En la tesis, se estudian máquinas eléctricas de flujo axial con rotor conductor sin elementos ferromagnéticos. Se pretende construir un motor de flujo axial, que se alimente con densidades de corriente elevadas para arrastrar un rotor conductor en forma de disco de 30 cm de diámetro. Se estudia el comportamiento térmico de un motor comercial de flujo axial y se comprueba el aumento de potencia que es capaz de suministrar el motor, siempre que se puedan disipar las pérdidas por efecto joule y se eviten daños en los bobinados.Se realiza un trabajo de desarrollo de materiales composites a base de polvo de hierro para evitar las pérdidas en el núcleo de hierro. También se determinan los límites de la densidad de corriente alcanzable al refrigerar directamente por agua.Paralelamente se ensaya un motor comercial trifásico de flujo axial de cuatro pares de polos con rotor de aluminio, para estudiar las conexiones más favorables entre fases que provoquen el mejor desplazamiento del rotor.Se construye un primer prototipo, de cuatro pares de polos, formado por dos semiestátores de doce espiras cada uno (una espira por polo y fase). Se prueba con y sin núcleo ferromagnético. Los conductores son tubo de cobre hueco con una sección importante. Esta segunda parte de la tesis, consiste en la construcción de una serie de prototipos que consiguen la inyección eficaz de fuertes densidades de corriente en el estátor metálico. Se escoge un sistema que trabaja como transformador de intensidad. A partir de un núcleo de transformador y con una relación de transformación adecuada, se generan las corrientes adecuadas para hacer girar el rotor. Son los llamados inductores primarios (alimentación de red) y el inductor secundario (transformación a fuente de corriente, que interacciona directamente con el rotor).Se escogen varias geometrías, máscaras y disposiciones para optimizar la eficacia de los planos activos. Los planos activos son caminos definidos por cortes sobre la pieza de cobre, de formasimilar a las pistas de los circuitos integrados. Se estudia la casuística a temperatura ambiente ya temperatura de nitrógeno líquido. Se construyen 6 prototipos que presentan diferentes estructuras, formas y planos activos entre sí. La finalidad de estos prototipos es la obtención de un campo magnético rotativo credo por las corrientes que circulan por los planos activos.En el tercero de estos prototipos se obtiene un mapa de campo magnético con sonda Hall a diferentes temperaturas (ambiente y temperatura de nitrógeno líquido) para verificar, o no, la obtención de desfases de forma similar a los obtenidos en algunas máquinas con las espiras de sombra. Los mapas de campo magnético permiten obtener el orden de magnitud de las intensidades que pasan por el inductor secundario. Se contrastan estos valores con otros obtenidos mediante espiras exploradoras y registros en osciloscopio.En los prototipos siguientes se realizan conexiones de dos núcleos inductores a la vez que trabajan en monofásico con un desfase de 90º eléctricos entre ellos. Se obtiene un resultado aceptable en el prototipo 7. / This work analyzes electric axial flux motors without ferromagnetic elements and a conductor rotor. We build different prototypes whit a magnetic axial flux and very high currents densities.After different experiments for perform the system, it build a first prototype whit height twelve poles and aluminium rotor. The conductor is a pipe of copper.Then it build the prototypes, whit one only inductor or two inductors, that work in monofasic and with higher currents densities, like a intensity transformer. The rotor has a conductor disc. They are defined the "primary inductors" and "secondary inductor". The secondary inductor is the "active plain". The active plain is a conductor when they are defined different ways for theinduced current by de primary inductor. The purpose of these actives plains is to obtain a rotatory magnetic field.We perform the behaviour at ambient and liquid nitrogen temperature. It obtains the magnetic map in these temperatures and permits to have information about the magnitude of the currents induced in the prototypes. In a prototype with two inductors we have acceptable results.

Las instalaciones de alumbrado urbano se proyectan, ejecutan e inauguran en un período breve de tiempo. Sin embargo, el desarrollo de su función se prolonga a una vida de servicio que dura muchos años. Durante dicho tiempo la instalación de alumbrado no puede desatenderse. Requiere de ciertos cuidados para garantizar su funcionamiento correcto, reducir su depreciación y envejecimiento, adaptándose a la evolución de las condiciones de servicio, controlando la adecuación funcional en forma económica e incorporando cuando la situación indique la conveniencia, los avances tecnológicos. La atención, que debe considerarse ya en la fase de diseño, constituye el campo de lo que se denomina gestión y explotación.La problemática de la gestión y la explotación del alumbrado urbano ha sido investigada para lo cual se realizaron encuestas a gestores y mediciones de campo en poblaciones. Los resultados indican en algunos casos la falta de información para establecer criterios adecuados para la utilización de los recursos como así también la posibilidad de mejorar el rendimiento de las instalaciones. Se estudió también el impacto debido a la falta o descuido de la gestión, explotación y mantenimiento de las instalaciones. En este caso el sobre consumo energético y sus posibles fuentes han sido ponderadas dejando de manifiesto la implicancia económica que trae aparejada.El objetivo de esta tesis es estudiar y proponer una metodología para evaluar instalaciones de alumbrado, enfocada a valorar la calidad del servicio del alumbrado urbano en forma global. Con tal motivo, se han estudiados las características de las instalaciones y su evolución con el tiempo en relación con el servicio, analizando los factores vinculados más relevantes y estableciendo sus modelos de comportamiento mediante mediciones de campo, análisis de registros históricos y simulación de situaciones. Sobre la base de estas consideraciones, se propone una metodología basada en el análisis de la relación beneficio/costos durante el ciclo de vida de las instalaciones de alumbrado urbano. El beneficio es valorado en términos de factores vinculados al servicio, es decir el rendimiento durante el uso de las instalaciones. Los factores considerados han sido iluminancia, la tasa de fallos, el tiempo de operación y la apariencia de las instalaciones. Estos factores son evaluados tomando como referencia valores convenientemente establecidos por normas o recomendaciones. Por otra parte los costos de instalación, explotación, mantenimiento, renovación y eliminación durante el ciclo de vida de las instalaciones son considerandos junto al costo financiero del dinero. La aplicación de la metodología es analizada en dos situaciones: el diseño de nuevas instalaciones y la evaluación de instalaciones existentes. Para el diseño de nuevas instalaciones, se han simulado distintas alternativas estudiando el efecto de los factores característicos de las instalaciones en la relación Beneficio-Costo. Para el caso de instalaciones existentes se ha aplicado la metodología a una población comparando los resultados con situaciones óptimas lo que permite evaluar el estado actual y corregir políticas de mantenimiento. La aplicación de la metodología ha resultado satisfactoria para evaluar instalaciones de alumbrado tanto desde la óptica del diseño como así también en instalaciones de alumbrado existentes. / Urban lighting installations are frequently designed and built in a brief period of time. Yet they have a life of service that lasts many years. During that time lighting installations can not be left unattended. Care must be taken in order to guarantee a correct performance, reduce deterioration and adapt the installation to urban and technological evolution. But this care must begin in the design stage and continue during all the installation useful life. This is the field of lighting management.Urban lighting management issues have been studied by means of surveys to lighting managers and from field measurements of lighting installations. The results show the possibility to improve installation behaviour and the need to design tools that could indicate which should be the appropriate criteria for using the resources. The impact due to the lack or reduction of lighting maintenance and management has also been studied. When making these studies, the indirect energy costs were evaluated in connection to their possible sources and to the economical impact involved.The objective of this thesis is to study and propose a methodology to evaluate lighting installations, focused on the overall quality service of urban lighting. For this, the characteristics of the installations and their evolution in connection with service have been studied, by means of analysing the most relevant factors and establishing their behaviour models through field measures, analysis of historic registrations and simulation of situations. A methodology is proposed on the basis of these considerations. This methodology is designed from the analysis of the benefit/cost relationship during the life cycle of the urban lighting installations. The benefit is assessed in terms of factors linked to the service, that is to say the performance during the use of the installations. The factors taken into consideration have been illuminance, failure rate, time of operation and the appearance of the installations. These factors have been evaluated taking, as a reference, values suitable established by standards or recommendations. The costs of installation, energy, maintenance, refurbishment and disposal during the life cycle of the installations are considered in relation to the financial cost of money. The application of the methodology has been analysed in two situations: the design of new installations and the evaluation of existing installations. When considering the design of new installations, different alternatives have been simulated studying the effect of the specific characteristics of the installations in the benefit/cost relationship. When considering existing installations, the methodology has been applied to town and the results have been compared to an 'optimal' situation. This has enabled to assess the existing situation and to adjust maintenance policies. The application of the methodology has shown satisfactory results in the evaluation of new, and existing lighting installations.

de la Tesis Doctoral:INTRODUCCIÓN: El presente trabajo estudia las repercusiones del alumbrado artificial sobre la salud de las personas en ambientes laborales, tomando como base investigaciones provenientes en su mayoría del área médica. La sustentación de la tesis se lleva a cabo mediante una profunda investigación del papel que desempeña la luz (natural y artificial) en la vida del ser humano, así como en la relación que éste establece con su entorno natural a través de la arquitectura.A partir de allí desarrollamos conceptos que se refieren, por un lado, a las características de luz natural y artificial, los avances en materia de iluminación artificial, gasto y eficiencia energética y sostenibilidad ambiental, y por otro lado, a cómo dichos conceptos se han ido incorporando a la arquitectura, y específicamente a las oficinas durante el siglo XX.El trabajo culmina con una serie de propuestas, consideradas como una aportación al tema de estudio. También señala las posibles líneas de investigación a seguir para futuros estudios.OBJETIVOS: El principal objetivo de la tesis es el análisis de las condiciones habituales de iluminación, buscando las variaciones que puedan reducir las afecciones a la salud, ya que se han descubierto implicaciones del uso habitual del alumbrado artificial sobre la salud y en las reglamentaciones actuales no se tienen en cuenta. Este planteamiento, de un ámbito muy amplio, se centró en nuestra investigación en el campo concreto del alumbrado interior de oficinas. A fin de cumplir el objetivo principal, se plantearon unos objetivos específicos, cuyos términos generales se refieren a la aportación de la tesis al tema de estudio a través de la aplicación de una metodología de experimentación que nos permitiese evaluar diferentes condiciones de iluminación y establecer unas pautas de variación de la misma, en pro de la salud del usuario de oficinas. FASES DEL TRABAJO: La tesis está dividida en tres partes: En la primera se hizo una revisión de la bibliografía más reciente que abordase los conceptos del trinomio luz-ser humano-arquitectura a lo largo del siglo pasado. Respecto a la relación entre los dos primeros (luz y ser humano), la información provenía principalmente del área médica y en menor medida de trabajos multidisciplinarios. Capítulos: Antecedentes y Estado del Arte.En la segunda parte se describe el desarrollo del estudio que propusimos, partiendo de las conclusiones de la primera parte del trabajo; también se realiza un análisis de los resultados obtenidos mediante la aplicación de la metodología de experimentación propuesta. Capítulos: Desarrollo del estudio y Análisis de los resultados.En la tercera parte se retoman los puntos más importantes de la primera parte y se contrastan con los de la segunda, a fin de dilucidar las principales aportaciones del trabajo, y con esas bases, se elaboran unas propuestas determinadas. Posteriormente, se termina la tesis con las conclusiones, líneas futuras de investigación y consideraciones finales. Capítulos: Discusión y propuestas, Conclusiones y Bibliografía.CONCLUSIONES: Como conclusión principal se apunta la conveniencia de un replanteamiento en las normativas y procedimientos de diseño de iluminación en oficinas, tomando en consideración los siguientes aspectos:- Los requerimientos no ópticos de la luz en el ser humano- La eficiencia energética y la protección ambiental.Así mismo, se establecen como conclusiones específicas del estudio, que la metodología aplicada permite evaluar diferencias entre las condiciones habituales de iluminación y las variaciones propuestas y por lo tanto se sugiere para posteriores aplicaciones, ya que en su empleo se verificaron resultados positivos, coincidiendo con otros trabajos.LÍNEAS FUTURAS DE INVESTIGACIÓN: Se han abierto nuevas expectativas en torno al tema de la luz en la arquitectura, con lo cual los arquitectos e ingenieros en iluminación podemos continuar investigando sobre temas que coadyuven a mejorar las características lumínicas de los espacios en que las personas desarrollan sus actividades, y con ello contribuir a su mejor rendimiento y bienestar. PUBLICACIONES REALIZADAS:Murguía, L. y San Martín, R. (2001)Ponencia: Estudio sobre la variabilidad de los niveles lumínicos en oficinas. XXVII SIMPOSIUM NACIONAL DE ALUMBRADO. Ponferrada, España. Murguía, L. y San Martín, R. (2001)ARTIFICIAL LIGHTING AND WORK SPACES. The lit environment in terms of user biology. INTERNATIONAL LIGHTING CONGRESS CIE. Istanbul. San Martín, R. y Murguía, L. (2001) Ponencia: ARTIFICIAL LIGHTING AND ENVIRONMENT. A strategic approach to the XXIst Century. 9th European Lighting Conference LUX EUROPA. Reykjavik, Iceland.Murguía, L. y San Martín, R. (2002)Efectos no ópticos de la luz sobre el ser humano. LUCES Revista Semestral del Comité Español de Iluminación. Número 19: 31-39

Las centrales hidroeléctricas, como sistemas reales, tienen un comportamiento no lineal. Con el objetivo de diseñar controladores para turbinas, fue una práctica normal en el pasado considerar o simplificar estos comportamientos no lineales linealizando en un punto de operación las ecuaciones diferenciales que representan la dinámica de la central hidroeléctrica. La principal motivación de esta tesis nace como consecuencia y la necesidad de mejorar y optimizar las respuestas dinámicas de las plantas hidroeléctricas, considerando estos comportamientos no lineales, conduciendo a modelos dinámicos más realistas del sistema de la turbina hidráulica, además, desarrollar y diseñar controladores más eficientes. Esta tesis considera en general el caso de sistemas de operación aislados, este es el caso de una central hidroeléctrica alimentando una carga aislada. En esta tesis se cubren dos objetivos principales: 1) Profundizar el Conocimiento de los Modelos de Sistemas Hidroeléctricos, 2) Diseñar Controladores a Partir de Modelos Probados.Profundizar el Conocimiento de los Modelos de Sistemas HidroeléctricosEste objetivo consiste en desarrollar un análisis comparativo de diferentes modelos de centrales hidroeléctricas aplicados al control de la velocidad de giro de la turbina, y proponer nuevos modelos. Con este propósito se utilizan parámetros tomados de diferentes centrales hidroeléctricas referenciadas en la bibliografía. Además, se propone la identificación de la central hidroeléctrica de Susqueda (Río Ter, Girona) usando estos modelos previamente refinados. Un paso previo muy importante para el diseño de un controlador es obtener un modelo dinámico de un sistema hidráulico confiable.Diseñar Controladores a Partir de Modelos ProbadosEl segundo objetivo es el desarrollo y diseño de controladores de la frecuencia (velocidad de giro) para centrales hidroeléctricas usando técnicas de control no lineal basadas en técnicas de la geometría diferencial y de la función de Lyapunov. En ambos casos los controladores son diseñados a partir de modelos de sistemas hidráulicos no lineales. Los resultados demuestran que usando dos funciones de coste, los controladores no lineales mejoran el comportamiento dado por los clásicos controladores PID entre un veinte y un doce por ciento, y con respecto a un controlador Gain Scheduling la mejora es entre un quince y un doce por ciento. / Hydroelectric power plants, like real systems, have nonlinear behaviour. In order to design turbine controllers, it was normal practice in the past to consider or simplify these nonlinear behaviours by linearizing at an operating point the differential equations that represent the dynamics of the hydroelectric plant. The main motivation of this dissertation was born as a consequence and necessity of improving and optimising the dynamic responses of hydroelectric plants, by taking into account these nonlinear behaviours, leading to more realistic dynamic models of the hydraulic turbine system and to the development and design of more efficient controllers. This dissertation considers in general the case of isolated system operations; it is therefore the case of a hydroelectric power plant supplying an isolated load. Two objectives are covered in this dissertation: 1) To Deepen the Knowledge of Hydroelectric System Models, 2) To Design Controllers from Well Proven Models.To Deepen the Knowledge of Hydroelectric System ModelsThis objective consists of performing a detailed comparative analysis of different existent hydroelectric models applied to speed control and propose new ones. For this purpose real parameters taken from many hydroelectric power plants referenced in the bibliography are utilised. Moreover, the identification of a hydroelectric power plant on the Ter River (Susqueda) is proposed by using these previously refined models. To obtain a reliable dynamic model of hydraulic turbine systems is an important step prior to the controller design. To Design Controllers from Well Proven ModelsThe second objective is the development and design of frequency (speed) controllers for hydroelectric power plants by using nonlinear control techniques based on differential geometry and on the Lyapunov function. For both cases the controllers are designed from nonlinear dynamic models of hydraulic turbine systems. The results demonstrate that using two cost functions the nonlinear controllers improve the behaviour given by classical PID controllers between a twenty and a twelve per cent, and with respect a Gain Scheduling controller the improvement is between a fifteen and a twelve per cent.

de la tesis:Hacia el motor superconductor: estudio de las interacciones entre un estator convencional y un rotor superconductorEl desarrollo de superconductores de alta temperatura (HTSC) de gran corriente crítica ha permitido la fabricación de dispositivos en varias áreas de la ingeniería electromecánica. En particular, los HTSC pueden mejorar el rendimiento de los motores eléctricos, ya sea sustituyendo el cobre en el rotor de los mismos o con la realización de nuevos diseños.El particular ciclo de histéresis de los superconductores permite mejorar las características de los motores clásicos de histéresis. Además, el comportamiento diamagnético de los superconductores permite la levitación de los rotores, evitando el contacto entre el rotor y el estator. Esta propiedad permite alcanzar una gran velocidad de rotación en motores con diámetros pequeños.En este trabajo presentamos el estudio del comportamiento de motores de flujo axial y radial con inductores bobinados con hilo de cobre y rotor superconductor. La distribución del campo magnético alrededor del rotor, interacción magnética entre estator y rotor, y medidas del par estático y comportamiento dinámico son los principales puntos investigados.El campo generado por inductores convencionales pueden interactuar con el rotor superconductor mediante la magnetización inducida en el mismo. Esta interacción, que proporciona par y fuerzas de levitación, es estudiada en dos configuraciones:Configuración de flujo radial:Un motor ha sido construido con un cilindro de material en el rotor y un estator convencional bobinado con hilo de cobre. El estator tiene un diámetro externo de 40 mm. El hueco interno es de 16 mm de diámetro y 16 mm de altura. Ha sido bobinado con una configuración de 4 polos/ 4 fases, lo que permite una simetría adecuada para el autocentrado y levitación del rotor. No se ha usado cojinetes mecánicos.El rotor de 15,8 mm de diámetro y 16 mm de altura ha sido construido superconductor YBCO texturado. Para incrementar la simetría, el superconductor alrededor del cilindro es multidominio. Para incrementar la estabilidad axial, un disco de YBCO se ha situado en la parte superior del rotor superconductor.Cuando se conecta el inductor, el rotor levita y se centra por la presión magnética lateral. Gira siguiendo el campo magnético del estator. El rotor alcanza el estado síncrono. El motor ha sido ensayado a varias frecuencias hasta la velocidad de 40000 rmp. El movimiento del rotor ha sido observado con luz estroboscópica mostrando el comportamiento síncrono.Para caracterizar el motor, hemos realizado medidas del campo magnético en el estator y el rotor. El par ha sido medido en función del campo aplicado y del ángulo de carga.A partir de las medidas del campo magnético y de la magnetización del superconductor, hemos podido estimar el par, calculando la energía asociada al ciclo de histéresis, en función del ángulo de deslizamiento.Configuración de flujo axial:Un segundo prototipo ha sido construido usando dos semiestátores convencionales de tres fases bobinados con hilo de cobre para un motor de ocho polos. El rotor original ha sido sustituido por un disco de epoxi reforzado con fibra de vidrio de 4mm de altura y 175 mm de diámetro. Ocho discos de YBCO de 4mm de altura y 28 mm de diámetro han sido distribuidos alrededor del disco. Para poder medir el par, se ha situado un eje en el centro del rotor.El motor de flujo axial se comporta de forma similar al motor de flujo axial . En este caso la levitación es debida al gradiente de flujo en el entrehierro que existe entre ambos semiestátores. Las fuerzas de centrado se producen por el gradiente de flujo en los bordes del plano de cada inductor y son sensibles al desplazamiento del flujo atrapado.Hemos realizado medidas del par en función del ángulo de deslizamiento en estado estático y en función de la velocidad y el ángulo de carga en la caracterización dinámica. El par máximo obtenido es de 3 N·m. A 200 Hz, la potencia alcanzada es de 1 kW y las pérdidas en el hierro son aceptables. / Thesis summary :Toward to the superconducting motor: study of the interactions between a conventional stator and a superconducting rotorThe developement of high critical current HTSC (high temperature superconductors) has allowed the fabrication of devices in several areas of electromechanical engineering. In particular, HTSC have a large potential for the improvement of the efficiency of electrical motors either to susbstitute the copper windings of the rotors and for the realisation of new designs.In this work we present the study of the behavoir of axial and radial SC motors powered by a classical copper wound armature. Magnetic field distributions arround the rotor, magnetic interaction between inductor and superconducting rotor, static torque and dinamyc mesurements are the main items investigated.The field generated by the conventional armature can interact with SC rotors by means of the magnetization induced in the SC material. This interaction provides the force responsible for centering and levitation thus avoiding the use of conventional bearing and auxiliari fields providing magnetical bearing. We investigated this interaction in two configurations:Radial field configuration:The motor is built by the HTSC cylinder shaped rotor and a conventional copper wound stator. The stator core has an external diameter of 40mm, the internal hollow is of 16mm in diameter and heigh 16mm. The stator has been wound in a four poles/four phases configuration which allows the adequatre field symmetry to self-center and sustaint the rotor. No mechanical bearing has been used.The rotor of 15,8 mm in diameter and 16mm in high has been constructed from pieces of melt textured YBCO. In order to gain homogeneity around the external area of the cylinders we have chosen multidomain pellets. In order to improve the axial stability, a disc of melt textured YBCO has been stuck on the upper face of the HTSC rotor.When the armature is energized, the rotor levitates and it is centered by the lateral magnetic presure. It spins drived by the magnetic field. The rotor reaches a steady state synchronous with the field rotation. The motor has been tested at several frequencies up to a rotation speed of 40000 rpm. The movement of the rotor has been observed by stroboscopic lighting showing its synchronous behavoir.In order to characterize the motor we have performed magnetic mesurements of both armature and rotor. The torque is also been measured as a funtion of the applied current and the load angle.From the measured values of the applied magnetic field and the remanent magnetization we can estimate the torque by calculating the energy loss by hysteresis as a funtion of the slip angle of the SC rotor.Axial field configurationA second prototype has been constructed by using two conventional 3-phases wound inductors for an eight poles motor. The original rotor has been substituted by a glass fiber reinforced epoxi disk of a 4mm in thickness an 175 mm in diameter. Eight melt-textured YBCO discs of 4mm in high and 28 mm in diameter have been distributed around the disk. In order to perform the torque mesurements, a shaft has been stuck in the center of the rotor.The axial flux motor behaves in a similar way than that observed in the radial flux motor. In this case the levitation is provided by the flux gradient in the gap between both inductors. The centering forces are produced by the gradient at the borders of the plane of each inductor and are more sensitive to any displacement of the trapped fluxWe have performed mesurements of the torque as a funtion of the angle of displacement in a static state and a torque as a funtion of the speed and the load angle in a dinamic caracterization. The maximum torque obtained is 3 N·m. At 200 Hz the power arrives up to 1kW and the losses in the iron core can be acceptable.

Quan analitzem el funcionament de les màquines elèctriques dubtem en l'elecció d'un o altre conjunt de variables, models o joc de paràmetres. En el treball que segueix hem trobat, molt sovint, resultats que es contradiuen amb les mesures experimentals, o temps de càlcul molt diferents segons el model escollit o el tipus de simulació realitzada.La necessitat d'una bona modelització es planteja com un requisit previ per a obtenir un bon control i un adequat dimensionat dels accionaments; amb aquest fi es planteja el treball amb el contingut i ordre que segueix.En primer lloc (Capítol 1) es fa un repàs de l'estat de l'art. Segueix l'estudi (Capítol 2) de models de màquines asíncrones amb caracterització de la saturació; podem plantejar diversos conjunts de variables que ho fan possible amb més o menys dificultat de càlcul i resolució. La línia escollida planteja un model transformat que redueix al mínim el nombre de paràmetres a estimar; en altres dels casos plantejats es redueix la càrrega de càlcul per a la seva resolució. Tanmateix es planteja l'anàlisi de sensibilitat de la resposta (Capítol 3) respecte les variacions dels paràmetres; òbviament hi haurà paràmetres que tindran poca o nul.la influència en la resposta del sistema, així com d'altres que tindran influència directa i immediata en la mateixa.Una vegada escollit el model o models a emprar s'han de trobar els paràmetres dels mateixos. Una primera aproximació es dedica a la determinació dels paràmetres mitjançant assajos fora de línia (Capítol 4). La determinació dels paràmetres mitjançant assajos en línia i tècniques d'estimació en temps real (Capítol 5), juntament amb la consideració d'observadors per a variables auxiliars, per exemple el flux, permeten tancar el tema d'estimació dels paràmetres. La determinació dels parells electromagnètics i de càrrega (Capítol 6), és l'objectiu final del treball. L'aplicació d'observadors i estimadors permet l'obtenció de les variables desitjades resultant un model més precís i exacte.A modus d'aplicació final s'ha construït un mesurador de parell en règim transitori; aspecte residual del treball que resulta força important ja que no disposem, actualment, d'un mesurador d'aquestes característiques. L'equip desenvolupat és format a partir d'una màquina de corrent continua i un sistema de control.Tanmateix es tracta la modelització del conjunt convertidor-màquina-càrrega (Capítol 7). No pretenem analitzar a fons la modelització del convertidor, això podria constituir un treball més específic; malgrat això la influència que presenta el tipus de senyal aplicat a la màquina aconsella la seva consideració a fi i efecte d'obtenir resultats més acurats que els que permeten la suposició d'una alimentació sinusoïdal.Un capítol final de discussions (Capítol 8) sobre els resultats obtinguts, als que segueixen aquelles aplicacions que s'entenen millorades, així com un recull de concussions tanca el cos central del treball.Es tanca el document amb una relació bibliogràfica rellevant (Bibliografia) i un apartat d'annexes on es troben desenvolupaments matemàtics: equacions de sensibilitat (Annex I), càlcul dels guanys de l'observador (Annex II), els assajos realitzats i les característiques de les màquines assajades (Annex III) i el mètode dels mínims quadrats. Aplicacions (Annex IV). / Al analizar el funcionamiento de las máquinas eléctricas dudamos acerca de la elección de, uno u otro, conjunto de variables, modelos, o conjunto de parámetros. En este trabajo se han encontrado, frecuentemente, resultados que contradicen lo medido experimentalmente, o tiempos de cálculo muy diversos según el modelo adoptado o el tipo de simulación realizada; cosa por otra parte lógica en un ámbito que admite aportaciones de mejora.La necesidad de una buena modelización actualmente se plantea como una premisa para obtener un mejor control y un adecuado dimensionado de los accionamientos; con este fin se aborda este trabajo determinando la secuenciación que sigue.En primer lugar (Capítulo 1) se repasan los antecedentes y estado actual. Seguidamente se ha planteado (Capítulo 2) el estudio de modelos de máquinas asíncronas con caracterización de la saturación; existen diversos modelos que lo posibilitan a costa de una mayor o menor dificultad de cálculo y resolución. La línea escogida toma un modelo transformado que reduce el número de parámetros a encontrar o estimar; en algunos de los modelos planteados se reduce la carga de cálculo necesaria para su resolución. Asimismo se plantea el análisis de sensibilidad de la respuesta (Capítulo 3) respecto a las variaciones de los parámetros; es evidente que habrá parámetros que tendrán escasa influencia en la respuesta del sistema, así como otros que influirán de forma directa e inmediata en la misma.Una vez establecido el modelo, o modelos a utilizar, deben encontrarse los parámetros de los mismos. Una primera parte se dedica a la determinación de parámetros mediante ensayos fuera de línea (Capítulo 4), lo que permite aproximarnos a la solución deseada. La determinación de parámetros mediante ensayos en línea y técnicas de estimación en tiempo real (Capítulo 5), junto con la consideración, en su caso, de observadores para variables auxiliares como el flujo, permiten cerrar el capítulo de estimación de parámetros.La determinación de variables auxiliares como los pares electromagnético y de carga (Capítulo 6), es el objetivo final del trabajo. La aplicación de observadores y estimadores permite la obtención de las variables deseadas, resultando un modelo mas preciso y exacto.A modo de aplicación se ha obtenido un medidor de par en régimen transitorio; aspecto colateral del trabajo que resulta relevante dado que no se dispone, actualmente, de un medidor de par con estas características. El equipo desarrollado se basa en un conjunto que comprende máquina de corriente continua y sistema de control.Finalmente se aborda la modelización conjunta del sistema convertidor-máquina-carga (Capítulo 7). No se pretende analizar a fondo la modelización del convertidor, ello podría ser objeto de un estudio más específico; no obstante la influencia que tiene el tipo de señal aplicada a la máquina, aconseja su consideración con el fin de obtener resultados más reales que una suposición de alimentación sinusoidal permitirían.Se finaliza con un capítulo final de discusiones (Capítulo 8) de los resultados obtenidos, a los que siguen aquellas aplicaciones que se entienden como mejoradas por este trabajo, así como las pertinentes conclusiones.Cierra el documento una relación bibliográfica (Bibliografía) relevante y un apartado de anexos donde se añaden deducciones matemáticas prolíficas tales como las de las ecuaciones de sensibilidad (Anexo I), el cálculo de las ganancias del observador (Anexo II) las características de las máquinas ensayadas (Anexo III) y .el método de los mínimos cuadrados. Aplicaciones (Anexo IV). / When analyzing the operation of the electric machines we doubt about the election of, one or other, group of variables, models, or group of parameters. In this work they have been, frequently, results that they contradict that measured experimentally, or very diverse times of calculation according to the adopted model or the type of carried out simulation; it sews logic on the other hand in an environment that admits contributions of improvement.The necessity of a good modelización at the moment thinks about like a premise to obtain a better control and an appropriate dimensionado of the drives; with this end this work is approached determining the sequence that continues.In the first place (Chapter 1) the antecedents and current state are reviewed. Subsequently he has thought about (Chapter 2) the study of models of asynchronous machines with characterization of the saturation; diverse models that facilitate it to coast of a bigger or smaller calculation difficulty and resolution exist. The line chosen taking a transformed model that it reduces the number of parameters to find or to estimate; in some of the outlined models he decreases the necessary calculation load for their resolution. Also he thinks about the analysis of sensibility of the answer (Chapter 3) regarding the variations of the parameters; it is evident that there will be parameters that will have scarce influence in the answer of the system, as well as others that will influence in a direct and immediate way in the same one.Once established the pattern, or models to use, they should be the parameters of the same ones. A first one leaves he dedicates to the determination of parameters by means of test outside of line (Chapter 4), what allows to approach to the wanted solution. The determination of parameters by means of on-line and real time test (Chapter 5), together with the consideration, in their case, of observers for auxiliary variables as the flux, they allow to close the chapter of estimate of parameters.The determination of auxiliary variables as the electromagnetic and load torque (Chapter 6), it is the final objective of the work. The application of observers and observers allow the obtaining of the wanted variables, being a model but I specify and exact.By way of application a meter has been obtained of even in transitory régime; colateral aspect of the work that is outstanding since he doesn't prepare, at the moment, of a meter of even with these characteristics. The developed team is based on a group that he understands machine of D.C. current and control system.Finally the combined modelización of the system converter-machine-load is approached (Chapter 7). It is not thoroughly sought to analyze the modelización of the converter, it could be it object of a more specific study; nevertheless the influence that has the sign type applied to the machine, advises its consideration with the purpose of obtaining realler results that a supposition of feeding sinusoidal would allow.You concludes with a final chapter of discussions (Chapter 8) of the obtained results, to those that follow those applications that understand each other as improved by this work, as well as the pertinent conclusions.He closes the document a bibliographical relationship (Bibliography) outstanding and a section of annexes where such fruitful mathematical deductions are added as those of the equations of sensibility (Annex I), the calculation of the observer's gains (Annex II) the characteristics of the tested machines (Annex III) and the method of the recursive least-squared method and applications (Annex IV).

La existencia de máquinas eléctricas industriales desde finales del siglo XIX implica que es un sector de desarrollo maduro donde parecen difíciles nuevos conceptos de máquina, a no ser que el desarrollo de nuevos materiales o tecnologías de fabricación hagan que conceptos de máquina con pocas aplicaciones pase a ser objeto de mejora y optimización. Analizando la literatura de estos últimos años (ver bibliografía), donde se pueden encontrar máquinas nada convencionales, se infiere que los diseños más interesantes hacen referencia a flujos que ya no pueden simplificarse a dos dimensiones como en los motores convencionales, sino que requieren interpretarlo en sus tres dimensiones. De todas las topologías propuestas es la máquina de flujo axial la que está encontrando mayor número de aplicaciones.En esta tesis doctoral se pretende presentar el estado del arte de esta topología de máquina, justificar su necesidad frente/junto a las máquinas radiales, presentar los parámetros de diseño fundamentales de la misma, presentar el modelo analítico tradicional de máquina de inducción, aportando la solución analítica de las ecuaciones de la máquina.En las máquinas axiales de inducción con rótor sólido no ferromagnético se presentan fenómenos que no tienen explicación evidente, como puede ser el giro en vacío a velocidades muy alejadas de la de sincronismo, o las dificultades en el arranque de las mismas. Con anterioridad ya se han hecho intentos de aplicar caminos de corriente preferentes en maquinas de este tipo con el fin de mejorar las prestaciones, pero aún no se ha logrado encontrar una explicación a alguno de los fenómenos que rodean a este tipo de máquinas.Se ha analizado modelos en 3 dimensiones de máquinas de flujo axial empleando el Método de los elementos finitos (MEF), puesto que el problema de las máquinas de flujo axial es un problema tridimensional, como así se reconoce en la bibliografía consultada.La simulación en 3 dimensiones (3D) de campos electromagnéticos no es novedad, puesto que existe software que permite el cálculo en 3D, sin embargo las simulaciones consultadas en la bibliografía son siempre con campos magnéticos estáticos, la mayoría de veces en 2D y nunca aplicada a cuerpos en movimiento.De los trabajos realizados se ha comprobado que para extraer conclusiones, es tan importante el número como la imagen gráfica de la simulación. Se han validado los resultados en base a los prototipos desarrollados en el Departament d'Enginyeria Elèctrica de la UPC. Desarrollados dentro del equipo de trabajo en el que ha trabajado el autor, dirigidos por Ricard Bosch Tous.Estos prototipos tienen en común la geometría axial, el número de polos y las similares dimensiones interiores y exteriores. Se ha trabajado sobre máquinas de 20 pares de polos, formadas por 1 ó 2 inductores constituidos por un soporte ferromagnético o no, sobre el que se bobina el devanado inductor. El rótor es siempre un disco de aluminio de diferentes dimensiones en función del prototipo.Se ha concluido la necesidad de emplear rotores ranurados debido a los vórtices de corriente que se forman, con el fin de alargar las líneas de corriente y por lo tanto la componente útil de la misma.Se ha concluido también la necesidad de incrementar las frecuencias de trabajo por encima de la f de 50 Hz. Existiendo frecuencias donde se prevé un mejor funcionamiento, que son los 500 y 1000 Hz. / Electrical Machines began to develop in early beginning of XIXth century. This means they have evolved for two centuries, and actually, from an electromechanical point of view, it is difficult to improve them.But there exists other topologies of electrical machines which were forgotten practically from the beginning of their evolution, as in case of axial flux machines.New materials and manufacturing techniques can make possible to develop and improve them.Taking a look on the recent literature related with non conventional machines, as it is the case of linear or axial flux machines, one can see that conventional two dimensional analysis gives little result. Due to the particular topology of these machines, magnetic field must be analysed in its three dimensions.The aim and goal of this thesis is to show the state of the art of axial flux machines, to justify its need against/beside radial flux machines, to show the basic design parameters and to analyse a 2 stator 1 rotor axial flux machine using the Finite Element Merhod (FEM).Axial flux induction machines with non ferromagnetic rotor show results of extremely difficult explanation, as a no load speed far away from synchronous speed. In previous works other authors have tried to fix preferred paths for induced current in these machines, but actually no answer has been found for a lot of questions around them.In this work a three dimensional analysis of the axial flux machine, through FEM simulations with moving rotor, have been performed using ANSYS software.No references of similar works have been found in the literature.Prototypes of axial flux machines with non ferromagnetic conductive rotor have been developed in the "Departement d'Enginyeria Elèctrica" of the Polytechnic University of Catalonia, by the team of Dr. Ricard Boch.Iron and ironless inductors have been tested showing similar results and showing speeds at no load that agree with the simulations.The conclusion of the thesis is that these machines ar so sensitive to frequency (f) and s and show better results at 500 Hz and 1 kHz.It has been proposed to use slotted rotors to break the current vortex and to extent the current lines to improve the torque of the machine.

El término carga de espacio describe el estado eléctrico de un material, mal conductor, que mantiene una distribución de cargas eléctricas relativamente inmóviles. El estudio del efecto de la carga de espacio sobre las propiedades de los materiales aislantes está adquiriendo importancia creciente, dada su influencia en los procesos de envejecimiento y ruptura dieléctrica, los cuales suponen una limitación de las prestaciones de aquellos.Para el estudio de la carga de espacio hay que tener en cuenta dos aspectos complementarios. Por un lado, es necesario conocer la distribución espacial de la misma, pues ésta condiciona el valor del campo eléctrico en el interior del material. Por otra parte es necesario determinar los parámetros que rigen los procesos de atrapamiento, transporte y relajación de la carga. En la actualidad se disponen de diversas técnicas para llevar a cabo estos estudios, aunque en general presentan el problema de que, por una parte, requieren acondicionamientos diferentes de las muestras y, por otra, necesitan la disposición de electrodos especiales en algunos casos. Dada la sensibilidad de la carga de espacio a estos factores, resulta difícil correlacionar la información que proporcionan.En nuestro trabajo hemos utilizado tres técnicas que permiten evitar el problema que hemos puesto de manifiesto anteriormente, pues estas técnicas se pueden aplicar sobre muestras que han sido previamente acondicionadas de la misma manera. Estas técnicas son la de las corrientes de despolarización estimulada térmicamente (TSDC), el análisis eléctrico dinámico (DEA) y la técnica del escalón térmico. Las dos primeras son técnicas de espectroscopía dieléctrica mientras que la última permite obtener la distribución de la carga en el material. Los materiales empleados han sido el polimetacrilato de metilo (PMMA) y dos variedades comerciales de polieterimida (PEI) denominadas Ultem 1000 y Ultem 5000. En el análisis de los datos obtenidos mediante TSDC hemos utilizado el modelo de Bucci-Fieschi para las relajaciones de naturaleza dipolar, mientras que las de carga de espacio se han interpretado en base al modelo de cinética de orden general, siempre aplicados sobre muestras polarizadas mediante ventanas (WP). Los parámetros que hemos analizado para las relajaciones dipolares son los tiempos de relajación y energías de activación. En el caso de las relajaciones de carga de espacio hemos estudiado el tiempo de relajación, la energía de activación (que en este modelo corresponde a la profundidad de atrapamiento), la carga atrapada inicial y el orden cinético, parámetro que da información acerca del proceso microscópico más probable en la relajación de la carga de espacio. Los datos de DEA fueron interpretados mediante el modelo de Coelho, utilizando el formalismo del módulo eléctrico, obteniéndose información acerca del grado de bloqueo de los electrodos, la conductividad del material, la concentración de portadores y su movilidad.Entre los resultados obtenidos podemos resaltar que a temperaturas de polarización por encima de 80oC, superiores a la Tpo de la relajación ' del PMMA y a las que el pico  ya es activado, se ha observado un proceso de inyección anódica, que creemos acompañado de un incremento de la movilidad de los portadores positivos que permite explicar el incremento de la conductividad y la disminución de la rigidez dieléctrica observada por otros autores.Para la interpretación de los resultados obtenidos en el estudio mediante TSDC de la relajación de carga de espacio en el PMMA hemos desarrollado un procedimiento que permite extender el método del análisis del mapa de relajación (RMA), habitual en el estudio de las relajaciones dipolares, al caso de la carga de espacio. Según nuestra interpretación, la curva de descarga obtenida procede del proceso de relajación de carga atrapada en una franja de niveles de atrapamiento cuya anchura depende fundamentalmente de la anchura de la ventana de polarización, y cuya profundidad depende de las condiciones de polarización. En el caso de ventanas de polarización de anchura nula, la carga de espacio se halla en una franja estrecha de niveles de atrapamiento, de manera que se puede suponer que el proceso de relajación no es distribuido y aplicar, por lo tanto, un modelo de relajación simple para su estudio, siendo el de cinética de orden general muy conveniente.El procedimiento desarrollado permite explicar, al menos de una forma cualitativa, la función de distribución de niveles de atrapamiento. En el caso del PMMA, el número de trampas parece crecer suavemente hasta alcanzar un máximo a una profundidad de unos 2.35 eV, para, una vez superado éste, decrecer bruscamente a una profundidad de unos 2.5 eV. El orden cinético de la relajación es de 1.14 en el caso del PMMA1 y de 1.25 en el del PMMA2, indicando que, en estos materiales, el proceso de relajación más probable de la carga de espacio es el de la recombinación de portadores.Los valores encontrados para las energías de activación y los factores preexponenciales del tiempo de relajación siguen leyes de compensación. Hemos de resaltar que la existencia de leyes de compensación en el caso de aisladores se había encontrado en procesos de relajación dipolar analizados mediante modelos de cinética de primer orden, mientras que en nuestro caso se ha comprobado en un proceso de relajación de carga de espacio que obedece a una cinética que no es de primer orden.El grado de saturación alcanzado en la formación de la carga de espacio en las muestras de PMMA para un tiempo de polarización dado es tanto mayor cuanto mayores sean el campo aplicado y la temperatura de polarización, observándose que cuanto mayor es el nivel de saturación alcanzada en las polarizaciones, más definida es la temperatura de polarización óptima. La profundidad de atrapamiento de la carga crece con el tiempo de polarización, si bien la temperatura y el campo de polarización influyen en la profundidad de la carga atrapada. En el caso de campos bajos, la profundidad de atrapamiento crece con la temperatura e inicialmente con el campo aplicado. A partir de cierto valor del campo aplicado se observa una disminución de la profundidad de atrapamiento, posiblemente relacionada con un mecanismo de disminución de la barrera de potencial por efecto del campo residual en el material, que parece ser más eficaz en las trampas más profundas.Hemos estudiado la distribución de la carga de espacio en electretes de PMMA, polarizados mediante ventanas de anchura nula a la temperatura de polarización óptima. Los perfiles de distribución de la carga que se han obtenido son más complejos que los observados en relajaciones de naturaleza dipolar y que los obtenidos en electretes polarizados convencionalmente que se han descrito en la bibliografía, y en los que la carga de espacio se había aislado mediante la técnica limpieza de picos. Nuestros resultados indican que a tiempos de polarización cortos se forma fundamentalmente heterocarga y que al incrementarse los tiempos se forman distribuciones más complejas, en las que se observan dos macrodipolos orientados en la dirección del campo. Para campos de polarización altos, el campo residual es mucho mayor en la zona catódica, probablemente fruto de una mayor eficacia de la inyección en el ánodo, lo que produce una compensación de la heterocarga. En el caso de las medidas de DEA sobre PMMA, hemos observado un buen ajuste de los resultados experimentales al modelo de Coelho, lo que supone que a temperaturas por encima de la de transición vítrea los procesos de transporte de carga en este material son la difusión y la conducción óhmica. Los electrodos presentan un bloqueo parcial, observándose un ligero aumento del bloqueo de los mismos con la temperatura. Esta situación de bloqueo parcial puede explicar la existencia de fenómenos de inyección que, como la técnica del escalón térmico ha evidenciado, parecen ser más eficaces en el ánodo.La conductividad en el material a temperaturas por encima de la de transición vítrea es activada térmicamente. Su valor se incrementa en dos órdenes de magnitud en el intervalo de temperaturas estudiado. Este incremento de la conductividad no ha de ser atribuido a un incremento de la concentración de portadores, ya que ésta parece disminuir ligeramente, sino a un incremento de la movilidad de los mismos, que resulta ser activada térmicamente.Los resultados obtenidos en la caracterización mediante corrientes termoestimuladas de las relajaciones presentes en el Ultem 1000 son comparables a los que proporcionan las medidas de DEA. En el material se producen tres procesos de relajación de naturaleza dipolar y uno de carga de espacio. Este último proceso da lugar a un pico sólo en el caso de las corrientes termoestimuladas, debido a la baja frecuencia equivalente de éstas.El gran poder de resolución de la técnica TSDC ha permitido alcanzar el desdoblamiento del pico , que puede resolverse en un doble pico en medidas TSDC convencionales, mientras que, en las medidas de DEA, ambos picos aparecen confundidos en un pico muy ancho. El uso de la polarización por ventanas mejora el poder de resolución de la técnica TSDC, y en el caso de la relajación  se han detectado tres temperaturas de polarización óptima, que ponen de manifiesto la existencia de tres mecanismos de relajación a nivel microscópico.Se han determinado los parámetros que rigen las cinéticas de las diferentes relajaciones y se han comparado con los valores proporcionados por otras técnicas. Las energías de activación para la relajación  se corresponden bien con los valores obtenidos mediante otras técnicas, pero hay diferencias en la  y la . Las diferencias en el caso de la relajación  son atribuibles al hecho de que los tres mecanismos diferenciados que se observan mediante TSDC aparecen superpuestos en solo pico ancho en las medidas DEA y DMTA. Por este motivo, creemos que los valores obtenidos mediante corrientes termoestimuladas son más realistas. Creemos que las diferencias en las energías de activación de la relajación  están relacionadas con las diferencias en los procesos de cálculo.Las corrientes TSDC que resultan de la carga de espacio en este material obedecen a un proceso de relajación cuya cinética es próxima a la unidad, lo que evidencia que la recombinación es el mecanismo más probable durante la relajación. Como en el caso del PMMA, se ha observado una ley de compensación para la relajación de carga de espacio en este material. Hemos comparado los espectros TSDC del Ultem 1000 y el Ultem 5000 a temperaturas por encima de la ambiente. Ambas variedades tienen un espectro TSDC similar, si bien en el caso del Ultem 5000 los picos aparecen desplazados a temperaturas superiores. Las energías de activación de las relajaciones  y  de ambas variedades de polieterimida son comparables. Los órdenes cinéticos de la relajación de carga de espacio también son parecidos en ambos materiales. La principal diferencia entre ellos, es la mayor capacidad de atrapamiento del Ultem 1000, que creemos que puede ser la causa de su menor rigidez dieléctrica.El modelo de Coelho ha resultado satisfactorio para la interpretación del efecto de la relajación de la carga de espacio en las medidas dieléctricas convencionales en ambas variedades de polieterimida. En ambos casos se ha obtenido una conductividad activada térmicamente, siendo en el caso del Ultem 5000 unos dos órdenes de magnitud mayor en el intervalo de temperaturas estudiado. En ambos casos el incremento de la conductividad con la temperatura se ha de atribuir a la movilidad creciente de los portadores, ya que se ha determinado que la concentración de portadores varía poco en dicho intervalo térmico.Por otro lado se han observado diferencias en el comportamiento de los electrodos. En el Ultem 5000 los electrodos se hallan completamente bloqueados, mientras que en el Ultem 1000 el bloqueo en los mismos es parcial. En ambos casos, el valor del factor de transparencia de los electrodos no parece depender de la temperatura, por lo que creemos que en el comportamiento de la unión metal-aislante es más determinante la naturaleza de los materiales que la temperatura.

En esta tesis se estudia de manera analítica y numérica el comportamiento del convertidor tipo buck cuando es manejado con PWM y el cálculo de ciclo de trabajo se hace obligando a la dinámica de primer orden en el error del sistema a tener promedio cero en cada iteración (ZAD). Esta técnica de manejo del PWM, reportada por primera vez en la literatura en el año 2001, y ampliamente estudiada en la presente tesis, promete llevar al sistema a tener características deseables tales como: frecuencia fija de conmutación, robustez y bajo error de salida; cualidades estas muy importantes en un convertidor. Los principales puntos de análisis en la presente tesis son: determinación del punto de equilibrio de la aplicación de Poincaré del convertidor manejado con PWM y ZAD. Cálculo de la estabilidad de la órbita de período 1 asociada a la aplicación de Poincaré. Este estudio se ha hecho via Exponentes de Lyapunov, Exponentes de Floquet y Multiplicadores característicos. Debido a la presencia inherente de un periodo de atraso en un esquema de PWM con pulso al centro, se incuye para el análisis de estabilidad este caso particular. También se hace un estudio de la transición al caos, basado en la aplicación de Poincaré y se caracterizan de manera analítica las tres primeras bifurcaciones (Flip-colisión de borde-Flip). Se muestra además la conformación del caos a tavés de una aplicación estilo tienda de campaña. Se ha diseñado un controlador para cuando el sistema opera en zona de caos y se ha comparado con la técnica TDAS, mostrando mayor velocidad de respuesta y error más bajo. Por medio de la aplicación de la teoría de promedios se calcula una cota para el error, cuando el sistema opera en zona estable y en estado estacionario, garantizando un bajo error de salida. Finalmente los resultados experimentales corroboran algunos fenómenos no lineales y el límite de la estabilidad. / In this thesis the behaviour of the buck converter, driven with PWM and Zero Average Dynamic on error (ZAD) technique is studied in an analytical and numerical form. This technique for evaluating duty cycle in a PWM was reported for the first time in the literature in the year 2001. ZAD is widely studied in this thesis. Its main characteristics are: fixed frequency switching, robustness, and low error in the regulation case. These characteristics are very important in power converters. The main issues of this thesis are: To calculate the equilibrium point associated to the buck converter Poincaré map. To determine the stability of the 1-periodic orbit, based on Lyapunov exponents, Floquet exponents and characteristic multipliers. Also an scheme of PWM with a delay time has been studied finding its stability limit. A study of transition to chaos has been made. It has confirmed analytically that the first bifurcation is flip type, the second bifurcation is corner collision type and third bifurcation is flip type, again. Also a controller for chaos is designed and tested and it has been compared with TDAS technique, showing lower error and very fast response. Applying Average theory, a bound for error in the regulation case and in stationary state has been found. This bound confirms the advantages of the ZAD technique. Finally the analytical and numerical results are confirmed in an experimental form.

El análisis armónico de redes eléctricas se utiliza para el estudio de los efectos de las cargas no lineales sobre las magnitudes y formas de onda de las tensiones y corrientes eléctricas. Dado el constante incremento de las cargas no lineales respecto a las lineales, este estudio tiene cada vez mayor importancia.En el caso de redes eléctricas lineales el método de estudio mayormente utilizado es el flujo de cargas, por tanto es lógico utilizar también un flujo de cargas para el caso no lineal; entonces es necesaria una modelización de las cargas no lineales para su incorporación en el estudio.Después del análisis bibliográfico se observa que la mayoría de los autores utilizan métodos sin interacción armónica, es decir, no tienen en cuenta la influencia que ejercen sobre la forma de onda de la corriente los armónicos de tensión del punto de conexión de la carga. En este trabajo se presenta un ejemplo de los errores numéricos y de forma de onda que se introducen al no tener en cuenta la interacción armónica.Otros autores utilizan métodos con interacción armónica pero modelizando una única carga no lineal: el rectificador trifásico con filtro inductivo alimentado con un sistema simétrico de tensiones; pero hay otras cargas no lineales de importancia en las instalaciones eléctricas que, aunque son de menor potencia unitaria, el número de unidades en una misma instalación es considerable dando lugar a una potencia total importante.En esta tesis se presenta un método sistematizado para la obtención de modelos de cargas no lineales y los modelos obtenidos para ocho cargas, tanto para los casos de simetría de semionda y simetría trifásica como para el caso general. Todos los modelos han sido exhaustivamente ensayados con alimentación a tensión constante con resultados satisfactorios.Para una fácil implementación en un programa de flujo de cargas se ha determinado el sistema de ecuaciones a resolver para cada carga y se han hallado las expresiones algebraicas de las constantes internas de cada modelo y de los desarrollos armónicos de las intensidades. Se incluye también el método de obtención de la primera aproximación para el método de Newton o de h-Newton que deberá resolver el sistema.Se incluyen los resultados de una muestra significativa de los numerosos casos ensayados con el método de flujo de cargas y en simulaciones a tensión constante. Se han comparado muchos resultados con los que se obtienen con métodos en el dominio del tiempo (PSPICE) y en algunos casos reales.