No description available.

No description available.

The design and implementation of a small-scale solar energy conversion system is presented in this thesis. The power circuit of the PV inverter is composed of a push-pull converter and a full-bridge inverter. The inverter converts DC power generated by photovoltaic cells into AC power. This design allows flexible arrangements of various solar cells modules. The systems can supply loads and feed excess power to the grid with unit power factor when operated under grid-connected mode, or supply loads exclusively by operating in the stand-alone mode. In grid-connected mode, it is controlled to follow the variations of solar panel insolation for achieving maximum power point tracking. A 150W prototype of the conversion system is implemented, simulation and experimental results are provided to verify the performance.

Ziel dieser Arbeit ist die retrospektive Auswertung der operativ mit ventraler Dekompression und intersomatischer Fusion (ACDF) durch stand alone Cage versorgten Patienten und die Diskussion, ob eine postoperative Sinterung Einfluss auf das Outcome hat. Material und Methoden: Es wurden 33 Segmente operativ durch ACDF mit standalone-Cage bei 17 Patienten (11 Frauen und 6 Männer) Durchschnittsalter 56 Jahre (33 bis 82 Jahre) versorgt und nach durchschnittlich jeweils 8 und 26 Monaten klinisch, radiologisch und durch Scoreerhebung nachuntersucht. Ergebnisse: 70,6 % der Patienten (12/17) und 50,5% der Segmente (18/33) zeigten eine Sinterung. 36,3% der Sinterungen (12/33) bereits zur 1. NU nach 8 Monaten. Zur 2. NU nach 26 Monaten fand sich bei 100% eine Fusion ohne Pseudarthrose. Zusammenfassung: Die Sinterung des Cages hat keinen negativen Einfluss auf das Outcome. Wesentlich für das Outcome sind das Ausmaß und die Dauer der vorbestehenden Symptome. Es sollte besonders bei festgestellter Myelopathie frühzeitig eine operative Intervention erfolgen.

Ziel dieser Arbeit ist die retrospektive Auswertung der operativ mit ventraler Dekompression und intersomatischer Fusion (ACDF) durch stand alone Cage versorgten Patienten und die Diskussion, ob eine postoperative Sinterung Einfluss auf das Outcome hat. Material und Methoden: Es wurden 33 Segmente operativ durch ACDF mit standalone-Cage bei 17 Patienten (11 Frauen und 6 Männer) Durchschnittsalter 56 Jahre (33 bis 82 Jahre) versorgt und nach durchschnittlich jeweils 8 und 26 Monaten klinisch, radiologisch und durch Scoreerhebung nachuntersucht. Ergebnisse: 70,6 % der Patienten (12/17) und 50,5% der Segmente (18/33) zeigten eine Sinterung. 36,3% der Sinterungen (12/33) bereits zur 1. NU nach 8 Monaten. Zur 2. NU nach 26 Monaten fand sich bei 100% eine Fusion ohne Pseudarthrose. Zusammenfassung: Die Sinterung des Cages hat keinen negativen Einfluss auf das Outcome. Wesentlich für das Outcome sind das Ausmaß und die Dauer der vorbestehenden Symptome. Es sollte besonders bei festgestellter Myelopathie frühzeitig eine operative Intervention erfolgen.:1. Einleitung 1 2. Zielsetzung 4 3. Grundlagen 5 3.1. Pathophysiologie 5 3.2. Symptome 8 3.2.1. Allgemeine Symptome 8 3.2.2. Radikulopathie 9 3.2.3. Myelopathie 10 3.3. Diagnostik 13 3.3.1. Anamnese und klinische Untersuchung 14 3.3.2. Bildgebende Diagnostik 15 3.3.3. Spezielle Zusatzdiagnostik 16 3.3.4 Differenzialdiagnosen 17 3.4. Therapie 18 3.4.1. Konservative Therapie 18 3.4.2. Operative Therapie 19 4. Material und Methoden 28 4.1. Patientenkollektiv 28 4.2. Vor - und Nachuntersuchung 30 4.2.1. Oswestry Neck Disability Index 31 4.2.2. Pain DETECT - Fragebogen 33 4.2.3. Die gesundheitsbezogene Lebensqualität – MOS SF – 36 33 4.2.4. Visuelle Analogskala (VAS) 34 4.3. Cagesystem und Implantatmaterial 35 4.4. Operationsverfahren 37 4.5. Radiologische Messungen 42 4.6. Statistische Auswertung 43 5. Ergebnisse 44 5.1. Ergebnisse des Gesamtkollektives 45 5.1.1. Auswertung Schmerzen 45 5.1.2. Auswertung Alltagsbeeinträchtigung 46 5.1.3. Auswertung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität 47 5.2. Ergebnisse nach Geschlecht 48 5.3. Ergebnisse nach Alter 52 5.4. Ergebnisse des Sinterungsverhaltens 56 5.4.1. Schmerzen abhängig vom Sinterungsverhalten 59 5.4.2. Alltagsbeeinträchtigung abhängig vom Sinterungsverhalten 61 5.4.3. Lebensqualität nach MOS- SF 36 abhängig vom Sinterungsverhalten 61 5.5. Komplikationen 62 6. Diskussion 64 7. Zusammenfassung 79 8. Literaturverzeichnis 83 9. Tabellenverzeichnis 107 10. Abbildungsverzeichnis 108 11. Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 111 12. Lebenslauf und wissenschaftlicher Werdegang 112 13. Danksagung 114 14. Anlagen 115 Anlage 1 - Oswestry Neck Disability Index Fragebogen 115 Anlage 2 - Pain Detect Fragebogen 117 Anlage 3 - MOS SF 36 Fragebogen 119

The aim of this study was to investigate electricity supply solutions for an educationalcenter that is being built in Chonyonyo Tanzania. Off-grid power generation solutions andfurther optimization possibilities were studied for the case.The study was done for Engineers Without Borders in Sweden. Who are working withMavuno Project on the educational center. The school is set to start operating in year 2015with 40 girl students in the beginning. The educational center will help to improve genderequality by offering high quality education in a safe environment for girls in rural area.It is important for the system to be economically and environmentally sustainable. Thearea has great potential for photovoltaic power generation. Thus PV was considered as theprimary power generation and a diesel generator as a reliable backup. The system sizeoptimization was done with HOMER. For the simulations HOMER required componentdata, weather data and load data. Common components were chose with standardproperties, the loads were based on load estimations from year 2011 and the weather datawas acquired from NASA database. The system size optimization result for this base casewas a system with 26 kW PW; 5.5 kW diesel generator, 15 kW converter and 112 T-105batteries. The initial cost of the system was 55 875 €, the total net present cost 92 121 €and the levelized cost of electricity 0.264 €/kWh.In addition three optimization possibilities were studied. First it was studied how thesystem should be designed and how it would affect the system size to have night loads(security lights) use DC and could the system then be extended in blocks. As a result it wasfound out that the system size could be decreased as the inverter losses would be avoided.Also the system extension in blocks was found to be possible. The second study was aboutinverter stacking where multiple inverters can work as one unit. This type of connectionallows only the required number of inverters to run while shutting down the excess ones.This would allow the converter-unit to run with higher efficiency and lower powerconsumption could be achieved. In future with higher loads the system could be easilyextendable by connecting more inverters either in parallel or series depending on what isneeded. Multiple inverters would also offer higher reliability than using one centralizedinverter. The third study examined how the choice of location for a centralized powergeneration affects the cable sizing for the system. As a result it was found that centralizedpower generation should be located close to high loads in order to avoid long runs of thickcables. Future loads should also be considered when choosing the location. For theeducational center the potential locations for centralized power generation were found outto be close to the school buildings and close to the dormitories.

Behovet av elektricitet blir allt viktigare i dagens samhälle. Runt om i världen finns än idag platser där tillgängligheten till det fasta elnätet är begränsad. Oftast är det platser som ligger avlägset och terrängen gör det ekonomiskt oförsvarbart att ansluta sig till det befintliga elnätet. Det kan vara platser som fjäll, öar och skogsområden. På dessa platser används ett fristående elsystem som står för elförsörjningen. Det allra vanligaste systemet är ett hybridsystem som använder sig av två eller flera energikällor vanligtvis en förnyelsebar och en kompletterande fossil energikälla. Examensarbetet som görs i samarbete med Arise Windpower AB går ut på att energieffektivisera och undersöka ett befintligt fristående elsystem som används som vindmätarutrustning, SODAR. Detta ska göras utifrån tre huvudaspekter, lågt underhåll, låg driftkostnad och hög driftsäkerhet. Projektgruppen har genomfört en omfattande energianalys på systemet för att se vart i systemet man kan göra energieffektiviseringar. För att komma fram till systemets brister och ge förslag på olika åtgärder har projektgruppen besökt objektet för att få en överblick hur systemet är kopplat och vilka komponenter som ingår. Systemets energiflöde har noggrant mätts upp med flera olika verktyg och sammanställts i tabeller och diagram för att få en tydlig bild över energiflödet. För att genomföra detta har solcellernas teoretiska årsgenerering beräknas utifrån ett webbaserat kalkyleringsprogram. Dieselgeneratorns totala drifttid loggas i systemet och den informationen har projektgruppen tagit del av för att sammanställa och beräkna den tillförda energin.SODAR är ett meteorologiskt instrument för att mäta vindhastigheter och vindens karakteristik. En högtalare sänder ut akustiska ljudpulser och en mottagare analyserar retursignalen. En dator behandlar sedan signalen och beräknar vindhastigheten. SODAR används främst inom vindkraftprojektering men även på flygplatser för att mäta turbulensgraden i luften. Meteorologer använder sig av denna mätutrustning för att förutspå kommande väderleksrapporter med hjälp av vind, temperatur samt ändringar i luftens kemiska sammansättning. Vid förstudien av ett vindkraftsprojekt placeras en SODAR ut på den tänkta platsen under minst ett år för att få så tillförlitliga mätvärden som möjligt. Mätutrustningen är enkel att flytta då hela systemet är inbyggt i en vanlig släpvagn. Resultatet från analysen visade en låg batteriverkningsgrad. Huvudslutsatsen för att energieffektivisera systemet är att kontrollera batteristatusen samt optimera laddningsförloppet. Detta kan göras genom att reglera laddningsspänningen beroende på omgivningstemperaturen. För att uppnå ett billigare energipris i systemet kan SODAR:n kompletteras med ett småskaligt vindkraftverk alternativt en bränslecell istället för dagens dieselgenerator.

Κεντρικός άξονας της εργασίας είναι η παρουσίαση της δομής ενός αυτονόμου φωτοβολταϊκού συστήματος, καθώς και η τεχνικοοικονομική μελέτη ενός τέτοιου συστήματος. Επίσης μέσα από αυτήν την εργασία θα βγουν συμπεράσματα για την λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος σε μεταβατική κατάσταση υπό τις δυσμενέστερες συνθήκες. Ξεκινώντας παραθέτουμε τους λόγους για τους οποίους υπάρχει έντονη ανάγκη για την ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας(ΑΠΕ), όπως είναι η μόλυνση του περιβάλλοντος από τις συμβατικές πηγές, η εξάντληση των αποθεμάτων του πετρελαίου αλλά και άλλων πηγών ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς επίσης και μια σειρά από πολιτικοοικονομικούς λόγους με πρώτο την ιδιοπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Εν συνεχεία στο κεφάλαιο 2 αναλύεται το φωτοβολταϊκό φαινόμενο σε όλη του την έκταση, το πώς δηλαδή μετατρέπεται η ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική με την βοήθεια των ιδιοτήτων των ημιαγώγιμων υλικών που χρησιμοποιούνται στα ηλιακά πλαίσια. Ακόμη αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών, για να δωθεί έτσι και μαθηματικά η σχέση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται η παρουσίαση της μπαταρίας. Αρχικά δίνεται η αρχή λειτουργίας και τα είδη των μπαταριών (επαναφορτιζόμενες η μη). Στη συνέχεια εξετάζονται τα χαρακτηριστικά μεγέθη, δηλαδή η χωρητικότητα, το βάθος εκφόρτισης-DOD, η στάθμη φόρτισης-SOC και ο συντελεστής φόρτισης της μπαταρίας, που δίνει την απόδοση ισχύος της. Στο κεφάλαιο 4 εξετάζουμε στα μέρη του, ένα τυπικό αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα. Σκοπός του κεφαλαίου είναι να δείξει τη λειτουργία των ηλεκτρονικών μετατροπέων, τον έλεγχο τους και την καταπολέμηση των αρμόνικων που παράγουν αυτοί. Αναλυτικά παρουσιάζεται ο μετατροπεας συνεχούς τάσης DC/DC, ο τρόπος με τον oποίο γίνεται ο έλεγχος του. Επίσης εξηγείται ο καθοριστικός ρόλος του στην λειτουργία του συστήματος. Το ίδιο γίνεται και για τον αντιστροφέα συνεχούς-εναλλασσομενου DC/AC, που είναι μια εξαπαλμική γέφυρα με IGBT μετατροπείς. Τέλος γίνεται και μια εισαγωγή στο θέμα των αρμονικών συνιστωσών που παράγουν οι μετατροπείς μας. Δίνονται στοιχεία για τους κανονισμούς μέσω των οποίων γίνεται και η επιλογή των μετατροπέων και των φίλτρων που χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό των αρμονικών συνιστωσών. Στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται στοιχεία από την οικονομική επιστήμη πάνω στα οποία θα βασιστεί η οικονομική μελέτη που πραγματοποιείται στο κεφάλαιο 7. Οι οικονομικοί δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία αυτή είναι η Καθαρή Παρούσα Αξία (NPV), ο Εσωτερικός Βαθμός Απόδοσης (IRR), και η Έντοκη Περίοδος Αποπληρωμής (ΕΠΑ). Επίσης στο κεφάλαιο αυτό δόθηκαν στοιχεία για τις μεθόδους αποπληρωμής δανείων, καθώς επίσης αναλύθηκαν οι κλασσικές και οι σύγχρονες μορφές χρηματοδότησης ενός επενδυτικού σχεδίου. Στο κεφάλαιο 6 πραγματοποιείται ο τεχνικός σχεδιασμός του συστήματος. Με βάση τον τόπο εγκατάστασης και τα στοιχεία ακτινοβολίας και θερμοκρασίας γίνεται η επιλογή της κλίσης των συλλεκτών. Στη συνέχεια και με βάση τις απαιτήσεις του φορτίου γίνεται καθορισμός της ισχύος αιχμής, του πλήθους και της οργάνωσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων. Τέλος με βάση τις απαιτήσεις για επάρκεια ηλεκτρικής ενέργειας για συνεχή λειτουργία του συστήματος καθορίζεται το μέγεθος των συσσωρευτών. Στο κεφάλαιο 7 πραγματοποιείται η οικονομική μελέτη για δυο διαφορετικά επενδυτικά σχέδια, με τη βοήθεια των οικονομικών δεικτών που αναφέρθησαν παραπάνω. Τα δυο σενάρια διαφέρουν ως προς τον τρόπο χρηματοδότησης (επιχορήγηση-δανειοδότηση) και με την εξέταση τους βγαίνουν πολύ χρήσιμα συμπεράσματα για την επενδυτική αξία τους. Η μελέτη αυτή μπορεί να χρησιμεύει και σαν οδηγός για άλλες παρομοίου τύπου μελέτες. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζεται το σύστημα που εξετάζουμε στο πρόγραμμα εξομοίωσης PSCAD. Ο λόγος που γίνεται η εξομοίωση είναι για να μελετηθεί ακολούθως η μεταβατική ευστάθεια του συστήματος, δηλαδή η απόκριση του συστήματος σε αλλαγές του φορτίου μας. Στο σημείο αυτό πρέπει να τονιστεί ότι το PSCAD είναι από τα καταλληλότερα προγράμματα για το σκοπό αυτό, γιατί τα μοντέλα που διαθέτει ανταποκρίνονται σε μεταβατικές συνθήκες. Στο κεφάλαιο 9 πραγματοποιείται η μελέτη μεταβατικής ευσταθείας, αλλάζοντας βηματικά το μηχανικό φορτίο του κινητήρα, που αποτελεί το φορτίο του συστήματος μας. Για να έχουμε αποτελέσματα προς την ασφαλή πλευρά το σύστημα έχει μελετηθεί χωρίς την παρουσία μπαταρίας, δηλαδή υπό τις δυσμενέστερες συνθήκες. Στο κεφάλαιο αυτό δίνονται και εξηγούνται με φυσικό τρόπο τα γραφήματα που φανερώνουν την τελική κατάσταση του συστήματος, εάν δηλαδή το σύστημα οδηγήθηκε στην αστάθεια η όχι. Τέλος στο κεφάλαιο 10 υπάρχει ο επίλογος της εργασίας με ταυτόχρονη προσθήκη και των σημείων οπού επιδέχεται επέκταση η εργασία. / -

Ce mémoire présente le travail de recherche qui consiste à développer et à mettre au point un dispositif capable d'alimenter en électricité un habitat isolé et le rendre autonome en utilisant des sources d'énergie renouvelable. Le système multi-sources considéré comprend une éolienne et des panneaux photovoltaïques comme sources principales, des batteries de type Lithium-Ion pour le stockage ainsi qu'un générateur Diesel comme source de secours. Dans le but d'apporter une contribution face aux problèmes de gestion d'énergie pour systèmes hybride et la commande des chaînes de conversion d'énergie renouvelable, nous proposons dans ce travail une stratégie de gestion des flux de puissances basée sur la prédiction des potentiels énergétiques sur un horizon très-court pour générer des références optimales pour assurer l'autonomie de la charge. Pour cela, nous présentons dans un premier temps, un dimensionnement des différents modules du système multi-sources ainsi que la modélisation de chacune des chaînes de conversion d'énergie. Par la suite, cette modélisation nous a permis de développer des lois de commande en utilisant les techniques LMI pour le placement de pôles dans le but d'augmenter les performances transitoires du suivi de références. L'algorithme de gestion proposé ainsi que les stratégies de commande développées pour le suivi de références et la maximisation de puissance ont été validées en simulation en utilisant des données issues de mesures réelles. Après avoir obtenu des résultats en simulation avec Matlab/Simulink, nous avons validé ces travaux expérimentalement en réalisant des tests sur la plateforme multi-sources équipée de cartes dSPACE du laboratoire / This dissertation presents a research project that consists of the development of a device that is able to supply an isolated house with electricity and to make it autonomous by using renewable energy sources. The multi-source system considered in this thesis includes a wind turbine and photovoltaic panels as main sources, Lithium-Ion batteries for storage and Diesel generator as emergency source. In order to make a contribution considering problems of energy management for hybrid systems as well as problems in controlling energy conversion chains, we are suggesting a power flow management strategy which is based on the prediction of the potential energy available on the veryshort-term. That strategy aims at generating optimal references in order to insure the electrical autonomy of the house. For this, we present firstly, a sizing and modelingof the different modules of the multi-source system. This modelling allowed us subsequently to develop a static and dynamic state feedback control strategies by using LMI techniques for pole placement in order to increase the transition performancesfor reference monitoring. The proposed management algorithm as well as the developed control strategies for tracking and maximizing power is validated in simulation using data obtained through real measurements. After having results in simulationusing Matlab/Simulink, we have validated them experimentally by conducting tests via a multi-source platform equipped with dSPACE cards of our laboratory

Many communities around the world have no access to an electricity grid. To supply power to these people, stand-alone power systems are often used, the majority of which are based on diesel generators. Rising fuel costs and environmental concerns make the use of renewable energy in stand-alone systems increasingly attractive. The research reported in this thesis was to demonstrate a stand-alone power system based exclusively on renewable energy sources. To achieve this, a DC electrical backbone is used. Power electronic converters are used to interconnect the loads and generators and hydrogen is used as an inter-seasonal energy store. The design and control of the DC based stand-alone power system forms the primary focus of this research. A demonstration system has been implemented at West Beacon Farm in the UK. Substantial data has been collected that confirms the successful operation of the system.