Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή μιας μονάδας ανεμομέτρου θερμού σύρματος (Hot wire anemometer). Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Θερμοκινητήρων του Τμήματος Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη, σχεδιασμός, κατασκευή και δοκιμή μιας μονοκάναλης μονάδας θερμού σύρματος σταθερής θερμοκρασίας (constant temperature anemometer CTA). Η μέθοδος του Hot wire anemometer χρησιμοποιείται για την έμμεση ταχύτητα της ροής, με βάση την συνεχή παρακολούθηση των θερμικών απωλειών γύρω από ένα θερμαινόμενο αισθητήρα. Το αποτέλεσμα δεν είναι μόνο συναρτήσει της ταχύτητας της ροής, αλλά επίσης και ορισμένων άλλων χαρακτηριστικών της ροής. Αρχικά μελετούνται και καταγράφονται οι βασικές αρχές που διέπουν την ανεμομετρία θερμού σύρματος. Στη συνέχεια αναπτύσσεται ο ηλεκτρονικός σχεδιασμός του ηλεκτρονικού κυκλώματος CTA. Ενώ αργότερα γίνεται η υλοποίηση του κυκλώματος στο λογισμικό Altium Designer μέσω της οποίας προκύπτει ο σχεδιασμός των πλακετών PCB. Επιπλέον περιγράφεται αναλυτικά η κατασκευή της διάταξης, περιγράφονται τα κυριότερα υποσυστήματα της και εξηγείτε αναλυτικά η αρχή λειτουργίας της. Τέλος γίνεται βαθμονόμηση του κυκλώματος, βαθμονόμηση του αισθητήρα και πιστοποιείται η σωστή λειτουργία της μονάδας λαμβάνοντας μετρήσεις στην έξοδο ενός τρισδιάστατου ακροφυσίου τύπου Boërger. / The present study deals with the design and construction of a "Hot Wire Anemometer" module. The work has been conducted in Thermal Engines Laboratory of the Mechanical Engineering and Aeronautics Department of the University of Patras, under the supervision of Professor Demos P. Georgiou. The purpose of the current study was the design, construction and testing of a single channel, Constant Temperature Hot Wire Anemometer unit (CTA). The Hot-wire anemometry is a method for indirectly measuring fluid flow velocity, based on monitoring the thermal losses in a heated measuring element. The result is a function of not only the flow velocity, but also of certain other flow parameters. Initially, some basic principles regarding the Hot Wire Anemometer are discussed and some aspects concerning the governing equations are also given. Furthermore, the development of the electronic CTA circuit shown, while later, the final circuit is implemented by employing the Altium Designer Software through which the Printed Circuit Boards (PCB) for the construction are finally obtained. After the detailed presentation of the device construction, the main components and subsystems are discussed in depth. In addition, the principle of operation is also explained in detail. Finally, a fine calibration is made for both, the electronic circuit and the sensor probe. The proper operation of the system as a final product is then certified by obtaining aerodynamic measurements at the exit of a three dimensional Boërger type nozzle.

Η σύγχρονη γεννήτρια, ή αλλιώς εναλλακτήρας, είναι σύγχρονη μηχανή η οποία μετατρέπει μηχανική ενέργεια σε εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια. Η σύγχρονη μηχανή, χρησιμοποιούμενη ως γεννήτρια, είναι η σπουδαιότερη μηχανή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και αποτελεί το επίκεντρο κάθε σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς της σύγχρονης γεννήτριας στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας αναλύοντας τα είδη των σύγχρονων παραμέτρων που προκύπτουν, καθώς επίσης και η μελέτη και ο προσδιορισμός των απωλειών στην ονομαστική κατάσταση λειτουργίας. / The synchronous generator is a type of synchronous machine, which converts mechanical energy into alternating electrical energy. When the synchronous machine is used as a generator, it is the most important machine for the production of electrical energy and it constitutes the epicentre for each station which produces electrical energy. The scope of this present thesis is the study of the behavior of synchronous machine in the steady-state of operation analyzing the types of synchronous parameters and synchronous quantities, as well as the study and determination of losses in the nominal situation of operation. The steady-state tests suggested in this thesis are required for analyzing the performance of a synchronous machine under normal operating conditions.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται από δυο μέρη. Στο πρώτο μέρος πραγματοποιήθηκε μεταβατική θερμική ανάλυση σε μια υγιή μηχανή και σε μια μηχανή με σπασμένη μπάρα και ακολούθησε σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο αναλύσεων. Στο δεύτερο μέρος έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων μιας μεταβατικής θερμικής ανάλυσης υγιούς μηχανής με αντίστοιχα πειραματικά δεδομένα. / Transient thermal analysis for healthy asychronous motor and for motor with broken bar to the motor.

The social welfare of an economy is maximized when the various economic industries operate under conditions of perfect competition. According to the industrial organization, any deviation from perfect competition leads to several losses for the economy and more generally for the society. The investigation of the degree of market power, which comprises the basic objective of the present dissertation, is vital for the proper functioning of the economy. Therefore, the present study tests for the degree of market power and the market power determinants in the twenty-one sectors of the Greek manufacturing industry over the period 1983-2007. The degree of market power is also assessed in the nine sectors of the Greek food and beverages manufacturing industry for the period 1983-2007. Moreover, this study investigates the markup and the markup determinants for the twenty-one sectors of the Greek manufacturing industry as well as for the nine sectors of the Greek food and beverages manufacturing industry over the period 1984-2007. Furthermore, the present study estimates the welfare losses in the event of the existence of oligopoly power. In addition, the technical efficiency and its determinants are investigated for the twenty-one sectors of the Greek manufacturing industry as well as for the nine sectors of the Greek food and beverages manufacturing industry during the period 1984-2007. Three different approaches based on the “new empirical industrial organization” (NEIO) were used with the view to measuring the degree of market power and evaluating the competitive conditions. The first approach is the conjectural variation approach, which provides estimates regarding the actual degree of market power. The second approach is the Hall-Roeger approach and it investigates the market structure and more specifically the markup. The third approach developed comprises an extension of the Hal-Roeger approach and offers contemporaneous estimates about the degree of market power and the markup. Moreover, the welfare losses were estimated using a formal model of oligopoly. The technical efficiency was measured following the “data envelopment analysis” (DEA), while its sources were determined based on the Simar and Wilson’s Algorithm 1. A very important issue in the present study is the application of the bootstrap technique to the empirical estimations. That is why the application of the bootstrapping can lead to an accurate estimation of the sampling distribution without any assumptions on the distribution of the population from which the sample was taken so that the results of the empirical estimates can be accurate, robust and reliable. The empirical results indicate the presence of some degree of market power and markup in all sectors of the Greek manufacturing industry as well as those of the Greek food and beverages manufacturing industry over the period 1983-2007. In other words, the findings imply that both the manufacturing industry as well as the food and beverages industry operated under conditions of imperfect competition implying the existence of welfare losses. Furthermore, the results indicate that in the case of the Greek manufacturing industry, among the factors determining the market power and the markup at the sectoral level are the number of firms, the labor intensity and the sector size, while the determinants of market power and markup, over time, are the number of firms, the labor intensity and the growth. In the case of the Greek food and beverages manufacturing industry, the results suggest that among the determinants of the markup are the number of firms, the capital intensity and the sector size. More specifically, the empirical results imply that the degree of market power and the markup are negatively related to the variables of the number of firms and the labor intensity. In other words, the higher the number of firms, the lower the degree of market power and markup. Also, the sectors which are more labor-intensive have a lower degree of market power and markup. Additionally, the findings support that the degree of market power and the markup are related positively to the variables of the sector size, the growth and the capital intensity. In particular, the bigger the size of a sector the higher the degree of market power and markup. Also, the growth leads to a higher level of market power and markup. Furthermore, the sectors which are more capital-intensive have a higher markup. Moreover, the empirical results indicate that, on average, all sectors of the Greek manufacture as well as those of the food and beverages industry are technically inefficient over the period 1984-2007. Note that, in the case of the Greek manufacturing industry, the technical efficiency tends to increase over the period 1984-2007, whereas in the case of the Greek food and beverages manufacturing industry, the technical efficiency tends to decrease over the same period, i.e. 1984-2007. Also, the findings of the present dissertation imply that among the factors affecting technical efficiency for both the Greek manufacture and the food and beverages industry are the sector size, the growth, the capital and labor productivity and the labor intensity. More specifically, the empirical results indicate that the variables of sector size, growth, capital and labor productivity and labor intensity can positively influence the level of technical efficiency. In other words, the bigger the sector the higher the level of technical efficiency. Also, the growth improves the technical efficiency of a sector. Moreover, an increase in the capital productivity or/and in the labor productivity can lead to a higher level of technical efficiency. In addition to that, an increase of the labor intensity can result in the technical efficiency increase. / Η κοινωνική ευημερία μιας οικονομίας μεγιστοποιείται όταν οι διάφοροι κλάδοι που την απαρτίζουν λειτουργούν ανταγωνιστικά. Σύμφωνα με τη βιομηχανική οργάνωση, οποιαδήποτε απόκλιση από τον τέλειο ανταγωνισμό οδηγεί σε διάφορες απώλειες για την εν λόγω οικονομία, οι οποίες βέβαια επιφέρουν και ποικίλες κοινωνικές επιπτώσεις. Η εξέταση του βαθμού δύναμης της αγοράς (market power), η οποία αποτελεί τον βασικό στόχο της παρούσας διατριβής, είναι ζωτικής σημασίας για την σωστή λειτουργία της οικονομίας. Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής πραγματοποιείται μία προσπάθεια εκτίμησης του βαθμού δύναμης της αγοράς (market power) και των προσδιοριστικών της παραγόντων για είκοσι-ένα (21) κλάδους της ελληνικής μεταποιητικής βιομηχανίας χρησιμοποιώντας στοιχεία της περιόδου 1983-2007. Επιπλέον, στόχος της εργασίας αυτής είναι ο υπολογισμός του βαθμού δύναμης της αγοράς (market power) των εννέα (9) κλάδων της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών κατά τη διάρκεια της περιόδου 1983-2007. Επίσης, υπολογίζεται το περιθώριο κέρδους (markup) και οι προσδιοριστικοί του παράγοντες για τους είκοσι-ένα κλάδους της ελληνικής μεταποιητικής βιομηχανίας και τους εννέα κλάδους της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών κατά τη διάρκεια της περιόδου 1984-2007, καθώς και οι απώλειες ευημερίας σε περίπτωση ύπαρξης ολιγοπωλιακής δύναμης στους εν λόγω κλάδους. Τέλος, στο πλαίσιο της εργασίας αυτής γίνεται υπολογισμός του επιπέδου τεχνικής αποτελεσματικότητας καθώς και των προσδιοριστικών παραγόντων της τεχνικής αποτελεσματικότητας για τους είκοσι-ένα κλάδους της ελληνικής μεταποιητικής βιομηχανίας και τους εννέα κλάδους της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών κατά τη διάρκεια της περιόδου 1984-2007. Τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις, που βασίζονται στην μεθοδολογία της «νέας εμπειρικής βιομηχανικής οργάνωσης», χρησιμοποιούνται για την μέτρηση του βαθμού δύναμης της αγοράς (market power) και την εξέταση των συνθηκών ανταγωνισμού γενικότερα. Η πρώτη, αφορά την προσέγγιση της «εικαζόμενης μεταβλητότητας» και παρέχει εκτιμήσεις σχετικά με τον ακριβή βαθμό δύναμης της αγοράς (market power). Η δεύτερη, βασίζεται στην προσέγγιση των Hall-Roeger και εξετάζει τη δομή της αγοράς και πιο συγκεκριμένα το περιθώριο κέρδους (markup). Η τρίτη προσέγγιση που αναπτύσσεται αποτελεί μια επέκταση της προσέγγισης των Hal-Roeger και παρέχει ταυτόχρονες εκτιμήσεις σχετικά με το βαθμό δύναμης της αγοράς και το περιθώριο κέρδους. Μέσω της παρούσας εργασίας, επίσης, γίνεται προσπάθεια εκτίμησης των απωλειών ευημερίας χρησιμοποιώντας ένα τυπικό μοντέλο ολιγοπωλίου. Επιπλέον, μετράται η τεχνική αποτελεσματικότητα ακολουθώντας την τεχνική της «περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων» (data envelopment analysis or DEA), ενώ οι παράγοντες που την επηρεάζουν προσδιορίζονται βάσει του Αλγορίθμου 1 των Simar and Wilson. Ένα πολύ σημαντικό σημείο αυτής της διατριβής αποτελεί η εφαρμογή της μεθόδου «bootstrap» στις εμπειρικές εκτιμήσεις. Το παραπάνω παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, γιατί η εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθόδου μπορεί να οδηγήσει στην ακριβή εκτίμηση της δειγματικής κατανομής χωρίς καμία υπόθεση για την κατανομή του πληθυσμού από τον οποίο λαμβάνεται το δείγμα ούτως ώστε τα αποτελέσματα των εμπειρικών εκτιμήσεων να είναι ιδιαίτερα αξιόπιστα. Τα εμπειρικά αποτελέσματα αναδεικνύουν τόσο την παρουσία κάποιου βαθμού δύναμης της αγοράς όσο κι ενός περιθωρίου κέρδους σε όλους τους κλάδους της ελληνικής μεταποιητικής βιομηχανίας και της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών κατά την διάρκεια της περιόδου 1983-2007. Γενικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι και η μεταποιητική βιομηχανία και η βιομηχανία τροφίμων και ποτών λειτουργούν υπό συνθήκες ατελούς ανταγωνισμού έχοντας ως συνέπεια την ύπαρξη απωλειών ευημερίας για τους εν λόγω κλάδους. Επιπλέον, στην περίπτωση της ελληνικής μεταποιητικής βιομηχανίας, ανάμεσα στους παράγοντες που επηρεάζουν τη δύναμη της αγοράς και το περιθώριο κέρδους σε επίπεδο κλάδου είναι ο αριθμός των επιχειρήσεων, η μεταβλητή εντάσεως εργασίας και το μέγεθος του κλάδου, ενώ ανάμεσα στους προσδιοριστικούς παράγοντες της δύναμης της αγοράς και του περιθωρίου κέρδους διαχρονικά συγκαταλέγονται ο αριθμός των επιχειρήσεων, η μεταβλητή εντάσεως εργασίας και η ανάπτυξη. Στην περίπτωση της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών τα εμπειρικά αποτελέσματα δείχνουν ότι ανάμεσα στους προσδιοριστικούς παράγοντες του περιθωρίου κέρδους είναι ο αριθμός των επιχειρήσεων, η μεταβλητή εντάσεως κεφαλαίου και το μέγεθος του κλάδου. Πιο συγκεκριμένα, τα εμπειρικά αποτελέσματα φανερώνουν ότι ο βαθμός δύναμης της αγοράς και το περιθώριο κέρδους είναι μεγέθη αντιστρόφως ανάλογα του αριθμού των επιχειρήσεων και της μεταβλητής εντάσεως εργασίας. Κατά συνέπεια, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των επιχειρήσεων σε ένα κλάδο, τόσο χαμηλότερος είναι ο βαθμός δύναμης της αγοράς και το περιθώριο κέρδους. Επίσης, οι κλάδοι που είναι περισσότερο εντάσεως εργασίας έχουν χαμηλότερο βαθμό δύναμης της αγοράς και περιθώριο κέρδους. Ένα επιπρόσθετο συμπέρασμα που εξάγεται μέσα από τη μελέτη και την ερμηνεία των εμπειρικών αποτελεσμάτων είναι ότι ο βαθμός δύναμης της αγοράς και το περιθώριο κέρδους σχετίζονται θετικά με το μέγεθος του κλάδου, την ανάπτυξη και τη μεταβλητή εντάσεως κεφαλαίου. Πιο συγκεκριμένα, όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του κλάδου, τόσο μεγαλύτερα είναι η δύναμη της αγοράς και το περιθώριο κέρδους. Επίσης, χρήσιμο συμπέρασμα της ερμηνείας των εμπειρικών αποτελεσμάτων είναι το ότι η ανάπτυξη φαίνεται να οδηγεί σε υψηλότερο επίπεδο δύναμης της αγοράς και περιθώριο κέρδους. Ακόμα, οι κλάδοι που είναι περισσότερο εντάσεως κεφαλαίου εμφανίζονται να έχουν υψηλότερο περιθώριο κέρδους. Σε ό,τι αφορά την παράμετρο της τεχνικής αποτελεσματικότητας τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής δείχνουν ότι - κατά μέσο όρο - όλοι οι κλάδοι της ελληνικής μεταποίησης και της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών είναι τεχνικά αναποτελεσματικοί κατά τη διάρκεια της περιόδου 1984-2007. Ωστόσο, στην περίπτωση της ελληνικής μεταποιητικής βιομηχανίας, και για την προαναφερθείσα χρονική περίοδο, η συγκεκριμένη παράμετρος παρουσιάζει μία πτωτική τάση, ενώ στην περίπτωση της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και ποτών η τάση αυτή είναι αυξητική. Επιπλέον, η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της παρούσας εργασίας φανερώνει ότι, τόσο για την ελληνική μεταποίηση όσο και τη βιομηχανία τροφίμων και ποτών, ανάμεσα στους παράγοντες που επηρεάζουν την τεχνική αποτελεσματικότητα είναι το μέγεθος του κλάδου, η ανάπτυξη, η παραγωγικότητα του κεφαλαίου και της εργασίας καθώς και η μεταβλητή εντάσεως εργασίας. Πιο συγκεκριμένα, μπορεί μέσω των αποτελεσμάτων να υποστηριχθεί ότι οι προαναφερθείσες μεταβλητές - το μέγεθος του κλάδου, η ανάπτυξη, η παραγωγικότητα του κεφαλαίου και της εργασίας και η μεταβλητή εντάσεως εργασίας - επηρεάζουν θετικά την τεχνική αποτελεσματικότητα. Με άλλα λόγια, μια αύξηση στο μέγεθος ενός κλάδου θα οδηγήσει σε υψηλότερο επίπεδο τεχνικής αποτελεσματικότητας. Επίσης, η ανάπτυξη βελτιώνει την τεχνική αποτελεσματικότητα ενός κλάδου. Επιπρόσθετα, μια αύξηση της παραγωγικότητας του κεφαλαίου ή/και της εργασίας μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερα επίπεδα τεχνικής αποτελεσματικότητας. Τέλος, μια αύξηση της μεταβλητής εντάσεως εργασίας μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της τεχνικής αποτελεσματικότητας.

Είναι γεγονός ότι το ηλεκτροκαρδιογράφημα είναι ένα πολύ καλά μελετημένο σήμα. Ειδικά τα τελευταία χρόνια, έχει προταθεί ένας μεγάλος αριθμός αλγορίθμων επεξεργασίας, συμπίεσης, αυτόματης διάγνωσης, φιλτραρίσματος, αποθορυβοποίησης και κωδικοποίησης. Σ’ αυτή τη διπλωματική εργασία, προτείνουμε ένα αποδοτικό αλγόριθμο κωδικοποίησης χωρίς απώλειες για δεδομένα από δωδεκακάναλλο ηλεκτροκαρδιογράφημα. Ο κωδικοποιητής υλοποιεί ένα πολυγραμμικό μοντέλο υψηλής απόδοσης, το οποίο είναι «ειδικευμένο στους ασθενείς», ενδοκαναλικής πρόβλεψη και εφαρμόζει το πρότυπο κωδικοποίησης MPEG-4 ALS για διακαναλική πρόβλεψη και κωδικοποίηση. Τα αποτελέσματα του αλγορίθμου συγκρίθηκαν με τεχνικές κωδικοποίησης εντροπίας χωρίς απώλειες και δείχνουν αύξηση της απόδοσης κωδικοποίησης. / The Electrocardiogram (ECG) is one of the most well studied medical signals. A large number of ECG processing algorithms have being proposed over the years covering the areas of ECG noise filtering, automated diagnostic interpretation and coding. In this master thesis, we propose a robust multi-channel ECG encoder architecture, which operates on 12-channel ECG data. The encoder utilizes highly efficient multi-linear patient specific models for inter-channel prediction and the MPEG-4 Audio Lossless Coding (ALS) architecture for intra-channel prediction and coding. The results of the algorithm show improved performance over standard encoding techniques.

Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια εισαγωγή στις Αρχές του Ηλεκτρομαγνητισμού, οι οποίες είναι και η βάση στην οποία στηρίζεται η λειτουργία του μετασχηματιστή. Αναλύεται ο τρόπος δημιουργίας του μαγνητικού πεδίου ενώ παρουσιάζονται συνοπτικά όλα εκείνα τα μαγνητικά μεγέθη τα οποία θα μας χρησιμεύσουν στην συνέχεια της διπλωματικής. Το κεφάλαιο κλείνει με μια αναφορά στην Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή στην οποία στηρίζεται η λειτουργία του μετασχηματιστή. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια διεξοδική ανάλυση των στοιχείων των μετασχηματιστών, ενώ παράλληλα αναπτύσσονται και οι εξισώσεις που περιγράφουν την λειτουργία του μονοφασικού μετασχηματιστή. Γίνεται αναφορά στα είδη και την δομή των μετασχηματιστών, ενώ αναλύονται λεπτομερώς όλα τα είδη των απωλειών που παρουσιάζονται σε έναν μετασχηματιστή. Το κεφάλαιο κλείνει παραθέτοντας το ισοδύναμο κύκλωμα του μονοφασικού μετασχηματιστή. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται μια εισαγωγή στα μαγνητικά κυκλώματα τα οποία μπορούν να περιγράψουν την μαγνητική συμπεριφορά ενός σιδηρομαγνητικού πυρήνα. Η ανάλυση περιλαμβάνει το ισοδύναμο μαγνητικό κύκλωμα του πυρήνα ενός μονοφασικού μετασχηματιστή, το οποίο μπορεί να επεκταθεί και για έναν τρισκελή ή πεντασκελή πυρήνα ενός τριφασικού μετασχηματιστή. Στο Κεφάλαιο 4 πραγματοποιείται η ανάλυση του τριφασικού μετασχηματιστή. Παρατίθενται όλες οι δυνατές συνδεσμολογίες μεταξύ των τυλιγμάτων του, ενώ στην συνέχεια αναλύεται το μαγνητικό ισοδύναμο κύκλωμα του τρισκελή σιδηρομαγνητικού πυρήνα βάση του οποίου προσδιορίζεται ο Πίνακας Ld. Από την ανάλυση του ηλεκτρικού κυκλώματος προκύπτουν οι καταστατικές εξισώσεις που περιγράφουν την λειτουργία του τριφασικού μετασχηματιστή και ομαδοποιούνται με την δημιουργία Πινάκων. Το κεφάλαιο κλείνει κάνοντας μια αναφορά στον τρόπο με τον οποίο εισάγεται η μη γραμμική χαρακτηριστική καμπύλη του υλικού του πυρήνα. Στο Κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται η εξομοίωση του τριφασικού μετασχηματιστή, η οποία στηρίζεται στην ανάλυση του Κεφαλαίου 4. Περιγράφονται αριθμητικά και σχηματικά ο μετασχηματιστής καθώς και το δίκτυο μετασχηματιστή-φορτίου που χρησιμοποιήθηκαν. Στην συνέχεια, καταγράφονται οι κυματομορφές των μεγεθών του μετασχηματιστή, όταν στο δευτερεύον τύλιγμά του συνδεθεί είτε συμμετρικό ή ασύμμετρο φορτίο. Το κεφάλαιο κλείνει με την εξαγωγή των συμπερασμάτων που προέκυψαν από την ανάλυση και εξομοίωση του τριφασικού μετασχηματιστή. / This paper is entitled “Simulation of three-phase transformer when the primary windings are connected in delta and the secondary windings in wye” in case of symmetrical and asymmetrical load. First of all, there is an introduction in the basic principles of electromagnetism. Then, the analysis of the single-phase and three-phase transformer which can help us to derive the state equations. From the analysis of the magnetic core circuit, we can calculate the incremental matrix Ld. The matrix Ld depends on the topology of the magnetic core. Finally, simulation results and conclusions are presented for the three-phase transformer

Η παρούσα εργασία εστιάζει στη διαδικασία δημιουργίας του χάρτη απωλειών ρεύματος της δέσμης ηλεκτρονίων κατά μήκος της Tρίτης Πειραματικής Διάταξης για το Συμπαγή Γραμμικό Επιταχυντή του Ευρωπαϊκού Κέντρου Πυρηνικών Ερευνών CERN (Beam Loss Map for Clic Test Facility 3). Ο χάρτης απωλειών χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των σημείων στα οποία υπάρχει απώλεια ρεύματος των φορτίων της δέσμης. Ο προσδιορισμός των σημείων αυτών είναι πρωτεύουσας σημασίας, τόσο από θεωρητική όσο και από πρακτική πλευρά, επειδή πιθανές απώλειες συνεπάγονται αυξημένους κινδύνους έκθεσης σε ακτινοβολία για τον άνθρωπο, πιθανές βλάβες στα μαγνητικά στοιχεία, αλλά και μείωση της ισχύος της δέσμης. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, παρουσιάζεται το Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών και οι πειραματικές εγκαταστάσεις στις οποίες έγινε η παρούσα εργασία. Στη συνέχεια, περιγράφεται η συλλογή και ανάλυση των δεδομένων με στόχο την χαρτογράφηση των σημείων απώλειας ρεύματος δέσμης στο σύμπλεγμα του CTF3. / The Diploma Thesis focuses on creating the Beam Loss Map for Compact Linear Collider Test Facility 3, at CERN. The goal of the project is the allocation of the points where beam current losses occur. Defining these points is of great importance, because any loss of beam current, especially at the maximum energy of 150 MeV, can induce radiation activation along the machine, which is dangerous for both the hardware and the personnel who need to service the machine. In the first part of the project, CERN, LHC and CLIC are presented. The second part contains data analysis, presentation of the calibration procedure of the BPMs, the new scaling factors and finally the Beam Loss Map for CTF3.

Στις ηλεκτρικές μηχανές ο υπολογισμός των απωλειών και οι μηχανισμοί που τις προκαλούν αποτελούν ένα πολύ απαιτητικό αντικείμενο μελέτης. Τα τελευταία χρόνια καθώς αυξάνεται η ανάγκη για ολοένα και πιο αποδοτικές μηχανές μεγάλο κομμάτι της έρευνας έχει επικεντρωθεί στον υπολογισμό των απωλειών τους και πιο συγκεκριμένα στον υπολογισμό των απωλειών σιδήρου. Οι απώλειες σιδήρου ή αλλιώς απώλειες πυρήνα αποτελούν σημαντικό μέρος των απωλειών μια μηχανής, ταυτόχρονα όμως ο υπολογισμός τους εμφανίζει ιδιαίτερη δυσκολία. Στην παρόυσα διπλωματική εργασία η προσπάθεια επικεντρωνεται στον υπολογισμό αυτών των απωλειών σε μια ασύγχρονη μηχανή με διάφορες μεθόδους. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στα σιδηρομαγνητικά υλικά και στις ιδιότητες τους. Αρχικά παρουσιάζεται το φαινόμενο της μαγνήτισης και του κορεσμού. Στη συνέχεια μελετάται το φαινόμενο της υστέρησης και οι ιδιότητες της που παίζουν καθοριστικό ρόλο στις απώλειες του πυρήνα της μηχανής, αλλά και το φαινόμενο των δινορευμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο μελετώνται οι απώλειες της μηχανής. Με ποιό τρόπο δηλαδή το φαινόμενο της υστέρησης και των δινορευμάτων πρoκαλούν απώλειες στη μηχανή και με ποια μορφή εμφανίζονται. Παρουσιάζονται ακόμα οι μηχανισμοί που συνδέονται με τις απώλειες χαλκού, επιδερμικό φαινόμενο και φαινόμενο γειτνίασης και ο ρόλος τους. Παρουσιάζεται επίσης μια βιβλιογραφική έρευνα σχετικά με τις διάφορες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των απωλειών σιδήρου. Το τρίτο κεφάλαιο αποτελεί ουσιαστικά μια εισαγωγή στα ηλεκτρονικά ισχύος και πιο συγκεκριμένα στον αντιστροφέα τάσης με τεχνική PWM. Σημαντικός θεωρείται ο τρόπος με τον οποίο διαμορφώνεται η τάση εισόδου στη μηχανή, αλλά και η μορφή της, καθώς επηρεάζει άμεσα τις απώλειες σιδήρου της μηχανής. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο βρίσκουν εφαρμογή όλα τα παραπάνω. Η εργασία γίνεται με τη βοήθεια ενός μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων, δύο διαστάσεων, μιας ασύγχρονης μηχανής βραχυκυκλωμένου κλωβού. Αρχικά η μηχανή τροφοδοτείται από μια ημιτονοειδή τάση είσόδου. Υπολογίζονται οι απώλειες χαλκού και στη συνέχεια οι απώλειες σιδήρου με τη βοήθεια υπολογιστικών μεθόδων ανάλυσης του μαγνητικού πεδίου σε σειρές Fourier. Τέλος μελετάται η μορφή του μαγνητικού πεδίου σε διάφορα σημεία της μηχανής και οι απώλειες που εμφανίζεται σε κάθε στοιχείο του μοντέλου ανά περίπτωση. Τα βήματα αυτά επαναλαμβανονται τροφοδοτώντας αυτή τη φορά τη μηχανή μέσω αντιστροφέα τάσης με τεχνική PWM. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα από κάθε περίπτωση εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα για τις απώλειες της μηχανής και τη συμπεριφορά των μηχανισμών που τις προκαλούν. / In electrical machines the calculation of loss and the mechanisms that cause them are a very demanding subject of study. Recently, the increasing need for ever more efficient machines has made the research focus on the calculation of their losses and more specifically the calculation of the iron losses. The iron losses or core losses, constitute an important part of the total machine losses, but also their calculation is particularly difficult. In this thesis we focus on the calculation of these losses in an asynchronous machine using various methods. More specifically, the first chapter is an introduction to the properties of ferromagnetic materials. First, we study the phenomenon of magnetization and saturation and then we examine the phenomenon of hysteresis and its properties which play a crucial role in the core losses of the machine. Finally we study eddy current phenomenon. In the second chapter we discuss the losses of the machine. In which way the phenomenon of hysteresis and eddy currents generate losses in the machine and the form in which they appear. Also presented are the mechanisms associated with the copper losses, skin effect and proximity effect. Also shown is a literature survey on various methods used to calculate the iron losses. The third chapter is essentially an introduction to power electronics, and more particularly to the PWM technique. Important in this chapter is the way in which the input voltage to the machine affects the iron losses. In the fourth and final chapter we produce results of the above theory using simulation methods. The work is done using a finite element model in two dimensions of a squirrel cage asynchronous machine. Initially the machine is fed by a sinusoidal input voltage. Firstly copper losses are calculated and then the iron losses with the help of computational methods which analyze the magnetic induction in Fourier series. Finally, we study the shape of the magnetic field in different parts of the machine and the losses occurring in each element of the model in each case. These additional losses are known as rotational core losses. These steps are repeated, this time powering the machine via inverter supply using the PWM technique.

Η θερμική ανάλυση είναι μια σημαντική περιοχή μελέτης και γίνεται περισσότερο σημαντική για την σχεδίαση ηλεκτρικών μηχανών εξαιτίας της ανάγκης για μείωση του όγκου των υλικών και του κόστους κατασκευής τους καθώς και για την αύξηση της απόδοσής τους. Είναι εξίσου σημαντική με την ηλεκτρομαγνητική ανάλυση μιας και η θέρμανση της μηχανής θα οριοθετήσει την ονομαστική της ισχύ καθώς και την διάρκεια ζωής της μόνωσης. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εύρεση της κατανομής της θερμοκρασίας στο εσωτερικό ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας του με τη μέθοδο των συγκεντρωμένων παραμέτρων. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται βασικές έννοιες της θερμοδυναμικής. Γίνεται αναφορά σε διάφορους συντελεστές, παρουσιάζονται οι θερμοδυναμικοί νόμοι και γίνεται σύντομη αναφορά στους μηχανισμούς μετάδοσης θερμότητας. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνεται η αναλυτική περιγραφή των μηχανισμών μετάδοσης θερμότητας και παρουσιάζεται ένα απλό δίκτυο μοντελοποίησης με ισοδύναμες θερμικές αντιστάσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται σύντομα η δομή, η αρχή λειτουργίας και οι τύποι μιας ασύγχρονης μηχανής. Εδώ επίσης αναφέρονται και οι διάφορες μορφές απωλειών ενέργειας κατά την λειτουργία μιας τριφασικής ασύγχρονης μηχανής. Παρουσιάζεται ακόμη ο υπό μελέτη κινητήρας και αναφέρονται τα θερμοστοιχεία που χρησιμοποιούνται στην πειραματική διαδικασία. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μέθοδος θερμικής ανάλυσης με χρήση ισοδυνάμου κυκλώματος θερμικών αντιστάσεων για την μόνιμη κατάσταση. Στη συνέχεια δίνεται το προτεινόμενο κύκλωμα και παρουσιάζονται αναλυτικά οι ισοδύναμες θερμικές αντιστάσεις του μοντέλου. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα της θερμικής ανάλυσης, γίνεται σύγκριση με τα πειραματικά δεδομένα θερμοκρασιακών τιμών που πάρθηκαν από τα θερμοστοιχεία και ακολουθεί η διαδικασία της παραμετροποίησης στους διάφορους συντελεστές που χρησιμοποιήθηκαν είτε υπολογίστηκαν κατά την ανάλυση. / Thermal analysis is an important design area and becoming more important part of the electric motor design process due to the push for reduced weights and costs and increased efficiency. Thermal analysis is of equal importance as the electromagnetic design of the machine, because the temperature rise of the machine eventually determines the maximum output power. The purpose of this study is to record the temperature distribution of the internal parts of an induction motor at steady state using an equivalent thermal circuit with lumped parameters. The first chapter is an introduction of the thermodynamic theory. The laws of thermodynamics are described and there is a brief report of heat transfer mechanisms. The second chapter describes analytically the heat transfer mechanisms. Also, an example of modelling using thermal equivalent resistances is given. The third chapter introduces shortly the operational principles of an induction machine. Here are also referred the various losses that occur during the rotation of an induction motor. The studied induction motor, with the modified stator winding to include thermocouples, is shown. The fourth chapter introduces the method of thermal analysis using thermal equivalent circuit with lumped parameters. The proposed model is given and its components are described in particular. At last, in the fifth chapter the results of temperature distribution are given and compared with experimental data of temperature values that are acquired using the thermocouples. Here also takes apart the parameterising of the various coefficients that were used or calculated during this study.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναφέρεται σε οικιακά Φ/Β συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο χαμηλής τάσης, τα οποία αξιοποιούν την τεχνολογία των Φ/Β Πλαισίων Εναλλασσομένου Ρεύματος (Φ/Β Πλαίσια Ε.Ρ. – AC-PV Modules). Πρόκειται για Φ/Β διατάξεις μικρής ισχύος (έως 300W), οι οποίες δημιουργούνται από την ενσωμάτωση ενός μόνο Φ/Β πλαισίου και ενός μετατροπέα (ενός η πολλών σταδίων) συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη τάση, σε μια αυτοτελή ηλεκτρονική διάταξη. Για το λόγο αυτό ονομάζονται και Φ/Β πλαίσια με ενσωματωμένο μετατροπέα (Module Integrated Converters, MIC). Στα συστήματα αυτά οι απαιτήσεις για επίτευξη υψηλού βαθμού απόδοσης, για την καλύτερη εκμετάλλευση της παρεχόμενης ηλιακής ενέργειας, καθώς και ρεύματος ημιτονοειδούς μορφής στην έξοδο είναι αδιαμφισβήτητες. Βασικός σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η συμβολή της στον τομέα των Φ/Β μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής και επικεντρώνεται στην ενδελεχή ανάλυση, στη βελτιστοποίηση της λειτουργικής συμπεριφοράς, στον υπολογισμό των απωλειών στα στοιχεία του μετατροπέα, στην παραμετροποίηση και τελικά στο βέλτιστο σχεδιασμό ενός αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flybcak (Flyback Current Source Inverter – Flyback CSI). Οι κύριοι στόχοι που έπρεπε να εκπληρωθούν για την ολοκλήρωση της παρούσας διατριβής ήταν:  Η ενδελεχής ανάλυση της λειτουργίας του αντιστροφέα για δύο διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου που εφαρμόζονται σε αυτόν.  Ο κατά το δυνατόν ακριβέστερος υπολογισμός των απωλειών στα στοιχεία του Flyback CSI, καθώς και η παραμετροποίηση των σχέσεων αυτών.  Ο βέλτιστος σχεδιασμός του Flyback CSI, ο οποίος βασίζεται στη διατύπωση της μεγιστοποίησης του σταθμισμένου βαθμού απόδοσης ως πρόβλημα βελτιστοποίησης.  Η υλοποίηση του ελέγχου της λειτουργίας του μετατροπέα μέσω ψηφιακού μικροελεγκτή, καταργώντας τον ήδη υφιστάμενο αναλογικό έλεγχο. Αρχικά η μελέτη επικεντρώνεται σε μία πρώτη τεχνική ελέγχου, η οποία ωθεί τον μετατροπέα να λειτουργεί στην περιοχή της ασυνεχούς αγωγής (Discontinuous Conduction Mode, DCM). Στη συνέχεια προτείνεται μία δεύτερη τεχνική ελέγχου η οποία, αφ' ενός μεν αναγκάζει το μετατροπέα να λειτουργεί στο όριο συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής (Boundary between Continuous and Discontinuous Conduction Mode, BCM), αφ' ετέρου δε παρέχει καθαρά ημιτονοειδές ρεύμα στην έξοδο. Με την προτεινόμενη νέα τεχνική ελέγχου, που ονομάσθηκε i-BCM (improved BCM) και αποτελεί βελτίωση της υπάρχουσας στη βιβλιογραφία τεχνικής ελέγχου BCM, βελτιώνεται σημαντικά ο συντελεστής ισχύος στην έξοδο του αντιστροφέα, παρέχοντας στο δίκτυο καθαρά ημιτονοειδές ρεύμα. Οι δύο διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου διαμορφώνουν διαφορετικές κυκλωματικές συνθήκες. Για τις δύο περιπτώσεις αναπτύσσονται αναλυτικές εκφράσεις τόσο για τη μέση, όσο και για την ενεργό τιμή των ρευμάτων που διαρρέουν όλα τα στοιχεία του μετατροπέα (ημιαγωγικά στοιχεία, Μ/Σ κλπ). Επιπρόσθετα, εξάγονται κριτήρια για τα ασφαλή όρια λειτουργίας του μετατροπέα με γνώμονα την καταπόνηση των ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος από υψηλές τιμές τάσης και ρεύματος. Ιδιαίτερο βάρος δίνεται στον υπολογισμό της διακύμανσης της τάσης του πυκνωτή του φίλτρου εξόδου, η οποία αναπτύσσεται και πάνω στα ημιαγωγικά στοιχεία του μετατροπέα, επηρεάζοντας την επιλογή τους. Στην συνέχεια, προσδιορίζονται μέσω αναλυτικών μαθηματικών σχέσεων οι απώλειες αγωγής και οι διακοπτικές απώλειες των ημιαγωγικών στοιχείων και προσεγγίζονται, με ιδιαίτερη λεπτομέρεια, οι απώλειες του μετασχηματιστή (τυλιγμάτων και πυρήνα) και για τις δύο προαναφερθείσες στρατηγικές ελέγχου, δεδομένου ότι η διακοπτική συχνότητα λειτουργίας του μετατροπέα είναι υψηλή. Για το λόγο αυτό απαιτείται εις βάθος μελέτη της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, επιλογή ή επινόηση των κατάλληλων μοντέλων απωλειών σε ένα Μ/Σ (πυρήνα και χαλκού) και προσήκουσα προσαρμογή αυτών στις κυκλωματικές συνθήκες του αντιστροφέα Flyback. Παράλληλα με την ανάλυση των απωλειών πραγματοποιείται και η παραμετροποίηση του συστήματος. Η διαδικασία αυτή στηρίζεται στη διαχείριση των εξισώσεων κατά τέτοιο τρόπο ώστε να προσδιορίζονται όλες οι μεταβλητές και οι σταθερές του μετατροπέα, καθώς και οι παράμετροι από τις οποίες εξαρτώνται οι απώλειες, με τον απλούστερο δυνατό τρόπο. Συνεπώς, έχει δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στην διαχείριση των αναλυτικών σχέσεων ώστε οι απώλειες, χωρίς έκπτωση στην ακρίβεια, να εξαρτώνται από τον ελάχιστο δυνατό αριθμό παραμέτρων. Με αυτό τον τρόπο η μελέτη είναι πλήρης αλλά περιορίζεται η πολυπλοκότητα, με αποτέλεσμα να προκύπτουν μόνο τέσσερις ανεξάρτητες σχεδιαστικές μεταβλητές. Στο επόμενο στάδιο, πραγματοποιείται ο βέλτιστος σχεδιασμός του Flyback CSI, ο οποίος βασίζεται στη διατύπωση της μεγιστοποίησης του σταθμισμένου βαθμού απόδοσης ως πρόβλημα βελτιστοποίησης. Αυτό, πρακτικά, σημαίνει τον προσδιορισμό της αντικειμενικής συνάρτησης (objective ή cost function), των σχεδιαστικών μεταβλητών και σταθερών, των περιοριστικών συνθηκών και τον ορισμό του πεδίου τιμών αυτών. Ο σταθμισμένος βαθμός απόδοσης αποτελεί την αντικειμενική συνάρτηση, ενώ οι προδιαγραφές εισόδου και εξόδου του μετατροπέα αποτελούν τις σχεδιαστικές σταθερές.. Με τη χρήση μίας στοχαστικής μεθόδου βελτιστοποίησης, η οποία αναδείχτηκε ως η πιο κατάλληλη έπειτα από εκτεταμένη βιβλιογραφική αναζήτηση, προσδιορίζονται οι τιμές των τεσσάρων σχεδιαστικών μεταβλητών και επιτυγχάνεται ο μέγιστος δυνατός σταθμισμένος βαθμός απόδοσης. Η επίτευξη του στόχου ολοκληρώνεται με την ανάπτυξη ενός νέου επαναληπτικού αλγορίθμου, με τον οποίο, βάσει των εξισώσεων των απωλειών, επιτυγχάνεται ο βέλτιστος σχεδιασμός του Flyback CSI και για τις δύο διαφορετικές τεχνικές ελέγχου. Επιπροσθέτως, υλοποιείται ο έλεγχος της λειτουργίας του μετατροπέα μέσω ψηφιακού μικροελεγκτή, καταργώντας τον ήδη υφιστάμενο αναλογικό έλεγχο. Η αλλαγή της φιλοσοφίας υλοποίησης του ελέγχου προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία και ανεξάντλητες δυνατότητες στην κατάστρωση και υιοθέτηση διαφορετικών στρατηγικών ελέγχου. Ιδιαίτερα, κατά τη λειτουργία στο όριο μεταξύ συνεχούς και ασυνεχούς αγωγής (i-BCM), με κατάλληλο προγραμματισμό του μικροελεγκτή εξαλείφεται η ανάγκη για μέτρηση των ρευμάτων στα τυλίγματα του μετασχηματιστή. Ο μικροελεγκτής που χρησιμοποιείται είναι ο dspic30F4011 της εταιρείας Microchip ο οποίος διαθέτει μεγάλη υπολογιστική ικανότητα και μία πληθώρα περιφερειακών που επιτρέπουν αυτοματοποίηση κάποιων λειτουργιών, όπως η διαδικασία σύνδεσης και αποσύνδεσης με το δίκτυο και η δυνατότητα ενσωμάτωσης της μονάδας ανίχνευσης του μέγιστου σημείου ισχύος (M.P.P.T) της Φ/Β γεννήτριας στην ίδια ψηφιακή μονάδα. Τέλος, υλοποιήθηκαν εργαστηριακά πρωτότυπα με βάση τις βέλτιστες παραμέτρους που υπολογίσθηκαν σε κάθε περίπτωση σύμφωνα την προτεινόμενη μέθοδο βελτιστοποίησης και ακολούθησε πειραματική επιβεβαίωση με χρήση ενός αναλυτή ισχύος υψηλής ακρίβειας, για την επιβεβαίωση των θεωρητικών προσεγγίσεων. Επιπλέον, μελετήθηκε η ευεργετική επίδραση της συνδυαστικής χρήσης των δύο τεχνικών ελέγχου στην πυκνότητα ισχύος / This thesis pertains to domestic on-grid PV systems that utilize the AC-PV Modules technology. These low power PV topologies (up to 300W) are implemented by integrating one PV Module and a single phase inverter (one or multi stage), in one independent electronic apparatus. For this reason they are called Module Integrated Converters (MIC). The most important requirements for these systems are the higher possible efficiency - in order to take advantage of the supplied solar energy – and the pure sinusoidal output current. The main purpose of this thesis is to contribute to the field of the dispersed PV power generation. Thus, it focuses on the thorough analysis, the behaviour optimization, the components losses estimation, the parameterization and finally the optimal design of Flyback current source inverter (Flyback CSI). The main objectives fulfilled in this thesis are: • The detailed analysis of the inverter behaviour for two different semiconductor control strategies. • The precise losses calculation of all the components of the Flyback CSI. • The optimal design of the Flyback CSI, which is based on maximizing the weighted efficiency. • The implementation of the semiconductor control via a digital microcontroller, eliminating the existing analogue control. Initially, the study focuses on a first control technique that forces the inverter to function in Discontinuous Conduction Mode (DCM). On the other hand, a second control technique that forces the inverter to function on the Boundary between Continuous and Discontinuous Mode (BCM) is proposed. This new control technique is named i-BCM (improved BCM) and it is an improved version of the BCM control technique found in the literature. This new control scheme significantly improves the power factor of the inverter output. The inverter injects pure sinusoidal current to the grid. The two different control strategies form different circuit conditions. Analytical expressions for the average and the rms value of the current, flowing through the components (semiconductors, transformers e.t.c), for both cases are developed. In addition, new operating boundaries of the semiconductors for the safe operation of the inverter based on the analysis of the voltage and current that stresses the semiconductors, are proposed. Special attention is given on the calculation of the voltage deviation on the output filter capacitor. This voltage deviation is caused by the switching operation of the inverter and affects the selection of the semiconductors and the voltage level that can handle. Furthermore, the conduction losses and the switching losses of the semiconductors are determined through analytical, mathematical equations. Because of the inverter high switching frequency, the transformer losses (copper and core), are calculated with special attention to detail. For this reason, an in depth examination of the existing literature takes place that leads to the selection of the appropriate core and copper loss models. The models are adequately adjusted to the circuit conditions of the Flyback inverter topology. The system is parameterized along with the losses analysis. All the equations are manipulated in such a way that simplifies the determination of all the variables and all the constants of the inverter and the loss dependent parameters. Consequently, special emphasis is given to the manipulation of the analytical equations, without affecting the accuracy, in order to express the losses using the minimum number of independent variables. Therefore, the study is complete but the complexity is eliminated and the independent design variables are only four. The optimization problem is the maximization of the weighted efficiency. The optimal design of the Flyback CSI is implemented based on this formulation. As a next step, the objective (or cost) function, the design variables and constants, the constraints and their range need to be defined. The weighted efficiency is the objective function whereas the input and the output specifications of the inverter are the design constants. After an extensive literature research, a stochastic optimization method is chosen as the most appropriate to determine the values of the four design variables in order to achieve the highest weighted efficiency. A new iterative algorithm, which uses the losses equations, is developed to achieve the optimal design of the Flyback CSI for both control strategies. Moreover, the control of the inverter is implemented via a digital microcontroller, eliminating the existing analogue control. This changes the way of controlling the inverter and offers flexibility and limitless possibilities in implementing and adopting various control strategies. Specifically, under the i-BCM control scheme, the need for measuring the current of the transformer windings is eliminated by using an appropriate algorithm. The microcontroller used in this research is dspic30F4011 developed by Microchip. Its good computational capacity and the variety of peripherals enable the automation of some functions such as connection and disconnection from the grid and the integration of the maximum power point tracking (M.P.P.T.) on the same digital unit. Finally, laboratory prototypes are implemented, based on the optimal parameters calculated for every case, using the proposed optimization method. The experimental procedure confirmed the theoretical approximations. A high precision power analyser was used. Furthermore, the beneficial effect of the combined use of the two control power techniques on the power density is also studied.