[发明专利]用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法

摘要

本发明涉及一种用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法。变频器中要产生正弦脉宽调制波来控制电机，传统方法采用正弦表查表完成，需要用到比较大的芯片FLASH空间，如果正弦值要求精度比较高，或频率变化比较大的话，所需空间会以几何倍的方式增长。本方法结合查表法和泰勒公式展开法，实时计算并产生正弦脉宽调制波，正弦脉宽调制波是以正弦波为原始信号，叠加4k-16k频率的三角波载波调制生成。得到正弦波的角度后，首先将其映射到第一象限，并采用其最临近的整数角度正弦值，结合泰勒级数展开进行插值，采用定点运算即可快速完成任意角度正弦值的计算，具有速度快、精度高、占用存储空间少的优点。

主权项

一种用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：依据所要输出的SPWM波的频率fo,得到作为原始信号的正弦波的频率fi ，fi=fo；            步骤(2)：依据三角波的载波频率fs，得到一个正弦波周期有n个采样点，n=fs/fi, 可以得到两个采样点之间的间隔角度Δθ，Δθ=360°/n；步骤(3)：每计算完一个采样点，正弦波的输入角度θ每次都累加Δθ，0°≤θ<360°；步骤(4)：计算所有整数角度γ=0°，1°，2°,……，90°时sin(γ)的Q15格式定点数表示值：int(32768·sin(γ))，其中int(·)表示取结果的整数部分，Q15格式的定点数32768等价于Q0格式的小数1.0；将它们保存到表格T[γ]中；步骤(5)：获得输入角度为θ的Q15格式定点数表示值，其整数部分为   Iθ=int(θ),小数部分的Q15格式定点数表示为 fθ=int(32768·(θ‑Iθ));步骤(6)：根据正弦函数性质sin(180°+θ)=‑sin(θ),将大于180°的正弦计算转化为0°～180°范围内的正弦计算，即进行如下操作：    ①若Iθ>180，令s=‑1，Iθ=Iθ‑180，fθ不变；        ②若Iθ≤180，令s=1，Iθ不变，fθ不变；步骤(7)：根据正弦函数性质sin(180°‑θ)=sin(θ)，将大于90°小于180°的正弦计算进一步转化为0°～90°范围内的正弦计算进行，即进行如下操作：    ①若Iθ>90，令Iθ=179‑Iθ，fθ=32768‑ fθ；    ②若Iθ≤90，则Iθ和fθ均保持不变；步骤(8)：根据上述转换后，根据角度θ的小数部分的Q0值，从表格T[γ]查找最近整数角度插值点Iθ：    ①若Q0值的绝对值大于0.5°，即其对应的Q15格式定点数满足1638432768，则令            fθ=fθ‑32768，dx=int(fθ·π/180)并计算      A2=sn‑int( cn ·dx/32768)‑int(sn· dx·dx/2/32768/32768))；步骤(11)：根据上述两种情况，获得定点计算下sin(θ)的结果：                  sin(θ)1=s·A1/32768     或者                  sin(θ)2=s·A2/32768；步骤(12)： 用计算得到的正弦值形成正弦波和定时器生成的三角波，两个相调制，最终生成精度较高的SPWM波；所述的Q15格式是将一个小数放大215后，用放大后的整数来表示小数，Q0格式是表示未经处理的数。