The perceived battery capacity of battery-powered devices can be increased by harvesting energy from readily available sources. Third generation solar cells are a good candidate for this purpose since they can be integrated with these battery-powered devices and harvest power from diffused light. For a single third generation solar cell to be useful in the context of charging a Lithium based battery, the voltage must be increased tenfold. To increase this perceived battery capacity as much as possible, efficiency is crucial. In this thesis, DCDC converter topologies and designs are studied from a system design perspective. The specifications of a converter suitable for interfacing Dye-Sensitised Solar Cells with Lithium batteries are described and a market research is conducted based on those specifications. A comparison of the available commercial solutions is presented, highlighting the most suitable options. However, none of the commercial solutions met the specifications to the full extent. The design process of two DC-DC converters is presented, one is a Boost converter operating in Continuous Conduction Mode and the other is a Boost converter operating in Discontinuous Conduction Mode. A comparison of the two designs highlights the advantages of operating the Boost converter in Discontinuous Conduction Mode when interfaced with a Dye-Sensitised Solar Cell. The design with a Boost converter operating in Discontinuous Conduction Mode has an efficiency of 80.3 % and is capable of tracking the Maximum Power Point of the Dye-Sensitised Solar Cell. / Den uppfattade batterikapaciteten hos batteridrivna enheter kan ökas genom att skörda energi från lättillgängliga källor. Tredje generationens solceller är en bra kandidat för detta ändamål eftersom de kan integreras med dessa batteridrivna enheter och skörda ström från spritt ljus. För att en enda tredje generationens solcell ska vara användbar i samband med laddning av ett litiumbaserat batteri måste spänningen ökas tiofaldigt. För att öka denna uppfattade batterikapacitet så mycket som möjligt är effektiviteten avgörande. I denna avhandling studeras topologier och strategier för DC-DC-omvandlare från ett systemdesignperspektiv. Specifikationerna för en omvandlare som är lämplig för att ansluta Dye-sensitized solceller med litiumbatterier beskrivs och en marknadsundersökning utförs utifrån dessa specifikationer. En jämförelse av de tillgängliga kommersiella lösningarna presenteras och belyser de lämpligaste alternativen. Ingen av de kommersiella lösningarna uppfyllde emellertid specifikationerna i sin helhet. Designprocessen för två DC-DComvandlare presenteras, en Boost-omvandlare som arbetar i kontinuerligt ledande läge och en Boost-omvandlare som arbetar i diskontinuerligt ledande läge. En jämförelse av de två designerna belyser fördelarna med att driva Boost-omvandlaren i diskontinuerligt ledningsläge när den kopplats till en färgkänslig solcell. Konstruktionen med en Boostomvandlare som arbetar i diskontinuerlig ledningsläge har en effektivitet på 80.3 % och kan spåra den maximala effektpunkten för solcellen.

A simulation model for an automatic gearbox with primary retarder has been constructedand implemented, in this thesis. Together with other modelled vehicle components, thismodel could for example be used for fuel consumption estimation or optimizing vehicleparameters.The mechanical components and the control system inside the automatic gearbox weremodelled separately and then assembled into the nal gearbox model, using the objectorientedprogramming language Modelica. Modelica ensures that each individual componentcan be reused in other models.The gearbox model was validated through a number of test cycles designed to capturedierent vehicle behaviours. The test cycles were recreated in the simulation environmentand the simulation results could be compared to a real vehicle performing the same tests.Validation showed that the model succeeded in its goal, that the implemented model isreproducing similar behaviour as the real gearbox. With gear shifts taking place in aboutthe same situations and converter locking/unlocking occurring the same time in the simulationsas in the real vehicle testing. / I det här examensarbetet har en simuleringsmodell för en automatisk växellåda med primär retarder utvecklats och implementerats. Tillsammans med andra modeller från fordonoch drivlina skulle denna simuleringsmodell kunna användas för att uppskatta ett fordonsbränsleförbrukning eller till att optimera olika fordonsparametrar.De olika mekaniska komponenterna samt kontrollsystemet i växellådan modellerades separat.Dessa modeller kunde sedan sammanfogas för att bygga den slutliga växellådsmodellen.Alla modeller implementerades i det objektorienterade programmeringsspråket Modelica,som tillåter en stor återanvändningsbarhet till vardera enskild komponent.Den implementerade modellen verierades genom ett antal provcykler, utformade för attfånga olika beteenden hos växellådan. Dessa cykler har återskapats i simuleringsmiljön ochmed det kunde resultat från simuleringar jämföras mot data från ett verkligt fordon somutförde samma prov.Från verieringen har slutsatsen dragits att modellen uppfyllde målen med projektet. Målen var, att den slutliga simuleringsmodellen visar ett liknande beteende som en växellåda i ett verkligen fordon. Växlingar och låsning/upplåsning hos momentomvandlareninträande vid ungefär samma situationer i simuleringarna som i provningen med det verkligafordonet.

Syftet med detta examensarbete var att designa en DC/DC-omvandlare så att den kan driva en 200 W LED-panel med hög effektförbrukning. Arbetet har utförs på uppdrag av INDUSEC AB, ett företag i skerhetsbranschen. DC/DC-omvandlaren kommer att utgöra en del av en produkt i företagets sortiment som de planerar att sälja på den internationella marknaden. Arbetet har realiserats på företaget samt vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Uppsatsen är en dokumentation över processen och resultatet av arbetet med att designa DC/DC-omvandlaren. I syfte att ge läsaren en djupare förståelse för innehållet i denna text inleds uppsatsen med en teoretisk förklaring till några grundläggande principer för DC/DC-omvandlare följt av teori kring de komponenter som används i arbetet. Dokumentet innehåller två viktiga delar som utgör huvuddelen av arbetet; beräkningen av värdena för komponenterna samt kretsarnas simulering. Resultatet av de gjorda simuleringarna analyseras och utifrån det designas kretsen. Beräkningen av värdena för komponenterna samt kretsarnas simulering jämförs och diskuteras för att få en bättre förståelse för problematiken kring att designa en slutlig krets som uppfyller de ställda kraven. Uppsatsen avslutas med en slutsats och förslag för det fortsatta arbetet. / This report has the main purpose to design and dimensioning a part of a product to be finished, the product will be built by INDUSEC AB with plans to be sold in the international market. The part that we are going to design is a DC/DC converter that powers a Led array platform with high power consumption. The work is performed at the company facilities and at the Royal Institute of Technology in Stockholm. The document is started with a theoretical explanation of some fundamentals about basic DC/DC converters followed by a bit of theory about some components in order to provide a deeper understanding to the reader of this text. The report includes two important parts that are fundamental to the project; the calculation of the values of the components and the circuit simulation. The circuit design will be based on simulation results. The results from both parts are compared and discussed to get a better understanding about the difference between the calculated values and the final circuit. We summarized the document with a conclusion and some suggestions for further work.

Despite the outstanding performances of the large Transformer-based language models, it proposes a challenge to compress the models and put them into the industrial environment. This degree project explores model compression methods called knowledge distillation in the sentiment classification task on Transformer models. Transformers are neural models having stacks of identical layers. In knowledge distillation for Transformer, a student model with fewer layers will learn to mimic intermediate layer vectors from a teacher model with more layers by designing and minimizing loss. We implement a framework to compare three knowledge distillation methods: MiniLM, TinyBERT, and Patient-KD. Student models produced by the three methods are evaluated by accuracy score on the SST-2 and SemEval sentiment classification dataset. The student models’ attention matrices are also compared with the teacher model to find the best student model for capturing dependencies in the input sentences. The comparison results show that the distillation method focusing on the Attention mechanism can produce student models with better performances and less variance. We also discover the over-fitting issue in Knowledge Distillation and propose a Two-Step Knowledge Distillation with Transformer Layer and Prediction Layer distillation to alleviate the problem. The experiment results prove that our method can produce robust, effective, and compact student models without introducing extra data. In the future, we would like to extend our framework to support more distillation methods on Transformer models and compare performances in tasks other than sentiment classification. / Trots de stora transformatorbaserade språkmodellernas enastående prestanda är det en utmaning att komprimera modellerna och använda dem i en industriell miljö. I detta examensarbete undersöks metoder för modellkomprimering som kallas kunskapsdestillation i uppgiften att klassificera känslor på Transformer-modeller. Transformers är neurala modeller med staplar av identiska lager. I kunskapsdestillation för Transformer lär sig en elevmodell med färre lager att efterlikna mellanliggande lagervektorer från en lärarmodell med fler lager genom att utforma och minimera förluster. Vi genomför en ram för att jämföra tre metoder för kunskapsdestillation: MiniLM, TinyBERT och Patient-KD. Elevmodeller som produceras av de tre metoderna utvärderas med hjälp av noggrannhetspoäng på datasetet för klassificering av känslor SST-2 och SemEval. Elevmodellernas uppmärksamhetsmatriser jämförs också med den från lärarmodellen för att ta reda på vilken elevmodell som är bäst för att fånga upp beroenden i de inmatade meningarna. Jämförelseresultaten visar att destillationsmetoden som fokuserar på uppmärksamhetsmekanismen kan ge studentmodeller med bättre prestanda och mindre varians. Vi upptäcker också problemet med överanpassning i kunskapsdestillation och föreslår en tvåstegs kunskapsdestillation med transformatorskikt och prediktionsskikt för att lindra problemet. Experimentresultaten visar att vår metod kan producera robusta, effektiva och kompakta elevmodeller utan att införa extra data. I framtiden vill vi utöka vårt ramverk för att stödja fler destillationmetoder på Transformer-modeller och jämföra prestanda i andra uppgifter än sentimentklassificering.

Energy harvesting is identified as an alternative solution for powering implantable biosensors. It can potentially enable the development of self-powered implants if the harvested energy is properly handled. This development implies that batteries, which impose many limitations, are replaced by miniature harvesting devices. Customized interface circuits are necessary to correct for differences in the voltage and power levels provided by harvesting devices from one side, and required by biosensor circuits from another. This thesis investigates the available harvesting sources within the human body, proposes various methods and techniques for designing power-efficient interfaces, and presents two CMOS implementations of such interfaces. Based on the investigation of suitable sources, this thesis focuses on glucose biofuel cells and thermoelectric harvesters, which provide appropriate performance in terms of power density and lifetime. In order to maximize the efficiency of the power transfer, this thesis undertakes the following steps. First, it performs a detailed analysis of all potential losses within the converter. Second, in relation to the performed analysis, it proposes a design methodology that aims to minimize the sum of losses and the power consumption of the control circuit. Finally, it presents multiple design techniques to further improve the overall efficiency. The combination of the proposed methods and techniques are validated by two highly efficient energy harvesting interfaces. The first implementation, a thermoelectric energy harvesting interface, is based on a single-inductor dual-output boost converter. The measurement results show that it achieves a peak efficiency of 86.6% at 30 μW. The second implementation combines the energy from two sources, glucose biofuel cell and thermoelectric harvester, to accomplish reliable multi-source harvesting. The measurements show that it achieves a peak efficiency of 89.5% when the combined input power is 66 μW. / Energiskörd har identifierats som en alternativ lösning för att driva inplanterbara biosensorer. Det kan potentiellt möjliggöra utveckling av själv-drivna inplanterbara biosensorer. Denna utveckling innebär att batterier, som sätter många begränsningar, ersätts av miniatyriserade energiskördsenheter. Anpassade gränssnittskretsar är nödvändiga för att korrigera för de skillnader i spänning och effektnivå som produceras av de energialstrande enheterna, och de som krävs av biosensorkretsarna. Denna avhandling undersöker de tillgängliga källorna för energiskörd i den mänskliga kroppen, föreslår olika metoder och tekniker för att utforma effektsnåla gränssnitt och presenterar två CMOS-implementeringar av sådana gränssnitt. Baserat på undersökningen av lämpliga energiskördskällor, fokuserar denna avhandling på glukosbiobränsleceller och termoelektriska energiskördare, som har lämpliga prestanda i termer av effektdensitet och livstid. För att maximera effektiviteten hos effektöverföringen innehåller denna avhandling följande steg. Först görs en detaljerad analys av alla potentiella förluster inom boost-omvandlare. Sedan föreslår denna avhandling en designmetodik som syftar till att maximera den totala effektiviteten och effektförbrukningen. Slutligen presenterar den flera designtekniker för att ytterligare förbättra den totala effektiviteten. Kombinationen av de föreslagna metoderna och teknikerna är varierade genom två högeffektiva lågeffekts energigränssnittskretsar. Den första inplementeringen är ett termoelektriskt energiskördsgränssnitt baserat på en induktor, med dubbla utgångsomvandlare. Mätresultaten visar att omvandlaren uppnår en maximal effektivitet av 86.6% vid 30 μW. Det andra genomförandet kombinerar energin från två källor, en glukosbiobränslecell och en termoskördare, för att åstadkomma en tillförlitlig multi-källas energiskördslösning. Mätresultaten visar att omvandlaren uppnår en maximal effektivitet av 89.5% när den kombinerade ineffekten är 66 μW. / <p>QC 20170508</p> / Mi-SoC

This thesis analyzes the power losses in induction machines and how the losses depend on the harmonic content of the applied voltages. Two cases are compared, one case where a machine is fed with a sinusoidial voltage and one case with a modular multilevel converter (M2C). The sine is representing an ideal grid while the M2C represents a case with harmonic content. The usage of converters for electrical drive systems is increasing due to advantages when the rotor speed could be variable by changing the frequency of the voltage. This is usually increasing the efficiency of the overall system, but is also adding harmonics fed to the machine and switching losses in the converter. Low switching losses in the inverter usually create higher harmonic content that instead increases the losses of the machine. The M2C is then proposed as a converter topology that can keep the harmonic content low while keeping the switching losses relatively low. This study focuses on the iron losses, the part of the total losses that is most hard to predict or measure. Today’s methods used to calculate the iron losses are often rough approximations that do not take the impact of the harmonic content of voltage into consideration, even though the iron losses are dependent on the harmonics. Experimental results in the study show that the losses of a M2C-fed case do not differ much from a sine-fed case. The difference could be explained by low increase of iron losses caused by the small harmonic content from the M2C. The increase of iron losses was linked to the harmonic content of the voltage. / Detta examensarbete analyserar effektförluster i induktionsmaskiner och hur förlusterna beror på övertonsinnehållet i den matande spänningen. Två fall kommer att jämföras, ett fall där en maskin är matad från en sinus spänning och ett fall med en modulär multinivå omvandlare (M2C). Sinusen representerar ett idealt nät medan M2C representerar ett fall med övertonsinnehåll. Användning av omvandlare för elekriska drivsystem ökar på grund av fördelarna när rotorhastighet kan varieras genom att ändra frekvensen från den matande växelriktaren. Detta ökar vanligtvis verkningsgraden på det sammanlagda systemet, men detta bidrar även med övertonsinnehåll matat till maskinen och switchförluster i omvandlaren. Låga switchförluster i omvandlaren medför oftast ett högt övertonsinnehåll som istället ökar förlusterna i maskinen. M2C är därför föreslaget som en teknik som håller övertonsinnehållet lågt medan switchförlusterna är relativt låga. Denna studie fokuserar på järnförluster, den del av de totala förlusterna som är som svårast att förutse eller mäta. De metoder som finns för att beräkna järnförlusterna är vanligtvis grova skattningar som inte tar hänsyn till inverkan från spänningens övertoninnehåll, även om järnförluster beror på övertonerna i stor utsträckning. Experimentella resultat i studien visar att förlusterna i ett M2C-matat fall inte avviker i stor utsträkning jämte ett sinusmatat fall. Skillnanen kan förklaras utifrån den lilla ökningen av järnförluster från det låga övertonsinnehållet från M2C:n. Järnförlusterna ses vara kopplade till övertonsinnehållet i spänningen.

The Modular Multilevel Converter (MMC) is one of the most commonly used active converters in the high-/medium-voltage sector due to its many advantages such as high scalability, high efficiency, modularity and low harmonic contents. However, in low-voltage and high-current applications, classical MMC designs are not very economical. Recently there has been interest in a new design of modular multilevel converter with interleaved submodules (ISM-MMC) capable of using lower cost, lower current switches. The aim of this study is to compare several different design configurations for a given ISM-MMC topology including classical MMC and to give the best design approach taking into account the efficiency and energy density of the system. The power loss of ISM-MMC influence the final efficiency. The loss studied in this thesis mainly consists of conduction losses and switching losses in the semiconductor devices and inductor losses. An analytical calculation method is summarized and validated by the simulation result. The simulation result is carried out in PLECS model with different system components. Power density is determined by the output power and the converter dimension. The volume of semiconductor devices and passive components determine the general dimension of the converter. This thesis discusses the selection of semiconductor devices, inductor and capacitor in the system, with semiconductor devices constraining interleaved leg current and submodule voltage, inductor constraining output current ripple and capacitor constraining capacitor voltage fluctuation. After the specific components are designed, their dimensions are evaluated, and thus the power density of different configurations can be compared. / Den modulära multinivåomvandlaren (modular multilevel converter, MMC) är en av de mest använda aktiva omvandlarna inom hög-/mellanspänningssektorn på grund av dess många fördelar som hög skalbarhet, hög verkningsgrad, modularitet och lågt övertonsinnehåll. Men i lågspännings- och högströmsapplikationer är konventionella MMC-konstruktioner inte särskilt ekonomiska. Nyligen har det funnits intresse för en ny design av modulär flernivåomvandlare med interfolierade submoduler (ISM-MMC) som kan uppnå lägre kostnad, och använda mindre halvledarelement. Syftet med denna studie är att jämföra flera olika designkonfigurationer för en given ISM-MMC-topologi inklusive konventionell MMC och att ge den bästa designmetoden med hänsyn till systemets verkningsgrad och energitäthet. Effektförlusten för ISM-MMC påverkar den slutliga verkningsgraden. Förluster som studeras i denna avhandling består huvudsakligen av ledningsförluster och kopplingsförluster i halvledarenheterna och induktorförluster. En analytisk beräkningsmetod sammanfattas och valideras av simuleringsresultatet. Simuleringsresultatet utförs men en PLECS-modell med olika systemkomponenter. Effekttätheten bestäms av uteffekten och omvandlardimensionen. Volymen av halvledarenheter och passiva komponenter bestämmer omvandlarens allmänna dimension. Denna avhandling diskuterar valet av halvledarenheter, induktor och kondensator i systemet, med halvledarenheter som begränsar interfolierad benström och submodulspänning, induktor som begränsar utströmsrippel och kondensatorbegränsande kondensatorspänningsfluktuationer. Efter att de specifika komponenterna har valts utvärderas deras storlek, och därmed kan effekttätheten för olika konfigurationer jämföras.

This thesis report is about designing a prototype and establishing audio communication between a computer and Digital Signal Processor (DSP) using two preamp circuits using both auxiliary and USB connection. The paper gives the reader an overview on how audio is transmitted from a computer, through the system and to the desired output. The reader should also get a better understanding of how an AD-converter samples the incoming signal to the Discrete plane and how an AUX or phone connector works. This information can be used for designing preamp circuits to communicate between a computer and the DSP. The DSP circuit uses an STM32 processor to control the incoming and outgoing signals with the use of ADC and DAC conversion. The DSP also uses microphones to capture surrounding sound. An addition is to make a prototype on how to use these microphones to  send the signal upstream to the computer. The microphone is then benchmarked with the use of Matlab, calculating Total Harmonic Distortion. Management and optimization of code structure and resources is done in the source files of the project. Using imperative C programing, large functions are broken down into smaller functions to ease readability and control flow. The result is a prototype circuit that can communicate audio signals with both audio jack and USB between computers input and output to the DSP. Using CubeMX in conjunction with CubeIDE to add additional ADC channels to be able to incorporate an automatic source control when the audio jack or USB is connected. / Denna avhandling handlar om att designa en prototyp och etablera ljudkommunikation mellan en dator och en digital signalprocessor (DSP) med hjälp av två förstärkarkretsar genom både aux- och USB-anslutning. Rapporten ger läsaren en översikt över hur ljud skickas från en dator, genom systemet och till önskad utgång. Läsaren bör också få en bättre förståelse för hur en AD-omvandlare fungerar för att sampla den inkommande signalen till tidsdiskreta planet och hur en AUX- eller telekabel fungerar. Målet är att använda denna information för att skapa förstärkare som kan kommunicera mellan en dator och DSP:en. DSP-kretsen använder en STM32-processor för att hantera de inkommande och utgående signalerna med användning av ADC- och DAC-omvandling. DSP:en använder också mikrofoner för att fånga omgivande ljud. Ett tillägg är att skapa en prototyp för hur man kan använda en av mikrofonerna för att skicka signalen till datorn. Mikrofonen jämförs sedan med hjälp av Matlab genom att beräkna total harmonisk distorsion. Hantering och optimering av kodstruktur och resurser görs i projektets källkodsfiler. Genom att använda imperativ C-programmering bryts stora funktioner ned i mindre funktioner för att underlätta läsbarheten och styrningen av flödet. Resultatet är en prototypkrets som kan kommunicera ljudsignaler med både ljuduttag och USB mellan datorns in- och utgång och DSP:en. Genom att använda CubeMX tillsammans med CubeIDE läggs ytterligare ADC-kanaler för att möjliggöra automatisk källkontroll när ljuduttaget eller USB-anslutningen är ansluten.

Wave ocean energy is a source of renewable energy which is gaining interest in the modern world. In contrast to other well-researched renewable energy sources such as wind energy, wave ocean energy is under the development phase. Governments around the world are encouraging the research of harnessing wave energy. As of now, there are different concepts to harness energy from waves. Tribological components are one of the main aspects that need attention in these wave energy converters. The moving components such as bearings can be the life-determining component of the entire device. This thesis provides conceptual solutions to adapt an existing start-stop bearing test rig to the conditions of wave energy converters. The test rig can test different bearing sused in the wave energy converters. The new design intends to provide scaled wave energy conditions. These conditions are mainly influenced by the oscillating movement of the bearings, the complex load condition and the salty environment. Since the testing of bearings in wave energy converters is in the initial stage, modular designs are implemented to test different types of bearings. / Se filen

För sammankoppling av multi-terminala HVDC-system med punkt-till-punkt kopplingar ärDC-DC-omvandlaren den enda möjliga sammankopplingen. Därför genomgår problemenmed spänningsmatchning och likspänningsströmbegränsning i högspännings DC-systemomfattande forskning samt ligger i fokus för denna avhandling. Först analyseras toppmodernatopologier för högspännings DC-DC-omvandlare som används för samtrafik av flera terminalaHVDC-system. De analyserade topologierna jämförs sedan baserat på dess olika funktioner.Topologin för en konventionell icke-isolerad DC-DC-omvandlare analyseras när det gäller design,kostnad, storlek, förlust och effektstyrningskapacitet. Först skapas en matematisk modell ochsedan utförs en numerisk analys för olika arbetsområden. Därefter görs en jämförelse av entvåfas-icke-isolerad DC-omvandlare baserad på energilagring, maximal likströmsöverföring ochtotala förluster. Simulering utförs av en tvåfas och en trefas icke-isolerad DC-omvandlare iPSCAD med olika typer av styrenheter. Dessutom tas en isolerad omvandlartopologi och analyserasi detalj från matematisk modellering till validering med hjälp av simuleringsresultat.Olika typer av felanalyser för både isolerad och icke-isolerad omvandlartopologi görs. Slutligenutförs även analyser av DC-felet i olika möjliga anslutningar av omvandlaren i Multi-TerminalGrid, dvs Monopole, Bipole med både symmetriska och asymmetriska konfigurationer. / For interconnection of multi-terminal HVDC systems involving point-to-point links, aDC-DC converter is the only possible way to interconnect. Therefore, the issues of voltagematching and DC fault current limiting in high voltage DC systems are undergoing extensiveresearch and are the focus of this thesis. Starting with analyzing the state of the art highvoltage DC-DC converter topologies for interconnection of multi-terminal HVDC systems andbenchmarking each converter topology based on different functionalities. A basic non-isolatedDC-DC converter topology is analyzed in terms of design, cost, sizing, losses and power controlcapability. First, starting with the mathematical modeling and then the numerical analysis isdone for different operating regions. Next, it is compared with the two-phase non-isolated DCconverter based on energy storage, maximum DC power transfer, and total losses. Simulation oftwo-phase and three-phase non-isolated DC converter is done in PSCAD incorporating differenttypes of controllers. Then, an isolated converter topology is taken and analyzed in detail startingfrom mathematical modeling to validation using simulation results. Different types of faultsanalysis for both isolated and non-isolated converter topology is done. Finally, analyzing the DCfault in different possible connection of the converter in the multi-terminal grid, i.e. monopole,bipole in both symmetric and asymmetric configurations.