Implementación en FPGA de un módulo lineal de estimación de parámetros eléctricos para un sistema fotovoltaico (PVS)

Contenido principal del artículo

Clevis Lozano-Rivera
Marco Oviedo
Alfonso Chacón-Rodríguez
Carlos Meza

Resumen

Este artículo presenta el análisis y evaluación de la implementación FPGA de un modelo adaptativo lineal para la estimación de parámetros eléctricos linealizados. Estos parámetros pueden provenir, por ejemplo, de modelos no lineales requeridos para el monitoreo de la eficiencia o el control de lazo cerrado de sistemas complejos, con necesidades de velocidad de procesamiento no alcanzables por sistemas embebidos tradicionales (en el orden de una mega muestra por segundo o más). El modelo implementado se compone de un juego de ecuaciones que se han derivado de una aproximación  basada en el solucionador numérico típico de Euler para ecuaciones diferenciales. En el caso acá presentado, los parámetros representan el comportamiento dinámico de un panel generador fotovoltaico. El objetivo del modelo es evaluar el desempeño de algoritmos distribuidos de búsqueda del punto de máxima potencia, a partir de una única ecuación que describe su relación voltaje-corriente. El algoritmo se evalúa primero usando una descripción Verilog a nivel de transferencia de registros (RTL), y luego se prueba sobre una FPGA comercial, con datos generados desde un modelo dorado de alto nivel. La validación final sobre herramientas automatizadas de diseño electrónico de circuitos integrados (EDA) muestran que el diseño no es solo viable para portarse a una tecnología CMOS comercial, sino que es eficiente en términos de velocidad de procesamiento y consumo de potencia. Dicha eficiencia lo hace adecuado para el monitoreo y control de paneles solares interconectados.

Detalles del artículo

Cómo citar
Lozano-Rivera, C., Oviedo, M., Chacón-Rodríguez, A., & Meza, C. (2020). Implementación en FPGA de un módulo lineal de estimación de parámetros eléctricos para un sistema fotovoltaico (PVS). Revista Tecnología En Marcha, 33(1), Pág. 138–151. https://doi.org/10.18845/tm.v33i1.5028
Sección
Artículo científico

Citas

[1] Bello, C., et al. ”Relevador portátil de curvas IV de paneles fotovoltaicos como herramienta de diagnóstico in situ de sistemas de generación fotovoltaica.” Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente 13 (2009): 77-83.
[2] Bube, R. Fundamentals of solar cells: photovoltaic solar energy conversion. Elsevier, 2012.
[3] Meza, C., Ortega, R., On-line estimation of the temperature dependent parameters of photovoltaic generators. 11th IFAC InternationaWorkshop on Adaptation and Learning in Control and Signal Processing. Julio 2013. Francia.
[4] Chiang, Ch., Tung-Sheng Ch., and Hou-Sheng, H. ”Modeling a photovoltaic power system by CMAC-GBF.” Photovoltaic Energy Conversion, 2003. Procee- dings of 3rd World Conference on. Vol. 3. IEEE, 2003.
[5] Cervantes, A.; Lopez, F.; Jeffry Quiros, Q.; Rodriguez, D.; Salazar-Garcia, C.; Meza, C.; and Chacon-Rodriguez, A. “Implementation of an open core IEEE 754-based FPU with non-linear arithmetic support”, in IEEE 36ta Convención de Centroamérica y Panamá, 10-11 Nov, 2016.
[6] D. G. Bailey, H. Poor. Design for embedded image processing on FPGAs. Singapore: John Wiley & Sons, 2011.
[7] Chacon-Rodriguez,A., Julian P., y Masson, F. “Fast and low power integrated circuit for impulsive sound localisation using kalman fiter approach.” Electronics Letters, 46(7):533-534, 1 2010.
[8] Chacón-Rodríguez,A. “Circuitos integrados de bajo consumo para detección y localización de disparos de armas de fuego,” Ph.D. dissertation, Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata, Argentina, 2009.
[9] Lozano, C., Gómez, A., Chacón-Rodríguez, A., Merchan, F., Julian, P. Analysis of source separation algorithms in industrial acoustic environments. In Circuits & Systems (LASCAS), 2015 IEEE 6th Latin American Symposium on, pp. 1-4. IEEE, 2015.

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