FPGA控制的智能化節(jié)能設(shè)備

1 前言
據(jù)了解，我國(guó)照明用電約占社會(huì)總用電量的 12％，而城市公共照明則在我國(guó)照明耗電中約占 30％，每年達(dá)到 439億度左右。以平均電價(jià) 0．65元／度計(jì)算，每年開(kāi)支高達(dá) 285億元[1]。調(diào)查顯示：城市道路的人流量和車(chē)流量會(huì)隨著時(shí)間而逐漸地降低，而 12點(diǎn)過(guò)后則會(huì)顯著降低--與之相隨的是對(duì)光照要求和實(shí)際用電需求的降低。而且，一些路燈照明系統(tǒng)在夜晚用電低谷時(shí)段，由于供電電壓的升高，消耗的功率更高。這種模式的路燈照明系統(tǒng)每年無(wú)謂的消耗了巨額電量，給原已緊張的能源局勢(shì)雪上加霜，造成了巨大的浪費(fèi)。
根據(jù)人體視覺(jué)對(duì)光線適應(yīng)的理論，人眼對(duì)光線的感覺(jué)和光線成對(duì)數(shù)關(guān)系，即光照降低 10%，而人的視覺(jué)僅降低 1%，因此適當(dāng)降低光照可以節(jié)能而并不影響人的視覺(jué) [2]。本文利用 FPGA[3]芯片設(shè)計(jì)了一個(gè) SPWM波生成器驅(qū)動(dòng) IGBT逆變器的電源，具有自動(dòng)降壓功能，可以一個(gè)較小值緩慢降低，到夜間 12點(diǎn)后以最小工作電壓工作以降低功耗。它具有頻譜純度高，精度高，全數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)以數(shù)字為基礎(chǔ)的程控化、智能化，不僅性能指標(biāo)有了質(zhì)的飛躍，功能也更為強(qiáng)勁，操作更加簡(jiǎn)便。

2 電源控制器的原理
2.1 DDS 的工作原理及其特點(diǎn)基本 DDS的結(jié)構(gòu)框圖 [4]如圖 1所示。主要由相位累加器、相位調(diào)制器、 ROM查找表、 D/A以及低通濾波器組成。頻率字和相位字分別控制輸出信號(hào)的頻率和相位。DDS的核心是 N位的相位累加器。在時(shí)鐘脈沖控制下，相位累加器不斷對(duì)頻率控制字 K進(jìn)行累加，將累加器的輸出作為讀波形存儲(chǔ)器 ROM的地址，讀出波形數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行調(diào)幅、數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波從而得到光滑的
波形信號(hào)。在整個(gè)過(guò)程中相位累加器進(jìn)行的是線性累加，當(dāng)累加滿時(shí)便產(chǎn)生溢出，一個(gè)周期完成。相位累加器這個(gè)產(chǎn)生溢出的頻率就是 DDS的輸出頻率。設(shè)頻率控制字為 K，相位累