Eines interactives per l'aprenentatge de la dinàmica i el control dels convertidors de potència

El projecte s'ha centrat en el disseny i desenvolupament de laboratoris virtuals per a la docència del dispositius i mètodes de gestió d’energia. Això s’ha realitzat a dos nivells clarament diferenciats, el primer grup de laboratoris correspon als convertidors electrònics de potencia i el segon grup de laboratoris correspon a un conjunt de casos d’aplicacions concretes. En el primer grup es descriu el detall del funcionament dels diferents elements mentre que en el segon els descriuen les idees i conceptes bàsics de funcionament. Els laboratoris virtuals de convertidors electrònics de potència inclouen el convertidor elevador (boost), el convertidor reductor (buck), i convertidors acobladors magnèticament. Aquestes permeten estudiar el comportament dinàmica des d’un punt de vista commutat o bé promitjat, les aplicacions incorporen també la possibilitat de sintonitzar els controladors. Aquestes aplicacions han estat desenvolupades per ser un complement per les sessions de pràctiques presencials. Els laboratoris virtuals d’aplicacions, inclouen els sistema de transport metropolità, el vehicle híbrid i els sistemes de gestió de talls transitoris en el subministrament d’energia principalment. Aquestes laboratoris permeten introduir els estudiants de forma qualitativa en els diferents conceptes i tècniques emprades en els sistemes de generació, transport i transformació d’energia. Totes les aplicacions han estat desenvolupades emprant Easy JAVA Simulations, aquesta eina permet desenvolupar laboratoris multiplataforma fàcilment distribuïbles a través d’internet.

DEL FESTIVAL A LA ACADEMIA. Informe sobre la institucionalización de una disciplina híbrida (arte digital)

Aquest document és un esborrany. Amb l'objectiu d'aprofundir en el procés d'institucionalització, vam dissenyar una investigació empírica que permetés visualitzar les tendències discursives i àmbits d'activitats de les pràctiques relacionades amb les interseccions entre l'art, la ciència i la tecnologia. La metodologia va consistir en la implementació de tres bases de dades que recullen l'activitat dels últims anys en relació a: 1) els congressos (i festivals associats) realitzats a nivell internacional 2) les publicacions acadèmiques i divulgatives centrades en aquest àmbit interdisciplinar 3) els programes acadèmics.

1.84 micron emission of Tm3+ sensitized by Yb3+ ions in monoclinic KGd(WO4)2 single crystals

By exciting at 940 nm, we have characterized the 1.84 m near infrared emission of trivalent thulium ions in Yb3+, Tm3+:KGd WO4 2 single crystals as a function of the dopant concentration and temperature, from 10 K to room temperature. An overall 3H6 Stark splitting of 470 cm−1 for the Tm3+ ions in the Yb3+, Tm3+:KGd WO4 2 was obtained. We also studied the blue emission at 476 nm Tm3+ and the near infrared emissions at 1.48 m Tm3+ and 1 m Yb3+ as a function of the dopant concentration. Experimental decay times of the 1G4, 3H4, and 3F4 Tm3+ and 2F5/2 Yb3+ excited states have been measured as a function of Yb3+ and Tm3+ ion concentrations. For the 3F4 →3H6 transition of Tm3+ ions, we used the reciprocity method to calculate the maximum emission cross section of 3.07 10−20 cm2 at 1.84 m for the polarization parallel to the Nm principal optical direction.

Nanoantenna enhanced emission of lightharvesting complex 2: the role of resonance, polarization, and radiative and non-radiative rates

Nanoantennae show potential for photosynthesis research for two reasons; first by spatially confining light for experiments which require high spatial resolution, and second by enhancing the photon emission of single light-harvesting complexes. For effective use of nanoantennae a detailed understanding of the interaction between the nanoantenna and the light-harvesting complex is required. Here we report how the excitation and emission of multiple purple bacterial LH2s (light-harvesting complex 2) are controlled by single gold nanorod antennae. LH2 complexes were chemically attached to such antennae, and the antenna length was systematically varied to tune the resonance with respect to the LH2 absorption and emission. There are three main findings. (i) The polarization of the LH2 emission is fully controlled by the resonant nanoantenna. (ii) The largest fluorescence enhancement, of 23 times, is reached for excitation with light at λ = 850 nm, polarized along the long antenna-axis of the resonant antenna. The excitation enhancement is found to be 6 times, while the emission efficiency is increased 3.6 times. (iii) The fluorescence lifetime of LH2 depends strongly on the antenna length, with shortest lifetimes of [similar]40 ps for the resonant antenna. The lifetime shortening arises from an 11 times resonant enhancement of the radiative rate, together with a 2–3 times increase of the non-radiative rate, compared to the off-resonant antenna. The observed length dependence of radiative and non-radiative rate enhancement is in good agreement with simulations. Overall this work gives a complete picture of how the excitation and emission of multi-pigment light-harvesting complexes are influenced by a dipole nanoantenna.

Improving the efficiency of PV low-power processing circuits by selecting an optimal inductor current of the DC/DC converter

In the context of autonomous sensors powered by small-size photovoltaic (PV) panels, this work analyses how the efficiency of DC/DC-converter-based power processing circuits can be improved by an appropriate selection of the inductor current that transfers the energy from the PV panel to a storage unit. Each component of power losses (fixed, conduction and switching losses) involved in the DC/DC converter specifically depends on the average inductor current so that there is an optimal value of this current that causes minimal losses and, hence, maximum efficiency. Such an idea has been tested experimentally using two commercial DC/DC converters whose average inductor current is adjustable. Experimental results show that the efficiency can be improved up to 12% by selecting an optimal value of that current, which is around 300-350 mA for such DC/DC converters.

Model analític de les característiques DC de transistors de doble porta

En aquest treball s’implementa un model analític de les característiques DC del MOSFET de doble porta (DG-MOSFET), basat en la solució de l’equació de Poisson i en la teoria de deriva-difussió[1]. El MOSFET de doble porta asimètric presenta una gran flexibilitat en el disseny de la tensió llindar i del corrent OFF. El model analític reprodueix les característiques DC del DG-MOSFET de canal llarg i és la base per construir models circuitals tipus SPICE.

Explanatory factors of CO2 per capita emission inequality in the European Union

The design of European mitigation policies requires a detailed examination of the factors explaining the unequal emissions in the different countries. This research analyzes the evolution of inequality in CO2 per capita emissions in the European Union (EU-27) in the 1990-2006 period and its explanatory factors. For this purpose, we decompose the Theil index of inequality into the contributions of the different Kaya factors. The decomposition is also applied to the inequality between and within groups of countries (North Europe, South Europe, and East Europe). The analysis shows an important reduction in inequality, to a large extent due to the smaller differences between groups and because of the lower contribution of the energy intensity factor. The importance of the GDP per capita factor increases and becomes the main explanatory factor. However, within the different groups of countries the carbonization index appears to be the most relevant factor in explaining inequalities.

Uranium reserve, nuclear fuel cycle delusion, CO2 emission from the sea, and electricity supply: reflections after the fuel meltdown of Fukushima nuclear power units

The Great Tohoku-Kanto earthquake and resulting tsunami has brought considerable attention to the issue of the construction of new power plants. We argue in this paper, nuclear power is not a sustainable solution to energy problems. First, we explore the stock of uranium-235 and the different schemes developed by the nuclear power industry to exploit this resource. Second, we show that these methods, fast breeder and MOX fuel reactors, are not feasible. Third, we show that the argument that nuclear energy can be used to reduce CO2 emissions is false: the emissions from the increased water evaporation from nuclear power generation must be accounted for. In the case of Japan, water from nuclear power plants is drained into the surrounding sea, raising the water temperature which has an adverse affect on the immediate ecosystem, as well as increasing CO2 emissions from increased water evaporation from the sea. Next, a short exercise is used to show that nuclear power is not even needed to meet consumer demand in Japan. Such an exercise should be performed for any country considering the construction of additional nuclear power plants. Lastly, the paper is concluded with a discussion of the implications of our findings.

LittleProc 2.0. : l'evolució als 16 bits, amb arquitectura superescalar i amb pipeline

Aquest projecte consisteix en evolucionar el LittleProc 1.0, un processador simple dissenyat per ser destinat al món de la docència per tres professors de la UAB. Aquestes evolucions consisteixen en aplicar diversos mètodes i arquitectures diferents per tal d’obtenir un millor rendiment del processador, arribant a executar programes amb la meitat de temps que tardava el LittleProc 1.0. Un cop implementades les diferents arquitectures per tal de millorar el rendiment, es realitzarà un estudi de quin tant per cent de millora ha sigut aquest rendiment.

Monitoring switch-type sensors and powering autonomous sensors via inductive coupling: application to removable seats in vehicles

Aquesta tesi explora la possibilitat de fer servir enllaços inductius per a una aplicació de l’automòbil on el cablejat entre la centraleta (ECU) i els sensors o detectors és difícil o impossible. S’han proposat dos mètodes: 1) el monitoratge de sensors commutats (dos possibles estats) via acoblament inductiu i 2) la transmissió mitjançant el mateix principi físic de la potència necessària per alimentar els sensors autònoms remots. La detecció d'ocupació i del cinturó de seguretat per a seients desmuntables pot ser implementada amb sistemes sense fils passius basats en circuits ressonants de tipus LC on l'estat dels sensors determina el valor del condensador i, per tant, la freqüència de ressonància. Els canvis en la freqüència són detectats per una bobina situada en el terra del vehicle. S’ha conseguit provar el sistema en un marge entre 0.5 cm i 3 cm. Els experiments s’han dut a terme fent servir un analitzador d’impedàncies connectat a una bobina primària i sensors comercials connectats a un circuit remot. La segona proposta consisteix en transmetre remotament la potència des d’una bobina situada en el terra del vehicle cap a un dispositiu autònom situat en el seient. Aquest dispositiu monitorarà l'estat dels detectors (d'ocupació i de cinturó) i transmetrà les dades mitjançant un transceptor comercial de radiofreqüència o pel mateix enllaç inductiu. S’han avaluat les bobines necessàries per a una freqüència de treball inferior a 150 kHz i s’ha estudiat quin és el regulador de tensió més apropiat per tal d’aconseguir una eficiència global màxima. Quatre tipus de reguladors de tensió s’han analitzat i comparat des del punt de vista de l’eficiència de potència. Els reguladors de tensió de tipus lineal shunt proporcionen una eficiència de potència millor que les altres alternatives, els lineals sèrie i els commutats buck o boost. Les eficiències aconseguides han estat al voltant del 40%, 25% i 10% per les bobines a distàncies 1cm, 1.5cm, i 2cm. Les proves experimentals han mostrat que els sensors autònoms han estat correctament alimentats fins a distàncies de 2.5cm.

Boost converter

In this project, we want to implement a theoretical typology of a converter, the Boost converter, which is also named “Step-up converter”. We also want to bring it to the practical area, where we could work and obtain a useful service, particularly our objective is to obtain a power supply for a notebook. We will give the possibility to work, charge etc. our device in the car and obtain another work station

Engineering the thermal emission of macroporous silicon

Todos los cuerpos emiten luz espontaneamente al ser calentados. El espectro de radiacion es una funcion de la temperatura y el material. Sin embargo, la mayoria de los materiales irradia, en general, en una banda espectral amplia. Algunas matereiales, por el contrario, son capaces de concentrar la radiacion termica en una banda espectral mucho mas estrecha. Estos materiales se conocen como emisores selectivos y su uso tiene un profundo impacto en la eficiencia de sistemas sistemas tales como iluminacion y conversion de energia termofotovoltaica. De los emisores selectivos se espera que sean capaces de operar a altas temperaturas y que emitan en una banda espectral muy concisa. Uno de los metodos mas prometedores para controlar y disenar el espectro de emision termico es la utilizacion de cristales fotonicos. Los cristales fotonicos son estructuras periodicas artificiales capaces de controlar y confinar la luz de formas sin precedentes. Sin embargo, la produccion de dichas estructuras con grandes superficies y capaces de soportar altas temperaturas sigue siendo una dificil tarea. Este trabajo esta dedicada al estudio de las propiedades de emision termica de estructuras 3D de silicio macroporoso en el rango espectral mid-IR (2-30 m). En particular, este trabajo se enfoca en reducir la elevada emisividad del silicio cristalino. Las muestras estudiadas en este trabajo tienen una periodicidad de 4 m, lo que limitan los resultados obtenidos a la banda del infrarrojo medio, aunque estructuras mucho mas pequenas son tecnologicamente realizables con el metodo de fabricacion utilizado. Hemos demostrado que el silicio macroporoso 3D puede inhibir completamente la emision termica en su superficie. Mas aun, esta banda se puede ajustar en un amplio margen mediante pequenos cambios durante la formacion de los macroporos. Tambien hemos demostrado que tanto el ancho como la frecuencia de la banda de inhibicion se puede doblar mediante la aplicacion de tecnicas de postprocesado adecuadas. Finalmente hemos mostrado que es posible crear bandas de baja emisividad arbitrariamente anchas mediante estructuras macroporosas aperiodicas.

Oxidation of silicon: further tests for the interfacial silicon emission model

The classical description of Si oxidation given by Deal and Grove has well-known limitations for thin oxides (below 200 Ã). Among the large number of alternative models published so far, the interfacial emission model has shown the greatest ability to fit the experimental oxidation curves. It relies on the assumption that during oxidation Si interstitials are emitted to the oxide to release strain and that the accumulation of these interstitials near the interface reduces the reaction rate there. The resulting set of differential equations makes it possible to model diverse oxidation experiments. In this paper, we have compared its predictions with two sets of experiments: (1) the pressure dependence for subatmospheric oxygen pressure and (2) the enhancement of the oxidation rate after annealing in inert atmosphere. The result is not satisfactory and raises serious doubts about the model’s correctness