[发明专利]用于谐振DC-DC变换器的控制模式

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源变换器、一种DC-DC变换器、一种X射线设备以及一种用于控制逆变器的方法。

背景技术

在X射线生成设备中，DC-DC变换器可以被用于将低DC输入电压(例如，400V)转换成高DC输出电压(高达160kV)。例如，这样的DC-DC变换器可以包括用于生成具有可变频率的AC电压的可控制逆变器、用于生成高AC电压的变压器以及用于生成可以供应X射线管的高DC输出电压的整流器。

用于X射线生成的功率逆变器常常驱动谐振负载电路。具体而言，医学诊断应用可能需要将到X射线管的输出功率控制在从准空载到最大功率的极宽范围内。逆变器的功率半导体开关的一个或多个切换事件应当相应地被控制在谐振电流振荡的任何半周期内。

例如，WO 2006/114719A1示出具有被连接到谐振电路的全桥逆变器的DC-DC变换器。限定了三个控制模式，该三个控制模式被用于控制输出功率。

然而，尤其对于非常低的管输出功率(例如，空载、X射线管的栅极闭合)而言，控制器可以产生散射效应，该散射效应意味着强烈抖动的谐振电流的幅度。结果可能是高压上的显著的低频纹波，这是不期望的。

发明内容

本发明的目标可以是提供一种具有宽广的功率输出范围和平滑的输出电压的DC-DC变换器。

该目标通过独立权利要求的主题得以实现。进一步的示范性实施例从从属权利要求和下文描述变得显而易见。

本发明的方面涉及一种电源变换器。

根据本发明的实施例，所述电源变换器包括：逆变器，其具有半导体开关；谐振电路，其与所述逆变器耦合；以及控制器，其用于将所述逆变器的所述半导体开关切换到开关状态。所述控制器适于将所述逆变器在开关状态之间周期性地进行切换，使得在所述谐振电路中生成周期谐振电流。所述开关状态可以包括用于使所述谐振电路短路的续流状态。所述控制器适于将所述开关状态的切换事件与所述周期谐振电流同步，使得在与所述周期谐振电流的具体周期点相关联的时间点处将开关状态应用到所述逆变器。

以这种方式，可以控制所述电源变换器的输出功率。

根据本发明的实施例，所述控制器适于应用所述开关状态使得从所述谐振(负载)电路后向馈送到所述逆变器的DC链路输入源的总功率与从所述逆变器的DC链路输入源前向馈送到所述谐振负载电路的总功率(几乎)相平衡。在该上下文中，“平衡”可以意味着所述后向馈送功率与所述前向馈送功率几乎一样大和/或所述两个功率几乎彼此抵消。以这种方式，仅可以传递小的功率总量到所述谐振电路或者从谐振电路传递小的功率总量。

本发明的基本构思可以被视为，通过对具体切换模式的应用来很好地平衡所述前向馈送功率和所述后向馈送功率。所述切换模式可以仅将较小量的实际功率馈送到所述谐振负载电路。因为低输出功率意味着利用低电流幅度的操作，所以没有必要再遵守如WO2006/114719A1中所描述的零电流开关条件。操作模式可以使所述谐振电流的包络形状平滑，并且可以减少所述高DC输出电压的纹波。

例如，在低功率模式中，将所述谐振电流的零交点确定为具体周期点，在所述零交点之前的预定义第一时间段处将所述逆变器切换到功率前向状态或者功率后向状态，并且在所述零交点之后的预定义第二时间段处将所述逆变器切换到续流开关状态。

例如，在峰值电流模式中，将所述谐振电流的峰值确定为具体周期点，并且在所确定的所述谐振电流的峰值处将所述逆变器切换到功率前向状态或者功率后向状态。

本发明的另一方面涉及一种DC-DC变换器和一种包括这样的电源变换器的X射线设备。

本发明的另一方面涉及一种用于控制逆变器的方法。必须理解，如上文中和下文中所描述的方法的特征可以是如上文中和下文中所描述的所述电源变换器、所述DC-DC变换器以及所述X射线设备的特征。

根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：将所述逆变器在开关状态之间周期性地进行切换，使得在耦合到所述逆变器的谐振电路中生成周期谐振电流；将所述开关状态的切换事件与所述周期谐振电流同步，使得在与所述周期谐振电流的具体周期点相关联的时间点处将开关状态应用到所述逆变器。

根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：应用所述开关状态使得从所述谐振电路后向馈送到所述逆变器的输入端的总功率与从所述逆变器的所述输入端前向馈送到所述谐振电路的总功率相平衡。

本发明的这些和其它方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考下文描述的实施例得以阐述。

附图说明

以下，参考附图更详细地描述本发明的实施例。