Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a study on the application of high-brightness LED (Light Emitting Diode)to health care. The LEDs are supplied by electronic converters, proposed in order to analyze the light emitted by the LEDs and their interaction with human tissues. Throughout the work, a comparative study between the LED and LASER and their actions on human tissue is presented. Also, a study on the influence of frequency, duty cycle and the radiated power on the wavelength of light emitted by LEDs was conducted. The assesment of the effects of blue and red light emitted by high-brightness LEDs in real cases made the conclusions consistent and promising. The research work also comprises a extensive revision on electronic converters that can supply the LEDs, listing their features, advantages and disadvantages. In this study, the development of four electronic converters to supply the arrangements of LEDs is developed. The implementation of these arrangements has demonstrated to be successful, with excellent results in patients who underwent the LED therapy using the proposed converters. / Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação de LEDs (Light Emitting Diode) de alto brilho aplicados a tratamentos de saúde alimentados por conversores eletrônicos propostos, com o objetivo de analisar os resultados da aplicação da luz emitida pelos LEDs sobre o tecido humano. Ao longo do trabalho, é apresentado um estudo comparativo entre o LED e o LASER e suas ações sobre os tecidos humanos. Também, é realizado um estudo sobre a influência da freqüência, da razão cíclica e da potência irradiada sobre o comprimento de onda da luz emitida pelos LEDs. A abordagem dos efeitos da cor azul e vermelha emitida por LEDs de alto brilho no tecido humano é feita de forma consistente avaliando-se a interação terapêutica sob o tecido. É também apresentado um estudo sobre conversores eletrônicos que podem alimentar LEDs elencando suas características, vantagens e desvantagens. Através deste estudo é proposto o desenvolvimento de quatro conversores eletrônicos para alimentarem os arranjos de LEDs desenvolvidos. A aplicação desses arranjos obtém êxito na terapia, apresentando excelentes resultados nos pacientes que se submeteram a LEDterapia.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents the development of an electronic ballast for high intensity discharge lamps, using the differential connection technique applied to Flyback converters. The power factor correction stage was implemented by a Buck-Boost converter operating in discontinuous conduction mode. Subsequently, the integrating converters technique was used to simplify the power circuit, making the power factor correction stage and Flyback converters share the same active switches. The proposed circuit was dynamically modeled, in order to obtain the mathematical parameters that govern the behavior of the ballast, obtaining the differential equations relating the voltage and current in the lamp, due to the variation of both the input voltage as the duty cycle. Digital control of the output current provided the use of a low cost microcontroller, the compensating system was designed in discrete time from the use of an integrator and a low frequency bandwidth. For effective control of lamp power, an external loop that regulates the circuit current reference was implemented. The practical implementation of the electronic ballast was performed, in order to verify the proposed control performance. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um reator eletrônico para alimentar lâmpadas de descarga em alta pressão, utilizando a técnica de conexão diferencial aplicada aos conversores Flyback. A etapa de correção de fator de potencia foi implementada através de um conversor Buck-Boost operando em modo de condução descontinuo. Posteriormente, foi utilizada a técnica de integração de conversores para simplificar o circuito de potência, fazendo com que a etapa de correção do fator de potencia e os conversores Flyback compartilhassem os mesmos interruptores ativos. O circuito proposto foi modelado dinamicamente a fim de obter os parâmetros matemáticos que regem o comportamento do reator, obtendo as equações diferenciais referentes à tensão e corrente na lâmpada, em função da variação, tanto da tensão de entrada como da razão cíclica. O controle digital da corrente de saída proporcionou a utilização de um dispositivo microcontrolado de baixo custo, sendo o compensador do sistema projetado em tempo discreto a partir da utilização de um integrador e uma banda passante de baixa frequência. Para o efetivo controle da potência na lâmpada foi adicionada uma malha externa que regula a referência de corrente do circuito. Foi realizada a implementação prática do reator eletrônico a fim de verificar a performance do controle proposto.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-09-11Bitstream added on 2014-06-13T20:09:51Z : No. of bitstreams: 1 santelo_tn_me_ilha.pdf: 2212208 bytes, checksum: a764ab5d18d16ce24639a45f6f1553bd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um novo conversor PWM monofásico CA-CC, com um único estágio de retificação e correção do fator de potência, utilizando a célula de comutação de três estados. É demonstrado o conversor proposto empregando duas destas células, em substituição as configurações convencionais de duplo estágio, um estágio retificador e outro pré-regulador. A célula de comutação de três estados é composta basicamente por dois interruptores ativos, dois passivos e dois indutores acoplados magneticamente. A topologia desta célula permite que apenas metade da potência de entrada seja processada pelos interruptores ativos, reduzindo assim a corrente de pico sobre estes à metade do valor da corrente de pico da entrada, tornando importante para aplicações em potências mais elevadas. O volume dos elementos reativos (indutores e capacitores) é reduzido, pois, por características topológicas, a freqüência da ondulação da corrente e da tensão é o dobro da freqüência de operação dos interruptores, sendo assim, possível operar o conversor com menores freqüências, diminuindo consequentemente as perdas na comutação. As perdas totais são distribuídas entre todos semicondutores, facilitando a dissipação de calor. O paralelismo dos interruptores é muito atraente para a configuração do circuito estudado, possibilitando o uso de interruptores mais baratos. Outra vantagem é possuir uma menor faixa de operação na região de descontinuidade, ou seja, a faixa de operação no modo de condução contínua é ampliada. É realizado um estudo do conversor boost CC-CC operando com razão cíclica (0 < D < 0,5) e (0,5 < D < 1). Em seguida este conversor é empregado, operando em toda faixa de variação da razão cíclica (0 LÜD LÜ1), no conversor CA-CC de estágio único. O circuito do conversor em questão funciona em malha fechada utilizando o circuito integrado UC3854 para... / This work presents a new AC-to-DC PWM single-phase converter, with only one stage including rectification and power factor correction, using the three-state switching cell. It is demonstrated the proposed converter using two of these cells, instead of the conventional configurations that use a rectifier stage and a high-frequency pre-regulator. The three-state switching cell comprises two active switches, two diodes and two coupled inductors. In this topology only part of the input energy is processed by the active switches, reducing the peak current in these switches in a half of the peak value of the input current, making this topology suitable to the operation in larger power levels. The volume of the power reactive elements (inductors and capacitors) is also decreased since the ripple frequency on the output is twice the switching frequency. For a smaller operating frequency, the switching losses are decreased. Due to the topology of the converter, the total losses are distributed among all semiconductors, facilitating the heat dissipation. The parallelism of switches is very attractive for the studied configuration, facilitating the use of cheaper switches. Another advantage of this converter is the smaller region to operate in discontinuous conduction mode or, in other words, the operation range in continuous conduction mode is enlarged. It is developed a study of the DC-to-DC boost converter operating with duty (0 < D < 0,5) and (0,5 < D < 1). Then, this converter was used in full variation range of the duty-cycle (0 < D < 1) in the AC-to-DC single-stage converter. The circuit of this issue converter works with a feedback control line using the integrated circuit UC3854 to do the control in continuous conduction mode for input current with instantaneous average mode. Besides the mathematical analysis and development through...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-14Bitstream added on 2014-06-13T18:08:35Z : No. of bitstreams: 1 brito_mag_me_ilha.pdf: 1676298 bytes, checksum: 52c7782c077571e9aa0d479e44fb3971 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho trata da análise, desenvolvimento e implementação de um estágio Pré- Regulador Retificador Boost de alto fator de potência, para servir como fonte de alimentação para sistemas de iluminação fluorescente multi-lâmpadas, com potência de até 1.200 watts e com índices de qualidade tanto para a fonte de alimentação em corrente alternada quanto para o sistema de iluminação. Este conversor será controlado de forma digital, através da técnica dos valores médios instantâneos da corrente de entrada, desenvolvido através da linguagem de descrição de hardware VHDL (VHSIC HDL – Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) e implementado em um dispositivo FPGA (Field Programmable Gate Array) Spartan 3. Neste trabalho são apresentadas análises matemáticas, para a obtenção das funções de transferência pertinentes ao projeto dos compensadores, onde será aplicada uma metodologia de projeto capaz de projetar estes compensadores utilizando os diagramas de Bode, de módulo e de fase, e ainda contemplar as influencias dos dispositivos A/D, D/A e do processador digital de sinais. Isto eliminará os erros presentes nos projetos via aproximação e permitirá a diminuição das taxas de aquisição necessárias. O projeto é simulado e validado através da plataforma MatLab/Simulink, onde são apresentados resultados para o regime permanente e para transitórios de carga e da tensão de alimentação. Além disso, o controle do conversor através da linguagem VHDL, usando o modelo comportamental num estilo de projeto topdown, é apresentado e também validado através de simulação. Ademais, um sucinto estudo dos reatores eletrônicos convencionais é apresentado, com o intuito de sevir como base para o desenvolvimento de um filtro capaz de barrar as componentes em ca da corrente que circula entre o capacitor de saída... / This work presents the analysis, development and implementation of a single-phase power factor correction (PFC) pre-regulator rectifier, based on boost circuit, to act as a power supply for 1.200 watts multi-lamp fluorescent systems. The converter’s digital control will be implemented using the average current mode control, based on VHDL language (VHSIC HDL – Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) and using a FPGA (Field Programmable Gate Array) device. In this work, the mathematical analyses of the converter´s model are developed in order to obtain the proper transfer functions to design voltage and current digital compensators. The methodology applied at the digital design is capable to deal with the Bode diagrams and incorporate the analog to digital converter, the digital to analog converter and the digital signal processor, eliminating the uncertainties involving approximation methodologies and minimizing the necessity of high level of acquisition rates. This project is evaluated through MatLab/Simulink, showing results for steady-state operation and dynamics in order to analyze the converter’s response. Moreover, the converter’s digital control is based on VHDL language, using the behavioral modeling in a top-down project style, which is presented and validated through simulation results. In addition, the behavior of the conventional electronic ballasts are presented in order to help in the development of a filter, capable to impede the circulation of the AC components of the ballast current throught the feeding link, guaranteeing the continuous current conduction, among the boost capacitor and the electronic ballasts. Finally, this work presents the laboratorial development of this PFC with digital control, where the prototype was evaluated through experimental results.

This master thesis present the analysis of a power module with cascaded converters applied to solid state transformers. The power module is built by an AC-DC input stage, constituted by full-bridge topology, an DC-DC intermediate isolated stage, formed by the dual active bridge converter (DAB), and an DC-AC output stage composed of full-bridge topology. The central study developed is based on the investigation of the dynamic interactions impedances in the connection points of the converters and power module stability. The criterion of Middlebrook is applied as the basis for determining the margin of interaction of the coupling between rectifier/DAB and DAB/inverter and definition of critical parameters of power and control for the characteristics of the impedance of each stage. The criterion of Nyquist is applied to study the stability margin of the couplings. Due to the inverter operation, there is a significant second harmonic current that generating voltage ripple at 120 Hz in the DC bus that interconnects the power converters. In this sense, this master thesis contributes presenting a theoretical analysis of the effects of voltage ripples in the operation and performance of the power circuit and control system of the DAB converter. The methods of PI control and PI-notch in DAB control system are explored, highlighting that the inclusion of notch filter performs better by enabling the mitigation of the negative effects introduced by the voltage ripple at 120 Hz. Moreover, a methodology study and PI of the project is proposal to achieve better results with this method of control, from the point of view of stability and performance. Experimental and simulation results of the system are included to demonstrate the developed analysis. / Esta dissertação de mestrado apresenta o estudo de um módulo de potência com conversores em cascata aplicado a transformadores de estado sólido. O módulo de potência é integrado por um estágio CA-CC de entrada, constituído pela topologia full-bridge, um estágio intermediário CC-CC isolado, formado pelo conversor dual-active bridge (DAB) e um estágio CC-CA de saída composto pela topologia full-bridge. O estudo central desenvolvido baseia-se na investigação das interações dinâmicas de impedâncias nos pontos de acoplamento dos conversores e da estabilidade do módulo de potência, a partir das impedâncias de entrada e saída de cada estágio. O critério das impedâncias de Middlebrook é utilizado como base para determinação da margem de interação entre os acoplamentos retificador/DAB e DAB/inversor e definição dos parâmetros de potência e controle críticos para as características das impedâncias de cada estágio. O critério da estabilidade de Nyquist é aplicado para o estudo da margem de estabilidade dos acoplamentos. Devido à operação do inversor, há um significativo segundo harmônico de corrente que gera ondulações de tensão em 120 Hz no barramento CC que interliga os conversores de potência. Neste sentido, esta dissertação de mestrado contribui apresentando uma análise teórica dos efeitos das ondulações de tensão na operação e desempenho do circuito de potência e sistema de controle do conversor DAB. São explorados os métodos de controle PI e PI-notch no sistema de controle do DAB, destacando que a inclusão do filtro notch apresenta melhores resultados por possibilitar a atenuação dos efeitos negativos introduzidos pelas ondulações de tensão em 120 Hz. Junto a isso, uma metodologia de estudo e projeto do PI é proposta visando alcançar melhores resultados com este método de controle, do ponto de vista de estabilidade e rendimento. Resultados experimentais e de simulação do sistema são incluídos de modo a comprovar a análise desenvolvida.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Multilevel converters are being increasingly employed nowadays, specially in mediumand high-voltage industrial applications. Even though these converters are able to synthesize output line-to-line voltages with a high number of levels, close to a sinusoidal waveform, their modulation is more complex than the one for two- and three-level converters. In this context, this dissertation proposes new modulation strategies for multilevel converters, specifically symmetrical and asymmetrical cascaded multilevel ones, composed of many full-bridges, or power cells, per phase. If the converter has one or more faulty cells, they can be bypassed and the converter can continue to feed the load, increasing the process reliability. However, the converter phase voltages must be modified so as to keep the output line-to-line voltages balanced. With the objective of proposing modulation strategies that allow the cascaded multilevel converters to satisfactorily operate under these conditions, an extensive bibliographical review of the existing modulation techniques has been carried out. The carrier-based modulation approaches were studied first. It could be noticed that all these strategies belong to a larger set of solutions for the obtention of the converter modulating phase voltages. This set is derived in this work, resulting in a generalized geometrical modulation strategy for symmetrical and asymmetrical cascaded multilevel converters with any number of levels and operating under normal or faulty conditions. As the faulty cells are restrictions for converter operation, for each fault condition the region that contains all the possible converter common-mode voltages, that compensate for the loss of cells, is derived. The choice of a common-mode pertaining to this set allows the entire converter synthesis capability to be explored. The modulating voltages are the sum of the reference and the common-mode voltages, maximizing the amplitudes of the output line-to-line voltages. For asymmetrical cascaded multilevel converters, the voltages synthesized by the highervoltage cells are restrictions for the operation of the lower-voltage ones. Concerning the Space Vector (SV) modulation, it was derived only for the asymmetrical cascaded multilevel converter. The higher-voltage and lower-voltage cells switch, respectively, with low frequency by the choice of the nearest vector to the reference, and with high frequency, by the choice of the three nearest vectors to the reference, in one switching period. The voltage synthesized by the higher-voltage cells is subtracted from the reference, resulting in the new reference for the lower-voltage cells, and so successively, until the cells with the lowest voltages. A specific switching sequence is defined off-line for each sector of the SV diagram. The algorithm is carried out in a modified αβo coordinate system, resulting in switching vector with only integer entries. The choice of the switching vectors considers all the possible redundancies in abc coordinates. At last, simulation and experimental results Abstract that prove the good performance of the proposed modulation strategies are presented. / Conversores multiníveis são cada vez mais empregados, especialmente em aplicações industriais de média e alta tens~ao. Apesar de serem capazes de sintetizar tensões de linha de saída com um grande número de níveis, se aproximando de uma forma de onda senoidal, sua modulação é mais complexa, quando comparada com conversores de dois ou três níveis. Neste contexto, esta dissertação propõe novas estratégias de modulação para conversores multiníveis, especificamente multiníveis em cascata simétricos e assimétricos, compostos por diversos full-bridges, ou células de potência, por fase. Caso uma ou mais células sofram faltas, estas podem ser retiradas de operação, e o conversor pode continuar a alimentar a carga, aumentando a confiabilidade do processo. Contudo, as tensõe de fase do conversor devem ser modificadas, a fim de manter as tensões de linha de saída equilibradas. Com o objetivo de propor estratégias de modulação que permitam aos conversores multiníveis em cascata operar satisfatoriamente nestas condições, foi realizada uma extensa pesquisa bibliográfica a respeito dos métodos de modulação já existentes na literatura. Primeiramente, foram estudadas estratégias de modulação baseadas em portadora. Pode-se perceber que estas pertencem a um conjunto maior de possíveis soluções para a obtenção das tensões modulantes para as fases do conversor. Este conjunto é derivado neste trabalho, resultando em uma estratégia generalizada de modulação com abordagem geométrica para conversores multiníveis em cascata simétricos e assimétricos com qualquer número de níveis, em operação normal ou sob faltas. Como as células com falta são restrições para o funcionamento do conversor, para cada condição de falta é definida a região que contém todas as possíveis tensões de modo comum que podem ser sintetizadas pelo conversor a fim de compensar a perda de células. A escolha de uma tensão de modo comum pertencente a este conjunto permite explorar toda a capacidade de síntese de tensão do conversor. As tensões modulantes são obtidas como a soma das tensões de referência de fase e de modo comum, maximizando as amplitudes das componentes fundamentais das tensões de linha de saída. Para os conversores multiníveis em cascata assimétricos, as tensões sintetizadas pelas células de maior tensão são restrições para a operação das demais. Quanto à modulação Space Vector (SV), optou-se por desenvolvê-la apenas para conversores multiníveis em cascata assimétricos. As células de alta tensão comutam em baixa frequência pela escolha do vetor mais próximo da referência, e as células de baixa tensão comutam em alta frequência pela escolha dos três vetores mais próximos da referência, em um período de comutação. A tensão sintetizada pelas células de alta tensão é subtraída da referência, resultando na nova referência para as próximas células, e assim sucessivamente até as células de menor tensão. Para cada setor do Resumo diagrama SV é definida off-line uma sequência de comutação específica. O algoritmo implementado realiza todos os cálculos em um sistema de coordenadas αβo modificado, resultando em vetores de comutação apenas com elementos inteiros. A escolha dos vetores de comutação a serem implementados considera todas as suas possíveis redundâncias em coordenadas abc. Por fim, são apresentados resultados de simulação e experimentais que comprovam o ótimo desempenho das estratégias de modulação propostas neste trabalho.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the analysis and implementation of a connection between two power converters, applied to street lighting with LEDs. This connection is called optimized cascade. The main idea of this connection is the reduction of the processed energy by the second converter, increasing this way the system efficiency. Besides that, the electrolytic capacitor is eliminated, aiming the life-span increase of the converter. To do that, the capacitance is reduced, causing a low frequency ripple, which is compensated by the second converter. This way, it is possible to unify high eficiency with long life-span on this converter. Such characteristics are considered fundamentals on LED driver. To prove the idea, two prototypes were built, one based on feedback control scheme and the other on a feedback plus feedforward control scheme. Both had shown good results, however the feedback plus feedforward controller proved to be more effiective on the active compensation of the low frequency ripple. In the end, a comparison between the two most used topologies on LED driver with the optimized cascade was performed. The results had shown a possible application range, advantages e limitations of this idea. / Este trabalho apresenta a análise e implementação de uma conexão entre dois conversores de potência, com aplicação para iluminação pública com LEDs. Essa conexão foi chamada de cascata otimizada. A principal ideia dessa conexãoo é a minimização da energia processada pelo segundo conversor, aumentando assim a eficiência do sistema. Além disso, o capacitor eletrolítico é eliminado desta topologia com o intuito de aumentar a vida útil do sistema. Para tal, a capacitância é reduzida, sendo a ondulação de baixa frequência, proveniente de tal redução, compensada ativamente pelo segundo conversor. Com isso, é possível unir alta eficiência e durabilidade, características consideradas fundamentais em um driver para LEDs. Para provar a ideia, dois protótipos foram desenvolvidos, um baseado em controle feedback e o outro baseado na união de um controle feedback com feedforward. Ambos mostraram bons resultados, o entanto o controle feedback mais o feedforward mostrou-se mais eficaz na compensação ativa da ondulação de barramento. Por fim, uma comparação entre as duas topologias mais utilizadas em drivers para LED e a cascata otimizada foi realizada. Os resultados obtidos mostraram sua possível faixa de aplicação, bem como vantagens e limitações.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis presents a design methodology for the dual active bridge converter, that includes the influence of the nominal phase-shift angle in the behavior of the DAB converter for entire power and voltage ranges. The analysis presented focus on two important performance parameters of the DAB converter: the nonactive power and the limits of ZVS operation. The study of these two parameters results in a prior knowledge of the qualitative characteristics of the conduction and switching losses, respectively. Using this knowledge it is possible to optimize the converter operation considering the priorities of application performance. The experimental results were performed for three different projects nominal angles and three different input voltages for the whole load range, and they prove the feasibility of the proposed analysis. The analyse of the limit ZVS area took into account the switches intrinsic capacitances, and the dead time between the complementary switches. The DAB converter placed at a three-stage structure applied to solid state transformer, has voltage ripple at low frequency in their bus voltages because of the connection into the distribution network. Thus, it becomes possible to apply a low frequency burst mode modulation, without needing to oversize the bus capacitors. Three burst mode modulations are evaluated in simulation. The modulation which performed better results in simulation was implemented in practice, and the experimental results showed significant improvement in the converter´s efficiency when it is operating in light loads. Finally, a discussion of the parameters to be evaluated for the DAB converter´s design is proposed. / Esta tese de doutorado apresenta uma metodologia de projeto do conversor DAB, a qual inclui a influência do ângulo nominal de defasagem no comportamento do conversor DAB para toda faixa de potência e de tensão. Além disso, as análises focam em dois importantes parâmetros de desempenho do conversor DAB: a potência não ativa e os limites de operação com ZVS. O estudo destes dois parâmetros resulta em um conhecimento prévio das características qualitativas das perdas de condução e comutação, respectivamente. Através deste conhecimento é possível otimizar a operação do conversor considerando as prioridades de desempenho da aplicação. Os resultados experimentais, que comprovam as análises referentes à potência não ativa e aos limites de operação com ZVS, são realizados para três diferentes projetos de ângulos nominais e três diferentes tensões de entrada, para toda faixa de operação de carga. O estudo dos pontos de perda de ZVS considerou as capacitâncias intrínsecas dos interruptores e o tempo morto entre os interruptores complementares. O conversor DAB funcionando em uma estrutura de três estágios, aplicado a transformadores de estado sólido, apresenta ondulação de tensão em baixa frequência em seus barramentos, provinente da conexão da estrutura na rede de distribuição. Deste modo, torna-se possível a aplicação de modulações de baixa frequência do tipo burst, sem a necessidade de sobredimensionamento dos capacitores. Três modulações são realizadas e avaliadas em simulação. A modulação que apresentou melhores resultados em simulação foi implementada na prática, e os resultados experimentais mostraram melhora significativa da eficiência do conversor em baixas cargas. Por fim, uma discussão sobre as considerações a serem avaliadas nos parâmetros de projeto do conversor DAB é proposta.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / 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. / 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.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Julio Cesar Raycik.pdf: 2302343 bytes, checksum: 89cf96b5baf6edd3b4a759fe043eb332 (MD5) Previous issue date: 2005-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The target of this work is the design and assembly of a reversible current rectifier with high power factor, by current control using the instantaneous values. The control is made by one Digital Signal Processor (DSP). Though many studies already have been made in this area, this field is recently between the UDESC s research, So, this work s contributions is in the technology upper hand of digital control to use in futures research. A qualitative and quantities study is made, where is showed the converter structure, the working principles in the almost working site and the main equation definition that are used in this converter. This work show too the power circuits and digital control design. And in the end show the results get by simulation, the digital processor study and results get though the assembled structure for practical tests of control lows implement in laboratory. / O principal objetivo deste trabalho é o projeto e a montagem de um retificador de corrente reversível com alto fator de potência, através do controle de corrente utilizando o método dos valores instantâneos. O controle será feito através de um Processador Digital de Sinais (DSP). Apesar de vários estudos já terem sido realizados nesta área, este campo é recente entre os pesquisadores da UDESC, por isso a contribuição deste trabalho está no domínio da tecnologia do controle digital para emprego em trabalhos futuros. É realizado neste o estudo qualitativo e quantitativo do conversor, onde é apresentada a estrutura do conversor, o princípio de funcionamento nos diversos quadrantes de operação e a definição das principais equações que regem a dinâmica do conversor. O trabalho também apresenta o projeto do circuito de potência e do compensador digital. Por fim traz os resultados obtidos através de simulações, o estudo do processador digital de sinais e a estrutura montada para os testes práticos das leis de controles, além dos resultados práticos obtidos.