本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利属于变频器
，具体涉及到ー种用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法。
技术介绍
对于交流电机控制来说，不论是最简单的恒压频比控制，还是更先进的矢量控制或者是直接转矩控制，都要涉及到正弦值的计算。正弦值的计算是控制部分最基本的核心内容，如何简单、快速、高精度地得到正弦值对系统的性能至关重要。传统用的查表方法的确可以节省很多单片机的运算时间，但是，非常庞大的数组消耗了单片机里面非常宝贵的FLASH资源，同时精度也不会很高，而且无法得知任意角度的正弦值，只能通过间隔几个点的方式来进行搜索表格得知正弦值。如今，单片机的运算能力已经非常強大了，尤其是基于ARM内核的单片机，完全可以胜任实时运算产生定点正弦值的任务。将算出来的正弦值形成 的正弦波作为原始信号，用定时器生成的三角波作为载波，然后将两个信号进行调制，就是正弦脉宽调制波(SPWM)。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了ー种用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法。ー种用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法包括以下步骤 步骤(I):依据所要输出的SPWM波的频率f。，得到作为原始信号的正弦波的频率fi，fi=f0。步骤(2):依据三角波的载波频率fs，得到ー个正弦波周期有η个采样点，n=fs/fi，可以得到两个采样点之间的间隔角度Λ θ，Λ θ=360° /η。步骤(3):每计算完ー个采样点，正弦波的输入角度Θ毎次都累加Λ Θ，O。彡 Θ〈360° ; 步骤(4):计算所有整数角度Υ=0°，1°，2°，……，90°时Sin(Y)的Q15格式定点数表示值int (32768 · sin ( Y ))，其中int ( ·)表示取结果的整数部分，Q15格式的定点数32768等价于QO格式的小数I. O ;将它们保存到表格Τ[ Y ]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 le=int(0)，小数部分的Q15格式定点数表示为八=int (32768 · (Θ-Ιθ))； 步骤(6):根据正弦函数性质sin(180° +0)=-sin(0)，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 10>180，令 s=-l，ΙΘ=ΙΘ-180,/Θ 不变; ②若Ie < 180，令s=l，I0不变，八不变； 步骤⑵根据正弦函数性质sin (180° -e)=sin(0)，将大于90°小于180°的正弦计算进一歩转化为0° 90°范围内的正弦计算进行，即进行如下操作①若Ie>90，令 Ie=179-Ie，八=32768- /θ ; ②若Ie < 90，则I e和 \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QO值，从表格Τ[ Y]查找最近整数角度插值点Ie ①若QO值的绝对值大于O. 5 °，即其对应的Q15格式定点数满足16384〈デ0〈49152，则令 Ie=Ie+l，并同时修改/·e=65535- /θ ;②若上述条件不满足，则Ie和八保持不变； 步骤(9):查找整数角度正弦表Τ[ Y]，令Sn=T(Ie), Cn= T(90° -Ie)，Sn为通过查表得到的整数角度为Ie的Q15格式正弦值，Cn为通过查表得到的整数角度为90° -Ie的Q15格式正弦值； 步骤(10):由泰勒展开，根据角度Θ的小数部分的QO值是否大于0，进行如下计算 ①若QO值大于0，即对应的Q15格式定点数满足八(32768，则令dx=int Cf0 · τι /180) 并计算 A1=Sjint ( Cn · dx/32768)-int (sn · dx · /2/32768/32768))； ②若QO值小于0，即对应的Q15格式定点数满足f\>32768，则令/θ=/θ-32768, dx=int(/e · ^/180) 并计算A2=sn-int ( Cn · dx/32768)-int (sn · 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 8111(0)^8 · Ai/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格式是将ー个小数放大215后，用放大后的整数来表示小数，QO格式是表示未经处理的数。有益效果本专利技术采用Q格式的形式进行定点运算，计算简单高效，占用存储空间少，可以满足变频器中正弦值的快速高精度计算。由于正弦值的精度提高，运算时间減少，产生的SPWM波精度有较高的提高，可以有效减小变频器输出的失真率，对电机的控制效果有了很大的提升，减小了电机的抖动和损耗。具体实施例方式ー种用于纺机变频器的实时正弦值计算产生SPWM的方法包括以下步骤 步骤(I):依据所要输出的SPWM波的频率f。，得到作为原始信号的正弦波的频率fi，fi=f0。步骤(2):依据三角波的载波频率fs，得到ー个正弦波周期有η个采样点，n=fs/fi，可以得到两个采样点之间的间隔角度Λ θ，Λ θ=360° /η。步骤(3):每计算完ー个采样点，正弦波的输入角度Θ毎次都累加Λ Θ，O。彡 Θ〈360° ;步骤(4):计算所有整数角度Y =0°，1°，2°，……，90°时sin(Y)的Q15格式定点数表示值int (32768 · sin U ))，其中int ( ·)表示取结果的整数部分，Q15格式的定点数32768等价于QO格式的小数I. O ;将它们保存到表格Τ[ Y ]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 le=int(0)，小数部分的Q15格式定点数表示为八=int (32768 · (Θ-Ιθ))； 步骤(6):根据正弦函数性质sin(180° +0)=-sin(0)，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10>180，令 s=-l，ΙΘ=ΙΘ-180,/Θ 不变; ②若Ie< 180，令s=l，I0不变，八不变； 步骤⑵根据正弦函数性质sin (180° -e)=sin(0)，将大于90°小于180°的正弦计算进一歩转化为0° 90°范围内的正弦计算进行，即进行如下操作 ①若10>90，令 Ie=179-Ie，八=32768- Z0 ; ②若Ie < 90，则I e和 \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QO值，从表格Τ[ Y]查找最近整数角度插值点Ie ①若QO值的绝对值大于O. 5 °，即其对应的Q15格式定点数满足16384〈デ0〈49152，则令 Ie=Ie+l，并同时修改/·e=65535- /θ ;②若上述条件不满足，则Ie和八保持不变； 步骤(9):查找整数角度正弦表Τ[ Y]，令Sn=T(Ie), Cn= T(90° -Ie)，Sn为通过查表得到的整数角度为Ie的Q15格式正弦值，Cn为通过查表得到的整本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一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(I):依据所要输出的SPWM波的频率f。，得到作为原始信号的正弦波的频率fi，fi=f0 ； 步骤(2):依据三角波的载波频率4，得到一个正弦波周期有n个采样点，H=^Zfi,可以得到两个采样点之间的间隔角度A 0，A 0 =360° /n ； 步骤(3):每计算完一个采样点，正弦波的输入角度0每次都累加A 0，O。( 9〈360° ; 步骤(4):计算所有整数角度Y =0°，1°，2°，……，90°时sin(Y)的Q15格式定点数表示值int (32768 ^sinU)),其中int ( )表示取结果的整数部分，Q15格式的定点数32768等价于QO格式的小数I. 0 ;将它们保存到表格T[ Y ]中； 步骤(5):获得输入角度为0的Q15格式定点数表示值，其整数部分为 le=int(0)，小数部分的Q15格式定点数表示为/e =int (32768 (9-Ie))； 步骤(6):根据正弦函数性质sin(180° +0)=_sin(0)，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 Ie>180，令 S=-l，Ie=Ie-180,/e 不变；②若Ie < 180，令s=l，Ie不变，/e不变； 步骤⑵根据正弦函数性质sin (180° -e)=sin(0)，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Ie>90，令 Ie=179-Ie，/e=32768- Z0 ; ②若Ie < 90，则I e和均保持不变； 步骤(8):根据上述...
【专利技术属性】
技术研发人员：高明煜，夏长亮，周光炎，何志伟，黄继业，徐康平，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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