Güç LED`li aydınlatma uygulamaları için tek katlı güç faktörü düzeltmeli sürücülerin tasarımı ve gerçekleştirilmesi

Abstract

Günümüzde, LED sürücü devre yapısı üzerinde yapılan çalışmalar büyük önem taşımaktadır. Güç elektroniğindeki gelişmelere bağlı olarak LED sürücü devrelerde, farklı güç dönüştürücü devre yapıları kullanılmaktadır. Bu devre yapıları hem giriş güç faktörünün düşmesine hem de şebekeye yüksek derecede harmonikler enjekte edilmesine neden olmaktadır. Bu yüzden LED sürücüler, güç faktörü ve harmonik içeriği bakımından standartlarda belirtilen değerleri sağlamalıdır. Bu standartların AC-DC dönüştürücü yapılı aktif güç faktörü düzeltme yapıları ile sağlanması öngörülmektedir. Bu çalışmada başlıca LED sürücülere ilişkin tek fazlı güç faktörü düzeltme (GFD) teknikleri sınıflandırılmıştır. Bu sınıflandırmaya göre yaygın olarak kullanılan pasif filtreler ile GFD'li LED sürücü devre yapıların tasarımları incelenmiş ve simülasyonları gerçekleştirmiştir. Ayrıca AC-DC dönüştürücü tabanlı Flyback yapıda güç faktörü düzeltme prosesi tartışılmıştır. Bu çerçevede tek katlı GFD'li Flyback dönüştürücü yapının kesintili iletim modunda (DCM) uygulaması gerçekleştirilmiştir. Farklı gerilim seviyelerindeki uygulamalar için LED sürücünün güç faktörü (GF), toplam harmonik bozulması (THD) ve verimlilik değerleri gözlenmiştir. Flyback LED sürücünün uluslararası harmonik standart değerlere uyumluluğu incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda Flyback LED sürücünün pasif filtre esaslı devrelere göre daha verimli, daha az THD'ye ve daha yüksek GF'ye sahip olduğu gözlemlenmiştir.

Nowadays, various important studies have been conducted on LED driver circuits in recent years. Different power converter circuits are often used in LED driver circuits depending on the developments in the power electronics. These circuits both decrease input power factor and lead to high harmonic injection to the electric distribution network. So every LED drivers should comply with the standarts about power factor and harmonic content. It is assumed that these standarts are accomplished with power factor correction structures with AC-DC converters. This study mainly classifies about single phase power factor correction techniques on LED driver circuits. Based on this classification, passive filters and LED driver circuits with power factor correction were designed and simulated. In addition, power factor correction in the flyback structure with AC-DC converter based was also analyzed. In this context, a single-phase PFC flyback was put through discontinuous conduction mode application. Flyback LED driver's power factor, total harmonic distortion and efficiency rates were observed at different voltage levels. The conformity of LED driver to the international harmonic standards (IEC-61000-3-2) was analyzed using the application results. The results of the analysis show that flyback LED driver was more efficient, led to less total harmonic distortion and higher power factor compared to passive filter circuits.