CN110311568A - 输出多电平脉冲方波电路、装置及其控制方法 - Google Patents

输出多电平脉冲方波电路、装置及其控制方法 Download PDF

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CN110311568A CN201910461623.1A CN201910461623A CN110311568A CN 110311568 A CN110311568 A CN 110311568A CN 201910461623 A CN201910461623 A CN 201910461623A CN 110311568 A CN110311568 A CN 110311568A
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Abstract

本申请提供一种输出多电平脉冲方波电路、装置及其控制方法。所述输出多电平脉冲方波电路包括两个输出组。每一个输出组由多个电压生成单元、储能滤波单元和开关单元组成。在一次输出高、低电平切换周期中，输出的低电平由第二输出组中的部分或全部电压生成单元共同输出，输出的高电平由第二输出组中的部分或全部电压生成单元与第一输出组中的部分或全部电压生成单元共同输出。同时参与输出高电平和低电平的电压生成单元相应的储能滤波单元在一个切换周期中被充电的电压近似等于被放电的电压，其他参与输出的储能滤波单元在一个开关周期中仅被放电。因此，所述输出多电平脉冲方波电路可以保持两个所述输出组高精度输出。

Description

输出多电平脉冲方波电路、装置及其控制方法
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、装置及其控制方法。
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梯度电场强度和准确性，从而直接影响图像分辨率和成像速度。
目前，开关进行切换时，输出相对低电平的直流输出变换器两侧的电容会被充电，进而影响输出相对低电平的直流输出变换器的输出精度。
发明内容
基于此，有必要针对现有输出相对低电平的直流输出变换器的输出精度低的问题，提供一种输出多电平脉冲方波电路、装置及其控制方法。
一种输出多电平脉冲方波电路，包括：
第一电压生成单元；
第一储能滤波单元，并联在所述第一电压生成单元的输出端，所述第一电压生成单元和所述第一储能滤波单元之间形成第一连接节点和第二连接节点；
第一开关单元，所述第一开关单元的输入端电连接于所述第一连接节点，所述第一开关单元的输出端为所述输出多电平脉冲方波电路的输出端；
第二电压生成单元，所述第二电压生成单元的第一输出端与所述第二连接节点电连接；
第二储能滤波单元，所述第二储能滤波单元的一端与所述第二连接节点电连接，所述第二储能滤波单元的另一端与所述第二电压生成单元的第二输出端连接后接参考地；以及
第二开关单元，所述第二开关单元的输入端电连接于所述第二连接节点，所述第二开关单元的输出端为所述输出多电平脉冲方波电路的输出端。
一种输出多电平脉冲方波电路包括：
包括第一输出组和与所述第一输出组电连接的第二输出组，所述第一输出组和所述第二输出组均包括多个电压输出单元；
每一个所述电压输出单元包括：
第四电压生成单元；
第四储能滤波单元，并联于所述第四电压生成单元的两端；
第四开关单元，所述第四开关单元的第一端点与所述第四储能滤波单元的一端电连接，所述第四开关单元的第二端点与所述第四储能滤波单元的另一端电连接；
一个所述电压输出单元中的所述第四开关单元的第三端点与另一个所述电压输出单元中的所述第四开关单元的第四端点电连接。
一种输出多电平脉冲方波装置，包括：
上述实施例中任一项所述的输出多电平脉冲方波电路；以及
控制电路，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接。
一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，其中，所述输出多电平脉冲方波装置包括上述实施例所述的输出多电平脉冲方波电路以及与上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路，所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路控制所述每一个所述第四开关单元，以使所述第一预设电平由所述第二输出组中的部分所述第四电压生成单元或者全部所述第四电压生成单元以及所述第一输出组中的部分所述第四电压生成单元或者全部所述第四电压生成单元共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路控制每一个所述第四开关单元，以使所述第二预设电平由所述第二输出组中的部分所述第四电压生成单元或者全部所述第四电压生成单元共同输出。
一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，所述输出多电平脉冲方波装置包括上述实施例所述的输出多电平脉冲方波电路以及与上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路，所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路控制所述第一开关单元和所述第二开关单元，以使所述第一预设电平由所述第一电压生成单元和所述第二电压生成单元共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路控制所述第一开关单元和所述第二开关单元，以使所述第二预设电平由所述第二电压生成单元输出。
一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，所述输出多电平脉冲方波装置包括上述实施例所述的输出多电平脉冲方波电路以及与上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路，所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路控制所述第一开关单元和所述第二开关单元，以使所述第一预设电平由所述第一电压生成单元和所述第二电压生成单元共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路控制所述第一开关单元和所述第二开关单元，以使所述第二预设电平由所述第二电压生成单元和所述第三电压生成单元共同输出。
本申请提供一种输出多电平脉冲方波电路、装置及其控制方法。所述输出多电平脉冲方波电路包括第一输出组和第二输出组。每一个输出组由若干个电压生成单元、储能滤波单元和开关单元组成。在一次输出高、低电平切换周期中，所述多电平方波电路输出的相对低电平由第二输出组中的部分或全部电压生成单元共同输出，输出的相对高电平由第二输出组中的部分或全部电压生成单元与第一输出组中的部分或全部电压生成单元共同输出。同时参与输出相对高电平和相对低电平的电压生成单元相应的储能滤波单元在一个切换周期中被充电的电压近似等于被放电的电压，其他参与输出的储能滤波单元在一个开关周期中仅被放电。因此，所述输出多电平脉冲方波电路可以保持两个所述输出组高精度输出。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的一种输出多电平脉冲方波电路图；
图2为本申请一个实施例提供的一种输出多电平脉冲方波电路图；
图3为本申请一个实施例提供的一种输出多电平脉冲方波电路图；
图4为本申请一个实施例提供的一种开关单元结构图；
图5为本申请一个实施例提供的一种开关单元结构图；
图6为本申请一个实施例提供的一种开关单元结构图；
图7为本申请一个实施例提供的一种输出多电平脉冲方波装置结构图。
主要元件附图标号说明
输出多电平脉冲方波装置 300
输出多电平脉冲方波电路 100
第一电压生成单元 10
第一储能滤波单元 20
第一开关单元 30
第二电压生成单元 40
第二储能滤波单元 50
第二开关单元 60
第一连接节点 101
第二连接节点 102
第三电压生成单元 70
第三储能滤波单元 80
第四电压生成单元 110
第四开关单元 120
第四储能滤波单元 150
控制电路 200
第一输出组 400
第二输出组 500
电压输出单元 410
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，本申请一个实施例提供一种输出多电平脉冲方波电路100。所述输出多电平脉冲方波电路100包括第一输出组400和第二输出组500。所述第一输出组400包括第一电压生成单元10、第一储能滤波单元20、第一开关单元30。所述第二输出组500包括第二电压生成单元40、第二储能滤波单元50和第二开关单元60。
所述第一储能滤波单元20并联在所述第一电压生成单元10的输出端。所述第一电压生成单元10和所述第一储能滤波单元20之间形成第一连接节点101和第二连接节点102。所述第一开关单元30的输入端电连接于所述第一连接节点101。所述第一开关单元30的输出端为所述输出多电平脉冲方波电路100的输出端。所述第二电压生成单元40的第一输出端与所述第二连接节点102电连接。所述第二储能滤波单元50的一端与所述第二连接节点102电连接。所述第二储能滤波单元50的另一端与所述第二电压生成单元40的第二输出端连接后接参考地。所述参考地的实际电压可以是任意值。所述第二开关单元60的输入端电连接于所述第二连接节点102。所述第二开关单元60的输出端为所述输出多电平脉冲方波电路100的输出端。
可以理解，所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40的具体结构以及连接方式不做具体限定。只要可以将直流电源转换为不同电压的直流电即可。所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40的具体结构，可以根据实际需求进行选择。
在一个可选的实施例中，所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40分别包括一个或多个直流输出变换器。每一个直流输出变换器可以包括依次电连接的逆变拓扑、多绕组变压拓扑和整流滤波拓扑。所述逆变拓扑可以为反激式、正激式、推挽式、半桥式或全桥式中的一种。所述多绕组变压拓扑为单输入单输出式或单输入多输出式中的一种。所述整流滤波拓扑为半波整流、全波整流、全桥整流或倍压整流中的一种。
可以理解，所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50的具体结构以及连接方式不做具体限定。只要可以对所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40输出的电压起到整流滤波和储能作用即可。所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50可以为储能滤波电容器。所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50还可以为储能滤波电容与电阻串联形成的储能滤波电路。
可以理解，所述第一开关单元30和第二开关单元60的具体结构以及连接方式不做具体限定。只要可以对所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40输出的电压起到转换输出电平的作用即可。所述第一开关单元30和第二开关单元60的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述第一开关单元30和第二开关单元60可以为高压开关管。所述第一开关单元30和第二开关单元60还可以为低压开关管。在一个可选的实施例中，所述第一开关单元30和所述第二开关单元60为功率开关器件。
当所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开时，所述输出多电平脉冲方波电路100的输出电压为所述第一电压生成单元10输出电压和所述第二电压生成单元40输出电压的电压之和。当所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合时，所述输出多电平脉冲方波电路100的输出电压为所述第二电压生成单元40输出电压。一个切换周期包括从所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开切换到所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合这一切换过程。一个切换周期还包括从所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合切换到所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开这一切换过程。
当从所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开切换到所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合时，电流不流经所述第一储能滤波单元20。所述第一储能滤波单元20两端的电压保持不变。所述第二储能滤波单元50被充电，被充电的电压为：
其中，V1为所述输出多电平脉冲方波电路100的输出电压，V2为所述第二电压生成单元40输出的电压，Co为所述输出多电平脉冲方波电路100的负载电容值，C2为所述第二储能滤波单元50的电容值。
当从所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合切换到所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开时，所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50串联后的等效电容被放电，被放电的电压为：
所述第二储能滤波单元50被放电，被放电的电压为：
其中，C1为所述第一储能滤波单元20的电容值。
由于Co远远小于C2，因此ΔV1≈ΔV2，此时可以认为所述第二电压生成单元40可被充电的电压等于被放电的电压。因此所述第二电压生成单元40保持高精度输出。
本实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路100包括第一输出组400和第二输出组500。同时参与输出相对高电平和相对低电平的第二电压生成单元40相应的第二储能滤波单元50在一个切换周期中被充电的电压近似等于被放电的电压，第一储能滤波单元20在一个开关周期中仅被放电。因此，所述输出多电平脉冲方波电路可以保持两个所述输出组高精度输出。
本申请一个实施例提供一种输出多电平脉冲方波的控制方法。采用输出多电平脉冲方波装置300实现所述控制方法.所述输出多电平脉冲方波装置300包括如上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路100以及与上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路200。所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路200控制所述第一开关单元30和所述第二开关单元60，以使所述第一预设电平由所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路200控制所述第一开关单元30和所述第二开关单元60，以使所述第二预设电平由所述第二电压生成单元40输出，其中，所述第二预设电平是所述第一预设电平的组成部分。
本实施例中，所述输出多电平脉冲方波的控制方法通过所述控制电路200可以控制所述第一开关单元30和所述第二开关单元60的闭合或断开，以使在一次输出高、低电平切换周期中，所述多电平方波电路100输出的相对低电平由第二输出组500中电压生成单元输出，输出的相对高电平由第二输出组500中的电压生成单元与第一输出组400中的电压生成单元共同输出。同时参与输出相对高电平和相对低电平的第二电压生成单元40相应的第二储能滤波单元50在一个切换周期中被充电的电压近似等于被放电的电压，第一储能滤波单元20在一个开关周期中仅被放电。因此，所述输出多电平脉冲方波电路可以保持两个所述输出组高精度输出。
请参见图2，在一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路100还包括第三电压生成单元70和第三储能滤波单元80。
所述第三电压生成单元70电连接于所述第二连接节点102与所述第二开关单元60的输入端之间。所述第三储能滤波单元80电连接于所述第二连接节点102与所述第二开关单元60的输入端之间。
可以理解，所述第三电压生成单元70的结构以及连接方式可以与所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40的具体结构以及连接方式相同。所述第三储能滤波单元80的结构以及连接方式可以与所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50的具体结构以及连接方式相同，此处不再赘述。
本实施例中，当从所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开切换到所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合时，电流不流经所述第三储能滤波单元80。所述第三储能滤波单元80两端的电压保持不变。当从所述第一开关单元30断开，所述第二开关单元60闭合切换到所述第一开关单元30闭合，所述第二开关单元60断开时，所述第三储能滤波单元80被放电，由于所述第三电压生成单元70可以补充所述第三储能滤波单元80被放电损失的能量。所述输出多电平脉冲方波电路100电路结构简单，无需使用大功率无源或有源移能电路即可以保证多电平方波保持高精度输出。
本申请一个实施例提供一种输出多电平脉冲方波的控制方法。采用输出多电平脉冲方波装置300实现所述控制方法.所述输出多电平脉冲方波装置300包括如上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路100以及与上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路200。所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路200控制所述第一开关单元30和所述第二开关单元60，以使所述第一预设电平由所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路200控制所述第一开关单元30和所述第二开关单元60，以使所述第二预设电平由所述第二电压生成单元40和所述第三电压生成单元70共同输出，其中，所述第二预设电平的部分是所述第一预设电平的组成部分。
本实施例中，所述输出多电平脉冲方波的控制方法通过所述控制电路200可以控制所述第一开关单元30和所述第二开关单元60的闭合或断开，以使在一次输出高、低电平切换周期中，所述多电平方波电路100输出的相对低电平由第二输出组500中两个电压生成单元共同输出，输出的相对高电平由第二输出组500中的部分电压生成单元与第一输出组400中的电压生成单元共同输出。由于所述第三电压生成单元70可以补充所述第三储能滤波单元80被放电损失的能量。所述输出多电平脉冲方波电路100电路结构简单，无需使用大功率无源或有源移能电路即可以保证多电平方波保持高精度输出。
请参见图3，本申请一个实施例提供一种输出多电平脉冲方波电路100。所述输出多电平脉冲方波电路100包括第一输出组400和与所述第一输出组400电连接的第二输出组500。所述第一输出组400和所述第二输出组500均包括多个电压输出单元410。每一个所述电压输出单元410包括第四电压生成单元110、第四储能滤波单元150、第四开关单元120。
所述第四储能滤波单元150并联于所述第四电压生成单元110的两端。所述第四开关单元120的第一端点(端点1)与所述第四储能滤波单元150的一端电连接。所述第四开关单元120的第二端点(端点2)与所述第四储能滤波单元150的另一端电连接；一个所述电压输出单元410中的所述第四开关单元120的第三端点(端点3)与另一个所述电压输出单元410中的所述第四开关单元120的第四端点(端点4)电连接。例如，所述第一输出组400中包括m个电压输出单元410。m个电压输出单元410之间通过第三端点和第四端点级联。所述第二输出组500包括n个电压输出单元410。n个电压输出单元410之间通过第三端点和第四端点级联。所述第一输出组400中第一个电压输出单元410的第四端点接参考地。所述第一输出组400中第m个电压输出单元410的第三端点与第二输出组500的第一个电压输出单元410的第四端点电连接。所述第二输出组500的第n个电压输出单元410的第三端点接负载电容。
可以理解，所述第四电压生成单元110的结构以及连接方式可以与所述第一电压生成单元10和所述第二电压生成单元40的具体结构以及连接方式相同。所述第四储能滤波单元150的结构以及连接方式可以与所述第一储能滤波单元20和所述第二储能滤波单元50的具体结构以及连接方式相同，此处不再赘述。
可以理解，所述第四开关单元120的具体结构以及连接方式不做具体限定。只要可以对所述第四电压生成单元110输出的电压起到转换输出电平的作用，并且可以实现所述多个第四电压生成单元110之间的级联即可。所述第四开关单元120的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述第四开关单元120可以为高压开关管。所述第四开关单元120还可以为低压开关管。
本实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路100包括第一输出组400和第二输出组500。每一个输出组由若干个电压生成单元、储能滤波单元和开关单元组成。在一次输出高、低电平切换周期中，所述多电平方波电路100输出的相对低电平由第二输出组500中的部分或全部电压生成单元共同输出，输出的相对高电平由第二输出组500中的部分或全部电压生成单元与第一输出组400中的部分或全部电压生成单元共同输出。同时参与输出相对高电平和相对低电平的电压生成单元相应的储能滤波单元在一个切换周期中被充电的电压近似等于被放电的电压，其他参与输出的储能滤波单元在一个开关周期中仅被放电。因此，所述输出多电平脉冲方波电路100可以保持两个所述输出组高精度输出。
请参见图4，在一个实施例中，所述第四开关单元120包括第一功率开关器件(S1)和第二功率开关器件(S2)。
所述第一功率开关器件的一端通过所述第一端点与所述第四储能滤波单元150的一端电连接。所述第三端点电连接于所述第一端点与所述第一功率开关器件之间。所述第二功率开关器件的一端通过所述第二端点与所述第四储能滤波单元150的另一端电连接电连接。所述第一功率开关器件的另一端与所述第二功率开关器件的另一端电连接后形成所述第四端点。
当一个开关单元120的所述第一功率开关器件导通，所述第二功率开关器件关断时，该第四开关单元120对应的电压输出单元410被旁路。当所述第一功率开关器件关断，所述第二功率开关器件导通时，该第四开关单元120对应的电压输出单元410中所述第四电压生成单元110生成的电压被串联至输出回路中。
请参见图5，在一个实施例中，所述第四开关单元120包括第一功率开关器件(S1)和第二功率开关器件(S2)。
所述第一功率开关器件的一端通过所述第一端点与所述第四储能滤波单元150的一端电连接电连接。所述第二功率开关器件的一端通过所述第二端点与所述第四储能滤波单元150的另一端电连接电连接，所述第一功率开关器件的另一端与所述第二功率开关器件的另一端电连接后形成所述第三端点，所述第四端点电连接于所述第二端点与所述第二功率开关器件之间。
当一个开关单元120的所述第一功率开关器件关断，所述第二功率开关器件导通时，该第四开关单元120对应的电压输出单元410被旁路。当所述第一功率开关器件导通，所述第二功率开关器件关断时，该第四开关单元120对应的电压输出单元410中所述第四电压生成单元110生成的电压被串联至输出回路中。
请参见图6，在一个实施例中，所述第四开关单元120包括第一功率开关器件(S1)、第二功率开关器件(S2)、第三功率开关器件(S3)以及第四功率开关器件(S4)，其中，所述第一功率开关器件的一端和所述第三功率开关器件的一端均与所述第一端点电连接。所述第二功率开关器件的一端和所述第四功率开关器件的一端均与所述第二端点电连接。所述第一功率开关器件的另一端和第二功率开关器件的另一端电连接。所述第三功率开关器件的另一端和第四功率开关器件的另一端电连接。所述第三端点电连接于所述第一功率开关器件的另一端和第二功率开关器件的另一端之间。所述第四端点电连接于所述第三功率开关器件的另一端和第四功率开关器件的另一端之间。
当一个第四开关单元120的S1和S3关断、S2和S4导通，或者S1和S3导通、S2和S4关断时，该第四开关单元120对应的电压输出单元410被旁路。当S1和S4导通、S2和S3关断时，该第四开关单元120对应的电压输出单元410中所述第四电压生成单元110生成的电压被串联至输出回路中。
请参见图6，本申请一个实施例提供一种输出多电平脉冲方波装置300。所述输出多电平脉冲方波装置300包括上述实施例中任一项所述的输出多电平脉冲方波电路100和控制电路200。所述控制电路200与所述输出多电平脉冲方波电路电连接。
本实施例中，所述控制电路200可以控制所述开关单元的闭合或断开，进而控制所述第四储能滤波单元150和所述第五储能滤波单元160串联。所述输出多电平脉冲方波装置300可以提高所述输出多电平脉冲方波电路100在输出多电平方波时的输出精度。
本申请一个实施例提供一种输出多电平脉冲方波的控制方法。采用输出多电平脉冲方波装置300实现所述控制方法.所述输出多电平脉冲方波装置300包括如上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路100以及与上述实施例中所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路200。所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路200控制每一个所述第四开关单元120，以使所述第一预设电平由所述第二输出组500中的部分所述第四电压生成单元110或者全部第四电压生成单元110以及所述第一输出组中的部分第四电压生成单元110或者全部第四电压生成单元110共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路200控制每一个所述第四开关单元120，以使所述第二预设电平由所述第二输出组500中的部分所述第四电压生成单元110或者全部所述第四电压输出单元110共同输出，其中，所述第二预设电平的部分是所述第一预设电平的组成部分。
本实施例中，所述输出多电平脉冲方波的控制方法通过所述控制电路200可以控制每一个所述第四开关单元120的闭合或断开，以使在一次输出高、低电平切换周期中，所述多电平方波电路100输出的相对低电平由第二输出组500中的部分或全部电压生成单元共同输出，输出的相对高电平由第二输出组500中的部分或全部电压生成单元与第一输出组400中的部分或全部电压生成单元共同输出。同时参与输出相对高电平和相对低电平的电压生成单元相应的第四储能滤波单元150在一个切换周期中被充电的电压近似等于被放电的电压，其他参与输出的第四储能滤波单元150在一个开关周期中仅被放电。因此，所述输出多电平脉冲方波的控制方法可以保持两个所述输出组高精度输出。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，包括：
第一电压生成单元(10)；
第一储能滤波单元(20)，并联在所述第一电压生成单元(10)的输出端，所述第一电压生成单元(10)和所述第一储能滤波单元(20)之间形成第一连接节点(101)和第二连接节点(102)；
第一开关单元(30)，所述第一开关单元(30)的输入端电连接于所述第一连接节点(101)，所述第一开关单元(30)的输出端为所述输出多电平脉冲方波电路的输出端；
第二电压生成单元(40)，所述第二电压生成单元(40)的第一输出端与所述第二连接节点(102)电连接；
第二储能滤波单元(50)，所述第二储能滤波单元(50)的一端与所述第二连接节点(102)电连接，所述第二储能滤波单元(50)的另一端与所述第二电压生成单元(40)的第二输出端连接后接参考地；以及
第二开关单元(60)，所述第二开关单元(60)的输入端电连接于所述第二连接节点(102)，所述第二开关单元(60)的输出端为所述输出多电平脉冲方波电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，还包括：
第三电压生成单元(70)，电连接于所述第二连接节点(102)与所述第二开关单元(60)的输入端之间；以及
第三储能滤波单元(80)，电连接于所述第二连接节点(102)与所述第二开关单元(60)的输入端之间。
3.根据权利要求2所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，所述第一储能滤波单元(20)、所述第二储能滤波单元(50)以及所述第三储能滤波单元(80)均为储能滤波电容器；
所述第一开关单元(30)和所述第二开关单元(60)均为功率开关器件。
4.一种输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，包括第一输出组(400)和与所述第一输出组(400)电连接的第二输出组(500)，所述第一输出组(400)和所述第二输出组(500)均包括多个电压输出单元(410)；
每一个所述电压输出单元(410)包括：
第四电压生成单元(110)；
第四储能滤波单元(150)，并联于所述第四电压生成单元(110)的两端；
第四开关单元(120)，所述第四开关单元(120)的第一端点与所述第四储能滤波单元(150)的一端电连接，所述第四开关单元(120)的第二端点与所述第四储能滤波单元(150)的另一端电连接；
一个所述电压输出单元(410)中的所述第四开关单元(120)的第三端点与另一个所述电压输出单元(410)中的所述第四开关单元(120)的第四端点电连接。
5.根据权利要求4所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，所述第四开关单元(120)包括：
第一功率开关器件，所述第一功率开关器件的一端通过所述第一端点与所述第四储能滤波单元(150)的一端电连接，所述第三端点电连接于所述第一端点与所述第一功率开关器件之间；以及
第二功率开关器件，所述第二功率开关器件的一端通过所述第二端点与所述第四储能滤波单元(150)的另一端电连接，所述第一功率开关器件的另一端与所述第二功率开关器件的另一端电连接后形成所述第四端点。
6.根据权利要求4所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，所述第四开关单元(120)包括：
第一功率开关器件，所述第一功率开关器件的一端通过所述第一端点与所述第四储能滤波单元(150)的一端电连接；以及
第二功率开关器件，所述第二功率开关器件的一端通过所述第二端点与所述第四储能滤波单元(150)的另一端电连接，所述第一功率开关器件的另一端与所述第二功率开关器件的另一端电连接后形成所述第三端点，所述第四端点电连接于所述第二端点与所述第二功率开关器件之间。
7.根据权利要求4所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，所述第四开关单元(120)包括第一功率开关器件、第二功率开关器件、第三功率开关器件以及第四功率开关器件，其中，所述第一功率开关器件的一端和所述第三功率开关器件的一端均与所述第一端点电连接，所述第二功率开关器件的一端和所述第四功率开关器件的一端均与所述第二端点电连接，所述第一功率开关器件的另一端和所述第二功率开关器件的另一端电连接，所述第三功率开关器件的另一端和所述第四功率开关器件的另一端电连接，所述第三端点电连接于所述第一功率开关器件的另一端和所述第二功率开关器件的另一端之间，所述第四端点电连接于所述第三功率开关器件的另一端和所述第四功率开关器件的另一端之间。
8.一种输出多电平脉冲方波装置，其特征在于，包括：
上述权利要求1至7中任一项所述的输出多电平脉冲方波电路；以及
控制电路(200)，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接。
9.一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，其中，所述输出多电平脉冲方波装置包括如权利要求4所述的输出多电平脉冲方波电路以及与如权利要求4所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路(200)，所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路(200)控制每一个所述第四开关单元(120)，以使所述第一预设电平由所述第二输出组(500)中的部分所述第四电压生成单元(110)或者全部所述第四电压生成单元(110)以及所述第一输出组(400)中的部分所述第四电压生成单元(110)或者全部所述第四电压生成单元(110)共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路(200)控制每一个所述第四开关单元(120)，以使所述第二预设电平由所述第二输出组(500)中的部分所述第四电压生成单元(110)或者全部所述第四电压生成单元(110)共同输出。
10.一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，所述输出多电平脉冲方波装置包括如权利要求1所述的输出多电平脉冲方波电路以及与如权利要求1所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路(200)，所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路(200)控制所述第一开关单元(30)和所述第二开关单元(60)，以使所述第一预设电平由所述第一电压生成单元(10)和所述第二电压生成单元(40)共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路(200)控制所述第一开关单元(30)和所述第二开关单元(60)，以使所述第二预设电平由所述第二电压生成单元(40)输出。
11.一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，所述输出多电平脉冲方波装置包括如权利要求2所述的输出多电平脉冲方波电路以及与如权利要求2所述的输出多电平脉冲方波电路电连接的控制电路(200)，所述控制方法包括：
当需要输出第一预设电平时，通过所述控制电路(200)控制所述第一开关单元(30)和所述第二开关单元(60)，以使所述第一预设电平由所述第一电压生成单元(10)和所述第二电压生成单元(40)共同输出；
当需要输出第二预设电平时，通过所述控制电路(200)控制所述第一开关单元(30)和所述第二开关单元(60)，以使所述第二预设电平由所述第二电压生成单元(40)和所述第三电压生成单元(70)共同输出。
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