dc.creator | Spode, Nelson da Silva | |
dc.date.accessioned | 2023-10-09T13:51:03Z | |
dc.date.available | 2023-10-09T13:51:03Z | |
dc.date.issued | 2023-07-23 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30312 | |
dc.description.abstract | This thesis presents the conception, analysis, modeling, and experimental verification of a
proposal for an alternative connection of the output capacitor in integrated converters aiming to reduce capacitances in LED drivers. Although advantageous in several aspects,
the integration of converters leads to the loss of independence between converter stages,
as both stages are controlled by the same active switch. This condition makes it impractical
to adopt control techniques that directly act on the duty-cycle of the integrated switch to
mitigate low-frequency ripple in the output current without distorting the input current. The
low-frequency ripple transferred from the bus voltage to the LED current has been studied
for integrated converters operating with a constant duty-cycle. To comply with the IEEE
1789-2015 recommendation, integrated converters use high capacitance values to mitigate
low-frequency ripple. Converters operating in discontinuous conduction mode (DCM) have
been widely adopted because they transfer less ripple to the output than converters operating in continuous conduction mode (CCM). A new circuit configuration for the integrated
buck-boost power control stage with a buck-boost power factor correction stage is explored
in this work as a technique to minimize low-frequency output ripple for converters operating
with a constant duty-cycle. The proposed circuit provides current feedback to the bus capacitor, working to reduce the low-frequency ripple of the output current and the bus voltage.
Dynamic models for the proposed converter in CCM and DCM are obtained and used to
determine the output current modulation as a function of converter parameters. It is shown
that the proposed topology in CCM results in lower low-frequency ripple than a conventional
counterpart at the same operating point. A design example for a 95 W driver powering a
98.8 V / 960 mA LED load is presented, comparing the conventional integrated converter
with the structure proposed in this thesis. Experimental results show that the proposed
arrangement can achieve similar results to the conventional circuit in efficiency, THD, or
semiconductor stress, while the obtained output current modulation, equal to 8,66 %, is 3.5
times lower than that of the conventional circuit at the same operating point and component
values. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Conversores de potência | por |
dc.subject | Conversores integrados | por |
dc.subject | Diodos emissores de luz | por |
dc.subject | Drivers de LED | por |
dc.subject | Ondulação em baixa frequência | por |
dc.subject | Redução de capacitâncias | por |
dc.subject | Integrated converters | eng |
dc.subject | Light-emitting diodes | eng |
dc.subject | Ripple reduction | eng |
dc.subject | Capacitor reduction | eng |
dc.subject | Flicker | eng |
dc.title | Conexão alternativa do capacitor de saída em conversores integrados para drivers de LEDs e seu impacto na redução da ondulação de baixa frequência | por |
dc.title.alternative | Reducing low-frequency ripple using alternative output capacitor connection on integrated converters for LED drivers | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Esta tese apresenta a concepção, análise, modelagem e confirmação experimental de uma
proposta de conexão alternativa do capacitor de saída em conversores integrados visando
a redução de capacitâncias em drivers de LEDs. Embora vantajosa em vários aspectos,
a integração de conversores leva à perda de independência entre as etapas do conversor, uma vez que ambas as etapas são controladas pelo mesmo interruptor ativo. Essa
condição torna impraticável adotar técnicas de controle que atuem diretamente na razão
cíclica do interruptor integrado para mitigar a ondulação de baixa frequência na corrente
de saída sem distorcer a corrente de entrada. A ondulação de baixa frequência transferida
da tensão do barramento para a corrente do LED foi estudada para conversores integrados
operando com razão cíclica constante. Para cumprir a recomendação IEEE 1789-2015, os
conversores integrados usam elevados valores de capacitâncias para mitigar a ondulação
de baixa frequência. Conversores operando no modo de condução descontínua (DCM)
têm sido amplamente adotados porque transferem menos ondulação para a saída do que
os conversores operando no modo de condução contínua (CCM). Uma nova configuração
de circuito para a etapa de controle de potência buck-boost integrada com uma etapa de
correção de fator de potência buck-boost é explorada neste trabalho como técnica para minimizar a ondulação de saída de baixa frequência para conversores operando com razão
cíclica constante. O circuito proposto fornece realimentação de corrente para o capacitor
do barramento, atuando para reduzir a ondulação de baixa frequência da corrente de saída
e da tensão do barramento. Modelos dinâmicos para o conversor proposto em CCM e DCM
são obtidos e usados para determinar a modulação da corrente de saída como função dos
parâmetros do conversor. É mostrado que a topologia proposta em CCM resulta em uma
ondulação de baixa frequência menor do que uma contraparte convencional no mesmo
ponto de operação. Um exemplo de projeto para um driver de 95 W alimentando uma
carga LED de 98,8 V / 960 mA é apresentado, comparando o conversor integrado convencional com a estrutura proposta nesta tese. Os resultados experimentais mostram que o
arranjo proposto pode alcançar resultados semelhantes ao circuito convencional em eficiência, THD ou estresse em semicondutores, enquanto a modulação da corrente de saída
obtida, igual a 8,66 %, é 3,5 vezes menor do que a do circuito convencional no mesmo
ponto de operação e valores dos componentes. | por |
dc.contributor.advisor1 | Dalla Costa, Marco Antônio | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4455422053321491 | por |
dc.contributor.referee1 | Camponogara, Douglas | |
dc.contributor.referee2 | Abdelmessih , Guirguis Zaki Guirguis | |
dc.contributor.referee3 | Fonseca, Zito Palhano da | |
dc.contributor.referee4 | Prado, Ricardo Nederson do | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/0151610246784249 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |