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Progettazione e sviluppo di un'infrastruttura di co-simulazione digitale in tempo reale per scenari scalabili di transizione delle reti elettriche
Parole chiave CO-SIMULATION TECHNIQUES, DIGITAL REAL-TIME SIMULATION, FPGA, POWER SYSTEMS
Riferimenti LUCA BARBIERATO, EDOARDO PATTI
Riferimenti esterni ABOUZAR ESTEBSARI (Docente Esterno)
Gruppi di ricerca EDA Group, Energy Center Lab
Tipo tesi SPERIMENTALE
Descrizione L'obiettivo della tesi consiste nello studio dell'Infrastruttura di Digital Real-Time Co-simulation del centro interdipartimentale Energy Center [1][2]. Questa infrastruttura integra diversi Digital Real-Time Simulator (DRTS), come il NovaCor2 di RTDS Technologies e l'OP5707 di Opal-RT Technologies, che forniscono tecnologie di simulazione real-time per lo studio rapido, affidabile, accurato ed economicamente conveniente delle reti elettriche, al fine di risolvere in modo qualitativo e quantitativo scenari scalabili di transizione energetica. L'infrastruttura di co-simulazione collega tra loro diversi DRTS commerciali utilizzando un collegamento in fibra ottica che sfrutta il protocollo di comunicazione Xilinx Aurora 8B/10B [3].
Durante la tesi, il candidato integrerā VILLASfpga [4] nell'infrastruttura di co-simulazione per monitorare i dati scambiati tra due DRTS tramite il collegamento in fibra ottica durante l'esecuzione della co-simulazione. In particolare, VILLASfpga decodificherā lo stream di Aurora proveniente dal DRTS mittente, estrarrā le misurazioni scambiate e le invierā tramite PCIe ad un server per alimentare un database esterno. Successivamente, le misurazioni saranno ricodificate ed inviate al DRTS ricevente. In breve, gli obiettivi della tesi sono i seguenti:
- Studiare l'Infrastruttura di Digital Real-Time Co-simulation del centro interdipartimentale Energy Center
- Studiare il pacchetto di co-simulazione VILLASframework ed, in particolare, VILLASfpga
- Familiarizzare con la famiglia di FPGA Xilinx Virtex-7 e il kit di connettivitā VC709.
- Implementare un bitstream per il kit di connettivitā VC709 che supporti VILLASfpga.
- Installare il kit di connettivitā VC709 su un server con VILLASframework [6]
- Testare l'infrastruttura complessiva con uno modello di Smart Grid, alimentando un database esterno con i dati recuperati attraverso VILLASfpga.
[1] 2023 L. Barbierato et al. "Exploring Stability and Accuracy Limits of Distributed Real-Time Power System Simulations via System-of-Systems Cosimulation" https://iris.polito.it/handle/11583/2974687
[2] 2023 L. Barbierato et al. "Digital Real-Time Power System Co-simulation via Distributed Transmission Line Model" https://iris.polito.it/item/preview.htm?uuid=c121d29d-9cbf-4699-8b88-914485337526
[3] Aurora Protocol https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/aurora_8b10b_protocol_spec_sp002
[4] VILLASfpga https://www.fein-aachen.org/en/projects/villas-fpga/
[5] Xilinx Virtex VC709 Connectivity Kit https://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/dk-v7-vc709-g.html
[6] VILLASframework https://www.fein-aachen.org/en/projects/villas-framework/
Vedi anche https://www.fein-aachen.org/en/projects/villas-fpga/
Conoscenze richieste - Concetti base di progettazione e sviluppo di FPGA
- Esperienza base di linguaggi di programmazione Verilog e VHDL
- Esperienza base di simulazione (e.g. MATLAB Simulink)
- Risoluzione di problemi e proattivitā
Scadenza validita proposta 15/02/2025
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