Sistema de Iluminação Pública Empregando Leds Alimentado pela Rede Elétrica ou por Baterias utilizando Apenas um Conversor Cc-cc

Authors

  • Rafael A. Pinto Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS
  • Thaís E. Bolzan Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS
  • Marcelo R. Cosetin Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS
  • Rodrigo F. Miranda Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS
  • Tiago B. Marchesan Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS
  • J. Marcos Alonso Universidade de Oviedo, DIEECS – Tecnologia Eletrônica, Espanha
  • Ricardo N. do Prado Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2013.1.873883

Keywords:

Conversor bidirecional, Conversores CC-CC, Horário de Ponta, Iluminação de Emergência, Iluminação Pública, LEDs

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto para um sistema de iluminação pública empregando diodos emissores de luz (LEDs) sem consumo de energia a partir da rede elétrica durante o Horário de Ponta, alimentando o circuito por baterias. Além disso, as baterias podem manter o funcionamento do sistema durante uma possível falha no fornecimento de energia pela rede elétrica, operando como um sistema de iluminação de emergência. Estas aplicações são justificadas pela redução da demanda de energia do sistema elétrico de potência e aumento da confiabilidade do sistema de iluminação pública. A aplicação de LEDs para iluminação tem apresentado vantagens devido à longa vida útil dos LEDs agregado à sua alta eficiência luminosa, alto índice de reprodução de cores e emissão de luz direcional. O sistema proposto alimenta os LEDs através da rede elétrica, e através de baterias quando necessário, utilizando um único conversor CC-CC (Buck-Boost). Este mesmo conversor também é utilizado para carregar as baterias através da rede após o Horário de Ponta. O sistema proposto apresenta alta eficiência, alto fator de potência e atende à norma IEC 61000-3-2.

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Author Biographies

Rafael A. Pinto, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

nasceu em Santa Maria, Brasil, em 1984. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2007), mestrado (2008) e doutorado (2012) pela Universidade Federal de Santa Maria. É professor do Colégio Técnico Industrial de Santa Maria (CTISM/UFSM) desde 2009 e pesquisador do grupo GEDRE – Inteligência em Iluminação desde 2002. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, sistemas de iluminação, conversores CC-CC, iluminação de estado sólido (LEDs). Rafael é membro da SOBRAEP desde 2007.

Thaís E. Bolzan, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

nascida em Santa Maria, Brasil, em 1994. É formada em eletrotécnica (2012) pelo Colégio Técnico Industrial de Santa Maria (CTISM/UFSM). Atualmente está fazendo graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria. É membro do grupo GEDRE – Inteligência em Iluminação desde 2010. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, iluminação de estado sólido (LEDs), sistemas de iluminação, conversores CC-CC.

Marcelo R. Cosetin, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

nascido em 1985 em Horizontina, Brasil. Recebeu o grau de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal de Santa Maria em julho de 2011. Pesquisador do grupo GEDRE - Inteligência em Iluminação desde 2007. No primeiro semestre de 2011 realizou Estágio Curricular Supervisionado junto ao Fraunhofer Institute - IZM - Berlim, Alemanha. Atualmente realiza Mestrado junto ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria. Tem como suas principais áreas de pesquisa: iluminação inteligente, LEDs, reatores eletrônicos e iluminação pública.

Rodrigo F. Miranda, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

nascido em Santa Maria, Brasil, em 1989. Atualmente é aluno de graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria e membro do grupo GEDRE – Inteligência em Iluminação. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, iluminação de estado sólido (LEDs), sistemas de iluminação, conversores CC-CC.

Tiago B. Marchesan, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2003) e doutorado em Engenharia Elétrica (2007) pela mesma Universidade. Realizou seu doutorado com estágio na Universidad de Oviedo, España. Atualmente é Professor Adjunto do Departamento de Eletrônica e Computação da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, tendo atuado como pesquisador do Grupo WEG (Weg Equipamentos Elétricos S.A.), professor do curso de Engenharia Elétrica da Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS) e da Universidade do Noroeste do Estado do RS (UNIJUI). Atua, principalmente, nas seguintes áreas: Projeto e desenvolvimento de reatores eletrônicos para lâmpadas de descarga em alta e baixa pressão, fontes chaveadas, métodos de correção do fator de potência, controle de intensidade luminosa, e em inovações na área de transformadores de potência (Grupo WEG T&D).

J. Marcos Alonso, Universidade de Oviedo, DIEECS – Tecnologia Eletrônica, Espanha

nascido em 27/09/1967 em Gijón – Espanha, possui graduação em Engenharia Industrial e Doutorado pela Universidad de Oviedo, em 1990 e 1994, respectivamente. De 1990 a 1994 trabalhou como Professor Assistente no Departamento de Eletrônica da Universidade de Oviedo. De 1997 a 2007 trabalhou como Professor Associado no mesmo departamento, onde desde 2007 é Professor Catedrático. Prof. Alonso é primeiro autor de mais de setenta artigos publicados em congressos internacionais e revistas de eletrônica de potência; e é co-autor de mais de duzentos artigos. Seus tópicos de interesse incluem: reatores eletrônicos de alta freqüência, modelagem de lâmpadas de descarga, conversores eletrônicos para geração de ozônio, conversores eletrônicos para aplicações eletrostáticas, topologias para correção do fator de potência, e conversores estáticos de alta freqüência em geral. Prof. Alonso é orientador de seis teses de doutorado na área de eletrônica de potência e possui seis patentes espanholas concedidas. Prof. Alonso foi premiado pelo governo espanhol no Programa de Intensificação de Atividades de Pesquisa, no período de 2008-2012. Também recebeu o prêmio intitulado Early Career Award, do IEEE Industrial Electronics Society em 2006. Recebeu o prêmio best paper award em 2009 no congresso IEEE International Symposium on Industrial Electronics, também o second prize paper award em 2005 no congresso IEEE Industry Applications Society Meeting, Production and Application of Light Committee, e também o prêmio IEEE Industrial Electronics Society Meritorious Paper Award, em 1996. Dr. Alonso é membro ativo do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), onde colabora como revisor de periódicos, chairman em congressos, organizador de sessões especiais, entre outras atividades. Desde outubro de 2002 colabora como Editor Associado no IEEE Transactions on Power Electronics no tema de Aplicações de Iluminação. Também colaborou como Guest Editor no Special Issue on Lighting Applications, publicado na IEEE Transactions on Power Electronics, em maio de 2007. Também é membro do European Power Electronics Association e pertence ao International Steering Committee of the European Conference on Power Electronics and Applications (EPE), onde normalmente colabora como topic co-chair. Também é membro do International Ozone Association (IOA).

Ricardo N. do Prado, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM – Santa Maria - RS

nascido em Itapiranga-SC em 1961. Graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) em1984. Mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) em 1987 e 1993, respectivamente. Em 1986 trabalhou como Professor Substituto na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). De 1987 a 1992 trabalhou como Professor Assistente na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Desde 1993 está com a Universidade Federal de Santa Maria, onde atualmente é Professor Associado junto ao Departamento de Processamento de Energia Elétrica. De 2005 a 2006 realizou estágio pós-doutoral junto ao Fraunhofer Institute, Alemanha. É autor de mais de 250 artigos técnicos publicados em congressos e revistas nacionais e internacionais. Seus tópicos de interesse incluem: conversores estáticos, lâmpadas de descarga de alta e baixa pressão, eficiência luminosa, reatores eletrônicos, LEDs como fontes de luz e correção do fator de potência. Dr. Prado é membro fundador da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência, membro da Sociedade Brasileira de Automática e de várias sociedades da IEEE. Também é revisor da Revista Eletrônica de Potência, Revista Brasileira de Automática e de várias revistas da IEEE.

References

G. W. Denardin, R. P. Silveira, R. N. do Prado, andA. Campos. Specifications for a power managementfieldbus. InIndustrial Electronics Society, 2003. IECON'03. The 29th Annual Conference of the IEEE, volume 2,pages 1272 - 1277 Vol.2, nov. 2003. https://doi.org/10.1109/IECON.2003.1280236 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2003.1280236

W. Yue, S. Changhong, Z. Xianghong, and Y. Wei.Design of new intelligent street light control system. InControl and Automation (ICCA), 2010 8th IEEE Inter.Conference on, pages 1423 -1427, jun. 2010. https://doi.org/10.1109/ICCA.2010.5524348 DOI: https://doi.org/10.1109/ICCA.2010.5524348

J. Chunguo, R. Liangchao, and G. Deying. Geographicalrouting for wsn of street lighting monitoring and controlsystem. InComputer Design and Applications (ICCDA),2010 Inter. Conference on, pages 235 -238, jun. 2010. https://doi.org/10.1109/ICCDA.2010.5540771 DOI: https://doi.org/10.1109/ICCDA.2010.5540771

J. Chunguo, S. Dongmei, and G. Deying. Designof streetlight monitoring and control system based onwireless sensor networks. InIndustrial Electronics andApplications, 2007. ICIEA 2007. 2nd IEEE Conferenceon, pages 57 -62, may. 2007. https://doi.org/10.1109/ICIEA.2007.4318369 DOI: https://doi.org/10.1109/ICIEA.2007.4318369

R. Orletti, M. A. Co, D. S. L. Simonetti, and J. L. F.Vieira. Hid lamp electronic ballast with reducedcomponent number.Industrial Electronics, IEEETransactions on, 56(3):718 -725, mar. 2009. https://doi.org/10.1109/TIE.2008.2011599 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2008.2011599

R. O. Sanchez, N. Vazquez, C. Hernandez, E. Rodriguez,S. Pinto, and M. Juarez. Electric dynamic modelingof hid lamps for electronic ballast design.IndustrialElectronics, IEEE Transactions on, 57(5):1655 -1662,may. 2010. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2033095 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2033095

D. Gacio, M. Alonso, A. Calleja, J. Garcia, and M. Rico-Secades. A universal-input single-stage high-power-factor power supply for hb-leds based on integratedbuck-flyback converter.Industrial Electronics, IEEETransactions on, PP(99):1 -1, 2010. https://doi.org/10.1109/APEC.2009.4802714 DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2009.4802714

X. Long and J. Zhou. An intelligent driver for lightemitting diode street lighting. InAutomation Congress,2008. WAC 2008. World, pages 1 -5, sep. 2008.

R. A. Pinto, M. R. Cosetin, T. E. Bolzan, T. B.Marchesan, A. Campos, J. M. Alonso, M. A. Dalla Costa,and R. N. do Prado. A bidirectional buck-boost converterto supply leds from batteries during peak load time. InIECON 2011 - 37th Annual Conf. on IEEE IndustrialElectronics Society, pages 2848 -2853, nov. 2011. https://doi.org/10.1109/IECON.2011.6119764 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2011.6119764

M. A. Dalla Costa, G. H. Costa, A. S. dos Santos,L. Schuch, and J. R. Pinheiro. A high efficiencyautonomous street lighting system based on solar energyand leds. InPower Electronics Conference, 2009.COBEP '09. Brazilian, pages 265 -273, oct. 2009. https://doi.org/10.1109/COBEP.2009.5347688 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2009.5347688

E. S. Jr. Mineiro, S. Daher, F. L. M. Antunes, and C. M. T.Cruz. Photovoltaic system for supply public illuminationin electrical energy demand peak. InApplied PowerElectronics Conference and Exposition, 2004. APEC '04.Nineteenth Annual IEEE, pages 1501 - 1506, 2004. https://doi.org/10.1109/APEC.2004.1296063 DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2004.1296063

R. A. Pinto, M. R. Cosetin, J. G. Roncalio, M. Melo, T.B.Marchesan, J. M. Alonso, M. A. Dalla Costa, and R. N.do Prado. High-power-factor street lighting system tosupply leds without energy consumption during the peakload time. InIECON 2011 - 37th Annual Conf. on IEEEIndustrial Electronics Society, pages 2947 -2952, nov.2011. https://doi.org/10.1109/IECON.2011.6119778 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2011.6119778

D. R. Nuttall, R. Shuttleworth, and G. Routledge. Designof a led street lighting system. InPower Electronics,Machines and Drives, 2008. PEMD 2008. 4th IETConference on, pages 436 -440, april 2008. https://doi.org/10.1049/cp:20080559 DOI: https://doi.org/10.1049/cp:20080559

NEWMAX. Product catalog, 2012.

H. van der Broeck, G. Sauerlander, and M. Wendt. Powerdriver topologies and control schemes for leds. InAppliedPower Electronics Conference, APEC 2007 - TwentySecond Annual IEEE, pages 1319 -1325, mar 2007. https://doi.org/10.1109/APEX.2007.357686 DOI: https://doi.org/10.1109/APEX.2007.357686

R. Krishnan. Meters of tomorrow

[in my view].Powerand Energy Magazine, IEEE, 6(2):96 -94, mar. 2008. https://doi.org/10.1109/MPE.2007.915179 DOI: https://doi.org/10.1109/MPE.2007.915179

T. Khalifa, K. Naik, and A. Nayak. A survey ofcommunication protocols for automatic meter readingapplications.Communications Surveys Tutorials, IEEE,PP(99):1 -15, 2010. https://doi.org/10.1109/SURV.2011.041110.00058 DOI: https://doi.org/10.1109/SURV.2011.041110.00058

V. C. Gungor, B. Lu, and G. P. Hancke. Opportunitiesand challenges of wireless sensor networks in smartgrid.Industrial Electronics, IEEE Transactions on,57(10):3557 -3564, oct. 2010. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2039455 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2039455

IEEE 802.15 WPAN Task Group 4g. Smart utilitynetworks. Technical report, IEEE, 2010.

B. Lu and V.C. Gungor. Online and remote motor energymonitoring and fault diagnostics using wireless sensornetworks.Industrial Electronics, IEEE Transactions on,56(11):4651 -4659, nov. 2009. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2028349 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2028349

K. Sohraby, D. Monoly, and T. Znati.Wireless SensorNetworks: Technology, Protocols and Applications. JohnWiley and Sons, Inc, 2007. https://doi.org/10.1002/047011276X DOI: https://doi.org/10.1002/047011276X

B. Karp and H. T. Kung. Gpsr: greedy perimeterstateless routing for wireless networks. InMobiCom '00:Proceedings of the 6th annual international conferenceon Mobile computing and networking, pages 243-254,New York, NY, USA, 2000. ACM. https://doi.org/10.1145/345910.345953 DOI: https://doi.org/10.1145/345910.345953

S. Giordano, I. Stojmenovic, and L. Blazevic. Positionbased routing algorithms for ad hoc networks: Ataxonomy. InAd Hoc Wireless Networking, pages 103-136. Kluwer, 2001. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-0223-0_4 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4613-0223-0_4

S. Subramanian, S. Shakkottai, and P. Gupta. On optimalgeographic routing in wireless networks with holes andnon-uniform traffic. InINFOCOM 2007. 26th IEEEInternational Conference on Computer Communications.IEEE, pages 1019 -1027, 6-12 2007. https://doi.org/10.1109/INFCOM.2007.123 DOI: https://doi.org/10.1109/INFCOM.2007.123

D. Chen and P.K. Varshney. A survey of void handlingtechniques for geographic routing in wireless networks.Communications Surveys Tutorials, IEEE, 9(1):50 -67,first 2007. https://doi.org/10.1109/COMST.2007.358971 DOI: https://doi.org/10.1109/COMST.2007.358971

J. N. Al-Karaki and A. E. Kamal. Routing techniquesin wireless sensor networks: a survey.WirelessCommunications, IEEE, 11(6):6 - 28, dec. 2004. https://doi.org/10.1109/MWC.2004.1368893 DOI: https://doi.org/10.1109/MWC.2004.1368893

G. W. Denardin, C. H. Barriquello, A. Campos, and R. N.do Prado. A geographic routing hybrid approach forvoid resolution in wireless sensor networks.Journal ofSystems and Software, 84(10):1577 - 1590, 2011. https://doi.org/10.1016/j.jss.2011.03.030 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jss.2011.03.030

M. M. Holland, R. G. Aures, and W. B. Heinzelman.Experimental investigation of radio performance inwireless sensor networks. InWireless Mesh Networks,2006. WiMesh 2006. 2nd IEEE Workshop on, pages 140-150, sep. 2006. https://doi.org/10.1109/WIMESH.2006.288630 DOI: https://doi.org/10.1109/WIMESH.2006.288630

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Published

2013-02-28

How to Cite

[1]
R. A. Pinto, “Sistema de Iluminação Pública Empregando Leds Alimentado pela Rede Elétrica ou por Baterias utilizando Apenas um Conversor Cc-cc”, Eletrônica de Potência, vol. 18, no. 1, pp. 873–883, Feb. 2013.

Issue

Vol. 18 No. 1 (2013)

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Copyright (c) 2013 Revista Eletrônica de Potência

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