Kaksisuuntaisen DC/DC-hakkurin virtasäätö polttokennosovelluksessa

Ilmastonmuutos ja fossiilisten polttoaineiden ehtyminen ovat edesauttaneet uusiutuvien energialähteiden tutkimusta huomattavasti. Lisäksi alati kasvava sähköenergian tarve lisää hajautetun sähköntuotannon ja vaihtoehtoisten energialähteiden kiinnostavuutta. Yleisimpiä hajautetun sähköntuotannon energialähteitä ovat tuulivoima, aurinkovoima ja uutena tulokkaana polttokennot. Polttokennon kytkeminen sähköverkkoon vaatii tehoelektroniikkaa, ja yleensä yksinkertaisessa polttokennosovelluksessa polttokenno kytketään galvaanisesti erottavan yksisuuntaisen DC/DC-hakkurin ja vaihtosuuntaajan kanssa sarjaan. Polttokennon rinnalla voidaan käyttää akkua tasaamaan polttokennon syöttämää jännitettä, jolloin akun ja polttokennon väliin tarvitaan kaksisuuntainen DC/DC-hakkuri, joka pystyy siirtämään energiaa molempiin suuntiin. Tässä diplomityössä on esitetty kaksisuuntaisen DC/DC-hakkurin tilayhtälökeskiarvoistusmenetelmään perustuva malli sekä mallin perusteella toteutettu virtasäätö. Tutkittava hakkuritopologia on kokosilta-tyyppinen boost-hakkuri, ja säätömenetelmä keskiarvovirtasäätö. Työn tuloksena syntyi tilayhtälömalli kaksisuuntaiselle FB boost -hakkurille sekä sen tulokelan virran säätämiseen soveltuva säädin. Säädin toimii normaalitilanteissa hyvin, mutta erikoistilanteissa, kuten hakkurin tulojännitteen äkillisessä muutostilanteessa, vaadittaisiin tehokkaampi säädin, jolla saavutettaisiin nopeampi nousuaika ilman ylitystä ja oskillointia.

A high frequency electronic transducer for multiphase flow measurements

This paper describes an electronic transducer for multiphase flow measurement. Its high sensitivity, good signal to noise ratio and accuracy are achieved through an electrical impedance sensor with a special guard technique. The transducer consists of a wide bandwidth and high slew rate differentiator where the lead inductance and stray capacitance effects are compensated. The sensor edge effect is eliminated by using a guard electrode based on the virtual ground potential of the operational amplifier. A theoretical modeling and a calibration method are also presented. The results obtained seem to confirm the validity of the proposed technique.

Effect of wave frequency on the nonlinear interaction between Görtler vortices and three-dimensional Tollmien-Schlichting waves

The nonlinear interaction between Görtler vortices (GV) and three-dimensional Tollmien-Schlichting (TS) waves nonlinear interaction is studied with a spatial, nonparallel model based on the Parabolized Stability Equations (PSE). In this investigation the effect of TS wave frequency on the nonlinear interaction is studied. As verified in previous investigations using the same numerical model, the relative amplitudes and growth rates are the dominant parameters in GV/TS wave interaction. In this sense, the wave frequency influence is important in defining the streamwise distance traveled by the disturbances in the unstable region of the stability diagram and in defining the amplification rates that they go through.

A frequency-domain pseudo-force method for dynamic structural analysis nonlinear systems and nonproportional damping

A frequency-domain method for nonlinear analysis of structural systems with viscous, hysteretic, nonproportional and frequency-dependent damping is presented. The nonlinear effects and nonproportional damping are considered through pseudo-force terms. The modal coordinates uncoupled equations are iteratively solved. The treatment of initial conditions in the frequency domain which is necessary for the treatment of the uncoupled equations is initially adressed.

Inverse convection problem of simultaneous estimation of two boundary heat fluxes in parallel plate channels

This paper deals with the use of the conjugate gradient method of function estimation for the simultaneous identification of two unknown boundary heat fluxes in parallel plate channels. The fluid flow is assumed to be laminar and hydrodynamically developed. Temperature measurements taken inside the channel are used in the inverse analysis. The accuracy of the present solution approach is examined by using simulated measurements containing random errors, for strict cases involving functional forms with discontinuities and sharp-corners for the unknown functions. Three different types of inverse problems are addressed in the paper, involving the estimation of: (i) Spatially dependent heat fluxes; (ii) Time-dependent heat fluxes; and (iii) Time and spatially dependent heat fluxes.

Numerical Simulation of the Cavitation in the Hydrodynamic Lubrication of Journal Bearings: a Parallel Algorithm

In this paper we present an algorithm for the numerical simulation of the cavitation in the hydrodynamic lubrication of journal bearings. Despite the fact that this physical process is usually modelled as a free boundary problem, we adopted the equivalent variational inequality formulation. We propose a two-level iterative algorithm, where the outer iteration is associated to the penalty method, used to transform the variational inequality into a variational equation, and the inner iteration is associated to the conjugate gradient method, used to solve the linear system generated by applying the finite element method to the variational equation. This inner part was implemented using the element by element strategy, which is easily parallelized. We analyse the behavior of two physical parameters and discuss some numerical results. Also, we analyse some results related to the performance of a parallel implementation of the algorithm.

Infant Colic Crying and Gastrointestinal Tract – Causes, Consequences and Cure

Despite over 50 years of investigation, the precise cause of infant colic crying remains unresolved and the long-term consequences unrevealed, and an effective treatment is lacking. Indeed, a more profound understanding of the complex nature of infants’ excessive crying is needed. The purpose of this series of studies was to investigate the association between gut microbiota composition and infant crying, to evaluate the impact of colic crying on children’s later health and to study the possibilities of treating and preventing excessive crying with pro- and prebiotics. The material comprised three on-going, prospective randomized controlled trials of the probiotic Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103, LGG) or a mixture of prebiotics administered in early infancy. The study populations consisted of term infants (n=89), preterm infants (n=94) and term colic infants (n=30). Early crying was found to be inversely associated with the number of Bifidobacterium and Lactobacillus. Furthermore, at the age of 13 years functional gastrointestinal disorders (FGID) were manifested more frequently among children with previous colic crying than in those without. In preterm infants pro- and prebiotic supplementation during the first months of life reduced the frequency of excessive crying when compared to placebo. In parallel, probiotic LGG in tandem with a cow’s milk elimination diet and behavioral counseling reduced the daily crying amount among term colic infants when compared to placebo. In conclusion, the composition of the gut microbiota is associated with infant crying and colic, and probiotic LGG might provide a safe and effective treatment or preventive option to alleviate excessive crying in early infancy in term and preterm infants. Furthermore, early colic crying might be associated with the later development of FGID.

Aktiivisen verkkosillan tuottaman yhteismuotoisen jännitteen vaimentaminen kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä, taajuusmuuttajatopologiassa

Pulssinleveysmoduloidun vaihtosuuntaajan hyötysuhteen parantaminen ja kytkentätaajuuden suurentaminen ovat johtaneet lähtöjännitteen suuritaajuiseen taajuussisältöön kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajatopologiassa. Kasvava tarve siirtää tehoa myös verkkoon päin on lisännyt aktiivisen verkkosillan käyttöä. Kaksitasoisen aktiivisen verkkosillan vaikutuksesta DC-välipiirin keskipisteen ja kolmivaiheisen kuorman tähtipisteen välinen jännite on nollasta poikkeava aiheuttaen suurentuneen yhteismuotoisen jännitteen taajuusmuuttajan lähtöön ja verkon puolelle. Lisäksi yhteismuotoisten jännitteiden aiheuttamat kytkentätaajuiset häiriövirrat voivat aiheuttaa vikavirtasuojien tahatonta laukeamista, vaikeuttaa EMC-standardien vaatimusten täyttämistä, lisätä moottorin käämieristyksien rasitusta ja mahdollisuutta moottorin laakerivaurioille. Diplomityössä tutkitaan aktiivisen ja passiivisen verkkosillan tuottamaa yhteismuotoista jännitettä simuloinneilla. Esitellään aikaisempaa tutkimustietoa yhteismuotoisen jännitteen ja virran vaimennusratkaisuista aktiivista verkkosiltaa käytettäessä. Tutkimustiedon pohjalta suunnitellaan koelaitteistolle soveltuva suodin. Suotimen toiminta testataan simuloinnein sekä kokeellisin mittauksin. Tehdyt mittaukset osoittavat, että suunniteltu suodin vaimentaa yhteismuotoista jännitettä noin 20 dB verkkosillan kytkentätaajuudella ja tämän jälkeen yli 20 dB/dekadi taajuuteen 100 kHz asti. Lisäksi yhteismuotoisen virran suuruus syöttökaapelin kautta pieneni ehdotetun suotimen vaikutuksesta.

Software product line for power converters

Työn tilaajana toimi Visedo Oy. Työn tavoitteina oli tutkia Visedo Oy:n ohjelmistokehityksen nykytila, tunnistaa seuraavat parannuskohteet ja antaa ohjeita havaittujen parannuskohteiden korjaamiseksi. Visedo Oy:n tehonmuokkain ohjelmistokehityksen nykytilaa käsiteltiin neljän valitun osa-alueen näkökulmasta: ohjelmistoarkkitehtuurityyli, komponenttipohjainen ohjelmistokehitys, ohjelmistotuotelinjojen kehitysmenetelmät ja ohjelmistovariaatioiden hallinta. Valituilla osa-alueilla havaittujen parannuskohteiden perusteella annettiin korjausehdotuksia: ohjelmistoarkkitehtuurin rakenteeseen, komponenttien jakautumiselle, komponenttien koostamiselle ja komponenttien versioinnille. Lisäksi ehdotettiin uudenlaista ohjelmistotuotelinja rakennetta, joka yhdistää kerros- ja komponenttipohjaiset arkkitehtuurityylit mahdollistaen ominaisuuksiltaan eroavien tehonmuokkain ohjelmistojen hallinnan.

LVDC power distribution system: computational modelling

In the doctoral dissertation, low-voltage direct current (LVDC) distribution system stability, supply security and power quality are evaluated by computational modelling and measurements on an LVDC research platform. Computational models for the LVDC network analysis are developed. Time-domain simulation models are implemented in the time-domain simulation environment PSCAD/EMTDC. The PSCAD/EMTDC models of the LVDC network are applied to the transient behaviour and power quality studies. The LVDC network power loss model is developed in a MATLAB environment and is capable of fast estimation of the network and component power losses. The model integrates analytical equations that describe the power loss mechanism of the network components with power flow calculations. For an LVDC network research platform, a monitoring and control software solution is developed. The solution is used to deliver measurement data for verification of the developed models and analysis of the modelling results. In the work, the power loss mechanism of the LVDC network components and its main dependencies are described. Energy loss distribution of the LVDC network components is presented. Power quality measurements and current spectra are provided and harmonic pollution on the DC network is analysed. The transient behaviour of the network is verified through time-domain simulations. DC capacitor guidelines for an LVDC power distribution network are introduced. The power loss analysis results show that one of the main optimisation targets for an LVDC power distribution network should be reduction of the no-load losses and efficiency improvement of converters at partial loads. Low-frequency spectra of the network voltages and currents are shown, and harmonic propagation is analysed. Power quality in the LVDC network point of common coupling (PCC) is discussed. Power quality standard requirements are shown to be met by the LVDC network. The network behaviour during transients is analysed by time-domain simulations. The network is shown to be transient stable during large-scale disturbances. Measurement results on the LVDC research platform proving this are presented in the work.

Idioms and L2 Learners. The Effect of L1, Transparency and Frequency on Idiom Comprehension by Finnish and Italian Learners of English

Tämän sivuaineen tutkielman tarkoituksena on selvittää, miten suomalaiset ja italialaiset englannin kielen opiskelijat tunnistavat englanninkielisten idiomien merkityksiä. Erityisesti opiskelijoiden oman äidinkielen vaikutusta idiomien ymmärtämiseen tutkitaan, kuin myös idiomien eri ominaisuuksien vaikutusta. Lisäksi tutkitaan, miten opiskelijat itse ajattelevat osaavansa käyttää idiomeja, ja pitävätkö he idiomien oppimista tärkeänä. Tutkielmaan osallistui 35 suomalaista englannin kielen yliopisto-opiskelijaa ja 34 italialaista englannin kielen yliopisto-opiskelijaa. Tutkimusaineisto kerättiin monivalintakyselyn avulla. Idiomit valittiin Collins Cobuild Dictionary of Idioms (2001) -sanakirjasta. Kysely sisälsi 36 idiomia, jotka valittiin kolmesta eri frekvenssiluokasta. Jokaisesta frekvenssiluokasta valittiin neljä idiomia, joille oli vastine sekä suomen että italian kielessä, neljä idiomia, joille oli vastine vain suomen kielessä ja neljä idiomia, joille oli vastine vain italian kielessä. Kullekin idiomille oli annettu neljä merkitysvaihtoehtoa, ja näistä yksi tai kaksi oli sanakirjojen mukaisia oikeita vastauksia. Tutkimuksen tulokset näyttävät osoittavan, että sekä suomalaisilla että italialaisilla oli vaikeuksia idiomien merkitysten tunnistamisessa. Kuitenkin myös suomalaisten ja italiaisten välillä oli tilastollisesti merkittävä ero. Suomalaiset osasivat idiomit huomattavasti paremmin kuin italialaiset. Koehenkilöt ymmärsivät merkittävästi helpommin idiomit joille oli vastine heidän omassa äidinkielessään kuin idiomit joille ei ollut vastinetta. Lisäksi vastaajat näyttivät hyötyvän myös idiomien kuvainnollisen ja kirjaimellisen merkityksen läheisyydestä eli läpinäkyvyydestä. Idiomien frekvenssi sen sijaan ei näyttänyt vaikuttavan niiden ymmärtämiseen. Suomalaisten ja italialaisten englannin opiskelijoiden mukaan idiomien opiskelu on hyödyllistä ja tarpeellista. Tulokset osoittavat, että idiomien ymmärtäminen on haastavaa jopa edistyneille oppijoille. Omalla äidinkielellä näyttää olevan suuri vaikutus idiomien ymmärtämiseen, ja nimenomaan samankaltaisuudesta on hyötyä. Äidinkielen merkitykseen vieraiden kielten oppimisessa ja sanaston oppimisessa täytyisi kiinnittää enemmän huomiota, ja idiomeja sekä muuta kuvainnollista kieltä täytyisi opettaa myös edistyneemmille oppijoille.

Multivariate analysis of pollen frequency of the native species Escallonia pulverulenta (Saxifragaceae) in Chilean honeys

The aim of this work was the identification of geographic zones suitable for the production of honeys in which pollen grains of Escallonia pulverulenta (Ruiz & Pav.) Pers. (Saxifragaceae) can be detected. The analysis of botanical origin of 240 honey samples produced between La Serena and Puerto Mont (the IV and X Administrative Regions of Chile), allowed the detection of pollen grains of E. pulverulenta in 46 Chilean honeys. The geographic distribution of the honeys studied is presented together with their affinities, through factor analysis and frequency tables. The study was based on the presence of E. pulverulenta pollen. Escallonia pulverulenta pollen percentages oscillated between 0.24% and 78.5%. Seventeen of the studied samples were designated as unifloral - i.e. samples showing more than 45% pollen of a determined plant species. Two of these corresponded to E. pulverulenta (corontillo, madroño or barraco) honeys. The remaining unifloral honeys correspond to 8 samples of Lotus uliginosus Schkuhr (birdsfoot trefoil), 2 samples of Aristotelia chilensis (Molina) Stuntz (maqui) and 1 sample of Escallonia rubra (Ruiz & Pav.) Pers. (siete camisas), Eucryphia cordifolia Cav. (ulmo or muemo), Weinmannia trichosperma Cav. (tineo), Rubus ulmifolius Schott (blackberry) and Brassica rapa L. (turnip). Honeys with different percentages of E. pulverulenta pollen - statistically analyzed through correspondence analysis - could be associated and assigned to one of three geographic types, defined on the basis of this analysis. The geographical type areas defined were the Northern Mediterranean Zone (samples from the IV Region), Central Mediterranean Zone (samples from the V to the VIII regions including two samples of unifloral Escallonia pulverulenta honey), and Southern Mediterranean Zone (samples from the IX Region).

A simple model for the estimation of congenital malformation frequency in racially mixed populations

A simple model is proposed, using the method of maximum likelihood to estimate malformation frequencies in racial groups based on data obtained from hospital services. This model uses the proportions of racial admixture, and the observed malformation frequency. It was applied to two defects: postaxial polydactyly and cleft lip, the frequencies of which are recognizedly heterogeneous among racial groups. The frequencies estimated in each racial group were those expected for these malformations, which proves the applicability of the method.

Estimated frequency of B-chromosomes and population density of Astyanax scabripinnis paranae in a small stream

A study was made of the frequency of B-chromosomes and the population density of Astyanax scabripinnis paranae (Pisces, Characidae, Tetragonopterinae) from three stretches of the Cascatinha stream (Botucatu, SP). In the first stretch the population was estimated to be about 212 individuals and among 35 karyotyped specimens, 23 carried one macro B-chromosome; in the second stretch the population was estimated to be about 650 individuals and among 20 specimens karyotyped, two possessed one macro B-chromosome; in the third stretch the population was estimated to be about 107 individuals and among 10 specimens karyotyped, one carried one macro B-chromosome. A significant difference was observed in the frequency of macro B-chromosomes in females (57%) and males (8.7%) (P = 0.0001). These data suggest that the B-chromosome frequency and the populational density are not directly related. The hypothesis of the existence of some adaptive effect conferred by the B-chromosomes to the specimens from the first stretch of the Cascatinha stream is presented and discussed