Design and analysis of polysilicon and single crystal silicon gyroscopes have been carried out. Variations in suspension design have been explored. Designs that utilize in-plane and out-of-plane sensing are studied. Damping plays an important role in determining the sense response. Reduction in damping directly affects sensor performance. The various damping mechanisms that are prevalent in gyroscopes are studied. Perforations on the proof mass are observed to significantly reduce the damping in the device when operated in air. The effects of perforation geometry and density have been analyzed. The analysis results show that there is a two orders of magnitude reduction in damping of thick gyroscope structures with optimized perforation design. Equivalent circuit lumped parameter models have been developed to analyze gyroscope performance. The simulation results of these models have been compared with results obtained from SABER, a MEMS specific system level design tool from Coventor-ware. The lumped parameter models are observed to produce faster simulation results with an accuracy comparable to that of Coventorware Three gyroscopes specific to the PolyMUMPS fabrication process have been designed and their performance analyzed. Two of the designs sense motion out-of-plane and the other senses motion in-plane. Results of the simulation show that for a given damping, the gyro design with in-plane modes gives a resolution of 4◦/s. The out-of-plane gyroscopes have two variations in suspension. The hammock suspension resolves a rate of 25◦/s in a 200 Hz bandwidth while the design with folded beam suspension resolves a rate of 2◦/s in a 12 Hz bandwidth. A single crystal silicon in-plane gyroscope has been designed with vertical electrodes to sense Coriolis motion. This design gives an order of magnitude higher capacitance change for a given rotation in comparison to conventional comb-finger design. The effects of process induced residual stress on the characteristic frequencies of the polysilicon gyroscopes are also studied. The in-plane gyroscope is found to be robust to stress variations. Analysis results indicate that the tuning fork gyroscope with the hammock suspension is the most susceptible to compressive residual stress, with a significant drop in sensitivity at high stress values.

Η παρούσα διπλωματική ασχολείταιμε τις σύγχρονες μεθόδους που εφαρμόζονται στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας για την βελτίωση των χαρακτηριστικών τους χρησιμοποιώντας αφενός τις τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα των ημιαγωγικών διακοπτικών στοιχείων και αφετέρου την εγκατεστημένη θεωρία ελέγχου. Στο κεφάλαιο 1 επιχειρείται μια εισαγωγή στις έννοιες των συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ) καθώς και στην αρχή λειτουργίας τους.Στη συνέχεια γίνεται αναφορά στην έννοια της ποιότητας ισχύος και στα προβλήματα που παρουσιάζονται στα ηλεκτρικά δίκτυα. Τέλος αναφέρονται τα προβλήματα εκείνα που με την πάροδο του χρόνου έκαναν επιτακτική την εισχώρηση της τεχνολογίας των ηλεκτρονικών ισχύος στο πεδίο τους και ιδιαίτερα στην κατεύθυνση της αντιστάθμισης αέργου ισχύοςπου αποτελεί ένα απο τα κυριότερα προβλήματα. Στο κεφάλαιο 2 συνεχίζουμε αναλύοντας τη μορφή που παίρνουν τα σύγχρονα ΣΗΕ μετά την είσοδο της τεχνολογίας των FACTS ξεκινώντας από τα θυρίστορ ,ηλεκτρονικούς διακόπτες ισχύος,που αποτελούν δομικά στοιχεία των νέων διατάξεων και επόμενα τις γενικότερες διατάξεις που χρησιμοποιούνται στα ΣΗΕ που συνδυάζουν τα νέα στοιχεία ακόμα και με τους μηχανικούς διακόπτες που ήταν ο προηγούμενος τρόπος ελέγχου των ΣΗΕ. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται μια πιο ενδελεχή αναφορά στα κυκλώματα τεχνολογίας ηλεκτρονικών ισχύος που χρησιμοποιύνται ώστε να πάρουν μορφή οι προηγούμενες διατάξεις ,ξεκινώντας από τη βασική μονάδα του μετατροπέα ημιγέφυρας δομικό στοιχείο των DC/AC μετατροπέων.Ακόμα στο κεφάλαιο αυτό αναφερόμαστε στον έλεγχοτων διατάξεων ,αναλύοντας τα συστήματα αναφοράς και τις τεχνικές που υπάρχουν για να καταστεί δυνατή η οδήγησή τους. Στο κεφάλαιο 4 τα πράγματα γίνονται πιο συγκεκριμένα και αναφερόμαστε στο στατικό αντισταθμιστή (STATCOM).Παρουσιάζονται τα κυκλώματα ελέγχου που περιέχει έτσι ώστε να γίνεται δυνατός ο έλεγχος τάσης είτε διάφορες άλλες δυνατότητες που μπορεί να προσφέρει στο πλαίσιο της καλύτερης λειτουργίας των σύγχρονων ΣΗΕ.Επίσης αναπτύσσεται το μαθηματικό και δυναμικό μοντέλο με τις εξισώσεις στα βήματα του οποίου θα κινηθεί και η προσομοίωση του επόμενου κεφαλαίου. Στο κεφάλαιο 5 γίνεται προσομοίωση της λειτουργίας του στατικού αντισταθμιστή και παρουσιάζονται διάφορα διαγράμματα από τα επιμέρους κυκλώματα που αναδεικνύουν τη λειτουργία του.Κύριο αντικείμενο και εδώ αποτελεί η θεωρία ελέγχου και ιδιαίτερη μνεία γίνεται στην χρησιμοποίηση των PI ελεγκτών εκείνω οι οποίοι ρυθμίζουν παραμέτρους του συστήματος και μετουσιώνουν τη μετάβαση από τα παλαιότερα συστήματα που χρησιμοποιούνταν στα ΣΗΕ όπως ο έλεγχος με μηχανικούς διακόπτες. Στο κεφάλαιο 6 τέλος προχωράμε σε κάποιες ιδέες και προτάσεις για μελλοντική έρευνα ως αποτέλεσμα της ενασχόλησης με την συγκεκριμένη διπλωματική εργασία. / In capter 1 there is an intoduction to the Electrical Power Systems terminology,as well as their function and principles.Next,the meaining of power quality is presented along with the problems that occur at the electrical main grids.More emphsis is given to the ones that gradually enforced the use power electronics for reactive power compensation. In chapter 2,an analysis is made about the form of the modern Electrical Power Systems after the development of the FACT technology,starting from thyristors ,electronic power switches,which are elementsof the new layout and continuing with other modern devices which combine these new elements even with the old mechanical switches. In chapter 3,the electronic power systems' circuits are examined more thorouglyin order to understand the layout of the aforementioned structures,starting from the elementary unit of the half bridge power converter.Moreover,the control of these structures is examined,analyzing the reference systems and the various techniques in order to drive them. Chapter 4, presents the static compensator (STATCOM) along with its control circuits.In addition, the mathematical and dynamic model is developed, forming equations where the simulation of the next chapter is based. In chapter 5,there is a simulation of STATCOM's function (in MATLAB software) and various diagrams are presented showing different variables during its operation.Main purpose of this section is the presentation of the control theory,highlighting the use of PI controllers which adjust the system's parameteres and realize the transition from the older structures used in Electrical Power Systems ,such us mechanical switching. In chapter 6,we present some ideas in terms of future survey as a result of our dealing with the certain thesis

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μελέτη της επίδρασης ενός συστήματος διασύνδεσης ανεμογεννήτριας με το δίκτυο μέσης τάσης, όσον αφορά την έγχυση αρμονικών από την ανεμογεννήτρια προς το δίκτυο. Η μελέτη περιλαμβάνει τη μοντελοποίηση κάθε τμήματος ενός δικτύου μέσης τάσης με πραγματικά στοιχεία που πάρθηκαν από τη ΔΕΗ. Επιπλέον, μοντελοποιείται μια ανεμογεννήτρια τύπου σύγχρονης μόνιμων μαγνητών, καθώς και όλοι οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος που απαιτούνται για τη διασύνδεση αυτής με το δίκτυο μέσης τάσης. Όλα τα επιμέρους μοντέλα διασυνδέονται μεταξύ τους ώστε να αποτελέσουν το συνολικό μοντέλο που περιλαμβάνει το δίκτυο μέσης τάσης με τις γραμμές μεταφοράς, τους μετασχηματιστές, τα φορτία και τους πυκνωτές αντιστάθμισης που διαθέτει και την ανεμογεννήτρια μαζί με τους μετατροπείς συνδεδεμένη σε ένα ζυγό του δικτύου. Από το μοντέλο αυτό εξάγεται το αρμονικό περιεχόμενο τόσο στο ζυγό της ανεμογεννήτριας όσο και σε διπλανούς ζυγούς και συγκρίνεται κάθε φορά με το πρότυπο IEC 61000-3-6 που θέτει τα όρια για την έγχυση αρμονικών στο δίκτυο μέσης τάσης. Αρχικά, γίνεται μια αναφορά στα πλεονεκτήματα της αιολικής ενέργειας έναντι των άλλων συμβατικών μορφών ενέργειας. Επιπλέον, αναφέρονται τα προβλήματα που δημιουργούνται από την παρουσία ανώτερων αρμονικών στο δίκτυο. Έπειτα, πραγματοποιείται θεωρητική ανάλυση κάθε τμήματος του δικτύου μέσης τάσης. Για κάθε τμήμα δημιουργείται, επίσης, ένα μοντέλο στο Matlab/Simulink που βασίζεται σε στοιχεία από τη ΔΕΗ και εξισώσεις που αφορούν το εκάστοτε τμήμα. Στη συνέχεια, αναλύεται και μοντελοποιείται στο Matlab/Simulink και κάθε τμήμα του συστήματος διασύνδεσης της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο μέσης τάσης που περιλαμβάνει την ανεμογεννήτρια τύπου σύγχρονης μόνιμων μαγνητών, ανορθωτική διάταξη, μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή, τριφασικό αντιστροφέα, φίλτρο και μετασχηματιστή. Για κάθε μετατροπέα αναλύεται και μοντελοποιείται και έλεγχος κλειστού βρόχου. Τέλος, τα επιμέρους μοντέλα συγκροτούνται σε ένα συνολικό μοντέλο. Μεταβάλλοντας το συντελεστή φόρτισης των μετασχηματιστών του δικτύου, το συντελεστή ισχύος και το πλήθος των ανεμογεννητριών που συνδέονται στον ίδιο ζυγό, εξάγεται το αρμονικό περιεχόμενο για διάφορους ζυγούς και ελέγχεται αν αυτό συμφωνεί με το πρότυπο IEC 61000-3-6. Επιπλέον, εξετάζεται το αρμονικό περιεχόμενο της τάσης, όταν ο ζυγός διασύνδεσης αλλάζει θέση μέσα στο υπό μελέτη δίκτυο, καθώς και όταν αλλάζει η ταχύτητα του ανέμου. / In the present diploma thesis a study of the effect of a wind turbine system interconnection with medium voltage grid is conducted, in terms of harmonic injection of the turbine to the grid. The study includes the modeling of each part of a medium voltage grid with actual data taken from the Public Power Corporation of Greece. Furthermore, a synchronous wind turbine with permanent magnets is modeled along with all the electronic power converters that are required for the interconnection with the medium voltage grid. All the individual models are connected together to form the overall model, including the medium voltage transmission lines, transformers, loads and their compensation capacitors, along with the wind turbine and the power converters. The wind turbine is connected in a bus of the medium voltage grid. Then, the harmonic content in both the bus of the wind turbine and in other buses of the grid is extracted and compared with the standard IEC 61000-3-6 that sets the limits for harmonic injection in medium voltage grid. Initially, the advantages of use of wind energy are mentioned compared to other conventional forms of energy. Furthermore, the problems caused by the presence of harmonics in the grid are discussed. A theoretical analysis of each section of the medium voltage grid is conducted. For each section, a model in Matlab / Simulink is also created, based on data from the Public Power Corporation of Greece and on equations related to each section. Then, every part of the system connecting the wind turbine to the medium voltage grid is analyzed and modeled in Matlab/Simulink. This system consists of a synchronous wind turbine with permanent magnets, DC-to-DC converter, three-phase inverter, filter and transformer. A closed loop control for each converter is also analyzed and modeled. Finally, the aforementioned models are built up into one single model. By varying the load factor of the grid transformers, the power factor and the number of wind turbines connected to the same bus, the harmonic content of various buses is extracted and checked if it complies with the standard IEC 61000-3-6. Moreover, the harmonic content of the voltage is calculated, when the system of wind turbine changes position in the present medium voltage grid, as well as when the wind speed is changed.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναφέρεται σε έδρανα ολίσθησης. Συγκεκριμένα, αναφέρεται στο σχεδιασμό και την κατασκευή ενός νέου, πρωτότυπου υβριδικού εδράνου ολίσθησης, το οποίο έχει τη δυνατότητα να λειτουργεί είτε ως υδροδυναμικό, είτε ως ενεργό ηλεκτρομαγνητικό, είτε ως υβριδικό, δηλαδή υδροδυναμικό και ενεργό ηλεκτρομαγνητικό ταυτόχρονα. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί ο σχεδιασμός και η κατασκευή του συγκεκριμένου υβριδικού εδράνου ολίσθησης, έγιναν υπολογισμοί και προσομοίωση του υδροδυναμικού πεδίου για τα υδροδυναμικά έδρανα ολίσθησης και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου για τα ηλεκτρομαγνητικά έδρανα στο πρόγραμμα ANSYS. Η προσομοίωση των υβριδικών εδράνων ολίσθησης έγινε με επαναληπτική διαδικασία μεταξύ του υδροδυναμικού και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου προκειμένου να υπολογίζεται το κάθε επιθυμητό μέγεθος. Για το σχεδιασμό του υβριδικού εδράνου ολίσθησης χρησιμοποιήθηκε το σχεδιαστικό πρόγραμμα CATIA. Για την προσομοίωση του ελέγχου του υβριδικού εδράνου ολίσθησης, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Matlab, το οποίο ενεργοποιεί το πρόγραμμα Ansys για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών του υδροδυναμικού και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του εδράνου και το Simulink module του Matlab για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών του ελέγχου, ώστε να γίνονται όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί αυτοματοποιημένα. Τέλος, έγιναν υπολογισμοί και προσομοίωση δυναμικής περιστρεφόμενων αξόνων, με στήριξη του ρότορα σε δύο έδρανα και δίσκο προσαρμοσμένο στον ρότορα, στο πρόγραμμα Matlab, με σύνδεση με το Ansys για τον υπολογισμό των συντελεστών ελαστικότητας και απόσβεσης και το Simulink module του Matlab για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών του ελέγχου, με σκοπό την ολοκληρωμένη ανάλυση του συστήματος. Συμπερασματικά, μέσω της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής αποδεικνύεται πως ο σχεδιασμός, η λειτουργία και η κατασκευή του συγκεκριμένου πρωτότυπου υβριδικού εδράνου ολίσθησης είναι εφικτά, και από τα αποτελέσματα προκύπτει πως η λειτουργία ενός τέτοιου υβριδικού εδράνου ολίσθησης, έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα έδρανα στήριξης περιστρεφόμενων αξόνων, είτε αυτά είναι απλά είτε υβριδικά και μπορεί να εφαρμοστεί είτε σε εργαστηριακό επίπεδο είτε σε βιομηχανικές εφαρμογές. / The present doctoral thesis refers to hydrodynamic journal bearings. Specifically, it refers to the design and construction of a new, innovative hybrid journal bearing, which has the ability to function either as hydrodynamic or active magnetic or hybrid, i.e. both hydrodynamic and active magnetic, at the same time. In order to be performed the design and construction of the specific hybrid journal bearing, calculations and simulation of the hydrodynamic field for the hydrodynamic journal bearings in the program ANSYS, have been made. The simulation of the hybrid journal bearings has been made with iterative process, between the hydrodynamic and active magnetic field, so that every desired magnitude can be calculated. For the design of the hybrid journal bearing, the designing program CATIA has been used. For the simulation of the control of the hybrid journal bearing, the program Maltab has been used, which activates the program Ansys, for the calculation of the features of the hydrodynamic and active magnetic field of the bearing and the Simulink module of Maltab, for the calculation of the features of control, so that all necessary calculations can be made automated. Finally, calculations and simulation of rotor dynamics, with support of the rotor in two bearings and disc adjusted to the rotor, in Maltab, in connection to Ansys, for the calculation of the elastic and damping coefficients and the Simulink module of Maltab, for the calculation of the features of control, have been made, having as a purpose the complete analysis of the system. In conclusion, through the specific doctoral thesis, it is proved that the design, function and construction of the specific, new hybrid journal bearing, can be achieved and the results show that the function of such a hybrid journal bearing, has many advantages compared to other bearings of support of rotors, either they are simple or hybrid and it can be applied either to laboratory level or industrial applications.

With increasing oil price and mounting environment concerns, cleaner and sustainable energy solutions have been demanded. At present transportation constitutes a large portion of the energy consumed and pollution created. In this work, two hybrid vehicle powertrain technologies were studied, a fuel cell - battery hybrid and two internal combustion engine - battery/ultracapacitor hybrids. Powertrain performance models were built to simulate the performance of these new designs, and to assess the feasibility of a fuel cell hybrid power backup system for a special type of vehicles, elevators in high-rise buildings, using the ADvanced VehIcle SimulatOR (ADVISOR) first. The model was then applied to evaluate the two-mode hybrid powertrain for more common vehicles - commercial trucks, showing potential fuel consumption reduction. To improve modeling accuracy, a new and more flexible tool for modeling multi-physics systems, Modelica/Dymola, was used to carry out the modeling and analysis of next generation hybrid electric vehicles, exploring the potentials of new hybrid powertrain architectures and energy storage system designs. The study forms the foundation for further research and developments.

This thesis presents a distributed power-management architecture for concentrating photovoltaic (CPV) systems. Specifically, the Δ-conversion scheme with voltage equalization is analyzed and verified for the CPV system from Morgan Solar, Inc. This architecture uses inverting buck-boost converters, denoted Δ-converters, which equalize the voltages of neighbouring CPV cells in a series-connected string of cells and improve the systems tolerance to parameter variations. The power benefits of Δ-conversion and the Δ-converter current distributions are investigated using statistical simulations. The effectiveness of Δ-conversion in the presence of randomly distributed mismatches is demonstrated, and current cascading is identified as the main design challenge. The Δ-converter is modelled and compensated using Middlebrook's Extra Element Theorem. Analysis of measured data from a six-cell CPV system demonstrate the benefits of Δ-conversion under realistic scenarios. Experimental results from prototype systems show up to 31% power benefits in the presence of mismatches.

The Cooperative Analog/Digital Signal Processing (CADSP) research group's approach to signal processing is to see what opportunities lie in adjusting the line between what is traditionally computed in digital and what can be done in analog. By allowing more computation to be done in analog, we can take advantage of its low power, continuous domain operation, and parallel capabilities. One setback keeping Analog Signal Processing (ASP) from achieving more wide-spread use, however, is its lack of programmability. The design cycle for a typical analog system often involves several iterations of the fabrication step, which is labor intensive, time consuming, and expensive. These costs in both time and money reduce the likelihood that engineers will consider an analog solution. With CADSP's development of a reconfigurable analog platform, a Field-Programmable Analog Array (FPAA), it has become much more practical for systems to incorporate processing in the analog domain. In this Thesis, I present an entire chain of tools that allow one to design simply at the system block level and then compile that design onto analog hardware. This tool chain uses the Simulink design environment and a custom library of blocks to create analog systems. I also present several of these ASP blocks, covering a broad range of functions from matrix computation to interfacing. In addition to these tools and blocks, the most recent FPAA architectures are discussed. These include the latest RASP general-purpose FPAAs as well as an adapted version geared toward high-speed applications.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται αναλυτική περιγραφή της λειτουργίας της διάταξης του Μεταγωγέα Τάσης Υπό Φορτίο ενός μετασχηματιστή υψηλής τάσης 150 kV/ 21 kV. Επίσης, περιγράφονται και αναλύονται σφάλματα που εμφανίζονται σε μετασχηματιστές με Μεταγωγέα Τάσης Υπό Φορτίο με χρήση εμπειρικών δεδομένων από την εταιρεία Δ.Ε.Η. Α.Ε. και τη θεωρητική ανάλυση και εξήγησή τους μέσα από βιβλιογραφική μελέτη . Συγκεκριμένα, περιγράφονται τα αίτια που δημιουργούν αυτά τα σφάλματα, τα συμπτώματα που εμφανίζονται στο μετασχηματιστή και το μεταγωγέα τάσης , οι επιπτώσεις των σφαλμάτων αυτών στο μετασχηματιστή και τη διάταξη του μεταγωγέα τάσης . Επιπλέον, γίνεται αναφορά στα συστήματα προστασίας που διαθέτει ο μετασχηματιστής και ο μεταγωγέας τάσης προκειμένου να προστατευθεί από τις επιπτώσεις αυτών των σφαλμάτων. Στη συνέχεια, μελετάται συγκεκριμένο σφάλμα, που παρουσιάστηκε στο Μ/Σ 150 kV/21 kV Νο1 του Υ/Σ 150 kV/21 kV των Ελληνικών Ναυπηγείων Σκαραμαγκά, και καταγράφεται η αντιμετώπισή του βήμα προς βήμα σε συνεργασία με την εταιρεία ΠΑΡΑΛΟΣ ΤΕΧΝΙΚΗ Α.Ε., στην οποία ανατέθηκε η επίλυση του σφάλματος. Τέλος, μέσα από την προσομοίωση ενός Μ/Σ υψηλής τάσης με μεταγωγέα τάσης υπό φορτίο με χρήση του λογισμικού πακέτου MatLab/SimuLink κατανοούμε σε βάθος τη λειτουργία του μεταγωγέα τάσης υπό φορτίο. Η προσομοίωση περιλαμβάνει την εφαρμογή διαταραχών της τάσης του δικτύου στο Μ/Σ στην περίπτωση ορθής και εσφαλμένης λειτουργίας του οργάνου του ρυθμιστή τάσης, καθώς η εσφαλμένη λειτουργία του ρυθμιστή τάσης ήταν και η αιτία του σφάλματος στο Μ/Σ του Υ/Σ 150 kV/21 kV των Ελληνικών Ναυπηγείων Σκαραμαγκά. / The particular project deals with the detailed description of the layout and the operation of the on load tap changer belonging to a transformer of high tension 150kV/21 kV. Furthermore, it describes and analyzes faults that occurs to transformers with on load tap changer using empirical data from DEI S.A. (Public Power Corporation) as well as theoretical analysis and explanation based on bibliography. In particular, there are described the reasons behind these faults , the symptoms that appear to the transformer and the tap changer and the consequences to the transformer and the layout of the tap changer. Moreover, there is reference to the protection systems that the transformer and the tap changer have in order to be protected from the consequences of the faults. Further on, a particular troubleshooting is studied that occurred at the transformer 150 kV/21 kV no1 of the high voltage substation 150 kV/21 kV at the Hellenic Shipyards of Skaramagas and its handling is reported step by step in association with PARALOS TECHNICAL S.A. , the company which was assigned to solve the troubleshooting. Finally, the operation of the on load tap changer is studied in depth through simulation of a high voltage transformer with on load tap changer using MatLab/SimuLink software package. The simulation includes the application of voltage variations at the transformer, occurred to the high voltage network in the case of orderly or disorderly operation of the voltage regulator, as the faulty operation of the voltage regulator was the reason behind the troubleshooting of the transformer of the substation of 150 kV/ 21 kV at the Hellenic Shipyards of Skaramagas.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία υλοποιείται η δημιουργία ενός user-friendly περιβάλλοντος μέσω του λογισμικού SIMULINK του MATLAB με τη βοήθεια του οποίου είναι δυνατή η αναπαράσταση τόσο των μοντέλων μίας ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδοσίας (doubly-fed induction generator) όσο και των υπόλοιπων συνιστωσών του συστήματος. Ο χρήστης μπορεί ανά πάσα στιγμή να επεμβαίνει στα στοιχεία και της παραμέτρους μίας ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδοσίας, να θέτει τις δικές του τιμές, και να ελέγχει τη συμπεριφορά και τις αποκρίσεις της. Αναλυτικότερα, στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια επισκόπηση της χρήσης των αιολικών συστημάτων και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας γενικότερα σε Ελλάδα και Ευρώπη, καθώς και κάποια οικονομικά στοιχεία που προκύπτουν. Παρουσιάζονται επιπλέον οι νέες κατευθύνσεις και το μέλλον της αιολικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικά δομικά εξαρτήματα μιας ανεμογεννήτριας, αναλύεται η έννοια της αεροδυναμικής μετατροπής όπως και οι κύριες μέθοδοι αεροδυναμικού ελέγχου που εφαρμόζονται. Εν συνεχεία αναφέρονται οι πιο διαδεδομένοι τύποι ανεμογεννητριών με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους, καθώς και οι πιο συνήθεις παραλλαγές της ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδοσίας όπου και θα εξετάσουμε διεξοδικά στην παρούσα εργασία. Στο τρίτο κεφάλαιο εξάγεται αναλυτικά η δυναμικές εξισώσεις μιας επαγωγικής μηχανής, καθώς και ο διανυσματικός έλεγχος της. Στο τέταρτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το μοντέλο που περιγράφει μια ανεμογεννήτρια διπλής τροφοδοσίας, γίνεται εξαγωγή των εξισώσεων λειτουργίας της από το ηλεκτρικό ισοδύναμο της και παρατίθεται η θεωρία του διανυσματικού ελέγχου της μηχανής στη μόνιμη κατάσταση της. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο, παρουσιάζεται βήμα προς βήμα η δημιουργία ενός φιλικού στον χρήστη περιβάλλοντος -που δημιουργήθηκε σε SIMULINK περιβάλλον- για τη διαχείριση μίας DFIG, και γίνεται σχολιασμός γραφικών παραστάσεων και αποκρίσεων της μηχανής τόσο στη μόνιμη λειτουργία της, όσο και σε πιο ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Στα παραρτήματα Α και Β δίνεται το ευρετήριο των συμβόλων και των παραμέτρων που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση της DIFG που εμπεριέχονται στα υποσυστήματα της γεννήτριας, του μετατροπέα και των ελεγκτών. / -

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-12-01T23:34:00Z No. of bitstreams: 1 DanielHolandaNoronha_DISSERT.pdf: 2617561 bytes, checksum: 88cfc246d074eabfd971d5b81edbf109 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-12-05T21:07:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DanielHolandaNoronha_DISSERT.pdf: 2617561 bytes, checksum: 88cfc246d074eabfd971d5b81edbf109 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T21:07:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielHolandaNoronha_DISSERT.pdf: 2617561 bytes, checksum: 88cfc246d074eabfd971d5b81edbf109 (MD5) Previous issue date: 2017-11-20 / A import?ncia do uso de FPGAs como aceleradores vem crescendo fortemente nos ?ltimos anos. Companhias como Amazon e Microsoft est?o incorporando FPGAs em seus data centers, objetivando especialmente acelerar algoritmos em suas ferramentas de busca. No centro dessas aplica??es est?o algoritmos de aprendizado de m?quina, como ? o caso da M?quina de Vetor de Suporte (SVM). Entretanto, para que essas aplica??es obtenham a acelera??o desejada, o uso eficiente dos recursos das FPGAs ? necess?rio. O projeto possui como objetivo a implementa??o paralela em hardware tanto da fase feed-forward de uma M?quina de Vetores de Suporte (SVM) quanto de sua fase de treinamento. A fase feed-forward (infer?ncia) ? implementada utilizando o kernel polinomial e de maneira totalmente paralela, visando obter a m?xima acelera??o poss?vel ao custo de uma maior utiliza??o da ?rea dispon?vel. Al?m disso, a implementa??o proposta para a infer?ncia ? capaz de computar tanto a classifica??o quanto a regress?o utilizando o mesmo hardware. J? o treinamento ? feito utilizando Otimiza??o Sequencial M?nima (SMO), possibilitando a resolu??o da complexa otimiza??o da SVM atrav?s de passos simples. A implementa??o da SMO tamb?m ? feita de modo extremamente paralelo, fazendo uso de t?cnicas para acelera??o como a cache do erro. Ademais, o Kernel Amig?vel ao Hardware (HFK) ? utilizado para diminuir a ?rea utilizada pelo kernel, permitindo que um n?mero maior de kernels seja implementado em um chip de mesmo tamanho, acelerando o treinamento. Ap?s a implementa??o paralela em hardware, a SVM ? validada por simula??o e s?o feitas an?lises associadas ao desempenho temporal da estrutura proposta, assim como an?lises associadas ao uso de ?rea da FPGA. / The importance of Field-Programmable Gate Arrays as compute accelerators has dramatically increased during the last couple of yers. Many companies such as Amazon, IBM and Microsoft included FPGAs in their data centers aiming to accelerate their search engines. In the center of those applications are many machine learning algorithms, such as Support Vector Machines (SVMs). For FPGAs to thrive in this new role, the effective usage of FPGA resources is required. The project?s main goal is the parallel FPGA implementation of both the feed-forward phase of a Support Vector Machine as well as its training phase. The feed-forward phase (inference) is implemented using the polynomial kernel in a highly parallel way in order to obtain maximum throughput at the cost of some extra area. Moreover, the inference implementation is capable of computing both classification and regression using a single hardware. The training phase of the SVM is implemented using Sequential Minimal Optimization (SMO), which enables the resolution of a complex convex optimization problem using simple steps. The SMO implementation is also highly parallel and uses some acceleration techniques, such as the error cache. Moreover, the Hardware Friendly Kernel (HFK) is used in order to reduce the kernel?s area, enabling the increase in the number of kernels per area. After the parallel implementation in hardware, the SVM is validated by simulation. Finally, analysis associated with the temporal performance of the proposed structure, as well as analysis associated with FPGA?s area usage are performed.