Analytical and experimental discussion of a circuit-based model for compact fluorescent lamps in a 60Hz power grid

Discusión analítica y experimental de un modelo circuital para luminarias tipo cfl en una red de 60Hz

This article presents an analysis and discussion on the performance of a circuit-based model for Compact Fluorescent Lamps (CFL) in a 120V 60Hz power grid. This model is proposed and validated in previous scientific literature for CFLs in 230V 50Hz systems. Nevertheless, the derivation of this model is not straightforward to follow and its performance in 120V 60Hz systems is a matter of research work. In this paper, the analytical derivation of this CFL model is presented in detail and its performance is discussed when predicting the current of a CFL designed to operate in a 120V 60Hz electrical system. The derived model is separately implemented in both MATLAB® and ATP-EMTP® software using two different sets of parameters previously proposed for 230V 50Hz CFLs. These simulation results are compared against laboratory measurements using a programmable AC voltage source. The measurements and simulations considered seven CFLs 110/127V 60Hz with different power ratings supplied by a sinusoidal (not distorted) voltage source. The simulations under these conditions do not properly predict the current measurements and therefore the set of parameters and/or the model itself need to be adjusted for 120V 60Hz power grids.

En este artículo se presenta un análisis y una discusión sobre el  comportamiento de un modelo circuital para lámparas fluorescentes compactas (CFL) en una red eléctrica de 120V 60Hz. Este modelo es propuesto y validado en trabajos previos para lámparas fluorescentes compactas en sistemas de 230V 50Hz. Sin embargo, la derivación de este modelo no es fácil de seguir y su desempeño en una red de 120V 60Hz es materia de investigación. En este trabajo, la derivación analítica de este modelo de CFL se presenta en detalle y se discute su desempeño en la predicción de la corriente consumida por una CFL en un sistema eléctrico de 120V 60Hz. El modelo derivado es implementado tanto en MATLAB® como en ATP-EMTP®, utilizando dos diferentes conjuntos de parámetros previamente propuestos para lámparas fluorescentes compactas en 230V 50Hz. Estos resultados de simulación se comparan con mediciones de laboratorio obtenidas utilizando una fuente de tensión alterna programable. Las mediciones y simulaciones consideran siete lámparas fluorescentes compactas 110/127V 60Hz con diferentes  potencias alimentadas por una fuente de tensión sinusoidal (no distorsionada). Las simulaciones bajo estas condiciones no predicen adecuadamente las mediciones realizadas y por lo tanto el conjunto de parámetros y/o el modelo necesitan ser ajustados para redes eléctricas de 120V 60Hz.