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ObjetivoConstrução de uma estrutura de estágio únicopara o acionamento de Lâmpadas de VaporMetálico(MH) de 70W.      Estud...
Lâmpada HID ─ MH?                                                          Vapor Hg                                       ...
Lâmpada HID ─ MH! Resistor?                                Precisão                                                       ...
Ressonância acústica! Como evitar?        Evitando-se as oscilações de potência do                         arco           ...
Potência Constante! CC+AC?• Controle Linear (corrente CC);• “–∆RL” → Oscilações na transição;              ∆I L• Maximizar...
Estruturas PFC + CC + IACQ      ↓ Volume      Eficiência↑THD                    ∆I L                    ──                ...
Estrutura Estágio Único PFC+IACQ                    “Linear”       Inversão      Ressonante               Baixa Freqüência...
PFC “Linear” - Projeto• Devido ao MCD de I Lf a corrente  de entrada é função de P O ;       Vp                           ...
PFC “Ressonante” - Projeto• A elevação de f o permite aredução  dos elementos passivos deentrada;                         ...
ReferênciasCataforeseoFischer E. “Axial Segregation of additives in mercury-metal-halidearcs”. Journal of Applied Physics,...
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Apresentação Lampadas Vapor Metálico

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Apresentação Lampadas Vapor Metálico

  1. 1. Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia ElétricaReator Eletrônico para Lâmpadas de Alta Intensidade de Descarga Patente Nº 123456 Início:01/10/2006 Previsão do término:01/10/2010 Requerentes: André Luiz Fuerback, M. Sc. Arnaldo José Perin, Dr. Ing. Instituto de Eletrônica de Potência
  2. 2. Reatores – Prós e Contras Reatores ReatoresConvencionais Eletrônicos Volume ↑ Volume ↓ Eficiência ↓ Eficiência ↑ Robustez ↑ Custo ↑ Custo ↓ ∆Po cteSensível ∆Vin ↑ Lâmpada Sens ∆Vin ↓ HID–MH Correção Ressonância ∆Po Dimmerização Ressonância 2
  3. 3. ObjetivoConstrução de uma estrutura de estágio únicopara o acionamento de Lâmpadas de VaporMetálico(MH) de 70W. Estudo das característicaselétricas das lâmpadas HID─MH; Levantamento das estruturas jáutilizadas; Determinação da técnica deacionamento mais adequada; 3
  4. 4. Lâmpada HID ─ MH? Vapor Hg (1-20atm) I Tubo de Descarga + → MH Br Aditivos Sílica ou Cerâmico (0.01–0.1atm) Cl 20W ≤ PO ≤ 1.8kW Maior Densidade Espectro Eletromagnético [W/cm3] Tipo de Eficiência Temp. de Vida Útil Lâmpada [Lm/W] IRC cor [K] [h]Incandescente 10 – 15 100 2500 1000Fluorescente 55 – 85 65 – 85 4000 – 5000 7500Halógena 25 – 45 100 2900 – 3100 4000Sódio 80 – 140 20 – 25 1900 – 2100 30000Mercúrio 45 – 60 40 – 48 3900 – 4500 20000Metálico 75 – 100 70 – 90 3000 – 6000 20000 Elevados 4
  5. 5. Lâmpada HID ─ MH! Resistor? Precisão C He,MH V Lo σ r He,MH I Lo P irr ∆T ºC (r) ∆σ r (r) Modelo Incremental Modelo do PlasmaR eq C,P r ,R L ro RessonânicaHF R Los − ZL (s) = τ R eq Acústica ∆r? s+1 τ LF T ºC (r) Plasma P Lum R(r) I L ,V L Simplicidade PL 5
  6. 6. Ressonância acústica! Como evitar? Evitando-se as oscilações de potência do arco CC → Cataforese ∆σr T E “Separação dos Gases” Eletrodo Reignição C∆TºC RA ∆Po + LF “Senoidal” O S C Deformação ∆RL Arco AC Z L →R L Perturbações Destrutivas HF 6
  7. 7. Potência Constante! CC+AC?• Controle Linear (corrente CC);• “–∆RL” → Oscilações na transição; ∆I L• Maximizar ── → ∆P < 5% ∆I L o ∆t ── ∆t Ressonância em Largo Espectro dI L ----- dt 7
  8. 8. Estruturas PFC + CC + IACQ ↓ Volume Eficiência↑THD ∆I L ── ∆t Dois Estágios ─ Aprox. InicialTHD 8
  9. 9. Estrutura Estágio Único PFC+IACQ “Linear” Inversão Ressonante Baixa Freqüência 50 < f inv < fo → fs f o << 700 fsCorrenteEntradaf fund = 2f s Corrente Saída 9
  10. 10. PFC “Linear” - Projeto• Devido ao MCD de I Lf a corrente de entrada é função de P O ; Vp PO• α = ▬▬ → 1 reduz-se a THD; VO• I SWT = I Bal + I Lf e há a comutação fo = fs/6 forçada do interruptorCorrente Média ▬ TINV ativo  β2  π  ⋅  + atan  1   − β ⋅ π − 1ψ 1( α , D) α − ( 2⋅ D − 1) ⋅ D ⋅  2     2 2  2  2   β −1   β − 1    θ2  π  ⋅  + atan  1   − θ ⋅ π − 1ψ 2( α , D) α + ( 2⋅ D − 1) ⋅ ( 1 − D) ⋅  2     2 2  2  2   θ −1   θ − 1  θ ( α , D) := 2 Corrente Média Normalizada α + ( 2⋅ D − 1) VB 2 Ion ( ψ 1 + ψ 2) Io 2⋅ π⋅ fs ⋅ Lfβ ( α , D) := α − ( 2⋅ D − 1) 10
  11. 11. PFC “Ressonante” - Projeto• A elevação de f o permite aredução dos elementos passivos deentrada; PO(α,D) ? Vp• α = ▬▬ → 1 reduz-se a THD; VO• I SWT = I Bal + I Lf e há a comutação fo = fs/1.3 forçada do interruptor ativo Solução Analítica? 11
  12. 12. ReferênciasCataforeseoFischer E. “Axial Segregation of additives in mercury-metal-halidearcs”. Journal of Applied Physics, Vol 47,Nº 7, 1976;oLee A. Cross, Robert K. Willis, Loren L. Funk, M. Cem Gokay “Cataphoreticdistributions in metal-halide-He discharges”. Journal of Applied Physics,Vol. 47, Nº 6, Jun 1976;ModelosoBem-Yaakov, Sam “Modeling the High-Frequency Behavior of aFluorescent Lamp”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 45, Nº 6,Dec 1998;oJohn F. Waymouth “Metal Halide Lamps”. Proceedings of the IEEE, Vol 59, Nº4, April 1971;Alimentação Onda QuadradaoChing R. Lee, Kuan H. Chen, Chin S. Moo “Operanting Characteristics of Small-Wattage Metal Halide Lamps with Square Wave Current from 50Hz to50kHz”. IAC, 2003, 38th IAS Annual Meeting, Vol 2, Oct 2003;oWarren P. Moskowitz, Joseph A. Olsen “Method for Measuring Ripple Generated byna HID Ballast”. 10th Int. Symposium Science & Techn. Light Sources, Tolouse, July 2004. 12

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