• 전자공학회논문지SC
• /
• 제39권3호
• /
• pp.228-238
• /
• 2002

본 논문은 메탈 할라이드 램프용 고주파 변조 방식 전자식 안정기의 디지털 제어기에 관한 것이다. 제안한 디지털 제어기에는 소프트 스타팅, 무부하 보호, 과전류 보호, 전력 제어 알고리즘이 포함되어 있다. 또한 제안한 디지털 제어기는 고주파 변조 제어 및 공명 현상회피 알고리즘을 수행한다. ASIC을 이용한 저가 양산을 위하여 제안한 제어기는 마이크로프로세서를 이용하지 않고 단지 FPGA만을 사용하여 설계하였다. 본 논문에서는 구체적인 디지털 제어 알고리즘들을 기술하였으며 프로토 타입의 150w 메탈 할라이드 램프용 전자식 안정기의 실험 결과를 나타내었다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.639-644
• /
• 2011

초고속 정보 통신망의 발달로, 현재 데이터 통신시스템은 가입자 상호간에 데이터를 빠르고, 정확하게 교환 할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 통신 시스템에 사용되는 여러 가지 Logic중 가장 기초가 되는 LVTTL(Low Voltage Transistor Transistor Logic)을 이용하여 데이터 전송특성 분석을 위한 시스템을 설계하고 데이터 전송속도의 변화따른 LVTTL의 특성을 측정 분석하였다. 현재 시스템에 필요한 전송 라인의 길이가 30cm이기 때문에, 우리는 현재 시스템에 필요한 전송 라인의 길이에 따라 LVTTL 데이터 전송 특성을 분석했다. LVTTL의 신호 레벨은 10Mbps일 경우 3V, 50Mbps일 경우 2.2V, 100Mbps일 경우 2V, 125Mbps일 경우 1.5V, 150Mbps일 경우 1.4V이다. 전송선로의 길이가 30cm, 데이터 전송속도 100Mbps까지 안정하게 보냄을 알 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
• /
• 제31권8호
• /
• pp.453-464
• /
• 2004

In order to solve the well-known drawback of reduced flexibility that is associate with ASIC implementations, this paper proposes a novel arithmetic unit over GF(2$^{m}$ ) for field programmable gate arrays (FPGAs) implementations of elliptic curve cryptographic processor. The proposed arithmetic unit is based on the binary extended GCD algorithm and the MSB-first multiplication scheme, and designed as systolic architecture to remove global signals broadcasting. The proposed architecture can perform both division and multiplication in GF(2$^{m}$ ). In other word, when input data come in continuously, it produces division results at a rate of one per m clock cycles after an initial delay of 5m-2 in division mode and multiplication results at a rate of one per m clock cycles after an initial delay of 3m in multiplication mode respectively. Analysis shows that while previously proposed dividers have area complexity of Ο(m$^2$) or Ο(mㆍ(log$_2$$^{m}$ )), the Proposed architecture has area complexity of Ο(m), In addition, the proposed architecture has significantly less computational delay time compared with the divider which has area complexity of Ο(mㆍ(log$_2$$^{m}$ )). FPGA implementation results of the proposed arithmetic unit, in which Altera's EP2A70F1508C-7 was used as the target device, show that it ran at maximum 121MHz and utilized 52% of the chip area in GF(2$^{571}$ ). Therefore, when elliptic curve cryptographic processor is implemented on FPGAs, the proposed arithmetic unit is well suited for both division and multiplication circuit.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제17권6호
• /
• pp.1535-1544
• /
• 2017

Advances in FPGA technology have enabled fast real-time simulation of power converters, filters and loads. FPGA based HIL (Hardware-In-the-Loop) simulators have revolutionized control hardware and software development for power electronics. Common time step sizes in the order of 100ns are sufficient for simulating switching frequency current and voltage ripples. In order to keep the time step as small as possible, ideal switching function models are often used to simulate the phase legs. This often produces inferior results when simulating the discontinuous conduction mode (DCM) and disabled operational states. Therefore, the corresponding measurement and protection units cannot be tested properly. This paper describes a new solution for this problem utilizing a discrete-time PI controller. The PI controller simulates the proper DC and low frequency AC components of the phase leg voltage during disabled operation. It also retains the advantage of fast real-time execution of switch-based models when an accurate simulation of high frequency junction capacitor oscillations is not necessary.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제53권10호
• /
• pp.3327-3334
• /
• 2021

Present electric grids are advanced to integrate smart grids, distributed resources, high-speed sensing and control, and other advanced metering technologies. Cybersecurity is one of the challenges of the smart grid and nuclear plant digital system. It affects the advanced metering infrastructure (AMI), for grid data communication and controls the information in real-time. The research article is emphasized solving the nuclear and smart grid hardware security issues with the integration of field programmable gate array (FPGA), and implementing the latest Time Authenticated Cryptographic Identity Transmission (TACIT) cryptographic algorithm in the chip. The cryptographic-based encryption and decryption approach can be used for a smart grid distribution system embedding with FPGA hardware. The chip design is carried in Xilinx ISE 14.7 and synthesized on Virtex-5 FPGA hardware. The state of the art of work is that the algorithm is implemented on FPGA hardware that provides the scalable design with different key sizes, and its integration enhances the grid hardware security and switching. It has been reported by similar state-of-the-art approaches, that the algorithm was limited in software, not implemented in a hardware chip. The main finding of the research work is that the design predicts the utilization of hardware parameters such as slices, LUTs, flip-flops, memory, input/output blocks, and timing information for Virtex-5 FPGA synthesis before the chip fabrication. The information is extracted for 8-bit to 128-bit key and grid data with initial parameters. TACIT security chip supports 400 MHz frequency for 128-bit key. The research work is an effort to provide the solution for the industries working towards embedded hardware security for the smart grid, power plants, and nuclear applications.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제20권12호
• /
• pp.136-144
• /
• 2021

The purpose of this study was to develop and verify a precision transmission error measurement system for a gear pair. The transmission error measurement system of the gear pair was developed as a measurement unit, signal processing unit, and signal analysis unit. The angular displacement for calculating the transmission error of the gear pair was measured using an encoder. The signal amplification, interpolation, and transmission error calculation of the measured angular displacement were conducted using a field-programmable gate array (FPGA) and a real-time processor. A high-pass filter (HPF) was applied to the calculated transmission error from the real-time processor. The transmission error measurement test was conducted using a gearbox, including the master gear pair. The same test was repeated three times in the clockwise and counterclockwise directions, respectively, according to the load conditions (0 - 200 N·m). The results of the gear transmission error tests showed similar tendencies, thereby confirming the stability of the system. The measured transmission error was verified by comparing it with the transmission error analyzed using commercial software. The verification showed a slight difference in the transmission error between the methods. In a future study, the measurement and analysis method of the developed precision transmission error measurement system in this study may possibly be used for gear design.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
• /
• pp.219-220
• /
• 2016

전력 관리 시스템인 PMS는 선박 통합 제어 시스템에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 액화 천연가스선의 PMS를 검증하기 위해서 실시간 HIL 시뮬레이션을 구현한다. 시뮬레이터는 터빈 발전기 디젤발전기, 차단기, 주요 3상 부하로 구성되고, 이들 모델은 MATLAB/Simulink로 구현한다. 더불어 FPGA 기반 제어 콘솔과 메인 스위치보드를 구축하여 선박에 탑재 되어 있는 LNGC PMS 제어 환경을 모사 한다. PMS 기능 검증을 위해 LNGC 내 주요 전력소모원 대비 두 가지 전력 분배 모드를 테스트 케이스로 수행한다. 그 결과 본 연구에서 제안한 시스템은 PMS 시뮬레이터로써 시운전 테스트뿐만 아니라 오류 주입 검증용으로 사용될 것이다.

• 한국항행학회논문지
• /
• 제23권2호
• /
• pp.97-103
• /
• 2019

본 논문에서는 페이딩(fading)에 의한 영향이 적은 실시간 목표물 변경이 가능한 유도무기에 적용할 수 있는 수신 모뎀을 설계 및 제작하는데 목적이 있다. 설계된 모뎀은 동기 검출기 (sync detector), 타이밍 추정부 (timing estimator), 타이밍 복원부 (timing recovery), 차동 복호기(differential decoder) 와 비터비 복호기 (viterbi decoder)로 구성되며, 이를 FPGA (field programmable gate array)로 구현하여 요구 사항에 맞춰 재설계 및 수정이 유연하도록 구현하였다. 제작된 모뎀 보드는 중간 주파수 (IF; intermediate frequency)에서 기저대역으로 직접 변환하였으며, ADC (analog to digital converter)를 통하여 디지털 데이터로 변환하였다. 모의실험과 측정 및 시험을 수행하여, 실시간 목표물 변경이 가능한 유도무기에 적용 가능하다는 것을 확인하였다.

• 시스템엔지니어링학술지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.73-82
• /
• 2018

In this work, a hardware based cryptographic module for the cyber security of nuclear power plant is developed using a system engineering approach. Nuclear power plants are isolated from the Internet, but as shown in the case of Iran, Man-in-the-middle attacks (MITM) could be a threat to the safety of the nuclear facilities. This FPGA-based module does not have an operating system and it provides protection as a firewall and mitigates the cyber threats. The encryption equipment consists of an encryption module, a decryption module, and interfaces for communication between modules and systems. The Advanced Encryption Standard (AES)-128, which is formally approved as top level by U.S. National Security Agency for cryptographic algorithms, is adopted. The development of the cyber security module is implemented in two main phases: reverse engineering and re-engineering. In the reverse engineering phase, the cyber security plan and system requirements are analyzed, and the AES algorithm is decomposed into functional units. In the re-engineering phase, we model the logical architecture using Vitech CORE9 software and simulate it with the Enhanced Functional Flow Block Diagram (EFFBD), which confirms the performance improvements of the hardware-based cryptographic module as compared to software based cryptography. Following this, the Hardware description language (HDL) code is developed and tested to verify the integrity of the code. Then, the developed code is implemented on the FPGA and connected to the personal computer through Recommended Standard (RS)-232 communication to perform validation of the developed component. For the future work, the developed FPGA based encryption equipment will be verified and validated in its expected operating environment by connecting it to the Advanced power reactor (APR)-1400 simulator.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.20-26
• /
• 2021

오늘날의 시스템들은 더 빠른 실행 속도와 더 적은 전력 소모를 위해 하드웨어와 소프트웨어 요소를 함께 포함하고 있다. 기존 하드웨어 및 소프트웨어 공동 설계에서 소프트웨어와 하드웨어의 비율은 설계자의 경험적 지식에 의해 나뉘었다. 설계자들은 반복적으로 가속기와 응용 프로그램을 재구성하고 시뮬레이션하며 최적의 결과를 찾는다. 설계를 변경하며 반복적으로 시뮬레이션하는 것은 시간이 많이 소모되는 일이다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 FPGA 가속기 설계를 위한 하드웨어 및 소프트웨어 공동 설계 플랫폼을 제안한다. 제안하는 플랫폼은 가속기를 구성하는 주요 성분을 변수화해 응용 프로그램 코드와 하드웨어 코드를 자동으로 생성하여 설계자가 적절한 하드웨어 비율을 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 공동 설계 플랫폼은 Xilinx Alveo U200 FPGA가 탑재된 서버에서 Vitis 플랫폼을 기반으로 동작한다. 공동 설계 플랫폼을 통해 1000개의 행을 가지는 두 행렬의 곱셈 연산 가속기를 최적화한 결과 응용프로그램보다 실행 시간이 90.7%, 전력 소모가 56.3% 감소하였다.