Diseño y construcción de un prototipo de balastro electrónico de alta frecuencia y bajo costo para tubos fluorecentes de 40w.

Abstract

Esta tesis tiene como principal objetivo el análisis, diseño, modelación y simulación de un circuito de balastro electrónico para lámparas fluorescentes de 40w. El balastro se diseñó y modeló integrando 2 etapas que comparten un circuito de control: un convertidor reductor-elevador monofásico que actúa como corrector de factor de potencia y un inversor resonante clase E, etapas que en conjunto tienen un excelente factor de potencia. Tanto el convertidor como el inversor trabajan a una frecuencia de conmutación de 20kHz, lo que permitió que compartan un solo conmutador (IGBT). La conmutación entre el voltaje necesario para poder encender la lámpara (voltaje alto) y el requerido para el funcionamiento permanente de la misma (voltaje nominal) se efectúa mediante variación de ciclos de trabajo de señales de onda cuadrada de 20kHz generadas por el circuito de control mediante integrados LM555 en el circuito de control, configurados respectivamente para cada ciclo de trabajo requerido. La modelación y simulación se efectuó mediante software especializado para este propósito como Psim, Psise, MATLAB y Proteus. Los resultados obtenidos de estas simulaciones muestran que el modelo de circuito de balastro propuesto presenta ventajas importantes sobre otros balastros previamente evaluados mediante pruebas de laboratorio. Entre las ventajas más significativas cuentan: factor de potencia prácticamente unitario, distorsión armónica total en la corriente de entrada baja (18.23%), formas de onda homogéneas tanto de corriente como de voltaje, bajo estrés por conmutación. El modelo de balastro propuesto es susceptible de mejoría buscando alternativas de filtros de potencia y tecnologías nuevas para compactar su volumen y mejorar su eficiencia y distorsión armónica total que ingresa a la red eléctrica.