Development of a digital platform with interface to Matlab / Simulink for power converters control

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaCom a evolução da tecnologia, os algoritmos de controlo passaram a ser cada vez mais avançadose complexos o que suscitou um aumento das necessidade de processamento. Deste modo, asplataformas de controlo, a utilizar em sistemas de eletrónica de potência, têm de ter velocidadesde processamento elevadas. A nível da investigação de sistemas de controlo e desenvolvimentode protótipos podem ser escolhidos dois tipos de plataformas bastante distintos. Uma é o usode plataformas para prototipagem rápida, que têm um elevado desempenho e uma programaçãosimples, sendo que a sua desvantagem é o custo elevado. A outra solução é a utilização de placasde desenvolvimento que são uma solução económica, contudo a sua programação é complexa, ouentão a sua capacidade de processamento é baixa.O objetivo da tese é desenvolver uma solução que junte o baixo custo e o alto desempenhoa uma programação fácil que recorra a ferramentas muito utilizadas. Com estes parâmetros serápossível apresentar uma solução de prototipagem com um custo-eficiência elevado, ideal para ainvestigação. Quanto à plataforma a utilizar optou-se pela ZedBoard da Digilent, que apresentauma capacidade de processamento alta e compatibilidade com a ferramenta Matlab/Simulink, muitoutilizada a nível global.O uso do Matlab/Simulink permite a implementação direta de código previamente desenvolvido,sem necessidade de conversão. Assim é possível facilitar o processo de programação da plataformae eliminar erros de transição que existem em plataformas configuradas diretamente com linguagemC/VHDL e não através do Simulink. Além do mais, o Simulink é um dos programas para desenvolvimentode algoritmos de controlo e simulação mais utilizado o que faz com que este seja o programaideal para a solução a desenvolver.Ao longo do trabalho, é pretendido aplicar na ZedBoard um algoritmo para controlo de umconversor de potência. Para isso, é necessário desenvolver ferramentas para programação da placano Simulink, explorar as suas formas de processamento e garantir os requisitos do algoritmo. Apóso desenvolvimento do modelo com o respetivo tipo de processamento é realizada a programação daplataforma de controlo.With the evolution of technology, the control platform became a critical feature in electric powersystems. This leads to increased research of electric power systems. Demand has guaranteed theevolution of control platforms, with a reduction of prices and increase of processing power. Evenwith the price reduction of control systems, solutions focused in rapid prototyping still have a highcost. Or it’s possible to use barebone solution with lower cost, but in this case the processing poweris slow or the programming procedure is complex and slow. Due to these problems, does not exit anappropriate solution for use in research projects or small companies with low investments capacities.The objective of this work is to create a solution, to fill a blank space in the control platformmarket. The solution needs to have a low cost and high processing capacity with an easy programmingprocedure. With these characteristics, the developed platform will be a prototyping solutionwith high cost-efficiency, ideal for use in research. The used platform is a ZedBoard from Digilent,which has a good processing capacity, is compact, and compatible with Simulink.Using Matlab/Simulink ensure the direct implementation of code developed and tested, withno need for conversion. Due to the fact that the code doesn’t need to be converted, as happen onplatforms programmed in C/VHDL, conversion errors are eliminated. Furthermore, Simulink is oneof the most used programs for control algorithm testing and development, making this programideal for programming the ZedBoard.This thesis aims to develop a simple way to program a ZedBoard from Matlab/Simulink. Thetest model will be a power converter algorithm, and the used platform needs to guarantee all thecontrol needs