针对家用汽车充电、大功率电器电源、特斯拉Powerwall等产品的技术研发和储备，本着低成本高技术的原则，本人开始设计一款中等功率（2~6KW）的单相试验验证系统，主要用于完成单相无桥PFC\PWM整流\并网逆变\变频器\SVG等产品的控制技术验证。现在此向各位业类朋友分享部分设计过程。
1， 纯数字控制，功能扩展很方便。如可在PFC后级增加DC\DC控制，可扩展多种通信方式等。
2， 基于FPGA（EP4C10）的控制系统，采用“硬核”多路并行浮点运算完成控制，系统时钟100MHz，算法周期1us，算法完成时间小于1.5us。
3， 采用具有数字输出的电流检测隔离光耦（Σ-Δ模数转换器ADC)，大大简化电压、电流采样电路的设计，提高采样电路的性能。采样芯片时钟10MHz，采样完成(读取)时间5us。详见后续硬件设计简介。
本着节约成本和方便更改的原则，单相试验系统根据功能被设计成若干小板（10*10cm或5*5cm以内，淘宝打样便宜），具体如下
1，输入板，完成EMC滤波。如图Ua1、N1接电网，Ua2、N2接后面的主回路板。输入板L3、C14的作用是滤除高频电流谐波，要求其谐振频率在开关频率附近。
2，主回路板。主回路简图如下。L1_in、N_in接前面的输入板。Bus+、Bus-外挂一个450V、 820uF的电容后带负载。Q1、Q3如果焊接为二极管，即可做无桥PFC使用。
主回路板交流电流、交流电压、直流电压采样电路如下。检测光耦可直接检测高压信号，直接输出隔离的数字信号，大幅度简化采样电路设计（省去霍尔元件、后级运放电路等）
主回路板上还有主控板接口、电源板接口、脉冲驱动板接口、DA板接口、R232通信接口、电源端子、风扇端子等。
3， 驱动板。下图是一路的PWM原理图，FPGA驱动能力足够，直接驱动驱动光耦，省事。
下图是驱动板PCB。因先做无桥PFC实验，只焊接了2、4路驱动，2、4路驱动共用一路驱动电源。
4， 电源板。把12V电源转化为5V，主要给控制板供电
5， 控制板，一个EP4C10的最小系统板。
6，主回路的组装。如下图，插上控制板即完成主回路的组装。第一版主回路板如图还有些小问题，正在更改第二版。输入板目前没做，直接焊接一个电感做低压试验。这里说一下DA（数模转换）扩展口--------对于数字控制算法设计的辅助作用非常强，通过外接的DA板可以引出并在示波器上观察控制器内部的各个数据信号或变量------搞好电力系统的控制算法设计，必须要有个这玩意。
系统硬件软件设计的差不多了，首先要在一个低电压的条件下进行一系列验证，并根据验证结果做进一步硬件和软件完善。相对高压环境，低电压为验证提供了更安全的条件。一般情况，做380V系统设计时，我用38V的低电压来开始验证。因手里还没有单相调压器，只有一个220V/15V，200VA的变压器，所以就用15V的电压来开始以下的验证了。
1， 验证控制板和上位机的通信功能。
2， 验证DA板的功能是否正常。
3， 验证电压、电流的采样数据是否正确，交流电压、电流相位是否一致。
例如，通过DA看电压信号
通过DA看电流信号
4， 继电器通断是否正常。
5， 断开交流主回路（保持交流电压信号），屏蔽相应故障，看脉冲信号是否和设计的一致。
6， 验证过流故障、交流过压故障、直流电压欠压故障、直流电压过压故障等关键保护是否正常。
7， 验证程序功能，优化控制算法，最终使系统在低压条件下达到预定的工作状态。以下，分享一下已完成的低压工作效果------直流侧接19.3欧电阻，示波器测量实际的交流电压和电流波形。
下图为PFC不工作（二极管整流）时的电压和电流波形。此时用万用表测得AC电压14.1V,DC电压14.9V
下面两图为PFC工作在临界电压附近时的电压和电流波形。此时用万用表测得AC电压13.5V,DC电压17.3V（折算到220V，相当于直流280V左右）。
（折算到220V，相当于直流330V左右）。
调节电压刻度后，两波形能完全重合。
说明此时电流波形跟随电压波形。PFC和其负载-----相对于电网来说犹如一个纯阻性负载，完成预定功能。
谢谢关注
楼主真厉害，这么难的东西 运用自如啊
