[發明專利]一種適用于數字控制的變頻查表算法

在審

• 申請號: 202011413602.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112583240A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 徐應年;李卓;閆旭;夏華東;蔡厚軍;趙勇兵;曾天龍
• 申請（專利權）人: 武漢海德博創科技有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M7/48;G06C3/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 張煥響

本發明公開了一種適用于數字控制的變頻查表算法，屬于異步調制領域，適用于數字控制的變頻信號源中。為方便、清晰說明算法原理與流程，本發明以規則采樣的正弦脈沖寬度調制為例。其具體實施方法為：建立一個大小為2⁸+1的正弦表數組SinTable[257]，將離散的調制波四分之一周期的正弦表存儲在該數組中，用來代替完整周期的正弦表。定義32位相位指針CountIndex和10位相位指針SinTableIndex，分別用來控制頻率精度與查詢正弦表中的正弦值，并建立兩個相位指針的映射。根據不用的調制波頻率計算出步長變量Step，在每一個采樣時刻到來時，根據步長變量計算CountIndex，以及其對應的SinTableIndex值。根據判斷與轉移的程序查找正弦值，從而產生任意頻率的調制波。本發明大大減小了正弦表占用的內存空間，降低了對存儲硬件的要求，提高了輸出頻率精度，保證了頻率的穩定性，具有簡便易行的特點，有較大的實用價值。

技術領域

本發明屬于異步調制領域，更具體地，適用于各種數字控制的變頻信號源中。

背景技術

變頻信號源實際上就是一個逆變器，主要是通過控制開關管的開通與關斷，將輸入的直流電壓逆變為不同頻率的交流輸出電壓。開關管的控制方法分為模擬控制和數字控制。與模擬控制相比，數字控制可以將硬件電路大大簡化，顯著提高控制精度，可以實現各種復雜、先進的控制算法，并且減少了電源成本，有利于產品的大規模生產，因此多采用數字控制。

在數字控制中，微處理器采用的是規則采樣的SPWM算法，即根據預先設定的采樣時間間隔，對調制波進行高頻采樣，并認為調制波在兩次采樣間的大小不變，通過將調制波幅值與載波的幅值進行比較，即可控制各個開關管的開關時刻。

當前，大多都是采用查正弦表的方法獲取調制波的幅值，也就是提前將離散的調制波以數據表的形式存儲在存儲器中，然后在每個采樣點根據調制波當前的相位，通過查詢正弦表中相應的存儲位置找到對應的正弦值，再通過控制算法進入微處理器中的PWM模塊，計算并更新脈沖寬度，從而控制開關管的開通與關斷。

由于傳統的查表法無法根據單一的正弦表產生任意頻率的調制波，對此，已有學者就算法進行改進，通過加法和移位運算來實現變頻，但是，依舊存在算法流程不夠清晰，實現方式不明確，正弦表占用內存大等問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷或改進需求，本發明提供了一種適用于數字控制的變頻查表算法。不僅能產生任意頻率的調制波，而且大大減小了正弦表占用的內存空間，降低了對存儲硬件的要求，提高了輸出頻率精度，保證了頻率的穩定性，具有簡便易行的特點。

為達到以上目的，本發明的技術包括：建立一個大小為2⁸+1的正弦表數組SinTable[257]，將離散的調制波四分之一周期的正弦表存儲在該數組中，用來代替完整周期的正弦表。定義32位相位指針CountIndex和10位相位指針SinTableIndex，分別用來控制頻率精度與查詢正弦表中的正弦值，并建立兩個相位指針的映射。根據不用的調制波頻率計算出步長變量Step，在每一個采樣時刻到來時，根據步長變量計算CountIndex，以及其對應的 SinTableIndex值。根據判斷與轉移的程序查找正弦值，從而產生任意頻率的調制波。具體地，包括以下內容：

建立大小為2⁸+1的正弦表數組SinTable[257]，并定義該正弦表的相位指針為SinTableIndex，大小為2¹⁰，正弦表的相位分辨率為2π/2¹⁰，則用四分之一周期代替完整周期正弦表的公式如下：