Η παρούσα διατριβή εντάσσεται ερευνητικά στην περιοχή της Στατιστικής Θεωρίας Αποφάσεων και ειδικότερα στην (σημειακή) εκτίμηση παραμέτρου κλίμακας. Το κλασικό αποτέλεσμα του Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198] για την εκτίμηση της διασποράς κανονικής κατανομής επεκτείνεται σε κατανομές με παράμετρο κλίμακας και μία άλλη άγνωστη («ενοχλητική») παράμετρο για την εκτίμηση της παραμέτρου κλίμακας και του αντιστρόφου της παραμέτρου κλίμακας ως προς την τετραγωνική συνάρτηση ζημίας και τη συνάρτηση ζημίας εντροπίας. Η μέθοδος απόδειξης των αποτελεσμάτων, παρά το γεγονός ότι διατηρεί το «σκελετό» της μεθόδου του Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198], διαφέρει (αναπόφευκτα) τεχνικά από αυτήν επειδή ο Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198] βασίζεται σε ειδικά χαρακτηριστικά της κανονικής κατανομής. Η εφαρμογή αυτών των γενικών αποτελεσμάτων στην εκθετική κατανομή παρέχει νέες ικανές συνθήκες – δηλαδή, διαφορετικές από τις υπάρχουσες στη βιβλιογραφία – για τη βελτίωση των αντίστοιχων καλύτερων αναλλοίωτων ως προς μετασχηματισμούς θέσης-κλίμακας εκτιμητών. Επίσης, κατασκευάζονται νέες κλάσεις εκτιμητών που ικανοποιούν τις νέες συνθήκες. Πέραν της δικής τους αξίας, τα παραπάνω αποτελέσματα είναι χρήσιμα (ουσιαστικά, απαραίτητα) για την κατασκευή εκτιμητών τύπου Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198] για το λόγο των παραμέτρων κλίμακας δύο ανεξάρτητων πληθυσμών. Συγκεκριμένα, κατασκευάζονται νέες κλάσεις εκτιμητών, τύπου Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198], για το λόγο των διασπορών δύο κανονικών κατανομών καθώς και το λόγο των παραμέτρων κλίμακας δύο εκθετικών κατανομών ως προς την τετραγωνική συνάρτηση ζημίας και τη συνάρτηση ζημίας εντροπίας. Η μέθοδος της απόδειξης δεν είναι η τυπική για αυτού του είδους τα προβλήματα, η οποία απαιτεί την επέκταση αποτελεσμάτων από έναν πληθυσμό σε δύο πληθυσμούς. Αντιθέτως, εφαρμόζεται η μεθοδολογία των Iliopoulos and Kourouklis [1999, J. Multivariate Anal., 68, 176-192] που ανάγει το πρόβλημα εκτίμησης του λόγου των παραμέτρων κλίμακας σ2/σ1 σε δύο προβλήματα ενός πληθυσμού, ένα αυτό της εκτίμησης του σ2 και, το άλλο, αυτό της εκτίμησης του 1/σ1. / This PhD thesis deals with the study of the problem of point estimation of a scale parameter from the decision theoretic point of view. Strawderman’s [1974. Ann. Statist., 2, 190–198] result for estimating the variance of a normal distribution is extended to estimating a general scale parameter and the reciprocal of a general scale parameter in the presence of a nuisance parameter under both quadratic and entropy losses. The method of proof for these results, although it retains the "skeleton" of Strawderman’s [1974. Ann. Statist., 2, 190–198] method, differs (inevitably) technically from that since Strawderman [1974. Ann. Statist., 2, 190–198] relies on special features of the normal distribution. Application of these general results to the exponential distribution gives new sufficient conditions, i.e., different from those available in the literature, for improving upon the respective best affine equivariant estimators. Furthermore, new classes of estimators satisfying the above conditions are constructed. Apart from their own value, these results are also useful (essentially, necessary) for the construction of Strawderman [1974. Ann. Statist., 2, 190–198]-type estimators for the ratio of scale parameters of two independent populations. Specifically, new classes of improved Strawderman [1974. Ann. Statist., 2, 190–198]-type estimators for the ratio of the variances of two normal distributions as well as the ratio of the scale parameters of two exponential distributions are constructed under both quadratic and entropy losses. The method of proof is not the typical one for this kind of problem which requires a two-sample extension of respective one-sample arguments. In contrast, the methodology of Iliopoulos and Kourouklis [1999, J. Multivariate Anal., 68, 176-192] is employed which reduces the two-sample problem of estimating the ratio of scale parameters σ2/σ1 to two one-sample problems, namely, one of estimating σ2 and another of estimating 1/σ1.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την υλοποίηση της διάταξης φόρτισης συσσωρευτών ενός μικρού ηλεκτροκίνητου οχήματος. Αυτή η διάταξη έχει ονομαστική ισχύ 1kW και αποτελεί το μέσο που συνδέει τους συσσωρευτές με το δίκτυο παροχής ενέργειας. Η εκπόνηση της εργασίας πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η υλοποίηση ενός φορτιστή ο οποίος πρέπει να έχει υψηλό βαθμό απόδοσης και ταυτόχρονα να προσφέρει ασφάλεια στο χρήστη. Ωστόσο, βασική επιδίωξη είναι να μην επιβαρύνει το δίκτυο με την έγχυση ανώτερων αρμονικών. Έτσι, στη σχεδίαση συμπεριλαμβάνεται η εφαρμογή τεχνικής Διόρθωσης του Συντελεστή Ισχύος (Power Factor Correction). Χρησιμοποιείται ηλεκτρονικός μετατροπέας ισχύος τύπου Flyback (υποβιβασμού-ανύψωσης) με ενεργό κύκλωμα καταστολής υπερτάσεων (Snubber) και μετασχηματιστή απομόνωσης. Αρχικά, παρουσιάζονται τα οφέλη της ηλεκτροκίνησης. Κατόπιν, πραγματοποιείται η θεωρητική ανάλυση και μελέτη της βαθμίδας φόρτισης, για κατανόηση και επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας της διάταξης. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία σχεδιασμού του φορτιστή. Έτσι, καθορίζονται οι προδιαγραφές και τα χαρακτηριστικά του, ο οποίος πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για τους συσσωρευτές του ηλεκτρικού οχήματος «Buggy» του Εργαστηρίου. Το επόμενο βήμα αποτελεί η προσομοίωση της υπό μελέτη διάταξης στο λογισμικό προσομοίωσης κυκλωμάτων Simulink του Matlab. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται επιβεβαίωση της θεωρητικής ανάλυσης που προηγήθηκε. Τέλος, παρουσιάζεται το πρακτικό σκέλος της εργασίας, που εκπονήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος «Πρακτικής Άσκησης Φοιτητών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών», στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις της εταιρίας APTRONIC HELLAS, η οποία εξειδικεύεται στην παροχή προσαρμοσμένων λύσεων στα ηλεκτρονικά ισχύος. Πέρα από την εξοικείωση με το εργασιακό περιβάλλον, πραγματοποιήθηκε το σχηματικό και το τυπωμένο κύκλωμα του φορτιστή στο λογισμικό Zuken Cadstar. / The present diploma thesis deals with the design and implementation of a charger which is used for the batteries of a small electric vehicle. This device has nominal power of 1kW and is the medium that connects the batteries to the power grid. This work was developed in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion at the Department of Electrical Engineering and Computer Science of the Polytechnic School in the University of Patras. The objective is to implement a charger which has high efficiency and simultaneously provides safety to the user. However, it is crucial not to overload the network by injecting higher harmonics. Thus, the design included the application of a Power Factor Correction Technique. The Power Electronic Converter which is used is a Flyback Topology (Buck-Boost Converter). Moreover, it disposes of an active surge suppression circuit (Snubber) and isolation transformer. Initially, the benefits of electrification are analysed. Then, the theoretical analysis of this device is provided so that its proper function is guaranteed. In addition, the design process of the charger is presented in detail. Consequently, all the specifications and features for the charger, which will be used for the batteries of the electric vehicle «Buggy» of the Laboratory, are determined. The next step in this thesis is the simulation of the device with Simulink of Matlab. In this way, the theoretical analysis is confirmed. Finally, the practical part of the work is presented. It was carried out during an Internship in APTRONIC HELLAS (a Phoenix Contact Company). Many projects are conducted at the industrial facilities of this company, which specializes in providing solutions in Power Electronics. Besides work experience, a schematic and a printed circuit for the charger was designed in Zuken Cadstar.

Η εργασία που ακολουθεί εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών “Διοίκηση Επιχειρήσεων Τροφίμων ”, του τμήματος Διοίκησης Αγροτικών Προϊόντων και Τροφίμων του Πανεπιστημίου Πατρών, κατά την ακαδημαϊκή περίοδο σπουδών 2011-2013. Ο μηχανισμός μετακύλισης των τιμών μεταξύ παραγωγών και καταναλωτών έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας κυρίως στον τομέα των τροφίμων. Η παρούσα εργασία αναλύει τα βασικά προϊόντα του νομού Αιτωλοακαρνανίας κυρίως του πρωτογενή τομέα ενώ ειδικότερα εξετάζει την ύπαρξη ασυμμετρίας στον μηχανισμό μεταβίβασης τιμών μεταξύ των παραγωγών και των καταναλωτών στον τομέα του κρέατος στην Ελλάδα. Πιο συγκεκριμένα, η έρευνα επικεντρώνεται στα τέσσερα είδη κρέατος όπως μοσχαριού, αρνιού, χοιρινού και κοτόπουλου. Οι τιμές των τεσσάρων ειδών κρέατος έχουν χορηγηθεί από την Ελληνική Στατιστική Αρχή. Όλες οι μεταβλητές μετασχηματίζονται σε λογαρίθμους και οι τιμές αποπληθωρίζονται με βάση τον δείκτη τιμών καταναλωτή (2009=100). Για την μελέτη της ασυμμετρίας γίνεται χρήση των τεχνικών συνολοκλήρωσης (Threshold Cointegration Analysis) καθώς εκτιμάται και ένα δυναμικό υπόδειγμα διόρθωσης λαθών (Error Correction Model, ECM). Διερευνάται η ύπαρξη μακροχρόνιας σχέσης μεταξύ παραγωγών και καταναλωτών στην υπό εξέταση αγορά, ενώ η κατεύθυνση της αιτιότητας κατά Granger έδειξε πως η τιμή του καταναλωτή επηρεάζει την τιμή του παραγωγού. / The following assignment carried out through of the postgraduate program "Food Business Management" at the department of Management Food and Agricultural products of University of Patras, the academic study period 2011-2013. The price transmission mechanism between producers and consumers has been the subject of extensive research mainly in the food sector. This paper analyzes the commodities the county of Aitoloakarnania mainly in the primary sector while particularly considers the existence of asymmetry in the transmission mechanism of prices between producers and consumers in the meat sector in Greece. More specifically, the research focused on four types of meat such as beef, lamb, pork and chicken. The values of the four types of meat have been granted by the Greek Statistical Authority. All variables transformed into logarithms and prices are deflated by the consumer price index (2009 = 100). For studying the asymmetry are used techniques of cointegration (Threshold Cointegration Analysis) and estimated as a dynamic error correction model (Error Correction Model, ECM). Investigated the existence of long-term relationships between producers and consumers in the relevant market, while the direction of Granger causality test showed that the price of the consumer affects the value of the producer.

Μελέτες στη Μεσογειακή μύγα έχουν οδηγήσει στον χαρακτηρισμό πέντε άρρενο-ειδικών πρωτεϊνών (MSSPs) οι οποίες είναι ομο- και ετερο- διμερή δύο συγγενών, τύπου α και β, πολυπεπτιδίων (MSSP-α και –β). Τα πολυπεπτίδια αυτά κωδικοποιούνται από τουλάχιστον 7 γονίδια τα οποία με βάση την ομοιότητα των αλληλουχιών τους κατατάσσονται σε 3 ομάδες: msspα (α1 και α2), msspβ (β1, β2 και β3) και msspγ (γ1 και γ2). Λειτουργική ανάλυση των υποκινητών των γονιδίων msspα2 και msspβ2 έδειξε ότι το γονίδιο msspα2 εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα στο λιπώδη ιστό των ενήλικων αρσενικών ατόμων ενώ το γονίδιο msspβ2 εκφράζεται σε χαμηλά επίπεδα στο έντερο και των δύο φύλων. Με στόχο την αρρενο- ειδική υπερέκφραση τής αλκοολικής αφυδρογονάσης τής D. melanogaster σε άτομα C. Capitata για την κατασκευή ενός Στελέχους Διαλογής Φύλου στη Μεσογεική μύγα στο οποίο παρουσία υψηλών επιπέδων αλκοόλης θα πεθαίνουν τα θηλυκά άτομα, ενώ τα αρσενικά θα επιβιώνουν, κατασκευάστηκαν διαγονιδιακά στελέχη τα οποία έφεραν το γονίδιο DmadhFAST υπό τον έλεγχο της περιοχής -522/+37 (α2PL) του γονιδίου msspα2. Η κατασκευή των διαγονιδιακών στελεχών έγινε με γενετικό μετασχηματισμό χρησιμοποιώντας το σύστημα μετασχηματισμού Minos. Από την ανάλυση 9 μετασχηματισμένων σειρών σε επίπεδο RNA (Northern ανάλυση και RT-PCR) και σε επίπεδο πρωτεΐνης (Western ανάλυση και Adh assay) προέκυψαν τα εξής συμπεράσματα: α) Ο υποκινητής α2PL είναι κατάλληλος για υψηλή φύλο-ειδική έκφραση διαγονιδίων στα ενήλικα αρσενικά άτομα της Μεσογειακής μύγας και β) Το γονίδιο της ADH της D. melanogaster πιθανόν δεν είναι το κατάλληλο γονίδιο επιλογής για τη δημιουργία στελεχών γενετικού διαχωρισμού του φύλου στη Μεσογειακή μύγα. Επιπλέον, στην παρούσα διατριβή επιλέχθηκε να μελετηθεί ο τρόπος έκφρασης του γονιδίου msspβ1. Όπως και με το msspα2 γονίδιο μελετήθηκε η λειτουργία του msspβ1 γονιδίου, in vivo, σε μετασχηματισμένες σειρές χρησιμοποιώντας το τμήμα -485/+35 (β1PL) του υποκινητή και το γονίδιο lacZ ως γονίδιο αναφοράς. Οι αναλύσεις έκφρασης του διαγονιδίου lacZ, τόσο στο επίπεδο του RNA (RT-PCR) όσο και στο επίπεδο της πρωτεΐνης (β-gal assay), σε 7 διαφορετικές σειρές έδειξαν ότι το τμήμα β1PL είναι αρκετό για την ορθή χρονο- ειδική έκφραση του διαγονιδίου σύμφωνα με το φυσιολογικό πρότυπο έκφρασης των mssp-α και -β γονιδίων, εντούτοις, δεν παρουσιάζει αυστηρά άρρενο-ειδικό πρότυπο έκφρασης, αν και η έκφραση στα αρσενικά άτομα ήταν εντονότερη από ότι στα θηλυκά. Από τη σύγκριση των επιπέδων μεταγραφής του διαγονιδίου lacZ υπό τον έλεγχο του υποκινητή β1PL με εκείνα του διαγονιδίου DmadhFAST υπό τον έλεγχο του υποκινητή α2PL, φαίνεται ότι η ισχύς του υποκινητή του γονιδίου msspβ1 είναι εκατοντάδες φορές μικρότερη από εκείνη του msspα2. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με προηγούμενη μελέτη υποδηλώνουν ότι το δεύτερο γονίδιο mssp που εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα και με αρρενο-ειδικό τρόπο θα πρέπει να είναι το msspβ3 γονίδιο ή κάποιο άλλο mssp γονίδιο του οποίου το προϊόν είναι ένα MSSP πολυπεπτίδιο τύπου β. / Studies in the medfly have led to the characterization of five male-specific serum proteins (MSSPs) that are homo- and hetero- dimmers of two major polypeptide types, MSSP-α and –β. These polypeptides are coded by at least 7 distinct genes which, based on their homology, are classified in three subgroups, MSSP-α (α1 and α2), MSSP-β (β1, β2 and β3) and MSSP-γ (γ1 and γ2). Functional analysis of the msspa2 and msspβ2 promoters showed that msspa2 is expressed in high levels in the fat body of adult male individuals, whereas msspβ2 is expressed in low levels in the midgut of both sexes. In order to overexpress in a male-specific manner the D. melanogaster alcohol dehydrogenase (ADH) in C. capitata for the construction of a Genetic Sexing Strain (GSS) in the medfly, which in the presence of high alcohol concentration will lead to the death of female and the survival of the male individuals, we constructed transgenic medfly strains using DmadhFAST under the control of the -522/+37 fragment (α2PL) of the msspa2 promoter, via Minos-mediated germline transformation. The RNA analysis (Northern and RT-PCR) and the protein analysis (Western and Adh assay) of 9 transgenic strains showed that: a) The α2PL fragment is sufficient for high levels of male-specific expression of transgenes in the medfly and b) The D. melanogaster ADH gene may not be the appropriate gene for the construction of GSS strains in the medfly. In addition in the present study we performed functional analysis of the msspβ1promoter in vivo in medfly transgenic adults generated by Minos-mediated germ line transformation. For this analysis we used the -485/+37 fragment of the msspβ1 promoter and the lacZ reporter gene. The RNA analysis (RT-PCR) and the protein analysis (b-gal assay) performed on 7 transgenic strains showed that the β1PL fragment is sufficient for the proper time-specific expression of the transgene in accordance to the expression pattern of mssp-a and –β genes, not in male-specific manner, although the level of expression in males was higher than in females. The comparison of the expression levels of the lacZ and the DmadhFAST transgenes showed that the α2PL promoter fragment is a hundred time stronger than the β1PL. These results indicate that msspβ3 or another β type mssp gene may be expressed in high levels in the male adults of the medfly.

Οι τεχνικές ασύρματης μετάδοσης Ultra Wide Band (UWB) είναι γνωστές εδώ και αρκετές δεκαετίες. Το ϐασικό χαρακτηριστικό των συγκεκριμένων συστη- μάτων είναι η εκπομπή και λήψη σήματος που εκτείνεται σε πολύ μεγάλο εύρος συχνοτήτων. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται διαρκώς αυξανόμενο ερευνητικό ενδιαφέρον γύρω από την περιοχή των τηλεπικοινωνιακών συ- στημάτων που χρησιμοποιούν UWB τεχνικές μετάδοσης, κυρίως λόγω της μεγάλης εφαρμοσιμότητάς της. Στις τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές, η χρήση της τεχνικής UWB μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση των ταχυτήτων ασύρματης μετάδοσης, λόγω της δυνατότητας εκπομπής μεγάλου αριθμού παλμών σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Σε εφαρμογές εντοπισμού, το UWB μπορεί να ωθήσει προς την αύξηση της διακριτικής τους ικανότητας. Επίσης, κατάλ- ληλα UWB σήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπου υπάρχει ανάγκη για υψηλή διεισδυτικότητα μέσα από εμπόδια. Ο πιο απλός τρόπος μετάδοσης σήματος τέτοιου είδους είναι η εκπομ- πή εξαιρετικά σύντομων παλμών. Ο τρόπος με τον οποίο τα μεταδιδόμενα σύμβολα διαμορφώνουν αυτούς τους παλμούς ποικίλλει. Οι πρώτες UWB εφαρμογές χρησιμοποιούσαν σχεδόν αποκλειστικά την τεχνική Dιαμόρφωσης Θέσης Παλμού (Pulse Position Modulation PPM) γιατί η αντιστροφή πολύ σύντομων παλμών ήταν δύσκολο να υλοποιηθεί. Με αυτή την τεχνική, το κάθε μεταδιδόμενο σύμβολο καθορίζει τη ϑέση του παλμού στο πεδίο του χρόνου. Αργότερα, άρχισαν να χρησιμοποιούνται και τεχνικές Dιαμόρφωσης Πλάτους Παλμού (Pulse Amplitude Modulation PAM). Wστόσο, ένα μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου PPM είναι οι μειωμένες απαιτήσεις της σε ισχύ, γιατί μεταδίδονται πολύ σύντομοι παλμοί ακολουθούμενοι από σχετικά με- γάλες περιόδους «σιωπής». Η ιδιότητα αυτή, καθιστά τη μέθοδο διαμόρφωσης PPM ιδιαίτερα ελκυστική σε εφαρμογές που απαιτούν χαμηλή κατανάλωση ισχύος. Σε αυτή την εργασία μελετούμε τη δομή ενός συστήματος μετάδοσης δε- δομένων Ultra Wide Band το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο διαμόρφωσης PPM. Η συμπεριφορά ενός τέτοιου συστήματος κατά τη μετάδοση μέσα από διάφορα κανάλια παρουσία ϑορύβου εξετάζεται μέσω εξομοίωσης. Είναι γνω- στό ότι τα συστήματα αυτά πλήττονται τόσο από το ϑόρυβο που εισάγεται λό- γω της μετάδοσης, διασυμβολική παρεμβολή, αλλά και παρεμβολή ανάμεσα στους πολλαπλούς χρήστες. Επίσης, οι περιορισμοί που ορίστηκαν στις ΗΠΑ για την μεταδιδόμενη ισχύ ανά συχνότητα των εμπορικών UWB εφαρμογών, οι οποίοι αναμένεται να υιοθετηθούν και στον υπόλοιπο κόσμο, αποτελούν ένα επιπλέον ϑέμα που επηρεάζει την επίτευξη υψηλών ϱυθμών μετάδοσης δεδομένων. Μια λύση είναι η χρήση τεχνικών ισοστάθμισης ή, ισοδύναμα, μεθόδων εκτίμησης του καναλιού που λειτουργούν στο δέκτη. Αν και οι κλασικές τεχνικές ισοστάθμισης ή εκτίμησης καναλιού μπορούν να εφαρμο- στούν με μικρές τροποποιήσεις και σε UWB σήματα διαμορφωμένα με PPM, ένα ϐασικό εμπόδιο είναι τόσο το μεγάλο πλήθος παραμέτρων που πρέπει να εκτιμηθούν (ένα τυπικό κανάλι σε εσωτερικό χώρο μπορεί να έχει ακόμη και πάνω από 150 συντελεστές), όσο και ο πολύ μεγάλος ϱυθμός δειγματοληψίας που απαιτείται. Επίσης, ϕαίνεται ότι μπορούν να αξιοποιηθούν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που εμφανίζει η εφαρμογή της διαμόρφωσης PPM σε UWB συστήματα, όπως είναι το ϕαινόμενο πολλαπλών μονοπατιών (multipath) σε συνδυασμό με την υψηλή διακριτικότητα (resolution) του σήματος UWB, ή ακόμη και η δυνατότητα μετάδοσης του ίδιου συμβόλου περισσότερες από μί- α ϕορές. Στα πλαίσια της εργασίας ϑα μελετηθούν και ϑα ενσωματωθούν στο σύστημα υπάρχουσες μέθοδοι εκτίμησης ή ισοστάθμισης καναλιού, οι οποί- ες αποτελούν προϊόν πρόσφατων προσπαθειών προς αυτή την κατεύθυνση. Θα μελετηθεί ο τρόπος με τον οποίο επιδρούν στην απόδοση του συστήμα- τος. Τέλος, ϑα εξεταστεί η δυνατότητα επέκτασης των μεθόδων εκτίμησης καναλιού με σκοπό τη ϐελτίωση της υπολογιστικής τους πολυπλοκότητας, μετατρέποντάς τους σε επαναληπτικούς/προσαρμοστικούς αλγορίθμους. / -

Στην εποχή της Μοριακής Ιατρικής, η ιατρική πληροφορία θα πρέπει να σχετίζεται με την λειτουργία των ιστών και των κυττάρων σε μοριακό επίπεδο. Η ιατρική διάγνωση καθώς και ο σχεδιασμός και η αποτελεσματικότητα της θεραπείας απαιτούν λεπτομερή πληροφόρηση σε θέματα που αφορούν τον μεταβολισμό, τους υποδοχείς, αλλά και την γονιδιακή έκφραση των ιστών. Η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (ΡΕΤ), μέθοδος της Πυρηνικής Ιατρικής είναι ο κυριότερος επί του παρόντος εκπρόσωπος της Μοριακής Απεικόνισης, διαγιγνώσκει δηλαδή απεικονιστικά παθήσεις σε μοριακό επίπεδο με την βοήθεια ραδιοφαρμάκων. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει όλο και μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη συστημάτων Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων που αφορούν την απεικόνιση μικρών ζώων (animal PET). Τα συστήματα αυτά είναι σχεδιασμένα ώστε να κάνουν απεικόνιση ανατομικών δομών μικρότερων από αυτές του ανθρώπου. Τα οφέλη πολλά, τόσο στην αξιολόγηση νέων ραδιοφαρμάκων, όσο και στην βελτίωση των κλινικών PET μέσα από την μελέτη και την ανάπτυξη τέτοιων πρότυπων συστημάτων. Το αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας αφορά την μελέτη σε βάθος και κατανόηση της λειτουργίας ενός πρότυπου συστήματος PET (Positron Emission Tomography). Σε πειραματικό επίπεδο θα γίνει εκμάθηση και λήψη δεδομένων μέσω των ηλεκτρονικών μονάδων NIM. Τα χαρακτηριστικά του συστήματος που χρησιμοποιείται στην παρούσα εργασία είναι μια μικρή PET κάμερα, που αποτελείται από δυο κεφαλές βασισμένες σε χωρικά ευαίσθητο φωτοπολλαπλασιαστή H8500 και διακριτοποιημένο κρύσταλλο LSO κυψελίδων 2x2mm2, πεδίου διαστάσεων 5x5cm2. Κάθε κεφαλή περιλαμβάνει ένα φωτοπολλαπλασιαστή, ένα κρύσταλλο και ηλεκτρονικά τα οποία είναι υπεύθυνα για την προ-ενίσχυση. Το σύστημα συλλογής δεδομένων θα γίνει μέσω των ηλεκτρονικών NIM (Nuclear Instrumentation Module) και θα συγκριθεί με εκείνο του small animal PET. Σκοπός μας είναι να χρησιμοποιήσουμε τις κατάλληλες μονάδες (ενισχυτές, διευκρινιστές, μονάδες σύμπτωσης και gate and delay generators), ώστε να καταγραφεί το είδος των μεταφερομένων σημάτων σε όλες τις επιμέρους μονάδες. Στη συνέχεια και ύστερα από επεξεργασία των δεδομένων στον υπολογιστή θα πραγματοποιηθεί απεικόνιση ομοιωμάτων ή μικρών ζώων. Η σύγκριση καθώς και η κατανόηση της λειτουργίας του τρόπου με τον οποίο γίνεται η σύμπτωση και η συλλογή των δεδομένων θα μας βοηθήσει μελλοντικά στην ανάπτυξη ενός νέου συστήματος PET με βέλτιστα επιθυμητά χαρακτηριστικά. / In this work dual head PET camera, suitable for high resolution small animal studies has been developed. The system has a field of view of 5x5cm and is based on 2 H8500 position sensitive photomultiplier tubes (PSPMTs), coupled to two LSO crystals with 2.5x2.5mm pixel size. Then an FPGA based data acquisition system and proper data reconstruction system collect events, sort coincidences and produce images. We develop a system that is responsible for the coincidence detection based on NIM electronics. Systems evaluation has been carried out using FDG. Point sources have been used for systems calibration. Capillaries with 1.1mm inner diameter were imaged.

Η ολοσωματική ακτινοβόληση με δέσμες ηλεκτρονίων (total skin electron beam treatment-TSEB) θεωρείται διεθνώς ως η θεραπεία εκλογής για το δερματικό λέμφωμα κυττάρων-Τ, είτε σαν θεραπευτική είτε σαν παρηγορητική αγωγή. Σκοπός της είναι να κατανείμει την συνολική δόση σε όλο το δέρμα του ασθενούς χωρίς να επιβαρύνει τα όργανα κάτω από αυτό. Αυτή η ανάγκη για επιφανειακή ακτινοβόληση καθιστά τα ηλεκτρόνια ως την κατάλληλη κλινική δέσμη. Στη μονάδα ακτινοθεραπείας του Π.Γ.Ν. «Αττικόν», μετά από διάφορες μετρήσεις και δοκιμές τεχνικών TSEB (Παράρτημα), επιλέχθηκε ως θέση θεραπείας του ασθενούς η όρθια με δύο δέσμες υπό γωνία, όπως καθορίζει και η τεχνική “Stanford”. Για την τεχνική αυτή χρησιμοποιείται o γραμμικός επιταχυντής Clinac 2100C της VARIAN με δυνατότητα παραγωγής δεσμών ηλεκτρονίων 6 MeV σε υψηλό ρυθμό δόσης. Η συγκεκριμένη προεπιλογή του μηχανήματος επιτρέπει στα διαφράγματα να ανοίξουν σε ένα εύρος 36cm x 36cm χωρίς τη χρήση κώνου. H απόσταση πηγής-δέρματος (SSD) τέθηκε ίση με 380cm, με το gantry του γραμμικού να σχηματίζει δύο γωνίες ±17,5ο από την οριζόντια θέση του (270ο). Η διάταξη αυτή εξασφαλίζει την δημιουργία ενός μεγάλου και ομοιογενούς πεδίου (200cm x 80cm στην απόσταση θεραπείας). Για τη μείωση της ονομαστικής ενέργειας της δέσμης στα 3 MeV άρα και της διεισδυτικότητάς της, καθώς και για την επίτευξη των επιθυμητών διαστάσεων του πεδίου, ένα φύλλο plexiglas (PMMA) πάχους 0,5cm παρεμβάλλεται μεταξύ της κεφαλής του γραμμικού επιταχυντή και του ασθενούς σε απόσταση 30cm από το επίπεδο θεραπείας. Ο ασθενής περιστρέφεται ανά 60ο διαδοχικά για να καλυφθεί όλη του η επιφάνεια ομοιόμορφα, ακτινοβολούμενος συνολικά σε έξι θέσεις. Για τον ακριβή καθορισμό των συνθηκών θεραπείας, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις PDD και Profile των δεσμών με θαλάμους ιονισμού παραλλήλων πλακών σε phantom στερεάς κατάστασης. )οσιμετρική επιβεβαίωση της κατανομής της δόσης στο δέρμα πραγματοποιήθηκε με δοσίμετρα θερμοφωταύγειας (TLD) πάνω σε ανθρωπομορφικό phantom. Τα αποτελέσματα σε αυτές τις συνθήκες έδειξαν μια ομοιογένεια του συνολικού πεδίου στο επίπεδο θεραπείας της τάξης του ± 2% στον διαμήκη άξονα ενώ στον οριζόντιο ±5%. Το βάθος zmax της κάθε επιμέρους δέσμης είναι 0,7gr/cm2 ενώ η συνεισφορά των παραγόμενων ακτίνων-Χ (λόγω φαινομένου πεδήσεως) στην συνολική δόση που παίρνει ο ασθενής από τη θεραπεία είναι 0,3 %. Η ενέργεια της δέσμης στο επίπεδο θεραπείας είναι Εο=3,34 MeV. Τα παραπάνω αποτελέσματα μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η θεραπεία TSEB μπορεί να εφαρμοστεί με ασφάλεια στο ακτινοθεραπευτικό τμήμα του Π.Γ.Ν «Αττικόν». Ο υψηλός ρυθμός δόσης εξασφαλίζει μικρότερο χρόνο θεραπείας. Οι περιοχές που υποδοσιάζονται καθ’ όλη τη διάρκεια της θεραπείας μπορούν να προσδιοριστούν για κάθε ασθενή με in vivo δοσιμετρία (TLD) και θα επανακτινοβολούνται με συμπληρωματικά (boost) πεδία. / -

The electronics industry has developed incredibly in last few years and the need for low voltage and low power consuming devices is reflected with its growth. A small extension in battery life can be reflected in an order of magnitude in terms of retail prices. From multimedia gadgets (like laptops, mobiles, notebook etc.) to the biomedical device, all applications have seen a rapid advancement. All these devices need a low voltage and low power transceiver to connect with the wireless networks. This PhD thesis is focused on the development of new designing techniques for low voltage, low power integrated circuits, having close attention on circuits suitable for analog devices. The vast majority of high performance analog circuit cells realized in metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET) technologies traditionally exploits transistors operating in saturation. Meanwhile there exists a region of weak inversion, which was left unexploited until recently, where the behavior of a MOS transistor is similar to a bipolar transistor in qualitative terms. This region could be exploited for the devices which require operating with low voltage supply. Instead of operating in saturation region, the MOS devices employed in this design, operate in weak inversion. The MOS devices in the proposed circuits are bulk-controlled. In the conventional mode of biasing the bulk terminal is left unused and is connected with lowest supply voltage or ground while the gate is usually chosen for the input signal introduction to bias the circuit. The bulk can be used as an input for signal, can lower the threshold of a transistor if biased properly, ultimately lowering the supply voltage requirement of the transistor. In this work a modified Nauta’s Transconductor, which operates on very low voltages and have a tunable transconductance is employed to design filters. The filter constructed can be tuned in the range of few MHz. The proposed filter is operated using a 0.5V supply and its cutoff frequency can be easily adjusted. All circuits are designed and analyzed using a triple well 0.13μm CMOS process. This OTA is further modified to achieve better performance, in order to implement it in a complex filter. In low IF devices the down-conversion of image signal along with the wanted signal at the same frequency is a major problem. Complex filter can easily remove this image signal by applying a frequency shifting operation. A sixth order complex filter by implementing Leapfrog technique is designed using the differential OTA. The filter is designed to meet the Bluetooth and Zigbee standard requirements. The filter operates on a 0.5V supply voltage, and has very good results for Image rejection, sensitivity, noise and the filter is orthogonally tunable. The performance of the filter has been evaluated through simulation results by employing a triple well 0.13μm CMOS process. This filter design can be implemented in the Bluetooth devices used for the biomedical applications. / Η βιομηχανία της ηλεκτρονικής έχει αναπτυχθεί απίστευτα τα τελευταία χρόνια και η ανάπτυξη αυτή συνδυάζεται με την ανάγκη για συσκευές που λειτουργούν σε χαμηλή τάση και με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Σε ότι αφορά την εμπορική τιμή, μια μικρή αύξηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας μπορεί να αντανακλάται σε μια αύξηση κατά μία τάξη μεγέθους της τιμής. Όλες οι εφαρμογές, από τις συσκευές πολυμέσων (όπως κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, notebook κ.λπ.) έως και τις βιοϊατρικές συσκευές έχουν δει μια ταχεία πρόοδο. Όλες αυτές οι συσκευές, για να συνδέονται με ασύρματα δίκτυα, χρειάζονται πομποδέκτη χαμηλής τάσης και χαμηλής κατανάλωσης ισχύος. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στην ανάπτυξη νέων τεχνικών σχεδιασμού για ολοκληρωμένα κυκλώματα με έμφαση στα αναλογικά κυκλώματα, χαμηλής τάσης και χαμηλής ισχύος. Η συντριπτική πλειοψηφία των δομικών βαθμίδων αναλογικών κυκλωμάτων υψηλών επιδόσεων πραγματοποιείται σε τεχνολογία μετάλλου οξειδίου ημιαγωγού τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (MOSFET) και εκμεταλλεύεται τα τρανζίστορ που παραδοσιακά λειτουργούν σε κόρο. Ωστόσο, υπάρχει η περιοχή ασθενούς αναστροφής, η οποία αφέθηκε ανεκμετάλλευτη μέχρι πρόσφατα, όπου η συμπεριφορά των τρανζίστορ MOS είναι παρόμοια με αυτήν των διπολικών τρανζίστορ. Αυτή η περιοχή θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τις συσκευές που απαιτούν λειτουργία με χαμηλή τάση τροφοδοσίας. Αντί να λειτουργούν στην περιοχή κόρου, τα τρανζίστορ MOS που χρησιμοποιούνται σε αυτό το σχεδιασμό, λειτουργούν σε ασθενή αναστροφή. Τα τρανζίστορ MOS στα προτεινόμενα κυκλώματα είναι ελεγχόμενα από το υπόστρωμα (bulk-driven). Στο συμβατικό τρόπο οδήγησης το υπόστρωμα παραμένει αχρησιμοποίητο και συνδέεται με την χαμηλότερη τάση τροφοδοσίας ή τη γείωση, ενώ η πύλη συνήθως, επιλέγεται για την εισαγωγή σήματος εισόδου και οδηγεί το κύκλωμα. Το υπόστρωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως είσοδος για το σήμα, μπορεί να μειώσει την τάση κατωφλίου (threshold voltage) των τρανζίστορ, και τελικά, χαμηλώνει την τάση λειτουργίας του τρανζίστορ. Σε αυτήν την διδακτορική διατριβή χρησιμοποιείται ως διαγωγός (transconductor) ένα τροποποιημένο κύκλωμα Nauta, ο οποίος λειτουργεί σε πολύ χαμηλές τάσεις. Οι ελεγχόμενοι διαγωγοί χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό των προτεινόμενων συντονιζόμενων φίλτρων. Τα κατασκευασμένα φίλτρα μπορούν να συντονιστούν στην περιοχή των λίγων MHz. Τα προτεινόμενα φίλτρα λειτουργούν χρησιμοποιώντας τάση τροφοδοσίας 0.5V και η συχνότητα αποκοπής τους μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί. Όλα τα κυκλώματα σχεδιάζονται και εξομοιώνονται χρησιμοποιώντας μία τεχνολογία CMOS triple well 0.13μm. Ο υπό μελέτη τελεστικός ενισχυτής διαγωγιμότητας (Operational Transconductor Amplifier - OTA) έχει τροποποιηθεί περαιτέρω, για να επιτευχθεί καλύτερη απόδοση και να εφαρμοστεί σε ένα μιγαδικό φίλτρο. Η μετατροπή σήματος από τις μεσαίες συχνότητες (IF) στις χαμηλές συχνότητες παρουσιάζεται ένα σημαντικό πρόβλημα όπου μαζί με το επιθυμητό σήμα εμφανίζεται και το σήμα εικόνας στην ίδια συχνότητα. Τα μιγαδικά (complex) φίλτρα μπορούν να αφαιρέσουν εύκολα το σήμα εικόνας, εφαρμόζοντας μια διαδικασία μετατόπισης συχνότητας. Ένα μιγαδικό Leapfrog φίλτρο έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας διαφορικούς ενισχυτές διαγωγιμότητας. Το τελικό μιγαδικό φίλτρο δωδέκατης τάξης έχει σχεδιαστεί για να καλύψει τις απαιτήσεις του προτύπου Bluetooth και Zigbee. Το φίλτρο λειτουργεί με τάση τροφοδοσίας 0.5V και έχει πολύ καλά αποτελέσματα στην απόρριψη εικόνας, την ευαισθησία και το θόρυβο. Επίσης, η κεντρική συχνότητα και το εύρος συχνοτήτων είναι ανεξάρτητα ρυθμιζόμενα. Η απόδοση του φίλτρου έχει επαληθευτεί μέσω προσομοίωσης χρησιμοποιώντας μοντέλα τρανζίστορ μιας τεχνολογίας CMOS triple well 0.13μm. Φίλτρα που σχεδιάζονται με την προτεινόμενη μέθοδο μπορούν να εφαρμοστούν σε συσκευές Bluetooth που χρησιμοποιούνται και σε βιοϊατρικές εφαρμογές.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την ανάλυση, το σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρικού κινητήριου συστήματος με σύγχρονο κινητήρα μόνιμων μαγνητών, το οποίο αποτελεί βάση ανάπτυξης ηλεκτροκίνητου οχήματος κυψελών καυσίμου. Ειδικότερα, επικεντρώνεται στα ηλεκτρικά συστήματα πρόωσης και τροφοδοσίας του οχήματος και εστιάζει στην οδήγηση σύγχρονων κινητήρων μόνιμων μαγνητών τραπεζοειδούς κυματομορφής τάσης εξ επαγωγής παρακάμπτοντας τη χρήση αισθητήρων θέσης. Στη κατεύθυνση αυτή, επισημαίνονται τα προβλήματα της χρήσης των αισθητήρων τύπου Hall και ερευνάται η επίδραση της εσφαλμένης τοποθέτησης ή μετατόπισης των αισθητήρων στα λειτουργικά χαρακτηριστικά αυτού του τύπου του κινητήρα. Ειδικότερα, προτείνεται μέθοδος εντοπισμού και ποσοτικοποίησης της γωνίας απόκλισης από την ορθή θέση, που βασίζεται στην εμφανιζόμενη τάση εξ επαγωγής και εφαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο. Επίσης, αξιολογούνται οι μέθοδοι οδήγησης σύγχρονων κινητήρων μόνιμων μαγνητών χωρίς τη χρήση αισθητήρων θέσης, οι οποίες έχουν προταθεί στο πλαίσιο ερευνητικών εργασιών στο διεθνή χώρο, βάση τη δυνατότητα εφαρμογής τους σε διαφόρους τύπους σύγχρονων κινητήρων μόνιμων μαγνητών, το εύρος λειτουργίας του κινητήρα, τον αξιόπιστο εντοπισμό των σημείων μετάβασης και τον υπολογιστικό φόρτο υλοποίησής τους. Προτείνεται νέα μέθοδος οδήγησης σύγχρονου κινητήρα μόνιμων μαγνητών τραπεζοειδούς κυματομορφής τάσης εξ επαγωγής, παρακάμπτοντας τη χρήση των αισθητήρων θέσης. Η μέθοδος αυτή επιτυγχάνει διευρυμένο εύρος λειτουργίας του κινητήρα με αξιόπιστο εντοπισμό των σημείων μετάβασης (μέγιστη ακρίβεια εντοπισμού το σημείου μηδενικού δυναμικού του πληροφοριακού σήματος). Το δε κόστος και ο υπολογιστικός φόρτος για την υλοποίηση της μεθόδου είναι χαμηλά. Τέλος, προτείνεται μέθοδος ενεργειακής διαχείρισης ηλεκτροκινητήριου συστήματος με υβριδικό σύστημα τροφοδοσίας ως βάση ανάπτυξης αμιγούς ηλεκτρικού οχήματος. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθόδου αξιολογείται στο υπό μελέτη σύστημα για έναν τυπικό κύκλο οδήγησης εντός πόλης. Αναλυτικότερα, στο κεφάλαιο 1 επισημαίνεται η αναγκαιότητα της αντικατάστασης των μηχανών εσωτερικής καύσης από ηλεκτρικούς κινητήρες στον τομέα της αυτοκίνησης. Επίσης, αναφέρονται οι στόχοι που τέθηκαν για την εκπλήρωση της διατριβής και η γενική δομή αυτής. Στο κεφάλαιο 2 περιγράφεται η τεχνολογία των Σύγχρονων Μηχανών Μόνιμων Μαγνητών. Συγκεκριμένα, εξετάζονται τα κατασκευαστικά στοιχεία αυτού του τύπου μηχανών, υπό το πρίσμα της επιρροής αυτών στα λειτουργικά χαρακτηριστικά. Επίσης παρατίθεται μια συγκριτική μελέτη της λειτουργίας των δύο (2) κατηγοριών Σύγχρονων Μηχανών Μόνιμων Μαγνητών, όπως αυτά καθορίζονται από την μορφή της Τάσης εξ Επαγωγής. Στο κεφάλαιο 3 περιγράφεται αναλυτικά η λειτουργική συμπεριφορά του Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμων Μαγνητών Τραπεζοειδούς Κυματομορφής Τάσης εξ Επαγωγής. Επίσης τίθεται το ζήτημα οδήγησης αυτού του είδους Σύγχρονων Κινητήρων καθώς απαιτείται γνώση για τη θέση του δρομέα και ως εκ τούτου είναι απαραίτητη η ενσωμάτωση αντίστοιχων αισθητήρων. Στο κεφάλαιο αυτό, επίσης παρουσιάζεται μία μελέτη αναφορικά με τα σφάλματα που εισάγουν στη λειτουργία του κινητήρα οι ασύμμετρα τοποθετημένοι αισθητήρες θέσης τύπου Hall. Ως κατακλείδα αυτής της μελέτης προτείνεται μία μεθοδολογία ανίχνευσης της εσφαλμένης τοποθέτησης των αισθητήρων θέσης και προσδιορισμού της γωνίας απόκλισης αυτών. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται μια εκτενής μελέτη των τεχνικών οδήγησης Σύγχρονων Κινητήρων Μόνιμων Μαγνητών Τραπεζοειδούς Κυματομορφής Τάσης εξ Επαγωγής, παρακάμπτοντας τη χρήση αισθητήρων θέσης. Οι παρουσιαζόμενες μέθοδοι συγκρίνονται ως προς τα μεγέθη που χρησιμοποιούν για να εξάγουν την πληροφορία αναφορικά με τη θέση του δρομέα, τον τρόπο μέτρησης και τις μεθόδους επεξεργασίας αυτών. Στο κεφάλαιο 5 αναλύεται διεξοδικά η μέθοδος που προτάθηκε από τον συγγραφέα της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής αναφορικά με την οδήγηση των υπό μελέτη κινητήρων. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης τεχνικής οδήγησης επιβεβαιώνεται μέσω προσομοιωτικών αποτελεσμάτων. Επίσης παρατίθενται και πειραματικά δεδομένα από τα ενδιάμεσα στάδια επεξεργασίας που συνιστούν την προτεινόμενη τεχνική οδήγησης. Στο κεφάλαιο 6 περιγράφεται η πειραματική διάταξη και παρουσιάζονται αποτελέσματα πειραματικής διερεύνησης του ηλεκτρικού κινητήριου συστήματος Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμων Μαγνητών, στο οποίο εφαρμόζεται η προτεινόμενη τεχνική οδήγησης. Η μέθοδος αυτός αξιολογείται σε διάφορα σημεία λειτουργίας του υπό μελέτη κινητήρα. Στο κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται μια εφαρμογή του υπό μελέτη κινητήριου συστήματος στα ηλεκτροκίνητα οχήματα. Σε αυτό το πλαίσιο γίνεται μία συγκριτική μελέτη των ηλεκτρικών οχημάτων σε επίπεδο κινητήρων και ενεργειακών πηγών. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζεται η τεχνολογία των κυψελών καυσίμου με έμφαση στον τύπο μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων. Αναλύονται εκτενώς τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των κυψελών καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων και πραγματοποιείται πειραματική διερεύνηση της λειτουργικής συμπεριφοράς μιας εμπορικής συστοιχίας κυψελών καυσίμου. Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη ενός μοντέλου για τη δεδομένη συστοιχία κυψελών καυσίμου στο περιβάλλον Matlab. Στο κεφάλαιο 9 παρουσιάζονται οι αρχιτεκτονικές διασύνδεσης του συστήματος τροφοδοσίας με το ηλεκτροκινητήριο σύστημα και συγκριτική μελέτη των μεθόδων συντονισμού των επιμέρους υποσυστημάτων με βάση τη διεθνή βιβλιογραφία. Επίσης, προτείνεται μέθοδος ενεργειακής διαχείρισης για ηλεκτροκινητήριο σύστημα με υβριδικό σύστημα τροφοδοσίας ως βάση ανάπτυξης αμιγούς ηλεκτρικού οχήματος. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθόδου αξιολογείται στο υπό μελέτη σύστημα μέσω προσομοίωσης στο περιβάλλον Matlab για ένα τυπικό κύκλο οδήγησης εντός πόλης. Τέλος, στο κεφάλαιο 10 επισημαίνεται η συμβολή της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής στην έρευνα σχετικά με τα ηλεκτρικά κινητήρια συστήματα Σύγχρονων Κινητήρων Μόνιμων Μαγνητών τροφοδοτούμενα από ηλεκτροχημικές πηγές ενέργειας, ανακεφαλαιώνονται τα αποτελέσματα αυτής και αναφέρονται σημεία που μπορούν να αποτελέσουν αντικείμενο επιστημονικής έρευνας στο μέλλον. / This thesis deals with the analysis, design and deployment of an electric drive system with a brushless DC (BLDC) motor, which is the basis for the development of a Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV). Particularly, this thesis focuses on the electrical systems (propulsion and sources) of a lightweight vehicle and gives emphasis on position sensorless commutation techniques of a BLDC motor drive system. From that perspective, the issues concerning the embedded Hall effect sensors are highlighted and the effects of incorrect positioning or displacement of sensors in the operational characteristics of this type of motor are investigated. Additionally, a method for identifying and quantifying the angle of deviation from the correct position of Hall effect sensors is proposed, based on back Electromagnetic Force (EMF) zero crossing points. It should be noticed that the proposed method is implemented for real time fault detection and identification. Moreover, the already published position sensorless commutation methods for BLDC motor drive systems have been assessed based on their applicability to various types of permanent magnet synchronous motors, the operating range of the motor, the reliable identification of the correct commutation instant and the computational cost for their implementation. A novel method for position sensorless commutation of a BLDC motor drive system with trapezoidal back EMF has been proposed exploiting the Zero Sequence Voltage (ZSV). The incorporation of the proposed method in the BLDC motor drive system enables extended operational speed range of the motor without load torque limitations while the accurate commutation instants are defined reliably within that range (accurate zero crossing point detection of the information signal). It should be noticed that the overall cost for implementing this method is kept low. Finally, in this thesis, an energy management strategy for a BLDC motor drive system power by multiple electrical sources is proposed, as the basis for a FCEV constitution. The effectiveness of the proposed strategy is verified through a simulation scenario for typical urban driving cycle. Specifically, in Chapter 1 the need for replacement of internal combustion engines by electric machines in the automotive sector is highlighted. Also, a brief description of the aims and the structure of this thesis are provided. In Chapter 2 an introduction of permanent magnet synchronous machines technology is provided. The design features of machine components and their influence on the electrical characteristics of these electrical machines are provided. Also, a comparative study for permanent magnet synchronous motors (PMSM) and BLDC motor is presented. In Chapter 3 the operational behavior of a BLDC motor with trapezoidal back EMF driven by a three phase inverter that utilizes Hall effect sensors is investigated. The issues raised by the utilization of Hall effect sensors for the commutation techniques are highlighted. This chapter also presents a study of the side effects of Hall sensors misplacement on BLDC motor operation. Concluding this study, a method for detecting the incorrect placement of Hall sensors and for determining the exact angular misplacement is proposed. In Chapter 4 a comprehensive study of already known position sensorless commutation techniques for BLDC motor drive systems is presented. These methods are classified with respect to the electrical characteristics that utilize for extracting information regarding the rotor position and the required measurement and processing units. In Chapter 5 a novel position sensorless commutation method for a BLDC motor drive system is proposed by the author of this thesis. The effectiveness of the proposed technique is verified via simulation results of the investigated drive system. Also some experimental results from the intermediate processing steps of the proposed technique are provided. In Chapter 6 the constructed in our Laboratory experimental setup is presented. Experimental results of the investigated BLDC motor drive system which incorporates the proposed position sensorless commutation method are presented. The proposed method and the experimental results are assessed for steady state and during transient in comparison to those coming from embedded Hall sensor. In Chapter 7 an application of the investigated BLDC motor drive system as a propulsion system in electric vehicles is provided. In this context, a comparative study of the existing electric vehicle architectures is provided. In Chapter 8 the technology of Fuel Cells (FCs) with emphasis on Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) are provided. The electrical characteristics of a PEMFC stack are extensively analyzed and experimental investigation has been carried out for the operational behavior of a commercial PEMFC stack to be clarified. These results provide the basis for developing a mathematical model for the given stack in the Matlab/Simulink environment. In Chapter 9 the architectural interconnection of the supply system with the propulsion system is described. Also, a literature review of the already known energy management methods for pure electric vehicles with hybrid power supply system is provided. In this chapter an energy management strategy is proposed for dual BLDC motor drive system powered by two different electrochemical energy sources. The effectiveness of the proposed method is evaluated in the investigated system via simulation in Matlab/Simulink environment for a typical urban driving cycle. Finally, in Chapter 10 the original contribution of this thesis to the research domain of BLDC motor drive systems power by electrochemical energy sources is highlighted, its additional results are noted and subjects of possible future work are presented.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν ο προσδιορισμός της υπερπολωσιμότητας δεύτερης τάξης διάφορων φουλλερενίων, παραγώγων φουλλερενίων και διθειολενικών συμπλόκων και η συσχέτιση αυτής με τη χημική δομή των υπό μελέτη υλικών. Για τη μελέτη των μη-γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων των υλικών αυτών χρησιμοποιήθηκε η τεχνική Z-scan. Η μη-γραμμική τους απόκριση μελετήθηκε για παλμική διέγερση 35 ps και 8 ns, στα 532 και 1064 nm. Παράγοντες όπως ενίσχυση λόγω συντονισμού, μείωση της συμμετρίας, απεντοπισμός ηλεκτρονίων και μεταφορά φορτίου βρέθηκαν ότι επηρεάζουν σημαντικά τις μη-γραμμικές οπτικές ιδιότητες των συστημάτων αυτών. / The objective of this thesis was the determination of the second-order hyperpolarizability of some fullerenes, fullerene derivatives and dithiolene complexes and the understanding of the relation between the hyperpolarizability and the molecular structure. The non-linear optical properties of the above systems were investigated by the Z-scan technique. In particular, their non-linear optical response was studied under pulsed laser excitation having duration 35 ps and 8 ns, at 532 and 1064 nm. Several factors, like resonant enhancement, symmetry reduction, electron delocalization and charge transfer, were found to influence significantly the non-linear optical properties of these molecules.