FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um conversor com capacitor comutado para o acionamento de diodos emissores de luz (LED) de potÃncia, alimentado a partir da rede elÃtrica de baixa tensÃo. Diferente dos conversores tradicionais de corrente contÃnua, a corrente direcionada aos LEDs à fornecida por meio de capacitores comutados. O conversor proposto ainda difere dos conversores convencionais baseados no capacitor comutado, pois utiliza uma indutÃncia para evitar o carregamento e o descarregamento forÃado dos capacitores comutados, reduzindo os picos de corrente e a emissÃo eletromagnÃtica do circuito. O conversor proposto apresenta correÃÃo do fator de potÃncia inerente e pode proporcionar isolaÃÃo atravÃs de capacitores. TambÃm se propÃe a utilizaÃÃo de duas topologias de filtro LC sintonizado (filtro LC paralelo e LC sÃrie) para reduzir a ondulaÃÃo da corrente de saÃda do conversor, evitando a utilizaÃÃo de capacitores eletrolÃticos. Um estudo teÃrico do conversor proposto à realizado atravÃs das anÃlises qualitativa e quantitativa, nas quais sÃo determinados os esforÃos de tensÃo e corrente nos principais componentes e tambÃm as perdas nos componentes do conversor. Um protÃtipo de laboratÃrio de 51 W com tensÃo de entrada eficaz de 220 V à projetado e testado experimentalmente. Os resultados de simulaÃÃo e experimentais sÃo apresentados e discutidos, demostrando a viabilidade tÃcnica do conversor proposto. Para a condiÃÃo de carga nominal o conversor apresenta rendimento de 75,3% e fator de potÃncia de entrada de 0,996, respeitando os limites de emissÃo de harmÃnicos determinados pela norma IEC 61000-3-2. Com a aplicaÃÃo do filtro LC paralelo, conectado em sÃrie com os LEDs, obtÃm-se ondulaÃÃo de corrente de saÃda de aproximadamente 68%, sendo essa topologia a que apresenta melhor desempenho, entre os filtros testados, estando apta a substituir o capacitor eletrolÃtico de saÃda. / This work presents a study and development of a switched capacitor-based converter to drive high power light emitting diodes (LEDs) fed from the main grid. Unlike to conventional constant current dc drivers, the current through LEDs is provided by a switched capacitor. The proposed converter approach differs from the traditional switched-capacitor-based one, because it uses an inductance to avoid the forced charging and discharging operation, reducing current spikes and EMI in the circuit. The proposed converter provides inherent power factor correction and it can provide isolation by capacitors. It is also proposed the use of two tuned LC filter topologies (parallel LC filter and series LC filter) to reduce the output current ripple, avoiding the use of large electrolytic capacitors. A theoretical analysis of the proposed converter is performed via quantitative and qualitative analysis, which determines the voltage and current efforts in main components and also losses in the converter. A 51 W, 220 V RMS laboratory prototype is designed and tested experimentally. Simulation and experimental results are presented and discussed demonstrating the technical feasibility of the proposed converter. At rated load, the converter features an efficiency of 75.3% and an input power factor of 0.996, while respecting emission limits of harmonics determined by IEC 61000-3-2. For the application of the parallel LC filter, connected in series with LED array, it is obtained output current ripple of approximately 68%. This topology presented better performance, between tested topologies, being able to replace the output electrolytic capacitor.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:10400 |
| Date | 28 September 2015 |
| Creators | Esio Eloi dos Santos Filho |
| Contributors | Fernando Luiz Marcelo Antunes, Edilson Mineiro SÃ JÃnior, Demercil de Souza Oliveira JÃnior, Henrique AntÃnio Carvalho Braga |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtrica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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