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实用型功率因数控制器设计方案

发布者:官方 时间:2016-01-15

项目布景及可行性剖析
项目名称、项意图主要内容及现在的发展情况
项目名称:根据FPGA的功率因数操控器

项意图主要内容:为了进一步进步电源功率因数和降低对电网形成的谐波污染,各种拓扑构造的功率因数校对(Power Factor Correction,PFC)技能已经成为电力电子技能研究的热点之一。开发一款通用的功率 项目主要的操控算法有些用硬件描绘言语完成,并做成操控模块添加到FPGA体系中。在App规划有些,选用μC/OS-II进行多使命调度来完成PC机的人机界面操控、本地调试和长途操控接口的通讯等。

项目关键技能及立异点的论说;
项意图关键技能:首先是浮点数运算,还有流水线规划以及模块的分时复用等。

立异点:传统的PFC数字操控器都是根据DSP的,本项目用FPGA替代传统的DSP芯片。

技能老练性和可靠性论说:
因为PFC模仿和传统的DSP操控已经很多运用,故项意图理论基础是很老练的。但因为以PFGA体系级的规划作为PFC的手法,在市面上几乎没有,所以用FPGA规划PFC具有前瞻性的含义。

项目施行计划
1.计划基本功用框图及描绘
功率电路选用Boost升压型拓扑。
操控电路选用CCM(电感电流接连)的均匀电流操控法。

图3-1 PFC原理框图
图3-1 PFC原理框图

电压环通过调理均匀输入电流来操控直流总线电压,完成功率因数校对的首要使命;电流环操控沟通输入电流使之盯梢输入电压,完成功率因数校对的第二个使命。详细进程是:输出电压分压后与参阅电压对比,然后经电压操控器处理,得到电压操控信号;电压操控信号与输入整流后的电压值相乘,得到电流的基准信号,此基准信号中不仅包括了调理输出电压的信号成分,并且也包括电流所要跟随的正弦信号成分;输入电流与基准信号对比后输入电流操控器,得到一个输出为电压占空比的信号,此信号通过PWM发生器驱动开关管通断。

图3-2 PFC数字控制原理框图
图3-2 PFC数字操控原理框图

2.需求的开发渠道
进步高频电源的功率因数
这也是PFC的意图地点。PFC的首要使命:运用校对电路将沿正弦波曲线的上升和下降的不同输入电压转换成安稳的,比输入正弦电压幅值稍高的直流输出电压。第二个使命:检查输入电网的电流并使它变为与输入电网的电压同相位的正弦波。

人机界面监控以及本地调试和长途操控
通过人机界面,设定各种操控参数就可以对高频开关电源进行FPC的实践监控和测验。在进行测验时,因为电源是在现场(本地),而监控测验可能在远地,这时本地和远地的通讯就尤为重要,所以要进行通讯的规划。

需求的器件
A/D、D/A能采样1MHz的中频信号,精度8-10位以上;DSP功用微弱;支撑MicroBlaze和PowerPC;SRAM等。

所需求的政策FPGA开发渠道,简述为什么需求此渠道
规划之初挑选运用Altera DE2开发渠道,扩展板AD、DA自行研发,验证简略的数据收集和通讯的功用。最终将挑选Xilinx Virtex II Pro开发渠道。理由:规划之初挑选Altera DE2板的意图是证实本参赛组对根据FPGA的数字电路规划及其运用上具有参赛实力。但因为其渠道不具有商业化的操作,最终挑选Xilinx Virtex-II Pro开发渠道是因为项目属于计算机架构,嵌入式体系,实时操作体系,网络方面的运用, 唯Virtex-II Pro XC2VP30可以满意该规划请求。

  是不是需求其它配套的开发工具
需求配套的调试和下载工具

2.计划施行进程中需求开发的模块
电流环操控算法
为了到达功率因数校对的意图,使输入电流盯梢输入电压。就必须进行电流环的规划。如图3-3所示。
输入电流通过ADC采样后,将数据送入加法器和除法器中,得到均匀电流。电压环的输出信号与输入的采样电压相乘后得到参阅电流。对比器通过对比两个电流的巨细。输出方波信号操控开关的导通与关断,当均匀电流等于参阅电流时,开关管关断,然后鄙人一个开关周期开始的时分在让开关管导通,持续采样电压和电流。

        图3-3 电流环控制框图
 图3-3 电流环操控框图

电压环操控算法
电压环的操控有些选用PI操控算法。因为此算法有很多显着的长处,如体系安稳,操控便利,算法易于规划等等。

          图3-4 电压环控制框图
图3-4 电压环操控框图

3.体系最终要到达的性能指标
PF最少到达95%以上。
能完成本地和长途操控。

需求的其它资本
1.规划输入输出功用子板
完成数据收集与反应操控的AD、DA扩展板,自行研发,07年11月曾经验收。

2.测验设备
直流稳压电源、万用表、示波器、频谱仪、矢量信号剖析仪等。

3.政策、开发工具
MATLAB、EDK、ModelSim、Xilinx ISE等,别的的开发工具自行解决。

来源:EEFOCUS

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