Denbora errealeko sistemak zirriborrotsuki eta lerroan egiaztatzea; haien ziurgabetasuna analizatu. [LABURPENA]

Tesi honek FTL-CFree zehazteko lengoaia aurkezten du. Hark semantika zirriborrotsua eta aldagaiak zenbakiz adierazteko ahalmena gehitzen dizkio denbora-logikari, lerroan egiaztatzeko eremuan aplikatzeko. Lengoaiaren semantika bilakatzen da zirriborrotsuki, zeren eta sarrera aztarna bat interpretatzeak baieztapen baten ziurtasuna adierazteaz gain, nola ezaugarria bilakatuko den ere azaltzen baitu, atzizki gehiago aztarnari erantziz gero. Lerroan egiaztatzean ohikoa denez, lengoaiak orakulu egokia sortzen du; hortaz, zehaztapen behagarri bat lortu ahal da, sistema baten goi-mailako betekizunetatik. Lerroan egiaztatzeak sistema bati buruzko informazioa ematen du uneoro. Halaber, ingeniariei oso lagungarri zaie egoera analizatzeko ahalmena, ikuspegi geldikor batetik, sistemak baldintza izendatuetan jokatzen duenean. FTL-CFree lengoaiak deskribaturiko zehaztapenaren betekizun bat ebaluatzeari eragiten dio sistemaren beraren barne-aldaketak; horregatik, haren erantzunaren ezaugarriak estatistikoki adieraztea gogoko dugu biziki. FTL-CFree-aren semantikak neurri zirriborrotsu bihurtzen du sarrera testuinguru bat, horrela ausazko aldagai gisa analiza daiteke. Bide horretan frogatzen da FTL-CFree formula batek probabilitate banaketa jakin bati jarraitzen diola eta baieztatzen da, zirriborrotsuki neurtzean, ausazko ziurgabetasunaren ezaugarriak deskribatu ahal dituela probabilitate teoriak. FTL-CFree ausazko aldagaia abiapuntu hartuz, eta probabilitatea baldintza izendatuetara mugatuz, formulak parametroen bidez adierazteko metodo bat garatu da.

Egilea:  Joaquin Pérez Márquez.
Zuzendaria:  Jaime Jiménez Verde.
Irakurtze data:  2015eko Martxoaren 18an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Hiru mailadun fase anitzeko finkatze-diododun potentzia-bihurgailuentzako modulazio-teknikak eta olatu-energia bidezko bihurgailuen kontrol eraginkorra. [LABURPENA]

Azken hamarkadan, itsasotik datorren energiaren industrializazio eta ikerkuntzan parte hartzen duen sektorea, industria, erakunde publiko eta erakunde pribatuen laguntza jasotzen ari da, sektoreari aurreikusten zaion hazkunde itxaropentsuari esker. Laguntza hori, bi motatako energia-ustiapenei zuzenduta dago: olatuetatik ustiatutako energiari eta itsas-korronteetatik ustiatutako energiari.

Bi teknika horiek euren lehen heldutasun-teknologikoko faseetan daude eta ez dira merkaturatu oraindik. Helburu hori lortzeko gainditu beharreko hainbat oztopo dituzte:

• Termino ekonomikoei dagokienez, oztopo nagusietako bat itsas-bihurgailuen mantentze eta konponketa lanei lotutako kostuak dira. Itsaso zabalera heltzeko dauden zailtasunengatik, eta bertan izaten den eguraldi txarragarritk batik bat.
  
• Ustiatutako potentziari dagokionez, olatuetatik eta itsas-korronteetaik jasotako energia dentsitatea eguzkiarena edo haizearena baino askoz handiagoa da, beraz, proportzio horietako mailatan prozesatu behar da energia. Ondorioz, itsas-bihurgailuaren potentzia-trenaren arkitektura berdiseinatu beharra dago. Era berean, bai olatuen zein itsas-korronteen izaera aldakorraren ondorioz, itsas-bihurgailuek sortutako energia, modu berean aldakorra izango da. Hori dela eta, beharrezkoa da potentzia gorabehera horiek murriztea sare elektrikoan txertatu ahal izateko.
  
  

Oztopo horiek, itsas-bihurgailuen diseinu eta potenztia-erausketa kontrolean (Power Take-off System, PTO) ahalegin handiak egitera behartzen dute. PTO sistema batek sorgailu elektrikoa, potentzia-bihurgailua eta energia metatze sistemak ditu orokorrean.

Goiko oztopo teknologikoak kontuan izanda, PTO sistemen sorgailu trifasiko klasikoa fase anitzeko sorgailu batekin ordezkatzea alternatiba ona izan liteke, batetik energia maila handiagoen prosezurako, eta bestetik konponketa eta mantentze lanetarako. Azkeneko horiek gutxienez hiru fase onik izanda, funtzionamenduan jarraitzeko gai da. Ondorioz, maila eta fase anitzeko bihurgailuak erabiltzea (hiru faseko hainbat bihurgailu paralelo jarri ordez) irtenbide ona izan daiteke, bai potentzia prozesatze terminoetan, baita sortutako potentzia kalitateari dagokionez ere. Hala ere, literatura teknikoan gutxi dira maila eta fase anitzeko bihurgailuen inguruko lanak. Modulazio eta kontrol algoritmoen konplexutasunak esponentzialki gora egiten du potentzia-bihurgailuaren fase kopuruarekin batera, beraz, horien erabilera, printzipioz, konplexua da.

Tesi honen helburuetako bat gabezia horri aurre egitea da. Bi modulazio estrategia proposatu dira hiru maila eta fase anizdun NPC bihurgailuarentzako. Lehen estrategiarekin lortutako emaitzak SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation ) eta NTV (Nearest Three Vector ) modulazioarekin lortatutakoen modukoak dira hiru fasedun bihurgailuetan. Azkenengo horietatik m fasedun bihurgailuetan moldatzeko duen erraztasun eta kostu konputazional baxuarengatik desberdintzen da. Bigarren modulazio algoritmoa, aurrekoa baino konplexuagoa da, baina intuitiboa da eta modu errazean hedatu daiteke m fasedun bihurgailuetara. Halaber, puntu neutroan agertzen diren eta kaltegarriak diren maiztasun txikiko tentsio oszilazioak kentzeko eta korronte zuzeneko busa osatzen duten kondentsadoreetako tentsio oreka mantentzeko gai da funtzionamendu eredu osoan. Gainera, sortutako seinalearen kalitatea WTHD (Weighted Total Harmonic Distortion ) baxua dauka. Proposatzen diren modulazio-estrategia guztiak, Matlab/Simulink simulazio plataforman eta Tecnalia Research & Innovation-eko Energia eta Ingurumen dibisioan garatutako prototipo batean esperimentalki balioztatu dira.

Bestalde, olatu eta itsas-korronte bihurgailuek ustiatutako potentziak izaten duen irregulartasunari konponbidea emateko, ohikoa da energia metatzeko sistema bat ezartzea sortutako seinale horren gorabeherak deuseztu edo murrizteko, potentzia maximoa erautzi dezan. Energia biltegiratze hau hidraulikoa, mekanikoa edota elektrikoa izan daiteke. Biltegiratze-moten arabera, kontrolaren ezaugarriak desberdinak dira. Testuinguru honetan, tesi honek OWC (Oscillating Water Column) flotazaile motako olatu-bihurgailuarentzat zuzendutako hainbat kontrol alternatiba aurkezten ditu bigarren ekarpen gisa. OWC motako olatu-bihurgailua abiapuntu gisa aukeratu da olatu-bihurgailu desberdinen artean heldutasun-teknologiko maila garatua duelako. Tesi honetan proposatutako kontrolak OWCak dakartzan aire turbinaren (Wells turbinaren) eraginkortasun maximoa lortzean datza. Kontrol alternatiba hauek turbinaren abiadura optimoaren jarraipenean oinarritzen da potentzia ustiapen maximoa lortzeko. Era berean, energia metatzeko beste aukera batzuk proposatzen dira, hala nola, superkondentsadoreak eta inertzia-bolantea. Tesi honetan proposatutako hainbat kontrol-estrategien konbinaketari esker, sistema horien eraginkortasunaren hobekuntza lortzen da eta, era berean, sortutako potentziako uhindurak nabarmen murrizten dira sare elektrikoan txertatu ahal izateko. Maila eta fase anizdun modulazio estrategiekin bezala, OWC batentzako kontrol alternatiba horiek simulazio bidez eta esperimentalki ere balioztatu dira Cork Unibertsitateko HMRC (Hydraulics and Maritime Research Centre ) zentroak, Irlandan, eskalan garatutako proba banku batean.

Egilea:  Iraide López Ropero.
Zuzendariak:  Jon Andreu eta Salvador Ceballos.
Irakurtze data:  2015eko Martxoaren 6an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Bluetooth teknologiaren bitartez giza interakzioaren monitorizazioa. [LABURPENA]

Pertsonen jardueraren analisiaren bidez egindako giza jokaeraren ezaugarritzeak, tresna bereziak behar ditu informazio fidagarria biltzeko garaian. Azken urteotan, elektronikaren bilakaera eta komunikazio gaitasuna duten gailu pertsonalek izandako arrakastaren ondorioz, gailu hauek erabili izan dituzten ekimen ugari izan da, pertsonen elkarreraginari buruzko informazioa jasotzeko. Holako ekimen hauek, gailu pertsonalen komunikazio gaitasunak erabiltzen dituzte, hauek daramaten pertsonen hurbiltasuna zehazteko. Hala ere, gailu hauek ez dira erabilpen honetarako bereziki diseinatuak izan, eta zenbait muga jasaten dituzte. Muga hauek kontuan hartu ezean, datuen kalitatea kolokan jarri daiteke, baita ere haien fidagarritasuna giza jokaeraren ezaugarritze tresna bezala.

Tesi honen lehen zatiak, gailu pertsonalak erabili izan dituzten hurbiltasun informazio bilketarako orain arte egindako ekimenen mugak aztertzen ditu, eta Bluetooth teknologian oinarritutako ordezko ad-hoc sistema bat aurkezten du. Sistema honek, mugak kontuan hartzeaz gain, hauek ezabatzeko, edo gutxienez, mugak antzeman eta hauen eragina indargabetzeko mekanismo multzo bat garatzen du. Honen funtzionamendu eta erabilera deskribatzen da egiazko ingurune batean, eta ondorioz lortutako fidagarritasun handiko datu-basea zientzialari komunitatearen eskura jarri da. Honen prozesaketak, aurreko ekimenen metodologiak erabiliz gero ateratako ondorioekin desadostasuna adierazten du. Pertsonen jokaera ulertzeko, hauen jarduera garatzen den testuingurua ezagutzea ezinbestekoa da. Pertsonen kokapena testuinguru honi buruzko informazio garrantzitsu bat da.

Tesiaren bigarren zatia, pertsonen kokapenari buruzko informazioa hornitzen duen tresna baten garapenaz dihardu. Honen abiapuntua lehen zatian garatutako sistemak hornitutako informazioa da: pertsonen hurbiltasunari eta mugikortasunari buruzko informazioa. Tresna honek, kokapen algoritmo familia baten forma hartzen du, toki ezberdinetan eta topologi anizkunetan egindako esperimentu talde baten bidez baliozkotu egiten dena. Azkenik, tresna honen erabiltzeko prozedura erakusten da, tesiaren lehen zatian eskuratutako egiazko datu-basearen lagin bat adibide gisa harturik. Hemen, esperimentuko pertsonen hurbiltasunari eta mugikortasunari buruzko informazioa, haien kokapenaren informazio bihurtzeko eman behar diren pausoak erakusten dira.

Egilea:  José María Cabero López.
Zuzendaria:  José Luis Martín.
Irakurtze data:  2015eko Urtarrilaren 29an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Etherneten gaineko, PRP eta HSR, erabilgarritasun handiko automatizazio sare industrial erredundantetako bilben kontrola. [LABURPENA]

Komunikazio sareak eta Ethernet sareak bereziki, eremu ezberdinetara hedatu dira, ez bulego informatikan soilik, haien azken konkistetako bat azpiestazioetako automatizazio industrialeko sareak izan dira. Berriki argitaratutako IEC 61850-90-4-k sorkuntza eta banaketa elektrikoko plantetako komunikazio sareen eta automatizazio sistemen ingeniaritza ildoak ezartzen ditu. Estandar honek, PRP eta HSR (IEC 62439-3-an definituak) protokoloekin Ethernet proposatzen du azpiestazioko Estazio eta Prozesu Busetan erabiltzeko estandar mundiala bezala. Protokolo hauek berreskuratze denbora zero izateagatik bereizten dira, hau da, sarean oker bat gertatuz gero komunikazioa ez da mozten eta informazio trama bat ere ez da galtzen. Konexio beroa (hot-plugging) ezaugarri aparta ematen dute, honek sarearen eta gainerako dispositiboen operazioa gelditu gabe elementuak konektatzeko eta deskonektatzeko aukera ematen du.

Trama bikoiztuak bide desberdinetatik bidaltzean datza haien funtzionamendua, horrela edozein arrazoigatik horietako bat galtzen bada, bestea heltzen da. Erabilgarritasunaren handiagotze honek bere ordainak ditu, haien artean tramen gestioan eta prozesamenduan lana areagotzen da; bereziki lan berri bat agertzen da: trama bikoiztuen ezabapena. Gainera, protokoloek beraiek sartutako trama bikoiztuak ez ezik, beste trama mota bat ere agertzen da: zirkulatzailea, sarearen begizta batean trama batek buelta osoa ematen duenean eta portu beretik berriro heltzen denean agertzen da trama mota hau. Nahastutako estandarrek ez dute esaten nola egin behar den bikoiztuen eta zirkulatzaileen eliminazioa, baina denbora eta funtzionamendu kondizio zorrotzak ezartzen dizkiete trama detekzio metodoei erabilgarriak izateko.

Tesi lana honetan errekerimendu horiek analizatzen eta ikasten dira latentzia, errendimendu edo fidagarritasun parametroetan sakontzen. Betetzen dituzten trama detekzio metodoak proposatzen dira, hauek azpiestazio edo sorkuntza eta banaketa elektrikoko planten automatizazio sareetan PRP eta HSR erabili ahal izateko. Garatutako metodoak erabilgarritasun handiko sare mota hauetarako komunikazio tresnetan integra litezke. Azpiestazioetan erabiltzeko, protokolo hauei ezarritako baldintza zorrotzek, beste aplikazioetarako baliagarri bihurtzen dituzte, erabilgarritasun handiko baldintzak berdinak edo malguagoak izanez gero.

Egilea:  José Angel Araujo Parra.
Zuzendaria:  Jesús Lázaro.
Irakurtze data:  2015eko Urtarrilaren 16an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Estimating the Resilience Against Single Event Upsets in Applications Implemented on SRAM based FPGAs. [LABURPENA]

Ongoing improvements in the semiconductor manufacturing processes are the basis of very complex and powerful electronic systems. This movement together with a rapid development in the technology of reconfigurable devices enabled Field Programmable Gate Arrays to grow away from the application as pure glue logic towards becoming an attractive implementation platform for complete electronic applications.

Different attributes of FPGAs, such as a low non-recurring engineering cost, reconfigurability and high data throughput, make these devices an attractive technology for harsh environments. Because of their reconfigurable nature SRAM based FPGAs are especially susceptible to external faults caused by Single Event Upsets. FPGA manufacturers address this issue with specialized FPGA families, but these are typically very expensive and one to two generations behind their latest, most powerful architecture. A consequence of this is a strong interest in techniques, which enable the usage of unprotected FPGAs in critical applications.

This thesis addresses the utilization of Custom Off The Shelf SRAM based FPGAs in environments with an elevated particle ux. The main focus lies on the development and application of suitable test methods for obtaining the exact SEU resilience of a given design. As a first step an external and non-invasive fault injection method is developed addressing the sparsity of fault injectors with low hardware overhead in the currently available state of the art. In a second step a performance improved fault injection method is developed, which includes a universal approach for handling issues related to fault injection using internal configuration ports.

The proposed high performance fault injection platform is both mathematically characterized and evaluated in practice with special focus on different parameters that have a direct influence on the speed of the fault injection and also the accuracy of the obtained results. Finally, the proposed fault injection methods are used to investigate attributes important for fault tolerant applications. Detailed evaluations of the aspects of TMR granularity, SEU resiliences of common application circuits and the impact of adequate validation on the fault injection results are presented.

Egilea:  Uli Kretzschmar.
Zuzendaria:  Armando Astarloa.
Irakurtze data:  2014ko Uztailaren 24an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Design and Development Procedure of HTS Superconducting Solenoids and their Application for Microwave Sources for Fusion and Other Power Devices. [LABURPENA]

Tenperatura kritiko handiko supereroale materialek eta crycoolerek (hozkailu kriogenikoek) eremu askotan erabil daitezkeen bikote bat osatzen dute. Eremu horien artean, oro har, potentzia gailuak nabarmendu daitezke eta, bereziki fusioan erabiltzen diren mikrouhin elikadura iturriak. Tesi honen ardatza lehen belaunaldiko supereroale hariaz egindako tenperatura handiko solenoideak ikertzea da. Konfigurazio honek behar adina malgutasuna du eskuragai dauden materialak eta aplikazio aipagarrienak lortzeko.

Tenperatura handiko supereroankortasunaren aurkikuntza duela 25 urte baino lehenagokoa da. Hasiera batetik, bere ahalmen nabarmena goraipatu zen eta itxaropen handiak aurreikusi ziren. Baina, aldi berean, benetako aplikazioetan erabil zitezkeen harien lortzeko prozeduraren oztopoak gutxietsi ziren. Gaur egun, eskuragarri daude supereroale hariak, baina hauen prezioa oso garestia da eta, gainera, aplikazio praktikoetan froga gabekoak dira oraindik. Esan bezala, jadanik badaude prototipoak eta hasiberri aplikazio praktikoak, baina, aldi berean, hauek ez daude behar bezala eraturik eta ezta ere hauen fabrikazio prozedurak eta diseinu tresnak estandarizaturik.

Tesi honen beste euskarria neurri txikiko crycoolerak dira. Jadanik, eskuragarri daude komertzialki era fidagarri baten. Eskuragai daude beste aplikazio batzuetan erabili direlako, adib. hutsune-bonbak. Aplikazio hauetako crycooleren efizientzia txikia da (Carnot zikloarekin alderatura). Guzti honek kriostatoaren diseinu arduradun bat eskatzen du, eskuragarri dagoen hozte-sistemaren potentzia urria baita.

Tesi honetan tenperatura handiko haril supereroaleen diseinuarekin, fabrikazioarekin eta entseguarekin zerikusia duten aspektu guztietan sakondu da, haril hauek hozte-sistema gisa crycoolerak erabiltzen dutelarik. Egilearen helburua aplikazio praktikoen garapena erraztea eta azkartzea izan da.

Tesiaren orientazioa ez da izan bakarrik teorikoa, praktikotasuna ere garatu baita. Hotz-lehorra erabiltzen duen kriostato hozte-sistema bat muntatu da. Sistema honek crycoolerak erabiltzen ditu baina hozte fluidorik gabe. Era berean, double pancake erako haril handiak eraiki dira, eta azkenik, benetako aplikazio bateko haril baten sekzio adierazgarri bat eraiki eta entseatu da, guzti honen emaitzak pozgarriak izanik.

Egilea:  Santiago Sanz Castillo.
Zuzendariak:  José Luis Martín eta Luis Garcia-Tabarés Rodriguez.
Irakurtze data:  2013ko Urriaren 3an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Potentzia txikiko airesorgailuen energia erauzketaren optimizazioa. [LABURPENA]

Teknologia minieolikoa gehienez 100 kWetako potentzia nominala duten airesorgailuez dago osatua. Aurreikuspenak oso onak badira ere, industria minieolikoaren garapenak ez du oraindik eolika konbentzinalak duen maila lortu. Hau horrela izatearen arrazoi nagusietako bat airesorgailu txikiak eraginkortasun baxuak dituztela da. Arazo honi aurre egiteko nahian, azkenenengo urteetan soluzio tekniko ezberdinak dituzten haize erroten prototipoak ugaritu dira merkatuan. Halaber, airesorgailu txikien kontrolaren hobekuntzak ere hauen eraginkortasuna handitzen lagunduko dute. Kontutan izan behar da airesorgailu txikien ezaugarri bereziek asko zailtzen dutela hauen kontrola era optimoan egitea. Zentzu honetan, tesi honek potentzia maximoaren puntuaren jarraipena egiteko algoritmo berri bat aurkeztu du. Algoritmo berri honen ezaugarri nagusia turbina eolikoan eman daitezkeen aldaketei ondo egokitzen dela da, airesorgailuaren eraginkortasuna hobetuz. Horretaz gain, sarera bidalitako korrontearen kalitate ona eta dinamika ona uztartzen dituen alderazgailuarendako kontrol eskema bat proposatu da. Bestalde, diseinatutako algoritmoak airesorgailuan frogatu aurretik balioztatu behar dira. Tesi honek esparru honetan ere ekarpenak egin ditu entsegu banku bat eta denbora errealeko simulazio plataforma bat aurkeztuz. Airesorgailu osoa simulatzeko asmoz, potentzia bihurgailuen portaera simulatzeko oso baliagarriak diren bi interpolazio teknika berri aurkeztu dira. Lortu diren emaitzek diseinatutako kontrol algoritmoen ezaugarri garrantzitsuenak balioztatzeko erabili dira.

Egilea:  Iñigo Kortabarria Iparragirre.
Zuzendariak:  José Luis Martín eta Jon Andreu.
Irakurtze data:  2013ko Ekainaren 21an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Mikrosare eletrikoetarako kontrol hierarkikoaren hobekuntzak. [LABURPENA]

Mikrosareek energia-banatzeko sistema txikiak dira eta sarera konektatuta edo isolatuta lan egin dezakete. Bertute horri esker, mikrosareetara konektatuta dauden erabiltzaileek kalitate hobeko energia lortzen dute. Era berean, sorkuntza garbiagoa eta eraginkorragoa eskuratu daiteke alderdi ekologiko eta ekonomikoak kontuan hartuz gero. Berriz, mikrosareen erabilera oraindik mugatua da, batez ere, estandar espezifikoen falta dela-eta.

Tesi honetan, sorkuntza sakabanatuaren alderdi nagusiak aurkeztuko dira. Iturri berriztagarrietako potentzia-bihurgailuen topologia erabilienak, DG-en kontrolari buruzko oinarrizko kontzeptuak eta modulazio- eta kommutazio-algoritmo funtsezko alderdiak zenbatuko dira, hain zuzen. Jarraian, mikrosareei buruzko alderdi nabarmenenak emango dira, esate baterako, haien topologiak, estandar posibleak, babes-sistemak eta kontrol-sistemak. Azken horiek funtsezkoak dira era desberdinetan ekin daitezkeen eginkizun frankotaz arduratzen direlako. Hori dela-eta, mikrosareetako kontrol hedatuena sakon aztertuko da, kontrol hierarkikoa, bere era zentralizatua baita bere era deszentralizatua ere. Era berean, kontrol-begizten artean, droop kontrola azpimarra daiteke, lehenengo kontrol-mailan kokatuta. Kontrol-maila honek mikrosarearen funtzionamendu oinarrizkoa bermatzen du, karga-banaketa ona eta tentsio- eta maiztasuna-banaketa on bat lortuz.

Behin mikrosareei eta bere kontrol-sistemei buruzko egoera deskribatuta, hobekuntzak hornitzen dituzten soluzio berriak emango dira. Zentzu horretan, mikrosarearen estabilitatea edozein kargarekin bermatzen duen droop controlaren diseinu berri bat aurkeztuko da. Horrela, mikrosarearen eskema elektrikoa eta eskema-kontrola kontuan hartzen dituen garatu den modelo lineala deskribatuko da. Modelo honi esker, droop kontrolaren diseinu berria inplementatuko da eta egokitu daiteke mikrosarearen topologia ezberdinetara. Gainera, diseinu berri horrek kalitate oneko tentsioa bermatuko du eta esperimentalki balioztatuko da.

Azkenik, tesi honek ere mikrosareetako bigarren mailako kontrolerako hobekuntzak emango ditu. Kontrol-maila horrek bi ataza nagusi ditu: tentsioaren eta maiztasunaren berreskurapena eta sarekiko sinkronizazioa. Alde batetik, tentsioa eta maiztasuna berreskuratzeko kontrol berri bat deskribatuko da. Kontrol honek, DGen dinamika desberdinak kontuan hartuko ditu eta bere diseinua mikrosarearen estabilitatea bermatuko du. Era berean, berrezarkuntzak tentsioaren eta maiztasunaren balore nominalak bermatzen ditu kalitate oneko tentsioa aldioro ziurtatuz. Gainera, kontrol hori banda-zabalera txikiko komunikazioetan oinarrituta dago soluzio ekonomikoagoa eta fidagarriagoa lortzeko. Beste aldetik, tesi honek sinkronizazio-algoritmo berri bat ere proposatuko du. Algoritmo horrek banda-zabalera txikiko komunikazioetan ere oinarrituko da berreskuratzeko kontrolaren komunikazioak aprobetxatzeko. Era berean, sinkronizazio-algoritmo horrek sinkronizazio azkarra eta oszilaziorik gabekoa lortuko du, sarekiko lotura on bat bermatuz.

Egilea:  Estefania Planas Fullaondo.
Zuzendariak:  José Luis Martín eta Jon Andreu.
Irakurtze data:  2013ko Martxoaren 1an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Methodology to Evaluate Offshore Wind Power Plant Electric Topologies. [LABURPENA]

Itsas parke eoliko baten garapena zazpi eta hamar urte bitartean iraun dezake, parkearen tamainaren eta tartean sartuta dagoen hornidura katearen egoeraren arabera. Proiektuaren etapa ezberdinak gainjarriak egoten dira eta, irtenbide onak bilatzeko, ohikoak dira talde ezberdinak inplikatuz egiten diren iterazioak.

Talde hauek, diseinatzen ari diren azpisistemei irtenbide tekno-ekonomiko bideragarriak emateko erronka dute, bere hornitzaileekin geroago sinatuko dituzten kontratuak ahaztu barik. Guzti hau gainera, itsas parke eolikoaren ikuspegi orokorra galdu gabe eta aurrezarritako baldintzak betez egin behar dute, ondoren egindako aldaketak kostuan eragin nabarmena dutelako.

Bestalde, analisi tekno-ekonomiko hauek ingeniaritza arloan egiten diren ikerketen inguruan ere interesgarriak dira. Itsas parke eolikoen azpisistema baten hobekuntza teknikoa aztertzen ari den ikertzaile batek, balantzan jarri beharko lituzke hobekuntza horrek ekar lezakeen onura teknikoa edo ekonomikoa, alde batetik, eta berrikuntza hori proiektuan sartzeak ekarriko lukeen kostu hazkundea bestetik. Gainera, azterketa hori proiektuaren ikuspegi orokorra galdu gabe egin beharko luke, azterketa partzialak hobekuntza teknikoen onurak gain-baloratu ditzazketelako, eta baldintza ekonomikoak, logistikoak edo mantenimendukoak direla eta errealistak ez diren aukerak aztertzen denbora baliagarria gal daitekeelako.

Hala eta guztiz ere, itsas parke eoliko baten kostu-onura analisi errealista bat egitea erronka bat da. Zailtasunak hainbat alderditik datoz: instalazioaren konplexutasun teknikotik, aldagai tekniko, ekonomiko eta meteorologikoen arteko korrelazioagatik, eta datu eskasiagatik, teknologia hasiberria delako. Idealki, ebaluazio horiek egiteko pentsatutako metodologia batek, aplikazioeremu zabala izateaz gain, aukera asko ebaluatzea ahalbideratzen duen formulazio sinple bat izango luke eta ikerketa komunitateak proposatutako topologia berriak kontutan izateko prest egongo litzateke.

Testuinguru honetan, itsas parke eolikoen topologia elektrikoen azterketa tekno-ekonomikoak egiteko metodologia berri bat aurkezten du tesi honek. Proposamena ingeniaritza ikertzaileei eta proiektuen plangintzan lanean ari diren ingeniariei zuzenduta dago. Aurkeztutako metodologia berria garatzeko, itsas parke eolikoen hiru alde desberdin aztertu dira: martxan dauden itsas parke eolikoak, epe ertainerako espero diren joera teknologikoak eta azkeneko hamarkadan publikaturiko ebaluazio ikerketa esanguratsuenak. Metodologiaren formulazioa eta aplikazio-eremua zehatz aurkezteaz gain, informazio iturri garrantzitsuenak aipatzen dira eta metodologia hau kasu konkretu baten aplikatzen da.

Egilea:  Ander Madariaga Álvarez.
Zuzendariak:  José Luis Martín eta Inmaculada Zamora.
Irakurtze data:  2013ko Urtarrilaren 30an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Mikrosareen isolamendura pausua: Detekzio ikasketa eta kablerik gabeko komunikazioetan oinarritutako kotrolaren, arkitekturaren proposamena. [LABURPENA]

Gaur egungo energiaren egoera, printzipalki energiaren sorrera zentralizatuan oinarritzen da, generazio elektrikozko solairu handietan kontzentratuta, mailakako eboluzioa esperimentatzen ari da, desentralizatutako modelo batetara, sakabanatutako sarea alegia edo (GD) deiturikoa. Hauetako behe-potentziazko zentro asko daude, iturri berriztagarrien implatanzio haundiekin. Kontextu honetan, mikro sare elektrikoak (MGs), GD sistemak dira eta isolamendura pasatzeko ahalmena dute, hau da, sare elektriko printzipalera konektatzen dira interrupziorik gabe (MG)ren barruan. Isolamendura era egokian pasatzeko helburuarekin, kontrol eta gestio sistema berriak behar dira mikrosareei adimenarekin hornitzeko. Orduan, tesi honek soluzio moduan sistema hierarkiko bat proposatzen du soluzio moduan, mikrosarearen maila printzipalean instalaturiko kontroladore zentrala, kargen eta mikro-sareen kontroladoreak. Kontroladore guztiak, bere xumiltasunean eta balio gutxietan oinarrituta, kablerik gabeko komunikazioaz ornituko dira, SimpliciTI protokoloa erabiliaz, ZigBee protokoloaren aldakia. Beste aldetik, urrats detekzio - isolamendu pasiborako algoritmoak aztertuko dira, euren mugak aztertzeko, algoritmo aktiboekin komparatuta. Emaitza experimentalak itzatziko dira, proposatu diren MG kontroladoreak funtzionamendu egokia dutela erakutsiko dute , parametro elektrikoen eta konmutazio ahalmenaren ikuspuntutik.

Egilea:  Álvaro Llaría Leal.
Zuzendariak:  Jaime Jiménez eta Octavian Curea.
Irakurtze data:  2012ko Irailaren 14an.
Kalifikazioa:  Sobresaliente cum laude.

Study on Full Direct Current Offshore Wind Farm. [LABURPENA]

Energia eolikoa, energia elektrikoaren industrian eta enpleguaren sorreran faktore garrantzitsua izatera pasatu da. Aerosorgailuen garapena jarraia da, hauek, itsas-altuko parkeetan daude eta aerosorgailuen tendentzia zenbat eta handiagoak izatea da. Transformadore igotzaileak, gero eta tamaina handikoak eta gareztiagoak dira potentzia bihurgailuetan. Gaur egun, frekuentzi altuko transformadoreak eta korronte zuzenaren sakabanatze sareetan sartzeko interes handia dago. Tamaña gutxitzeko ahalmena, galketak eta balioa maistazun altuko transformadoreetan argia da, baiana erronka batzuk daude, gaur egungo teknologian Mw baino haundiagoko zirkuituen implantazioetan zaildu egiten dutela. Beste faktore potentzialki onuragarria dena eraginkortasunaren hobekuntzarako, banaketa eta korronte zuzenaren transmisioaren erabilera da korronte zuzeneko sistema konbentsionalak, parke eolikoen barruko sareetan erabili ordez.

Kontzeptu bi hauen erabilera sartzen da, maiztasun altuko transformadoreak eta korronte zuzenaren banaketa, neurria, galketak eta potentziazko etapen kostea gutxitzeko, itsasoko parke eolikoetan. Tesi honetan itsasoko parkeetan aurkezten den topologian kable guztiak korronte zuzenean lan egiten dute aldagailu redundanteak kentzeko, galketak eta kostea gutxitzeko itsas-parkearean ikuspuntu integraletik.

Tesian, dc-dc aldagailua deskibratzen da SWHFR deiturikoa, maiztasun altuko transformadorea duena eta zuzenki dc lineara konektatzeko gai dena. Dokumentuak trasformadoreak duten ihes induntantziaren erabilera deskribatzen du, konbertidoreari datxekion elementua da, aldagailuaren korrontea zehazteko eta konmutazio galketak gutxitzeko. Interlazatu kontzeptua santzen da SWHFR-en konbertidoreetan, hauek seriez konektaturik daude, irteerako tentsio eta korrontearen kizkura gutxitzeko. Aurkeztutako kontseptua kableetean eta aerosorgailuzko VSC aldagailuan sortzen diren galketak gutxitzea ahalbidetzen du, errefrigerazio sistema simplifikatuz. Asimismo, galketak eta transformadorearen tamaina aerosorgailuan kokatua magnitudezko ordenean gutxitu daiteke.

Azkenik, tesiak rektifikadore trifasiko kontrolatuen operazioa aurkezten du, uhin karratuen bidez elikatuta eta maiztasun altuko transformadoreen bidez (CSWHFR). Transformadorearen induktantzia-ihesaren efektua operazio moduan, emaitzak zehazki deskribatzen dira, jarrai edo zuzen moduko funtzionamenduetan. Aldagailuen serie konbinazioaren bidez SWHFR eta CSWHFR, DC/DC konbertsio eraginkorra lor daiteke eta errazki erregulagarria, DC erdiko edo altuko konexioetarako. Energiaren parterik handiena errektifikadoreetik diodoetara transmititzen da, bus DC-ko tentsioko sarrera erregulatu daiteke CSWHFR-ko tiristoreen etapa jarriz.

Egilea:  Iñigo Martínez de Alegría Mancisidor.
Zuzendariak:  José Luis Martín eta Haritza Camblong.
Irakurtze data:  2012ko Ekainaren 28an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Belaunaldi berriko FPGAen ezaugarrien ustiapena potentzia-bihurgailu matrizialen kontrolen hobekuntzarako eta denbora errealeko simulazioak gauzatzeko. [LABURPENA]

FPGA gailu birkonfiguragarrien ezaugarriek eta baliabideek izugarrizko garapena izan dute azken urteetan. Horrela, FPGAk hainbat aplikazio-ingurunetan topa daitezke gaur egun. Potentzia-bihurgailuen aplikazioetan, aldiz, nahiz eta aurrerapausoak ematen ari diren, FPGAek pisu gutxi daukate oraindik eta, normalean, bigarren mailako atazak egiteko erabiltzen dira.

Potentzia-bihurgailuak energiaren bihurketa era kontrolatuan egiten duten zirkuitu elektronikoak dira, eta gaur egun hainbat ingurunetan topa daitezke, besteak beste, motorren driveetan, ibilgailu elektrikoetan, igogailuetan, haize-errotetan, energia biltegiratze-sistemetan, etab. Ingurune horiek gizartean duten garrantzia ikusita, potentzia-bihurgailuen ezaugarriak garatzea eta hobetzea beharrezkoa da. Potentzia-bihurgailuen artean, energiaren AC/AC bihurketa zuzena egiten duen bihurgailu matriziala (MC) nabarmentzen da, batez ere, osagai erreaktiboz (kondentsadorez) osaturiko energia-metatze zirkuiturik erabiltzen ez duelako, presio altuko eta baxuko inguruneetan eta tenperatura altuetan lan egin dezakeelako, potentzia-fluxu bidirekzionala ahalbidetzen duelako, kalitate handiko korronte eta tentsioak lor daitezkeelako eta konpaktua eta modularra delako. Aldiz, MCak zenbait erronka aurkezten ditu oraindik, esaterako, MCaren kontrol- eta modulazio-teknikak konplexuak eta karga konputazional handikoak dira, kalitate handiko uhinak sintetizatzeko modulazio- eta kommutazio-maiztasun handietan lan egin behar da eta MCaren babesa konplexutasun handikoa da.

Potentzia-bihurgailuen garapenean eta hobekuntzan, horiek kontrolatzen dituzten gailuek zeresan handia daukate. Tradizionalki, DSPak (Digital Signal Processor) izan dira potentzia-bihurgailuen eta, zehazki, MCaren kontrol-algoritmoak inplementatzeko erabili diren gailuak. Bitartean, FPGA bezalakoak DSPen gailu laguntzaile soil modura (normalean, etengailuen kommutazioarekin erlazionatutako funtzioak egiteko) erabili dira, duten potentziala guztiz erabili gabe.

Aldiz, FPGAek izan duten garapena kontuan hartuta, MCaren beharrizanei eraginkortasunez erantzuten dien soluzio izan daitezke. Belaunaldi berriko FPGAen potentziala probatzeko eta horiek potentzia-bihurgailuen kontrolagailu izan daitezkeela frogatzeko helburuarekin, MCaren kontrolaren inplementazioari ikuspuntu desberdin eta berritzaile batetik heldu zaio tesi honetan, FPGA bat erabili bai ta DSPetan oinarritutako ohiko soluzioen ordez (horrelakorik aurrez egin izanaren ezagutzarik ez dago). Sistema horrek zirkuitu bakarrean biltzen ditu hardware bloke bidez (VHDL lengoaia erabiliz) inplementatu diren MCaren modulazioeta kontrol-funtzioak, hala nola, bihurgailuaren mardultasuna handitzea helburu duten hainbat babes-funtzio. Horrela, FPGAek MCaren kontrol-eskakizun zorrotzenak inplementatzeko eta horien abiadura-ezaugarriei erantzuteko ahalmena dutela frogatu da. Gainera, FPGAek MCaren ezaugarriak hobetzeko aukera berriak eskaintzen dituzte, adibidez, dinamikoki birkonfiguratzeko ahalmena.

Potentzia-sistema berriak eta horien kontrolak gero eta konplexuagoak dira, eta MCa horren adibide garbia da. Horrek sistema horien garapena luzatzea eta zailtzea dakar. Aldiz, merkaturatze-denbora murrizteko helburuarekin, prozesu hori laburtzea ezinbestekoa da. Helburu horren lorpenean, simulazioa ezinbesteko tresna da. MCa eta horren kontrola biltzen dituen modeloa simulatzea, ordea, konplexua da, eta baliabide eta denbora asko hartzen ditu. Beraz, simulazio horiek azkartzeko eta kontrol-algoritmoen arazketa errazteko tresnak beharrezko dira. Zentzu horretan, SIL (Software In the Loop), HIL (Hardware In the Loop) eta RCP (Rapid Control Prototyping) denbora errealeko simulazioak agertzen dira. Horien bidez, MCaren eta edozein potentzia-sistemen garatzeeta probatze-prozesuak azkartu eta sinplifikatu daitezke. Simulazio-modu horiek gauzatzeko, simulatzaile digital boteretsuak erabili behar dira. Kasu honetan, RT-Lab eMEGAsim simulatzailea erabili da, PC talde eta FPGA batez osatua dagoena. RT-Lab simulatzailea erabilita, MCaren eta horren kontrolaren diseinu- eta probatze-prozesuak azkartzeko eta sinplifikatzeko baliagarri diren denbora errealeko zenbait plataforma inplementatu dira. Alde batetik, MCaren sistema osoa, bai potentzia-etapa eta bai kontrola, denbora errealean simulatzen duen modeloa inplementatu da. Horrela, simulazio tradizionalekin konparatuta, simulazioen exekuzioa azkartzen da. Bestetik, MCaren prototipatze azkarrerako plataforma egin da, era azkarrean prototipatutako MCaren kontrol- eta modulazio-algoritmoak denbora errealean eta baldintza errealetan (7.5 kW-etako MCaren prototipoan) probatzeko aukera eman duena.

Denbora errealeko simulazio-plataforma horiek gauzatzeko, RT-Lab-eko FPGAak MCaren kontroleko zenbait ataza garrantzitsu bete ditu. FPGArekin egin dira, besteak beste, MCaren eta RL kargaren zehaztasun handiko modeloak, edota MCaren prototipo errealarekin elkarrekintza.

Egilea:  Enekoitz Ormaetxea Gardoqui.
Zuzendariak:  Jon Andreu eta Unai Bidarte.
Irakurtze data:  2011ko Abenduaren 23an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Potentzia-bihurgailu matrizialen diseinu-prozesurako eta hutsegite-tolerantziarako soluzio berriak. [LABURPENA]

Gaur egun, potentzia-bihurgailuak hainbat aplikaziotan aurki ditzakegu, hala nola haize-errotetan, makina industrialetan, ibilgailu elektriko eta hibridoetan, itsasontzi eta urpekoetan, etab. Potentzia-bihurgailuak energia-bihurketarako sistemetan erabiltzen dira, eta horien helburua energia elektrikoa era kontrolatuan bihurtzea da. Potentzia-bihurgailuen topologien artean, bere ezaugarriak direla medio, bihurgailu matriziala (MC, Matrix Converter) nabarmendu daiteke.

AC/AC bihurketa zuzena egiten du MCak, eta ez du osagai erreaktibo nabarmenik. Horretaz gain, lau koadranteetan egin dezake lan bihurgailu horrek, eta distortsio harmoniko baxua duten korronte eta tentsio sinusoidalak lortzen dira bihurgailuaren sarreran eta irteeran. Gainera, MCaren sarreran potentzia-faktore unitarioa lor daiteke, bihurgailuari konektatuta dagoen karga edozein dela ere. Azkenik, oso bihurgailu eraginkorra da. Ezaugarri horiek direla-eta, hainbat aplikaziotan erabiltzeko aproposa izan daiteke MCa. Hala ere, bihurgailu horren erabilera ez dago oraindik oso hedatua, batez ere etengailu bidirekzional naturalik ez dagoelako, MCaren arkitektura eta kontrola konplexuak direlako, eta bihurgailuak mardultasun baxua duelako.

Tesi honetan, MCaren oinarrizko kontzeptuak aurkeztuko dira, lehenik eta behin. Ondoren, MCa modulatzeko dagoen aukera zabala izango da kontuan, eta aukera horien erakusgarri diren hiru modulazio-teknika azalduko dira: Alesina eta Venturiniren teknika, modulazio-teknika bektoriala (SVM, Space Vector Modulation) eta modulazio-teknika eskalar orokortua (GSPWM, Generalized Scalar Pulse Width Modulation).

Bestalde, bihurgailuaren sarreran perturbazioak egon daitezkeela izango da kontuan ere. Zentzu horretan, perturbazio horien eragin kaltegarriak konpentsatzeko baliagarriak diren teknika nabarmenenen artearen egoera azalduko da tesian. Perturbazio horiek konpentsatzen dituzten tekniken sinkronizazio-beharrizanak kontuan hartuta, MCa sare elektrikoarekin sinkronizatzeko aukera egokienak zeintzuk diren aztertuko da.

MCaren artearen egoera aztertu ondoren, bihurgailu horren diseinu-prozesua hobetzeko baliagarriak diren soluzio berriak proposatuko dira. Alde batetik, kontuan izan behar da MCak dituzten modeloak simulatzea konplexua dela, eta simulazioak egiteko beharrezkoa den denbora gehiegizkoa izaten dela normalean. Horren ondorioz, diseinu-prozesuan egin daitekeen simulazio-kopurua oso mugatua dago. Alde horretatik, arazo hori gainditzeko baliagarria den SSMA (Switching State Matrix Averaging Method) simulazio-teknika berria proposatu eta balioztatuko da tesian. Horretaz gain, SSMA teknikari esker, denbora errealean simulatuko da MCa PC-talde batean. Horrela, egoera iragankor oso luzeak simulatu ahal izango dira arrazoizko denbora-tarte batean. Gainera, MCaren diseinu-prozesua azkartzeko eta kontrol-algoritmoak arazteko baliagarria den prototipatze azkarreko kontrolerako plataforma (RCP, Rapid Control Prototyping) aurkeztuko da ere.

Azkenik, MCaren mardultasun baxuaren arazoari aurre egingo zaio. Bihurgailu horren babeserako erabiltzen diren estrategiak ez dira bihurgailua % 100ean babesteko gai. Beraz, egoera batzuetan posible da bihurgailuaren osagaietako batek huts egitea. Hori gertatuz gero, beharrezkoa da estrategia hutsegite-toleratzaileak erabiltzea, sistemaren funtzionamendu jarraitua bermatu beharra badago. Horren harian, MCarentzako estrategia hutsegite-toleratzaileen artearen egoera aurkeztuko da, eta etengailuen zirkuitu irekiko hutsegiteak gertatzen direnean bihurgailuak duen portaera aztertuko da. Ondoren, hutsegite horiek identifikatzeko baliagarria den estrategia bat aurkeztuko da, eta zirkuitu irekiko hutsegite-egoeran MCaren hutsegite-tolerantzia hobetzeko baliagarriak diren modulazio-algoritmo hutsegite-toleratzaile berriak proposatu eta balioztatuko dira, bai simulazioaren bidez, eta baita esperimentalki ere.

Egilea:  Edorta Ibarra Basabe.
Zuzendariak:  Jon Andreu eta José Luis Martín.
Irakurtze data:  2011ko Irailaren 16an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Grid connection and control of multipole synchronous wind turbines. [LABURPENA]

Ekonomi, gizarte eta ingurumenari buruzko kezka handitzen doan neurrian, energia elektriko sistema jasangarri eta eraginkorragoak gero eta beharrezkoak bihurtu dira. Energi berriztagarrien artean, energia eolikoa kontsideratzen da etorkizun handikoena, eta geroz eta hedatuagoa dago munduan zehar. Honek bi ondorio argi ditu: turbinen tamainaren handitze izugarria eta energia eolikoaren sartze sakona sare elektrikoan. Turbina eolikoaren kontzeptua, gutxiengo elementu pasibo bat izatetik, sistema elektrikoaren parte garrantzitsu bat izatera pasatu da. Aerosorgailu berriek, sistema elektrikoaren egonkortasuna mantentzeari lagundu behar diote eta tradizionalki zentral elektriko konbentzionalei zuzenduta zeuden kontrol lanak egitera behartuak daude. Turbina topologi berriek potentzia oso altuetan lan egin behar dute, gaur egungo egiturazko limiteak eta limite elektrikoak gaindituz. Gainera, sare konexio arautegi berriak betetzeko, potentzia elektronika integratze handiagoa eta kontrol aurreratuen erabilera beharrezkoak dira.

Tesi honetan, aipatutako baldintzak betetzeko topologia egokiena bilatu da, konexio zuzena (direct-drive) iman iraunkorren generadore sinkrono baten bidez eta potentzi osoko bihurgailua duen topologia aukeratuz. Kanpo errotorea duen generadorea egokitu da egitura mekanikoaren pisua txikitzearren. Bestalde, potentziaren erdieroaleen gaur egungo mugaketak kontuan izatean, multinibel bihurgailuak egokitzat hartu dira, beste abantaila batzuren artean, tentsio altuagoak eta ondorioz, potentzia altuagoak onartzen dituztelako.

Kontrolaren ikuspuntutik, garrantzitsua da kanpoko perturbazioen aurrean sistema ahalik eta gogorren izan dadila. Adibidez haize aldaketa edo potentzia aldaketak ematen direnean. Helburu honekin, perturbazio hauen efektua sisteman eragin baino lehen jarkitzen duten feedforward kontrolak inplementatu dira.

Azkenik, sarean konektaturiko edozein sistemaren funtzionamendu zuzenarentzako garrantzitsua den kontu bat, sareko tentsioen sekuentzia positiboaren detekzioa da. Informazio hau funtsezkoa da potentzia aktibo eta reaktiboaren injekzio kontrolarentzat, eta guztiz kritikoa sarea desorekatuta edo distortsionatuta dagoenean, batez ere arautegi berriekin. Tesi honen helburu nagusia, eta lanik gehiena eraman duena, sekuentzia positiboaren detekzio metodo sendoen diseinua izan da. Azkenaldian, gai honekin erlazionaturiko ekarpen anitz agertu dira. Hala ere, arautegi berriek turbinak perturbazio oso handiekin ibiltzea eskatzen dute eta sekuentzia positiboaren detektagailuak zehatz eta azkarrak izan behar dira harmoniko, tentsio jeitsiera, desfase eta frekuentzia aldaketen aurrean.


Egilea:  Eider Robles Sestafe.
Zuzendariak:  José Luis Martín González eta Josep Pou Félix.
Irakurtze data:  2010ko ekainaren 23an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Matrize-egituradun AC/AC Potentzia Bihurgailu Zuzenaren Prestazioen eta Babespenen Hobekuntza. [LABURPENA]

Gaur egun, potentzia elektronikak funtsezko betebeharra jokatzen du energia bihurketa beharrezkoa den aplikazioetan. Potentzia bihurgailuei esker, energia elektrikoak aurkezten duen forma kontrolatu egin daiteke. Ingurune honetan, AC/AC bihurketak garrantzi berezia du, ohikoa baita bihurketa mota hau trakzio eta generazio aplikazioetan erabiltzea. Hainbat bihurgailuk burutu dezakete aipatutako konbertsioa (ziklo-bihurgailuek, back-toback bihurgailuek, maila anitzeko bihurgailuek, etab.), beraien artean Bihurgailu Matriziala (BM) nabarmentzen delarik.

BMak AC/AC bihurketa era zuzenean burutzen du, ez dauka osagarri erreaktibo handien beharrik eta modularra eta tamaina txikikoa izateagaitik bereizten da. Honetaz gain, norantza biko potentzia fluxua egin dezake, bihurgailuak sintetizatutako seinaleen kalitatea ona delarik. Ala eta guztiz ere, BMa ez da, gaur egun, aukera oso heldua, batez ere ez direlako osatu oraindik norantza biko erdieroale naturalik eta ez delako beste bihurgailuen bezain mardula. Aurreko arrazoiei BMaren kontrolaren konplexutasuna gehitu behar zaie.

Tesi honetan, hasiera batetan, BMaren oinarriak eta konmutazioa eta modulazioa definitzen dituzten teknikak aztertu dira. Bigarren pausu bezala, SVM modulazio bektorialaren aldaera bat aztertu da, hau da, aurpegi biko DS SVM modulazioa. Azken honek BMak sintetizatutako seinaleen THDa hobetzen du, baina aldi berean, zama konputazional handia dauka. Bestalde, DS SVM algoritmoaren sintesi prozedura sinplifikatzen duen metodo bat aurkeztu da. Era berean, DS SVMak eta konmutazio erdi-biguinak duen eragina potentzia erdieroaleen kitzikapenean parte hartzen duten elementuetan zehaztu da.

BMak frekuentzia altuetan lan egiten duenean prestazio hobeak eskaintzen dituela kontuan izanik, System on Chip (SoC) berritzaile bat garatu da bihurgailuaren eskakizunei erantzuna emateko. Sistema honek zirkuitu integratu batetan modulazio eta kontrol funtzio guztiak eta protekzio bloke batzuk biltzen ditu. Egindako core horiek (30 guztira) hardwarean inplementatuak eta FPGA bakar batetan kapsulatuak izan dira. Garatutako inplementazioak lortzen dituen exekuzio abiadurei esker, DS SVMaren eskakizunak nabarmenki gainditu dira. Guzti honek, FPGAk ohizko DSPekiko alternatiba bat izan daitezkeela frogatzen du.

Bestalde, 7.5 kW -tako BM bat eraikitzeko beharrezkoak diren diseinu kriterio ezberdinak zehaztu dira. Horretaz gain, pizketa zirkuito baten bitartez eta finkapen zirkuitoan burututako aldakuntza baten bitartez BMaren arkitektura hobetu da. Guzti honi esker, BMak duen arazorik handienetako bat sahiezten da, pizketa zikloa. Halaber, BMaren IGBTen konmutazio abiadura hobetzen duen kitzikapen zirkuitoaren konfigurazio bat aurkeztu da. Azkenik, BMaren sistema hutsegite-toleratzaile konfigurazio berri bat proposatu da. Konfigurazio honek bihurgailuaren erabateko funtzionamendua bermatzen du, bihurgailua partzialki hondatuta gelditzen bada ere.


Egilea:  Jon Andreu Larrañaga.
Zuzendaria:  José Luis Martín.
Irakurtze data:  2008ko Abenduaren 2an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

(MAC) Ingurunera sartzeko latentzia baxua duen kontrol potrokoloa, kablerik gabeko sentsoreen sareentzako. [LABURPENA]

Kablerik gabeko sentzoreen sareak, radio-komunikazioen zirkuitu integratuek jasan dituzten aurrerapenen ondorioz sortu egin dira. Sare hauek kablerik gabeko nodoetaz sortuta daude, eta autonomoak dira, denboran zehar gizakirik gabe bakarrik funtzionatzeko gai. Nodo hauek funtzionamendu hau eskeintzeko, energien baliabideak eraginkortasunez kudeatu behar dituzte, sentsoreen señaleen laginketa lanak, zein informazioa bidaltzeko garaian. Sare hauen baliagarritasuna, informazioaren kapturaz aparte, inalanbrikoki rekolektatzen da sare osoko sentsoreen balioekin, sinkronizaturik dagoen irudi bat lortuz.

Azken urteotan hainbat proposamen argitaratu dira sentsore inalanbrikoen kontrolari buruzko protokoloetaz. Nahiz eta proposamen hauek nodoen inguruetako atzipena baimentzen duten, dauden inplementazioak sareko informazioa hartzeko garaian ez zuten konponbide fidagarririk eta energetikoki eraginkorrik ematen.

Tesiaren helburua, sentzore inalanbrikoen sareetarako inguruaren sarrerei baimen ematearen protokolo berri bat proposatzea eta garatzea da. Protokolo honen helburua sareko datu hartzearen atzerapena gutxitxea da denboraren erranura ezberdinak erabiliaz sareko nodo bakoitzarentzako. Horretaz aparte, egiazko nodoekin frogak egin dira,   teorikoki lortu diren emaitzekin egiaztatzeko.


Egilea:  Itziar Marín Saldaña.
Zuzendaria:  Aitzol Zuloaga Izaguirre.
Irakurtze data:  2008ko Maiatzaren 7an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Kontrola eta fiabilitatearen obekuntza puntu neutroko tentsioan, hiru mailetako diodoak dituzten finkapen aldagailuetan. [LABURPENA]

Tesiaren helburua,  hiru mailetako diodoen finkapen aldagailuek dituzten arazoaei aurre egitea da. Arazo hauek, aldagailuen fiabilitatean eragin handia dute erabili behar diren erdieroaleen handikuntzaren ondorioz, hauek mantentze-zerbitzuetan eta ekipoen konponketetan oso negatiboak dira.

Eragozpen hauek konpontzeko hainbat irtenbide planteatu egin dira aldagailuen fiabilitatea handitzeko, funtzionamendu printzipioak eta dituzten abantail eta desabantailak aztertuz.

Hala ere, aurkeztutako topologiak, aldagailuaren portaera hobetzea lortzen dute normalak diren funtzionamendu aldietan, puntu neutroko frekuentzia baxuko oszilazioak ezabatuz. Honek zera errazten du: erabilitako modulazio estrategia beste aspektuetan zentratzea, adibidez sortutako tentsio eta korronteko uhinen kalitatea obetzea edota konmutazio galketak gutxitzea.  Zentzu honetan, modulazio teknika sartuko da tesian agertzen diren hutsentzako tolerantzia-topologiaren konmutazioaren galketak gutxitzeko, hiru mailetako diodoak dituzten finkaketa aldagailuak baino hobekuntza handiagoak lortuz SPWM modulazio estandarra (Sinusoidal Pulse Width Modulation)puntu neutroak duen tentsioa ikusita portaerarik hoberena lortuz.


Egilea:  Salvador Ceballos Recio.
Zuzendariak:  José Luis Martín González eta Josep Pou Félix.
Irakurtze data:  2008ko Maiatzaren 11an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

FPGAn oinarritutako OCR-rako binarizazio sistema hautaketa elektronikazko aplikazioetarako [LABURPENA]

Ikuspen sistema askok testua abiadura handian irakurri behar dute: matrikula identifikatzaileak, eskanerrak, etab. Gaur egungo teknologiak irudi aurreprozedura sistema konplexuak erabiltzeak uzten du irakurketa ezaugarriak hobetzeko. Tesi honek bi binarizazio algoritmo proposatzen ditu doitasun handiko idazkera egiaztatze aplikazioetarako.

Lehenengo urratsa, bozketa sistemen eta abantaila eta disabantailak azterketa izan da. Bai segurtasun, bai pribatutasun bai erabilera erraztasun puntutik disabantailak aztertu dira. Bigarren urrats bat binarizazio sistemen azterketa eta bozketa sistemetarako egokitasuna aztertzea izan da.

Behin ikusita gaur egungo sistemek ez dituztela guztiz arazoak konpontzen, bi algoritmo egin dira eta bere funtzionamendua bozketa sistemek ezarritako egoeretan frogatu egin da. Proposatutako algoritmoak sare neuronal eta aldatutako histogrametan oinarrituta daude. Algoritmo bat hautatu egin da, histogramaren deskribapen semantikoa eta erregresio orokorreko sare neuronaletan oinarrituta dagoena, hoberena baita bozketa sistemen ezaugarriak direla eta.

Azkenik, inplementazio fisiko bat proposatu egin da bozketa algoritmorako gailu logiko programableak erabilita. Inplementazio fisiko honen bidez egiaztatu egin da algoritmoa egokia dela abiadura eta sistemari gehitutako konplexotasun ikuspuntutik.


Egilea:  Jesús Lázaro Arrotegui
Zuzendariak:  José Luis Martín González.
Irakurtze data:  2005ko Uztailaren 7an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Multiprozesadore modulu-sistemaren birkonfigurazio partzial dinamikoa SoPC gailuetan [LABURPENA]

Gaur egun, gailu elektronikoetan onargarria den dentsitatea hain da handia, ezen zirkuitu integratu bakarrean sistema digital osoen integrazioa posiblea den, System-on-Chip edo SoC deiturikoak. Garapenaren denbora gutxitzeko eta mota honetako diseinuen arrakasta lortzeko, moduluz edo core-z osatuta daude. Modulu hauek, konplexuak izanik, prozesadore batean edo gehiagotan eragina izan ohi dute. Beraz, kasu hauetan, sistema multiprozesadoreak dira.

Integrazio-maila gailu birkonfiguragarrietara (FPGAk nagusiki) ere hedatu egin da. Aukera hau erabilienetariko bat da eskaintzen duen malgutasunagatik. Hala ere, birkonfiguraziorako gaitasuna prototipo faseetara mugatzen da diseinuaren arazketa erraztearren eta, batzuetan, beraren gaurkotzeak egiteko.

Dena den, FPGA berrienek beren konfigurazioaren zati bat moldatzea onartzen dute, zirkuituaren gainontzekoa exekutazen dabilen bitartean. Gaitasun honek, birkonfigurazio partzial dinamikoa deiturikoak, zirkuitu integratu bakarrean eratzen diren moduluz osatutako sistema digitalen diseinuan interes berezia du. Eta, kasu hauetan, txipean egindako prozesaketak moduluen programa edota zirkuituetarako kontestuaren aldaketak erabaki eta aplika ditzake. Mota honetako diseinuei sistema autobirkonfiguragarri izena eman zaie, hain zuzen ere.

Autobirkonfigurazioa egitea konplexua da. Core-z oinarritutako sistema multiprozesadore batean ondo egiteko bi gauza beharrezkoak dira: FPGAk birkonfigurazio partzial dinamikoa maila teknologikoan onartzea eta diseinua bera kontrolatzeko sitema bat izatea.

Tesi honek core-etan oinarritutako sistema multiprozesadore autobirkonfigurazioa kontrolatzeko sistema proposatzen du. Hasteko, kontrol-sistemaren planteamendu orokorra egiten da. Honek, txip batean sistema ohikoenen diseinua burutzeko, espezifikazio estandarrak erabiltzen dituzten diseinuetan txertatu ahal izateko balio behar du. Orokortasun hau prozesadore anizkuna den eredu birkonfiguragarrian gauzatzen da eta kontrolaren azpiegituran beharrezkoak diren elementuen ezaugarriak definitzen dira. Diseinu batean, autobirkonfiguarzioaren egokitasuna aztertzeko, azpiegiturak behar dituen baliabideen eredu matematikoa egiten da eta denbora tarteen parametroak neurtzen dira. Aurkeztutako sistema teorikoa teknologia birkonfiguragarri jakin bat erabiliz frogatzen da. Horretarako, birkonfigurazioaren kontrolak duen azpiegituran zehaztutako elementu guztiak burutzen dira eta, horrez gain, multikontestu eta multiprozesadorea duten diseinuak baimentzen dituzten tresna osagarriak sortzen dira.

Azpiegitura hau diseinatutako hiru plataformatan aplikatzen da. Hirurak autobirkonfigurazioa gauzatzeko proposaturiko kontrol sistema probatzeko diseinatuta daude. Saiakera hauek egiteko FPGA-ren konfigurazioa guztiz kontrolatzea onartzen duen prototipo berezia egin behar izan da.


Egilea:  Armando Astarloa Cuellar.
Zuzendaria:  Aitzol Zuloaga Izaguirre.
Irakurtze data:  2005ko Uztailaren 5ean.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Kablerik Gabeko Sentsore-Sareetarako Kokapen Sistema. [LABURPENA]

Azken urteotan hainbeste irrati zirkuitu integratu azaldu dira merkatuan. Horielako osagaiak eskuragarri edukitzeak aplikazio mota berri bat sortzea aisatu du: kablerik gabeko sentsore sareak. Sistema hauetan, sentsoreak, zirkuitu berean egon beharrean, zirkuitu autonomoetan instalaturik daude. Honela, geografikoki gune zabalean hedaturik dagoen magnitudeak neurtu eta kontrola daitezke, era banatu batean. Hala ere, hemen deskribatu diren sistemak ekonomikoki bideragarriak izateko, nodo bakoitzak oso merkea (bai diseinuan, bai ekoizpean) izan beharko du. Sistema hauen abantailarik garrantzitsuena erredundantzia da: hainbeste sentsore izanda, baten bat apurtu egiten bada, beste batek eure eginbeharra egingo du, lehena konpondu arte.

Dena dela, hainbeste nodoren arteko kooperazioa antolatzeko ez da batere erraza: nodo guztiek hardware eta software bera edukita eta, gainera, hain mugaturik (energia kontsumoan edota kalkulo prozesu ahalmenean) egonda, sare mota hauetan erabiltzen diren protokoloak espezifikoki hain giro berezitan funtzionatzeko diseinatu behar dira. Kasu hauetan, kooperazio prozedura hauek erraz daitezke, non dagoen nodo bakotiza eta nola dagoen sarea antolatuta geografikoki jakiten bada. Hainbeste nodo izanda, ezin da kokaera-informazio hau banan banan eskuz eman, eta sistema automatikoak diseinatu behar dira nodo bakoitzak bere posizioa kalkula dezan, behargin batek sartu barik.

Tesi honetan, nodoen posizioa aurkitzeko algoritmo berri bat proposatzen eta garatzen da. Kokaera kalkulatzeko nodo batetik beste nodo batzuetara dauden distantziak erabiltzen dira. Nodo merkeak izanda, suposatzen da neurketa hauen kalidadea ez dela oso handia izango eta, ondorioz, errore batzuk agertuko direla. Beraz hemen proposatu den algoritmoa kokaerarik onena bilatzen saiatzen da, nodoak neurtu dituen datuetan erroreak daudela jakinda.

Azkenik, algoritmo honek ematen dituen emaitzak aztertzeko, simulazio plataforma bat diseinatu da. Plataforma hori erabiliz, konparatu egin da tesi honetan proposatu den algoritmoa, azken urte hauetan agertu diren beste algoritmo batzuekin, konprobatzeko zer nolako zama inposatzen dion nodoari eta nola jasaten duen azal daiztezkeen distantzia-neurketan agertzen diren erroreak. Gainera, algoritmoa kablerik gabeko nodo batean inplementatu dut, ziurtatzeko funtzionazen duela hain inguru zailatan.


Egilea:  Jagoba Arias Pérez.
Zuzendaria:  Aitzol Zuloaga Izaguirre.
Irakurtze data:  2005ko Uztailaren 1ean.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Tren komunikazioko zirkuitu elektroniko konplexuen diseinu eta probatzeari ekarpenak [LABURPENA]

Mikroprozesadore bat, periferikoak eta modulu bereziak dituzten zirkuitu digital konplexuak diseinatzea ez da potentzia handiko tresna informatiko erabiltze hutsa. Irtenbidea ez dago betiko tekniketan, ezta lan-ihardunaldi latzetan ere. Milimetro koadroko 100.000 baino ate logiko gehiago eskaintzen duten teknologiak aprobetxatzeko, estrategia berriek ez diete baliabide fisikoei begiratu behar, metodologiari baizik. Besteak beste: abstrakzioa (edo goitik beherako diseinua), arkitekturen ikusketa, aurrez definituriko guneak integratzea, plataformetan oinarrituriko diseinua eta baterako diseinu fisiko-logikoa. Halaber, sistema konplexu bat diseinatzean, egiaztatzeak arreta berezia eskatzen du. Izan ere, horrexek agortzen ditu informatika eta giza baliabide gehienak; beraz, hor dago koska.

Trenbide arloan, Elektronikak gero eta garrantzi handiagoa du, Mekanikarekin alderatuz. Dena dela, trenetarako sistema elektronikoen aniztasuna, hornitzaileak eta zientzi argitalpenak urriak dira. ‘Tren Komunikazio Sarea’ (TCN, ‘Train Communication Network’) arauak zehatz-mehatz definitzen ditu sare lokaleko geruza guztiak kotxeak zein barruko dispositiboak elkarrekin lotzeko. Hauxe da Europak eman dion erantzuna tren egile eta trenbide operadoreek telekomunikazioetan egindako eskakizunari.

Tesi honetan, zirkuitu elektronikoak sortzeko eta egiaztatzeko teknika berrien bidez diseinatu dira TCN dispositiboak. Hain zuzen ere, Funtzio anitzeko Ibilgailu Buserako (MVB, ‘Multifunction Vehicle Bus’) maisu-lotuneko egitura sortu egin da baterako diseinu metodologia bati jarraituz, berrikuntza batzuekin. Bide honetan, funtzio diseinua zein moduluk osatzen duten zehazteko ‘dispositibo aurrerakorren familia’ kontzeptua funtsezkoa izan da. Jarraian, arkitektura hau SystemC lengoaian deskribatu da. Honela, bloke bakoitza gauzatu ahal zen mikroprozesadorearen prozedura batez nahiz periferiko berezi batez. Azkenik, Lee, Hsiung eta Chenen algoritmoak zatiketa fisiko-logikoa bideratu du.

Halaber, MVBko dispositiboak egiaztatzeko, probetarako banku berezi bat eraiki da. Honek, merkatuko tresna bat oinarri hartuta, erabiltzailearen interfazearen bidez egituraturiko simulazio eraginkorrak ahalbideratzen ditu. Probetako zirkuituak VHDLn idatzi behar dira; baita inguruko eredu zati bat ere. Dena den, inguru honetako zereginik konplexuenak Cn programatu dira.


Egilea:  Jaime Jiménez Verde.
Zuzendaria:  José Luis Martín González.
Irakurtze data:  2005ko Ekainaren 22an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

SoC Barneko Datu-Transferentziak Kontrolatzeko Core-etan Oinarritutako Arkitektura [LABURPENA]

Zirkuitu elektroniko askok datu-transferentzia ugari kontrolatu behar dituzte oso abiadura handian: makina paketatzaile, etiketak jartzeko makina edo makina fresatzaileen moduko makina industrialak, imprimagailu, plotter edo grabadoren moduko ordenagailuen periferikoak, ikus-entzunezko ekipamenduak, telefono mugikorrak, eta abar. Gaur egungo teknologiak sistema konplexu hauek behar dituzten funtzionalitate gehienak zirkuitu integratu bakar batean (SoC, "System-on-Chip") biltzea baimentzen du. Tesi honek SoC bat eratzen duten moduluen arteko datu-transferentziak kontrolatzeko arkitektura malgu eta eskalagarri bat proposatzen du.

Abiapuntua aplikazio esparru zabal baterako egokia den SoC eredu orokor baten espezifikazioa da. Sistema honen definizioa eta diseinua estandarra den konexio-arkitektura baten bitartez elkarlotutako elementu edo core batzuetan oinarritzen da. Aukeratutako topologiak abiadura altuan ematen diren datu-transferentzien kontrolean bakarrik jarduten duten kontroladore eta bus bat erabiltzen ditu.

Proposatutako arkitektura berrerabiliz diseinatutako edozein aplikaziorentzat egokia den simulazio plataforma bat garatu da gainera. Honek bi lan baimentzen ditu: sistemaren funtzionalitatearen egiaztapena eta transferentzia-abiadura edo latentzia bezalako ezaugarrien analisia. Analisi hau aldi bereko transferentzia kopurua, datu-unitate mota eta SDRAM memoria batean eginiko atzipen mota bezalako aldagaien arabera egin daiteke.

Azkenik zirkuitu guztiak bi fabrikatzaile ezberdinen bi FPGA moduko osagai elektronikotan implementatu dira. Lan honek hiru helburu ditu: funtzionamendua benetako txartel elektronikoetan balidatu, hardware deskribapenen (erregistroen transferentzia mailan -RTL, "Register Transfer Level"- eta VHDL erabilita eginda) teknologiarekiko mendekotasuna aztertu eta implementazio ezberdinen azalera eta abiadura ezaugarrien emaitzak alderatu.


Egilea:  Unai Bidarte Peraita.
Zuzendaria:  José Luis Martín González.
Irakurtze data:  2004ko Ekainaren 23an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.

Irudi-sekuentziatatik fluxu optikoa ateratzeko prozesamen-ereduak VHDLrekin gauzatzea [LABURPENA]

Tesi honetan fluxu optikoaren determinaziorako egitura denbora errealeko irudi sekuentziak erabiliz proposatzen da. Egitura hau FPGA motako gailu logikoak erabiliz egin nahi da eta horretarako egitura hardware deskribapen lenguai bat erabiliz garatu egin da, VHDL hain zuzenean.

Mugimenduaren analisiarekin zerikusia duten ikusmen sistemen gapapenetan fluxu optikoa osagai garrantzitsua da. Bere aplikazioak oso ezberdinak dira eta irudietan agertzen diren objetuen karakterizazio dinamikotik inguruaren ezaugarri hiru dimentsionalak zehazteraino doaz, irudien hobekuntza eta berreraikuntzatik igaroz.

Sistemarekin bilatu egin diren ezaugarri garrantzitsuen artean denbora errealeko prozesamendua eta bereizmen egoki batekin, telebista kamara estandar batekin lortzen diren antzerakoak, daude. Tesi honen garapenerako VHDL bidez egindako erramintak garatu behar izan ziren irudi prozesamendu sistemekin lan egiteko, fluxu optikoa lortzeko erabilitako eredu matematiko batetik sistema hardware bat egiteko metodologia garatzeaz gain.


Egilea:  Aitzol Zuloaga Izaguirre.
Zuzendaria:  José Luis Martín González.
Irakurtze data:  2001 abenduaren 11an.
Kalifikazioa:  Bikain cum laude.