En un análisis sísmico tradicional, se considera principalmente la existencia de fuerzas sísmicas que actúan unidireccionalmente en dos o tres direcciones independientes. Sin embargo, se ha demostrado que la naturaleza del movimiento sísmico es errática, es decir, que las acciones sísmicas actúan en diferentes direcciones hacia la estructura. En el presente estudio, se analizó las respuestas de 4 modelos estructurales con una geometría arquitectónica escalonada usando un Análisis Modal Espectral (AME) y un Análisis Lineal Tiempo Historia (ALTH), con ángulos de incidencia con incrementos cada 10°, de manera que se evidencie los efectos de la bidireccionalidad sísmica frente al unidireccional a través de las respuestas máximas de los modelos. Para el ALTH, se consideraron 3 registros sísmicos ocurridos en Lima-Perú en un tipo de suelo rígido obtenidos a través de la red acelerográfica nacional peruana CISMID. Los resultados alcanzados muestran que, para el Análisis Modal Espectral (AME) el ángulo de incidencia mayor donde se presentan mayores repuestas es 45° para los 4 modelos, y para el ALTH los ángulos de incidencia son variables. Asimismo, en ambos análisis dinámicos, evaluando la bidireccionalidad sísmica se obtienen respuestas de 10 a 40% más que un análisis unidireccional. / In a traditional seismic analysis, it is mainly considered the existence of seismic forces that work unidirectionally in two or three independent directions. However, it has been demonstrated that the nature of the seismic movement is erratic, that is to say, that the seismic actions act in different directions towards the structure. In the present study, the responses of 4 structural models with a staggered architectural geometry were analyzed using a Spectral Modal Analysis (SMA) and a Linear Time History Analysis (ALTH), with incidence angles increased every 10°, so as to evidence the effects of the seismic bidirectionality against the unidirectional one through the maximum responses of the models. For the ALTH, 3 seismic records were considered, which occurred in Lima-Peru in a type of rigid soil obtained through the Peruvian national accelerographic network CISMID. The results achieved show that, for the Spectral Modal Analysis (SMA), the incidence angle where the greatest responses are presented is 45° for the 4 models, and for the ALTH the incidence angles are variable. Moreover, in both dynamic analyses, evaluating the seismic bidirectionality, responses are obtained from 10 to 40% more than a unidirectional analysis. / Trabajo de investigación

[EN] The bidirectional DC-DC converters are being used more frequently in electric power systems. Bidirectional converters allows the incorporation of alternative and renewable energy sources at different voltage levels, by means of new power systems architectures now distributed not only centralized. The converters control is defined by function within the system, especially when there are large differences in voltage levels. It is desirable that the converter provide galvanic isolation, control current and / or voltage at one or both buses, and in some cases provide multi-port bidirectional conversion. One of the topologies with high power density is the single phase Dual Active Bridge (DAB). This thesis presents a study of a single phase DAB phase shifting controlled to meet the requirements of a bidirectional DC-DC converter for storage, parallel operation capability, high power density and fast dynamic response. The modularity of the DAB and the parallel operation arises from the conception of a control loop of Average Current Control (ACC), a double loop that controls the voltage and current of the high voltage side or controls the current and voltage at low voltage side. The dynamic response of a DAB to load steps are improved by means of a feedforward technique based on load current, an additional load-current feedforward control loop. An analytical study of the load-current feed-forward on DAB is presented and validated by means of both simulations and experimental results. The DAB topology exhibits a high input and output AC current ripple, especially at low voltage side. This thesis studies parallel connection by interleaving an average current control, based on two or more modules DAB operated synchronously but shifted in phase, in order to reduce the AC current and the capacitors size. The design has been validated by means of the implementation and testing on a 1 kW DAB converter at a switching frequency of 100 kHz. / [ES] Los convertidores DC-DC bidireccionales se están utilizando con mayor frecuencia en los sistemas de potencia eléctrica. Sus características permiten la incorporación de fuentes de energías alternativas y renovables de diferentes niveles de tensión, así como la propuesta de nuevas arquitecturas ahora distribuidas y no sólo centralizadas en los sistemas de potencia. El control de estos convertidores se realiza según su función dentro del sistema, en especial cuando hay grandes diferencias en los niveles de tensión. Es deseable que el convertidor ofrezca aislamiento galvánico, pueda tener funciones de control de corriente y/o de tensión en uno o en ambos puertos de conexión, y otros incluso tener más de dos puertos de intercambio de potencia eléctrica. Una de las topologías que ofrece la mejor densidad de potencia es la versión monofásica del puente activo dual DAB, de sus siglas del inglés "Dual Active Bridge". Se estudia en esta tesis doctoral un DAB monofásico con control por desplazamiento de fase para satisfacer los requerimientos de un convertidor DC-DC bidireccional con fines de almacenamiento, capacidad de operación en paralelo, alta densidad de potencia y rápida respuesta dinámica. La modularidad del DAB para operación en paralelo se plantea desde la concepción de un lazo de control de la corriente promedio ACC (Average Current Control), un lazo doble que controla la tensión y la corriente del lado de alta tensión ó controla la corriente y la tensión del lado de baja tensión. Para mejorar la dinámica del DAB se incluyó el análisis de una técnica de prealimentación basada en la inyección de la corriente de carga, load current feedforward. Esta mejora brinda una respuesta rápida ante variaciones de la carga. Un inconveniente que presenta el DAB por desplazamiento de fase es el alto rizado en las corrientes en los puertos de entrada y salida, especialmente en el lado de baja tensión. Se estudia para reducir este rizado el interleaving (entrelazado) con control de corriente media, basado en la conexión de dos o más módulos DAB en paralelo con disparos desfasados, logrando reducir el tamaño de los filtros. El diseño se ha validado mediante la construcción y experimentación en dos prototipos de potencia nominal de 1 kW con una frecuencia de conmutación de 100 kHz. / [CA] Els convertidors DC/DC bidireccionals s'estan emprant amb major freqüència en els sistemes de potencia elèctrica. Les seues característiques permeten la incorporació de fonts d'energia alternatives i renovables de diferents nivells de tensió. També es permet la implementació en els sistemes de potència de les noves arquitectures distribuïdes i no només arquitectures centralitzades. El control d'aquests convertidors es realitza segons la seua funció dins del sistema, especialment quan hi ha grans diferències en els nivells de tensió. Es desitjable que el convertidor oferisca aïllament galvànic. A més pot tindre funcions de control de corrent i/o de tensió en un o ambdós ports de connexió. Altres convertidors poden tindre més de dos ports d'intercanvi de potència. Una de les topologies que proporciona la millor densitat de potència es la versió monofàsica del pont actiu dual DAB, de les seues sigles en anglès Dual Active Bridge. S'estudia en esta tesi doctoral un DAB monofàsic amb control per desplaçament de la fase per satisfer els requeriments d'un convertidor DC-DC bidireccional amb fins de emmagatzemament, capacitat d'operació en paral·lel, alta densitat de potència i ràpida resposta dinàmica. La modularitat del DAB per l'operació en paral·lel es planteja des de la concepció d'un llaç de control de la corrent mitjana ACC (Average Current Control), un llaç doble que controla la tensió i la corrent del costat d'alta tensió o controla la corrent i la tensió del costat de baixa tensió. Per millorar la dinàmica del DAB es va incloure l'anàlisi dúna tècnicade prealimentació basada en la injecció de la corrent de càrrega, LCFF (Load Current FeedForward). Esta millora brinda una resposta ràpida davant de variacions de la càrrega. Un inconvenient que presenta el DAB amb control per desplaçament de fase es l'alt arrissat de les corrents en els ports déntrada i eixida, especialment al costat de baixa tensió S'estudia per a reduir este arrissat l'entrellaçat (interleaving) de les corrents d'eixida amb la connexió dos o més modules DAB en paral·lel, aconseguint reduir la mida dels filtres. El disseny s'ha validat mitjançant la construcció i l'experimentació en dos prototips de potència nominal de 1 kW amb una freqüència de commutació de 100 kHz. / Guacaneme Moreno, JA. (2016). Control de puentes activos duales (DABs) en sistemas bidireccionales de alimentación con alta densidad de potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61627

La Norma E.030 y gran parte de los códigos de diseño sismorresistente consideran el análisis unidireccional para cada uno de los ejes principales de manera independiente. A comparación de ello, en realidad los eventos sísmicos tienen un comportamiento bastante aleatorio. Además, imponen solicitaciones bidireccionales en diferentes orientaciones a las edificaciones. Se realizó el estudio de la respuesta en edificaciones sujetas a solicitaciones de carga sísmica con irregularidades de esquina entrante y de piso blando. Para ello, se ha realizado el análisis tiempo historia lineal (ATHL) de éstas imponiendo solicitaciones sísmicas en dos direcciones ortogonales simultáneas. Así, se obtiene la respuesta estructural con variaciones de ángulos de incidencia de 10° y se compara con la respuesta derivada del análisis unidireccional. Los resultados obtenidos muestran que el análisis tradicional subestima las respuestas de las estructuras. Se obtuvieron variaciones de hasta 50% en el modelo de esquina entrante y hasta 72% en el modelo de piso blando. En las edificaciones con irregularidad de piso blando extremo existen variaciones de hasta el 90%. Estos resultados confirman la necesidad de considerar la bidireccionalidad sísmica en el análisis y diseño sismorresistente. / Standard E.030 and most of the seismic-resistant design codes consider the unidirectional analysis for each of the main axes independently. By comparison, seismic events actually behave quite randomly. In addition, they impose bidirectional solicitations in different orientations to the buildings. The study of the response in structures subjects to earthquake loads with irregularity of l-shaped plan and soft story is carried out. For this, the linear time-story analysis (LTHA) of these has been carried out imposing seismic solicitations in two perpendicular directions at the same time. Thus, the structural response with incidence angle variations of 10° is obtained and compared with the response derived from the unidirectional analysis. Variations of up to 50 were obtained in the l-shaped plan model and up to 72% in the soft story model. In structures with extreme soft story variations of up to 90%. These results confirm the need to consider seismic bidirectionality in earthquake analysis and design. / Tesis