基于CORDIC的三相SPWM

基本原理：

正弦波PWM技术（SPWM）是一种广泛应用于电力电子变频技术中的一种调制技术。 通过使用高速逻辑器件和高精度数字信号处理器，相位准确性高且死区时间小，从而使输出电压具有更高的精度和更好的波形质量。

CORDIC（坐标旋转数字计算器）是一种常见的数字信号处理算法，用于计算极坐标到直角坐标的旋转所需的参数，并可以快速计算三角函数。在这里，我们使用CORDIC实现三相SPWM。

实现步骤：

1.对于三相SPWM，需要计算出每个相位的正弦值。因此，我们需要使用CORDIC算法计算每个角度的正弦值。C语言代码示例如下：

double cordic_sin(double angle){
    int i;
    double val = angle;
    double temp, sin_val=0;

    for (i = 0; i < ITER; i++){
        if (val < 0)
            temp = y[i+ITER] + x[i+ITER];
        else
            temp = y[i] - x[i];
        if (val < 0)
            val += atan[i+ITER];
        else
            val -= atan[i];
        sin_val += temp;
    }
    return sin_val;
}

2. 然后，我们需要确定每个角度对应的占空比，即每个正弦值的比率可以提供SPWM。采用固定占空比所需的角度按以下公式计算：

duty_cycle = ((cordic_sin(angle) + 1) / 2) * 255;

3.一旦确定了每个角度的占空比，我们就可以将其分配给单个PWM周期中的对应时间段。三相SPWM具有6个PWM周期，其中每个周期包含一个半周期（即扫描角度从0到180度的角度范围）。每个半周期中，每个电流的PWM输出被分配到以下四个时间：

| 时间 | A相（U） | B相（V） | C相（W） |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | ON | OFF | OFF |
| 2 | ON | ON | OFF |
| 3 | OFF | ON | OFF |
| 4 | OFF | ON | ON |
| 5 | OFF | OFF | ON |
| 6 | ON | OFF | ON |

三相SPWM的C语言代码示例如下：

void SPWM_output(double ang){
    uint8_t duty_cycle_A, duty_cycle_B, duty_cycle_C;
    // 计算角度的正弦值并确定占空比
    duty_cycle_A = ((cordic_sin(ang) + 1) / 2) * 255;
    duty_cycle_B = ((cordic_sin(ang + 120) + 1) / 2) * 255;
    duty_cycle_C = ((cordic_sin(ang + 240) + 1) / 2) * 255;

    // 根据占空比设置PWM输出
    if(duty_cycle_A > PWM_PERIOD){
        duty_cycle_A = PWM_PERIOD;
    }
    if(duty_cycle_B > PWM_PERIOD){
        duty_cycle_B = PWM_PERIOD;
    }
    if(duty_cycle_C > PWM_PERIOD){
        duty_cycle_C = PWM_PERIOD;
    }

    if(duty_cycle_A == 0){
        PWM_High = 0;
    }
    else if(duty_cycle_A == PWM_PERIOD){
        PWM_High = PWM_PERIOD;
    }
    else{
        PWM_High = duty_cycle_A;
    }
    if(duty_cycle_B == 0){
        PWM_Middle = 0;
    }
    else if(duty_cycle_B == PWM_PERIOD){
        PWM_Middle = PWM_PERIOD;
    }
    else{
        PWM_Middle = duty_cycle_B;
    }
    if(duty_cycle_C == 0){
        PWM_Low = 0;
    }
    else if(duty_cycle_C == PWM_PERIOD){
        PWM_Low = PWM_PERIOD;
    }
    else{
        PWM_Low = duty_cycle_C;
    }
    //在预定时间输出PWM
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);

    HAL_Delay(5);
    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_3);
    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_2);

    return;
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
    if(htim->Instance == TIM4){
        // 基准时钟（1ms）
        tick++;
        if(tick == 5){
            SPWM_output(angle);
            angle += deg2rad(1);
            if(angle >= PI){
                angle -= 2*PI;
            }
            tick = 0;
        }
    }
}