• 전자공학회논문지C
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• 제35C권11호
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• pp.21-30
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• 1998

본 논문에서는 FPGA를 이용하여 산업용 구동장치로 널리 사용되고 있는 유도 전동기의 디지털 전류 제어시스템을 구현하였다. 이를 위해 VHDL을 이용하여 FPGA를 설계하였으며 이 FPGA는 PWM 발생부, PWM 보호부, 회전속도 검출부, 프로그램 폭주 방지부, 인터럽트 발생부, 디코더 로직부, 신호 지연 발생부 및 디지털 입·출력부로 각각 구성되어있다. 본 FPGA의 설계시 고속처리의 문제점을 해결하기 위해 클럭전용핀을 활용하였으며 또한 40 MHz에서도 동작할 수 있는 삼각파를 만들기 위해 업다운 카운터와 래치부를 병렬 처리함으로써 고속화하였다. 특히 삼각파와 각종 레지스터를 비교 연산할 때 많은 팬아웃 문제에 따른 게이트 지연(gate delay) 요소를 줄이기 위해 병렬 카운터를 두어 고속화를 실현하였다. 아울러 삼각파의 진폭과 주파수 및 PWM 파형의 데드 타임 등을 소프트웨어적으로 가변 하도록 하였다. 이와 같은 기능들을 FPGA로 구현하기 위하여 퀵로직(Quick Logic)사의 pASIC 2 SpDE와 Synplify-Lite 합성툴을 이용하여 로직을 합성하였다. 또한 Verilog HDL 환경에서 최악의 상황들(worst cases)에 대한 최종 시뮬레이션이 성공적으로 수행되었다. 아울러 구현된 FPGA를 84핀 PLCC 형태의 FPGA로 프로그래밍 한 후 3상 유도전동기의 디지털 전류 제어 시스템에 적용하였다. 이를 위해 DSP(TMS320C31-40 MHz)와 FPGA, A/D 변환기 및 전류 변환기(Hall CT) 등을 이용하여 3상 유도 전동기의 디지털 전류 제어 시스템을 구성하였으며, 디지털 전류 제어의 효용성을 실험을 통해 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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• pp.225-227
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• 2008

This paper deals with the implementation on a Field Programmable Gate Array (FPGA) of PWM switching patterns for a voltage multilevel inverter. The reference data in main microcontroller is transmitted to the FPGA through 16 general purpose I/O ports. Herein, three-phase reference voltage signals are addressed by the last 2-bit (bit 15-14) and their data are assigned in remaining 14-bit, respectively. The carrier signals are created by 16-bit counter in up-down counting mode inside FPGA according to desirable topology. Each reference signal is compared with all carrier signals to generate corresponding PWM switching patterns for control of the multilevel inverter. Useful advantages of this scheme are easy implementation, simple software control and flexibility in adaptation to produce many PWM signals. Some simulations and experiments are carried out to validate the proposed method.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.652-654
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• 2016

본 논문에서는 FPGA를 활용하여 SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)방식의 정현파 BLDC 모터 구동 로직을 설계 및 구현하였다. Hall sensor를 이용한 BLDC 모터 구동 회로는 정현파 PWM 생성회로, 데드타임 회로 및 리드 앵글 생성 회로 등으로 구성 된다. 특히 PWM 생성 회로는 SVPWM방식을 이용하여 기존 정현파 PWM 대비 선형구간이 15.5% 증가된다. 설계한 회로는 VHDL을 이용하여 모의실험 하였으며 Xilinx Spartan-6 FPGA보드를 통하여 회로의 동작 및 성능을 검증하였다. 검증 결과 모터구동 전류의 THD (Total Harmonic Distortion)은 19.32% 로 기존 정현파 구동 회로 대비 우수한 특성을 보였으며 회전자 분해능은 $1.6^{\circ}$로 정밀 제어가 가능함을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권11호
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• pp.211-220
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• 2014

본 논문에서는 하나의 FPGA 내에 DC 모터 제어와 TFT LCD 인터페이스가 내장되어, 제어와 결과 데이터의 실시간 분석이 용이하고 컴팩트한 전(full)-FPGA 기반 모터 제어 시스템을 보인다. PID 속도 제어 모듈과 TFT LCD 상에 실험 결과를 실시간 보여주기 위한 모니터링 모듈을 하나의 FPGA내에 설계하고, 시뮬레이션과 실험을 통하여 유용성을 보인다. FPGA로는 xc3s400를 사용하였고, AD (Aaltium Designer)를 이용하여 전체 시스템을 설계하였다. DC 모터 4상한 운전을 위해 MOSFET를 이용한 PWM 모터 드라이버를 제작하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권7호
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• pp.513-518
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• 2016

The piezoelectric actuating device is known for its large power density and simple structure. It can generate a larger force than a conventional actuator and has also wide bandwidth with fast response in a compact size. To control the piezoelectric actuator, we need an analog signal conditioning circuit as well as digital microcontrollers. Conventional microcontrollers are not equipped with an analog part and need digital-to-analog converters, which makes the system bulky compared with the small size of piezoelectric devices. To overcome these weaknesses, we are developing a single-chip controller that can handle analog and digital signals simultaneously using mixed-signal FPGA technology. This gives more flexibility than traditional fixed-function microcontrollers, and the control speed can be increased greatly due to the parallel processing characteristics of the FPGA. In this paper, we developed a floating-point multiplier, PWM generator, 80-kHz power control loop, and 1-kHz position feedback control loop using a single mixed-signal FPGA. It takes only 50 ns for single floating-point multiplication. The PWM generator gives two outputs to control the charging and discharging of the high-voltage output capacitor. Through experimentation and simulation, it is demonstrated that the designed control loops work properly in a real environment.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.922-929
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• 2004

In this paper, we develop control hardware such as an FPGA based general purposed intelligent controller with a DSP board to solve nonlinear system control problems. PID control algorithms are implemented in an FPGA and neural network control algorithms are implemented in a BSP board. An FPGA was programmed with VHDL to achieve high performance and flexibility. The additional hardware such as an encoder counter and a PWM generator can be implemented in a single FPGA device. As a result, the noise and power dissipation problems can be minimized and the cost effectiveness can be achieved. To show the performance of the developed controller, it was tested fur nonlinear systems such as a robot hand and an inverted pendulum.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.362-371
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• 2018

This work proposes FPGA implementation of Carrier Disposition PWM for closed loop seven level diode clamped multilevel inverter in speed control of induction motor. VLSI architecture for carrier Disposition have been introduced through which PWM signals are fed to the neutral point seven level diode clamped multilevel using which the speed of the induction motor is controlled. This proposed VLSI architecture makes the power circuit to work better with reduced stresses across the switches and a very low voltage and current total harmonic distortion (THD). The output voltages, currents, torque & speed characteristics for seven level neutral point diode clamped multilevel inverter for AC drive was studied. It has observed the proposed scheme introduces less distortion and harmonics. The results were validated using real time results.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권9호
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• pp.124-129
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• 2009

최근 자동차 및 자동화 등 많은 첨단 산업분야에서 산업용 모터 정밀 제어를 위한 인버터의 요구가 증가하고 있다. 본 논문에서는 FPGA를 이용하여 단일 제어 유닛으로 여러 개의 모터를 제어할 수 있는 SVPWM 모듈을 설계 제작하여 모터 정밀제어에 응용하고자 한다. 개발된 WVPWM 모듈에는 PWM 발생기뿐만 아니라 위치 및 전류센서 처리 부분과 데프타임 보상기 알고리즘도 함께 구현되었다. 개발 툴은 ALTERA Quartus 8.0을 사용하였으며 시뮬레이션에 의해 동작 특성을 검증하였고 실험을 통해 성능을 검증하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.575-580
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• 2003

In this paper, we develop a control hardware such as an FPGA based general purpose controller with a DSP board to solve nonlinear control problems. PID control algorithms are implemented in an FPGA and neural network control algorithms are implemented in a DSP board. PID controllers implemented on an FPGA was designed by using VHDL to achieve high performance and flexibility. By using high capacity of an FPGA, the additional hardware such as an encoder counter and a PWM generator, can be implemented in a single FPGA device. As a result, the noise and power dissipation problems can be minimized and the cost effectiveness can be achieved. In order to show the performance of the developed controller, it was tested for controlling nonlinear systems such as an inverted pendulum.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.412-417
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• 2014

본 논문은 세 개의 바퀴로 구동되는 전방향 이동로봇의 제작과 제어에 대해 소개한다. 전방향성 움직임은 독립적인 회전과 병진운동을 통해 이루어진다. 전방향 이동로봇의 기구학과 동역학을 사용하여 장애물 회피에 대한 시뮬레이션도 수행하였다. 실제 로봇을 제어하기 위해 로봇을 제작하고 하드웨어를 구성하였으며, 제어 알고리즘은 DSP와 FPGA 칩에 구현하였다. 모터제어에 필요한 PWM, 엔코더 카운터, 통신 등과 같은 하드웨어는 FPGA에 구현하였다. 조이스틱을 통한 전방향 이동로봇을 제어함으로써 로봇의 동작성을 확인하였다.