Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior

Autores
Penovi, Emiliano; Maestri, Sebastian Oscar; Garcia Retegui, Rogelio Adrian; Wassinger, Nicolás; Benedetti, Mario
Año de publicación
2015
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
This work presents a control system suitable for high-precision pulsed current sources. The proposed control system is based on the detection of events so as to define changes in the power converter state to produce the required current waveform with a good dynamic response. Additionally, this control system is designed to regulate the flat-top current with a well-defined precision. In order to mitigate the effect of the measurement noise, an estimation algorithm for the controlled current is incorporated. This algorithm generates a filtered version of the controlled variable without affecting the control dynamics. The use of the estimated current allows to improve the detection of the events and to avoid an increase in the number of commutations due to possible erratic comparisons. Then, the estimator gains are tuned by using genetic algorithm techniques to optimize the root-mean-square value for a typical pulse. Furthermore, in order to independently perform the required set of tasks, the proposed control system is implemented by using a digital platform based on a field-programmable gate array. Additionally, due to the demanding precision in these applications, different considerations regarding its implementation, such as the digital wordlength, binary point position, rounding method, and overflow behavior, have been taken into account. Experimental results obtained from the application of the proposed control system to a laboratory prototype are presented.
Fil: Penovi, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Maestri, Sebastian Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Garcia Retegui, Rogelio Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Wassinger, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Benedetti, Mario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Materia
Current Control
Digital Control Systems
Estimation
Fieldprogrammable Gate Arrays
Multilevel Converters
Power Electronics
Pulsed Power Converter
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/50645
Acceder
id CONICETDig_54d79025780f8fdc3793e74f17ecc6c4
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/50645
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching BehaviorPenovi, EmilianoMaestri, Sebastian OscarGarcia Retegui, Rogelio AdrianWassinger, NicolásBenedetti, MarioCurrent ControlDigital Control SystemsEstimationFieldprogrammable Gate ArraysMultilevel ConvertersPower ElectronicsPulsed Power Converterhttps://purl.org/becyt/ford/2.2https://purl.org/becyt/ford/2This work presents a control system suitable for high-precision pulsed current sources. The proposed control system is based on the detection of events so as to define changes in the power converter state to produce the required current waveform with a good dynamic response. Additionally, this control system is designed to regulate the flat-top current with a well-defined precision. In order to mitigate the effect of the measurement noise, an estimation algorithm for the controlled current is incorporated. This algorithm generates a filtered version of the controlled variable without affecting the control dynamics. The use of the estimated current allows to improve the detection of the events and to avoid an increase in the number of commutations due to possible erratic comparisons. Then, the estimator gains are tuned by using genetic algorithm techniques to optimize the root-mean-square value for a typical pulse. Furthermore, in order to independently perform the required set of tasks, the proposed control system is implemented by using a digital platform based on a field-programmable gate array. Additionally, due to the demanding precision in these applications, different considerations regarding its implementation, such as the digital wordlength, binary point position, rounding method, and overflow behavior, have been taken into account. Experimental results obtained from the application of the proposed control system to a laboratory prototype are presented.Fil: Penovi, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; ArgentinaFil: Maestri, Sebastian Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; ArgentinaFil: Garcia Retegui, Rogelio Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; ArgentinaFil: Wassinger, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; ArgentinaFil: Benedetti, Mario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; ArgentinaInstitute of Electrical and Electronics Engineers2015-08info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/50645Penovi, Emiliano; Maestri, Sebastian Oscar; Garcia Retegui, Rogelio Adrian; Wassinger, Nicolás; Benedetti, Mario; Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior; Institute of Electrical and Electronics Engineers; Ieee Transactions On Industrial Informatics; 11; 4; 8-2015; 987-9961551-3203CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7127010/info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1109/TII.2015.2446764info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-17T10:52:00Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/50645instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-17 10:52:01.021CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
title Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
spellingShingle Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
Penovi, Emiliano
Current Control
Digital Control Systems
Estimation
Fieldprogrammable Gate Arrays
Multilevel Converters
Power Electronics
Pulsed Power Converter
title_short Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
title_full Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
title_fullStr Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
title_full_unstemmed Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
title_sort Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior
dc.creator.none.fl_str_mv Penovi, Emiliano
Maestri, Sebastian Oscar
Garcia Retegui, Rogelio Adrian
Wassinger, Nicolás
Benedetti, Mario
author Penovi, Emiliano
author_facet Penovi, Emiliano
Maestri, Sebastian Oscar
Garcia Retegui, Rogelio Adrian
Wassinger, Nicolás
Benedetti, Mario
author_role author
author2 Maestri, Sebastian Oscar
Garcia Retegui, Rogelio Adrian
Wassinger, Nicolás
Benedetti, Mario
author2_role author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Current Control
Digital Control Systems
Estimation
Fieldprogrammable Gate Arrays
Multilevel Converters
Power Electronics
Pulsed Power Converter
topic Current Control
Digital Control Systems
Estimation
Fieldprogrammable Gate Arrays
Multilevel Converters
Power Electronics
Pulsed Power Converter
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/2.2
https://purl.org/becyt/ford/2
dc.description.none.fl_txt_mv This work presents a control system suitable for high-precision pulsed current sources. The proposed control system is based on the detection of events so as to define changes in the power converter state to produce the required current waveform with a good dynamic response. Additionally, this control system is designed to regulate the flat-top current with a well-defined precision. In order to mitigate the effect of the measurement noise, an estimation algorithm for the controlled current is incorporated. This algorithm generates a filtered version of the controlled variable without affecting the control dynamics. The use of the estimated current allows to improve the detection of the events and to avoid an increase in the number of commutations due to possible erratic comparisons. Then, the estimator gains are tuned by using genetic algorithm techniques to optimize the root-mean-square value for a typical pulse. Furthermore, in order to independently perform the required set of tasks, the proposed control system is implemented by using a digital platform based on a field-programmable gate array. Additionally, due to the demanding precision in these applications, different considerations regarding its implementation, such as the digital wordlength, binary point position, rounding method, and overflow behavior, have been taken into account. Experimental results obtained from the application of the proposed control system to a laboratory prototype are presented.
Fil: Penovi, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Maestri, Sebastian Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Garcia Retegui, Rogelio Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Wassinger, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
Fil: Benedetti, Mario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones Científicas y Tecnológicas en Electrónica.; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina
description This work presents a control system suitable for high-precision pulsed current sources. The proposed control system is based on the detection of events so as to define changes in the power converter state to produce the required current waveform with a good dynamic response. Additionally, this control system is designed to regulate the flat-top current with a well-defined precision. In order to mitigate the effect of the measurement noise, an estimation algorithm for the controlled current is incorporated. This algorithm generates a filtered version of the controlled variable without affecting the control dynamics. The use of the estimated current allows to improve the detection of the events and to avoid an increase in the number of commutations due to possible erratic comparisons. Then, the estimator gains are tuned by using genetic algorithm techniques to optimize the root-mean-square value for a typical pulse. Furthermore, in order to independently perform the required set of tasks, the proposed control system is implemented by using a digital platform based on a field-programmable gate array. Additionally, due to the demanding precision in these applications, different considerations regarding its implementation, such as the digital wordlength, binary point position, rounding method, and overflow behavior, have been taken into account. Experimental results obtained from the application of the proposed control system to a laboratory prototype are presented.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-08
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/50645
Penovi, Emiliano; Maestri, Sebastian Oscar; Garcia Retegui, Rogelio Adrian; Wassinger, Nicolás; Benedetti, Mario; Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior; Institute of Electrical and Electronics Engineers; Ieee Transactions On Industrial Informatics; 11; 4; 8-2015; 987-996
1551-3203
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/50645
identifier_str_mv Penovi, Emiliano; Maestri, Sebastian Oscar; Garcia Retegui, Rogelio Adrian; Wassinger, Nicolás; Benedetti, Mario; Event-Based Control System Suitable for High-Precision Pulsed Current Source Applications with Improved Switching Behavior; Institute of Electrical and Electronics Engineers; Ieee Transactions On Industrial Informatics; 11; 4; 8-2015; 987-996
1551-3203
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7127010/
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1109/TII.2015.2446764
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Institute of Electrical and Electronics Engineers
publisher.none.fl_str_mv Institute of Electrical and Electronics Engineers
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1843606149648089088
score 13.000565

Publicaciones similares