Tehonmuuntimen prosessorialustan vaatimukset ja kehitys liikuteltavien työkoneiden sovelluksissa

Abstract

Tässä diplomityössä tarkastellaan erityisesti liikuteltavissa työkoneissa käytettävien tehonmuuntimien prosessorialustan rakennetta ja pohditaan sille asetettuja vaatimuksia. Esimerkkitapauksena käytetään Danfoss Editron Oy:n valmistamia tehonmuuntimia, joiden prosessorialustaan tutustutaan sekä laitteiston että ohjelmiston osalta. Työn tavoitteena on etsiä vaihtoehtoja tehonmuuntimien uudeksi prosessoriksi. Tutkimusmenetelmänä käytetään Quality Function Deployment -työkalua, jonka avulla laitevalmistajien tuotevalikoimista valittuja prosessorimalleja vertaillaan perustuen niiden teknisten ominaisuuksien sekä tehonmuuntimelta vaadittujen ominaisuuksien välisiin suhteisiin. Tehonmuuntimen vaatimusten listaamiseen ja tärkeyden määrittelyyn käytetään yrityksen sisäistä kyselyä. Prosessorivertailun tuloksena testattavaksi valitaan Xilinx Zynq -järjestelmäpiiri, jonka soveltuvuutta uuteen prosessorialustaan tutkitaan. Piirin rakenne ja ominaisuudet esitellään ja sillä suoritetaan suorituskykymittauksia. Lisäksi tutustutaan sovelluskehitykseen käyttäen Xilinxin työkaluja ja suunnitellaan esimerkkisovellus, jolla testataan erilaisten toteutustapojen tarjoamia mahdollisuuksia ja etuja. Tuloksena on esitetty mahdollisia vaihtoehtoja prosessorialustan uuden arkkitehtuurin suunnittelua varten.

In this thesis, the structure and requirements of the processor platform of power converters used in off-highway vehicle applications are studied. The hardware and software platform design of power converters manufactured by Danfoss Editron Oy is presented. The goal of the study is to find new alternatives for the currently used processor. Quality Function Deployment method is used for comparing products of various manufacturers based on the relations between their technical specifications and the required features of power converters. An internal survey is used to list the requirements of power converters and their level of importance. As the result of the product comparison, Xilinx Zynq processor is selected for testing. The features of the selected processor are presented and performance benchmarks are run. The provided development tools are examined and used for creating an example application with alternative design methods. As the result of the thesis, options for designing a processor platform architecture are presented.