Inverter a Multi-Fase #

Panoramica #

Questo progetto ha riguardato lo sviluppo di un sistema di controllo distribuito per un inverter a multi-fase, utilizzato nelle siderurgia. Il sistema è stato progettato con due FPGA principali (una master e una slave) utilizzando tecnologia Intel (Altera). Il master controlla simultaneamente più slave tramite collegamenti ottici punto-punto e si interfaccia con un PC che gestisce i parametri ad alto livello e l’operazione complessiva.

Caratteristiche Principali e Risultati #

• Controllo Distribuito: Il sistema è composto da un FPGA master e più FPGA slave che operano in parallelo.
• Collegamenti Ottici Punto-Punto: Il master gestisce la comunicazione con gli slave utilizzando collegamenti ottici punto-punto.
• Protocollo di Comunicazione:
  • Sviluppato un protocollo di comunicazione tra il master e gli slave tramite collegamenti ottici con clock integrato.
  • Il protocollo utilizza uno schema di trasmissione periodica con funzionalità di auto-recupero.
• Canale per Dati in Tempo Reale: Creato un canale speciale sulla connessione ottica per il flusso di dati in tempo reale dallo slave al PC.
• Controllo del Segnale PWM: Sviluppato il controllo per i segnali PWM, inclusi algoritmi per la gestione di frequenza e larghezza di impulso.
• Monitoraggio dei Sensori: Implementato il monitoraggio continuo dei sensori per garantire un’operazione sicura e per rilevare eventuali guasti.
• Documentazione Completa:
  • Sono stati prodotti documenti dettagliati di studio e architettura che forniscono approfondimenti sul design del sistema, i protocolli e le specifiche hardware.
  • È stata creata una documentazione tecnica completa per lo sviluppo e l’integrazione del codice VHDL, dei protocolli di comunicazione e della logica di controllo.

Dettagli Tecnici #

• Hardware: FPGA Intel (Altera), sensori di corrente e temperatura, PC di controllo.
• Sviluppo:
  • Progettazione e implementazione del protocollo di comunicazione tra master e slave in VHDL.
  • Sviluppato la logica di controllo PWM e i sistemi di lettura sensori in VHDL per garantire un controllo preciso e in tempo reale del sistema inverter.
  • Gestita la comunicazione tramite collegamenti ottici punto-punto per garantire bassa latenza e alta affidabilità.
  • Creato un canale dedicato per dati in tempo reale per trasmettere dati critici dallo slave al PC di controllo.
• Tecnologie Utilizzate:
  • FPGA Intel (Altera) per il controllo e la gestione della comunicazione.
  • VHDL per lo sviluppo del protocollo di comunicazione, della logica di controllo e dell’integrazione dei sensori.
  • Tecnologie di sensori per il monitoraggio di correnti e temperature.
• Controllo PWM: Algoritmi avanzati per il controllo delle frequenze PWM, garantendo operazioni sicure e rilevamento guasti.

Sfide e Soluzioni #

• Affidabilità della Comunicazione: Ottimizzata la trasmissione tramite collegamenti ottici punto-punto per garantire una comunicazione affidabile in ambienti industriali difficili.
• Sincronizzazione: Gestita la sincronizzazione tra il master e gli slave per controllare simultaneamente più inverter.
• Recupero da Errori: Implementato un meccanismo di auto-recupero per la comunicazione tra master e slave in caso di perdita di pacchetti o guasti nel link.

Risultato #

Il sistema ha fornito un controllo preciso e sicuro sugli inverter a multi-fase, garantendo un’operazione ottimale nelle fonderie di metalli. Grazie alla comunicazione ottica e a un protocollo avanzato sviluppato interamente in VHDL, il sistema ha mantenuto un’alta affidabilità operativa anche in condizioni gravose, con monitoraggio continuo e rilevamento guasti. Inoltre, sono stati prodotti tutti i documenti pertinenti per lo studio dell’architettura e la documentazione dettagliata, fornendo approfondimenti chiari e completi sul design e sul funzionamento del sistema.