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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33351| Título: | Sistema eletrônico de iluminação para LEDs de estágio único baseado no retificador bridgeless requerendo reduzida tensão de barramento |
| Título(s) alternativo(s): | Single-stage electronic lighting system for LEDs based on the bridgeless rectifier requiring reduced dc-link voltage |
| Autor(es): | Holler, Bruno Miguel |
| Orientador(es): | Nascimento, Claudinor Bitencourt |
| Palavras-chave: | Iluminação elétrica Diodos emissores de luz Sistemas eletrônicos Fator de potência Retificadores de corrente elétrica Electric lighting Light emitting diodes Electronic systems Electric power factor Electric current rectifiers |
| Data do documento: | 1-Fev-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | HOLLER, Bruno Miguel. Sistema eletrônico de iluminação para LEDs de estágio único baseado no retificador bridgeless requerendo reduzida tensão de barramento. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta uma topologia de conversor estático de energia elétrica com a finalidade de acionar lâmpadas LEDs. A estrutura é baseada em um retificador bridgeless totem pole, integrado a um inversor meia-ponte, o qual reduz o número de diodos do estágio de entrada e realiza a correção do fator de potência, porém sem apresentar a característica dobradora de tensão comumente encontrada nesses circuitos. O sistema é caracterizado por três partes: estágio de entrada, estágio de saída e o barramento. O estágio de entrada é constituído por um capacitor chargepump, conectado em paralelo com um dos diodos retificadores, que atua no circuito para evitar tensão de barramento elevada além de minimizar a ondulação da corrente sobre os LEDs. O estágio de saída é composto por um circuito retificador de onda completa com filtro capacitivo e a carga LED. O circuito retificador converte a corrente alternada imposta pela fonte de alimentação de entrada em uma corrente contínua para alimentar a carga LED. O estágio de saída está conectado em série com um dos enrolamentos de um indutor acoplado que tem a função de limitar a corrente dos LEDs além de garantir a correção do fator de potência. O barramento é constituído pelo inversor meia-ponte, um capacitor de barramento, um dos enrolamentos do indutor acoplado e um capacitor ressonante. O capacitor ressonante atua em conjunto com o indutor acoplado para que o conversor opere com tensão de barramento próxima ao valor de pico da tensão de entrada além de melhorar a correção do fator de potência. A integração entre o estágio de entrada e o barramento é realizada pelo estágio de saída, onde a interação entre o indutor acoplado e o capacitor charge-pump e ressonante caracterizam o sistema como sendo de único estágio. O conversor proposto apresenta alto rendimento e alto fator de potência, além de reduzida THD, atendendo a norma IEC 61000-3-2 Classe C. Devido à baixa ondulação na corrente de saída, também atende as recomendações da IEEE Std 1789-2015. São apresentados os modos e as etapas de operação, assim como o equacionamento na máxima transferência de potência. A validação do equacionamento ocorre através do projeto em 127 V e em 175 V, simulados e implementados na prática através da construção do protótipo. A topologia, além das vantagens já citadas, apresenta possibilidade de dimerização de 100% até 10% da potência de saída através do controle da corrente dos LEDs. |
| Abstract: | This work presents a topology of static electrical energy converter with the purpose of activating LED lamps. The structure is based on a bridgeless totem pole rectifier, integrated with a half-bridge inverter, which reduces the number of diodes in the input stage and performs power factor correction, but without presenting the voltage doubler characteristic commonly found in these devices. circuits. The system is characterized by three parts: input stage, output stage and the bus. The input stage consists of a charge-pump capacitor, connected in parallel with one of the rectifier diodes, which acts in the circuit to avoid high bus voltage in addition to minimizing current ripple over the LEDs. The output stage consists of a full-wave rectifier circuit with capacitive filter and the LED load. The rectifier circuit converts the alternating current imposed by the input power supply into a direct current to power the LED load. The output stage is connected in series with one of the windings of a coupled inductor that has the function of limiting the LED current in addition to ensuring power factor correction. The bus consists of the half-bridge inverter, a bus capacitor, one of the coupled inductor windings and a resonant capacitor. The resonant capacitor works together with the coupled inductor so that the converter operates with a bus voltage close to the peak value of the input voltage in addition to improving the power factor correction. The integration between the input stage and the bus is carried out by the output stage, where the interaction between the coupled inductor and the charge-pump and resonant capacitor characterize the system as a single stage. The proposed converter has high efficiency and high power factor, in addition to reduced THD, meeting the IEC 61000-3-2 Class C standard. Due to the low ripple in the output current, it also meets the recommendations of IEEE Std 1789-2015. The operating modes and steps are presented, as well as the equation for maximum power transfer. The validation of the equation occurs through the project at 127 V and 175 V, simulated and implemented in practice through the construction of the prototype. The topology, in addition to the advantages already mentioned, presents the possibility of dimming from 100% to 10% of the output power by controlling the LED current. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33351 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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