ABSTRACT. This work presents the design and optimization of the input filter for a 3-phase interleaved boost converter. The application is specific for online impedance spectroscopy for PV panels. Interleaved structures reduce the current and voltage ripple between the panel and the converter; this ensures a clean impedance measurement. The structure also aids in optimizing the input filter, specifically the capacitor and inductor, regarding volume and weight. This paper details the design and selection method for these passive components based on the number of phases. To validate the approach, we perform simulations using a single-diode PV panel model. The results highlight the trade-offs between phase count, filter size, and the accuracy of high-frequency impedance characterization.

ABSTRACT. This work presents the dynamic modelling and control design of an Input-Parallel-Output-Series (IPOS) fractional power converter derived from a non-isolated buck topology. Complete large-signal and small-signal state-space models are developed by averaging the switching states and incorporating practical parasitic elements, including Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) on-state resistance, body-diode forward voltage, and passive component losses. Based on the obtained small-signal model, a closed-loop control structure employing output voltage integral-only regulators is designed to ensure stable operation. The proposed model is validated through simulation in PLECS. An experimental test on a laboratory prototype is built around an Infineon XMC1404-controlled half-bridge evaluation board and is conducted. The results confirm the accuracy of the derived model and demonstrate the converter’s ability to achieve partial power processing for a duty cycle above 50%.

ABSTRACT. Este estudio presenta una nueva topología para un inversor multinivel (MLI) asimétrico monofásico con el objetivo de minimizar el número de componentes necesarios. Utilizando una configuración de puente en H y fuentes de corriente continua (CC) asimétricas, el diseño propuesto logra una tensión de salida de 15 niveles. Esta estructura inicial se mejora posteriormente para soportar una variante de 25 niveles adecuada para aplicaciones de energía renovable, reduciendo eficazmente los costes y el tamaño del sistema. Se analizan parámetros críticos como la tensión total de bloqueo (TSV), la función de coste y la pérdida de potencia. Los resultados de simulación y experimentales validan la viabilidad del diseño, mostrando una reducción significativa en la distorsión armónica total (THD) y una mejora en la eficiencia global en comparación con topologías clásicas.

ABSTRACT. Este trabajo presenta el análisis, diseño y simulación de un convertidor combinado SEPIC-Ćuk resonante operando en modo intercalado de 2 fases. La configuración propuesta combina las ventajas de ambas topologías en operación intercalada, además de operar bajo condiciones de conmutación suave. Todo ello permite una reducción significativa del rizado de corriente en la entrada y salida, mientras que la conmutación resonante posibilita el funcionamiento a alta frecuencia. Se presentan las ecuaciones fundamentales de operación bajo conmutación suave ZVS y se validan mediante simulaciones en Matlab/Simulink®. Los resultados de simulación comparan dos escenarios en función del modo de operación empleado: el modo de operación síncrono (Synchronous Operartion Mode, SOM) y el funcionamiento intercalado (Interleaved Operation Mode, IOM), validando las ventajas en términos de rizado y estabilidad dinámica de la topología para aplicaciones de conversión CC-CC de alto rendimiento.

ABSTRACT. Este artículo presenta una modificación de la topología convencional del convertidor Dual Active Bridge resonante serie (SRDAB) orientada a incrementar su tolerancia a fallos para aplicaciones críticas, como las espaciales. La propuesta incorpora una rama adicional con toma media en el transformador y condensadores de bus que permiten mantener una referencia de tensión estable cuando el convertidor transiciona de operación en puente completo a modo medio puente tras un fallo en un semiconductor de potencia. Se desarrolla el modelado del convertidor y se diseña un lazo de control que garantiza estabilidad y regulación de tensión tanto en régimen nominal como posterior al fallo. Los resultados obtenidos mediante simulación validan la capacidad del convertidor propuesto para mantener la correcta operación al introducir fallos en los semiconductores del convertidor.

ABSTRACT. Este artículo presenta un análisis de las fuentes de ruido generadas por el convertidor corrector de factor de potencia (PFC) Bridgeless Totem-Pole. Desde la perspectiva de las emisiones electromagnéticas (EMI), los convertidores pueden clasificarse como simétricos, con impedancia de entrada balanceada, o asimétricos, con impedancia de entrada desbalanceada, lo que influye de manera significativa en las emisiones en modo diferencial (DM) y modo común (CM). El trabajo se centra en la obtención de las expresiones analíticas de las corrientes en modo diferencial y modo común para la topología Bridgeless Totem-Pole bajo condiciones de impedancia de entrada balanceada y desbalanceada, siendo este último caso muy difuso en el estado de la técnica. A partir de dichas expresiones, se identifican las fuentes de ruido y se derivan los circuitos equivalentes correspondientes. Finalmente, el análisis propuesto se valida mediante simulaciones en el dominio del tiempo y de la frecuencia.

ABSTRACT. En este artículo se presenta el proyecto realizado por la Cátedra Smart-E2 de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) en colaboración con Canal de Isabel II (Canal) ante la necesidad detectada por éstos, con el objetivo inicial de establecer comunicación radio para una señal vocal en galerías subterráneas entre su personal que realiza labores de mantenimiento en su interior, y posteriormente el objeto del proyecto se amplió a señal de datos. Para ello, se desarrollaron los equipos radio basados en tecnología Software Define Radio (SDR) y se les dotó de los elementos de Radio Frecuencia (RF) y capacidad para soportar distintos tipos de modulaciones. Se realizaron pruebas de campo, en una primera etapa, para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos, en espacio libre y en galerías, y en un segunda en distintas galerías y túneles reales. Las medidas de campo arrojaron que las galerías y túneles se comportan como un medio que confina la señal radio para un determinado rango de frecuencias de portadora, similar a las guías ondas, y todo ello es función de sus dimensiones, geometría, estructura, materiales, etc. Superada la frecuencia superior de confinamiento el efecto guía onda se mitiga y llega al punto que la propagación es similar al espacio libre en modo rayo. Estas últimas pruebas por encima de la frecuencia máxima de confinamiento se realizaron con unos equipos adicionales desarrollados específicamente que permitían la transmisión y recepción de paquetes de datos por modulación LoRa pudiéndose comprobar una mejora sustancial en el alcance. Los resultados experimentales fueron analizados y complementados por los modelos teóricos.

ABSTRACT. Wireless sensor networks are a key enabler of Internet of Things and Industry 4.0, but powering sensor nodes remains a challenge. Energy harvesting based on thermoelectric generators (TEGs) offers a promising solution for powering indoor sensor nodes. However, their performance depends critically on the temperature gradient (ΔT), which is inherently limited in indoor applications. Attaching a heatsink (HS) is a common strategy to improve TEG performance. However, the thermal coupling between the TEG-HS assembly and the thermal energy source (TES) has received limited attention in the literature. For this reason, this study investigates thermal coupling between the TEG-HS assembly and several indoor TES using 3D computational fluid dynamics simulations. Results confirm that attaching a TEG-HS on a TES induces a thermal loading, reducing ΔT in most cases. This effect is more significant in TES with a plastic enclosure where ΔT dropped by up to 80% after TEG-HS attachment. Neglecting thermal coupling can cause an overestimation of the expected TEG output power by up to a factor of 30. These results underscore the necessity of including thermal coupling in the design process of TEG-based systems to ensure a reliable indoor autonomous sensor operation.

ABSTRACT. This paper presents a smart battery monitoring architecture for real-time monitoring of lithium-ion battery electrical and thermal parameters. Voltage, current, infrared temperature, and state-of-charge are measured and displayed locally using an ESP32 system-on-chip, while the Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) protocol, via the HiveMQ broker, enables cloud-based data transmission. The influence of MQTT Quality of Service levels and Wi-Fi link quality on communication latency and reliability is experimentally evaluated. The proposed platform offers a robust and extensible experimental framework for jointly studying battery behavior and network constraints.

ABSTRACT. Este trabajo presenta el diseño e implementación de un sistema modular de adquisición de alta velocidad para matrices de diodos de avalancha de fotón único (SPAD), orientado a interferometría de intensidad astronómica en el marco del proyecto La Palma Quantum Interferometer (LPQI).

La arquitectura propuesta combina una etapa de prototipado flexible basada en Raspberry Pi 5, que permite la validación funcional y el control del sensor, con un backend de alto rendimiento implementado sobre una FPGA Xilinx Kria KR260, operando a 100 MHz mediante adquisición asíncrona por protocolo AER. La validación experimental en banco óptico confirma la detección y localización espacial de fotones bajo distintas condiciones de iluminación, con una tasa de cuentas oscuras inferior a 10 Hz en la mayoría de los píxeles.

El trabajo demuestra la viabilidad técnica de reutilizar sensores SPAD diseñados originalmente para LiDAR en aplicaciones de correlación fotónica astronómica, constituyendo el primer paso hacia el despliegue del sistema en cinco telescopios del Observatorio del Roque de los Muchachos, dentro del marco LPQI.

ABSTRACT. Las nanopartículas de semiconductor se han consolidado como sensores ópticos luminiscentes. En este artículo se comparan dos esquemas de medida usados para cuantificar cianuro basados en este tipo de nanosensores ópticos. Uno de los esquemas se presentó en el congreso del SAAEI-06, que tuvo lugar en Gijón en el año 2006. El otro esquema es un prototipo desarrollado en la actualidad. Por ello, se aprovecha para reflexionar sobre la evolución, en los últimos 20 años, de los dispositivos optoelectrónicos aplicados a la medida de luminiscencia con fines analíticos. Se observa una tendencia al desarrollo de sistemas portátiles, de bajo coste, y fáciles de manejar. Son equipos que, aunque ofrecen datos menos precisos, resultan útiles en las etapas de cribado.

ABSTRACT. Los sistemas de posicionamiento en interiores basados en BLE requieren el procesamiento continuo de RSSI, generando alta carga computacional y un consumo de batería de hasta el 40% en dispositivos móviles. Este trabajo presenta CloudLock, una arquitectura que preserva la privacidad y delega el procesamiento intensivo a un servidor basado en Raspberry Pi 4B, manteniendo en el móvil únicamente la captura, el cifrado y la visualización. Para proteger los datos de localización se emplea cifrado extremo a extremo con ASCON-128 (estándar NIST 2023), implementado en Python e integrado en Android. El servidor calcula la posición mediante algoritmos intercambiables y gestiona almacenamiento y análisis. Con 3000 peticiones, el sistema alcanza latencias de entre 287 y 316 ms, precisiones de entre 2 y 4 m y una tasa de éxito del 98.4%, demostrando que es posible combinar eficiencia energética, procesamiento avanzado y seguridad robusta en entornos con recursos limitados.

ABSTRACT. En este artículo se presenta el diseño de un control en modo deslizante (Sliding Mode Control, SMC) aplicado a un convertidor elevador multifase. La estrategia de control propuesta combina un lazo de tensión con una matriz de interconexión de las corrientes de las fases. El trabajo desarrolla las condiciones que debe cumplir la matriz de interconexión y los parámetros del control para garantizar la estabilidad, la existencia del régimen deslizante y el entrelazado de las corrientes de las fases. Finalmente, se proporciona un método de diseño para ajustar la frecuencia de conmutación mediante la banda de histéresis y se validan los resultados teóricos a través de simulaciones numéricas.

ABSTRACT. A large amount of specialized switch-mode power converters are used at CERN’s accelerator complex. Currently, a novel C/C++ common control library, named NUCLEUS (NUmerous Control Loop rEUsable Software), is being developed to standardize the voltage-loop regulation software of various low power converters at CERN. This major change requires the definition of a convenient software testing toolchain for verification and maintenance purposes. In this work, the most common software testing methods are reviewed and evaluated. The suitability of different testchain combinations is then discussed. It is concluded that combining unit testing (UT) with Hardware-in-the-Loop (HIL) testing provides the best coverage for verifying the NUCLEUS software. The implementation of unit testing is finally exemplified, using the GoogleTestTM tool, in the context of the newly developed HL-LHC18kA power converter.

ABSTRACT. La inclusión de un sincronizador (PLL) en correctores del factor de potencia (PFC) monofásicos sin puente de diodos proporciona una identificación del paso por cero y una referencia de corriente sin distorsión. Los PLL que utilizan un generador de señales en cuadratura (QSG) proporcionan información para generar una compensación feedforward (FF) más rápida ante las variaciones de amplitud de la red con mayor ganancia que cuando la señal FF, ff, proviene de la tensión de red rectificada. Sin embargo, el cuadrado de la función de transferencia (TF) involucrada en la generación de ff se aplica en el denominador de la TF de FF, de modo que los retardos e integradores utilizados para obtener ff causan la propagación de la perturbación de amplitud de la red y un error de régimen permanente distinto de cero en la salida. Este trabajo presenta una novedosa aplicación del PLL de dos muestras (2S PLL) con el QSG, basada en una función diferencial, que aborda esta limitación proporcionando, mejores prestaciones dinámicas compensando las caídas de tensión de la red.

ABSTRACT. Low-power inductive transfer systems can replace full-bridge high-frequency inverters with half-bridge inverters in order to reduce system complexity and component cost, in case of Series-Series compensated Inductive power transfer (IPT) systems. However, this limits the options for voltage modulation and system control methods, compared to the systems using full-bridge inverter structures. In this paper, we present the development and implementation of the discrete sliding mode control of the transmitter voltage using frequency modulation. The main benefits of the proposed control method are that it is simple to implement and is effective in the control and limitation of the transmitter current. The theory was confirmed using a low-power, wireless transfer system using a half-bridge inverter.

ABSTRACT. El Control Predictivo por Modelo (MPC en inglés) puede ofrecer un gran rendimiento para electrónica de potencia, pero se enfrenta a un cuello de botella computacional en los procesadores convencionales. Este artículo presenta una novedosa solución basada en LabVIEW y FPGA que aprovecha el paralelismo de la FPGA para ejecutar de manera eficiente el MPC para un inversor trifásico que alimenta una carga similar a un motor. Mediante el uso de herramientas de LabVIEW fáciles de usar, se simplifica la programación de la FPGA y se permite una gestión eficiente de los recursos con límites de frecuencia de conmutación definidos por el usuario, validados a través de pruebas en un PC en tiempo real y hardware NI RIO.

ABSTRACT. The main topic of this paper is a general method to compute the duty cycles for all the PWM generators required to control multilevel converters using Space Vector Modulation (SVM) and natural coordinates. This method has leaded to a new concept named "orientation", and at least two options arise: the use of local orientations and global orientations. The former leads to the same results achieved by most SVM methods, actually based on local information, the latter leads to a smoother common mode voltage and slightly smaller distortion. Several simulations have been developed for a photovoltaic (PV) generation facility where a Modular Multilevel Converter is used for the grid connection and many boosters manage the power generated by many PV strings. Matlab/Simulink and a real time simulator have been used to validate the proposed methods and they clearly show the differences when using local or global orientations.

ABSTRACT. El presente trabajo describe el uso de la tensión del punto medio de un cascodo para obtener la alimentación del circuito de disparo y simplificar su diseño. Esta técnica cobra especial interés en aplicaciones espaciales, ya que se aprovecha la estabilidad de la tensión de apagado de los transistores SiC JFET frente a la temperatura y frente a la dosis total ionizante (TID).

ABSTRACT. Global CO2 emissions continue to increase, especially in transport. An approach to improving aircraft performance is to use cryogenic operating conditions. Under such conditions, the power inverter inductors used in aircraft can be manufactured from lighter electromagnetic materials, reducing the mass of the aircraft and decreasing $CO_2$ emissions. The design parameters of the inductors at cryogenic temperatures change with temperature. The design is complex and requires multiobjective optimization. This paper proposes a workflow to explain the procedure for identifying the optimal design under specified constraints. The multiobjective optimization results show several Pareto fronts that compare power losses with volume, weight, and cost. Finally, two selected designs were simulated using finite element software; one of them is accurate, while the other one is not.

ABSTRACT. Modern power electronics designs are more and more focused on size optimization. In small and high-power designs, the thermal management is key to successful designs. The new additive manufacturing of metallic materials allow for a transition from conventional heat-sink structures with flat fins to more complex non-conventional heat-sink configurations. Using Figure of Merits (FOM) from the state of the art and another proposed, this paper aims to study, compare and optimize non-conventional heat-sinks. Finite element simulations were performed using ANSYS ICEPACK, to provide temperature profiles and verify the Figure of merits. Among the different studied structures, the honeycomb heat-sink structure was the best in terms of performance and in all Figure of Merit, with a CSPI of 24.37 and rho_{SV} of 9.20. For forced convection the conventional structure shows better results as it is a mature technology.

ABSTRACT. La creciente complejidad y las exigencias de fiabilidad en las misiones espaciales actuales requieren de herramientas avanzadas para la monitorización y el diagnóstico de sistemas críticos en tiempo real. Este artículo aborda el desarrollo de un gemelo digital de un sistema de distribución de potencia para satélites. Para ello, se emplea una metodología de identificación basada en la respuesta a transitorios aplicada a los distintos convertidores que conforman el sistema: un elevador (boost) síncrono, un convertidor resonante LLC-SRC y un regulador de punto de carga (PoL). Mediante este enfoque, se obtienen modelos dinámicos que son validados tanto en el entorno de simulación PSIM como mediante ensayos experimentales en laboratorio. Los resultados demuestran que el gemelo digital es capaz de reproducir con precisión aceptable la dinámica del sistema real, consolidándose como una herramienta de gran valor para el análisis, la predicción de comportamiento y la optimización de la gestión energética en aplicaciones espaciales.

ABSTRACT. En este trabajo se presenta un enfoque de modelado din´amico de sistemas modulares de distribuci´on de potencia, basados en m´odulos estandarizados conectados a un bus com´un, orientado a aplicaciones espaciales. Se analiza un sistema de distribuci´on de potencia primario para aplicaci´on en sat´elites, compuesto por m´odulos id´enticos e independientes que operan de forma distribuida mediante una estrategia de control de se ˜ nalizaci´on de bus (DBS) junto con un control de ca´ıda (droop control). El enfoque propuesto se basa en el modelado detallado de un m´odulo individual, considerando tanto modelos promediados como discretos, y en la aplicaci´on del Teorema del Elemento Extra para incorporar en dicho modelo la influencia del resto del sistema conectado al bus, sin necesidad de rehacer el an´alisis. El enfoque desarrollado se ha validado mediante simulaci´on y experimentaci´on bajo diferentes configuraciones del sistema modular, mostrando una buena correlaci´on para lazos de control e impedancias del bus.

ABSTRACT. Este trabajo estudia la estabilidad de un sistema de potencia espacial con arquitectura modular, basado en la interconexi´on de convertidores DC-DC en paralelo sobre un bus de continua. Para el an´alisis de estabilidad del sistema, se adopta el Criterio de Impedancia Generalizado (GIC) de Xinbo Ruan, clasificando los m´odulos como BVCC y BCCC. A partir de las impedancias equivalentes de ambas agrupaciones, se define Tsys(s) y se aplica el criterio de Nyquist para determinar la estabilidad. Finalmente, el modelo se valida en PSIM mediante simulaciones en el dominio temporal. El estudio abarca configuraciones estables, inestables y casos de transici´on, lo que permite cuantificar los errores del modelo cuando el sistema opera pr´oximo al umbral de estabilidad.

ABSTRACT. Este trabajo presenta un conjunto de simuladores interactivos diseñados para apoyar la enseñanza de sistemas dinámicos y control. Las herramientas desarrolladas cubren sistemas de primer orden, sistemas de segundo orden, un modelo no lineal de péndulo con comparación frente a su aproximación linealizada, y un simulador general basado en polos y ceros. La propuesta se fundamenta en teorías cognitivas que destacan la importancia de la representación visual y de la manipulación activa en el aprendizaje, evitando al mismo tiempo la sobreestimación del medio como factor causal del rendimiento académico. Los simuladores integran formulación matemática, interpretación física y visualización dinámica en un entorno coherente orientado a la comprensión conceptual.

ABSTRACT. La adquisición de competencias en diseño y fabricación de tarjetas de circuito electrónico constituye un elemento clave en la formación de los estudiantes de ingeniería electrónica. Sin embargo, estas habilidades prácticas no suelen abordarse de manera estructurada en los planes de estudio actuales, donde predominan contenidos de carácter teórico, pese a su elevada demanda en el ámbito profesional. Este trabajo presenta una aproximación metodológica basada en la implementación de un itinerario formativo articulado mediante talleres prácticos integrados progresivamente a lo largo del Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática en la Universidad X. La propuesta se vincula en cada curso con una asignatura del plan de estudios, adaptando la temática de los talleres a prácticas curriculares y aumentando su complejidad de forma gradual. El itinerario abarca desde la introducción al diseño de esquemáticos con herramientas CAD en primer curso hasta seminarios sobre buenas prácticas en diseño avanzado en cuarto curso. La intervención combina metodologías activas, talleres prácticos y recursos digitales coordinados por un equipo docente multidisciplinar. Los indicadores preliminares, basados en tasas de participación y cuestionarios de expectativas, evidencian un interés creciente del estudiantado y permiten identificar factores motivacionales relevantes.

ABSTRACT. Este trabajo presenta una propuesta docente desarrollada de forma coordinada en las asignaturas Instrumentación y Control para Ingeniería de Rehabilitación y Robótica Vestible, impartidas en el Máster Universitario en Ingeniería para la Discapacidad y la Rehabilitación. Ambas asignaturas se articulan en torno a un proyecto común que combina contenidos de control digital, instrumentación biomédica, sistemas embebidos y diseño de robots vestibles aplicados a la rehabilitación motora. Desde la asignatura de Robótica Vestible se abordan la tipología de dispositivos (prótesis y órtesis), los criterios de diseño y la arquitectura jerárquica de control, mientras que la asignatura de Instrumentación y Control aporta las herramientas necesarias para la implementación real de los lazos de control y la adquisición de señales de interacción. La propuesta docente se apoya en metodologías de aprendizaje activo como aula invertida y aprendizaje basado en proyectos (PBL). La metodología propuesta permite recorrer de forma progresiva los distintos niveles de control en robots vestibles, desde el control proporcional de bajo nivel hasta la implementación de estrategias de medio y alto nivel basadas en la interacción humano-robot. El artículo describe la estructura conjunta del proyecto, la metodología docente, las actividades prácticas y el sistema de evaluación, así como la plataforma modular docente desarrollada compuesta por un sistema de actuación y sensorización configurable e integrable en un exoesqueleto de miembro superior impreso en 3D. Los resultados obtenidos en este primer curso académico han permitido identificar tanto fortalezas como áreas de mejora de la propuesta.