SIG y Visor Web de energía solar y eólica. Aplicación práctica en el País Vasco.

El proyecto es un Sistema de Información Geográfica y Visor web centrado en las energías renovables solar y eólica, contiene funcionalidad dirigida a facilitar elacceso de los ciudadanos y de las empresas del sector a la información de estas dos energías. Incorpora una herramienta de edición que pretende tener una base de datos actualizada de los parques solares y eólicos de España. Otra orientada al entorno urbano que permite saber la electricidad aproximada que se generaría en la cubierta de un edificio de Vitoria en función del panel solar que se instale en dicha cubierta. También se ha realizado un análisis espacial para encontrar los lugares óptimos para la instalación de paneles solares y eólicos en el País Vasco, se han publicado las capas resultado en el visor para que puedan acceder a ellas cualquier sociedad o empresa que le interese conocer este tipo de información. Para estos análisis se han tenido en cuenta estudios de diferentes universidades e informes de organizaciones como Greenpeace. No obstante, no deja de ser una propuesta objeto de posibles mejoras.

Teoría y práctica de las energías renovables.

Preparar a una serie de educandos y ciudadanos en general en el tema de las energías renovables, experimentando con los mismos, tanto un reciclaje de conocimientos como una serie de recursos didácticos y prácticas que puedan transmitir a sus centros respectivos. Aspectos teóricos de los diferentes tipos de energías y prácticas aplicadas al entorno y a la escuela. Los aspectos teóricos que se tratan en este trabajo son los siguientes: la energía: concepto, clasificación, evolución. Distintos tipos de energía: solar, de la biomasa, hidráulica, etc. Rentabilidad de las energías renovables, perspectivas de las mismas en Asturias. En la parte práctica se proponen una serie de experiencias y materiales didácticos para aplicar en el aula: la magneto de Faraday, la cocina solar, el panel solar, el generador eólico, la incubadora de pollos, el refrigerador solar, etc. Vid. Bibliografía. Se analizan separadamente los aspectos teóricos referidos a cada tipo de energía, que incluyen estadísticas, gráficos, mapas, y esquemas referidos a cada uno de los temas. Para la parte práctica se analizan experiencias realizadas en escuelas o extraídas de libros y revistas. Esta investigación proporciona un importante material de referencia para el trabajo, sobre energía en el aula. Aporta además una selección títulos de artículos de revista referidos al tema y un vocabulario de términos básicos.

Taller de energías renovables.

El proyecto se lleva a cabo en el centro de educación concertado Nuestra Señora del Carmen de Valladolid, donde trabajan los once profesores y profesoras que lo han desarrollado. Los objetivos planteados son: - Formar y sensibilizar a los docentes sobre la problemática socio-ambiental de las fuentes energéticas contaminantes y acercar a estos a las energías renovables mediante experiencias sencillas que ellos mismos puedan desarrollar en sus domicilios. - Potenciar actitudes y capacidades para poder participar de una manera activa en la defensa del medio ambiente desarrollando e incentivando el pensamiento crítico y objetivo para poder pasar a la acción.- Potenciar hábitos de consumo responsable y sostenible y valores como la solidaridad, la tolerancia y la cooperación.- Valorar las Energías Renovables frente a las no Renovables, así como comprender los fenómenos y procesos naturales que son el germen de las primeras, así como las diferentes técnicas de aprovechamiento.- Reconocer la dependencia energética en la actividad diaria y fomentar hábitos de ahorro energético. - Promover la cultura del desarrollo energético sostenible basado en el uso de las fuentes renovables de energía y su uso eficiente.- Promover diversas vías de formación y capacitación de los recursos humanos en energías renovables. A lo largo del proyecto se ha realizado por parte de los profesores con conocimientos en programación del Centro y con la colaboración del resto, una aplicación multimedia dedicada a las energías renovables, donde aparecían las distintas prácticas llevadas a cabo por los alumnos. Esta aplicación cuenta con información relativa a las distintas fuentes renovables: energía solar térmica y fotovoltaica, energía eólica, energía hidráulica, energía geotérmica, biomasa, mareomotriz, etc. Todos los alumnos participantes en el proyecto Taller de Energías Renovables han recibido una copia de la aplicación de forma que tengan una herramienta a la hora de buscar información acerca de las fuentes renovables. Con el objeto de convocar a los participantes en el taller a las distintas prácticas e informar al resto de los compañeros de las distintas actividades que estaban llevándose a cabo, los profesores han elaborado un boletín energético que se situaba en las distintas aulas donde estaban los alumnos seleccionados. Este boletín energético constaba de las siguientes partes: - ¿Qué hemos hecho?, - Conclusiones,- Teoría de la sesión anterior,- ¿Qué vamos a hacer?, y un JuegoTambien se ha realizado un curso de introducción a las energías renovables que ha constado de una parte general, donde se explicaban los fundamentos de la energía, y una parte específica donde se ha enseñado los principios de las energías renovables. Los alumnos han ido copiando los distintos esquemas realizados durante la clase en un cuadernillo y han pegado dibujos, recortes de revistas, noticias, slogan y distintos materiales relacionados con las energías renovables. Así mismo se ha realizado un debate, Para el debate se dividió a los alumnos en varios grupos. Cada uno de estos grupos representaba un sector relacionado con la energía: un grupo ecologista, un ejecutivo de una central nuclear, una gran petrolera multinacional y una empresa dedicada a la instalación de sistemas renovables. Se les planteaba una determinada situación y tenían que argumentar según a quién representaban. Una vez realizado este debate se pusieron en común las principales ideas recogidas. Las prácticas del Taller de Energías Renovables han sido: Primera práctica. Propiedades del calor: Conducción, convección y radiación. Segunda práctica. Invernadero y muro de botellas. Tercera práctica. Panel solar térmico. Cuarta práctica. Panel solar térmico con depósito. Elaboración de boletines energéticos. Quinta práctica. Panel solar fotovoltaico. Sexta práctica. Principios de energía eólica - veleta, molinillo y anemómetro. Elaboración de boletines energéticos. Séptima práctica. Generación eléctrica eólica. Campaña de concienciación en el Centro. En el mes de mayo se han expuesto los materiales elaborados por los alumnos en el 'Taller de Energías Renovables' de forma que el resto de alumnos del Centro pudiesen contemplar los distintos avances conseguidos. Trabajo no publicado.

Energías renovables en la educación en Castilla y León

Se desarrolla un proyecto de innovación educativa que pretende concienciar a los estudiantes sobre las limitaciones de las energías convencionales e inculcarles la necesidad de utilizar la energía solar y eólica. Se trata de motivar a los alumnos y alumnas para entender la necesidad de implementación de las plantas solares y eólicas, favoreciendo la capacidad de comprender y analizar la misión de los bloques funcionales que componen una instalación. El alumnado debe de adquirir capacidades de recopilación de información y datos de energías renovables junto con diferentes herramientas. En general se pretende crear y sentar las bases para disponer por el grupo de profesores y profesoras del proyecto y por los alumnos y alumnas de las asignaturas y módulos profesionales implicados. Los objetivos propuestos en el proyecto se han cumplido y han quedado plasmados en las diferentes actividades realizadas. El proyecto deja además una herencia a los futuros alumnos y alumnas consistente en una instalación de producción de energía eléctrica mediante un aerogenerador, un panel solar fotovoltaico sin seguidor solar y otro con él. La incidencia del proyecto en la práctica docente es muy significativa debido a la colaboración activa el alumnado para poder ejecutar y poner en práctica el proyecto.

Análisis de la contaminación en una ciudad industrial europea : Torrejón de Ardoz.

El proyecto pretende concienciar a la comunidad educativa del problema de la contaminación de la ciudad de Torrejón, y su paralelismo con el de otras ciudades europeas. Los objetivos son organizar un grupo de profesores y alumnos interesados en las ciencias medioambientales; desarrollar las capacidades de trabajo en grupo de alumnos y profesores; estudiar los problemas ambientales de la ciudad; reflexionar sobre las relaciones entre las formas de vida de las diferentes culturas y estratos sociales y el medio ambiente; desarrollar las capacidades artísticas, creativas e investigadoras; contactar con otros centros de países europeos interesados por el medio ambiente; y utilizar las nuevas tecnologías para facilitar la investigación y la exposición de los resultados. Las actividades son visitas guiadas a la exposición Ciudad viva, organizada por la Fundación FIDA; análisis de vídeos sobre medio ambiente; contacto con organismos relacionados; intercambio de experiencias con centros escolares europeos; recogida de artículos relacionados con la contaminación; exposición con los trabajos elaborados; conferencia por los alumnos sobre las energías renovables; construcción de maquetas de Torrejón, un motor hidráulico, un panel solar y una depuradora; talleres de reciclaje de papel y análisis de aguas; y presentación en PowerPoint sobre los problemas medioambientales de la ciudad. La evaluación se realiza a través de encuestas que valoran la adaptación a los tiempos programados, el interés del alumno, el grado de concienciación sobre el efecto negativo de la contaminación, los vídeos, y la parte práctica del proyecto. Se elaboran materiales, que se incluyen como anexos, como los reportajes gráficos; material documental y de actividades prácticas, como encuestas de auditoría, de vídeos y de medio ambiente, trabajo de estadística, pasatiempos, y presentaciones de la conferencia Energías renovables, y Torrejón y el medio ambiente; la página web Torrejón y el medio ambiente; las Respuestas desde Rumanía; la base de datos Contaminación atmosférica en Torrejón; el CD-ROM con la memoria y los materiales; los vídeos de la entrevista al grupo francés, el Punto Limpio y la exposición; y los artículos periodísticos sobre problemas de medio ambiente en la Comunidad de Madrid..

Por un progreso alternativo.

El proyecto consiste en continuar, por tercer año consecutivo, con los trabajos del huerto y completar las instalaciones anejas, tales como el invernadero, sistema de riego y panel solar. Los objetivos son mejorar el entorno físico del centro; conseguir la implicación del alumnado y del profesorado en tareas colectivas; lograr una buena educación medioambiental; ofrecer alternativas de ocio saludables, aprovechando las posibilidades del entorno más inmediato; globalizar los contenidos de los distintos ámbitos y materias; desarrollar el currículo de las diferentes áreas a través de la realización de una actividad práctica. La metodología se plantea como un trabajo en equipo para cohesionar el grupo. Las actividades son siete unidades didácticas para realizar fuera y dentro del aula. La evaluación valora, con respecto al alumnado, el trabajo realizado, el establecimiento de las relaciones causa-efecto relacionado con los conceptos, cambios en la conducta y en los hábitos e implicación en el trabajo. Con respecto al profesorado, la participación e implicación en el trabajo, el cumplimiento de los plazos previstos para el desarrollo de las distintas tareas, la organización de las actividades y la autoevaluación de su trabajo.

Vibro-acoustic analysis of spacecraft structures with thin air layers

Esta Tesis presenta un estudio sobre el comportamiento vibroacústico de estructuras espaciales que incluyen capas de aire delgadas, así como sobre su modelización numérica. Las capas de aire pueden constituir un elemento fundamental en estos sistemas, como paneles solares plegados, que se consideran el caso de estudio en este trabajo. Para evaluar la influencia de las capas de aire en la respuesta dinámica del sistema se presenta el uso de modelos unidimensionales. La modelización de estos sistemas se estudia para los rangos de baja y alta frecuencia. En el rango de baja frecuencia se propone un conjunto de estrategias de simulación basadas en técnicas numéricas que se utilizan habitualmente en la industria aeroespacial para facilitar la aplicación de los resultados de la Tesis en los modelos numéricos actuales. Los resultados muestran el importante papel de las capas de aire en la respuesta del sistema. El uso de modelos basados en elementos finitos o de contorno para estos elementos proporciona resultados equivalentes aunque la aplicabilidad de estos últimos puede estar condicionada por la geometría del problema. Se estudia asimismo el uso del Análisis Estadístico de la Energía (SEA) para estos elementos. Una de las estrategias de simulación propuestas, que incluye una formulación energética para el aire que rodea a la estructura, se propone como estimador preliminar de la respuesta del sistema y sus frecuencias propias. Para el rango de alta frecuencia, se estudia la influencia de la definición del propio modelo SEA. Se presenta el uso de técnicas de reducción para determinar una matriz de pérdidas SEA reducida para definiciones incompletas del sistema (si algún elemento que interactúa con el resto no se incluye en el modelo). Esta nueva matriz tiene en cuenta la contribución de las subestructuras que no se consideran parte del modelo y que suelen ignorarse en el procedimiento habitual para reducir el tamaño del mismo. Esta matriz permite también analizar sistemas que incluyen algún componente con problemas de accesibilidad para medir su respuesta. Respecto a la determinación de los factores de pérdidas del sistema, se presenta una metodología que permite abordar casos en los que el método usual, el Método de Inyección de Potencia (PIM), no puede usarse. Se presenta un conjunto de métodos basados en la técnicas de optimización y de actualización de modelos para casos en los que no se puede medir la respuesta de todos los elementos del sistema y también para casos en los que no todos los elementos pueden ser excitados, abarcando un conjunto de casos más amplio que el abordable con el PIM. Para ambos rangos de frecuencia se presentan diferentes casos de análisis: modelos numéricos para validar los métodos propuestos y un panel solar plegado como caso experimental que pone de manifiesto la aplicación práctica de los métodos presentados en la Tesis. ABSTRACT This Thesis presents an study on the vibro-acoustic behaviour of spacecraft structures with thin air layers and their numerical modelling. The air layers can play a key role in these systems as solar wings in folded configuration that constitute the study case for this Thesis. A method based on one-dimensional models is presented to assess the influence of the air layers in the dynamic response of the system. The modelling of such systems is studied for low and high frequency ranges. In the low frequency range a set of modelling strategies are proposed based on numerical techniques used in the industry to facilitate the application of the results in the current numerical models. Results show the active role of the air layers in the system response and their great level of influence. The modelling of these elements by means of Finite Elements (FE) and Boundary Elements (BE) provide equivalent results although the applicability of BE models can be conditioned by the geometry of the problem. The use of Statistical Energy Analysis (SEA) for these systems is also presented. Good results on the system response are found for models involving SEA beyond the usual applicability limit. A simulation strategy, involving energetic formulation for the surrounding fluid is proposed as fast preliminary approach for the system response and the coupled eigenfrequencies. For the high frequency range, the influence of the definition of the SEA model is presented. Reduction techniques are used to determine a Reduced SEA Loss Matrix if the system definition is not complete and some elements, which interact with the rest, are not included. This new matrix takes into account the contribution of the subsystems not considered that are neglected in the usual approach for decreasing the size of the model. It also allows the analysis of systems with accessibility restrictions on some element in order to measure its response. Regarding the determination of the loss factors of a system, a methodology is presented for cases in which the usual Power Injection Method (PIM) can not be applied. A set of methods are presented for cases in which not all the subsystem responses can be measured or not all the subsystems can be excited, as solar wings in folded configuration. These methods, based on error minimising and model updating techniques can be used to calculate the system loss factors in a set of cases wider than the PIM’s. For both frequency ranges, different test problems are analysed: Numerical models are studied to validate the methods proposed; an experimental case consisting in an actual solar wing is studied on both frequency ranges to highlight the industrial application of the new methods presented in the Thesis.

Multiphase Design and Control Techniques Applied to a Forward Micro-Inverter

En la última década la potencia instalada de energía solar fotovoltaica ha crecido una media de un 49% anual y se espera que alcance el 16%del consumo energético mundial en el año 2050. La mayor parte de estas instalaciones se corresponden con sistemas conectados a la red eléctrica y un amplio porcentaje de ellas son instalaciones domésticas o en edificios. En el mercado ya existen diferentes arquitecturas para este tipo de instalaciones, entre las que se encuentras los módulos AC. Un módulo AC consiste en un inversor, también conocido como micro-inversor, que se monta en la parte trasera de un panel o módulo fotovoltaico. Esta tecnología ofrece modularidad, redundancia y la extracción de la máxima potencia de cada panel solar de la instalación. Además, la expansión de esta tecnología posibilitará una reducción de costes asociados a las economías de escala y a la posibilidad de que el propio usuario pueda componer su propio sistema. Sin embargo, el micro-inversor debe ser capaz de proporcionar una ganancia de tensión adecuada para conectar el panel solar directamente a la red, mientras mantiene un rendimiento aceptable en un amplio rango de potencias. Asimismo, los estándares de conexión a red deber ser satisfechos y el tamaño y el tiempo de vida del micro-inversor son factores que han de tenerse siempre en cuenta. En esta tesis se propone un micro-inversor derivado de la topología “forward” controlado en el límite entre los modos de conducción continuo y discontinuo (BCM por sus siglas en inglés). El transformador de la topología propuesta mantiene la misma estructura que en el convertidor “forward” clásico y la utilización de interruptores bidireccionales en el secundario permite la conexión directa del inversor a la red. Asimismo el método de control elegido permite obtener factor de potencia cercano a la unidad con una implementación sencilla. En la tesis se presenta el principio de funcionamiento y los principales aspectos del diseño del micro-inversor propuesto. Con la idea de mantener una solución sencilla y de bajo coste, se ha seleccionado un controlador analógico que está originalmente pensado para controlar un corrector del factor de potencia en el mismo modo de conducción que el micro-inversor “forward”. La tesis presenta las principales modificaciones necesarias, con especial atención a la detección del cruce por cero de la corriente (ZCD por sus siglas en inglés) y la compatibilidad del controlador con la inclusión de un algoritmo de búsqueda del punto de máxima potencia (MPPT por sus siglas en inglés). Los resultados experimentales muestran las limitaciones de la implementación elegida e identifican al transformador como el principal contribuyente a las pérdidas del micro-inversor. El principal objetivo de esta tesis es contribuir a la aplicación de técnicas de control y diseño de sistemas multifase en micro-inversores fotovoltaicos. En esta tesis se van a considerar dos configuraciones multifase diferentes aplicadas al micro-inversor “forward” propuesto. La primera consiste en una variación con conexión paralelo-serie que permite la utilización de transformadores con una relación de vueltas baja, y por tanto bien acoplados, para conseguir una ganancia de tensión adecuada con un mejor rendimiento. Esta configuración emplea el mismo control BCM cuando la potencia extraída del panel solar es máxima. Este método de control implica que la frecuencia de conmutación se incrementa considerablemente cuando la potencia decrece, lo que compromete el rendimiento. Por lo tanto y con la intención de mantener unos bueno niveles de rendimiento ponderado, el micro-inversor funciona en modo de conducción discontinuo (DCM, por sus siglas en inglés) cuando la potencia extraía del panel solar es menor que la máxima. La segunda configuración multifase considerada en esta tesis es la aplicación de la técnica de paralelo con entrelazado. Además se han considerado dos técnicas diferentes para decidir el número de fases activas: dependiendo de la potencia continua extraída del panel solar y dependiendo de la potencia instantánea demandada por el micro-inversor. La aplicación de estas técnicas es interesante en los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica por la posibilidad que brindan de obtener un rendimiento prácticamente plano en un amplio rango de potencia. Las configuraciones con entrelazado se controlan en DCM para evitar la necesidad de un control de corriente, lo que es importante cuando el número de fases es alto. Los núcleos adecuados para todas las configuraciones multifase consideradas se seleccionan usando el producto de áreas. Una vez seleccionados los núcleos se ha realizado un diseño detallado de cada uno de los transformadores. Con la información obtenida de los diseños y los resultados de simulación, se puede analizar el impacto que el número de transformadores utilizados tiene en el tamaño y el rendimiento de las distintas configuraciones. Los resultados de este análisis, presentado en esta tesis, se utilizan posteriormente para comparar las distintas configuraciones. Muchas otras topologías se han presentado en la literatura para abordar los diferentes aspectos a considerar en los micro-inversores, que han sido presentados anteriormente. La mayoría de estas topologías utilizan un transformador de alta frecuencia para solventar el salto de tensión y evitar problemas de seguridad y de puesta a tierra. En cualquier caso, es interesante evaluar si topologías sin aislamiento galvánico son aptas para su utilización como micro-inversores. En esta tesis se presenta una revisión de inversores con capacidad de elevar tensión, que se comparan bajo las mismas especificaciones. El objetivo es proporcionar la información necesaria para valorar si estas topologías son aplicables en los módulos AC. Las principales contribuciones de esta tesis son: • La aplicación del control BCM a un convertidor “forward” para obtener un micro-inversor de una etapa sencillo y de bajo coste. • La modificación de dicho micro-inversor con conexión paralelo-series de transformadores que permite reducir la corriente de los semiconductores y una ganancia de tensión adecuada con transformadores altamente acoplados. • La aplicación de técnicas de entrelazado y decisión de apagado de fases en la puesta en paralelo del micro-inversor “forward”. • El análisis y la comparación del efecto en el tamaño y el rendimiento del incremento del número de transformadores en las diferentes configuraciones multifase. • La eliminación de las medidas y los lazos de control de corriente en las topologías multifase con la utilización del modo de conducción discontinuo y un algoritmo MPPT sin necesidad de medida de corriente. • La recopilación y comparación bajo las mismas especificaciones de topologías inversoras con capacidad de elevar tensión, que pueden ser adecuadas para la utilización como micro-inversores. Esta tesis está estructurada en seis capítulos. El capítulo 1 presenta el marco en que se desarrolla la tesis así como el alcance de la misma. En el capítulo 2 se recopilan las topologías existentes de micro-invesores con aislamiento y aquellas sin aislamiento cuya implementación en un módulo AC es factible. Asimismo se presenta la comparación entre estas topologías bajo las mismas especificaciones. El capítulo 3 se centra en el micro-inversor “forward” que se propone originalmente en esta tesis. La aplicación de las técnicas multifase se aborda en los capítulos 4 y 5, en los que se presentan los análisis en función del número de transformadores. El capítulo está orientado a la propuesta paralelo-serie mientras que la configuración con entrelazado se analiza en el capítulo 5. Por último, en el capítulo 6 se presentan las contribuciones de esta tesis y los trabajos futuros. ABSTRACT In the last decade the photovoltaic (PV) installed power increased with an average growth of 49% per year and it is expected to cover the 16% of the global electricity consumption by 2050. Most of the installed PV power corresponds to grid-connected systems, with a significant percentage of residential installations. In these PV systems, the inverter is essential since it is the responsible of transferring into the grid the extracted power from the PV modules. Several architectures have been proposed for grid-connected residential PV systems, including the AC-module technology. An AC-module consists of an inverter, also known as micro-inverter, which is attached to a PV module. The AC-module technology offers modularity, redundancy and individual MPPT of each module. In addition, the expansion of this technology will enable the possibility of economies of scale of mass market and “plug and play” for the user, thus reducing the overall cost of the installation. However, the micro-inverter must be able to provide the required voltage boost to interface a low voltage PV module to the grid while keeping an acceptable efficiency in a wide power range. Furthermore, the quality standards must be satisfied and size and lifetime of the solutions must be always considered. In this thesis a single-stage forward micro-inverter with boundary mode operation is proposed to address the micro-inverter requirements. The transformer in the proposed topology remains as in the classic forward converter and bidirectional switches in the secondary side allows direct connection to the grid. In addition the selected control strategy allows high power factor current with a simple implementation. The operation of the topology is presented and the main design issues are introduced. With the intention to propose a simple and low-cost solution, an analog controller for a PFC operated in boundary mode is utilized. The main necessary modifications are discussed, with the focus on the zero current detection (ZCD) and the compatibility of the controller with a MPPT algorithm. The experimental results show the limitations of the selected analog controller implementation and the transformer is identified as a main losses contributor. The main objective of this thesis is to contribute in the application of control and design multiphase techniques to the PV micro-inverters. Two different multiphase configurations have been applied to the forward micro-inverter proposed in this thesis. The first one consists of a parallel-series connected variation which enables the use of low turns ratio, i.e. well coupled, transformers to achieve a proper voltage boost with an improved performance. This multiphase configuration implements BCM control at maximum load however. With this control method the switching frequency increases significantly for light load operation, thus jeopardizing the efficiency. Therefore, in order to keep acceptable weighted efficiency levels, DCM operation is selected for low power conditions. The second multiphase variation considered in this thesis is the interleaved configuration with two different phase shedding techniques: depending on the DC power extracted from the PV panel, and depending on the demanded instantaneous power. The application of interleaving techniques is interesting in PV grid-connected inverters for the possibility of flat efficiency behavior in a wide power range. The interleaved variations of the proposed forward micro-inverter are operated in DCM to avoid the current loop, which is important when the number of phases is large. The adequate transformer cores for all the multiphase configurations are selected according to the area product parameter and a detailed design of each required transformer is developed. With this information and simulation results, the impact in size and efficiency of the number of transformer used can be assessed. The considered multiphase topologies are compared in this thesis according to the results of the introduced analysis. Several other topological solutions have been proposed to solve the mentioned concerns in AC-module application. The most of these solutions use a high frequency transformer to boost the voltage and avoid grounding and safety issues. However, it is of interest to assess if the non-isolated topologies are suitable for AC-module application. In this thesis a review of transformerless step-up inverters is presented. The compiled topologies are compared using a set benchmark to provide the necessary information to assess whether non-isolated topologies are suitable for AC-module application. The main contributions of this thesis are: • The application of the boundary mode control with constant off-time to a forward converter, to obtain a simple and low-cost single-stage forward micro-inverter. • A modification of the forward micro-inverter with primary-parallel secondary-series connected transformers to reduce the current stress and improve the voltage gain with highly coupled transformers. •The application of the interleaved configuration with different phase shedding strategies to the proposed forward micro-inverter. • An analysis and comparison of the influence in size and efficiency of increasing the number of transformers in the parallel-series and interleaved multiphase configurations. • Elimination of the current loop and current measurements in the multiphase topologies by adopting DCM operation and a current sensorless MPPT. • A compilation and comparison with the same specifications of suitable non-isolated step-up inverters. This thesis is organized in six chapters. In Chapter 1 the background of single-phase PV-connected systems is discussed and the scope of the thesis is defined. Chapter 2 compiles the existing solutions for isolated micro-inverters and transformerless step-up inverters suitable for AC-module application. In addition, the most convenient non-isolated inverters are compared using a defined benchmark. Chapter 3 focuses on the originally proposed single-stage forward micro-inverter. The application of multiphase techniques is addressed in Chapter 4 and Chapter 5, and the impact in different parameters of increasing the number of phases is analyzed. In Chapter 4 an original primary-parallel secondary-series variation of the forward micro-inverter is presented, while Chapter 5 focuses on the application of the interleaved configuration. Finally, Chapter 6 discusses the contributions of the thesis and the future work.

Diseño e implementación de un sistema de monitoreo de la condición de alimentación de las estaciones de la red sísmica del Austro

En el presente documento se diseña e implementa un controlador de carga de baterías a pulsos, el cual está basado en el circuito integrado BQ24650 de National Instruments, para mejorar el sistema de alimentación de las estaciones sísmicas de la Red Sísmica del Austro. Además, se ha desarrollado un sistema de monitoreo de los niveles de tensión del panel solar y la batería. Esta información será transmitida a través de un radio enlace analógico existente en la RSA, usando el ancho de banda no ocupado del sistema analógico de transmisión de información sísmica, sin alterar, perturbar o añadir ruido al sistema. Posteriormente esta información será visualizada y almacenada en una base de datos en las oficinas de la RSA en la ciudad de Cuenca.

Propuesta para la iluminación adecuada con energías renovables en parques de deportes urbanos y nuevas tendencias (DUNT)

74 p.

Desarrollo de una estación meteorológica para la recolección de variables climáticas

86 p.

Thermal fatigue analysis of solar panel structure for micro-satellite applications

Thermal fatigue analysis based on 2D finite difference and 3D finite element methods is carried out to study the performance of solar panel structure during micro-satellite life time. Solar panel primary structure consists of honeycomb structure and composite laminates. The 2D finite difference (I-DEAS) model yields predictions of the temperature profile during one orbit. Then, 3D finite element analysis (ANSYS) is applied to predict thermal fatigue damage of solar panel structure. Meshing the whole structure with 2D multi-layer shell elements with sandwich option is not efficient, as it misses thermal response of the honeycomb structure. So we applied a mixed approach between 3D solid and 2D shell elements to model the solar panel structure without the sandwich option.

DESIGN, ANALYSIS, AND RELIABILTY OF SOLAR PANEL ROTATION MECHANISM FOR MICROSATELLITE

Solar array rotation mechanism provides a hinged joint between the solar panel and satellite body, smooth rotation of the solar array into deployed position and its fixation in this position. After unlocking of solar panel (while in orbit), rotation bracket turns towards ready-to-work position under the action of driving spring. During deployment, once reached the required operating angle (defined by power subsystem engineer), the rotation bracket collides with the fixed bracket that is mounted on body of the satellite, to stop rotation. Due to the effect of collision force that may alter the rotation mechanism function, design of centrifugal brake is essential. At stoppage moment micro-switches activate final position sensor and a stopper locks the rotation bracket. Design of spring and centrifugal brake components, static finite element stress analysis of primary structure body of rotation mechanism at stoppage moment have been obtained. Last, reliability analysis of rotation mechanism is evaluated. The benefit of this study is to aid in the design of rotation mechanism that can be used in micro-satellite applications.