Simulación y verificación de un convertidor inversor mediante técnicas HIL
Autor (es)
García Talón, AlejandroDirector (es)
Sánchez González, AlbertoEntidad
UAM. Departamento de Tecnología Electrónica y de las ComunicacionesFecha de edición
2014-09Materias
Control, Teoría del; Circuitos lógicos; TelecomunicacionesNota
Máster Universitario en Ingeniería Informática y de TelecomunicaciónEsta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Resumen
El
uso
de
reguladores
digitales
para
controlar
convertidores
de
potencia
en
lugar
de
sus
equivalentes
analógicos
es
cada
vez
mayor,
debido
a
las
innegables
ventajas
que
presenta
el
uso
de
circuitos
digitales.
Aun
así
presentan
ciertos
inconvenientes,
como
por
ejemplo
la
dificultad
de
depurar
el
sistema
de
control,
ya
que
nos
encontramos
con
que
la
planta
es
de
naturaleza
analógica
y
el
regulador
es
un
dispositivo
digital.
Por
tanto,
la
depuración
de
sistemas
mixtos
que
emplean
señales
analógicas
y
digitales
no
es
trivial.
Un
método
para
realizar
la
depuración
de
sistemas
mixtos
es
la
emulación
HIL
(Hardware-‐In-‐the-‐Loop).
La
emulación
HIL
es
una
técnica
utilizada
para
el
desarrollo
y
verificación
de
sistemas
embebidos
en
tiempo
real,
y
consiste
en
modelar
la
planta
o
circuito
de
potencia
a
controlar
e
implementar
dicho
modelo
en
un
dispositivo
digital
programable
junto
a
los
elementos
de
control.
De
esta
forma
se
evita
tener
que
realizar
verificaciones
sobre
la
planta
real
que
puedan
provocar
daños
en
los
prototipos,
equipos
o
las
personas,
con
una
velocidad
y
precisión
que
no
pueden
alcanzarse
con
otros
medios
de
simulación
convencionales.
En
este
trabajo
se
describe
un
sistema
de
verificación,
mediante
técnicas
HIL
y
utilizando
el
lenguaje
VHDL
(Very
High
Speed
Integrated
Circuit
HDL),
del
control
de
un
circuito
electrónico
de
potencia,
en
concreto,
un
convertidor
inversor
DC-‐AC
monofásico
con
topología
de
puente
en
H
o
full-‐bridge.
El
dispositivo
digital
empleado
como
plataforma
para
el
sistema
HIL
en
este
trabajo
es
una
FPGA
(Field
Programmable
Gate
Array).
Para
implementar
el
modelo
HIL
de
planta
se
utilizan
señales
en
formato
de
coma
fija
o
notación
QX.Y.
Por
otra
parte,
también
se
presenta
un
modelo
en
coma
flotante,
de
alta
precisión
pero
con
menor
velocidad
de
ejecución,
ya
que
no
es
emulable.
Por
tanto,
este
trabajo
compara
ambos
modelos,
para
así
comprobar
la
validez
y
utilidad
del
modelo
HIL,
analizando
aspectos
como
el
diseño
del
modelo
de
la
planta,
su
velocidad
de
simulación
y
emulación,
precisión,
etc. The
use
of
digital
controllers
rather
than
their
analogue
equivalents
for
controlling
power
electronic
converters
is
increasing
due
to
the
advantages
of
using
digital
devices.
Even
so
there
are
some
drawbacks,
for
instance,
the
difficulty
of
debugging
the
control
system,
because
the
analogue
nature
of
the
plant
and
the
controller
being
digital
device.
Therefore
the
debugging
of
mixed
analogue/digital
signals
systems
is
not
a
trivial
task.
One
method
for
debugging
mixed
signal
systems
is
the
HIL
(Hardware-‐In-‐the-‐Loop)
emulation
technique.
Hardware
in-‐the-‐loop
simulation
is
a
technique
used
in
the
development
and
verification
of
real-‐time
embedded
systems
that
consists
of
designing
and
modeling
digitally
the
power
electronic
circuit
or
plant,
and
implementing
that
model
along
with
the
control
elements
in
a
digital
programmable
device.
In
that
way,
the
need
of
a
physical
prototype
of
the
plant
under
control
can
be
avoided
for
the
testing,
and
with
that,
the
consequent
risk
of
damage
in
the
prototype,
instruments
or
humans.
This
project
presents
a
verification
system
for
the
control
of
a
power
electronics
circuit,
namely,
a
single
phase
full-‐bridge
DC-‐AC
power
inverter,
using
HIL
verification
techniques
The
device
used
as
a
platform
for
the
HIL
system
is
an
FPGA
(Field
Programmable
Gate
Array).
For
implementing
the
plant
model
fixed-‐point
notation
or
QX.Y
signals
are
used.
Besides,
a
high
accuracy
floating
point
model
is
also
presented.
That
system
is
slower
because
it
cannot
be
emulated.
The
two
systems
are
compared
in
this
work
to
prove
the
performance
and
validity
of
the
HIL
system,
analyzing
aspects
such
as
the
design
of
the
plant
model,
the
simulation
and
emulation
speeds,
accuracy,
etc.
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