Užití programovatelných hradlových polí v systémech průmyslové automatizace
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato disertační práce se zabývá využitím programovatelných hradlových polí (FPGA) v diagnostice měničů, využívajících spínaných IGBT tranzistorů. Je zaměřena na budiče těchto výkonových tranzistorů a jejich struktury. Přechodné jevy veličin, jako jsou IG, VGE, VCE během procesu přepínání (zapnutí, vypnutí), mohou poukazovat na degradaci IGBT. Pro měření a monitorování těchto veličin byla navržena nová architektura budiče IGBT. Rychlé měření a monitorování během přepínacího děje vyžaduje vysokou vzorkovací frekvenci. Proto jsou navrhovány paralelní vysokorychlostní AD převodníky (> 50 MSPS). Práce je zaměřena převážně na návrh zařízení s FPGA včetně hardware a software. Byla navržena nová deska plošných spojů s FPGA, která plní požadované funkce, jako je řízení IGBT pomocí vícenásobných paralelních koncových stupňů, monitorování a diagnostiku, a propojení s řídicí jednotkou měniče.
This doctoral thesis deals with the usage of Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) in a diagnosis of power inverters which use the IGBTs transistors as switching devices. It is focused on the IGBT gate drives and their structures. As long as the transient phenomena and other quantities such as IG, VGE, VCE shows the IGBT degradation during the switching process (turn-on, turn-off), a new IGBT gate driver architecture is proposed for measuring and monitoring these quantities. Quick measurements and monitoring during the IGBT switching process require high sampling frequencies. Therefore, high speed parallel ADC converters (> 50MSPS) are proposed. The thesis is focused on the FPGA design (hardware, software). A new FPGA board is designed for desired functions implementation such as IGBT driving using multiple stages, IGBT monitoring and diagnosis, and interfacing to inverter controller.
This doctoral thesis deals with the usage of Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) in a diagnosis of power inverters which use the IGBTs transistors as switching devices. It is focused on the IGBT gate drives and their structures. As long as the transient phenomena and other quantities such as IG, VGE, VCE shows the IGBT degradation during the switching process (turn-on, turn-off), a new IGBT gate driver architecture is proposed for measuring and monitoring these quantities. Quick measurements and monitoring during the IGBT switching process require high sampling frequencies. Therefore, high speed parallel ADC converters (> 50MSPS) are proposed. The thesis is focused on the FPGA design (hardware, software). A new FPGA board is designed for desired functions implementation such as IGBT driving using multiple stages, IGBT monitoring and diagnosis, and interfacing to inverter controller.
Description
Keywords
Detekce poruch a diagnostika (FDD), Řízení odolné vůči poruchám (FTC), Programovatelné hradlové pole (FPGA), Tranzistor IGBT, Budič, Analogově-digitální převodník, monitoring, PC deska, redundance, Jazyk VHDL, Verilog, Rychlá Fourierova transformace (FFT), DDR2-SDRAM., Fault detection and diagnosis (FDD), Fault Tolerant Control (FTC), Field Programmable Gate Arrays (FPGA), Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT), gate drive, ADC, monitoring, PC board, redundancy, Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language(VHDL), Verilog, Fast Fourier Transform (FFT), DDR2SDRAM, Industrial automation.
Citation
NOUMAN, Z. Užití programovatelných hradlových polí v systémech průmyslové automatizace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika
Comittee
doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka (předseda)
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc. (člen)
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Modlitba, CSc. (člen)
Ing. Pavel Kobrle, Ph.D. - oponent (člen)
Ing. Petr Kadaník, Ph.D. - oponent (člen)
Date of acceptance
2016-01-26
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení