U13生成与控制器1的输入电平相匹配的电 流反馈信号1_并发送给控制器1。
[0034] 如图4所示，本发明的单侧桥臂倍频驱动的三电平开关功率放大器向电磁线圈L 输出的电流处于上升、不变和下降三个工作状态时，四路开关逻辑信号和电磁线圈L的电 压、电流信号的波形分别如图4中的第一、第二和第三个T s时间段（按图4的从左到右的 顺序）内的各信号波形所示。以下结合图4,对本发明所采用的单侧桥臂倍频驱动的三电 平控制策略和输出特性进行说明。图4中，子图（a)-(h)依次为控制器1输出的开关逻辑 信号U gl的波形、开关逻辑信号u g2的波形、开关逻辑信号u g3的波形和开关逻辑信号u g4的 波形、桥臂1中a点处的电压Ua的波形、桥臂2中b点处的电压u b的波形、加在电磁线圈L 两端的电压Uab (即负载电压）的波形、电磁线圈L的电流紅和电磁线圈L的电流平均值ξ 的波形。其中，设置PWM信号产生模块1-2产生的开关逻辑信号ugl和u g2的开关周期为T s， 且Ugl和ug2为高、低电平互补，即两者不能同时都为高电平或都为低电平。设置方波产生模 块1-4产生的开关逻辑信号u g3和u g4的开关周期为T s/2,且ug3和u g4也为高、低电平互补。 当开关逻辑信号Ugl为高电平时，开关逻辑信号U gl依次经缓冲电路2和光耦隔离及驱动电 路3进行隔离、放大后生成驱动信号Udl，驱动信号U dl驱动H桥电路4-1的桥臂1上的全控 型开关器件Tl导通；由于开关逻辑信号ug2与u gl互补，故全控型开关器件T2关断，此时a 点的电压ua等于直流母线电压U 同理，当开关逻辑信号u gl为低电平时，全控型开关器件 Tl关断，T2导通，此时a点的电压Ua等于零。通过调整开关逻辑信号u gl中的高电平时间 占整个开关周期的比例（即占空比α =1^/%，0彡α彡1)，可以控制一个开关周期TsR a点电压的Ua平均值R KLk、在0到Ud。的范围内变化。类似的，当开关逻辑信号u g3为高 电平时，开关逻辑信号\3依次经缓冲电路2和光耦隔离及驱动电路3进行隔离、放大后生 成驱动信号u d3，驱动信号ud3驱动H桥电路4-1的桥臂2上的全控型开关器件T3导通，由 于开关逻辑信号u g4与u g3互补，故全控型开关器件T4关断，此时b点的电压u b等于直流母 线电压Ud。;同理，当开关逻辑信号u g3为低电平时，全控型开关器件T3关断，T4导通，此时b 点电压Ub等于零。由于方波形式的开关逻辑信号u g3、ug4的高电平、低电平时间相等，即占 空比为0. 5,故一个开关周期内b点的平均电压Sb始终为udy2。
[0035] 以图4的第一个Ts时间段内的波形为例进行具体的说明：
[0036] 在前！/吒时间段内，令控制器1输出的开关逻辑信号Ugl为高电平、Ug2为低电平， 则全控型开关器件T1导通，T2关断，a点处的电压u 3等于直流母线电源电压U d。;令开关逻 辑信号ug3为低电平、u g4为高电平，则全控型开关器件T3关断，T4导通，b点处的电压u ,等 于0,故加在电磁线圈L两端的电压Uab= u a-ub= U d。-O = Ud(：>0,此时直流母线电源向电磁 线圈L快速充电，使电磁线圈L的电流L迅速上升。
[0037] 在第IATs-IAT1^间段内，令控制器1输出的开关逻辑信号U gl为高电平、Ug2为 低电平，则全控型开关器件Tl导通，T2关断，加在桥臂1中点a处的电压U a= U 令开关 逻辑信号ug3为高电平、u g4为低电平，则全控型开关器件T3导通，T4关断，b点处的电压u b =Ud。，故加在电磁线圈L两端的电压Uab= u a-ub= U d。-Ud。= 0,此时直流母线电源与电磁 线圈L之间不存在能量交换，使得电磁线圈L的电流i Jl乎不变，为续流状态。
[0038] 在第l/2Ts_3/4Tjt间段内，令控制器1输出的开关逻辑信号Ugl为高电平、U g2为 低电平，则全控型开关器件Tl导通，T2关断，加在桥臂1中点a处的电压Ua= U 令开关 逻辑信号ug3为低电平、u g4为高电平，则全控型开关器件T3关断，T4导通，b点处的电压u b =0,故加在电磁线圈L两端的电压Uab= u a-ub= U d。-0 = Ud。，此时直流母线电源向电磁线 圈L快速充电，使电磁线圈L的线圈电流k迅速上升。
[0039] 对于最后的1/4TS时间段，其中，在前T "-3/41^，间段内，令控制器1输出的开关 逻辑信号％为高电平，ug2为低电平，则全控型开关器件Tl导通，T2关断，加在桥臂1中点 a处的电压Ua= U 令开关逻辑信号u g3为高电平、u g4为低电平，则全控型开关器件T3导 通，T4关断，b点处的电压Ub= 0,故加在电磁线圈L两端的电压Uab= Ua-Ub= Ud。-Ude= 0， 此时直流母线电源与电磁线圈L之间不存在能量交换，使得电磁线圈L中的电流ijl乎不 变，为续流状态。在最后T s-Tcin时间段内，令控制器1输出的开关逻辑信号u gl为低电平、u g2 为低电平，则全控型开关器件Tl关断，T2导通，加在桥臂1的中点a处的电压Ua= 0 ;令开 关逻辑信号ug3为高电平、u g4为低电平，则全控型开关器件T3导通，T4关断，b点处的电压 Ub= Ud。，故加在电磁线圈L两端的电压Uab= Ua-Ub= O-Ud。= -Ud。，此时电磁线圈L向直流 母线电源回馈能量，电磁线圈L的电流k迅速减小。
[0040] 由于在图4的第一个Ts时间段内，加在电磁线圈L两端的电压u ab = U d。的时间长 于Uab= -U d。的时间，因此电磁线圈L两端的电压u ab在该T s时间段内的平均值大于零，电 磁线圈的电流平均值ξ上升。
[0041] 由以上分析可知，通过控制四路开关逻辑信号ugl、ug2、U g3和Ug4的高低电平变化， 进而控制H桥电路的四个全控型开关器件Tl、T2、T3和T4的导通和关断时间，可实现电磁 线圈L两端的电压U ab的三种电平状态，即+U de、0和-Ud。，使得本发明为一种三电平开关功 放。
[0042] 在上述分析中，只针对开关逻辑信号Ugl的占空比α的一个特定值进行了讨论。 实际上，若满足〇.5〈α <1，电磁线圈L的电流L的平均值ξ均为上升状态，且α越大，电 流上升越快，当a = 1时获得最大上升速率。
[0043] 同理，可以分析图4中的第二、第三个TJt间段内开关逻辑信号、电磁线圈L的电 压、电磁线圈L的电流信号的变化情况。其中，在第二个!^时间段内，开关逻辑信号Ugl的 占空比α =0.5,故电磁线圈L的电流平均值ξ保持稳定。在第三个!^时间段内，开关逻 辑信号％的占空比0彡α〈0.5,故电磁线圈L的电流u的平均值?为下降状态，α越小， 电流下降越快，当α =O时获得最大下降速率。
[0044] 为了说明本发明的单侧桥臂倍频驱动的三电平开关功率放大器中所包含的高频 小信号源，以下以T s为周期，建立电磁线圈L两端的电压u ab的傅里叶级数模型：
[0045] 设
[0046]
[0047]
[0048] Uab= Ua (t)-Ub ⑴
[0049] 上式中，t表示当前时刻，&a