[實(shí)用新型]一種高頻高壓發(fā)生器三電平諧振變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320457187.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN203522572U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林峰;李銳華;胡波;胡浩;王勇;湯偉榮;楊逸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海埃斯凱變壓器有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/487
• 分類號(hào): H02M7/487;H02M3/10;H02M7/04
• 代理公司: 上海脫穎律師事務(wù)所 31259
• 代理人: 李強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的是高電壓發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種高頻高壓發(fā)生器三電平諧振變換裝置。?

背景技術(shù)

高壓發(fā)生器是X線機(jī)、CT機(jī)等高端醫(yī)療設(shè)備中的核心部件，其性能好壞直接影響著醫(yī)學(xué)成像的質(zhì)量，是高端醫(yī)療設(shè)備中的關(guān)鍵技術(shù)之一。按控制的頻率可分為工頻發(fā)生器、中頻發(fā)生器和高頻發(fā)生器，而高頻高壓發(fā)生器因其具有較高的射線輸出劑量穩(wěn)定性、體積小、重量輕、控制精度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前高壓發(fā)生器的主要發(fā)展方向，并且越來越被廣泛地應(yīng)用，具有良好的市場前景和重要的應(yīng)用價(jià)值。?

目前主要的X線機(jī)生產(chǎn)廠家都己經(jīng)將研發(fā)重點(diǎn)放到數(shù)字高頻X線機(jī)，除了GE、SIEMENS、PHILIPS三大影像設(shè)備商外，專業(yè)生產(chǎn)高頻高壓發(fā)生器的廠家也日趨增多，如加拿大的CPI公司、西班牙的SEDECAL公司、國內(nèi)的北京大恒公司等。通過對(duì)幾家典型公司的高頻高壓發(fā)生器電路原理和控制方式進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，它們的高壓逆變電路結(jié)構(gòu)比較類似，控制方式不盡相同，都有各自的特點(diǎn)。?

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)?00710050425.3記載了一種逆變頻率為30kHz的“醫(yī)用診斷X射線高頻高壓發(fā)生器”，該技術(shù)主要利用兩組相同的普通逆變器，將50Hz工頻電整流后逆變?yōu)?0kHz的中頻交流電，再通過兩組相同的高頻變壓器升壓、整流后串聯(lián)得到高壓直流供負(fù)載使用。該技術(shù)存在以下主要缺陷：由于高頻逆變器使用PWM變換器，如果將高壓變壓器直接應(yīng)用在PWM變換器中，那么漏感的存在會(huì)產(chǎn)生較高的電壓尖峰，容易損壞功率器件，繞組電容的存在會(huì)使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。并且難以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)控制，頻率較高時(shí)功率器件開關(guān)損耗大，系統(tǒng)壽命受到嚴(yán)重限制；其次，逆變頻率提高比較困難，在同等容量下高頻變壓器體積、重量更大，輸出高壓不能大范圍連續(xù)可調(diào)，高壓發(fā)生器適用范圍受到很大限制。?

又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)?00910185846.6記載了一種諧振型“用于X射線機(jī)的高壓發(fā)生器及其控制方法”，逆變器拓?fù)洳捎么⒙?lián)諧振結(jié)構(gòu)，開關(guān)頻率?可以大大提高，但該技術(shù)也存在一定缺陷：一是交流輸入為單相，高壓發(fā)生器容量??；二是輸出高壓也不能在大范圍連續(xù)可調(diào)，適用范圍同樣受到限制。?

以上技術(shù)還存在以下缺陷：在產(chǎn)生高壓環(huán)節(jié)均采用了高頻變壓器進(jìn)行升壓，然而由于變壓器變比很大，其漏感和分布電容等寄生參數(shù)對(duì)電路性能造成了不利影響。漏感產(chǎn)生尖峰電壓，容易損壞開關(guān)管并影響輸出電壓精度，而分布電容會(huì)產(chǎn)生尖峰電流，使逆變器的暫態(tài)響應(yīng)變差，高頻變壓器變比越大影響越明顯。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高頻高壓發(fā)生器三電平諧振變換器。其目的在于，在相同的逆變工作頻率下不僅可降低逆變輸出對(duì)功率開關(guān)管開關(guān)頻率的限制，大大提高逆變工作頻率，還可以降低高頻變壓器的電壓傳輸比，減少高頻變壓器的分布參數(shù)對(duì)高頻逆變器工作特性的影響，同時(shí)容易提高高壓發(fā)生器的容量。?

一種高頻高壓發(fā)生器三電平諧振變換器，其特征在于，包括：三相工頻交流電源、EMI濾波器、交直流整流器、諧振變換器、高壓坦克、電壓傳感器、系統(tǒng)保護(hù)單元和球管負(fù)載；EMI濾波器的輸入端與三相工頻交流電源相連接，EMI濾波器的輸出端與交直流整流器的交流輸入連接，交直流整流器的直流輸出端U1與諧振變換器中直流-直流升壓變換器的直流輸入端連接，直流-直流升壓變換器的直流輸出端Ud與三電平高頻逆變器的直流母線輸入端連接，三電平高頻逆變器的交流輸出端U0與高壓坦克中高頻變壓器的初級(jí)交流輸入端連接，球管負(fù)載的輸入端與高壓坦克中次級(jí)倍壓整流單元的直流輸出端相連接，次級(jí)倍壓整流單元中的電壓傳感器與諧振變換器中的主控制器連接，主控制器同時(shí)與系統(tǒng)保護(hù)單元連接。?

所述的三電平諧振變換器包括：直流-直流升壓變換器、帶有諧振輔助單元的三電平逆變器和主控制器，其中：直流-直流升壓變換器的輸入端與交直流整流器的輸出端相連接，輸出端與三電平逆變器的直流母線相連接；三電平逆變器的輸出與高壓坦克高頻低壓交流側(cè)相連接，同時(shí)三電平逆變器通過控制輸入端子與主控制器控制輸出端子連接；同時(shí)主控制器的控制輸出端子與直流-直流升壓變換器的輸入控制端連接；另外，主控制器通過檢測輸入端子與高壓坦克電壓檢測單元輸出端相連接，同時(shí)主控制器通過保護(hù)輸出端子與系統(tǒng)保護(hù)單元連接。?

優(yōu)選地是，所述的諧振變換器由直流-直流升壓變換器、三電平高頻逆變器?及主控制器組成；高壓坦克由高頻變壓器和次級(jí)倍壓整流單元組成。?