介紹一種基于ARM 單片機(jī)和CPLD的數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)方法，采用PWM 調(diào)制波控制全橋驅(qū)動(dòng)電路的方式實(shí)現(xiàn)DSC;MCU通過(guò)查表法計(jì)算調(diào)制波對(duì)應(yīng)占空比，CPLD根據(jù)地址及占空比完成對(duì)應(yīng)通道的PWM 調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，全橋驅(qū)動(dòng)器根據(jù)PWM 信號(hào)控制由4個(gè)互補(bǔ)MOS管組成的H橋電路產(chǎn)生對(duì)應(yīng)軸角的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器驅(qū)動(dòng)信號(hào)并經(jīng)Scott變壓器得到可驅(qū)動(dòng)同步機(jī)的三相信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)同步機(jī)的驅(qū)動(dòng)；采用查表法計(jì)算調(diào)制信號(hào)占空比，可提高運(yùn)算效率及系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能；利用PWM 控制全橋驅(qū)動(dòng)方式具有效率高.發(fā)熱低等優(yōu)點(diǎn)；經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，系統(tǒng)精度可達(dá)0.5密位（20:1粗精結(jié)合），此外，對(duì)比其它傳統(tǒng)DSC實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效費(fèi)比高，滿足實(shí)際需要.

0 同步機(jī).正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器等廣泛應(yīng)用于火力控制.航空航天.自動(dòng)控制等領(lǐng)域以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間軸角信息的傳輸.由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在上述領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換已（Digitalto Shaft-angle Converting,DSC）成為一個(gè)重要的問(wèn)題.市場(chǎng)上DSC集成模塊產(chǎn)品價(jià)格較高且接口不夠靈活，在某些領(lǐng)域應(yīng)用受到限制，特別在多路DSC使用時(shí)效費(fèi)問(wèn)題更為突出.基于上述問(wèn)題，提出一種采用ARM 單片機(jī)+CPLD實(shí)現(xiàn)數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換的方法.

1 數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換原理數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換（DSC）是將數(shù)字形式表示的軸角度θ通過(guò)運(yùn)算電路轉(zhuǎn)換為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器形式的電壓（如式（1）），經(jīng)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和經(jīng)過(guò)Scott變壓器后驅(qū)動(dòng)同步機(jī)指向?qū)?yīng)軸角位置，從而完成數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換.

當(dāng)同步機(jī).正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁繞組電壓為U0 =Umsinωt時(shí)，則正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器兩相繞組輸出電壓為：

URS =KRUmsinωtsinθ

URC =KRUmsinωtcosθ

驅(qū)動(dòng)同步機(jī)三相繞組電壓為：

US1 =KSUmsinωtsinθ

US2 =KSUmsinωtsin（θ+120°）

US3 =KSUmsinωtsin（θ-120°）

其中，KR ?KS分別為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和同步機(jī)的變壓比，θ為軸角位置.

為了將兩相正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)變?yōu)槿嗤綑C(jī)信號(hào)，需使用Scott變壓器.其基本構(gòu)造及原理分析如圖1所示.

在圖1 （a）中，URS ?URC是空間兩相正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)，將兩變壓器按圖中抽頭連接，如圖1 （b）的相量圖分析：

Us1 =URS

US2 =-0.5URS -0.866URC

US3 =-0.5URS +0.866URC

這樣就將空間兩相正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g的三相同步機(jī)信號(hào).

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

以一路DSC為例，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示.工作原理為：STM32F407微控制器為主控芯片，通過(guò)通信接口接收外部輸入的軸角信號(hào)θ，并對(duì)其進(jìn)行粗精分離及利用查表法計(jì)算對(duì)應(yīng)占空比大小，通過(guò)總線方式將通道對(duì)應(yīng)地址及占空比對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息送入CPLD;CPLD根據(jù)數(shù)據(jù)及地址信息產(chǎn)生對(duì)應(yīng)通道和占空比的PWM 信號(hào)；由4個(gè)互補(bǔ)MOS管構(gòu)成的全橋驅(qū)動(dòng)電路由全橋驅(qū)動(dòng)器UBA2032根據(jù)PWM 信號(hào)控制全橋電路開(kāi)斷，并經(jīng)選頻電路后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)軸角的調(diào)制波，經(jīng)Scott變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘈盘?hào)后驅(qū)動(dòng)同步機(jī)指向?qū)?yīng)軸角位置即完成系統(tǒng)的數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換.