تاثیر متقابل فرکانس نمونه برداری و هزینه کنترل کننده های دیجیتال مبتنی برfpga

فرکانس نمونه برداری در مبدلهای آنالوگ به دیجیتال محدودیتی است که باعث تاخیر در خروجی کنترل کننده های دیجیتال می شود. کارایی و عملکرد سیستم کنترل دیجیتال بطور قابل توجهی به فرکانس نمونه برداری بستگی دارد. در بیشتر مدارات های الکترونیک قدرت، فرکانس نمونه برداری پایین باعث کاهش عملکرد سیستم می شود. پایین ترین فرکانس نمونه برداری مدار با نرخ نایکوئیست مشخص می شود و بزرگترین فرکانس نمونه برداری توسط منابع سخت افزاری محدود می شود. در این مقاله تاثیر فرکانس نمونه برداری بر تعداد واحدهای عملکردی ، طول کلمه و در نهایت هزینه کنترل کننده های دیجیتال مبتنی بر fpga مورد بررسی قرار گرفته است. مدار الکترونیک قدرت در نظر گرفته شده در این مقاله اینورتر سه فاز چهار ساق می باشد و سیستم کنترل دیجیتال آن مبتنی بر مدل کنترل پیش بین است. کنترل کننده دیجیتال روی fpga اجرا می شود. با توجه به نتایج بدست آمده،تعداد واحدهای عملکردی و طول کلمه حداکثر فرکانس نمونه گیری را تعیین می کند. برای داشتن فرکانس نمونه برداری بزرگتر بایستی تعداد واحدهای محاسبه گر در کنترل کننده را افزایش داد که این عمل باعث افزایش هزینه پیاده سازی کنترل کننده خواهد شد.

interaction between sampling frequency and cost of fpga-based digital controllers

sampling frequency of a/d converters is a restriction which causes delay in the output of digital controllers. the efficiency and performance of a digital control system are considerably dependent on the sampling frequency. in most power electronic applications, low sampling frequency effectively degrades system performance. the lower sampling frequency limited by nyquist rate and upper sampling frequency confined by hard ware resources. in this paper the effect of sampling frequency on the number of functional units, word length and finally cost of fpga-based digital controllers is verified. the considered power electronic system is a three phase four legs inverter and the digital control system is based on finite set model predictive control. the digital predictive control is implemented on the fpga board. according to the obtained results, the number of functional units and word length determine the maximum sampling frequency.