Ingeniería Civil Electrónica (CC)

En este trabajo se presenta la comparación entre dos convertidores de potencia parcial en la etapa de conversión DC-DC para la carga rápida de un vehículo eléctrico. Al utilizar una estructura de un convertidor DC-DC reductor-elevador es posible operar en un amplio rango de voltajes de salida. Las alternativas consideradas pueden ser utilizadas para la carga de baterías en el rango de 400 V y 800 V. Debido a que los convertidores de potencia parcial solo procesan una parte de la potencia total suministrada hacia la carga, es posible obtener una alta eficiencia. Se realiza la comparación entre dos topologías de convertidores de potencia parcial elevador-reductor. La primera estructura considera interruptores de dos cuadrantes para obtener un voltaje bipolar, mientras que la segunda estructura utiliza un puente de unfolding para invertir la polaridad del voltaje parcial generado por el convertidor. Se obtiene que la primera solución con los interruptores de dos cuadrantes presenta una mejor eficiencia. Se evalúa la topología con mejor eficiencia para realizar el proceso de carga rápida de baterías de vehículos eléctricos en el rango de 400 V y 800 V. Se muestra que la solución propuesta es una alternativa atractiva para la carga rápida de vehículos eléctricos.

En los últimos años se han observado tendencias hacia un futuro más consciente y ecológico. Con la aparición constante de nuevas tecnologías y un continuo crecimiento en la matriz eléctrica, se ha contrarrestado este aumento con la creación de plantas de generación de energía renovable, especialmente en Chile con plantas solares. Este enfoque hacia la energía solar plantea la necesidad de maximizar la cantidad de luz incidente en los paneles solares. Para lograr esto, muchas instalaciones se ubican en regiones con alta radiación solar, como el desierto de Atacama, siendo la ubicación ideal. Sin embargo, esta elección geográfica también genera una nueva preocupación: la necesidad de mantener las superficies de los paneles solares libres de polvo y suciedad. En el presente informe, se propondrá y analizará un robot de limpieza diseñado específicamente para paneles solares. Este robot se basará en la transmisión de energía a través de ondas polarizadas en un eje no rígido, con el objetivo de abordar el desafío de mantener los paneles solares limpios y optimizar su rendimiento.

The focus of this thesis is modeling and controlling piezoelectric benders, with a primary emphasis on the control of displacement. Piezoelectric benders exhibit hysteresis between the driving voltage and the displacement, characterized by high non-linearity and a noticeable phase shift as the frequency increases. The proposed model leverages the elemental hysteresis component known as a ‘hysteron’ and integrates it with established electro-mechanical models found in prior works. The modeling framework combines port-Hamiltonian systems and Bond-Graph methodologies to ensure the creation of an energy-preserving port-based model. Furthermore, the proposed model is identified using the ‘System Identification Toolbox’ in Matlab and compared to the classical Bouc-Wen model, which is a widely used modeling approach. The comparison reveals that the proposed model offers an effective alternative, presenting over 96.5& fit percent as the driving voltage frequency increases and smaller RMSE than the identified Bouc-Wen model. Subsequently, the proposed model is employed to design two controllers, one utilizing a passivity-based approach, and the other employing the traditional Lyapunov stability approach. In summary, an alternative approach to modeling piezoelectric benders is introduced in this thesis, along with the presentation of two simplified controllers designed for the piezoelectric bender model. These contributions offer valuable alternatives to existing methods for modeling and controlling piezoelectric benders.

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