Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Brand, Jean Santis
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/18488
Resumo: This work presents the analysis of low frequency ripple transmission from the bus voltage to the output current in LED drivers, in the power control stage. The buck, boost and buck-boost converters, operating in discontinuous conduction mode, are evaluated. The main goal is to check the maximum bus voltage ripple values allowed for the proposed topology, to follow the IEEE Std. 1789-2015 recommendations. This recommendation defines the current modulation levels in lighting systems to mitigate the effects of flicker on human health. To reach this condition, a mathematical approach to determine the low-frequency ripple transfer of the proposed topologies is presented, and is used to compare three different LED models. From these analyses, the LED load 3014, composed of 96 LEDs with rated power of 20W, is selected to be simulated and experimentally implemented in three operation points of bus voltage to each topology. The efficiencies of each experimental result are also measured. The buck-boost converter was the most flexible in ripple transfer because it presented a factor of 1.75 for the entire operating range evaluated, but it had the lowest efficiencies levels, between 90.7% and 92.7%, which reduces as the bus voltage increases. When it is possible to operate the converter with high bus voltages, the buck converter becomes a good alternative, with ripple transfer levels of around two times and efficiencies above 93.5%. When the bus voltage can be small, leading to a high relationship between the output voltage and the input voltage, the boost converter is an alternative, with a ripple transfers factor up to 2.4 times and efficiencies over 93.5%.
id UFSM_822a8ce98ea1994df7c559aeedf25199
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/18488
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDsAnalysis of low-frequency ripple transfer to LED driversConversores de energiaDiodos emissores de luzDrivers de LEDFlickerOndulação de baixa frequênciaLED driversLight emitting diodesLow-frequency ripplePower convertersCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work presents the analysis of low frequency ripple transmission from the bus voltage to the output current in LED drivers, in the power control stage. The buck, boost and buck-boost converters, operating in discontinuous conduction mode, are evaluated. The main goal is to check the maximum bus voltage ripple values allowed for the proposed topology, to follow the IEEE Std. 1789-2015 recommendations. This recommendation defines the current modulation levels in lighting systems to mitigate the effects of flicker on human health. To reach this condition, a mathematical approach to determine the low-frequency ripple transfer of the proposed topologies is presented, and is used to compare three different LED models. From these analyses, the LED load 3014, composed of 96 LEDs with rated power of 20W, is selected to be simulated and experimentally implemented in three operation points of bus voltage to each topology. The efficiencies of each experimental result are also measured. The buck-boost converter was the most flexible in ripple transfer because it presented a factor of 1.75 for the entire operating range evaluated, but it had the lowest efficiencies levels, between 90.7% and 92.7%, which reduces as the bus voltage increases. When it is possible to operate the converter with high bus voltages, the buck converter becomes a good alternative, with ripple transfer levels of around two times and efficiencies above 93.5%. When the bus voltage can be small, leading to a high relationship between the output voltage and the input voltage, the boost converter is an alternative, with a ripple transfers factor up to 2.4 times and efficiencies over 93.5%.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho apresenta a análise da transmissão de ondulação de baixa frequência da tensão de barramento para a corrente de saída em drivers de LEDs, no estágio de controle de potência. Os conversores buck, boost e buck-boost operando em modo de condução descontínuo são avaliados. O objetivo final é verificar os valores máximos de ondulação permitidos no barramento dos conversores para que a topologia proposta siga as recomendações da IEEE Std. 1789-2015. Esta recomendação define os níveis de modulação de corrente para mitigar os efeitos do flicker na saúde de observadores dos sistemas de iluminação. Para isso, é apresentado um procedimento de cálculo para determinar a transmissão de ondulação das topologias propostas, utilizado para comparar três diferentes modelos de LEDs. A partir dessas análises, a carga de LEDs 3014, composta por 96 LEDs e com potência nominal de 20W, é selecionada para ser simulada e implementada em três pontos de operação de tensão de barramento de cada topologia. Para uma avaliação mais ampla dos conversores, as eficiências de cada resultado experimental foram medidas. O conversor buck-boost mostrou-se o mais flexível em termos de transferência de ondulação, por possuir o fator de 1,75 vezes maior para toda a faixa de operação avaliada, porém apresenta os menores rendimentos do comparativo, entre 90,7% e 92,7%, que reduzem conforme aumenta a tensão na entrada do circuito. Quando é possível operar o conversor com tensões no barramento elevadas, o conversor buck torna-se uma boa alternativa, com níveis de transferência de ondulação de em torno de duas vezes e rendimentos acima de 93,5%. Quando a tensão de barramento pode ser pequena, levando a uma relação entre a tensão de saída e de entrada alta, o conversor boost é uma alternativa, com transferências de ondulação de até 2,4 vezes e rendimentos acima de 93,5%.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaDalla Costa, Marco Antôniohttp://lattes.cnpq.br/4455422053321491Álvarez, José Marcos Alonsohttp://lattes.cnpq.br/2845353851318732Luz, Paulo Cesar Vargashttp://lattes.cnpq.br/3700969364643633Brand, Jean Santis2019-10-07T15:06:37Z2019-10-07T15:06:37Z2019-03-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/18488porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2019-10-08T06:01:35Zoai:repositorio.ufsm.br:1/18488Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2019-10-08T06:01:35Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
Analysis of low-frequency ripple transfer to LED drivers
title Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
spellingShingle Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
Brand, Jean Santis
Conversores de energia
Diodos emissores de luz
Drivers de LED
Flicker
Ondulação de baixa frequência
LED drivers
Light emitting diodes
Low-frequency ripple
Power converters
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
title_full Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
title_fullStr Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
title_full_unstemmed Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
title_sort Análise da transferência de ondulação de baixa frequência em drivers de LEDs
author Brand, Jean Santis
author_facet Brand, Jean Santis
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Dalla Costa, Marco Antônio
http://lattes.cnpq.br/4455422053321491
Álvarez, José Marcos Alonso
http://lattes.cnpq.br/2845353851318732
Luz, Paulo Cesar Vargas
http://lattes.cnpq.br/3700969364643633
dc.contributor.author.fl_str_mv Brand, Jean Santis
dc.subject.por.fl_str_mv Conversores de energia
Diodos emissores de luz
Drivers de LED
Flicker
Ondulação de baixa frequência
LED drivers
Light emitting diodes
Low-frequency ripple
Power converters
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Conversores de energia
Diodos emissores de luz
Drivers de LED
Flicker
Ondulação de baixa frequência
LED drivers
Light emitting diodes
Low-frequency ripple
Power converters
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This work presents the analysis of low frequency ripple transmission from the bus voltage to the output current in LED drivers, in the power control stage. The buck, boost and buck-boost converters, operating in discontinuous conduction mode, are evaluated. The main goal is to check the maximum bus voltage ripple values allowed for the proposed topology, to follow the IEEE Std. 1789-2015 recommendations. This recommendation defines the current modulation levels in lighting systems to mitigate the effects of flicker on human health. To reach this condition, a mathematical approach to determine the low-frequency ripple transfer of the proposed topologies is presented, and is used to compare three different LED models. From these analyses, the LED load 3014, composed of 96 LEDs with rated power of 20W, is selected to be simulated and experimentally implemented in three operation points of bus voltage to each topology. The efficiencies of each experimental result are also measured. The buck-boost converter was the most flexible in ripple transfer because it presented a factor of 1.75 for the entire operating range evaluated, but it had the lowest efficiencies levels, between 90.7% and 92.7%, which reduces as the bus voltage increases. When it is possible to operate the converter with high bus voltages, the buck converter becomes a good alternative, with ripple transfer levels of around two times and efficiencies above 93.5%. When the bus voltage can be small, leading to a high relationship between the output voltage and the input voltage, the boost converter is an alternative, with a ripple transfers factor up to 2.4 times and efficiencies over 93.5%.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-10-07T15:06:37Z
2019-10-07T15:06:37Z
2019-03-01
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 http://repositorio.ufsm.br/handle/1/18488
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/18488
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
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_ 1805922079196839936