DISEÑO DE CIRCUITOS

Autor: ALOU CERVERA PEDRO.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: E.T.S.I. INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.

Resumen: La alimentación de los nuevos circuitos electrónicos y microprocesadores de altas prestaciones es de gran complejidad y requiere de fuentes de alimentación muy específicas y de alta calidad. Los microprocesadores se encuentran en un proceso de constante evolución y mejora lo que supone un reto para las respectivas fuentes de alimentación ya que han de cumplir unas especificaciones cada vez más exigentes. En este sentido se han de destacar tres aspectos críticos en la evolución de la alimentación de los nuevos microprocesadores y circuitos integrados similares: 1) En primer lugar, la tensión de alimentación es muy baja. De los 5V de tensión de alimentación de hace quince o veinte años se ha pasado a 3'3V, 2V, 1'5V, 1'2V e incluso 0'8V. 2) En segundo lugar, al ir aumentando las prestaciones de los circuitos electrónicos, la corriente eléctrica que ha de suministrar la fuente de alimentación es muy alta (50A, 70A e incluso 100A). 3) Por último, las especificaciones de respuesta dinámica que estas fuentes de alimentación deben cumplir son cada vez más críticas, complicando el diseño de la fuente de alimentación. Estos tres aspectos hacen que el diseño de las fuentes de alimentación de estos circuitos sea cada vez más complicado y se vienen proponiendo constantemente nuevas soluciones para intentar resolver los problemas que van surgiendo y que van convirtiendo en obsoletas algunas de las soluciones que antes sí que eran aplicables. La presente Tesis doctoral se centra en soluciones topológicas que desde alta tensión de entrada sean capaces de alimentar correctamente a los nuevos circuitos electrónicos y sus exigentes especificaciones. Se analizan y comparan diferentes técnicas de Rectificación Síncrona y se propone de forma original un nuevo circuito para conseguir tener Rectificación Síncrona Autoexcitada en topologías aplicables a las nuevas necesidades. Se propone y se valida el uso de topologías con gobierno simétrico del transformador para alimentar estos circuitos. Se analiza la influencia de la respuesta dinámica en la topología Reductor Multifase y se comprueba su limitación para trabajar con tensión de entrada alta, proponiendo y validando como topología alternativa el Medio Puente Multifase. Por último, se propone de forma original dos nuevas soluciones, basadas en dos etapas en cascada, se determina su campo de aplicación y se comparan estas nuevas soluciones con otras alternativas.

Autor: FERNANDEZ HERRERO CRISTINA .
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: E.T.S.I. INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.

Resumen: Este trabajo de investigación está centrado en la Electrónica de Potencia, en el diseño de fuentes de alimentación CC/CC que requieren no establecer contacto entre la fuente de energía y la carga, llamadas de transferencia de energía "sin contacto". La fuente de alimentación está dividida en dos partes con independencia física, de modo un transformador magnético funciona como nexo energético entre la fuente energía y la carga. Cada uno de los devanados del transformador está en cada una de estas partes: el primario junto a la fuente de energía y el secundario junto a la carga. Cuando los devanados primario y secundario están suficientemente cerca se produce el acoplamiento magnético y se transfiere energía a la carga. Debido al bajo acoplamiento del transformador, la transferencia de energía es bastante ineficiente. El objetivo primordial de esta tesis es proporcionar unas reglas de diseño sencillas, orientadas a la mejora del rendimiento de fuentes de alimentación conmutadas CC/CC para aplicaciones de transferencia de energía sin contacto con muy baja potencia de funcionamiento (mili vatios). Está especialmente orientada al aumento de autonomía de un implante de cóclea (implante auditivo que permite percibir sonidos a pacientes completamente sordos mediante la estimulación directa del nervio auditivo). Las principales aportaciones originales del presente trabajo pueden resumirse en los siguientes puntos: · Análisis de sensibilidad para la obtención de reglas de diseño del transformador. Empleando una herramienta de elementos finitos se ha podido establecer una relación entre los parámetros geométricos del transformador (dimensiones de los devanados, dimensiones de las pistas) y sus parámetros eléctricos (inductancia, capacidad, resistencia, acoplamiento). · Presentación de un procedimiento de diseño de los transformadores de bajo acoplamiento sin núcleo magnético que permite maximizar el acoplamiento, minimizar la resistencia y obtener la inductancia precisa en los devanados del transformador. Este procedimiento está basado en la combinación de métodos analíticos y simulación con herramientas de elementos finitos. · Metodología de modelado de convertidores CC/CC resonantes mediante técnicas clásicas de alterna sustituyendo la etapa rectificadora por una impedancia equivalente, teniendo en cuenta las capacidades parásitas de los diodos rectificadores. El tiempo de carga y descarga de estas capacidades parásitas no es despreciable en los casos de muy baja corriente de salida, y su efecto debe que ser considerado en el análisis del circuito. · Presentación de un convertidor con inversor de único interruptor, tanque resonante serie en el secundario y rectificador de media onda. Con este convertidor CC/CC se consigue mejorar el rendimiento frente a convertidores para aplicaciones con transferencia de energía sin contacto ya existentes en el estado de la técnica. · Modelos de los convertidor con tanque resonante serie o tanque resonante paralelo y rectificador de media onda, considerando el efecto ya mencionado de las capacidades parásitas de los diodos. Los modelos propuestos han sido validados mediante simulación y mediante la construcción y medida de prototipos. · Análisis empleando los modelos propuestos del funcionamiento de los convertidores antes mencionados: efecto de las capacidades parásitas de los diodos rectificadores, diseño del tanque resonante, efecto de la variación del acoplamiento y efecto de la variación de la carga. Estos procedimientos de diseño, modelado y análisis han servido para el desarrollo de dos prototipos de fuentes de alimentación para implantes de cóclea, que mejoran significativamente la autonomía de los sistemas actualmente comercializados. Se han conseguido por tanto los objetivos propuestos al inicio de esta tesis de mejora de la autonomía y aumento del tiempo de vida de las baterías, llegando a doblarse la autonomía en los mejores casos.

Autor: GARRIDO GONZÁLEZ MATÍAS JAVIER.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: E.T.S.DE TELECOMUNICACIÓN.
Centro de realización: E.T.S.I. DE TELECOMUNICACIÓN DE LA U.P.M..

Resumen: Tomando como punto de partida los trabajos de investigación en arquitecturas para la codificación de vídeo realizados en el departamento de Ingeniería Electrónica de la E.T.S.I. de Telecomunicación y en el departamento de Sistemas Electrónicos y de Control de la E.U.I.T. de Telecomunicación, ambos de la U.P.M, en esta Tesis se propone una arquitectura de codificación de vídeo multiestándar eficiente y flexible que puede utilizarse para la implementación de codificadores conformes con los estándares basados en el lazo de codificación híbrido como la Recomendación H.263 o los estándares ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2) e ISO/IEC 14496-2 (MPEG-4). Con el doble objetivo de validar la arquitectura propuesta y experimentar con las metodologías de diseño de sistemas en un chip se diseña una realización de la mencionada arquitectura para la codificación de vídeo H.263. En primer lugar, se presenta un estudio exhaustivo de la Recomendación H.263 y de los estándares MPEG-2 y MPEG-4 desde el punto de vista de las tareas que realiza el codificador. El citado estudio permite constatar que las similitudes entre los diferentes estándares son suficientes como para que resulte útil investigar en una arquitectura multiestándar. En segundo lugar, se propone una arquitectura, MVIP-2, eficiente y flexible para la codificación de vídeo conforme a los estándares basados en el lazo de codificación híbrido. La arquitectura MVIP-2 está compuesta por un procesador RISC y procesadores especializados en las diferentes tareas de codificación y utiliza tres niveles de secuenciamiento (de pel, de macrobloque y de imagen). En tercer lugar, se presenta una realización de MVIP-2 para codificación de vídeo H.263 que se prototipa sobre una plataforma basada en FPGA. Las prestaciones de esta realización superan las de las realizaciones presentadas en publicaciones internacionales para la misma frecuencia de reloj. También se lleva a cabo un estudio de las modificaciones que sería necesario realizar en este diseño para que fuera capaz de codificar vídeo conforme a los estándares MPEG-2 y MPEG-4, el cual concluye que las modificaciones a realizar serían pequeñas para el perfil Principal, nivel Principal de MPEG-2 y para el perfil Simple de MPEG-4. Finalmente, el diseño de la realización antes mencionada permite definir y ensayar una nueva metodología de prototipado rápido para sistemas en un chip. Esta metodología, que es independiente del diseño y de la plataforma sobre la que se realice el sistema, permite el desarrollo de un prototipo del sistema en una fase temprana del ciclo de diseño, posibilitando un desarrollo más rápido del software, al no ser tan dependiente la depuración de las co-simulaciones hardware-software y del hardware, utilizando una estrategia de dividir para vencer.

Autor: DEBBAT MOHAMMED BENMADANI.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: upc .
Centro de realización: ENGINYERIA ELECTRÒNICA.

Resumen: Los convertidores de la electrónica de potencia se utilizan extensamente en las fuentes de alimentación en aplicaciones aerospaciales, control de motores, y en diversas aplicaciones industriales. Estos convertidores son sistemas conmutados de estructura variable. Debido a la acción de conmutación, la presencia de componentes no lineales (e.g., los transistores y los diodos de potencia) y del control por realimentación (e. g., control PWM, Histéresis), estos sistemas son altamente no lineales siendo capaces de exhibir fenómenos no lineales en forma de bifurcaciones y dinámicas complejas como el caos. En la última década, las bifurcaciones y sus correspondientes perdidas de estabilidad en convertidores de electrónica de potencia han sido extensivamente estudiadas. Varios modelos para modelar estos fenómenos se han propuesto. Tradicionalmente, la herramienta más usada es el modelo promediado. La utilización de este modelo se basa en las aproximaciones siguientes: 1) el estado estacionario nominal del sistema es un punto de equilibrio, 2) existe solamente un estado estacionario, y 3) el ciclo de trabajo es una variable temporal continua. Sin embargo, para los convertidores de la electrónica de potencia, las realidades son: 1) el estado estacionario nominal del sistema es una órbita periódica (ciclo límite), 2) muchos estados estacionarios periódicos y aperiódicos pueden coexistir, y 3) el ciclo de trabajo es una variable discreta en tiempo. Debido a la utilización de las aproximaciones anteriores, el modelo promediado no puede predecir exactamente algunos fenómenos no lineales (e. g., sub-armónicos y caos) en estos sistemas. La necesidad de un modelo exacto para predecir y detectar estos fenómenos es muy importante. El planteamiento conveniente que preserva la naturaleza conmutada del sistema y permite a la vez un análisis matemático riguroso es el uso del modelo discreto. Este modelo se obtiene muestreando las variables de estado continuas en una instantes predeterminadas. Debido a que la mayoría de los convertidores de electrónica de potencia funcionan de una manera cíclica, trabajar con variables de estado muestreadas parece ser la manera natural de modelar estos sistemas. El modelo discreto se ha utilizado recientemente con éxito para predecir fenómenos no lineales en convertidores elementales buck, boost, y buck-boost. Todos los convertidores citados anteriormente están caracterizados por tener dos variables de estado y dos diferentes configuraciones lineales básicas siendo por lo tantos sistemas lineales a tramos. En este trabajo, se ha construido un modelo general discreto para el estudio de la dinámica de cualquier sistema lineal a tramos de múltiples configuraciones y de orden elevado. Este modelo general está en forma de un mapa de Poincaré obtenido por la composición de mapas convenientes en secciones locales. Estos últimos se obtienen a su vez a partir del conjunto de ecuaciones diferenciales lineales que describen el comportamiento dinámico del sistema durante cada intervalo de conmutación. Se ha obtenido que el mapa esta compuesto por una ecuación de recurrencia vectorial y unas ecuaciones en forma de restricciones sobre las variables de estado muestreadas y los instantes de la conmutación. El número de restricciones depende directamente del número de las configuraciones del sistema y de la estrategia del control usada. Usando este modelo discreto, se han obtenido las expresiones analíticas generales para los puntos fijos que representan las órbitas periódicas nominales. Para el estudio de estabilidad, la expresión generale de la matriz de Jacobiana se ha obtenido también.

Autor: MATAS ALCALA JOSE.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: En la tesis doctoral se propone una metodología sistemática para la síntesis de controladores no lineales en modo deslizamiento, basados en la teoría de linealización por realimentación. Es ta técnica proporciona a los convertidores estudiados un elevado grado de robustez frente a perturbaciones en la línea, en la carga y en el seguimiento de consignas variables en tiempo. Los controladores derivados se presentan desde una perspectiva continua o discreta en el tiempo, dependiendo de la complejidad de controlador, pues la implementación se propone que sea analógica o mediante un procesador digital de señal (DSP9. La tesis aborda también una nueva metodología para la síntesis de controladores basados en la linealización por realimentación empleando la promediación de los estados del convertidor, con la que se obtienen controladores de sencilla implementación, sin precisar de sensores de corriente. Esta técnica logra resultados satisfactorios en la regulación y seguimiento de señal en convertidores dc-dc de baja tensión, y en la paralelización de convertidores dc-dc- con esquemas de repartición equitativa de la carga entre los módulos. Los resultados de esta parte de la tesis han demostrado excelentes prestaciones dinámicas. La tesis se enfoca también hacia la determinación de los coeficientes del controlador para conseguir prestaciones dinámicas óptimas, utilizando técnicas basadas en teoría de LQR o técnicas de optimización mediante algoritmos genéticos. Por último, se ha explorado la aplicación de técnicas de control difuso para el control de convertidores de potencia, proponiéndose un circuito integrado programable de alta velocidad en tecnología CMOS adaptable para el control de convertidores que sustituye a la superficie de control difuso mediante un número finito de planos. La tesis concluye con la obtención de un alto número de resultados experimentales y de simulación que validan las hipótesis de partida y los resultados analíticos de este trabajo de investigación.

Autor: ESPEJO REDONDO JOSE ALBERTO.
Año: 2002.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR.
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: En esta tesis se proponen técnicas para la optimización del diseño de circuitos integrados digitales considerando sus características de área y velocidad. Dichas técnicas se basan en el mecanismo de transformaciónes estructuralesde adición y eliminación de sustancias lógicas (Redundancy Addition and Removal, RAR). Sobre este mecanismo, se realiza un estudio sistemático y se obtienen novedosas conclusiones que permiten superar los límites que presenta. Además de superar dichos límites, extiende el campo de actuación de dichas transformaciones para que puedan ser empleadas directamente sobre circuitos previamente mapeados. El resultado es la definición de una nueva forma de cálculo de tranformaciones lógicas que puede ser aplicada de manera eficiente y eficaz sobre cualquier tipo de circuito lógico. La aplicación de dicha teoría se concreta en la generación de una herramienta de diseño asistido por computador que consigue circuitos digitales más pequeños y más rápidos que los diseñados con las técnicas convencionales. Dicha herramienta se aplica a la optimización de funciones lógicas implementadas en circuitos ASIC y en circuitos FPGA basadas en multiplexores

Autor: VIERA PÉREZ JUAN CARLOS.
Año: 2002.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE GIJÓN.

Resumen: En los últimos años se viene constatando un interés creciente respecto a la posibilidad de aplicar carga rápida de Ni-Cd y de Ni-NH de media y gran capacidad como las empleadas en aplicaciones de tracción eléctrica lo que permitirá reducir de forma importante el tiempo de recarga. Sin embargo, la aplicación de carga rápida solo es posible si se lleva a cabo un control muy estricto de todo el proceso que evita que el aumento de precisión y de temperatura que acompaña a la aplicación de regímenes de carga elevados degrade las características de funcionamiento de las baterías. La falta de información fechaciente y el desconocimiento general existente sobre la respuesta de las baterías de media-gran capacidad frente a procesos de carga rápida (especialmente en el caso de tecnologías novedosas como la de Ni-MH) ha llevado al planteamiento de métodos de carga ineficientes que conducen a daños irreparables en las baterías. De ahí que en el presente trabajo se aborde en una primera etapa el estudio exhaustivo del comportamiento de las baterías frente a procesos de carga rápida, delimitando de forma clara los márgenes de aplicación de la misma en función de la tecnología de la batería y otros parámetros de funcionamiento como la temperatura ambiente. En una segunda etapa se analizan en base a los resultados obtenidos diferentes métodos de carga comparando su efectividad (capacidad efectiva de la batería al final de la carga respecto a la capacidad nominal) y seguridad (condiciones finales de presión y temperatura en la batería). Finalmente, se propone un método optimizado de carga rápida que permite una gestión correcta de la energía de la batería mantenimiento su capacidad efectiva y su vida de servicio.

Autor: SERRANO FINETTI ROBERTO ERNESTO.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: El objetivo de esta tesis es establecer la utilidad de la tomografía de impedancia eléctrica (TIE) en la estimación de la función pulmonar unilateral (FPU), definiendo los métodos que nos han de conducir a su uso como una técnica clínicamente aplicable y estableciendo así mismo sus principales limitaciones. Para conseguir este objetivo se plantea dividir la tesis en tres fases. La primera fase se centrará en estudiar los métodos de adquisición de señales para TIE con 16 electrodos y la generación de imágenes funcionales. Deberá establcerse un protocolo de medidas para su uso clínico que comprenda: colocación de electrodos, modo ventilatorio y posición del sujeto. Luego se definirá un procedimiento para la obtención de imágenes funcionales partiendo del procesamiento de las series temporales de transimpedancia previo a la reconstrucción, incluyendo la manera de atenuar los artefactos debidos a un mal contacto entre piel y electrodo. Por último, se definirá el método por el cual la imagen reconstruida será segmentada y cuantificada para estimar la FPU. En la segunda fase se procederá a una validación de los métodos propuestos, primero con la realización de medidas sobre voluntarios sanos y luego sobre candidatos a cirugía torácica; en este último caso, se contrastará los resultados de la FPU obtenidos de las imágenes funcionales TIE con los obtenidos mediante las pruebas gammagráficas de ventilación-perfusión que se utilizan normalmente como pruebas preoperatorias. Por último, la teracer fase se centra en la mejora de la aplicabilidad clínica mediante la reducción del número de electrodos necesarios en esta aplicación. El estudio se centrará en la posibilidad de estimar la FPU con medidas hechas reduciendo el número de electrodos a 8. Como conclusiones se puede decir que se han desarrollado métodos de medida y generación de imágenes funcionales que permiten la estimación de la FPU. Las herramientas informáticas desarrolladas permiten que el proceso de generación, segmentación y cuantificación de imágenes sea totalmente automatizable. Los resultados de la comparación entre la TIE y la gammagrafía de ventilación y perfusión indican una buena concordancia en el caso de la ventilación, no siendo así en el caso de la perfusión. Esto se debe en primer lugar al bajo SNR efectivo del actual sistema de tomografía y a la aparición de artefactos en las medidas que provocan a su vez distorisiones en la imagen a cuantificar. En la aplicabilidad clínica, esta puede mejorarse reduciendo el número de electrodos tal como muestran los resultados experimentales con 8 electrodos. Los beneficios de esta reducción estarían en la posibilidad de diseñar sistemas de tomografía más rápidos, con mayor SNR, con menor cross-talk entre canales, disminuyendo la probabilidad de aparición de los artefactos en las medidas.

Autor: ALDABAS RUBIRA EMILIANO.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: El objetivo de esta tesis es aportar mejoras y soluciones dentro de los actuales esquemas usados para la regulación de intensidad sobre cargas trifásicas. En primer lugar se justifica su aplicaicón a los bloques de regulación de par en los motores de inducción, haciendo un repaso a las técnicas más actuales de control de los mismos. En segundo lugar, dada la complejidad del problema y partiendo de la numerosa información publicada, el trabajo de esta tesis se ha focalizado en la mejora de una de las familias más utilizada de reguladores de corriente, la de los reguladores de histéresis con aplicación de vectores nulos. Así, en el primer capítulo se hace una enumeración de las principales líneas de actuación que se encuentran en la bibliografía especializada, en cuanto a esquemas y algoritmos de regulación de par y velocidad de motores de inducción. Tomando como centro el bloque funcional del regulador de corriente, en el segundo capítulo se hace un estudio del estado del arte de los mismos. Éstos son clasificados por familias y se describen de una manera somera los más destacados, poniendo de manifiesto sus ventajas e inconvenientes. Una vez planteado el problema, es decir, la obtención de una corriente de salida lo más cercana posible al vector de intensidad de referencia, en el tercer capítulo se presentan los reguladores de intensidad desarrollados. Todos ellos van encaminados hacia la optimización de uno o varios de los indicadores de prestaciones, entre los que podemos destacar la reducción del número de conmutaciones en las ramas del inversor de potencia, el mantenimiento del error de intensidad dentro del área o región de tolerancia y la máxima utilización de las posibilidades que ofrece la tensión del bus de continua. En el cuarto capítulo se presentan los resultados experimentales de algunos de los reguladores de intensidad propuestos. En base a la concordancia entre los resultados de simulación y los experimentales obtenidos, así como la comparación con otras estrategias de control bien conocidas, se puede comprobar la bondad de los algoritmos propuestos. Por último, en el capítulo quinto se extraen las conclusiones que permitirán plantear futuros trabajos de investigación en el área de los reguladores de intensidad trifásicos.

Autor: GUERRERO ZAPATA JOSEP M..
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: La tesis trata del control de convertidores continua-continua y de onduladores de los sistemas distribuidos de alimentación. En el trabajo se propone un nuevo método de síntesis de controladores no lineales para convertidores a partir la teoría de la linealización por realimentación, consiguiendo generalizar el circuito de control "one-cycle", sin utilizar sensores de corriente. Este procedimiento se utiliza para distintas estructuras de conversión de gran interés, tales como los convertidores para aplicaciones de baja tensión o los onduladores. Además, la tesis estudia el comportamiento dinámico de los convertidores continua-continua conectados en paralelo, utilizando técnicas de control sin líneas de comunicación. El núcleo central del trabajo se ha orientado a la paralelización de onduladores para aplicaciones de sistemas de alimentación ininterrumpida, utilizando también técnicas de reparto de corrientes sin comunicación entre módulos. En la tesis se han propuesto nuevos esquemas de control para mejorar la dinámica de estos sistemas y obtener sistemas distribuidos de alimentación ininterrumpida de elevadas prestaciones, tales como: una respuesta transitoria rápida, una excelente repartición de potencias y una baja distorsión armónica de la tensión de salida del sistema incluso, para el caso de cargas no lineales. Además los controladores sintetizados permiten una buena sincronización entre la tensión de salida y la tensión la red de suministro eléctrica. Los resultados experimentales están en correspondencia con los aspectos teóricos desarrollados a lo largo de este trabajo.

Autor: GOMARIZ CASTRO.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: En este trabajo se ha propuesto nuevos controladores difusos para reguladores conmutados que reduzcan tanto el carácter heurístico como la complejidad computacional de los diseños existentes. La capacidad de control "zonal" e interpolación de los controladores difusos se ha explotado en conjunción con varias técnicas analíticas de control que tienen en cuenta distintos modelos dinámicos del convertidor, asignando las leyes de control a las "zonas" de validez del modelo a partir del cual se obtienen. Esta asignación permite tanto la ecualización de dinámicas frente a perturbaciones de pequeña amplitud como el control en gran señal del arranque del regulador cualquiera que sea el valor de la tensión de salida a regular. En este sentido, se ha utilizado el control difuso desde una perspectiva analítica en contraposición a la perspectiva lingüística tradicional, reduciendo así el carácter heurístico de los diseños existentes y cu complejidad computacional. Los resultados obtenidos en este trabajo puede aplicarse al diseño de módulos de conversión de potencia de alto rendimiento con prestaciones extendidas al poder regular distintas tensiones de salida con las mismas dinámicas. En este sentido este trabajo se orienta al cumplimiento de los cada vez más exigentes requerimientos en términos de densidad de potencia, modularidad y flexibilidad en las aplicaciones de conversión de energía. Las posibilidades derivadas de la flexibilidad de estos controladores permiten extender el estudio realizado a otros convertidores y a otras leyes de control.

Autor: GAGO BARRIO JAVIER.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: La tesis se enmarca en el ámbito de las interferencias electromagnéticas en circuitos electrónicos ubicados en PCB. En todo problema de interferencias intervienen tres elementos: fuente, víctima y medio de propagación. Los programas de simulación EMI y la bibliografía ha puesto mucho énfasis en modelar los caminos de propagación, sin embargo, se ha hecho poco en el modelado de los componentes, sobre todo, desde el punto de vista del comportamiento de los mismos ante perturbaciones presentes en sus entradas. En esta tesis se han desarrollado y contrastado experimentalmente modelos circuitales que describen la susceptibilidad de los amplificadores operacionales (AO) ante perturbaciones de alta frecuencia moduladas en amplitud con señales aleatorias de baja frecuencia (que son la mayor parte de las perturbaciones aparecidas en los circuitos) en sus entradas de señal. También se ha obtenido y comprobado modelos para predecir las perturbaciones conducidas por los componentes digitales en sus líneas de alimentación. Estos modelos incluyen, como novedad respecto a los utilizados hasta ahora en la bibliografía, la impedencia del Cl entre sus terminales de alimentación, y la forma temporal de la corriente de conmutación, lo que permite predecir mejor la forma temporal de la perturbación. Se ha descrito asimismo unos métodos para obtener experimentalmente los parámetros de estos modelos en cualquier componente, a base de ensayos estadarizados. Paralelamente se han descrito y probado unos ensayos basados en circuitos de test propuestos, que permiten comparar la susceptibilidad de diferentes AO ante perturbaciones por sus entradas de alimentación. También se ofrecen métodos de ensayo para comparar la susceptibilidad de diferentes Cl digitales ante perturbaciones de RF moduladas en AM presentes en su entrada de señal o de alimentación. Por último, para obtener información de la emisión radiada de un componente, se ha desarrollado una sonda de campo magnético próximo de alta directividad que permite identificar los componentes ruidosos en un PCB o estimar la radiación de cada componente por separado. A pesar de que se ubique muy cerca de uno de otro.

Autor: CATALA LÓPEZ JORDI.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Autor: RIBAS BUENO JAVIER.
Año: 2001.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: MARINA CIVIL .
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES E INGENIEROS INFORMÁTICOS DE GIJON.

Resumen: La alimentación eficiente de lámparas de descarga es un campo de creciente interés industrial ya que gran parte del consumo mundial de energía eléctrica se destina actualmetne a la producción de luz. La alimentación de lámparas de descarga mediante cirucitos electróncios permite un importante incremento de las prestaciones de este tipo de sistemas, tales como: mayor rendimiento, menor peso y tamaño, eliminación del efeco estroboscópico,mejor aprovechamiento de la vida útil de la lámpara, etc. En el presente trabajo doctoral se pretende realizar algunas aportaciones dentro del campo de circuitos electróncios para la alimentación de lámparas de descarga. Se busca obtener nuevos circuitos de alimentación que permitan un aprovechamiento más eficiente de la energía elécrica con el menor coste posible.Se persiguen dos objetivos perfectamente diferenciados. El primero encaminado a la obtención de modelos que permitan estudiar la interacción entra el balasto electrónico y la lámpara para la optimización del diseño de inversores resonantes. El segundo dirigido a la obtención de nuevas topologías de potencia y nuevas estrategias de control adecuadas para las mismas, a fin de obtener balastos electrónicos de tamaño y precio reducidos. En el presente trabajo se proponen dos nuevas topologías derivadas de la integración de un convertidor reductor con un puente completo. Estos dos circuitos se encuentran especialmente indicados para la alimentación de lámparas de alta intensidad de descarga en el rango 150-250W. Para este rango de potencia, los esfuerzos en los interruptores del circuito son pequeños,permitiendo el empleo de transistores de bajo coste. En el presente trabajo se propone una nueva estrategia de control auto-oscilante optimizada para su empleo en topologías integradas de una sola etapa. Esta estrategia consiste, en forma resumida,en generar un pulso de control de duración fija coincidiendo con el cruce por cero de la corriente resonante. A esta estrategia se la ha denominado: control ZC-ton. Esta forma de control permite una optimización de los esfuerzos en los interruptores de los convertidores obtendios mediante integración de etapas. Otra de las aportaciones relevantes del presente trabajo doctoral se centra en el estudio de la interacción dinámica entre inversores resonantes y lámparas de descarga. En este campo se ha propuesto un nuevo modelo de peiqueña señal para lámparas de descarga. Este modelo permite el estudio sistemático del conjunto balasto-lámpara mediante la aplicación del método de promediado generalizado. Este procedimeinto se ha empleado para el estudio de la estabilidad del punto de funcionamiento tanto para blastos funcionando en bucle abierto como para balastos con la estrategia de control auto-oscilante propuesta.

Autor: VIDAL IDIARTE ENRIC.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: Los convertidores continua-continua forman parte de un sector industrial de gran desarrollo tecnológico debido en gran parte a las aplicaciones que se derivan de su utilizacion. Estas aplicaciones se concentran fundamentalmente en tres areas significativas: -el sector aeroespacial. -el sector informatico -el sector de la instrumentacion electronica En el primer caso, los convertidores continua-continua forman parte del nucleo de la alimentacion de los satelites de telecomunicaciones. En el segundo caso constituyen la parte basica de la fuente de alimentacion de los ordenadores personales. Por ultimo, en el sector de la isntrumentacion han desplazado, en la practica, a los reguladores lineales en todos los niveles de potencia. A pesar de su sencillez topologica, los convertidores conmutados presentan una descripcion dinamica compleja debida a su naturaleza no lineal, al carácter de tiempo discreto de su control, a la naturaleza de topologia variable en el tiempo de su funcionamiento y la inevitable presencia de incertidumbre en sus parametros mas significativos. Por esta razon, en los ultimos 15 años han ido apareciendo diferentes tentativas de resolver el problema de control, tanto desde estrategias de regulacion lineal como no lineal. En esta tesis se aborda el estudio de la aportacion que pueden ofrecer la logica. El trabajo a desarrollar durante la realizacion de esta tesis doctoral ha sido el estudio de la aportacion que pueden ofrecer la logica borrosa y el control H en el campo del control de sistema conmutados continua-continua, en las dos vertientes: -control por modulacion de anchura de pulsos (PWM) -control en modo de deslizamiento.

Autor: ROMERO NEVADO ALFONSO JOSE.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: El objetivo de la tesis doctoral era realizar un circuito integrado que realice funciones de controlador en modo de deslizamiento con estas caracteristicas: -Poder trabajar con el máximo numero de topologias de convertidores continua-continua. -Poder tomar informacion de dos variables de control del convertidor. -Tener la posibilidad de añadir a la expresion de la superficie de deslizamiento dos señales de referencia independientes. -Poder efectuar operaciones para la implementacion de combinaciones lineales de las variables d´estado, asi como la resta de las señales de referencia y las operaciones derivativas e integrales. -Incorporar una salida en tension procedente de un comparador con histeresis. La metodologia empleada para conseguir los objetivos ha sido la siguiente: 1. Estudio del problema a solucionar 2. Busqueda de bibliografia sobre el tema asi como estudio del estado del arte. 3. Diseño a nivel de diagrama de bloques de un circuito que permitiese solucionar el problema. Se ha escogido para realizar este diseño el modo de corriente ya que presentaba para esta aplicación muchas ventajas sobre el modo de tension. Las mas importanes son mayor inmunidad al ruido electrico, mayor rapidez en el tratamiento de la señal y mayor facilidad para la implementacion de operaciones aritmeticas entre señales electricas. 4. Diseño a nivel de transitor de cada bloque circuital.

Autor: ALVARADO SERRANO CARLOS.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: La prolongación y dispersión del intervalo QT están asociadas con un aumento del riesgo de arritmias ventriculares malignas en varias condiciones clínicas, entre ellas en pacientes con infarto de miocardio antiguo OMI. Sin embargo, existen discrepancias en diferentes estudios sobre su importancia pronóstica, debido principalmente a las metodologías de medición del intervalo QT y de su dispresión ATd en el ECG de 12 derivaciones. En esta tesis se ha propuesto nuevos índices de repolarización ventricular basados en las relaciones: JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT, que se han comparado con la duracion y dispersión de los intervalos QTc, QTpc, JTc, JTPpc y Tpe en 15 sujetos normales y 15 pacientes con OMI. Los algoritmos de detección del complejo ARS y la onda T están basado en la transformada wavelet. Los intervalos Atc, Atpc, JTc y JTpc han resultado mayores en el grupo pacientes. Estas diferencias son significativas para los intervalos Atpc (p= 1,2 x 10), JTc (p = 0,02) y JTpc (p = 4,2 x 10-7). El intervalo Tpe es significativamente menor en el grupo de pacientes (p = 3,2 x 10-4). Todas las dispersiones son mayores en el grupo de pacientes. Estas diferencias son significativas solamente para la dispersión del intervalo JTp (p = 0,03). La relación JTp/JT es significativametne mayor en el grupo de pacientes (p= 2,3 x 10-8), y las relaciones Tpe/JTp y Tpe/JT son significativamente mayores en el grupo de sujetos normales (p = 1 x 10-8 y p=9,6 x 10-8, respectivamente). En conclusión, las relaciones entre diferentes intervalos propuestos para evaluar la repolarización ventricular: JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT, mejoran la separación entre pacientes con OMI y sujetos normales, comparados con los índices de duración y dispersión de los intervalos de actividad ventricular utilizados actualmente. Dado que la mayoría de las muertes súbitas por arritmia son de origen isquémico, la utilización de estas relaciones podría mejorar la identificción de pacientes con riesgo de arritmias ventriculares malignas.

Autor: CALVENTE CALVO FRANCISCO JAVIER.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: El sistema de acondicionamiento de potencia es clave par el funcionamiento correcto del resto de sistemas eléctricos de un satélite. Los programas conmutados continua - continua son las piezas que enlazan los paneles solares y las baterías con bus principal de alimentación. La estabilidad, precisisión y robustez del sistema de control son fundamentales en el diseño de esos convertidores. Desde el punto de vista de los espcialistas en control, los convertidores conmutados son sistemas de estructura variable, en los cuales se aplica de forma natural el control en modo deslizante. Sin embargo, no es fácil encontrar un ejemplo en el que se haya aplicado con éxito en los sistemas de alimentación de satelites. Con este tesis se pretende cubrir el vacío existentes entre la teoría de control en modo deslizante y la práctica de diseño de controles de convertidores conmutados continua - continua que tienen aplicación en los sistemas de alimentación de satélites. La tesis comienza introduciendo las características básicas del sistema de alimentación y presentando algunos reguladores cargadores y descargadores de batería que han sido utilizados en satélites concretos. el resto de la tesis es un estudio teórico con el fin de diseñar reguladores controlados en modo deslizante para esa aplicación. Se ha comenzado obteniendo un conjunto finito de convertidores básicos, a partir de los circuitos con dos interruptores, aplicando un método de síntesis basado en reglas topológicas y se han seleccionado los convertidores con estrés mínimo en los interruptores. Se han escogido, de entre estos, los convertidores con a corriente de salida continua, para tulizar como descargadores de batería, y los que tienen la corriente de entrada continua como cargadores de batería. Se ha encontrado que todos los convertidores seleccionados (tomando como salida del sistema el error de la corriente que se debe controlar) tienen grado relativo uno y su dinámica cero es asintóticamente estable, si se cumplen ciertas relaciones entre los parámetros que se han obtendio explícitamente para cada convertidor. En algunos casos es necesario acoplar magnéticamente los dos inductores o añadir una red R-c serie en paralelo con el condensador. Se han proporcionado criterios de diseño del lazo de corriente y del lazo de tensión, utilizando compradores con histéresis para generar la señal de control en modo deslizante. Se han simulado varios de estos reguladores, encontrando que cumplen las espcificaciones restrictivas de impedancia en el bus y al mismo tiempo tienen un comportamiento robusto frente a perturbaciones de gran señal cuando los parametros toman sus valores extremos. Los reguladores encontrados pueden servir para mejorar las prestaciones y reducir el coste de los sistemas de alimentación de satélies y tienen muchas otras aplicaciones fuera de la industria aerospacial

Autor: MARTÍN RAMOS JUAN ANTONIO.
Año: 2001.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA DE INGENIEROS DE GIJÓN.

Resumen: Esta tesis doctoral se circunscribe al ámbito de los convertidores CC/CC apropiados para altas tensiones de salida y, entre ellos, preferentemente, a los que afrontan amplias variaciones en la potencia transferida. El autor introduce el tema exponiendo los problemas más relevantes en la elección de la topología apropiada, y con ellos en mente analiza y compara las soluciones clásicas, PRC y SRC, junto con las novedades conocidas del último decenio. Se argumenta de esta manera la vigencia de la topología "PRC-LCC con filtro por condensador" como solución capaz de proporcionar mejoras, y se pone de manifiesto el interés por desarrollar un estudio sobre la misma. Estudio que se aborda desde dos ángulos: Primero: Obtener tres modelos matemáticos inéditos que describen el comportamiento del convertidor régimen permanente, el comportamiento dinámico en gran señal y el comportamiento dinámico en pequeña señal. Su formulación, se obtiene mediante el empleo donde corresponde de las técnicas de modelado promediado generalizado en el espacio de estados, de función descriptora generalizada y de linealización. Así mismo otra aportación del trabajo consiste en indicar como se resuelve cada uno, proporcionándose un herramienta informática con la que se obtiene: 1,- La respuesta permanente del convertidor para cualquier condición de entrada y/o carga. 2,- Los ábacos normalizados de diseño del convertidor en régimen permanente con diferentes condiciones de contorno: potencia de salida constante, o tensión de entrada, constante o ángulo constante de la corriente resonante en la conmutación o ... 3,- La respuesta transitoria frente a grandes perturbaciones de tensión de entrada, carga, ciclo de trabajo ... 4,- La respuesta frecuencial del convertidor frente a pequeñas perturbaciones de las variables de control. 5,- Dado el interés en este convertidor de la denominada zona óptima, todo lo anterior para el caso en que se introduzca un lazo interno de realimentación que obligue al convertidor a trabajar en dicho zona. Segundo: Diseñar el mejor transformador posible para una aplicación dada. Para ello es preciso describir la interacción entre el transformador y los esfuerzos eléctricos en los elementos del convertidor. En este campo, se aclaran las relaciones existentes entre la naturaleza de las solicitaciones eléctricas en este tipo de convertidores y el tamaño de los parásitos del transformador. A su vez, por otro lado, se proporcionan un método para calcular los parásitos de dicho transformador según la geometría que para él se propone. Ambos resultados se contrastan para llegar al transformador idóneo por aproximaciones sucesivas.

Autor: CASANS BERGA SILVIA.
Año: 2001.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: FISICA.
Centro de realización: FACULTAD DE FÍSICA.

Resumen: El principal objetivo del trabajo consiste en mejorar el método de acondicionamiento, ello implica conocer el comportamiento general de los sensores. Así pues, en primer lugar se ha realizado un estudio detallado del comportamiento de los sensores. Se han estudiado las derivadas temporales, la histéresis y la dependencia térmica. También se ha estudiado el tiempo de respuesta y la dependencia térmica de la sensibilidad. Los resultados experimentales, derivados del estudio de caracterización, han hecho posible desarrollar un nuevo método de condicionamiento de la señal proporcionada por el sensor. El método de compensación se basa en la modificación continua de la tensión de polarización aplicada al sensor, dependiendo de la variación observada en su respuesta. La principal ventaja fue aportar el nuevo método de compensación reside en que es independiente del sensor. Por tanto no se requiere estudiar previamente cada sensor para realizar un buen ajuste de la señal. Es decir, no necesita introducir ningún parámetro característico del sensor para realizar la compensación. Además se ha realizado un estudio preliminar sobre la influencia de la radiación electromagnética de los teléfonos móviles sobre los sensores.