板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置与流程
本发明涉及一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置。本发明涉及板坯电磁搅拌器的电气系统，具体涉及二冷区板坯电磁搅拌器和结晶器板坯电磁搅拌器磁场方向校正。
背景技术：
板坯电磁搅拌器最初应用在二冷区区域电磁搅拌，然后逐步发展到应用结晶器电磁搅拌。根据不同的冶金工艺需求和连铸线上应用位置场所不同。
板坯电磁搅拌器一般采用二相（二相电压之间相位角差为90°）或者三相（三相电压之间相位角依次差为120°）低频变频电源给予供电，电流频率一般为1-16hz。图1所示为现有的二相低频变频电源为板坯电磁搅拌器供电的电路示意图。图中，r_a、l_a分别为板坯电磁搅拌器其中一个线圈的等效电阻、等效电感，r_b、l_b分别为另外一个线圈的等效电阻、等效电感。i_a、i_b分别为流过两个线圈的电流。
在实际应用中，因为板坯电磁搅拌器的铁芯是长条铁芯、不对称，而且每一组线圈在铁心上所缠绕位置和匝数都不一样，与方圆坯的具有对称位置铁心和相同的线圈匝数不同，这样导致每一相线圈上的等效电感l与等效电阻r的值不同，即每一相线圈电流滞后电压角
图2所示为图1所示的二相正交变频电源施加到板坯电磁搅拌器上的实测电压波形、电流波形，其中，1通道、2通道分别为二相电源的a相输出电压波形、b相输出电压波形，3通道、4通道分别为a相输出电压施加到一个感应线圈上采集的电流波形、b相输出电压施加到另一个感应线圈上采集的电流波形。从图中明显可以看出a相交流电压超前b相交流电压的相位为90.02°，但是a相交流电压施加到一个感应线圈后的交流电流超前b相交流电压施加到另一个感应线圈后的交流电流的相位为102.97°，也就是说施加到板坯电磁搅拌器两个线圈上的交流电流的相位差不为90°，没有形成真正意义上的二相正交磁场。
同时板坯电磁搅拌器一般应用于钢厂的连铸生产线上，现场环境异常恶劣，而且板坯电磁搅拌器需要通以大电流，线圈和铁心发热功率比较大，因此采用水循环冷却的方式，在这样的背景下，电磁搅拌器的线圈和铁心往往容易氧化而生锈，同时电磁搅拌器工作时的温度范围也比较宽，如电磁搅拌器开始工作时和工作一段时间后的温度相差50℃左右，如此宽的温度范围，磁芯的磁导率也会相差很大，不同温度下体现出的等效阻抗值也会表现不同，从而使得电流相位角差不为90°或者120°，这样在板坯电磁搅拌器空间周围没有形成真正均匀理想意义上的二相或三相行波磁场。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是针对流过板坯电磁搅拌器各个感应线圈的电流无法形成理想的二相或三相行波磁场的问题，提供一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，所述板坯电磁搅拌器包括k个感应线圈；所述k个感应线圈中第m个感应线圈由k相交流电源中第m相输出电压供电，从而对板坯进行电磁搅拌；k相交流电源中，第1相输出电压、第2相输出电压、……、第k相输出电压的相位角依次增大，且定义k相交流电源中第m相输出电压的初始相位角的预设值为θvm，m=1,2,…,k；
所述板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法包括如下步骤：
步骤（a）：分别采集流过所述k个感应线圈的交流电流信号；
步骤（b）：将步骤（a）中采集的k个感应线圈的交流电流信号分别转换为k个交流电压信号；
步骤（c）：将步骤（b）中k个交流电压信号分别转换为k个偏置电压为vref的交流电压信号；
步骤（d）：分别将步骤（c）中k个偏置电压为vref的交流电压信号与基准电压vref进行比较，得到k个方波信号；
步骤（e）：分别捕获步骤（d）中k个方波信号的上升沿所在时刻，并根据k个方波信号的上升沿所在时刻计算第2个方波信号与第1个方波信号之间的相位差δθ2,1、……、第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差δθm,m-1、第k个方波信号与第k-1个方波信号之间的相位差δθk,k-1；
步骤（f）：根据步骤（e）中各个相位差调整所述k相交流电源中的交流电压的初始相位角，从而调整板坯电磁搅拌器磁场方向，使得对于任意m值，令k相交流电源中第m相输出电压与第m-1相输出电压之间的相位差为2(θvm-θvm-1)-δθm,m-1。
本发明中，通过采集流过各个感应线圈的交流电流信号，经过i/v转换、电压偏置、电压比较、上升沿采集、相位差计算，从而可以得到k相交流电源中各相信号之间的相位差，还可以计算各相信号之间的相序，从而根据相位差对k相交流电源中的交流电压的初始相位角，从而可以使得二冷区二相板坯电磁搅拌器和结晶器三相板坯电磁搅拌器实现真正意义上的正交磁场和行波磁场，使得电磁搅拌器的搅拌功率更大、磁场波动更小、搅拌力量更均匀，可以让铸坯的内部组织结构和品质的一致性更好。
上述技术方案中，k=2且θvm-θvm-1=π/2；或k=3且θvm-θvm-1=2π/3。
上述技术方案中，k相交流电源为二相交流电源；二相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt+(π/2)，其中角频率ω=2πf，f为输出电压的频率，t为时间变量；
且所述步骤（f）中：
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1，将所述二相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(π/2)+δθ2,1，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1，将所述二相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+π-δθ2,1，并保持第1相输出电压的初始相位角不变。
上述技术方案中，k相交流电源为三相交流电源；三相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt-(2π/3)，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt，第3相输出电压的初始相位角的预设值为θv3=ωt+(2π/3)；
且所述步骤（f）中：
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1、δθ3,2，将三相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+(2π/3)-δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+2π-δθ2,1-δθ3,2，并保持第1相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1、δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(4π/3)+δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+(4π/3)-δθ3,2，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1、δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-2π+δθ2,1+δθ3,2，将第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt-(2π/3)+δθ3,2，并保持第3相输出电压的初始相位角不变。
上述技术方案中，步骤（e）中，
根据下述公式计算第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差：
δθm,m-1=2πf(tm-tm-1)，
其中，tm-1、tm分别为第m-1个方波信号、第m个方波信号的上升沿所在时刻。
本发明还提供一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正装置，包括：
搅拌器供电模块，用于提供k相交流电源，从而分别为板坯电磁搅拌器的k个感应线圈供电；
k个电流传感器（1），分别用于采集流过所述k个感应线圈的交流电流信号；
k个i/v转换模块，分别用于将采集的k个感应线圈的交流电流信号转换为k个交流电压信号；
k个电压调整模块，分别用于将所述k个交流电压信号转换为k个偏置电压为vref的交流电压信号；
基准电压源，用于输出基准电压vref；
k个电压比较模块，分别用于将所述k个偏置电压为vref的交流电压信号与基准电压vref进行比较，得到k个方波信号；
控制器（4），用于捕获k个方波信号的上升沿所在时刻，并根据k个方波信号的上升沿所在时刻计算第2个方波信号与第1个方波信号之间的相位差δθ2,1、……、第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差δθm,m-1、第k个方波信号与第k-1个方波信号之间的相位差δθk,k-1，且根据各个相位差调整所述k相交流电源中的交流电压的相位角，从而调整板坯电磁搅拌器磁场方向，使得对于任意m值，令k相交流电源中第m相输出电压与第m-1相输出电压之间的相位差为2(θvm-θvm-1)-δθm,m-1。
进一步地，每个i/v转换模块包括第一电阻r1；所述第一电阻r1一端连接于与i/v转换模块对应设置的电流传感器（1）的电流输出端，从而作为i/v转换模块的输出端；所述第一电阻r1另一端接地。
进一步地，每个i/v转换模块与对应设置的电压调整模块之间还设置有低通滤波模块，所述低通滤波模块包括第一电容c1、第二电阻r2，所述第二电阻r2一端与所述第一电阻r1一端相互连接，所述第二电阻r2另一端、所述第一电容c1一端、所述对应设置的电压调整模块的输入端相互连接，所述第一电容c1另一端接地。
申请人在研究时发现，由于因为电磁搅拌器等效电感值很大，电磁搅拌器本身就是一个滤波器，因此进入电流传感器的待检电流已经接近完美的正弦波，因此，本申请中设置低通滤波模块，主要滤除电流传感器里面电子元器件以及供电电源携带的一些高频信号。
进一步地，每个电压调整模块包括运算放大器、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5；
每个电压比较模块包括比较器、上拉电阻r6；
所述第三电阻r3一端、第四电阻r4一端、运算放大器的同相输入端相互连接，所述第三电阻r3另一端与第一参考电压端连接，所述第四电阻r4另一端为所述电压调整模块的输入端，所述第五电阻r5一端与运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻r5另一端、运算放大器的输出端、与电压调整模块对应设置的比较器的同相输入端连接，所述与电压调整模块对应设置的比较器的反相输入端与基准电压源的输出端连接，所述与电压调整模块对应设置的比较器的输出端、上拉电阻r6一端、控制器中与电压调整模块对应的信号输入端相互连接，所述上拉电阻r6另一端与第一供电电压端连接。
进一步地，所述校正装置中，除搅拌器供电模块、电流传感器之外，所有元件均为贴片封装元件。
通过上述设置，使得本发明的校正装置仅需很少的物理空间，因此很容易集成到电磁搅拌器电源的控制箱中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的二相低频变频电源为板坯电磁搅拌器供电的电路示意图。
图2为图1所示的二相正交变频电源施加到板坯电磁搅拌器上的实测电压波形、电流波形。
图3为本发明实施例的板坯电磁搅拌器磁场方向校正装置的电路结构示意图。
图4为根据本发明的板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法得到的仿真结果示意图。
上述附图中，1、电流传感器，2、运算放大器，3、比较器，4、控制器。
具体实施方式
下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明中，为了实现板坯电磁搅拌器的工作时最佳效果，实时检测流进板坯电磁搅拌器各相电流之间相位角差，并且实时校正电流的相位角至期望角度。
本发明提供一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，所述板坯电磁搅拌器包括k个感应线圈；所述k个感应线圈中第m个感应线圈由k相交流电源中第m相输出电压供电，从而对板坯进行电磁搅拌；k相交流电源中，第1相输出电压、第2相输出电压、……、第k相输出电压的相位角依次增大，且定义k相交流电源中第m相输出电压的初始相位角的预设值为θvm，m=1,2,…,k。
所述板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法包括如下步骤：
步骤（a）：分别采集流过所述k个感应线圈的交流电流信号；
步骤（b）：将步骤（a）中采集的k个感应线圈的交流电流信号分别转换为k个交流电压信号；
步骤（c）：将步骤（b）中k个交流电压信号分别转换为k个偏置电压为vref的交流电压信号；
步骤（d）：分别将步骤（c）中k个偏置电压为vref的交流电压信号与基准电压vref进行比较，得到k个方波信号；
步骤（e）：分别捕获步骤（d）中k个方波信号的上升沿所在时刻，并根据k个方波信号的上升沿所在时刻计算第2个方波信号与第1个方波信号之间的相位差δθ2,1、……、第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差δθm,m-1、第k个方波信号与第k-1个方波信号之间的相位差δθk,k-1；
步骤（f）：根据步骤（e）中各个相位差调整所述k相交流电源中的交流电压的初始相位角，从而调整板坯电磁搅拌器磁场方向，使得对于任意m值，令k相交流电源中第m相输出电压与第m-1相输出电压之间的相位差为2(θvm-θvm-1)-δθm,m-1。
k=2且θvm-θvm-1=π/2；或k=3且θvm-θvm-1=2π/3。
在一种优选实施方式中，k相交流电源为二相交流电源；二相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt+(π/2)，其中角频率ω=2πf，f为输出电压的频率，t为时间变量；
且所述步骤（f）中：
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1，将所述二相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(π/2)+δθ2,1，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1，将所述二相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+π-δθ2,1，并保持第1相输出电压的初始相位角不变。
在另一种优选实施方式中，k相交流电源为三相交流电源；三相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt-(2π/3)，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt，第3相输出电压的初始相位角的预设值为θv3=ωt+(2π/3)；
且所述步骤（f）中：
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1、δθ3,2，将三相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+(2π/3)-δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+2π-δθ2,1-δθ3,2，并保持第1相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1、δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(4π/3)+δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+(4π/3)-δθ3,2，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（e）中的相位差δθ2,1、δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-2π+δθ2,1+δθ3,2，将第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt-(2π/3)+δθ3,2，并保持第3相输出电压的初始相位角不变。
步骤（e）中，根据下述公式计算第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差：
δθm,m-1=2πf(tm-tm-1)，
其中，tm-1、tm分别为第m-1个方波信号、第m个方波信号的上升沿所在时刻。
如图3所示，本发明涉及板坯电磁搅拌器磁场方向校正装置。该装置包括电流检测、i/v转换、滤波、钳位、电平抬升、比较、脉冲输入捕获等7单元。
一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正装置，包括：
搅拌器供电模块，用于提供k相交流电源，从而分别为板坯电磁搅拌器的k个感应线圈供电；
k个电流传感器1，分别用于采集流过所述k个感应线圈的交流电流信号；
k个i/v转换模块，分别用于将采集的k个感应线圈的交流电流信号转换为k个交流电压信号；
k个电压调整模块，分别用于将所述k个交流电压信号转换为k个偏置电压为vref的交流电压信号；
基准电压源，用于输出基准电压vref；
k个电压比较模块，分别用于将所述k个偏置电压为vref的交流电压信号与基准电压vref进行比较，得到k个方波信号；
控制器4，用于捕获k个方波信号的上升沿所在时刻，并根据k个方波信号的上升沿所在时刻计算第2个方波信号与第1个方波信号之间的相位差δθ2,1、……、第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差δθm,m-1、第k个方波信号与第k-1个方波信号之间的相位差δθk,k-1，且根据各个相位差调整所述k相交流电源中的交流电压的相位角以达到调整电流相位角的目的，从而调整板坯电磁搅拌器磁场方向，使得对于任意m值，令k相交流电源中第m相输出电压与第m-1相输出电压之间的相位差为2(θvm-θvm-1)-δθm,m-1。
本实施例中，每个i/v转换模块包括第一电阻r1；所述第一电阻r1一端连接于与i/v转换模块对应设置的电流传感器1的电流输出端，从而作为i/v转换模块的输出端；所述第一电阻r1另一端接地。
本实施例中，每个i/v转换模块与对应设置的电压调整模块之间还设置有低通滤波模块，所述低通滤波模块包括第一电容c1、第二电阻r2，所述第二电阻r2一端与所述第一电阻r1一端相互连接，所述第二电阻r2另一端、所述第一电容c1一端、所述对应设置的电压调整模块的输入端相互连接，所述第一电容c1另一端接地。
本实施例中，每个电压调整模块包括运算放大器2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5；
每个电压比较模块包括比较器3、上拉电阻r6；
所述第三电阻r3一端、第四电阻r4一端、运算放大器2的同相输入端相互连接，所述第三电阻r3另一端与第一参考电压端连接，所述第四电阻r4另一端为所述电压调整模块的输入端，即第四电阻r4的另一端与低通滤波模块的输出端连接。所述第五电阻r5一端与运算放大器2的反相输入端连接，所述第五电阻r5另一端、运算放大器2的输出端、与电压调整模块对应设置的比较器3的同相输入端连接，所述与电压调整模块对应设置的比较器3的反相输入端与基准电压源的输出端连接，所述与电压调整模块对应设置的比较器3的输出端、上拉电阻r6一端、控制器4中与电压调整模块对应的信号输入端相互连接，所述上拉电阻r6另一端与第一供电电压端连接。
本实施例中，所述校正装置中，除搅拌器供电模块、电流传感器1之外，所有元件均为贴片封装元器件。
图4为根据本发明的板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法得到的仿真结果示意图。
以板坯二冷区二相正交的电磁搅拌器为例，波形u1、波形u2分别为二相电源为板坯电磁搅拌器提供的第1相输出电压、第2相输出电压，波形i1、波形i2分别为第1相输出电压施加到第1个感应线圈得到的第1个交流电流信号、第2相输出电压施加到第2个感应线圈得到的第2个交流电流信号的波形示意图。波形u11、波形u22为将第1个交流电流信号转换得到的第1个方波信号、将第2个交流电流信号转换得到的第2个方波信号。
tc为第1个交流电流信号相对于第1相输出电压相比延迟时间，te-td为第2个交流电流信号相对于第2相输出电压相比延迟时间。
控制器4采集第1个方波信号u11的一个上升沿时刻为ta，且采集第2个方波信号u22的一个上升沿时刻为tb，从而得到第2个方波信号与第1个方波信号的相位差为δθ2,1=2πf(tb-ta)。
搅拌器供电模块可由控制器4进行控制。
在执行本申请的校正方法时，可令变频电源输出电压频率保持不变。
在本实施例的板坯电磁搅拌器中，每一相电压一般只给一个感应线圈供电；
每个i/v转换模块与对应设置的电压调整模块之间模块还设置有钳位模块，所述钳位模块包括第一肖特基二极管d1、第二肖特基二极管d2。
tim3_ch1、tim3_ch2即为单片机接口，利用tim3_ch1、tim3_ch2捕获方波的上升沿为本领域常用技术，本领域技术人员可以理解。
本实施例中，可采用ref195芯片，从而为第一参考电压端提供vref1=+5v的参考电压。
本实施例中，基准电压源可采用ref192芯片，从而为各个比较器3的反相输入端提供vref=+2.5v的参考电压。
本实施例中，可采用ura2415ld-30wr3芯片将外接的24v供电电压转换为±15v供电电压。±15v供电电压可为各个电流传感器1、各个运算放大器2供电。
本实施例中，可采用mc78m05abdtg芯片将+15v供电转换为+5v供电电压，从而为各个比较器3供电。
本实施例中，可采用ams1117-3.3芯片将+5v供电电压转换为+3.3v供电电压，从而为控制器4和第一供电电压端供电，使得vo1=+3.3v。
第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5的电阻值都为10kω。
本发明中，采用金升阳的开关电源模块ura2415ld-30wr3经24v、dgnd直流电源输入后转换成±15va、agnd；±15va、agnd用于给二个或者三个电流传感器供电和运算放大器提供电源；采用线性电源mc78m05abdtg经+15va、agnd输入转换成+5va、agnd电源，用于给二个或者三个比较器提供电源；采用线性电源ams1117-3.3经+5va、agnd输入转换成3v3a、agnd电源，用于给微控制器其4提供电源，采用集成芯片ref195经+15va、agnd输入产生5v-ref，用作电平抬升时5v基准使用；采用集成芯片ref192经+5va、agnd输入产生2.5v-ref，用作比较器的2.5v基准使用。
另外，申请人在研究时发现，如果利用ad转换器采集各个正弦交流电压信号，分别输入控制器后，再计算各个正弦交流电压信号的波峰或波谷之间的时间差，从而计算各相之间的相位角，则捕捉到波峰和波谷比较难，而且占用软件资源太多，另外，由于需要实时比较采集模拟值，采用ad转换器的方案也不适于本申请。
利用本申请方案实现板坯电磁搅拌器的磁场校正，实现板坯电磁搅拌器的效果最优化。以板坯二冷区二相正交的电磁搅拌器为例，详细介绍此方案的具体实施方式，对于板坯结晶器三相电磁搅拌器的磁场校正原理依此类推。
一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，包括如下步骤：
步骤（a）：采集待检测的二相或三相电流。
因为板坯电磁搅拌器一般所需要电流的有效值大小为400a左右，最大不会超过有效值600a，本实施例中选用lem公司额定峰值电流为±1000a的电流传感器，型号为lf1010-s/spa5，该电流传感器的转换比例为1：5000，即待检测电流的峰峰值为±1000a时，电流传感器输出为±200ma电流信号。
步骤（b）：将电流转换为电压。
取第一电阻r1的电阻的电阻值为15r（15ω），在额定峰值电流±1000a的待测电流条件下，第一电阻r1两端产生峰值为±3v的交流电压信号，第一电阻r1的阻值为15r、精度0.1%、温度系统±50ppm/℃、封装为2512、功率为1w的精密电阻；
步骤（b-1）：滤除模块中引入的高频信号。
第一电阻r1两端的输出电压连接滤波模块的输入端，因为电磁搅拌器等效电感值很大，电磁搅拌器本身就是一个滤波器，因此进入电流传感器的待检电流已经接近完美的正弦波，此处只要稍加滤波，主要滤除电流传感器里面电子元器件以及供电电源携带的一些高频信号，所以此处的滤波截至频率取10khz左右，在此处第二电阻r2的阻值可为1k，第一电容c1的容值可为15000pf，封装全部0603封装，精度都为1%。
步骤（b-2）：对电压信号进行钳位保护。
滤波模块的输出连接至钳位模块的输入端，二极管d1和d2选用普通贴片封装的肖特基二极管，型号为ss13。
步骤（c）：将无偏置的交流电压信号抬升至以2.5v为偏置的交流电压信号。
钳位模块的输出端连接电平抬升单元的输入端，将峰值为±3v、以0v为中心的交流电压信号抬升至峰值分别为+4v和1v，并且2.5v为中心的交流电压信号。运算放大器2可采用ti公司op07芯片。
步骤（d）：将以2.5v为偏置的交流电压信号与2.5v基准源经比较器后输出高低电平的脉冲波；
将电平抬升单元的输出端连接至比较单元，将峰值为+4v和1v、以2.5v为中心的交流正旋电压信号送入比较器3的正输入端，与负输入端2.5v基准进行比较。比较器3可采用lm2901芯片，此芯片输出为集电极开路输出形式），比较器的输出端上拉至3v3a电源，即输出为3v3a和0v（agnd）的高低脉冲电平，3v3a高电平和0v（agnd）低电平的持续的时间相同，都为t=1/f的一半，此处的f为流进电磁搅拌器中电流的频率大小值（即为变频电源开机前设定的频率值）。
步骤（e）：微控制器捕获二组或三组脉冲波上升沿，并记录下上升沿的时间，根据上升沿之间的时间差和已知频率的大小计算二相或三相电流之间的相位角。
微控制器4可采用st公司的stm32f103zet6，该系列微控制器具有2个高级定时器tim1、tim8，4个通用定时器tim2~tim5，2个基本定时器tim6、tim7，每一个高级定时器和通用定时器都具有四个独立输入捕获通道，该实施方案中采用通用定时器tim3的第一输入捕获通道tim3_ch1和第二输入捕获通道tim3_ch2捕获二相电流的脉冲信号的上升沿，1#电流传感器采集a相正弦电流信号，经i/v转换后，送入rc滤波器，rc滤波器输出接至电平抬升部分，电平抬升单元输出接至比较器单元，比较器输出的脉冲波送入至微控制器4的定时器tim3的第一捕获通道单元tim3_ch1；2#电流传感器采集b相的正弦电流信号，经i/v转换后，送入rc滤波器，rc滤波器输出接至电平抬升部分，电平抬升单元输出接至比较器单元，比较器输出的脉冲波送入至微控制器4的定时器tim3的第二捕获通道单元tim3_ch2；
（e-1）tim3初始化：通过设置寄存器配置微控制器4的通用定时器tim3，将微控制器4的通用定时器tim3的时钟设置为ck_int=72m，并设置tim3的预分频寄存器tim3_psc=0，即不分频，即定时器tim3的每一个时钟周期为t=1/72000000=13.9ns，并设置tim3的自动重装载寄存器tim3_arr=65536-1，设置tim3为向上计数模式，并开启定时器tim3的向上溢出中断；
（e-2）tim3输入捕获初始化：通过配置寄存器，将tim3的tim3_ch1和tim3_ch2设置为输入捕获通道，并开启tim3_ch1的上升沿捕获中断；
（e-3）开启通用定时器tim3；
（e-4）一旦tim3_ch1的捕获到上升沿，并进入中断服务程序，在中断服务程序里面将通用定时器tim3的计数器当前值设置为tim3_cnt=0，同时设置tim3定时器向上溢出次数tim3_capture_number=0，并开启tim3_ch2的上升沿捕获中断；
微控制器调制输出电压时就已经预先设定好的，按照a相超前b相90°，或者b相超前a相90°输出电压波形。
5）一旦tim3_ch2捕获到上升沿，并进入中断服务程序，记录下tim3定时器当前计数器tim3_cnt的值，将该值赋给tim3_capture_val；5）计算出tim3_ch1和tim3_ch2组上升沿之间的总时间差timer=[tim3_capture_number（定时器tim3在tim3_ch1和tim3_ch2捕获到两组上升沿之间时间内溢出总次数）*65536+tim3_capture_val（通用定时器tim3的计数器当前值）]*13.8888888889（每一个时钟周期的时间长度）*10-9s；其中，tim3_arr为16位寄存器。
然后根据变频电源开机前设定的频率值大小，计算出a相和b相电流之间相位角差
步骤（f）：根据相位角差调整电压spwm波形输出相位角。
计算得到相位角差值后，是否只要调整各相电压的初始相位角，使得各相电压的初始相位角差值得到补偿即可。
对于二相正交电源而言，计算出
本申请中：
1、本申请的电磁搅拌器磁场方向校正装置所需元器件种类和数量少，而且都为通用型电子元器件，因此此方案硬件成本低；
2、该发明方案中除电流传感器外，其他的元器件可全部为贴片封装的元器件，只需要很少的物理空间，因此很容易集成到电磁搅拌器变频电源的控制器中；
3、在板坯电磁搅拌器各相线圈差异比较大的情况下，采用简单容易实现的磁场校正电气系统，实现二冷区二相板坯电磁搅拌器和结晶器三相板坯电磁搅拌器真正意义上的正交磁场和行波磁场，让电磁搅拌器的搅拌功率更大、磁场波动更小、搅拌力量更均匀，可以让铸坯的内部组织结构和品质的一致性更好。
4、利用芯片的内部极高的时钟频率，通用定时器的时钟频率最大为72m，可以实现最高精度
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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