Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:52:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:39:25Z : No. of bitstreams: 1 137839.pdf: 3473181 bytes, checksum: 0769401eb8ae0c13c8e521dd84e04faa (MD5)

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:28:02Z : No. of bitstreams: 1 137845.pdf: 90886538 bytes, checksum: 3c7b604423d8b0330441c9b472da1baa (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T12:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:36:48Z : No. of bitstreams: 1 174624.pdf: 26263078 bytes, checksum: 096e061c12901f40a29d0f20f5bf3a4a (MD5) / Trata-se de um sistema de iluminação para duas lâmpadas fluorescentes de 40W. É composto por um estágio de correção de fator de potência, inversor meia-ponte ressonante para o acionamento das lâmpadas, circuito para a detecção de presença e sensor para o controle de luminosidade. Inicialmente, apresenta-se um estudo comparativo envolvendo os principais sensores de luminosidade disponíveis comercialmente. São também apresentados os métodos mais empregados na detecção de presença. A seguir é apresentada a análise do pré-regulador boost operando no modo de condução crítica, para tensão de alimentação desde 90 até 260V. Esta análise compreende equacionamento, exemplo de projeto e simulação. Na seqüência, apresenta-se a análise do inversor meia-ponte ressonante seguido de exemplo de projeto e simulação. Para o comando, controle e proteção do inversor ressonante é empregado um microcontrolador, o qual também tem seu funcionamento analisado. Na seqüência, é apresentado um estudo sobre fontes auxiliares para a estrutura proposta, contendo as principais alternativas encontradas na bibliografia, com suas vantagens e desvantagens. E, para finalizar, são mostrados os resultados experimentais contendo as principais formas de onda que caracterizam o funcionamento da estrutura. Com isto valida-se a metodologia empregada.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:13:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271861.pdf: 9387047 bytes, checksum: f5c517d5c31c05b43d78d5da9c63aed5 (MD5) / Descreve-se uma nova topologia de conversor CA-CC trifásico isolado em alta-frequência por único estágio de potência. O novo conversor é constituído de um retificador Buck unidirecional trifásico associado a um transformador forward/flyback com desmagnetização na carga. Para a exploração da nova topologia foram realizados estudos sobre retificadores Buck, algumas técnicas populares de modulação SPWM escalar, uma técnica clássica de filtragem das harmônicas das correntes de entrada e uma técnica de modelagem por espaço-de-estados e controle contínuo do retificador Buck em sistema de coordenadas dq obtidas por transformação de Clarke/Park. Para a obtenção da isolação em alta-frequência sem conversores adicionais foram estudados os princípios de operação do conversor forward/flyback em modo de condução descontínuo para posterior integração do transformador ao retificador trifásico. Os conhecimentos obtidos foram concentrados no retificador Buck trifásico isolado em altafrequência onde foram exploradas a modulação da ponte retificadora, os estados de operação associados ao transformador e a desmagnetização na carga. Ainda, foram obtidos os modelos em espaço-de-estados em coordenadas dq para o retificador Buck com transformador e projetados compensadores PI contínuos para o controle pela tensão na carga. Para a comprovação do conceito da topologia proposta foi projetado e implementado um protótipo de 2;5 kW para conexão em rede trifásica sem neutro de 220 V e tensão de 48 V para a carga regulada por circuito controlador digital baseado na arquitetura de baixo custo dsPIC. / This work presents a new topology for an AC-DC three-phase converter with single-stage high-frequency isolation. The new converter is composed of an unidirectional three-phase Buck rectifier and a forward/flyback transformer with demagnetization through the load. The study of Buck rectifiers principles has been performed as a basis to develop the new topology. The scalar SPWM modulation techniques, the classic design of filters to input currents and a state-space modeling technique at dq components to design the feedback control for a Buck rectifier have been studied. The forward/flyback converter operating at discontinuous conduction mode has been studied to allow a high-frequency isolation to the Buck rectifier without the cascade of extra switched converters. The three-phase Buck rectifier with high-frequency isolation has been analyzed regarding pulse width modulation, operational states and requirements for demagnetization through the load. Moreover, the state-space models at dq components have been derived and standard PI regulators have been designed to control the proposed rectifier. The validation of the proposed topology has been performed on an experimental prototype with the following specification 220 V three-wires mains source and 2:5 kW at 48 V output regulated by a digital control based on dsPIC low cost architecture.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274635.pdf: 25264384 bytes, checksum: 433dc34b3e4a550ada07e2a994b32493 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo específico estudar estruturas de reatores eletrônicos para LEDs de iluminação. Primeiramente são avaliadas as propriedades elétricas, ópticas e térmicas dos LEDs de potência. É apresentado um modelo elétrico simplificado para simulação e considerada a influência da temperatura da junção nos LEDs, nas suas características ópticas e elétricas. Também é proposto um método de estimação da temperatura da junção para os LEDs de potência. A seguir, são analisadas as características necessárias para as fontes de alimentação dos LEDs de potência, e a influência do tipo de modulação utilizada para modificar a sua intensidade luminosa. São propostos conversores CC-CC auto-oscilantes para os LEDs de potência e uma técnica para equalização de corrente em vetores de LEDs. A aplicabilidade dos conversores CC-CC básicos também é analisada. Além disso, é avaliada a aplicação dos conversores série ressonantes nos LEDs de potência. O modelo elétrico simplificado foi utilizado para a análise e para o dimensionamento do conversor série ressonante. Também é ponderada a inserção de um capacitor de filtro em paralelo com os LEDs, bem como a operação do conversor sem o capacitor eletrolítico do barramento de corrente contínua. Os conversores série ressonantes auto-oscilantes e a integração de estágios para correção do fator de potência são avaliados. Resultados experimentais dos protótipos são obtidos, analisados e discutidos para validação das metodologias aplicadas. / This work aims to study specific topologies of electronic drives for lighting LEDs. Firstly it is considered the electrical, optical and thermal properties, of power LEDs. Following, it is presented a simplified LED electrical model for simulation, and it is analyzed the influence of the LED junction temperature in its optical and electrical characteristics. It is also proposed a method for estimating junction temperature for power LEDs. In the sequence, the characteristics required to power supplies for LED, and the influence of the modulation strategy used to change the light intensity of power LEDs are analyzed. DC-DC self-oscillating converters for power LEDs are proposed. The applicability of basic DC-DC converters is analyzed. Moreover, the application of series resonant converters in power LEDs is presented. The simplified LED electric model was used for the analysis and for the design of series resonant converters. It is also analyzed the insertion of a filter capacitor in parallel with the LEDs, as well as the converter operation without the DC bus electrolytic capacitor. The self-oscillating series resonant converters and integration stages for power factor correction are analyzed. Experimental results of the prototypes are obtained, analyzed and discussed to validate the proposed methodologies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294184.pdf: 60924025 bytes, checksum: d0ad035b3b44bf376292764b1c3d017b (MD5) / Neste trabalho descrevem-se conversores eletrônicos operando em alta freqüência, para lâmpadas de alta intensidade de descarga de vapores metálicos ou de haletos metálicos. Utilizam-se técnicas de integração para a obtenção de elevado fator de potência e de alimentação para redução da oscilação na potência de saída com o objetivo de eliminar o fenômeno da ressonância acústica. Utiliza-se uma estrutura com dois interruptores controlados que, em operação, integram a função de inversor de tensão em meia ponte para a alimentação da lâmpada e de correção do fator de potência. A integração de funções é obtida com o auxílio de duas estruturas de filtragem, que empregam elementos passivos (indutores e capacitores). Os elementos de saída são responsáveis por limitar a corrente de alimentação da lâmpada bem como seu conteúdo espectral. Os elementos de entrada são responsáveis por possibilitar que a corrente da fonte de alimentação seja senoidal em fase com a tensão e tenha um baixo conteúdo espectral (harmônicos) para a carga dos capacitores de barramento. Além disto, se projetados adequadamente, os capacitores utilizados no filtro de entrada, em conjunto com a impedância de linha, operam como um filtro para reduzir ainda mais o conteúdo espectral da corrente de entrada do reator.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:24:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227985.pdf: 6391551 bytes, checksum: 50e87d1487ed584f9e0e831a2c46647a (MD5) / Este trabalho apresenta a aplicação da modulação vetorial a retificadores trifásicos PWM unidirecionais de dois níveis. Os conceitos da modulação vetorial e controle vetorial são introduzidos, tomando como exemplo a aplicação destas técnicas de controle e modulação ao retificador trifásico PWM bidirecional. Estratégias de modulação vetorial são propostas para os retificadores unidirecionais conectados em Y, ? e em ponte. Verifica-se a validade da extensão das técnicas de modulação propostas à outros retificadores e define-se uma metodologia generalizada para aplicação da modulação vetorial aos retificadores unidirecionais de dois níveis. São analisadas as estruturas de controle vetorial e a adaptação da modelagem proposta a cada tipo de retificador. Os projetos das estruturas de potência e de controle digital com DSP são realizados e os resultados da aplicação da modulação vetorial aos retificadores trifásicos são verificados através de simulação digital e da experimentação de um protótipo de 20kW. Os retificadores implementados apresentam alto rendimento, baixa taxa de distorção harmônica para as correntes de entrada e elevado fator de potência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T21:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247005.pdf: 2019408 bytes, checksum: 9bda7ba7dd3c154b93b568e5d98c7d37 (MD5) / Este trabalho apresenta novas topologias para reatores eletrônicos com alto fator de potência aplicados em lâmpadas fluorescentes, baseadas no conceito "Charge pump", onde se destacam algumas características tais como: redução dos custos de produção por possuírem menor quantidade de componentes, baixa distorção harmônica na corrente de entrada, menor corrente nos interruptores e baixa tensão sobre o capacitor do barramento CC. Além disso, a principal característica destas novas topologias é a sua simplicidade e a grande possibilidade de compactação. A metodologia de cálculo para a condição de fator de potência unitário e os resultados experimentais dos protótipos utilizando lâmpadas fluorescentes é apresentada neste trabalho, validando a teoria e comprovando a viabilidade técnica das propostas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251941.pdf: 5600767 bytes, checksum: fa12d444f3682291ea1f2367d1dddfd5 (MD5) / O trabalho trata do estudo de reatores eletrônicos dimerizáveis com alto fator de potência para lâmpadas fluorescentes. Inicialmente é feito um estudo sobre as características das lâmpadas obtendo-se um modelo para a simulação e para o estudo analítico dos métodos de controle de luminosidade. São também apresentadas as técnicas de dimerização difundidas na literatura e as tecnologias de gerenciamento dos sistemas de iluminação. A seguir é apresentada a análise do conversor boost operando no modo de condução crítica utilizado como estágio PFC, resultando em uma estrutura com reduzida taxa de distorção harmônica na corrente de entrada, elevado fator de potência e que atende as restrições impostas pela norma que regulamenta o setor. Finalizando o estudo, as análises teóricas, as simulações e as metodologias de projeto são apresentadas e protótipos de laboratório são implementados com o intuito de verificar a validade de cada estrutura proposta. Ao final é apresentada uma conclusão sobre as características das estruturas e algumas sugestões para o prosseguimento da pesquisa nesta área.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:43:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 236835.pdf: 3768516 bytes, checksum: 721dcc906ced1b6584290afc0331afc5 (MD5) / O trabalho descreve o estudo, projeto e implementação de um conversor CA-CC de estágio único com correção do fator de potência, baseado na estrutura charge-pump voltage source, destinado para aplicações com potências entre 100 e 600 W, podendo ser utilizado como fonte de alimentação em diversos equipamentos eletrônicos. Esta estrutura visa obter fator de potência unitário e rendimento elevado, mostrando-se como uma solução alternativa às estruturas de dois estágios, bastante conhecidas, porém com custo elevado para esta faixa de potência, e aos filtros passivos, volumosos e pesados. Para facilitar a análise, a estrutura foi dividida nos dois estágios que a compõe. Cada estágio foi estudado separadamente, sempre tomando os devidos cuidados com as implicações de se interligar os dois. Para cada estágio são apresentados: princípio de funcionamento e equacionamento. Apresenta-se a metodologia de projeto para o cálculo dos componentes conforme especificações. Simulações numéricas e implementação prática do protótipo em laboratório também são apresentadas e discutidas, a fim de validar os estudos realizados.