Estudo de técnicas de controle aplicadas ao conversor SEPIC para correção do fator de potência em um LED driver
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Porfírio Cabaleiro Cortizo
Bruno Otávio Soares Teixeira
Bruno Otávio Soares Teixeira
Resumo
Os diodos emissores de luz (LEDs) tornaram-se uma alternativa tecnológica viável para a melhoria da eficiência dos sistemas de iluminação. No entanto, os LEDs apresentam uma peculiaridade em seu acionamento, uma vez que devem ser acionados em corrente. Nesse sentido, este trabalho de dissertação apresenta o projeto e modelagem de um LED driver de dois estágios, sendo o conversor principal baseado em um buck e o estágio de correção do fator de potêcia em um conversor SEPIC no modo de operação descontínuo (DCM). Uma análise comparativa entre duas técnicas de controle é realizada para o SEPIC PFC em DCM . A primeira delas aplica a abordagem linear clássica para regular a malha de controle. Na outra técnica, essa regulação ´e realizada por meio da linearização por realimentação de estados (SFL) do modelo médio do conversor c.c.-c.c. em espaço de estados. No intuito de comparar a performance dessas técnicas de controle, simulações numéricas de um LED driver de 100W foram realizadas no software PSIM tanto para a condição nominal quanto para distúrbios na operação, analisando-se o fator de potência (FP) do lado c.a., a distorção harmônica (THD) da corrente de entrada e a regulação da tensão do lado c.c.. Além disso, resultados computacionais são obtidos a partir da programação em alto nível com a integração Matlab/DSP e em Hardware In the Loop (HIL).
Abstract
Light emitting diodes (LEDs) have become a viable technological alternative for improving the efficiency of the illumination systems. However, the
LEDs have a peculiarity in their operation, since they must be driven in current. In this sense, this thesis presents the design and modeling of a two-stage
LED driver, the main converter being based on a buck and the power factor
correction (PFC) in a SEPIC converter in the Discontinuous operation mode
(DCM). A comparative analysis between two control techniques is performed
for the SEPIC PFC in DCM. The first one applies the classic linear approach to regulating the control loop. In the second technique, this regulation
is performed through the state feedback linearization (SFL) of the average
model of the d.c.-d.c. converter in state space. In order to compare the performance of these control techniques, numerical simulations were performed
of a 100W LED driver in the PSIM software for both the nominal conditions
and for disturbances in the operation, analyzing the power factor (PF) on
the a.c. side, the harmonic distortion (THD) of the input current and d.c.
side voltage regulation. In addition, computational results are obtained from
the high-level programming with the integration Matlab/DSP and Hardware
In the Loop (HIL).
Assunto
Engenharia elétrica, Diodos emissores de luz, Iluminação
Palavras-chave
Conversor SEPIC, Controle SFL, Correção do fator de potência, LED driver