Wireless power charger for light electric vehicles

Wireless power transmission technology is gaining more and more attentions in city transportation applications due to its commensurate power level and efficiency with conductive power transfer means. In this paper, an inductively coupled wireless charging system for 48V light electric vehicle is proposed. The power stages of the system is evaluated and designed, including the high frequency inverter, the resonant network, full bridge rectifier, and the load matching converter. Small signal modeling and linear control technology is applied to the load matching converter for input voltage control, which effectively controls the wireless power flow. The prototype is built with a dsPIC digital signal controller; the experiments are carried out, and the results reveal nature performances of a series-series resonant inductive power charger in terms of frequency, air-gap length, power flow control, and efficiency issues.

A high-power-factor, three-phase isolated AC-DC converter using high-frequency current injection

A single-stage, three-phase AC-to-DC converter topology is proposed for high-frequency power supply applications. The principal features of the circuit include continuous current operation of the three AC input inductors, inherent shaping of the input currents, resulting in high power factor, a transformer isolated output, and only two active devices are required, both soft-switched. Resonant conversion techniques are used, and a high power factor is achieved by injecting high-frequency currents into the three-phase rectifier, producing a high frequency modulation of the rectifier input voltages. The current injection principle is explained and the system operation is confirmed by a combination of simulation and experimental results.

Permanent magnet synchronous generator based wind power generation system fault protection schemes

The PMSG-based wind power generation system protection is presented in this paper. For large-scale systems, a voltagesource converter rectifier is included. Protection circuits for this topology are studied with simulation results for cable permanent fault conditions. These electrical protection methods are all in terms of dumping redundant energy resulting from disrupted path of power delivery. Pitch control of large-scale wind turbines are considered for effectively reducing rotor shaft overspeed. Detailed analysis and calculation of damping power and resistances are presented. Simulation results including fault overcurrent, DC-link overvoltage and wind turbine overspeed are shown to illustrate the system responses under different protection schemes to compare their application and effectiveness.

New SR drive with integrated charging capacity for plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs)

Plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) provide much promise in reducing greenhouse gas emissions and, thus, are a focal point of research and development. Existing on-board charging capacity is effective but requires the use of several power conversion devices and power converters, which reduce reliability and cost efficiency. This paper presents a novel three-phase switched reluctance (SR) motor drive with integrated charging functions (including internal combustion engine and grid charging). The electrical energy flow within the drivetrain is controlled by a power electronic converter with less power switching devices and magnetic devices. It allows the desired energy conversion between the engine generator, the battery, and the SR motor under different operation modes. Battery-charging techniques are developed to operate under both motor-driving mode and standstill-charging mode. During the magnetization mode, the machine's phase windings are energized by the dc-link voltage. The power converter and the machine phase windings are controlled with a three-phase relay to enable the use of the ac-dc rectifier. The power converter can work as a buck-boost-type or a buck-type dc-dc converter for charging the battery. Simulation results in MATLAB/Simulink and experiments on a 3-kW SR motor validate the effectiveness of the proposed technologies, which may have significant economic implications and improve the PHEVs' market acceptance.

Efficiency and power density improvement of grid-connected hybrid renewable energy systems utilizing high frequency-based power converters

High efficiency of power converters placed between renewable energy sources and the utility grid is required to maximize the utilization of these sources. Power quality is another aspect that requires large passive elements (inductors, capacitors) to be placed between these sources and the grid. The main objective is to develop higher-level high frequency-based power converter system (HFPCS) that optimizes the use of hybrid renewable power injected into the power grid. The HFPCS provides high efficiency, reduced size of passive components, higher levels of power density realization, lower harmonic distortion, higher reliability, and lower cost. The dynamic modeling for each part in this system is developed, simulated and tested. The steady-state performance of the grid-connected hybrid power system with battery storage is analyzed. Various types of simulations were performed and a number of algorithms were developed and tested to verify the effectiveness of the power conversion topologies. A modified hysteresis-control strategy for the rectifier and the battery charging/discharging system was developed and implemented. A voltage oriented control (VOC) scheme was developed to control the energy injected into the grid. The developed HFPCS was compared experimentally with other currently available power converters. The developed HFPCS was employed inside a microgrid system infrastructure, connecting it to the power grid to verify its power transfer capabilities and grid connectivity. Grid connectivity tests verified these power transfer capabilities of the developed converter in addition to its ability of serving the load in a shared manner. In order to investigate the performance of the developed system, an experimental setup for the HF-based hybrid generation system was constructed. We designed a board containing a digital signal processor chip on which the developed control system was embedded. The board was fabricated and experimentally tested. The system's high precision requirements were verified. Each component of the system was built and tested separately, and then the whole system was connected and tested. The simulation and experimental results confirm the effectiveness of the developed converter system for grid-connected hybrid renewable energy systems as well as for hybrid electric vehicles and other industrial applications.

INVESTIGATING THE MECHANISM OF AUTOIMMUNE DISEASE ASSOCIATED-LQTS

The human ether-a-go-go-related gene (hERG) protein passes the rapidly activating delayed rectifier potassium channel (IKr), and malfunction of hERG protein/IKr is the primary cause of acquired long QT syndrome (LQTS). Autoimmune diseases are significantly correlated with prolonged QT intervals, for which autoantibodies have been implicated. The anti-Ro52 autoantibody is the most frequently evaluated, and importantly has been correlated with prolonged QT intervals. Pathological anti-Ro52-hERG interactions have been discussed as a mechanism for autoimmune disease-related LQTS. However, the mechanism is unclear, and it does not explain LQTS in autoimmune diseases which do not commonly express anti-Ro52. In this thesis, I investigated the effects of anti-Ro52 on hERG/IKr function. Through Western blot analysis, whole-cell patch-clamp, and immunofluorescence, I show that anti-Ro52 chronically (12 h) reduced hERG protein expression and hERG current by over 50%, but did not acutely block the channel. My work revealed a novel mechanism in which the Fc portion of anti-Ro52 interacts with the extracellular S5-pore linker of the channel to induce internalization through a tyrosine phosphorylation dependent pathway. This phenomenon extends beyond anti-Ro52 IgG, as other IgG, regardless of their antigen binding specificity, have the potential to reduce hERG expression/current. Rather, the ability of IgG to reduce hERG expression and current is dependent on the IgG subclass, as we show mouse IgG2A was the only mouse IgG subclass which reduced hERG expression. These results provide a novel explanation for autoimmune disease associated LQTS. It also has implications in the development of safe monoclonal antibody drugs.

β-Arrestin-mediated Regulation of the Human Ether-a-go-go-Related Gene (hERG) Potassium Channel

The human ether-a-go-go-related gene (hERG) encodes the voltage-gated K+ channel, hERG (Kv11.1). This channel passes the rapidly-activating delayed rectifier K+ current (IKr), which is important for cardiac repolarization. A reduction in IKr due to loss-of-function mutations or drug interactions causes long QT syndrome (LQTS), which can lead to cardiac arrhythmias and sudden cardiac death. The density of hERG channels in the plasma membrane is a key determinant of normal physiological function, and is balanced by trafficking to and from the cell surface. Many LQTS-associated hERG mutations result in a trafficking deficiency of otherwise functional channels. Thus, elucidating mechanisms of hERG regulation at the plasma membrane is useful for the prevention and treatment of LQTS. We previously demonstrated that M3 muscarinic receptor activation increases mature hERG expression through a Gq protein-dependent protein kinase C (PKC) pathway. In addition to conventional Gq protein-coupling, M3 receptors recruit β-arrestins upon agonist binding. Traditionally known for their role in receptor desensitization and internalization, β-arrestins also act as adaptor proteins to facilitate G protein-independent signaling. In the present work, I investigated the exclusive effect of β-arrestin signaling on hERG expression by utilizing an arrestin-biased M3 designer receptor (M3D-arr) exclusively activated by clozapine-N-oxide (CNO). By expressing M3D-arr in hERG-HEK cells and treating with CNO under various conditions, I found that M3D-arr activation increased mature hERG expression and current. Within this paradigm, M3D-arr recruited β-arrestin to the plasma membrane, and promoted the PI3K-dependent activation of Akt. I further found that the activated Akt acted through phosphatidylinositol 3-phosphate 5-kinase (PIKfyve) and Rab11 to facilitate endosomal recycling of hERG channels to the plasma membrane.

Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces

Les petites molécules de type p à bandes interdites étroites sont de plus en plus perçues comme des remplaçantes possibles aux polymères semi-conducteurs actuellement utilisés conjointement avec des dérivés de fullerènes de type n, dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Par contre, ces petites molécules tendent à cristalliser facilement lors de leur application en couches minces et forment difficilement des films homogènes appropriés. Des dispositifs OPV de type hétérojonction de masse ont été réalisés en ajoutant différentes espèces de polymères semi-conducteurs ou isolants, agissant comme matrices permettant de rectifier les inhomogénéités des films actifs et d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques. Des polymères aux masses molaires spécifiques ont été synthétisés par réaction de Wittig en contrôlant précisément les ratios molaires des monomères et de la base utilisée. L’effet de la variation des masses molaires en fonction des morphologies de films minces obtenus et des performances des diodes organiques électroluminescentes reliées, a également été étudié. La microscopie électronique en transmission (MET) ou à balayage (MEB) a été employée en complément de la microscopie à force atomique (AFM) pour suivre l’évolution de la morphologie des films organiques minces. Une nouvelle méthode rapide de préparation des films pour l’imagerie MET sur substrats de silicium est également présentée et comparée à d’autres méthodes d’extraction. Motivé par le prix élevé et la rareté des métaux utilisés dans les substrats d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), le développement d’une nouvelle méthode de recyclage eco-responsable des substrats utilisés dans ces études est également présenté.

Tietokantaratkaisuehdotus pientasajännitesähköverkoston mittausdatavarastoksi

Lappeenrannan teknillinen yliopisto tutkii pientasajännitesähkön käyttöä. Yliopisto on rakennuttanut Järvi-Suomen Energia Oy:n ja Suur-Savon Sähkö Oy:n kanssa yhteistyössä kokeellisen pientasajännitesähköverkon, jolla pystytään tarjoamaan kenttäolosuhteet pienjännitetutkimukselle todellisilla asiakkailla ja todentaa LVDC-teknologiaa ja muita älykkään sähköverkon toimintoja kenttäolosuhteissa. Verkon tasajänniteyhteys on rakennettu 20 kV sähkönjakeluverkon ja neljän kuluttajan välille. 20 kV keskijännite suunnataan tasamuuntamolla ±750 V pientasajännitteeksi ja uudestaan 400/230 V vaihtojännitteeksi kuluttajien läheisyydessä. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on luoda yliopistolle tietokanta pientasajännitesähköverkosta kertyvälle tiedolle ja mittaustuloksille. Tietokanta nähtiin tarpeelliseksi luoda, jotta pienjänniteverkon mittaustuloksia pystytään myöhemmin tarkastelemaan yhdessä ja yhtenäisessä muodossa. Yhdeksi tutkimuskysymykseksi muodostui, kuinka järjestää ja visualisoida kaikki verkosta palvelimille kertyvä mittausdata. Työssä on huomioitu myös kolme tietokantaa mahdollisesti hyödyntävää käyttäjäryhmää: kotitalousasiakkaat, sähköverkkoyhtiöt ja tutkimuslaboratorio, sekä pohdittu tietokannan hyötyä ja merkitystä näille käyttäjille. Toiseksi tutkimuskysymykseksi muodostuikin, mikä kaikesta tietokantaan talletetusta datasta olisi oleellisen tärkeää ottaa talteen näiden asiakkaiden kannalta, ja kuinka nämä voisivat hakea tietoa tietokannasta. Työn tutkimusmenetelmät perustuvat jo valmiiksi olemassa olevaan mittausdataan. Työtä varten on käytetty sekä painettua että sähköisessä muodossa olevaa kirjallisuutta. Työn tuloksena on saatu luotua tietokanta MySQL Workbench -ohjelmistolla, sekä mittausdatan keräys- ja käsittelyohjelmat Python-ohjelmointikielellä. Lisäksi on luotu erillinen MATLAB-rajapinta tiedon visualisoimista varten, jolla havainnollistetaan kolmen asiakasryhmän mittausdataa. Tietokanta ja sen tiedon visualisointi antavat kuluttajalle mahdollisuuden ymmärtää paremmin omaa sähkönkäyttöään, sekä sähköverkkoyhtiöille ja tutkimuslaboratorioille muun muassa tietoa sähkön laadusta ja verkon kuormituksesta.

La création, le développement et la gestion des coopératives d'épargne et de crédit en milieu rural comme instrument du décollage économique : cas du Zaïre

L'esprit coopératif en Afrique tire son origine de la nature même de l'être africain; celui-ci vit toujours en communauté et partage ses biens avec ses pairs, d'où la solidarité africaine. Bien avant l'époque coloniale, les Africains se regroupaient sous plusieurs formes pré-coopératives. C'est avec l'arrivée des colons européens que ce système a pris de l'ampleur et s'est transformé en véritables coopératives. La République du Zaïre qui fait l'objet de notre travail est un pays qui traverse actuellement une crise économico-financière sans précédent. Toutes les mesures et politiques de redressement de la situation ont été vouées à l'échec. La quasi-totalité des institutions financières sont en situation de faillite. La crise monétaire s'est ajoutée à l'ensemble des problèmes économiques que connaît le pays, avec une dépréciation du taux de change dépassant les 1000% entre 1990-1995. Le système bancaire se trouve donc paralysé et cela a entraîné comme conséquences, entre autres, la méfiance des épargnants. Présentement, le seul moyen de financement qui reste possible au pays est l'endettement externe qui, à son tour, entraîne une totale dépendance de la politique économique zaïroise aux caprices des organismes financiers internationaux comme la Banque mondiale et le Fonds monétaire international. Il est temps pour le Zaïre de savoir rectifier ses tirs. Pour y arriver, il doit d'abord réorganiser ses ressources de financement interne et les orienter vers son développement intégral grâce à un système bien adapté aux réalités de la population tant rurale qu'urbaine. Pour ce faire, nous pensons que les coopératives d'épargne et de crédit devraient être un instrument privilégié pour faire redémarrer l'économie zaïroise.

Les coopératives d'épargne et de crédit au Zaïre : Stratégies de développement

La République du Zaïre est l'un des pays en développement qui traversent une crise économico-financière très profonde. De plus, les principales politiques de développement appliquées jusqu'à ce jour se sont révélées inappropriées et inefficaces. Les banques sont peu intéressées à collecter les petites épargnes des ménages, surtout lorsque ceux-ci sont situés dans des agglomérations rurales. Aux déficiences structurelles du marché de l'épargne, il faut ajouter le mur de méfiance auquel se heurtent les autorités monétaires du pays, les expériences du passé ayant découragé le public zaïrois. Enfin, le recours à l'endettement externe entraîne la prise de contrôle des leviers de la politique économique zaïroise par les super-structures financières internationales. Par conséquent, il s'impose l'utilité de penser à la conception de politiques plus appropriées en vue de rectifier la tendance actuelle. A cet égard, les coopératives d'épargne et de crédit devraient être un outil à privilégier dans la réorganisation des structures de la mobilisation et de la canalisation de l'épargne pour un meilleur autofinancement du développement local.

Projeto, implementação e análise de um conversor CC-CC de alto ganho e alto rendimento para aplicações fotovoltaicas

In recent years the photovoltaic generation has had greater insertion in the energy mix of the most developed countries, growing at annual rates of over 30%. The pressure for the reduction of pollutant emissions, diversification of the energy mix and the drop in prices are the main factors driving this growth. Grid tied systems plays an important role in alleviating the energy crisis and diversification of energy sources. Among the grid tied systems, building integrated photovoltaic systems suffers from partial shading of the photovoltaic modules and consequently the energy yield is reduced. In such cases, classical forms of modules connection do not produce good results and new techniques have been developed to increase the amount of energy produced by a set of modules. In the parallel connection technique of photovoltaic modules, a high voltage gain DC-DC converter is required, which is relatively complex to build with high efficiency. The current-fed isolated converters explored in this work have some desirable characteristics for this type of application, such as: low input current ripple and input voltage ripple, high voltage gain, galvanic isolation, feature high power capacity and it achieve soft switching in a wide operating range. This study presents contributions to the study of a high gain and high efficiency DC-DC converter for use in a parallel system of photovoltaic generation, being possible the use in a microinverter or with central inverter. The main contributions of this work are: analysis of the active clamping circuit operation proposing that the clamp capacitor connection must be done on the negative node of the power supply to reduce the input current ripple and thus reduce the filter requirements; use of a voltage doubler in the output rectifier to reduce the number of components and to extend the gain of the converter; detailed study of the converter components in order to raise the efficiency; obtaining the AC equivalent model and control system design. As a result, a DC-DC converter with high gain, high efficiency and without electrolytic capacitors in the power stage was developed. In the final part of this work the DC-DC converter operation connected to an inverter is presented. Besides, the DC bus controller is designed and are implemented two maximum power point tracking algorithms. Experimental results of full system operation connected to an emulator and subsequently to a real photovoltaic module are also given.

Análisis y simulación de un rectificador trifásico controlado Active Front End (AFE)

Este artículo presenta un resultado de investigación financiado con recursos propios en el que se expone un modelo en espacio de estados de un rectificador trifásico controlado active front end. Utilizando este modelo se deriva una ley de control orientado al voltaje (VOC), enfocado en el comportamiento como carga resistiva, factor de potencia unitario, el cual es probado mediante simulación usando el Toolbox SimPowerSystem en Simulink de Matlab®.

Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces

Les petites molécules de type p à bandes interdites étroites sont de plus en plus perçues comme des remplaçantes possibles aux polymères semi-conducteurs actuellement utilisés conjointement avec des dérivés de fullerènes de type n, dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Par contre, ces petites molécules tendent à cristalliser facilement lors de leur application en couches minces et forment difficilement des films homogènes appropriés. Des dispositifs OPV de type hétérojonction de masse ont été réalisés en ajoutant différentes espèces de polymères semi-conducteurs ou isolants, agissant comme matrices permettant de rectifier les inhomogénéités des films actifs et d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques. Des polymères aux masses molaires spécifiques ont été synthétisés par réaction de Wittig en contrôlant précisément les ratios molaires des monomères et de la base utilisée. L’effet de la variation des masses molaires en fonction des morphologies de films minces obtenus et des performances des diodes organiques électroluminescentes reliées, a également été étudié. La microscopie électronique en transmission (MET) ou à balayage (MEB) a été employée en complément de la microscopie à force atomique (AFM) pour suivre l’évolution de la morphologie des films organiques minces. Une nouvelle méthode rapide de préparation des films pour l’imagerie MET sur substrats de silicium est également présentée et comparée à d’autres méthodes d’extraction. Motivé par le prix élevé et la rareté des métaux utilisés dans les substrats d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), le développement d’une nouvelle méthode de recyclage eco-responsable des substrats utilisés dans ces études est également présenté.

UV and visible photoconductivity of undoped diamond films: morphology and related electrical transport phenomena

UV and visible photoconductivity and electrical features of undoped diamond thin films grown by microwave plasma-assisted chemical vapour deposition (MP-CVD) on silicon and copper substrates are studied. The results are correlated with morphology properties analysed by atomic force microscopy (AFM) and micro-Raman. The photoconductivity presents several bands from 1.8 to 3.8 eV that are dependent on the substrate used to grow the samples in spite of some common bands observed. The J-V curve tin DC) in samples grown on Si has a rectifier behaviour (Schottky emission) in opposition to the samples grown on Cu that have no rectification (SCLC conduction). With these results we can conclude that diamond based optoelectronic devices behaviour is controlled by two kinds of structural defects localized in microcrystal and in its boundaries. A general structure model for the optoelectronic behaviour is discussed. (C) 2000 Elsevier Science S.A. All rights reserved.