Perpustakaan Digital ITB

Pendidikan rekayasa membutuhkan pengetahuan teoretis yang disandingkan dengan pengalaman praktikal yang cukup dengan tujuan membiasakan mahasiswa dengan praktik industri. Namun, alat-alat praktikum sering kali dipatok dengan harga yang mahal dan di luar jangkauan perguruan tinggi Indonesia. Bidang elektronika daya tidak terkecuali dalam masalah ini. Dalam kurikulum elektronika daya, mahasiswa diminta untuk merancang rangkaian konverter daya dan sistem kendalinya. Pada proses desain, Mahasiswa biasanya menggunakan MATLAB pada proses desain. Namun, metode ini masih kurang cukup untuk pengujian sistem dan dapat menimbulkan risiko kerusakan dan keamanan saat implementasi sistem. Untuk mengatasi masalah ini, industri dan perguruan tinggi mengadopsi platform Power Hardware-in-the-Loop (PHIL). Tujuan dari sistem 1n1 adalah mensimulasikan model matematis secara real time. Platform PHIL juga dilengkapi dengan ADC dan DAC yang memungkinkan interaksi seperti rangkaian pengujian. Modul PHIL tersedia luas di pasar tetapi harga setiap unitnya cukup mahal hingga mencapai ratusan juta rupiah. N amun, PHIL di pasaran cukup berlebih dalam sisi fungsional maupun spesifikasi. Hal ini memberi kesempatan pengembangan PHIL yang lebih sederhana dan murah. Dokumen ini membahas mengenai pengembangan PHIL dan ekosistem PHIL. Sistem keseluruhan PHIL terdiri dari software PC, mikrokontroler, dan board PHIL. Software PC digunakan untuk mendeteksi rangkaian dan memodelkan sistem secara matematis, menghasilkan parameter sistem. Parameter sistem tersebut kemudian dikirimkan pada board PHIL untuk disimulasikan. Mikrokontroler digunakan untuk menjalankan kode sistem kendali yang diujikan. Mikrokontroler dilengkapi dengan output PWM dan ADC yang memungkinkan sistem untuk memberi sinyal kendali agar output sesuai dengan setpoint yang diberikan. Board PHIL mensimulasikan rangkaian secara real time dengan melakukan komputasi model state space dari sistem. PHIL dilengkapi dengan ADC dan DAC untuk membaca sinyal kendali dan juga mengeluarkan output secara analog. Dokumen ini secara spesifik membahas mengenai perancangan dan implementasi state space hardware accelerator yang berada dalam PHIL. Subsistem ini berfungsi untuk melakukan komputasi state space. Sistem state space hardware accelerator terbagi menjadi Processing System (PS) dan Programmable Logic (PL). Processing System bertugas melakukan komunikasi dan pre-processing terhadap parameter sistem yang diterima sebelum disimulasikan. Programmable Logic melakukan komputasi state space yang terdiri dari perkalian matriks secara paralel dalam frekuensi tinggi. Sistem dilengkapi ADC untuk membaca sinyal kendali dan DAC untuk mengeluarkan sinyal output sistem. Sisi PL dikembangkan menggunakan Vivado sedangkan sisi PS dikembangkan menggunakan Vitis. Sistem hardware accelerator diimplementasi pada board SoC Eclypse Z7 yang dibekali oleh SoC Zynq-7000. ADC dan DAC yang digunakan berupa Zmod ADC 1410 dan Zmod DAC 1411. Sistem yang dirancang ini harus memenuhi spesifikasi 2MSPS ADC, 2MHz DAC, serta kecepatan komputasi 2 iterasi per detik. Berdasarkan hasil pengujian, seluruh spesifikasi dapat tercapai.