Riassunto analitico
In questo lavoro di tesi è stata implementata una architettura in logica programmabile per pilotare un convertitore Current Source Inverter, per applicazioni motor-drive. La scelta di utilizzare una logica programmabile deriva dalla sua maggiore flessibilità rispetto a un più tradizionale microcontrollore in termini di customizzazione delle periferiche a basso livello; per esempio, è possibile realizzare una periferica PWM in grado di pilotare convertitori non tradizionali come il Current Source Inverter. L'algoritmo di controllo implementato è il Field Oriented Control, la tecnica di modulazione è la Space Vector Modulation. L'obiettivo iniziale era quello di minimizzare i tempi di calcolo in modo da poter operare con frequenze di commutazione più alte possibili, realizzando quindi un sistema performante oltre che flessibile. Per farlo, è stata utilizzata la scheda di sviluppo Arty A7 35-T, che monta l'FPGA Artix-7 prodotta da Xilinx. In FPGA, mediante software Vivado, sono state istanziate le periferiche necessarie, tra cui la ADC per acquisire i dati dagli anelli di controllo, un quadrature decoder, scritto in linguaggio VHDL, per acquisire la posizione e la velocità del motore, un soft-microprocessore MicroBlaze per svolgere i calcoli del controllo, e le periferiche PWM personalizzate, scritte in VHDL, per pilotare i transistor del Current Source Inverter. Per proteggere la scheda Arty A7, è stato progettato e stampato un PCB che monta sistemi di protezione da sovratensioni su ogni ingresso alla scheda. Mediante software Vitis, è stato caricato su MicroBlaze il firmware per il controllo Field Oriented, scritto precedentemente in C per microcontrollore e adattato a funzionare sulla architettura sviluppata. La soluzione adottata riesce a svolgere le misure e i calcoli per chiudere il controllo FOC in meno di 50 µs. Dai risultati delle prove sperimentali, si nota che il motore a magneti permanenti pilotato dal CSI viene efficacemente controllato.
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