Analysis of torque and speed ripple producing non-idealities of frequency converters in electric drives

Electric motors driven by adjustable-frequency converters may produce periodic excitation forces that can cause torque and speed ripple. Interaction with the driven mechanical system may cause undesirable vibrations that affect the system performance and lifetime. Direct drives in sensitive applications, such as elevators or paper machines, emphasize the importance of smooth torque production. This thesis analyses the non-idealities of frequencyconverters that produce speed and torque ripple in electric drives. The origin of low order harmonics in speed and torque is examined. It is shown how different current measurement error types affect the torque. As the application environment, direct torque control (DTC) method is applied to permanent magnet synchronous machines (PMSM). A simulation model to analyse the effect of the frequency converter non-idealities on the performance of the electric drives is created. Themodel enables to identify potential problems causing torque vibrations and possibly damaging oscillations in electrically driven machine systems. The model is capable of coupling with separate simulation software of complex mechanical loads. Furthermore, the simulation model of the frequency converter's control algorithm can be applied to control a real frequency converter. A commercial frequencyconverter with standard software, a permanent magnet axial flux synchronous motor and a DC motor as the load are used to detect the effect of current measurement errors on load torque. A method to reduce the speed and torque ripple by compensating the current measurement errors is introduced. The method is based on analysing the amplitude of a selected harmonic component of speed as a function oftime and selecting a suitable compensation alternative for the current error. The speed can be either measured or estimated, so the compensation method is applicable also for speed sensorless drives. The proposed compensation method is tested with a laboratory drive, which consists of commercial frequency converter hardware with self-made software and a prototype PMSM. The speed and torque rippleof the test drive are reduced by applying the compensation method. In addition to the direct torque controlled PMSM drives, the compensation method can also beapplied to other motor types and control methods.

Influence of Travelling Current Linkage Harmonics on Inductance Variation, Torque Ripple and Sensorless Capability of Tooth-Coil Permanent-Magnet Synchronous Machines

This paper introduces an important source of torque ripple in PMSMs with tooth-coil windings (TC-PMSMs). It is theoretically proven that saturation and cross-saturation phenomena caused by the non-synchronous harmonics of the stator current linkage cause a synchronous inductance variation with a particular periodicity. This, in turn, determines the magnitude of the torque ripple and can also deteriorate the performance of signal-injection-based rotor position estimation algorithms. An improved dq- inductance model is proposed. It can be used in torque ripple reduction control schemes and can enhance the self-sensing capabilities of TC-PMSMs

Steps towards more effective antitrust system in EU – The Damages Directive’s effect on victim’s right to compensation for antitrust harm

Kaikkien kansalaisten ja yritysten, jotka kärsivät vahinkoa Euroopan Unionin kilpailusääntöjen (SEUT 101 ja 102 artiklan) rikkomisen vuoksi, on voitava vaatia korvauksia vahingon aiheuttaneelta osapuolelta. Euroopan unionin tuomioistuin on ratkaisuillaan Courage ja Manfredi vahvistanut vahinkoa kärsineen oikeuden saada korvausta kärsimästään vahingosta. Suomessa kilpailuoikeudellista vahingonkorvausta koskeva oikeuskäytäntö on ollut vähäistä, vaikkakin viime aikoina on annettu muutama merkittävä vahingonkorvausratkaisu, näistä kenties tunnetuimpana asvalttikartelliratkaisu. Kilpailuoikeuden rikkomisesta vahinkoa kärsineet saavat kuitenkin vain harvoin korvausta kärsimästään vahingosta, mikä on ollut seurausta erilaisista lainsäädännöllisistä ja menettelyistä johtuvista esteistä jäsenvaltioiden säännöissä. Komission pitkään kestänyt lainsäädäntöhanke EU:n kilpailuoikeuden täytäntöönpanojärjestelmän selkeyttämiseksi päättyi marraskuussa 2014, kun Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi tietyistä säännöistä, joita sovelletaan jäsenvaltioiden ja Euroopan unionin kilpailuoikeuden rikkomisen johdosta kansallisen lainsäädännön nojalla nostettuihin vahingonkorvauskanteisiin (2014/104/ EU) hyväksyttiin. Direktiivi julkaistiin Euroopan unionin virallisessa lehdessä 5. joulukuuta 2014, ja jäsenvaltioilla on 27.12.2016 asti aikaa implementoida direktiivi osaksi kansallista lainsäädäntöä. Direktiivin tavoitteena on EU:n kilpailusääntöjen tehokas täytäntöönpano sekä kilpailuoikeuden julkisoikeudellisen ja yksityisoikeudellisen täytäntöönpanon selkeyttäminen. Lisäksi direktiivi pyrkii varmistamaan, että vahingonkärsijät voivat saada täyden korvauksen kärsimästään vahingosta, sekä poistamaan esteitä ja pienentämään kustannuksia vahingon todistamisessa, samalla harmonisoiden eri jäsenmaissa toimivien yritysten oikeussuojan tasoa. Tarkastelen pro gradu –tutkielmassani kilpailuoikeudellisen vahingonkorvauksen kehitystä sekä uuden EU:n vahingonkorvausdirektiivin vaikutuksia erityisesti vahingonkärsijän näkökulmasta, eli sitä kuinka direktiivi vaikuttaa vahingonkärsijän mahdollisuuteen saada korvausta kärsimästään vahingosta, joka johtuu EU:n kilpailusääntöjen rikkomisesta. Lisäksi tarkastelen lyhyesti direktiivin tuomia muutoksia Suomen lainsäädäntöön. Tutkielmani loppupäätelmä on, että vaikka vahingonkorvausdirektiivi ei täydellisesti paranna vahingonkärsijän asemaa, se selkeyttää monella tavalla kilpailuoikeudellisten vahingonkorvauskanteiden nykyistä tilaa, ja saattaa tietyssä määrin rohkaista vahingonkärsijiä hakemaan korvausta kärsimästään vahingosta.

Loistehon kompensoinnin ja yliaaltosuodattimien nykytila sekä kehityskohteet Kemira Chemicals Oy:n Joutsenon tehtaalla

Tutkimuksessa käsitelty kemikaalitehdas on 110 kV:n kantaverkkoon liittyvä tehointensiivinen teollisuuslaitos. Prosessien käyttöön mukautetut sähkönjakeluverkon yliaaltosuodattimet ja niiden käyttökytkennät ovat tärkeässä asemassa loistehon tuoton hallitsemiseksi liittymän loistehoikkunaan ja riittävän yliaaltosuodatuksen järjestämiseksi häviöt minimoiden. Kohteena olleen kemikaalitehtaan sähkönjakeluverkon kompensointia ja yliaaltosuodatusta on viimeksi tutkittu vuonna 2003. Tämän jälkeen verkostokomponentit ovat ikääntyneet, prosessien käyttö sekä pienjänniteverkko ovat muuttuneet ja tehdasta käyttävät osittain eri henkilöt. Nykytilaselvitykselle ja verkon kehityskohteiden analysoinnille on tullut tarve edellisen selvityksen jatkoksi. Tutkimus painottuu vahvasti kenttämittauksiin, joiden perusteella sekä kirjallisuutta ja tehtaan järjestelmiä hyödyntäen määritetään loistehotasot verkon keskeisimmissä kohteissa pien-, keski- ja suurjännitetasoilla. Tutkimuksessa esitetään lipeätehtaan suotimien uudelleenjärjestely 4. yliaallon vähentämiseksi ja yksikkökoon pienentämiseksi. Kantaverkon liittymäpisteen tilanne oli hyväksyttävä. Tutkimus esittää pienjännitekompensointia KF-4-100 keskukseen varayhteyden kapasiteettia lisäten. Tutkimus tuotti yleistietoutta verkon käytöstä ja selvitti parhaat käyttökytkennät loistehoikkunan hallitsemiseksi ilman loistehokustannuksia.