张笛， 雷海

(西南交通大学 电气工程学院，四川 成都 610031)

0 引 言

目前，随着中国高速铁路与城市轨道交通的快速发展，对旅客乘车舒适度的要求也越来越高，这就对高速铁路动车组与城市轨道交通车辆的核心部件——大功率变流器提出了更高的要求。因此大功率变流器的控制器逐渐采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)作为控制器硬件平台，采用高级硬件描述语言Verilog或VHDL来设计控制器。与传统的DSP控制器相比，基于FPGA的控制器内部是直接硬件电路运算，采用的是并行运行机制，能够在较低频率的系统时钟下实现控制器的快速响应[1-2]。

在大功率变流器的控制器设计中，经常会使用到正余弦运算，目前通常采用“查找表”的方法解决控制器中的正余弦运算问题，但是这种方法导致的一个致命缺陷是占用FPGA芯片的大量存储资源, 而FPGA的基本逻辑单元非常丰富，但是存储资源却非常有限[3]。文献[4～6]介绍了CORDIC算法在正余弦运算中的应用，但是仍然占用较多芯片资源。针对这一问题，本文提出一种改进的基于CORDIC算法的正余弦运算。基于改进型CORDIC算法的正余弦运算不占用FPGA芯片的存储资源，只占用FPGA少量的基本逻辑单元，而且内部运算多为移位与加法运算，非常适合在FPGA芯片中实现。

1 CORDIC算法原理

CORDIC算法可以在圆旋转坐标系、线性坐标系和双曲线坐标系下实现。通过圆旋转坐标系，可被计算的函数的数目受到了限制。通过线性坐标系和双曲线坐标系，可以直接计算更多的函数，如乘法和除法，进而间接计算更多的其他函数，但是系统将变得更加复杂。……