[实用新型]一种高频高压发生器三电平谐振变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是高电压发生器技术领域，具体涉及的是一种高频高压发生器三电平谐振变换装置。 

背景技术

高压发生器是X线机、CT机等高端医疗设备中的核心部件，其性能好坏直接影响着医学成像的质量，是高端医疗设备中的关键技术之一。按控制的频率可分为工频发生器、中频发生器和高频发生器，而高频高压发生器因其具有较高的射线输出剂量稳定性、体积小、重量轻、控制精度高、重复性好等优点，是目前高压发生器的主要发展方向，并且越来越被广泛地应用，具有良好的市场前景和重要的应用价值。 

目前主要的X线机生产厂家都己经将研发重点放到数字高频X线机，除了GE、SIEMENS、PHILIPS三大影像设备商外，专业生产高频高压发生器的厂家也日趋增多，如加拿大的CPI公司、西班牙的SEDECAL公司、国内的北京大恒公司等。通过对几家典型公司的高频高压发生器电路原理和控制方式进行比较发现，它们的高压逆变电路结构比较类似，控制方式不尽相同，都有各自的特点。 

经过对现有技术的检索发现，专利申请号200710050425.3记载了一种逆变频率为30kHz的“医用诊断X射线高频高压发生器”，该技术主要利用两组相同的普通逆变器，将50Hz工频电整流后逆变为30kHz的中频交流电，再通过两组相同的高频变压器升压、整流后串联得到高压直流供负载使用。该技术存在以下主要缺陷：由于高频逆变器使用PWM变换器，如果将高压变压器直接应用在PWM变换器中，那么漏感的存在会产生较高的电压尖峰，容易损坏功率器件，绕组电容的存在会使变换器有较大的环流，降低了变换器的效率。并且难以实现软开关控制，频率较高时功率器件开关损耗大，系统寿命受到严重限制；其次，逆变频率提高比较困难，在同等容量下高频变压器体积、重量更大，输出高压不能大范围连续可调，高压发生器适用范围受到很大限制。 

又经检索发现，专利申请号200910185846.6记载了一种谐振型“用于X射线机的高压发生器及其控制方法”，逆变器拓扑采用串并联谐振结构，开关频率 可以大大提高，但该技术也存在一定缺陷：一是交流输入为单相，高压发生器容量小；二是输出高压也不能在大范围连续可调，适用范围同样受到限制。 

以上技术还存在以下缺陷：在产生高压环节均采用了高频变压器进行升压，然而由于变压器变比很大，其漏感和分布电容等寄生参数对电路性能造成了不利影响。漏感产生尖峰电压，容易损坏开关管并影响输出电压精度，而分布电容会产生尖峰电流，使逆变器的暂态响应变差，高频变压器变比越大影响越明显。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种高频高压发生器三电平谐振变换器。其目的在于，在相同的逆变工作频率下不仅可降低逆变输出对功率开关管开关频率的限制，大大提高逆变工作频率，还可以降低高频变压器的电压传输比，减少高频变压器的分布参数对高频逆变器工作特性的影响，同时容易提高高压发生器的容量。 

一种高频高压发生器三电平谐振变换器，其特征在于，包括：三相工频交流电源、EMI滤波器、交直流整流器、谐振变换器、高压坦克、电压传感器、系统保护单元和球管负载；EMI滤波器的输入端与三相工频交流电源相连接，EMI滤波器的输出端与交直流整流器的交流输入连接，交直流整流器的直流输出端U1与谐振变换器中直流-直流升压变换器的直流输入端连接，直流-直流升压变换器的直流输出端Ud与三电平高频逆变器的直流母线输入端连接，三电平高频逆变器的交流输出端U0与高压坦克中高频变压器的初级交流输入端连接，球管负载的输入端与高压坦克中次级倍压整流单元的直流输出端相连接，次级倍压整流单元中的电压传感器与谐振变换器中的主控制器连接，主控制器同时与系统保护单元连接。 

所述的三电平谐振变换器包括：直流-直流升压变换器、带有谐振辅助单元的三电平逆变器和主控制器，其中：直流-直流升压变换器的输入端与交直流整流器的输出端相连接，输出端与三电平逆变器的直流母线相连接；三电平逆变器的输出与高压坦克高频低压交流侧相连接，同时三电平逆变器通过控制输入端子与主控制器控制输出端子连接；同时主控制器的控制输出端子与直流-直流升压变换器的输入控制端连接；另外，主控制器通过检测输入端子与高压坦克电压检测单元输出端相连接，同时主控制器通过保护输出端子与系统保护单元连接。 

优选地是，所述的谐振变换器由直流-直流升压变换器、三电平高频逆变器 及主控制器组成；高压坦克由高频变压器和次级倍压整流单元组成。