منابع توان جریان و ولتاژ قابل کنترل با استفاده از FPGA
خلاصه
در این مقاله به بررسی توسعه و طراحی منابع توان جریان و ولتاژ سه فاز که قابل کنترل بصورت دیجیتالی هستند می پردازیم. مهمترین پارامترهای منابع توان قابل کنترل بصورت دیجیتالی عبارت اند از فرکانس، شیفت فاز و دامنه دو سیستم موج سینوسی مجزا. احتمالات و نحوه اجرا بحث شده و یک راه حل مورد تایید توصیف شده است. دلیل انجام این کار نبود منابع توان در بازار است. سیستم های ولتاژ و جریان سه فاز توسط ترنسفورمرهای توان ایزوله شده اند. در میان احتمالات فراوان کنترل ولتاژ و جریان، روش مبتنی بر سنتز دیجیتال مستقیم انتخاب شده است. مدارهای کنترلی منابع توان در VHDL توصیف و بر روی یک افزاره FPGA پیاده سازی شده است.
1. معرفی
در این تحقیق به بررسی طراحی منابع ولتاژ و جریان سه-فازکنترل شده بصورت عددی می پردازیم. نیاز اصلی قابلیت کنترل نابسته و تنظیم پذیری مشترک شیف-فاز میان دو سیستم سه-فاز است. در حال حاضر شرکت های مختلفی وجود دارند که افزاره های مشابهی تولید می نمایند. اما همچنان در بازار یافتن منابع توان که نیازهای پارامتری فنی را برآورده کنند دشوار است. منابع توان تولید شده بطور حرفه ای بسیار گرانقیمت و خاص هستند. نیازهای بسیاری برای استفاده از منابع AC، مانند تنظیم پارامتر های مورد نیاز توان، تست رله های حفاظتی سرریز جریان، و غیره وجود دارد. هدف ما از این تحقیق طراحی منابع توان کنترل پذیری که می توانند به عنوان اجزای شبیه سازهای بلادرنگ رفتار یک ژنراتور سنکرون بوده است. خروجی این منابع توان سیگنال های سه-فاز هستند که نشانگر ولتاژ و جریان خروجی یک ژنراتور سنکرون را نشان می دهند. به منظور اتصال منابع توان در بازخورد ، سیستم شامل ورودی و خروجی های دیجیتال همخوان با مدارهای ورودی و خروجی رگولاتور تحریک کننده است.
5. نتیجه گیری
ملزومات تعیین شده در فصل 1-1 بدست آمدند. نسخه ابتدایی کنترل منابع توان جریان و ولتاژ ایجاد و تایید شد. واحد کنترل و برنامه کاربردی تست را می توان در آزمایشگاه منبع توان جریان و ولتاژ یا به عنوان یکی از اجزای یک شبیه ساز تولیدکننده سنکرون بلادرنگ استفاده کرد. سطح اندازه گیری شده بازدهی منبع ولتاژ برابر 87% است. اندازه گیری انجام شده برای مقدار 50% ورودی و بیشینه بار بود. سطح بازدهی منبع جریان اندازه گیری شده برابر 50% مقدار بار بود. پیشرفت های پس از این می بایست در جهت افزایش بازدهی منابع توان باشند. ارتباط واحد کنترل به کامپیوتر کنترل باید از طریق USB انجام شود.
Abstract
This paper deals with the development and design of digitally controllable, three-phase current and voltage power sources. The main, digitally controlled parameters of the power source are frequency, phase-shift and amplitudes of two separate sine-wave systems. Possibilities and means of implementation are discussed and a verified solution is described. The reason why this development was done is the lack of power sources on the market. The three-phase voltage and the tree-phase current systems are isolated by power transformers. Among many possibilities of voltage and current control, the method based on direct digital synthesis was selected. Control circuits of the power sources are described in VHDL and implemented in an FPGA device.
1. INTRODUCTION
This work deals with the design of numerically controlled three-phase voltage and current sources. The main requirement is the independent controllability and mutual phase-shift adjustability of the two three-phase systems. At present there are several companies that produce similar devices. Still, it is very difficult to find a power source on the market that satisfies the requirements for technical parameters. Professionally produced power sources are very expensive, unique devices. There are many needs for AC sources usage, such as setting of power equipment parameters, testing of over-current protection relays, etc.. The motivation for our research was designing a controllable power source that can be used as a component of a real-time simulator of a synchronous generator behavior. The outputs of these power sources are three-phase signals representing the output voltage and output current of a synchronous generator. In order to connect the power sources in a feedback, the system also includes digital and analog inputs and outputs compatible with the excitation regulator input and output circuits.
5. CONCLUSIONS
The requirements specified in Chap. 1.1 were achieved. The first version of controllable current and voltage power sources was developed and verified. The control unit and the test application can be used as a laboratory current and voltage power source or as a component of a real time synchronous generator simulator. The measured level of voltage source efficiency is 87 %. The measurement was performed for 50 % input value and maximum load. The measured level of current source efficiency is 86 %. The measurement was performed for 50 % load value. The following development in this field should aim to increasing the power sources efficiency. The connection of the control unit to the control computer could be done via USB.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
خلاصه
1. معرفی
1-1 پارامترهای مورد نیاز
2. امکان پیاده سازی
3. حل مدارها
3-1 تنظیم کننده ولتاژ متناوب
3-2 تنظیم کننده جریان متناوب
3-3 منابع ولتاژ مرجع
3-4 ژنراتور سیگنال دیجیتال
3-5 واحد کنترل منابع توان
3-6 پیاده سازی در VHDL
4. تایید و اندازه گیری
4-1 طراحی FPGA
4-2 برنامه کاربردی تست
5. نتیجه گیری
Abstract
1. INTRODUCTION
1.1 Required parameters
2. POSSIBILITIES OF IMPLEMENTATION
3. SOLUTIONS OF CIRCUITS
3.1 Alternating voltage regulator
3.2 Alternating current regulator
3.3 Reference voltage sources
3.4 Digital signal generator
3.5 Control unit of power sources
3.6 Implementation in VHDL
4. VERIFICATION AND MEASUREMENT
4.1 FPGA design
4.2 Test application
5. CONCLUSIONS
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه