Deadbeat control for single phase PWM inverter using FPGA-based hardware controller

• Autorzy: Borkowski M. , Dragan Ł. , Kamiński B. , Koczara W.

Warianty tytułu

PL

Sprzętowa implementacja regulatora typu deadbeat dla falownika jednofazowego w układzie programowalnym FPGA

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja "POWER ELECTRONICS AND INTELLIGENT CONTROL FOR ENERGY CONSERVATION", PELINCEC 2005, Warszawa, 16-19 październik 2005
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents hardware implementation of digital control in an FPGA chip. The proposed solution leads to an SoC (System on Chip) idea, where all components of a control system are integrated into a single chip. Algorithm based on deadbeat control was especially chosen for this project. This digital control has following advantages: location of system poles at the origin assure very fast system response, assignment of gain matrix is defined by the deadbeat equation. The controller, except from the main deadbeat regulator, includes state estimator and disturbance observer. Experimental results are included to show the validity of the proposed method.

PL

W artykule przedstawiono nowoczesne podejście do projektowania regulatorów cyfrowych. Układ regulacji zrealizowano w oparciu o sprzętową implementację algorytmu sterowania w układzie FPGA. W skład struktury zastosowanego algorytmu regulacji deadbeat wchodzą ponadto estymator stanu i obserwator zakłóceń. Proponowane rozwiązanie prowadzi do idei SoC (System on Chip), w której wszystkie komponenty systemu sterowania zintegrowane są w pojedynczym układzie scalonym.

Słowa kluczowe

EN

FPGA; digital control; deadbeat; SoC

PL

FPGA; regulator cyfrowy; deadbeat; SoC

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 2
• Strony: 133--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Borkowski M.

autor

Dragan Ł.

autor

Kamiński B.

autor

Koczara W.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Mattavelli P. "An improved Deadbeat control for UPS using disturbance Observers" IEEE transactions on industrial electronics, vol. 53, no.1, February (2005)
• [2] Ito Y. .Kawauchi S., "Microprocessor-based robust digital control for UPS with three phase PWM inverter" IEEE transactions on power electronics, vol. 10, no. 2, march (1995)
• [3] Ide T., Yokoyama T. "A study of Deadbeat control for three phase PWM inverter using FPGA based Hardware controller" 35th Annual IEEE power electronics specialists conference, (2004)
• [4] Brown S., "Fundamentals of digital logic with VHDL design", William C Brown Pub, July 01 (2000)
• [5] Brzózka J., "Regulatory cyfrowe w automatyce" Mikom, (2002)
• [6] Buso S., Mattavelli P., "Uninterruptible Power supply multiloop control emplying digital predictive voltage and current regulators" IEEE transactions on industry applications, vol. 37, no. 6, november/december (2001)
• [7] Kaczorek T., Dzieliński A., Dąbrowski W.,. Łopatka R., ..Podstawy teorii sterowania" WNT, (2005)
• [8] Kawabata T., Miyashita T., Yamamoto Y., ,,Deadbeat Control of three phase PWM inverter" IEEE transactions on power electronics, vol. 5, no. 1, January (1990)
• [9] Kawamura A., Yokoyama T., ..Comparison of five control methods fod digitalny feedback controlled PWM inverters" EPE Firenze, (1991)
• [10] Kawamura A., Yokoyama T., " Disturbance observer based fully digital controlled PWM inverter for CVCF operation" IEE transactions on power electronics, vol. 9, no. 5, (1994)
• [11] Kawamura A., Haneyoshi T., Hoft R.G., "Deadbeat Controlled PWM Inverter with Parameter estimation using only voltage sensor" IEEE transactions on power electronics, vol. 3, no. 2, April (1988)
• [12] Kukrer O., Komurcugil H., "Deadbeat control method for single phase UPS inverters with compensation of computation delay" IEE proc. Electr. Power Appl. Vol. 146, no.1, January (1999)
• [13] Lyons R.G. "Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów" Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa (2003)
• [14] Łuba T., "Synteza układów logicznych" WSISiZ, Warszawa (2001)
• [15] Mattavelli P., "Robust Deadbeat control for UPS using state and disturbance Observers" EPE (2001), Graz
• [16] Mattavelli P., "Predictive Digital Control of Power Factor Preregulators With Input Voltage Estimation Using Disturbance Observers" IEEE transactions on power electronics, vol.20, no. 1, January (2005)
• [17] Miyashita K., Hara H., Shimogata S., Yokoyama T., "Multirate Deadbeat Control for PWM inverters usin FPGA based Hardware Controller" Industrial Electronics Society, IEEE (2002 )28th Annual Conference
• [18] Skahill K., "Język VHDL" Wydawnictwo WNT, (2004)