Förlust av biologisk mångfald och tillhörande ekosystemtjänster klassas idag som en av de allvarligaste globala miljöutmaningarna mänskligheten står inför. Till följd av den globala urbaniseringen ökar efterfrågan på fastigheter, där städer växer till sig genom förtätning och utglesning. Utfallet blir en latent samhällsekonomisk kostnad i form av förlust av bostadsnära natur och urbana ekosystemtjänster. Ekologisk kompensation är ett framträdande koncept som tillämpas för att motverka förlust av biologisk mångfald. I denna studie har möjligheterna med ekologisk kompensation i samband med fastighetsutveckling i Sverige analyserats. Resultaten visar att incitament för frivilliga investeringar i ekologisk kompensation kan komma att öka i samband med förändringarna av EU:s taxonomiförordning och adopteringen av miljöcertifieringar. Vidare påvisas sambandet mellan ökade bostadsvärden och ekosystemtjänster. De största utmaningarna som stagnerar normalisering av ekologisk kompensation förefaller att grunda sig i avsaknaden av intern målsättning, skepticism och brister i samverkan med svenska kommuner. / Biodiversity loss and deprivation of ecosystem services are one of the most significant global environmental challenges that humanity faces today. As a consequence of global urbanization, the demand for housing and real estate in urban areas grow through urban densification and urban sprawl. This results in a latent societal cost which manifests itself through loss of greenspace and urban ecosystem services. Ecological compensation is a prominent tool that can be utilized to counteract losses of natural capital. In this study the possibilities of ecological compensation in the context of real estate development in Sweden has been analyzed. The results convey that incentives for voluntary investments in ecological compensation may increase due to the amendments of the EU Taxonomy as well as the adaptation of environmental certifications. Furthermore, correlations between property values and ecosystem services have been elucidated. Moreover, the biggest challenges that seem to impede normalization of ecological compensation underlie in perceptual factors, the lack of internal goal-setting and the shortcomings of collaboration with the Swedish municipalities.

2015 antog världens länder 17 globala mål och Agenda 2030. I Sveriges nationella miljömålssystem fanns riktlinjer som gick i linje med Agenda 2030. Miljömålssystemet bestod bland annat av 16 miljökvalitetsmål. Denna studie fokuserade på ett av miljökvalitetsmålen, levande skogar och om skadelindringshierarkin kunde anses vara en metod för att uppnå detta mål. Skadelindringshierarkin består av fyra steg, 1. Undvika, 2. Minimera, 3. Återställa på plats, 4. Kompensera på annan plats. Tidigare studier hade visat att metoden var relativt ny i Sverige och att vissa problem fanns. Detta gjorde det intressant att redogöra för hur kommuner inom Örebro län arbetade med och tolkade metoden. En kvalitativ studie genomfördes där kommuner i Örebro län intervjuades. Resultatet visade att skadelindringshierarkin som begrepp var okänt, men att konceptet användes. Kommunerna ställde sig även positiva till metoden och ansåg att metoden kunde vara ett verktyg för kommunerna för att uppnå miljökvalitetsmålet levande skogar.

Die Studie befasst sich mit der Adaption der Artikulation als Folge einer insgesamt zweiwöchigen Veränderung der Vokaltraktgeometrie durch einen künstlichen Gaumen. Ziel der Arbeit ist zu untersuchen, ob die Adaption auf artikulatorische oder akustische Ziele hin erfolgt. Die Produktionen der Sprecher wurden während der Adaptionszeit regelmäßig akustisch und per elektromagnetischer Artikulographie aufgenommen. Akustische Analysen haben gezeigt, dass die Vokalproduktion sofort nach Perturbationsbeginn adaptiert wird. Für die Adaption der Frikative benötigen die Sprecher mehr Zeit, in einigen Fällen ist die zweiwöchige Adaptionszeit nicht ausreichend. Wenn die Daten nach Sprecher und Aufnahme getrennt betrachtet werden, nehmen die Produktionen einzelner Phoneme abgrenzbare Regionen im akustischen Raum ein. Der Einfluss der auditiven Rückmeldung ist stärker bei Vokalen mit weniger linguo-palatalem Kontakt als bei Vokalen mit viel Kontakt. Bei den Frikativen scheint die auditive Rückmeldung vor allem für die Sibilantenproduktion von Bedeutung zu sein. Generall hat die Adaption zum Ziel, die Abstände zwischen den Lauten beizubehalten oder zu vergrößern. Untersuchungen zur Artikulation des /u/ zeigen, dass die Sprecher über die Sitzungen hinweg motorisch äquivalente Strategien benutzen (Lippenvorstülpung versus Hebung des Zungenrückens). Messungen des Rucks für artikulatorische Gesten deuten darauf hin, dass der artikulatorische Aufwand nach Perturbationsbeginn steigt und zum Ende der Perturbation hin wieder fällt. Die Fähigkeit der Sprecher zu kompensieren wenn keine auditive Rückmeldung vorhanden ist, zeigt, dass Sprecher über artikulatorische Repräsentationen verfügen. Die Tatsache, dass motorisch äquivalente Strategien von den Sprechern genutzt werden, unterstützt jedoch akustische Repräsentationen der Phoneme. Die Schlussfolgerung, die aus der Untersuchung gezogen wird, ist daher, dass artikulatorische Repräsentationen beim Sprecher existieren, dass sie aber vor allem der Bewegungsorganisation dienen. Sobald das akustische Resultat nicht mehr das gewünschte ist, beginnen die Sprecher, die Artikulation zu verändern. / The present study describes the results of a 2 week perturbation experiment where speakers'' vocal tract shape was modified due to the presence of an artificial palate. The aim of the work is to investigate whether speakers adapt towards acoustic or articulatory targets. Speakers were recorded regularly over the adaptation time via electromagnetic articulography and acoustics. Immediately after perturbation onset speakers'' auditory feedback was masked with white noise in order to investigate speakers'' compensatory behaviour when auditory feedback was absent. The results of acoustic measurements show that in vowel production speakers compensate very soon. The compensation in fricatives takes longer and is in some cases not completed within the two weeks. Within a session and for each speaker the sounds can be distinguished solely by acoustic parameters. The difference between the session when no auditory feedback was available and the session when auditory feedback was available was greater for vowels with less palatal contact than for vowels with much palatal contact. In consonant production auditory feedback is primarily used in order to adapt sibilant productions. In general, adaptation tries to keep or enlarge the articulatory and acoustic space between the sounds. Over sessions speakers show motor equivalent strategies (lip protrusion vs. tongue back raising) in the production of /u/. Measurements of tangential jerk suggest that after perturbation onset there is an increase in articulatory effort which is followed by a decrease towards the end of the adaptation time. The compensatory abilities of speakers when no auditory feedback is available suggest that speakers dispose of an articulatory representation. The fact that motor equivalent strategies are used by the speakers, however, supports acoustic representations of speech. It is therefore concluded that articulatory representations belong to the speech production tasks. However, since they are modified as soon as the acoustic output is not the desired one any more, they rather function in the domain of movement organisation and the acoustic representations dominate.

Die Dresdner Werkzeugmaschinen-Fachseminare sind ein Forum zu ausgewählten Spezialthemen der Entwicklung und Nutzung von Werkzeugmaschinen. Das 16. WZM-Fachseminar berichtetet inhaltlich detailliert von aktuellen Arbeiten im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereiches "Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen" (SFB/TR 96) an den Standorten Dresden, Aachen und Chemnitz. Die Fachbeiträge berichten über experimentelle und modellgestützte Analyse von Wärmequellen und -übertragung in spanenden Werkzeugmaschinen sowie zu Lösungsansätzen zur Korrektur und Kompensation der thermo-elastischen Verlagerungen.

Bioimpedance spectroscopy is very useful in biomedical field as a safe and non-invasive technique. A stable and safe excitation current below than 0.5 mA for load impedances changing from 100 Ω to 10 kΩ in the full β-dispersion range from kHz up to 1 MHz is a big challenge for the design of the current source addressed by this thesis. For a good stability and high accuracy, the source should have a high output impedance. Different current source types in “current-mode approach” and “voltage-mode approach” were investigated and compared for usability in bioimpedance measurement systems. The “voltage-mode approach” with grounded load was proven to be more suitable and stable for biomedical measurements. Thereby the Tietze and the Howland circuit in dual configuration with negative feedback have shown the lowest error of the output current and the highest output impedance, where the improved Howland circuit in dual configuration with negative feedback is preferred because it has a simple structure, high accuracy and good stability. We suggest to improve the stability of the Howland circuit in dual configuration with negative feedback by introducing compensated operational amplifiers and to reduce stray capacitances at higher frequencies by adding gain compensation capacitor. We reach thereby an accuracy of 0.5% at low frequency and 0.9% at 1 MHz. With the realized accuracy of the designed voltage controlled current source, one decisive prerequisite for portable bioimpedance measurement system is achieved. In order to select the appropriate excitation signals for short measurement time, a comparative study of signals and their parameters was carried out. It leads to the selection of binary chirp signal as a suitable excitation signal due to its short measurement time about 100 μs, low crest factor lower than 2.8 and an energy efficiency higher than 54% in a very noisy signal. Simulation results show that the designed enhanced Howland current source excited by the binary chirp signal has low error and flatness in the whole range. / Die Bioimpedanzspektroskopie gewinnt aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften als nicht-invasive, schonende Messmethode zunehmend an Bedeutung im biomedizinischen Bereich. Dabei ergeben sich besondere erausforderungen für den Entwurf der Stromquelle zur Realisierung eines stabilen und sicheren Anregungsstroms. Gefordert ist eine hohe Genauigkeit bis zu einem Maximalstrom von 0.5 mA in einem Frequenzbereich, der der β-Dispersion entspricht, von wenigen kHz bis hin zu 1 MHz. Die Stabilität muss bei variablen Lastimpedanzen im Bereich von 100 Ω bis 10 kΩ gewährleistet sein. Dafür muss die Stromquelle eine hohe Ausgangsimpedanz aufweisen. Diese Arbeit fokussiert auf den Entwurf von spannungsgesteuerten Stromquellen. Verschiedene Arten von Stromquellen wurden untersucht und verglichen. Der "Voltage-Modus-Ansatz" mit Masse-referenzierter Last hat sich als besser geeignet und stabiler für biomedizinische Messungen erwiesen. Die Tietze-Schaltung und diese Howland-Schaltung zeigen dabei die niedrigsten Fehler des Ausgangsstroms und die höchste Ausgangsimpedanz. Im direkten Vergleich besitzt die verbesserte Howland-Schaltung doch eine einfachere Struktur, höhere Genauigkeit und bessere Stabilität und wird daher gegenüber der Tietze-Schaltung bevorzugt. Um weitere Stabilitätsverbesserungen bei der Howland-Schaltung zu erreichen, werden zwei Maβnahmen vorgeschlagen. Zum einen werden kompensierte Operationsverstärker eingeführt und zum anderen wird der Einfluss von Streukapazitäten bei hohen Frequenzen minimiert indem die Verstärkung mit Kondensatoren kompensiert wird. Durch diese Maβnahmen wird eine Genauigkeit von 0.5% bei niedrigen Frequenzen und 0.9% bei 1 MHz ermöglicht. Mit dem neuen Entwurf der spannungsgesteuerten Stromquelle ist ein entscheidender Meilenstein für die Realisierung tragbarer Messsysteme der Bioimpedanz erreicht. Um eine kurze Messzeit zu realisieren wurde eine vergleichende Studie von Anregungssignalen und deren Signalparameter durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass binäre Chirp-Signale aufgrund der reduzierten Messzeit, des niedrigen Crest-Faktors unter 2.8 und hohe Energieeffizienz von mehr als 54% bei hohem Rauschlevel besonders geeignet sind. Simulationsergebnisse zeigen, dass die entwickelte Howland-Stromquelle zusammen mit einem binären Mehrfrequenzsignal den geringsten Amplitudenfehler im gesamten Frequenzbereich realisiert.

Die chromatische Dispersion ist in optischen Übertragungssystemen mit Datenraten von 10 Gbit/s und darüber einer der Faktoren, der die Länge der Übertragungsstrecke limitiert. Der Hauptteil der chromatischen Dispersion wird in solchen Übertragungssystemen in der Regel durch Dispersionskompensationsfasern ausgeglichen. Aufgrund von z.B. Umwelteinflüssen kann allerdings auch eine sich zeitlich ändernde Dispersion auftreten. Zur Eliminierung dieser Restdispersion wurden unterschiedliche Ansätze wie abstimmbare Faser-Bragg-Gitter, Virtually-Imaged-Phased-Arrays und Delay-Line-Filter publiziert. Delay-Line-Filter, deren periodisches Übertragungsverhalten durch die Filterkoeffizienten bestimmt wird, wurden bereits als Ring-Resonatoren und kaskadierte Mach-Zehnder-Interferometer in integriert-optischer Technologie hergestellt. Integriert-optische Komponenten verursachen aufgrund der Ankopplung an die Fasern des Übertragungssystems hohe Einfügeverluste. Darüber hinaus treten hohe Wellenleiterverluste, polarisationsabhängige Verluste und Polarisationsmodendispersion auf. Daher wird in dieser Arbeit die Realisierung faseroptischer Delay-Line-Filter, die auf faseroptischen Schmelzkopplern und faseroptischen Gewichtungselementen basieren, untersucht. Aufgrund der geometrischen Längen der faseroptischen Schmelzkoppler und der Größe der Gewichtungselemente können solche Filter allerdings nur mit einer geringen Filterordnung und mit einer geringen Anzahl von Gewichtungselementen hergestellt werden. Um mit Filtern niedriger Ordnung eine möglichst effektive Kompensation der Restdispersion zu erzielen, ist zunächst eine sorgfältige Untersuchung der Filtereigenschaften und des Filterentwurfs erforderlich. Durch systematische Untersuchung des Verhaltens der Filterdispersion in Abhängigkeit der Filterkoeffizienten wurden in dieser Arbeit hierzu erstmalig einfache Entwurfsregeln aufgestellt, die für Filter beliebiger Filterordnung zu annähernd konstantem Dispersionsverlauf führen. Auf dieser Grundlage konnte ein faseroptisches Delay-Line-Filter realisiert werden, das auf zwei in Reihe geschalteten faseroptischen 3x3 Schmelzkopplern basiert. Die Dispersion dieses Filters ist in einem Bereich von 50 GHz um die Mitte einer Filterperiode herum annähernd konstant und kann in einem Bereich von +/-50 ps/nm durch ein einzelnes thermisches Gewichtungselement abgestimmt werden. Aufgrund der faseroptischen Realisierung kann die Komponente problemlos in optische Übertragungsstrecken integriert werden und verursacht dabei Einfügeverluste von lediglich 3 dB. In Übertragungsexperimenten bei Datenraten von 42,5 Gbit/s konnte gezeigt werden, dass das Filter in der Lage ist die Dispersionstoleranz des Systems annähernd zu verdoppeln. Dies gilt sowohl für die Kompensation eines einzelnen Kanals als auch für die simultane Kompensation mehrerer benachbarter Übertragungskanäle mit je 42,5 Gbit/s. / Chromatic dispersion is a limiting factor in fast optical networks with channel bit rates of 10 Gbit/s or higher. The main part of the dispersion is usually compensated by spans of dispersion compensating fiber that have a fixed dispersion value. But the residual dispersion caused by environmental changes or rerouting has to be compensated adaptively. To overcome the effects of residual dispersion several approaches like tunable fiber Bragg gratings, virtually imaged phased arrays and delay line filters can be found in literature. The use of delay line filters like cascaded ring-resonators, multi-cavity etalons and cascaded Mach-Zehnder interferometers, whose periodic transfer behavior is determined by their coefficients, have already been developed in planar-optics. These components cause insertion loss due to the coupling to the fibers. Furthermore they suffer from high waveguide loss, non-negligible polarization dependent loss and polarization mode dispersion. In this thesis the realization of tunable delay line filters based on fiberoptic couplers and fiberoptic weighting elements is investigated. Due to the size of these components the filters can be realized with a limited order and a limited number of weighting elements, only. To fulfill these requirements a careful investigation of the filter design is necessary. By systematically investigating the dispersion of the filter depending on the filter coefficients simple design rules for non-recursive delay line filters with approximately constant dispersion are figured out. That enables the realization of a fiberoptic delay line filter, based on two 3x3 couplers concatenated in series. The dispersion of this filter is constant in a bandwidth of about 50 GHz around the center of a period and can be tuned in a range of +/-50 ps/nm by changing one single weighting element. Due to its nature this device causes low loss and can be easily integrated in an optical transmission system. In experiments it was demonstrated that by adding this filter to a 42.5 Gb/s transmission system the +/- 55 ps/nm dispersion tolerance of the optical receiver can almost be doubled - either in a single channel as well as in a multi channel configuration with five adjacent 42.5 Gb/s channels.

An AC system’s voltage unbalance by a fundamental frequency negative sequence system is usually the main cause for the emission of non-characteristic harmonics by current source converters as used in conventional HVDC systems. This emission takes place on both sides of each 12-pulse converter. On the DC side mainly a 2nd harmonic voltage appears driving a 2nd harmonic current. The magnitude of this harmonic current can exceed the magnitudes of the characteristic harmonics even if no low order resonance exists. Further non-characteristic harmonics generated by the converter under such unbalanced supply voltage conditions have frequencies with a frequency distance to the characteristic harmonics of 2 times the fundamental frequency. The main technical drawbacks are the unintended coupling between both AC systems and the risk of thyristor over-stresses by DC current discontinuities at low power transfer levels. On both AC sides the largest 2 non-characteristic current harmonics generated by a 12-pulse HVDC converter under unbalanced supply voltage conditions are a negative sequence system of the fundamental harmonic and a positive sequence system of the 3rd harmonic. Also on the AC sides further harmonics are emitted by the converter with a order number distance of 2 to the orders of the characteristic harmonics. However, in practical AC system operation special attention has to be paid to the 3rd harmonic distortion level, in particular when low order resonance appears between the system impedance and the impedance of the converter station AC filters. In order to avoid the above mentioned problems, large smoothing reactors and sometimes large blocking filters are installed on the DC side and the voltage distortion on the AC sides is reduced by AC filters. However, these filters require an expensive high component rating if they are tuned to the 2nd or 3rd harmonic respectively. The work shows that a modification of the valve firing can reduce the levels of the 2nd and 3rd harmonic without investment into additional primary equipment. Furthermore, this offers the chance to reduce the minimum power transfer level since also the risk of an intermittent DC current can be reduced. A corresponding algorithm and a control strategy are proposed. However, the calculation of an appropriate firing pattern requires a detailed modelling of the processes within the converters, especially the formation of the harmonics and the harmonic transfer between AC and DC sides. The work proposes a component vector model for the calculation of the harmonics. This model assumes that each harmonic consists of a first component representing the ideal conversion process, a 2nd component representing the impact of different commutation angles and in the case of the modified firing a 3rd component considering the impact of the intended non-equidistant firing. The work shows, that the harmonic component vectors resulting from voltage unbalance and from firing modulation can be treated separately and superimposed linearly. The calculation of the harmonic component vectors is performed applying the method of switching functions. For the consideration of the commutation and firing angle differences the modelling of switching functions based on differential impulses is proposed. However, especially an accurate representation of the above mentioned 2nd component vector requires a correct calculation of the commutation angles and their valve-specific differences. The investigations of this work have revealed that the conventional method of calculating the commutation angles – assuming an ideal smoothed DC current - may not produce results of sufficient accuracy. This is especially true in the case of a high ripple of the DC current, e.g. smoothed with a small smoothing reactor. A small smoothing reactor is typical for HVDC back-to-back applications. Therefore a new analytical method for the calculation of the commutation angles has been developed which in particular considers the typical pulse form of the DC current and additionally the impacts of the voltage unbalance and of the proposed modification of the firing on the ripple shape of the DC current. Moreover, as this analytical method requires the instantaneous values of the DC current at the instants of valve firing, a further analytical method for the calculation of these discrete current values has been developed. The equations are valid under the same conditions as the new ones for calculation of the commutation angles, i.e. resistive-inductive AC system fundamental frequency impedances, any degree of DC current smoothing between ideal smoothing and a ripple at the limit for current discontinuities. Symmetrical conditions, supply voltage unbalances and non-equidistant firing as proposed are applied. It is shown that, using this method, also the discrete values of the DC current at the end of the commutation intervals can be determined. In practice one of these discrete current values indicates the minimum value during one period of the fundamental frequency. This offers the chance for a more exact analytical determination of the limit for the appearance of DC current discontinuities. For typical parameters of a back-to-back installation the new methods and the new analytical equations have been compared with simulation results showing excellent correlation for typical voltage unbalances of not more than 1...2% and firing angle differences of not more than 2.5°. This verification is performed for the harmonics, the commutation angles and the discrete values of the DC current at the firing instants as well.

Die chromatische Dispersion ist in optischen Übertragungssystemen mit Datenraten von 10 Gbit/s und darüber einer der Faktoren, der die Länge der Übertragungsstrecke limitiert. Der Hauptteil der chromatischen Dispersion wird in solchen Übertragungssystemen in der Regel durch Dispersionskompensationsfasern ausgeglichen. Aufgrund von z.B. Umwelteinflüssen kann allerdings auch eine sich zeitlich ändernde Dispersion auftreten. Zur Eliminierung dieser Restdispersion wurden unterschiedliche Ansätze wie abstimmbare Faser-Bragg-Gitter, Virtually-Imaged-Phased-Arrays und Delay-Line-Filter publiziert. Delay-Line-Filter, deren periodisches Übertragungsverhalten durch die Filterkoeffizienten bestimmt wird, wurden bereits als Ring-Resonatoren und kaskadierte Mach-Zehnder-Interferometer in integriert-optischer Technologie hergestellt. Integriert-optische Komponenten verursachen aufgrund der Ankopplung an die Fasern des Übertragungssystems hohe Einfügeverluste. Darüber hinaus treten hohe Wellenleiterverluste, polarisationsabhängige Verluste und Polarisationsmodendispersion auf. Daher wird in dieser Arbeit die Realisierung faseroptischer Delay-Line-Filter, die auf faseroptischen Schmelzkopplern und faseroptischen Gewichtungselementen basieren, untersucht. Aufgrund der geometrischen Längen der faseroptischen Schmelzkoppler und der Größe der Gewichtungselemente können solche Filter allerdings nur mit einer geringen Filterordnung und mit einer geringen Anzahl von Gewichtungselementen hergestellt werden. Um mit Filtern niedriger Ordnung eine möglichst effektive Kompensation der Restdispersion zu erzielen, ist zunächst eine sorgfältige Untersuchung der Filtereigenschaften und des Filterentwurfs erforderlich. Durch systematische Untersuchung des Verhaltens der Filterdispersion in Abhängigkeit der Filterkoeffizienten wurden in dieser Arbeit hierzu erstmalig einfache Entwurfsregeln aufgestellt, die für Filter beliebiger Filterordnung zu annähernd konstantem Dispersionsverlauf führen. Auf dieser Grundlage konnte ein faseroptisches Delay-Line-Filter realisiert werden, das auf zwei in Reihe geschalteten faseroptischen 3x3 Schmelzkopplern basiert. Die Dispersion dieses Filters ist in einem Bereich von 50 GHz um die Mitte einer Filterperiode herum annähernd konstant und kann in einem Bereich von +/-50 ps/nm durch ein einzelnes thermisches Gewichtungselement abgestimmt werden. Aufgrund der faseroptischen Realisierung kann die Komponente problemlos in optische Übertragungsstrecken integriert werden und verursacht dabei Einfügeverluste von lediglich 3 dB. In Übertragungsexperimenten bei Datenraten von 42,5 Gbit/s konnte gezeigt werden, dass das Filter in der Lage ist die Dispersionstoleranz des Systems annähernd zu verdoppeln. Dies gilt sowohl für die Kompensation eines einzelnen Kanals als auch für die simultane Kompensation mehrerer benachbarter Übertragungskanäle mit je 42,5 Gbit/s. / Chromatic dispersion is a limiting factor in fast optical networks with channel bit rates of 10 Gbit/s or higher. The main part of the dispersion is usually compensated by spans of dispersion compensating fiber that have a fixed dispersion value. But the residual dispersion caused by environmental changes or rerouting has to be compensated adaptively. To overcome the effects of residual dispersion several approaches like tunable fiber Bragg gratings, virtually imaged phased arrays and delay line filters can be found in literature. The use of delay line filters like cascaded ring-resonators, multi-cavity etalons and cascaded Mach-Zehnder interferometers, whose periodic transfer behavior is determined by their coefficients, have already been developed in planar-optics. These components cause insertion loss due to the coupling to the fibers. Furthermore they suffer from high waveguide loss, non-negligible polarization dependent loss and polarization mode dispersion. In this thesis the realization of tunable delay line filters based on fiberoptic couplers and fiberoptic weighting elements is investigated. Due to the size of these components the filters can be realized with a limited order and a limited number of weighting elements, only. To fulfill these requirements a careful investigation of the filter design is necessary. By systematically investigating the dispersion of the filter depending on the filter coefficients simple design rules for non-recursive delay line filters with approximately constant dispersion are figured out. That enables the realization of a fiberoptic delay line filter, based on two 3x3 couplers concatenated in series. The dispersion of this filter is constant in a bandwidth of about 50 GHz around the center of a period and can be tuned in a range of +/-50 ps/nm by changing one single weighting element. Due to its nature this device causes low loss and can be easily integrated in an optical transmission system. In experiments it was demonstrated that by adding this filter to a 42.5 Gb/s transmission system the +/- 55 ps/nm dispersion tolerance of the optical receiver can almost be doubled - either in a single channel as well as in a multi channel configuration with five adjacent 42.5 Gb/s channels.

An AC system’s voltage unbalance by a fundamental frequency negative sequence system is usually the main cause for the emission of non-characteristic harmonics by current source converters as used in conventional HVDC systems. This emission takes place on both sides of each 12-pulse converter. On the DC side mainly a 2nd harmonic voltage appears driving a 2nd harmonic current. The magnitude of this harmonic current can exceed the magnitudes of the characteristic harmonics even if no low order resonance exists. Further non-characteristic harmonics generated by the converter under such unbalanced supply voltage conditions have frequencies with a frequency distance to the characteristic harmonics of 2 times the fundamental frequency. The main technical drawbacks are the unintended coupling between both AC systems and the risk of thyristor over-stresses by DC current discontinuities at low power transfer levels. On both AC sides the largest 2 non-characteristic current harmonics generated by a 12-pulse HVDC converter under unbalanced supply voltage conditions are a negative sequence system of the fundamental harmonic and a positive sequence system of the 3rd harmonic. Also on the AC sides further harmonics are emitted by the converter with a order number distance of 2 to the orders of the characteristic harmonics. However, in practical AC system operation special attention has to be paid to the 3rd harmonic distortion level, in particular when low order resonance appears between the system impedance and the impedance of the converter station AC filters. In order to avoid the above mentioned problems, large smoothing reactors and sometimes large blocking filters are installed on the DC side and the voltage distortion on the AC sides is reduced by AC filters. However, these filters require an expensive high component rating if they are tuned to the 2nd or 3rd harmonic respectively. The work shows that a modification of the valve firing can reduce the levels of the 2nd and 3rd harmonic without investment into additional primary equipment. Furthermore, this offers the chance to reduce the minimum power transfer level since also the risk of an intermittent DC current can be reduced. A corresponding algorithm and a control strategy are proposed. However, the calculation of an appropriate firing pattern requires a detailed modelling of the processes within the converters, especially the formation of the harmonics and the harmonic transfer between AC and DC sides. The work proposes a component vector model for the calculation of the harmonics. This model assumes that each harmonic consists of a first component representing the ideal conversion process, a 2nd component representing the impact of different commutation angles and in the case of the modified firing a 3rd component considering the impact of the intended non-equidistant firing. The work shows, that the harmonic component vectors resulting from voltage unbalance and from firing modulation can be treated separately and superimposed linearly. The calculation of the harmonic component vectors is performed applying the method of switching functions. For the consideration of the commutation and firing angle differences the modelling of switching functions based on differential impulses is proposed. However, especially an accurate representation of the above mentioned 2nd component vector requires a correct calculation of the commutation angles and their valve-specific differences. The investigations of this work have revealed that the conventional method of calculating the commutation angles – assuming an ideal smoothed DC current - may not produce results of sufficient accuracy. This is especially true in the case of a high ripple of the DC current, e.g. smoothed with a small smoothing reactor. A small smoothing reactor is typical for HVDC back-to-back applications. Therefore a new analytical method for the calculation of the commutation angles has been developed which in particular considers the typical pulse form of the DC current and additionally the impacts of the voltage unbalance and of the proposed modification of the firing on the ripple shape of the DC current. Moreover, as this analytical method requires the instantaneous values of the DC current at the instants of valve firing, a further analytical method for the calculation of these discrete current values has been developed. The equations are valid under the same conditions as the new ones for calculation of the commutation angles, i.e. resistive-inductive AC system fundamental frequency impedances, any degree of DC current smoothing between ideal smoothing and a ripple at the limit for current discontinuities. Symmetrical conditions, supply voltage unbalances and non-equidistant firing as proposed are applied. It is shown that, using this method, also the discrete values of the DC current at the end of the commutation intervals can be determined. In practice one of these discrete current values indicates the minimum value during one period of the fundamental frequency. This offers the chance for a more exact analytical determination of the limit for the appearance of DC current discontinuities. For typical parameters of a back-to-back installation the new methods and the new analytical equations have been compared with simulation results showing excellent correlation for typical voltage unbalances of not more than 1...2% and firing angle differences of not more than 2.5°. This verification is performed for the harmonics, the commutation angles and the discrete values of the DC current at the firing instants as well.:1 Einleitung und Ziel der Arbeit 1.1 Einführung in die Problematik 1.2 HGÜ-Systeme als Quelle von Strom- und Spannungsharmonischen 1.3 Netzspannungsunsymmetrien 1.4 Abgrenzung der betrachteten technischen Systeme 1.5 Beweggründe für die Betrachtung 1.6 Zielstellungen 2 Erkenntnisstand und Analyse der Aufgabenstellung 2.1 Harmonische 2.2 Aktive Kompensation von Harmonischen 2.3 Diskrete Werte des Zwischenkreisstromes am Beginn und Ende der Kommutierungsintervalle 2.4 Kommutierungswinkel 3 Grundlagen 3.1 Methodischer Ansatz 3.2 Allgemeine Voraussetzungen, Annahmen und Festlegungen 3.3 Maßgebliche Impedanzen für die Stromaufteilung 3.4 Maßgebliche Impedanz für die gleichstromseitigen Stromharmonischen 3.5 Leerlauf-Klemmenspannung des Stromrichters 3.6 Kommutierungsspannung 3.7 Nummerierungssystem der Ventile 3.8 Überlappungsformen der Kommutierungsintervalle 3.9 Komplexer Spannungsunsymmetriefaktor 3.10 Anwendung und Modifikation von Schaltfunktionen 3.11 Verifikation der Ergebnisse 4 Harmonische auf der Gleichstromseite 4.1 Bildungsgesetz 4.2 Charakteristische Harmonische 4.3 Nichtcharakteristische Harmonische infolge unsymmetrischer Netzspannungen 4.4 Nichtcharakteristische Harmonische infolge Ansteuermodifikation 5 Diskreter Wert des Zwischenkreisstromes im Zündzeitpunkt 5.1 Vorgehensweise 5.2 Lösungsansatz 5.3 Konstante Gegenspannung 5.4 Reale Gegenspannung des HGÜ-Stromrichters 5.5 Berücksichtigung von Resistanzen 5.6 Unsymmetrische Netzspannungen 5.7 Ansteuermodifikation 5.8 Unsymmetrische Netzspannungen und gleichzeitige Ansteuermodifikation 5.9 Ergebnisse 6 Kommutierungswinkel 6.1 Vorgehensweise 6.2 Konstante Gegenspannung 6.3 Reale Gegenspannung des HGÜ-Stromrichters 6.4 Berücksichtigung von Resistanzen 6.5 Unsymmetrische Netzspannungen 6.6 Ansteuermodifikation 6.7 Unsymmetrische Netzspannungen und gleichzeitige Ansteuermodifikation 6.8 Ergebnisse 7 Vertiefende Betrachtung der nichtcharakteristischen Harmonischen auf der Gleichstromseite 7.1 Vorbemerkungen 7.2 Unsymmetrische Netzspannungen 7.3 Ansteuermodifikation 7.4 Spannungsunsymmetrie und gleichzeitige Ansteuermodifikation 7.5 Ergebnisse 8 Harmonische auf der Netzseite 8.1 Bildungsgesetz 8.2 Charakteristische Harmonische 8.3 Nichtcharakteristische Harmonische 9 Betrachtungen zur aktiven Kompensation 9.1 Vorbemerkungen 9.2 Betrachtungsumfang 9.3 Grundlagen 9.4 Konzeptioneller Vorschlag für die Kompensation der 2. Stromharmonischen 9.5 Betrachtung der Drehstromseite 9.6 Vorschlag zur Weiterentwicklung des Konzeptes 9.7 Berechnungsbeispiel zur Kompensation der 2. Harmonischen im Zwischenkreis 9.8 Ergebnisse und Schlussfolgerungen 10 Zusammenfassung 11 Literatur 12 Formelzeichen und Abkürzungen 13 Anlagenverzeichnis

Various academic studies show that in the use of common ICE Off-road Vehicles only about 10-15% of the available power at fuel level is actually transformed into useful energy for the actuators. Particularly the Directional Control Valves are responsible for the dissipation of about 35-40% of the hydraulic energy available at the pump level. The machine electrification trend makes it even more urgent to optimize the hydraulic system to ensure greater performance and higher battery autonomy. Traditional Directional Control Valves design solutions neglect important opportunities for reducing losses and improve internal regeneration. Especially, energy recovery is rarely applied and in any case by means of important superstructures which considerably increase the costs of the system. This paper presents an innovative Directional Control Valve layout, based on the Downstream Compensation approach that, in a simple and cost-effective design, allows to recover a considerable amount of energy from both the inertial loads and the simultaneous use of multiple actuators at different pressure level. The proposed layout performance and efficiency are studied through lumped element simulation and laboratory experimental tests.