Sistema de Iluminação Autônomo de Estágio Único Baseado em Transistores GaN

Authors

  • Renan R. Duarte Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Abner Campos Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Marco A. Dalla Costa Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Vitor C. Bender Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • J. Marcos Alonso Universidad de Oviedo, Gijón, Espanha

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2019.4.0029

Keywords:

Conversores CC-CC, Diodos Emissores de Luz, Nitreto de Gálio, Sistemas Autônomos

Abstract

Eficiência é um fator chave para o desenvolvimento de sistemas de iluminação autônomos. Devido à separação temporal entre geração e consumo de energia em sistemas autônomos de iluminação pública, um conversor estático se faz necessário para a gestão energética das diferentes funções do sistema. Este artigo propõe uma solução de estágio único com transistores GaN. Obedecendo certos requisitos com relação aos níveis de tensão, esta topologia permite a conexão paralela entre painel fotovoltaico e carga LED, eliminando a necessidade de relés tipicamente utilizados em outras soluções e reduzindo custos e a complexidade do sistema. Um protótipo de 100 W foi desenvolvido e avaliado. No modo carregador de bateria, o circuito opera em 250 kHz e apresenta eficiências maiores que 92% em toda a faixa de potência com um valor máximo de 97,3%. No modo driver de LED, a frequência de operação escolhida foi de 345 kHz e uma eficiência máxima de 95,8% foi obtida.

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Author Biographies

Renan R. Duarte, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 1992 em Santo Augusto - RS, é engenheiro eletricista (2015) e mestre em Engenharia Elétrica (2017) pela Universidade Federal de Santa Maria. Atualmente busca o título de Doutor na mesma instituição. Suas áreas de interesse incluem: drivers de LEDs, conversores baseados em semicondutores GaN e sistemas autônomos de iluminação. Me. Duarte é membro da SOBRAEP e do IEEE. Durante o período de 2016 a 2018 foi vice-presidente do Ramo Estudantil IEEE UFSM e do capítulo IAS na mesma instituição.

Abner Campos, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 1995 em Formiga - MG, é eletricista predial (2013) pela Fundação de Educação para o Trabalho de Minas Gerais. Atualmente busca o título de engenheiro de telecomunicações na Universidade Federal de Santa Maria. Abner é pesquisador de iniciação cientifica no Grupo de Estudos de Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos e suas áreas de interesse incluem: simulações por Método dos Elementos Finitos, drivers de LEDs e semicondutores de Nitreto de Gálio.

Marco A. Dalla Costa, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em Santa Maria - RS em 1978. Recebeu os títulos de Bacharel e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria em 2002 e 2004, respectivamente, e o título de Doutor (com honras) em Engenharia Industrial pela Universidade de Oviedo, Gijón, Espanha em 2008. De 2008 a 2009 foi Professor Associado na Universidade de Caxias do Sul. Desde 2009 é Professor Associado na Universidade Federal de Santa Maria. É autor de mais de 60 artigos completos publicados em periódicos nacionais e internacionais, mais de 100 Eletrôn. Potên., Joinville, v. 24, n. 4, p. 413-422, out./dez. 2019 422 artigos científicos publicados em congressos internacionais e nacionais e 2 patentes espanholas. Atualmente, é Presidente do Departamento Técnico do Manufacturing Systems Development and Applications Department (MSDAD) e Presidente do Industrial Lighting and Displays Committee (ILDC) da IEEE IAS (Industry Applications Society). Além disso, é Editor Associado dos seguintes periódicos: IEEE Transactions on Industrial Electronics e IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, ambos Qualis A1. Suas áreas de interesse incluem: sistemas eletrônicos para iluminação, reatores eletrônicos para lâmpadas de descarga, drivers de LEDs e OLEDs, eficiência de circuitos eletrônicos, conexão de fontes de energia renovável à rede elétrica, transformadores de estado sólido e comunicação por luz visível.

Vitor C. Bender, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em Panambi - RS em 1987. Recebeu o título de bacharel em engenharia elétrica pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul em 2011, e os títulos de mestre e doutor em engenharia elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, em 2012 e 2015, respectivamente. De 2015 a 2017 foi professor da Universidade Federal do Pampa em Alegrete. Atualmente é professor do departamento de Eletrônica e Computação da Universidade Federal de Santa Maria. É também pesquisador do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos (GEDRE) da UFSM. Suas áreas de interesse incluem: sistemas de iluminação, reatores eletrônicos, drivers de LEDs e OLEDs, modelagem de LEDs e OLEDs e design térmico.

J. Marcos Alonso, Universidad de Oviedo, Gijón, Espanha

recebeu o título de mestre e doutor em engenharia elétrica pela Universidade de Oviedo, Espanha em 1990 e 1994, respectivamente. Desde 2007 é Professor Titular do Departamento de Engenharia Elétrica na Universidade de Oviedo. Prof. Alonso é coautor de mais de 370 artigos em periódicos e conferências, incluindo mais de 90 publicações em jornais de alto fator de impacto. Suas áreas de interesse incluem iluminação eletrônica, conversores CC/CC, correção do fator de potência, inversores ressonantes e eletrônica de potência em geral. Ele detém 7 patentes espanholas. Prof. Alonso recebeu 7 premiações IEEE. É Editor Associado das revistas IEEE Transactions on Power Electronics e IEEE Journal on Emerging and Selected Topics on Power Electronics. Atualmente é Past-chair do IEEE IAS Industrial Lighting and Displays Committee. Também é chair do IAS Awards Department e editor da IAS Newsletter.

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Published

2019-12-31

How to Cite

[1]
R. R. Duarte, A. Campos, M. A. D. Costa, V. C. Bender, and J. M. Alonso, “Sistema de Iluminação Autônomo de Estágio Único Baseado em Transistores GaN”, Eletrônica de Potência, vol. 24, no. 4, pp. 413–422, Dec. 2019.

Issue

Section

Original Papers