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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- Control predictivo de estados finitos basado en modelos aplicado en un inversor cuasi-fuente impedancia(2017-05-16) Romero Sahagún, Omar; Macías García, Manuel Eduardo; Martell Chávez, Fernando; Micheloud Vernackt, Osvaldo MiguelActualmente la presencia de convertidores electrónicos de potencia es imperativa para el uso y desarrollo de tecnologías en fuentes de energías renovables, como la fotovoltaica y eólica. Por otro lado, el uso de los convertidores electrónicos de potencia siempre va de la mano de una estrategia de control. Esta estrategia permite determinar cómo deben ser conmutados los diferentes interruptores electrónicos del convertidor para controlar el flujo de la energía. De igual forma, el manejo de los convertidores requiere de la integración de muchos conocimientos de ingeniería, tales como el control de la misma carga, como puede ser una máquina eléctrica o una red eléctrica, la adquisición de parámetros físicos, el acondicionamiento de señales y el diseño de interfaces de potencia y circuitos de sensado, así como el uso y programación de microcontroladores, FPGA u otros dispositivos para la implementación de la estrategia de control, entre otros. El presente trabajo detalla la implementación de la estrategia de “Control Predictivo de Estados Finitos Basado en Modelos” (FCS-MPC) en un convertidor electrónico de potencia denominado “Inversor Cuasi-Fuente Impedancia” (QSZI) para controlar la corriente en una carga trifásica del tipo inductiva/resistiva. Para lograr esto, se describe el análisis de las características de funcionamiento del QZSI, así como las ecuaciones que permiten desarrollar un modelo del mismo para ser utilizado por la estrategia de control. De igual forma, se presenta el análisis del principio de funcionamiento del FCS-MPC, así como los algoritmos que se implementan para el control de corriente aplicado primero en un inversor trifásico de voltaje y posteriormente en un QZSI. El trabajo es validado primero a través de simulaciones computacionales y posteriormente es probado en experimentos de medición donde se observa el comportamiento de los parámetros eléctricos del QZSI. Finalmente se concluye el trabajo con el análisis de los resultados obtenidos.
- Decoupled double synchronous reference frame phase-locked loop for space vector modulation inverter in a photovoltaic generation system(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2012-12) Montemayor Riojas, Ramón; Macías García, Manuel Eduardo; emipsanchez; Martell Chávez, Fernando; olloqui Muñoz, Alejandro; School of Engineering and Sciences; Campus MonterreyWith energy issues, growing electric energy consumption, and energy availability, more energy sources are being explored. Some of these relatively new power sources are wind, solar and hydraulic power. Eolic electric energy generation and hydraulics produce AC current and photovoltaic panels produce DC current, but these cannot be used directly, they must have the appropriate quality first. With them new opportunities arise, as well as problems, such as power conversion due to the different nature of each generation method. This is where power electronics come into place, allowing the control and conversion of electric power. It focuses primarily on photovoltaic systems, where a DC current to AC current conversion is required, explaining the basic system parts, functionality, and configurations. In the following thesis an approach for a controlled converter for a DC power source is proposed, allowing voltage and phase manipulation required in order to synchronize and connect with the utility grid. The approach consists of using the Decoupled Double Synchronous Frame Reference Phase-Locked Loop (DDSRF-PLL) for synchronization and Space Vector Modulation (SVM) for the generation of the appropriate voltage level. These techniques are simplified, simulated for proofing, and implemented on a FPGA, Virtex II PRO Development Board, to ensure system flexibility and enabling easy future modifications. It also includes the necessary additional hardware for the system to be implemented: Voltage sensors, digital to analog converters, power interface, and the controlled converter circuits. Resulting in the combination of both techniques where the output from the DDSRF-PLL is used as an input for the SVM, resulting in a synchronized voltage with the appropriate amplitude. As an additional contribution, a Photovoltaic System’s Economic Feasibility Report (“Factibilidad Económica Para Sistemas Fotovoltaicos”) is included. A simulation software was developed in LabVIEW® for generating and analyzing the necessary data. This tool can be used to size a complete system and calculate the return of investment which can help the end-user make a better decision in the installation of a photovoltaic system array. With the use of this simulation software a set of spreadsheets with an economic analysis for representative cities in Mexico were created.
- Evaluación del Desempeño de Calidad de Servicio, Internet e Internet 2 en Aplicaciones de Teleoperación Orientada a Laboratorios de la Automatización de la Manufactura -Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-12-01) José ángel García Orozco; Macías García, Manuel Eduardo; Ramírez Cadena, Miguel de Jesús; Lozano Rodríguez, Armando; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Castañón Ávila, GerardoEn esta tesis se condensa el resultado de dieciocho meses de desarrollo de una plataforma flexible, escalable y reconfigurable que permitirá poder compartir recursos de una celda de manufactura a través de la red más grande del mundo, Internet, no siendo éste su objetivo principal sino más bien exponer el resultado de la investigación que se llevó a cabo al probar este sistema en diversos modos de este medio para conocer su desempeño y poder cuantificar las diferencias de utilizar Internet, Internet con reservación de ancho de banda (calidad de servicio) o utilizar Internet2. Se presentará al lector desde los términos más básicos de los modelos de redes, protocolos, historia de lo que es Internet e Internet2, investigaciones más recientes de la teleoperación, el sistema que se desarrolló explicando sus componentes físicos, el medio que utiliza, las áreas de oportunidad que tiene, la programación que se utilizó, las herramientas que hicieron posible el análisis del tráfico de los datos, los resultados de las pruebas realizadas con calidad de servicio, Internet e Internet2 y al final se discuten en diversas tablas y gráficas los datos obtenidos de estas pruebas sin dejar duda al lector que es posible hacer aplicaciones complejas para compartir en un medio del dominio público.
- Development of virtual reality machines to support training in automation(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-05-01) Izaguirre Alegría, Alfredo Rafael; IZAGUIRRE ALEGRIA, ALFREDO RAFAEL; 358354; Macías García, Manuel Eduardo; Vallejo Guevara, Antonio; Ávila Ortega, Alfonso; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyCurrent market requirements in industrial sector have motivated the development and adoption of digital manufacturing software tools for control systems design, training, and process optimization to validate and ensure the production system ́s programming control and automation equipment. This practice, known as Virtual Commissioning, emulates the real process behavior in a computer software environment. This technology represents an opportunity for education where the virtual emulation of real processes can be used to equip Control and Automation laboratories where students can test, validate, and debug their control and automation strategies, contributing to student formation and solving the need of having costly, real industrial machinery to reinforce the understanding of classroom theory, with practice. This is an excellent option for universities without enough resources, mainly in developing countries, where laboratories are commonly equipped with improvised home made systems that don ́t represent what students will face in an industrial environment. The development of a general procedure of 6 stages (3D CAD creation, Conversion process, Assembly process, Animation process and VRM Validation process) for the creation of an automation simulation virtual final application called Virtual Reality Machine (VRM) is proposed. This application is oriented to automation and control training by it usage for automation and control laboratory equipping. Whose features of performance and free licensing make possible that VRM can be applied to education. Where can contribute to student’s formation and can be adopted even for low resource educational institutions.Finally an equipping solution for automation and control laboratoriesis proposed.VRM capabilities, scope, usage, and contribution to student’s formation are presented.
- Monitoreo y Análisis de Máquinas Eléctricas Trifásicas -Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2009-05-01) Alejandro Rodríguez Said; Macías García, Manuel Eduardo; Micheloud Vernackt, Osvaldo Miguel; Llamas Terrés, Armando Rafael; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Acevedo Mascarúa, JoaquínUn motor trifásico, es una máquina utilizada para convertir la potencia eléctrica en potencia mecánica. Es muy utilizada en la industria debido a factores como su seguridad en ambientes explosivos, bajo mantenimiento, menor peso y menor costo; en comparación con los motores de corriente directa. No obstante, las máquinas eléctricas trifásicas se rigen por conceptos físicos difíciles de ver a simple vista. Proponiendo un ambiente industrial en donde se tienen motores trifásicos; pueden existir diversas situaciones como: calentamiento del motor, altas cuotas monetarias de operación y mal desempeño en velocidad y par en donde se requiera hacer un diagnóstico rápido. Existen varios cálculos matemáticos que pueden arrojar una idea de qué es lo que anda mal en un motor trifásico. El desarrollo de esta tesis va enfocado a la obtención de estos cálculos de una forma precisa y rápida en los siguientes bloques de análisis: Análisis en el tiempo: Se observan formas de onda de corriente y voltaje bajo condiciones de adquisición (pendiente y nivel) deseados; se calculan componentes de alterna, de directa y efectivas; se calculan mínimos, máximos, amplitudes pico y pico-pico. Aquí se podrá observar si una fase o más se han perdido o disminuido. Si se utiliza un variador de frecuencia, se podrá corroborar que los pulsos de conmutación sean los que se han programado. Análisis fasorial: Se representa las componentes fundamentales de voltaje y de corriente en forma fasorial, que son las componentes que se traducen en trabajo útil desarrollado por el motor. También se representan las primeras armónicas, ya que estas son las impactan mayormente en el desempeño mecánico del motor. Por ejemplo, una tercera armónica es un síntoma de potencia desperdiciada que puede elevar las cuotas y causar calentamiento; una quinta armónica posiblemente genere un desgaste prematuro en los elementos mecánicos del motor. Análisis en frecuencia: Se podrán conocer las armónicas de bajo y alto orden usando la transformada de Fourier. Los devanados de un motor, podrían no estar diseñados para soportar altas frecuencias, causando un calentamiento y envejecimiento prematuro de sus devanados. También, en caso de utilizar un variador de frecuencia; se podrá saber si éste arroja una conmutación con o sin componentes de corriente directa o armónicos pares. Se podrá conocer el THD (total harmonic distortion) de la señal. Análisis Vectorial: Se podrá conocer qué también trabaja el motor si se usa un variador de frecuencia en comparación de la red eléctrica. Se podrán conocer los vectores y trayectorias de voltaje, corriente y flujo magnético en motor y compararlos con los niveles nominales para los que el motor está diseñado. Análisis de Potencia: Éste nos da una idea de los costos de operación de la máquina y eficiencia. Por ejemplo, un bajo factor de potencia de desplazamiento se reflejará en multas por parte de la compañía de suministro energético; y un bajo factor de potencia de distorsión en algunos lugares y situaciones no será penalizada por tal compañía, pero ocasionará un mal funcionamiento del motor y posiblemente de otros aparatos conectados a la misma línea de alimentación.
- Compensación de distorsión armónica total en inversores de voltaje con carga no lineal mediante PWM con inyección de armónicas-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2007-05-01) Elizondo Carrales, José Luis; Macías García, Manuel Eduardo; ITESM-Campus MonterreyEn terminales de salida de las fuentes de potencia de CA, uno de los parámetros de desempeño que se requiere optimizar es el THD del voltaje. En esta tesis, se plantea minimizar el THD mediante técnicas de modulación de ancho de pulso con inyección de armónicas, y en especial se plantea obtener la mayor disminución del contenido de 3ra, 5ta y 7ma armónica en la salida de un filtro paso bajo conectado a un inversor de voltaje porque son las armónicas generadas por las máquinas eléctricas y electrónicas comúnmente usadas en la industria. Lo anterior se pretende implementar en tiempo real y bajo un control de lazo cerrado usando dos microcontroladores de Freescale Semiconductor (Motorola), modelo MC68HC16Z1CFC16, para garantizar la calidad de la energía a la salida de la fuente. Uno de estos microcontroladores realiza la adquisición y procesamiento del contenido armónico del voltaje a la salida de la fuente de potencia para enviarle al otro los parámetros necesarios para generar el patrón de disparos HIPWM correspondiente para contrarrestar la distorsión armónica total presente. Explicaciones detalladas sobre los temas relacionados con esta tesis son expuestas a lo largo de las secciones de los capítulos así como una serie de figuras y tablas con correspondientes simulaciones y resultados para su mejor comprensión.