La distorsión armónica no es un fenómeno nuevo en los sistemas eléctricos de potencia, pero desde principios de los años setenta se ha convertido en un problema de creciente actualidad debido al incremento considerable de las cargas contaminantes en las redes eléctricas, en especial, de los dispositivos semiconductores y la electrónica de potencia. A causa del incremento de la presencia de dichas cargas no lineales, la distorsión armónica de las tensiones y corrientes ha ido aumentando produciendo un mal funcionamiento de los distintos elementos de los sistemas eléctricos.Los estudios e investigaciones iniciados en los años setenta en el campo de los armónicos en los sistemas eléctricos de potencia, han avanzado considerablemente a nivel internacional desde principios de los ochenta. Actualmente, la bibliografía tiende cada vez más a presentar trabajos de refinamiento sobre las técnicas desarrolladas para el estudio armónico.Enmarcada en este contexto, la tesis realiza una serie de aportaciones en algunos aspectos concretos del análisis armónico en sistemas eléctricos de potencia:· Estudios realizados sobre la calidad en el suministro eléctrico. En primer lugar se realiza un resumen sobre las transformadas al dominio de la frecuencia y sobre la situación actual referente a índices de calidad y normativas. Posteriormente, se presenta el estudio y la caracterización de un nuevo índice de calidad para señales aperiódicas, para las cuales los índices más comunes en la actualidad no son estrictamente aplicables. Se presenta también el estudio de la cuantificación del error que se comete, al aplicar la transformada discreta de Fourier, en el cálculo de armónicos de tensiones y corrientes del sistema con el fin de determinar su distorsión.· Estudio y modelización de rectificadores no controlados con filtro capacitivo monofásicos y trifásicos en conducción discontinua. Para el primero de ellos, se realiza una completa caracterización gráfica de su comportamiento, que permite analizar la influencia de los parámetros del dispositivo en dicho comportamiento. Se desarrolla un modelo analítico del rectificador cuando su punto de operación se define a partir de su corriente de continua consumida o de su potencia consumida y, por último, se utiliza el modelo propuesto para el estudio y aplicación de la normativa referente a la contaminación armónica. En cuanto a los rectificadores trifásicos, se desarrolla un modelo analítico que determina su comportamiento en modo de conducción discontinua cuando su punto de operación se define a partir de su corriente de continua consumida o de su potencia consumida. También se utiliza el modelo propuesto para el estudio y aplicación de la normativa referente a la contaminación armónica.· Se recoge una completa recopilación de los distintos enfoques de la formulación del flujo armónico de cargas, en condiciones equilibradas y desequilibradas, aparecidos en la bibliografía. El objetivo del estudio consiste en clasificar las numerosas formas de tratar el problema armónico en el dominio de la frecuencia y se completa con el balance, en condiciones equilibradas, de los datos, incógnitas y ecuaciones planteadas en cada formulación existente. Completando lo anterior, se analizan, a partir de dos ejemplos, las dos hipótesis más importantes en el enfoque del problema armónico: la influencia de la interacción armónica en el comportamiento de los dispositivos no lineales, y la consideración de la potencia sólo con su componente fundamental, y como pueden influir en el planteamiento y en los resultados finales del estudio. / Harmonic distortion is not a new phenomenon in electric power systems but, since the early 1970s it has been growing interest problem due to the increase of contaminating loads in networks, particularly, semiconductor devices and power electronics. Because of the increase of these non linear loads, voltage and current harmonic distortion is augmenting, which is giving rise to the wrong operation of elements in electric systems.Studies and researches starting in the 70's in the area of harmonics in electric power systems have made progress since the early 1980s. At present, the bibliography tends to present detailed works about techniques developed for the harmonic study.In this context, the thesis makes a set of contributions in some particular aspects related to the harmonic analysis in electric power systems:· Studies of electric power quality. First, a summary on transforms in the frequency domain and on the current situation of power quality indices and regulations is given. Secondly, the study and characterization of a new power quality index for non-periodic signals, for which the most common indices are not suitable, is presented. Lastly, the error made in the application of the Fourier transform in the electric power system harmonic analysis, when it is used in the discrete signal treatment, is studied.· Study and modelling of uncontrolled single-phase and three-phase rectifiers with capacitive filter in discontinuous conduction. For the former, a complete graphical characterisation of its behaviour is made, which allows the influence of parameter devices to be analysed. An analytical model of the rectifier is developed when its working point is defined starting from its consumed direct current or its consumed power. The proposed model is used in the study and application of the standard concerning harmonic pollution. As regards the three-phase rectifier, an analytical model, which determines its behaviour in discontinuous mode when its working point is defined by its continuous direct current or its consumed power, is developed. The proposed model is used in the study and application of the standard concerning harmonic pollution.· Complete compilation of the different approaches in the formulation of harmonic load flow, in balanced and unbalanced conditions, that appear in the bibliography. The study classifies the large number of ways of tackling the harmonic problem in the frequency domain, and it is completed with the data, unknowns and equations in balanced conditions, in each existing formulation. In order to complete the study, the two most important hypothesis made in the harmonic problem are analysed: the influence of harmonic interaction in the behaviour of non-linear devices, and the consideration of power depending only on the fundamental component, and how they can influence in the formulation and the final results.

El objetivo de este trabajo es la obtención de imágenes de la distribución de impedancia eléctrica en el subsuelo a partir de medidas realizadas desde la superficie. El estudio se centra en la localización de objetos locales a una profundidad de pocos metros y cuyas dimensiones sean incluso del orden de decenas de centímetros (tuberías, restos arqueológicos, etc.). El trabajo se ha dividido en tres partes principales: problema directo, instrumentación y problema inverso. En el problema directo se estudia el potencial originado en la superficie (anomalías) debido a la presencia de objetos esféricos y cilíndricos inmersos en un suelo homogéneo. Esto permite estimar la influencia de varios parámetros geométricos y físicos del objeto a detectar, como el tamaño, la profundidad y la resistividad. La detectabilidad de los objetos dependerá en gran parte de la anomalía producida y del nivel de ruido presente en las medidas. Se proponen varias configuraciones multielectródicas basadas en las configuraciones electródicas clásicas y se comparan las ventajas e inconvenientes de cada una. Se proponen también nuevas expresiones para determinar la profundidad y el radio de objetos esféricos y cilíndricos cuando los electrodos de inyección están cerca del objeto. Se han implementado varios sistemas de medida automáticos, dos para las medidas realizadas en el laboratorio y uno para las medidas de campo, permitiendo cualquier combinación de electrodos inyectores y detectores sobre una agrupación de 16 electrodos y 8 electrodos respectivamente. La señal inyectada es alterna y la detección es síncrona para evitar los errores provocados por el potencial de electrodo y por la interferencia a 50 Hz y las corrientes telúricas. La frecuencia máxima utilizable viene limitada por la profundidad de penetración y por el acoplamiento electromagnético entre el inyector y el detector. Uno de los sistemas implementados permite obtener la parte real e imaginaria de la impedancia medida. Se proponen nuevas técnicas de medida para evitar los errores originados por los acoplamientos capacitivos e inductivos. Para evitar los problemas de la elevada tensión de modo común la masa del detector es diferente a la del generador. En el problema inverso se han comparado diferentes algoritmos para la obtención de imágenes "reales" 2D y 3D de la distribución de la resistividad eléctrica del subsuelo y se han determinado los más adecuados para la detección de objetos locales. Esta comparación se realiza utilizando datos sintéticos (provenientes de las soluciones analíticas del problema directo). Se ha obtenido que el método de Marquardt-Levenberg es superior a los demás para la detección de objetos locales. Además, el algoritmo utilizado es de un solo paso, lo que reduce su complejidad y el tiempo de cálculo. La detección de objetos locales se valida experimentalmente con medidas de laboratorio sobre un modelo analógico compuesto por una cubeta de plástico (40 cm ´ 35 cm ´ 20 cm) llena de agua en la que se introducen objetos esféricos y cilíndricos. Los objetos se localizan correctamente hasta una profundidad igual a cuatro veces su radio. Las medidas de campo realizadas en un terreno agrícola situado en Santa Eulalia de Ronçana (Barcelona), han permitido detectar una tubería de plástico de 8 cm de radio, 1,06 m de largo, previamente enterrada a una profundidad de 24 cm. Tanto en las medidas de laboratorio como en las medidas de campo se ha de utilizar una medida de referencia para eliminar los efectos no debidos al objeto que se quiere detectar (inexactitud en la posición de electrodos, presencia de capas y paredes laterales, etc.). / The aim of this work is to obtain 2-D and 3-D subsurface electrical impedance images to locate small local objects (tens of centimeter). An analytical solution for a spherical object embedded in a homogeneous medium yields synthetic data. A 16-electrode surface linear array yields 104 independent measurements. Shifting the electrode array parallel to it-self permits us to obtain 3-D images. Because the sensitivity matrix is ill-conditioned, so we have to use regularization techniques. We use a single-step Marquardt-Levenberg method where a regularization parameter is calculated automatically by the L-curve method. Experimental measurements involving spherical and cylindrical objects immersed in a water tank validate the proposed algorithm. We have implemented an automated electrical impedance-measuring system in order to speed the measurement and interpretation processes. The PROGEO system permits to choose any electrode pair for injection and detection from a 16-electrode array and obtains the real and imaginary parts of the soil impedance. We use dipole-dipole and Schlumberger-based electrode arrays. Images deteriorate for deeper targets. Taking a reference measurement before immersing the objects into the water tank reduces errors in the reconstructed image because of the uncertainty in electrode positioning and the finite dimensions of the tank. A field survey carried out on a farm field has permitted us to detect a 1 m plastic tube 8 cm in radius, buried at a 24 cm depth. A custom-built detector reduces the effect of capacitive and inductive coupling between the injecting and detecting wires by synchronously sampling square waveforms. The reconstruction algorithm is fast because it is non-iterative and takes only a few seconds to image the subsurface on a portable personal computer

DE LA TESISEsta Tesis se centra en el estudio de las perturbaciones conducidas generadas por un ondulador de tensión en configuración de puente y alimentado de red a través de un rectificador no controlado. El objetivo de esta Tesis es poder identificar el origen de las perturbaciones y poder cuantificar de una forma relativamente rápida y sencilla el efecto de diversos factores (topología, lay-out, técnicas de modulación y tipo de componentes) sobre la propagación de las mismas. Para ello se ha desarrollado una metodología de estudio que es perfectamente válida y aplicable sin grandes dificultades a otro tipo de topologías, utilicen o no la conmutación dura. El método de estudio se basa en la estructura fuente-medio de propagación-perturbación y en el planteamiento de circuitos equivalentes de parámetros concentrados, cuyas ecuaciones son resueltas en el dominio frecuencial. En esta metodología, que permite discriminar la contribución de los dos modos de propagación (modo común, MC, y modo diferencial, MD) al nivel global de perturbación, se ha primado la sencillez y robustez de simulación del modelo frente a la exactitud. El método propuesto ofrece buenos resultados hasta una frecuencia de 5MHz aproximadamente.En el Capítulo 1 se introduce el problema planteado por las perturbaciones electromagnéticas generadas por los convertidores conmutados, se describe y caracteriza todo el instrumental (analizador de espectros, red artificial, pinza amperimetrica de alta frecuencia), la planta experimental así como la herramienta matemática utilizada. En el Capítulo 2 se aborda el tema de la caracterización del medio de propagación de las perturbaciones. En primer lugar se describe el método de medida de impedancias utilizado, que es una de las aportaciones de la Tesis, para después presentar los resultados obtenidos a la hora de caracterizar las impedancias significativas del sistema. A partir de estas medidas se obtienen circuitos equivalentes de parámetros concentrados que caracterizan el medio de propagación. En el Capítulo 3 se estudian las perturbaciones que generan individualmente el rectificador de entrada y el ondulador. El estudio se lleva a cabo sobre una configuración monofásica para una mayor simplicidad del mismo. En este Capítulo se caracteriza la fuente de perturbación en el caso de ambos convertidores y, junto con la caracterización del camino de propagación obtenida en el Capítulo 2, se calculan las perturbaciones generadas. Gracias a los modelos obtenidos es posible calcular el efecto de diversos parámetros sobre las perturbaciones y la contribución de ambos modos de propagación (modo común y diferencial) al nivel final de perturbación. En el Capítulo 4 se combinan los resultados obtenidos en el Capítulo 3 para obtener la perturbación que se propaga hacia la red en la asociación en cascada de ambos convertidores. Tanto en el Capítulo 3 como en el Capítulo 4 la validación del modelo se lleva a cabo por comparación de los resultados experimentales con los obtenidos por simulación.Una vez cumplidos los objetivos de la Tesis, el Capítulo 5 ilustra la validez de la metodología desarrollada en el Capítulo 3. En el Capítulo 5 se aplica esta metodología al estudio de las perturbaciones en MC generadas por el ondulador y que se propagan hacia la carga. Este Capítulo es una extensión al caso trifásico y un ejemplo de aplicación de gran interés industrial. En este Capítulo aparece una de las aportaciones de la Tesis: una técnica de modulación orientada a la reducción del MC generado por el ondulador. Para demostrar la validez del modelo se comparan las medidas de corriente en MC en el lado carga con los valores obtenidos a partir del modelo.Las conclusiones de la Tesis aparecen en el Capítulo 6. También se describen los trabajos futuros que se sugieren a partir de los resultados de la Tesis. / OF THE THESISThe subject of this Thesis is to study conducted disturbances produced by a voltage source inverter supplied from the mains through a rectifier. The main goal is to identify the origin of conducted disturbances and also quantify in a quick and easy way the influence of different factors (topology and lay-out of the converter, switching patterns, components) on EMI . In order to achieve this goal, a systematic analysis approach has been developed. This new methodology can be easily applied to any converter topology, whatever the kind of switching (soft or hard) is used. The analysis is based on the source of noise-propagation path-disturbance approach and consists in the setting out of two equivalent circuits of lumped parameters, one for each mode of propagation. This separate treatment of both modes of propagation allows the calculation of their contribution to the global level of disturbance. Equations drawn from these equivalent circuits are solved in the frequency domain. This approach avoids all the problems of time-domain simulations and provides robust and quick simulations rather than very accurate results. The simulation results of this methodology show a good agreement with experimental measures up to 5MHz.Chapter 1 describes problems caused by electromagnetic disturbances generated by switched power converters. The state of the art about this matter is presented. All instruments used to carry out measures (spectrum analyser, LISN, HF current clamp) are described and modelled. The experimental set-up is thoroughly described. Also some considerations about mathematical tools used are presented.Chapter 2 is devoted to study the propagation path of disturbances. First of all, the impedance measuring method is described, which is one of the contributions of the Thesis. After that, main impedances of the system are identified and measured. From these results, equivalent circuits of lumped parameters that model the main impedances of the propagation path are derived.In Chapter 3, disturbances generated in a single phase arrangement by the rectifier and the inverter working separately are studied. Source of noise in both cases are identified and modelled. Finally, disturbances are calculated taking into account results of Chapter 2.Results obtained in Chapter 3 are combined in Chapter 4 in order to obtain the disturbance reaching the mains when both converters (rectifier and inverter) are connected in cascade. Experimental validation of the model are presented in Chapters 3 and 4, by comparing results of measures with those provided by simulation.Once main goals of the Thesis are achieved, Chapter 5 shows the validity of the methodology developed in Chapter 3 when it is used to calculate the CM currents in the load side of a three-phase inverter. In this Chapter another contribution of the Thesis is presented: a new modulation technique for three-phase inverters specially intended to reduce CM currents in the load side. Comparison between simulation results and measurements show a good agreement.The conclusions of the Thesis are summarised in Chapter 6. The future works suggested by the results of the Thesis are also presented.

La prolongación y el aumento de la dispersión del intervalo QT han sido propuestos como factores de riesgo de arritmias ventriculares malignas en varias condiciones clínicas, entre ellas en pacientes con infarto de miocardio antiguo (OMI), sin embargo, existen discrepancias en diferentes estudios sobre su importancia pronóstica. Estos resultados contradictorios se deben a que existen muchas controversias en las metodologías de medición de ambos índices en el ECG de 12 derivaciones, en donde influyen principalmente la utilización de diferentes definiciones para el final de la onda T, que impide medir con precisión el intervalo QT, la influencia de la frecuencia cardíaca (fc), el tono autonómico y las derivaciones utilizadas. En esta tesis se proponen nuevos índices de repolarización ventricular basados en los intervalos JT, JTp y Tpe que proporcionan una mayor sensibilidad y especificidad que los índices utilizados actualmente.Para una medición exacta y confiable de los intervalos propuestos en esta tesis, se han desarrollado algoritmos de detección del complejo QRS y la onda T basados en la transformada wavelet (WT). Como funciones base se utilizan B-splines, que permiten evaluar la WT en cualquier escala entera, lo que permite tener un rango más amplio de escalas para seleccionar y reducir de forma más eficiente la influencia de ruido y artefactos. El algoritmo de detección del complejo QRS ha sido evaluado con ocho registros de la base de datos de arritmias del MIT-BIH y tiene una exactitud de 99.5 %. La exactitud de los algoritmos de detección de los puntos característicos del complejo QRS y la onda T se han validado en 25 registros con medidas manuales de la base de datos de 15 derivaciones de la CSE, comprobándose que están dentro de los límites de tolerancia con respecto a la medición por expertos. Se ha analizado la influencia de la fc en las duraciones, dispersiones y relaciones de intervalos de actividad ventricular mediante pruebas de ejercicio en sujetos normales, durante las cuatro primeras etapas del protocolo de Bruce. En estas pruebas es difícil medir el intervalo QT, debido a la presencia de ruido y artefactos producidos por el movimiento de los electrodos, y a la fusión entre las ondas T y P durante ejercicio intenso que impide detectar el final de la onda T(Te), por lo que, se ha propuesto un nuevo método para estimar Te en ejercicio intenso basado en la pendiente de bajada de la onda T, que utiliza los módulos máximos de la WT de la onda T. En el rango de fc de reposo, la duración de los intervalos QT, QTp, JTp y JT dependen de la fc, con excepción de los intervalos Tpe y QRS, y las relaciones QTp/QT, JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT que tienen una dependencia baja con fc y no requieren corrección. En las dispersiones de todos los intervalos de actividad ventricular, existe una correlación baja no significativa con fc, por lo que tampoco requieren corrección.Los índices propuestos para evaluar la repolarización ventricular compuestos por las relaciones: JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT, se han comparado con la duración y dispersión de los intervalos QT, QTp, JT, JTp, Tpe y QRS, y mejoran la separación entre pacientes con OMI y sujetos normales. Dado que la mayoría de las muertes súbitas por arritmia son de origen isquémico, la utilización de estas relaciones podría mejorar la identificación de pacientes con riesgo de arritmias ventriculares malignas. / The prolongation of the QT interval and the increase of its dispersion (QTd) reflect an increase in the heterogeneity of the ventricular repolarization pattern, which is associated with malign ventricular arrhythmias in post-MI patients. Nevertheless, different studies differ on their prognostic importance, mainly because of controversies in the measurement methods for both indexes in the 12-lead ECG. There are many factors that influence the results for the QT and QTd parameters: different definitions for the T-wave end (with and without U wave), the heart rate (fc), the autonomic tone, and the selected leads. In this thesis, new indexes of ventricular repolarization based on the JT, JTp and Tpe intervals are proposed and they provide a greater sensitivity and specificity than the used indexes at the moment.For an exact and reliable measurement of the intervals proposed in this thesis, it has developed detection algorithms of QRS complex and T wave based on wavelet transform (WT). As functions base are used B-splines, which allow the evaluation of the WT in any scale and to more efficiently reduce noise and artifacts. The detection algorithm of complex QRS has been evaluated on eight 30-min ECG recordings from the MIT-BIH arrhythmia database, and it has exactitude of 99.5 %. The exactitude of the algorithms detection of the characteristic points of QRS complex and T wave have been validated on 25 ECG recordings from the CSE database, that includes 15 ECG leads and manual annotations on them, verify that are within the tolerance limits accepted in this database.The influence of fc in the durations, dispersions and relations of ventricular activity intervals has been analyzed during moderate and heavy exercise tests graded according to the Bruce protocol in normal subjects. However, QT measurements during exercise are hindered by noise and movement artifacts in electrodes and cables, and by the partial merging of T and P waves under heavy exercise, which thwarts the detection of the T-wave end (Te). Due to it has proposed a novel method to locate Te during heavy exercise that uses the downward slope of the WT of the T wave. In the fc rest range, the duration of the QT, QTp, JTp y JT intervals depend of the fc, with exception of the Tpe and QRS intervals and the QTp/QT, JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT ratios, that have a low dependency with fc and do not require correction. In the dispersions of all ventricular activity intervals, a low correlation not significant with fc exists; therefore they do not require correction.The novel ratios proposed to evaluate the ventricular repolarization: JTp/JT, Tpe/JTp, and Tpe/JT, have been compared with the duration and dispersion of the intervals QT, QTp, JT, JTp, Tpe y QRS, in 15 normal subjects and 15 post-MI patients, and improve the separation between both groups. Since most of the sudden deaths from arrhythmia have an ischemic origin, these ratios could improve the identification of patients with risk of malign ventricular arrhythmias.

En aquesta tesi s'ha desenvolupat una tècnica de test que permet testar un LNA i un mesclador, situats en el capçal RF d'un receptor CMOS, en una configuració de test semblant al mode normal de funcionament.La circuiteria necessària per a implementar aquesta tècnica consta d'un generador IF, per a generar el senyal IF de test, i d'un mesclador auxiliar, per a obtenir el senyal RF de test.Les observables de test escollides han estat l'amplitud de la tensió de sortida del mesclador i el component DC del corrent de consum.S'ha estudiat l'eficàcia de la tècnica de test proposada utilitzant les estratègies de test estructural i predictiu, mitjançant simulacions i mesures experimentals. La seva eficàcia és comparable a altres tècniques de test existents, però l'àrea addicional dedicada a la circuiteria test és inferior. / En esta tesis se ha desarrollado una técnica de test que permite verificar un LNA y un mezclador, situados en el cabezal RF de un receptor CMOS, en una configuración de test similar al modo normal de funcionamiento.Los circuitos necesarios para implementar esta técnica son: un generador IF, que permite generar la señal IF de test, y un mezclador auxiliar, para obtener la señal RF de test.Las observables de test seleccionadas han sido la amplitud de la tensión de salida y la componente DC de la corriente de consumo.Se ha estudiado la eficacia de la técnica propuesta usando las estrategias de test estructural y predictiva, mediante simulaciones y medidas experimentales. Su eficacia es comparable a otras técnicas existentes, pero el área dedicada a la circuiteria de test es inferior. / This PhD thesis develops a test technique intended for the RF front end of CMOS integrated receivers. This test technique allows testing individually the building blocks of the receiver in a sequential way. The test mode configuration of each block is similar to the normal mode operation. The auxiliary circuitry required to generate the test stimuli consists of an IF generator, which generates the IF test signal, and an auxiliary mixer that produces the RF test signal by mixing the IF test signal with the local oscillator signal.The test observables selected for the test are the voltage amplitude after the IF amplifier, and the DC component of the supply current in each block.The capability of the proposed test technique to perform structural and predictive test strategies has been validated by simulation and experimentally. Its efficiency is comparable to other existing techniques, but the silicon area overhead is lower.

La síntesis y el estudio de complejos polinucleares de metales de transición constituyen un área de gran interés en la Química Inorgánica. La presencia de varios centros metálicos en una misma molécula puede modificar la reactividad que cabría esperar en compuestos metálicos. Por otra parte, estos sistemas polinucleares sirven como modelos a escala molecular para el estudio de ciertos procesos catalíticos como los que tienen lugar sobre superficies metálicas u óxidos metálicos.El estudio teórico de dos familias de compuestos metálicos bien diferenciadas constituye el núcleo de esta tesis. En ambos casos el objetivo principal es ayudar a racionalizar las características químicas de las especies analizadas. El tratamiento se basará en cálculos teóricos mediante la teoría del funcional de la densidad, que han demostrado ser apropiados a la hora de estudiar agregados metálicos. Una primera parte, consta del estudio de la nueva familia de compuestos cubánicos de titanio que han sido recientemente sintetizados por el grupo del profesor Mena de la universidad de Alcalá de Henares. Un estudio teórico de dichos compuestos en colaboración conjunta con el trabajo en el laboratorio se ha venido realizando. Fruto de esta colaboración, nuevas pautas de investigación se han tratado de proponer por ambas partes. Como ejemplo, el análisis teórico para la obtención de espectros de resonancia magnética nuclear por métodos ab initio, que se expone en el segundo capitulo de la tesis, es fruto de un esfuerzo por parte de nuestro grupo por entender y racionalizar los datos de RMN obtenidos en el laboratorio para la caracterización de los compuestos. Además, fruto de los excelentes resultados obtenidos en este estudio, los conocimientos han sido aplicados a otros campos de interés dentro del grupo. Un estudio de la viabilidad para el análisis teórico del espectro de los núcleos de 183W en compuestos de Keggin forma un apartado importante en esta memoria.Fruto de una estancia de seis meses en el grupo del doctor McGrady de la universidad de York surge un segundo apartado basado en el estudio de las importantes capacidades catalizadoras de los compuestos binucleares de molibdeno con azufres puente. La gran importancia industrial de procesos de hidrogenación catalizados por este tipo de compuestos ha despertado un gran interés, no obstante algunos aspectos del mecanismo de estas reacciones permanecen sin aclarar. El estudio teórico de esta reacciones puede proporcionar un poco de luz a estos aspectos. Dentro del estudio de los compuestos cubánicos de titanio, los resultados principales se refieren a los asuntos siguientes:- Descripción de las características estructurales y electrónicas de las especies implicadas. La disposición de los ligandos tridentados, (precubanos) de fórmula general [{TiCp*(-O)}3(3-CR)] y [{TiCp*}(-NH)}3(3-N)], para actuar como ligandos macrocíclicos donores de seis-electrones proporciona una ruta eficaz para la obtención de estructuras cúbicas con esqueleto [MTi3(3-Y)(-X)3]. Reacción del ligando con el fragmento metálico Es de esperar que fragmentos de casi todos los grupos metálicos sean capaces de interactuar con estos ligandos. Así se ha estudiado la formación de estructuras cubánicas a partir de fragmentos metálicos de los grupos 1,2, 4-6, 9, 13 y 14. Cambios en la naturaleza de la interacción, en el comportamiento del ligando, estructura molecular han sido analizados. Los resultados muestran las versatilidad de estos ligandos para actuar no sólo como donores de electrones si no también como posibles aceptores a través de los orbitales vacíos de los metales. Una mención especial en este apartado es necesaria para los isomeros acetilénicos y vilidénicos encontrados a partir de la deprotonación del compuesto [{TiCp*(-O)}3(3-CMe)] por la interacción con fragmentos metálicos del grupo 2. En este caso, el núcleo formado por los átomos de titanio sirve como base para la estabilización de estas especies.- Estudio de la estabilidad de los compuestos y de los procesos energéticos en que están implicados (energías de la reacción, procesos de la isomerización). Un estudio de las condiciones experimentales que conducen a la obtención de estructuras cúbicas será analizado. El desplazamiento de ligandos lábiles en fragmentos metálicos por parte de los ligandos tridentados para formar los correspondientes cubanos ha sido probado, o también la activación de los enlaces nitrógeno-protón del ligando por interacción con el fragmento metálico. Estos procesos vienen caracterizados por unas condiciones energéticas favorables, estas condiciones son analizadas y estudiadas por su utilidad a la hora de proponer nuevas vías de síntesis en el laboratorio. Además, algunos compuestos presentarán evidencias del tener más que un isómero, o de experimentar un comportamiento dinámico en solución. Estas situaciones también se han descrito. Como resultado ha sido descrito el comportamiento de estas estructuras como ligandos mono- di- y tridentados, y adicionalmente como ligandos neutros o aniónicos. A su vez, respecto de la interacción con el fragmento metálico, un comportamiento como ligandos simples, que solo estabilizan el metal, o dobles, estabilizando metal y su respectivo contraión, han sido descritos.- La influencia del solvente también se ha evaluado debido a la importancia que tiene su presencia en la obtención o no de ciertos compuestos. La termoquímica relacionada con la presencia del disolvente ha sido analizada desde el punto de vista teórico, debido a la imposibilidad de explicar ciertos procesos a partir de estudios en fase gas. Un modelo basado en un medio continuo de constante dieléctrica conocida se utiliza para demostrar los efectos del solvente. Para una misma familia de compuestos, solamente en algunos casos la interacción con los ligandos precubánicos conducen a la formación de los correspondientes cubanos, o en condiciones muy específicas. Por ejemplo, ha sido estudiado que los efectos del solvente son un factor decisivo en la obtención de los cubanos a partir de las sales de metales alcalinos y alcalino térreos. Este efecto permite explicar como la energía de red de las sales es fuertemente debilitada por la presencia del solvente, como factor principal en la obtención de las especies, por encima de la energía de interacción con el ligando. - Descripción de algunas características químicas importantes. La contribución de los espectros de resonancia magnética nuclear resulta decisiva para la caracterización de los compuestos. Una descripción en detalle de las particularidades en el cálculo de los desplazamientos químicos para espectros de RMN es revisado en un apartado puramente teórico, especialmente para los métodos DFT. La activación del enlace C-H del carbono apical en el ligando [{TiCp*(-O)}3(3-CH)] durante la formación de estructuras diméricas fue seguida mediante espectroscopia RMN de 13C. Los grandes cambios experimentados en los desplazamientos químicos entre las especies protonadas y no protonadas han sido descritos y racionalizados perfectamente mediante cálculos teóricos. Los resultados obtenidos corroboran las suposiciones experimentales y proporcionan una visión muy clara de los procesos electrónicos que conducen a estos resultados. El carácter predictivo de estos estudios para con otras especies es claro, no obstante cuantitativamente hablando se encuentran dificultades a la hora de atribuir todos los desplazamientos.Fruto de los excelentes resultados obtenidos en la descripción de los valores de RMN para los compuestos cubánicos, estos estudios se han ampliado a otros campos de interés para nuestro grupo de trabajo. Una sección, en parte diferente a la estructura global de la tesis, se ha dedicado ha mostrar estos primeros pasos a la hora de examinar las capacidades de los métodos DFT para computar los desplazamientos en núcleos de 183W en compuestos de Keggin. Nos encontramos ante unas mayores dificultades a la hora de reproducir los espectros experimentales, y gran parte de nuestros esfuerzos se han centrado en tratar de buscar la forma de trabajo más adecuada en términos de precisión y de coste computacional. La investigación y el interés continúan abiertos en un campo que necesita nuevas revisiones, sobre todo a la hora de racionalizar las posibles fuentes de error.Las importantes características catalíticas de los sulfuros de molibdeno son objeto de estudio en la segunda parte de la tesis. El estudio teórico intentará aclarar ciertos aspectos confusos en la mecanistica asociada con las reacciones de estos compuestos. Estos complejos dinucleares de molibdeno con ligandos puente de azufre son una de las familias que posee una gran flexibilidad estructural y electrónica. Parte de los posibles isómeros del compuesto tipo [(CpMo)-S2]2 han sido estudiados, prestando gran interés al intercambio electrónico metal ligando con el cambio de estructura. Ejemplos de estructuras cerradas (a-b) y abiertas (c-d) para el complejo La capacidad de los complejos del sulfuro de activar el hidrógeno molecular y de catalizar la reducción del substrato por el hidrógeno es particularmente relevante en la química. En especial los procesos relacionados con la activación de hidrógeno y posterior reducción de un sustrato ligado a los azufre puente son analizados; y en particular aquellos relacionados con la estructura electrónica del catalizador y del substrato. En estos estudios se pone de manifiesto la importancia catalizadora del metal, sirviendo como puente para protones en la reducción. A su vez se muestra como la naturaleza del sustrato resulta decisiva a la hora de observar una eliminación de hidrógeno molecular o una obtención del substrato reducido.Tarragona, 2004 J. Gracia / The overall framework of this report aims to summarize the work we have done over the past four years. Conceptually, this thesis is divided into three parts. The nucleus is based on a joint project with prof. Mena, of the University of Alcalá, whose group is involved in the synthesis and characterization of new aza- and oxo- titanium cubanes. These families of compounds are basically obtained from preorganized titanium tridentate ligands which can incorporate almost all the metals of the periodic table and yield the corresponding heterometallic cubanes. In this respect, the theoretical study is based on and adapted from the progress in the laboratory work. Practically every section in this part starts by describing the experimental data available for the specific system studied when we began the analysis. Then we go on to describe the theoretical study and attempt to involve the reader in the problems discussed. As a consequence of the advance in the experimental work, NMR spectra are used to characterize the new compounds. This leads us to initiate studies in the computational simulation of NMR chemical shifts. The most theoretical part of this report is an assimilation of these studies. The excellent results obtained for the cubane compounds enabled us to extend the knowledge acquired to other interesting fields and our group has started a study of the NMR shielding tensors in polyoxometalate compounds. The third part of the thesis focuses on some molybdenum-sulphide clusters and their activity as catalysts.Chapters 3 and 4 focuse on the electronic structure of the new titanium cubane compounds recently synthesized by Mena et al. We work parallel to an experimental group to compare and contrast the theoretical and experimental data, and so establish the base chemistry of these new compounds. In this sense, the various reaction energies were studied, and the compounds and their possible isomers were characterised by means of DFT methods. Particular emphasis is paid to the properties of incomplete Ti3 core cubane tridentate ligands (precubanes) as bases for obtaining cubanes. The electronic structure, bonding energies, electron transfer processes and reactivity in the titanium Ti3 core of the metal clusters are studied.The reaction of the azatitanium compound with some titanium derivatives leads to nitrocubane formation (see Scheme 1.3). This reaction forms a cubane compound by adding the fourth vertex to a structure that becomes a precubane. Scheme 1.3. Reaction of with Chapter 5 summarizes the work carried out during a six-month stay in Dr. John E. McGrady's group, which uses density functional theory to explore problems of structure, bonding and reactivity in inorganic compounds. The main focus of the research is metal-metal bonding in cluster compounds. Transition metals have a prominent position in catalysis, both in industrial and biological contexts, and the ultimate goal is to understand the part played by the metal and its ligand environment in facilitating a particular chemical transformation. Chapter 5 studies the electronic structure of the core catalysts and the mechanism of their, unresolved, catalytic activity. The various possible isomers with the generic formula were studied, and the energy of the electron transfer between the metallic centres and the sulphide ligands, so important in the catalytic process, was investigated in depth. Subsequently, the mechanism of the hydrogen activation reaction promoted by these bi-molybdenum compounds (Equation 1.1) was studied, and the nature of the different reaction pathways was elucidated.[(CpMo(-S))2(S2CH2)] promotes the hydrogenation of alkynes to cis alkenes, allenes to alkenes, and ketenes to aldehydes and the hydrogenolysis of carbon disulphide to hydrogen sulphide and thioformaldehide. The mechanisms of hydrogen interaction with these complexes have not been established. It is apparent that the sulphide ligands play a role in hydrogen coordination, and this ligand reactivity was a dominant characteristic throughout the study of these dinuclear molybdenum systems. Equation 1.1

Aquest treball presenta un estudi ampli sobre les estructures multicapa basades en semiconductors amorfs, en concret les formades per silici amorf hidrogenat i els aliatges d'aquest material amb carboni.El treball compren des de la tecnologia de dipòsit d'aquests nous materials fins a la sevacaracterització, tant estructural com optoelectrònica, i inclou alguna referencia a possibles aplicacions de les multicapes a dispositius.En quant a la tecnologia de dipòsit, les multicapes han estat preparades a partir de dipòsit químic en fase vapor assistit per un plasma de radiofreqüència. En el treball es descriu amb detall el sistema de dipòsit, que presenta com a trets més característics la incorporació d'un sistema de portasubstrats giratori, que permet d'obtenir les estructures multicapa evitant els transitoris del plasma durant els canvis de fase gasosa, i el control automatitzat de tot el procés de dipòsit, que permet un bon control dels gruixos i la reproduibilitat d'aquests al llarg de l'estructura.Com a pas previ a l'estudi optic i electric de les multicapes dipositades, es realitza un estudi detallat de les seves propietats estructurals amb diferents tècniques: espectroscopia de fotoelectrons induïts per raigs X, espectroscopia infraroja per transformada de Fourier, espectrometria de masses d'ions secundaris, microscopia electronica de transmissió i reflectometria de raigs X.A partir de les tècniques de caracterització estructural i composicional, es mostra la bona qualitat de les multicapes: periodicitat ben controlada i interfícies composicionalment abruptes fins a nivells de l'ordre de l0 Angstrom. Es presenten, a més, resultats interessants sobre l'esquema d'incorporació de l'hidrogen en les multicapes, mostrant que no existeixen asimetries entre les interfícies, que l'estructura multicapa no afecta sensiblement a l'incorporació de l'hidrogen, i que els aliatges de carboni poden canviar Ileugerament la seva estructura quant formen part d'una estructura multicapa, reduint la seva porositat.Les propietats optiques són estudiades mitjançant espectroscopia de transmissió optica i espectroscopia de deflexió fototèrmica, amb l'ajut d'algunes simulacions numeriques per interpretar els resultats.Amb les dues tècniques pot observar-se com existeixen variacions del gap òptic importants en les multicapes quan es redueix el gruix de les capes elementals de silici amorf a valors inferiors als 20-30 Angstrom. Aquest comportament, que ha estat atribuït repetidament a la presència d'efectes qüantics de confinament en les multicapes, és discutit, arribant a la conclusió que també podria ser degut a altres efectes de tipus estructural sense considerar els efectes quantics. Altres resultats de caracteritzacions optiques permeten d'evidenciar l'increment en el desordre dels materials a mesura que es redueix el gruix de les capes elementals.Finalment, a partir de la tècnica d'espectroscòpia de desviació fototèrmica s'arriba a acotar superiorment la densitat d'estats per interfície que presenten aquestes estructures multicapa, mostrant que aquesta és molt baixa, fet que indica la bona qualitat de les multicapes.Les propietats elèctriques en la direcció paral.lela de les estructures multicapa és estudiada mitjançant mesures de conductivitat i fotoconductivitat en funció de la temperatura. A partir dels resultats pot veure's com el silici amorf és el material dominant en la conducció.L'estudi de les energies d'activació de la conductivitat en fosc en funció del gruix de les capes de silici mostra un comportament similar al gap òptic, cosa que indica un origen comú per als dos paràmetres, que pot trobar la seva explicació tant en els efectes quàntics de confinament com en els efectes d'aliatge en les interfícies.Les variacions de fotoconductivitat observades permeten evidenciar la importancia deIs estats d'interfície per a la recombinació dels portadors fotogenerats.L'acompliment de la regla de Meyer-Neldel per les multicapes amb composició promig constant, però amb geometries diferents, mostra la possibilitat de variar les propietats elèctriques dels materials en un rang considerable sense canvis importants en les òptiques.Un altre dels resultats importants és la presencia de fotoconductivitat persistent en les multicapes, que consisteix en un estat de conductivitat entre un i dos ordres de magnitud superior a la inicial, i que pot mantenir-se durant hores, ocasionat per la il.luminació de la multicapa durant un temps breu (de l'ordre d'alguns segons).Les propietats de transport elèctric de les estructures en la direcció perpendicular són estudiades mitjançant característiques intensitat-voltatge d'estructures doble barrera, formades per una capa d'alguns Angstrom de silici amorf situada entre dues capes també molt primes d'un aliatge amb carboni de gap elevat, i, tot el conjunt, en la zona intrínseca d'una estructura n-i-n. L'anàlisi dels resultats indica la presencia d'algunes anomalies en la característica intensitat-voltatge, que en la bibliografía han estat atribuides a fenòmens de conducción ressonant per efecte túnel, encara que aquestes podrien ser degudes també a altres motius, com el canvi de mecanisrne de conducció ocasionat pels elevats camps existents.Finalment, es presenten els resultats de dos assajos d'ús de les multicapes per substituir capes de material homogeni en dispositius. S'utilitza una estructura multicapa com a fínestra per a una cèl.lula solar, i com a zona intrínseca d'un dispositiu fotodetector d'alt camp i guany òptic. / The subject of this work is the study of amorphous silicon/amorphous silicon-carbon multi-layers from several viewpoints. First, the preparation process of these new materials by plasma-assisted chemical steam deposition and some technological aspects of this technique applied to amorphous semiconductor multi-layers are treated. The experimental setup used is a conventional mono-chamber system, but provided with an automated substrate holder which allow us to remove the substrates from plasma influence during gas exchange process.The structure of multi-layers is characterized by a wide spectrum of techniques. The results show that the periodicity of the multi-layers is very good. The study of hydrogen content in these materials shows that no additional hydrogen at interfaces can be detected and that there is not any detectable asymmetry between both types of interface. The abruptness of interfaces is estimated to be about 10 Angstrom.Optical and electrical properties of the multi-layers are studied by means of optical transmission spectroscopy, photo-thermal deflection spectroscopy, parallel dark and photo-conductivity and transverse conductivity through double barrier structures.Some of the interesting effects that appear in these materials are put in evidence, as the blue shift of optical gap, the increase in activation energy in dark conductivity, the presence of persistent photoconductivity, and the presence of bumps in the intensity-voltage characteristics of double barrier structures. Several of these results can be interpreted as a consequence of quantum size effects, but other possible explanations in terms of the structural properties are proposed.Finally, the possible application of these multi-layers to amorphous silicon solar cells and high field photo-detectors are considered.

Este trabajo presenta una doble vertiente: por una parte, se ha diseñado y construido un elipsómetro espectral (visible-UV) automático que permite la caracterización óptica de materiales en volumen, en forma de capa fina y de estructuras multicapa. Los criterios para la alineación y calibración de este elipsómetro de analizador rotativo han sido establecidos y se han elaborado los programas informáticos de control y análisis de datos. Por otra parte, se ha realizado la caracterización óptica sistemática de las capas de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) obtenidas mediante plasma de rf de gas metano en un amplio margen de condiciones tecnológicas. Las propiedades ópticas de estas capas se pueden controlar mediante los parámetros tecnológicos de depósito analizados: temperatura de substrato, tensión de autopolarización, dilución del metano con hidrógeno y argón, presión y flujo.El carbono amorfo hidrogenado posee unas propiedades físicas similares a las del diamante en combinación con características propias del grafito, y tiene el interés adicional por su capacidad para formar una gran variedad de estructuras desde amorfas a microcristalinas. Estas estructuras presentan una amplia variedad de concentraciones de hidrógeno y de proporciones y disposición de los enlaces de carbono sp(3), sp(2) y sp(1), que determinan sus propiedades físicas, y que varían con las condiciones de preparación.El a-C:H presenta un conjunto único de propiedades: elevada dureza mecánica, alto índice de refracción y transparencia óptica en el IR, elevada resistividad eléctrica a la vez que una extraordinaria conductividad térmica, bajo coeficiente de fricción, impermeabilidad y resistencia a los ataques químicos.Estas propiedades permiten su aplicación en múltiples campos de la técnica: óptica, electrónica, optoelectrónica, mecánica y también en medicina debido a su biocompatibilidad. Algunas de las aplicaciones potenciales concretas que se han propuesto son: barreras de difusión, capas dieléctricas y protectoras de componentes electrónicos, discos ópticos, discos duros magnéticos, recubrimientos ópticos selectivos y recubrimientos antirreflectantes en fotodetectores, disipadores de calor para la fabricación de diodos láser de alta potencia, tweeters para equipos de alta fidelidad, ventanas de detección de rayos X, herramientas de corte, recubrimiento de prótesis, protección de plásticos aislantes frente al aire y la radiación UV, y recubrimiento de reactores de fusión.Los parámetros ópticos de las capas de a-C:H dependen de la configuración y de los enlaces que las componen y son, por tanto, unos indicativos útiles para su caracterización. La elipsometría es una técnica especialmente idónea para este fin ya que, siendo una técnica óptica, no es destructiva. Las capas de a-C:H poseen condiciones de superficie suficientemente adecuadas para ser analizadas mediante elipsometría, puesto que son lisas y no presentan oxidación superficial. Se ha realizado el estudio espectral, una vez crecidas las capas, de los parámetros ópticos (índice de refracción, coeficientes de extinción y de absorción, y gap óptico) y funciones asociadas, en función de un amplio abanico de parámetros tecnológicos de depósito. Se han interpretado las propiedades ópticas del a-C:H mediante la presencia de una distribución de agrupamientos grafíticos de distinto tamaño. Se ha reproducido teóricamente el frente de absorción de las capas de a-C:H, lo cual ha proporcionado información sobre la microestructura de las capas, que está relacionada con las propiedades estructurales.Las capas de a-C:H analizadas en este trabajo presentan índices de refracción con valores alrededor de 2, excepto para las capas depositadas a temperaturas de substrato elevadas. Estas capas son absorbentes en el visible, y se han determinado valores del gap óptico variando en un amplio margen de energías desde 1.6 eV, para capas obtenidas a baja tensión de autopolarización, hasta prácticamente cero cuando la temperatura de substrato supera los 370 ºC. Estos dos parámetros, tensión de autopolarización y temperatura de substrato, han resultado ser los más determinantes en las propiedades ópticas de las capas.Las variaciones observadas al aumentar la temperatura de substrato desde 20 ºC hasta 370 ºC, se han interpretado como producto de un cambio en la estructura del material, con un aumento del tamaño de los agrupamientos grafíticos, en las condiciones de depósito utilizadas. Se ha mostrado que las capas obtenidas sobre substratos refrigerados a temperaturas cercanas a la ambiente presentan propiedades ópticas interesantes para las aplicaciones en el visible e infrarrojo. El aumento del bombardeo iónico de las capas de a-C:H en un plasma de metano puro, representado por la variación de la tensión de autopolarización de la descarga rf desde -200 hasta -1200 V, determina tres tipos de material para nuestras condiciones de depósito: a bajos valores de V(SB) se obtienen capas blandas con mayor contenido de hidrógeno y de componente polimérica, a valores moderados de unos -500 V, las capas son duras con predominio de la componente tipo diamante y, para valores elevados, las capas que se depositan tienen predominio de la componente tipo grafito.Se ha estudiado la influencia sobre las propiedades ópticas de la utilización de hidrógeno o argón como gases diluyentes del metano en la descarga rf. En las condiciones de depósito utilizadas, la dilución con hidrógeno (desde 0% hasta 90%) provoca, para concentraciones pequeñas, un desarrollo de la componente grafítica de las capas de a-C:H. A partir del 30 %, el efecto selectivo del bombardeo iónico sobre los enlaces grafíticos, provoca la disminución del tamaño de los agrupamientos grafíticos. La utilización de una mezcla de metano con argón como gas de la descarga influye en menor medida sobre las propiedades ópticas de las capas que la dilución con hidrógeno. El mecanismo de ataque debido al bombardeo iónico de la capa en formación pasa a ser un mecanismo dominante que comporta una disminución del gap óptico debido a un aumento del desorden de las capas.La presión de la descarga induce pequeños cambios en las propiedades ópticas de las capas de a-C:H, al aumentar en el rango de 2 a 40 Pa. La disminución de la energía con que inciden los iones sobre la capa en formación debido a pérdidas de energía en los choques previos, reduce la efectividad en la eliminación de los enlaces grafíticos. El estudio de la influencia del flujo de gas metano en la descarga rf, en el rango de 2 a 10 sccm y con las condiciones de depósito estudiadas, ha mostrado muy ligeras variaciones en las propiedades ópticas del a-C:H.Se ha estudiado otros materiales en forma de capa fina, tales como capas policristalinas de Zn(1)P(3), oro evaporado y TiN. El estudio espectral ha llevado a la determinación de los parámetros ópticos y al análisis de la superficie de las muestras. Así mismo, las evoluciones en el tiempo de las capas de Zn(1)P(3) se han seguido mediante la utilización de la elipsometría en tiempo real y se ha determinado la cinética de la oxidación superficial. / A spectroscopic ellipsometer (visible-UV) of rotating analyzer, which allows the optical characterization of bulk materials, thin films and multilayer structures, was designed and constructed. The optical properties (refractive index, absorption coefficient, optical gap, and associated functions) of hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) thin films, obtained by plasma rf decomposition of methane, were measured. These properties were interpreted by assuming the presence of a distribution of graphitic c1usters sizes. The absorption edge was theoretically reproduced, and this provided information about the films microstructure.The optical properties of a-C:H thin films can be controlled by the deposition conditions analyzed: substrate temperature, self-bias voltage, dilution with hydrogen or argon, pressure and flux. a-C:H thin film s analyzed in this work have, in general, refractive index about 2 and are absorbent in the visible range. Optical band gap values from 1.6 eV to near zero were obtained.The changes induced by the increase of the substrate temperature were interpreted by an increase of the graphitic clusters size. The self-bias voltage determines three types of material depending on the dominating component. The dilution of the methane by hydrogen produces, for concentrations over 30%, a decrease of the graphitic cluster size, but the dilution with argon slightly reduces the sizes and increases the roughness. Pressure increases the graphitic and polymeric component, and flux has little influence.Moreover, spectroscopic ellipsometry provided the optical parameters and the analysis of the films surface of Zn(3)P(2) gold and TiN thin films. Time evolution of the Zn(3)P(2) films was studied by real time ellipsometry, and the kinetics of the surface oxidation was determined.

SA l'actualitat les societats industrials avançades basen el seu desenvolupament en les noves Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (TIC). Però aquestes tecnologies són molt sensibles a la qualitat i continuïtat del seu subministrament d'energia elèctrica. Per aquest motiu els Sistemes d'Alimentació Ininterrompuda (SAI) i, per tant, els onduladors, estan agafant un nou protagonisme com a elements fonamentals de la nova societat de les TIC.Els equipaments de les TIC són en la seva totalitat equips electrònics que es comporten com a càrregues no lineals per a la xarxa elèctrica que els alimenta. Les càrregues no lineals consumeixen intensitats no sinusoïdals que en el cas d'ésser alimentades per SAI originen una distorsió harmònica de l'ona de tensió sinusoïdal de sortida. En aquests moments els SAI presents al mercat presenten una Distorsió Harmònica Total (THD) no inferior al 5% quan alimenten càrregues no lineals. Disminuir aquesta distorsió és l'actual repte en el disseny dels onduladors dels SAI.El present treball proposa una sèrie de tècniques de control, per tal d'aconseguir onduladors amb una molt baixa taxa de distorsió harmònica, basades en una nova metodologia de control no lineal provenint de la teoria del control en mode lliscant. La principal aportació del control en mode lliscant és la seva robustesa davant les pertorbacions i, per tant, sembla una tecnologia de control perfectament adaptada per a respondre a les càrregues no lineals de les TIC. La principal dificultat de l'aplicació pràctica dels controls que s'estudien en el present treball és la necessitat d'efectuar els càlculs necessaris amb una elevada velocitat per tal d'aconseguir freqüències d'execució de l'algoritme de control no inferiors a 40 kHz.En el present treball s'han dissenyat i construït els prototipus necessaris per tal d'implementar els algoritmes de control estudiats perquè siguin executats en un Processador Digital de Senyal (DSP) amb una freqüència d'execució prou elevada per tal d'aconseguir una distorsió harmònica total (THD) extraordinàriament baixa alimentant càrregues totalment no lineals. Es creu sincerament que no existeix, en aquests moments, al mercat cap altre ondulador amb les característiques aconseguides. / Nowadays, advanced industry societies base their development on Information Technologies and Communication (ITC). But these technologies are very sensitive to quality and continuity of power supply. For this reason Uninterruptible Power Supply (UPS) and, in fact, inverters are taking the chief role in fundamental elements of new societies of ITC.ITC equipment is totally electronics and their behaviour is like a nonlinear load for electrical grid supplying them. Nonlinear loads consume non-sinusoidal currents that in case they are supplied by an UPS produce harmonic distortion of the voltage output wave. Nowadays, UPS in the market achieve a Total Harmonic Distortion (THD) not less than 5% when supplying nonlinear loads. Decrease this distortion is the goal in UPS inverter design.The present work proposes several techniques in order to obtain a low THD. These techniques are based on a new nonlinear control methodology developed from sliding mode control theory. The main feature of sliding mode control is its robustness in front of perturbations and, therefore, it seems a very interesting method for nonlinear loads of the ITC. However, the main difficulty in the actual application is the need for high speed processors in order to achieve high frequency algorithm execution, not less than 40 kHz.In the present work new prototypes have been designed and constructed to implement the studied control algorithms. Theses prototypes use high speed DSPs in order to achieve a low THD in the inverter supplying nonlinear loads. In the market does not exist a similar inverter with similar features like ones developed in this work.

La consulta íntegra de la tesi, inclos l'article no comunicat públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / The thermal anemometry is a method which allows to estimate wind magnitude be the mean of measuring heat transfer to the ambient in a forced convection process. For Earth's atmosphere condition, this method is typically applied to the hot wires made of temperature dependent electrical conductor, typically platinum or tungsten, which working with overheat in reference to the ambient temperature estimate wind velocity. In case of the low pressure atmospheres, like this on Mars, the mean free path for molecules, due to the rarefied ambient conditions, is much bigger, Using hot wires designed for Earth in this conditions gives that heat exchange at macroscopic scale which does not to obey medium continuum model but rather reveals ballistic behavior Thus, instead of using hot wire, a structure of bigger dimension like hot films are usually propose for such a kind of application. The work included in this thesis is the contribution of the author Lukasz Kowalski to the goal of developing a new generation of wind sensors for the atmosphere of Mars. The work consists in the conception, design, simulation, manufacture and measurement of two novel types wind sensors based on thermal anemometers. The first kind of concept has been developed in this thesis by using hot silicon die made out of silicon wafer of approximate size: 1.5 x 1.5 x 0.5 mm with platinum resistances deposited on top in order to heat it and sense its temperature. These work was been a part of the bigger undertaking under the project name: "Colaboracíoon en el desarrollo de la estación medioambiental denominada REMS ". Inside the project REMS author of thesis was responsible for sensor shape development and concept validation of proposed geometry. Thermal-fluidical model of the device as well as characterization and behavior were analyzed for a simplified 2-D wind model for typical Martian atmospheric conditions. REMS was a Spanish contribution to the NASA mission MSL which has been a great success since rover Curiosity has landed on Mars on 8th August 2012 on Mars near to the Gale Crater location. Since then has been constantly running experiments on the Red Planet sending data to Earth for interpretation. From the experience and knowledge gained during REMS project, the author came out with an idea of the novel spherical sensor structure overcoming some fragility problems detected in the REMS wind sensor. The new 3-D wind sensor concept, besides this advantage, also provided a radical simplification of data post-processing providing comprehensive thermal model based on numerical simulation for any possible wind occurrence. This new device has been developed under Spanish Ministry of the Science and Innovation project: "Sensor de viento para la superficie de Marte para la mission Metnet''. This project, denominated as MEIGA, was a joint effort of many Spanish institution under leadership of Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial (INTA) for the development of space technology for Mars oriented application in a framework of upcoming space mission. To sum up, author's work include contributions to the development of two wind sensor concepts: 1. REMS wind sensor on board of the rover Curiosity in the surface of Mars since August 8th 2012 2. Spherical wind sensor concept developed in a course of MEIGA project