Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Diseño de un emulador de baterías basado en un convertidor de potencia DC-DC(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2022-05-30) Guerrero Ortega, Jose Alfonso; Escobar Valderrama, Gerardo; 25941; Escobar Valderrama, Gerardo; puemcuervo; Soriano Rangel, Carlos Abraham; Escuela de Ingenieria y Ciencias; Campus Monterrey; Valdez Reséndiz, Jesús EliasEl almacenamiento de energía por baterías es de gran importancia para el desarrollo de proyectos de energías renovables y vehículos eléctricos. Por esta razón, la tecnología de baterías ha ido creciendo en los últimos años. El objetivo de este trabajo es desarrollar un sistema basado en un convertidor de potencia de DC-DC que sea capaz de replicar el comportamiento del voltaje de una batería al aplicarle una corriente determinada. Primero se debe definir el modelo matemático de la batería a analizar y simular el proceso de descarga de esta celda. Posteriormente se analiza que tipo de convertidor de potencia se va a utilizar. Se necesita un convertidor bidireccional para que pueda operar con corriente en ambos sentidos y de esta forma simular los procesos de carga y descarga de una batería. Se busca que la señal de voltaje a la salida del convertidor sea suave y con poco ruido, por lo que un convertidor multifase es la mejor opción para conseguir este resultado. Después de definir el convertidor que se va a utilizar, se procede a diseñar un algoritmo de control que sea capaz de recibir una señal de referencia, en este caso el voltaje de la batería a emular, y lograr que el convertidor pueda emular esta señal de voltaje. Se propone un control PID en donde se miden la corriente y la tensión en el capacitor de salida del convertidor y de esta forma retroalimentar al modelo del convertidor para obtener el voltaje de la batería deseada a la salida del convertidor. Las simulaciones del sistema implementado se realizaron en el programa Matlab-Simulink y se obtuvieron las distintas respuestas del convertidor al aplicar distintas señales de corriente.
- Algoritmos de control con compensación de armónicos y balance de capacitores en el DC-Link para un inversor asimétrico tipo T de cinco niveles(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021-06-10) Sepúlveda Galván, Diego; Escobar Valderrama, Gerardo; 25941; Escobar Valderrama, Gerardo; emipsanchez/puemcuervo; Guillén Aparicio, Daniel; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Vázquez Guzmán, GerardoEste trabajo presenta un estudio de varios algoritmos de control basados en el modelo matemático para un inversor multinivel monofásico sin transformador conectado a la red. La topología seleccionada se le conoce como inversor asimétrico tipo T de cinco niveles "Asym-T-5L". Esta basado en un puente H, y un interruptor bidireccional que divide el DC-link, generando una salida de voltaje multinivel. El objetivo principal del trabajo consiste en la obtención de algoritmos de control necesarios para la interconexión del inversor a la red eléctrica, y hacer posible la inyección de potencia activa aun cuando la red presente distorsión armónica. Además se agrega un lazo de balance, para mantener los voltajes de los capacitores en el DC-Link balanceados. Para ello, se obtiene el modelo matemático del sistema y se desarrollan las ecuaciones las cuales describen el comportamiento del mismo. Posteriormente, se proponen 3 algoritmos de control, el primer control se basa a partir de las ecuaciones obtenidas en el modelo matemático, donde se propone un lazo de seguimiento de corriente, el cual esta en fase con el voltaje de la red, y además cuenta con un banco de filtros resonantes para compensar armónicos presentes en la red. Los dos controles siguientes se proponen modificando la corriente de referencia, así como el lazo de balance y su posición en el control. La evaluación numérica se realizó por medio de simulaciones por computadora, se utilizó el programa ``MATLAB-Simulink". Lo anterior para comprobar el funcionamiento de los algoritmos de control propuestos. Los controles se programan en tiempo continuo, pero como su implementación se lleva a cabo normalmente en un dispositivo DSP, que opera a cierta frecuencia de muestreo, se describe como se lleva a cabo la programación de los controles en tiempo discreto. La señal de salida de los algoritmos de control se alimentan a un algoritmo de modulación el cual no es parte de la tesis, pero se utiliza para comprobar el funcionamiento de los controles. Esta modulación genera los pulsos de disparo de los interruptores del inversor, a partir de la señal de salida de los algoritmos de control. A la salida del inversor se obtiene un voltaje escalonado de cinco niveles, el cual es filtrado por una bobina para filtrar los pulsos de alta frecuencia de voltaje y generar una corriente sinusoidal a la salida, con el fin de inyectar potencia activa a la red con la menor distorsión armónica posible. Los resultados obtenidos mediante este trabajo permitieron comparar el desempeño de los algoritmos de control propuestos con y sin los lazos de compensación de armónicos, y de balance en los voltajes de los capacitores en el DC-Link. Los resultados se evaluaron a distintas potencias de referencia, y con capacitores iguales y diferentes en el DC-Link.
- Development of a DC-DC converter-based balancing system for Lithium-ion battery cells based on State of Power reference(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021-06) Martínez Barrón, Abraham Alberto; Escobar Valderrama, Gerardo; puemcuervo; Valdez, Jesús; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Schacht, RicardoIn recent years, Li-ion battery packs have become a major component of new technologies like energy storage systems and electric vehicles. Due to the safety limitations inherent to Li-ion battery cells, these packs need to be operated under precise voltage, temperature, and current conditions, which are variables supervised by a BMS. Depending on the application, battery packs are often comprised of several individual cells. However, each battery cell has slight variations, which can lead to performance and service life issues. This problem is addressed by implementing different types of balancing systems. Nevertheless, current methodologies face several limitations, such as a low energy efficiency for passive systems and high costs and complexity for active circuits. A new balancing system, consisting of the combination of a modular active DC-DC converter-based topology, a multi-factor balancing algorithm, and a control strategy for balancing current based on SoP, is developed in this research project. The resulting system can expand the runtime of the battery pack, as the energy is distributed better among cells. Besides, the energy that can be injected into the battery pack during charging has also been increased, as the excess of energy is moved from overcharged cells to the rest before anyone of them reaches its top voltage.
- Propuesta de nuevo algoritmo para mejorar el tiempo de respuesta para el cálculo de velocidad y ángulo en los resolvers eléctricos(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021-06) Toro Guerrero, Jesús Antonio; Escobar Valderrama, Gerardo; 25941; Escobar Valderrama, Gerardo; puemcuervo, emipsanchez; Galluzzi Aguilera, Renato; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Eugenio Garza Sada; Ibarra Moyers, Luis MiguelExisten numerosas técnicas para la conversión “de-resolver-a-digital R/D”, pero debido a que el tiempo de muestreo debe coincidir con el pico de las señales de entrada para lograr un grado aceptable de precisión, la sincronización de muestreo instantánea es muy difícil de obtener[2]. Además, cada bucle de información contiene solo una muestra de la señal, lo que hace que necesario el uso de un filtro paso bajas LPF de entrada en el hardware para eliminar todos los componentes de alta frecuencia que distorsiona la señal de voltaje original y, por lo tanto, la medición [2]. La señal se puede tratar inmediatamente y sin distorsión de la medición utilizando una técnica de sobremuestreo [2]. Los LPF se utilizan normalmente para eliminar las altas frecuencias introducidas por el sobremuestreo, sin embargo, esto agrega un retraso innecesario al proceso de estimación de frecuencia y requiere el uso de un LPF. Por otro lado, estos retrasos se pueden evitar utilizando osciladores armónicos para filtrar la señal de forma inmediata. En consecuencia, este trabajo presenta un método de sobremuestreo que se filtra digitalmente usando osciladores de segundo y cuarto orden para estimar el ángulo mecánico y la velocidad angular usando un esquema de bucle de enclavamiento de fase PLL, lo que reduce el tiempo de estimación de las mediciones y también permite el uso de técnicas de filtrado y estimación de fase resistentes a la distorsión y al alto contenido de armónicos en la señal original sin la pérdida de precisión.
- Reostato de estado sólido como alternativa para el control del motor de inducción de rotor devanado(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey) Ontiveros Valdés, Saúl Alberto; Escobar Valderrama, Gerardo; 25941; Escobar Valderrama, Gerardo; puelquio, emipsanchez; Sainz Barajas, Juan Bernardo; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Guillén Aparicio, DanielEl uso del motor de rotor devanado en acerías, molinos de cemento, trituradoras, bombas centrífugas, etc. ocasiona que la máquina esté expuesta a grandes variaciones en el par de carga, lo que genera estrés mecánico y picos en la corriente de alimentación. Como solución a este problema, se conectan resistencias externas en las terminales del rotor a través de sus anillos deslizantes. Esto reduce los picos de corriente y aumenta el par que la máquina entrega durante el arranque. Sin embargo, contar con resistencias externas fijas limita la respuesta del motor ante las distintas variaciones que puede presentar el par de carga. Por esta razón se utiliza el reostato líquido,el cual es una resistencia variable que permite generar curvas infinitas de par, capaces de eliminar el estrés mecánico provocado por cualquier variación en el par de carga. Sin embargo, el reóstato líquido presenta algunas problemas que dificultan el control de la resistencia que entregan. En esta tesis se estudian 2 alternativas propuestas para sustituir el reostato líquido por uno de estado sólido utilizando GTOs (del inglés gate-turn-off thyristor ). Se presenta un análisis del valor de la resistencia equivalente que resulta de la conmutación de los GTOs. De igual manera, se muestran las curvas par-velocidad que resultan correspondientes a la resistencia equivalente que generan los GTOs. Finalmente, se evalúa un control para par máximo con una de las alternativas de solución.