• 정보과학회 논문지
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• 제43권5호
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• pp.569-578
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• 2016

PLC (Programmable Logic Controller)는 원자력 발전소의 디지털 제어시스템의 개발을 위해 널리 사용되어왔지만 복잡성의 증가와 유지보수 비용 등의 문제로 인해 FPGA (Field Programmable Gate Array) 기반 제어시스템이 대안으로 떠오르고 있다. 하지만 PLC 개발자가 FPGA 기반 제어시스템을 개발하기 위해서는 FPGA 개발을 위한 언어를 사용해야 하고 기존의 PLC 개발에서 획득한 노하우 및 지식의 재사용을 어렵게 만든다는 등의 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 PLC 소프트웨어 개발을 위한 언어 중 하나인 FBD (Function Block Diagram)를 FPGA 개발을 위한 하드웨어 기술 언어 중 하나인 VHDL로의 자동 변환을 위한 방법과 이를 기반으로 개발한 자동 변환 도구인 FBDtoVHDL을 소개한다. 본 연구에서 소개하는 FBDtoVHDL 도구를 사용하여 FBD를 VHDL로 자동 변환함으로써 PLC 개발자는 하드웨어 기술 언어에 대한 지식이 없이도 FPGA 개발하는 것이 가능하다.

• Journal of Power Electronics
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• 제14권4호
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• pp.733-741
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• 2014

The integration of photovoltaic (PV) energy sources into DC grid has gained considerable attention because of its enhanced conversion efficiency with reduced number of power conversion stages. During the integration process, a local control unit is normally included with every power conversion stage of the PV source to accomplish the process of maximum power point tracking. A centralized monitoring and supervisory control unit is required for monitoring, power management, and protection of the entire system. Therefore, we propose a field-programmable gate array (FPGA) based centralized control unit that integrates all local controllers with the centralized monitoring unit. The main focus of this study is on the process of integrating many local control units into a single central unit. In this paper, we present design and optimization procedures for the hardware implementation of FPGA architecture. Furthermore, we propose a transient analysis and control design methodology with consideration of the nonlinear characteristics of the PV source. Hardware experiment results verify the efficiency of the central control unit and controller design.

• 실천공학교육논문지
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• 제8권2호
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• pp.111-120
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• 2016

여러 가지 센서를 이용한 IOT(Internet Of Thing) 시스템의 FPGA 설계용 교육장비를 소개한다. 센서들은 다양한 출력 방식을 가지고 있어서 출력 방식에 따른 센서 인터페이스 컨트롤러를 FPGA 상에서 설계가 필요하다. 본 장비는 아날로그 출력인 경우에 FPGA(Field Programmable Gate Array)내에 있는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 방식과 디지털 출력인 경우에 $I^2C$(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신방식 및 GPIO(General-Purpose Input/Output)를 통해 사용한 방식에 따른 여러 가지 센서 인터페이스 컨트롤러의 설계가 가능하다. 이미지 센서를 이용해서 영상 처리 하드웨어 설계가 가능하고 더불어 영상 및 영상처리 결과를 모니터에 출력하는 VGA(Video Graphics Array) 컨트롤러 설계도 가능하다. 본 장비는 유,무선 네트워크에 통신이 가능한 IOT 시스템을 위해서 한 칩에 디지털 하드웨어와 Linux System을 결합한SOC(System on Chip) 설계가 가능하다. 이 장비를 이용해서 "이미지센서 기반의 하드웨어 설계와 가속도센서 기반의 하드웨어 설계"의 사례를 소개하고 그 설계를 기반으로 "FPGA를 이용한 디지털시스템 설계" 교과목의 교육 가능한 사례를 소개한다. 학생들에 의해서 새롭게 설계한 하드웨어를 본 FPGA를 이용해서 하드웨어 장비에 적용시키는 능력을 배양할 수 있고, 또한 개념설계, 부분설계, 상세설계를 통해서 FPGA 기반 하드웨어의 창의적 종합설계 능력을 키울 수 있다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권3호
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• pp.644-651
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• 2015

This paper introduces a novel digital one cycle control (DOCC) boost power factor correction (PFC) converter. The proposed PFC converter realizes the FPGA-based DOCC control approach for single-phase PFC rectifiers without input voltage sensing or a complicated two-loop compensation design. It can also achieve a high power factor and the operation of low harmonic input current ingredients over universal loads in continuous conduction mode. The trailing triangle modulation adopted in this approach makes the acquisition of the average input current an easy process. The controller implementation is based on a boost topology power circuit with low speed, low-resolution A/D converters, and economical FPGA development board. Experimental results demonstrate that the proposed PFC rectifier can obtain a PF value of up to 0.999 and a minimum THD of at least 1.9% using a 120W prototype.

• 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.

• Journal of Power Electronics
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• 제10권1호
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• pp.65-71
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• 2010

This paper presents the design and implementation of voltage source inverter type SVPWM based speed control of an induction motor using a fuzzy PI controller. This scheme enables us to adjust the speed of the motor by controlling the frequency and amplitude of the stator voltage; the ratio of the stator voltage to the frequency should be kept constant. A model of the fuzzy control system is implemented in real time with a Xilinx FPGA XC3S 400E. It is introduced to maintain a constant speed to when the load varies.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제4권4호
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• pp.179-187
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• 2004

본 논문에서는 AMBA기반의 LCD 컨트롤러를 설계하였다. 일반적으로 LCD를 사용한 디스플레이 시스템은 고속의 데이터 액세스를 위하여 독자적인 버스 구조를 채택하고 있다. 제안한 컨트롤러는 AMBA의 데이터 포맷을 준수하며, 내부에 이미지 보간을 위한 이미지 스케일러를 내장하고 있다. 이미지 보간에는 수평방향으로 FOI(First Order Interpolation) 보간 알고리즘을 이용하고 수직 방향으로 H-형 PMED(H-Shape Pseudomedian)필터를 이용하였다. 본 컨트롤러의 모든 회로는 VHDL을 이용하여 설계하고, Xilinx FPGA를 이용하여 테스트 보드를 만들어 구현하여 LCD 패널에 직접 데이터를 출력함으로써 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제14권6호
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• pp.1139-1146
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• 2014

Digital signal processor (DSP) and field programmable gate array (FPGA) based concentrated control systems are designed for implementing CPS-SPWM strategies. The self-defined universal asynchronous receiver/transmitter (UART) protocol is used for communication between a master controller and an individual module controller via high speed links. Aimed at undesired pulse competition, this paper analyzes its generation mechanism and presents a new method for eliminating competition pulses with no time delay. Finally, the proposed concentrated controller is applied to a 10kV/10MVar distribution static synchronous compensator (DSTATCOM) industrial prototype. Experimental results show the accuracy and reliability of the concentrated controller, and verify the superiority of the proposed elimination method for competition pulses.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.162-165
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• 2017

차량 내 다양한 전자 장치를 제어하기 위해 실시간 직렬 통신 프로토콜인 CAN(controller area network)이 개발되었다. 본 논문에서는 Verilog HDL을 이용하여 CAN 버전 2.0A, 2.0B를 만족하는 CAN 제어기를 설계하였다. 설계된 CAN 제어기는 FPGA로 구현하여 상용 칩과 연결하여 동작을 확인하였다. 0.18um 공정에서 합성하였을 때의 게이트 수는 약 7,800 게이트이다.

• Journal of Power Electronics
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• 제10권3호
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• pp.228-234
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• 2010

This paper investigates the conducted-noise characteristics of a digitally-controlled randomly-switched dc-dc converter. In order to investigate the effect of the suggested digital controller on the conducted-noise characteristics of a dc-dc converter, three factors have been studied: the field-programmable gate array (FPGA) clock speed, the randomization ratio percentage, and the effect of using a closed loop feedback controller. A field-programmable gate array is much more flexible than analog control circuits, has a lower cost, and can be used for power supply applications. A novel FPGA-based implementation has been suggested for obtaining the experimental validations and realizing the studied concepts. Furthermore, the experimental results have been discussed and design guidelines have been included.