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Conversor bridgeless com reduzida tensão de barramento CC para sistemas de iluminação com LEDs

LED lamps have become the main technology used for lig hting. For the correct functioning of these lamps, converters, also called drivers, are necessary. A big problem with these drivers is their lifespan, which is usually shorter than the LED lamp. It is estimated that 50% of the problems in this t...

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Autor principal: Holler, Bruno Miguel
Formato: Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2023
Assuntos:
Conversores de corrente elétrica
Lâmpadas de LED
Capacitadores
Modelos matemáticos
Electric current converters
LED lamps
Capacitors
Mathematical models
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30574
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spelling riut-1-305742023-02-15T06:07:07Z Conversor bridgeless com reduzida tensão de barramento CC para sistemas de iluminação com LEDs Bridgeless converter with reduced DC bus voltage for LED lighting systems Holler, Bruno Miguel Nascimento, Claudinor Bitencourt Nascimento, Claudinor Bitencourt Fonseca, Zito Palhano da Agostini Junior, Eloi Conversores de corrente elétrica Lâmpadas de LED Capacitadores Modelos matemáticos Electric current converters LED lamps Capacitors Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA LED lamps have become the main technology used for lig hting. For the correct functioning of these lamps, converters, also called drivers, are necessary. A big problem with these drivers is their lifespan, which is usually shorter than the LED lamp. It is estimated that 50% of the problems in this type of circuit are related to electrolytic capacitors. As a solution to this problem in this work, the study and implementation of a converter topology for LED lamp activation will be carried out. The topology features high performance, power factor correction and reduced bus voltage. This last feature provides the possibility of reducing the size and increasing the useful life due to the lower capacitance required in the DC bus, making it possible to use a metallic film capacitor in it. During the work, the steps of steady-state operation, mathematical modeling and validation through the implementation of a physical prototype will be described. The converter project was carried out to drive a 45W LED module, 90V output voltage and 500mA average output current. The topology is based on a bridgeless single-stage converter integrated into a half-bridge inverter, and charge-pump capacitors will be used to help correct the power factor. A switched capacitor hybrid structure is also used, helping to reduce the bus voltage. As lâmpadas LED se tornaram a principal tecnologia utilizada para iluminação. Para o correto funcionamento dessas lâmpadas são necessários os conversores, também chamados de drivers. Um grande problema desses drivers é seu tempo de vida útil, que geralmente é inferior ao da lâmpada LED. Estima-se que 50% dos problemas nesse tipo de circuito está relacionado aos capacitores eletrolíticos. Como solução para este problema neste trabalho será realizado o estudo e implementação de uma topologia de conversor para acionamento de lâmpada LED. A topologia apresenta alto rendimento, correção do fator de potência e reduzida tensão de barramento. Esta última característica proporciona a possibilidade de redução de volume e aumento de vida útil devido a menor capacitância necessária no barramento CC, sendo possível assim a utilização de capacitor de filme metálico no mesmo. No decorrer do trabalho serão descritas as etapas de operação em regime permanente, modelagem matemática e validação por meio de implementação de protótipo físico. O projeto do conversor foi realizado para acionar um módulo de LEDs de 45W, tensão de saída de 90V e corrente média de saída de 500mA. A topologia é baseada em um conversor de estágio único bridgeless integrado a um inversor meia ponte, e para auxiliar na correção do fator de potência serão utilizados capacitores charge-pump. Uma estrutura híbrida a capacitor chaveado também é utilizada, auxiliando na redução da tensão de barramento. 2023-02-14T15:39:35Z 2023-02-14T15:39:35Z 2022-06-22 bachelorThesis HOLLER, Bruno Miguel. Conversor bridgeless com reduzida tensão de barramento CC para sistemas de iluminação com LEDs. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30574 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Departamento Acadêmico de Engenharia Elétrica Engenharia Elétrica UTFPR
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Holler, Bruno Miguel
Conversor bridgeless com reduzida tensão de barramento CC para sistemas de iluminação com LEDs
description LED lamps have become the main technology used for lig hting. For the correct functioning of these lamps, converters, also called drivers, are necessary. A big problem with these drivers is their lifespan, which is usually shorter than the LED lamp. It is estimated that 50% of the problems in this type of circuit are related to electrolytic capacitors. As a solution to this problem in this work, the study and implementation of a converter topology for LED lamp activation will be carried out. The topology features high performance, power factor correction and reduced bus voltage. This last feature provides the possibility of reducing the size and increasing the useful life due to the lower capacitance required in the DC bus, making it possible to use a metallic film capacitor in it. During the work, the steps of steady-state operation, mathematical modeling and validation through the implementation of a physical prototype will be described. The converter project was carried out to drive a 45W LED module, 90V output voltage and 500mA average output current. The topology is based on a bridgeless single-stage converter integrated into a half-bridge inverter, and charge-pump capacitors will be used to help correct the power factor. A switched capacitor hybrid structure is also used, helping to reduce the bus voltage.
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publisher Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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citation HOLLER, Bruno Miguel. Conversor bridgeless com reduzida tensão de barramento CC para sistemas de iluminação com LEDs. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022.
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