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In traction applications, particularly in transport electrification, multiphase drives are increasingly being an interesting alternative over their three-phase counterparts due to a range of advantages outweighing the additional cost, e.g. smoother torque performance, higher current capability, enhanced fault tolerance, higher efficiency and lower DC-Link current ripples. This work focuses on the impact this multiphase drives modulated by continuous and discontinuous PWM techniques have in a such a pricey and bulky component as it is the DC-Link capacitor. Taking into account that the equivalent series resistance of the DC-Link capacitor varies with frequency, the typical approximated calculation of the power losses in this component by means of the RMS value of the current is often inaccurate. Therefore, the spectral analysis of the DC-Link current has been carried out for the five-phase two-level VSI in order to estimate more accurately the power losses in the DC-Link capacitor and see which PWM modulation technique benefits this bulky and expensive component depending on its ESR curve and the selected switching frequency. Index Terms—Multiphase, DC-Link capacitor, DC-Link current spectrum, PWM modulation, ESR, power loss. This work has been supported in part by the Government of the Basque Country within the fund for research groups of the Basque University system IT978-16 and the research program ELKARTEK (project ENSOL2-KK-2020/00077) and the MCIN/AEI/10.13039/501100011033 within the project PID2020-115126RB-I00, as well as the support of the UPV/EHU pre-doctoral programme (PIF20-305).

En aplicaciones de tracción eléctrica, los accionamientos multifásicos se están convirtiendo en una alternativa a tener en cuenta frente a sus homólogos trifásicos, debido a una serie de ventajas que compensan su coste adicional como, una mayor capacidad de corriente, una mayor tolerancia a los fallos, una mayor eficiencia, y un menor rizado de par y corriente por el DC-Link. Este trabajo se centra en analizar el impacto que tienen las técnicas de modulación PWM en un componente tan crítico, caro, y voluminoso como es el condensador del DC-Link en un inversor de cinco fases. Teniendo en cuenta que la resistencia serie equivalente (ESR) del condensador varía con la frecuencia, el típico cálculo aproximado de las pérdidas en este componente mediante el valor eficaz de la corriente suele ser inexacto. Por ello, se ha realizado el análisis espectral de la corriente de entrada para un inversor VSI de cinco fases y dos niveles, con el fin de estimar con mayor precisión las pérdidas en el condensador del DC-Link y ver qué técnica de modulación PWM beneficia a este componente en función de su curva de ESR y la frecuencia de conmutación seleccionada. Ha sido financiado por el Gobierno Vasco en base a las ayudas para apoyar las actividades de grupos de investigación del sistema universitario vasco IT978-16. Además, ha sido financiado por el Gobierno Vasco a través del proyecto de investigación ENSOL2 (KK-2020/00077) del programa ELKARTEK y el MCIN/AEI/10.13039/501100011033 a través del proyecto de investigación PID2020-115126RB-I00. Por último, se quiere agradecer también el apoyo del programa predoctoral de la UPV/EHU por la beca predoctoral (PIF20-305).

Guztion ahotan dauden ezaugarriak dira ibilgailu elektrikoen autonomia, bateriak kargatzeko denbora edota kostua. Baina zer gertatzen da ibilgailuen fidagarritasunarekin? Zer faktorek eragin dezakete ibilgailu elektriko bat matxuratzea eta zirkulaziotik ateratzea? Besteak beste, publiko orokorrarentzat ezezaguna den baina espezialistek ongi ezagutzen duten arazo bati egin behar dio aurre ibilgailu elektriko baten propultsiosistemak: modu komuneko tentsioari.

Geroz eta ibilgailu elektriko gehiago ikusten ditugu kaleetan eta telebistako iragarkietan. Baina zenbat itxaron behar dugu ibilgailu elektriko bat erosteko? Errentagarriak dira? Merezi dute? Asko dira ibilgailu elektrikoaren inguruan sortzen diren galderak eta mesfidantzak. Artikulu honetan, ibilgailu elektrikoak barne hartzen dituen merkatu aldakor honen zenbait zalantza argitzen dira, begirada 2030ean jarrita.

Fault mode and effects analysis (FMEA) has been used during decades for analysing the effects of faults in different applications. Initially, FMEA based on risk priority numbers provided information about the effects in the system, but during the last years different approaches have been developed to obtain a more robust risk evaluation. The proposed enhanced FMEA can provide the quantitative effects of sensor faults in a railway traction drive, in variables such as torque, current and voltages. In addition to the previous work, quantitative effects on overall performance indicators, such as energy efficiency and comfort, are obtained too. Hardware-in-the-loop (HIL)-based fault injection approach has been used to generate fault scenarios. The test platform is composed of a real-time simulator and a commercial traction control unit for a railway application.

Nowadays , the popularity of electric and hybrid vehicles has considerably in creased , mainly clue to enviromental and energy saving reasons . In this article, the state of this tec hnology in vehic les is explained. The article beg ins with the analys is of the different vehicular topologies, followed by the explanation of the technology, the components and the functioning/operation of the electric vehicle battery-connected.; Gaur egun, aurrezte energetikoa eta ingurumen-arrazoiak dire la eta, ibilgailu elektriko eta hibridoen arrakasta areagotuz doa. Artikul u honetan ibilgailu elektriko eta hibridoen teknologiaren azterketa egin da. Hasteko, ibilgailu motak aztertuko dira, ondoren, xehetasunez azalduko clira baterietara konektatutako ibilgailu elektrikoaren teknologia eta osagaiak, eta azkenik, funtzionamendua argituko da .

Egun, sorkuntza sakabanatua da energia elektriko eraginkorra eta kalitate onekoa lortzeko gailentzen ari den aukera. Sorkuntza sakabanatua energia berriztagarrietan oinarritzen denez, faktore kontrolaezinen menpe dago, adibidez haizearen eta eguzki-irradiazioaren menpe. Hori dela eta, sistema horiek sare elektrikoan integratzea ez da erraza. Eragozpen hori gainditze aldera, oso eraginkorra gertatzen da mikrosareak erabiltzea, sorkuntza sakabanatuaren integrazio ona bermatzen delako, erabiltzeen hornikuntza elektrikoa hobetzeaz gain. Alde horretatik, mikrosareen ikerkuntza asko hedatu da munduan zehar, tankera honetako sareek dituzten abantailak direla-eta. Artikulu honetan, mikrosareen ezaugarri nagusiak aurkeztuko dira. Ondoren, AC eta DC mikrosareen arteko aldeak azalduko dira, haien funtsezko abantailak eta desabantailak aipatuz. Azkenik, munduan zehar eraikitako hainbat mikrosare zerrendatuko dira, eta Euskal Herriko energia berriztagarrien eta mikrosareen egoera deskribatuko da.

Olatu-energia edo energia undimotriza1 gero eta arreta handiago erakartzen ari da komunitate zientifikoan eta erakunde publiko zein pribatuetan. Ez da energia-baliabide berri bat; izan ere, jadanik XIII. mendean ere erabiltzen zen energia-iturri hori. Hala ere, historian zehar izan duen bilakaerak hainbat gorabehera izan ditu. Egun, berriz berpizten ari da harekiko jakin-mina, eta horren adierazgarri dira aurrekontu handiko I+G proiektu ugarien onarpena. Bestalde, Iberiar penintsulako ipar kostaldea baliabide honen munduko potentzialik handienetakoen barnean dago, eta haren industria-ustiapen errealitate bihur daiteke epe luze-ertainean.

Egun, potentzia-bihurgailuak paraleloan konektatuta aurki daitezke hainbat aplikaziotan. Konexio horiek kontrol bat behar dute, bihurgailuen arteko korronte zirkulatzaileak saihesteko eta kargaren banaketa ona bermatzeko. Proposatutako metodo guztien artean, droop metodoak nabarmentzen dira, eskaintzen dituzten malgutasuna, erredundantzia eta fidagarritasunagatik. Lan honetan, jatorrizko droop metodoaren azterketa egingo da, eta oinarrizko printzipioak azalduko dira. Alde horretatik, jatorrizko droop metodoak dituen funtsezko abantailak eta desabantailak deskribatuko dira, baita bibliografiako jatorrizko metodoa hobetzen duten aldaera batzuk ere. Azkenik, sistema baten diseinua droop metodoa erabiliz aurkeztuko da, baita simulazioetako emaitzak ere.

Gaur egun potentzia-elektronikaren erabilera oso hedatuta dago. Teknologia mota hau nonahi aurki daiteke: ibilgailu elektrikoetan, ur-ponpaketako sistemetan, hegazkinetan, haize-errotetan, etab. Potentzia-bihurgailuen artean, bihurgailu matriziala (MC, matrix converter) nabarmentzen da, honek azaltzen dituen ezaugarriak direla-bide. Bihurgailu horrek AC/AC bihurketa era zuzenean egiten du, eta hainbat aplikaziotan erabil daiteke, oso konpaktua eta eraginkorra baita. Gainera, bihurgailu horren bidez sintetizatutako seinaleen kalitatea oso ona da. Lan honetan, MCaren ezaugarriak, aplikazioak, erronkak, arkitektura eta modulazio-printzipioak azaltzen dira. Ondoren, adibide modura, bihurgailu hau haize-errota txikietan ezartzean lortzen diren emaitzak erakutsiko dira. Azkenik, Euskal Herriko Unibertsitatean eraikitako MC prototipo batean lortutako zenbait emaitza esperimentalen berri emango dugu, bihurgailuaren funtzionamendu erreala azaltzeko.

FPGAk (Field Programmable Gate Array), hardware funtzionalitate konplexuak egikari ditzaketen gailu birkonfiguragarriak dira. Azken urteotan, izugarri garatu dira eta ASICen (Application Specific Integrated Circuit) eta prozesagailuetan oinarrituriko konponbideen abantaila garrantzitsuenak biltzen dituzte. Horrela, sistema digital oso bat inplementatzeko adinako ahalmena daukate. Ondorioz, gailu horien erabilera gero eta zabalagoa da, eta DSPen (Digital Signal Processor) edo mikroprozesagailuen ordez erabiltzen ari dira aplikazio askotan. Gainera, FPGA hornitzaileek goi mailako software erremintak eskainita, erraztu egiten dute lana, beti ere teknologia horrek eskaintzen dituen abantailak aplikazio-ingurune berrietara zabaltzeko helburua dagoelarik ikusmiran. Zabalkuntza horren erakusgarri da, potentzia-bihurgailuen kontrol-sistemak inplementatzeko gero eta baliabide erabiliagoak izatea. Horrekin batera, FPGA batean inplementatu den Bihurgailu Matrizial (MC, Matrix Converter) baten kontrol-sistema aurkezten da.

326 p. Con unas normativas sobre emisión y consumo energético cada vez más restrictivas y una conciencia social cada vez más implicada en la necesidad de proteger el medio ambiente, los vehículos eléctricos (EVs) están atrayendo cada vez más la atención del sector de la automoción, político y de los consumidores. Los motores síncronos de imanes permanentes (PMSMs), debido a su gran densidad de potencia y eficiencia, han sido la tecnología de tracción dominante desde la década de los años 90. No obstante, estos motores son fabricados a partir de tierras raras. Las reservas de estos recursos son limitadas y su extracción provoca un gran impacto medioambiental. Por otra parte, los costes de los imanes basados en tierras raras han sufrido un incremento significativo en los últimos años. En este sentido, hay que constatar que el de los EVs es un mercado muy sensible con respecto a los costes.En este contexto, la elección de una alternativa de máquina eléctrica libre de tierras raras es una cuestión importante. Esta alternativa debe ser capaz de satisfacer los objetivos de eficiencia, robustez, densidad depotencia, simplicidad de control y costes establecidos por los distintos organismos internacionales. O en su defecto, mostrar un potencial para cumplir a corto/medio plazo.De entre todas las alternativas de máquinas libres de tierras raras, las máquinas de reluctancia conmutada (SRMs) son consideradas las candidatas más prometedoras para la próxima generación de EVs. Ésto es debido, principalmente, a que poseen características tales como una estructura simple, flexibilidad de control, alta eficiencia, bajos costes y robustez para funcionar en condiciones de fallo. Sin embargo, a causa del intercambio de grandes cantidades de energía magnética entre los devanados y la fuente de energía, es necesario incorporar grandes condensadores en el bus DC. Como consecuencia, se produce un aumento tanto del volumen como de los costes de los convertidores de potencia empleados.Ante este problema, es conveniente investigar en soluciones que aborden o que minimicen la estructura del convertidor. En esta tesis se aportan soluciones que van encaminadas a reducir el tamaño del condensador sin tener que acometer cambios estructurales en el convertidor de potencia de la SRM. Para ello, se realiza un análisis exhaustivo del estado de la tecnología SRM para, de esta forma, determinar la opción de topología de convertidor, control/modulación y tecnología de condensador que mejores prestaciones ofrece.A partir del análisis realizado, en esta tesis se presenta y valida un novedoso algoritmo de modulación para resolver la problemática de las altas corrientes en el bus DC del convertidor SRM. A dicho planteamiento se le ha denominado Modulación de Conmutación Sincronizada (Synchronized Switching Modulation, SSM), el cual se vale de un fenómeno de intercambio de energía entre fases para disminuir la dependencia del bus DC.La reducción en la corriente lograda en el bus DC tiene dos consecuencias directas en el condensador. Por un lado, permite disminuir su tamaño, reduciendo, así, los costes y el volumen de los condensadores a incorporar en el bus de continua. Por otro lado, dicha reducción de corriente redunda en un menor estrés térmico, lo cual aumenta la vida útil de los condensadores. Este segundo aspecto es analizado también en la presente tesis al realizarse un estudio sobre modelos de vida útil, modelos de daño acumulado y fiabilidad en los condensadores que conforman el convertidor SRM. Completando, de esta forma, el análisis del algoritmo SSM desarrollado.Los resultados obtenidos por el algoritmo SSM son positivos. Éste muestra una mejora en la corriente del bus DC del convertidor de potencia de hasta un 16 %, permitiendo una reducción del 20.8 % de la capacidad mínima requerida en el punto de operación más adverso, y un incremento de la eficiencia de hasta un 6 %. Asimismo, esa reducción en la corriente es suficiente para lograr un aumento del 13.83 % de la vida útil del condensador del bus de continua.Disponer de un modelo de vida útil fiable es, a la vez, muy importante y complicado. Sin embargo, el funcionamiento real de un EV es dinámico y el efecto de aplicar el algoritmo SSM depende de muchos otros factores (modelo de EV, aplicación de éste, ciclo de conducción, modelo de condensadores, etc.). Por todo esto, finalmente, en la presente tesis se define una metodología para predecir la vida útil de un condensador del bus de continua de un convertidor SRM a partir de la corriente que la atraviesa, es decir, a partir del conjunto de puntos operacionales (o ciclo de conducción) en el que está trabajando el tren de tracción del EV.

159 p. Hoy en día, la energía eólica se ha convertido en una de las fuentes de energía renovable más prometedoras de la última década, con una capacidad total instalada de aerogeneradores, a nivel mundial, de 205 GW en el 2019. En los últimos años, con la intención de aumentar la capacidad nominal de generación de potencia de los aerogeneradores, el tamaño de la torre, así como el de la turbina (especialmente el diámetro del rotor y el tamaño de las palas) han ido aumentando. Este aumento estructural tiene como consecuencia una mayor flexibilidad de los componentes y, por tanto, el incremento de vibraciones en el sistema. Ello, a su vez, produce grandes tensiones en dichos componentes, ocasionando la reducción de la vida útil de los mismos. Es por esto que, el sistema de control del aerogenerador llega a adquirir gran importancia, debido a que, con su aplicación, se pueden reducir notablemente dichas cargas estructurales.En este sentido, el control predictivo basado en modelo (MPC, Model Predictive Control) es una técnicade control avanzada que viene siendo utilizada desde hace mucho tiempo en el ámbito industrial. Estatécnica incorpora la solución en tiempo real a un problema del control óptimo, en el espacio de losestados, sobre un horizonte finito y con restricciones, haciendo del MPC una herramienta muy poderosapara la gestión de sistemas con múltiples entradas y salidas, que incluyan en su formulación restriccionesy predicciones futuras en las perturbaciones y/o referencias.Si se considera la naturaleza altamente no lineal de la aerodinámica de un aerogenerador en el diseño deun controlador MPC, se plantea la necesidad de linealizar su comportamiento en múltiples puntos deoperación, o bien utilizar un modelo no lineal simplificado. Desafortunadamente, si se consideran laslimitaciones técnicas de las plataformas de control disponibles en la actualidad y los márgenes deseguridad requeridos para estas máquinas, ambas opciones tienen serios problemas de implementaciónpráctica.En esta Tesis se propone un controlador MPC que utiliza un único modelo interno lineal (SMPC),facilitando así su implementación práctica. Este controlador tiene como objetivo reducir la cargaestructural en el tren de transmisión y/o en el rotor del aerogenerador.La primera parte de la Tesis está dedicada al estudio del estado del arte. En particular, se describen losprincipales elementos que componen un aerogenerador y sus principios de funcionamiento. Además, seanalizan las fuentes de carga que provocan que el sistema vibre, con especial atención al tren detransmisión. Finalmente, se presenta una breve descripción de los diferentes métodos que se utilizan paramitigar vibraciones actualmente.Con la finalidad de estudiar los diferentes controladores propuestos, se ha implementado un entorno desimulación numérica y otro de experimentación en tiempo real. Para el estudio en el entorno desimulación numérica, en la segunda parte de esta Tesis, se ha utilizado un modelo de aerogenerador dereferencia de grandes dimensiones basado en el NREL de 5 MW. Por otra parte, para el análisisexperimental se ha utilizado un banco de ensayos diseñado y construido específicamente para esta Tesis.Este banco de ensayos consta de un simulador Hardware-in-the-loop (HiL), que reproduce fielmente elcomportamiento dinámico del tren de transmisión de la turbina sobre una bancada a escala de máquinaseléctricas. Sobre el generador de dicha bancada se aplican los algoritmos de control diseñados, utilizandotécnicas de prototipado rápido de controladores que utilizan como base los mismos esquemas desimulación del primer estudio.En la tercera parte de la Tesis, se presenta el diseño de un SMPC, su modelo interno, función de coste, asícomo una prueba de estabilidad basada en la teoría de Lyapunov. También se describe el diseño de dosversiones del nuevo controlador, dichas versiones no utilizan ninguna previsualización de la perturbaciónde entrada en su planteamiento. Las simulaciones numéricas, así como las pruebas experimentalesrealizadas muestran la e_cacia de los controles SMPC propuestos, llegando a reducir en una tercera parteel par torsional que sufre el eje de baja velocidad de la turbina.Finalmente, en la cuarta parte de la Tesis, se presenta una tercera versión del SMPC diseñado, en el cual,mediante el uso de un sensor LIDAR, se calcula con antelación la perturbación entrante. Después,incorporando dicha previsualización en la predicción que hace el modelo interno del SMPC, se posibilitaque la señal de control se adelante a la aparición de alteraciones en el par del eje debidas al vientoincidente. Ello permite reducir hasta un 80% la carga en el tren de transmisión, sin apenas incrementar elesfuerzo de control. Más tarde, se estudia la sensibilidad que presenta el rendimiento del SMPC a lacalidad de la previsualización obtenida del sensor LIDAR. Los resultados de la experimentación entiempo real sobre el banco de ensayos indican que es necesario que la previsualización presente un anchode banda de, al menos, 0.75 - 1 Hz con suficiente calidad, para que la reducción de carga estructuraljustifique la instalación del sistema LIDAR. Estos anchos de banda pueden requerir del preprocesamientode las medidas LIDAR, utilizando técnicas bien descritas ya en la literatura de control deaerogeneradores.

314 p. En la última década, la protección del medio ambiente y el uso alternativo de energías renovables están tomando mayor relevancia tanto en el ámbito social y político, como científico. El sector del transporte es uno de los principales causantes de los gases de efecto invernadero y la polución existente, contribuyendo con hasta el 27 % de las emisiones a nivel global. En este contexto desfavorable, la electrificación de los vehículos de carretera se convierte en un factor crucial. Para ello, la transición de la actual flota de vehículos de carretera debe ser progresiva forzando la investigación y desarrollo de nuevos conceptos a la hora de producir vehículos eléctricos (EV) y vehículos eléctricos híbridos (HEV) más eficientes, fiables, seguros y de menor coste. En consecuencia, para el desarrollo y mejora de los convertidores de potencia de los HEV/EV, este trabajo abarca los siguientes aspectos tecnológicos: - Arquitecturas de la etapa de conversión de potencia. Las principales topologías que pueden ser implementadas en el tren de potencia para HEV/EV son descritas y analizadas, teniendo en cuenta las alternativas que mejor se adaptan a los requisitos técnicos que demandan este tipo de aplicaciones. De dicha exposición se identifican los elementos constituyentes fundamentales de los convertidores de potencia que forman parte del tren de tracción para automoción.- Nuevos dispositivos semiconductores de potencia. Los nuevos objetivos y retos tecnológicos solo pueden lograrse mediante el uso de nuevos materiales. Los semiconductores Wide bandgap (WBG), especialmente los dispositivos electrónicos de potencia basados en nitruro de galio (GaN) y carburo de silicio (SiC), son las alternativas más prometedoras al silicio (Si) debido a las mejores prestaciones que poseen dichos materiales, lo que permite mejorar la conductividad térmica, aumentar las frecuencias de conmutación y reducir las pérdidas.- Análisis de técnicas de rutado, conexionado y ensamblado de módulos de potencia. Los módulos de potencia fabricados con dies en lugar de dispositivos discretos son la opción preferida por los fabricantes para lograr las especificaciones indicadas por la industria de la automoción. Teniendo en cuenta los estrictos requisitos de eficiencia, fiabilidad y coste es necesario revisar y plantear nuevos layouts de las etapas de conversión de potencia, así como esquemas y técnicas de paralelización de los circuitos, centrándose en las tecnologías disponibles.Teniendo en cuenta dichos aspectos, la presente investigación evalúa las alternativas de semiconductores de potencia que pueden ser implementadas en aplicaciones HEV/EV, así como su conexionado para la obtención de las densidades de potencia requeridas, centrándose en la técnica de paralelización de semiconductores. Debido a la falta de información tanto científica como comercial e industrial sobre dicha técnica, una de las principales contribuciones del presente trabajo ha sido la propuesta y verificación de una serie de criterios de diseño para el diseño de módulos de potencia. Finalmente, los resultados que se han extraído de los circuitos de potencia propuestos demuestran la utilidad de dichos criterios de diseño, obteniendo circuitos con bajas impedancias parásitas y equilibrados eléctrica y térmicamente. A nivel industrial, el conocimiento expuesto en la presente tesis permite reducir los tiempos de diseño a la hora de obtener prototipos de ciertas garantías, permitiendo comenzar la fase de prototipado habiéndose realizado comprobaciones eléctricas y térmicas.

El presente proyecto tiene como objetivo el análisis de la tecnología a de la tarjeta de disparos/driver del convertidor de potencia de un vehículo eléctrico. En él, se ha realizado un estudio profundo de las protecciones, consiguiendo así los conocimientos necesarios para el desarrollo de un diseño robusto capaz de hacer frente a situaciones de falta como cortocircuitos, picos de tensión, encendidos parásitos del IGBT, etc. Además de esto, se ha realizado la simulación de las protecciones estudiadas, con lo que es posible visualizar el funcionamiento de las mismas y acabar de comprender de forma correcta como actúan en los diferentes casos de falta. Con todo esto, es posible la realización de una tarjeta de disparos/driver para el inversor de un motor de un vehículo eléctrico, pudiendo utilizarse también en diferentes aplicaciones.

242 p., Las olas y las corrientes marinas gozan de unas caracterí sticas propias que las diferencian del resto de recursos marinos [1{3], e incluso del resto de fuentes renovables cl ásicas como son el sol y el viento. Entre todas las bondades que las olas y las corrientes marinas presentan, caben destacar su gran potencial energ ético en comparaci ón con el resto de fuentes renovables, y su elevado factor de predicci ón. La explotaci ón de la eneríg a marina, en t érminos de obtenci ón de financiaci on, debe competir con otras tecnolog ías como son la energ ía e ólica y la energ a solar, siendo estas ultimas tecnologí as ya maduras donde las inversiones m ás fuertes ya han sido realizadas. Aunque es grande la distancia que separa a las energ ías marinas frente a las anteriormente citadas e ólica y solar, tanto el sector privado como el p úblico est án apostando por la extracci ón de energí a a trav és de las olas y las corrientes marinas. Sin embargo, a pesar del gran potencial que presentan, son muchas las barreras tecnol ogicas que impiden alcanzar la madurez comercial tanto de los dispositivos captadores de olas WEC, como de los dispositivos captadores de corrientes CEC. Algunos de los principales obst áculos que impiden lograr la comercializaci ón son: 1. Los captadores WEC y CEC, deben disponer de medios que hagan posible extraer la m áxima potencia y que esta presente un per l m ás uniforme e independiente de las irregularidades que presenta la fuente de energí a. 2. Atendiendo a su ubicaci ón en alta mar, las tareas de reparaci ón y mantenimiento no resultan triviales a causa de la di dificultad de acceso a la zona. Es por ello que se requieren sistemas robustos que garanticen su funcionamiento y que sean capaces de transformar los altos niveles de energí a que se pueden capturar en dichas ubicaciones.Por lo tanto, teniendo en cuenta la necesidad que presentan los dispositivos captadores WEC y CEC en t érminos de robustez de sistema, habilidad, y procesado de grandes niveles de potencia, y sabidas las ventajas que la tecnologí a NPC multinivel y multifase aporta al respecto, con el fin de que estos sistemas se incluyan en los mencionados captadores de energ ía, se cree necesario investigar y desarrollar nuevos algoritmos de modulaci ón para dicha arquitectura de convertidores. Estas estrategias de modulaci ón deben resultar sencillas, intuitivas y f áciles de extender a m fases. Asimismo, deben garantizar la operabilidad tanto en estado estacionario como en condiciones de operaci ón irregulares, dando, a su vez, soluci ón a las carencias que la topologí a cl ásica NPC presenta. Todo ello sin requerir una alta carga computacional, lo que repercute en la reducci ón de los tiempos de procesado.

182 p., La generación distribuida es una alternativa eficiente, fiable y respetuosa con el medio ambiente. Esta serie de ventajas se consiguen gracias a factores como la presencia de generadores de menor tamaño, menor distancia entre los puntos de generación y consumo, mayor uso de energías renovables, etc. Sin embargo, es difícil integrar la generación distribuida de forma directa a la red eléctrica debido a la intermitencia, aleatoriedad e incertidumbre relacionadas a su dependencia de factores climáticos que presentan algunos recursos distribuidos. En este sentido, las microrredes eléctricas sirven de interfaz entre la generación distribuida y la red eléctrica principal ya que integran diversos generadores distribuidos (DG, Distributed Generator ), sistemas de almacenamiento (SS, Storage System), cargas y sistemas de adquisición y control. Las microrredes se pueden definir como pequeños sistemas de distribución de energía que pueden trabajar tanto conectados a la red como en isla. Gracias a esta virtud, los usuarios conectados a microrredes pueden obtener un suministro energético de mayor calidad y una generación más limpia y eficiente si se consideran aspectos ecológicos y económicos. No obstante, el uso de microrredes aún es limitado en muchos lugares, principalmente, debido a la falta de estándares específicos para este tipo de sistemas. En la presente tesis, se presentará un resumen de los principales aspectos de la generación distribuida. Así, se enumerarán las topologías de convertidores de potencia más utilizadas para diferentes tipos de fuentes renovables, aspectos básicos del control de los DGs y las principales estrategias de modulación y conmutación de convertidores de potencia. Acto seguido, se proporcionarán los aspectos más relevantes de las microrredes eléctricas. Se analizarán sus topologías, posibles estándares, protecciones y sistemas de control. Estos últimos son de vital importancia ya que deben garantizar gran cantidad de tareas que pueden ser abordadas de diferentes formas. Así, se describirá con mayor detalle el control más extendido para microrredes, el control jerárquico, en sus versiones centralizada y descentralizada. A su vez, dentro de los lazos de control de microrredes, cabe destacar el control droop, ubicado en el nivel primario del control jerárquico. Este control garantiza el funcionamiento básico de la microrred, asegurando un buen reparto de la carga así como una regulación de tensión y frecuencia adecuadas. En este sentido, esta tesis presenta un análisis de los principios de esta técnica así como de sus ventajas e inconvenientes fundamentales. A su vez, se enumeran diferentes variantes de esta técnica de control que solventan algunas de sus desventajas. En este sentido, también se proponen nuevas líneas de investigación para seguir enriqueciendo el control droop. Una vez presentado el estado del arte de las microrredes y de sus sistemas de control, se propondrán nuevas soluciones que aporten mejoras a los mismos. En este sentido, se presentará un diseño de control droop con impedancia ficticia que asegura la estabilidad de la microrred en todo su rango de carga. Este diseño está basado en un modelo lineal desarrollado que tiene en cuenta ambos esquemas eléctrico y de control de la microrred. Este modelo lineal sirve como base para el diseño de esta impedancia y puede ser adaptado a microrredes con diferentes características. Además, este diseño asegura una buena calidad de la tensión de la microrred y será validado experimentalmente. Finalmente, esta tesis también propondrá mejoras en el control secundario de microrredes. Este nivel de control comprende dos tareas principales: la restauración de tensión y frecuencia y la sincronización de la microrred con la red. En este sentido, se presentará un novedoso control de restauración que tiene en cuenta de manera local las diferentes dinámicas de los DGs. A su vez, se presentará un diseño de este control que garantiza la recuperación de los valores nominales de tensión y frecuencia manteniendo un buen comportamiento de la microrred en todo momento. Además, este control estará basado en comunicaciones de bajo ancho de banda, derivando en un control más económico y fiable. Por otro lado, esta tesis también tendrá en cuenta la sincronización de la microrred a la red principal, proponiendo un nuevo algoritmo de sincronización. Este algoritmo también estará basado en las mismas comunicaciones de bajo ancho de banda empleadas en el control de restauración. Además, el algoritmo propuesto garantiza una sincronización rápida y sin oscilaciones, consiguiendo una buena conexión de la microrred a la red.

290 p., [ES]El convertidor matricial (MC) es un convertidor de potencia que destaca por sus características: realiza una conversión AC/AC directa en ausencia de grandes elementos reactivos, es eficiente, ligero y compacto. Sin embargo, el uso de dicho convertidor no está todavía muy extendido, principalmente por la complejidad de su arquitectura y sus algoritmos de control, y por su baja robustez. En esta tesis se presentarán, en primer lugar, los conceptos básicos del MC. Posteriormente, se estudiará la modulación y el control de dicho convertidor en profundidad. Una vez analizado el estado del arte del MC, se propondrán nuevas soluciones que mejoren el proceso de diseño del convertidor. Por una parte, se debe tener en cuenta que es muy complejo simular modelos que contienen MCs, y que el tiempo necesario para realizar dichas simulaciones resulta excesivo. En ese sentido, se propondrá y verificará una nueva técnica de simulación para superar los problemas antes mencionados. Además, se logrará simular un MC en tiempo real gracias a la técnica propuesta. Finalmente, se presentará una plataforma de prototipado rápido de control. Finalmente, se tendrá en cuenta la baja robustez del MC. En ese sentido, se estudiará el comportamiento de dicho convertidor ante faltas en sus interruptores, se presentará una técnica de detección de interruptores en circuito abierto y se propondrá una nueva estrategia de control tolerante a fallos que permita el funcionamiento continuado del sistema en situaciones de falta., [EU]Gaur egun, potentzia-bihurgailuak hainbat aplikaziotan aurki ditzakegu, hala nola haize-errotetan, makina industrialetan, ibilgailu elektriko eta hibridoetan, itsasontzi eta urpekoetan, etab. Potentzia-bihurgailuak energia-bihurketarako sistemetan erabiltzen dira, eta horien helburua energia elektrikoa era kontrolatuan bihurtzea da. Potentzia-bihurgailuen topologien artean, bere ezaugarriak direla medio, bihurgailu matriziala (MC, Matrix Converter) nabarmendu daiteke. AC/AC bihurketa zuzena egiten du MCak, eta ez du osagai erreaktibo nabarmenik. Horretaz gain, lau koadranteetan egin dezake lan bihurgailu horrek, eta distortsio harmoniko baxua duten korronte eta tentsio sinusoidalak lortzen dira bihurgailuaren sarreran eta irteeran. Gainera, MCaren sarreran potentzia-faktore unitarioa lor daiteke, bihurgailuari konektatuta dagoen karga edozein dela ere. Azkenik, oso bihurgailu eraginkorra da. Ezaugarri horiek direla-eta, hainbat aplikaziotan erabiltzeko aproposa izan daiteke MCa. Hala ere, bihurgailu horren erabilera ez dago oraindik oso hedatua, batez ere etengailu bidirekzional naturalik ez dagoelako, MCaren arkitektura eta kontrola konplexuak direlako, eta bihurgailuak mardultasun baxua duelako. Tesi honetan, MCaren oinarrizko kontzeptuak aurkeztuko dira, lehenik eta behin. Ondoren, MCa modulatzeko dagoen aukera zabala izango da kontuan, eta aukera horien erakusgarri diren hiru modulazio-teknika azalduko dira: Alesina eta Venturiniren teknika, modulazio-teknika bektoriala (SVM, Space Vector Modulation) eta modulazio-teknika eskalar orokortua (GSPWM, Generalized Scalar Pulse Width Modulation). Bestalde, bihurgailuaren sarreran perturbazioak egon daitezkeela izango da kontuan ere. Zentzu horretan, perturbazio horien eragin kaltegarriak konpentsatzeko baliagarriak diren teknika nabarmenenen artearen egoera azalduko da tesian. Perturbazio horiek konpentsatzen dituzten tekniken sinkronizazio-beharrizanak zeintzuk diren aztertuko da. MCaren artearen egoera aztertu ondoren, bihurgailu horren diseinu-prozesua hobetzeko baliagarriak diren soluzio berriak proposatuko dira. Alde batetik, kontuan izan behar da MCak dituzten modeloak simulatzea konplexua dela, eta simulazioak egiteko beharrezkoa den denbora gehiegizkoa izaten dela normalean. Horren ondorioz, diseinu-prozesuan egin daitekeen simulazio-kopurua oso mugatua dago. Alde horretatik, arazo hori gainditzeko baliagarria den SSMA (Switching State Matrix Averaging Method) simulazio-teknika berria proposatu eta balioztatuko da tesian. Horretaz gain, SSMA teknikari esker, denbora errealean simulatuko da MCa PC-talde batean. Horrela, egoera iragankor oso luzeak simulatu ahal izango dira arrazoizko denbora-tarte batean. Gainera, MCaren diseinu-prozesua azkartzeko eta kontrol-algoritmoak arazteko baliagarria den prototipatze azkarreko kontrolerako plataforma (RCP, Rapid Control Prototyping) aurkeztuko da ere. Azkenik, MCaren mardultasun baxuaren arazoari aurre egingo zaio. Bihurgailu horren babeserako erabiltzen diren estrategiak ez dira bihurgailua % 100ean babesteko gai. Beraz, egoera batzuetan posible da bihurgailuaren osagaietako batek huts egitea. Hori gertatuz gero, beharrezkoa da estrategia hutsegitetoleratzaileak erabiltzea, sistemaren funtzionamendu jarraitua bermatu beharra badago. Horren harian, MCarentzako estrategia hutsegite-toleratzaileen artearen egoera aurkeztuko da, eta etengailuen zirkuitu irekiko hutsegiteak gertatzen direnean bihurgailuak duen portaera aztertuko da. Ondoren, hutsegite horiek identifikatzeko baliagarria den estrategia bat aurkeztuko da, eta zirkuitu irekiko hutsegite-egoeran MCaren hutsegite-tolerantzia hobetzeko baliagarriak diren modulazio-algoritmo hutsegite-toleratzaile berriak proposatu eta balioztatuko dira, bai simulazioaren bidez, eta baita esperimentalki ere.