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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3690 |
| Date | 26 August 2015 |
| Creators | Camponogara, Douglas |
| Contributors | Dalla Costa, Marco Antônio, Álvarez, José Marcos Alonso, Antunes, Fernando Luiz Marcelo, Schonardie, Mateus Felzke, Beltrame, Rafael Concatto, Marchesan, Tiago Bandeira |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 798a6286-26a3-40d4-8960-9438e06eb693, f693cf1d-59e3-4852-9916-77f5e3ac6eb2, b466e529-82c9-47bb-a391-cd1a52d3d095, 4a4efd20-8199-4b9f-a434-26c00387e0ef, b3ba311d-6450-4935-83b0-f07980b4d0b8, 03d1f502-b3b1-4636-aeaf-cbd25dcd3017, 11dd6331-2eb5-4d46-a5ae-9eda760ef1f3 |
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