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Type: Dissertação
Title: Modelagem e projeto de um conversor ressonante LLC para o acionamento de LEDs utilizando uma metodologia de elevada acurácia
Author: Ferraz, Ruan Moreira
First Advisor: Soares, Guilherme Marcio
Referee Member: Seidel, Álysson Raniere
Referee Member: Braga, Henrique Antônio Carvalho
Referee Member: Almeida, Pedro Santos
Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia de elevada acurácia para projeto de um con-versor ressonante LLC empregado em acionamento de LEDs a partir da rede elétrica. Esta técnica foi aplicada para o conversor CC-CC LLC ressonante utilizado como se-gundo estágio em um driver de LED alimentado a partir da rede elétrica. A modelagem matemática acurada (MMA) foi desenvolvida para ajustar a frequência de comutação do conversor ressonante, a fim de compensar os erros causados pela abordagem de projeto da aproximação por primeira harmônica (FHA). A MMA ébaseada na aná-lise matemática do conversor juntamente com algoritmos numéricos para resolver o conjunto de equações que descrevem o comportamento do circuito. Além disso, uma investigação sobre os principais parâmetros de projeto que influenciam a ondulação de baixa frequência (BF) da corrente no LED foi realizada. Por meio desta análise, uma nova metodologia de projeto que permite a atenuação da ondulação BF da cor-rente nos LEDs foi desenvolvida. O modelo proposto foi empregado para determinar a transmissão de ondula¸c˜ao de baixa frequência no conversor CC-CC LLC ressonante e servir como base para o dimensionamento adequado da capacitância de barramento do driver, que além do conversor ressonante, conta com um primeiro estágio pré-regulador de elevado fator de potência baseado na topologia boost. A fim de realizar o controle do conversor, a modelagem de pequenos sinais da topologia estudada foi desenvolvida. O modelo proposto foi fundamentado em metodologias existentes na literatura com a incorpora¸c˜ao das contribuições da modelagem acurada, buscando uma descrição fide-digna do comportamento dinâmico do conversor. A validação do modelo matemático acurado, da metodologia de projeto proposta e do sistema de controle concebido foi realizada por meio de simulações computacionais e implementações experimentais em um protótipo de 46 W alimentado a partir de uma rede de 127 V.
Abstract: This work presents a high accuracy methodology for designing LLC resonant converter applied to LED driving. This technique has been considered for analyzing and designing a dc-dc LLC resonant converter used as a second stage in an o -line LED driver. The proposed accurate mathematical modeling (MMA) has been used to adjust the switching frequency of the resonant converter in order to compensate the errors caused by the First Harmonic Approximation (FHA) design approach. The proposed methodology is based on the mathematical analysis of the converter together with numerical algorithms to solve a set of equations that describe the driver behavior. In addition, an investigation regarding which design parameters in uence the LED low-frequency (LF) current ripple has been carried out. Based on this analysis, a novel design methodology that allows for the attenuation of the LF current ripple has been devised. The proposed model has been employed to determine the low-frequency current ripple transmission on the LLC resonant converter and to properly design the bus capacitance of the LED driver, which also has a rst stage based on the boost power factor pre-regulator. In order to perform the control of the converter, the small-signal modeling of the studied topology was developed. The proposed model was based on existing methodologies presented in the literature and also on the contributions of the accurate modeling, seeking a reliable description of the dynamic behavior of the converter. The validation of the accurate mathematical model, the proposed design methodology and the designed control system was carried out by means of computational simulations and experimental implementations in a 46-W prototype fed from a 127-V ac grid.
Keywords: Conversor LLC ressonante
Modelagem matemática acurada
Diodos emissores de luz (LED)
Transmissão da ondulação de baixa frequência
Conversor de dois estágios
Modelagem de pequenos sinais
Sistema em malha fechada
LLC resonant converter
Accurate mathematical modeling
Light emitting diode (LED)
Current ripple transmission
Two-stage off-line LED driver
Small-signal modeling
Closed-loop system
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9313
Issue Date: 20-Feb-2019
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações)



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