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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2509| Emulador Digital Basado en FPGA para el Accionamiento Electrónico de Máquinas Eléctricas Trifásicas | |
| Julio Hernández | |
| Jose Rangel-Magdaleno ROBERTO MORALES CAPORAL | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Emulator FPGA Digital Design PMSM Electric Machines Electronic Drive Power Electronics | |
| Este trabajo presenta el diseño de un emulador digital basado en hardware capaz de implementar el accionamiento de una máquina eléctrica trifásica. Este sistema se enfoca a la puesta en marcha electrónica de una máquina síncrona de imanes permanentes y de una máquina de inducción. El objetivo de este trabajo es presentar una solución de alto desempeño, competitiva al costo y transferible entre plataformas digitales ante la generación de nuevos paradigmas de diseño de accionamientos electrónicos, como la detección temprana de fallos de las máquinas, accionamientos tolerantes a fallos e implementaciones de estrategias de control de alto rendimiento. Para lograr el alto rendimiento requerido por el emulador digital, los modelos de accionamiento electrónico (máquina síncrona de imanes permanentes, máquina de inducción, inversor fuente de voltaje, estrategia de control de máquina eléctrica) se describen digitalmente en el lenguaje de descripción de hardware Verilog y se implementan en una plataforma digital basada en arreglos de compuertas lógicas configurables en campo utilizando dos enfoques: método paralelo y método secuencial. Estos novedosos paradigmas de diseño requieren ser validados para determinar su efectividad; desafortunadamente, condiciones de operación extrema, como el debilitamiento del campo de la máquina, y los escenarios adversos como condiciones operativas de falla, pueden ser difíciles de generar y repetir en el entorno del laboratorio. Una de las motivaciones de este trabajo es presentar una solución complementaria para el proceso de validación de diseños novedosos. En este caso, el emulador pueda conectarse, físicamente, al sistema diseñado y generar beneficios adicionales al poder obtener información crítica antes de la validación física. This work presents a hardware-based digital emulator capable of implementing an entire electric motor drive. This system is focused on the permanent magnet synchronous machine and the induction machine electronic setup. The aim of this work is to present a high-performance, cost-effective, and portable complementary solution when new paradigms of electronic drive design are generated, such as machine early failure detection, fault-tolerant drive, and high-performance control strategy implementations. In order to achieve the high-performance required by the digital emulator, electronic drive models (permanent-magnet synchronous machine, voltage-source inverter, motor-control strategy) are digitally described in Verilog hardware description language and implemented on a field programmable gate array digital platform using two approaches: parallel and sequential methods. These novel paradigms of design processes require to be validated to determine their effectiveness; unfortunately, the extreme operational dynamics of the machine, such as field weakening of the machine and adverse scenarios such as fault operating conditions, can be difficult to generate and repeat in the laboratory environment. One of the motivations of this work is to present a complementary solution for the validation process of these novel paradigms, where the emulator can be connected physically to the designed system and obtaining additional benefits when critical information can be obtained before the physical validation process. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2023-12 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Hernández Pérez, J. N., (2023), Emulador Digital Basado en FPGA para el Accionamiento Electrónico de Máquinas Eléctricas Trifásicas, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Electrónica |
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