[ca] La tesis desenvolupa un nou estudi per al disseny optimitzat, analític i numèric, d'un generador síncron d'imants permanents (PMSGs) per a una aplicació de microgeneració eòlica en aplicacions urbanes, on s'ha escollit una configuració amb rotor exterior i estator amb ranures tancades. Es discuteixen de forma extensa els avantatges electromagnètics dels bobinats fraccionaris de doble capa així com les característiques resultats vers la distribució de les induccions, els harmònics espacials i temporals, la fem generada, el parell de cogging i les característiques de sortida (parell, potencia, eficiència i pèrdues) Tanmateix s'afegeix l'estudi de diferents estructures Halbach per als imants permanents a fi i efecte de maximitzar les característiques del generador. Tot seguit s'analitza la distribució de temperatures i la seva reducció mitjançant la utilització d'una nova metodologia basada en la ventilació natural. Els càlculs analítics es complementen mitjançant anàlisi en 2 i 3 dimensions utilitzant elements finits i diverses experiències que validen els models i aproximacions emprades. Una vegada fixada la geometria inicial es desenvolupen algoritmes d'optimització per a diverses variables (tipus de magnetització dels imants, potencia de sortida, eficiència, minimització de pèrdues i cost dels materials) La tesi planteja una optimització multinivell emprant la metodologia de superfície de resposta i un algoritme de Booth; a més, es realitza la optimització considerant el circuit de sortida. L'algoritme resta validat per la experimentació realitzada. Finalment, s'han considerat diversos estudis vibroacústic treballant a velocitat variable, emprant dues tècniques diferents per a reduir el soroll i les vibracions desenvolupades. Per a finalitzar l'estudi es considera un sistema format per una turbina eòlica instal·lada sobre un pal de llum autònom, els panells fotovoltaics corresponents i el sistema de càrrega. Per a modelitzar l'efecte de l'ombrejat s'ha emprat un model en 3D i les dades del temps i d'irradiació solar de la ciutat de Barcelona. El model s'ha identificat completament i s'ha generat un algoritme de control que considera, a més, l'efecte de la temperatura de la cèl·lula fotovoltaica y la càrrega connectada al sistema per tal d'aconseguir el seguiment del punt de màxima potencia

[es] Esta tesis muestra un novedoso estudio referente al diseño optimizado de forma analítica y numérica de un generador síncrono de imanes permanentes (PMSGs) para una aplicación de microgeneración eólica en un entorno urbano, donde se ha escogido una topología de rotor exterior con un estator de ranuras cerradas. Las ventajas electromagnéticas de los arrollamientos fraccionarios de doble capa, con bobinas concentradas se discuten ampliamente en la parte inicial del diseño del mismo, así como las características de distribución de la inducción, los armónicos espaciales y temporales, la fem generada, el par de cogging así como las características de salida (par, potencia generada, la eficiencia y la distribución y cálculo de las pérdidas en el hierro que son analizadas detalladamente) Posteriormente se evalúan diferentes configuraciones de estructuras de imanes con magnetización Halbach con el fin de maximizar las prestaciones del generador. Adicionalmente se analiza la distribución de temperaturas y su mejora mediante el uso de un novedoso diseño mediante el uso de ventilación natural para velocidades próximas a la nominal y superiores con el fin de disminuir la temperatura de la máquina, principalmente en el diente estatórico. El cálculo analítico se completa mediante simulaciones 2D y 3D utilizando el método de los elementos finitos así como mediante diversas experiencias que validan los modelos y aproximaciones realizadas. Posteriormente se desarrollan algoritmos de optimización aplicados a variables tales como el tipo de magnetización, la potencia de salida, la eficiencia así como la minimización de las pérdidas y el coste de los materiales empleados. En la tesis se proponen un nuevo diseño optimizado basado en una metodología multinivel usando la metodología de superficie de respuesta (D-RSM) y un algoritmo de Booth (maximizando la potencia de salida y minimizando el coste de material empleado) Adicionalmente se investiga la maximización de la eficiencia del generador trabajando conjuntamente con el circuito de salida acoplado. El algoritmo utilizado queda validado mediante la experimentación desarrollada conjuntamente con el mismo. Adicionalmente, se han realizado diversos estudios vibroacústicos trabajando a velocidad variable usando dos técnicas diferentes para reducir el ruido generado y las vibraciones producidas. Posteriormente se considera un sistema fotovoltaico orientado a aplicaciones urbanas que hemos llamado "Smart tree for small power generation" y que consiste en un poste con un generador eólico en la parte superior juntamente con uno o más paneles fotovoltaicos. Este sistema se ha modelado usando metodologías en 3D. Se ha considerado el efecto de las sombras proyectadas por los diversos elementos usando datos meteorológicos y de irradiación solar de la propia ciudad de Barcelona. Usando una metodología basada en un análisis 3D y Pareto se consigue identificar completamente el sistema fotovoltaico; para este sistema se considera la temperatura de la célula fotovoltaica y la carga conectada con el fin de generar un algoritmo de control que permita obtener el punto de trabajo de máxima potencia (MPPT) comprobándose posteriormente el funcionamiento del algoritmo para diversas situaciones de funcionamiento del sistema