T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   18 ,   No.   1 F e br ua r y   2020 ,   pp.   571 ~ 578   I S S N:  1693 - 6930,   a c c r e dit e F ir s G r a de   by  Ke me nr is tekdikti ,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I 10. 12928/ T E L KO M NI KA . v18i1. 13160     571       Jou r n al  h omepage ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   Pow e r   f ac t or  i m p r ov e m e n t  o n  L E D  l am p  d r iv e r   u si n   B IFR E D   c on ve r t e r       M oh .   Z ae n al  E f e n d i,   F ar id   Dw M u r d ian t o,   F i t Ar d li   F it r i,   L u lu k   B ad r iyah   D ep ar t men t   o E l ect r i cal   E n g i n eeri n g ,   Po l i t ek n i k   E l e k t r o n i k N e g eri   S u rab a y a ,   PE N Camp u s ,   In d o n es i a       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  M a 19 ,   2019   R e vis e Oc t   22 ,   2019   Ac c e pted   Nov  30 ,   20 19       T h i s   p ap er  p res e n t s   t h i mp l emen t at i o n   o p o w er  co n v e rt er  t o   i m p ro v p o w er   fact o fo L E D   l am p   d ri v er .   T h p o w er  co n v er t er  w h i c h   u s e d   i n   t h i s   s y s t em  i s   the   i n t e g rat i o n   o b o o s t   an d   fl y b ac k   co n v er t er  ( b o o s t   i n t eg ra t ed   f l y b ack   rect i f i er  en erg y   s t o ra g e   DC - D C / BIFRE D ).   T h b o o s t   co n v er t er  as   p o w er   fact o co rrec t i o n   (PFC)  w o r k s   o n   d i s co n t i n u o u s   co n d u ct i o n   mo d (D CM)   o p era t i o n   t o   mak t h res i s t i v co n v ert er.   T h u s ,   w h en   rect i fi er  ci rc u i t   s u p p l i es   res i s t i v l o ad ,   t h l o ad   cu rre n t   t h at   fl o w s   b a ck   t o   t h s o u rce   w i l l   h av t h s ame  w av ef o rm  as   t h v o l t ag an d   i t   mak e s   t h p o w er  fac t o v al u e   n ex t   t o   1   (u n i t y ).   A cco r d i n g   t o   ex p eri me n t   re s u l t s ,   t h BIFRE D   c o n v ert er  as   L ED  l amp   d r i v er  ca n   i mp r o v p o w er  fact o fro 0 . 8 4   t o   b eco me  0 . 9 8   an d   t h i s   d ri v er  ci rcu i t   al s o   meet s   t h l i n e - c u rren t   h armo n i l i mi t s   s et   b y   IE C 6 1 0 0 0 - 3 - cl as s   C.   K e y w o r d s :   B I F R E ( boos int e g r a ted  f lybac r e c ti f ier   e ne r gy  s tor a ge   DC - D C )   c onve r ter   I E C 61000 - 3 - 2   L E lamp  dr iver     P owe r   f a c tor   c or r e c ti on     Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din A u th or :   M oh.   Z a e na E f e ndi   De pa r tm e nt  of   E lec tr ica E nginee r in g,   P oli teknik  E lekt r onika  Ne ge r i   S ur a ba ya ,   P E NS  C a mpus ,   S ur a ba ya ,   I ndone s ia.   E mail:   z e n@pe ns . a c . id       1.   I NT RODU C T I ON   At  thi s   t im e   the   de ve lopm e nt   of   tec h nology  is   ve r y   r a pid ,   one   of   it   is   the  us e   of   L E lamps   with   li tt le   powe r   but  c a p r ovide  br ight   li ght .   A ll   ove r   the  wor ld  L E lamps   ha ve   be e a ppli e d   a nd  ha ve   a   s igni f ica nt  im pa c on  de c r e a s ing  powe r   c ons umpt ion.   Unf or tu na tely,   the  L E lamp  is   include in   non - li ne a r   load  whic c a r e duc e   powe r   f a c tor   s a   tool   is   ne e de to  r e pa ir   or   incr e a s e   the  powe r   f a c t or .   L E D   lamp  us ua ll y   r e quir e s   a   dr iver   c i r c uit   c ons is ti ng  of   a   r e c ti f ier   that   c onv e r ts   AC   volt a ge   s our c e   to  DC   volt a ge ,   one   o f   w hich   is   a     s ingl e - pha s e   f ull   wa ve   r e c ti f ier   c ir c uit .   On   thi s   c i r c uit ,   ther e   is   a e nough   lar ge   c a pa c it or   whic is   us e a s   f il te r   a nd  r e duc e s   output   volt a ge   r ippl e .   How e ve r ,   ins t a ll ing  a   c a pa c it or   on  a   r e c ti f ier   c ir c uit   c a c a us e   the  input   c ur r e nt  to  be   d is tor ted  a nd  the  wa ve f o r not  to   be c ome  a   s inus .   I a ls incr e a s e s   the  number   o f   c ur r e nt   ha r moni c s   int the   gr id   [ 1]   a nd   that  will   pr oduc e   a   low  powe r   f a c tor .   High  ha r moni c   a nd   low  powe r   f a c tor   a r e   quit e   a im por tant  pr oblem  f o r   e lec tr ic  powe r   s upply.   F or   thi s   r e a s on,   s ome  e f f or ts   mus be   made   to  ove r c ome  thi s   p r oblem.   T he   r ight   wa to   ove r c ome  thi s   pr oblem  is   to  a dd  a   c onve r ter   a s   po we r   f a c tor   im p r ove ment  on  L E D   l a mp,   i is   c a ll e powe r   f a c tor   c o r r e c ti on   ( P F C )   C o nve r ter .   S o   the   P F C   c onve r te r   be c omes   mos t   im por tant  a nd   ve r a tt r a c ti ve   is s ue .   M a ny  c onve r ter s   c a b e   us e to  im pr ove   powe r   f a c tor   a nd   a ll   ha ve   the  a bil it y   to   r e a c or   a ppr oa c unit y.   T he   de ve lopm e nt  o f   r e s e a r c on   powe r   f a c tor   c or r e c ti on   is   ve r y   r a pid  be c a us e   we   of ten   e nc ounter   pr oblems   with  the  r e duc ti on   of   powe r   f a c tor   in  a ll   plac e s   due   to  non - li ne a r   loads .   S e ve r a l   types   of   r e s e a r c on  powe r   f a c tor   c or r e c ti on  a r e   the  s of t - s witching  AC - DC   powe r   f a c tor   c or r e c ti on  c onve r t e r   whic Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    571   -   578   572   dis c us s e s   the  im pr ove ment  of   powe r   f a c tor   us ing  s of s witching  tec hnique  [ 2 - 4] .   De ve lopm e nt   is   a ls c a r r ied  out  by  a dding  a   s ou r c e   of   r e ne wa ble  e ne r gy  on  the  input   s ide  a nd  a inver ter   is   us e to  s uppl non - li n e a r   loads   s that  it   is   ne e de powe r   f a c tor   im p r ove ment   in  a   s ys tem  that  is   int e gr a ted   thr ough   pa s s ivi ty - ba s e d     c ontr ol  [ 5] .   R e s e a r c on   high   e f f icie nc in   i mpr ovi ng  powe r   f a c tor   us ing   f r e que nc mul ti p li e r   tec hniq ue   pr ove s   that  thr ough   f r e que nc mul ti pli e r   tec hnique  c a inc r e a s e   e f f icie nc f r om   powe r   f a c tor   im pr ove ment  [ 6 ] .   A   ne a r c hit e c tur e   of   im p r oving   the   powe r   f a c tor   f r om   A C   to   DC   a t   high   f r e que nc ope r a ti on   ha s   a ls o   be e c a r r ied   out  a nd  a c hieve good   r e s ult s   [ 7] .   T he   ne xt   de v e lopm e nt  in  pow e r   f a c tor   im pr ove ment   wa s   don e   with  a     s ingl e - s tage   wir e les s - powe r   tr a ns f e r   r e s ona nt  c onve r ter   with  a   c ombi na ti on  o f   br idgele s s   powe r   bo os f a c tor   c or r e c ti on  by   us ing  a   r e c ti f ier   a s   a   n onli ne a r   load   s that  it   c a n   be   pr ove n   that   the   powe r   f a c tor   im pr ove ment   ha s   be e s uc c e s s f ull c a r r ied  out  [ 8] .     T he   de ve lopm e nt   of   powe r   f a c tor   im pr ove ment   h a s   a r r ived  a t   the   s mar t   gr id   s ys tem,   s mar t   gr id   is     a   r e s e a r c theme   that  is   ve r r a pidl de ve lopi ng  n ow  a nd  is   a   r e s e a r c of   the  f utur e ,   thr ough  e nha nc e ment  in  r e s identi a s mar gr id   us ing  powe r   f a c tor   c or r e c ti on   s tage   then  the  powe r   f a c tor   in   the  s mar g r id  s ys tem  c a be   im pr ove [ 9] .   On  the  s ide  of   powe r   qua li ty  mi ti ga t ion  on  unidi r e c ti ona AC - DC   us ing  ve r s a ti le  c ontr ol  powe r   f a c tor   im p r ove ment  c a be   done   s that  i im pa c ts   on  powe r   qua li ty  [ 10] .   I mpr ove ment  o f   powe r   qu a li ty  on    the  S M P S   ( s witch  mode  powe r   s upply )   s ys te c a be   im pr ove thr ough  the  powe r   c or r e c ted  z e ta     c onve r ter   [ 11 ] .   I n   L E lamp   a pp li c a ti ons ,   that   is   a ppli e to   e ve r yda y   li f e   thr oughout   the  wo r ld  on   a     si ngle - pha s e   s ys tem  a nd  with  lowe r   pr oc e s s ing  [ 12 ] .     M or e   s pe c if ica ll y,   im pr oving   the  powe r   f a c tor   us ing  a   powe r   c onve r ter   c a be   divi de d   int two   types ,   s uc a s   a   two - s tage   P F C   c ir c uit   a nd  a   one - s tage   P F C   c ir c uit .   two - s tage   P F C   c ir c uit   is   a   c i r c uit   c ons i s ti ng  of   two  c onve r ter s ,   one   c onve r ter   a s   a   P F C   a nd  a nothe r   f or   a   dc   r e gulator   c onne c ted  in  a   s e r ies   c ir c uit .   T h e   s e c ond   type  of   P F C   c i r c uit   is   a   one - s tage   P F C   that  c ombi n e s   two  c onve r t e r s   int one   s tage   a nd  ha s   mul ti ple  f unc ti ons ,   s uc a s   P F C   a nd  dc   r e gula tor .   T he   di f f e r e nc e   f r o a   one - s tag e   P F C   c ir c uit   with  a   two - s tage   P F C   c ir c uit   li e s   in  higher   leve l   c onve r ter   e f f icie nc y,   lowe r   c os t   us a ge ,   a nd   les s   us e   of   c omponents .   T he r e   a r e   many  t wo - s tag e   c onve r ter s   us e to  incr e a s e   powe r   f a c tor s ,   s ome  of   whic a r e   boo s c onve r ter   a nd  buc c onve r ter   [ 13 - 1 6] ,   s e pic  c onve r ter   [ 17] ,   f lybac c onve r t e r   [ 18] .   F o r   P F C s   with  s ingl e - leve c onve r ter s   that  ha ve   be e is s u e d,   s ome  of   them  include   f lybac k - boos t   ( f lyboos t )   [ 19 ] ,   boos t - f lybac c onve r ter   ( B I F R E D)   [ 20] ,   a nd   f lybac k - f or wa r d   c onve r ter   [ 21] .   I thi s   pa pe r ,   we   will   d is c us s   the  im pleme ntation  of   the  B I F R E c onve r ter   a s   a L E lamp  d r iver B I F R E c onve r ter   c ontains   boos c onve r ter   a s   a   po we r   f a c tor   c or r e c ti on   c onve r ter   that  wo r ks   on  d is c onti nuous   c onduc ti on  mode  ( DC M )   a nd  f lyba c c onve r ter   whic c a wor k   on   C C M   or   c onti nuous   c onduc ti on  mode   ( C C M ) .   One   a ppli c a ti on  of   the  B I F R E D   c onve r ter   is   a s   a   B L DC   mot or   dr iver   [ 22 ] .   S o,   in   thi s   pa pe r ,     the  B I F R E D   c onve r ter   is   a ppli e d   to   li ghti ng   load s   ( L E D   l a mps )   a nd  dis c us s e it s   us e   f or   inc r e a s ing  powe r   f a c tor   a nd  r e duc ing  ha r moni c s   to  mee ts   the  li ne - c ur r e nt  ha r moni c   li mi ts   s e by  I E C 61000 - 3 - c la s s   C   [ 23]   a s   s hown  in  T a ble  1 .       T a ble  1.   T he   li ne - c ur r e nt  ha r moni c   li mi ts   s e by  I E C 61000 - 3 - c las s   C   [ 12]   H a r moni c  or de r  ( n )   M a xi mum  pe r mi s s ib le  ha r moni c   c ur r e nt  e xpr e s s e d a s  a  pe r c e nt a ge  of  t he  i nput   c ur r e nt  a th e  f unda me nt a f r e que nc y ( % )   2   2   3   30   *   c ir c ui pow e r  f a c to r   5   10   7   7   9   5   11     n     39   3       2.   RE S E AR CH  M E T HO D   T he   ba s is   of   thi s   r e s e a r c is   the  de s ign  o f   a   s ys tem  that  is   de s c r ibed  in   the   block  diagr a m   that   c ontains   the  s ys tem  wor kf low.   An  ove r vie of   the  ut il iza ti on  of   B I F R E c onve r ter   a s   a im pr ove ment  of     the  powe r   f a c tor   f or   L E D   l a mp   loads   is   s hown  in   F igu r e   1.   One   of   the   pr opos e d   c onve r ter   to   r e duc e     the  number   of   c omponents ,   c os ts   a nd   c ompl e xit y   i s s ue s   of   a   two - s tage   c onve r ter   is   B I F R E D   ( boos i ntegr a ted  f lybac r e c ti f ier   e ne r gy  s t or a ge   DC - DC )   c onve r ter .   T he   c ir c uit   of   the   L E D   la mp  d r iver   us ing  B I F R E D   c onve r ter   is   s hown  in  F igur e   2 .   B I F R E D   C onve r ter   a s   s hown   in   F igur e   2   is   a int e gr a ti on   of   boos t - f lybac c onve r te r s   us ing    a   s ingl e   s tage   ( s ingl e - s witch)   a nd  one   c ontr oll e r   to  a c hi e ve   P F C   input   a nd  output   volt a ge   r e gulator s   s im ult a ne ous ly.   B I F R E c onve r te r   c ontains   B oos C onve r ter   that  wo r ks   on  dis c onti nuous   c ond uc ti on  to  s e r ve   a s   P F C   a nd  the  output   s tage   is   a   f lybac c o nve r ter   f or   s e tt ing  the  output   volt a ge .   T he   a c ti ve   s witch  is   s ha r e by  the  two   s tage s .   C a pa c it or   C b   is   the   e ne r g y   s tor a ge   c a pa c it or   a nd   s e e s   the   low - f r e que nc y     ( e . g.   100Hz )   a nd   the  h igh - f r e que nc s witching  r ippl e ,   while   C o   is   the   output   c a pa c it or   whic s e e s   only    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         P ow e r   factor   impr ov e me nt  on  L E lamp   dr ive r   ( M oh.   Z ae nal  E fendi)   573   the  high - f r e que nc s witching  r ippl e .   T his   c onf igu r a ti on  is   potentially  a   low - c os s olut ion  s ince   ther e   a r e   only  one   s witch  a nd  one   c ont r ol   c ir c uit .   B oos c onve r te r   on   B I F R E c i r c uit   a s   powe r   f a c to r   c or r e c ti on  ( P F C )   c a be   s e e in  F igur e   a nd  it   ha s   a inductor   c ur r e nt   wa ve f or a s   s hown  in  F igur e   4 .   T his   B oos c on ve r ter   is   modele a s   ha ving  input   r e s is tanc e   (r s )   c a lcul a ted  f r om  the  input   volt a ge   a nd  input   c ur r e nt  a one     s witching  pe r iod.       C o n tr o l l er C u r r e n t   S e n s o r V o l t a g e   S e n s o r B I F R E D   C o n v er ter M O S F E T   D r i v e r AR M  S T M 32 f 407 V G  M ic ro co nt r ol le r A D C   2 A D C   1 T i m e r G P I O P W M   S i g n a l U n c o n t r o l l e d   F u l l w a ve   R e c t i f i e r S t e p   D o w n   T r a n s f o r m e r S i n g l e   P h a s e   A C   V o l t a g e L C D 48  w at t ,   12  V ol t   of   L E D   L a m p     F igur e   1.   B loc diagr a m   s ys tem       C b Q P W M G e n e r a t o r C o n t r o l l e r + _ R e f e r e n c e C o D 2 D 1 V s N 2 N 1 L i L m L E D L a m p     F igur e   2.   C ir c uit   of   B I F R E c onve r ter   a s   L E la mp  dr iver       Ac c or ding  to  F igur e   3   a nd  F igur e   4 ,   the   input   r e s is tanc e   of   boos c onve r ter   c a be   c a lcula ted  a s   f oll ows :     ( ) = ( ) ( )   ( 1)     a nd  the   e quivale nt  r e s is tanc e   c a be   f ound   a s   ( 2) .     = 2 2 ( 1 )     ( 2)     F r om  ( 2 ) ,   it   is   known   that  input   r e s i s tanc e   ( r s )   de pe nds   on  the  va lue   of   the  inducto r ,   s witching  pe r iod   a nd  duty  c yc le.   I f   the  B oos C onve r ter   is   s ur e   to   wor on   dis c onti nuous   c onduc ti on  mode  a nd  the  duty   c yc le  is   c ons tant,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    571   -   578   574   then  the  input   r e s is tanc e   ( r s )   be c omes   c ons tant.   As   a   r e s ult ,   the  c ur r e nt  i s   ( t)   f oll ows   the  f or o f   input   volt a ge   a nd  B oos C onve r ter   be c omes   a   powe r   f a c tor   im pr ove ment.   M e a nwhile,   the  f lybac c onve r ter   on  B I F R E D   c ir c uit   ope r a tes   on   c onti nuous   c onduc ti on  mode  w hich  is   known  f r om   the   magne ti z ing  inductor   c ur r e nt  whic h   de pe n ds   on  the  magnitude  of   the  tr a ns f or mer   ( L m )   magne ti z a ti on.   T he   r e lations hip  be twe e the  DC   out put  volt a ge   ( V o (d c ) )   with  the  s our c e   volt a ge   is   s hown  in   ( 3 ) .     ( dc )   = 2 1 1    ( 3)       L D   C   o   R   o   V   s   ( t )   i   s   ( t )   )   (   )   (   t   i   t   v   r   s   s   s           Q   i   L       d T T d 2 T t t i i L 1     F igur e   3.   B oos c onve r ter   c i r c uit   in   DC M   o pe r a ti o n     F igur e   4.   I nduc to r   c ur r e nt  wa ve f or ms   o f   boos c onve r ter   on  dis c onti nuous   c onduc ti on  mode  ope r a ti on       T he   ( 4 )   sh ows   the  boos inductor   on  C C M   ope r a ti o n.        × × Δ    ( 4)     f s   is   the   s witching  f r e que nc a nd   Δ I in   is   the   r ippl e   c ur r e nt   on   L i .   R ippl e   c ur r e nt   f or   c r it ica c onduc ti on  mode   can   be   c a lcula ted  us ing  ( 5 ) ,      = 2 ×    ( 5)     s o,   the  c r it ica l   va lue  of   the  inducto r   is :     ic   =  × 2 × ×    ( 6)     b oos inductor   va lue  on   DC M   ope r a ti on  c a be   c a l c ulate us ing  ( 7 ) :     L i   <   L ic   ( 7)     the  ( 8 )   i s   us e to  de ter m ine  the  c r it ica va lue  o f   the   magne ti z ing  inducta nc e   L mc :     mc   = ( 1 ) 2 2 × × × ( 2 1 ) 2   ( 8 )     w hil e   to  ope r a te  in  C C M   mode  us e   ( 9 ) .     L m   > >   L mc   ( 9)     T he   c a lcula ti on  of   bulk  va lue   of   C b   us e s   ( 10 ) :     =  × × ( 2 1 )  × × Δ   ( 10 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         P ow e r   factor   impr ov e me nt  on  L E lamp   dr ive r   ( M oh.   Z ae nal  E fendi)   575   the  ( 11 )   is   us e to  c a lcula te  the   output   c a pa c it or .     = × ×   ( 11)     T he   us e   o f   the  c a pa c it or   mus ha ve   a   va lu e   with   a   maximum   r ippl e   o f   2%   whic mea ns   that     the  va lue  of   the  c a pa c it or   us e mus be   gr e a ter   tha the  va lue  of   the  c a lcula ti on .       3.   RE S UL T S   AN AN AL YSI S   T he   f ir s e xpe r i ment  of   powe r   f a c tor   im pr ove m e nt  on  L E l a mp  is   tes ti ng  the  s ys tem  without   B I F R E c onve r ter   to  de ter mi ne   the  va lue  of   po we r   f a c tor   be f or e   im p r ove ment.   I tes ti ng  on  a   12  Volt,     48  W a tt   of   L E lamp ,   it   p r oduc e s   a   powe r   f a c tor   va lue  of   0. 84 .   F igu r e   5   s hows   the  input   volt a ge   a nd  input   c ur r e nt  wa ve f o r ms   without   P F C   C onve r ter .   Ac c or ding  to   the  e xpe r im e nt   r e s ult ,   it   is   known   that   a   s ys tem  without   P F C   ha s   a   r a ther   low   powe r   f a c tor   a nd   the   input   c ur r e nt   wa ve f or m   is   not  s ine.               F igur e   5.   T e s r e s ult s   of   the   s ys tem  without   P F C   u s ing  12   V,   48   W   o f   L E D   lamp :   ( a )   t he   wa ve f or o f   input   volt a ge   of   c onve r ter   without   P F C ( b)   t he   input   c ur r e nt  wa ve f or m   on  the  s ys tem  without   P F C       F ur ther   e xpe r i ment  is   the   im pleme ntation  o f   L E lamp  dr iver   us ing  B I F R E c onve r ter   a s   powe r   f a c tor   c or r e c ti on  with   the   pa r a mete r s   a s   s hown  in  T a ble  2.   B a s e on  the  pa r a mete r s   in  T a ble  2 ,   we   c a make   a   B I F R E c onve r ter   that   ha s   two  f unc ti ons   s uc a s   powe r   f a c tor   c or r e c ti on  ( P F C )   a nd  vo lt a ge   r e gulator .   B I F R E c onve r ter   is   d r iven  us ing  the  F OD 3182  c ir c uit   a nd  the  S T M 32f 4VG   AR M   of   mi c r oc ontr oll e r .   P F C   s ys tem  tes ti ng  is   a   whole   s ys tem  tes whic m e a ns   c ombi ning  e a c pa r t   of   the   P F C   s ys tem  i nto  one .     T he   pur pos e   o f   thi s   tes is   to   de ter mi ne   the   magnitu de   of   the  inc r e a s e   in  powe r   f a c tor   a nd   de c r e a s e   in  h a r moni c s   by  us ing  a   B I F R E c onve r ter .   T he   P F C   c onv e r ter   s ys tem  is   s uppli e by  a   110  Volt  of   AC   volt a ge   s o ur c e   with  a   DC   r e c ti f ier   that  p r oduc e s   99. 03   V olt .   T he   output   r e c ti f ier   volt a ge   is   us e a s   a   B I F R E c onve r ter   s u pply  a nd  pr oduc e s   a   12  Vol o f   the   output   volt a ge .   T a ble   s hows   the  e xpe r im e ntal  da ta  o f   B I F R E c onve r te r   us ing  a   va r iable   r e s is tor   a nd  T a ble  s hows   the  e xpe r im e n tal  da ta  of   B I F R E c onve r t e r   us ing  a   12  Volt,   48  W a tt   of   ( a )   ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    571   -   578   576   L E lamp.   F igur e   s hows   the  input   volt a ge   a nd  input   c ur r e nt  wa ve f or ms   whic a r e   a lm os in  pha s e   s that    the  r e s ult ing  powe r   f a c tor   r e a c he s   0. 98.       T a b le  2.   P a r a mete r s   of     B I F R E c onve r ter   P a r a me te r   V a lu e   T he  i nput  vol ta ge  of  t he  r e c ti f ie r   110 Volt   T he  i nput  vol ta ge  of  B I F R E D   c onve r te r   99 V ol t   O ut put  vol ta ge  ( V o )   12 V ol t   S w it c hi ng f r e que nc y ( f s )   40 kHz   I nduc to r  ( L 1 )   300 µH   R a ti o of  t r a ns f or me r   N 1   :   N 2   =  99 :  12   L m   of  t r a ns f or me r   12.25 mH   D io de  D 1   S T T H  60L 06C W   D io de  D 2   S T T H  60L 06C W   S w it c h ( Q )   M O S F E T  I R F P 460   B ul k c a pa c it or     1 µF   O ut put  c a pa c it or  ( C o )   2500 µF     T a ble  3.   E xpe r i menta da ta  of   B I F R E D   c onve r ter   us ing  a   va r iable   r e s is tor   V in a c   ( vol t)   V in d c   ( vol t)   V out   ( vol t)   I out   ( A )   L oa ( ohm)   D ut c yc le   (%)   PF   110.3   96.9   11.94   0,51   24   29   0.97   111.2   97.6   12.06   1,02   12   34   0.98   110.6   97   11.97   1,51   8   35   0.98   110.5   96.8   12.05   2   6   36   0.98   111   96.9   11.86   2,57   4,8   37   0.98   110.6   96.5   11.95   3.3   4   39   0.98   110.6   96.6   12.01   4.3   3.43   41   0.99   110.1   95.8   12.02   4.8   3   43   0.99         T a ble  4.   E xpe r i menta da ta  of   B I F R E D   c onve r ter   us ing  a   12  v o l t   48  wa tt   of   L E D   lamp   V in a c   ( vol t)   V in d c   ( vol t)   V out   ( vol t)   I out   ( A )   lo a d   D ut y c yc le   (%)   PF   112.1   97.8   12.07   1.2   12 V ol t,  4 8 W a tt   of   L E D   L a mp   34   0.98                 F igur e   6 .   T e s r e s ult s   of   the   s ys tem  with  P F C   us in 12   V,   48   W   of   L E lamp :   ( a )   t he   wa ve f or m   of   in put  volt a ge   of   c onve r ter   with   P F C ( b)   t he   input   c ur r e n wa ve f or on   the  s ys tem  with   P F C       ( a )   ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         P ow e r   factor   impr ov e me nt  on  L E lamp   dr ive r   ( M oh.   Z ae nal  E fendi)   577   B a s e on  the  type   of   e quipm e nt  us e d,   the   c las s   c las s if ica ti on  us e in   thi s   s ys tem  is   in  a c c or da nc e   with   the  li ne - c ur r e nt  ha r mon ic  li m it s   s e by   I E C 61000 - 3 - whic be longs   to   c las s   C ,   whe r e   c las s   C   c las s if ica ti on  is   li ghti ng  e quipm e nt .   F r om   the   e xplana ti on  o f   c las s   C   c las s if ica ti on,   the   12  Vol t,   48   W a tt   o f   L E D   lam us e in   thi s   s ys tem  is   one   pa r o f   c las s   C .   T a ble  5   s hows   the  c ompar a ti ve   ha r moni c   c ur r e nt   c ompar is ons   of   s ys tems   that  ha ve   us e d   P F C   with   the  li ne - c ur r e nt  ha r m onic  li mi ts   s e by   I E C 61000 - 3 - c las s   C .   I n   c l a s s   C   of     I E C 61000 - 3 - 2,   the  pa r a mete r   whic ha s   be e s pe c if ied  a s   the  s tanda r i s   the   maximum   va lue   e xpr e s s e a s   a   pe r c e ntage   of   the  f unda menta c ur r e nt ,   s i c a be   c a lcula ted  e a c of   the   ha r moni c   s e que nc e s   with  ( 12 ) .       ( 12)       T a ble  5.   C ompar a ti ve   da ta  o f   ha r moni c   c ur r e nt   of   t he   B I F R E c onve r ter   with  the   li ne - c ur r e nt    h a r moni c   li mi ts   s e by   I E C 61000 - 3 - c las s   C   H a r moni c   or de r   M a x va lu e  e xpr e s s e a s     a  pe r c e nt a ge  of  t he  f unda me nt a   in put  c ur r e nt  of  t he  l umi na r ie s   3 Ω  of  r e s is ti ve   lo a d   12 V ol t,  48 W a tt  of  L E D  l a mp   H a r moni c   c ur r e nt  va lu e   %  c ur r e nt   H a r moni c   c ur r e nt  va lu e   %  c ur r e nt   2   2   0.01   0.78   0.00   0.00   3   29.4   0.07   5.46   0.06   5.60   5   10   0.03   2.34   0.05   4.67   7   7   0.01   0.78   0.02   1.87   9   5   0.02   1.56   0.02   1.87   11   3   0 .02   1.56   0.01   0.93   13   3   0.01   0.78   0.01   0.93       Us ing  ( 12 ) ,   it   c a be   c a lcul a ted  a nd  known  whe ther   the  ha r moni c   c ur r e nt   ge ne r a ted  by  thi s   c onve r te r   s ys tem  is   in  a c c or da nc e   with  the  li ne - c ur r e nt  ha r moni c   li mi ts   s e by  I E C 61000 - 3 - c las s   C .   C on s ider ing    the  c ompar is on  of   the  ha r moni c   c ur r e nt  r a ti o   of   the   s ys tem  us ing  P F C   with  the  li n e - c ur r e nt  ha r moni c   l im it s   s e by  I E C 61000 - 3 - c las s   C   in  T a ble  5 ,   it   c a be   a na lyze that  the  pe r c e ntage   o f   c ur r e nt  of   ha r moni c   or de r   on     the  f unda menta c ur r e nt  is   s ti ll   les s   than  the  s tanda r pe r c e ntage   mi nim um   c ur r e nt  of   e a c ha r moni c   s e que nc e   in  c las s   C   ( I E C   6100 - 3 - 2) .   T a ble   5   s hows   the   c om pa r a ti ve   da ta   of   ha r moni c   c ur r e nt   of   the   B I F R E D   c onve r ter   with  the  li ne - c ur r e nt  ha r moni c   li mi ts   s e by  I E C 61 000 - 3 - c la s s   C .   T f u r ther   s im pli f the  c ompar a ti ve   r e a dings   of   ha r moni c   c ur r e nt  o f   the  c onve r te r   with   the  l ine - c ur r e nt   ha r moni c   li mi ts   s e by   I E C 61000 - 3 - c las s   C ,   a   c o mpar a ti ve   gr a ph   c a be   s hown  in   F igu r e   7 ,   whe r e in  the  gr a ph   it   c a be   s e e that  the   r e s ult ing  ha r mon ic  c ur r e nt  of   the   s ys tem  us ing  B I F R E c onve r te r   a s   P F C   th a us e s   a     3 Ω  of   nomi na l   r e s is ti v e   load  a nd  a   12  Vol t,   48   W a t of   L E lamp,   i s ti ll   mee ts   to   I E C   61000 - 3 - s tan da r a nd  it   mea ns   that  thi s   s ys tem  c a be   us e to   im pr ove   p owe r   f a c tor   wi th  a   low   ha r moni c   c ur r e nt.           F igur e   7.   C ompar is on  gr a ph   of   s ys tem  ha r moni c s   c ur r e nt  with   P F C   with   the   li ne - c ur r e nt  ha r moni c   li mi ts   s e by  I E C 61000 - 3 - c las s   C       4.   CONC L USI ON   T his   pa pe r   ha s   a lr e a dy  dis c us s e the  ins talli ng  of   the  P owe r   F a c tor   C or r e c ti on  ( P F C )   c ir c uit   us ing    a   powe r   c onve r ter   f o r   L E D   lamp   dr iver .   T he   c onv e r ter   us e d   on   the   s ys tem  is   B I F R E D   c onve r ter   whi c wor ks   in  DC M - C C M   mode.   B I F R E c onve r ter   is   a int e gr a ti on  of   boos t - f lybac c onve r ter s   us ing  a   s ingl e   s witch   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    571   -   578   578   a nd  one   c ont r oll e r   that  ha s   the  c a pa bil it to  s e e   powe r   f a c tor   on  the  input   s ide  a nd  a output   volt a ge   r e gulator   s im ult a ne ous ly.   B I F R E c onve r ter   a s   P owe r   F a c t or   C or r e c ti on  ( P F C )   ha s   be e a ble  to   im pr ove   po we r   f a c tor   f r om  0 . 89  to  0 . 99  on  the  nomi na l   r e s is ti ve   load  a nd   a ble  to  im pr ove   powe r   f a c tor   f r om  0 . 84  to   0. 98  on     the  12   Volt,   48   W a tt   of   L E D   lamp.   On   both   loads ,   thi s   dr iver   c ir c ui mee ts   the   li ne - c ur r e nt  ha r moni c   l im it s   s e t   by  I E C 61000 - 3 - c las s   C .       RE F E RE NC E S   [1 ]   J .   Mi ret ,   M.   Ca s t i l l a,   L .   G .   d e   V i c u ñ a ,   P.   Mar t í ,   a n d   M.   V el a s co ,   N o n - l i n ear  co n t r o l   o p o w er - fact o r - co rrec t i o n   rect i f i er  w i t h   fas t   d y n am i res p o n s e,   IE E E   2 5 th   In t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   In d u s t r i a l   E l ect r o n i c s   (IS IE ) San t a   Cl ara,   CA ,   p p .   5 0 4 - 5 0 9 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   M.   A l am,   W .   E b er l e,   D .   S.   G au t am,   an d   C.   Bo t t i n g ,   s o f t - s w i t ch i n g   b r i d g el e s s   AC - D p o w er  fac t o c o rre ct i o n   co n v ert e r ,”   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   P o we r   E l ect r o n i c s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   7 7 1 6 - 7 7 2 6 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   W C.   Ch en g C L .   Ch en ,   O p t i ma l   l o w e s t - v o l t a g e - s w i t c h i n g   f o b o u n d ar y   m o d p o w er  fact o c o rrect i o n   co n v ert er s ,   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   P o wer   E l ec t r o n i cs ,   v o .   30 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 4 2 - 1 0 4 9 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   C H .   Ch an g ,   C A .   Ch en g ,   E C .   Ch an g ,   H L .   Ch en g ,   B E .   Y an g ,   An  i n t e g rat e d   h i g h - p o w er - fact o co n v er t er  w i t h   Z V t ran s i t i o n ,”   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   P o we r   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   3 1 ,   n o .   3 ,   p p .   2 3 6 2 - 2 3 7 1 ,   2 0 1 6 .   [5 ]   M.   Fl o t a,   B.   A l i ,   C.   V i l l a n u e v a ,   an d   M.   Pérez ,   Pa s s i v i t y - b as e d   co n t r o l   f o p h o t o v o l t a i i n v ert er  w i t h   p o w er  fac t o r   co rrect i o n   an d   n i g h t   o p er a t i o n ,”   IE E E   La t i n   A m e r i c a   Tr a n s a c t i o n s ,   v o l .   14 ,   n o .   8 ,   p p .   3 5 6 9 - 3 5 7 4 ,   2 0 1 6 .     [6 ]   L .   G u ,   W .   L i an g ,   M.   Prag l i n ,   S .   Ch ak rab o rt y ,   an d   J .   Ri v as - D av i l a,   “A   w i d e - i n p u t - r an g h i g h - eff i ci e n c y     s t e p - d o w n   p o w er  fact o co rrec t i o n   co n v er t er  u s i n g   v ari a b l freq u en c y   mu l t i p l i er  t ech n i q u e,   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   P o we r   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   33 ,   n o .   11 ,   p p .   9 3 9 9 - 9 4 1 1 ,   2 0 1 8 .   [7 ]   S .   L i m,   D .   M.   O t t e n ,   an d   D .   J .   Perreau l t ,   N ew   A C - D p o w er  fac t o c o rrec t i o n   arc h i t ect u re  s u i t ab l f o h i g h   freq u e n cy   o p era t i o n ,”   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   P o we r   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   31 ,   n o .   4 ,   p p .   2 9 3 7 - 2 9 4 9 ,   2 0 1 6 .     [8 ]   J .   L i u ,   K .   W .   Ch an ,   C .   Y .   Ch u n g ,   N .   H .   L .   Ch an ,   M .   L i u ,   an d   W .   X u ,   Si n g l e - s t a g w i re l es s - p o w er - t ran s fer  res o n an t   co n v ert er  w i t h   b o o s t   b r i d g el e s s   p o w er - fac t o r - c o rrect i o n   rect i f i er,   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   In d u s t r i a l   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   65 ,   n o .   3 ,   p p .   2 1 4 5 - 2 1 5 5 ,   2 0 1 8 .     [9 ]   V .   M.   L ó p ez - Mart í n ,   F .   J .   A zco n d o ,   an d   A .   Pi g azo ,   Po w er  q u al i t y   en h a n cemen t   i n   res i d en t i a l   s mart   g r i d s   t h ro u g h   p o w er  fact o c o rre ct i o n   s t a g e s ,   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   65 ,   n o .   11 pp.   8 5 5 3 - 8 5 6 4 ,   2 0 1 8 .   [1 0 ]   S .   M .   Park S Y .   Park ,   V ers a t i l co n t r o l   o u n i d i rect i o n al   A C - D b o o s t   co n v er t ers   f o p o w er  q u al i t y   mi t i g at i o n ,   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   P o wer   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   30 ,   n o .   9 ,   p p .   4 7 3 8 - 4 7 4 9 ,   2 0 1 5 .   [1 1 ]   S .   Si n g h ,   B .   Si n g h ,   G .   Bh u v an e s w ar i ,   V .   Bi s t ,   Po w er  fa ct o co r rec t e d   zet co n v er t er  b a s ed   i mp r o v e d   p o w er  q u al i t y   s w i t c h ed   mo d p o w er  s u p p l y ,”   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l ect r o n i c s ,   v o l .   6 2 ,   n o .   9 ,   p p .   5 4 2 2 - 5 4 3 3 ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   H .   W u ,   S C .   W o n g ,   C .   K .   T s e,   S.   Y .   R .   H u i ,   Q .   Ch en ,   Si n g l e - p h a s L E D   d ri v ers   w i t h   mi n i ma l   p o w er  p r o ces s i n g ,   co n s t a n t   o u t p u t   cu rre n t ,   i n p u t   p o w er  fact o co rrec t i o n ,   an d   w i t h o u t   e l ect r o l y t i cap ac i t o r,   IE E E   Tr a n s a c t i o n   o n   P o we r   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   3 3 ,   n o .   7 ,   p p .   6 1 5 9 - 6 1 7 0 ,   2 0 1 8 .   [1 3 ]   O .   D ran g a,   C.   K .   T s e,   a n d   S.   C.   W o n g ,   St a b i l i t y   a n al y s i s   o c o mp l e t t w o - s t ag p o w er - fact o r - c o rrect i o n   p o w er   s u p p l i e s ,”   P r o ceed i n g s   o f   t h 2 0 0 5   E u r o p e a n   C o n f er e n ce  o n   Ci r cu i t   T h e o r a n d   D es i g n ,   Co rk   Irel a n d ,   v o l .   1 ,     p p .   I/ 1 7 7 - I/ 1 8 0 ,   2 0 0 5 .   [1 4 ]   V .   G ri g o re,   T o p o l o g i cal   i s s u es   i n   s i n g l e - p h a s p o w er  fact o co rrec t i o n ,   D i s s er t at i o n   fo t h D eg ree  o D o ct o r   o Sci en ce  i n   T ec h n o l o g y   D e p art me n t   o E l ec t ri ca l   a n d   Co mm u n i cat i o n s   E n g i n eeri n g ,   H el s i n k i   U n i v er s i t y   o f   T ech n o l o g y ,   2 0 0 1 .   [1 5 ]   C.   K .   T s e,   Ci rcu i t   t h eo r y   o p o w er  fact o c o rrect i o n   i n   s w i t ch i n g   co n v ert er s ,   In t er n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   Ci r cu i t   Th eo r y   a n d   A p p l i ca t i o n s ,   v o l .   3 1 ,   p p .   1 5 7 1 9 8 ,   2 0 0 3 .   [1 6 ]   D .   S.   L .   Si mo n et t i ,   J L .   F.   V i ei ra,   an d   G .   C.   D .   So u s a ,   Mo d el i n g   o t h h i g h - p o w er - fac t o d i s co n t i n u o u s   b o o s t   rect i f i ers ,   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   In d u s t r i a l   E l ect r o n i c s ,   v o l .   4 6 ,   n o .   4 ,   p p .   7 8 8 - 7 9 5 ,   1 9 9 9 .   [1 7 ]   Mo h .   Z .   E fen d i ,   N .   A .   W i n d ark o ,   an d   M o h .   F.   A mi r,   D es i g n   an d   i mp l emen t at i o n   o b at t ery   c h arg er  w i t h   p o w er   fact o co rrec t i o n   u s i n g   s e p i co n v er t er  an d   f u l l - b r i d g e   D C - D c o n v ert er ,”   Jo u r n a l   o f   M ec h a t r o n i cs ,   E l ec t r i ca l   P o we r ,   a n d   V eh i cu l a r   Tech n o l o g y ,   v o l .   4 ,   n o .   2 ,   p p .   7 5 - 8 0 ,   2 0 1 3 .   [1 8 ]   S.   P.   Raj as h r i   an d   S.   U .   P ra b h a,   co n t r o l   met h o d   o i n t erl eav e d   t w o - s t a g fl y b a ck   AC D c o n v er t er  fo i n d u s t r i al   l i g h t i n g   an d   D m o t o r,   In t er n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n ced   R e s ea r ch   i n   E l ec t r i ca l ,   E l ec t r o n i cs   a n d   In s t r u m en t a t i o n   E n g i n eer i n g ,   v o l .   3 ,   n o .   12 ,   p p .   1 3 5 9 4 - 1 3 6 0 1 ,   2 0 1 4 .   [1 9 ]   S .   L u o ,   W .   Q i u ,   W.   W u ,   an d   I.   Bat ars eh ,   F l y b o o s t   p o w er  fact o co rrec t i o n   cel l   an d   n ew   fami l y   o s i n g l e - s t ag e   A C/ D c o n v ert er s ,   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   P o we r   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   1 ,   n o .   2 0 ,   p p .   2 5 - 3 4 ,   2 0 0 5 .     [2 0 ]   M .   T .   Mad i g an ,   R .   W .   E ri ck s o n ,   an d   E .   H .   Is mai l ,   In t e g rat e d   h i g h - q u a l i t y   rect i fi er reg u l a t o r s ,   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   In d u s t r i a l   E l ec t r o n i cs ,   v o l .   4 6 ,   n o .   4 ,   p p .   7 4 9 - 7 5 8 ,   1 9 9 9 .   [2 1 ]   Mo h .   Z.   E fen d i   a n d   N .   A .   W i n d ark o ,   D p o w er  s u p p l y   w i t h   p o w er  fac t o c o rrect i o n   u s i n g   i n t e g rat i o n   o f     fl y b ack - f o rw ar d   t o p o l o g y   i n   p ara l l e l   co n n ect i o n ,   Jo u r n a l   o f   Th e o r e t i c a l   &   A p p l i e d   In f o r m a t i o n   Tech n o l o g y   vol.   78 ,   n o .   3 ,   p p .   3 7 3 - 3 7 9 ,   2 0 1 5 .   [2 2 ]   B.   Si n g h   an d   V .   B i s t ,   Imp ro v e d   p o w e q u al i t y   IH Q R R - BIFRE D   co n v ert er  f ed   BL D mo t o d r i v e,   Jo u r n a l   o f   P o we r   E l ec t r o n i cs v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   2 5 6 - 2 6 3 ,   2 0 1 3 .   [2 3 ]   Co mp l i a n ce  T e s t i n g   t o   t h I E 1 0 0 0 - 3 - 2   (E N   6 1 0 0 0 - 3 - 2 an d   I E 1 0 0 0 - 3 - 3   ( E N   6 1 0 0 0 - 3 - 3 St a n d ar d s ,   A p p l i cat i o n   N o t 1 2 7 3 ,   H e w l e t t   Pac k ard   Co . ,   D ecem b er  1 9 9 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.