[发明专利]一种电磁搅拌用多电平逆变电源及其控制方法

权利要求书

1.一种电磁搅拌用多电平逆变电源，包括钳位多电平H桥逆变单元，其特征在于，所述钳位多电平H桥逆变单元输入端接有两个串联的电容，每个电容与一个均压电阻并联，由直流稳压电压源向电容供电；所述钳位多电平H桥逆变单元逆变端包括8个开关管及与各个开关管反向并联的二极管；所述8个开关管分为两组，每组串联四个开关管，构成左桥臂和右桥臂，两个桥臂的中心点各通过一个滤波电感分别接在电机的两个感应线圈的首端；电机的两个感应线圈的末端接在一起后，再与两个串联的电容的中央抽头处连接。

2.一种权利要求1所述电磁搅拌用多电平逆变电源的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据期望的输出电流幅值和频率f^*，通过指令电流生成环节，求得钳位多电平H桥逆变单元左桥臂的期望输出电流和右桥臂的期望输出电流其中w^*＝2×π×f^*；将期望输出电流和分别与H桥逆变单元逆变端输出电流I_α和I_β相减，得到输出电流的跟踪误差信号，经过比例谐振控制器的处理得到钳位多电平H桥逆变单元的动态调制波信号Δu_α和Δu_β；

2)设流经感应线圈的电流为i_α和i_β，则钳位多电平H桥逆变单元的左桥臂的输出电压u_α和右桥臂的输出电压u_β分别为其中L为感应线圈的电感值和滤波电感的电感值之和，R为感应线圈电阻和滤波电阻之和；根据期望输出电压得到钳位多电平H桥逆变单元的稳态调制波信号，对钳位多电平H桥逆变单元的输出电压进行前馈主调节；

3)将动态调制波信号和稳态调制波信号相加，得到钳位多电平H桥逆变单元的调制波信号m_α和m_β；

4)将调制波m_α与载波u_r相比得到左桥臂第一、第三开关管的PWM控制信号；将载波u_r向下平移一个单位得到载波u_n，将调制波m_α与载波u_n相比得到左桥臂第二、第四开关管的PWM控制信号，控制左桥臂的开关状态；当左桥臂第一、第二开关管开通时，钳位多电平H桥逆变单元输出电平，其中，E为直流电压源电压；当左桥臂第三、第四开关管开通时，钳位多电平H桥逆变单元输出电平，当左桥臂第二、第三开关管开通时，钳位多电平H桥逆变单元输出0电平；左桥臂输出电压为三电平阶梯波；将调制波m_β与载波u_r比较得到右桥臂第一、第三开关管的PWM控制信号，将调制波m_β与载波u_n相比得到右桥臂第二、第四开关管的PWM控制信号，控制右桥臂的开关状态；原理与左桥臂相同，输出波形也为三电平阶梯波，左桥臂、右桥臂的三电平阶梯波也存在90°相位差，经过滤波电感滤波，输出正交两相交流电。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，载波u_r峰值为0～1V的三角波，频率为20kHz。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，载波u_n峰值为-1～0V的三角波，频率为20kHz。