Methods for assessing the sustainability of integrated municipal waste management and

The general striving to bring down the number of municipal landfills and to increase the reuse and recycling of waste-derived materials across the EU supports the debates concerning the feasibility and rationality of waste management systems. Substantial decrease in the volume and mass of landfill-disposed waste flows can be achieved by directing suitable waste fractions to energy recovery. Global fossil energy supplies are becoming more and more valuable and expensive energy sources for the mankind, and efforts to save fossil fuels have been made. Waste-derived fuels offer one potential partial solution to two different problems. First, waste that cannot be feasibly re-used or recycled is utilized in the energy conversion process according to EU’s Waste Hierarchy. Second, fossil fuels can be saved for other purposes than energy, mainly as transport fuels. This thesis presents the principles of assessing the most sustainable system solution for an integrated municipal waste management and energy system. The assessment process includes: · formation of a SISMan (Simple Integrated System Management) model of an integrated system including mass, energy and financial flows, and · formation of a MEFLO (Mass, Energy, Financial, Legislational, Other decisionsupport data) decision matrix according to the selected decision criteria, including essential and optional decision criteria. The methods are described and theoretical examples of the utilization of the methods are presented in the thesis. The assessment process involves the selection of different system alternatives (process alternatives for treatment of different waste fractions) and comparison between the alternatives. The first of the two novelty values of the utilization of the presented methods is the perspective selected for the formation of the SISMan model. Normally waste management and energy systems are operated separately according to the targets and principles set for each system. In the thesis the waste management and energy supply systems are considered as one larger integrated system with one primary target of serving the customers, i.e. citizens, as efficiently as possible in the spirit of sustainable development, including the following requirements: · reasonable overall costs, including waste management costs and energy costs; · minimum environmental burdens caused by the integrated waste management and energy system, taking into account the requirement above; and · social acceptance of the selected waste treatment and energy production methods. The integrated waste management and energy system is described by forming a SISMan model including three different flows of the system: energy, mass and financial flows. By defining the three types of flows for an integrated system, the selected factor results needed in the decision-making process of the selection of waste management treatment processes for different waste fractions can be calculated. The model and its results form a transparent description of the integrated system under discussion. The MEFLO decision matrix has been formed from the results of the SISMan model, combined with additional data, including e.g. environmental restrictions and regional aspects. System alternatives which do not meet the requirements set by legislation can be deleted from the comparisons before any closer numerical considerations. The second novelty value of this thesis is the three-level ranking method for combining the factor results of the MEFLO decision matrix. As a result of the MEFLO decision matrix, a transparent ranking of different system alternatives, including selection of treatment processes for different waste fractions, is achieved. SISMan and MEFLO are methods meant to be utilized in municipal decision-making processes concerning waste management and energy supply as simple, transparent and easyto- understand tools. The methods can be utilized in the assessment of existing systems, and particularly in the planning processes of future regional integrated systems. The principles of SISMan and MEFLO can be utilized also in other environments, where synergies of integrating two (or more) systems can be obtained. The SISMan flow model and the MEFLO decision matrix can be formed with or without any applicable commercial or free-of-charge tool/software. SISMan and MEFLO are not bound to any libraries or data-bases including process information, such as different emission data libraries utilized in life cycle assessments.

Yrityksen strategiaprosessi : Näkökulmia strategisen johtamisen kehitämiseksi konserniorganisaatiossa

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli määritellä strategiaprosessiin liittyvät kriittiset alueet, konsernijohdon tehtävät strategiaprosessissa sekä edellisten pohjalta kehittää konsernityyppiselle yritykselle normatiivinen strategiaprosessin malli kriittisten alueiden hallitsemiseksi. Tavoitteena oli myös lisätä strategisen ajattelun ja strategiaprosessien ymmärtämistä selittämällä niiden historiallista kehittymistä sekä niiden käsitteistöä ja käsitteiden sisältöä. Probleemaa lähestyttiin sekä doktriinin kautta että tulkitsemalla strategiaprosessissa ilmeneviä ongelmia ja analysoimalla niiden syy ja seuraussuhteita. Käsillä oleva teoreettis praktinen tutkimus toteutettiin osittain toiminta-analyyttisella tutkimusotteella, osittain toiminta analyyttisella tutkimusotteella case tutkimuksen ja komparatiivisen analyysin tukemana sekä osittain päätöksentekometodologisella tutkimusotteella. Työn teoreettinen osa tehtiin kirjallisuustutkimuksena. Siinä luotiin strategiaprosessin ja konsernijohtamisen käsitteellinen perusta ja tutkimuksen viitekehys. Konsernijohtaminen laajennettiin tutkimuksessa tulosten osalta yleistäen koskemaan muitakin hajautettuja yritysorganisaatioita kuin pelkän juridiikan pohjalta muodostuneita konserneja. Tutkimuksen aluksi tarkasteltiin strategisen ajattelun koulukuntia eri näkemyksineen sekä toisaalta strategia-ajattelun kehittymistrendeja 1950 luvulta nykyhetkeen. Samoin tarkasteltiin sitä, kuinka strategiaprosessit oval kehittyneet samara ajanjaksona. Huomion painopisteen todettiin siirtyneen strategisen johtamisen inhimilliseen puoleen strategisem johtajuuden samalla korostuessa ja strategisen ajattelun laajentuessa Empiirinen osuus toteutettiin case tutkimuksena. Sen kuluessa kartoitettiin strategiaprosessin keskeiset ongelma alueet ja analysoitiin niiden takana olevat syyt, jotta voidin määritellä strategiapmsessin kehittämisen suunnat ja painopisteaiueet. Teoreettisen ja empiirisen osan penisteella määriteltiin strategiaprosessin kriittiset alueet yleisellä tasolla. Kriittisellä alueella tarkoitetaan asiakokonaisuutta tai asiaa, jonka on oltava kunaossa, jotta strategiaprosessit toimisivat. Nämä alueet liittyvat itse strategiaprosessiin suoraan tai välillisesti muun johtamistyön kautta. Strategiaprosessin kriittisten alueiden määrittelyn yhteydessä asetettiin doktriiniin tukeutuen strategiaprosessin kehittämissuunnat konsernijohdon nakäkökulmasta tarkasteltuna. Näihin kehittämissuuntiin ja edelleen doktriiniin tukeutuen määriteltiin konsernijohdon strategiaprosessin substanssitehtävät, prosessia tukevat tehtävät sekä prosessin toteuttamis- ja kehittämistehtävtä. Konsernijohdon strategiaprosessin tehtävät eivät muodosta sekventiaalista ja hierarkista järjestelmää vaan ovat joukko aktiviteetteja, joita toteutetaan tarpeen mukaan. Konsernijohdon strategiaprosessi määriteltiin ja kuvattiin tutkimuksessa johdon työskentelyprosessiksi sellaisten toimeenpanokelpoisten strategioiden tuottamiseksi ja toimeenpanemiseksi, jotka lisäävät yrityksen (konsernin) arvoa omistajan näkökulmasta mutta huomioivat myös muiden keskeisten sidosryhmien vaatimukset, tavoitteet ja rajoitteet. Konsernijohdon strategiaprosessi nähdään tässä jatkuvana konsernitasoisena päämäärä- ja keinopuolen tarkasteluna. Siinä konsernijohto tiedostaa konsernin ulkoisesta ja sisäisestä ymparistostä tulevat signaalit sekä pitää yllä näkemystä konsernin strategisesta asemasta. Tiedon massan näkemyksen saavutettua kriittisen rajansa se pakottaa konsernijohdon aivioimaan aiempia ratkaisuja uudessa valossa. Tämä validointi perustuu jatkuvasti esitettyihin neljään kysymykseen: onko ympäristö , premissi ja toimeenpanoseurannasta kertyneen tietämyksen perusteella nähtävissä vaikutuksia välittömiin toimenpiteisiin, vaikutuksia toimintasuunnitelmiin tai kriittisiin seurannan kohteisiin, vaikutuksia suunnanvalintoihin tai vaikutuksia perususkomuksiin? Konsernijohdon strategiaprosessi etenee jatkuvana prosessina päätösten ja ajan virrassa.

IT architecture for category driven corporate procurement measurement

The purpose of this thesis was to investigate creating and improving category purchasing visibility for corporate procurement by utilizing financial information. This thesis was a part of the global category driven spend analysis project of Konecranes Plc. While creating general understanding for building category driven corporate spend visibility, the IT architecture and needed purchasing parameters for spend analysis were described. In the case part of the study three manufacturing plants of Konecranes Standard Lifting, Heavy Lifting and Services business areas were examined. This included investigating the operative IT system architecture and needed processes for building corporate spend visibility. The key findings of this study were the identification of the needed processes for gathering purchasing data elements while creating corporate spend visibility in fragmented source system environment. As an outcome of the study, roadmap presenting further development areas was introduced for Konecranes.

Minimum-uncertaity states and pseudoclassical dynamics. II

The set of initial conditions for which the pseudoclassical evolution algorithm (and minimality conservation) is verified for Hamiltonians of degrees N (N>2) is explicitly determined through a class of restrictions for the corresponding classical trajectories, and it is proved to be at most denumerable. Thus these algorithms are verified if and only if the system is quadratic except for a set of measure zero. The possibility of time-dependent a-equivalence classes is studied and its physical interpretation is presented. The implied equivalence of the pseudoclassical and Ehrenfest algorithms and their relationship with minimality conservation is discussed in detail. Also, the explicit derivation of the general unitary operator which linearly transforms minimum-uncertainty states leads to the derivation, among others, of operators with a general geometrical interpretation in phase space, such as rotations (parity, Fourier).

Master data quality management in a global enterprise

In a networked business environment the visibility requirements towards the supply operations and customer interface has become tighter. In order to meet those requirements the master data of case company is seen as an enabler. However the current state of master data and its quality are not seen good enough to meet those requirements. In this thesis the target of research was to develop a process for managing master data quality as a continuous process and find solutions to cleanse the current customer and supplier data to meet the quality requirements defined in that process. Based on the theory of Master Data Management and data cleansing, small amount of master data was analyzed and cleansed using one commercial data cleansing solution available on the market. This was conducted in cooperation with the vendor as a proof of concept. In the proof of concept the cleansing solution’s applicability to improve the quality of current master data was proved. Based on those findings and the theory of data management the recommendations and proposals for improving the quality of data were given. In the results was also discovered that the biggest reasons for poor data quality is the lack of data governance in the company, and the current master data solutions and its restrictions.

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Sistemes encastats en temps real

En l’actualitat, els sistemes electrònics de processament de dades són cada cop més significatius dins del sector industrial. Són moltes les necessitats que sorgeixen en el món dels sistemes d’autentificació, de l’electrònica aeronàutica, d’equips d’emmagatzemament de dades, de telecomunicacions, etc. Aquestes necessitats tecnològiques exigeixen ser controlades per un sistema fiable, robust, totalment dependent amb els esdeveniments externs i que compleixi correctament les restriccions temporals imposades per tal de que realitzi el seu propòsit d’una manera eficient. Aquí és on entren en joc els sistemes encastats en temps real, els quals ofereixen una gran fiabilitat, disponibilitat, una ràpida resposta als esdeveniments externs del sistema, una alta garantia de funcionament i una àmplia possibilitat d’aplicacions. Aquest projecte està pensat per a fer una introducció al món dels sistemes encastats, com també explicar el funcionament del sistema operatiu en temps real FreeRTOS; el qual utilitza com a mètode de programació l’ús de tasques independents entre elles. Donarem una visió de les seves característiques de funcionament, com organitza tasques mitjançant un scheduler i uns exemples per a poder dissenyar-hi aplicacions.

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

Thylakoid Protein Phosphorylation in Regulation of Photosynthesis

Once the seed has germinated, the plant is forced to face all the environmental changes in its habitat. In order to survive, plants have evolved a number of different acclimation systems. The primary reaction behind plant growth and development is photosynthesis. Photosynthesis captures solar energy and converts it into chemical form. Photosynthesis in turn functions under the control of environmental cues, but is also affected by the growth, development, and metabolic state of a plant. The availability of solar energy fluctuates continuously, requiring non-stop adjustment of photosynthetic efficiency in order to maintain the balance between photosynthesis and the requirements and restrictions of plant metabolism. Tight regulation is required, not only to provide sufficient energy supply but also to prevent the damage caused by excess energy. The very first reaction of photosynthesis is splitting of water into the form of oxygen, hydrogen, and electrons. This most fundamental reaction of life is run by photosystem II (PSII), and the energy required for the reaction is collected by the light harvesting complex II (LHCII). Several proteins of the PSII-LHCII complex are reversibly phosphorylated according to the energy balance between photosynthesis and metabolism. Thylakoid protein phosphorylation has been under extensive investigation for over 30 years, yet the physiological role of phosphorylation remains elusive. Recently, the kinases behind the phosphorylation of PSII-LHCII proteins (STN7 and STN8) were identified and the knockout mutants of these kinases became available, providing powerful tools to elucidate the physiological role of PSII-LHCII phosphorylation. In my work I have used the stn7 and stn8 mutants in order to clarify the role of PSII-LHCII phosphorylation in regulation and protection of the photosynthetic machinery according to environmental cues. I show that STN7- dependent PSII-LHCII protein phosphorylation is required to balance the excitation energy distribution between PSII and PSI especially under low light intensities when the excitation energy transfer from LHC to PSII and PSI is efficient. This mechanism differs from traditional light quality-induced “state 1” – “state 2” transition and ensures fluent electron transfer from PSII to PSI under low light, yet having highest physiological relevance under fluctuating light intensity. STN8-dependent phosphorylation of PSII proteins, in turn, is required for fluent turn-over of photodamaged PSII complexes and has the highest importance upon prolonged exposure of the photosynthetic apparatus to excess light.

A fórmula barométrica como instrumento de ensino em Química

The barometric equation is revisited. Restrictions imposed for its derivation are investigated. Results are discussed and related to simple themes of ordinary life. The theoretical models fit to experimental data. Correction for temperature effect improves the fitting in comparison to the barometric formula. The scope for application of the model is discussed.

Suurlujuusterästen hitsausliitoksen HAZ -vyöhykkeen murtumissitkeys

Suurlujuusterästen käyttö erityisesti auto-, kuljetusväline- ja nostovälineteollisuudessa on lisääntynyt jo pidemmän aikaa. Teräsvalmistajat kehittävätkin jatkuvasti lujempia ja paremmin hitsattavia teräslaatuja markkinoille. Lujempia teräksiä käyttämällä on mahdollista saavuttaa materiaali- ja painosäästöä, jolla on suora vaikutus hyötykuorman lisääntymiseen, polttoainetalouteen, suoritusarvoihin ja jopa valmistuskustannuksiin. Tässä diplomityössä tutkittiin kahdeksan eri suurlujuusteräksen ja kolmen kulutusteräksen HAZ-alueen murtumissitkeyttä kolmella eri lämmöntuonnilla tehdyllä hitsauksella. Suurlu-juusterästen myötölujuustaso vaihteli 650 MPa:n ja 700 MPa:n välillä, ja kulutusteräksillä vastaavasti 800 MPa:n ja 1000 MPa:n välillä. Murtumissitkeyskokeet tehtiin standardoidun CTOD-testausmenetelmän mukaisesti -40 °C lämpötilassa. Kokeissa käytettiin 10 mm x 5 mm SE(B)-kolmipistetaivutussauvoja. Koetuloksia voidaan käyttää apuna arvioitaessa eri teräslaatujen hitsauksellista sopivuutta erityisesti väsyttävän kuormituksen alaiseen rakenteeseen. Kokeiden tuloksena saatiin jokaiselle materiaalille neljä CTOD-arvoa. Kolmella eri lämmöntuonnilla tehtyjen koesauvojen lisäksi mitattiin ilman hitsausta olevista koesauvoista perusaineen murtumissitkeys. Yhteensä CTOD-koe tehtiin 44 koesauvalle ja lisäksi muutamalle harjoitussauvalle. Testattavien kappaleiden suuren määrän takia kokeet voitiin tehdä jokaiselle materiaali- lämmöntuonti- yhdistelmälle ainoastaan yhteen kertaan.

Kelirikon vaikutukset liiketoimintaan Venäjällä

Venäjän lainsäädäntö mahdollistaa erilaisten rajoitusten asettamisen liikenteelle kelirikkoajan aikana ja alhaisten painorajoitusten asettaminen on tällöin yleistä. Kelirikon aikaisiin rajoituksiin liittyvä lainsäädäntö on pääosin tarkoituksenmukainen, mutta sitä sovelletaan tavalla, jolla vaikeutetaan huomattavasti yritysten toimintaa ja tarvittavien kuljetusten järjestämistä. Diplomityössä tutkitaan kelirikon vaikutuksia liiketoimintaan erityisesti caseyksikössä, joka on metsäteollisuusyhtiön Venäjällä sijaitseva tuotantoyksikkö. Venäläinen liiketoimintaympäristö eroaa huomattavasti suomalaisesta, ja kelirikon aikana korostuvat etenkin korruption ja henkilökohtaisten suhteiden merkitys. Suuri osa havaituista sallitun painon ylityksistä hoidetaan kelirikon aikana maksamalla epävirallisia maksuja suoraan tarkastajille. Myös virallisia kulkulupia myydään, mutta niiden hankinta on kallista ja aikaa vievää. Työn lähtökohta kiteytyy lainsäädännön, viranomaisten tulkinnan ja todellisen tilanteen välisten ristiriitojen avaamiseen ja selvittämiseen, ja tavoitteena on ollut mahdollisimman objektiivisen kokonaiskuvan luominen tilanteesta. Case-yksikössä on kehitetty vaihtoehtoisia toimintamalleja kelirikkoajan kuljetusten varmistamiseksi. Rautatiekuljetusten määrää on lisätty huomattavasti ja välivarastointiterminaalin rakentamista on suunniteltu. Vaihtoehtoiset toimintamallit aiheuttavat kuitenkin huomattavia lisäkustannuksia. Tutkimuksen tuottamien tietojen avulla case-yhtiössä voidaan jatkossa arvioida todellisia riskejä sekä vaihtoehtoisten toimintamallien tarpeellisuutta ja kustannustehokkuutta aikaisempaa tarkemmin.

Unitizing in Supply Chain – Case SECU Container

The aim of this thesis is to analyze how increasing the level of unitizing affects to the costs in the transport system of a Finnish paper and board company. The parts of the supply chain where costs are analyzed are limited to domestic inland transport and port operations. Supply Chain management is important aspect of modern day companies’ strategies. Intermodal transport and different transport systems are the key items which are studied in the theory part of this thesis. In the case study the payload simulations for SECU container (Stora Enso Cargo Unit) stuffed in mills sites are base of the cost analyze of this thesis. Thesis also makes a glance for the restrictions and development trends in Finnish railroads. In analyze SECU containers are moved up to the mill site for stuffing. This increases the level of unitizing in supply chain. Analyze is made for three variation of current traffic lines. Analyze shows that when idea of intermodalism is well used there is considerable cost savings to gather in pre-transportation and port operations. But also effects to mill sites and destination ports needs to be take under considering. In analyze the effects of increased axle weight for SECU container transportation in Finnish railroads is studied. When transport unit is stuffed in earliest possible point supply chain and unloaded the last possible point the savings made in chain can be considerable. In case study of this thesis almost 40% savings in total costs could be reached in pre transportation and port operations when unitizing level is increased in supply chain.

Nosturin kuormauselimen liitynnän suunnittelu

Paperiteollisuuden prosessituotteista paperia varastoidaan erikokoisina rullina esim. pystyrullavarastoihin. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää Konecranesin prosessinosturille liityntä paperirullia käsittelevän kuormauselimen ja nosturin välille. Tavoitteena oli löytää kiinnitysmenetelmä, joka mahdollistaa nosturien joustavan käytön mahdollisimman pienin muutoksin itse nosturin standardoituun rakenteeseen. Pääasiallisena syventymisen kohteena oli alipaineella paperirullia nostettavan kuormauselimen liityntä. Liitynnän on kyettävä joustamaan ja vaimentamaan paperirullia nostavaan kuormauselimeen nosturin liikkeelle lähdöstä ja pysähtymisestä syntyvät herätteet ja voimat. Nosturin liikenopeus on kyettävä pitämään mahdollisimman suurena lyhyen rullienkäsittelyajan saavuttamiseksi. Liitynnältä vaaditaan kykyä ottaa kuormauselin vastaan mahdollisimman suurella nostonopeudella. Lisäksi kuorman ja kuormauselimen oskillaatio on vaimennettava mahdollisimman nopeasti samalla rajoittaen heilunnasta aiheutuvaa maksimi siirtymää. Liitynnän suunnittelu pohjautuu nosturin, kuormauselimen ja paperirullan muodostaman systeemin teoreettiseen tarkasteluun. Systeemistä laadittiin dynaaminen malli, jonka avulla tutkittiin oskillaation ja syntyvien kiihtyvyyksien suuruutta. Näiden teoriaan perustuvien tuloksien pohjalta suunniteltiin vaimennukseen tarvittavat vaimennuselementit ja liitynnän rakenne. Suunnittelutyön tuloksena saatiin liitynnälle alustava rakenne, joka mahdollistaa käytettävien vaimennuselementtien vaihtamisen ja siten tehokkaan heilunnan vaimmennuksen. Suunnittelutyön lähtökohtana oleva teoreettinen tarkastelu vaatii tuekseen esim. prototyypin kokeellisten tulosten saamiseksi ennen lopullisen tuotteen valmistamista. Suunnitteluprosessissa noudatettiin järjestelmällisen tuotesuunnittelun vaiheita ja menetelmiä.

Multilevel converter modulation: implementation and analysis

Multilevel converters provide an attractive solution to bring the benefits of speed-controlled rotational movement to high-power applications. Therefore, multilevel inverters have attracted wide interest in both the academic community and in the industry for the past two decades. In this doctoral thesis, modulation methods suitable especially for series connected H-bridge multilevel inverters are discussed. A concept of duty cycle modulation is presented and its modification is proposed. These methods are compared with other well-known modulation schemes, such as space-vector pulse width modulation and carrier-based modulation schemes. The advantage of the modified duty-cycle modulation is its algorithmic simplicity. A similar mathematical formulation for the original duty cycle modulation is proposed. The modified duty cycle modulation is shown to produce well-formed phase-to-neutral voltages that have lower total harmonic distortion than the space-vector pulse width modulation and the duty cycle modulation. The space-vector-based solution and the duty cycle modulation, on the other hand, result in a better-quality line-to-line voltage and current waveform. The voltage of the DC links in the modules of the series-connected H-bridge inverter are shown to fluctuate while they are under load. The fluctuation causes inaccuracies in the voltage production, which may result in a failure of the flux estimator in the controller. An extension for upper-level modulation schemes, which changes the switching instants of the inverter so that the output voltage meets the reference voltage accurately regardless of the DC link voltages, is proposed. The method is shown to reduce the error to a very low level when a sufficient switching frequency is used. An appropriate way to organize the switching instants of the multilevel inverter is to make only one-level steps at a time. This causes restrictions on the dynamical features of the modulation schemes. The produced voltage vector cannot be rotated several tens of degrees in a single switching period without violating the above-mentioned one-level-step rule. The dynamical capabilities of multilevel inverters are analyzed in this doctoral thesis, and it is shown that the multilevel inverters are capable of operating even in dynamically demanding metal industry applications. In addition to the discussion on modulation schemes, an overvoltage in multilevel converter drives caused by cable reflection is addressed. The voltage reflection phenomenon in drives with long feeder cables causes premature insulation deterioration and also affects the commonmode voltage, which is one of the main reasons for bearing currents. Bearing currents, on the other hand, cause fluting in the bearings, which results in premature bearing failure. The reflection phenomenon is traditionally prevented by filtering, but in this thesis, a modulationbased filterless method to mitigate the overvoltage in multilevel drives is proposed. Moreover, the mitigation method can be implemented as an extension for upper-level modulation schemes. The method exploits the oscillations caused by two consecutive voltage edges so that the sum of the oscillations results in a mitigated peak of the overvoltage. The applicability of the method is verified by simulations together with experiments with a full-scale prototype.