Proyecto de modulación por ancho de pulso usando FPGA

Abstract

Los progresos de la microelectrónica permiten el desarrollo de nuevos circuitos más adecuados a las necesidades de nuestra época. Hoy en día se quiere ir más rápido con mejor precisión, menos espacio, menos coste, menos consumo y menos pérdidas. Esos requisitos se encuentran tanto en la vida cotidiana (toda la gente quiere comunicar, tener una televisión alta definición, tener Internet, tener un coche con su pensión activa... ) como en la vida científica (en telecomunicaciones, microprocesadores, instrumentos de medidas, el desarrollo del tiempo real, inteligencia artificial. . . ) . Sin embargo la rama donde esos progresos son los más visibles y grandes es la electrotecnia donde los semiconductores de potencia prohibieron la utilización de esos componentes microelectrónicos para esos propósitos. Ahora los interruptores de potencia son mucho más rápidos, tienen menos perdidas que hace unos años. Entonces la utilización de los circuitos numéricos tal como los FPGAs, CPLDs ... pu den desempeñar un papel más importante. Una de las aplicaciones de eso progresos es la conversión de energía donde los componentes numéricos controlan interruptores de potencia. Esas conversiones de energía pueden hacerse de tensión alterna a tensión continua (DC) o de tensión continua (AC) a tensión alterna. En esta memoria se va a concentrarse más en pasar de DC a AC lo que tiene muchas aplicaciones en el control de motores trifásicos. La técnica más avanzada es la modulación por ancho de pulso (en inglés Pulse Width Modulation o PWM). Sin embargo dentro de la modulación por ancho de pulso existen varios algoritmos con varias prestaciones. Hasta ahora la PWM fue realizada por un microprocesador lo que llevaba mucho tiempo de cálculo al microprocesador. Luego, durante este proyecto se ha intentado implantar la PWM en una FPGA con el propósito de ser más rápido y permitir la utilización del microprocesador para otras tareas. Entonces en esta memoria se empezará a fijar criterios de comparación de las estrategias de PWM. En los segundo y tercer apartados se analizarán esas técnicas mediante las simulaciones hechas durante este proyecto (respectivamente la modulación sinusoidal y la modulación vectorial). En el último apartado se estudiará el circuito implantado en la FPGA.