項目布景及可行性剖析
項目名稱、項意圖主要內容及現在的發展情況
項目名稱：根據FPGA的功率因數操控器

項意圖主要內容：為了進一步進步電源功率因數和降低對電網形成的諧波污染，各種拓撲構造的功率因數校對（Power Factor Correction，PFC）技能已經成為電力電子技能研究的熱點之一。開發一款通用的功率 項目主要的操控算法有些用硬件描繪言語完成，并做成操控模塊添加到FPGA體系中。在軟件規劃有些，選用μC/OS-II進行多使命調度來完成PC機的人機界面操控、本地調試和長途操控接口的通訊等。

項目關鍵技能及立異點的論說；
項意圖關鍵技能：首先是浮點數運算，還有流水線規劃以及模塊的分時復用等。

立異點：傳統的PFC數字操控器都是根據DSP的，本項目用FPGA替代傳統的DSP芯片。

技能老練性和可靠性論說：
因為PFC模仿和傳統的DSP操控已經很多運用，故項意圖理論基礎是很老練的。但因為以PFGA體系級的規劃作為PFC的手法，在市面上幾乎沒有，所以用FPGA規劃PFC具有前瞻性的含義。

項目施行計劃
1.計劃基本功用框圖及描繪
功率電路選用Boost升壓型拓撲。
操控電路選用CCM（電感電流接連）的均勻電流操控法。

圖3-1 PFC原理框圖

電壓環通過調理均勻輸入電流來操控直流總線電壓，完成功率因數校對的首要使命；電流環操控溝通輸入電流使之盯梢輸入電壓，完成功率因數校對的第二個使命。詳細進程是：輸出電壓分壓后與參閱電壓對比，然后經電壓操控器處理，得到電壓操控信號；電壓操控信號與輸入整流后的電壓值相乘，得到電流的基準信號，此基準信號中不僅包括了調理輸出電壓的信號成分，并且也包括電流所要跟隨的正弦信號成分；輸入電流與基準信號對比后輸入電流操控器，得到一個輸出為電壓占空比的信號，此信號通過PWM發生器驅動開關管通斷。

圖3-2 PFC數字操控原理框圖

2.需求的開發渠道
進步高頻電源的功率因數
這也是PFC的意圖地點。PFC的首要使命：運用校對電路將沿正弦波曲線的上升和下降的不同輸入電壓轉換成安穩的，比輸入正弦電壓幅值稍高的直流輸出電壓。第二個使命：檢查輸入電網的電流并使它變為與輸入電網的電壓同相位的正弦波。

人機界面監控以及本地調試和長途操控
通過人機界面，設定各種操控參數就可以對高頻開關電源進行FPC的實踐監控和測驗。在進行測驗時，因為電源是在現場（本地），而監控測驗可能在遠地，這時本地和遠地的通訊就尤為重要，所以要進行通訊的規劃。

需求的器件
A/D、D/A能采樣1MHz的中頻信號，精度8-10位以上；DSP功用微弱；支撐MicroBlaze和PowerPC；SRAM等。

所需求的政策FPGA開發渠道，簡述為什么需求此渠道
規劃之初挑選運用Altera DE2開發渠道，擴展板AD、DA自行研發，驗證簡略的數據收集和通訊的功用。最終將挑選Xilinx Virtex II Pro開發渠道。理由：規劃之初挑選Altera DE2板的意圖是證實本參賽組對根據FPGA的數字電路規劃及其運用上具有參賽實力。但因為其渠道不具有商業化的操作，最終挑選Xilinx Virtex-II Pro開發渠道是因為項目屬于計算機架構，嵌入式體系，實時操作體系，網絡方面的運用， 唯Virtex-II Pro XC2VP30可以滿意該規劃請求。

  是不是需求其它配套的開發工具
需求配套的調試和下載工具

2.計劃施行進程中需求開發的模塊
電流環操控算法
為了到達功率因數校對的意圖，使輸入電流盯梢輸入電壓。就必須進行電流環的規劃。如圖3-3所示。
輸入電流通過ADC采樣后，將數據送入加法器和除法器中，得到均勻電流。電壓環的輸出信號與輸入的采樣電壓相乘后得到參閱電流。對比器通過對比兩個電流的巨細。輸出方波信號操控開關的導通與關斷，當均勻電流等于參閱電流時，開關管關斷，然后鄙人一個開關周期開始的時分在讓開關管導通，持續采樣電壓和電流。

    
 圖3-3 電流環操控框圖

電壓環操控算法
電壓環的操控有些選用PI操控算法。因為此算法有很多顯著的長處，如體系安穩，操控便利，算法易于規劃等等。

    
圖3-4 電壓環操控框圖

3.體系最終要到達的性能指標
PF最少到達95%以上。
能完成本地和長途操控。

需求的其它資本
1.規劃輸入輸出功用子板
完成數據收集與反應操控的AD、DA擴展板，自行研發，07年11月曾經驗收。

2.測驗設備
直流穩壓電源、萬用表、示波器、頻譜儀、矢量信號剖析儀等。

3.政策、開發工具
MATLAB、EDK、ModelSim、Xilinx ISE等，別的的開發工具自行解決。

來源：EEFOCUS