流控制模塊1-1的輸入端接收電流給定信號iraf (k)和電流反饋信號i_(k)，并根據(jù)以下公 式，通過PI控制算法計(jì)算得到控制信號U:
[0025] u(k) =u(k~l) + (Kp+KiT)e(k) -Kpe(k~l)
[0026] 上式中，u(k)為當(dāng)前采樣時(shí)刻的控制信號的值；u(k-l)為上一采樣時(shí)刻的控制信 號的值；&和Ki分別為標(biāo)準(zhǔn)PI控制算法中的比例系數(shù)、積分系數(shù)，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，可使Kp>0, &>0,Kp和K 具體取值可使用常規(guī)PI控制算法的參數(shù)整定方法獲得；e(k)為當(dāng)前 采樣時(shí)刻的電流跟蹤誤差信號，e(k) =i"f(k)-i_(k) ;e(k_l)為上一個(gè)采樣時(shí)刻的電流 跟蹤誤差彳目號。
[0027] 電流控制模塊1-1發(fā)送當(dāng)前采樣時(shí)刻的控制信號u(k)給PWM信號產(chǎn)生模塊1-2， PWM信號產(chǎn)生模塊1-2產(chǎn)生周期為Ts的脈寬調(diào)制（PWM)形式的開關(guān)邏輯信號（簡稱"PWM 開關(guān)邏輯信號"）。在一個(gè)開關(guān)周期Ts內(nèi)，開關(guān)邏輯信號ugl的高電平對應(yīng)全控型開關(guān)器件 T1的導(dǎo)通狀態(tài)，ugl的低電平則對應(yīng)T1的關(guān)斷狀態(tài)，將全控型開關(guān)器件T1導(dǎo)通狀態(tài)的持續(xù) 時(shí)間表示為UjPWM開關(guān)邏輯信號的占空比為a=Tm/Ts，且0彡a彡1。PWM信號產(chǎn) 生模塊1-2輸出的第一路PWM開關(guān)邏輯信號ugl的占空比a與1!〇〇的大小成正比，第二路 PWM開關(guān)邏輯信號ug2與ugl成互補(bǔ)關(guān)系，即：若ugl為高電平，則ug2為低電平；若ugl為低電 平，則ug2為高電平。ug2的占空比等于（1-a)。PWM信號產(chǎn)生模塊1-2輸出的兩路PWM開 關(guān)邏輯信號ugdPug2依次經(jīng)緩沖電路2、光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3進(jìn)行信號隔離和放大后分 別對應(yīng)成為功率變換電路中的H橋電路的橋臂1上的全控型開關(guān)器件T1的驅(qū)動(dòng)信號udl、 全控型開關(guān)器件T2的驅(qū)動(dòng)信號ud2，驅(qū)動(dòng)信號udl和ud2分別被發(fā)送給功率變換電路4,進(jìn)而 通過控制全控型開關(guān)器件T1和T2的導(dǎo)通、關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)電磁線圈L(負(fù)載）的充放電，從而 提高、維持或降低功放的輸出電流。
[0028] 同時(shí)，上升沿觸發(fā)模塊1-3接收開關(guān)邏輯信號ugl并檢測ugl的上升沿，生成并發(fā)送 同步觸發(fā)信號到方波產(chǎn)生模塊1-4,作為方波產(chǎn)生模塊1-4的啟動(dòng)信號。相應(yīng)地，方波產(chǎn)生 模塊1-4生成兩路狀態(tài)互補(bǔ)的方波形式的開關(guān)邏輯信號ug3和ug4，可看做占空比為0. 5的 特殊的PWM開關(guān)邏輯信號，但ug3和ug4的開關(guān)周期是ugl和ug2的一半，即Ts/2。開關(guān)邏輯信 號Ug3和ug4依次經(jīng)緩沖電路、光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路而實(shí)現(xiàn)信號隔離和放大后，對應(yīng)地成為H 橋電路4-1中的橋臂2上的全控型開關(guān)器件T3的驅(qū)動(dòng)信號ud3和全控型開關(guān)器件T4的驅(qū) 動(dòng)信號ud4。
[0029] 如圖2所示，作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，緩沖電路2由八個(gè)與非門U1~U8 組成，光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3由四個(gè)光耦U9~U12組成?？刂破?產(chǎn)生并發(fā)送開關(guān)邏輯信 號ugl到緩沖電路2中的與非門U1的輸入端，U1與U2串聯(lián)，U2的輸出端連接到光耦隔離 及驅(qū)動(dòng)電路3的光耦U9的輸入端，H橋電路4-1中的全控型開關(guān)器件T1的驅(qū)動(dòng)信號udl由 光耦U9輸出。同理，控制器1輸出的開關(guān)邏輯信號ug2、ug3和ug4經(jīng)緩沖電路2和光耦隔離 及驅(qū)動(dòng)電路3生成全控型開關(guān)器件T2、T3、T4的驅(qū)動(dòng)信號ud2、ud3、ud4的過程類似于全控型 開關(guān)器件的T1驅(qū)動(dòng)信號udl的生成過程，在此不再贅述。
[0030] 如圖3所示，功率變換電路4包括H橋電路。圖3中，H橋電路4-1由四個(gè)全控型 開關(guān)器件T1、T2、T3、T4和電壓為Ud。的直流母線電源組成，其中全控型開關(guān)器件T1和T2組 成橋臂1，T1和T2的連接中點(diǎn)為a點(diǎn)，a點(diǎn)連接電磁線圈L(即負(fù)載）的一端，該a點(diǎn)處的 電壓為ua;全控型開關(guān)器件T3和T4組成橋臂2，T3和T4的連接中點(diǎn)為b點(diǎn)，b點(diǎn)連接電磁 線圈L的另一端，b點(diǎn)處的電壓為ub，故電磁線圈L兩端的電壓（即負(fù)載電壓）uab=ua-ub; 全控型開關(guān)器件T1的控制端接收光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3中的光耦U9輸出的驅(qū)動(dòng)信號udl， 全控型開關(guān)器件T2的控制端接收光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3中的光耦U10輸出的驅(qū)動(dòng)信號ud2， 全控型開關(guān)器件T3的控制端接收光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3中的光耦Ul1輸出的驅(qū)動(dòng)信號ud3， 全控型開關(guān)器件T4的控制端接收光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3中的光耦U12輸出的驅(qū)動(dòng)信號ud4。
[0031] 如圖3所示，電流檢測電路5包括電流傳感器5-1和電平轉(zhuǎn)換電路5-2。其中，電 平轉(zhuǎn)換電路5-2是由集成運(yùn)算放大器U13和電阻Ri、R2、R3組成的比例放大器。電流傳感器 5-1的原邊與功率變換電路4的電磁線圈L串聯(lián)；電流傳感器5-1的副邊輸出與電磁線圈 L中的實(shí)際電流大小成正比的電壓信號，該電壓信號經(jīng)電阻&發(fā)送到集成運(yùn)算放大器U13的 正輸入端進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，從而由集成運(yùn)算放大器U13生成與控制器1的輸入電平相匹配的電 流反饋信號1_并發(fā)送給控制器1。
[0032] 如圖4所示，本實(shí)用新型的單側(cè)橋臂倍頻驅(qū)動(dòng)的三電平開關(guān)功率放大器向電磁線 圈L輸出的電流處于上升、不變和下降三個(gè)工作狀態(tài)時(shí)，四路開關(guān)邏輯信號和電磁線圈L的 電壓、電流信號的波形分別如圖4中的第一、第二和第三個(gè)Ts時(shí)間段（按圖4的從左到右 的順序）內(nèi)的各信號波形所示。以下結(jié)合圖4,對本實(shí)用新型所采用的單側(cè)橋臂倍頻驅(qū)動(dòng) 的三電平控制策略和輸出特性進(jìn)行說明。圖4中，子圖（a)-(h)依次為控制器1輸出的開 關(guān)邏輯信號ugl的波形、開關(guān)邏輯信號ug2的波形、開關(guān)邏輯信號ug3的波形和開關(guān)邏輯信號 ug4的波形、橋臂1中a點(diǎn)處的電壓ua的波形、橋臂2中b點(diǎn)處的電壓ub的波形、加在電磁 線圈L兩端的電壓uab (即負(fù)載電壓）的波形、電磁線圈L的電流紅和電磁線圈L的電流平 均值的波形。其中，設(shè)置PWM信號產(chǎn)生模塊1-2產(chǎn)生的開關(guān)邏輯信號ugl和ug2的開關(guān)周 期為Ts，且ugl和ug2為高、低電平互補(bǔ)，即兩者不能同時(shí)都為高電平或都為低電平。設(shè)置方 波產(chǎn)生模塊1-4產(chǎn)生的開關(guān)邏輯信號ug3和ug4的開關(guān)周期為Ts/2,且ug3和ug4也為高、低 電平互補(bǔ)。當(dāng)開關(guān)邏輯信號ugl為高電平時(shí)，開關(guān)邏輯信號ugl依次經(jīng)緩沖電路2和光耦隔 離及驅(qū)動(dòng)電路3進(jìn)行隔離、放大后生成驅(qū)動(dòng)信號udl，驅(qū)動(dòng)信號udl驅(qū)動(dòng)H橋電路4-1的橋臂 1上的全控型開關(guān)器件T1導(dǎo)通；由于開關(guān)邏輯信號ug2與ugl互補(bǔ)，故全控型開關(guān)器件T2 關(guān)斷，此時(shí)a點(diǎn)的電壓ua等于直流母線電壓U同理，當(dāng)開關(guān)邏輯信號ugl為低電平時(shí)，全 控型開關(guān)器件T1關(guān)斷，T2導(dǎo)通，此時(shí)a點(diǎn)的電壓ua等于零。通過調(diào)整開關(guān)邏輯信號ugl中 的高電平時(shí)間占整個(gè)開關(guān)周期的比例（即占空比a=1^/%，0彡a彡1)，可以控制一個(gè) 開關(guān)周期[內(nèi)a點(diǎn)電壓的ua平均值巧0到Ud。的范圍內(nèi)變化。類似的，當(dāng)開關(guān)邏 輯信號ug3為高電平時(shí)，開關(guān)邏輯信號ug3依次經(jīng)緩沖電路2和光耦隔離及驅(qū)動(dòng)電路3進(jìn)行 隔離、放大后生成驅(qū)動(dòng)信號ud3，驅(qū)動(dòng)信號ud3驅(qū)動(dòng)H橋電路4-1的橋臂2上的全控型開關(guān)器 件T3導(dǎo)通，由于開關(guān)邏輯信號ug4與ug3互補(bǔ)，故全控型開關(guān)器件T4關(guān)斷，此時(shí)b點(diǎn)的電壓 ub等于直流母線電壓U同理，當(dāng)開關(guān)邏輯信號ug3為低電平時(shí)，全控型開關(guān)器件T3關(guān)斷， T4導(dǎo)通，此時(shí)b點(diǎn)電壓ub等于零。由于方波形式的開關(guān)邏輯信號ug3、ug4的高電平、低電平 時(shí)間相等，即占空比為0. 5,故一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)b點(diǎn)的平均電壓I始終為udy2。
[0033] 以圖4的第一個(gè)Ts時(shí)間段內(nèi)的波形為例進(jìn)行具體的說明：
[0034] 在前1/吒時(shí)間段內(nèi)，令控制器1輸出的開關(guān)邏輯信號ugl為高電平、ug2為低電平， 則全控型開關(guān)器件導(dǎo)通，T2關(guān)斷，a點(diǎn)處的電壓1!3等于直流母線電源電壓Ud。;令開關(guān)邏 輯信號ug3為低電平、ug4為高電平，則全控型開關(guān)器件T3關(guān)斷，T4導(dǎo)通，b點(diǎn)處的電壓u,等 于0,故加在電磁線圈L兩端的電壓uab=ua-ub=Ud。-0 =Ud(：>0,此時(shí)直流母線電源向電磁 線圈L快速充電，使電磁線圈L的電流k迅速上升。
[0035] 在第間段內(nèi)，令控制器1輸出的開關(guān)邏輯信號ugl為高電平、ug2為 低電平，則全控型開關(guān)器件T1導(dǎo)通，T2關(guān)斷，加在橋臂1中點(diǎn)a處的電壓\=Ud。;令開關(guān) 邏輯信號ug3為高電平、ug4為低電平，則全控型開關(guān)器件T3導(dǎo)通，T4關(guān)斷，b點(diǎn)處的電壓ub =Ud。，故加在電磁線圈L兩端的電壓uab=ua-ub=Ud。-Ud(：= 0,此時(shí)直流母線電源與電磁 線圈L之間不存在能量交換，使得電磁線圈L的電流ijl乎不變，為續(xù)流狀態(tài)。
[0036] 在第l/2Ts_3/4Tjt間段內(nèi)，令控制器1輸出的開關(guān)邏輯信號ugl為高電平、ug2為 低電平，則全控型開關(guān)器件T1導(dǎo)通，T2關(guān)斷，加在橋臂1中點(diǎn)a處的電壓ua=U令開關(guān) 邏輯信號ug3為低電平、ug4為高電平，則全控型開關(guān)器件T3關(guān)斷，T4導(dǎo)通，b點(diǎn)處的電壓ub =0,故加在電磁線圈L兩端的電壓uab=ua-ub=Ud。-0 =Ud。，此時(shí)直流母線電源向電磁線 圈L快速充電，使電磁線圈L的線圈電流k迅速上升。
[0037] 對于最后的1/4TS時(shí)間段，其中，在前間段內(nèi)，令控制器1輸出的開關(guān) 邏輯信號％為高電平，ug2為低電平，則全控型開關(guān)器