HYDRA

Partner Call open until: 01.12.2020

Start of the project: Q1 2021

Objectives

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines selbstlernenden Reglers zur Erfüllung des hohen Anspruches an die Dynamik der geregelten Ausgangsspannung eines DC/DC converter.

  • Vergleich eines konventionellen PID Regler mit neuartigen Ansätzen durch Anwendung der künstlichen Intelligenz.
  • Bewertung von möglichen Verbesserungen hinsichtlich Dynamik und Robustheit auf Systemsimulationsbasis
  • Umsetzung der Algorithmen auf Fast Prototypen System im Labor
  • Umsetzung der Algorithmen auf Zielhardware unter Berücksichtigung vorhandener Rechenressourcen

Wichtigste Herausforderungen:

  • Abbilden der gesamten Systemdynamik und Systembeschreibung auf Simulationsbasis um selbstlernende Regler trainieren zu können
  • Hardwaretechnische Umsetzung auf der Zielhardware unter Berücksichtigung vorhandener bzw. begrenzter Rechenressource
  • Beibehaltung von sicherheitsrelevanten funktionalen Aspekten

 

Erwartete Ergebnisse

  • Signifikate Verbesserung der Robustheit und Dynamik des Gesamtsystemverhaltens
  • Adaptive Anpassung des Regelkreises auf eine mögliche Änderung des Systemverhaltens
  • Nachweis der Umsetzbarkeit bzw. Implementierbarkeit auf  einem eingebettete System

Objectives

Next Generation Power Electronics Control: A distributed control platform for rapid control prototyping operating at high temperature and offering unique safety features

In new application scenarios with SiC and GaN power semiconductor devices, the requirements for control systems get more demanding. High temperature operation, high performance at highest packaging densities show the limits of actual rapid control prototyping platforms which are typically not intended to be used at higher temperatures. The HYDRA platform aims towards future requirements for the next generation of power electronic controls. High temperature operation on a smallest formfactor possible as well as providing unique safety features should serve all needs for rapid control prototyping in power electronic applications. A fast design-in and software deployment process utilizing the proposed platform for application specific prototypes using a flexible module approach are some of the project highlights.

The main topics when considering requirements of future power electronic controls are:

  • Flexibility (distributed system architecture)
  • Scalability (computational power, system cost and power consumption)
  • Integration (highest power density)
  • Signal tracing (measurement and debugging features)
  • Safety features (overvoltage, overcurrent, safety isolation barrier)


The main challenges are the assessment of safe operation throughout the whole temperature range as well as the integration of signal tracing and hardware safety features into smallest footprint possible and ensuring one functional safety barrier at the same time.

Expected Results

  • Rapid Control Prototyping Platform with semiconductor driving circuitry, signal processing and signal tracing features as well as a functional isolation barrier for active control of power electronic devices.
  • Protection of semiconductor devices with hardware features as e.g. overcurrent protection.
  • Reliable operation at high system temperatures.
  • Integration into existing rapid control prototyping toolchain for easy usage of the platform for application specific prototypes.

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