[发明专利]电能供应系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能供应系统、X射线装置、电能供应系统的使用以及用于向负载供应电能的方法。

背景技术

在如X射线成像装置的许多高功率装置中，来自电网的AC输入电压被整流且转换成可以具有与AC输入电压不同的频率和量值的AC输出电压。该AC输出电压可以用于向负载供电。例如，在特定X射线装置中，AC输出电压被供应到升压变压器，所述AC输出电压被整流并用于操作X射线管。

具体而言，在这样的高功率应用中，三相AC输入电压的电源可以被连接到B6二极管整流器（三个半桥）作为前端，其生成被供应到DC链路的未调节DC电压。根据各国电源电压，AC输入电压的期望范围是380-480VAC。考虑到电源阻抗和电压容差，这可以导致DC链路电压范围接近400-750V。为了在下文的高频开关逆变器（例如H桥逆变器）中使用通用600V功率半导体，二极管整流器和逆变器之间的额外DC-DC变换器（例如降压变换器）对稳定输入到逆变器的DC链路电压（例如400V）是必要的。

EP2286423A1示出了这种具有用于电源的两电平逆变器的X射线装置。

在电机驱动应用中，已知使用5电平NPC箝位逆变器。

发明内容

如X射线成像装置的高功率装置的工作成本可以强烈取决于高功率部件的能量消耗。可以通过降低功率半导体的切换损失并且通过提高逆变器的功率因数来减少能量消耗。可以通过应用被称为零电压切换的方法来减少功率半导体的切换损失。不过，常规切换的5电平逆变器不能同时严格保持零电压切换和良好的功率因数。

本发明的目的可以是提供一种同时具有通过零电压切换获得的低切换损失并且同时具有高功率因数的电能供应系统。

这一目的是通过独立权利要求的主题实现的。通过该从属权利要求和以下描述其他范例性实施例将是明显的。

本发明的一方面涉及一种电能供应系统，例如，X射线装置的电源。

根据本发明的实施例，所述电能供应系统包括输入整流器、逆变器和控制器，所述输入整流器用于将输入电压整流为DC电压，所述逆变器具有半导体开关，所述逆变器用于从DC电压生成AC输出电压，所述控制器用于生成逆变器的开关的切换信号。逆变器适于生成5电平AC输出电压，并且控制器适于切换开关，使得可以在AC输出电压的半周期中从逆变器生成不对称或对称脉冲形状。

利用所应用的用于能量传输的5电平逆变器的调制方法，可以严格遵守零电压切换。所述调制方法允许生成不对称脉冲形状，以便获得接近于一的功率因数。所述调制方法减小逆变器输出电流的均方根值，因此减少损失。

本发明的另一方面涉及一种具有这样的电能供应系统的X射线装置。

本发明的另一方面涉及在X射线装置中使用这样的能量供应系统，以向X射线管供应电能。

本发明的另一方面涉及一种用于向负载供应电能的方法，可以由这样的能量供应系统执行所述方法。

根据本发明实施例，该方法包括如下步骤：将输入电压整流为DC电压；利用5电平逆变器从DC电压生成5电平AC输出电压；控制所述逆变器，从而在所述AC输出电压的半周期中生成不对称脉冲形状。

应当理解，上文和下文中描述的方法的特征可以是上文和下文所述能量供应系统的特征，反之亦然。

通过参考下面描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的并且将得到说明。

附图说明

下面，参考附图更详细地描述本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的实施例的X射线装置。

图2示出了根据本发明的实施例的电路图。

图3示出了根据本发明的实施例的逆变器的具有对称脉冲形状的输出电压的图。

图4示出了根据本发明的实施例的逆变器的具有不对称脉冲形状的另一输出电压的图。

图5示出了根据本发明的实施例的逆变器的另一输出电压的图。

图6示出了根据本发明的实施例的逆变器的另一输出电压的图。

图7示出了根据本发明的实施例的逆变器的另一输出电压的图。

原则上，在附图中为相同部件提供相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有电能供应系统12的X射线装置10，所述电能供应系统12包括输入整流器14、DC链路16和5电平逆变器18。