Plataforma de desenvolvimento baseada em tecnologia reconfigurável para conversores de energia inteligentes

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Plataforma de desenvolvimento baseada em tecnologia reconfigurável para conversores de energia inteligentes

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Título: Plataforma de desenvolvimento baseada em tecnologia reconfigurável para conversores de energia inteligentes
Autor: Villa, Paulo Ricardo Cechelero
Resumo: A busca constante da sociedade por um ambiente com maior sustentabilidade é uma tendência mundial. Novas abordagens na maneira e eficiência em que os recursos naturais são utilizados estão, cada vez mais, no foco de pesquisas acadêmicas. Foco que inclui também a energia elétrica, causando uma mudança nos processos de geração, transmissão, distribuição e utilização da energia disponível. A abordagem atual apresenta uma característica unidirecional e suscetível a falhas, sendo este o ponto em que as redes inteligentes de energia (Smart Grids) têm o objetivo de preencher parte dos problemas. Ao mesmo tempo, o controle de conversão de energia é migrado do domínio analógico para o discreto. Ambiente em que microprocessadores e DSPs são utilizados com elevada frequência, e # mais recentemente # o uso de circuitos reconfiguráveis (como FPGAs) que demonstram seu valor devido a diversos fatores. Entretanto, a escolha do controlador DSP ainda é predominante devido ao fato de implementações em software não alarmarem os desenvolvedores, além do fato de dispor de uma maior disponibilidade de recursos humanos capacitados. O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma plataforma para a utilização de FPGAs no controle de eletrônica de potência, podendo ser empregada em aplicações de redes inteligentes. A plataforma auxilia na construção de um sistema embarcado completo com possibilidade de reprogramação remota, e monitoramento via rede. Além disso, fornece suporte para simulações do hardware, entradas e saídas pré-definidas e de fácil acesso ao hardware de controle desejado, fluxo detalhado e acesso as ferramentas de desenvolvimento necessárias para a tecnologia FPGA. Esta plataforma, com essas especificações, visa auxiliar engenheiros de eletrônica de potência no desenvolvimento de controladores baseados em FPGA, cobrindo a área de sistemas embarcados e tecnologia da informação com uma abordagem simplificada. Visando demonstrar o processo de desenvolvimento proposto, como estudo de caso foi implementado um Retificador Boost. Esse estudo de caso foi utilizado para realizar os testes de aplicabilidade da plataforma.<br>Abstract : The search for a more sustainable environment is a global trend. New approaches in the way and efficiency that natural resources are used have been an important target of academic research. This academic effort also includes electric energy - leading to a change in the process of power generation, transmission, distribution and use. The present approach has a unidirectional feature and it is susceptible to faults. This is a major concern which Smart Grids are intended to cover. At the same time, the energy conversion control is migrated from the analogue the discrete domain. The discrete domain is where microprocessor and DSPs are frequently used, and - more recently - reconfigurable circuits (such as FPGAs) also demonstrate their values due to several reasons. However, the choice of DSP controllers remains prevalent due to the fact that software implementations do not frighten the developers, besides there is a greater availability of trained human resources. The present work aims the development of a platform to assist the use of FPGAs in the control of power electronics which can be used in intelligent network applications. The platform helps in the construction of a complete embedded system, with the possibility of remote reprogramming and network monitoring. Additionally, the platform provides hardware simulation facilities, pre-defined and easy access to the desired control hardware input/output, detailed design flow and support to the development tools needed by FPGA technology. This platform, with these specifications, aims to assist power electronic engineers in the development of FPGA based controllers, covering the area of embedded systems and information technology with a simplified approach. In order to present the proposed process, a Boost Rectifier has been implemented as a case study. This case study was used to perform the platform applicability tests.
Descrição: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013.
URI: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/101080
Data: 2013


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