62ª Reunião Anual da SBPC
B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica
INTEGRAÇÃO DE CONVERSORES ESTÁTICOS APLICADOS A SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Jonas Ritter Pause 1
Jeferson Scheffer da Silveira 1
Tiago Bandeira Marchesan 1
Marco Antônio Dalla Costa 1
Ricardo Nederson do Prado 1
1. Universidade Federal de Santa Maria - UFSM
INTRODUÇÃO:
Este trabalho tem como objetivo o projeto e desenvolvimento de uma família de reatores eletrônicos para a alimentação de um sistema de iluminação pública, empregando lâmpadas HPS. O sistema de iluminação proposto emprega conversores operando com formas de onda quadrada e em baixa freqüência, com a finalidade de evitar a ocorrência do fenômeno da ressonância acústica, e a integração de conversores com a finalidade de diminuir custos e volumes. Para tanto, projeta-se os estágios de correção do fator de potência e o estágio de controle de potência para operarem em alta freqüência, reduzindo o tamanho dos elementos magnéticos empregados. A utilização do conversor flyback torna possível o emprego do conversor half-bridge no estágio inversor, o que reduz o número de componentes do circuito.
METODOLOGIA:
Inicialmente foi feita uma criteriosa revisão bibliográfica em que buscou-se um sólido conhecimento nas áreas abordadas do projeto. Foram realizados estudos sobre lâmpadas HPS, reatores eletrônicos para lâmpadas HPS e métodos de evitar a ocorrência do fenômeno da ressonância acústica (RA). Em seguida, foram estudadas características das lâmpadas HPS como, processo de ignição e descarga, vida útil e métodos de controle das variáveis elétricas da lâmpada, para se projetar um sistema confiável. Após obter-se uma sólida base teórica, foi realizado o projeto do sistema proposto, no qual foram feitas simulações de cada um dos itens mencionados, a fim de comprovar sua viabilidade técnica. De acordo com os resultados obtidos das simulações, os protótipos foram construídos e submetidos a testes, sob condições variadas, para verificação de suas características elétricas. Questões como proteção dos circuitos às intempéries do ambiente, custo e sua aplicabilidade no sistema de iluminação pública também foram analisadas.
RESULTADOS:
Inicialmente, foi realizada a simulação e construção de seis protótipos de reatores, os quais utilizam técnicas de integração de conversores estáticos. Foram comparados os resultados obtidos de cada protótipo, a fim de obter-se uma topologia confiável e eficiente energeticamente. Para tanto, uma atenção especial foi dada ao estágio de correção do fator de potência e o estágio de controle de potência em cada reator. Estes estágios foram projetados para funcionarem em alta freqüência, o que reduziu o tamanho dos elementos magnéticos utilizados. O emprego do conversor half-bridge, no estágio inversor, reduziu o número de componentes ativos do circuito se comparado com o conversor full-bridge, o qual é geralmente empregado.
CONCLUSÃO:
A comparação entre os reatores mostrou que o reator Flyback-Flyback, integrado por sobretensão (BFIB-ST), possui a melhor eficiência, já o reator Boost-Flyback, integrado por sobrecorrente (BOFIB-SC), trabalha com a menor corrente eficaz no interruptor compartilhado. O reator Flyback-Flyback, integrado por sobrecorrente (BFIB-SC), apresentou a menor tensão de bloqueio sobre o interruptor. Para o projeto em questão a topologia BFIB-ST mostrou-se mais adequada. No entanto a escolha da melhor topologia dependerá das especificações do projeto através de uma análise criteriosa dos seus respectivos parâmetros. O fenômeno da ressonância acústica não foi observado, o que comprova a validade do método da alimentação da lâmpada com forma de onda quadrada em baixa freqüência. O projeto das topologias integradas possibilitou a redução do número de interruptores do circuito. Consequentemente, o projeto tornou-se mais barato, simples e confiável.
Instituição de Fomento: Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica - PIBIC / CNPQ - UFSM
Palavras-chave: Iluminação Pública, Lâmpadas HPS, Reatores Eletrônicos.