Dissertations / Theses on the topic 'Potència'

Class-D Amplification has been an absolute improvement in terms of electrical efficiency in audio amplification systems, but it has been during the first stabilization decade of this technology in the market when manufacturers have made public their concern about the incompatibility between distributed audio or PA (Public Address) applications and HiFi or Professional sound applications. High quality sound systems need switching frequencies (>1MHz) whose switching losses do not allow to work at high power (>250W). To the contrary, applications for high power amplification need high electrical efficiency, so the switching frequencies must be set to low values (<400kHz), reducing the signal quality. This incompatibility is called Power-Quality Compromise. The Characteristics of the Multilevel Topologies of DC-AC power electronic converters allow them to work at high power (increasing the working voltage) while maintaining or even increasing the quality of the output signal using the extra levels in the PWM output signal. The application of these topologies in the world of sound amplification could lead to the resolution of the Quality-Power Compromise and so, the main problem of the Class-D amplifiers. In the first place, this Thesis proposes the study of the Multilevel Topologies in order to determine the one who shows better features and feasibility, in terms of implementation as a Switching Audio Amplifier. Having determined the Optimal Topology, it is proposed to study, characterize and model the non-ideal phenomena and those mechanisms who generate Time and Pulse Width errors in the PWM output signals of the Amplifier Topology selected. Using these models, the effects of the errors in the output signals are studied by means of computer simulation, expressing these effects using non normative merit factors. These merit factors, unlike regulations, allow to evaluate quantitatively and qualitatively the degree of involvement of each one of the different error sources intrinsic to the design and topology. From these results it can be developed Estimation Models of the Non Normative Merit Factors, which allow to calculate the values of the Width Error and Distortion, local or total, generated by any source of error in the Amplification Sound Chain. In order to express this information in normative values, Estimation Models of Electric Efficiency, Distortion (THD) and Signal Efficiency are developed from the estimated non normative values of Width Error Distortion. These estimation models provide an information that, once ordered and classified in order to be used as a tool in the different levels of the design process, production and marketing of Switching Amplifier Equipment, allow the optimal component selection in the pre-design phase and the decision-making process to ensure the future validation of the Multilevel Switching Amplifier under market regulatory criteria. The Estimation models of the Width and Distortion Errors and the estimation models of the Electrical Efficiency, Distortion and Signal have been validated through the comparison with experimental results from a laboratory prototype and an industrial manufacturing prototype, designed by a company in the sector using the Optimal Design Tools based on the Estimation Models developed in this Thesis. The experimental results confirm that the normative values measured of the Electrical Efficiency, Distortion and Signal Efficiency are within the acceptable values for the commercialization of the equipment.
L'amplificació en Classe-D ha suposat una millora absoluta en quant a eficiència elèctrica en els sistemes d'amplificació d'àudio, però ha estat durant la primera dècada d'estabilització d'aquesta tecnologia al mercat, quan els fabricants han fet pública la seva preocupació per la incompatibilitat entre aplicacions de so distribuït o PA (Public Addres) i so HiFi o Professional. Els sistemes d'alta qualitat de so, necessiten de freqüències de commutació (>1MHz) per les quals les pèrdues en commutació no permeten treballar a potències elevades (>250W). Per al contrari, per aplicacions d'amplificació de so de potència es necessita d'alta eficiència elèctrica, amb el que les freqüències de commutació han de quedar fixades a valors baixos (<400kHz), reduint la qualitat del senyal. Aquesta incompatibilitat d'aplicacions s'anomena Compromís Qualitat-Potència. Les topologies Multinivell de convertidors electrònics de potència DC-AC, per les seves característiques, permeten treballar a gran potència (augmentant la tensió de treball), mantenint o augmentant la qualitat del senyal de sortida mitjançant els nivells extra en el senyal PWM de sortida. L'aplicació d'aquestes topologies en el mon de l'Amplificació de So, podria suposar la resolució del compromís Qualitat-Potència, i per tant de la principal problemàtica que presenta la Classe-D. Aquesta Tesis proposa en primer lloc l'estudi de les topologies Multinivell per determinar quina és la que millors prestacions i viabilitat mostra en quant a la seva aplicació com a Amplificador d'Àudio Commutat. Un cop determinada la Topologia Òptima, es proposa estudiar, caracteritzar i modelar els fenòmens no ideals i mecanismes generadors d'errors de Temps i d'Amplitud al polsos del senyal PWM de sortida d'un Amplificador amb la Topologia seleccionada. A partir d'aquests models, s'estudia mitjançant simulació els efectes dels errors en els senyals de sortida, expressant aquests efectes mitjançant factors de mèrit no normatius. Aquests factors de mèrit, al contrari que els normatius, permeten avaluar quantitativa i qualitativament el grau d'afectació de cada una de les diferents fonts d'errors intrínseques al disseny i a la topologia. A partir d'aquests resultats es desenvolupen Models d'Estimació dels Factors de Mèrit No Normatius, que permeten calcular el valor d'Error d'Amplitud i Distorsió, local o total, generat per qualsevol font d'error de la Cadena d'Amplificació de So. Per tal d'expressar aquesta informació en valors normatius, es desenvolupen Models d'Estimació d'Eficiències Elèctriques, Distorsió (THD) i Eficiència de Senyal a partir dels valors estimats d'Error d'Amplitud i Distorsió no normatius. Aquests models d'estimació proveeixen d'una informació que, un cop ordenada i classificada per tal de ser utilitzada, com a eina en els diferents nivells del procés de disseny, producció i comercialització d'equips d'amplificació commutada, permet, de forma òptima en la fase de pre-disseny, la selecció de components i la presa de decisions per tal d'assegurar, un cop construït, la futura validació de l'amplificador commutat multinivell, sota criteris normatius de mercat. Els models d'estimació d'Errors d'Amplitud i Distorsió, així com els models d'estimació de les Eficiències Elèctriques, de Distorsió i de Senyal han estat validats mitjançant la seva comparació amb resultats experimentals obtinguts a partir d'un prototipus de laboratori i un prototipus de fabricació industrial, dissenyat per una empresa del sector a partir de l'ús de les Eines de Disseny Òptim basades en els Models d'Estimació, desenvolupades en aquesta Tesis. Els resultats experimentals confirmen que els valors normatius mesurats d'Eficiència Elèctrica, Distorsió i Eficiència de Senyal estan dintre dels valors acceptables per la comercialització de l'equip.

Class-D Amplification has been an absolute improvement in terms of electrical efficiency in audio amplification systems, but it has been during the first stabilization decade of this technology in the market when manufacturers have made public their concern about the incompatibility between distributed audio or PA (Public Address) applications and HiFi or Professional sound applications. High quality sound systems need switching frequencies (>1MHz) whose switching losses do not allow to work at high power (>250W). To the contrary, applications for high power amplification need high electrical efficiency, so the switching frequencies must be set to low values (<400kHz), reducing the signal quality. This incompatibility is called Power-Quality Compromise. The Characteristics of the Multilevel Topologies of DC-AC power electronic converters allow them to work at high power (increasing the working voltage) while maintaining or even increasing the quality of the output signal using the extra levels in the PWM output signal. The application of these topologies in the world of sound amplification could lead to the resolution of the Quality-Power Compromise and so, the main problem of the Class-D amplifiers. In the first place, this Thesis proposes the study of the Multilevel Topologies in order to determine the one who shows better features and feasibility, in terms of implementation as a Switching Audio Amplifier. Having determined the Optimal Topology, it is proposed to study, characterize and model the non-ideal phenomena and those mechanisms who generate Time and Pulse Width errors in the PWM output signals of the Amplifier Topology selected. Using these models, the effects of the errors in the output signals are studied by means of computer simulation, expressing these effects using non normative merit factors. These merit factors, unlike regulations, allow to evaluate quantitatively and qualitatively the degree of involvement of each one of the different error sources intrinsic to the design and topology. From these results it can be developed Estimation Models of the Non Normative Merit Factors, which allow to calculate the values of the Width Error and Distortion, local or total, generated by any source of error in the Amplification Sound Chain. In order to express this information in normative values, Estimation Models of Electric Efficiency, Distortion (THD) and Signal Efficiency are developed from the estimated non normative values of Width Error Distortion. These estimation models provide an information that, once ordered and classified in order to be used as a tool in the different levels of the design process, production and marketing of Switching Amplifier Equipment, allow the optimal component selection in the pre-design phase and the decision-making process to ensure the future validation of the Multilevel Switching Amplifier under market regulatory criteria. The Estimation models of the Width and Distortion Errors and the estimation models of the Electrical Efficiency, Distortion and Signal have been validated through the comparison with experimental results from a laboratory prototype and an industrial manufacturing prototype, designed by a company in the sector using the Optimal Design Tools based on the Estimation Models developed in this Thesis. The experimental results confirm that the normative values measured of the Electrical Efficiency, Distortion and Signal Efficiency are within the acceptable values for the commercialization of the equipment.
L'amplificació en Classe-D ha suposat una millora absoluta en quant a eficiència elèctrica en els sistemes d'amplificació d'àudio, però ha estat durant la primera dècada d'estabilització d'aquesta tecnologia al mercat, quan els fabricants han fet pública la seva preocupació per la incompatibilitat entre aplicacions de so distribuït o PA (Public Addres) i so HiFi o Professional. Els sistemes d'alta qualitat de so, necessiten de freqüències de commutació (>1MHz) per les quals les pèrdues en commutació no permeten treballar a potències elevades (>250W). Per al contrari, per aplicacions d'amplificació de so de potència es necessita d'alta eficiència elèctrica, amb el que les freqüències de commutació han de quedar fixades a valors baixos (<400kHz), reduint la qualitat del senyal. Aquesta incompatibilitat d'aplicacions s'anomena Compromís Qualitat-Potència. Les topologies Multinivell de convertidors electrònics de potència DC-AC, per les seves característiques, permeten treballar a gran potència (augmentant la tensió de treball), mantenint o augmentant la qualitat del senyal de sortida mitjançant els nivells extra en el senyal PWM de sortida. L'aplicació d'aquestes topologies en el mon de l'Amplificació de So, podria suposar la resolució del compromís Qualitat-Potència, i per tant de la principal problemàtica que presenta la Classe-D. Aquesta Tesis proposa en primer lloc l'estudi de les topologies Multinivell per determinar quina és la que millors prestacions i viabilitat mostra en quant a la seva aplicació com a Amplificador d'Àudio Commutat. Un cop determinada la Topologia Òptima, es proposa estudiar, caracteritzar i modelar els fenòmens no ideals i mecanismes generadors d'errors de Temps i d'Amplitud al polsos del senyal PWM de sortida d'un Amplificador amb la Topologia seleccionada. A partir d'aquests models, s'estudia mitjançant simulació els efectes dels errors en els senyals de sortida, expressant aquests efectes mitjançant factors de mèrit no normatius. Aquests factors de mèrit, al contrari que els normatius, permeten avaluar quantitativa i qualitativament el grau d'afectació de cada una de les diferents fonts d'errors intrínseques al disseny i a la topologia. A partir d'aquests resultats es desenvolupen Models d'Estimació dels Factors de Mèrit No Normatius, que permeten calcular el valor d'Error d'Amplitud i Distorsió, local o total, generat per qualsevol font d'error de la Cadena d'Amplificació de So. Per tal d'expressar aquesta informació en valors normatius, es desenvolupen Models d'Estimació d'Eficiències Elèctriques, Distorsió (THD) i Eficiència de Senyal a partir dels valors estimats d'Error d'Amplitud i Distorsió no normatius. Aquests models d'estimació proveeixen d'una informació que, un cop ordenada i classificada per tal de ser utilitzada, com a eina en els diferents nivells del procés de disseny, producció i comercialització d'equips d'amplificació commutada, permet, de forma òptima en la fase de pre-disseny, la selecció de components i la presa de decisions per tal d'assegurar, un cop construït, la futura validació de l'amplificador commutat multinivell, sota criteris normatius de mercat. Els models d'estimació d'Errors d'Amplitud i Distorsió, així com els models d'estimació de les Eficiències Elèctriques, de Distorsió i de Senyal han estat validats mitjançant la seva comparació amb resultats experimentals obtinguts a partir d'un prototipus de laboratori i un prototipus de fabricació industrial, dissenyat per una empresa del sector a partir de l'ús de les Eines de Disseny Òptim basades en els Models d'Estimació, desenvolupades en aquesta Tesis. Els resultats experimentals confirmen que els valors normatius mesurats d'Eficiència Elèctrica, Distorsió i Eficiència de Senyal estan dintre dels valors acceptables per la comercialització de l'equip.

Este trabajo se dedica a analizar los diferentes elementos y estructuras de los filtros híbridos paralelo, aplicados a redes trifásicas de potencia. Y dentro de este campo, se concentra en el desarrollo de filtros híbridos a cuatro hilos que además de las corrientes de secuencia directa e inversa, puedan eliminar las corrientes homopolares. El estudio de la calidad de la energía eléctrica, y dentro de esta, la problemática de los armónicos ha alcanzado gran interés en los últimos años debido al gran aumento de cargas no lineales conectadas a la red. En redes de baja tensión con neutro, este problema todavía se agrava más a causa de las cargas distorsionantes monofásicas, cuyas corrientes homopolares se suman en el conductor de retorno. En este trabajo se estudian las posibles soluciones a este problema y se ofrecen nuevas soluciones en el campo de los filtros híbridos de potencia. Se estudian las estructuras de filtros híbridos más destacadas en la bibliografía. Como resultado de este estudio se discrimina cuales de ellas son realmente competitivas frente a las demás. Se elige para el posterior desarrollo en la Tesis el filtro híbrido paralelo formado por un filtro pasivo serie LC, conectado en paralelo con la red. Y en serie con este un elemento activo que permite controlar y mejorar las prestaciones del filtro pasivo. Se presentan dos nuevas estructuras de filtros pasivos de cuatro hilos, con la particularidad que presentan dos frecuencias de resonancia distintas, una para las componentes de secuencia directa e inversa, y otra para las componentes de secuencia homopolar. Estos nuevos filtros permiten eliminar simultáneamente los armónicos característicos de secuencia directa/ inversa y los de secuencia homopolar. Esta nueva estructura de filtro pasivo de cuatro hilos también se puede incorporar a un filtro híbrido, haciendo que este pueda actuar también sobre las corrientes homopolares. Se analizan las diferentes topologías de inversores que pueden ser usados en filtros híbridos de cuatro hilos: de cuatro ramas, de condensador repartido y con conexión asimétrica del bus de continua a neutro. Se opta por este último tipo de inversor por ser una derivación del más usado industrialmente y no presenta problemas en el control de la tensión del bus de continua. Para el control del filtro se utiliza realimentación a partir de la corriente medida en el lado de red, aguas arriba del filtro. Dentro del lazo de control se hace control selectivo de armónicos en base a controladores resonantes. Gracias a este tipo de controladores se mejora la estabilidad del sistema y se mejora el grado de filtrado. Para el control de la tensión del bus de continua del inversor se recurre a una resistencia virtual que solo actúa sobre la corriente de frecuencia fundamental. La Tesis presenta sobre simulación toda una serie de pruebas realizadas sobre el modelo del filtro híbrido, como pueden ser: comprobación del grado de filtrado; respuesta a transitorios de conexión o cambios de carga; respuesta del filtro conectado en redes débiles y fuertes; conexión de filtros en serie a lo largo de una instalación; y conexión del filtros en paralelo en un punto de la instalación. Por último se presentan dos prototipos experimentales de filtro. El primero a cuatro hilos para filtrado simultaneo de corrientes de secuencia directa, inversa y homopolar. Y el segundo, con inversor de una rama, para el filtrado exclusivo de corrientes homopolares. Los resultados obtenidos en ambos prototipos validan las propuestas realizadas a lo largo de la Tesis.
The study of power quality in electrical networks, and specially, the harmful effects of the harmonic currents injection, produced by the increasing connection of nonlinear loads to the grid, has been treated in deep by the research community during the last years. In three-phase four-wires low-voltage systems, the effects of current harmonic currents can be even worse, if compared with three-wire networks with no neutral conductor, as an additional zero sequence current, produced by single-phase distorting loads, flows through the neutral wire. This PhD Thesis explores different solutions to this problem, oriented to enhance the THD in such systems, and offer new solutions in the field of hybrid power filters. This work is dedicated to analyze the various elements and structures of parallel hybrid filters applied to three-phase power networks. Within this area, this work is focused on developing novel four-wire hybrid filters topologies able to remove of direct and reverse sequence harmonics currents, while cancelling out the homopolar currents as well. Regarding the state of the art, this work performs a comparative analysis of the most prominent hybrid filtering structures, described in the literature. As a result of this study it is discriminated which of them are really competitive. Among the studied topologies, this PhD have been focused on improving the operation of parallel hybrid filter that consists of a series LC passive filter, connected in parallel with the network, connected in turn with an active element that can control and improve the performance of the passive filter. Two new three-phase four-wire passive filters structures are presented in this work. As a novel contribution, both proposals present two different resonance frequencies, one for the positive and negative sequence components, and another for the zero sequence components. These new filters are able to remove the characteristic positive/negative harmonics and zero sequence simultaneously. This new structure of four-wire passive filter can also be incorporated into a hybrid filter, permitting thus to cancel out zero sequence currents.

La caracterització dels dispositius semiconductors té un paper preponderant dintre la microelectrònica, sobretot en els dipositius semiconductors de potència, on la caracterització electrotèrmica és primordial. En moltes aplicacions de l'electrònica de potència, els fenòmens electrotèrmics prenen la mateixa rellevància que la resposta funcional o elèctrica dels mateixos. En tots ells, l'autoescalfament genera un increment de temperatura que modifica els seus paràmetres elèctrics nominals.
En aquest marc de treball, s'ha desenvolupat un equip per la mesura de temperatura i densitat de portadors en dispositius de potència, fonamentat en la deflexió interna d'un feix làser infraroig (IIR-LD). La IIR-LD permet una caracterització complerta dels dispositius de potència, mesurant el gradient de temperatura i la concentració de portadors en l'interior del dispositiu.
Aquesta tesis s'ha organitzat en dues parts en funció del contingut. La primera detalla els fonaments físics de la tècnica, l'equip experimental desenvolupat (capítol 2) i un procediment de calibració basat en un xip de test tèrmic (capítol 3). En canvi, en la segona es mostren les mesures realitzades sobre díodes de potència (capítol 4) i IGBTs (capítol 5). En ambdós capítols, es justifica la funcionalitat del sistema desenvolupat comparant dispositius amb un temps de vida localment alterat. Concretament, en el capítol 4 es compara la densitat de portadors mesurada en la regió de deriva de díodes irradiat i no irradiats. El capítol 5 conté les mesures realitzades en un PT-IGBTs irradiats i no irradiats amb una regió de deriva estreta, contrastant i analitzat el comportament tèrmic mesurat.
The characterisation of semiconductor devices has an important role in Microelectronics; especially in the case of power semiconductor devices, where the thermo-electrical characterisation is an essential aspect to study their behaviour. In several Power Electronics applications, electrothermal phenomena have the same relevance as functional and electrical response of such devices. In all of them, the internal self-heating generates an internal temperature rise, changing their nominal electrical parameters.
In this framework, this PhD thesis covers the development of an experimental rig for temperature and free-carrier concentration measurement in power devices, based on internal IR-laser deflection (IIR-LD) technique. IIR-LD allows a complete characterisation of power devices, extracting from the device its temperature gradient and free-carrier concentration.
This thesis is organized in two main parts. The first one details the physical insights of IIR-LD, developed equipment (chapter 2) and followed thermal calibration procedure based on a thermal test chip (chapter 3). By contrast, the second part reports measurements performed with the IIR-LD equipment on power diodes (chapter 4) and IGBTs (chapter 5). In both chapters, the difference in behaviour between unirradiated and irradiated devices is used to demonstrate the functionality of the developed apparatus. Concretely, chapter 4 compares the measured free-carrier concentration between unirradiated and irradiated power diodes, and chapter 5 shows measurements performed in a very thin region inside an irradiated and unirradiated PT-IGBT, where the thermal behaviour is also contrasted and analysed.

Este trabajo presenta un estudio del convertidor Boost Bidireccional con filtro de salida, abordando los aspectos de modelación y control. Se presenta un modelo de pequeña señal que permite separar los polos del convertidor de los polos del filtro de salida poniendo de manifiesto la escasa influencia de la parte lineal (filtro) sobre la dinámica del sistema. Se estudian asimismo distintas estrategias de control en pequeña señal de un solo lazo (realimentación de la tensión de salida) y de dos lazos (control en modo corriente) que ponen de manifiesto la mejora de la dinámica del regulador en este ultimo caso.

Finalmente, se extiende la realimentación de estado en el caso del comportamiento no lineal del convertidor. Dicha extensión conduce a una síntesis de controles en el dominio temporal, que han sido simulados y corroborados experimentalmente, permitiendo establecer la eficacia del control en modo corriente en régimen de gran señal.

En el presente trabajo se pretende analizar el consumo de potencia reactiva y la distorsión armónica en el puente trifásico con carga activa resistivo-inductiva, con el objeto de disminuir ambas vertientes de contaminación de red. Para ello se estudia la estrategia de control denominada "puente con control independiente" y se dan los criterios que permiten seleccionar la función de control más adecuada.

En las conclusiones de la Tesis se descubren las condiciones exigidas a la función de control para poder disminuir la contaminación de red, desde el punto de vista de reducir reactiva y disminuir distorsión armónica.

De este modo se consiguen convertidores alterna continua que permiten un ahorro energético al reducir sus pérdidas.

Els dispositius semiconductors de potència es requereixen per transmetre o rebre gairebé qualsevol tipus de senyal elèctrica i energia electromagnètica. En temps de constant augment del consum energètic i de la sensibilitat medi-ambiental, aquests petits dispositius poden dura a terme un gran paper. Un aspecte molt important és la elecció del material semiconductor. El carbur de silici (SiC) es un semiconductor de ample banda prohibida que té algunes de les propietats desitjades per a la reducció de pèrdues energètiques. Amb aquest material es poden fer servir regions conductores més fines sense disminuir el voltatge de ruptura gràcies al seu gran valor de camp elèctric de ruptura. Això es tradueix en caigudes de tensió en directe més petites, a més de permetre també una reducció en les pèrdues de commutació gracies a la petita quantitat de portadors que s´han de buidar després del blocatge en invers. A més a més, la amplia banda prohibida i la gran conductivitat tèrmica del SiC en comparació amb el silici permet al dispositius basats en SiC treballar amb densitats de corrent més altes i a més altes temperatures. El tamany i la complexitat del sistemes de potència es redueixen significativament amb components més petits i menors requeriments de sistemes de refredament.
Aquesta tesi investiga el disseny, la fabricació i la caracterització de diodes bipolars, Schottky i JBS (Junction Barrier Rectifier) en SiC. S´ha desenvolupat una seqüència de processament basada en la tecnologia de processat de silici disponible a la sala blanca del CNM. A mesura que es millora la tecnologia del material, el paper del disseny de dispositius de potència en SiC esdevé més important. Específicament, per poder extraure totes les capacitats del SiC respecte a la tensió de ruptura es requereix una terminació perifèrica adequada del dispositiu per tal de reduir el fenomen de field crowding que es produeix a la perifèria de la unió principal i que redueix significativament el voltatge de ruptura ideal del dispositiu. Així doncs, un dels objectius principals d´aquesta tesi és el disseny i desenvolupament de terminacions altament efectives per a diodes planars de SiC. Al capítol segon es presenta el disseny i optimització de diferents tècniques de terminació mitjançant l´ús de simuladors numèrics comercials calibrats específicament per al 4H-SiC. La major atenció es centra en la terminació denominada JTE (Junction Termination Extension), i en una nova terminació desenvolupada durant aquest treball de tesi denominada "Floating guard rings assisted JTE", amb la qual s´ha aconseguit una gran eficàcia.
La caracterització i l´anàlisi dels principals processos involucrats en la fabricació dels nostres dispositius es resumeix al capítol tercer, a on es detallen els processos de implantació iònica, recuit d´activació de les impureses i la formació dels contactes. Els resultats obtinguts es poden transferir directament a la fabricació de dispositius comercials de SiC. El capítol quart mostra la gran eficàcia que les nostres terminacions han demostrat en els diodes fabricats, especialment amb la nova estructura proposada. A més a més, també s´analitza el funcionament en invers dels diodes així com alguns aspectes tecnològics de segon ordre que habitualment no es tenen en compte però que nosaltres hem demostrat que poden ser de gran importància per al correcte funcionament dels dispositius. Finalment, el capítol cinquè dona a conèixer el funcionament en directe i a altes temperatures (fins a 300ºC) dels tres tipus de diodes fabricats: bipolars (PiN), Schottky i JBS.
Power semiconductor devices are required whenever sending, transmitting or receiving almost any type of electrical and electromagnetic energy or signal/information. In times of escalating power consumption and increasing environmental awareness, these small electronic devices can play a big role. Of large importance is naturally the choice of semiconductor material. Silicon carbide (SiC) is a wide bandgap material that has some of the desired properties to reduce these losses. Short drift regions can be utilized without reducing the blocking voltage thanks to the extremely high electric field strength. This instantly leads to a smaller on-state voltage drop, but also a reduction in switching losses of the device due to the decreased amount of charge carriers that must be swept away after blocking. Moreover, the wide bandgap and high thermal conductivity of SiC compared to silicon allow higher current densities and higher operating temperatures of the devices. The size and complexity of power systems are significantly reduced with smaller components and reduced need for cooling systems.
This thesis concerns the design, process integration, fabrication and evaluation of PiN, JBS and Schottky rectifiers in SiC. A process sequence has been developed based on the available silicon process technology in the CNM cleanroom environment.. As the material technology continues to improve, the role of SiC power device design is becoming more important. Specifically, to fully exploit the high reverse blocking capabilities of SiC, proper device edge termination is required to alleviate the device from the well known field crowding effect at the main junction edge that significantly decreases the theoretical one-dimensional breakdown voltage. Thus, one principal aim of this thesis is the design and development of high efficient edge terminations for high power planar SiC diodes. In Chapter 2, it will be presented the design and optimisation of various edge termination techniques using specific 4H-SiC calibrated numerical simulations. Main attention will be focused on junction termination extension techniques (JTE), and a novel edge termination structure namely "Floating guard rings assisted JTE" is presented with great blocking performances.
Characterisation and analysis of the main processes involved in the fabrication of our high power diodes are reported in Chapter 3, including ion implantation, activation annealing and contact formation. The obtained results are directly applicable and focus on important problems in the fabrication of SiC power devices. Chapter 4 demonstrates the high blocking efficiency on our fabricated diodes of our previously designed edge terminations, specially that of the novel developed structure, and an analysis of the breakdown behaviour will be reported. Moreover, we also analyse secondary order design parameters, which are not usually considered but clearly important as our results will shown. Finally, Chapter 5 covers the current-voltage performance at high temperature operation, up to 300ºC, of the three different power rectifiers fabricated: PiN, JBS and Schottky.

La viroteràpia amb adenovirus oncolítics es basa en la lisi selectiva de la cèl•lula tumoral a través de la replicació viral. Les principals limitacions d’aquesta teràpia són: la limitada arribada del virus al tumor després de l’administració sistèmica, la baixa dispersió intratumoral i la resposta immune antiviral. En aquesta tesi hem presentat estratègies per millorar la disseminació intratumoral basades en l’augment de l’alliberament viral i en la millora de l’extravasació i penetració del virus al parènquima tumoral, augmentant en els dos casos l’eficàcia antitumoral. Una de les principals barreres a la dispersió intratumoral són els fibroblasts que infiltren el tumor, i que reben el nom de fibroblasts associats a tumor o CAFs. Els CAFs presenten un fenotip tumorigènic i a més no són permissius a la replicació viral. Amb l’objectiu de superar aquesta barrera vam dur a terme un procés de bioselecció a partir d’un estoc d’adenovirus salvatge mutagenitzat. Després de vàries rondes de replicació en CAFs vam aïllar varis mutants que presentaven un alliberament viral incrementat en aquestes cèl•lules. Vam escollir el mutant que presentava el millor fenotip i vam identificar la mutació responsable del seu fenotip a partir de la seqüenciació del genoma complet i del mapatge funcional. La mutació responsable del fenotip és la mutació iLG397T que provoca la truncació de l’extrem C-terminal de la proteïna i-leader de l’adenovirus. Aquest mutant presenta un alliberament viral i una citotoxicitat incrementades en CAFs, fibroblasts normals i un panell de línies cel•lulars tumorals. La truncació de la proteïna i-leader augmenta l’eficàcia antitumoral de l’adenovirus en models de tumors subcutanis en ratolins immunodeficients establerts a partir de cèl•lules tumorals i de mescles de cèl•lules tumorals i fibroblasts, sense afectar a la toxicitat hepàtica i hematològica. Amb l’objectiu d’augmentar encara més la potència oncolítica de l’adenovirus vam combinar la mutació iLG397T amb la mutació E3/19K-445A aïllada prèviament pel nostre grup i que també augmenta l’alliberament viral. El virus amb les dues mutacions presentava un alliberament incrementat però perdia producció de la progènie viral. Per augmentar la potència antitumoral de l’adenovirus oncolític ICOVIR15, vam introduir la mutació iLG397T al seu genoma, generant l’ICOVIR-15i. Aquest virus també presenta alliberament viral, citotoxicitat i eficàcia antitumoral incrementades en un model de carcinoma de pulmó humà. En el model de hàmster siri, un model immunocompetent i semipermissiu a la replicació de l’adenovirus, aquest virus presentava eficàcia antitumoral només al combinar-lo amb gemcitabina. Aquesta combinació augmentava la proliferació de limfòcits després de l’estimulació amb cèl•lules tumorals, i a més el seu efecte no s’observà en el model murí immunodeficient amb tumors subcutanis de hàmster siri. Aquests resultats ens permeten suggerir que l’efecte antitumoral de la combinació de l’ICOVIR-15i amb gemcitabina es deu a una resposta immune antitumoral. També vam demostrar que la combinació amb verapamil, un inhibidor dels canals de calci, augmentava l’alliberament viral, la citotoxicitat i l’eficàcia antitumoral en varis models tumorals. Finalment amb l’objectiu d’augmentar l’extravasació del virus cap a la massa tumoral vam introduir el pèptid de penetració tumoral iRGD a la càpsida del l’adenovirus oncolític ICOVIR-15K. Aquest pèptid permet la internalització de les macromolècules a les que està unit a través de la interacció amb integrines i neuropilina-1 sobreexpressades a la vasculatura i a les cèl•lules tumorals, i de la proteòlisi per part una proteasa tumoral. La inserció d’aquest pèptid a la càpsida de l’adenovirus millorà la transducció tumoral sense afectar a la resta d’òrgans, la disseminació intratumoral i l’eficàcia antitumoral del virus. Aquestes diferents estratègies milloren la disseminació intratumoral del virus i l’eficàcia antitumoral i poden ser combinades amb altres estratègies com la degradació de la matriu extracel•lular per millorar encara més l’eficàcia de la teràpia.
Virotherapy with oncolytic adenoviruses holds promise as a new cancer treatment. The main barriers to virotherapy are the poor tumor targeting after systemic administration, the limited intratumoral dissemination hampered by the fibroblasts, and the extracellular matrix present in the tumors and the antiviral immune response. In this thesis we present different strategies to enhance adenovirus intratumoral dissemination based on optimizing adenovirus release and enhancing its extravasation and penetration into the tumor. After multiple rounds of replication in cancer associated fibroblasts (or CAFs) of a mutagenized stock of adenovirus wild type, we isolated an enhanced-release mutant. The mutation responsible for this phenotype, the iLG397T mutation, was identified by sequencing and functional mapping. This mutation enhances adenovirus release and cytotoxicity in CAFs, normal fibroblasts, and a panel of tumor cells. Moreover this mutation increases the antitumor efficacy of the virus in immunodeficient mice with tumors established from tumor cells and mixtures of tumor cells and CAFs. To increase the potency of the oncolytic adenovirus ICOVIR-15, we introduced the iLG397T mutation into its genome, generating the ICOVIR-15i. This virus also displayed enhanced release, cytotoxicity, and antitumor efficacy in a lung carcinoma model. In Syrian hamsters, an immunocompetent semi-permissive model, only the combination of ICOVIR-15i with gemcitabine shows antitumor activity. This antitumor activity led to a lymphocyte proliferation increase after stimulation with tumor cells, and was not observed when the same experiment was performed in immunodeficient mice. These results suggest that the antitumor efficacy of the combination of ICOVIR-15i and gemcitabine is associated to an immune response against tumor antigens. We also described the combination of the virus with verapamil, a calcium channel blocker, to enhance adenovirus release, cytotoxicity and antitumor efficacy. Finally to improve adenovirus extravasation and penetration into the tumor mass, we inserted the iRGD tumor penetrating peptide into ICOVIR15K capsid. The iRGD peptide enhanced internalization into cells by the interaction with integrins and neuropilin-1, after a proteolytic cleavage by a tumor protease. Integrins and neuropilin-1 are overexpressed in the tumor cells and vasculature. The insertion of the iRGD peptide enhanced tumor transduction, intratumoral dissemination of the virus and antitumor efficacy.

El principal objetivo de esta Tesis ha sido establecer nuevas estrategias de control para convertidores de potencia simples y paralelizados, que siguen consignes variables en el tiempo.
En la Tesis Doctoral se propone una metodología para la síntesis de controladores basados en la linealització por realimentación usando el promediado de estados del convertidor. Esta técnica presenta la ventaja de conseguir controladores sencillos de implementar y que no necesitan sensado de corriente. Esta técnica se ha probado con éxito obteniendo resultados satisfactorios para el caso de seguimiento de señal en convertidores CC/CA y CA/CC, y en la paralelización de estos convertidores.
Los objetivos de la investigación han sido los siguientes: a) La síntesis de controladores basados en el modo deslizante y la linealización por realimentación. b) La aplicación de estas estrategias de control para onduladores, filtros activos y rectificadores con elevado factor de potencia. c) La extensión de estos controles a sistemas modulares formados por diversos convertidores en paralelo. d) La simulación de los controles y verificación experimental de los mas representativos, implementándolos digitalmente en una DSP.
Estos objetivos se han desarrollado y han quedado plasmados en la redacción de esta Tesis Doctoral y en las diversas publicaciones que se citan en la bibliografía particular de los autores.
La metodología que hemos usado en nuestra investigación se puede desglosar en los siguientes puntos:
1. Modelado del convertidor o sistema de convertidores.
2. Síntesis de los controladores utilizando las técnicas de control seleccionadas para cada casuística.
3. Simulación del sistema, obteniendo así sus características dinámicas, a la vez que se valida el controlador.
4. Verificación experimental de los resultados de simulación.
Las diferentes fases de la Tesis se han desarrollado siguiendo aproximadamente el orden de los capítulos del documento:
El primer capítulo expone el alcance de la Tesis y el estado del arte en la tecnología de control de los sistemas que se trataran.
En el segundo capítulo se exponen las ideas del seguimiento en la teoría del control.
En el tercer capítulo se desarrolla la teoría básica del control no lineal, haciendo especial énfasis en el control en modo deslizante y el control de linealización por realimentación, que serán aplicados a diversos tipos de convertidores electrónicos de potencia.
En el cuarto capítulo se aplican las técnicas de control no lineal a los rectificadores con elevado factor de potencia.
En el quinto capítulo se trata de los onduladores y se desarrollan diversos controles no lineales para su control.
En el sexto capítulo se trata de los filtros activos correctores de la distorsión harmónica de la corriente de red y diversos controles aplicados.
En el séptimo capítulo se trata del diseño de controles para la paralelización de convertidores de potencia con consignas variables en el tiempo.
El último capítulo aborda las conclusiones de la Tesis y los futuros caminos para la investigación en este campo abiertos por la Tesis doctoral.
The main objective of this Thesis was obtain new control strategies for simple power converters and for converters in parallel.
We propose a methodology to synthesize controllers based in feedback linearization, using the converter state averaging. This technique presents the advantage of obtain simple implementation controllers, and that avoids the use of current sensors. This technique was successfully used in this work, with satisfying results for AC/DC converters and DC/AC converters. Good performance was obtained too in the control of multi-module systems, composed of some converters in parallel.
The research objectives of the Thesis are the following:
a) The controller synthesis, using sliding mode control and feedback linearization.
b) The application of this control strategies to inverters, active filters and rectifiers with unity power factor.
c) The extension of this controls to modular systems.
d) The controller simulation and experimental verification, implementing the control in a DSP platform.
Our research methodology was:
a) The converter modeling.
b) The controller synthesis, using the optimal control techniques for each purpose.
c) The system simulation, obtaining its dynamic characteristics to validate the controller.
d) The experimental verification of the simulation results.

The different stages of the Thesis were developed following approximately the chapter's order of the Thesis document:
The first chapter exposes the objectives of the Thesis. The state of the art in the control technology for the converters to study is presented too.
The second chapter explains the main objectives in the control theory for signal following converters.
The third chapter develops the basic non-linear control theory, with special emphasis in sliding mode control and feedback linearization control.
In the fourth chapter the non-linear techniques are used for unity power factor rectifier control synthesis.
In the fifth chapter we develop some non-linear controllers for inverters.
In the sixth chapter some active filter controls are designed.
In the seventh chapter we develop non-linear controllers for power converters in parallel.
The conclusions and future perspectives are exposed in the last chapter.

INTRODUCCIÓ: La teràpia amb làser a baixa potència (LLLT) a una longitud d'ona i fluència específica manté l'activitat electrofisiològica de nervis perifèrics lesionats en animals d'experimentació, preveu els canvis degeneratius i la formació de cicatrius en neurones motores lesionades de la medul·la espinal, així com accelera la regeneració dels nervis lesionats. El tractament de pacients amb diode làser d'infraroig proper redueix l'espasme muscular i al mateix temps s'ha descrit un augment de la mobilitat muscular.

OBJECTIU: Estudiar l'efecte de la LLLT, 655 nm (vermell) i 830 nm (infraroig proper) en l'alliberació de neurotransmissor en la unió neuromuscular del diafragma de rata.

MATERIAL i MÈTODE: Es van realitzar dos tipus d'estudi:
1) In vitro en 60 músculs diafragmàtics amb els seus respectius nervis frènics
2) In vivo en 20 músculs elevator longus de l'orella de ratolí.
Els làsers eren diodes de Gallium-Aluminium-Arsenide (GaAlAs):
a) 655 nm (vermell) a una densitat d'energia d'1 a 12 Jouls per centímetre quadrat
b) 830 nm (infraroig proper) a una densitat d'energia de 4 a 12 J/cm2.
1) Control de la temperatura en el medi de manteniment de la mostra a les dosis màximes utilitzades, comprovant que no es produís cap tipus de modificació que pogués interferir en el registre dels potencials.
2) L'alliberació de neurotransmissor es va estudiar seguint la tècnica convencional de registre intracel·lular de potencial de membrana, en un medi amb concentracions altes de magnesi (bloqueig presinàptic) o curaritzat (bloqueig postsinàptic). Es va mesurar el contingut quàntic, l'amplitud, la latència i el temps mitjà dels potencials de placa terminal (EPPs). També es va analitzar la freqüència i l'amplitud dels potencials espontanis en miniatura, al voltant de la placa terminal (MEPPs). La facilitació de l'alliberació de neurotransmissor es va avaluar després de l'estímul d'un parell de polsos.
3) Es va mesurar indirectament la transmissió de la pell de ratolí i la humana, així com la de la musculatura del ratolí per poder fer l'aproximació de quanta energia es necessita a la superfície per poder arribar fins a les sinapsi neuromuscular dels paquets musculars subcutanis.
4) Amb la tècnica de neurografia es van avaluar els potencials d'acció compostos (PAMCs) amb dosis superficials d'entre 92,9 - 416,5 J/cm2.

RESULTATS: La irradiació de la placa motora amb làser de 655 nm en les condicions dosimètriques testades en aquest estudi no va produir cap efecte estadísticament significatiu en cap dels paràmetres estudiats. El làser de 830 nm a 12 J/cm2 produeix un canvi estadísticament significatiu en la reducció del contingut quàntic (P=0.01) i en l'amplitud (P=0.04) dels EPPs. No s'observaren altres canvis significatius en la resta de paràmetres estudiats. Així com tampoc s'han observat canvis in vivo en els PAMCs ni amb 655 nm ni amb 830 nm als paràmetres estudiats.

CONCLUSIÓ: El làser de 655 nm a les dosis testades no afecta, en condicions properes a la normalitat, el funcionament fisiològic de la sinapsi neuromuscular. Per això podem afirmar que la irradiació clínica de la pell o d'altres teixits, a aquesta longitud d'ona, no interfereix col·lateralment en la fisiologia de la sinapsi neuromuscular. El làser de 830 nm a les dosis testades afecta, en condicions properes a la normalitat, el funcionament fisiològic de la sinapsi neuromuscular en un mecanisme independent del calci. Per tant, podem afirmar que, sigui o no l'objectiu de tractament, la irradiació clínica, a aquesta longitud d'ona pot provocar un efecte de relaxació del múscul irradiat.
BACKGROUND: Several recent papers report the efficacy of low energy laser radiation in the red and near-infra-red part of the spectrum in the stimulation and regeneration of tissue under normal and stressful conditions. Gallium-aluminum-arsenic (GaAlAs) lasers, which emit radiation in this region of the spectrum, can reduce spasms and increase neuromuscular activity. The molecular mechanisms of this process, however, are not well understood.

OBJETIVE: The objective of this study was to determine the effect of red (655 nm) and near infrared (830 nm) laser radiation on neurotransmission in the neuromuscular junctions of mice.

METHODS: Experiments were undertaken on sixty diaphragm muscles and twenty elevating muscles of mouse ears. GaAlAs laser radiation (655 nm and 830 nm) with an energy density between 4 and 12 J/cm2 was employed. The liberation of neurotransmitters was studied through the conventional technique of intracellular measurement in muscles treated with curare or in a medium with a high magnesium concentration. Neurotransmission was evaluated as:
1) The quantum content, amplitude, latency of evoked end-plate potentials (EPPs).
2) The frequency and amplitude of the spontaneous end-plate potentials (MEPPs).
3) Short-term plasticity of the neurotransmitter release (fast facilitation). The objective of this study was to determine the effect of red (655 nm) and near infrared (830 nm) laser radiation on neurotransmission in the neuromuscular junctions of mice. Was also evaluated by paired pulse stimulation.
4) The compound muscular action potential (CMPA) was evaluated using the neurographic technique.


RESULTS: The liberation of neurotransmitter from the motor end-plate in mice, did not present detectable modifications after GaAlAs laser irradiation at 655 nm. The 830 nm laser radiation at 12 J/cm2 promoted a significant reduction in the quantum content (P=0.01) and amplitude of the EPPs (P=0.04), but the latency, the spontaneous liberation of neurotransmitter (MEPPs) and the facilitation for paired pulse was unaltered. No alteration was observed in neuromuscular junctions irradiated with 4 and 12 J/cm2 and alterations were also not detected in CMPA (92.9-416.5 J/cm2).

CONCLUSIONS: In conclusion, irradiation with a diode laser emitting at 830 nm and an energy density of 12 J/cm2, can affect the liberation of neurotransmitter evoked in the motive terminal plate of mice in some situations.

KEY- WORDS: Laser, GaAlAs, Neurophysiology, Neurography, MEPP, EPP

Esta tesis trata de la aplicación del control adaptativo con modelo de referencia en paralelo para la linealización de un amplificador de potencia y del uso de la propiedad de la pasividad (hiperestabilidad) en el diseño de la ley de adaptación correspondiente. Como resultado de nuestra investigación diseñamos un linealizador de complejidad comparable o inferior a la de otros esquemas de linealización actualmente en uso que está en grado de reducir la distorsión AM/AM y AM/PM con una prestación comparable o superior.
Si bien el concepto de pasividad ha sido estudiado en el campo de la Teoría de Control, no había sido realizado hasta ahora un estudio en detalle para su aplicación concreta en la linealización de amplificadores de potencia en radiofrecuencias (RF), considerando tanto la distorsión de fase como la de amplitud.
Nuestra aportación es, ciertamente, haber aplicado la teoría del control adaptativo y el concepto de la pasividad en forma Cartesiana a la solución del problema de la linealización de amplificadores de potencia operando en RF, asunto en el que tal aplicación resulta inédita, y haber obtenido un linealizador novedoso con unas prestaciones elevadas en comparación con otras técnicas de linealización bien afianzadas.
Esta tesis está dividida en 7 capítulos. En el primer capítulo se presenta una perspectiva general del problema y se establecen los objetivos general y específicos de la investigación.
En el capítulo 2 caracterizamos formalmente las señales de entrada y salida del amplificador de potencia, describimos los formatos de modulación digital que conciernen al problema y tratamos el asunto del modelo de las alinealidades de un amplificador de potencia.
En el capítulo 3 presentamos los antecedentes del problema: describimos en modo suscinto las diferentes técnicas de linealización que han sido desarrolladas hasta la fecha: anticipativo (feedforward), predistorsión, realimentación (feedback), EE&R, LINC y CALLUM.
En el capítulo 4 desarrollamos los conceptos teóricos relativos a los sistemas analógicos disipativos, y al subconjunto de sistemas pasivos, sin pérdidas (hiperestables) y estrictamente pasivos (asintóticamente hiperestables). Definimos, también, el problema de los sistemas de control adaptativo con modelo de referencia.
En el capítulo 5 aplicamos los conceptos teóricos presentados en el capítulo 4 y diseñamos un linealizador para amplificadores de potencia. En este capítulo probamos con diferentes combinaciones de leyes de adaptación para linealizar un amplificador de potencia que presenta distorsión de amplitud y, luego, distorsión de fase. Finalmente proponemos varias estructuras para la implementación física del linealizador. De entre estas estructura una es analizada en detalle.
En el capítulo 6, usando como banco de pruebas (benchmark) los datos experimentales de un amplificador de potencia para aplicaciones en 28 GHz, sometemos a prueba nuestro linealizador y lo contrastamos con otros esquemas de linealización (cartesian feedback} y feedforward), en el mismo escenario, y comprobamos que el rendimiento del linealizador diseñado es superior. En el capítulo 7, finalmente, presentamos nuestras conclusiones y ofrecemos algunas alternativas para futuras investigaciones en esta área.
This thesis deals with the use of the parallel model reference adaptive control to the RF power amplifier's linearization problem, by exploiting the use of the passivity (hyperstability) property in the design of the corresponding adaptation law.
As a result of our investigation, we obtain a linearizer structure with comparable or inferior complexity to that of other linearization techniques currently in use, and which is capable of reducing the AM/AM and AM/PM distortion with a comparable or superior performance.
Although the concept of passivity has been studied in the field of the Control Theory, up to now it had not been carried out a detailed study for its application to the linearization of power amplifiers (PA) at radio frequencies (RF), considering both the phase and the amplitude distortions.
Our contribution is the study of the application of the Adaptive Control Theory and the concept of the Passivity in Cartesian form to the solution of the RF power amplifier linearization problem, matter up to day unpublished, and the proposal of a novel linearizer with high performance in comparison with other well consolidated linearization techniques.
This thesis is divided in 7 Chapters. In the first Chapter it is presented a general perspective of the problem, and both the global and the specific objectives of the investigation are settled down.
In Chapter 2 we characterize the power amplifier input and output signals formally, we describe the digital modulation formats that concern to the problem and we treat the matter of the PA nonlinearities modelling.
In Chapter 3 we present the problem antecedents: we describe in concise way some different linearization techniques that have been developed so far: feedforward, predistortion, feedback, EE&R, LINC and CALLUM.
In the chapter 4 we develop the theoretical concepts relative to analog dissipative systems, and to the subset of passive systems, lossless (hyperstables) and strictly passive (asymptotically hyperstables). We define, also, the problem of the model reference adaptive control systems.
In Chapter 5 we apply the theoretical concepts presented in Chapter 4 and we design a power amplifier linearizer. In this chapter we prove different adaptation laws combinations for linearizing a PA that exhibits amplitude distortion and, moreover, phase distortion. Finally, we propose several structures for the physical implementation of the linearizer. Among these structures one is analyzed in detail.
In Chapter 6, using as benchmark the experimental data of a power amplifier for applications at 28 GHz, we test our linearizer and we contrast it with other linearization schemes (Cartesian feedback and feedforward), at the same scenario, and we check the
performance of the designed linearizer. In Chapter 7, finally, we present our conclusions and we offer some alternatives for future investigations in this area.

El desarrollo informático en los últimos años ha posibilitado la utilización de computadoras para simular el comportamiento de los componentes de una red eléctrica, a través de la utilización de modelos matemáticos. Los interruptores de potencia, como parte de cualquier red eléctrica, están representados por modelos que deben garantizar una correcta representación del arco eléctrico que se forma durante la operación de cierre o apertura del interruptor.
Actualmente, existen en funcionamiento distintos tipos de interruptores operando a distintos niveles de tensión. Este trabajo consiste en el desarrollo de una metodología capaz de ser utilizada a cualquier nivel de tensión y en los tipos más habituales de interruptores de potencia, a partir de los datos obtenidos en ensayos de cortocircuito.
Se presentan los modelos matemáticos más usuales, junto con una nueva forma de tratar el comportamiento de los parámetros involucrados a través de su implementación en un programa de simulación. La realización de ensayos en laboratorio ha permitido extrapolar la metodología hacia otros niveles de tensión, corriente y tipo de interruptor; los cuales demostraron una total aplicabilidad tanto de los programas de cálculo, que han sido especialmente confeccionados, como de los modelos matemáticos empleados en las simulaciones respectivas.
Más allá de la teoría desarrollada, la utilidad práctica de esta trabajo radica en brindar una nueva herramienta para el análisis del comportamiento de los interruptores de forma metódica, que permita su utilización en otros ámbitos de investigación, desmitificando la concepción del arco eléctrico.
The computer development in the last years has made possible the computers utilization to simulate the behaviour of the components of an electrical network, through the mathematical models utilization. The power switches, as part of any electrical network, are represented by models that they should guarantee a correct representation of the electrical arc that is formed during the close or opening operation of the circuit
breaker.
Currently, they exist in different operation types of switches operating at different tension levels. This work consists of the development of a capable methodology to be used at any tension level and in the most common types of power switches, as of the data obtained in short circuit tests. They are presented the more usual mathematical models, together with a new form to test the behaviour of the parameters involved through its implementation in a simulation program.
The tests accomplishment in laboratory has permitted to extrapolate the methodology toward other tension and current levels, and type of switch; those which demonstrated a total applicability so much of the calculation programs, that they have been especially made, as of the particular mathematical model in the respective simulations.
Beyond the developed theory, the practical usefulness of this work bases in offering a new tool for the behavioural analysis of the switches in a methodical way, that permit its utilization in other investigation areas, demystifying the conception of the electrical arc.

El objetivo deseado es la experimentación del control con microprocesador de un convertidor CC/CC, para optimizar su rendimiento. La filosofía utilizada se basa en el uso de dos políticas de control distintas para controlar el convertidor: el modo de la relación de conducción y el modo de corriente. Cada política da una dinámica distinta al sistema. Mediante el uso de un estimador predictor se escoge en cada periodo de muestreo aquel modo que maximice el rendimiento.

Las aportaciones presentadas abarcan varias áreas: a) la modelación del convertidor, presentándose un nuevo método de modelación, el método de regresión; b) el diseño de la ley de control y del estimador de estado, mediante un paquete de programas desarrollado; c) la realización del circuito de control del convertidor, que permita el modo de funcionamiento dual; d) el algoritmo de control.

Es de destacar que varias de las aportaciones realizadas son extensibles a otros sistemas, no específicamente convertidores CC/CC (puede se incluso sistemas no electrónicos).

Existeix una creixent demanda en aplicacions industrials que requereixen una transferència bidireccional de potència entre la xarxa elèctrica i una càrrega i viceversa com per exemple: elevadors, escales mecàniques, energies renovables (molins de vent, fotovoltaica, cel·les de combustible, xarxes elèctriques intel·ligents), tracció elèctrica, etc. La possibilitat de dur a terme una conversió AC-AC directa sense un bus de contínua és una realitat gràcies a la topologia de convertidor matricial de potència (CM). La típica configuració d’un CM consisteix en nou interruptors bidireccionals (IBDs) que connecten directament tres fases d’entrada de la xarxa amb tres fases de sortida d’una càrrega (típicament un motor). Controlant els IBDs d’una manera adequada, es poden obtenir una amplitud i freqüència de sortida variables. Per tant, l’IBD controlable esdevé l’element clau en la implementació de CMs, el qual és capaç de conduir corrent i bloquejar tensió en ambdues polaritats (operació en quatre quadrants) i operar a elevades freqüències de commutació. L’objectiu d’aquesta tesi és l’anàlisi dels processos de commutació en els IBDs, predir la seva potència dissipada en un CM en operació normal i el desenvolupament d’un nou mòdul interruptor bidireccional controlable que integra l’etapa de potència amb la de control en un component que millora la modularitat i la viabilitat de les aplicacions del CM. Primer de tot és important entendre com es comporten els IBDs en un CM. Mitjançant la simulació SPICE d’un CM simplificat de dues fases d’entrada i una de sortida s’han pogut analitzar els fenòmens de commutació que es donen entre IBDs. Commutacions dures i febles són generades en els dispositius de potència depenent de la tensió i el signe del corrent en l’IBD. Entendre els detalls dels processos de commutació permet una definició òptima de les estratègies de commutació entre IBDs i modelar la potència dissipada deguda a la seva commutació. S’han analitzat també les característiques estàtiques i dinàmiques de varis dispositius de potència de diferent tecnologies emprats per implementar IBDs. Per aquest propòsit s’ha fabricat un circuit de test dinàmic basat en el circuit simulat de dues fases d’entrada i una de sortida abans esmentat. Aquest circuit de test ha permès avaluar IBDs discrets i mòduls de potència IBD integrats amb la mateixa placa de potència i de control. La potència en conducció i commutació s’han pogut modelar d’una manera acurada gràcies a les mesures extretes del comportament dels dispositius de l’IBD. Aquesta tesi descriu també la implementació d’un mètode de computació per avaluar la potència dissipada en conducció i commutació (dura i feble) dels dispositius de potència de l’IBD. En base als models de pèrdues en conducció i commutació, la potència dissipada dels dispositius ha estat calculada en funció de diferent condicions d’operació del CM com l’algoritme de modulació, la freqüència de sortida, el ràtio entre tensió de sortida i d’entrada, el factor de potència de la càrrega i la freqüència de commutació. Tot aquest estudi esdevé una eina pràctica per ajudar al dissenyador del convertidor alhora de seleccionar els dispositius de potència òptims donada una aplicació i de predir d’una manera precisa la potència dissipada dels dispositius de potència per dimensionar i implementar un correcte sistema d’extracció de calor. Finalment, un prototipus de mòdul interruptor bidireccional integrat de potència i intel·ligent (IBD-IPM) s’ha dissenyat, fabricat i testejat en un CM de tres fases d’entrada i una de sortida per donar un pas endavant en l'aplicació pràctica dels CMs. El IBD-IPM és en si mateix un sistema de potència complex perquè moltes disciplines convergeixen en ell: dispositius semiconductors de potència, gestió tèrmica, control a nivell de dispositiu i control d’alt nivell.
There is a wide and increasing demand in industrial applications which require bidirectional transfer of power between the AC utility and the load, and vice versa such as: rolling mills, elevators, centrifuges, escalators, renewable energies (wind turbines, photo-voltaic, fuel-cells; smart-grids), electric traction, etc. The possibility of performing a direct AC-AC conversion with the absence of a DC link is a fact thanks to the Matrix Converter (MC) topology. The typical configuration of a MC is based on nine bidirectional switches (BDSs) required to directly connect the three input phases of an AC grid with the three output phases of a load (typically, a motor). Controlling the BDSs in a suitable way, a variable amplitude and frequency can be obtained at the output. Consequently, the key element of the MC implementation is the controlled BDS which must be able to conduct current and block voltage in both polarities (four quadrant I-V operation) and to operate at relatively high switching frequencies. The aim of this thesis is the analysis of the commutation processes in BDSs, the prediction of their power dissipation in typical MC operation and the development of a new controlled bidirectional switch module which integrates the power stage functionality with the intelligence in one component to enhance the modularity and feasibility of MC applications First of all it is important to understand how behave the BDSs within a MC. A SPICE simulation work of a simplified two-phase to single-phase MC was performed in order to analyse the commutation phenomena involved between BDSs. Hard and soft commutations are undergone by the different power devices depending on the voltage across the BDS and the direction of the current through it. Understanding the details of the switching processes allow an optimum definition of the commutation strategies within BDSs and modelling of the switching power losses. The static and dynamic characteristics of several power devices of different technologies used in BDS implementations are also analysed. A switching test circuit based on the aforementioned two-phase to single-phase MC was fabricated for this purpose. This MC test circuit allowed testing discrete BDSs as well as integrated power modules sharing the same power stage and control board. Based on the extracted measured data of the BDSs devices, their conduction and their switching losses were accurately modelled. This thesis describes also the implementation of a computational method to evaluate the conduction and switching losses (hard and soft types) of the power devices within the BDS. Based on the conduction and switching losses models, the power losses of the semiconductor devices are calculated depending on different operating condition of the MC such as the modulation algorithm, the output frequency, the output to input voltage ratio, the load power factor and the switching frequency. All these studies resulted in a practical tool to help the converter designer to select the optimum power devices for a given application and to predict in an accurate way the semiconductors power losses in order to size and implement the suitable cooling system. Finally in this work, an integrated bidirectional switch intelligent power module (BDS-IPM) prototype is designed, built and tested in a three-phase to one-phase MC in order to take a step forward in the practical implementation of MCs. The BDS-IPM is itself a complex power electronics system since many disciplines converge in it: power semiconductor devices, thermal power management, device level control (i.e. gate drive circuits) and high level control (i.e. current commutation strategy implementation, active protection issues).

Els adenovirus oncolítics són una estratègia molt prometedora pel tractament del càncer, però l'augment de la seva potència i dispersió intratumoral és imprescindible per tal que aquests vectors presentin una eficàcia òptima pel seu ús en humans. Una estratègia molt prometedora per tal d'augmentar l'eficàcia dels adenovirus oncolítics és la inserció de transgens terapèutics en el genoma adenoviral. En aquest treball es presenta la generació i evaluació d'adenovirus oncolítcs armats amb dos transgens diferents: les glicoproteïnes fusogèniques de membrana (FMG) per una banda, i la hialuronidasa PH20 per l'altre.

Les FMG són altament citotoxiques per les cèl·lules tumorals degut a la seva capacitat de fusionar les cèl·lules en grans sincitis multinucleats. En aquest treball hem generat dos adenovirus fusogenics salvatges: l'AdwtRGD-F, que expressa la proteïna F del paramixovirus SV5 i l'AdwtRGD-GALV que expressa la proteïna de l'envolta del virus de la leucèmia de gibbó (GALV). L'expressió de la proteïna F pel virus AdwtRGD-F va resultar en la formació de sincitis petits, però la fusió induïda per la proteïna F no va ser capaç d'augmentar la potència de l'adenovirus AdwtRGD-F. En canvi, l'expressió de la proteïna GALV pel virus AdwtRGD-GALV va resultar en la formació de grans sincitis i en la millora de la potència citotòxica de l'adenovirus in vitro. A continuació, el gen de la glicoproteïna GALV va ser inclós en el genoma d'un adenovirus de replicació selectiva de tumor: l'ICOVIR5. Per tal d'insertar el gen de la glicoproteïna GALV en el genoma de l'ICOVIR5 sense afectar la capacitat d'encapcidació de l'adenovirus vam eliminar una part del genoma d'aquest virus (els ORFS 1,2 i 3 de la regió E4) per tal de generar l'ICOVIR9dE4. L'expressió de la glicoproteïna GALV per part de l'ICOVIR9dE4 va augmentar significativament la capacitat citotòxica del virus respecte l'ICOVIR5 in vitro. Tot i això, les diferents modificacions realitzades en l'ICOVIR9dE4 van resultar en una disminució de la producció viral i en una potència antitumoral in vivo molt similar a la presentada per l'ICOVIR5. A continuació, vam insertar el gen de la glicoproteïna GALV en el genoma de l'ICOVIR15 (un adenovirus oncolític molt similar a l'ICOVIR5 però amb un genoma més curt) per tal de generar l'ICOVIR16. La inserció del gen GALV en l'ICOVIR16 no va requerir l'eliminació de cap gen viral. In vitro, l'adenovirus fusogènic ICOVIR16 va presentar una elevada capacitat citotòxica i una producció viral similar a la de l'ICOVIR15. In vivo, l'administració d'ICOVIR16 (tan per via intratumoral com sistèmica) va controlar el creixement tumoral més eficientment que l'adenovirus control en tots els models tumorals analitzats.

Per una altra banda, per tal que l'adenovirus sigui capaç d'eliminar la totalitat de la massa tumoral es necessari que el virus sigui capaç de distribuir-se eficientment pel tumor. En aquest treball hem analitzat si l'eliminació de la matriu extracel·lular mitjançant l'enzim hialuronidasa facilita la dispersió d'adenovirus oncolítics. Primer vam demostrar que la coadministració intratumoral de hialuronidasa soluble i un adenovirus oncolític en tumors xenografts de ratolí millora l'activitat antitumoral de l'adenovirus oncolític en monoteràpia. A continuació, vam construir l'adenovirus AdwtRGD-PH20, un adenovirus salvatge que expressa una forma soluble de la hialuronidasa testicular PH20. L'administració de l'AdwtRGD-PH20 a ratolins amb tumors de melanoma humà va resultar en la degradació de l'àcid hialurònic present en el tumor, una millor distribució del virus per la massa tumoral i la regressió de tots els tumors tractats. Finalment, vam insertar el cDNA de la hialuronidasa PH20 en el genoma de l'adenovirus oncolític ICOVIR15 per generar l'adenovirus ICOVIR17. L'ICOVIR17 va demostrar una millor eficàcia i distribució antitumoral que l'ICOVIR15 després de ser administrat via intratumoral o sistèmica en ratolins amb tumors humans preestablerts.

Els resultats obtinguts en aquesta tesi indiquen que els adenovirus ICOVIR16 i ICOVIR17 són bons candidats per ser analitzats en assajos clínics de fase I.
Oncolytic adenoviruses hold considerable promise for treating solid tumors, although the potency and spread of the virus needs improvement if its full clinical potential is to be realized. On the one hand, we tested here whether the insertion of the gene encoding the gibbon ape leukemia virus envelope (GALV) glycoprotein into the genome of a replication competent adenovirus is able to increase adenovirus potency. The GALV glycoprotein efficiently kills tumor cells by inducing fusion of neighboring cells to form multinucleated syncytia. The in vitro characterization of the fusogenic adenovirus (AdwtRGD-GALV) showed that this virus can induce massive syncytia formation, leading to a significantly increased tumor cytotoxicity compared with a nonfusogenic virus. Next, the GALV gene was inserted into an oncolytic adenovirus which selectively kills pRb pathway-defective tumor cells. The antitumoral activity of the oncolytic adenovirus expressing GALV (ICOVIR-16) was compared to that of the parental virus ICOVIR-15 in nude mice with pre-established human tumors. GALV expression greatly improved the antitumor efficacy of ICOVIR16. When injected directly to the tumor, ICOVIR16 induced tumor regression in 70% of treated tumors, whereas only 30% of tumors treated with ICOVIR15 regressed. When injected systemically, ICOVIR16 showed a greater reduction in tumor progression that was significant compared with the parental virus, ICOVIR15. On the other hand, we tested whether the expression of hyaluronidase, an enzyme which dissociates the extracellular matrix, could enhance the intratumoral distribution of an oncolytic adenovirus and improve its therapeutic activity. As a proof of concept, we demonstrated that intratumoral coadministration of hyaluronidase in nude mice bearing tumor xenografts improves the antitumor activity of an oncolytic adenovirus. Next, we constructed a replication competent adenovirus (AdwtRGD-PH20) and an oncolytic adenovirus (ICOVIR17) expressing a soluble form of the human sperm hyaluronidase (PH20). The antitumoral activity of both adenoviruses expressing PH20 was compared to that of the parental viruses AdwtRGD and ICOVIR-15. Both AdwtRGD-PH20 and ICOVIR-17 showed more antitumor efficacy following intratumoral administration in mice with pre-established tumors, along with an improved spread of the virus within the tumor mass. Importantly, a single intravenous dose of ICOVIR-17 induced tumor regression in 60% of treated tumors. Our results indicate that ICOVIR-16 and ICOVIR-17 are promising candidates for clinical testing.

Aquesta tesi descriu de manera analítica la connexió en cascada de convertidors amb les condicions de subministrament de la potència constant i proposa estratègies simples de control que poden fer front a la inestabilitat causada per la càrrega de potència constant (CPL). Amb aquest objectiu, s'estudia l'ús de diferents estratègies com; el control lineal, el control de manera lliscant (SMC), el control digital de mode (DSMC) i el control PWM no lineal a la regulació d'un convertidor elevador que subministra una CPL. El punt de partida és l'anàlisi dels convertidors elementals que s'ha posat en funcionament a la frontera entre el mode de conducció continuada (CCM) i el mode de conducció discontinu (DCM). Després s'analitza en temps continu el control en mode lliscant d'un convertidor elevador que alimenta una CPL que resulta en una implementació analògica. També, s'aborda el control en mode lliscant amb PWM en temps de discret que resulta en una implementació digital. Dos controls analògics no lineals amb modulador per amplitud de pols son presentats com a solucions alternatives per regular el voltatge de sortida d'un convertidor a una freqüència de commutació constant. Primer, una malla virtual s'utilitza tant per estabilitzar el convertidor com per regular indirectament la tensió de sortida. Seguidament, es presenta un mecanisme per estimar la potència de la CPL. Finalment, s'apropa la implementació de convertidors que funcionin com a CPL mitjançant la presentació d'un procediment sistemàtic general de síntesi.
Esta tesis describe analíticamente la conexión en cascada de convertidores en condiciones de suministro de potencia constante y propone estrategias simples de control que pueden hacer frente a la inestabilidad causada por la carga de potencia constante (CPL). Con este objetivo, se estudia el uso de diferentes estrategias como; el control lineal, el control de modo deslizante (SMC), el control digital de modo deslizante (DSMC) y el control PWM no lineal en la regulación de un convertidor elevador que suministra una CPL. El punto de partida es el análisis de los convertidores elementales en lazo abierto operando en la frontera entre el modo de conducción continua (CCM) y el modo de conducción discontinua (DCM). Después se analiza en tiempo continuo el control de modo deslizante de un convertidor elevador que alimenta una CPL lo que resulta en una implementación analógica. También, se aborda el control en modo deslizante con PWM en tiempo discreto que resulta en una implementación digital. Dos controles analógicos no lineales con modulador por anchura de pulsos son presentados como soluciones alternativas para regular el voltaje de salida del convertidor a una frecuencia de conmutación constante. Primero, una malla virtual es utilizada tanto para estabilizar el convertidor como para regular indirectamente la tensión de salida. Luego, se presenta un mecanismo para estimar la potencia de la CPL. Finalmente, se aborda la implementación de convertidores actuando como CPL mediante la presentación de un procedimiento sistemático general de síntesis.
This thesis describes analytically the cascade connection of converters under constant power supply conditions, and propose simple control solutions that can cope with the potential instability caused by the constant power load (CPL). With this aim, the use of different strategies such as linear control, sliding-mode control (SMC), digital SMC (DSMC), and nonlinear PWM control is studied in the regulation of a boost converter supplying a CPL. The starting point is the analysis of the elementary converters in open-loop in the boundary between continuous conduction-mode (CCM) and discontinuous conduction-mode (DCM). Then, the SMC of a boost converter feeding a CPL is exhaustingly covered by a continuous-time approach leading to an analogue implementation. A discrete-time approach for sliding-mode control using a PWM resulting in a digital implementation is presented. Two analogue PWM-based nonlinear controllers as alternative solutions to regulate the output voltage in constant switching frequency operation are proposed. First, the use of a virtual mesh is developed to both stabilize the converter and indirectly regulate the output voltage. Then, a mechanism to estimate the power of the CPL is presented. Finally, the implementation of converters with CPL behavior by presenting a general systematic procedure of synthesis is addressed.

Aquesta tesi tracta sobre amplificació de potència d'alt rendiment de senyals variables en el temps; concretament, tracta sobre conversió de potència eficient (amb mínimes pèrdues) de tensions DC continues en senyals de tensió no constants. Aquest tipus de conversió de potència està present en la majoria de dispositius electrònics d'ús quotidià, com ara telèfons mòbils i reproductors de música portàtils, així com també en dispositius d'alta potència com amplificadors d'àudio i estacions base de telefonia mòbil. Generalment l'energia està disponible en forma de tensió DC contínua (d'una bateria o d'una font d'alimentació). D'acord amb la informació a transmetre, aquesta energia s'ha de processar o transformar en un senyal variable en el temps de manera que, per exemple, es pugui convertir en àudio per un altaveu . La tendència de mercat és a reduir la mida i el pes dels dispositius electrònics i a oferir noves funcionalitats, incloent una llarga autonomia en dispositius alimentats per bateries. Millorar l'eficiència dels amplificadors de potència no només n'estendria l'autonomia, sinó que també permetria utilitzar dissipadors més petits i lleugers. Altres aplicacions com les d'alta potència o integrades també es beneficiarien de millores en l'eficiència dels amplificadors de potència. Els dispositius electrònics de processament de potència més eficients són els amplificadors commutats. Aquests utilitzen components reactius (bàsicament bobines i condensadors) per dur a terme un processament de potència idealment sense pèrdues, així com dispositius actius (transistors) controlats com interruptors (o bé tancats o bé oberts), per tal de controlar aquest procés. Tot i que es poden assolir eficiències molt altes amb amplificadors commutats, la precisió de seguiment pot no ser gaire bona. Es pot millorar la precisió de seguiment senzillament incrementant la freqüència de commutació (la freqüència a la qual es fan commutar els interruptors), tot i que, com que es requereix una certa quantitat d'energia per fer commutar cada interruptor (pèrdues de commutació), aquesta tècnica també deteriora l'eficiència de l'amplificador. Existeix doncs un comprimís entre la freqüència de commutació i la precisió de seguiment en els amplificadors commutats (compromís eficiència-distorsió). Els amplificadors commutats habitualment es dissenyen per treballar a una freqüència de commutació alta comparada amb l'amplada de banda que han de seguir. Mentre que amb aquesta estratègia de disseny (i tecnologia actual) es poden dissenyar amplificadors per seguir senyals de l'ordre de kHz, si s'aplica per seguir senyals de l'ordre de MHz, els amplificadors haurien de treballar a freqüències de commutació massa altes, inviables des del punt de vista de les pèrdues de commutació. Amb l'objectiu d'abordar el compromís entre distorsió i eficiència dels amplificadors commutats, aquesta tesi explora diferents tècniques per estendre l'amplada de banda relativa dels amplificadors commutats, és a dir, tècniques per reduir la relació entre la freqüència de commutació de l'amplificador i la seva amplada de banda de seguiment. Basant-se en una interpretació alternativa dels amplificadors commutats, com a procés de codificació i reconstrucció, les diferents tècniques d'extensió de banda que aquí s'exploren contemplen utilitzar modulacions alternatives, amplificació de potència multi-nivell, filtrat d'ordre elevat i polítiques de commutació millorades en els convertidors commutats. La caracterització de les prestacions en termes de freqüència de commutació, error de seguiment i robustesa davant no idealitats (incloent compatibilitat electromagnètica i acoblament entre canals) apunta la idoneïtat de l'amplificació de potència multi-nivell basada en moduladors asíncrons per dissenys que treballin a freqüències de commutació relativament baixes, és a dir, a freqüències de commutació comparables a l'amplada de banda del senyal a seguir i amplificar.
This thesis is about power amplification of time-varying signals; more precisely, it is about efficient power conversion, i.e. with minimum losses, of DC constant voltages into non-constant voltage signals. This kind of power conversion is quite common in power-management circuits and electronics in general. It is present in most everyday use electronic devices, including mobile phones, portable audio players and routers, as well as in high-power devices such as audio amplifiers and wireless base stations. In most electronic devices, whether portable or not, the energy is available as DC constant voltage (typically from a battery or a power supply). According to the information to transmit, this energy must be processed or transformed into a time-varying analogue signal so that, for instance, it can be directly converted into audio by a speaker or radiated by an antenna. The market trend is to reduce the size and weight of electronic devices whilst offering new or enhanced functionalities, including long autonomy in battery-powered devices (mainly portable). Improving the efficiency of power amplifiers not only extends the autonomy, but also allows using smaller and lighter heatsinks. Other applications such as high-power or embedded would also benefit from efficiency improvements of switching amplifiers. The most efficient power-processing electronic devices are switching amplifiers. Switching amplifiers use reactive components (mainly inductors and capacitors) to perform an ideally lossless power processing, and active devices (transistors) driven as switches, either ON or OFF, to control this process. Whilst very high efficiencies can be achieved with switching amplifiers, their tracking fidelity may not be very high. The tracking fidelity can be improved by simply increasing the switching frequency (i.e. the frequency at which the active devices are driven), although, provided that a certain amount of energy is required to switch the state of each active device (switching losses), this technique also degrades the efficiency of the amplifiers. Therefore, there exists a trade-off between switching frequency and tracking fidelity in switching amplifiers (efficiency-distortion trade-off). Switching amplifiers are typically designed using a high switching frequency compared to the amplifier's tracking bandwidth. Whilst this design strategy leads to feasible designs for kHz-bandwidth applications (using state-of-the-art technology), when applied to MHz-bandwidth applications, it leads to designs operating at very high switching frequencies, unfeasible with regard to switching losses. With the scope of addressing the efficiency-distortion trade-off of switching amplifiers, this thesis explores different techniques to extend the relative bandwidth of switching amplifiers, i.e. techniques to reduce the ratio of the amplifier's switching frequency to the amplifier's tracking bandwidth. Based on an alternative interpretation of switching amplifiers, as an encoding-reconstruction process, the different bandwidth extension techniques consider using alternative modulations, multi-level power amplification, high-order filtering and enhanced switching policies in the switching converter. The performance characterisations in terms of switching frequency, tracking error and robustness against non-idealities (including electromagnetic compatibility and crosstalk) points out the suitability of multi-level power amplification based on asynchronous modulators for designs operating at relatively low switching frequencies, i.e. at switching frequencies in the same range than the bandwidth of the signal to track and power amplify.

El objetivo de la siguiente investigación fue analizar las demandas fisiológicas del hockey hierba de competición y del perfil funcional y condicional de jugadores de diferentes categorías. Un primer estudio se centró en la valoración cineantropométrica y funcional de jugadores de alto nivel nacional e internacional. En un segundo estudio se analizaron las demandas fisiológicas y energéticas del hockey, mediante la caracterización de la frecuencia cardíaca (FC), la lactatemia, el consumo de oxígeno ( O2) estimado y medido por telemetría y el gasto energético en partidos de competición oficial y amistosa. Finalmente, se llevó a cabo una valoración de la condición física de dos equipos de primera división y división de honor mediante pruebas genéricas (batería Eurofit).

Los jugadores de nivel nacional e internacional estudiados (n= 31) pueden describirse como sujetos jóvenes ( = 22,7 años), de altura y peso medios ( = 175,5 cm; 72,3 kg), poco adiposos ( = 8,7 % de grasa corporal estimada) y musculados ( = 50,5 % de masa muscular estimada), con un somatotipo medio mesomófico equilibrado ( = 2,3 - 4,8 - 2,3). Su nivel de potencia aeróbica máxima fue elevado ( = 65,7 mL·kg-1·min-1), así como su nivel de resistencia aeróbica. No se observaron diferencias significativas en función de la demarcación táctica, ni, en términos generales, entre jugadores de distinta categoría. La frecuencia cardíaca media en partidos oficiales fue muy variable (99-199 lat·min-1; = 165 lat·min-1; s= 5,6), permaneciendo una media del 50 % del tiempo de juego por debajo del umbral aeróbico, un 43 % del tiempo en la zona de transición aeróbico-anaeróbica y sólo un 7,3 % por encima del umbral anaeróbico. Los valores de lactatemia en competición oficial se situaron entre 1,2 y 10,8 mmol·L-1 ( = 5,1 mmol·L-1; s= 1,5) confirmando la variabilidad de la intensidad del esfuerzo durante el juego y la discreta activación global del metabolismo anaeróbico láctico. El consumo de oxígeno medio estimado durante las partes de un partido de competición oficial de hockey hierba fue de 3,591 L·min-1, correspondiente a un consumo de oxígeno relativo de 48,5 mL·kg-1·min-1 (70,7 % del O2max individual). Dichos resultados nos llevan a considerar como muy relevante la contribución del metabolismo aeróbico en las competiciones de hockey hierba. El consumo de oxígeno medio -medido por telemetría- en partidos amistosos de entrenamiento resultó netamente inferior al estimado en competición oficial. La estimación del consumo de oxígeno en base a la relación entre frecuencia cardíaca y consumo de oxígeno (FC- O2) en la prueba de laboratorio, significo una sobreestimación mucho mayor (34 % sobre los valores reales) que la derivada de la estimación en base a los registros durante la propia actividad competitiva. El gasto energético medio global estimado durante los partidos de competición oficial fue de 1.345 kcal (5.628 kJ), y la potencia energética media estimada fue de 18,1 kcal·min-1 (75,7 kJ·min-1). Los valores medios de potencia energética en partidos amistosos de entrenamiento en base al consumo de oxígeno directo fueron inferiores a los estimados en competición oficial. Concluimos que la potencia energética requerida es similar o algo superior a la de otros deportes intermitentes.

Las pruebas de condición física (batería Eurofit) no discriminaron entre jugadores de distinta demarcación táctica, pero si pusieron de manifiesto mejores resultados en los jugadores del equipo de superior categoría en las pruebas de potencia aeróbica, velocidad (30 y 50 m), resistencia y potencia muscular abdominal y potencia de piernas. Consideramos de gran interés el uso de los diferentes protocolos estudiados como instrumentos de control sistemático y longitudinal del entrenamiento en jugadores de hockey hierba. La homogeneidad en los resultados funcionales y condicionales obtenidos en las diferentes posiciones tácticas en jugadores de alto nivel nos induce a plantear la aplicación de sistemas homogéneos de entrenamiento físico.

RESUM EN CATALÀ:

L'objectiu d'aquesta investigació va ser analitzar les demandes fisiològiques de l'hoquei herba en competició i el perfil funcional i condicional dels jugadors de les diferents categories. Un primer estudi es va centrar en la valoració cineantropomètrica i funcional de jugadors d'alt nivell nacional i internacional. En un segon estudi es van analitzar les demandes fisiològiques i energètiques de l'hoquei, mitjançant la caracterització de la freqüència cardíaca (FC), la lactatèmia, el consum d'oxigen (O2) estimat i mesurat per telemetria, i la despesa energètica en partits de competició oficial i amistosa. Finalment, es va fer una valoració de la condició física de dos equips de primera divisió i divisió d'honor mitjançant proves genèriques (bateria Eurofit).

Els jugadors de nivell nacional e internacional estudiats (n= 31) es poden descriure com individus joves, d'alçada i pes mitjà, poc adiposos i musculats ( = 50,5 % de massa muscular estimada), amb un somatotip mitjà mesomòrfic equilibrat. El seu nivell de potència aeròbica màxima va ser elevat ( = 65,7 mL·kg-1·min-1), així com el seu nivell de resistència aeròbica. La freqüència cardíaca mitjana en partits oficials va ser molt variable (99-199 bat·min-1; = 165 bat·min-1). Els valors de lactatèmia en competició oficial es van situar entre 1,2 i 10,8 mmol·L-1 ( =5,1 mmol·L-1). El consum d'oxigen mitjà estimat durant les parts d'un encontre de competició oficial d'hoquei herba va ser de 3,591 L·min-1, corresponent a un consum d'oxigen relatiu de 48,5 mL·kg-1·min-1. L'estimació del consum d'oxigen en base a la relació entre freqüència cardíaca i consum d'oxigen en la prova de laboratori, va significar una sobreestimació més gran (34 % sobre els valors reals) que la derivada de l'estimació en base als registres durant la pròpia activitat competitiva. La despesa energètica mitjana global estimada durant els partits de competició oficial va ser de 1.345 kcal, i la potència mitjana estimada va ser de 18,1 kcal·min-1 (75,7 kJ·min-1).

Les proves de condició física (bateria Eurofit) no van discriminar entre jugadors de diferent demarcació tàctica, però sí que es van manifestar millors resultats en els jugadors de l'equip de categoria superior.
The objective of this investigation was to analyse the physiological demands of competitive field hockey, and the physiological and physical profile of competitors of different levels. A first study was focused on the kinanthropometrical and physiological evaluation of players of high national and international level. In a second study the physiological demands and energy requirements of field hockey were analysed, characterising the heart rate (HR) and blood lactate response, the oxygen uptake ( O2) both estimated and measured by telemetryand the energy expenditure during official competitions and friendly match playing. Finally, we carried out an evaluation of the physical fitness level of players belonging to two high level teams Spanish first division and "honour" division by means of fitness tests (Eurofit test battery).

The national and international players studied (n=31) can be described as young subjects, of average height and weight ( =175.5 cm; 72.3 kg), lean ( = 8.7 % estimated body fat), muscular ( = 50.5 % of estimated muscle mass), with a balanced mesomorphic mean somatotype. Their maximal aerobic power was found to be high ( = 65.7 mL·kg-1·min-1), as was their aerobic endurance level. During official matches, the average heart rate varied within a wide range (99-199 beats·min-1; = 165 beats·min-1). Blood lactate concentration levels during official competition varied between 1.2 and 10.8 mmol·L-1 ( = 5.1 mmol·L-1). The estimated mean oxygen uptake during an official competitive match was 3.591 L·min-1,corresponding to a relative oxygen uptake of 48.5 mL·kg-1·min-1. The estimated oxygen uptake, based on the relationship between heart rate and oxygen uptake in a laboratory test, meant a much greater overestimation (34 % above real values) than that derived from measurements during the actual competitive activity. The estimated overall energy expenditure during an official competition was 1.345 kcal, and the estimated energy power was 18.1 kcal·min-1 (75.7 kJ·min-1). The average energy power rates in friendly training competition based on direct oxygen measurements were lower than during an official competition.

The physical fitness tests did not discriminate among players of different tactical positioning in the field, but the players of the higher category level performed better in the tests.

S
A 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.

Aquesta tesi es dedica a l'anàlisi de la justícia a la capa física en entorns de comunicacions amb múltiples antenes i diversos usuaris, cosa que implica un nou punt de vista sobre problemas tradicionals. Malgrat això, el grau d'equitat o desigualtat en la distribució de recursos ha estat estudiat en profunditat en altres camps com Economia o Ciències Socials. En el fons, el enginyers tendeixen a optimizar les prestacions globals, però quan hi ha múltiples usuaris en escena, aquella optimització no és necessàriament la millor opció. En sistemes mòbils, per exemple, l'usuari amb unes males condicions de canal pot patir les conseqüències d'un controlador central que basi les seves decisions en la millor qualitat instantània del canal. En aquest sentit, el problema s'encara des de quatre perspectives diferents: processament d'antenes, assignació de potència, assignació de bits, i combinació de diversitat en espai (SDMA) amb múltiples subportadores (OFDM).

Abans del contingut tècnic, es descriu en detall l'entorn on s'emmarca aquesta tesi. La contribució de l'autor com a tal comença amb l'anàlisi de la justícia no només pel processament al transmissor, però també pel límit superior que representa la tècnica cooperativa entre el transmissor i el receptor. L'anàlisi de SNR pel forçador de zeros, el dirty paper i l'estratègia cooperativa entre transmissor i receptor està basada en la teoria de carteres, i consisteix bàsicament a calcular la mitja i la variància de cada esquema. Es veu que una mitja superior ve donada per una major variància en l'assignació de recursos. Així com a aquestes tècniques d'antenes, la justícia hi és implícita, es fa totalment explícita en la tria d'una tècnica de distribució de potència amb un conformador forçador de zeros. Llavors, les funcions objectiu tradicionals a la literatura es comparen en termes de justícia, això és en termes del màxim i el mínim, a més de la mitja o la suma. Aquí es pot veure que optimitzar les prestacions globals d'una cel·la (p.ex tècniques de mínima suma de BER o màxima suma de rate) implica una distribució més desigual dels recursos entre els usuaris. Per una altra banda, les tècniques max-min tendeixen a fer una distribució dels recursos més paritària entre els usuaris, alhora que perden en prestacions globals.

A més, l'assignació de potència basada en teoria de jocs es compara a les tècniques tradicionals, i es mostra que la funció d'utilitat àmpliament utilitzada en aquest context té una taxa d'error inacceptable. Llavors, la funció a optimitzar s'ha de triar de forma acurada, per tal d'evitar possibles conseqüències indesitjables. Un altre problema interessant és el control d'admissió, és a dir, la selecció d'un subconjunt d'usuaris que han de ser servits simultàniament. Normalment, el control d'admissió és necessari per complir els requeriments de les comunicacions, en termes de retard o taxa d'error, entre d'altres. Es proposa un nou algoritme que està entre mig de les tècniques tradicionals a l'eix de la justícia, l'assignació uniforme de potència i l'esquema que dóna igual rate i BER a tots els usuaris.

Després d'això, l'anàlisi de la justícia es fa per l'assignació de bits. Primer, el punt de vista tradicional de la maximització de la suma de rates es contraposa a la maximització de la mínima rate, que finalment assigna a tots el usuaris un número igual de bits. Un altre cop, el controlador central ha de balancejar les necessitats individuals amb les prestacions globals. Malgrat això, es proposa un algoritme que té un comportament intermig entre els esquemes tradicionals. A més, s'estudien una extensió per tal de combinar la diversitat en espai amb la freqüencial, per tant, s'analitzen sistemes SDMA/OFDM, pels quals s'extenen els algoritmes inicialment dissenyats per SDMA. Com que les funcions objectiu són NP-completes i molt difícils de resoldre fins i tot amb un nombre moderat d'usuaris i antenes, les solucions subòptimes són clarament bones candidates. A més, temes pràctics com la senyalització i la reducció en complexitat són tractats des d'un clar punt de vista d'enginyeria.
This dissertation is devoted to the analysis of fairness at the physical layer in multi-antenna multi-user communications, which implies a new view on traditional techniques. However, the degree of equality/inequality of any resource distribution has been extensively studied in other fields such as Economics or Social Sciences. Indeed, engineers usually aim at optimizing the total performance, but when multiple users come into play, the overall optimization might not necessarily be the best thing to do. For instance in wireless systems, the user with a bad channel condition might suffer the consequences from the selective choice based on the instantaneous channel quality made by a centralized entity. In this sense, the problem has four different perspectives: antenna processing, power allocation, bit allocation, and combination of space diversity (SDMA) with multiple subcarriers (OFDM).

Before the technical content, the landscape where this dissertation is contained is described in detail. The contribution of the author starts with the analysis of fairness conducted not only for transmit processing, but also for the upper bound that represents the cooperative strategy between the transmitter and the receiver. The SNR analysis for zero forcing, dirty paper, and the cooperative scheme, is based on portfolio theory, and basically consists of the computation of the mean and the variance of each scheme. Interestingly, a higher mean performance comes at the expense of a higher variance in the resource allocation. Whereas in these antenna array techniques, the fairness is implicit, it is made explicit afterwards by the selection of a power allocation technique with a zero forcing beamforming. The traditional objective functions available in the literature are here compared in terms of fairness, i.e. not only the mean or sum value are analyzed, but also the minimum and the maximum. It can be stated that optimizing the global performance of a cell (e.g. a minimum sum BER or maximum sum rate techniques) comes at the expense of an uneven distribution of the resources among the users. On the other hand, max-min techniques tend to distribute the resources more equally at the expense of loosing in global performance.

Moreover, the game-theoretic power allocation is compared to traditional techniques, and it is shown that the widespread utility function in this context yields an unacceptable BER. Therefore, the optimizing criterion shall be carefully chosen to avoid undesirable operating consequences. Another interesting problem is the admission control, that is, the selection of a subset of users that are scheduled for transmission. Usually, this selection shall be done because the QoS requirements of the communications, e.g. in terms of delay or error rate, prevent all the users from being served. A new algorithm is proposed that balances between the traditional techniques on the extremes of the fairness axis, the uniform power allocation and the equal rate and BER scheme.

After that, the fairness analysis is conducted for the integer bit allocation. First, the traditional approach of the maximization of the sum rate is opposed to the maximization of the minimum rate technique, which ultimately assigns an equal number of bits for all the users. Again, the centralized controller shall balance between the global performance and the individual needs. Nevertheless, an algorithm is proposed, which yields an intermediate behavior among the other traditional schemes. Then, an extension is developed in order to combine the spatial diversity with frequency diversity, that is, SDMA/OFDM systems are analyzed and the initial algorithms for SDMA are extended for such a case. Since the objective functions are NP-complete and very hard to solve even with moderate number of users and antennas, several suboptimal solutions are motivated. Moreover, practical issues such as signaling or a reduction in complexity are faced from a clear engineering point of view.

Aquesta tesi doctoral estudia la utilització de ceràmiques texturades monodomini de YBCO per l'aplicació de limitació de corrent. A la xarxa elèctrica hi ha curtcircuïts degut al creuament d'una o més línies. Aquests curtcicuïts representen un problema, no sol·lucionat, de cara a la interconnexió i a l'equipament de la xarxa elèctrica. Els limitadors de corrents amb superconductors es basen en l'abrupte transició entre l'estat superconductor i l'estat "nomal" d'aquests materials quan es supera el corrent crític (Jc). D'aquesta manera un limitador de corrent és transparent a la xarxa elèctrica i quan hi ha un curtciruït afegeix una alta impedància a la línia de manera que es limita el corrent de curtcircuït.

D'entre tots els materials proposats per la limitació de corrent, el YBCO és el que té millors prestacions degut a l'elevat Jc d'aquest material. En el cas dels materials ceràmics, que des del punt de vista econòmic resulten favorables, degut a la baixa conductivitat tèrmica i l'elevada corrent crítica, apareix una problemàtica degut a la transició localitzada en un petit volum del material. La zona de material transitada és petita (~mm3) i absorveix tota l'energia associada al curtcircuït de manera que el material es deteriora o destrueix.

L'objectiu d'aquesta tesi ha estat l'optimització d'aquestes ceràmiques i solucionar la problemàtica de la transició localitzada (punt calent). Disminuïnt Jc a l'hora que s'augmenta la resistivitat en l'estat normal (ro), es manté la potencialitat del material i s'aconsegueix augmentar el volum de material transitat fins al 100%. Per tal de disminuir Jc sense afegir una inhomogeneïtat al material s'ha seguit dues estratègies: el dopatge amb ions metàl·lics i el control del contingut d'oxígen del material.

El dopatge amb ions metàl·lics (Mg, Zn i Ni entre d'altres) destrueix localment el paràmetre d'ordre superconductor. El resultat d'aquest efecte és el de la disminució de Jc. En aquest treball s'ha optimitzat el procés d'obtenció de les ceràmiques texturades dopades amb ions metàl·lics de cara a reduir Jc. Gràcies a aquesta disminució controlada, s'ha aconseguit transitar el 100 % del material superconductor arribant a valors de camp elèctric de l'ordre de 2100 V/m quan en el cas del material amb alta Jc era de l'ordre de 500 V/m. Tot i aixó, no es va observar un augment de "ro" en dopar el material amb ions metàl·lics, per aixó es utilizar la segona estratègia: control del contigut d'oxígen del material.

El control del contingut d'oxígen en el material, mitjançant el tractament tèrmic adequat, permet sintonitzar Jc el valor dessitjat i a l'hora es produeix un fort augment en la rho. El valor de "ro" en el cas del material amb alta J-sub c és de l'ordre de 10 m-Omega-cm, per les mostres dopades amb ions metàl·lics no augmenta i es manté en el mateix valor. En el cas de les ceràmiques amb el contingut d'oxígen controlat la "ro" és de l'ordre de 40 m-Omega-cm. Gràcies a aquest valor de resistivitat i a la disminució de Jc, que porta a una transició del 100 % del volum del material, s'aconsegueixen valors de camp elèctric de l'ordre de 4850 V/m.

En conclusió controlant el valor de Jc s'ha aconseguit augmentar les prestacions del material en un factor 4 per les mostres dopades, i gràcies a l'elevat valor de "ro" de les mostres amb l'oxigen controlat s'arriba a un augment de fins a ~10 vegades de les prestacions del material.

En el año 1989 aparecieron las primeras noticias sobre un láser que podía ser utilizado sobre los tejidos duros dentales, sin que el efecto térmico, tan temido hasta este momento, pusiera en peligro la vitalidad del diente. Se trataba del láser de Er:YAG, con una longitud de onda de 2940 nanómetros. Los estudios preliminares, efectuados por U. Keller y R. Hibst en la Universidad de Ulm (Alemania), abrían la puerta a una tecnología, que sin duda, está revolucionando el campo de sus aplicaciones. En 1995 (el mismo año que llegaban a España las primeras unidades de láser de Er:YAG) aparecían los primeros trabajos de otro láser, muy parecido. Se trataba del láser de Er,Cr:YSGG, con una longitud de onda de 2780 nanómetros.

Si nos centramos en las aplicaciones de ambos láseres en el ámbito de la Odontología restauradora, éstos pueden ser usados como "sustitutos", o mejor, como complemento del instrumental rotatorio convencional. Ambos pueden ser utilizados para eliminar caries y preparar cavidades. Pero estas indicaciones se acompañan de una larga serie de preguntas, de las cuales sólo algunas tienen respuesta. A pesar de ello, cada vez existen más usuarios de esta nueva tecnología, con lo cual muchos de los interrogantes son consecuencia de la experimentación clínica previa.

La pregunta que nos ha inducido a efectuar esta tesis es ¿qué sucede con la adhesión sobre dentina irradiada con láser de Er,Cr:YSGG? Existen diferentes tipos de adhesivos dentinarios, y éstos utilizan mecanismos distintos para conseguir una unión fuerte y duradera entre el material de obturación y el diente remanente. Los mecanismos de unión son muy sensibles a la técnica utilizada ya que la dentina es un tejido poco favorable para conseguir esta unión. La dentina irradiada con el láser de Er,Cr:YSGG no muestra signos de efecto térmico y su superficie queda libre de barrillo dentinario o "smear layer" y con los túbulos dentinales abiertos, con un aspecto muy similar al resultante de grabar la dentina con ácido ortofosfórico.

Efectuaremos la actualización bibliográfica relacionada con estos láseres y la adhesión, y podremos comprobar cómo la breve historia de su utilización viene seguida de diferentes explicaciones científicas, en base a los resultados obtenidos por sus autores. Nos centraremos en un tema, para nosotros crucial, que es el de su utilización en la odontología adhesiva, y más concretamente en lo que a dentina se refiere. A tal efecto, estableceremos una línea argumental para que, siguiendo criterios lógicos, podamos establecer un diseño razonado de esta tesis.

Para la elaboración de la hipótesis principal de este estudio hemos examinado, de forma meticulosa, la bibliografía disponible, y tenemos el convencimiento que existen ciertos aspectos que pueden tener una gran importancia en la obtención de una buena adhesión entre la dentina irradiada con el láser de Er,Cr:YSGG y el material de obturación. En nuestro criterio, uno de los aspectos que puede tener mayor importancia en la consecución de una buena adhesión es el referente a la cantidad de energía que se emite en cada pulso del láser y la mayor o menor superficie de dentina donde se aplique.

Por ello, tal como se reflejará en la hipótesis principal de este trabajo, debemos poder comparar dos valores de densidad de potencia distintos y estudiar las diferencias que puedan existir en relación a la fuerza de adhesión con la que los materiales de obturación se adhieren sobre ella, utilizando siempre el mismo sistema adhesivo. También es de gran importancia el sistema adhesivo que se use. Los sistemas adhesivos actuales incorporan diferentes componentes químicos, cada uno de los cuales interviene en una vía diferente para el logro de una buena adhesión.

Tal como expondremos, tras ser irradiada con el láser de Er,Cr:YSGG la dentina ofrece un aspecto muy parecido al que puede ofrecer la dentina fresada tras la aplicación del ácido ortofosfórico. A pesar de esta gran similitud creemos que existen diferencias sustanciales en relación a la presencia de fibras de colágeno y presencia de hidroxiapatita, en la dentina remanente. El láser de Er,Cr:YSGG produce una ablación del tejido irradiado, mientras que el fresado produce el arrancamiento mecánico de la misma.

PALABRAS CLAVE: Láser de alta potencia, Láser de Er, Cr:YSGG, Dentina, Cizalla 4-Meta

KEYWORDS: Laser, Highpower laser, Er, Cr:YSGG, Dentin, Shear Bond Strenght 4-Meta

Aquesta tesi es centra en la mitigació dels desequilibris deguts a l'envelliment dels sistemes fotovoltaics. La degradació de la corrent de curtcircuit s'ha considerat com el principal factor que afecta la producció d'energia de sistemes fotovoltaics a causa de l'envelliment. Encara que, en el passat, s'ha detectat la dispersió en corrent de curtcircuit actual i màxima, es va subestimar la pèrdua d'energia deguda a la dispersió. A més, la dispersió dels paràmetres de voltatge-corrent a nivell de mòdul s'ha considerat per a la mitigació dels desequilibris a nivell de submòdul, mentre que la potència recuperable a nivell de submòdul pot ser superior a la que s'ha estimat. Per tal de verificar el compliment de les dades del nivell del submòdul a les dades del nivell del mòdul, en aquesta investigació, s'han realitzat mesures a nivell de submòdul. Es mostra que l'estimació de pèrdua d'energia a causa de l'envelliment basat en dades de dispersió a nivell de mòdul, s'ha infravalorat i considerant que la millora de l'energia en temps de vida a nivell de submòdul és possible fins a un 4-6%. Per tal de mitigar el desequilibri per envelliment en el sistema fotovoltaic, es proposa un convertidor de guany d'unitat, bidireccional i aïllat de baixa potència. Es presenta el procediment de disseny i realització experimental del convertidor i del seu esquema de control. El transformador d'alta freqüència proporciona l'aïllament galvànic entre primària i secundària. A més, els inductors ressonants s'han integrat en el transformador, cosa que redueix la mida i el cost del convertidor. Els resultats experimentals mostren que les eficiències de transferència de potència superen el 90% per a càrregues entre 1 W i 8 W. Es verifica el rendiment del convertidor per a la mitigació de desajustos. Al laboratori, tres prototips s'han provat en un mòdul fotovoltaic seguint l'enfocament d'arquitectura DPP PV-IP. S'observa que aquests tres convertidors mitiguen les dispersions dels submoduls i proporcionen la màxima potència possible. També es discuteix l'impacte de la mitigació dels desequilibris per envelliment en el cost d'energia (LCOE).
Esta tesis se centra en la mitigación del desajuste debido al envejecimiento en los sistemas fotovoltaicos. La degradación de la corriente de cortocircuito se ha considerado el principal factor que afecta la producción de energía de los sistemas fotovoltaicos debido al envejecimiento. Aunque en el pasado se ha informado la dispersión en la corriente de cortocircuito y la corriente de potencia máxima, se ha subestimado la pérdida de energía debida a la dispersión. Además, se ha considerado la dispersión de los parámetros de voltaje-corriente a nivel de módulo para la mitigación de desajustes a nivel de submódulo, mientras que la potencia recuperable a nivel de submódulo puede ser mayor que la estimada. Para verificar la conformidad de los datos de nivel de submódulo a los datos de nivel de módulo, en esta investigación, las mediciones se han realizado a nivel de submódulo. Se muestra que la estimación de la pérdida de energía debido al envejecimiento basado en el nivel de módulo, los datos de dispersión han sido subestimados y, considerando los datos de desajuste de nivel de submódulos, la mejora de la vida útil de la energía puede ser de hasta 4-6%. Con el fin de mitigar los desequilibrios por envejecimiento en el sistema fotovoltaico, se propone un convertidor de ganancia unitaria,de baja potencia, aislado y bidireccional dc-dc. Se presenta el procedimiento de diseño y realización experimental del convertidor y su esquema de control. El transformador de alta frecuencia proporciona el aislamiento galvánico entre primario y secundario. Además, se han integrado inductores resonantes en el transformador, lo que reduce el tamaño y el coste del convertidor. Los resultados experimentales muestran una eficiencia de transferencia de potencia superior al 90% para cargas entre 1 W y 8 W. Se verifica el rendimiento del convertidor para la mitigación de desajustes. En el laboratorio, se han comprobado tres prototipos conectados con un módulo fotovoltaico siguiendo el enfoque de la arquitectura DPP PV-IP. Se observa que estos tres convertidores mitigan totalmente los desajustes entre los tres submódulos y proporcionan la máxima potencia posible. También se discute el impacto de la mitigación del desajuste por envejecimiento en el coste de la energia.
This thesis focused on mitigation of mismatch due to ageing in PV systems. Degradation of short circuit current has been considered the principle factor that affects the energy production of PV systems due to ageing. Although, dispersion in short circuit current and maximum power current has been reported in the past, the energy loss due to dispersion has been underestimated. Moreover, dispersion of voltage-current parameters at module level have been considered for mismatch mitigation at submodule level whereas the recoverable power at submodule level may higher than that has been estimated. In order verify the accordance of submodule level data to module level data, in this research, measurements have been done at submodule level. It is shown that estimation of energy loss due to ageing based on module level dispersion data has been underrated and considering submodule level mismatch data life time energy improvement an be possible up to 4-6 %. In order to mitigate the ageing mismatch in PV system, a dc-dc bidirectional isolated low power unity gain converter is proposed. Design procedure and experimental realization of the converter is presented. A control scheme that allows bidirectional power flow is also presented. High frequency ferrite ore transformer provides the galvanic isolation between primary and secondary. In addition, resonant inductors have been integrated in the transformer, which reduces the size and cost of the converter. Experimental results show power transfer efficiencies more than 90 % for loads between 1 W to 8 W. The performance of the converter for mismatch mitigation is verified. In the laboratory, three prototype converters are attached with a PV module following the DPP PV-IP architecture approach. It is observed that these three converters an fully mitigate mismatch among three submodules and provide maximum possible power. The impact of mitigation of ageing mismatch on levelized cost of energy (LCOE) is also discussed.

This research takes a look at the work of Giorgio Agamben to address a crisis in the transmission of experiences. On one side, the very notion of experience which will be studied and questioned to the point of denying its possibility. It will be replaced by an in-fancy theory that will find its power in the limits of language. Contrastingly, we analyse the eminently ontological notion of "image" in the work of the Italian philosopher which h enables Agamben to develop a power theory which is seen to be able to deactivate the use of both the images constituted in fixed archives, as well as the images captured in contemporary show. The very requirement of the image to remain expressionless at the time of its exhibition will convert the photograph into a pure medium, an endless mediality able to maintain the opposing tensions of which it is made up united
Este trabajo recorre la obra de Giorgio Agamben para abordar lo que consideramos una crisis de la trasmisión de experiencias. Por un lado, la propia noción de experiencia será estudiada y puesta en entredicho hasta el punto de negar su posibilidad; de modo que será substituida por una teoría de la in-fancia que buscará en los límites del lenguaje su potencia. Por otro, se analizará la noción eminentemente ontológica de «imagen» en la obra del filósofo italiano, la cual le permite desplegar una teoría de la potencia que se mostrará capaz de desactivar el uso tanto de las imágenes constituidas en archivos fijos, como de las imágenes capturadas en el espectáculo contemporáneo. Así, la propia exigencia de la imagen de quedar sin expresión en su exposición, convertirá a la fotografía en un medio puro, una medialidad sin finalidad capaz de mantener unidas las tensiones en oposición que la conforman

En la dècada actual, l'augment del consum energètic dels circuits integrats està tenint un impacte cada vegada més important en el disseny electrònic. Segons l'informe de la Semiconductor Industry Association de l'any 1997, es preveu que aquest impacte serà encara major en la propera dècada. En la bibliografia existeixen diversos treballs on es relaciona un consumo energètic elevat amb la degradació de les prestacions i la fiabilitat del xip. Per aquesta raó, el consum energètic ha estat incorporat com a un altre paràmetre a tenir en compte en el disseny dels circuits integrats. Es coneix com a energia de transició l'energia consumida per un circuit combinacional CMOS quan es produeix un canvi en les seves entrades. Una energia de transició excessivament elevada pot afectar a la fiabilitat del xip a través dels anomenats hot spots, i de l'electromigració. Altres efectes com el ground bouncing i la signal integrity degradation poden repercutir en les prestacions del circuit. La minimització de les degradacions esmentades anteriorment requereixen de la caracterització de l'energia de transició màxima durant la fase de disseny. A tal efecte, en aquesta tesi es proposen dues metodologies que permeten l'estimació de l'energia de transició màxima en circuits combinacionals CMOS. Donat que l'estimació del nivell màxim exacte es inviable en circuits a partir de mides mitjanes, es proposa el càlcul de dues cotes, una d'inferior i una altra de superior, que delimiten un interval de localització de l'esmentat nivell màxim. La tesi està estructurada en els següents capítols. En el capítol 1 es fa una introducció al tema investigat en aquesta tesi i es presenten els treballs existents que el tracten. En el capítol 2 s'introdueixen els models d'estimació de l'energia de transició emprats més habitualment a nivell lògic, que és el nivell de disseny considerat en aquesta tesi. Aquests models assumeixen que l'únic mecanisme de consum és la commutació de les capacitats paràsites del circuit. En els capítols 3 i 4 es tracta l'estimació de l'energia de transició màxima. Aquesta estimació es realitza a partir del càlcul de dues cotes properes, una superior i una altre inferior, a aquesta energia màxima. En el capítol 5 es presenta l'anàlisi del comportament de l'activitat ponderada front als models de retard estàtics. Finalment, en el capítol 6 s'aborden les conclusions generals de la tesis i el treball futur.
El consumo energético de los circuitos integrados es un factor cuyo impacto en el diseño electrónico ha crecido significativamente en la década actual. Según el informe de la Semiconductor Industry Association del año 1997, se prevé que este impacto será aún mayor en la próxima década. En la bibliografía existen diversos trabajos donde se relaciona un consumo energético elevado con la degradación de las prestaciones y la fiabilidad del chip. Por esta razón, el consumo energético ha sido incorporado como otro parámetro a tener en cuenta en el diseño de los circuitos integrados. Se conoce como energía de transición la energía consumida por un circuito combinacional CMOS cuando se produce un cambio en las entradas del mismo. Una energía de transición excesivamente elevada puede afectar a la fiabilidad del chip a través de los hot spots, de la electromigración. Otros efectos como el ground bouncing y la signal integrity degradation pueden repercutir en las prestaciones del circuito. La minimización de las degradaciones mencionadas anteriormente requiere de la caracterización de la energía de transición máxima durante la fase de diseño. A este efecto, se propone en esta tesis dos metodologías que permiten la estimación de la energía de transición máxima en circuitos combinacionales CMOS. Dado que la estimación del nivel máximo exacto es inviable en circuitos a partir de tamaños medios, se propone el cálculo de dos cotas, una de inferior y otra de superior, que delimiten un intervalo de localización de dicho nivel máximo. La tesis está estructurada en los siguientes capítulos. En el capítulo 1 se presenta una introducción al tema investigado en esta tesis y se resumen los trabajos existentes más importantes. En el capítulo 2 se introducen los modelos de estimación de la energía de transición más comúnmente utilizados a nivel lógico, que es el nivel de diseño considerado en esta tesis. Estos modelos asumen que el único mecanismo de consumo es la conmutación de las capacidades parásitas del circuito. En los capítulos 3 y 4 se aborda la estimación de la energía de transición máxima. Esta estimación se realiza a partir del cálculo de dos cotas cercanas, una superior y una inferior, a esta energía máxima. En el capítulo 5 se presenta el análisis del comportamiento de la actividad ponderada frente a los modelos de retardo estáticos. Finalmente, en el capítulo 6 se presentan las conclusiones generales de la tesis y el trabajo futuro.
The importance of the energy consumption on the design of electronic circuits has increased significantly during the last decade. According to the report of the Semiconductor Industry Association, of 1997, the impact in the next decade will be even greater. In the bibliography several works exist relating to the high energy consumption with the degradation of the reliability and performance of the xip. For this reason, the energy consumption has been included as another parameter to take into account during the design of integrated circuits. It is known as transition energy, the energy consumed by a CMOS combinational circuit when its inputs change their value. Excessively high transition energy may affect the reliability of the chip through the generation of hot spots and electromigration. Other effects such as ground bouncing and signal integrity degradation may reduce the performance of the circuit. In order to minimize the previously detected bad effects it is useful to characterize the maximum transition energy, during the design phase. To this objective, this thesis presents two methodologies that allow for the estimation of the maximum transition energy in CMOS combinational circuits. Given that the estimation of the maximum level is only attainable for medium size circuits, it is proposed the calculation of bounds (higher and lower) delimiting the interval where the maximum level is located. The thesis is divided into the following chapters. In chapter 1 an introduction to the topic and a review of the previous works related to this research domain is given. In chapter 2 the models most extended for the estimation of the transition energy are presented. These models are mainly used at logic level which is the level assumed in this thesis. They assume that the switching of the parasitic capacitances is the only mechanism producing energy consumption. In chapters 3 and 4 the estimation of the maximum transition energy is considered. This estimation is made from the calculation of an upper and lower bound to this maximum transition energy. In chapter 5 the analysis of the switching activity is made for different static delay models. Finally, in chapter 6 the general conclusions of the thesis and future work are discussed.

Es constata que els accionaments elèctrics de petita potència (<50W) i reduïda tensió (<60V), tot i no formar una família homogènia, son principalment de tipus electromagnètic, encara que ja comencen a destacar el de tipus piezoelèctric. En el segment de potències i tensions en qüestió, els accionaments utilitzats actualment son els motors convencionals de CC. excitats amb imants permanents i, cada vegada més, motors de CC. sense escombretes. Aquests últims han popularitzat la simbiosi entre les estructures electromagnètiques tradicionals i els dispositius electrònics.
Es constata l'interès actual despertat pel motor de Reluctància Autocommutat (SRM) degut a la seva robustesa i simplicitat constructiva, a la seva tolerància a falles i a la relativa senzillesa del seu control. Interès mostrat pels laboratoris de recerca, Universitats, i també pel món industrial.
Es presenta el SRM sense sensors de posició com una alternativa als accionaments de CC. amb i sense escombretes, per aplicacions de petita potència i reduïda tensió, tan per requeriment de velocitat regulable com, especialment, per velocitat no regulable. Alternativa avalada per l'absència d'imants, l'eliminació del col·lector, la simplificació del convertidor estàtic i del control i les expectatives de baix cost, malgrat que en el rang de potències inferiors al kW el SRM no presenta tan bon rendiment ni quocient parell/volum prismàtic com en els motors amb imants permanents.
Desprès d'un breu repàs de la història del SRM, i d'un recordatori del seu principi de funcionament, incloent el procés de producció de parell, la corba característica parell-velocitat, unes primeres consideracions sobre la forma de controlar-lo, els avantatges i inconvenients de la seva utilització, i les possibles aplicacions, es descriuen les parts constitutives de l'accionament: estructura electromagnètica, convertidor estàtic i captador de posició.
Es construeix un primer accionament amb captador de posició en el rang de potències esmentat, sota el criteri de màxima simplicitat constructiva i baix cost. Es valora la importància i necessitat de prescindir del sensor de posició que es tradueix en un menor volum de l'accionament, la reducció d'una important font de falles i la millor adaptació a ambients hostils.
Es classifiquen i descriuen els diferents mètodes existents per eliminar el sensor de posició utilitzant un nou criteri basat en la equació elèctrica del SRM. Es realitza un estudi comparatiu dels avantatges i inconvenients dels diversos mètodes. Per a la construcció d'un accionament sense captadors de velocitat s'escull un mètode de control que és una variació innovadora de l'estimació de flux magnètic en temps real, implementada en un microcontrolador econòmic de només 8 bits.
Es realitzen proves experimentals exhaustives amb i sense regulació de velocitat, tan per accionaments amb sensors com per accionaments sense sensors, sobre les mateixes estructures electromagnètiques. Es discuteixen els resultats obtinguts comparant el comportament del SRM en tots els casos. Es valora el cost econòmic associat a l'eliminació del sensor i el cost comparat amb d'altres tipus d'accionaments. Es recullen algunes possibilitats per a la millora dels resultats. Es resumeixen les aportacions, es proporcionen les conclusions i s'orienten les futures línies de treball.
Se constata que los accionamientos eléctricos de pequeña potencia (<50W) y reducida tensión (<60V), sin llegar a formar una familia homogénea, son principalmente de tipo electromagnético, aunque los de tipo piezoeléctrico van adquiriendo una importancia creciente. En el segmento de potencias y tensiones en cuestión, los accionamentos utilizados actualmente son los motores convencionales de CC. excitados con imanes permanentes y, cada vez mas, motores de CC. sin escobillas. Siendo éstos los que han popularizado la simbiosis entre las estructuras electromagnéticas tradicionales y los dispositivos electrónicos.
Se constata el interés actual despertado por el motor de Reluctancia Autocommutado (SRM) debido a su robustez y simplicidad constructiva, a su tolerancia a los fallos y a la relativa sencillez de su control. Interés mostrado por laboratorios de investigación, Universidades, y también por el mundo industrial.
Se presenta al SRM sin sensores de posición como una alternativa a los accionamentos de CC. con y sin escobillas, para aplicaciones de pequeña potencia y reducida tensión, tanto en el caso de precisar velocidad variable como, especialmente, para velocidad no regulable. Alternativa avalada por la ausencia de imanes, la eliminación del colector, la simplificación del convertidor estático y del control y las expectativas de bajo coste, a pesar de que en el rango de potencias inferiores al kW el SRM no presenta tan buen rendimiento ni cuociente par/volumen prismático como en los motores con imanes permanentes.
Después de un breve repaso de la historia del SRM y de un recordatorio de su principio de funcionamiento, incluyendo el proceso de producción del par, la curva característica par-velocidad, unas primeras consideraciones sobre la forma de controlarlo, las ventajas y inconvenientes de su utilización, y las posibles aplicaciones, se describen las partes constituyentes del accionamiento: estructura electromagnética, convertidor estático y captador de posición.
Se construye un primer accionamiento con captador de posición en el rango de potencias aludido, bajo el criterio de máxima simplicidad constructiva y bajo coste. Se valora la importancia y la necesidad de prescindir del sensor de posición que se traduce en un menor volumen del accionamiento, la reducción de una importante fuente de fallos y la mejor adaptación en ambientes hostiles.
Se clasifican y describen diferentes métodos para eliminar el sensor de posición utilizando un criterio nuevo basado en la ecuación eléctrica del SRM. Se realiza un estudio comparativo de las ventajas y inconvenientes de los diversos métodos. Para la construcción de un accionamiento sin captadores de velocidad se escoge un método de control que es una variación novedosa de la estimación de flujo magnético en tiempo real, implementada en un microcontrolador económico de solo 8 bits.
Se realizan pruebas experimentales exhaustivas con y sin regulación de velocidad, tanto para accionamientos con sensors como para accionamientos sin sensores, sobre las mismas estructuras electromagnéticas. Se discuten los resultados obtenidos comparando el comportamiento del SRM en todos los casos. Se valora el coste económico asociado a la eliminación del sensor y el coste comparativo respecto de otros tipos de accionamientos. Se reseñan algunas posibilidades para la mejora de los resultados. Se resumen las aportaciones realizadas, se proporcionan las conclusiones y se orientan las futuras líneas de trabajo.
Nowadays low power (<50W) and low voltage (<60V) electrical drives do not belong to an homogeneous family although they are mainly electromagnetic, but recently the piezoelectric drives have been increasingly used. Permanent magnet DC drives and, more and more, permanent magnet brushless DC are used in this segment of power and voltage treated. The brushless ones have widespread the symbiosis among traditional electromagnetic structures and electronic devices.
In recent years the Switched Reluctance Motor (SRM) is receiving great attention because of its simple and inherently rugged motor construction, almost all fault tolerant and its relatively easy control. The focus of its great interest is found not only at research laboratories and Universities but also in the industry.
The sensorless SRM is proposed as an alternative to well established DC motor drivers with or without brushes, for low power and low voltage applications that require or much better those which do not require adjustable speed. This proposal is based on the absence of magnets and mechanical commutator, the power converter and control simplification and the low cost expectation. Despite that, the SRM of power range below 1 kW does not have as good efficiency and ratio torque to gross electromagnetic magnetic volume as could be obtained with a permanent magnet motor.
After some brief notes on SRM history and a review of its principle of work that includes the torque process production, the torque-speed characteristics, some first considerations about the control manner, the advantages and disadvantages, and the most suitable applications; the drive constitutive parts are described: the electromagnetic structure, the power converter and the position sensor.
First a drive with position sensor has been developed on the power range mentioned and with the maximum simplicity and low cost criteria. The importance of sensorless control is emphasized in order to reduce the drive volume, to reduce an important source of failures and the better adaptation to harsh environments.
Many different methods of sensorless control have been described and classified using new criteria based on the SRM electrical equation. A compared study of the advantages and disadvantages of different methods has been done. In order to implement a sensorless driver choice a control method is chosen that is one of the newest variations of the magnetic flux estimation in real time, it has been implemented in a cheap 8-bit microcontroller.
Exhaustive experimental tests have been done, with or without speed regulation, either with sensor or sensorless control position on the same electromagnetic structures. The obtained results have been discussed by comparison of the SRM performance in all situations. The cost reductions due to sensorless construction and the comparative cost of other kinds of drivers have been quoted. Some possibilities are proposed so as to improve the results. A summary of contributions, conclusions and the future work lines are given.

Aquesta tesi presenta equips, models i estratègies de control que han estat desenvolupats amb l'objectiu final de millorar el funcionament d'una microxarxa CC. Es proposen dues estratègies de control per a millorar l'eficiència dels convertidors CC-CC que interconnecten les unitats de potència de la microxarxa amb el bus CC. La primera estratègia, Control d'Optimització de Tensió de Bus centralitzat, administra la potència del Sistema d'Emmagatzematge d'Energia en Bateries de la microxarxa per aconseguir que la tensió del bus segueixi la referència dinàmica de tensió òptima que minimitza les pèrdues dels convertidors. La segona, Optimització en Temps Real de la Freqüència de Commutació, consisteix a operar localment cada convertidor a la seva freqüència de commutació òptima, minimitzant les seves pèrdues. A més, es proposa una nova topologia d'equilibrador actiu de bateries mitjançant un únic convertidor CC-CC i s'ha dissenyat la seva estratègia de control. El convertidor CC-CC transfereix càrrega cel·la a cel·la, emprant encaminament de potència a través d'un sistema d'interruptors controlats. L'estratègia de control de l'equalitzador aconsegueix un ràpid equilibrat del SOC evitant sobrecompensar el desequilibri. Finalment, es proposa un model simple de degradació d'una cel·la NMC amb elèctrode negatiu de grafit. El model combina la simplicitat d'un model de circuit equivalent, que explica la dinàmica ràpida de la cel·la, amb un model físic del creixement de la capa Interfase Sòlid-Electròlit (SEI), que prediu la pèrdua de capacitat i l'augment de la resistència interna a llarg termini. El model proposat quantifica la incorporació de liti al rang de liti ciclable necessària per a aconseguir els límits de OCV després de la pèrdua de liti ciclable en la reacció secundària. El model de degradació SEI pot emprar-se per a realitzar un control predictiu de bateries orientat a estendre la seva vida útil.
Aquesta tesi presenta equips, models i estratègies de control que han estat desenvolupats amb l'objectiu final de millorar el funcionament d'una microxarxa CC. Es proposen dues estratègies de control per a millorar l'eficiència dels convertidors CC-CC que interconnecten les unitats de potència de la microxarxa amb el bus CC. La primera estratègia, Control d'Optimització de Tensió de Bus centralitzat, administra la potència del Sistema d'Emmagatzematge d'Energia en Bateries de la microxarxa per aconseguir que la tensió del bus segueixi la referència dinàmica de tensió òptima que minimitza les pèrdues dels convertidors. La segona, Optimització en Temps Real de la Freqüència de Commutació, consisteix a operar localment cada convertidor a la seva freqüència de commutació òptima, minimitzant les seves pèrdues. A més, es proposa una nova topologia d'equilibrador actiu de bateries mitjançant un únic convertidor CC-CC i s'ha dissenyat la seva estratègia de control. El convertidor CC-CC transfereix càrrega cel·la a cel·la, emprant encaminament de potència a través d'un sistema d'interruptors controlats. L'estratègia de control de l'equalitzador aconsegueix un ràpid equilibrat del SOC evitant sobrecompensar el desequilibri. Finalment, es proposa un model simple de degradació d'una cel·la NMC amb elèctrode negatiu de grafit. El model combina la simplicitat d'un model de circuit equivalent, que explica la dinàmica ràpida de la cel·la, amb un model físic del creixement de la capa Interfase Sòlid-Electròlit (SEI), que prediu la pèrdua de capacitat i l'augment de la resistència interna a llarg termini. El model proposat quantifica la incorporació de liti al rang de liti ciclable necessària per a aconseguir els límits de OCV després de la pèrdua de liti ciclable en la reacció secundària. El model de degradació SEI pot emprar-se per a realitzar un control predictiu de bateries orientat a estendre la seva vida útil.
This dissertation presents a set of equipment, models and control strategies, that have been developed with the final goal of improving the operation of a DC microgrid. Two control strategies are proposed to improve the efficiency of the DC-DC converters that interface the microgrid’s power units with the DC bus. The first strategy is centralized Bus Voltage Optimization Control, which manages the power of the microgrid’s Battery Energy Storage System to make the bus voltage follow the optimum voltage dynamic reference that minimizes the converters’ losses. The second control strategy is Online Optimization of Switching Frequency, which consists in locally operating each converter at its optimum switching frequency, again minimizing power losses. The two proposed optimization strategies have been validated in simulations. Moreover, a new converter-based active balancing topology has been proposed and its control strategy has been designed. This equalizer topology consists of a single DC-DC converter that performs cell-to-cell charge transfer employing power routing via controlled switches. The control strategy of the equalizer has been designed to achieve rapid SOC balancing while avoiding imbalance overcompensation. Its performance has been validated in simulation. Finally, a simple degradation model of an NMC battery cell with graphite negative electrode is proposed. The model combines the simplicity of an equivalent circuit model, which explains the fast dynamics of the cell, with a physical model of the Solid-Electrolyte Interphase (SEI) layer growth process, which predicts the capacity loss and the internal resistance rise in the long term. The proposed model fine-tunes the capacity loss prediction by accounting for the incorporation of unused lithium reserves of both electrodes into the cyclable lithium range to reach the OCV limits after the side reaction has consumed cyclable lithium. The SEI degradation model can be used to perform predictive control of batteries oriented toward extending their lifetime.

La sinterització de partícules d'Ag és una solució interessant com a material per "die-attach" pels mòduls de l'electrònica de potència, principalment per aplicacions d'alta temperatura, ja que ofereix les bones propietats de l'Ag (incloent el punt de fusió de 961 ºC) utilitzant una baixa temperatura de procés (< 300 ºC) . En aquest treball s'ha estudiat el procés per a la sinterització de partícules d'Ag i s’ha realitzat una anàlisi comparativa amb altres materials utilitzant cicles tèrmics. Primer, hem analitzat l'efecte dels principals paràmetres del procés de sinterització de la capa sinteritzada d'Ag amb l'objectiu d'obtenir informació per l'aplicació directa de pastes d'Ag en mòduls de potència, i així, comprendre els principals mecanismes que regulen les propietats d'aquest material. Aquesta tasca va requerir el desenvolupament de muntatges experimentals i eines específiques que van permetre establir les diferents condicions del procés. Els paràmetres de sinterització analitzats van ser: la pressió, temperatura, temps, mètode d’assecat de la pasta d'Ag i les condicions de la superfície del substrat. L'anàlisi basada en les microseccions FIB i els tests de "die-shear" van revelar que la densificació de la capa d'Ag i la seva adherència al substrat de Cu, milloren clarament amb major pressió i temperatura de sinterització, i que es veuen poc afectades pel temps de sinteritzat. Aquests fets evidenciaven que la perifèria del "die-attach" està fortament influenciada per l'ambient (aire) i que, en aquesta regió s’eliminen millor els components orgànics de la pasta d'Ag (durant l'etapa de secat) que en el centre. Aquest procés ha estat identificat com el més crític durant la sinterització i el mètode d’assecat sense el xip sobre la pasta, ha estat el que ha mostrat els millors resultats. Un resultat interessant de l'estudi és que, la pressió i la temperatura de sinterització es poden ajustar de forma complementària per obtenir una adhesió requerida (valor de "die-shear"). D'aquesta manera, el procés de sinterització es pot adaptar a diferents condicions de processat, com per exemple mostres compatibles amb altes pressions, però no amb altes temperatures o viceversa. També s'ha portat a terme una anàlisi comparativa del comportament termomecànic amb altres materials de "die-attach" (AuGe i PbSnAg) amb proves de cicles tèrmics severs (-65 ºC a 275 ºC) utilitzant vehicles de prova formats per varis xips (Si o SiC) i substrats (Cu sense metal·litzar i metal·litzats amb Ag i Au). Les mostres van ser ciclades (en un muntatge experimental desenvolupat específicament) i avaluades amb un protocol basat en el test de "die-shear" i inspeccions SAM, per a determinar els modes de fallada. La millor força de “die-shear” es va obtenir en tots els casos per a les partícules sinteritzades d'Ag, encara que la velocitat de degradació més alta va ser per a les mostres de plata sinteritzada assecades amb xip. En contrast, pel mètode d’assecat sense xip, el sinteritzat d'Ag mostra inclús millors resultats en el cicle tèrmic, que pels aliatges de soldadura. En quant al material semiconductor, els resultats dels cicles tèrmics mostren que la taxa de degradació és més ràpida per a les mostres amb SiC, que per a les elaborades amb Si, mentre que per al les soldadures (aliatges) el PbSnAg mostra millors resultats que l’AuGe. En aquest sentit es va realitzar un treball de simulació termomecànica per entendre els mecanismes de degradació durant el cicle tèrmic. Les simulacions van demostrar que els estressos normals més alts associats amb els canvis de temperatura es troben a la interfase "die-attach"/ substrat, amb els valors màxims a les cantonades del xip i a la seva perifèria. Aquests resultats expliquen qualitativament les imatges SAM que mostren patrons de delaminació concèntriques al "die-attach" i, a més a més, que els materials "més rígids" (amb major mòdul de Young, com SiC i AuGe) mostren taxes de degradació més ràpides.
La sinterización de partículas de Ag es una solución interesante como material para die-attach para los módulos de la electrónica de potencia principalmente en aplicaciones de alta temperatura, ya que ofrece las propiedades sobresalientes de la Ag (incluyendo punto de fusión de 961 ºC) usando una baja temperatura de proceso (< 300 ºC). En este trabajo se ha estudiado el proceso para la sinterización de partículas de Ag y se realizó un análisis comparativo con otros materiales utilizando ciclos térmicos. Primero, hemos analizado el efecto de los principales parámetros del proceso de sinterización de la capa sinterizada de Ag con el objetivo de obtener información para la aplicación directa de pastas de Ag en módulos de potencia, y además, comprender los principales mecanismos que regulan las propiedades de este material. Esta tarea requirió el desarrollo de montajes experimentales y herramientas específicas que permitieron establecer las diferentes condiciones del proceso. Los parámetros de sinterización analizados fueron la presión, temperatura, tiempo, método de secado de la pasta de Ag y las condiciones de la superficie del sustrato. El análisis basado en las microsecciones FIB y los test de die-shear revelaron que la densificación de la capa de Ag y su adherencia al sustrato de Cu mejora claramente con mayor presión y temperatura de sinterización, y que se ve poco afectado con el tiempo. En el centro de la capa de Ag, el nivel de densificación es menor que en la periferia, donde, además, aparece una fina capa de óxido de Cu. Estos hechos evidenciaron que la periferia del die-attach está fuertemente influenciada por el ambiente (aire) y que en esta región se eliminaron mejor que en el centro los componentes orgánicos de la pasta de Ag (durante la etapa de secado). Este proceso ha sido identificado como el más crítico durante la sinterización y el método de pre-secado sin el chip en la parte superior de la pasta, ha sido el que ha mostrado los mejores resultados. Un resultado interesante del estudio es que, la presión y la temperatura de sinterización se pueden ajustar de forma complementaria para obtener una adhesión requerida (valor de die-shear). De esta manera, el proceso de sinterización se puede adaptar a diferentes condiciones del ensamblado, tales como las muestras compatibles con altas presiones, pero no con altas temperaturas o viceversa. Se ha llevado a cabo un análisis comparativo del rendimiento termo-mecánico con otros materiales de die-attach (AuGe y PbSnAg) con pruebas de ciclos térmicos severos (-65 ºC a 275 ºC) utilizando vehículos de prueba formados por varios chips (Si o SiC) y sustratos (Cu sin metalizar y metalizados con Ag y Au). Las muestras fueron cicladas (en un montaje experimental desarrollado específicamente) y evaluados con un protocolo basado en test de die-shear e inspecciones SAM, para determinar los modos de fallo. La mejor fuerza se obtuvo en todos los casos para las partículas sinterizadas de Ag, aunque la tasa de degradación más alta fue para las muestras secadas con chip. En contraste, para el método de secado sin chip, el sinterizado de Ag muestra incluso mejores resultados en el ciclo térmico, que las aleaciones de soldadura. En cuanto a la material semiconductor, los resultados de los ciclos térmicos muestran que la tasa de degradación es más rápida para las muestras con SiC, que para las elaboradas con Si, mientras que para las soldaduras (aleaciones) el PbSnAg muestra mejores resultados que el Auge. En este sentido, se realizó un trabajo de simulación termo-mecánica para entender los mecanismos de degradación durante el ciclo térmico. Las simulaciones demostraron que los estreses normales más altos asociados con los cambios de temperatura se encuentran en la interfaz die-attach / sustrato, con los valores máximos en las esquinas del chip y su periferia. Estos resultados explican cualitativamente las imágenes SAM que muestran patrones de delaminación concéntricas en die-attach y además, que los materiales "más rígidos" (con mayor módulo de Young, como SiC y AuGe) muestran tasas de degradación más rápidas.
Sintering of Ag particles is an interesting solution as die-attach material for power electronics packaging in high temperature applications because it offers the outstanding properties of Ag (including a 961 ºC melting point) using low process temperature (< 300 ºC). In this work we have studied the processing methods for sintering Ag particles and we performed a comparative analysis with other die-attach materials based on thermal cycling. We have first analysed the effect of the main sintering process parameters on the final characteristics of the Ag die-attach layers with the aim at obtaining information for the direct application of Ag pastes in power assemblies, and for understanding the main mechanisms governing the properties of this material. This task required the development of specific set-ups and tools allowing the settling of different process conditions. The sintering parameters analysed were pressure, temperature, time, Ag paste drying method and substrate surface condition. The analysis based on FIB microsections and die-shear tests revealed that the densification of the Ag layer and its adherence to the Cu substrate clearly improve with higher sintering pressure and temperature, and is practically not affected with time. In the centre of the Ag layer, the level of densification is lower than in the periphery, where, in addition, a thin Cu oxide layer appears. Those facts evidenced that the die-attach periphery is strongly influenced by the surrounding ambient (air) and that in this region the organic components of the original paste are better eliminated than in the centre during the Ag paste drying step. This process has been identified as perhaps the most critical one during sintering and a drying method without the die on top of the paste has shown the best results. An interesting result of the study is that sintering pressure and temperature can be adjusted complementarily to obtain a given die-attach adhesion (die-shear value). In this way, the sintering process can be adapted to different assembly conditions such as, for example, samples compatible with high pressures but not with high temperatures or vice versa. A comparative analysis of the thermo-mechanical performances with other die-attach materials (AuGe, and PbSnAg) under harsh thermal cycling tests (-65 ºC to 275 ºC) has been carried out using test vehicles formed by several dice (Si or SiC) and Cu substrates (bare Cu, Ag and Au plated surface). The test vehicles were cycled in a specifically developed set-up and evaluated with an experimental protocol based on die-shear tests, failure mode determination and SAM inspection. The best initial die-shear strength was obtained in all cases for sintered Ag particles, contrasting with the highest degradation rate observed for this material dried with chip on top of the paste. In contrast, for the drying method without die, sintered Ag shows even better cycling results than the solder alloys. Concerning the semiconductor material, the thermal cycling results show that the degradation rate is faster for SiC- than for Si-based test vehicles, while concerning strictly the solder alloys PbSnAg shows better results than AuGe. In this sense, a thermo-mechanical simulation work was performed to understand the degradation mechanisms during thermal cycling. The simulations demonstrated that the higher normal stresses associated with temperature swings were located at the die-attach/substrate interface, with the maximum values in the corners of the die and its periphery. These results qualitatively explain the SAM images showing concentric die-attach delamination patterns and the fact that “stiffer” materials (with higher Young modulus, such as SiC and AuGe) show faster degradation rates.

The selection of the bulk power transmission technology in offshore wind farms is strongly related to the wind farm size and its distance to shore. Several alternatives can be evaluated depending on the rated power of the offshore wind farm, the transmission losses and the investment cost for constructing the transmission system. However, when is necessary to connect larger and more distant offshore wind farms; the best technological solution tends to the transmission system based on highvoltage and direct-current with line commutated converters (LCC-HVdc). This dissertation proposes the use of diode-based rectifers as a technical alternative to replace the thyristor-based rectifers in an LCC-HVdc link with unidirectional power flow. This alternative shows advantages with regard to lower conduction losses, lower installation costs and higher reliability. Nonetheless, as a counterpart the offshore ac-grid control performed by the thyristor-based HVdc rectifer is no longer available. This lack of control is compensated by using new control strategies over an offshore wind farm composed by wind turbines with permanent-magnet generators and fully-rated converters. The control strategies have been based mainly on the ability of the wind turbine grid-side converter to perform the control of the offshore ac-grid voltage and frequency. The performance has been evaluated by using PSCAD. Wherein, the most common grid disturbances have been used to demonstrate the fault-ride-through capability as well as the adequate steady state and transient response.
Rodríguez D'derlée, JJ. (2013). Control strategies for offshore wind farms based on PMSG wind turbines and HVdc connection with uncontrolled rectifier [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34510
TESIS

En aquesta tesis, es proposarà, com a solució per al disseny d’etapes d’elevat guany en aplicacions fotovoltaiques, la connexió en cascada d’elements canònics per al processat de potència basats en el convertidor elevador boost treballant sota un control en mode lliscant. Els tres elements canònics per al processat de potència són el transformador de corrent continu (CC), el girador de CC i el Loss-Free Resistor (LFR) o resistor lliure de pèrdues. La connexió en cascada de dos convertidors elevadors s’ha realitzat mitjançant diferents enfocs: dos elements canònics idèntics, dos elements canònics diferents i també mitjançant una única superfície de lliscament per controlar els dos convertidors. Les diferents connexions s’han comparat en termes de prestacions dinàmiques, estabilitat y temps d’establiment. Es podrà veure que la connexió en cascada de dos LFR és la millor opció per les aplicacions citades en termes de prestacions dinàmiques i estabilitat. La connexió en cascada de dos LFR s’aplicarà per la implementació d’una etapa d’adaptació d’impedàncies entre un generador fotovoltaic i un bus de tensió continua de 380 V. Per fer-ho s’utilitzarà un sistema MPPT basat en un algoritme de control extremal. Es modelarà la dinàmica ideal en mode lliscant d’ordre reduït a partir del model complet commutat tenint en compte les restriccions del mode lliscant, la característica no lineal del generador fotovoltaic i la dinàmica del control MPPT. A més a més, la connexió en cascada de dos LFR s’utilitzarà per inyectar la potència provinent d’un generador PV a una xarxa de corrent altern . A continuació, es durà a terme una comparació entre la connexió en cascada de dos LFR i dos convertidors amb guany elevat: el convertidor Z-source i un convertidor basat amb inductors acoblats. Aquests convertidors s’analitzaran per tal d’identificar els avantatges i els desavantatges de cada topologia en front a la connexió en cascada de dos LFR. La comparació es farà en termes de volum, nombre de components, prestacions dinàmiques, estabilitat i rendiment. Finalment, els dos LFR connectats en cascada s’utilitzaran per dissenyar una nanoxarxa formada per n LFR connectats en paral•lel que actuaran com etapa adaptadora entre n generadors fotovoltaics i un bus de CC de 380 V. Cada generador fotovoltaic es connectarà al bus de CC utilitzant dos LFR en cascada de forma que els n sistemes tindran els seus ports de sortida connectats en paral•lel. A més a més, es connectarà una bateria al sistema a través d’un convertidor bidireccional que serà l’encarregat de regular la tensió del bus de CC de la nanoxarxa. En el marc d’aquesta tesis s’han implementat diferents prototipus experimentals per tal de validar els anàlisis teòrics i les simulacions numèriques efectuades.
En esta tesis, se propondrá, como solución para el diseño de etapas de elevada ganancia en aplicaciones fotovoltaicas, la conexión en cascada de elementos canónicos para el procesado de potencia basados en el convertidor elevador boost trabajando bajo un control en modo deslizante. Los tres elementos canónicos para el procesado de potencia son el transformador de corriente continua (CC), el girador de CC y el Loss-Free Resistor (LFR) o resistor libre de pérdidas. La conexión en cascada de dos convertidores elevadores se ha realizado mediante diferentes enfoques: dos elementos canónicos idénticos, dos elementos canónicos diferentes y también mediante una única superficie de deslizamiento para controlar los dos convertidores. Las diferentes conexiones se han comparado en términos de prestaciones dinámicas, estabilidad y tiempo de establecimiento. Se podrá ver que la conexión en cascada de dos LFR es la mejor opción para las aplicaciones citadas en términos de prestaciones dinámicas y estabilidad. La conexión en cascada de dos LFR se utilizará en la implementación de una etapa de adaptación de impedancias entre un generador fotovoltaico y un bus de CC de 380 V. Para ello se utilizará un sistema MPPT basado en un algoritmo de control extremal. Se modelará la dinámica ideal deslizante de orden reducido a partir del modelo completo conmutado teniendo en cuenta les restricciones del modo deslizante, la característica no lineal del generador fotovoltaico y la dinámica del control MPPT. Además, la conexión en cascada de dos LFR se utilizará para inyectar la potencia proporcionada por un generador PV a una red de corriente alterna. A continuación, se llevará a cabo una comparación entre la conexión en cascada de dos LFR y dos convertidores con ganancia elevada: el convertidor Z-source y un convertidor basado en inductores acoplados. Estos convertidores se analizarán para identificar las ventajas y desventajas de cada topología frente a la conexión en cascada de dos LFR. La comparación se hará en términos de volumen, número de componentes, prestaciones dinámicas, estabilidad y rendimiento. Finalmente, los dos LFR conectados en cascada se utilizarán para diseñar una nano-red formada por n LFR conectados en paralelo que actuarán como etapa adaptadora entre n generadores fotovoltaicos y un bus de CC de 380 V. Cada generador fotovoltaico se conectará al bus de CC utilizando dos LFR conectados en cascada de forma que los n sistemas tendrán sus puertos de salida conectados en paralelo. Además, se conectará una batería al sistema a través de un convertidor bidireccional que será el encargado de regular la tensión del bus de CC de la nano-red. En el marco de esta tesis se han implementado diferentes prototipos experimentales para validar los análisis teóricos y las simulaciones numéricas efectuadas.
In this thesis, cascaded boost converters based on canonical elements under Sliding Mode Control (SMC) will be used as a solution for the high gain conversion ratio in PV applications. The three basic canonical elements for power processing are the DC-transformer, the DC-gyrator and the Loss Free resistor (LFR). Two cascaded boost converters will be synthesized based on one or two canonical elements using single or double sliding surfaces respectively. Different connections will be compared in terms of dynamic performance, stability, and settling time. It will be shown that the two cascaded LFRs is the best candidate for these kinds of applications in terms of dynamic performance and stability. The two cascaded LFRs will be applied to make an impedance matching between a PV generator and a DC voltage bus of 380 V. Maximum Power Point Tracker (MPPT) that employs an extremum-seeking control algorithm will be used. The ideal reduced-order sliding-mode dynamics model will be derived from the full-order switched model taking into account the sliding constraints, the nonlinear characteristic of the PV module and the dynamics of the MPPT controller. Moreover, the two cascaded LFRs will be used to connect a PV panel and AC distribution system. A comparison with other alternative converters for high gain conversion ratio will be carried out. The Z-source converter and the high step-up converter based on coupled-inductor are selected in order to make this comparison. These converters will be analyzed in order to address the advantages and disadvantages of each topology to be compared with the two cascaded LFRs in terms of volume, number of components, dynamic performance, stability and efficiency. Then, the two cascaded LFRs system will be used to synthesize a nanogrid consisting of n output paralleled two-stage boost converters which are used to connect n PV panels to a DC voltage bus of 380 V. Each PV panel is connected to the DC bus using two-stage cascaded LFRs and the n systems are connected in parallel at the output side which is then used as an interface between the panels and the DC grid. Moreover, a storage battery will be connected to the grid as a backup for the DC bus through a bidirectional converter and also for regulating the voltage of the DC bus. The thesis includes experimental implementations for validating the theoretical analysis and the numerical simulations.

La mesura de l’alçada del salt vertical és un indicador de la força i la potència del tren inferior. S’han trobat nombroses eines per a la mesura del salt a partir de la distància, el temps, l’acceleració o la filmació. A excepció del programari d’anàlisi de vídeo Kinovea, la resta són caixes negres que impedeixen la inspecció completa per part de tercers. El projecte Chronojump-Boscosystem proposa la creació d’un sistema de mesura amb programari i maquinari lliures i la compartició de les dades entre els interessats. Objectius: 1) Crear, validar i distribuir una eina de llicència lliure que mesuri els temps de contacte i de vol en el salt vertical, utilitzant una plataforma de contactes. 2) Desenvolupar i validar una eina lliure per a mesurar l’angle de flexió de l’articulació del genoll,prèvia un salt CMJ, en una filmació bidimensional sense l’ús de marcadors. 3) Desenvolupar una eina lliure que s’integri amb les anteriors i permeti compartir dades entre avaluadors per tal de construir taules de percentils. Metodologia. Respecte al primer objectiu: Es va crear un microcontrolador amb KiCadi es va validar amb un generador d’ones quadrades i comparant la captació amb la d’un oscil•loscopi. Es varen desenvolupar dos tipus de plataformes de contactes: rígida de fibra de vidre i flexible d’escuma de polièster. Es varen validar les plataformes per la pressió mínima necessària per a l’activació en diferents punts amb cèl•lula de càrrega,i també per la comparació dels temps d’activació/desactivació respecte al Gold Standard en una mostra de8 subjectes experimentats, realitzant salts submàxims amb un peu a cada plataforma. Es va desenvolupar i validar un programari de gestió seguint els principis de les metodologies àgils. Es va traduir el programar i per part de voluntaris. Respecte al segon objectiu: Es va desenvolupar i validar un programari de seguiment usant OpenCV. Es va crear un model lineal de predicció de l’angle de flexió del genoll a partir de l’anàlisi de l’alçada percentual de les cames respecte a la màxima extensió, i la ubicació de la ròtula respecte a la variable anterior. Per a aquesta anàlisi es van utilitzar les dades obtingudes pel programari de seguiment dissenyat ad-hoc, en una mostra de 35 salts executats per 13 subjectes. Es va validar el model per comparació amb l’angle real en fotogrames no utilitzats en l’entrenament del mateix. Respecte al tercer objectiu: Es van crear criteris de fiabilitat de les dades segons el consens d’un grup de discussió. Es va desenvolupar un programari per a compartir dades usant serveis web. Resultats: Totes les eines tecnològiques s’han desenvolupat i les seves llicències són lliures. L’error del microcontrolador és de 0,1%. La validesa de la plataforma de fibra de vidre és de 0,95 (CCI). La mida del programari de gestió és propera a les 110.000 línies de codi i està disponible en 7 idiomes. La mitjana de l’error de predicció en la flexió del genoll és de 2,6º. Fins al moment s’han compartit 3462 saltsde751personesperpartde24 avaluadors diferents. S’han comptabilitzat 16 publicacions de tipus científic d’altres autors usant las eines creades. Les llicències lliures atorgades permeten que qualsevol interessat pugui revisar en profunditat els instruments dissenyats, adquirir-los a baix cost o construir-los pel seu compte, sense violar normes ètiques o legals.
La medición de la altura del salto vertical es un indicador de la fuerza y potencia del tren inferior. Se han encontrado numerosas herramientas para la medición del salto ya sea a partir de la distancia, el tiempo, la aceleración o la filmación. A excepción del software de análisis de vídeo Kinovea, el resto son cajas negras que impiden su completa inspección por parte de terceros. El proyecto Chronojump-Boscosystem propone la creación de un sistema de medición con software y hardware libres y la compartición de los datos entre interesados. Objetivos: 1) Crear, validar y distribuir una herramienta de licencia libre que mida los tiempos de contacto y vuelo en el salto vertical, usando una plataforma de contactos. 2) Desarrollar y validar una herramienta libre para medir el ángulo de flexión de la articulación de la rodilla, previo a un salto CMJ, a partir de una filmación bidimensional y sin el uso de marcadores. 3) Desarrollar una herramienta libre que se integre con las anteriores y permita compartir datos entre evaluadores a fin de construir tablas de percentiles. Metodología. Respecto al primer objetivo: Se creó de un microcontrolador con KiCady se validó con un generador de ondas cuadradas y comparando la captación con la de un osciloscopio. Se desarrollaron dos tipos de plataformas de contactos: rígida de fibra de vidrio y flexible de espuma de poliéster. Se validaron las plataformas por la presión mínima requerida para la activación en distintos puntos con célula de carga, y también por la comparación de los tiempos de activación/desactivación respecto al Gold Standard en una muestra de 8 sujetos experimentados realizando saltos submáximos que saltaron con un pie en cada plataforma. Se desarrolló y validó un software de gestión a partir de los principios de las metodologías ágiles. Se tradujo el software por parte de voluntarios. Respecto al segundo objetivo: Se desarrolló y validó un software de seguimiento usando OpenCV. Se creó un modelo lineal de predicción del ángulo de flexión de la rodilla a partir del análisis de la altura porcentual de las piernas respecto a la máxima en extensión, y la ubicación de la rótula respecto a la variable anterior. Para este análisis se usaron los datos obtenidos por el software de seguimiento diseñado ad-hoc en una muestra de 35 saltos por parte de 13 sujetos. Se validó el modelo por comparación con el ángulo real en fotogramas no usados en el entrenamiento del mismo. Respecto al tercer objetivo: Se crearon criterios de fiabilidad de los datos según el consenso de un grupo de discusión. Se desarrolló un software para compartir datos usando servicios web. Resultados: Todas las herramientas tecnológicas han sido creadas y sus licencias son libres. El error del microcontrolador es 0,1%. La validez de la plataforma de fibra de vidrio es 0,95 (CCI). El tamaño del software de gestión es cercano a las 110.000 líneas de código y está disponible en 7 idiomas. La media del error de predicción en la flexión de la rodilla es 2,6º. Hasta la fecha se han compartido 3462 saltos de 751 personas por parte de 24 evaluadores distintos. Se han encontrado 16 publicaciones de tipo científico de otros autores usando las herramientas creadas. Las licencias libres otorgadas permiten que cualquier interesado pueda revisar en profundidad los instrumentos diseñados, adquirirlos a un coste bajo o construirlos por su propia cuenta sin violar normas éticas o legales.
Measuring the height of the vertical jump is an indicator of the strength and power of the lower body. Many tools can be found for measuring this jump, either by using distance, duration, acceleration, or by filming. With the sole exception of the video analysis software Kinovea, the rest appear to be closed black boxes, which are impervious to inspection by third parties. In the Chronojump-Boscosystem project, we propose the creation of a FLOSS (Free/Libre/Open-Source Software) measurement system that consists of free hardware and software combined with data-sharing among stakeholders. Objectives: 1) To create, validate and distribute a FLOSS tool that measures the contact and flight times of the vertical jump by using a contact platform. 2) To develop and validate a FLOSS tool for measuring the angle of flexion of the knee joint prior to a CMJ (Counter Movement Jump) based on a two-dimensional image without using markers. 3) To develop a FLOSS tool integrated with the ones described above which facilitates data-sharing among reviewers in order to build percentile tables. Methodology: Regarding the first objective: A microcontroller was created using KiCad, and a square wave generator was employed to validate the results. The data-capture was compared with that of an oscilloscope. Two types of contact-platforms were developed using different materials: rigid fiberglass and flexible polyester foam. These platforms were validated by the minimum pressure required for activation at different points by a load cell, together with the on/off time of our platforms in respect of the Gold Standard by a sample of 8 subjects performing submaximal jumps with one foot on each platform. Management software was developed and validated according to the principles of agile methodologies. Volunteers were used to translate the software. Regarding the second objective: OpenCV was used to develop and validate tracking software. A linear prediction model of the angle of flexion of the knee was developed from the analysis of the percentage height of the legs with respect to the maximum extension, and the location of the patella with respect to the previous variable. This analysis used data obtained from the special-purpose design tracking software, from a sample of 35 jumps by 13 subjects. This model was validated by comparison with the angle obtained from video frames not used in the training session. Regarding the third objective; reliability criteria for the data were established based on group discus¬sion. Software was developed to share data using web services. Results: All the technological tools have been created under the FLOSS system and are, in that sense, free. The margin of error of the microcontroller is 0.1%. The validity of the fiber-glass platform is 0.95 (ICC). The management software runs close to 110,000 lines of code and is available in 7 languages. The mean prediction error in the flexing of the knee is 2.6°.To date, 3462 jumps have been shared from 751 people by 24 different professionals. 16 scientific publications by other authors using the tools developed during the project have been found. The FLOSS licenses granted allow any interested party to review the designed tools in depth, and to purchase and/or build them, at low cost without violating any ethical or legal standards.

Esta investigación aporta evidencias sobre el uso potencial de la luz láser de diodo de 655 nm de emisión continua para modificar la motilidad espermática canina. El modelo experimental usado ha sido el de muestras frescas de semen de perros adultos (5.9  2.1 años) y sanos de raza beagle que han sido sometidas a diferentes dosis y potencias de irradiación láser. Se han analizado los diferentes parámetros de motilidad y las subpoblaciones espermáticas. Los resultados indican claramente que la energía láser modular la motilidad espermática y que este efecto es dosis dependiente y potencias dependiente, mediante un mecanismo de acción no relacionado con los mecanismos de la tirosina ni por las especies reactivas de oxígeno mitocondrial (mROS).
Aquesta recerca aporta evidències sobre l’ús potencial de la llum làser de díode de 655 nm d’emissió contínua per modificar la motilitat espermàtica canina. El model experimental emprat ha estat el de mostres fresques de semen de gossos adults (5.9  2.1 anys) i sans de raça beagel, que han estat sotmeses a diferents dosis i potències d’irradiació làser. S’han analitzat els diferents paràmetres de motilitat i les subpoblacions espermàtiques. Els resultats indiquen clarament que l’energia làser modula la motilitat espermàtica i que aquest efecte és dosi dependent i potència dependent, mitjançant un mecanisme d’acció no relacionat amb els mecanismes de la tirosina ni per les espècies reactives d’oxigen mitocondrial (mROS).
This research provides evidences on the potencial use of the 655 nm continuous wave diode laser irradiation to modify the canine sperm motility. The experimental model used has been fresh samples from adult (5.9  2.1 years old) and healthy beagle dog sperm that have been exposed to different doses an output powers of laser irradiation. The different motility parameters have been analysed as well as the spermatic subpopulations. The results clearly indicate that the laser energy modulates the sperm motility and that this effect is depends on the dose and on the output power. This effect is done by a mechanism of action that is not related to tirosine mechanism nor to mitochondrial reactive oxygen species (mROS).

This thesis proposes a formalism to analyse and automatically exploit sequences of events, which are related with faults occurred in power distribution networks and are recorded by power quality monitors at substations. This formalism allows to find dependencies or relationships among events, looking for meaningful patterns. Once those patterns are found, they can be used to better describe fault situations and their temporal evolution or can be also useful to predict future failures by recognising the events that match the early stages of a pattern.
En aquesta tesi es proposa un formalisme per analitzar conjunts de dades d'esdeveniments relacionats amb les fallades que es produeixen en les xarxes de distribució elèctrica, i explotar automàticament seqüències d'esdeveniments registrats pels monitors de qualitat d'ona instal•lats en substacions. Aquest formalisme permet cercar dependencies o relacions entre esdeveniments per trobar patrons significatius. Quan els patrons es troben, es poden utilitzar per descriure millor les situacions de fallada i la seva evolució. Els patrons també poden ser útils per a predir fallades futures mitjançant el reconeixement dels successos que coincideixin amb les primeres etapes d'un patró.

El dolor crónico se considera un fenómeno complejo y subjetivo caracterizado por cambios plásticos en el sistema nociceptivo e hiperexcitabilidad del sistema nervioso central así como alteraciones afectivas y cognitivas. El objetivo principal de esta tesis fue examinar los cambios cerebrales que se producen como consecuencia de la manipulación de diferentes factores afectivos, cognitivos y sociales, así como el papel de los mismos en el mantenimiento y exacerbación del dolor crónico. Asimismo, se pretendió caracterizar el funcionamiento intrínseco cerebral de los pacientes con dolor crónico durante el estado de reposo. Para alcanzar estos objetivos se llevaron a cabo seis estudios. Los resultados de esta investigación proporcionan nueva evidencia neurofisiológica sobre los deficits descritos en pacientes con dolor crónico en el ámbito clínico que podrían ser utilizados como marcadores biológicos del dolor crónico y señalan la importancia de estudiar el dolor desde una perspectiva biopsicosocial
Chronic pain is considered a complex and subjective phenomenon characterized by plastic changes in nociceptive system, hiperexcitability of the central nervous system and affective and cognitive disorders. The main objective of this thesis was to examine brain changes elicited by several affective, cognitive and social factors, as well as the role of these factors for the maintenance and exacerbation of chronic pain. Moreover, it also aimed to characterize the intrinsic brain functioning of chronic pain patients during resting state. To achieve these objectives, six studies were carried out. The results of this research provide new evidence on neuropsychological deficits described in chronic pain patients in clinical settings that could be used as biomarkers of chronic pain and point out the importance of studying pain from a biopsychosocial perspective

This thesis studies parametric optimization in cellular and cell-free networks, exploring data-based and expert-based paradigms. Power allocation and power control, which adjust the transmit power to meet different fairness criteria such as max-min or max-product, are crucial tasks in wireless communications that fall into the parametric optimization category. The state-of-the-art approaches for power control and power allocation often demand huge computational costs and are not suitable for real-time applications. To address this issue, we develop a general-purpose unsupervised-learning approach for solving parametric optimizations; and extend the well-known fractional power control algorithm. In the data-based paradigm, we create an unsupervised learning framework that defines a custom neural network (NN), incorporating expert knowledge to the NN loss function to solve the power control and power allocation problems. In this approach, a feedforward NN is trained by repeatedly sampling the parameter space, but, rather than solving the associated optimization problem completely, a single step is taken along the gradient of the objective function. The resulting method is applicable for both convex and non-convex optimization problems. It offers two-to-three orders of magnitude speedup in the power control and power allocation problems compared to a convex solver—whenever appliable. In the expert-driven paradigm, we investigate the extension of fractional power control to cell-free networks. The resulting closed-form solution can be evaluated for uplink and downlink effortlessly and reaches an (almost) optimum solution in the uplink case. In both paradigms, we place a particular focus on large scale gains—the amount of attenuation experienced by the local-average received power. The slow-varying nature of the large-scale gains relaxes the need for a frequent update of the solutions in both the data-driven and expert-driven paradigms, enabling real-time application for both methods.
Aqueta tesis estudia l’optimització paramètrica a les xarxes cel.lulars i xarxes cell-free, explotant els paradigmes basats en dades i basats en experts. L’assignació i control de la potencia, que ajusten la potencia de transmissió per complir amb diferents criteris d’equitat com max-min o max-product, son tasques crucials en les telecomunicacions inalàmbriques pertanyents a la categoria d’optimització paramètrica. Les tècniques d’última generació per al control i assignació de la potència solen exigir enormes costos computacionals i no son adequats per aplicacions en temps real. Per abordar aquesta qüestió, desenvolupem una tècnica de propòsit general utilitzant aprenentatge no supervisat per resoldre optimitzacions paramètriques; i al mateix temps ampliem el reconegut algoritme de control de potencia fraccionada. En el paradigma basat en dades, creem un marc d’aprenentatge no supervisat que defineix una xarxa neuronal (NN, sigles de Neural Network en Anglès) especifica, incorporant coneixements experts a la funció de cost de la NN per resoldre els problemes de control i assignació de potència. Dins d’aquest enfocament, s’entrena una NN de tipus feedforward mitjançant el mostreig repetit en l’espai de paràmetres, però, en lloc de resoldre completament el problema d’optimització associat, es pren un sol pas en la direcció del gradient de la funció objectiu. El mètode resultant ´es aplicable tant als problemes d’optimització convexos com no convexos. Això ofereix una acceleració de dos a tres ordres de magnitud en els problemes de control i assignació de potencia en comparació amb un algoritme de resolució convexa—sempre que sigui aplicable. En el paradigma dirigit per experts, investiguem l’extensió del control de potencia fraccionada a les xarxes sense cèl·lules. La solució tancada resultant pot ser avaluada per a l’enllaç de pujada i el de baixada sense esforç i assoleix una solució (gaire) òptima en el cas de l’enllaç de pujada. En ambdós paradigmes, ens centrem especialment en els guanys a gran escala—la quantitat d’atenuació que experimenta la potencia mitja local rebuda. La naturalesa de variació lenta dels guanys a gran escala relaxa la necessitat d’una actualització freqüent de les solucions tant en el paradigma basat en dades com en el basat en experts, permetent d’aquesta manera l’ús dels dos mètodes en aplicacions en temps real.
Esta tesis estudia la optimización paramétrica en las redes celulares y redes cell-free, explorando los paradigmas basados en datos y en expertos. La asignación y el control de la potencia, que ajustan la potencia de transmisión para cumplir con diferentes criterios de equidad como max-min o max-product, son tareas cruciales en las comunicaciones inalámbricas pertenecientes a la categoría de optimización paramétrica. Los enfoques más modernos de control y asignación de la potencia suelen exigir enormes costes computacionales y no son adecuados para aplicaciones en tiempo real. Para abordar esta cuestión, desarrollamos un enfoque de aprendizaje no supervisado de propósito general que resuelve las optimizaciones paramétricas y a su vez ampliamos el reconocido algoritmo de control de potencia fraccionada. En el paradigma basado en datos, creamos un marco de aprendizaje no supervisado que define una red neuronal (NN, por sus siglas en inglés) específica, incorporando conocimiento de expertos a la función de coste de la NN para resolver los problemas de control y asignación de potencia. Dentro de este enfoque, se entrena una NN de tipo feedforward mediante el muestreo repetido del espacio de parámetros, pero, en lugar de resolver completamente el problema de optimización asociado, se toma un solo paso en la dirección del gradiente de la función objetivo. El método resultante es aplicable tanto a los problemas de optimización convexos como no convexos. Ofrece una aceleración de dos a tres órdenes de magnitud en los problemas de control y asignación de potencia, en comparación con un algoritmo de resolución convexo—siempre que sea aplicable. Dentro del paradigma dirigido por expertos, investigamos la extensión del control de potencia fraccionada a las redes cell-free. La solución de forma cerrada resultante puede ser evaluada para el enlace uplink y el downlink sin esfuerzo y alcanza una solución (casi) óptima en el caso del enlace uplink. En ambos paradigmas, nos centramos especialmente en las large-scale gains— la cantidad de atenuación que experimenta la potencia media local recibida. La naturaleza lenta y variable de las ganancias a gran escala relaja la necesidad de una actualización frecuente de las soluciones tanto en el paradigma basado en datos como en el basado en expertos, permitiendo el uso de ambos métodos en aplicaciones en tiempo real.