Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T19:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 198524.pdf: 8425158 bytes, checksum: 6013fea7178b788416e290cd878f0efd (MD5) / Neste trabalho é apresentado o estudo de reatores eletrônicos para lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão de 250W, onde o estágio de correção do fator de potência está integrado ao conversor CC-CA. Com objetivo de oferecer mais de uma solução, foram desenvolvidos estudos para duas topologias distintas. A primeira estrutura, (CIC-CPPFC) apresenta como principal vantagem, o fato que a corrente na carga é a mesma corrente do estágio de correção do fator de potência, dando a característica de alto rendimento. Na segunda, (VS-CPPFC) tem-se fator de potência aproximadamente unitário, com baixo fator de crista e potência da lâmpada praticamente constante frente ao envelhecimento da mesma. Princípio de funcionamento, equacionamentos, metodologia de projeto e projeto são realizados, visando à implementação prática em laboratório. Resultados experimentais das duas estruturas são apresentados e discutidos, validando os estudos realizados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 206351.pdf: 1192205 bytes, checksum: 39047f73528496df8f65b5964a73dea1 (MD5) / É proposto neste trabalho um regenerador de energia para o teste de burn-in de reatores eletrônicos para lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão de 250W. A estrutura proposta substitui o banco de resistores, que tradicionalmente é utilizado pelos fabricantes neste tipo de teste, drenando a corrente de carga exigida, mas apresentando a vantagem de que a maior parte da energia é devolvida à rede elétrica. A corrente devolvida apresenta baixa taxa de distorção harmônica e elevado fator de potência. Através do regenerador de energia, consegue-se realizar o teste com um desperdício mínimo de energia e pretende-se incentivar o uso desse tipo de tecnologia com o objetivo de se utilizar mais racionalmente a energia elétrica produzida no país.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207808.pdf: 1573735 bytes, checksum: e9d2015895f3aae343c01e5664d3dde8 (MD5) / Neste trabalho é feito um estudo de algumas topologias de reatores eletrônicos com alto fator de potência para lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão. Baseado no estudo de uma topologia de um reator de baixo custo, este trabalho tem como objetivo oferecer ao mercado uma solução com melhores características que os reatores eletromagnéticos atuais e com menor custo que os reatores eletrônicos atuais. Primeiramente, são apresentados conceitos de ótica e iluminação, para melhor elucidar os termos utilizados ao longo deste trabalho. É realizado um estudo das características mecânicas e elétricas da lâmpada de vapor de sódio de alta pressão, bem como uma análise de seu comportamento para diferentes faixas de freqüência de operação. Posteriormente, é feito o estudo do retificador passivo para correção do fator de potência. A seguir, são apresentadas diversas topologias de filtros de saída para o reator proposto e estratégias de modulação para uma melhor eficiência na alimentação da lâmpada e adequação às normas vigentes. Finalmente, é realizado um estudo das características do microcontrolador utilizado no comando do reator, bem como dos softwares implementados para supervisão e controle globais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T05:02:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190147.pdf: 1617344 bytes, checksum: ff7f725afc7292aa1a894a28e6e842c4 (MD5) / Este trabalho apresenta o projeto de quatro reatores eletrônicos para lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão de 250W e 400W. Os reatores eletrônicos desenvolvidos apresentam um elevado rendimento, um alto fator de potência e alimentam as lâmpadas em alta freqüência. Com o objetivo de oferecer mais de uma solução para a iluminação com lâmpadas de vapor de sódio de lata pressão, foram desenvolvidos dois reatores para cada potência de lâmpada. Portanto, tanto para lâmpada de 250W quanto para a de 400W, projetou-se um reator utilizando estágio ativo de correção do fator de potência e uma segunda opção, cujo estágio de entrada baseia-se em um conversor passivo de elevado fator de potência. O estágio que fornece energia à lâmpada é composto pelo inversor, que é responsável pela aplicação de uma tensão em alta freqüência à lâmpada, por um elemento chamado "ballast", cuja função é limitar a corrente após a ignição da lâmpada, e pelo ignitor. Incluiu-se neste trabalho análise teóricas, equacionamentos matemáticos, procedimentos de projeto, detalhes construtivos e resultados experimentais dos quatro reatores desenvolvidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T15:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203344.pdf: 1437939 bytes, checksum: adaf8de2ab6d9237e5fd18dda2d3a750 (MD5) / Este trabalho apresenta os estudos da integração entre o estágio de correção de fator de potência com a conversão CC-CA aplicada em reatores eletrônicos para lâmpadas fluorescentes. Realiza-se a análise de duas técnicas de integração envolvendo estudos analíticos e o desenvolvimento de uma metodologia de projeto. O enfoque dado ao trabalho é concentrado em estruturas com número reduzido de componentes visando robustez, simplicidade e baixo custo para uma eventual produção industrial. Apresentam-se resultados práticos provenientes da implementação de protótipos, onde foram aplicadas as metodologias de projeto propostas. São apresentados também os resultados da implementação da técnica em reatores comerciais evidenciando a simplicidade para a implementação da solução em larga escala. Os estudos e resultados apresentados envolvem o atendimento de várias prescrições de desempenho das normas nacionais.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-05Bitstream added on 2014-06-13T20:42:21Z : No. of bitstreams: 1 wakabayashi_ft_dr_ilha_prot.pdf: 5045023 bytes, checksum: 9a23410aac9db311dc0c36854d0421dc (MD5) / Este trabalho apresenta novos reatores eletrônicos com controle de luminosidade, elevados fatores de potência e elevados rendimentos, aplicados a sistemas de iluminação com múltiplas lâmpadas fluorescentes tubulares. Um novo modelo estático para lâmpadas fluorescentes tubulares que operam em elevadas freqüências é concebido, com o intuito de propiciar condições para a proposição de uma nova metodologia de projeto para filtros ressonantes LCC, empregados nos estágios de saída SPLRI (Series-Parallel Loaded Resonant Inverter) de reatores eletrônicos. Os estágios retificadores dos reatores eletrônicos propostos são baseados em uma nova célula de comutação ZCS (Zero-Current-Switching)-PWM (Pulse-Width-Modulation), a qual proporciona a entrada em condução ZCS e bloqueio ZCZVS (Zero-Current-Zero-Voltage-Switching) para os interruptores ativos. Além disso, os diodos desta célula de comutação entram em condução em ZVS (Zero-Voltage-Switching) e têm seus efeitos de recuperação reversa, que aparecem sobre os interruptores ativos, minimizados. Em função do emprego destas técnicas de comutações não-dissipativas, o rendimento dos estágios de entrada é elevado. O controle dos estágios de entrada para os reatores propostos é desenvolvido através da técnica de controle por valores médios instantâneos de corrente, resultando em estruturas com reduzida taxa de distorção harmônica na corrente de entrada e, consequentemente, elevado fator de potência, atendendo às restrições impostas pela norma IEC 61000-3-2. São apresentadas análises das interferências eletromagnéticas conduzidas, para as estruturas implementadas, projetando-se filtros de entrada para o pleno atendimento às normas de EMC (Electromagnetic Compatibility) EN55011, classe A, grupo 1. Os estágios de saída dos reatores são compostos por clássicos inversores ressonantes ZVS em meia ponte e em ponte completa, sendo controlados através do...

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224479.pdf: 3332077 bytes, checksum: a330d3353385590ac23214b3b59f36b4 (MD5) / O trabalho apresenta o estudo de uma família de reatores eletrônicos com elevado fator de potência, sendo que o estágio de correção do fator de potência é integrado ao conversor CC-CA. No decorrer dos capítulos, empregando o conceito "charge pump", reatores VS-CPPFC ("Voltage Source - Charge Pump Power Factor Correction") e CS-CPPFC (Current Source - Charge Pump Power Factor Correction) são analisados e aplicados na alimentação das lâmpadas fluorescentes e das lâmpadas vapor de sódio de alta pressão. Através da redução do número de componentes e da redução física dos elementos eletromagnéticos, obtém a otimização de cada estrutura proposta. No entanto, o principal objetivo do trabalho é o cumprimento das normas técnicas que regulamentam estes sistemas. Em cada capítulo é escolhida uma topologia que, através da sua análise matemática, se determina uma metodologia de projeto para a definição dos parâmetros que constituem o reator. Resultados experimentais dos protótipos aplicando o comando com freqüência fixa e o comando auto-oscilante são obtidos, analisados e discutidos para validação das metodologias aplicadas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T15:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203097.pdf: 1886681 bytes, checksum: dfff7ad69186226de1043c882e7b673c (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação do protótipo de um reator eletrônico destinado à alimentação de lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão em alta freqüência. A utilização de reatores eletrônicos para alimentar lâmpadas de descarga traz inúmeros benefícios, como aumento do rendimento e redução de peso e volume e possibilidade de inserção de características especiais de funcionamento. No entanto, as lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão, quando alimentadas em alta freqüência, estão sujeitas ao fenômeno conhecido como ressonância acústica. O trabalho desenvolvido visa a concepção de circuitos eletrônicos capazes de alimentar tais lâmpadas em alta freqüência

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This dissertation consists of the design of an electronic ballast to drive high pressure discharge (HID) lamps, focusing on low power applcations. An innovative modified yback conveter is proposed as main part of an electronic ballast able to adequately supply HID lamps with low frequency square waveform current. From a continuos (DC) voltage source (e.g. battery or rail of a power factor correction converter, PFC), a yback arrangement is inserted into a switching structure whose output provides low frequency voltage yet avoiding instability issues. Proposals main advantage is the use of one single choke of simple assembly and only two common reference ground active switches for current control and voltage inversion. In this work, proposed converter principle of operation and its complete design are presented for both continuos (CCM) and disconinuos (DCM) conduction modes. Small-signal AC models for the converter in CCM and DCM, as well as the feedback closed-loop design for lamp power regulation are proposed based upon frequency response stability and performance analysis. For DCM, a small-signal AC model is obtained with the insertion of the HID lamp dynamics, enabling direct lamp current feedback with power regulation. For CCM, however, the AC model is obtained for a resistive load, with output power feedback implemented via an inner (inductor current)and an outer (power) loop is proposed, guaranteeing stability by analyzing the closed loop converter outut impedance. For DCM, a prototype has been developed and implemented to supply a 70W high pressure sodium lamp (HPS) either from a PFC DC rail or from AC mains via the integration of a converter for PFC purposes (buck-boost). Another prototype has been developed for the CCM design to supply a 35W metal-halide lamps from an automotive battery. Experimental results are presented for both prototypes in order to confirm their performances. Besides, simulation results from Matlab and PSIM are also presented, as well as discussions about methods and converters feasibility. / Esta dissertação consiste no desenvolvimento de um reator eletrônico para alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão (HID), focando em aplicações de baixa potência. Um inovador circuito yback modificado é proposto como parte principal de um reator eletrônico para adequada alimentação de lâmpadas HID aplicando uma corrente com forma de onda quadrada de baixa frequência. A partir de uma fonte de tensão contínua (CC) (por exemplo uma bateria ou barramento de saída de um conversor para correção de fator de potência, PFC), um arranjo tipo yback é inserido em uma estrutura de comutação cuja saída garante forma de onda quadrada de tensão ainda evitando problemas de instabilidade. A principal vantagem da proposta é o uso de um único indutor acoplado de simples construção e de apenas dois interruptores ativos, ambos conectados ao mesmo de terra de referência, para executar o controle de corrente e a inversão de tensão. Neste trabalho, o princípio de operação do conversor e seu projeto completo são apresentados para modo continuo (CCM) e descontínuo (DCM) de condução. Para DCM, um modelo CA de pequenos sinais é obtido com a inserção da dinâmica da lâmpada HID, habilitando realimentação direta da corrente na lâmpada com regulação de potência. Para CCM, no entanto, o modelo CA é obtido para carga resistiva, com realimentação da potência de saída implementada a partir de uma malha fechada interna (corrente no indutor) e outra externa (regulação de potência), efetuando-se a análise da estabilidade a partir da impedância de saída do conversor. Um protótipo foi desenvolvido e implementado para operação em DCM, alimentando uma lâmpada de vapor de sódio (HPS) de 70W a partir do barramento de saída de um conversor PFC ou a partir da rede CA através da integração de um conversor PFC na entrada (buck-boost). Para CCM, outro protótipo foi desenvolvido para alimentar uma lâmpada de multi-vapores metálicos de 35W a partir de uma bateria automotiva. Resultados experimentais são apresentados para os protótipos, confirmando o desempenho dos conversores projetados. Além disso, resultados de simulações utilizando Matlab e PSIM são também apresentados, assim como discussões sobre os métodos empregados e a viabilidade dos conversores propostos.

This paper presents the design and development of an electronic ballasts family obtained through the use of the integration technique of converters for feeding the electrodeless fluorescents lamps (EFL). This type of lamp is driven by electromagnetic effects and because of this the electrodes are eliminated. Thus, the EFL has longer lifetime associated with low lumen depreciation representing an alternative to lighting systems among other discharge lamps. It is necessary to develop an electrical model capable of describing the behavior of the lamp in order to design electronic circuits to provide a good operation. In this work, the developed model includes not only, the lamp static behavior at different operating points, but also the magnetic losses involved. Because of the EFL magnetic characteristics, the operation frequency of this type of system has to be high in order to reduce the size of inductive elements avoiding the glare. Due to this, it is proposed a set of electronic systems for feeding the lamp in an efficient way. The systems are studied to establish relationships regarding the behavior and limitations imposed by them. This work also presents the power control delivered to the lamp. Finally, experimental results are presented in order to validate the developed project. / Este trabalho apresenta o projeto e o desenvolvimento de uma família de reatores eletrônicos obtidos através da técnica de integração de conversores estáticos, aplicados à alimentação de lâmpadas fluorescentes sem eletrodos (LFSE). O acionamento deste tipo de lâmpada é realizado a partir de efeitos eletromagnéticos, sem a necessidade de eletrodos. Em virtude disso, as LFSE apresentam, dentre as demais lâmpadas de descarga, uma longa vida útil associada a uma baixa depreciação do fluxo luminoso, representando uma alternativa atraente para sistemas de iluminação. Visando obter circuitos eletrônicos capazes de proporcionar o funcionamento satisfatório da LFSE, faz-se necessário o desenvolvimento de um modelo elétrico capaz de descrever o comportamento da mesma. Tal modelo desenvolvido nesse trabalho contempla, não só o comportamento estático da lâmpada em diferentes pontos de operação, como também suas perdas magnéticas envolvidas. Em virtude das características magnéticas das LFSE, a frequência de operação desse tipo de sistema deve ser elevada, com o objetivo de reduzir o volume dos elementos indutivos, evitando o sombreamento causado pelos mesmos. Com isso, propõem-se um conjunto de sistemas eletrônicos capazes de realizar o acionamento eficiente da lâmpada. O estudo de tais sistemas tem por finalidade estabelecer relações e comparações quanto ao comportamento e as limitações impostas pelos mesmos. Neste trabalho, o controle da potência entregue a lâmpada também foi analisado. No final, os resultados experimentais são apresentados no intuito de validar o projeto desenvolvido.