Belaunaldi berriko fpgaen ezaugarrien ustiapena potentzia-bihurgailu matrizialen kontrolen hobekuntzarako eta denbora errealeko simulazioak gauzatzeko

Resumen

FPGA gailu birkonfiguragarrien ezaugarriek eta baliabideek izugarrizko garapena izan dute. Horrela, hainbat aplikazio-ingurunetan topa daitezke gaur egun. Potentzia-bihurgailuen aplikazioetan, aldiz, FPGAek pisu gutxi daukate oraindik. Potentzia-bihurgailuak energiaren bihurketa egiten duten zirkuitu elektronikoak dira, eta gaur egun hainbat aplikazio-ingurunetan topa daitezke. Bihurgailu horiek duten garrantzia dela eta, horiek garatzea eta hobetzea beharrezkoa da. Potentzia-bihurgailuen artean, AC/AC bihurketa zuzena egiten duen bihurgailu matriziala (MC) nabarmentzen da, batez ere, dituen abantailengatik. Aldiz, zenbait erronka aurkezten ditu oraindik, esaterako, kontrol- eta modulazio-teknikak konplexuak eta karga konputazional handikoak direla edo MCa babestea konplexua dela. Potentzia-bihurgailuen garapenean eta hobekuntzan, horien kontrolagailuek zeresan handia daukate. Tradizionalki, DSPak erabili dira potentzia-bihurgailuen eta, zehazki, MCen kontrol-algoritmoak inplementatzeko. FPGAk, bitartean, DSPen gailu laguntzaile soil modura erabili dira. Belaunaldi berriko FPGAen potentziala probatzeko eta horiek potentzia-bihurgailuen kontrolagailu izan daitezkeela frogatzeko helburuarekin, MCaren kontrolaren inplementazioari ikuspuntu desberdin eta berritzaile batetik heldu zaio tesi honetan. Izan ere, MCaren kontrola FPGA batean gauzatu da, zeina aurrez egin izanaren erreferentziarik ez dagoen literaturan. Sistema horrek zirkuitu bakarrean biltzen ditu hardware bloke bidez (VHDL lengoaia bidez) inplementatu diren MCaren kontrol-funtzioak. Horrela, FPGAek MCaren kontrol-eskakizun zorrotzenak inplementatzeko eta horien abiadura-ezaugarriei erantzuteko ahalmena dutela frogatu da. Are gehiago, kontrol-aukera berriak ere eskaintzen dituzte. Bestalde, potentzia-bihurgailuen simulazioak azkartzea eta kontrol-algoritmoen arazketa sinplifikatzea beharrezkoa da sistema horien merkaturatze-denbora murriztu nahi bada. Aldiz, MCa eta horren kontrola biltzen dituen modeloa simulatzea konplexua da, eta baliabide eta denbora asko hartzen ditu. Alde horretatik, SIL (Software In the Loop), HIL (Hardware In the Loop) eta RCP (Rapid Control Prototyping) denbora errealeko simulazioak agertzen dira. Horietan oinarrituta eta RT-Lab eMEGAsim simulatzaile digitala (PC talde eta FPGA batez osatua) erabilita, MCaren eta horren kontrolaren diseinu- eta probatze-prozesuak azkartzeko eta sinplifikatzeko baliagarri diren denbora errealeko zenbait plataforma inplementatu dira. Alde batetik, MCaren sistema osoa, bai potentzia-etapa eta bai kontrol-etapa, denbora errealean simulatzen duen modeloa inplementatu da (simulazioen exekuzioa azkartuz). Bestetik, MCaren prototipatze azkarrerako plataforma egin da, MCaren kontrol- eta modulazio-algoritmoak denbora errealean eta baldintza errealetan (7.5 kW-etako MCaren prototipoan) probatzeko aukera ematen duena. Denbora errealeko simulazio-plataforma horiek gauzatzeko, RT-Lab-eko FPGAak eginkizun garrantzitsuak bete dituela nabarmendu behar da.