Generalización del software DSP basado en C++ para la regulación de fuentes de tensión y control de diversos convertidores de potencia en aceleradores de partículas

Resumen

Las grandes instalaciones de aceleradores de partículas como la del Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN) ejemplifican sistemas complejos, donde una gran variedad de convertidores de potencia conmutados coexiste y alimenta los sistemas de aceleración. A lo largo de los años, el software de control de tensión de bajo nivel de los convertidores ha evolucionado de forma descentralizada, y se ha vuelto repetitivo, difícil de testar, depurar y mantener. Como la fiabilidad es de suma importancia, este trabajo investiga la similitud entre varios convertidores de potencia y su software específico de control: CANCUN (Cern Acdc Narrow CoNverter), HL-LHC18kA (High Luminosity Large Hadron Collider 18 kA) y RF3kA (Radio-Frequency 3 kA). Se propone una librería de control común, RegDspLib, codificada en C++, para generalizar el software, aprovechando las ventajas de la programación orientada a objetos (OOP, Object Oriented Programming). Entre las características de la librería, la refactorización incluye una máquina de estados unificada. La propuesta también proporciona una reducción en el consumo de recursos de la DSP (Digital Signal Processor). Se investigan modificaciones sobre los esquemas de interrupción y la generalización de los módulos de modulación por anchura de pulso (PWM, Pulse Width Modulation). Finalmente, se muestran resultados experimentales que verifican el funcionamiento correcto de la propuesta. Todo ello proporciona información útil para ingenieros de campo e investigadores sobre la estandarización del software de control de tensión, a nivel de convertidores de potencia, tanto para instalaciones medianas o grandes para la aceleración de partículas como para otras aplicaciones industriales complejas.