Sistema de Iluminação Pública para Alimentar Leds sem Consumo de Energia Durante o Horário de Ponta Empregando Conversores Integrados

Authors

  • Rafael A. Pinto Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil
  • João G. Roncalio Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil
  • Marcelo R. Cosetin Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil
  • Tiago B. Marchesan Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil
  • Marco A. Dalla Costa Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil
  • J. Marcos Alonso Universidade de Oviedo, DIEECS – Tecnologia Eletrônica, Espanha
  • Ricardo N. do Prado Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2013.2.926936

Keywords:

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

Abstract

Este artigo apresenta duas topologias para um sistema de iluminação pública com alto fator de potência baseado em diodos emissores de luz (LEDs). O diferencial deste trabalho está na possibilidade de alimentar os LEDs por baterias durante o horário de ponta. O horário de ponta é considerado um período no qual a demanda de energia da rede é máxima e, portanto, a geração de energia e as linhas de transmissão devem ser capazes de atender essa demanda. Neste trabalho, um conversor flyback com duas saídas é utilizado para alimentar os LEDs pela rede e ainda realizar a carga da bateria. Uma topologia utiliza um enrolamento auxiliar para alimentar os LEDs pela bateria enquanto a outra utiliza o mesmo enrolamento primário para alimentar os LEDs pela bateria ou pela rede. Além disso, um conversor buck é utilizado para o estágio de correção de fator de potência (PFC). A integração desses conversores é realizada com o objetivo de reduzir o número de componentes, o custo e consequentemente o volume do circuito. O circuito foi implementado e os resultados experimentais são mostrados a fim de comprovar a metodologia de projeto e comparar ambas as topologias.

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Author Biographies

Rafael A. Pinto, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

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.

João G. Roncalio, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 1990 em Passo Fundo, Brasil, é graduando em Engenharia Elétrica pela universidade Federal de Santa Maria desde 2009. É 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.

Marcelo R. Cosetin, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

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.

Tiago B. Marchesan, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

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).

Marco A. Dalla Costa, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 03/10/1978 em Santa Maria – RS, possui graduação em Engenharia Elétrica e Mestrado em Eletrônica de Potência pela Universidade Federal de Santa Maria (2002 e 2004, respectivamente). Finalizou o curso de doutorado na Universidad de Oviedo - Espanha em fevereiro de 2008, obtendo as qualificações de "Sobresaliente Cum Laude", “Doctorado Europeo” e também recebendo o título de “Premio Extraordinario de Doctorado”. Atualmente, é Professor Adjunto na Universidade Federal de Santa Maria. É autor de mais de 20 artigos completos publicados em periódicos internacionais Qualis A1, e mais de 60 artigos científicos publicados em congressos internacionais e nacionais. É revisor dos seguintes periódicos: Electronics Letters, IEEE Transactions on Plasma Science, IEEE Transactions on Industrial Electronics, IEEE Transactions on Power Electronics e Revista Eletrônica de Potência (SOBRAEP). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Circuitos Eletrônicos, atuando principalmente nos seguintes temas: LED drivers, electronic ballasts (reatores eletrônicos), self-oscillating drivers, dimming de lâmpadas de descarga de alta e baixa pressão, ressonâncias acústicas e eficiência de circuitos eletrônicos.

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) - Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) - Santa Maria – RS, Brasil

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

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Published

2013-05-31

How to Cite

[1]
R. A. Pinto, “Sistema de Iluminação Pública para Alimentar Leds sem Consumo de Energia Durante o Horário de Ponta Empregando Conversores Integrados”, Eletrônica de Potência, vol. 18, no. 2, pp. 926–936, May 2013.

Issue

Vol. 18 No. 2 (2013)

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