisaatiossa on. Tutkimuksen tuloksien perusteella osaamisen johtamisen peruselementit ovat olemassa: säännölliset palaverit koettiin tärkeiksi, mutta koulutuksien ja kehityskeskusteluiden järjestämisessä sekä jälkiseurannassa henkilöstö näki parannettavaa. Myös hiljaisen tiedon siirtäminen ja hyödyntäminen koettiin merkittäväksi tekijäksi organisaation onnistuneen toiminnan ja jatkuvuuden kannalta. Tutkimuksessa todettiin osaamisen johtamisen kehittämisen ja osaamisen kehittämisen menetelmien linkittyvän vahvasti toisiinsa ja tutkimuksen tuloksena esitettiin konkreettisia toimenpide-ehdotuksia osaamisen johtamisen kehittämisestä kohdeorganisaation johdolle. Tutkimuksen mukaan osaamisen johtaminen ja henkilöstöjohtaminen sulautuvat toisiinsa, eikä niitä voida tarkastella erikseen. Johdon ja henkilöstön välisellä vuorovaikutuksella on suuri merkitys onnistuneelle osaamisen johtamiselle. Keskeistä on kytkeä osaamisen johtaminen organisaation käytäntöihin ja varata sen implementointiin riittävästi resursseja.