Prototipado de sistemas de electrónica de potencia con placas basadas en Zynq utilizando Matlab/Simulink: una metodología completa
Autores: Caseiro, Luís; Caires, Diogo; Mendes, André
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Prototipado de sistemas de electrónica de potencia con placas basadas en Zynq utilizando Matlab/Simulink: una metodología completa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Electrónica de potencia
Desarrollo de FPGA
Placas basadas en Xilinx Zynq
Matlab/Simulink
HDL Coder
Desarrollo de Simulink/HDL Coder
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Muchas técnicas avanzadas de control de electrónica de potencia presentan una carga computacional elevada, exigiendo controladores avanzados, como FPGAs. Sin embargo, el desarrollo de FPGAs es una tarea desafiante y que consume mucho tiempo, inaccesible para la mayoría de los usuarios. Este artículo propone una metodología completa para prototipar electrónica de potencia con placas basadas en Xilinx Zynq utilizando Matlab/Simulink y HDL Coder. Aunque estas herramientas están relativamente bien documentadas y varios trabajos en la literatura las han utilizado, nunca se ha propuesto una metodología para desarrollar sistemas de electrónica de potencia con ellas. Este artículo tiene como objetivo abordar eso, proponiendo una metodología completa de programación y diseño para electrónica de potencia basada en Zynq y discutiendo importantes inconvenientes y obstáculos en el desarrollo de Simulink/HDL Coder, así como sus posibles soluciones. Además, se presentan técnicas para la implementación de todos los periféricos requeridos (ADCs, salidas digitales, etc.), protecciones del sistema y adquisición de datos en tiempo real en las placas Zynq. Esta metodología reduce considerablemente el tiempo y esfuerzo de desarrollo de soluciones de electrónica de potencia utilizando placas basadas en Zynq. Además, se proporciona un modelo de Simulink de demostración con todas las técnicas y protecciones propuestas, para su uso con una placa de desarrollo disponible (Zedboard) y módulos ADC. Esto debería reducir aún más la curva de aprendizaje y el esfuerzo de desarrollo de este tipo de solución, contribuyendo a un acceso más amplio a la prototipado de control de alto rendimiento utilizando plataformas basadas en Zynq. Se presenta un ejemplo de aplicación para demostrar el potencial del flujo de trabajo propuesto, utilizando un Zedboard para controlar un prototipo de inversor UPS multinivel con Control Predictivo del Modelo.
Descripción
Muchas técnicas avanzadas de control de electrónica de potencia presentan una carga computacional elevada, exigiendo controladores avanzados, como FPGAs. Sin embargo, el desarrollo de FPGAs es una tarea desafiante y que consume mucho tiempo, inaccesible para la mayoría de los usuarios. Este artículo propone una metodología completa para prototipar electrónica de potencia con placas basadas en Xilinx Zynq utilizando Matlab/Simulink y HDL Coder. Aunque estas herramientas están relativamente bien documentadas y varios trabajos en la literatura las han utilizado, nunca se ha propuesto una metodología para desarrollar sistemas de electrónica de potencia con ellas. Este artículo tiene como objetivo abordar eso, proponiendo una metodología completa de programación y diseño para electrónica de potencia basada en Zynq y discutiendo importantes inconvenientes y obstáculos en el desarrollo de Simulink/HDL Coder, así como sus posibles soluciones. Además, se presentan técnicas para la implementación de todos los periféricos requeridos (ADCs, salidas digitales, etc.), protecciones del sistema y adquisición de datos en tiempo real en las placas Zynq. Esta metodología reduce considerablemente el tiempo y esfuerzo de desarrollo de soluciones de electrónica de potencia utilizando placas basadas en Zynq. Además, se proporciona un modelo de Simulink de demostración con todas las técnicas y protecciones propuestas, para su uso con una placa de desarrollo disponible (Zedboard) y módulos ADC. Esto debería reducir aún más la curva de aprendizaje y el esfuerzo de desarrollo de este tipo de solución, contribuyendo a un acceso más amplio a la prototipado de control de alto rendimiento utilizando plataformas basadas en Zynq. Se presenta un ejemplo de aplicación para demostrar el potencial del flujo de trabajo propuesto, utilizando un Zedboard para controlar un prototipo de inversor UPS multinivel con Control Predictivo del Modelo.