FPGA implementation of a linear module for the estimation of electrical parameters for a photovoltaic system (PVS)

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

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

dc.creator	Lozano-Rivera, Clevis
dc.creator	Oviedo, Marco
dc.creator	Chacón-Rodríguez, Alfonso
dc.creator	Meza, Carlos
dc.date	2020-02-27
dc.date.accessioned	2020-09-25T23:12:48Z
dc.date.available	2020-09-25T23:12:48Z
dc.identifier	https://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/5028
dc.identifier	10.18845/tm.v33i1.5028
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/2238/12058
dc.description	This papers presents the analysis and evaluation of the FPGA implementation of a linear adaptive model for the estimation of linearized electrical parameters. These parameters may come, for instance, from non linear models required for complex systems’ efficiency monitoring and/or closed control loop, with speed processing needs not feasible for traditional embedded systems (on the order of at least 1 mega-sample per second). The implemented model is composed by a set of equations, that have been derived from an estimation approach based on a typical Euler numeric differential equation solver. In the particular case here presented, the parameters represent the dynamic behavior of a photovoltaic generator panel. The goal of the model is to evaluate the performance of distributed maximum power tracking algorithms, from a single equation that estimates the current-voltage relations. The algorithm is evaluated first using a Register Transfer Level (RTL) Verilog description, and then is tested on a commercial FPGA with data generated from a high level golden model reference. Final validation on integrated circuits Electronic Design Automation (EDA) tools show that the design is not only feasible to be ported to a commercial CMOS technology, but that is efficient in terms of processing speed and power consumption. Such efficiency makes it adequate for the monitoring and control of interconnected solar panels.	en-US
dc.description	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.	es-ES
dc.format	application/pdf
dc.language	spa
dc.publisher	Editorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora)	es-ES
dc.relation	https://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/5028/4747
dc.source	Tecnología en marcha Journal; Vol. 33 Núm. 1: Enero-Marzo 2020; Pág. 138-151	en-US
dc.source	Revista Tecnología en Marcha; Vol. 33 Núm. 1: Enero-Marzo 2020; Pág. 138-151	es-ES
dc.source	2215-3241
dc.source	0379-3982
dc.subject	Linear adaptive estimators	en-US
dc.subject	FPGA	en-US
dc.subject	digital arithmetic	en-US
dc.subject	photovoltaic systems	en-US
dc.subject	CMOS integrated circuits	en-US
dc.subject	Estimador lineal adaptativo	es-ES
dc.subject	FPGA	es-ES
dc.subject	aritmética digital	es-ES
dc.subject	sistema fotovoltaico	es-ES
dc.subject	circuitos integrados CMOS	es-ES
dc.title	FPGA implementation of a linear module for the estimation of electrical parameters for a photovoltaic system (PVS)	en-US
dc.title	Implementación en FPGA de un módulo lineal de estimación de parámetros eléctricos para un sistema fotovoltaico (PVS)	es-ES
dc.type	info:eu-repo/semantics/article
dc.type	info:eu-repo/semantics/publishedVersion

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