CN101232254A - 一种功率变换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率变换器，包括多输出变压器，其原边与高压电源连接，每一副边绕组与斩控单元连接，用于提供多电平输出电压；中央控制单元，与所述斩控单元连接，用于提供斩控单元进行斩波控制所需的脉宽调制信号；斩控单元，其中与输出同相电压副边绕组连接的斩控单元相级联，用于根据中央控制单元的脉宽调制信号对所述多电平输出电压进行斩波控制，输出幅值连续可调的正弦脉冲电压或正弦脉冲电流。利用该功率变换器有效降低谐波，可用于高压电机软启动装置，也可用于其它需要连续调节高等级电压幅值场合。

Description

一种功率变换器

技术领域

本发明涉及开关型功率变换装置，具体涉及一种功率变换器。

背景技术

交流电动机的启动一直是人们关注的一个课题，尤其是高压大容量交流电动机，随着其用量的急剧增加，软启动问题就变得更加突出。

普通鼠笼式电动机在空载全压直接启动时，存在问题有：(1)启动电流会达到额定电流的5～7倍。当电动机容量相对较大时，该启动电流将引起电网电压急剧下降，电压频率也会发生变化，这会破坏电网同其它设备的正常运行，甚至会引起电网失去稳定，造成更大的事故；(2)电动机直接全压启动时的大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，产生的大量热能损伤绕组绝缘，减少电机寿命；(3)电动机直接全压启动时的启动转矩约为额定转矩的2倍，对于齿轮传动设备来说，很大的冲击力会使齿轮磨损加快甚至破碎；对皮带传动设备来说，加大了皮带磨损甚至拉断皮带；对水泵类负荷来说，电动机全压启动时，会形成水锤效应，破坏管道；(4)交流高压电机在起动和停止时，都是由高压开关来关合和开断电路的，在关合和开断时会伴随有过电压产生，有时会达到额定电压的5倍以上，会对电机绝缘造成严重危害。

为了降低启动电流，一般采用辅助启动装置，如采用电抗器或自耦变压器，但使用电抗器或自耦变压器启动等常规方法只能逐步降低电压。

而软启动器通过平滑升高端子电压，可以实现无冲击启动。目前采用电力电子器件的高压交流电机软启动装置有二类，一是采用多电平高压变频装置，二是采用晶闸管串联技术构成三相交流调压器。

多电平高压变频装置主要有二极管箝位式、单元级联式和悬浮电容式三种拓扑结构，单元级联式结构研究和应用最广。

传统单元级联式功率变换器拓扑结构如图1所示，由多输出变压器、功率单元和中央控制系统组成。

如图1所示的现有单元级联式功率变换器拓扑结构示意图，多输出变压器的原边接至电网，副边绕组(3相为一组)数量等于功率单元数。如果输出m相，每相由n个功率单元1级联而成，则功率单元数为nxm个。中央控制系统一般通过光纤与各功率单元控制系统交换信号(故障监测信号、脉宽调制PWM控制信号)。

如图2所示的常规功率单元拓扑结构示意图，常规功率单元由三相二极管整流桥、直流大容量电容C和H桥逆变电路组成。同一输出相的各功率单元输出侧级联以形成多电平输出电压，各单元输入侧分别与多输出变压器的一组绕组连接。整流桥输出为波动直流电压，称为直流侧，这种结构中直流侧采用大容量直流电容，有稳压作用，一般大容量直流电容为电解电容。各功率单元的单元控制系统与功率器件驱动电路的电源一般从功率单元的直流侧取得。

常规功率单元中的电源单元由于使用大容量直流电容使其输入侧谐波很大，必须通过多输出变压器的副绕组移相设计来降低网侧谐波。由于每相由多个功率单元级联，在输出侧获得可调的输出电压幅值，并采用脉宽调制控制技术降低输出侧谐波。与器件串联结构和箝位式结构相比，单元级联式结构可靠性是比较高的。在国内外有众多厂商生产并在高压电机调速中获得大量应用，但是该装置作为电机软启动使用时显得成本较高，另外，虽然侧谐波有一定降低，但是由于调制技术的不精确还是会有侧谐波存在，不能完全消除。

现有的高压电机软启动装置采用晶闸管串联技术构成的三相交流调压器，通过移相控制连续调节输出电压，该方法的主要问题有谐波严重、功率因数低、并且系统响应较慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率变换器，利用该功率变换器有效降低谐波，可用于高压电机软启动装置，也可用于其它需要连续调节高等级电压幅值场合。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种功率变换器，其包括：

变压器，其原边与高压电源连接，每一副边绕组与斩控单元连接，用于提供高电平输出电压；

中央控制单元，与所述斩控单元连接，用于提供斩控单元进行斩波控制所需的脉宽调制信号；

斩控单元，其中与输出同相电压副边绕组连接的斩控单元相级联，用于根据中央控制单元的脉宽调制信号对所述高电平输出电压进行斩波控制，输出幅值连续可调的正弦脉冲电压或正弦脉冲电流。

其中，所述功率变换器还包括泵电源，用于提供高频脉冲交流电，所述斩控单元和中央控制单元分别设置有磁环，所述泵电源的输出端通过电缆穿过磁环，通过耦合取能方式分别为斩控单元和中央控制单元供电。

其中，所述斩控单元包括：

单元功率电路，通过输入端子与所述变压器的一组副边绕组连接，由依次连接的输入滤波器、斩波开关、续流开关构成，所述斩波开关导通时与负载交换功率，所述续流开关导通时与负载形成续流回路；

单元控制电路，与单元功率电路和中央控制单元连接，接收中央控制单元发送的脉宽调制信号，控制斩波开关和续流开关交替导通。

其中，所述斩波开关由两个单向开关反串联构成，所述续流开关由两个单向续流开关反串联构成。

其中，所述单元功率电路还包括连接在所述续流开关之后的输出滤波器。

其中，所述斩控单元还包括信号检测电路，用于检测所述单元功率电路中的电流、电压和温度并发送到所述单元控制电路。

其中，所述斩控单元还包括功率器件驱动与保护电路，分别与所述斩波开关和续流开关的相连，用于在功率器件出现异常时输出保护信号到单元控制电路。

其中，所述泵电源包括：

交流电源，与功率回路连接向所述功率回路提供交流电；

功率回路，包括依次连接的整流电路、稳压分压电路和半桥逆变器，所述半桥逆变器的输出通过电缆分别穿过斩控单元和中央控制单元设置的磁环；

脉宽调制电路，与所述功率半桥逆变器连接，通过脉宽调制信号控制所述半桥逆变器进行开关操作使其输出高频脉冲交流电，并对所述高频脉冲交流电的幅值进行调整。

其中，所述泵电源还包括串联连接在所述半桥逆变器与所述脉宽调制电路之间的电流互感器，用于向所述脉宽调制电路提供反馈电流，所述脉宽调制电路根据所述脉宽调制电流调节所述功率回路使其工作于稳流方式。

其中，所述泵电源还包括并联连接在所述半桥逆变器与所述脉宽调制电路之间的电压互感器，用于向所述脉宽调制电路提供反馈电压，所述脉宽调制电路根据所述脉宽调制电流调节所述功率回路使其工作于稳压方式。

本发明的功率变换器，由于设计了独立的泵电源电路，简化了控制单元及功率器件驱动电源结构，并提高了可靠性。由于采用了斩控单元，可使每个单元输入侧保持正弦电流、单位功率因数(即输入侧正弦电压与电流波形同相位，这样电源利用率最高)和正弦输出电流，简化了变压器设计和损耗。本发明除了用于高压交流电机软启动、电机调速外，还可用于其它需要连续调节高电压幅值场合，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1为现有单元级联式功率变换器拓扑结构示意图；

图2为常规功率单元拓扑结构示意图；

图3为本发明功率变换器的拓扑结构示意图；

图4为本发明实施例功率变换器的多输出变压器示意图；

图5为发明功率变换器中斩控单元拓扑结构示意图；

图6为本发明功率变化器四种换流状态的四步换流过程示意图；

图7为本发明功率变换器的中央控制单元结构框图；

图8为本发明功率变换器中斩控单元控制单元结构框图；

图9为本发明功率变换器实施例泵电源结构示意图；

图10为本发明实施例一路磁环耦合取能电源电路示意图；

图11为本发明m级脉宽调制载波及斩波调制示意图。

图中：1、功率单元；2、高压电缆；3、磁环。

具体实施方式

本发明提出的功率变换器，结合附图和实施例说明如下。

本发明对多输出变压器的输出采用斩波控制方式，代替了现有技术中的移相控制，斩波控制与现有技术中的功率单元采用的移相控制不同，斩波控制将连续波形通过脉宽调制信号调制变成脉冲序列，再滤波形成幅值连续可调的输出波形。

如图3为本发明功率变换器的拓扑结构示意图，本实施例中该斩控单元级联式功率变换器包括多输出变压器、斩控单元、中央控制单元和泵电源，多输出变压器的原边与高压电源连接，每一副边绕组与斩控单元连接，用于提供多电平输出电压；与同相输出电压副边绕组相接的斩控单元相级连，用于根据中央控制单元的脉宽调制信号对所述多电平输出电压进行斩波控制，输出幅值连续可调的正弦电压或正弦电流；中央控制单元通过光纤连接斩控单元，用于向斩控单元提供脉宽调制信号；泵电源分别与斩控单元和中央控制单元连接，用于为斩控单元、中央控制单元供电。

现有技术中常规电网是三相供电，特殊场合可能需要多相电器，如六相电机，可由多输出变压器输出多相电源供电，功率变换器输出几相电压是由电压等级决定的，多输出变压器每相绕组需要连接一组功率单元，功率单元中功率器件的耐压等级决定了每相绕组额定电压。若将若干低电压等级功率单元级联就可承受较高等级电压，不经过变压器而直接级联功率单元对控制要求很高，通过将需要级联的功率单元接在多输出变压器的不同副绕组上，由变压器绕组完成降压、功率单元级联工作，级联绕组数目m由功率单元所接负载的电压等级和功率单元电压定额共同决定，负载的电压等级越高，功率单元耐压越低，则需要级联的数量越多，本实施例中斩控单元级联式功率变换器的多输出变压器输出3相电压，多输出变压器原边由A、B、C端子接电网的高压电源，副边绕组都采用现有的Y型接线，Y型接线即变压器星形接线，多个副绕组的中性线接在一起，而角形接线是副绕组首尾相接，设每相副绕组包含m个绕组，每个副绕组连接一个斩控单元，则斩控单元和副边绕组组数都是3m组，令斩控单元和相应多输出变压器副绕组编号为a1、a2、...、am，b1、b2、...、bm，c1、c2、...、cm。每个副绕线通过pq和pqn两个端子(p代表a、b、c，q代表1...m)连接至相应斩控单元输入端x、xn，如图4和图5所示。泵电源通过高压电缆2为斩控单元和中央控制单元供电。

如图5所示为本发明的斩控单元总体结构示意图，本实施例中斩控单元由单元功率电路、单元电源和单元控制电路组成。单元电源提供每个斩控单元所需的功率器件驱动电源和单元控制电路的电源；单元控制电路与单元功率电路和中央控制单元连接，接收中央控制单元发来的脉宽调制控制信号，控制斩波开关和续流开关交替导通，并向中央控制单元上传单元功率电路的检测或故障保护信号；单元功率电路通过端子x、xn连接多输出变压器的一组副绕组，通过端子y、yn输出，与同相的其它斩控单元相级连，将每相副绕组电压根据脉宽调制信号对多电平输出电压进行斩波控制，形成幅值连续可调的正弦波输出电压或电流，本实施例中单元功率电路包括输入滤波器(包括电抗器L1和电容C1)、斩波开关(由全控器件Sp和全控器件Sn组成)、续流开关(由全控器件Spc和Snc组成)和输出滤波器(包括电抗器L2和电容C2)。所述的全控型器件是指通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件，又称为自关断器件，这类器件很多，门极可关断晶闸管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管均属于此类，斩波开关导通时，电源与负载交换功率，续流开关导通时，防止负载开路，负载通过续流开关构成回路，但不与电源交换功率。

根据现有技术，经富氏分析，斩控单元输出电压u_r为：

$u_r=s\left({\mathrm{\ω}}_{s}t\right)u_s\left(t\right)=D{V}_m\cos \left(\mathrm{\ωt}\right)+\underset{k=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{V_m\sin \mathrm{kD\π}}{\mathrm{k\π}}\cos ({\mathrm{k\ω}}_s\±\mathrm{\ω})t$

其中，s(ω_st)为中央控制单元发送的脉宽调制信号，t为时间，w_s为脉宽调制信号载波的频率，D为中央控制单元发送的脉宽调制信号的占空比，u_s(t)为经输入滤波器后随时间t变化的交流电源的电压，V_m为上述交流电源的电压幅值，w为上述交流电源电压的频率，k为上述脉宽调制信号载频倍数。

设计单元功率电路中输入滤波器截止频率低于kω_s，则斩控单元的输出电压u_r滤波后的输出电压为u₀：

u₀＝DV_mcos(ωt)

通过调节脉宽调制信号的占空比D，可以平滑调节输出电压的幅值，由于实施斩波控制，输出的是脉冲序列，也不产生低次谐波，每个斩控单元输入侧的电流波形接近正弦波，可保证负载的输入侧电流波形为正弦波，因此设计多输出变压器时可不必考虑副边绕组之间的相位关系。

本实施例中，斩控单元的功率器件斩波开关和续流开关分别由两个双向开关构成。每个双向开关一般由两个单向开关反串联构成。每个斩控单元的斩波开关和续流开关的切换控制采用四步换流法进行斩波控制，参考图5，根据单元功率电路中的电流i方向和中央控制系统发送的脉冲P的变化方向，换流算法存在四种状态(state)，其时序关系如图6所示，st＝1～4表示四个换流时刻，控制目标是实现斩波开关sp、sn和续流开关spc、snc切换，并且此过程中不能引起负载断路和电源短路。

换流状态state＝1：

此状态表示单元功率电路中的电流i为正向，且脉宽调制信号由低电平上升到高电平。控制目标是关断续流开关spc和snc，并导通斩波开关sp和sn。工作描述过程如下：在t1时刻前，续流开关spc和snc处于导通状态，斩波开关sp和sn处于关断状态，负载通过续流开关续流，不与电源交换功率；至t1时刻，关断续流开关snc；至t2时刻，开通斩波开关spsp，不会引起电源短路；至t3时刻，关断续流开关spc，负载通过斩波开关sp与电源交换功率；至t4时刻，开通斩波开关sn，完成实现续流开关向斩波开关切换。

换流状态state＝2：

此状态表示单元功率电路中的电流i为正向，且脉宽调制信号由高电平下降到低电平。控制目标是关断斩波开关sp和sn，并导通续流开关spc和snc。工作描述过程如下。在t1时刻前，斩波开关sp和sn处于导通状态，续流开关spc和snc处于关断状态，电源与负载交换功率；至t1时刻，关断斩波开关sn；至t2时刻，开通续流开关spc，不会引起电源短路；至t3时刻，关断斩波开关sp，负载通过续流开关spc续流；至t4时刻，开通续流开关snc，完成实现斩波开关向续流开关切换。

换流状态state＝3：

此状态表示单元功率电路中的电流i为反向，且脉宽调制信号由低电平上升到高电平。控制目标是关断续流开关spc和snc，并导通斩波开关sp和sn。工作描述过程如下。在t1时刻前，续流开关spc和snc处于导通状态，斩波开关sp和sn处于关断状态，负载通过续流开关续流，不与电源交换功率；至t1时刻，关断续流开关spc；至t2时刻，开通斩波开关sn，不会引起电源短路；至t3时刻，关断续流开关snc，负载通过斩波开关sn与电源交换功率；至t4时刻，开通斩波开关sp，完成实现续流开关向斩波开关切换。

换流状态state＝4：

此状态表示单元功率电路中的电流i为反向，且脉宽调制信号由高电平下降到低电平。控制目标是关断斩波开关sp和sn，并导通续流开关spc和snc。工作描述过程如下。在t1时刻前，斩波开关sp和sn处于导通状态，续流开关spc和snc处于关断状态，电源与负载交换功率；至t1时刻，关断斩波开关sp；至t2时刻，开通snc，不会引起电源短路；至t3时刻，关断斩波开关sn，负载通过续流开关snc续流；至t4时刻，开通续流开关spc，完成实现斩波开关向续流开关切换。

本实施例中，在脉宽调制信号P的每个脉冲有四个换流时刻，且每个换流时刻后持续的时间是相同的，本实施例中脉宽调制信号的占空比为0-100％，载波频率为5kHz-20kHz。利用脉冲信号和单元功率电路中的电流i的方向对斩控开关和续流开关的控制实现输出正弦电流或正弦电压。

本实施例中斩控单元包括的单元控制电路如图7所示，单元控制电路由光纤接口、电源接口、现场可编程门阵列FPGA及外围控制电路、信号检测电路和功率器件驱动与保护电路组成。由光纤接口连接光纤，接收中央控制单元发来的PWM控制信号，并向中央控制单元上传检测或故障保护信号；电源接口连接单元电源部分产生的多路电源，供单元控制电路对多级电压和电压隔离的需求；以FPGA芯片构成单元控制系统的核心，实施上述的根据单元功率电流和脉宽调制信号进行的斩控单元控制；信号检测电路用于检测功率器件器温度、电压电流信号，具体可以用温度传感器、电压电流传感器实现检测；功率器件驱动与保护电路用于接收光纤传来的控制信号接至功率器件(单元功率电路中斩波开关sp、sn，续流开关spc、snc)的控制极，当功率器件出现异常时输出保护信号，根据系统工况保护功率器件，避免损坏。

如图8所示为本发明的中央控制单元的结构框图，中央控制单元包括：人机接口，用于接收外部输入命令；信号检测电路，负责量测主电路，这里所说的主电路指图3的abc输出端需连接驱动对象，如电机，该功率变换器与电机构成主电路，主要是利用传感器检测主电路的电压、电流、负载电机转速等信号；由电源接口连接磁环耦合取能电路向中央控制单元供电；光纤接口通过光纤连接所有斩控单元的单元控制电路，本实施例以数字信号处理器DSP芯片为核心连接上述外围电路构成整个功率变换器的中央控制单元。

图9所示为本发明实施例中的泵电源的电路，本实施例中泵电源包括依次连接的交流电源、整流桥、稳压分压电路、半桥逆变器、功率回路输出电路和脉宽调制电路，交流电源与功率回路连接向所述功率回路提供交流电，本实施例中脉宽调制电路采用美国通用公司生产的双端输出式脉宽调制器SG1525A。

功率回路包括整流桥、与整流桥输出端连接的稳压分压电路、与稳压分压电路输出端连接的半桥逆变器，其中半桥逆变器用于对直流电压进行脉宽调制，使输出为交流高频脉冲序列电压，由连接每个单元取能线圈耦合取能，还可根据控制要求调整脉宽调制占空比，所述整流桥的输入端与交流电源连接用于对交流电整流，本实施例中整流桥由四只二极管D1～D4构成，稳压分压电路由电容C1、C3构成，开关管V1、V2构成半桥逆变器，输出端子O1、O2连接高压电缆穿过每个斩控单元上设置的多个磁环3，每个磁环3上绕制多匝线圈形成耦合取能电路，为各自斩控单元控制单元和每只功率器件(斩波开关和续流开关)驱动电路提供电源。高压电缆也穿过中央控制单元中设置的磁环3，并通过耦合方式向中央控制单元提供电源。

图9所示的电路可工作于稳流方式或稳压方式，需要工作于稳流方式时，在由开关管V1和V2构成的泵电源功率回路输出电路中串入电流互感器CT1，CT1副边输出经二极管D5、D6整流，经电阻R5变为电压信号，形成电流反馈信号IF，输入脉宽调制器U1的1脚，U1的1脚只能接收电压信号，经R5将电流变为电压信号，实际表示电流值。若要求电路工作于稳压方式时，需要从功率输出端取电压反馈信号UF代替电流反馈信号IF，具体为在由开关管V1和V2构成的功率回路输出电路中串入电流互感器PT1，电压互感器PT1的副边输出经二极管D7和D8整流后经电阻R7输出产生电压反馈信号UF，用户可以根据需要选择串入电流互感器或电压互感器，稳流工作时，串入电流互感器CT1，稳压工作时，串入电压互感器PT1。

泵电源经功率回路输出电路输出的为高频脉冲交流电，该高频方波交流电的电压和电流幅值由以脉宽调制芯片U1为核心的控制电路进行调节。该控制电路由电阻RP1确定反馈比较基准，根据泵电源设计要求的输出电流值，调节电阻RP1，使U1的2脚得到固定电压，与U1的1脚电流反馈相比较，调节由11脚和14脚输出脉冲占空比，并由电阻R2、电容C4组成频率补偿，电阻R1、电容C2确定输出电压频率，输出电压频率在设计时确定，使用时不会随便调节，改变电阻R1、电容C2中任一个都能改变输出频率，开关管V1、V2同时导通会引起直流电压短路，为避免短路，开关管V1和开关管V2需在一只关断后，错开一定时间再导通另一只，这段时间称为死区。电阻R6值决定死区的时间长短，电容C5控制软启动时间，该电容值越大，输出达到额定值所需时间越长，使泵电源平衡达到额定工作状态，脉宽调制器U1经11、14脚输出驱动信号，经高频变压器T1的两组反极性副绕组驱动两只开关管交替工作，使泵电源从O1和O2端输出高频脉冲交流电压，其中第一绕组经电阻R3限流后由G1、S1输出端子接至开关管V1的栅极和源极，第二绕组经电阻R4限流后由G2、S2输出端接至开关管V2的栅极和源极。

本实施例中泵电源的输出端子O1、O2连接高压电缆穿过斩控单元和中央控制单元上设置的多个磁环为其供电，如图10所示的一路磁环耦合取能的电源电路示意图，高压电缆穿过磁环，磁环上绕制线圈作输出绕组，匝数由功率回路输出电路的输出电源、所需电源等因素决定，输出电源电压越小，所需电源越大，匝数越多，线圈输出经二极管D1、D2整流，电容C1滤波，形成24V电源，经直流电压调节器DC/DC-1降压稳压、电容C2滤波后又可得到5V电源，供斩控单元中的单元控制单元使用，经直流电压调节器DC/DC-2产生±15V电源，作为斩控单元中的斩波开关和续流开关的驱动电源，电阻R1、电阻R2、三极管Q1、二极管D3构成假负载电路，避免电源开路。

参考图3，将三相中标号相同的副绕组作为一组，称为一级，共分为m级，只有某一级实施三相斩控式控制，其余级为全部接入或旁路，共设置m级脉宽调制PWM载波，可以根据实际需要来选择各级的状态，本实施例中是通过给定电压值u_g的范围，根据调制周期T对各级实施控制，如图11所示，当给定电压u_g∈(0，1)时，二至m级全部通过续流开关旁路，即不向负载输出功率，处于断开状态，只与对a1、b1、c1连接的斩波单元构成的一级绕组实施斩波控制。当实际需要的电压比较大时，每一相绕组需要级联多级才能输出所需电压，如当给定电压u_g∈(1，2)时，一级绕组a1、b1、c1通过斩波开关全部接入，三至m级绕组通过续流开关旁路，只对a2、b2、c2三相构成的一级绕组实施斩波控制。当给定电压u_g≥3时，依次类推。

本发明斩控单元级联式功率变换器设计了独立的泵电源电路，产生高频方波交流电，通过高压电缆穿过所有斩控单元和控制单元，各斩控单元的单元控制电路和功率器件驱动电源以及中央控制单元通过耦合方式从泵电源取能，有效降低了现有技术中的网侧谐波。

本发明的斩控单元功率电路中，需要4路独立控制信号(Sp、Sn、Spc、Snc四个功率器件分别需要一路控制信号)和两路隔离的驱动电源(斩控单元中的单元控制电路所需电源和单元功率电路中功率器件所需电源)，还需要一路隔离的中央单元控制电源。本发明除了用于高压交流电机软启动、电机调速外，还可用于其它需要连续调节高电压幅值场合，具有广泛的应用范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种功率变换器，其特征在于，该功率变换器包括：

变压器，其原边与高压电源连接，每一副边绕组与斩控单元连接，用于提供高电平输出电压；

中央控制单元，与所述斩控单元连接，用于提供斩控单元进行斩波控制所需的脉宽调制信号；

斩控单元，其中与输出同相电压副边绕组连接的斩控单元相级联，用于根据中央控制单元的脉宽调制信号对所述高电平输出电压进行斩波控制，输出幅值连续可调的正弦脉冲电压或正弦脉冲电流。

2.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括泵电源，用于提供高频脉冲交流电，所述斩控单元和中央控制单元分别设置有磁环，所述泵电源的输出端通过电缆穿过磁环，通过耦合取能方式分别为斩控单元和中央控制单元供电。

3.如权利要求1或2所述的功率变换器，其特征在于，所述斩控单元包括：

单元功率电路，通过输入端子与所述变压器的一组副边绕组连接，由依次连接的输入滤波器、斩波开关、续流开关构成，所述斩波开关导通时与负载交换功率，所述续流开关导通时与负载形成续流回路；

单元控制电路，与单元功率电路和中央控制单元连接，接收中央控制单元发送的脉宽调制信号，控制斩波开关和续流开关交替导通。

4.如权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述斩波开关由两个单向开关反串联构成，所述续流开关由两个单向续流开关反串联构成。

5.如权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述单元功率电路还包括连接在所述续流开关之后的输出滤波器。

6.如权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述斩控单元还包括信号检测电路，用于检测所述单元功率电路中的电流、电压和温度并发送到所述单元控制电路。

7.如权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述斩控单元还包括功率器件驱动与保护电路，分别与所述斩波开关和续流开关的相连，用于在功率器件出现异常时输出保护信号到单元控制电路。

8.如权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述泵电源包括：

交流电源，与功率回路连接向所述功率回路提供交流电；

功率回路，包括依次连接的整流电路、稳压分压电路和半桥逆变器，所述半桥逆变器的输出通过电缆分别穿过斩控单元和中央控制单元设置的磁环；

脉宽调制电路，与所述功率半桥逆变器连接，通过脉宽调制信号控制所述半桥逆变器进行开关操作使其输出高频脉冲交流电，并对所述高频脉冲交流电的幅值进行调整。

9.如权利要求8所述的功率变换器，其特征在于，所述泵电源还包括串联连接在所述半桥逆变器与所述脉宽调制电路之间的电流互感器，用于向所述脉宽调制电路提供反馈电流，所述脉宽调制电路根据所述脉宽调制电流调节所述功率回路使其工作于稳流方式。

10.如权利要求8所述的功率变换器，其特征在于，所述泵电源还包括并联连接在所述半桥逆变器与所述脉宽调制电路之间的电压互感器，用于向所述脉宽调制电路提供反馈电压，所述脉宽调制电路根据所述脉宽调制电流调节所述功率回路使其工作于稳压方式。

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