Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a design methodology and analysis of electronic circuits applied to
outdoor lighting systems using light emitting diodes (LEDs). The goal of topologies developed
here is to supply the LEDs from the mains, with high power factor, and from batteries when it is
needed. Thus, some topologies employing integrated DC-DC converters and single stage
converters are proposed and analyzed. The main application of these topologies is street lighting
systems without energy consumption from the mains during the Peak Load Time, feeding the
circuit by batteries. Moreover, the batteries can keep the system working during a possible fault in
the main power supply, operating as an emergency lighting system. These applications are
justified by the reduction in energy demand from the electric power system and by the increase in
the lighting system reliability. Throughout the work, the main characteristics of the LED and
batteries applied in lighting systems are presented, as well as the specification of the luminaire
and the battery bank employed. The design methodology proposed for each topology aims to help
the converter design intended for better utilization of semiconductors and reduce the value of the
bus capacitor. A critical analysis of the converters is performed in order to evaluate the efficiency
of the circuits, the power factor, the voltage and current characteristics of the main devices, and
compliance with the IEC 61000-3-2 Class C standard that limits the harmonic content of the input
current. Finally, electronic circuits are proposed for the management and control of the lighting
system. / Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto e análise de circuitos eletrônicos
aplicados à iluminação de exteriores empregando diodos emissores de luz (LEDs). O objetivo das
topologias desenvolvidas neste trabalho é proporcionar aos LEDs uma alimentação adequada
através da rede elétrica, com alto fator de potência, e através de baterias quando necessário. Para
isso, são propostas e analisadas algumas topologias empregando conversores CC-CC integrados e
de estágio único. Estas topologias têm como principal aplicação sistemas de iluminação pública
sem consumo de energia a partir da rede elétrica durante o Horário de Ponta, alimentando o
circuito por baterias. Além disso, as baterias podem manter o funcionamento do sistema durante
uma possível falha no fornecimento de energia pela rede elétrica, operando como um sistema de
iluminação de emergência. Estas aplicações são justificadas pela redução da demanda de energia
do sistema elétrico de potência durante horários críticos e aumento da confiabilidade do sistema
de iluminação pública. Ao longo do trabalho, as principais características do LED e de baterias
aplicadas em sistemas de iluminação são abordadas, juntamente com a especificação da luminária
e do banco de baterias empregados. A metodologia de projeto proposta para cada topologia
desenvolvida tem por objetivo auxiliar o projeto do conversor visando melhor aproveitamento dos
semicondutores e redução do valor do capacitor de barramento. A análise crítica dos conversores
é realizada com o objetivo de avaliar a eficiência dos circuitos, o fator de potência, características
de tensão e de corrente nos principais componentes e o atendimento à norma IEC 61000-3-2
Classe C que limita o conteúdo harmônico da corrente de entrada. Por fim, são propostos circuitos
eletrônicos para o gerenciamento e controle do sistema de iluminação.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3675 |
| Date | 30 November 2012 |
| Creators | Pinto, Rafael Adaime |
| Contributors | Prado, Ricardo Nederson do, álvarez, José Marcos Alonso, Perin, Arnaldo Jose, Braga, Henrique Antônio Carvalho, 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, a3e0e676-87b0-41f2-9e78-004e0012d738, 9cc17b04-6f09-496f-8f0a-d0524c676e23, 82e16ba3-5bad-4f9d-bfec-0498e844330d, b654794e-c11c-43d6-a752-dfad281f3ee2, bbcdc066-2e64-4d2d-9abd-4573fc9e87cb, 11dd6331-2eb5-4d46-a5ae-9eda760ef1f3 |
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