CN104716889A - 基于定点dsp的变频器实时正弦值计算的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于定点DSP的变频器实时正弦值计算的方法。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CORDIC变形算法，实时计算sin正弦值，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CORDIC变形算法，将所有浮点计算转换为定点计算，乘除运算以左移右移代替，具有速度快、精度高、占用存储空间少的优点。

Description

基于定点DSP的变频器实时正弦值计算的方法

技术领域

本发明属于变频器技术领域，具体涉及到一种基于定点DSP的用于变频器的实时高效正弦值计算的方法。

背景技术

对于交流异步电机的控制来说，无论是简单的恒压频比控制，还是先进的矢量控制抑或是直接转矩控制，都必须要涉及到正弦值的计算。正弦值的计算也成为了控制部分的重点内容，如何简便、快速、高精度地计算出正弦值，对系统的性能起着决定性作用。对于定点DSP芯片TMS320F2812来说，运算能力非常强大，完全能够胜任实时计算正弦值的任务。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于定点DSP的变频器实时正弦值计算的方法。

本发明一种基于定点DSP的变频器实时正弦值计算的方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)：计算反正切所对应的角度值的Q16格式：int(65536*arctan(.))，其中‘.’表示中的数,存储到数组T[17]中，即T[17]＝{2949120,1740967,919879,466945,234379,117304,58666,29335,14668,7334,3667,1833,917,458,229,115,57}；

步骤(2)：输入角度θ，将其用Q16格式定点数表示为：θ＝_IQ16(θ)；

步骤(3)：根据正弦函数性质sin(180°+θ)＝-sin(θ)、sin(180°-θ)＝sin(θ)，将0°～360°的正弦计算转化为0°～90°范围内的正弦计算，即进行如下操作：

①若θ>90&&θ<＝270，θ＝180-θ；

②若θ>180&&θ<＝360，θ＝θ-360；

步骤(4)：赋初值，令x＝_IQ16(0.607253)，y＝0，dx＝0，dy＝0；

步骤(5)：接下来是一个迭代过程：

①dx＝x>>i；

②dy＝y>>i；

③若θ>＝0，x＝x–dy，y＝y+dx，θ＝θ–T[i]；

④否则，x＝x+dy，y＝y–dx，θ＝θ+T[i]；

⑤循环过程①～④，i从0开始增加到16为止，迭代结束，此时的y值

即为输入角度的正弦值的Q16格式，其中i为0-16的整数；

所述的Q16格式是将一个小数放大2¹⁶后，用放大后的整数来表示小数。

有益效果：本发明采用Q格式的形式进行定点运算，右移代替除法，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，运算时间减少，产生的SPWM波、SVPWM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。

具体实施方式：

本发明一种基于定点DSP的变频器实时正弦值计算的方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)：计算反正切所对应的角度值的Q16格式：int(65536*arctan(.))，其中‘.’表示中的数,存储到数组T[17]中，即T[17]＝{2949120,1740967,919879,466945,234379,117304,58666,29335,14668,7334,3667,1833,917,458,229,115,57}；

步骤(2)：输入角度θ，将其用Q16格式定点数表示为：θ＝_IQ16(θ)；

步骤(3)：根据正弦函数性质sin(180°+θ)＝-sin(θ)、sin(180°-θ)＝sin(θ)，将0°～360°的正弦计算转化为0°～90°范围内的正弦计算，即进行如下操作：

③若θ>90&&θ<＝270，θ＝180-θ；

④若θ>180&&θ<＝360，θ＝θ-360；

步骤(4)：赋初值，令x＝_IQ16(0.607253)，y＝0，dx＝0，dy＝0；

步骤(5)：接下来是一个迭代过程：

⑥dx＝x>>i；

⑦dy＝y>>i；

⑧若θ>＝0，x＝x–dy，y＝y+dx，θ＝θ–T[i]；

⑨否则，x＝x+dy，y＝y–dx，θ＝θ+T[i]；

⑩循环过程①～④，i从0开始增加到16为止，迭代结束，此时的y值

即为输入角度的正弦值的Q16格式，其中i为0-16的整数；

所述的Q16格式是将一个小数放大2¹⁶后，用放大后的整数来表示小数。

Claims (1)

1.基于定点DSP的变频器实时正弦值计算的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：计算反正切所对应的角度值的Q16格式：int(65536*arctan(.))，其中‘.’表示中的数,存储到数组T[17]中，即T[17]＝{2949120,1740967,919879,466945,234379,117304,58666,29335,14668,7334,3667,1833,917,458,229,115,57}；

步骤(2)：输入角度θ，将其用Q16格式定点数表示为：θ＝_IQ16(θ)；

步骤(3)：根据正弦函数性质sin(180°+θ)＝-sin(θ)、sin(180°-θ)＝sin(θ)，将0°～360°的正弦计算转化为0°～90°范围内的正弦计算，即进行如下操作：

①若θ>90&&θ<＝270，θ＝180-θ；

②若θ>180&&θ<＝360，θ＝θ-360；

步骤(4)：赋初值，令x＝_IQ16(0.607253)，y＝0，dx＝0，dy＝0；

步骤(5)：接下来是一个迭代过程：

①dx＝x>>i；

②dy＝y>>i；

③若θ>＝0，x＝x–dy，y＝y+dx，θ＝θ–T[i]；

④否则，x＝x+dy，y＝y–dx，θ＝θ+T[i]；

⑤循环过程①～④，i从0开始增加到16为止，迭代结束，此时的y值

即为输入角度的正弦值的Q16格式，其中i为0-16的整数；

所述的Q16格式是将一个小数放大2¹⁶后，用放大后的整数来表示小数。