統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow con-troller，簡(jiǎn)稱upfc)是一種可以較大范圍地控制電流使之按指定路經(jīng)流動(dòng)的設(shè)備，它可在保證輸電線輸送容量接近熱穩(wěn)定極限的同時(shí)又不至于過負(fù)荷�？刂葡到y(tǒng)是upfc的核心部分，它的主要功能是監(jiān)測(cè)交流電網(wǎng)的傳輸和控制輸出逆變波形，不但能使輸出波形的頻率跟定電網(wǎng)頻率，而且可對(duì)輸出波形的幅值和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。

隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新器件和新的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)，使得upfc的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)也在不斷發(fā)展。近年來，隨著ic集成度的不斷提高而出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(fieldprogrammable gate array，簡(jiǎn)稱fpga)就是由可編程邏輯器件pld(programmable logic device)發(fā)展而來的新型器件，fpga不但可以用于單個(gè)控制器件，而且可以用于整個(gè)系統(tǒng)。因而又誕生了一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法——片上可編程系統(tǒng)sopc(system on a programmer chip)。這是一種基于ip核(intellectual property core)的新系統(tǒng)。它既具有軟件的靈活性，又同時(shí)具有硬件的處理速度，更重要的是，它可以和微處理器軟核等ip核構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)，還可以根據(jù)需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從而提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性，以及抗干擾能力。本文利用altera公司的quartus開發(fā)工具設(shè)計(jì)了一個(gè)基于avalon總線接口的upfc控制器ip核，以便于和niosii組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。

1 upfc控制器ip的主要功能

upfc控制器的ip主要用來輸出3路相位分別相差2π／3的正弦波形數(shù)據(jù)和3路相位分別相差2π／3的三角載波波形數(shù)據(jù)。由于upfc控制系統(tǒng)采用spwm調(diào)制技術(shù)，所以要求upfc控制器ip輸出的正弦波頻率應(yīng)跟電網(wǎng)頻率保持一致，輸出的正弦波幅值和相位可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)；而輸出的三角載波頻率、幅值和相位則保持不變。

upfc控制器ip核主要基于avalon總線接口，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。它有7種輸入信號(hào)和2組輸出信號(hào)。其中輸入信號(hào)分別為時(shí)鐘信號(hào)clk、低有效復(fù)位信號(hào)reset_n、地址信號(hào)address、高有效寫信號(hào)write、32位的數(shù)據(jù)信號(hào)writedata[31..0]、同步信號(hào)load、激勵(lì)信號(hào)multi_freq等；輸出信號(hào)主要是三路相位分別相差2π／3的正弦波(sin_a，sin_b，sin_c)和1路三角載波(tri_out)。

2 ip核結(jié)構(gòu)

upfc控制器的ip核主要由以下6個(gè)模塊構(gòu)成：設(shè)置正弦波幅值和相位模塊，正弦波尋址模塊，正弦波數(shù)據(jù)查找模塊，正弦幅值計(jì)算模塊，三角波尋址模塊和三角波數(shù)據(jù)查找模塊。圖2是利用uartus工具對(duì)其進(jìn)行綜合后的rtl整體結(jié)構(gòu)圖。

由于正弦波和三角波都是通過查找預(yù)先存儲(chǔ)在rom表中的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的波形；唯一不同的是正弦波的頻率跟電網(wǎng)頻率保持一致，幅值和相位可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，而三角載波的頻率、幅值和相位保持不變。鑒于實(shí)現(xiàn)三角波形相對(duì)簡(jiǎn)單。下面主要闡述正弦波尋址模塊、正弦波數(shù)據(jù)查找模塊和正弦幅值計(jì)算模塊的實(shí)現(xiàn)方法。

2.1 正弦波幅值和相位模塊

upfc控制器ip核含有相位寄存器、幅值寄存器以及3個(gè)相位偏移參數(shù)。其中相位寄存器主要用于保存設(shè)置的初始相位值，它的實(shí)際變化范圍為0～719。幅值寄存器則用于保存設(shè)置幅值相對(duì)于存儲(chǔ)波形幅值的變化量，它的變化范圍為0～64。相位偏移參數(shù)是指某一路正弦波在初始相位為0時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正弦波的相位偏移量，流量通常是個(gè)常量，分別為0、2π／3、4π／3。

2.2 正弦波尋址模塊

要使輸出的正弦波的頻率跟電網(wǎng)頻率fe保持一致，可通過鎖相環(huán)pll把電網(wǎng)頻率fe倍頻720倍后作為正弦波輸出的激勵(lì)信號(hào)feq。雖然altera的cyclone系列也帶有pll，但是它的pll功能非常有限。由于它只能對(duì)固定頻率信號(hào)進(jìn)行一定的倍頻，而不能對(duì)變化的頻率信號(hào)在一定范圍內(nèi)任意倍頻。所以必須用模擬鎖相環(huán)pll把電網(wǎng)頻率fe倍頻后作為upfc控制器ip核的multi_freq輸入信號(hào)。當(dāng)電網(wǎng)頻率fe的第一個(gè)上升沿到來時(shí)，load為高電平，此后upfc控制器ip核開始計(jì)算正弦波的地址。正弦波的地址等于電網(wǎng)頻率fe個(gè)數(shù)的累加值與相位寄存器、相位偏移參數(shù)之和。下面為其實(shí)現(xiàn)的偽代碼：

0 引言 統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow con-troller，簡(jiǎn)稱upfc)是一種可以較大范圍地控制電流使之按指定路經(jīng)流動(dòng)的設(shè)備，它可在保證輸電線輸送容量接近熱穩(wěn)定極限的同時(shí)又不至于過負(fù)荷�？刂葡到y(tǒng)是upfc的核心部分，它的主要功能是監(jiān)測(cè)交流電網(wǎng)的傳輸和控制輸出逆變波形，不但能使輸出波形的頻率跟定電網(wǎng)頻率，而且可對(duì)輸出波形的幅值和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新器件和新的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)，使得upfc的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)也在不斷發(fā)展。近年來，隨著ic集成度的不斷提高而出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(fieldprogrammable gate array，簡(jiǎn)稱fpga)就是由可編程邏輯器件pld(programmable logic device)發(fā)展而來的新型器件，fpga不但可以用于單個(gè)控制器件，而且可以用于整個(gè)系統(tǒng)。因而又誕生了一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法——片上可編程系統(tǒng)sopc(system on a programmer chip)。這是一種基于ip核(intellectual property core)的新系統(tǒng)。它既具有軟件的靈活性，又同時(shí)具有硬件的處理速度，更重要的是，它可以和微處理器軟核等ip核構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)，還可以根據(jù)需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從而提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性，以及抗干擾能力。本文利用altera公司的quartus開發(fā)工具設(shè)計(jì)了一個(gè)基于avalon總線接口的upfc控制器ip核，以便于和niosii組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。 1 upfc控制器ip的主要功能 upfc控制器的ip主要用來輸出3路相位分別相差2π／3的正弦波形數(shù)據(jù)和3路相位分別相差2π／3的三角載波波形數(shù)據(jù)。由于upfc控制系統(tǒng)采用spwm調(diào)制技術(shù)，所以要求upfc控制器ip輸出的正弦波頻率應(yīng)跟電網(wǎng)頻率保持一致，輸出的正弦波幅值和相位可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)；而輸出的三角載波頻率、幅值和相位則保持不變。 upfc控制器ip核主要基于avalon總線接口，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。它有7種輸入信號(hào)和2組輸出信號(hào)。其中輸入信號(hào)分別為時(shí)鐘信號(hào)clk、低有效復(fù)位信號(hào)reset_n、地址信號(hào)address、高有效寫信號(hào)write、32位的數(shù)據(jù)信號(hào)writedata[31..0]、同步信號(hào)load、激勵(lì)信號(hào)multi_freq等；輸出信號(hào)主要是三路相位分別相差2π／3的正弦波(sin_a，sin_b，sin_c)和1路三角載波(tri_out)。 2 ip核結(jié)構(gòu) upfc控制器的ip核主要由以下6個(gè)模塊構(gòu)成：設(shè)置正弦波幅值和相位模塊，正弦波尋址模塊，正弦波數(shù)據(jù)查找模塊，正弦幅值計(jì)算模塊，三角波尋址模塊和三角波數(shù)據(jù)查找模塊。圖2是利用uartus工具對(duì)其進(jìn)行綜合后的rtl整體結(jié)構(gòu)圖。 由于正弦波和三角波都是通過查找預(yù)先存儲(chǔ)在rom表中的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的波形；唯一不同的是正弦波的頻率跟電網(wǎng)頻率保持一致，幅值和相位可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，而三角載波的頻率、幅值和相位保持不變。鑒于實(shí)現(xiàn)三角波形相對(duì)簡(jiǎn)單。下面主要闡述正弦波尋址模塊、正弦波數(shù)據(jù)查找模塊和正弦幅值計(jì)算模塊的實(shí)現(xiàn)方法。 2.1 正弦波幅值和相位模塊 upfc控制器ip核含有相位寄存器、幅值寄存器以及3個(gè)相位偏移參數(shù)。其中相位寄存器主要用于保存設(shè)置的初始相位值，它的實(shí)際變化范圍為0～719。幅值寄存器則用于保存設(shè)置幅值相對(duì)于存儲(chǔ)波形幅值的變化量，它的變化范圍為0～64。相位偏移參數(shù)是指某一路正弦波在初始相位為0時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正弦波的相位偏移量，流量通常是個(gè)常量，分別為0、2π／3、4π／3。 2.2 正弦波尋址模塊 要使輸出的正弦波的頻率跟電網(wǎng)頻率fe保持一致，可通過鎖相環(huán)pll把電網(wǎng)頻率fe倍頻720倍后作為正弦波輸出的激勵(lì)信號(hào)feq。雖然altera的cyclone系列也帶有pll，但是它的pll功能非常有限。由于它只能對(duì)固定頻率信號(hào)進(jìn)行一定的倍頻，而不能對(duì)變化的頻率信號(hào)在一定范圍內(nèi)任意倍頻。所以必須用模擬鎖相環(huán)pll把電網(wǎng)頻率fe倍頻后作為upfc控制器ip核的multi_freq輸入信號(hào)。當(dāng)電網(wǎng)頻率fe的第一個(gè)上升沿到來時(shí)，load為高電平，此后upfc控制器ip核開始計(jì)算正弦波的地址。正弦波的地址等于電網(wǎng)頻率fe個(gè)數(shù)的累加值與相位寄存器、相位偏移參數(shù)之和。下面為其實(shí)現(xiàn)的偽代碼： 上一篇：基于SoPC汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上一篇：冶煉廠硫酸車間自動(dòng)控制解決方案 相關(guān)技術(shù)資料 7-28​100A全集成電源模塊​MPM3695-100 7-28Teseo-VIC6A GNSS車用精準(zhǔn)定位方案 7-28​高效先進(jìn)封裝工藝​MPS 電源模塊應(yīng)用設(shè)計(jì) 7-28模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (Analog-to-Digital Converter，ADC) 7-28​集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)​高噪聲數(shù)字電路 7-28128 通道20 位電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器​MDC91128 7-26MOSFET 電感單片降壓開關(guān)模式變換器優(yōu)勢(shì)特征 7-26​SiC MOSFET 和 IGBT 隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用 7-26​新型 電隔離無芯線性霍爾效應(yīng)電流傳感器 7-26業(yè)界超小絕對(duì)位置編碼器技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì) 7-26高帶寬、更高分辨率磁角度傳感技術(shù)應(yīng)用探究 7-26​MagAlpha 角度位置傳感器應(yīng)用詳解 相關(guān)IC型號(hào) 熱門點(diǎn)擊 PWM至線性信號(hào)轉(zhuǎn)換電路適于風(fēng)扇速度控制 人機(jī)界面的技術(shù)發(fā)展史 富士觸摸屏與西門子PLC通訊中的問題及解決方 基于uC／OS-Ⅱ的光盤伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為微控制器提供4到20mA回路的電路 水位自動(dòng)控制器 二 單相電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法及其實(shí)現(xiàn) 一種集升降溫控制功能為一體的溫控器 高速64點(diǎn)FFT芯片設(shè)計(jì)技術(shù) 國(guó)半100V半橋式PWM控制器有效減小設(shè)計(jì)空   推薦技術(shù)資料 自制經(jīng)典的1875功放     平時(shí)我也經(jīng)常逛一些音響DIY論壇，發(fā)現(xiàn)有很多人喜歡LM... [詳細(xì)] ​100A全集成電源模塊R Teseo-VIC6A GNSS車用精準(zhǔn)定位 ​高效先進(jìn)封裝工藝​ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (Analog-to-Digit ​集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 128 通道20 位電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器̴ 多媒體協(xié)處理器SM501在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用 基于IEEE802.11b的EPA溫度變送器 QUICCEngine新引擎推動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)革新 SoC面世八年后的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇 MPC8xx系列處理器的嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) dsPIC及其在交流變頻調(diào)速中的應(yīng)用研究 版權(quán)所有:51dzw.COM 深圳服務(wù)熱線：13692101218  13751165337 粵ICP備09112631號(hào)-6(miitbeian.gov.cn) 公網(wǎng)安備44030402000607 深圳市碧威特網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司 付款方式 把51電子網(wǎng)設(shè)為首頁      把51電子網(wǎng)加入收藏夾      給51電子網(wǎng)投訴建議 關(guān)于我們| 會(huì)員收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)| 廣告服務(wù)| 招賢納士| 付款方式| 友情鏈接| 網(wǎng)站地圖| 聯(lián)系我們| 免責(zé)聲明| 庫存上載：service@51dzw.com 　　 版權(quán)所有:51dzw.COM 粵ICP備09112631號(hào)-6(miitbeian.gov.cn) 服務(wù)熱線(深圳)：13751165337 13692101218 傳真：0755-83035052 投訴電話:0755-83030533  復(fù)制成功！