Desenvolvimento de topologias com redução do processamento redundante de energia para acionamento de leds
Ano de defesa: | 2015 |
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Universidade Federal de Santa Maria
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Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
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Engenharia Elétrica
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Resumo: | This work presents the research and development of a connection method for static converters, called Optimized Cascade, which aims to reduce the redundant power processing in multiple stage topologies for LED driving. An initial analysis of possible solutions available on the literature is conducted, where different kinds of solutions are demonstrated, their characteristics and how they can be classified. Afterward, an analysis of the general characteristics of the optimized cascade is presented, as well as the method employed to reduce the bus capacitance value. This reduction aims to replace the electrolytic capacitor for alternative technologies, in order to increase the lifespan of the LED driver. One of the inovations of this work is the proposal of a project methodology, focusing the conversion efficiency and the capacitance reduction. Besides that, a mathematical model of the optimized cascade was derived, so as to establish the impact of the bus voltage ripple on the LED current. From this model, it has been possible to determine parameters for choosing the best operating mode for the second stage and the estimation of capacitance reduction-. Also, some controllers were analyzed to control the PC stage, on which the resonant controller has been proposed for demanding projects, regarding the capacitance value and LED current ripple. Finally, two prototypes were mounted and tested, where an efficiency of thereabout 90% was get with a power factor of 0; 99, along with total compliance with the power quality parameters and flicker. In both prototypes film capacitors were employed, contributing to enhance the lifespan of the converter, making it compatible with LED lifespan. |
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2017-05-252017-05-252015-08-26CAMPONOGARA, Douglas. Development of topologies with reduced redudant power processing for led driving. 2015. 218 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2015.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3690This work presents the research and development of a connection method for static converters, called Optimized Cascade, which aims to reduce the redundant power processing in multiple stage topologies for LED driving. An initial analysis of possible solutions available on the literature is conducted, where different kinds of solutions are demonstrated, their characteristics and how they can be classified. Afterward, an analysis of the general characteristics of the optimized cascade is presented, as well as the method employed to reduce the bus capacitance value. This reduction aims to replace the electrolytic capacitor for alternative technologies, in order to increase the lifespan of the LED driver. One of the inovations of this work is the proposal of a project methodology, focusing the conversion efficiency and the capacitance reduction. Besides that, a mathematical model of the optimized cascade was derived, so as to establish the impact of the bus voltage ripple on the LED current. From this model, it has been possible to determine parameters for choosing the best operating mode for the second stage and the estimation of capacitance reduction-. Also, some controllers were analyzed to control the PC stage, on which the resonant controller has been proposed for demanding projects, regarding the capacitance value and LED current ripple. Finally, two prototypes were mounted and tested, where an efficiency of thereabout 90% was get with a power factor of 0; 99, along with total compliance with the power quality parameters and flicker. In both prototypes film capacitors were employed, contributing to enhance the lifespan of the converter, making it compatible with LED lifespan.Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um método de conexão de conversores, chamado Cascata Otimizada, o qual visa reduzir o processamento redundante de energia em topologias de múltiplos estágios para acionamento de LEDs. Uma análise preliminar das soluções disponíveis atualmente na literatura acadêmica é realizada, na qual são demonstrados diferentes tipos de soluções, suas características e como podem ser classificadas. Em seguida, uma análise das características gerais da cascata otimizada é apresentada, bem como o método empregado para redução da capacitância de barramento. Tal redução visa a substituição de capacitores eletrolíticos por tecnologias alternativas, com o intuito do aumento da vida útil do driver. Uma das inovações deste trabalho é a proposição uma metodologia de projeto, com foco na eficiência e na redução da capacitância. Além disso, também foi elaborado um modelo matemático, de forma a determinar o impacto da ondulação da tensão no barramento sobre a corrente nos LEDs. A partir desse modelo, foi possível estabelecer parâmetros para a escolha do melhor modo de operação para o segundo estágio e estimação da redução do capacitor de barramento. Também foram analisados diversos controladores para o segundo estágio, sendo proposto o uso do controle ressonante para projetos mais exigentes com respeito ao valor do capacitor de barramento e da ondulação na corrente de saída. Por fim, dois protótipos foram montados e testados, obtendo uma eficiência de aproximadamente 90%, fator de potência de 0;99 e total observância aos parâmetros de qualidade de energia e flicker. Em ambos os protótipos foram empregados capacitores de filme, o que contribui para elevar a vida útil do conversor, compatibilizando-a com a vida útil da carga LED.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade Federal de Santa MariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFSMBREngenharia ElétricaLEDsRedução do processamento de energiaConversores CA/CCRedução da capacitânciaReduced redudant power processingAC/DC convertersCapacitance reductionCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICADesenvolvimento de topologias com redução do processamento redundante de energia para acionamento de ledsDevelopment of topologies with reduced redudant power processing for led drivinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisDalla Costa, Marco Antôniohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765177T4Álvarez, José Marcos Alonsohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4354250P3Antunes, Fernando Luiz Marcelohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781015E1Schonardie, Mateus Felzkehttp://lattes.cnpq.br/1093489560994351Beltrame, Rafael Concattohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4269875Y6Marchesan, Tiago Bandeirahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4762393D9http://lattes.cnpq.br/2433732826278230Camponogara, Douglas300400000007400300300300300300300300798a6286-26a3-40d4-8960-9438e06eb693f693cf1d-59e3-4852-9916-77f5e3ac6eb2b466e529-82c9-47bb-a391-cd1a52d3d0954a4efd20-8199-4b9f-a434-26c00387e0efb3ba311d-6450-4935-83b0-f07980b4d0b803d1f502-b3b1-4636-aeaf-cbd25dcd301711dd6331-2eb5-4d46-a5ae-9eda760ef1f3info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALCAMPONOGARA, DOUGLAS.pdfapplication/pdf43160356http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3690/1/CAMPONOGARA%2c%20DOUGLAS.pdf92d7663f8ff56d698f63a6169a57a1e8MD51TEXTCAMPONOGARA, DOUGLAS.pdf.txtCAMPONOGARA, DOUGLAS.pdf.txtExtracted texttext/plain316334http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3690/2/CAMPONOGARA%2c%20DOUGLAS.pdf.txt61e0a145c86aad62e696f6e69dbf53abMD52THUMBNAILCAMPONOGARA, DOUGLAS.pdf.jpgCAMPONOGARA, DOUGLAS.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg2864http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3690/3/CAMPONOGARA%2c%20DOUGLAS.pdf.jpg2921178e1d64dac60c3bdb4729144ae8MD531/36902017-07-27 14:41:18.579oai:repositorio.ufsm.br:1/3690Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2017-07-27T17:41:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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