Controle ressonante aplicado à redução de capacitância de barramento em conversores com estágios de potência integrados para alimentação de LEDs a partir da rede CA
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14658 |
Resumo: | This thesis presents a new methodology to reduce bus capacitors in electronic systems with integrated power stages, applied to the LED driver. This reduction is proposed aiming to replace the traditional electrolytic capacitors to others with longer life spam. Through the resonant control of the LEDs current this reduction is possible. The implication of this control technique into the driver input current distortion is modeled. The equation that describes the current absorbed from the mains is obtained to the driver operating in closed loop and with reduced bus capacitor. With this equation it is possible to predict the harmonic content and the quality of the input energy. Detailed design of integrated dual Buck-Boost converter is also presented. A new bus capacitor design methodology is proposed. The experimental results are presented aiming to validate the proposed methodology. It is implemented a prototype to feed 32 LEDs with 700 mA, resulting in approximately 70 W. Through the proposed control technique it was possible to reduce the bus capacitor value by 80%. It is concluded that the proposed control methodology is highly feasible, mainly because it is done only with the change in the converter control law, unlike most of the solutions proposed in the literature. |
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Controle ressonante aplicado à redução de capacitância de barramento em conversores com estágios de potência integrados para alimentação de LEDs a partir da rede CAResonant control applied to reduce bus capacitance in LED drivers with integrated stages from the AC sourceRedução de capacitoresControle ressonanteLED driverCapacitance reductionResonant controlLED driverCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis thesis presents a new methodology to reduce bus capacitors in electronic systems with integrated power stages, applied to the LED driver. This reduction is proposed aiming to replace the traditional electrolytic capacitors to others with longer life spam. Through the resonant control of the LEDs current this reduction is possible. The implication of this control technique into the driver input current distortion is modeled. The equation that describes the current absorbed from the mains is obtained to the driver operating in closed loop and with reduced bus capacitor. With this equation it is possible to predict the harmonic content and the quality of the input energy. Detailed design of integrated dual Buck-Boost converter is also presented. A new bus capacitor design methodology is proposed. The experimental results are presented aiming to validate the proposed methodology. It is implemented a prototype to feed 32 LEDs with 700 mA, resulting in approximately 70 W. Through the proposed control technique it was possible to reduce the bus capacitor value by 80%. It is concluded that the proposed control methodology is highly feasible, mainly because it is done only with the change in the converter control law, unlike most of the solutions proposed in the literature.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEsta tese apresenta uma nova metodologia para redução de capacitores de barramento em sistemas eletrônicos com estágios de potência integrados, aplicados ao acionamento de LEDs. Essa redução é proposta com o intuído de substituir os tradicionais capacitores eletrolíticos por outros de tecnologia de maior vida útil. Através do controle ressonante da corrente nos LEDs é possível realizar tal redução. A implicação dessa técnica de controle na distorção da corrente de entrada do conversor é modelada. É obtida a equação que descreve a corrente absorvida da rede pelo driver operando em malha fechada e com capacitor de barramento reduzido. Com essa equação é possível prever o conteúdo harmônico e a qualidade da energia absorvida da rede. Ainda é apresentado o projeto detalhado do conversor duplo Buck-Boost integrado. É apresentada uma nova metodologia para a definição do capacitor de barramento em função da ondulação da corrente de saída do conversor. São apresentados resultados experimentais com a finalidade de validar a metodologia proposta. É implementado um protótipo para alimentar 32 LEDs de potência com 700 mA, resultando em aproximadamente 70 W. Através da técnica de controle proposta foi possível reduzir o valor do capacitor de barramento em 80% do valor nominal, o dobro da redução encontrada em trabalhos semelhantes na literatura. Conclui-se que a metodologia de controle proposta é altamente viável, principalmente por se tratar apenas na alteração na lei de controle do conversor, diferentemente da maioria das soluções atuais.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaPrado, Ricardo Nederson dohttp://lattes.cnpq.br/6324790827842684Campos, Alexandrehttp://lattes.cnpq.br/8059148083624149Vargas, Diogo Ribeirohttp://lattes.cnpq.br/5260249217149507Braga, Henrique Antônio Carvalhohttp://lattes.cnpq.br/3659697507980563Pinto, Rafael Adaimehttp://lattes.cnpq.br/1039942274833696Luz, Paulo Cesar Vargas2018-10-24T17:19:53Z2018-10-24T17:19:53Z2017-08-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/14658porAttribution-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:UFSM2018-10-24T17:19:53Zoai:repositorio.ufsm.br:1/14658Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2018-10-24T17:19:53Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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