[发明专利]输出多电平脉冲方波电路、装置及控制方法

说明书

本申请提供一种输出多电平脉冲方波电路、装置及控制方法。所述输出多电平脉冲方波电路包括至少一个电压输出单元。每一个所述电压输出单元包括一个一次侧拓扑、单输入单输出的多绕组变压拓扑以及二次侧拓扑。所述一次侧拓扑将直流电逆变成交流电。交流电经一个强隔离的单输入单输出的多绕组变压拓扑隔离转换的为多个直流电，多个直流电电经二次侧拓扑整流后由级联的第一开关电路控制每一个直流电是否被串联到输出链路中。本申请中的所述输出多电平脉冲方波电路减少了强隔离变压器的使用，电路简单、易实现控制。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种输出多电平脉冲方波电路、装置及控制方法。

背景技术

电力电子技术是21世纪应用最广泛的技术之一，随着电力电子技术在国民经济中的作用不断增强，电力电子技术的发展也非常迅速。因此，对电力电子系统性能、可靠性等要求愈来愈高。

在电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)系统中，为了实现高能电子束的飞焦、快变焦点大小、电子束关断等功能，可以采用外加电场的控制方法。外加电场的控制方法需要产生高压快变方波，进而改变高能电子束附近的电场。可以利用直流输出变换器提前生成高压方波中的直流电平，之后通过开关进行切换。因此，直流输出变换器的输出功率能力及控制精度直接影响到电场强度和准确性，从而直接影响图像分辨率和成像速度。

传统的用于产生多电平高压方波的电路包括多个级联的直流电压输出电路，每一个直流电压输出电路均被独立闭环控制输出一阶电压ΔV，随着级联开关电路中不同开关管的动作，可以控制各个直流电压输出电路被旁路或者被串联到输出链路中，从而实现产生多电平高压方波的电路输出的是多电平方波电压。但是传统的用于产生多电平高压方波的电路每一阶输出都需要一个独立的强隔离变压器和一个独立的闭环控制电路，这使得电路的复杂性大幅增加。

发明内容

基于此，有必要针对传统的用于产生多电平高压方波的电路中需要用到的强隔离变压器数量多，导致电路复杂的问题，提供一种输出多电平脉冲方波电路、装置及控制方法。

一种输出多电平脉冲方波电路，包括至少一个电压输出单元；

每一个所述电压输出单元包括：

一个一次侧拓扑；

一个多绕组变压拓扑，所述多绕组变压拓扑具有一个输入端和多个输出端，所述多绕组变压拓扑的输入端与所述一次侧拓扑的输出端电连接；

多个二次侧拓扑，每一个所述二次侧拓扑的输入端与所述多绕组变压拓扑的一个输出端电连接；以及

多个第一开关电路，每一个所述第一开关电路与一个所述二次侧拓扑的输出端电连接，多个所述第一开关电路之间级联。

在其中一个实施例中，所述电压输出单元的数量为多个，多个所述电压输出单元之间通过所述第一开关电路级联。

在其中一个实施例中，还包括：

至少一个电压补偿单元；

每一个所述电压补偿单元包括：

至少一个直流输出变换器；以及

至少一个第二开关电路，每一个所述第二开关电路与一个所述直流输出变换器电连接。

在其中一个实施例中，每一个所述第二开关电路具有第一端点和第二端点，一个所述第二开关电路的所述第一端点与一个所述直流输出变换器的输出端电连接，一个所述第二开关电路的所述第二端点与一个所述第一开关电路的第四端点电连接。