A Simple Five-Level Inverter Topology for Induction Motor Drive Using Conventional Two-Level Inverters and Flying Capacitor Technique

This paper proposes a new five-level inverter topology for open-end winding induction motor (IM) drive. The popular existing circuit configurations for five-level inverter include the NPC inverter and flying capacitor topologies. Compared to the NPC inverter, the proposed topology eliminates eighteen clamping diodes having different voltage ratings in the present circuit. Moreover it requires only one capacitor bank per phase, whereas flying capacitor schemes for five level topologies require six capacitor banks per phase. The proposed topology is realized by feeding the phase winding of an open-end induction motor with two-level inverters in series with flying capacitors. The flying capacitor voltages are balanced using the switching state redundancy for full modulation range. The proposed inverter scheme is capable of producing two-level to five-level pulse width modulated voltage across the phase winding depending on the modulation range. Additionally, in case of any switch failure in the flying capacitor connection, the proposed inverter topology can be operated as a three-level inverter for full modulation range. The proposed scheme is experimentally verified on a four pole, 5hp induction motor drive.

Five-level inverter scheme for an open-end winding induction machine with less number of switches

Higher level of inversion is achieved with a less number of switches in the proposed scheme. The scheme proposes a five-level inverter for an open-end winding induction motor which uses only two DC-link rectifiers of voltage rating of Vdc/4, a neutral-point clamped (NPC) three-level inverter and a two-level inverter. Even though the two-level inverter is connected to the high-voltage side, it is always in square-wave operation. Since the two-level inverter is not switching in a pulse width modulated fashion and the magnitude of switching transient is only half compared to the convention three-level NPC inverter, the switching losses and electromagnetic interference is not so high. The scheme is experimentally verified on a 2.5 kW induction machine.

A Seven-Level Inverter Topology for Induction Motor Drive Using Two-Level Inverters and Floating Capacitor Fed H-Bridges

A multilevel inverter topology for seven-level space vector generation is proposed in this paper. In this topology, the seven-level structure is realized using two conventional two-level inverters and six capacitor-fed H-bridge cells. It needs only two isolated dc-voltage sources of voltage rating V(dc)/2 where V(dc) is the dc voltage magnitude required by the conventional neutral point clamped (NPC) seven-level topology. The proposed topology is capable of maintaining the H-bridge capacitor voltages at the required level of V(dc)/6 under all operating conditions, covering the entire linear modulation and overmodulation regions, by making use of the switching state redundancies. In the event of any switch failure in H-bridges, this inverter can operate in three-level mode, a feature that enhances the reliability of the drive system. The two-level inverters, which operate at a higher voltage level of V(dc)/2, switch less compared to the H-bridges, which operate at a lower voltage level of V(dc)/6, resulting in switching loss reduction. The experimental verification of the proposed topology is carried out for the entire modulation range, under steady state as well as transient conditions.

Low-inductance axial flux BLDC motor drive for more electric aircraft

As aircraft technology is moving towards more electric architecture, use of electric motors in aircraft is increasing. Axial flux BLDC motors (brushless DC motors) are becoming popular in aero application because of their ability to meet the demand of light weight, high power density, high efficiency and high reliability. Axial flux BLDC motors, in general, and ironless axial flux BLDC motors, in particular, come with very low inductance Owing to this, they need special care to limit the magnitude of ripple current in motor winding. In most of the new more electric aircraft applications, BLDC motor needs to be driven from 300 or 600 Vdc bus. In such cases, particularly for operation from 600 Vdc bus, insulated-gate bipolar transistor (IGBT)-based inverters are used for BLDC motor drive. IGBT-based inverters have limitation on increasing the switching frequency, and hence they are not very suitable for driving BLDC motors with low winding inductance. In this study, a three-level neutral point clamped (NPC) inverter is proposed to drive axial flux BLDC motors. Operation of a BLDC motor driven from three-level NPC inverter is explained and experimental results are presented.

Multilevel Dodecagonal Voltage Space Vector Generation using Flying Capacitor topology for Induction motor drives

In this paper, a multilevel flying capacitor inverter topology suitable for generating multilevel dodecagonal space vectors for an induction motor drive, is proposed. Because of the dodecagonal space vectors, it has increased modulation range with the absence of all 6n +/- 1, (n=odd) harmonics in the phase voltage and currents. The topology, realized by flying capacitor three level inverters feeding an open-end winding induction motor, does not suffer the neutral point voltage imbalance issues seen in NPC inverters and the capacitors have inherent charge-balancing capability with PWM control using switching state redundancies. Furthermore, the proposed technique uses lesser number of power supplies compared to cascaded H-bridge or NPC based dodecagonal schemes and has better ride-through capability. Finally, the voltage control is obtained through a simple carrier-based space vector PWM scheme implemented on a DSP.

Proportional resonant controller based circulating power setup for thermal testing of multilevel inverter

A regenerative or circulating-power method is presented in this paper for heat run test on the legs of a three-level neutral point clamped (NPC) inverter. This test ensures that only losses are drawn from the dc supply, while rated power is circulated between the two legs, thus minimising wastage of energy. A proportional-resonant (PR) controller based current control scheme is proposed here for the circulating power test setup in NPC inverter. Simulation and experimental results are presented to validate the controller design at various operating conditions. Results of thermal test on the inverter legs are presented at two different operating conditions.

Remarkable anticancer activity of ferrocenylterpyridine platinum(II) complexes in visible light with low dark toxicity

Ferrocenyl platinum(II) complexes (1-3), viz. Pt(Fc-tpy)Cl]Cl (1), Pt(Fc-tpy)(NPC)]Cl (2, HNPC = N-propargyl carbazole) and Pt(Fc-bpa)Cl]Cl (3), were prepared, characterized and their anti-proliferative properties in visible light in human keratinocyte (HaCaT) cell lines have been studied. Pt(Ph-tpy)Cl]Cl (4) was prepared and used as a control. Complexes 1 and 3, structurally characterized by X-ray crystallography, show distorted square-planar geometry for the platinum(II) centre. Complexes 1 and 2 having the Fc-tpy ligand showed an intense absorption band at similar to 590 nm. The ferrocenyl complexes are redox active showing the Fc(+)-Fc couple near 0.6 V vs. SCE in DMF-0.1 M tetrabutylammonium perchlorate (TBAP). Complexes 1-3 showed external binding to calf thymus DNA. Both 1 and 2 showed remarkable photocytotoxicity in HaCaT cell lines giving respective IC50 values of 9.8 and 12.0 mu M in visible light of 400-700 nm with low dark toxicity (IC50 > 60 mu M). Fluorescent imaging studies showed the spread of the complexes throughout the cell localising both in cytoplasm and the nucleus. The ferrocenyl complexes triggered apoptosis on light exposure as evidenced from the Annexin V-FITC/PI and DNA ladder formation assays. Spectral studies revealed the formation of ferrocenium ions upon photo-irradiation generating cytotoxic hydroxyl radicals via a Fenton type mechanism. The results are rationalized from a TDDFT study that shows involvement of ferrocene and the platinum coordinated terpyridine moiety as respective HOMO and LUMO.

Analytical Closed-Form Expressions for Harmonic Distortion Corresponding to Novel Switching Sequences for Neutral-Point-Clamped Inverters

Analytical closed-form expressions for harmonic distortion factors corresponding to various pulsewidth modulation (PWM) techniques for a two-level inverter have been reported in the literature. This paper derives such analytical closed-form expressions, pertaining to centered space-vector PWM (CSVPWM) and eight different advanced bus-clamping PWM (ABCPWM) schemes, for a three-level neutral-point-clamped (NPC) inverter. These ABCPWM schemes switch each phase at twice the nominal switching frequency in certain intervals of the line cycle while clamping each phase to one of the dc terminals over certain other intervals. The harmonic spectra of the output voltages, corresponding to the eight ABCPWM schemes, are studied and compared experimentally with that of CSVPWM over the entire modulation range. The measured values of weighted total harmonic distortion (WTHD) of the line voltage V-WTHD are used to validate the analytical closed-form expressions derived. The analytical expressions, pertaining to two of the ABCPWM methods, are also validated by measuring the total harmonic distortion (THD) in the line current I-THD on a 2.2-kW constant volts-per-hertz induction motor drive.

Diffusion in an elastic medium: A model for macromolecule transport across the nuclear pore complex

Nuclear pore complexes (NPCs) are very selective filters that sit on the membrane of the nucleus and monitor the transport between the cytoplasm and the nucleoplasm. For the central plug of NPC two models have been suggested in the literature. The first suggests that the plug is a reversible hydrogel while the other suggests that it is a polymer brush. Here we propose a model for the transport of a protein through the plug, which is general enough to cover both the models. The protein stretches the plug and creates a local deformation, which together with the protein, we refer to as the bubble. We start with the free energy for creation of the bubble and consider its motion within the plug. The relevant coordinate is the center of the bubble which executes random walk. We find that for faster relaxation of the gel, the diffusion of the bubble is greater. (C) 2014 Elsevier-B.V. All rights reserved.

Controlled synthesis of tunable nanoporous carbons for gas storage and supercapacitor application

A simple methodology has been developed for the synthesis of functional nanoporous carbon (NPC) materials using a metal-organic framework (IRMOF-3) that can act as a template for external carbon precursor (viz, sucrose) and also a self-sacrificing carbon source. The resultant graphitic NPC samples (abbreviated as NPC-0, NPC-150, NPC-300, NPC-500 and NPC-1000 based on sucrose loading) obtained through loading different amounts of sucrose exhibit tunable textural parameters. Among these, NPC-300 shows very high surface area (BET approximate to 3119 m(2)/g, Langmuir approximate to 4031 m(2)/g) with a large pore volume of 1.93 cm(3)/g. High degree of porosity coupled with polar surface functional groups, make NPC-300 remarkable candidate for the uptake of H-2 (2.54 wt% at 1 bar, and 5.1 wt% at 50 bar, 77 K) and CO2 (64 wt% at 1 bar, 195 K and 16.9 wt% at 30 bar, 298 K). As a working electrode in a supercapacitor cell, NPC-300 shows excellent reversible charge storage thus, demonstrating multifunctional usage of the carbon materials. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.

Harmonic analysis of DC capacitor current in sinusoidal and space-vector modulated neutral-point-clamped inverters

The voltage ripple and power loss in the DC-capacitor of a voltage source inverter depend on the harmonic currents flowing through the capacitor. This paper presents a double Fourier series based analysis of the harmonic contents of the DC capacitor current in a three-level neutral-point clamped (NPC) inverter, modulated with sine-triangle pulse-width modulation (SPWM) or conventional space vector pulse-width modulation (CSVPWM) schemes. The analytical results are validated experimentally on a 3-kVA three-level inverter prototype. The capacitor current in an NPC inverter has a periodicity of 120(a similar to) at the fundamental or modulation frequency. Hence, this current contains third-harmonic and triplen-frequency components, apart from switching frequency components. The harmonic components vary with modulation index and power factor for both PWM schemes. The third harmonic current decreases with increase in modulation index and also decreases with increase in power factor in case of both PWM methods. In general, the third harmonic content is higher with SPWM than with CSVPWM at a given operating condition. Also, power loss and voltage ripple in the DC capacitor are estimated for both the schemes using the current harmonic spectrum and equivalent series resistance (ESR) of the capacitor.

Segmentação e classificação de imagens destinadas ao mapeamento digital do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO)

Na perspectiva ambiental, o Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO) é o Parque Nacional mais pesquisado no Brasil e configura-se como uma importante Unidade de Conservação inserida no estado do Rio de Janeiro, devido à sua importância ambiental para o estado. Localizado em quatro municípios da região serrana: Teresópolis, Petrópolis, Magé e Guapimirim foi constatado que essa área tem passado por alguns problemas, relativamente recentes, de ocupação desordenada devido à expansão urbana em sua vizinhança caracterizada por pressão antrópica. Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível ilustrar o processo de ocupação humana por meio de documentos cartográficos. Além de estes processos possibilitarem a geração de mapas de uso da Terra e cobertura vegetal, com o intuito de auxiliar e dar fomento à execução de atividades, o mapeamento digital configura-se numa importante ferramenta para a análise ambiental, contribuindo para o posterior zoneamento da área de estudo. Adotaram-se classes temáticas de uso e ocupação da Terra com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais trabalhadas. São elas: afloramento rochoso, área urbana, agricultura e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar e explorar as funcionalidades das ferramentas SPRING e DEFINIENS e resultados foram comparados a partir do uso de imagens LANDSAT, CBERS, SPOT e IKONOS chegando-se a resultados de que no sistema SPRING, os melhores parâmetros a serem escolhidos foram similaridade 10 e área 400. Já para o sistema DEFINIENS, constatou-se que o processo de segmentação multinível permitiu o alcance de resultados mais rápidos, do ponto de vista computacional, do que o processo de segmentação único utilizado normalmente entre os sistemas de processamento de imagens digitais como o SPRING. Já sob a ótica do processo de classificação de imagens, a pesquisa constituiu em avaliar este mecanismo por meio de dois indicadores: o de exatidão/acurácia e o índice Kappa. Neste sentido, observaram-se tendências de melhores resultados no sistema SPRING.

Nup93: informazio-bilketa eta proteomika ituratuaren bidez aztertzeko esperimentuaren diseinua

Gaur egun informazio teknologiei esker edozein gairi buruz eskuratu dezakegun informazioa izugarria da. Proteinei buruzko informazioa leku askotan sakabanatuta dago eta informazio hori bilatu eta biltzeak garrantzi handia du ikerketa proiektu bat abiatzerakoan. Proteomikak oso lagin konplexuetan dauden proteinak identifikatu eta kuantifikatzen ditu. Orain arte proteomika egiteko modurik arruntena shotgun proteomika izan da, bere helburua ahalik eta proteina gehien inolako aurreiritzirik gabe analizatzea delarik. Orain dela gutxi, proteomika kuantitatibo ituratua aplikatzen hasi da, proteina jakin batzuk oso modu sentikorrean eta fidagarrian kuantifikatzeko asmotan, Western plapaketaren alternatiba izatera helduz. Behin metodo ituratua diseinatu eta gero, lagin askotan erabiltzeko aukera ematen du, baina estrategia honek proteina bakoitzarentzako metodo ituratua diseinatzea eskatzen du. Nukleoko poro-konplexuak [Nuclear pore complexes (NPCs)] nukleoaren azalean zeharreko zitoplasma eta nukleoplasmaren arteko proteinen eta azido nukleikoen garraioan dira bitartekari. Aldi berean, iragazkortasun-hesia osatzen dute sarbidea mugatuz. NPCak zelulako konplexu handienetarikoak dira. Euren tamaina handia izanik ere (60 MDa ornodunen kasuan), gutxi gora behera nukleoporina (Nups) izeneko 30 proteina desberdinez osatuta daude. Nukleoporina desberdinak azpikonplexuak osatuz agertu ohi dira. Nup93 konplexuak, NPC egiturara errekrutatutako bigarren azpi-konplexurik handienak, NPCaren mihiztaduran ezinbesteko rola betetzen duela argitaratu dute berriki. Hizkuntza/Idioma: Euskera

Incidência de tuberculose por município, Brasil 2001-2003: uma abordagem sobre o programa de controle e fatores determinantes da doença

Esta pesquisa avaliou a situação da tuberculose no Brasil, no período de 2001 a 2003, segundo indicadores do processo de operacionalização do Programa Nacional de Controle de Tuberculose (PNCT), e estimou os efeitos de fatores determinantes da taxa de incidência da doença. Para a avaliação utilizou-se a análise de cluster não-hierárquica, visando agrupar os municípios brasileiros de acordo com a morbidade por tuberculose (TB) e AIDS, e pelo desempenho do PNCT. Estes clusters foram mapeados, comparando-se a distribuição nos municípios, em regiões metropolitanas, municípios prioritários, e segundo o tamanho da população. O qui-quadrado de Pearson foi utilizado para testar associação nas categorias. A modelagem longitudinal multinível foi usada para identificar e estimar os efeitos dos determinantes da doença. Os agregados foram: anos, municípios e regiões metropolitanas. O modelo foi de intercepto e inclinação aleatória. Foram retidas as variáveis capazes de diminuir a variância dos níveis, pois, desta forma, explicam a variabilidade hierárquica da doença. Incluiu-se renda, densidade populacional, proporção de cura, taxa de incidência de AIDS e as grandes regiões brasileiras. A avaliação mostrou que a situação epidemiológica preocupante ocorreu nos municípios com Baixa TB e Alta AIDS, e Alta TB e AIDS. O cluster de Muito baixa TB e AIDS concentrou 50% dos municípios, o que pode configurar problemas de notificação. São 6 clusters de desempenho do programa. Bom e Bom com baixo DOTS predominando nos municípios pequenos, não prioritários e fora das regiões metropolitanas. No desempenho Moderado houve maior proporção de municípios prioritários. Clusters Regular e Fraco concentraram 10% dos municípios, com abandono de tratamento elevado e cura muito baixa. O cluster Muito Fraco caracterizou-se pela falta de dados nos indicadores de desempenho. O modelo multinível identificou a AIDS como fator impactante na tuberculose, anteriormente não encontrado em outros estudos; a interação entre renda e AIDS, e importante contribuição das regiões metropolitanas na distribuição da tuberculose, que se manifesta heterogeneamente nas grandes regiões do país. A análise discriminou municípios, e mostrou não haver associação entre maior morbidade e melhor desempenho do PNCT, retratando inadequação da vigilância à realidade epidemiológica do Brasil. O programa necessita ser reforçado, no sentido de considerar a AIDS ao estabelecer suas estratégias de controle. Ademais, os aspectos de baixa renda da população e densidade populacional, já analisados em diversas pesquisas, também se manifestaram de forma importante nestes resultados.

Características ambientais e a ocorrência de leishmaniose visceral em Teresina, Piauí: uma aplicação utilizando sensoriamento remoto

Nas Américas, a leishmaniose visceral (LV) experimenta um processo de urbanização e o cão doméstico é considerado o principal reservatório da doença neste cenário, embora seu papel no ciclo de transmissão não esteja totalmente explicado. Este estudo teve como objetivo investigar, por meio da análise de dados espaciais e imagens de sensoriamento remoto, a relação de fatores ambientais com a ocorrência de infecção canina por Leishmania chagasi e sua correlação espacial com a doença humana na cidade de Teresina (Piauí - Brasil), onde foi relatada a primeira epidemia urbana de LV no Brasil. Os resultados são apresentados na forma de dois manuscritos, nos quais são utilizados dados georreferenciados obtidos por meio de um inquérito sorológico canino realizado durante o ano de 2011, em diferentes bairros com transmissão moderada ou intensa. No primeiro, a regressão logística multinível foi utilizada para correlacionar a prevalência da infecção canina com variáveis ambientais de quadrículas de 900m2 (30mx30m) onde os domicílios estavam localizados, ajustando para as características individuais dos cães (sexo, idade e raça) e da residência. Participaram desta análise 717 cães distribuídos em 494 domicílios e 396 quadrículas. Um percentual >16,5% da área da quadrícula coberta por pavimentação clara (ruas de terra ou asfalto antigo) foi a única variável ambiental associada com a infecção canina por L. chagasi (Odds ratio [OR] = 2,00, intervalo de 95% de confiança [IC95%]: 1,22 - 3,26). Estas áreas provavelmente correspondem àquelas mais pobres e com pior infraestrutura urbana, sugerindo a ocorrência de um padrão de transmissão intra-urbano similar aos padrões rurais e peri-urbanos da LV. No segundo manuscrito, a partir da análise hierárquica do vizinho mais próximo foi verificada a presença de sete clusters de maior concentração de cães soropositivos em relação aos soro negativos em áreas menos urbanizadas e com vegetação pouco densa. Participaram desta análise 322 cães distribuídos em cinco bairros. A relação espacial entre os caninos soropositivos e os casos humanos foi investigada através do método da distância média entre os pontos e analisada por meio do teste t. Foi encontrada uma maior proximidade de casos humanos em relação a cães soropositivos quando comparada à distância em relação aos soro negativos, sugerindo a existência de uma relação espacial entre a LV humana e a soropositividade canina. Os resultados contribuem para uma maior compreensão sobre a dinâmica da doença em meio urbano além de fornecer informações úteis para a prevenção e controle da LV em seres humanos.