[发明专利]一种高压发生器及其控制方法

说明书

本公开涉及一种高压发生器，可用于连接X射线产生装置，该高压发生器包括逆变桥，该逆变桥包括第一桥臂和第二桥臂，且第一桥臂或第二桥臂包括至少两个串联分布的开关管；第一谐振支路，该第一谐振支路串联耦合在第一桥臂的输出端；变压器，该变压器串联耦合在第一谐振支路和第二桥臂之间；第二谐振支路，并联耦合在变压器的两端；整流电路，与所述变压器连接，用于向所述X射线产生装置提供输出电压。本公开还涉及此类高压发生器的控制方法。

技术领域

本发明涉及医用X射线管高压发生器，尤其涉及其中的多谐振电路及其控制方式。

背景技术

在医用X射线管高压发生器中，为了满足不同的临床需求，高压发生器的输出电压和输出电流的变化范围非常巨大。以50kW的CT(Computed Tomograph，计算机断层扫描成像)高压发生器为例，其典型的输出电压范围为60kV～140kV，输出电流范围为10mA～420mA。与此同时，为了适应不同地区、不同电网状况，往往要求高压发生器能兼容380VAC(±15％)到480VAC(±15％)的宽输入网电范围，这将导致直流母线变化范围极宽。另一方面，高压发生器的输入侧通常采用三相不控整流，而且受系统体积的限制，直流侧的滤波电容容值有限，导致直流母线上存在较大幅值的300Hz(或360Hz)纹波，这进一步增大了直流母线电压的波动范围。

在CT高压发生器中，由于需要高压球管支持长时放线，只能采用IGBT作为开关管，而IGBT受自身特性限制，往往只能用在20kHz～30kHz以下的频段。为此，通常采用软开关技术来提高开关管的开关频率。但即使是采用软开关技术，也很少有100kHz以上的工业应用，否则变换器的可靠性将大幅降低。

现有X射线管高压发生器中，为了提高开关管的开关频率，减小高压发生器的体积，逆变电路多采用PFM调制的谐振变化器(Pulse Frequency Modulation，变频调制)。受限于现有谐振电路的增益特性，开关管需要工作在特别宽的频段范围内，以实现宽输入宽输出条件下的输出电压控制。然而，IGBT在宽频段范围内工作情况下的可靠性和损耗将是一个关键问题。

发明内容

本公开的一方面涉及一种高压发生器，能用于连接X射线产生装置，所述高压发生器包括：逆变桥，所述逆变桥包括第一桥臂和第二桥臂，且所述第一桥臂或第二桥臂包括至少两个串联分布的开关管；第一谐振支路，所述第一谐振支路串联耦合在所述第一桥臂的输出端；变压器，所述变压器串联耦合在所述第一谐振支路和所述第二桥臂之间；第二谐振支路，并联耦合在所述变压器的两端；以及整流电路，与所述变压器连接，用于向所述X射线产生装置提供输出电压。

根据一示例性实施例，第一谐振支路包括电容或/和电感器组成的串联谐振支路。

根据另一示例性实施例，第二谐振支路并联在所述变压器的原边或副边两端，且所述第二谐振支路包括电容和电感器。

根据又一示例性实施例，所述开关管为IGBT晶体管。

根据再一示例性实施例，该高压发生器还包括控制电路，该控制电路包括第一控制支路、第二控制支路和调制器，且所述第一控制支路、第二控制支路均连接到所述调制器；所述第一控制支路用于获取所述逆变桥的输出电流、所述逆变桥的桥臂电压，且根据所述逆变桥的输出电流和桥臂电压产生第一控制信号；所述第二控制支路用于从整流电路或X射线产生装置获取电压反馈信号，且根据所述电压反馈信号产生第二控制信号。

根据进一步的示例性实施例，第一控制支路包括：第一过零比较器，所述第一过零比较器的输入端与所述第一桥臂的输出端连接；第二过零比较器，所述第二过零比较器的输入端与所述逆变桥的输出端连接；相位延时器，与所述第一过零比较器串联耦合；相位比较器，所述相位延时器的输出端、所述第二过零比较器的输出端与所述相位比较器的输入端连接；以及载波生成器，所述载波生成器的输入端与所述相位比较器输出端连接，所述载波生成器的输出端与所述调制器输入端连接。