Reaaliaikaisen PMU-mittaustiedon hyödyntäminen voimajärjestelmän valvonnassa

Tämä työ on tehty Fingrid Oyj:lle. Työn tavoitteena oli tutkia, miten reaaliaikaista PMU-mittaustietoa voidaan hyödyntää voimajärjestelmän valvonnassa. Voimajärjestelmän dynaamisia ilmiöitä ovat jännite- ja kulmastabiilius. Työssä tutkittiin voimajärjestelmän kulmastabiiliutta PSS/E-ohjelmalla simuloitujen mittaustulosten perusteella. Fouriermuunnoksen tulokset osoittavat, että huonoiten vaimeneva taajuuskomponentti on 0,3 Hz taajuus. Lisäksi tiedetään, että huonosti vaimeneva taajuuskomponentti rajoittaa siirtokapasiteettia. Voimajärjestelmän stabiiliutta voidaan esittää Wide Area Monitoring -järjestelmien (WAMS) avulla. WAMS perustuu Phasor Measurement -laitteen (PMU) reaaliaikaiseen mittaustekniikkaan. Jännitteen vaihekulman mittaaminen mahdollistaa voimajärjestelmän tilan määrittämisen reaaliajassa. Työssä on esitelty Fingridin käytössä oleva WAMS ja lisäksi esitelty kolmen eri laitetoimittajan WAMS:n rakennetta ja operaattorin käyttöön tarkoitettuja käyttöliittymiä. WAMS:n rakenteet ovat pääpiirteittäin samanlaisia, mutta stabiiliuden visuaalisessa esittämisessä on eroja. PMU -mittaustietoja on mahdollista tuoda käytönvalvontajärjestelmään erillisellä tiedonsiirtoprotokollalla. PMU-mittaustiedon hyödyntäminen käytönvalvontajärjestelmän toimintaaluenäytöllä mahdollistaa verkon tilan esittämisen reaaliajassa. Roottorin kulmastabiilius esitetään Fingridin käytönvalvontajärjestelmässä vaihekulmaerojen avulla ja työssä on esitetty, kuinka vaihekulmaeron arvolla on vaikutus tehonsiirtoon. Vaihekulmaeron arvo kuvaa vian jälkeisen tehoheilahtelun voimakkuutta. PMU-mittaustiedon esittäminen antaa operaattorille selkeämmän kuvan ylläpitää tehonsiirto turvallisella tasolla ja epästabiilin heilahtelun havainnoiminen vähentää suurhäiriön riskiä. Tulevaisuudessa siirtoverkon kehittyessä tarvitaan operaattorin käyttöön myös nopeita stabiilisuutta esittäviä työkaluja.

Sensoriteknologia rakennetun alueen taistelussa

Nykyajan sodankäynti painottuu yhä enemmän taisteluun informaatiosta. Informaation perusteella muodostetaan tilannekuva, jonka avulla päätökset tehdään. Informaation hankinnassa on sensoriteknologia keskeisessä asemassa. Kaupunkien merkityksen korostumisen seurauksena pääosa nykyajan taisteluista tullaan käymään ainakin osittain rakennetulla alueella. Sensorien toiminnan kannalta rakennettu alue on aivan erilainen ympäristö kuin esimerkiksi metsämaasto. Esimerkiksi lyhyet tähystysetäisyydet erityisesti sisätiloissa, rajoitettu näkyvyys, erilaisista materiaaleista valmistetut rakennukset ja pinnat sekä valoisuuden vaihtelu sisätiloissa asettavat uusia vaatimuksia sensorien suorituskyvylle. Tutkimuksessa tarkastellaan uhkamallina Yhteiskunnan turvallisuusstrategian mukaista strategista iskua, jonka osakohteina voivat olla esimerkiksi sähkön jakelun valvomot ja materiaalin varastotilat. Näiden kohteiden lisäksi tarkastellaan ulkotiloja yleisesti. Tutkimus on kirjallisuustutkimus ja sen tarkastelutapa on tekninen. Tutkimuksen ensimmäisen osan tarkoituksena on selvittää eri sensoreiden suorituskyky ja kehityksen tulevaisuudennäkymiä. Tutkimuksen toisessa osassa tarkastellaan eri sensorijärjestelmien sopivuutta tilannekuvan hankkimiseen ja ylläpitoon rakennetulla alueella kahta esimerkkitapausta soveltaen. Tavoitteena on selvittää rakennetun alueen asettamat reunaehdot eri sensorijärjestelmille. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että yksittäiseen teknologiaan perustuva sensori ei ole suorituskykyinen rakennetulla alueella. Eri teknologiat soveltuvat eri olosuhteisiin ja monien nykyisten järjestelmien suorituskyky rakennetulla alueella on hyvin rajoittunut. Tutkimuksen perusteella tulevaisuudessa korostuvat erityisesti optronisten sensorien integrointi yhteen laitteeseen, liikuteltavat sensorit sekä langattomat sensoriverkot. Sensoriteknologia rakennetulla alueella vaatii runsaasti lisätutkimusta esimerkiksi sensorin lavetin merkityksestä ja taistelunkestävyydestä sekä taktisten miehittämättömien ilmaalusten käytöstä sisä- ja ulkotiloissa.

Seuraavan hävittäjähankkeen ideointivaiheessa käytettäviä suorituskykykriteerejä

Nykyisen torjuntahävittäjäkaluston elinkaaren päättyminen 2025 - 2030 aiheuttaa tarpeen aloittaa korvaavan suorituskyvyn rakentamisen suunnittelu ja tutkiminen lähivuosina. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa suorituskykykriteerejä huomioitavaksi seuraavan hävittäjähankkeen ideointivaiheessa tapahtuvaan operatiivisten suorituskykyvaatimusten laadintaan. Ideointivaiheessa ei päätetä miten suorituskyky toteutetaan ja sen takia tutkimuksessa hävittäjä -termi käsitti laaja-alaisesti miehittämättömän ja miehitetyn vaihtoehdon. Strateginen suunnittelunprosessi ja suorituskyvyn rakentaminen on puolustusvoimissa muutoksen alla. Puolustusvoimat on siirtymässä enemmän suorituskykylähtöiseen kehittämiseen. Suorituskykylähtöisen kehittämisen mahdollistamiseksi on meneillään olevalla suunnittelukierroksella luotu luonnoksena määrittely puolustusjärjestelmän suorituskykyalueista. Tutkimuksessa käytettiin suorituskyvyn käsitemallin kyvykkyysnäkymää luvussa 3 esitellyin rajauksin. Kyvykkyysnäkymän soveltuvuuden selvittämiseksi tutkimuksessa tutkittiin puolustusjärjestelmän suorituskykyalueiden sekä suorituskyvyn käsitemallin ja sen kyvykkyysnäkymän liittymistä suorituskyvyn rakentamiseen tulevaisuudessa. Tutkimuksessa käytettiin pääosin Survey -kirjallisuustutkimusta ja puolustusvoimien asiantuntijoille sekä teollisuudelle suunnattua avointa kyselyä tulevaisuuden suorituskykykriteereistä. Tutkimuksen näkökulmana oli projekti-/hankehenkilöstön näkökulma seuraavassa hävittäjähankkeessa. Kyselyjen ja alaan liittyvien julkaisujen perusteella koottiin merkittävimpiä havaintoja kyvykkyysnäkymäalueittain. Tulokset on esitetty edellä mainitulla jaottelulla luvussa 4. Toimintaympäristötietoisuus ei esiintynyt alkuperäisessä merkityksessään, vaan se rajattiin tässä tutkimuksessa käsittelemään tilannetietoisuutta. Merkittävimpinä tuloksina oli suorituskykyjen osalta verkottumisen, toimintaympäristötietoisuuden, tiedon vastaanottamisen ja jakamisen sekä tiedon yhdistämistä tukevan automatiikan vaatimusten korostuminen. Huomattava tekijä oli edellä mainittujen kykyjen sidonnaisuus toisiinsa. Tulevaisuuden järjestelmät nähtiin komplekseina ja nykyisiä kalliimpina. Verkottuminen korostuu taistelun lisäksi myös logistiikassa (huoltoketjun optimointi) ja joukkojen tuottamisessa (virtuaalisimulaattoriympäristöjen tarve). Hävittäjällä pitää olla kyky vaikuttaa tarkasti kauas ja lähelle, joko omaan tai muiden antamaan maalinosoitukseen. Vaikutukseen tulee pystyä kineettisesti ja ei-kineettisesti. Hävittäjän suojan on koostuttava laajasta keinovalikoimasta, johon liittyy oleellisesti erilaiset häiveteknologiat. Puolustusministeriön materiaalistrategian vaatimuksena oleva kansallinen ja kansainvälinen yhteistoimintakyky nähtiin kaluston optimoinnin kannalta välttämättömänä. Elinjakson kustannustehokkuuden varmistamiseksi seuraavan hävittäjän sensori- ja asejärjestelmä tulisi kyetä ylläpitämään uhkaa vastaavalla tasolla koko elinkaaren ajan ilman suuria rakenteellisia päivityksiä. Käytettävyys pidetään korkeana esimerkiksi hävittäjän kyvyllä ottaa vastaan uusia aseita ja sensoreita plug and play tyylisesti. Tutkimustulosten perusteella mielenkiintoisin jatkotutkimustarve on verkottumisen tuoma suorituskyvyn lisääntyminen ja sen merkitys tulevaisuuden hävittäjäkoneissa.

Tasasähköverkon modulaarisen vaihtosuuntaajan rakenne- ja kustannusanalyysi

Diplomityössä tarkastellaan tapausta, jossa tasasähköverkon vaihtosuuntaaja toteutetaan kolmella yksivaiheisella suuntaajalla yhden kolmivaiheisen sijaan. Modulaarinen rakenne mahdollistaa sen, että osa vaiheista voitaisiin sammuttaa kun kuormitus on erittäin pientä eikä kuorma ole kolmivaiheista. Galvaaninen erotus oletetaan tehtävän erottavalla DC-DC -konvertterilla, joka mahdollistaa samalla vaihtosuuntaajan DC-syöttöjännitteen muuttamisen. Työssä tutkitaan, mitkä tekijät vaikuttavat DC-syöttöjännitteen valintaan sekä tehdään valinta kyseisen jännitteen arvolle. Valittua jännitetasoa käytetään vaihtosuuntaajan suunnittelemiseen. Vaihtosuuntaajan rakennetta tarkastellaan vaihtosuuntaussillan kytkinkomponenttien sekä lähtöjännitteen suotimen osalta. Yksivaiheiselle moduulille määritetään optimaalinen teholuokka investointi- ja käyttökustannusten kannalta. Tarkastelu pitää sisällään erilaisten transistoritekniikkojen, kytkentätaajuuksien sekä kahden suodintyypin vaikutuksen kustannustehokkuuteen.

Electroactive ion exchange membranes based on conducting polymers

Ion exchange membranes are indispensable for the separation of ionic species. They can discriminate between anions and cations depending on the type of fixed ionic group present in the membrane. These conventional ion exchange membranes (CIX) have exceptional ionic conductivity, which is advantageous in various electromembrane separation processes such as electrodialysis, electrodeionisation and electrochemical ion exchange. The main disadvantage of CIX membranes is their high electrical resistance owing to the fact that the membranes are electronically non conductive. An alternative can be electroactive ion exchange membranes, which are ionically and electronically conducting. Polypyrrole (PPy) is a type of electroactive ion exchange material as well as a commonly known conducting polymer. When PPy membranes are repeatedly reduced and oxidised, ions are pumped through the membrane. The main aim of this thesis was to develop electroactive cation transport membranes based on PPy for the selective transport of divalent cations. Membranes developed composed of PPy films deposited on commercially available support materials. To carry out this study, cation exchange membranes based on PPy doped with immobile anions were prepared. Two types of dopant anions known to interact with divalent metal ions were considered, namely 4-sulphonic calix[6]arene (C6S) and carboxylated multiwalled carbon nanotubes (CNT). The transport of ions across membranes containing PPy doped with polystyrene sulphonate (PSS) and PPy doped with para-toluene sulphonate (pTS) was also studied in order to understand the nature of ion transport and permeability across PPy(CNT) and PPy(C6S) membranes. In the course of these studies, membrane characterisation was performed using electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) and scanning electron microscopy (SEM). Permeability of the membranes towards divalent cations was explored using a two compartment transport cell. EQCM results demonstrated that the ion exchange behaviour of polypyrrole is dependent on a number of factors including the type of dopant anion present, the type of ions present in the surrounding medium, the scan rate used during the experiment and the previous history of the polymer film. The morphology of PPy films was found to change when the dopant anion was varied and even when the thickness of the film was altered in some cases. In nearly all cases the permeability of the membranes towards metal ions followed the order K+ > Ca2+ > Mn2+. The one exception was PPy(C6S), for which the permeability followed the order Ca2+ ≥ K+ > Mn2+ > Co2+ > Cr3+. The above permeability sequences show a strong dependence on the size of the metal ions with metal ions having the smallest hydrated radii exhibiting the highest flux. Another factor that affected the permeability towards metal ions was the thickness of the PPy films. Films with the least thickness showed higher metal ion fluxes. Electrochemical control over ion transport across PPy(CNT) membrane was obtained when films composed of the latter were deposited on track-etched Nucleopore® membranes as support material. In contrast, the flux of ions across the same film was concentration gradient dependent when the polymer was deposited on polyvinylidene difluoride membranes as support material. However, electrochemical control over metal ion transport was achieved with a bilayer type of PPy film consisting of PPy(pTS)/PPy(CNT), irrespective of the type of support material. In the course of studying macroscopic charge balance during transport experiments performed using a two compartment transport cell, it was observed that PPy films were non-permselective. A clear correlation between the change in pH in the receiving solution and the ions transported across the membrane was observed. A decrease in solution pH was detected when the polymer membrane acted primarily as an anion exchanger, while an increase in pH occurred when it functioned as a cation exchanger. When there was an approximately equal flux of anions and cations across the polymer membrane, the pH in the receiving solution was in the range 6 - 8. These observations suggest that macroscopic charge balance during the transport of cations and anions across polypyrrole membranes was maintained by introduction of anions (OH-) and cations (H+) produced via electrolysis of water.

Paper for printed electronics and functionality

Mass-produced paper electronics (large area organic printed electronics on paper-based substrates, “throw-away electronics”) has the potential to introduce the use of flexible electronic applications in everyday life. While paper manufacturing and printing have a long history, they were not developed with electronic applications in mind. Modifications to paper substrates and printing processes are required in order to obtain working electronic devices. This should be done while maintaining the high throughput of conventional printing techniques and the low cost and recyclability of paper. An understanding of the interactions between the functional materials, the printing process and the substrate are required for successful manufacturing of advanced devices on paper. Based on the understanding, a recyclable, multilayer-coated paper-based substrate that combines adequate barrier and printability properties for printed electronics and sensor applications was developed in this work. In this multilayer structure, a thin top-coating consisting of mineral pigments is coated on top of a dispersion-coated barrier layer. The top-coating provides well-controlled sorption properties through controlled thickness and porosity, thus enabling optimizing the printability of functional materials. The penetration of ink solvents and functional materials stops at the barrier layer, which not only improves the performance of the functional material but also eliminates potential fiber swelling and de-bonding that can occur when the solvents are allowed to penetrate into the base paper. The multi-layer coated paper under consideration in the current work consists of a pre-coating and a smoothing layer on which the barrier layer is deposited. Coated fine paper may also be used directly as basepaper, ensuring a smooth base for the barrier layer. The top layer is thin and smooth consisting of mineral pigments such as kaolin, precipitated calcium carbonate, silica or blends of these. All the materials in the coating structure have been chosen in order to maintain the recyclability and sustainability of the substrate. The substrate can be coated in steps, sequentially layer by layer, which requires detailed understanding and tuning of the wetting properties and topography of the barrier layer versus the surface tension of the top-coating. A cost competitive method for industrial scale production is the curtain coating technique allowing extremely thin top-coatings to be applied simultaneously with a closed and sealed barrier layer. The understanding of the interactions between functional materials formulated and applied on paper as inks, makes it possible to create a paper-based substrate that can be used to manufacture printed electronics-based devices and sensors on paper. The multitude of functional materials and their complex interactions make it challenging to draw general conclusions in this topic area. Inevitably, the results become partially specific to the device chosen and the materials needed in its manufacturing. Based on the results, it is clear that for inks based on dissolved or small size functional materials, a barrier layer is beneficial and ensures the functionality of the printed material in a device. The required active barrier life time depends on the solvents or analytes used and their volatility. High aspect ratio mineral pigments, which create tortuous pathways and physical barriers within the barrier layer limit the penetration of solvents used in functional inks. The surface pore volume and pore size can be optimized for a given printing process and ink through a choice of pigment type and coating layer thickness. However, when manufacturing multilayer functional devices, such as transistors, which consist of several printed layers, compromises have to be made. E.g., while a thick and porous top-coating is preferable for printing of source and drain electrodes with a silver particle ink, a thinner and less absorbing surface is required to form a functional semiconducting layer. With the multilayer coating structure concept developed in this work, it was possible to make the paper substrate suitable for printed functionality. The possibility of printing functional devices, such as transistors, sensors and pixels in a roll-to-roll process on paper is demonstrated which may enable introducing paper for use in disposable “onetime use” or “throwaway” electronics and sensors, such as lab-on-strip devices for various analyses, consumer packages equipped with product quality sensors or remote tracking devices.

Häivehävittäjän torjunta nykyaikaisella torjuntahävittäjällä

Sotilasilmailun viimeisintä kehitystä edustavat häivehävittäjät, joissa pyritään häiveominaisuuksia sekä uusinta sensori- ja moottoritekniikkaa hyödyntämällä ylivertaiseen suorituskykyyn muihin hävittäjiin verrattuna. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan häivehävittäjien suorituskykyä taktisesta näkökulmasta. Tutkimuksen tavoitteena on hyödyttää taktiikan jatkotutkimusta selvittämällä, mitkä häivehävittäjän ominaisuudet ja taktiset periaatteet ovat merkittävimpiä, kun suunnitellaan sen torjuntaa nykyaikaisella torjuntahävittäjällä. Tutkimus toteutettiin julkisesti saatavilla olevien kirjallisten lähteiden sisältöä analysoimalla hyödyntämällä hypoteettisdeduktiivista tutkimusmenetelmää. Tutkimusaineisto koostuu ilmailualan kirjallisista julkaisuista sekä internet-sivustoilta kerätyistä artikkeleista. Aineiston johdonmukainen analyysi tehtiin tarkastelemalla tutkimustyön aikana syntynyttä tutkimushypoteesia, jonka mukaan paras menetelmä häivehävittäjän torjumiseksi nykyaikaisella torjuntahävittäjällä olisi pyrkiä huomaamattomasti näköetäisyydelle ja haastaa se taisteluun infrapunasensoreiden kantamalla. Myös tutkimusraportti ja tutkimuksen tulokset rakentuvat tämän tutkimushypoteesin ympärille. Häivehävittäjän havaitseminen näköetäisyyden ulkopuolella hävittäjätutkan avulla on erittäin vaikeaa. Näköetäisyydelle kannattaisi pyrkiä hakeutumaan häivehävittäjän alta matalalla lentäen samalla maanpinnan tutkakatveita hyödyntäen. Nykyaikaisten ilmataisteluohjusten suorituskyvyllä taistelun ratkaisemiseksi ei välttämättä edes synny kaartotaistelua, vaan taistelun voittaa yllätykseen kyennyt osapuoli. Jos torjuntahävittäjällä sitoudutaan kaartotaisteluun häivehävittäjän kanssa, häivehävittäjän jatkuva liikehtimiskyky on ylivoimainen, mutta sen hetkellinen liikehtimiskyky ei tämän tutkimuksen perusteella ole merkittävästi parempi. Taistelu on siis mahdollista voittaa, jos ratkaisuun kyetään nopeasti taistelun alkuvaiheessa. Tämän tutkimuksen perusteella nykyaikaisella torjuntahävittäjällä voidaan torjua häivehävittäjä sen huomattavasta suorituskyvystä huolimatta. Taktisista periaatteista torjunnassa on tärkeää pyrkiä hyödyntämään erityisesti yllätystä ja aloitetta. Tutkimuksen mukaan häivehävittäjä kannattaa aina pyrkiä haastamaan mahdollisimman matalalla ja suurella nopeudella. Torjunnan suunnittelun kannalta tulisi tutkia tarkemmin osapuolten tutkien suorituskykyä ja hakeutumisgeometrioita häivehävittäjän nopeusluokan maalille. Näköetäisyydellä taistelun kannalta tärkeimmät tutkittavat kohteet ovat häiveominaisuuksien vaikutukset infrapunaohjusten seurantaetäisyyksiin ja häivehävittäjien todellinen aerodynaaminen suorituskyky. Ylipäätään torjunnan mahdollistamiseksi tärkeimmät tutkimuskohteet ovat häivehävittäjän seurantaan kykenevät sensorit, sillä nykyaikaisilla torjuntahävittäjillä on erittäin rajallinen kyky löytää häivehävittäjä. Olisi kannattavaa tutkia, onko torjuntahävittäjään asennettava pitkän kantaman infrapunasensori ehdoton varuste tulevaisuuden ilmasodankäynnissä häiveominaisuuksia vastaan.

Häivetekniikan nykytila

Tutkielmassa käsitellään tutka-alueen häivetekniikkaa ja sen huomioon ottamista aluksissa. Häiveteknologian käyttö on noussut viime vuosina merkittäväksi osaksi taistelualusten omasuojajärjestelmiä. Merellä tapahtuva tiedustelu, valvonta ja tulenjohto aiheuttavat kilpajuoksun toisaalta maalin havaitsemisen suhteen ja toisaalta paljastumisen suhteen. Tämä ilmenee sensori- ja häiveteknologian välisenä kehityskilpailuna. Häivetekniikan merkitys korostuu, kun maiden laivastot pienenevät. Sen avulla minimoidaan tappioita ja taistelunkestävyys paranee. Häivetekniikalla kyetään suojaamaan aluksia ennakoivasti. Sen avulla kyetään välttämään omaan toimintaan kohdistuvaa tiedustelua sekä suojautumaan tulenjohdolta. Päätutkimuskysymyksenä on: Miten aluksen näkyvyyteen voidaan vaikuttaa merellä. Tutkielmaan on asetettu lisäksi kolme alakysymystä. Ensimmäinen alakysymys käsittelee muotoilun merkitystä häivetekniikalle. Toinen alakysymys määrittää materiaalien roolia häiveteknologiassa ja kolmas tutkimuskysymys käsittelee olosuhteiden vaikutusta häiveteknologiaan sekä uusien runkoratkaisujen tuomia mahdollisuuksia alussuunnitteluun ja häiveteknologiaan Kirjallinen aineisto on kerätty pääsääntöisesti kirjastoista. Artikkelit ovat suurimmaksi osaksi internetissä olevista tietokannoista. Haastattelut on tehty puolustusvoimien sisällä. Johtopäätöksissä esitellään, millaisia ratkaisuja aluksen tutkaherätteen pienentämiseksi käytetään maailmalla tällä hetkellä. Mukaan on otettu myös mahdollisia tulevaisuuden näkymiä, jotka pohjautuvat lähteistä saatavaan informaatioon.

Kiteen mekaanisten värähtelyjen vaimentaminen takaisinkytkennällä

Pulseri on laite, joka tuottaa noin 10 MHz:n taajuudella olevan sähköisen pulssin, joka ohjataan kiteeseen. Kide lähettää korkeataajuuksisen ääniaallon ja toimii samalla vastaanottimena kaikuna heijastuneille ääniaalloille. Kide ja membraanikalvo ovat vedessä. Ääniaalto heijastuu takaisin suodatusmembraanikalvosta, jolla on tarkoitus erotella epäpuhtauksia. Membraanikalvo ja kide ovat millimetrin etäisyydellä toisistaan ja ääniaalloilla kestää noin 1,3 mikrosekuntia kulkea kiteestä membraanikalvon pinnalle ja siitä kaikuna takaisin kiteeseen. Saadaksemme luotettavia tuloksia ääniaallon kulkuajasta, kiteen tulee olla värähtelemättömässä tilassa silloin, kun kaikuna palaava pulssi saapuu takaisin. Työssä keskitytään kiteen vaimentamiseen mahdollisimman nopeasti lähetetyn pulssin jälkeen ja siihen liittyviin ongelmiin.

Täsmäviljely ja ravinteiden käytön tarkentaminen

Ravinnetaseiden vaihtelut peltolohkojen välillä ja myös niiden sisällä voivat olla suuria. Toisissa paikoissa lannoituspanoksia hukataan, jolloin sadon käyttämättä jättämät ravinteet ovat alttiina huuhtoutumiselle pinta- ja pohjavesiin. Toisissa pellon osissa puolestaan sadontuottokyky saattaa olla vajaassa käytössä. Molemmissa tapauksissa aiheutuu taloudellista menetystä. Silmämääräisesti ravinnetaseiden vaihtelun määrän todentaminen on mahdotonta, ja siksi tarvitaan erilaisia mittausmenetelmiä. Alati kehittyvät täsmäviljelytekniikat tarjoavat käytännön työkaluja pellon vaihtelun mittaamiseen sekä vaihtelun huomioon ottamiseen viljelyn toteutuksessa. Kehittyvät ja yleistyvät tekniikat halpenevat, tulevat entistä luotettavammiksi ja käytettävämmiksi. Paikkatiedon hallinta on täsmäviljelyn avain. Paikkatiedon mittaaminen ja yhdistäminen eri lähteistä, tiedon analysointi ja käyttö viljelyn suunnittelussa sekä työn ja koneiden ohjaamisessa vaatii uudenlaista osaamista ja asennoitumista niin viljelijältä kuin hänen työtään tukevalta ja siihen linkittyvältä toimijaverkolta. Lähitulevaisuudessa on odotettavissa automaation käytön lisääntymistä niin työkoneiden, tiedonkeruun kuin tiedonhallinnan osalta. Sensori- ja sensoriverkkoteknologiat, kaukokartoitusteknologiat, ISOBUS-työkoneet ja web-pohjaiset tiedonhallintapalvelut asemoivat viljelyn ja sen toteutustekniikat uudelle tietämyksen, käytön ja tietoisuuden tasolle. Tuotantoprosessien tarkempi ohjaaminen helpottuu. Uusien teknologioiden mahdollistama vaivaton tiedonkeruu ja työn dokumentointi avaavat mahdollisuuden parempaan tuotannon läpinäkyvyyden ja vastuullisuuden osoittamiseen. Raportti on toteutettu osana Tehoa maatalouden vesiensuojeluun (TEHO) -hanketta.

Kainastonjoen yläosan järjestelyn velvoitetarkkailu : Loppuraportti

Kainastonjoen yläosan järjestelyn vaikutuksia hankealueen vedenlaatuun tarkkailtiin yhtenä vuonna ennen vesistötöiden alkamista eli vuonna 2006, töiden toteuttamisvuosina 2007–2009 sekä kolmena töiden jälkeisenä vuonna 2010–2012. Vesistötyöt aiheuttivat ajoittain hyvin voimakasta kiintoaine-, rauta- ja alumiinipitoisuuksien kasvua sekä samentumista Kainastonjoella. Pahin tilanne oli 9.1.2008,jolloin esimerkiksi kiintoainepitoisuus oli lähes 100-kertainen vielä yhdeksän kilometrin päässä työalueesta. Keväällä 2009 kiintoainepitoisuus kasvoi voimakkaasti hankealueella ilmeisesti osittain sen takia, että kevään sulamisvedet huuhtoivat kiintoainetta vastakaivetuista jokiluiskista. Työvuosien jälkeen Kainastonjoen vedenlaatu oli samalla tasolla kuin ennen töiden aloittamista. Kainastonjoen kasvillisuutta kartoitettiin ennen vesistötöiden alkua vuonna 2006 ja kolme vuotta töiden valmistumisen jälkeen vuonna 2012. Vedessä kasvavien lajien esiintymät vaikuttivat enimmäkseen merkittävässä määrin runsastuneen, mikä saattoi aiheutua tehdyistä vesistötöistä. Jokea levennettiin pääosin kuivatyönä vedenpinnan yläpuolelta, minkä seurauksena uoman reunoille muodostui tasanne kaivetulle kohdalle. Tasanne jäi vedenpinnan alapuolelle siellä, missä pohjapatojen vedenpintaa nostava vaikutus ulottui.Muodostuneille tasanteille saattoi levittyä lajeja rannoilta tai vedestä. Jokiluiskat olivat varsin hyvin kasvittuneita töiden valmistuttua. Kainastonjoen yläosan vesistötöiden vaikutusta koskikalaston lajikoostumukseen ja yksilötiheyteen seurattiin sähkökalastuksin hankealueella ja sen alapuolella. Suvantojen kalojen esiintymistä ja lajikoostumusta seurattiin katiskakalastuksin. Sähkö- ja katiskakalastukset toteutettiin yhtenä vuotena ennen vesistötöiden aloittamista eli vuonna 2006 sekä työvuosina 2008–2009 ja kolmena vuotena (2010–2012) töiden päättymisen jälkeen. Hankkeen vaikutuksia kalastukseen selvitettiin kalastustiedusteluilla. Sähkökalastuksen saalislajit olivat ahven, harjus, hauki, kivennuoliainen, kivisimppu, made, pikkunahkiainen, salakka ja särki. Pyyntivuosina kuoriutuneita harjuksia ei jäänyt saaliiksi lainkaan työvuonna 2009 eikä vuosina 2010 ja 2011. Vesistötyöt ovat voineet lisätä varsinkin herkimpien kalalajien kuten kivennuoliaisen, kivisimpun ja harjuksen kuolevuutta ja heikentää elinympäristön soveltuvuutta. Katiskoilla saatiin ahventa, haukea ja särkeä. Katiskasaaliit jäivät vuosittain niin vähäisiksi, ettei niiden perusteella voi luotettavasti arvioida kalastossa tapahtuneita muutoksia. Tiedusteluun vastanneiden kalastusta harjoittaneiden ruokakuntien pyynti oli varsin samankaltaista ennen ja jälkeen vesistötöiden. Hauen osuus oli suurin vastanneiden saaliissa sekä vuonna 2006 että vuonna 2011.

Fate of fuel-bound nitrogen and sulfur in biomass-fired Industrial boilers

Användning av biomassa som energikälla för produktion av el och värme är ett sätt att minska beroendet av fossila bränslen och höja självförsörjningen av energi. Fossila bränslen är den främsta källan till koldioxid utsläpp förorsakad av människan. Biomassa, å andra sidan, betraktas som en koldioxidneutral energikälla. Svavlet och kvävet i biomassan bildar dock föroreningar såsom kväveoxider (NOX) och svaveldioxid (SO2), som bidrar till försurning av mark och sjöar. Svavlet i bränslet kan även både förorsaka och förhindra korrosion i en förbränningsanläggning, beroende på förbränningen och bränslet. Huvudsyftet med detta arbete var att få en bättre förståelse om hur utsläppen av NOX och SO2 bildas från bränslebundet kväve och svavel vid förbränning av olika biobränslen. Mätkampanjer i fullskaliga förbränningsanläggningar utfördes, där gassammansättningen mättes i eldstaden och rökgasen. Förståelsen om gaskemin i eldstaden är viktig, för att möjliggöra utvecklandet av renare och effektivare förbränningsanläggningar. Ett annat syfte med arbetet var att klargöra om sulfatering av askkomponenter vid förbränning av biobränslen med olika askegenskaper. Alkaliklorider som bildas vid biomassaförbränning kan orsaka korrosion av värmeöverföringsytor. Svavlet i bränslet visade sig ha en viktig roll i att sulfatera alkaliklorider till mindre korrosiva alkalisulfater. Närvaron av gasformig svavelsyra i rökgaskanalen av förbränningsanläggningar studerades även. Kondensering av svavelsyra leder till korrosion av rökgaskanalen och dess delar. Om svavelsyrakoncentrationen i rökgasen är känd, kan daggpunktstemperaturen beräknas och kondensering av svavelsyra förhindras. I arbetet utvecklades en mätmetod för att mäta låga koncentrationer av gasformig svavelsyra i rökgaser. Denna metod användes för att undersöka risken av lågtemperaturkorrosion orsakad av svavelsyra i förbränningsanläggningar. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käyttämällä biomassaa energianlähteenä voidaan vähentää sähkön- ja lämmöntuotannon riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin. Biomassan käytöllä voidaan myös lisätä energiantuotannon omavaraisuutta. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiallinen syy ihmisen aiheuttamiin hiilidioksidipäästöihin. Biomassa sen sijaan luetaan hiilidioksidineutraaleihin energianlähteisiin. Biopolttoaineiden käytössä tosin vapautuu typpi- ja rikkioksideja, jotka edesauttavat maaperän ja merien happamoitumista. Lisäksi biopolttoaineen rikki voi sekä vähentää että aiheuttaa laitteiden korroosiota energiantuotannossa riippuen biopolttoaineesta ja palamisesta. Tämän työn päätavoitteena oli selvittää mitä biopolttoaineeseen sitoutuneelle typelle ja rikille tapahtuu teollisissa polttolaitoksissa. Kyseisten oksidien muodostumista tutkittiin polttamalla eri biomassoja polttolaitoksissa. Tutkimukset toteutettiin mittauskampanjoilla useissa polttolaitoksissa. Kaasujen koostumusta mitattiin sekä tulipesässä, että savukaasuista. Kaasujen koostumus varsinkin tulipesässä on tärkeää, jotta tulevaisuudessa voidaan rakentaa puhtaampia ja tehokkaampia polttolaitoksia. Työn toisena tavoitteena oli selvittää biomassan polton yhteydessä tapahtuvaa tuhkan sulfatoitumista. Alkalikloridit, joita muodostuu biomassan poltossa, voivat aiheuttaa lämmönsiirtopintojen korroosiota. Rikki osoittautui tärkeäksi osaksi prosessia, jossa korroosiota aiheuttavat alkalikloridit sulfatoituivat vähemmän korrosoiviksi alkalisulfaateiksi. Myös kaasumaisen rikkihapon läsnäoloa savukaasuissa tutkittiin. On todettu, että kaasumuotoinen rikkihappo johtaa korroosioon savukaasukanavan kylmässä päässä ja sen eri osissa rikkihapon tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Mikäli rikkihapon pitoisuus savukaasussa tiedetään, sen kastepiste voidaan laskea ja tiivistyminen estää. Tässä työssä kehitettiin mittausmenetelmä rikkihapon alhaisten pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmää hyödynnettiin polttolaitoksissa, joissa tutkittiin rikkihapon tiivistymisestä johtuvaa korroosiota.

Tuovilan museosilta, Mustasaari : Museosillan hoito- ja ylläpitosuunnitelma

Tuovilan museosilta (Toby stenbro), siltanumero V-845, sijaitsee Pohjanmaan maakunnassa Mustasaaressa (Korsholm). Sillan tieosoite on 17639-001-00094, Toby-Helsingby-Pundars. Joen pohjoispuoleinen tie on numero 7161, Tuovilantie (Tobyvägen) ja eteläpuoleinen tie numero 17715 Karkkimalantie (Karkmovägen). Tuovilan silta on noin 15 kilometrin päässä Vaasan kaupungista hyvien liikenneyhteyksien päässä. Tuovilan silta on liitetty Liikenneviraston (silloin Tie- ja vesirakennuslaitos) museokohdekokoelmaan vuonna 1982, ensimmäisten kohteiden joukossa. Silta ylittää Laihianjoen (tunnetaan myös nimellä Tuovilanjoki tai Toby å). Silta muodostuu kahdesta holvisillasta ja niitä yhdistävästä penkereestä, jota tukevat kylmämuuraustekniikalla rakennetut kivimuurit. Siltasaarella on pysähdyspaikka parille autolle. Opastaulu on kohtuullisen siistissä kunnossa, mutta malliltaan vanhanaikainen. Kohteen historiatiedot ovat olleet poikkeuksellisen kevyet. Hoito- ja ylläpitosuunnitelman historiaselvittelyssä voitiin todeta, että Laihianjoki on ylitetty suunnilleen Tuovilan sillan kohdalta jo Jaakko Teitin tieluettelon (1556) Pohjanlahden rantatiellä. Sillan rakennusvaiheet ja nykyisen siltapaikan valinta ovat olleet monipolvinen tapahtumaketju. Tuovilan kivisilta korvasi aikaisemman puusillan. Tuovilan sillan rakentaminen vuonna 1781 liittyi toiseen kustavilaisen aikakauden suurhankkeeseen Pohjanmaalla. Suora Postitie Närpiöstä Tuovilaan oli Suomen suurimpia tiehankkeita aikoinaan ja uudisti sekä tienrakennusta että maanviljelyä. Myös Tuovilan sillan rakennustekniikka, kylmämuurina muurattu holvi, oli uutta Suomessa. Suunnilleen samanaikaisesti, muutamaa vuotta aikaisemmin, rakennettiin Espoonkartanon sillat. Liikenneviraston museokohdekokoelmassa Tuovilan museosilta liittyy ajanjaksoon: ”1600–1700-lukujen maantieverkon rakentuminen”, missä rakentamisen pontimena olivat sisämaan kauppayhteydet satamiin, sotilaskuljetukset, hallinto ja erityisesti postin kulku. Ajanjaksolle tyypillistä oli maaliikenneyhteyksien rakentaminen Savo-Karjalan ja Pohjanlahden välille, mutta edellä mainittu postitie oli aikansa tärkeimpiä liikenneolojen kehittämistoimia. Tuovilan siltaan liittyy sotahistoriallinen tapahtuma Suomen sodan 1808–1809 ajalta, jolloin molemmat osapuolet käyttivät Pohjanmaan teitä sekä sotatoimiin että ennen kaikkea huoltoon. Tuovilan silta kuuluu Museoviraston rakennettujen kulttuuriympäristöjen luetteloon (RKY). Tuovilan sillan kunto on museaalisesta näkökulmasta hyvä, joskin sen ulkoasu on muuttunut selvästi turvallisuusjärjestelyjen takia aivan viime vuosina. Museokohteena Tuovilan silta on helposti saavutettava, mutta melko vaikeasti löydettävä. Sen ympäristö ei vastaa sillan historiallista arvoa. Hoito- ja ylläpitosuunnitelman tavoitteena on säilyttää Tuovilan museosilta todisteena 1600–1700-luvun kustavilaisen kauden sillanrakennuksesta, jota tekivät kivirakentamisen ammattimiehet urakkatyönä. Sillan säilyttäminen museointihetken (1982) asussa edellyttää hienovaraisia toimenpiteitä, joissa erityisesti otetaan huomioon sillan liittyminen ympäristöönsä ja sillan arvon korostuminen. Toimenpiteillä pyritään korostamaan sillan ja sen ympäristön tulkittavuutta. Suunnitelmassa on esitetty toimenpiteitä sillan ja sen lähiympäristön kehittämiseksi ja hoitamiseksi sekä tienpitäjän että maanomistajien näkökulmasta. Suunnitelma sisältää alueurakkaan sisällytettävät tieympäristön hoitotoimenpiteet sekä pitkän aikavälin tavoitteena kohteen ympäristön kunnostustoimenpiteitä ja suuntaviivoja sillan mahdolliselle korjaukselle.

Taistelutantereentie, Vöyri : Hoito- ja ylläpitosuunnitelma

Taistelutantereentien (Slagfältsvägen) museotie sijaitsee Pohjanmaan maakunnassa Vöyrin kunnan Oravaisissa. Tien nimi oli aikaisemmin Minnesstodsvägen, Minnesstodsintie. Tieosoite on17861/1/0-1/2789. Taistelutantereentie on ollut osa Pohjanlahden rantatietä, joka 1600-luvun alkuvuosina rakennettiin maantieksi. Maakulkureittinä ja myös rakennettuna tienä se on huomattavasti vanhempi nykyisen museotien kohdalla. Kun Ruotsin posti laajennettiin Suomen alueelle 1630- ja 1640-lukujen taitteessa, tiestä tuli postitie. Museotie on osa Oravaisten taistelukenttää, missä käytiin Suomen sodan 1808–1809 ratkaisutaistelu 14. syyskuuta 1808. Sodan seurauksena Suomi irrotettiin Ruotsin valtakunnasta ja liitettiin autonomisena Suomen suuriruhtinaskuntana Venäjän keisarikuntaan. Tie on saanut nimensä Oravaisten taistelusta ja myös Minnesstod-nimi liittyy tien varrella olevaan taistelun muistomerkkiin. Tien varrella on useita muitakin sotiin liittyviä muistomerkkejä. Furiirin puustelli (Furirs boställe) on Oravaisten taistelun ja Suomen Sodan muistoa vaalivan Vänrikki Stoolin keskuksen (Fänrik Ståhls center) ja sen taustayhteisön Oravais Historiska Förening r.f. (Oravaisten historiallinen yhdistys ry) toimintakeskus. Taistelukentän kohdalla tie on vajaan kahden kilometrin jaksolta soratietä. Pohjanlahden rantatie on nimetty valtateiden joukkoon vuonna 1938. Taistelutantereentie (silloin Minnesstodsintie) on liitetty Liikenneviraston (silloin Tie- ja vesirakennuslaitoksen) museokohdekokoelmaan ensimmäisten kohteiden joukossa vuonna 1982. Liikenneviraston museokohdekokoelmassa Taistelutantereentie liittyy ajanjaksoon ”1600–1700-lukujen maantieverkon rakentuminen”, missä rakentamisen pontimena olivat sisämaan kauppayhteydet satamiin, sotilaskuljetukset, hallinto ja postin kulku. Ajanjaksolle oli tyypillistä Pohjanmaan maanteiden rakentaminen. Tyypillisenä voidaan myös pitää sotatapahtumien kulkua Pohjanlahden rantatiellä. Taistelutantereentie kuuluu Museoviraston valtakunnallisesti merkittävien rakennettujen kulttuuriympäristöjen luetteloon (RKY) ja historiallisen ajan muinaisjäännösrekisteriin osana kokonaisuutta, jonka nimi on Oravaisten taistelutanner ja Minnesstodsintie. Taistelutantereentien kunto on museaalisessa näkökulmassa hyvä. Myös tien ympäristö ja taistelukenttä vastaavat suurimmalta osaltaan historiallista arvoaan. Museokohteena Taistelutantereentie on helposti saavutettava ja helposti löytyvä. Tie on noin 50 kilometrin päässä Vaasan kaupungista valtatien 8 varrella. Maisemallisesti kohde on merkittävä, koska valtatie käy Oravaisten taistelukentän kohdalla meren rannalla, mikä on poikkeuksellista Pohjanlahden rantatiellä. Museotien opastaulu on kohtuullisen siistissä kunnossa, mutta malliltaan vanhanaikainen ja vaarallisen tuntuisella paikalla lähellä Vänrikki Stoolin keskusta. Hoito- ja ylläpitosuunnitelman tavoitteena on säilyttää Taistelutantereentie todisteena 1600–1700-luvun tieverkon rakentumisesta ja perinteisen luonteen säilymisestä sekä Suomen sodan muistoista. Tien säilyneisyys museointihetken (1982) asussa edellyttää hienovaraisia toimenpiteitä, joissa erityisesti otetaan huomioon tien liittyminen ympäristöönsä sekä Oravaisten taistelun ja sen muistomerkkien arvon korostuminen. Hoito- ja ylläpitosuunnitelmassa esitetään museotiejakson lyhentämistä molemmista päistään. Toimenpiteillä pyritään korostamaan tien ja sen ympäristön tulkittavuutta. Suunnitelmassa on esitetty toimenpiteitä tien ja sen lähiympäristön kehittämiseksi ja hoitamiseksi sekä tienpitäjän että maanomistajien näkökulmasta. Suunnitelma sisältää alueurakkaan sisällytettävät tieympäristön hoitotoimenpiteet sekä pitkän aikavälin tavoitteena kohteen ympäristön kunnostustoimenpiteitä ja suuntaviivoja tien mahdolliselle korjaukselle.

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.