Studio sul convertitore elettronico per il pilotaggio di motori asincroni trifase

La semplicità, affidabilità, robustezza ed economicità del motore asincrono trifase ne fanno un motore largamente utilizzato sia in ambiente industriale che civile (pompe, ascensori, montacarichi, nastri trasportatori, ventilatori, locomotive ferroviarie, …). È ipotizzabile che in futuro vi sarà sempre più largo impiego di motori elettrici e i recenti sviluppi nella tecnologia dei convertitori elettronici per il controllo dei motori asincroni ne consentiranno l’uso in sempre più estesi ambiti applicativi. La messa sotto tensione di motori a media/alta potenza presenta però, in fase di avviamento, correnti di spunto e coppie elevate che devono essere controllate. In questa tesi saranno pertanto studiate le tecniche di protezione, avviamento e controllo dei motori asincroni trifase Nel primo capitolo esamineremo le funzioni di sezionamento, comando e protezione da cortocircuiti e sovraccarichi e i dispositivi adatti a svolgere tale compito in modo coordinato. Nel secondo capitolo esamineremo le principali tecnologie usate per l’avviamento dei motori, da quelle più semplici a quelle che impiegano dispositivi elettronici allo stato solido: Soft-Starters a tiristori (solo regolazione AC), Inverters a transistori (controllo sia in frequenza che ampiezza della forma d’onda AC generata). Fra tutti i possibili convertitori DC/AC analizzeremo dettagliatamente esclusivamente quelli a controllo PWM analogico che costituiranno l’oggetto della trattazione dei capitoli seguenti.

Controllo sensorless di attuatori tubolari pentafase

L'elaborato si pone l'obiettivo di sviluppare un controllo sensorless di posizione per un attuatore tubolare pentafase anisotropo a magneti permanenti. Le peculiarità degli attuatori tubolari sono molteplici: assenza di organi di trasmissione del moto; compattezza; elevate densità di forza e prestazioni nella dinamica, con una più ampia banda passante per il sistema di controllo; maggiore precisione, risoluzione, ripetibilità ed affidabilità. Tale tipologia di macchina è pertanto molto interessante in diverse applicazioni quali robotica, automazione, packaging, sistemi di posizionamento ecc., ed è altresì promettente nei settori aerospaziale e automotive. L'azionamento in studio è inoltre di tipo multifase. In tal caso si ottengono diversi vantaggi: possibilità di suddividere la potenza su un numero elevato di rami del convertitore; capacità di lavorare in condizioni di guasto; incremento della densità di coppia della macchina; possibilità di controllare in modo indipendente e con un solo inverter più macchine collegate in serie. Prestazioni migliori della macchina si possono ottenere con un opportuno sistema di controllo. Nel caso di azionamenti a magneti permanenti risulta particolarmente attraente il controllo di tipo sensorless della posizione rotorica, in alternativa ad un encoder o un resolver. Questo aumenta l'affidabilità, riduce i costi e diminuisce l'ingombro complessivo dell'azionamento. Appare molto interessante l'utilizzo di un azionamento tubolare di tipo multifase, e ancor più lo sviluppo di un apposito controllo di posizione di tipo sensorless. L’algoritmo sensorless di stima della posizione dell’attuatore può essere sviluppato partendo dall’anisotropia di macchina, sfruttando la possibilità peculiare delle macchine multifase di estrarre informazioni sullo stato attraverso i molteplici gradi di libertà presenti. Nel caso in questione si tratta del controllo della terza armonica spaziale del campo magnetico al traferro. Fondamentale è la definizione di un modello matematico in grado di rappresentare in modo opportuno l’anisotropia di macchina. In letteratura non sono ancora presenti modelli adatti a descrivere il dispositivo in questione; pertanto una parte essenziale della tesi è stata dedicata a definire tale modello e a verificarne la validità. Partendo dal modello è possibile dunque sviluppare un appropriato algoritmo di controllo sensorless e rappresentare in simulink l'intero azionamento. Nella parte conclusiva del lavoro di tesi vengono presentate le prove sperimentali, finalizzate alla determinazione dei parametri di macchina e alla verifica del funzionamento del sistema di controllo. Infine sono confrontati i risultati ottenuti rispetto a quelli realizzati con controlli di tipo tradizionale.

A daily perspective on work interruptions

Diese Dissertation basiert auf einem theoretischen Artikel und zwei empirischen Studien.rnrnDer theoretische Artikel: Es wird ein theoretisches Rahmenmodell postuliert, welches die Kumulierung von Arbeitsunterbrechung und deren Effekte untersucht. Die meisten bisherigen Studien haben Unterbrechungen als isoliertes Phänomen betrachtet und dabei unberücksichtigt gelassen, dass während eines typischen Arbeitstages mehrere Unterbrechungen gleichzeitig (oder aufeinanderfolgend) auftreten. In der vorliegenden Dissertation wird diese Lücke gefüllt, indem der Prozess der kumulierenden Unterbrechungen untersucht wird. Es wird beschrieben,rninwieweit die Kumulation von Unterbrechungen zu einer neuen Qualität vonrn(negativen) Effekten führt. Das Zusammenspiel und die gegenseitige Verstärkung einzelner Effekte werden dargestellt und moderierende und mediierende Faktoren aufgezeigt. Auf diese Weise ist es möglich, eine Verbindung zwischen kurzfristigen Effekten einzelner Unterbrechungen und Gesundheitsbeeinträchtigungen durch die Arbeitsbedingung ‚Unterbrechungen‘rnherzustellen.rnrnStudie 1: In dieser Studie wurde untersucht, inwieweit Unterbrechungen Leistung und Wohlbefinden einer Person innerhalb eines Arbeitstages beeinflussen. Es wurde postuliert, dass das Auftreten von Unterbrechungen die Zufriedenheit mit der eigenen Leistung vermindert und das Vergessen von Intentionen und das Irritationserleben verstärkt. Geistige Anforderung und Zeitdruck galten hierbei als Mediatoren. Um dies zu testen, wurden 133 Pflegekräften über 5 Tage hinweg mittels Smartphones befragt. Mehrebenenanalysen konnten die Haupteffekte bestätigen. Die vermuteten Mediationseffekte wurden für Irritation und (teilweise) für Zufriedenheit mit der Leistung bestätigt, nicht jedoch für Vergessen von Intentionen. Unterbrechungen führen demzufolge (u.a.) zu negativen Effekten, da sie kognitiv anspruchsvoll sind und Zeit beanspruchen.rnrnStudie 2: In dieser Studie wurden Zusammenhänge zwischen kognitiven Stressorenrn(Arbeitsunterbrechungen und Multitasking) und Beanspruchungsfolgen (Stimmung und Irritation) innerhalb eines Arbeitstages gemessen. Es wurde angenommen, dass diese Zusammenhänge durch chronologisches Alter und Indikatoren funktionalen Alters (Arbeitsgedächtniskapazität und Aufmerksamkeit) moderiert wird. Ältere mit schlechteren Aufmerksamkeitsund Arbeitsgedächtnisleistungen sollten am stärksten durch die untersuchten Stressoren beeinträchtigt werden. Es wurde eine Tagebuchstudie (siehe Studie 1) und computergestützternkognitive Leistungstests durchgeführt. Mehrebenenanalysen konnten die Haupteffekte für die abhängigen Variablen Stimmung (Valenz und Wachheit) und Irritation bestätigen, nicht jedoch für Erregung (Stimmung). Dreifachinteraktionen wurden nicht in der postulierten Richtung gefunden. Jüngere, nicht Ältere profitierten von einem hohen basalen kognitivenrnLeistungsvermögen. Ältere scheinen Copingstrategien zu besitzen, die mögliche kognitive Verluste ausgleichen. rnrnIm Allgemeinen konnten die (getesteten) Annahmen des theoretischen Rahmenmodellsrnbestätigt werden. Prinzipiell scheint es möglich, Ergebnisse der Laborforschung auf die Feldforschung zu übertragen, jedoch ist es notwendig die Besonderheiten des Feldes zu berücksichtigen. Die postulieren Mediationseffekte (Studie 1) wurden (teilweise) bestätigt. Die Ergebnisse weisen jedoch darauf hin, dass der volle Arbeitstag untersucht werden muss und dass sehr spezifische abhängige Variablen auch spezifischere Mediatoren benötigen. Des Weiteren konnte in Studie 2 bestätigt werden, dass die kognitive Kapazität eine bedeutsamernRessource im Umgang mit Unterbrechungen ist, im Arbeitskontext jedoch auch andere Ressourcen wirken.

Impiego di regolatori ripetitivi per il controllo di convertitori elettronici di potenza per l'interfacciamento con la rete elettrica

L’obiettivo di tesi consiste nel valutare il funzionamento di regolatori ripetitivi per il controllo di un inverter utilizzato come filtro attivo al fine di eliminare le armoniche di corrente prodotte da un carico distorcente trifase connesso in rete. È descritto lo schema di simulazione realizzato in ambiente Simulink di Matlab per poter individuare una possibile implementazione del controllo. È descritta l’attività di prototipazione rapida svolta mediante il sistema dSPACE per poter verificare sperimentalmente il funzionamento del controllo con regolatore ripetitivo su un modello di impianto reale costituito da inverter, carico distorcente e rete.

Progettazione e realizzazione di un convertitore monofase in sic per applicazioni fotovoltaiche

Negli ultimi anni si è assistito ad un notevole sviluppo e diffusione dei sistemi di produzione di energia rinnovabile, in particolar modo di sistemi eolici e fotovoltaici. La sempre maggior richiesta di energia e la necessità di far fronte ai problemi di inquinamento sempre più intenso, a causa dei combustibili fossili, ha portato ad una crescita nell’interesse ad adottare queste nuove tecnologie per il sostentamento energetico della popolazione. In seguito all’adozione di tali sistemi si è verificata un’intensificazione della ricerca e dello sviluppo tecnologico in tale ambito al fine di massimizzare la produzione dell’energia. Un ruolo chiave nella gestione dell’energia ed in particolar modo l’interfacciamento del sistema di produzione con il carico è svolto elettronica di potenza. L’obiettivo principale della ricerca in tale ambito consiste nella individuazione di nuove tecnologie che permettano un incremento dell’efficienza di conversione anche di soli pochi punti percentuale. L’attività di tesi, svolta presso il LEMAD (Laboratorio di Macchine e Azionamenti del Dipartimento DEI), è stata quindi focalizzata nella progettazione e in seguito realizzazione di un convertitore per applicazioni fotovoltaiche. L’interesse nei confronti delle nuovetecnologie ha portato ad una scelta innovativa per quanto riguarda la configurazione dell’inverter costituente il convertitore. Tale configurazione, che prende il nome di Full Bridge DC Bypass o più semplicemente ponte H6, ha permesso la realizzazione di un convertitore compatto poiché non necessitante di un trasformatore per garantire l’isolamento tra i moduli PV e la rete. Inoltre l’adozione di due switch aggiuntivi rispetto ad un comune ponte H ha garantito una notevole riduzione delle perdite dovute alla tensione di modo comune(CMV)con conseguente incremento dell’efficienza. La ricerca di nuove tecnologie non è stata concentrata solamente nello studio di nuove configurazioni di inverter ma anche nell’individuazione di innovativi dispositivi di potenza. In particolar modo il silicon carbide o SiC ha dimostrato in diverse occasioni di essere un materiale superiore al silicio nelle applicazioni di potenza. Sono stati quindi realizzati due convertitori utilizzanti due differenti dispositivi di potenza (MOSFET in SiC e IGBT in Si)in modo tale da determinare le diverse prestazioni. Un ulteriore studio è stato svolto sulle tecniche di modulazione al fine di valutarne le differenti caratteristiche ed individuare quella più conveniente nella conversione utilizzante il ponte H6.

Studio di un circuito ad alta efficienza in un apparato per terapie diatermiche

Il lavoro presentato di seguito è volto al miglioramento delle prestazioni dell'apparato per la Tecar terapia prodotto da EME.srl. Tale apparato presenta, allo stato attuale, un sistema basato principalmente su circuiti a componenti attivi operanti in regione lineare che producono una oscillazione a 455kHz, la amplificano e infine la adattano alle caratteristiche richieste per tale apparato. Ampiezza dell'oscillazione e corrente sul carico (paziente) vengono controllate mediante un doppio sistema di retroazione: uno analogico e uno basato su microcontrollore. Entrambi i sistemi lavorano sui valori medi di tensione e corrente. Lo scopo di tale elaborato è quello di migliorare tale apparato rendendo possibile il controllo di nuovi parametri, come la frequenza di oscillazione cosa non possibile nell'attuale implementazione. Si valuterà, nell'ambito dell'attività di tesi, se mantenere l'idea costruttiva originale in cui si aveva un oscillatore autonomo con una cascata di amplificazione a efficienza non elevatissima, retroazionato analogicamente e un controllo mediante uC, oppure passare ad una nuova architettura totalmente gestita da uC sfruttando topologie utilizzate in altri macchinari di EME.srl con l'aggiunta di soluzioni tratte dal mondo delle energie rinnovabili. Per lo studio di tale apparato verrà effettuata inoltre una caratterizzazione sperimentale del corpo umano utilizzando la mano di un soggetto volontario per avere un carico campione realistico e cercando ulteriori riscontri in letteratura.

Analisi e realizzazione di un convertitore multilivello ad alta efficienza per applicazioni fotovoltaiche

Nei primi vent’anni, la ricerca in ambito fotovoltaico si è focalizzata sull’evoluzione di quelle tecnologie associate alla semplice cella ed al sistema intero, per offrire miglioramenti con particolare riguardo al fronte dell’efficienza. Negli ultimi decenni, lo studio sull’energia rinnovabile ha ampliato i propri confini, sino a quella branca denominata elettronica di potenza, che ne permette la conversione e lo sfruttamento da parte dell’utente. L’elaborato si propone quindi di apportare un contributo verso tale direzione, teorico piuttosto che pratico, esaminando dapprima il mondo che effettivamente circonda l’impianto fotovoltaico grid-connected e successivamente ponderando e pianificando le scelte che conseguono dall’analisi letteraria. Particolare attenzione sarà rivolta al concetto di multilivello relativo agli inverter e agli aspetti che ne comportano il largo utilizzo nell’elettronica di potenza. Si stima che i primi brevetti risalgano a circa trent’anni orsono e uno di questi, tracciabile, riguarderebbe la configurazione a cascata di full-bridge, alimentati separatamente in DC, per ottenere a valle una scala di tensioni AC. Per mezzo di manipolazioni, nascerà in seguito il diode-clamped, attuale predecessore del Neutral Point Clamped T-Type Inverter. Si introdurranno pertanto le principali caratteristiche che contraddistinguono il convertitore, peculiare riguardo per la configurazione single leg nonché trifase. Ardua sarà la scelta sulla tecnica di controllo dell’inverter, sia per quanto concerne la fase simulativa che quella realizzativa, in quanto il dispositivo è indubbiamente considerato innovativo nel proprio campo di appartenenza. Convalidando la letteratura per mezzo di opportune simulazioni, si potrà procedere alla progettazione e quindi all’assemblaggio della scheda che effettivamente include l’inverter. Il lavoro implicherà numerose prove, effettuate in svariate condizioni di funzionamento, al fine di sostenere le conclusioni teoriche.

Prediction of Psychosis by Mismatch Negativity

BACKGROUND: To develop risk-adapted prevention of psychosis, an accurate estimation of the individual risk of psychosis at a given time is needed. Inclusion of biological parameters into multilevel prediction models is thought to improve predictive accuracy of models on the basis of clinical variables. To this aim, mismatch negativity (MMN) was investigated in a sample clinically at high risk, comparing individuals with and without subsequent conversion to psychosis. METHODS: At baseline, an auditory oddball paradigm was used in 62 subjects meeting criteria of a late risk at-state who remained antipsychotic-naive throughout the study. Median follow-up period was 32 months (minimum of 24 months in nonconverters, n = 37). Repeated-measures analysis of covariance was employed to analyze the MMN recorded at frontocentral electrodes; additional comparisons with healthy controls (HC, n = 67) and first-episode schizophrenia patients (FES, n = 33) were performed. Predictive value was evaluated by a Cox regression model. RESULTS: Compared with nonconverters, duration MMN in converters (n = 25) showed significantly reduced amplitudes across the six frontocentral electrodes; the same applied in comparison with HC, but not FES, whereas the duration MMN in in nonconverters was comparable to HC and larger than in FES. A prognostic score was calculated based on a Cox regression model and stratified into two risk classes, which showed significantly different survival curves. CONCLUSIONS: Our findings demonstrate the duration MMN is significantly reduced in at-risk subjects converting to first-episode psychosis compared with nonconverters and may contribute not only to the prediction of conversion but also to a more individualized risk estimation and thus risk-adapted prevention.

Landscapes of Poverty and Environment in Lao PDR

A key challenge for land change science is linking land cover information to human-environment interactions over larger spatial areas. Crucial information on land use types and people involved is still lacking. In Lao PDR, a country facing rapid and multilevel land change processes, this lack of information hinders evidence-based policy- and decision-making. We present a new approach for the description of landscape mosaics on national level and relate it to village level Population Census information. Results showed that swidden agricultural landscapes, involving 17% of the population, dominate 28% of the country, while permanent agricultural landscapes involve 74% of the population in 29% of the country.

Tissue coverage of a hydrophilic polymer-coated zotarolimus-eluting stent vs. a fluoropolymer-coated everolimus-eluting stent at 13-month follow-up: an optical coherence tomography substudy from the RESOLUTE All Comers trial

Aims To compare the tissue coverage of a hydrophilic polymer-coated zotarolimus-eluting stent (ZES) vs. a fluoropolymer-coated everolimus-eluting stent (EES) at 13 months, using optical coherence tomography (OCT) in an ‘all-comers' population of patients, in order to clarify the mechanism of eventual differences in the biocompatibility and thrombogenicity of the devices. Methods and results Patients randomized to angiographic follow-up in the RESOLUTE All Comers trial (NCT00617084) at pre-specified OCT sites underwent OCT follow-up at 13 months. Tissue coverage and apposition were assessed strut by strut, and the results in both treatment groups were compared using multilevel logistic or linear regression, as appropriate, with clustering at three different levels: patient, lesion, and stent. Fifty-eight patients (30 ZES and 28 EES), 72 lesions, 107 stents, and 23 197 struts were analysed. Eight hundred and eighty-seven and 654 uncovered struts (7.4 and 5.8%, P= 0.378), and 216 and 161 malapposed struts (1.8 and 1.4%, P= 0.569) were found in the ZES and EES groups, respectively. The mean thickness of coverage was 116 ± 99 µm in ZES and 142 ± 113 µm in EES (P= 0.466). No differences in per cent neointimal volume obstruction (12.5 ± 7.9 vs. 15.0 ± 10.7%) or other areas–volumetric parameters were found between ZES and EES, respectively. Conclusion No significant differences in tissue coverage, malapposition, or lumen/stent areas and volumes were detected by OCT between the hydrophilic polymer-coated ZES and the fluoropolymer-coated EES at 13-month follow-up.

Epidemiology and predictors of spinal injury in adult major trauma patients: European cohort study

This is a European cohort study on predictors of spinal injury in adult (≥16 years) major trauma patients, using prospectively collected data of the Trauma Audit and Research Network from 1988 to 2009. Predictors for spinal fractures/dislocations or spinal cord injury were determined using univariate and multivariate logistic regression analysis. 250,584 patients were analysed. 24,000 patients (9.6%) sustained spinal fractures/dislocations alone and 4,489 (1.8%) sustained spinal cord injury with or without fractures/dislocations. Spinal injury patients had a median age of 44.5 years (IQR = 28.8-64.0) and Injury Severity Score of 9 (IQR = 4-17). 64.9% were male. 45% of patients suffered associated injuries to other body regions. Age <45 years (≥45 years OR 0.83-0.94), Glasgow Coma Score (GCS) 3-8 (OR 1.10, 95% CI 1.02-1.19), falls >2 m (OR 4.17, 95% CI 3.98-4.37), sports injuries (OR 2.79, 95% CI 2.41-3.23) and road traffic collisions (RTCs) (OR 1.91, 95% CI 1.83-2.00) were predictors for spinal fractures/dislocations. Age <45 years (≥45 years OR 0.78-0.90), male gender (female OR 0.78, 95% CI 0.72-0.85), GCS <15 (OR 1.36-1.93), associated chest injury (OR 1.10, 95% CI 1.01-1.20), sports injuries (OR 3.98, 95% CI 3.04-5.21), falls >2 m (OR 3.60, 95% CI 3.21-4.04), RTCs (OR 2.20, 95% CI 1.96-2.46) and shooting (OR 1.91, 95% CI 1.21-3.00) were predictors for spinal cord injury. Multilevel injury was found in 10.4% of fractures/dislocations and in 1.3% of cord injury patients. As spinal trauma occurred in >10% of major trauma patients, aggressive evaluation of the spine is warranted, especially, in males, patients <45 years, with a GCS <15, concomitant chest injury and/or dangerous injury mechanisms (falls >2 m, sports injuries, RTCs and shooting). Diagnostic imaging of the whole spine and a diligent search for associated injuries are substantial.

Lesion characteristics of patients with chronic critical limb ischemia that determine choice of treatment modality

This paper will review the literature in order to define lesion characteristics that determine decision for surgical or endovascular therapy in patients with chronic critical limb ischemia (CLI). The typical pattern of disease is multilevel, infrainguinal disease. The great majority of patients with CLI can be treated by endovascular means, and the pathoanatomical pattern of disease dictates the choice of treatment modality. Long iliac artery occlusions, in particular, if associated with common femoral artery pathology and long superficial femoral artery occlusions crossing the knee joint so far remain a domain of surgery. However, there is an ongoing shift from surgery to endovascular treatment.

Replicative phenotyping adds value to genotypic resistance testing in heavily pre-treated HIV-infected individuals--the Swiss HIV Cohort Study

Background Replicative phenotypic HIV resistance testing (rPRT) uses recombinant infectious virus to measure viral replication in the presence of antiretroviral drugs. Due to its high sensitivity of detection of viral minorities and its dissecting power for complex viral resistance patterns and mixed virus populations rPRT might help to improve HIV resistance diagnostics, particularly for patients with multiple drug failures. The aim was to investigate whether the addition of rPRT to genotypic resistance testing (GRT) compared to GRT alone is beneficial for obtaining a virological response in heavily pre-treated HIV-infected patients. Methods Patients with resistance tests between 2002 and 2006 were followed within the Swiss HIV Cohort Study (SHCS). We assessed patients' virological success after their antiretroviral therapy was switched following resistance testing. Multilevel logistic regression models with SHCS centre as a random effect were used to investigate the association between the type of resistance test and virological response (HIV-1 RNA <50 copies/mL or ≥1.5log reduction). Results Of 1158 individuals with resistance tests 221 with GRT+rPRT and 937 with GRT were eligible for analysis. Overall virological response rates were 85.1% for GRT+rPRT and 81.4% for GRT. In the subgroup of patients with >2 previous failures, the odds ratio (OR) for virological response of GRT+rPRT compared to GRT was 1.45 (95% CI 1.00-2.09). Multivariate analyses indicate a significant improvement with GRT+rPRT compared to GRT alone (OR 1.68, 95% CI 1.31-2.15). Conclusions In heavily pre-treated patients rPRT-based resistance information adds benefit, contributing to a higher rate of treatment success.

Does Satisfaction with Democracy really increase Happiness? Direct Democracy and Individual Satisfaction in Switzerland

This paper takes the influential “direct democracy makes people happy”-research as a starting point and asks whether direct democracy impacts individual satisfaction. Unlike former studies we distinguish two aspects of individual satisfaction, namely satisfaction with life (“happiness”) and with how democracy works. Based on multilevel analysis of the 26 Swiss cantons we show that the theoretical assumption on which the happiness hypothesis is based has to be questioned, as there is very little evidence for a robust relationship between satisfaction with democracy and life satisfaction. Furthermore, we do not find a substantive positive effect of direct democracy on happiness. However, with respect to satisfaction with democracy, our analysis shows some evidence for a procedural effect of direct democracy, i.e. positive effects related to using direct democratic rights, rather than these rights per se.

Short-Term Effects of Social Exclusion at work and Worries on Sleep

The present study investigated short-term effects of daily social exclusion at work on various indicators of sleep quality and tested the mediating role of work-related worries using a time-based diary study with ambulatory assessments of sleep quality. Ninety full-time employees participated in a 2-week data collection. Multilevel analyses revealed that daily workplace social exclusion and work-related worries were positively related to sleep fragmentation in the following night. Daily social exclusion, however, was unrelated to sleep onset latency, sleep efficiency and self-reported sleep quality. Moreover, worries did not mediate the effect of social exclusion at work on sleep fragmentation. Theoretical and practical implications of the results are discussed.