2、 IP核结构
UPFC控制器的IP核主要由以下6个模块构成：设置正弦波幅值和相位模块，正弦波寻址模块，正弦波数据查找模块，正弦幅值计算模块，三角波寻址模块和三角波数据查找模块。图2是利用uartus工具对其进行综合后的RTL整体结构图。
由于正弦波和三角波都是通过查找预先存储在ROM表中的数据来实现相应的波形；唯一不同的是正弦波的频率跟电网频率保持一致，幅值和相位可以根据需要进行调节，而三角载波的频率、幅值和相位保持不变。鉴于实现三角波形相对简单。下面主要阐述正弦波寻址模块、正弦波数据查找模块和正弦幅值计算模块的实现方法。
2.1 正弦波幅值和相位模块
UPFC控制器IP核含有相位寄存器、幅值寄存器以及3个相位偏移参数。其中相位寄存器主要用于保存设置的初始相位值，它的实际变化范围为0～719。幅值寄存器则用于保存设置幅值相对于存储波形幅值的变化量，它的变化范围为0～64。相位偏移参数是指某一路正弦波在初始相位为0时，相对标准正弦波的相位偏移量，流量通常是个常量，分别为0、2π／3、4π／3。
2.2 正弦波寻址模块
要使输出的正弦波的频率跟电网频率fe保持一致，可通过锁相环PLL把电网频率fe倍频720倍后作为正弦波输出的激励信号feq。虽然Altera的Cyclone系列也带有PLL，但是它的PLL功能非常有限。由于它只能对固定频率信号进行一定的倍频，而不能对变化的频率信号在一定范围内任意倍频。所以必须用模拟锁相环PLL把电网频率fe倍频后作为UPFC控制器IP核的multi_freq输入信号。当电网频率fe的第一个上升沿到来时，load为高电平，此后UPFC控制器IP核开始计算正弦波的地址。正弦波的地址等于电网频率fe个数的累加值与相位寄存器、相位偏移参数之和。下面为其实现的伪代码：
2.3 正弦波数据查找模块
正弦波数据查找模块由正弦信号发生器和正弦数据存储器ROM构成。构成ROM的初始化数据文件有两种格式：Memory Initialization File（.mif）和Hexadecimal （Intel-Formal）File （.hex），应用时可选其中任意一种。但设计之前必须考虑所用FPGA片上ROM的大小，同时也要考虑输出数据的分辨率。因为UPFC控制器IP核的地址变化范围为0～719，输出的波形数据是16位，所以正弦数据ROM应由720个16位数据构成。
