Sterownik dwukierunkowego wielomodułowego przekształtnika DC//DC zrealizowany na platformie FPGA

• Autorzy: Grzejszczak P. , Szymczak M. , Barlik R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.03.07

Warianty tytułu

EN

Digital controller of bidirectional multi-modular DC//DC converter implemented in FPGA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówione zostały zagadnienia związane z projektowaniem sterownika mikroprocesorowego dedykowanego do obsługi modułowego dwukierunkowego przekształtnika prądu stałego z izolacją galwaniczną w postaci podwójnych mostków aktywnych (DAB). W zależności od potrzeb, układ ten może pracować w konfiguracji równoległej lub szeregowo-równoległej zapewniając jednocześnie większą niezawodność, dzięki możliwości pracy z redundancją n+1. Realizacja pełnej funkcjonalności tego przekształtnika wymaga dużej liczby sygnałów cyfrowych i odpowiedniej mocy obliczeniowej, dlatego do jego obsługi opracowano sterownik w układzie programowalnym (FPGA). W rezultacie uzyskano bardzo ciekawe możliwości kontrolera, nieosiągalne w klasycznych układach mikroprocesorowych.

EN

In this paper a design process of digital controller dedicated to bidirectional modular DC//DC converter with galvanic isolation with dual active bridge (DAB) was presented. Depending of the application, proposed system may work as parallel (IPOP) or series-parallel (ISOP) configuration and provide higher reliability – thanks to redundancy n+1. Realization of all features of this converter needs the large number of control signals and a huge performance, therefore digital controller was implemented in programmable logic array (FPGA). Finally, a very good performance of the controller was obtained, which was unable to reach by other microcontrollers.

Słowa kluczowe

PL

układ programowalny; FPGA; podwójny mostek aktywny; DAB; przekształtnik modułowy prądu stałego; sterowanie

EN

programmable logic array; FPGA; dual active bridge; DAB; DC/DC modular converter; controller design

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 3
• Strony: 38--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzejszczak P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Szymczak M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Barlik R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

Bibliografia

• [1] Kumar D., Zare F., Ghosh A., DC Microgrid Technology: System Architectures, AC Grid Interfaces, Grounding Schemes, Power Quality, Communication Networks, Applications and Standardizations Aspects, IEEE Access, 2016, no. 99, 1-25
• [2] Wunder B., Ott L., Kaiser J., Han Y., Fersterra F., März M., Overview of different topologies and control strategies for DC micro grids, 2015 IEEE First International Conference on DC Microgrids, Atlanta, 2015, 349-354
• [3] Chen W., Ruan X., Yan H., Tse C. K., DC/DC Conversion Systems Consisting of Multiple Converter Modules: Stability, Control, and Experimental Verifications, IEEE Transactions on Power Electronics, 24(2009), no. 6, 1463-1474
• [4] Grzejszczak P., Barlik R., Nowak M., Wolski K., Bidirectional modular DC/DC converter for directcurrent microgrids, 2017 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE), Koscielisko, 2017, 1-7.
• [5] Lian Y., Holliday D., Finney S., Modular input-parallel-outputseries DC/DC converter control with fault detection and redundancy, 11th IET International Conference on AC and DC Power Transmission, Birmingham, 2015, 1-8.
• [6] Zhao B., Yu Q., Sun W., Extended-Phase-Shift Control of Isolated Bidirectional DC–DC Converter for Power Distribution in Microgrid, IEEE Transactions on Power Electronics, 27(2012), no. 11, 4667-4680
• [7] Zhao B., Song Q., Liu W., Sun Y., Overview of Dual-Active- Bridge Isolated Bidirectional DC–DC Converter for High- Frequency-Link Power-Conversion System, IEEE Transactions on Power Electronics, 29(2014), no. 8, 4091-4106
• [8] Grzejszczak P., Nowak M., Barlik R., Wysocki R., Kozdrój K., Budowa i badania wielomodułowego przekształtnika DC/DC, XI krajowa Konferencja Naukowa SENE, Łódź, 2013, 1-6
• [9] Nowak M., Grzejszczak P., Wysocki R., Barlik R., Sterowanie wielomodułowego, transformatorowego przekształtnika dc/dc o dwukierunkowym przepływie energii, Przegląd Elektrotechniczny, (2012), nr 12b, 295-298
• [10] [online] FPGA vs. DSP Design Reliability and Maintenance, white paper, ver. 1.1, www.altera.com, 2017
• [11] [online] DE0-Nano User Manual, www.terasic.com.tw, 2017
• [12] [online] TMS320F2833x, TMS320F2823x Digital Signal Controllers (DSCs) datasheet (Rev. N), www.ti.com, 2017
• [13] [online] Cyclone IV Device Datasheet, www.altera.com, 2017
• [14] [online] MAX 10 FPGA Device Overview, www.altera.com, 2017
• [15] Barlik R., Nowak M., Grzejszczak P., Power transfer analysis in a single phase dual active bridge”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences-Technical Sciences, 61 (2013), nr.4, 809-828

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).