Circuito para acionamento e controle do fluxo luminoso de LEDs aplicados em sistemas de iluminação circadiana
Abstract
Este trabalho apresenta alguns conceitos associados à eletrônica de potência, filtros, eletrônica, programação e controle para o desenvolvimento de um conversor integrado Buck-Boost Forward para acionamento de LEDs (Light-Emitting Diodes) aplicados em sistemas de iluminação circadiana. A partir da motivação apresentada, se buscou desenvolver um sistema para realização
de testes em LEDs de baixa potência, abrangendo a etapa de alimentação e controle do fluxo luminoso, sendo necessário acioná-los com tensão considerável na saída, devido à conexão série dos LEDs da luminária. Além disso, com a variação do fluxo luminoso do LED, é necessário controlar o conversor para manter a potência na saída, sendo requerido o projeto, instrumentação e controle desse sistema. Dentro do escopo desse trabalho faz parte o estudo teórico, projeto dos componentes do sistema que compõem a etapa de potência e controle, simulação, fabricação e testes práticos. Foram realizadas simulações para validação teórica, utilizando os softwares MATLAB® e PSIM® além do projeto e teste prático do conversor, instrumentação e sistema de controle. Os resultados obtidos na prática operando em malha-aberta demonstraram o correto projeto do conversor, onde as formas de onda se mostraram semelhantes à teoria, porém os valores de corrente ficaram abaixo do valor de referência, decorrente das perdas do chaveamento e dos elementos do conversor, os quais não foram contabilizados devido a não ser o foco principal do trabalho. Os testes em malha-fechada demonstraram na prática a importância da relação do conversor com o comportamento da carga. Os testes com carga de LED não obtiveram o resultado esperado, decorrente da redução brusca da corrente quando ocorre a redução da razão cíclica. Isso ocorre devido à redução da tensão na saída a um valor abaixo da tensão de limiar de condução dos LEDs, impactando no aumento da tensão de barramento e corrente que circula nos elementos indutivos principais de cada etapa do conversor. Para uma carga resistiva, os testes ocorreram de maneira esperada, conseguindo chavear a carga com um valor abaixo da referência, decorrente de distorções da forma de onda e erro de medida do sensor. O sistema funcionar em malha-fechada com carga resistiva, é devido ao fato de que nesse tipo de carga não existe a condição que os LEDs possuem, em relação a tensão mínima para conduzir corrente, e sua relação com a característica do Forward não poder operar sem carga. Comparando os resultados de simulação e práticos, destaca-se a importância de considerar alguns fatores característicos dos LEDs no projeto teórico, evitando discrepâncias entre os resultados. Além disso, reforça-se os pontos no qual o projeto precisa ser melhorado propondo itens no qual é necessário ter um foco especial para que esse sistema funcione para essa aplicação.
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