Resumen La espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) se emplea en el estudio de las propiedades eléctricas de células en suspensión. Para medir las propiedades eléctricas de materiales se utilizan dos (sistema de electrodo bipolar), tres (tripolares) y cuatro (tetrapolares) electrodos, siendo las medidas tetrapolares la mejor opción para minimizar los efectos de polarización de electrodo. Cuando se repiten las medidas de EIS en una misma muestra, se espera obtener espectros similares, sin embargo, en algunas situaciones se encuentran diferencias significativas asociadas con la baja reproducibilidad y repetibilidad. Aquí se utilizaron células HeLa dispersas en solución acuosa para evaluar también el efecto de la limpieza en el funcionamiento de los electrodos de oro. La limpieza de las superficies de los electrodos de oro se hizo por voltamperometría cíclica. Se encontró que la reproducibilidad y la repetibilidad de las medidas de impedancia aumentaba al limpiar los electrodos. Estos resultados evidenciaron que la limpieza de la superficie de los electrodos minimizó las contribuciones de la polarización de los electrodos en las mediciones. Además, se propone un modelo de circuito para describir el efecto de las superficies sin limpiar en las medidas eléctricas. Dicho modelo confirma que el efecto observado no se debió a una impedancia de polarización convencional. Más bien se trató de una polarización activa (como un potencial), la cual se presenta a bajas frecuencias y es independiente de la frecuencia de la señal de excitación.

Abstract Electrical impedance spectroscopy (EIS) is used to study the electrical properties of cells in suspension. Two (bipolar electrode system), three (tripolar) and four (tetrapolar) electrodes are used to measure the electrical properties of materials with tetrapolar measurements being the best option to minimize electrode polarization effects. When EIS measurements are repeated for the same sample, almost identical spectra can be expected. However, in some situations, significant differences associated with low reproducibility and repeatability are found. Herein we used HeLa cells dispersed in an aqueous solution to evaluate the effect of cleaning on the performance of gold electrodes. The surface cleaning of gold electrodes was conducted by cyclic voltammetry. We found that the impedance measuring reproducibility and repeatability are enhanced when the electrodes are cleaned. These results show that surface cleaning minimizes the contribution of electrode polarization in measurements. Additionally, a circuital model is proposed to describe the effect of untreated surfaces on electrical measurement. The circuital model confirms that the observed effect is not due to a typical polarization impedance. Rather, it is an active polarization (interfacial polarization), which occurs at low frequencies, and is independent of the frequency of the excitation signal.

Resumen Introducción: Este artículo presenta el modelo de un multiplicador en campos finito GF que estudia la arquitectura generalizada del componente LFSR (registros de desplazamiento con realimentación lineal), con el propósito de generar una descripción concurrente, aplicando conceptos de análisis estructural, descripción de componentes parametrizados y tratamiento matemático de señales. Método: El diseño se realizó tabulando los términos en función de las variables tiempo y posición en el circuito, del componente de reducción modular, con lo que se creó una matriz de operaciones combinacionales. Este modelo fue descrito en VHDL, para las pruebas de comportamiento y optimización del hardware. Resultados: La investigación permitió establecer las ecuaciones para la implementación del modelo en VHDL, en su expresión genérica con el operador “concatenación”. Para la configuración de hardware se estimó el consumo de recursos en hardware, a nivel de operadores lógicos y se obtuvo una propuesta eficiente. Así mismo, se obtuvo un 7,89 % de ahorro del consumo de potencia asociada a la señal en el diseño del multiplicador, con la técnica de optimización propuesta. Conclusiones: El modelo desarrollado simplifica la descripción de circuitos paralelos, de alta eficiencia desde un enfoque de modelado matemático para descripción de hardware. El método propuesto muestra sus aportes en materia de optimización en el modelado eficiente de sistemas lógicos avanzados, el cual puede ser extrapolado a componentes más complejos.

Abstract Introduction: This article presents a finite field multiplier (GF) model, studying the generalized architecture of the LFSR component (linear regression displacement records), in order to generate a concurrent description. Concepts of structural analysis, description of parameterized components, and mathematical treatment of signals have been applied. Method: The design was performed by the tabulation of the terms in the variable time function and the position in the circuit, components of the modular reduction, thus creating an array of combined operations. This model was described in VHDL, for testing behavior and optimization of hardware. Results: The research established the equations for the implementation of the VHDL model in its generic expression with operator concatenation for the hardware configuration. It is estimated that the hardware resources, a level of logical operators, obtained a 7.89% savings in the energy consumption associated with the signal in the multiplier design by the proposed optimization technique. Conclusions: The model simplified the description of parallel circuits with high performance from a mathematical model approach to hardware description. The proposed method contributes to field of optimization in the efficient modeling of advanced logic systems, which can be extrapolated to more complex components.

RESUMEN Este artículo propone un modelo para rectificadores elevadores PFC (Power Factor Correction por sus siglas en inglés) sin puente para propósitos de control y basado en el análisis del promedio de pequeña señal. A partir de las leyes circuitales, cuatro modos de operación son definidos y explicados, asegurando una relación entre las variables físicas del convertidor. Basados en el modelo propuesto, dos lazos cerrados de control compuestos por controladores lineales Proporcionales e Integrales (PI) son propuestos. Algunas consideraciones de diseño para dimensionar los elementos reactivos son incluidas, de tal forma que se obtienen valores mínimos para su inductancia y capacitancia. Se presenta la implementación de un prototipo de 900 W con resultados experimentales que permite validar y reafirmar el modelo propuesto. Los resultados experimentales demuestran que el uso del convertidor PFC permite elevar el factor de potencia FP a 0,99 o más y reducir el THD i (Total Harmonic Distortion of the Current por sus siglas en Inglés) a 3,9 %, además de controlar el bus DC en la salida. Se verifica experimentalmente que el convertidor PFC desarrollado está de acuerdo con los estándares de calidad de la potencia EN 61000-3-2 (IEC 1000-3-2).

ABSTRACT This paper proposes a model of the bridgeless PFC (Power Factor Correction) boost rectifier for control purposes based on an averaged small-signal analysis. From circuital laws, four operation modes are defined and explained, ensuring a relationship of physical variables in the converter. Based on the proposed model, two-loop cascade control structures composed of Proportional-Integral (PI) lineal controllers are proposed. Design consideration for dimensioning reactive elements is included, providing minimum values for their inductance and capacitance. Implementation of a laboratory prototype of 900 W and experimental results are presented to validate and reaffirm the proposed model. Experimental results demonstrate that the use of the bridgeless PFC boost converter model allows the Power Factor ( PF ) to be elevated up to 0.99, to reduce the THD i (Total Harmonic Distortion of the Current) to 3.9% and to control the DC voltage level on output. Compliance of standards of power quality EN 61000-3-2 (IEC 1000-3-2) are experimentally verified.

This paper deals with the DC-bus control problem for three-leg four-wires Shunt Active Power Compensators (SAPCs), based on the solution of a mathematical model. Starting with the SAPC concept a mathematical model with enough information to deduce the transfer function that describes the charging/discharging DC-bus process is proposed. A PI controller for tuning the SAPC with enough speed and robustness to keep the DC voltage in an adequate level is employed, so that it is guaranteed that the active power is only supplied on demand. The proposed model guarantees reactive power compensation, regulation of the DC bus, and balance between the two capacitors in the DC bus. The mathematical model is verified by Matlab simulations and it is validated through a circuital model implemented in PSIM.

Este artículo aborda el problema del control de tensión en el bus DC para compensadores activos de potencia conectados en paralelo (SAPC, Shunt Active Power Compensator) de tres ramas y cuatro hilos, basando la solución en su modelo matemático. A partir del modelo del SAPC se establece un modelo con información suficiente para deducir la función de transferencia que describe el proceso de carga y descarga del bus DC. Se emplea la sintonía de un controlador clásico PI con la velocidad y robustez suficientes para mantener el nivel de tensión adecuado en el bus DC, de tal modo que, la red solo suministra la potencia activa que la carga demanda. El modelo propuesto garantiza la compensación de potencia reactiva, la regulación de la tensión en el bus DC, y el equilibrio entre los dos capacitores del enlace del bus DC. Los resultados se verifican a partir del modelo matemático en MATLAB y se validan por medio de un modelo circuital implementado en PSIM.

En este artículo se presenta un análisis y una discusión sobre el comportamiento de un modelo circuital para lámparas fluorescentes compactas (CFL) en una red eléctrica de 120V 60 Hz. Este modelo es propuesto y validado en trabajos previos para lámparas fluorescentes compactas en sistemas de 230V 50 Hz. Sin embargo, la derivación de este modelo no es fácil de seguir y su desempeño en una red de 120V 60 Hz es materia de investigación. En este trabajo, la derivación analítica de este modelo de CFL se presenta en detalle y se discute su desempeño en la predicción de la corriente consumida por una CFL en un sistema eléctrico de 120V 60 Hz. El modelo derivado es implementado tanto en MATLAB® como en ATP-EMTP®, utilizando dos diferentes conjuntos de parámetros previamente propuestos para lámparas fluorescentes compactas en 230V 50 Hz. Estos resultados de simulación se comparan con mediciones de laboratorio obtenidas utilizando una fuente de tensión alterna programable. Las mediciones y simulaciones consideran siete lámparas fluorescentes compactas 110/127V 60 Hz con diferentes potencias alimentadas por una fuente de tensión sinusoidal (no distorsionada). Las simulaciones bajo estas condiciones no predicen adecuadamente las mediciones realizadas y por lo tanto el conjunto de parámetros y/o el modelo necesitan ser ajustados para redes eléctricas de 120V 60 Hz.

This article presents an analysis and discussion on the performance of a circuit-based model for Compact Fluorescent Lamps (CFL) in a 120V 60 Hz power grid. This model is proposed and validated in previous scientific literature for CFLs in 230V 50 Hz systems. Nevertheless, the derivation of this model is not straightforward to follow and its performance in 120V 60 Hz systems is a matter of research work. In this paper, the analytical derivation of this CFL model is presented in detail and its performance is discussed when predicting the current of a CFL designed to operate in a 120V 60 Hz electrical system. The derived model is separately implemented in both MATLAB® and ATP-EMTP® software using two different sets of parameters previously proposed for 230V 50 Hz CFLs. These simulation results are compared against laboratory measurements using a programmable AC voltage source. The measurements and simulations considered seven CFLs 110/127V 60 Hz with different power ratings supplied by a sinusoidal (not distorted) voltage source. The simulations under these conditions do not properly predict the current measurements and therefore the set of parameters and/or the model itself need to be adjusted for 120V 60 Hz power grids.

Este trabajo presenta el programa LAMP (Lambert Analytic Maximum Power Point), que calcula el punto de máxima potencia de un arreglo de celdas solares resolviendo la ecuación analítica del modelo circuital de las celdas para el voltaje correspondiente a la potencia máxima, empleando la función W de Lambert. LAMP incluye un método para calcular los parámetros del arreglo de celdas solares y un algoritmo que calcula la curva característica del arreglo de celdas con un error no mayor del 1%. LAMP corre en un microcontrolador de bajo costo, implementando un sistema de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) preciso y económico, que puede utilizarse en instalaciones pequeñas y en localidades remotas que no están servidas por la red principal. Los resultados del programa se compararon con mediciones experimentales, mostrando un margen de error inferior al 1%.

This work presents the development of the LAMP (Lambert Analytic Maximum Power Point) program, that calculates the maximum power point of a solar cells array solving the analytical equation of the solar cell circuital model for the voltage related to the maximum power, using the Lambert-W function. LAMP includes a method to calculate the solar cells array parameters and an algorithm to calculate the solar cells array characteristic curve with less that 1% error. LAMP runs on a low cost microcontroller, implementing an inexpensive and precise maximum power point tracking (MPPT) system, which can be used in small installations and in remote locations not served by the main supply. The program results were compared with experimental measurements, showing a 1% error margin.

RESUMEN El conversor elevador, asimétrico y entrelazado (AIDB) es un conversor CD/CD de quinto orden, diseñado para las aplicaciones foto-voltaicas (PV). El AIDB produce armónicos de corriente bajos a los paneles PV, reduciendo así, la pérdida de potencia causada por la operación del conversor. Además, el AIDB provee un alto factor de transformación del voltaje requerido en enlaces de CD y utilizado en los inversores conectados a la red. Pero para rechazar perturbaciones ambientales o de carga, se requiere operar el AIDB en lazo cerrado, y por lo tanto, es necesario disponer de un modelo dinámico. En tal ámbito, las técnicas clásicas de modelado en modo continuo (CCM) no son válidas, debido a que el AIDB opera en modo discontinuo (DCM) y las técnicas clásicas de control en DCM no son aplicables al AIDB. De esta manera, el presente artículo propone una nueva aproximación de modelado para el AIDB, orientada al control; el modelo propuesto se basa en el cálculo de la corriente de un diodo, típicamente no tenida en cuenta. Asimismo, debido a que la corrección del segundo ciclo de trabajo reportada en la literatura no es aplicable al AIDB, este artículo presenta una nueva ecuación. El modelo se valida a través de una comparación, en los dominios de tiempo y frecuencia, con simulaciones circuitales. Finalmente, se muestra la utilidad del modelo en las aplicaciones de control mediante un ejemplo práctico.

ABSTRACT The asymmetrical interleaved dual boost (AIDB) is a fifth-order DC/DC converter designed to interface photovoltaic (PV) panels. The AIDB produces small current harmonics to the PV panels, reducing the power losses caused by the converter operation. Moreover, the AIDB provides a large voltage conversion ratio, which is required to step-up the PV voltage to the large dc-link voltage used in grid-connected inverters. To reject irradiance and load disturbances, the AIDB must be operated in a closed-loop and a dynamic model is required. Given that the AIDB converter operates in Discontinuous Conduction Mode (DCM), classical modeling approaches based on Continuous Conduction Mode (CCM) are not valid. Moreover, classical DCM modeling techniques are not suitable for the AIDB converter. Therefore, this paper develops a novel mathematical model for the AIDB converter, which is suitable for control-pur-poses. The proposed model is based on the calculation of a diode current that is typically disregarded. Moreover, because the traditional correction to the second duty cycle reported in literature is not effective, a new equation is designed. The model accuracy is contrasted with circuital simulations in time and frequency domains, obtaining satisfactory results. Finally, the usefulness of the model in control applications is illustrated with an application example.

In this paper the finite element method is applied to the analysis of a three-phase magnetic induction motor squirrel-cage. Different geometries have been applied in the design of the rotor. These geometric variations of the rotor create an electromagnetic profile for each type of geometry. To study the rotor motion, a frequency analysis of the model has been done. The identifying parameters deduced from the finite element method, are adjusted by evolutionary genetic algorithms. Thus, the parameters in the circuit model were identified for each geometry under consideration. A check of the torque was done to validate the model, verifying the accuracy of the method.

En este artículo se analiza mediante el método de los elementos finitos un motor trifásico de inducción magnética, al cual se le han aplicado diferentes geometrías de barras en el rotor. Estas variaciones geométricas del rotor crean un perfil electromagnético diferente para cada tipo de geometría. Para estudiar el rotor en movimiento, se procede con un análisis en frecuencia del modelo que permitirá simular la evolución de la máquina eléctrica, tanto del modelo circuital como del modelo continuo por elementos finitos. Los parámetros identificativos deducidos del método de los elementos finitos, se ajustaron mediante algoritmos genéticos evolutivos. De esta forma, los parámetros en el modelo circuital quedan identificados para cada geometría objeto de estudio. Se hace también una comprobación del par como validación del modelo, comprobando y verificando la exactitud del método.