Publication: SIMULACIÓN EN TIEMPO REAL DE UN CONVERTIDOR DC-DC FLYING CAPACITOR DE TRES NIVELES
Date
2022-01
Authors
OSORIO VILLALOBOS, FELIPE ANDRES
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Abstract
E L laboratorio PowerLab del departamento de Electrónica de la UTFSM, lleva a cabo distintos proyectos de investigación en áreas de conversión eléctrica, accionamiento AC, energías renovables, electromovilidad y sistemas de control. Para desarrollar prototipos y testear tecnologías de innovación, es necesario comenzar por una etapa de simulación de convertidores eléctricos. Ya se han desarrollado modelos de máquina de inducción (IM) y tarjetas de adquisición, así como la construcción de un Flying Capacitor. La simulación y control de un modelo de FCBC en la plataforma de simulación en tiempo real MLBX, consiste en un avance que permite generar un mayor banco de pruebas para integrar los trabajos anteriores y potenciar el desarrollo de las tecnologías en estudio actualmente en la academia y para ser transferidas a la industria. La MLBX posee dos módulos, el DS1302 corresponde a la FPGA Xilinx Kintex-7 XC7K325T y el módulo DS1202 corresponde a un procesador en tiempo real de 64 bits Freescale QorlQ P5020. Estos módulos se utilizan bajo el esquema FPGA-in-the-loop para simular el convertidor en tiempo real, siendo esta una etapa de simulación para un prototipo rápido de control (RCP). En el marco teórico se compara la MLBX con otras plataformas del mercado, que pueden poseer entornos de software para su programación distintos de Simulink, pero siguen siendo entornos de alto nivel, al mismo tiempo que su hardware corresponde a un System on Chip (SoC) que incluye FPGA, ya que esta ´ultima es necesaria para simular las dinámicas eléctricas. La plataforma MLBX puede ser programada en C con Simulink Coder™ o una IDE externa, también en VHDL con Verilog, o por bloques con la librería de Xilinx Generator Systema (XSG) para DSP, la cual es universal para distintos equipos RTI que utilizan chips Xilinx. Las versiones de software utilizadas en este estudio son: Windows 10 Ultimate, Matlab&Simulink 2015b, la librería XSG for DSP 2014 y RTI library(dSpace), lo cual permite emplear un entorno de alto nivel para utilizar FPGA. Para obtener buenos resultados de simulación, es necesario realizar un buen modelado del convertidor considerando las limitaciones de hardware y software en la MLBX, lo cual conlleva consideraciones de diseño para los controladores del lazo cerrado que actúan para regular las variables eléctricas simuladas de la planta. Los datos obtenidos en las simulaciones en tiempo real a partir de la HMI ControlDesk, son mostrados con el objetivo de validar la plataforma para simulaciones FPGA-in-theloop, dando paso a pruebas sobre hardware real a futuro, en donde se esperan ver el mismo comportamiento eléctrico que en este estudio, tomando en cuenta las simplificaciones de modelado
Description
Keywords
FPGA , MicroLabBox , RTS