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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- One-step-ahead modified direct torque control for a permanent magnet synchronous motor(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2025-12) Ramírez Cendón, Rebeca; Escobar Valderrama, Gerardo; emipsanchez; Ibarra Moyers, Luis Miuel; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Galluzzi Aguilera, RenatoThis thesis proposes an improvement to the conventional direct torque control applied to a loaded interior permanent magnet synchronous motor. The work presented in this thesis demonstrates (i) an improvement in dynamic performance of the overall system, (ii) optimization of voltage vector selection, and (iii) reduced flux and torque ripples compared with conventional direct torque control. MATLAB Simulink was used both to evaluate the proposed controller and to establish the baseline performance of the conventional direct torque control.
- A Comparative analysis of a three-phase DAB and an improved LLC bidirectional DC/DC converter for wide input and output voltage range applications(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2025-11-04) Escobar Pescina, Luis Arturo; Escobar Valderrama, Gerardo; mtyahinojosa, emipsanchez; Galluzzi Aguilera, Renato; Pool Mazun, Erick I.; Aqui Tapia, Juan; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Valdez Reséndiz, Jesús EliasBidirectional DC/DC power conversion is a key element in vehicle electrification to provide auxiliary power, typically for battery charging and discharging. There are currently various challenges in single stage isolated bidirectional DC/DC conversion that limit efficiency, especially for wide input and output voltage range conditions. The Dual Active Bridge (DAB) is a popular topology for this purpose; however, it presents a hard-switched operation under wide voltage and partial load conditions, due to its limited soft-switching region using typical Single-Phase Shift (SPS) modulation. Resonant converters, on the other hand, possess attractive features such as wide ZVS region, high frequency operation with low switching power losses, high efficiency at a wide voltage range and high power density that can potentially solve the current limitations. The LLC resonant tank is one of the most commonly used configurations, even though it does not have a symmetric voltage gain curve in forward and backward energy flow modes, it can reduce the component count and increase power density compared to a more complex tank network such as the CLLC. However, the conventional LLC topology has limited backward voltage gain that leads to a condition referred to in this thesis as the inequality problem, and for wide input voltage range it is necessary to add a mechanism that is capable of dynamically changing the converter gain to further step up the input voltage and meet the system requirements. Hence, this thesis presents the following: 1. An improved LLC resonant converter with a center-tapped transformer that can dynamically change the transformer turns-ratio in a tap-changer fashion and considerably increase the input and output voltage range. 2. A comparative analysis between the popular Three-Phase DAB converter and the proposed Center-Tapped LLC (CT-LLC) for a 15-kW application through their simulation models in OrCAD using non-ideal PSpice components. 3. Relevant conclusions derived from the comparative study that highlight the benefits and drawbacks of each topology according to efficiency, performance, reliability, and cost metrics.
- A controller for an LCI to extend the operating range of single-phase brushless exciter synchronous motors(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2025-06-05) Huidobro Bandala, Franco; Escobar Valderrama, Gerardo; emipsanchez; Villarreal Villarreal, Rommel Daed; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Galluzzi Aguilera, RenatoThis thesis proposes a control scheme for a load commutated inverter-based drive for a single- phase brushless exciter synchronous motor, which represents a modification to a conventional field-oriented control that (i) improves the pulse generation accuracy including a load synchro- nized pulse generation scheme based on the estimated stator fluxes; (ii) effectively regulates the rotor speed and the estimated stator flux magnitude considering a simplified model of the single- phase brushless exciter; and (iii) extends the rotor speed and load torque operating range through the online calculation of the inverter firing angle based on the commutation model, which obeys the reduction, on average, of the exciter field current and stator current during the overall process. Hardware-in-the-loop tests show the response of the rotor speed and stator flux under a typicalmilling load profile.
- 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.