El objetivo de esta tesis es diseñar un inversor multinivel en cascada monofásico que genere a partir de un arreglo de baterías una tensión alterna de quince niveles pico a pico, cuyas magnitudes de las tensiones armónicas correspondientes a la tercera, quinta, séptima, novena, undécima, décimo tercera y décimo quinta armónica se vean reducidas y se mantenga por debajo de las tolerancias establecidas en la Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos Peruana. / Tesis

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Ingeniero Civil Eléctrico / Los equipos FACTS cada día son más comunes en el mundo gracias al avance de la tecnología en electrónica y semiconductores, permitiendo así operar de manera más holgada los crecientes sistemas eléctricos. En especial, el Compensador Estático de Reactivos (CER), ha tenido gran utilidad en Chile debido a su eficaz control de voltaje en sistemas radiales. Ya se han instalado 5 de estos equipos, los 3 más recietes a partir del año 2000 cuyos nombres son SVC Puerto Montt , SVC Polpaico y SVC Cerro Navia , propiedades de Transelec. Bajo este contexto, el objetivo de este trabajo de título es instruir al lector sobre esta tecnología de compensación que se usa en el país explicando su funcionamiento teórico y práctico. Para eso se diseña y construye un CER a escala para laboratorio basándose en prototipos existentes en la literatura y utilizando un microprocesador vigente. Además el modelo a escala es capaz de operar en una red de comunicaciones bajo el protocolo Modbus. Previo al diseño se revisa el estado de arte de los compensadores estáticos de reactivos tanto a escala como para aplicaciones de potencia, estudiando también su funcionamiento y principales componentes. Se revisa específicamente el modelo del microprocesador a utilizar en el modelo a escala junto con su programación y manejo. El diseño empleado consiste en un banco trifásico de inductancias junto a dos bancos de condensadores, operados por tiristores y relés respectivamente, conectados a la red de baja tensión mediante un transformador trifásico y coordinados por un sistema de control electrónico. Se realiza un algoritmo de adquisición de variables para la medición de la tensión en las líneas mediante conversión análoga digital, además de implementar un algoritmo de disparo en las inductancias para control de potencia. De la construcción final se obtiene un banco de inductancias junto a las placas electrónicas de disparo, adquisición y alimentación que componen el CER a escala. Como desarrollo futuro se propone programar un control PI en el microprocesador y mejorar la interfaz de adquisición de datos realizada en Matlab-Simulink.

El presente trabajo desarrolla el diseño electrónico de los módulos de potencia para el control de un prototipo de vehículo anfibio. El diseño se divide en etapa de potencia, para el control de giro de los motores; circuito de protección, que monitorea la energía suministrada a cada motor de modo que podamos generar una señal si se presenta un incremento sustancial en la corriente que alimenta a cada motor; circuito de detección de nivel de agua, ya que es un diseño electrónico para un prototipo de vehículo anfibio se consideró implementar una etapa que detecte la transición de tierra a agua; y etapa de control, para comandar a los motores y verificar el correcto funcionamiento de los módulos, así como también para generar las señales necesarias para poder realizar las pruebas y medir los voltajes en las entradas y salidas de cada módulo. La etapa de potencia fue diseñada utilizando puentes H para controlar el sentido de giro de cada motor. Adicionalmente, cada puente H presenta una salida indicadora de exceso de corriente, para ello se implementó una resistencia de un valor muy pequeño en serie con el motor que a medida que aumente la corriente, el nivel de tensión en la resistencia también aumenta y se puede comparar con una referencia. El circuito de protección toma los valores de las resistencias indicadoras de exceso de corriente en los motores para luego compararlos con un voltaje de referencia que en este caso viene dado por un diodo. Para la comparación se usó una configuración con amplificadores operacionales. A su vez, este módulo cuenta con un circuito detector de batería baja que genera un cambio de nivel lógico si se detecta que el voltaje en la batería disminuyó considerablemente. El módulo de detección del nivel de agua aprovecha la conductividad del agua para inducir una corriente pequeña, la cual al ser amplificada y debidamente acondicionada a niveles lógicos puede ser usada por un circuito digital. Finalmente, durante las pruebas finales se utilizó un microcontrolador ATmega 8 para controlar el sentido de giro de los motores mediante los puentes H. / Tesis

En la presente memoria, se presenta un análisis de compatibilidad electromagnética de la electrónica de potencia en el diseño de un sistema de calentamiento inductivo. Los cables de alimentación y la electrónica de potencia a frecuencias entre 100 [Hz] y 10 [kHz] crean campos electromagnéticos intensos en los gabinetes de control y en su proximidad. Se propone estudiar sus efectos en los semiconductores utilizados y sobre los operadores en la zona cercana. Para tal efecto, se propone medir campos electromagnéticos en variadores de frecuencia y sistemas de calentamiento de modo de conocer los niveles frecuencias de los campos emitidos. Se comparará esos valores con las normas existentes para la protección de la salud de las personas contra las emisiones electromagnéticas. Se realizará también simulaciones de modelos físicos de semiconductores para estudiar los efectos de aplicación de flujo magnético en IGBT. titulo La metodología seguida consiste, en primer lugar, en una revisión bibliográfica del tema de la compatibilidad electromagnética para los variadores de frecuencia, del funcionamiento de los inversores para sistemas de calentamiento por inducción, de los modelos a nivel físico de los semiconductores típicos, de las ecuaciones de electromagnetismo y de difusión de partículas, de los métodos de resolución del sistema de ecuaciones y simulaciones realizadas por otros autores de semiconductores o de campos electromagnéticos emitidos o recibidos por la electrónica. Se realizará después mediciones de campos electromagnéticos en un variador de frecuencia para motor de inducción, dos hornos de inducción, de potencias y frecuencias distintas, para fundir metales y un prototipo del sistema de calentamiento de fluidos por inducción de 15 [kW]. Luego, se realizarán modelos físicos de diodo, MOSFET, BJT y IGBT con el software COMSOL, que se contrastarán con las ecuaciones teóricas de física electrónica y características eléctricas propias. Los resultados obtenidos indican que los modelos para simulación de semiconductores son fiables. Se demuestra que los campos magnéticos generados no son lo bastante intensos como para perturbar el funcionamiento de los IGBT que forman parte del inversor del sistema. También, se estudió los riesgos posibles para la salud de los trabajadores, encontrándose que en todos las situaciones anteriores, las normas no son sobrepasadas.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista / En esta tesis se desarrolló un trabajo de modelación, simulación e implementación experimental de un sistema de control de temperatura para un equipo de calentamiento inductivo orientado a calentar fluidos de pasada. Lo anterior, con el propósito de estudiar el control de una variable de gran interés industrial: la temperatura del fluido calentado, ya que la mayoría de los procesos requieren para su operación óptima mantener un buen manejo de esta variable. Para tal efecto, se analizaron cinco estrategias de control, de las cuales cuatro de ellas corresponden a esquemas adaptables por modelo de referencia (MRAC): Control Adaptable Directo, Control Adaptable indirecto con enfoque Dinámico, Control Adaptable Indirecto con enfoque Algebraico y Control Adaptable Combinado, y otra de tipo clásica Proporcional-Integral (PI), a modo de encontrar ventajas comparativas entre sí y validar si una estrategia avanzada puede superar el desempeño de una más sencilla. La metodología seguida consistió, en primer lugar, en la elaboración de un modelo fenomenológico detallado, dinámico y de parámetros concentrados, que considera los principales fenómenos físicos relacionados con el sistema, como el Electromagnetismo y la Trasferencia de Calor, así como el comportamiento de la variables eléctricas en el equipo de alimentación, cuyos componentes son mayoritariamente de Electrónica de Potencia. En seguida, con un modelo de planta bien definido y calibrado, se diseñaron las estrategias de control de temperatura, y posteriormente se simuló el sistema en lazo cerrado, sometiéndolo a determinados seguimientos de referencia y perturbaciones medibles y programadas. Luego, a través de indicadores comparativos de desempeño de la respuesta, sea en términos del error de control y la energía utilizada en la acción de control, entre otras, se evaluó objetivamente cuál de las estrategias reunía las características más favorables para controlar un sistema real. Finalmante, en una planta piloto de 15 [kW] se realizaron pruebas experimentales, las cuales permitieron validar tanto la controlabilidad y estabilidad de la planta, como contrastar las respuestas con el modelo propuesto. Los resultados obtenidos en todas las actividades realizadas, demostraron que es posible implementar estrategias de control adaptable por modelo de referencia (MRAC) con resultados favorables y coincidentes, tanto a nivel experimental como en simulaciones, con un desempeño similar o mejor que una estrategia PI clásica. También, se pudo verificar que una combinación ponderada de las estrategias de control adaptable directa e indirecta constituye una mejora significativa en el desempeño de la planta, en términos de tiempos de estabilización, oscilaciones y sobrepasos. Por ello, se sugiere al esquema Adaptable MRAC Combinado como la mejor alternativa a implementar para estos sistemas de calentamiento inductivo. Finalmente, fue posible implementar herramientas sencillas de compensación de retardo en la variable controlada, producto de la ubicación del sensor con respecto a la zona de calentamiento, mediante métodos adaptables y predictivos con la incorporación del modelo, de modo de evitar en futuros diseños de equipos eventuales inestabilidades de la planta producidas por la demora en la variable controlada. Finalmente, es importante expresar que esta Tesis se desarrolló en el marco del proyecto Fondef D05I10098, “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / Actualmente existe un gran interés y compromiso en aumentar la generación eléctrica proveniente de fuentes ERNC (Energías Renovables No Convencionales) a nivel mundial dado el actual escenario energético. Para maximizar la transferencia energética y asegurar una operación óptima desde un punto de vista técnico y económico se han propuesto distintas topologías de inversores junto con sus estrategias de control. Por otro lado, el control predictivo se perfila como una estrategia prometedora para controlar algunas topologías de inversores de potencia, en particular el control FS-MPC (Finite Set - Model Predictive Control) se ha implementado en un gran número de configuraciones debido a sus ventajas como: rápida respuesta transitoria; fácil inclusión de no linealidades y restricciones en el controlador; y ausencia de modulador. Sin embargo las tensiones sintetizadas por esta estrategia poseen una frecuencia de conmutación variable lo que complica el diseño de filtros de conexión a la red y aumenta la distorsión armónica en las señales inyectadas. En esta tesis se implementa de forma experimental un control predictivo modulado (M2PC, Modulated Model Predictive Control) en un inversor NPC (Neutral Point Clamped) trifásico de 3 niveles en configuración front-end, esta estrategia genera una tensión con frecuencia de conmutación fija y además mantiene las ventajas del control FS-MPC ya mencionadas. El controlador se programa en una plataforma dSPACE dS1103, para esto fue necesario diseñar y construir una tarjeta de desarrollo para una FPGA (Field-Programmable Gate Array) Spartan 3 y una tarjeta transmisora de fibra óptica, la función de la primera tarjeta es gestionar el envío de vectores al conversor NPC y habilitar un sistema de protección que apague el inversor en caso de falla, mientras que la segunda tarjeta se utiliza para enviar los pulsos de disparo a los IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) del inversor. En el desarrollo de esta tesis se proponen 2 estrategias de control M2PC, en la primera se utiliza una función multiobjetivo para regular la corriente inyectada a la red y el balance de los condensadores del DC-Link, mientras que en la segunda el control M2PC sólo se encarga del error de corriente y en una etapa posterior se regula las tensiones del DC-Link. Inicialmente la estrategia se simula mediante el software Plecs y posteriormente se implementa en el sistema experimental. Se concluye que ambas estrategias presentan un buen desempeño en régimen permanente y transitorio, en ambos casos el THD (Total Harmonic Distortion) es menor al 2% y los condensadores se encuentran balanceados.

Una instalación de generación minieólica aislada permite realizar un suministro energético de baja potencia a partir de la energía capturada del viento, mediante una turbina y un generador eléctrico. Sin embargo, la irregularidad del viento provoca discontinuidad en el servicio e inestabilidad en la energía producida. La integración conjunta de sistemas de generación eólica junto con sistemas de almacenamiento de energía, permite reducir el impacto que causa la variabilidad del viento sobre la continuidad del servicio. El sistema de almacenamiento cede energía cuando el sistema de generación no logra suministrar la demanda de la carga, mientras que cuando la energía generada excede la demanda, el sistema de almacenamiento almacena el excedente. La presente Tesis Doctoral trata acerca de este tipo de sistemas híbridos abordando diferentes aspectos técnicos, con el fin de mejorar las prestaciones de los mismos. Se pretende de esta manera contribuir, mediante el avance de la tecnología aplicada a los sistemas de generación a partir de fuentes renovables, a una mayor proliferación de estos sistemas de generación, lo que a su vez redundará en la reducción del impacto medioambiental que los sistemas de generación de energía a partir de fuentes fósiles producen. El sistema planteado consta de un sistema de almacenamiento dual, basado en la utilización de baterías y supercondensadores. Esta dualidad ofrece la posibilidad conocida de realizar una gestión independiente de las dinámicas rápidas y lentas en el sistema. Pero además permite plantear las diferentes hipótesis de partida de la investigación. Mediante el estudio de las diferentes técnicas de control de los convertidores, se espera contribuir a la mejora de las características eléctricas del sistema, mediante la reducción del rizado del bus de continua. Por otra parte, la capacidad de almacenamiento del sistema permitirá contribuir a la estabilidad del conjunto actuando como elemento regulador de carga, y a la seguridad del aerogenerador, actuando como freno eléctrico en ayuda del breaker del sistema en situaciones de viento turbulento o en fuertes rachas. El sistema propuesto en esta Tesis ha sido validado mediante simulaciones. El emulador de la turbina eólica se comporta de forma cercana a la realidad ya que el modelo de la turbina se ha obtenido a partir de un método experimental aplicado en turbinas reales. Los resultados obtenidos demuestran el buen funcionamiento del sistema desarrollado y contrastan las hipótesis de partida de la investigación. / A standalone small wind turbine installation allows a low power energy supply to be made from the energy captured from the wind, by means of a turbine and an electric generator. However, the irregularity of the wind causes discontinuity in the service and instability in the energy produced. The joint integration of wind generation systems together with energy storage systems reduces the impact of wind variability on the continuity of the service. The storage system yields energy when the generation system fails to supply the demand for the load, while when the generated energy exceeds the demand, the storage system stores the excess. This Doctoral Thesis deals with this type of hybrid systems addressing different technical aspects, in order to improve the performance of them. It is intended in this way to contribute, through the advancement of the technology applied to the generation systems from renewable sources, to a greater proliferation of these generation systems, which in turn will result in the reduction of the environmental impact that the systems of power generation from fossil sources produce. The proposed system consists of a dual storage system, based on the use of batteries and ultracapacitors. This duality offers the known possibility of performing an independent management of the fast and slow dynamics in the system. But it also allows to raise the different starting hypotheses of the investigation. Through the study of the different control techniques of the converters, it is expected to contribute to the improvement of the electrical characteristics of the system, by reducing the DC bus ripple. On the other hand, the storage capacity of the system will contribute to the stability of the assembly acting as a load regulating element, and to the safety of the wind turbine, acting as an electric brake in aid of the system breaker in turbulent wind situations or in strong gusts. The system proposed in this Thesis has been validated through simulations. The wind turbine emulator behaves in a way that is close to reality since the turbine model has been obtained from an experimental method applied to real turbines. The results obtained demonstrate satisfactory performance of the developed system and contrast the starting hypothesis of the investigation. / Una instal·lació de generació minieòlica aïllada permet realitzar un subministrament energètic de baixa potència a partir de l'energia capturada del vent, mitjançant una turbina i un generador elèctric. No obstant això, la irregularitat del vent provoca discontinuïtat en el servei i inestabilitat en l'energia produïda. La integració conjunta de sistemes de generació eòlica juntament amb sistemes d'emmagatzematge d'energia, permet reduir l'impacte que sobre la continuïtat del servei causa la variabilitat del vent. El sistema d'emmagatzematge cedeix energia quan el sistema de generació no aconsegueix subministrar la demanda de la càrrega, mentre que quan l'energia generada excedeix la demanda, el sistema d'emmagatzematge emmagatzema l'excedent. La present tesi doctoral tracta sobre aquest tipus de sistemes híbrids abordant diferents aspectes tècnics, per tal de millorar les prestacions dels mateixos. Es pretén d'aquesta manera contribuir, mitjançant l'avanç de la tecnologia aplicada als sistemes de generació a partir de fonts renovables, a una major proliferació d'aquests sistemes de generació, el que al seu torn redundarà en la reducció de l'impacte mediambiental que els sistemes de generació d'energia a partir de fonts fòssils produeixen. El sistema plantejat consta d'un sistema d'emmagatzematge dual, basat en la utilització de bateries i supercondesadores. Aquesta dualitat ofereix la possibilitat coneguda de realitzar una gestió independent de les dinàmiques ràpides i lentes en el sistema. Però a més permet plantejar les diferents hipòtesis de partida de la investigació. Mitjançant l'estudi de les diferents tècniques de control dels convertidors, s'espera contribuir a la millora de les característiques elèctriques del sistema, mitjançant la reducció de l'arrissat del bus de contínua. D'altra banda, la capacitat d'emmagatzematge del sistema permetrà contribuir a l'estabilitat del conjunt actuant com a element regulador de càrrega, i la seguretat de l'aerogenerador, actuant com a fre elèctric en ajuda del breaker del sistema en situacions de vent turbulent o en fortes ratxes. El sistema proposat en aquesta Tesi ha estat validat mitjançant simulacions. L'emulador de la turbina eòlica es comporta de forma propera a la realitat ja que el model de la turbina s'ha obtingut a partir d'un mètode experimental aplicat en turbines reals. Els resultats obtinguts demostren el bon funcionament del sistema desenvolupat i contrasten les hipòtesis de partida de la investigació. / Twizere Bakunda, JD. (2018). "Aportaciones a la mejora de los sistemas de control electrónico aplicados en la generación minieólica aislada mediante la utilización de técnicas de almacenamiento energético" [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107330

Este trabajo se dedica a la búsqueda de soluciones que permitan mejorar el comportamiento de los filtros activos de potencia en derivación que trabajan en redes trifásicas de cuatro hilos, incluso cuando se den condiciones adversas en las tensiones suministradas por la red, o en las corrientes solicitadas por la carga.El cálculo de la potencia instantánea en condiciones no sinusoidales constituye la base fundamental del análisis de los acondicionadores de potencia. A día de hoy no existe una teoría universal que unifique el cálculo de las componentes de la potencia instantánea y de la corriente. En este trabajo se realiza un estudio detallado en este campo, evidenciando la relación entre las diferente teorías convencionales, y proponiendo una nueva formulación que ofrece un mayor significado físico a las componentes de potencia y de corriente resultantes.El conocimiento de la componente de secuencia positiva y frecuencia fundamental de la tensión de red es una cuestión de vital importancia en la sincronización de los sistemas electrónicos de potencia que trabajan conectados a ésta. Este trabajo presenta un nuevo sistema de detección que obtiene, de forma rápida y precisa, la componente fundamental de secuencia positiva de la tensión de red, incluso cuando dicha tensión se encuentre fuertemente distorsionada y desequilibrada. El convertidor estático conocido como inversor constituye el núcleo de un filtro activo de potencia. Las prestaciones finales del sistema de filtrado vienen condicionadas en gran medida por la tecnología empleada en este inversor, por su topología, por la técnica de modulación implementada, y por las características del sistema de control que regula las variables de salida del mismo. Este trabajo propone una topología de inversor alternativa, aplicable en acondicionadores activos que trabajan en sistemas trifásicos de cuatro hilos, que permite un control sencillo, y que elimina los problemas que presentan otras topologías cuando inyectan corrientes de secuencia homopolar en la red. Así mismo, se propone un nuevo enfoque en la modulación vectorial de los inversores en puente completo, de tres y cuatro ramas. La técnica propuesta aporta mayor significado físico en la síntesis de las tensiones de salida del inversor, y permite obtener un algoritmo de modulación sumamente eficiente que puede ser implementado en un procesador de bajo coste.Finalmente, este trabajo ofrece un nuevo punto de vista en el cálculo de las corrientes de referencia del filtro activo de potencia. Un análisis de las solicitaciones de potencia que se realizan sobre el filtro activo cuando trabaja bajo condiciones genéricas de tensión de red y corriente de carga, permite diseñar un sistema de control que emplea un enfoque energético en el cálculo las referencias de corriente del mismo. Este control energético aumenta la robustez del filtro activo de potencia cuando se producen súbitas variaciones en las condiciones del entorno. / The aim of this work is to find some solutions in order to improve the behavior of the shunt active power filters in three-phase four-wire power systems, even if adverse conditions are present in the utility voltages or in the load currents.The calculation of the instantaneous electrical power under non-sinusoidal conditions is the basis in the analysis of power conditioners. At present, there is not a universal theory that unifies the calculation of the instantaneous power and current components. In this work, a detailed study on this field is conducted, showing the relationship between the different conventional theories, and proposing a new formulation, which offers a higher physical meaning for the calculated power and current components than if previous theories are used.The knowledge about the positive-sequence fundamental-frequency component of the utility voltage is a crucial matter in the synchronization of power electronics systems interfaced to the utility. This work presents a new detection system, which obtains, quickly and accurately, the positive-sequence fundamental-frequency utility voltage, even if utility voltage is severely distorted and unbalanced.A static converter, known as inverter, is the core of an active power filter. The potentialities of the filtering system are greatly conditioned by the technology of this inverter, by its topology, by the modulation technique, and by the characteristics of the control system that regulates the output variables of the inverter. This work proposes an alternative inverter topology suitable for active conditioners working in three-phase four-wire systems, which allows a simple control and cancels the problems shown by other topologies when zero-sequence currents are injected in the utility. Also, a new approach on the space vector modulation of three- and four-leg full-bridge inverters is proposed. The proposed technique offers a higher physical meaning than previous techniques in the synthesis of the inverter output voltage, and gives rise to a very efficient algorithm, which can be implemented in a low-cost processor.Finally, this work offers a new standpoint in the calculation of the reference currents of the active power filter. An analysis of the instantaneous power flow when the active power filter is working under generic utility voltage and load current, gives rise to a new control system, which employs an energy approach in the reference currents calculation. This energy control increases the robustness of the active power filter when sudden variations appear in the environment conditions.

El presente trabajo de investigación se ha dedicado al estudio y la caracterización de un conjunto de sistemas electrónicos de potencia basados en convertidores resonantes Quantum con subsistemas de control en modo de deslizamiento, utilizados en aplicaciones de estabilización de tensión y de seguimiento de señal.El trabajo se inicia con la presentación detallada del principio de funcionamiento de un amplio conjunto de convertidores Quantum, incluyendo la descripción de la estrategia de actuación sobre los interruptores y la identificación de las posibles acciones de control de acuerdo con el modo de operación seleccionado. Este estudio ha facilitado la deducción de unos modelos que permiten agrupar las ecuaciones de estado de más de un convertidor por medio de dos variables de control. Seguidamente se propone un método de modelado de convertidores resonantes, basado en la clasificación y aproximación de las variables de estado según su comportamiento dinámico. Los modelos promediados resultantes son válidos no sólo en un entorno reducido del punto nominal de funcionamiento del convertidor, sino en situaciones de arranque del sistema y en presencia de grandes variaciones en la tensión de entrada, la carga y la tensión de referencia. Además, es posible identificar modelos de orden reducido, que contienen las variables de control, la tensión de entrada y la carga, y las variables de estado promediadas más significativas. Por lo tanto, la simplicidad de los modelos resultantes y su amplio margen de validez hacen del método de modelado la herramienta adecuada para la caracterización de convertidores resonantes y la introducción de técnicas de control no lineales en esta clase de estructuras de conversión.Posteriormente se desarrolla un nuevo procedimiento de diseño de controladores en modo de deslizamiento para convertidores conmutados con múltiples entradas de control, basado en el segundo método de Lyapunov y el método del control equivalente. La utilización del método de diseño proporciona la configuración de las superficies de deslizamiento y las leyes de control, y al mismo tiempo, facilita la determinación de las principales restricciones que deben satisfacer los parámetros de los controladores para el correcto funcionamiento de estos sistemas. Otras características fundamentales del método son la simplicidad de los subsistemas de control resultantes y el excelente comportamiento de los convertidores que lo utilizan.Finalmente se implementan cuatro prototipos experimentales suficientemente representativos del problema de estabilización de tensión y de seguimiento de señal en este tipo de sistemas. Los estudios teóricos realizados y el análisis de los resultados de simulación y de las medidas efectuadas sobre los prototipos han permitido derivar las propiedades más significativas de los sistemas electrónicos de potencias estudiados en el presente trabajo: pérdidas de conmutación prácticamente nulas, simple procesado del ruido EMI, gran robustez frente a perturbaciones externas, posibilidad de alimentar a cargas de diferente naturaleza y simple realización del control. Asimismo, es necesario remarcar la existencia de un compromiso de diseño entre la consecución de una excelente respuesta dinámica y un elevado rendimiento, según la elección de topologías resonantes con una o dos acciones de control. / This work deals with the study of stabilization and tracking problems in power electronics systems, using Quantum resonant converters and sliding mode control. In both applications, large-signal behavior due to the presence of large amplitude disturbances in the input voltage, the load or the reference is considered. In this case, linear models are insufficient to analyze the system behavior, thus not being able to lead to an accurate conception of the control loop.At first, a non-linear modeling method of resonant converters is introducing, starting from the system state variable partition in two subsets, one corresponding to the fast variation components and the other to the slow variation ones. The resulting averaged models are valid in transient state as well as in the steady-state, and also in large-signal operation. Moreover, reduced-order models can be identified, which consists of external inputs and significant state-space variables. Thus, the modeling method is an easy-to-use tool which can be use not only for the analysis of the converter but also for the design of the control loop.Secondly, a design method of sliding mode controllers for multi-input converters is developed. The method is based on the Lyapunov function approach, and it provides both the structure of the switching surfaces and their associated control laws, guaranteeing globally state behavior. Here, the design procedure is applied to the reduced-order models of different resonant converters resulting in close-loop controllers with simple implementation and fast transient response.Finally, several high-frequency prototypes sufficiently representative of stabilization and tracking problems (two regulators, one inverter, and one transformer) are built and tested to verify the proposed methods of modeling and control design. Comparing the theoretical predictions with simulation and experimental results, the following characteristics of the power electronic systems studied here have been deduced: low switching losses, low EMI noise, robust output voltage response with respect to external disturbances, and simple close-loop implementation. Moreover, it is necessary to point out the existence of a design trade-off between an excellent dynamic response and a high efficiency, according to the selection of resonant topologies with one or two control actions.