REATORES ELETRÔNICOS DE BAIXO CUSTO COM COMANDO AUTO- OSCILANTE PARA LÂMPADAS T5

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1 REATORES ELETRÔNICOS DE BAIXO CUSTO COM COMANDO AUTO- OSCILANTE PARA LÂMPADAS T5 *Claudinor B. Nascimeno, **Arnaldo J. Perin *Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pona Grossa Deparameno de Engenharia Elerônica Av. Moneiro Lobao Km , Pona Grossa - PR. ** INEP Insiuo de Elerônica de Poência Deparameno de Engenharia Elérica Universidade Federal de Sana Caarina C. P.: , Florianópolis - SC *claudinor@ufpr.edu.br, **arnaldo.perin@inep.ufsc.br Resumo Uma nova família de reaores elerônicos de único eságio, com elevado faor de poência e sem filro L-C de enrada, é apresenada nese rabalho. A uilização de induores Boos ( ), que funcionam em conjuno com os capaciores série do circuio ressonane ( e C d ) conecados direamene no eságio de enrada garane a correção do faor de poência do reaor sem a necessidade da uilização de um filro L-C. Desa forma, em-se um reaor com poucos componenes e elevado rendimeno o que o orna araivo para uma possível aplicação comercial. Resulados experimenais de um proóipo com comando auo-oscilane, alimenando duas lâmpadas T5 de 54 W, aplicando a meodologia desenvolvida, comprovam a eficiência do reaor proposo. Palavras chaves Reaor Elerônico, Lâmpadas Fluorescenes, Correção do Faor de Poência, Auo- Oscilane, Charge Pump. LOW-COST SELF-OSCILLATING ELECTRONIALLASTS FOR T5 LAMPS Absrac This paper presens a new family of low-cos single-sage and self-oscillaing elecronic ballas wih high power facor wihou LC inpu filer applied o fluorescen lamps. Using inducor Boos ( ), which works inegraed o series resonan circui capaciors ( and C d ) direcly conneced o he inpu sage, ensures he power facor correcion of he elecronic ballas wihou an LC filer. Thus, he elecronic ballas has few componens and high performance which makes i aracive for poenial commercial applicaion. Experimenal resuls of one prooype wih self-oscillaing drive applying he developed mehodology o feed wo T5 lamps of 54 W, demonsrae he efficacy of he proposed elecronic ballas. Keywords Elecronic Ballas, Fluorescens s, Power Facor Correcion, Self-Oscillaing, Charge Pump. Arigo submeido em 06/0/013. Revisado em 16/04/013. Aceio para publicação em 15/05/013 por recomendação do edior Henrique A. C. Braga. Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013 I. INTRODUÇÃO Aualmene, boa pare das pesquisas realizadas no mundo, em relação a sisemas de iluminação, uiliza LEDs como fones arificiais de luz. Por apresenarem melhores caracerísicas quano à reprodução de cor, um maior fluxo luminoso e empo de vida úil, quando comparados às lâmpadas convencionais como a incandescene e a fluorescene, nauralmene, as aplicações que uilizam LEDs vêm se ornando cada vez mais expressivas [1-4]. No enano, o cuso de produção dos LEDs de poência é elevado [4] e, associado a ouras condições necessárias para a sua uilização, como o uso dos conversores elerônicos, suas aplicações coninuam sendo limiadas. Nese senido, a uilização de lâmpadas convencionais como a fluorescene e a de vapor de sódio coninuará sendo fundamenal por mais alguns anos. Neses úlimos anos, a preocupação com a qualidade da energia elérica fornecida pelos sisemas de disribuição de energia em sido faor decisivo no desenvolvimeno de novas ecnologias voladas aos sisemas elerônicos processadores de energia, principalmene devido às exigências das normas écnicas, como as da Inernaional Elecroechnical Commission (IEC) e as do Insiue of Elecrical and Elecronics Engineers (IEEE), que regulamenam a uilização deses equipamenos eleroelerônicos. Nas aplicações que se consomem baixas poências como, por exemplo, em sisemas de iluminação, a uilização de novas écnicas que realizam a correção do faor de poência, de modo a minimizar o coneúdo harmônico manendo o faor de poência próximo da unidade, é exremamene araiva [5-8]. Assim, visando a redução dos cusos de implemenação, normalmene se uiliza opologias com eságio único, ou seja, o eságio inversor e o de correção do faor de poência do reaor operam de forma inegrada [7-4]. Uma das écnicas mais eficiene e alamene difundida nos úlimos anos [14-1], que uiliza a inversão e a correção do faor de poência em um único eságio, é conhecida como Charge Pump [14]. Mesmo considerando os reaores Charge Pump clássicos [0] como sendo uma das melhores soluções para a correção do faor de poência por serem de baixo cuso, duas desvanagens podem ser ciadas. A primeira é que esas opologias somene são eficazes quando uilizadas junamene com um filro L-C de enrada, necessário para eliminação das harmônicas em ala frequência A segunda é que, em deerminadas poências, elas podem produzir um 937

2 faor de crisa na correne da lâmpada além dos limies especificados pelas normas écnicas. Sendo assim, os reaores que apresenarem soluções que permiam diminuir a quanidade de componenes, bem como o seu peso e volume como, por exemplo, a redução física dos elemenos eleromagnéicos (induores e ransformadores) ou a reirada de alguns desses componenes, manendo a esruura denro dos limies das normas écnicas, esarão sempre à frene das demais para uma possível aplicação comercial. Nese rabalho será apresenada uma família de reaores baseada no conceio Charge Pump, porém com menor número de componenes, elevado faor de poência e rendimeno, além de poder ser aplicada em poência de aé 50 W saisfazendo a norma ABNT NBR 14418:011 em relação ao faor de crisa [9]. Desa forma, êm-se esruuras de reaores elerônicos que podem ser uilizados pela indúsria de iluminação que aende uma demanda de cerca de 0% da energia consumida []. II. EVOLUÇÃO TOPOLÓGICA A família de reaores apresenadas em [15] baseia-se no conceio Volage Source Charge Pump Power Facor Correcion (VS-CPPFC) que, embora apresene um número muio reduzido de componenes, ainda possui as desvanagens do baixo rendimeno e a elevada ensão do barrameno DC, limiando a suas aplicações em baixa poência, principalmene para as lâmpadas fluorescenes compacas. Visando ober elevado rendimeno, bem como um nível de ensão de barrameno DC reduzido, as opologias proposas nese rabalho possuem caracerísicas de saída em fone de correne, ou seja, Coninuous Inpu Curren Charge Pump Power Facor Correcion (CIC-CPPFC) [16]. A Figura 1.a mosra o reaor CIC-CPPFC com o filro - de enrada e um induor Boos alimenando duas lâmpadas. Com o deslocameno do induor para anes da pone reificadora e a simples mudança do pono x para o anodo de, orna-se possível a reirada do diodo D y, como mosra a Figura 1.b [18]. Nesa configuração, a inegração enre o circuio ressonane (eságio inversor) e o eságio de enrada é manida e a correção do faor de poência no reaor é obida de forma naural. Esa esruura maném as mesmas caracerísicas do CIC-CPPFC, ou seja, a reirada do diodo D y reduz o número de componenes do reaor, porém não raz benefícios quano ao faor de crisa na lâmpada e a DHT (Disorção Hormônica Toal) da correne de enrada. Esa aleração orna o circuio simérico com o acréscimo de um capacior em paralelo com o diodo, como mosra a Figura 1(c), muda o funcionameno da esruura original e, como consequência, melhora o faor de crisa sobre a lâmpada, manendo a DHT da correne de enrada denro das especificações das normas. Analisando a Figura 1.c, pode-se verificar que, como exise um caminho direo enre o eságio inversor e o eságio de enrada, o induor do filro de enrada assume duas funções durane a operação do reaor. Em baixa frequência ele aua como filro passa baixa e em ala frequência como um induor Boos, reforçando a ação do induor. Logo, pode-se afirmar que, com o aumeno da sua magniude (induância), não há mais a necessidade de se uilizar o induor. Nese caso, o capacior deve ser projeado para valores pequenos (unidades de nf) ou reirado do circuio, pois o reaor apresena caracerísicas de funcionameno semelhanes a de um reificador Boos com correção do faor de poência. A Figura 1.d apresena o reaor sem o induor. v D D D D x x x C p C p C p x Fig. 1. (a) Reaor CIC-CPPFC [1]; (b) Reaor CIC-CPPFC sem Dy; (c) Reaor CIC-CPPFC com dois capaciores Charge Pump e C p ; Reaor sem o induor. Aravés de uma análise dealhada da Figura 1.d, pode-se demonsrar que, além dos capaciores e C p variarem suas cargas simulaneamene na frequência de comuação, a fone fornece correne para o circuio com possíveis ondulações nesa mesma frequência. Logo, durane a condução do inerrupor, a fone assume oda a correne dos circuios ressonanes e durane o bloqueio (condução de S ), as correnes dos circuios ressonanes circulam por, sem passar pela mesma fone. Com a divisão do pono x em dois ponos e x, cada um conecado em um braço da pone reificadora (por exemplo no anodo de e x no anodo de ), como mosra a Figura.a, a fone, para cada meade do período de comuação, conduzirá a correne de um dos circuios ressonanes, passando a fornecer correne com possíveis ondulações com o dobro da frequência de comuação. Quano aos capaciores e C p, cada um variará sua carga durane a meade do período de comuação do reaor. Aravés das figuras que serão apresenadas durane o princípio de (a) (b) (c) (d) C r C r C r C r C d C d C d C d D y C p L B L B L B L B S S S S 938 Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013

3 funcionameno, poderá ser observado com mais clareza a siuação de cada capacior Charge Pump. Desa forma, além dos valores máximos insanâneos da correne de enrada ficarem reduzidos pela meade, o valor do induor do filro ambém diminui, não somene em magniude como ambém fisicamene, pois ele passa a auar com o dobro da frequência de comuação do inversor. Com a uilização dos dois ponos e x, as correnes dos circuios ressonanes se alernam circulando pela fone. Iso faz com que os capaciores e C d, além de agirem como componenes ressonanes, ambém passam a auar como capaciores de filro em baixa frequência. Desa forma, o capacior do filro de enrada pode ser reirado e o induor passa a ser um induor Boos, como mosra a Figura.b. A uilização de dois induores acoplados magneicamene, como mosra a Figura.c, não alera o funcionameno do reaor, porém reduz o coneúdo harmônico em ala frequência da correne de enrada e permie ober a variação opológica apresenada na Figura.d. Com os capaciores e C p conecados direamene à carga do eságio inversor (circuio ressonane), enconra-se a Figura.e. Esa conexão alera a forma com que eses capaciores auam no circuio, porém se maném a caracerísica CIC-CPPFC. As opologias proposas nese grupo de reaores manêm as caracerísicas mais imporanes dos CIC-CPPFC, porém a reirada do filro de enrada reduz consideravelmene o número de componenes que os consiuem. Quano ao funcionameno deses reaores, o fornecimeno da correne da fone de alimenação para o circuio com possíveis ondulações com o dobro da frequência de comuação, permie a redução física dos induores s. Sendo assim, além da quanidade de componenes ser menor, o peso e o volume ambém são reduzidos. Considerando odas esas caracerísicas, eses reaores se desacam enre odos os que uilizam a inegração enre o eságio inversor e o eságio PFC, ornando-os muio araivos para uma possível aplicação comercial. Nese rabalho, é implemenada a opologia proposa na Figura.b, por não necessiar da uilização de um induor Boos acoplado. No enano, odas as ouras possuem caracerísicas semelhanes quano ao rendimeno (η), Faor de Poência (FP), Faor de Crisa (FC) e Disorção Harmônica Toal (DHTi) da correne da fone de alimenação de enrada, conforme apresenadas na TABELA I. Eses dados foram obidos aravés de simulações realizadas por compuador para duas lâmpadas T5 de 54 W. TABELA I Caracerísicas das opologias proposas na Figura. TOPOLOGIAS η (%) FP FC DHTi (%) Figura.a 95 0,99 1,50 1,0 Figura.b 95 0,99 1,57 8,0 Figura.c 95 0,99 1,58 9,7 Figura.d 95 0,99 1,53 7,0 Figura.e 91 0,99 1,57 9,0 III. PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO EM REGIME PERMANENTE Como o princípio de funcionameno do circuio é o mesmo para o semiciclo posiivo e negaivo da rede, e ambém em função da simeria do circuio em um período de Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013 comuação em ala frequência, apresena-se apenas meade das eapas de um período de comuação denro do semiciclo posiivo da rede. Durane a descrição das eapas de funcionameno e do equacionameno, foram consideradas algumas simplificações para a análise do circuio: A ondulação da ensão (ensão sobre ) será desprezada; A ensão nos erminais da fone de enrada será considerada consane durane um período de comuação; A correne de enrada será considerada consane em odo o período de comuação; As correnes dos circuios ressonanes serão consideradas fones de correnes igualmene ideais; Todos os componenes serão considerados ideais. x x D 1 D 1 D 1 D D x x x C p C p C p C p C p Fig.. Topologias Proposas: (a) Reaor sem o induor com dois ponos e x ; (b) Reaor sem o induor e sem o capacior de filro ; (c) Reaor com induores acoplados sem o capacior de filro ; (d) Variação opológica da Fig. (c); (e) Reaor sem filro de enrada e capaciores Charge Pump conecados direamene nos circuios ressonanes. (a) (b) (c) (d) (e) C r C r C r C r C r C d C d C d C d C d L B L B L B L B L B S S S S S 939

4 Primeira Eapa ( 0-1 ): No insane 0, S é comandado a bloquear. Como as correnes dos induores e L B não podem mudar de senido insananeamene, o diodo D T1 começa a conduzi-las. A parir dese insane, começa a se descarregar enquano que os induores e L B reduzem suas cargas fornecendo energia para o capacior. Nesa eapa de operação, não há variação de carga do capacior C p e o induor esá armazenando energia. Esa eapa ermina quando as correnes dos induores e L B chagam a zero e o capacior se descarrega oalmene. Nese insane, enra em condução. A Figura 3 represena esa eapa de operação. Segunda eapa ( 1 - ): No insane 1, fica oalmene sem carga e a correne de chega a zero, levando-o ao bloqueio. A parir dese insane, C p começa a se carregar com pare da correne do induor L B enquano a correne de circula por e. Nesa eapa, fornece energia aé o insane em que C p alcança sua carga máxima. Esa eapa ermina quando é comandado a bloquear e S comandado a conduzir. A Figura 4 apresena esa eapa de operação. comuação vola a se repeir. A Figura 6 apresena esa eapa de operação. D Fig. 5. Terceira eapa ( 3 ). D Fig. 6. Quara eapa ( 3 4 ). C p C p i 1 i C r i 1 i C r C d C d L B L B S S D T1 D T D T1 D T D T1 A Figura 7 apresena as formas de ondas eóricas em regime permanene do reaor para um período de comuação. i 1 i C d L B i D C p C r S D T Fig. 3. Primeira Eapa ( ). i D T1 i Cp1 i 1 i D C p C r C d L B S D T i Cp Fig. 4. Segunda Eapa ( ). Terceira eapa ( - 3 ): No insane, é bloqueado e S comandado a conduzir. Como as correnes dos induores e L B não podem variar insananeamene, D T começa a conduzi-las. A parir dese insane, C p começa a se descarregar enquano que as correnes dos induores e L B decrescem fornecendo energia para o capacior. Nesa eapa de operação, não há variação de carga do capacior e o induor esá armazenando energia. Esa eapa ermina quando as correnes dos induores e L B chagam a zero e o capacior C p se descarrega oalmene. Nese insane, enra em condução. A Figura 5 apresena esa eapa de operação. Quara eapa ( 3-4 ): No insane 3, C p fica oalmene sem carga e a correne de chega a zero levando-o ao bloqueio. A parir dese insane, começa a se carregar com pare da correne do induor enquano a correne de L p circula por e S. Nesa eapa fornece energia aé o insane em que C P1 alcança sua carga máxima e passa a receber energia. Esa eapa ermina quando S é comandado a bloquear e comandado a conduzir e um novo período de v Cp v Cp1 i D4 i D (μs) Fig. 7. Formas de ondas eóricas para um período de comuação. IV. ANÁLISE MATEMÁTICA Aravés das eapas de operação do reaor, pode-se ober as equações que represenam o seu princípio de funcionameno. Observa-se que não há a necessidade de uilizar odas as eapas de operação, viso que algumas delas são repeiivas em ermos de análise maemáica e, desa forma, não afeam 940 Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013

5 os resulados dos valores das grandezas que são calculadas. Com esas equações, são definidos os valores dos parâmeros que compõe o mesmo. Na análise apresenada, são uilizadas as eapas que esão enre o inervalo de empo 1 a 3, ou seja, o inervalo desde a enrada em condução aé o bloqueio de. É nese inervalo de empo que ocorre a variação de carga no capacior C p, permiindo que as equações definidas nesas eapas deerminem os valores do induor e do capacior C p. Como a variação de carga do capacior é idênica à variação de C p, não há a necessidade de se repeir a análise para o inervalo de empo que ocorre esa variação. Porano, a equação que deermina C p é a mesma que define. Para a análise do reaor em regime permanene serão admiidas algumas considerações maemáicas. A ensão da fone de alimenação de enrada do reaor é represenada por (1). P (1) A correne em cada um dos circuios ressonanes do inversor é represenada por (). () A ensão sobre o capacior C p é definida por (3). di () vcp() v() V (3) B d Derivando-se (3), em-se: dvcp() di () (4) d d Aplicando a primeira lei de Kirchhoff no pono x emse: i () icp () i() (5) Sabendo-se que: dvcp() icp() Cp (6) d Subsiuindo (4) em (6) e o resulado em (5), em-se: di () i () Cp I P sin( s ) (7) d Resolvendo a equação diferencial de segunda ordem de (7), enconra-se a função variável no empo que represena i (). Logo: v () VB i ( ) IP sin( ) cos( 0 ) sin( 0 ) K (8) Z0 Onde: 1 1 0, Cp e Z0 C Z p 00 Cp e 0 K I P sin( s ) sin( ) cos( 0 ) 0 (9) s 0 s I P cos( ) sin( 0 ) 0 s 0 Considerando que:, e Onde: T s é o período de comuação do eságio inversor e 1 = 0, 3 = T s A correne média de enrada, durane um período de comuação é dado por (10), ou seja: v () VB Imed 1cos( ) Z0 IP sin( ) sin( ) 1 (10) I cos( ) 1 cos( ) 1 Lr Fazendo 0, em-se: 1cos( ) Imed v() K (11) 1 Z0 Onde: 1cos( ) 1cos( ) K1 VB I (1) P Z0 ( 1) O faor de poência é uniário quando K 1 =0, logo: 1cos( ) 1cos( ) 0 VB I (13) P Z0 ( 1) Trabalhando-se (13), em-se: ( 1) 1cos( ) IP V B (14) 1cos( ) Z0 e 1cos( ) I P ( 1) V (15) B 1cos( ) Z 0 Aravés do balanço enre a poência de enrada e a de saída, pode-se deerminar o valor de C p em função das variáveis conhecidas do sisema. A poência insanânea e a poência média insanânea de enrada são definidas por (16) e (17) p () v() i () (16) in () 0 () (17) 1 Pin v i d Com a condição de faor de poência uniário obém-se: 1cos( ) Pin v() (18) Z0 Sabendo-se que: (19) onde η é o rendimeno e P ou é a poência média de saída do reaor e e P v () (0) Subsiuindo (19) e (0) em (18) em-se: C ou p VP V P 1 fs 1cos( ) in 4 fs p (1) 1 L () C Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai

6 Esudos de simulação por compuador mosram que as melhores resposas obidas, ano para a correção do faor de poência quano para o valor da ensão de barrameno e o valor do faor de crisa, são para valores de α maiores que 0,4, conforme apresenado na TABELA II. No enano, podese observar que, na medida em que α aumena a ensão de barrameno ambém aumena sendo ese um faor deerminane para a sua especificação [5]. Nese rabalho, o valor de α uilizado para a definição dos valores eóricos de C p e é de 0,5. TABELA II Caracerísicas de saída do reaor em função da variação de α α =C p FP FC DHTi (%) 0,1 50 nf 101 μh 0,98 1,50 01,0 305 V 0, 65 nf 3,90 mh 0,99 1,6 9,0 305 V 0,3 30 nf 3,75 mh 0,99 1,8 54,0 305 V 0,4 18 nf 3,5 mh 0,99 1,7 13, V 0,5 1 nf 3,3 mh 0,99 1,55 9, 335 V 0,6 9,5 nf,96 mh 0,99 1,55 9,5 355 V 0,7 7,8 nf,75 mh 0,99 1,57 8,8 375 V 0,8 6,85 nf,31 mh 0,99 1,58 7,3 390 V 0,9 6,3 nf 1,98 mh 0,99 1,6 5,9 40 V A TABELA III apresena os valores e as especificações dos componenes implemenados. Observa-se que, em relação aos valores apresenados na TABELA II, houve a necessidade de ajusar, C p e para garanir que as lâmpadas funcionassem próximas às suas poências nominais. Fig. 8. Variação de em função da poência da lâmpada P ou e da frequência de comuação. A Figura 8 apresena a curva de C p em função de f s e P ou. Pode-se observar que os valores de C p são inversamene proporcionais à f s e direamene proporcionais a P ou. O gráfico apresenado na Figura 9 mosra que na medida em que se elevam os valores da frequência de comuação e da poência da lâmpada, o induor Boos ende a diminuir. Eses dados são imporanes nas aplicações onde é necessário rabalhar com esruuras mais compacas como nos casos de algumas lâmpadas fluorescenes. V. RESULTADOS EXPERIMENTAIS Para a obenção dos resulados experimenais, foi implemenado um proóipo com comando auo-oscilane para alimenar duas lâmpadas T5 de 54 W. O projeo dos componenes do ransformador do comando auo-oscilane, que opera na sauração, pode ser elaborado aravés das meodologias apresenadas em [6-8]. Os parâmeros para cálculos dos elemenos do circuio são: frequência de comuação 50 khz, valor de pico da ensão senoidal de enrada igual a 311 V, rendimeno de 90% e α=0,5. A Figura 10 apresena o diagrama elérico do proóipo implemenado. TABELA III Valores e especificações dos componenes implemenados Parâmeros Valores 3,7 mh =C p 15 nf =L B 1,5 mh = C r 1 nf = C d 33 nf R B1=R B 68 Ω R 1=R 1K Ω 47 μf/450 V =D = = 1N4937 D 5 1N4936 Z 1=Z = Z 3=Z 4 1N7446 L Transformador de pulso TP=13 μf; L TS1=L TS = 460 μf NT15-TH50 1/18/18 =S IRF kω R 5 Fig. 9. Variação de em função da poência da lâmpada P ou e da frequência de comuação. Cp1 D D1 D4 D3 Cp Cr1 Cd1 Cd Cr LB1 LB S1 Z1 LTP Z S Z3 Z4 Fig. 10. Diagrama elérico do proóipo implemenado. Os valores dos resulados experimenais obidos são apresenados na TABELA IV. TABELA IV Resulados experimenais obidos Parâmeros Valores P in 14 W P ou x56 W 354 V (ensão máxima) η 90,3 % DHT 5 % Faor de Poência 0,98 Faor de crisa 1,68 A Figura 11 apresena a ensão e a correne de enrada do reaor. A DHT oal da correne de enrada é igual a 5% com nenhuma harmônica individual fora das especificações da norma IEC Classe C, conforme mosrado na RB1 RB LTS1 R5 D5 LTS1 Diac C1 CB 94 Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013

7 Figura 1. A poência oal (arco + filamenos) enregue para cada lâmpada é de 56 W correspondendo a um rendimeno do reaor igual a 90,3 %. Fig. 11. Tensão e correne de enrada do reaor. (escalas - v: 100 V/div; i: 500 ma/div; : 4 ms/div) i() Especro harmônico da IEC Casse C Especro harmônico do reaor Fig. 13. Envolória em baixa frequência da correne em uma das lâmpadas com faor de crisa de 1,68 (escalas - i: 500 ma/div; : 5 ms/div). i() Fig. 14. Tensão e correne em uma das lâmpadas na frequência de comuação (escalas - v: 50 V/div; i: 500 ma/div; :10 μs/div). Fig. 1. Especro harmônico da correne de enrada do reaor saisfazendo a IEC Class C. A Figura 13 apresena a envolória em baixa frequência da correne em uma das lâmpadas. O faor de crisa obido é de 1,68, enconrando-se abaixo do valor máximo especificado pela norma ABNT NBR 14418:011, que raa da prescrição de desempenho de reaores para lâmpadas fluorescenes. Na Figura 14 êm-se a ensão e a correne em uma das lâmpadas em ala frequência. Pode-se observar que suas formas são muio semelhanes à de uma senóide. Na Figura 15 em-se a ensão do barrameno CC (capacior ) durane o processo de parida da lâmpada. Verifica-se que seu valor máximo ambém se enconra denro das especificações dos componenes uilizados no reaor. Na Figura 16, êm-se a ensão sobre uma das lâmpadas durane o processo de parida. Observou-se, durane os ensaios, que o valor máximo pode alcançar a ordem de 1 kv. No enano, os valores nesa ordem aconeceram esporadicamene. Foram observados valores na ordem de 700 V a 1 kv. Pelo fao do empo de parida da lâmpada esar abaixo de 400 ms, caraceriza-se o reaor como sendo do ipo parida insanânea. A Figura 17 apresena a forma de onda da ensão e da correne em um dos inerrupores. Verifica-se que a comuação é pouco dissipaiva pelo fao de que os inerrupores uilizados (IRF840) apresenam uma elevada capaciância inrínseca de saída, ornando a comuação sob ensão nula (ZVS). Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013 Fig. 15. Tensão do barrameno CC durane o processo de parida; (escalas - v: 100 V/div; : 0 ms/div). VI. CONCLUSÃO Nese rabalho é apresenado um grupo de reaores que uilizam a écnica CIC-CPPFC. Verificou-se que com a oimização do circuio, aproveiando os componenes para rabalharem em oda faixa de frequência, conseguiu-se reirar o filro - das principais esruuras proposas. Desa forma, as opologias apresenadas êm como principal caracerísica um reduzido número de componenes, o que proporciona um baixo peso, volume e cuso. Aravés dos resulados experimenais uilizando o comando auo-oscilane, validou-se a meodologia de projeo 943

8 aplicada e verificou-se que não exise qualquer ipo de resrição quano a sua aplicação, ornando as opologias proposas araivas para as aplicações comerciais, independenes do nível de poência e do ipo de lâmpada empregado. Por fim, exise a possibilidade de se aprimorar as opologias proposas para operarem com processo de ignição para um empo superior a 400 ms e caracerizar eses reaores como reaores com parida rápida. Iso propicia um menor desgase dos elerodos das lâmpadas e evia que haja uma redução da vida úil das mesmas. Fig. 16. Tensão em uma das lâmpadas durane o processo de parida (escalas - v: 50 V/div; : 0 ms/div). i S1 () Fig. 17. Tensão e correne em um dos inerrupores (escalas - v: 100 V/div; i:1 A/div; :4 μs/div). REFERÊNCIAS v S1 () [1] M. Neary, M. Quijano, Solid sae lighing for indusrial locaions, Peroleum and Chemical Indusry Conference, 009. [] M.R. Krames, O.B. Shchekin, M.M. Regina, G.O. Mueller, L. Zhou, G. Harbers, G. Craford, Saus and Fuure of High-Power Ligh-Emiing, Journal of Display Technology, vol. 3, no., pp , 007. [3] D.A. Seigerwald, J.C. Bha, D. Collins, R.M. Flecher, M.O. Holcomb, Illuminaion Wih Solid Sae Lighing Technology, Seleced Topics in Quanum Elecronics, Vol. 8, no., pp , 00. [4] J.Y. Tsao, M.E. Colrin, M.H. Crawford,; J.A. Simmons, Solid-Sae Lighing: An Inegraed Human Facors, Technology, and Economic Perspecive, Proceedings of he IEEE, vol. 98, pp , 010.] [5] S.C. Wang ; Y.H. Liu ; S.S. Chiang ; Y.Y. Chen ; C.W. Huang, High-power-facor elecronic ballas for T5 fluorescen lamp wih muliple dimming inerfaces, Indusrial Elecronics and Applicaions (ICIEA), 01. [6] W.F. Ray, R. M. Davis, The Definiion and Imporance of Power Facor for Power Elecronic Converers, Proc. European Conference on Power Elecronics and Applicaions (EPE), pp , [7] M.F da Silva, J. Frayag, M.E. Schliler, N.B. Chagas, T. Marchesan, M.A.D Cosa, A.R. Seidel, J.M. Alonso, R.N do Prado, Dimmable high power facor singlesage elecronic ballas for elecrodeless fluorescen lamps, Indusry Applicaions Sociey Annual Meeing (IAS), 01. [8] J.M Alonso, J. Viña,; D.G. Vaquero, G. Marínez, R. Osorio, Analysis and Design of he Inegraed Double Buck Boos Converer as a High-Power-Facor Driver for Power-LED s, IEEE Transacions on Indusrial Elecronics, vol. 59, pp , 01. [9] A.L. Fuerback, C. da S Posiglione, C.B. Nascimeno, D.C. Marins, A.J.Perin, Near-Uniy Power Facor Elecronic Ballas Based on Inegraion Techniques o Drive High-Inensiy Discharge Meal Halide (HID MH) s, IEEE Transacions on Indusrial Elecronics, vol. 59, pp , 01. [10] J.A. Alves, A. J. Perin, I. Barbi, An Elecronic Ballas wih High Power Facor for Compac Fluorescen, IEEE Indusry Applicaion Sociey Annual Meeing, pp , [11] C.S. Moo, K.H. Lee, Cheng, H.L. W.M. Chen, A. Single-Sage High-Power-Facor Elecronic Ballas Wih ZVS Buck Boos Conversion, IEEE Transacions on Indusrial Elecronics, vol. 56, no. 4, pp , 009. [1] C. Ekkaravarodome, A. Nahakaranakule, I. Boonyaroonae, Single-Sage Elecronic Ballas Using Class-DE Low-di/d Curren-Source Driven Recifier for Power-Facor Correcion, IEEE Transacions on Indusry Applicaions, 010. [13] J.C. Hsieh, J.L., Novel Single-Sage Self- Oscillaing Dimmable Elecronic, IEEE Transacions on Indusry Applicaions, 009. [14] J. Qian, F.C. Lee, Charge Pump Power - Facor - Correcion Technologies Par I: Concep and Principle, IEEE Transacions on Power Elecronics, vol. 15, no. 1, pp , 000. [15] C.B. Nascimeno, A.J. Perin, High Power Facor Elecronic Ballas for Fluorescen s wih Reduced Inpu Filer and Low Cos of Implemenaion, IEEE Transacions on Indusrial Elecronics, Vol. 55, no., pp , 008. [16] J. Qian, F.C. Lee, A New Coninuous Inpu Curren Charge Pump Power Facor Correcion (CIC-CPPFC) Elecronic Ballas, IEEE Indusry Applicaion Sociey Annual Meeing, pp , [17] M.S. Moisin, e all, Ballas Circui for Fluorescen, Unied Saes Paen , [18] E.I. Pereira, C.B. Nascimeno, A.J. Perin, Elecronic ballas for fluorescen lamps wih he PFC sage inegraed wih he resonan inverer, 35h Annual IEEE 944 Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai.013

9 Power Elecronic Specialiss Conference, pp , 004. [19] C.B. Nascimeno, E.I. Pereira, A.J. Perin, Low Cos High Facor Elecronic Ballas wih no Inpu Filer, 36h Annual IEEE Power Elecronic Specialiss Conference, pp , 005. [0] J. Qian, F.C. Lee, Charge Pump Power - Facor - Correcion Technologies Par II: Ballas Applicaions, IEEE Transacions on Power Elecronics, vol. 15, n o 1, pp , 000. [1] R.L., H.Y. Liu, H.M. Shih, AC-Side CCMCS CP PFC Elecronic Ballas, IEEE Transacions on Power Elecronics, vol., no. 3, pp , 007. [] W. Paul, T. Saoshi, Ligh's Labour's Los: Policies for Energy-Efficien Lighing, Inernaional Energy Agency, pp. 5-30, 006. [3] I. Takahashi, Power Facor Improvemen of a Diode Recifier Circui by Diher. In Conf. Rec. IEEE-IAS Annual Meeing, pp , [4] T.F. Wu, C.H. Chang, Z.R. Liu, Ripple-Free, Single- Sage Elecronic Ballass wih Diher-Booser Power Facor Correcor, IEEE Indusry Applicaions Sociey, pp , [5] C. da S Posiglione, C.B. Nascimeno, A.J. Perin Single-Sage Power Facor Correcion AC-DC Converer Based on Coninuous Inpu Curren Charge- Pump Topologies Power Elecronics Specialiss Conference, 008. [6] R. Seidel, A.F.E. Bisogno, R.N. do Prado, A Design Mehodology for a Self-Oscillaing Elecronic Ballas, IEEE Transacions on Indusry Applicaions, vol. 4, pp , 007. [7] F. Tao; Q. Zhao, F.C. Lee, N. Onishi, Self-oscillaing elecronic ballas wih dimming conrol, Power Elecronics Specialiss Conference, vol. 4, pp , 001. [8] E.M.,Sá Júnior, Esudo de esruuras de reaores elerônicos para LEDs de iluminação. Tese de Douorado, UFSC, 010. [9] ABNT NBR 14418:011, Reaores elerônicos alimenados em correne alernada para lâmpadas fluorescenes ubulares Prescrições de desempenho. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 011. Arnaldo José Perin possui graduação em Engenharia Elerônica pela Ponifícia Universidade Caólica do Rio Grande do Sul (1977), mesrado em Engenharia Elérica pela Universidade Federal de Sana Caarina (1980) e douorado em Genie Elecrique - Insiu Naional Polyechnique de Toulouse (1984). Aualmene é professor iular aposenado, auando como Professor Volunário na Universidade Federal de Sana Caarina. Tem experiência na área de Engenharia Elérica, com ênfase em Elerônica de Poência, auando principalmene nos seguines emas: correção do faor de poência, conversores muliníveis, inversores, modulação, comuação suave e sisemas de iluminação. DADOS BIOGRÁFICOS Claudinor B. Nascimeno obeve os íulos de graduação, mesrado e douorado em engenharia elérica pela Universidade Federal de Sana Caarina nos anos de 1994, 1996 e 005, respecivamene. Aualmene é professor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná onde ocupa a função de Coordenador do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elérica Campus Pona Grossa. Tem experiência na área de engenharia elérica com ênfase em elerônica de poência, auando principalmene nos seguines emas: sisemas elerônicos para iluminação, conversores esáicos de energia elérica, correção do faor de poência e écnicas de conroles lineares e não-lineares aplicadas a conversores. Elerôn. Poên., Campo Grande, v.18, n., p , mar./mai