Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Schittler, Andressa Colvero
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8504
Resumo: This work presents a detailed analysis about the interleaved buck converter applied to electronic ballasts to supply high power HID lamps, assuming the input voltage as a PFC stage output. As the output capacitor has a maximum value to be applied in parallel with the lamp, parallel operated converters are a suitable choice because the output current ripple cancellation characteristic. Besides, the output current ripple cannot be greater than 5% of the nominal current to avoid acoustic resonance phenomena. Also, interleaved converters allow magnetic and semiconductors losses reduction. The applied topology was the interleaved buck converter, because its inherent characteritstic of the output as a current source. A generalized model for the IBC operating in CCM was obtained, including inductors and semiconductors losses, besides an analysis to achieve the optimum point of design in terms of efficiency, size and complexity of implementation. To apply the IBC in CCM supplying HID lamps, it is necessary inductors current control, which means to guarantee a current source behavior of the converter. For that, two current control loop were designed, one for each inductor being measured via a shunt resistor located at the circuit input. Also, stability was analyzed based on impedance criterion. Finally, complete electronic ballast was presented, gathering a two-cell IBC, full-bridge inverter, measuring circuits for current and voltage and an external circuit for the correct delay of the IBC MOSFETs gate signals. Obtained experimental results were satisfatory, showing equal current sharing, once warm-up stage and closed-loop implementation were via an 8-bits microcontroller.
id UFSM_4c4fd0367afef1a64dda87cc3ba03f37
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/8504
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potênciaInterleaved buck converter analysis for high power high intensity discharge lamps supplyingConversores intercaladosLâmpadas de descarga em alta pressãoReator eletrônicoElectronic ballastsInterleaved convertersHID lampsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work presents a detailed analysis about the interleaved buck converter applied to electronic ballasts to supply high power HID lamps, assuming the input voltage as a PFC stage output. As the output capacitor has a maximum value to be applied in parallel with the lamp, parallel operated converters are a suitable choice because the output current ripple cancellation characteristic. Besides, the output current ripple cannot be greater than 5% of the nominal current to avoid acoustic resonance phenomena. Also, interleaved converters allow magnetic and semiconductors losses reduction. The applied topology was the interleaved buck converter, because its inherent characteritstic of the output as a current source. A generalized model for the IBC operating in CCM was obtained, including inductors and semiconductors losses, besides an analysis to achieve the optimum point of design in terms of efficiency, size and complexity of implementation. To apply the IBC in CCM supplying HID lamps, it is necessary inductors current control, which means to guarantee a current source behavior of the converter. For that, two current control loop were designed, one for each inductor being measured via a shunt resistor located at the circuit input. Also, stability was analyzed based on impedance criterion. Finally, complete electronic ballast was presented, gathering a two-cell IBC, full-bridge inverter, measuring circuits for current and voltage and an external circuit for the correct delay of the IBC MOSFETs gate signals. Obtained experimental results were satisfatory, showing equal current sharing, once warm-up stage and closed-loop implementation were via an 8-bits microcontroller.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorEste trabalho apresenta uma análise detalhada do conversor buck intercalado como reator eletrônico aplicado à alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão (HID) de alta potência, assumindo a entrada como a saída de uma etapa de correção de fator de potência (PFC). A característica de diminuição da ondulação da corrente de saída de conversores operando em paralelo é uma grande vantagem, pois o capacitor em paralelo com a lâmpada tem um valor limite a fim de garantir a estabilidade do sistema. Aliada a essa condição, a ondulação de corrente na lâmpada não pode ultrapassar 5% da corrente nominal para garantir que não ocorra o fenômeno da ressonância acústica de forma destrutiva. Além disso, permitem redução de perdas magnéticas e nos semicondutores, além de apresentar diminuição na ondulação da corrente de saída através da defasagem dos sinais de comando dos interruptores, diminuindo o capacitor de saída a ser empregado. Em termos de análise do conversor buck intercalado (IBC), foi obtida uma modelagem generalizada para o conversor operando em modo de condução contínua (CCM) incluindo as perdas nos interruptores, indutores e diodo. Também foi realizada uma análise de ponto ótimo de projeto contemplando tamanho, eficiência e complexidade de implementação. Para a utilização do IBC em CCM na alimentação de lâmpadas HID é necessário o controle de corrente dos indutores, ou seja, garantir que o conversor tenha o comportamento semelhante à uma fonte de corrente. Para tal, foram utilizadas duas malhas de controle de corrente, uma para cada indutor, sendo o sinal de controle medido através de um resistor shunt localizado na entrada do conversor. Ainda, foi apresentada uma análise de estabilidade baseada na relação entre as impedâncias da lâmpada e do conversor, com realimentação em modo corrente. Finalmente, o reator completo foi apresentado, constituído do IBC com duas células, inversor full-bridge, circuito inibidor para defasagem dos sinais de comando do IBC e o circuito de medição das correntes e tensão. Os resultados experimentais obtidos foram satisfatórios, com correntes equilibradas, uma vez que o IBC com malha fechada em ambos os indutores foi implementado com um microcontrolador de 8-bits, com frequência de barramento de 16 MHz.Universidade Federal de Santa MariaBREngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCampos, Alexandrehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780200P7Costa, Marco Antônio Dallahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765177T4Cardoso, Rafaelhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4750213Z1Bisogno, Fábio Eckehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4761304Z3Schittler, Andressa Colvero2017-05-192017-05-192012-02-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfSCHITTLER, Andressa Colvero. Interleaved buck converter analysis for high power high intensity discharge lamps supplying. 2012. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8504porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2017-07-25T14:46:45Zoai:repositorio.ufsm.br:1/8504Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2017-07-25T14:46:45Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
Interleaved buck converter analysis for high power high intensity discharge lamps supplying
title Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
spellingShingle Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
Schittler, Andressa Colvero
Conversores intercalados
Lâmpadas de descarga em alta pressão
Reator eletrônico
Electronic ballasts
Interleaved converters
HID lamps
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
title_full Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
title_fullStr Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
title_full_unstemmed Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
title_sort Análise e projeto do conversor buck intercalado para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão de alta potência
author Schittler, Andressa Colvero
author_facet Schittler, Andressa Colvero
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Campos, Alexandre
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780200P7
Costa, Marco Antônio Dalla
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765177T4
Cardoso, Rafael
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4750213Z1
Bisogno, Fábio Ecke
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4761304Z3
dc.contributor.author.fl_str_mv Schittler, Andressa Colvero
dc.subject.por.fl_str_mv Conversores intercalados
Lâmpadas de descarga em alta pressão
Reator eletrônico
Electronic ballasts
Interleaved converters
HID lamps
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Conversores intercalados
Lâmpadas de descarga em alta pressão
Reator eletrônico
Electronic ballasts
Interleaved converters
HID lamps
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This work presents a detailed analysis about the interleaved buck converter applied to electronic ballasts to supply high power HID lamps, assuming the input voltage as a PFC stage output. As the output capacitor has a maximum value to be applied in parallel with the lamp, parallel operated converters are a suitable choice because the output current ripple cancellation characteristic. Besides, the output current ripple cannot be greater than 5% of the nominal current to avoid acoustic resonance phenomena. Also, interleaved converters allow magnetic and semiconductors losses reduction. The applied topology was the interleaved buck converter, because its inherent characteritstic of the output as a current source. A generalized model for the IBC operating in CCM was obtained, including inductors and semiconductors losses, besides an analysis to achieve the optimum point of design in terms of efficiency, size and complexity of implementation. To apply the IBC in CCM supplying HID lamps, it is necessary inductors current control, which means to guarantee a current source behavior of the converter. For that, two current control loop were designed, one for each inductor being measured via a shunt resistor located at the circuit input. Also, stability was analyzed based on impedance criterion. Finally, complete electronic ballast was presented, gathering a two-cell IBC, full-bridge inverter, measuring circuits for current and voltage and an external circuit for the correct delay of the IBC MOSFETs gate signals. Obtained experimental results were satisfatory, showing equal current sharing, once warm-up stage and closed-loop implementation were via an 8-bits microcontroller.
publishDate 2012
dc.date.none.fl_str_mv 2012-02-29
2017-05-19
2017-05-19
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv SCHITTLER, Andressa Colvero. Interleaved buck converter analysis for high power high intensity discharge lamps supplying. 2012. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8504
identifier_str_mv SCHITTLER, Andressa Colvero. Interleaved buck converter analysis for high power high intensity discharge lamps supplying. 2012. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2012.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8504
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1805922124692455424