CN110445384A - 输出多电平脉冲方波电路、装置及控制方法 - Google Patents
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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。
Description
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。
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、第二端点、第三端点以及第四端点，每一个所述第二开关电路的第一端点与一个所述直流输出变换器的第一输出端电连接，每一个所述第二开关电路的第二端点与一个所述直流输出变换器的第二输出端电连接，一个所述第二开关电路的第三端点与另一个所述第二开关电路的第四端点电连接，或者一个所述第二开关电路的第三端点与一个所述第一开关电路的第四端点电连接。
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；
第一电压采样电路，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接，用于采集一个所述二次侧拓扑的电压值；以及
第一控制电路，与所述输出多电平脉冲方波电路和所述第一电压采样电路分别电连接，用于根据所述一个二次侧拓扑的电压值进行闭环控制，生成对所述一次侧拓扑的控制指令。
在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路还包括与所述电压输出单元级联的电压补偿单元，所述输出多电平脉冲方波装置还包括：
第二电压采样电路，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接，用于采集剩余的每一个所述二次侧拓扑的电压值；以及
第二控制电路，与所述输出多电平脉冲方波电路、所述第一电压采样电路、所述第二电压采样电路分别电连接，所述第二控制电路计算所述第一电压采样电路采集的电压值和所述第二电压采样电路采集的电压值的总电压值，并根据预设电压值和所述总电压值的差值，生成对所述电压补偿单元的控制指令。
在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路还包括与所述电压输出单元级联的电压补偿单元，所述输出多电平脉冲方波装置还包括：
第三电压采样电路，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接，用于采集所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值；以及
第二控制电路，与所述输出多电平脉冲方波电路、所述第一电压采样电路、所述第三电压采样电路分别电连接，所述第二控制电路根据预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元的控制指令。
一种输出多电平脉冲方波的控制方法，采用上述实施例所述的输出多电平脉冲方波装置实现所述控制方法，包括：
通过所述第一电压采样电路采集任意一个所述二次侧拓扑的电压值，并将所述电压值生成第一电压信号反馈至所述第一控制电路；
所述第一控制电路根据所述第一电压信号，生成对所述一次侧拓扑的第一控制指令；
所述一次侧拓扑根据所述第一控制指令，生成第一输出电压。
在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路还包括：
电压补偿单元，与所述电压输出单元级联；
所述的输出多电平脉冲方波装置还包括：
第二电压采样电路，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接；以及
第二控制电路，与所述输出多电平脉冲方波电路、所述第一电压采样电路、所述第二电压采样电路分别电连接；
所述一次侧拓扑根据所述第一控制指令，生成第一输出电压的步骤之后还包括：
通过所述第二电压采样电路采集剩余的每一个所述二次侧拓扑的电压值，并将每一个所述剩余的每一个所述二次侧拓扑的电压值生成第二电压信号反馈至所述第二控制电路；
所述第二控制电路根据所述第一电压信号和所述第二电压信号，计算所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值；
所述第二控制电路计算预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值的差值，并且所述第二控制电路根据所述预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元的第二控制指令；
所述电压补偿单元根据所述第二控制指令，生成第二补偿电压。
在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路还包括：
电压补偿单元，与所述电压输出单元级联的电压补偿单元；
所述的输出多电平脉冲方波装置还包括：
第三电压采样电路，与所述输出多电平脉冲方波电路电连接；以及
第二控制电路，与所述输出多电平脉冲方波电路、所述第一电压采样电路、所述第三电压采样电路分别电连接；
所述一次侧拓扑根据所述第一控制指令，生成第一输出电压的步骤之后还包括：
通过所述第三电压采样电路采集所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值，并将所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值生成第三电压信号反馈至所述第二控制电路；
所述第二控制电路根据所述第三电压信号，计算预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值的差值，并且所述第二控制电路根据所述预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元的第二控制指令；
所述电压补偿单元根据所述第二控制指令，生成第二补偿电压。
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。
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开关单元结构图；
图3为本申请一个实施例提供的一种开关单元结构图；
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电压补偿单元结构图；
图6为本申请一个实施例提供的一种电压补偿单元结构图；
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；
图8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；
图9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；
图10为本申请一个实施例提供的一种电压采样电路图；
图11为本申请一个实施例提供的一种电压采样电路图。
主要元件附图标号说明
输出多电平脉冲方波电路 10
电压输出单元 100
一次侧拓扑 110
多绕组变压拓扑 120
二次侧拓扑 130
第一开关电路 140
电压补偿单元 200
直流输出变换器 210
第二开关电路 220
第一电压采样电路 300
第一控制电路 400
第二电压采样电路 500
第二控制电路 600
第三电压采样电路 700
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，本申请一个实施例中提供一种输出多电平脉冲方波电路10。所述输出多电平脉冲方波电路10包括至少一个电压输出单元100。每一个所述电压输出单元100包括一个一次侧拓扑110、一个多绕组变压拓扑120、多个二次侧拓扑130以及多个第一开关电路140。在一个实施例中，所述电压输出单元100的数量为多个。一个电压输出单元100中二次侧拓扑130的数量可以与另一个电压输出单元100中二次侧拓扑130的数量不相等。多个所述电压输出单元100之间通过所述第一开关电路140级联。
所述多绕组变压拓扑120具有一个输入端和多个输出端。所述多绕组变压拓扑120的输入端与所述一次侧拓扑110的输出端电连接。每一个所述二次侧拓扑130的输入端与所述多绕组变压拓扑120的一个输出端电连接。每一个所述第一开关电路140与一个所述二次侧拓扑130的输出端电连接。多个所述第一开关电路140之间级联。所述一次侧拓扑110为反激式逆变拓扑、正激式逆变拓扑、推挽式逆变拓扑、半桥式逆变拓扑或全桥式逆变拓扑中的一种。所述二次侧拓扑130为半波整流滤波拓扑、全波整流滤波拓扑、全桥整流滤波拓扑或倍压整流滤波拓扑中的一种。
当所述输出多电平脉冲方波电路10用于输出一个脉冲方波时，所述一次侧拓扑110的输入端可以与电网中的一个直流母线电连接。所述一次侧拓扑110用于将直流母线中的直流电逆变成高频交流电。交流电经一个强隔离的单输入单输出的多绕组变压拓扑120隔离转换的为多个直流电，多个直流电电经二次侧拓扑130整流后由级联的第一开关电路140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10减少了强隔离变压器的使用，电路简单、易实现控制。
在其中一个实施例中，每一个所述第一开关电路140的第一端点(端点1)与一个所述二次侧拓扑130的第一输出端电连接，每一个所述第一开关电路140的第二端点(端点2)与一个所述二次侧拓扑130的第二输出端电连接，一个所述第一开关电路140的第三端点(端点3)与另一个所述第一开关电路140的第四端点(端点4)电连接。
请参见图2，可选的，所述第一开关电路140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二次侧拓扑130的第一输出端电连接。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二次侧拓扑130的第二输出端电连接电连接。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。
当一个第一开关电路140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，该第一开关电路140对应的二次侧拓扑130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，该第一开关电路140对应的二次侧拓扑130整流的电压被串联至输出回路中。
请参见图3，可选的，所述第一开关电路140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二次侧拓扑130的第一输出端电连接。所述第二功率开关器件的一端通过所述第二端点与所述二次侧拓扑130的第二输出端电连接电连接。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。
当一个第一开关电路140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，该第一开关电路140对应的二次侧拓扑130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，该第一开关电路140对应的二次侧拓扑130整流的电压被串联至输出回路中。
请参见图4，可选的，所述第一开关电路140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。
当一个第一开关电路140的S1和S3关断、S2和S4导通，或者S1和S3导通、S2和S4关断时，该第一开关电路140对应的二次侧拓扑130被旁路。当S1和S4导通、S2和S3关断时，该第一开关电路140对应的二次侧拓扑130整流的电压被串联至输出回路中。
本实施例中，多种不同的第一开关电路140均可以实现级联各个二次侧拓扑130的作用。并且通过控制所述第一开关电路140可以实现控制二次侧拓扑130整流的电压是否被串联至输出回路中。
请参见图5，在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路10还包括至少一个电压补偿单元200。每一个所述电压补偿单元200包括至少一个直流输出变换器210以及至少一个第二开关电路220。
每一个所述第二开关电路220与一个所述直流输出变换器210电连接。每一个直流输出变换器210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。
在一个可选的实施例中，每一个所述第二开关电路220具有第一端点和第二端点。一个所述第二开关电路220的所述第一端点与一个所述直流输出变换器210的输出端电连接。一个所述第二开关电路220的所述第二端点与一个所述第一开关电路140的第四端点电连接。此时，一个电压补偿单元200中的每一个直流输出变换器210接相同的参考地。在任意时刻，只有一个直流输出变换器210参与补偿电压的输出。
请一并参见图6，在一个可选的实施例中，每一个所述第二开关电路220还可以与所述第一开关电路140的结构相同。此时，每一个所述第二开关电路220具有第一端点、第二端点、第三端点以及第四端点。每一个所述第二开关电路220的第一端点与一个所述直流输出变换器210的第一输出端电连接，每一个所述第二开关电路220的第二端点与一个所述直流输出变换器210的第二输出端电连接，一个所述第二开关电路220的第三端点与另一个所述第二开关电路220的第四端点电连接，或者一个所述第二开关电路220的第三端点与一个所述第一开关电路140的第四端点电连接。此时，可以有多个直流输出变换器210串联共同输出补偿电压。当然，可以理解的是，在一个可选的实施例中，一个电压补偿单元200中，既可以包括图5所示的第二开关电路220，还可以包括图6所示的第二开关电路220。
本实施例中，所述电压补偿单元200可以作为细补电路，用于修正所述电压输出单元100的输出精度偏差，或者用于输出除所述电压输出单元100输出的电压的剩余的部分。例如，当所述输出多电平脉冲方波电路10需要输出100V的脉冲方波时，所述电压输出单元100由于开关管的耐压程度有限只可以输出90V，此时可以由所述电压补偿单元200输出剩余的10V电压。此外，所述电压补偿单元200和所述电压输出单元100配合使用可以实现所述输出多电平脉冲方波电路10的多路输出的最大化复用，在与传统的脉冲方波形成电路使用同样耐压的开关管时，本申请提供的所述输出多电平脉冲方波电路10可以使用相对少的开关管数目实现多电平方波输出。
请参见图7，本申请一个实施例中提供一种输出多电平脉冲方波装置20。所述输出多电平脉冲方波装置20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10、第一电压采样电路300以及第一控制电路400。
所述第一电压采样电路300与所述输出多电平脉冲方波电路10电连接，用于采集一个所述二次侧拓扑130的电压值。所述第一控制电路400与所述输出多电平脉冲方波电路10和所述第一电压采样电路300分别电连接，用于根据所述一个二次侧拓扑130的电压值进行闭环控制，生成对所述一次侧拓扑110的控制指令。所述第一控制电路400的具体结构不做具体限定，只要能实现闭环控制即可。
通过所述第一电压采样电路300采集任意一个所述二次侧拓扑130的电压值，并将所述电压值生成第一电压信号反馈至所述第一控制电路400。所述第一控制电路400根据所述第一电压信号，生成对所述一次侧拓扑110的第一控制指令。所述一次侧拓扑110根据所述第一控制指令，生成第一输出电压。
传统的多电平脉冲方波的生成装置中，会对每一个二次侧进行闭环控制，以达到输出的电压值与预设的电压值相等，进而达到高精度输出电平的目的。但是，所述电压输出单元100中预设输出值和实际输出值会随着高压方波的切换而不断变化，并且一个二次侧拓扑130的闭环控制会影响其他二次侧拓扑130的闭环控制，当二次侧拓扑130为多个时，各个闭环控制难以稳定。
本实施中，通过一个第一电压采样电路300对一个二次侧拓扑130输出的电压进行采样，进而通过所述第一控制电路400对所述一次侧进行闭环控制。例如，当所述二次侧拓扑130的预设输出值为10V。所述第一电压采样电路300采集的一个二次侧拓扑130生成的电压为9V。此时，所述第一控制电路400可以通过控制一次侧拓扑110的逆变生成电压，进而控制所述第一电压采样电路300的采样值为10V，进而确保被所述第一电压采样电路300采样的二次侧拓扑的高精度输出。又由于一个电压输出单元100中的所有的二次侧拓扑130共用一个一次侧拓扑110，因此其他二次侧拓扑130生成的电压与被采样的二次侧拓扑生成的电压具有一定的比例关系。通过所述第一控制电路400和所述第一电压采样电路300配合使用确保一个二次侧拓扑130的高精确输出，避免了闭环控制难以稳定的情况发生，并确保所述电压输出单元100的总输出电压保持在一定的误差范围内。
请参见图8，在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路10还包括与所述电压输出单元100级联的电压补偿单元200。所述输出多电平脉冲方波装置20还包括第二电压采样电路500和第二控制电路600。
所述第二电压采样电路500与所述输出多电平脉冲方波电路10电连接，用于采集剩余的每一个所述二次侧拓扑130的电压值。所述第二控制电路600与所述输出多电平脉冲方波电路10、所述第一电压采样电路300、所述第二电压采样电路500分别电连接。所述第二控制电路600计算所述第一电压采样电路300采集的电压值和所述第二电压采样电路500采集的电压值的总电压值，并根据预设电压值和所述总电压值的差值，生成对所述电压补偿单元200的控制指令。
本实施例中，所述一次侧拓扑110根据所述第一控制指令，生成第一输出电压后，通过所述第二电压采样电路500采集每一个二次侧拓扑130生成的电压值，并将每一个所述剩余的每一个所述二次侧拓扑130的电压值生成第二电压信号反馈至所述第二控制电路600。所述第二控制电路600根据所述第一电压信号和所述第二电压信号，计算所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值。所述第二控制电路600计算预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值的差值，并且所述第二控制电路600根据所述预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元200的第二控制指令。所述电压补偿单元200根据所述第二控制指令，生成第二补偿电压。所述电压补偿单元200和所述电压生成单元100共同输出一个高精度的脉冲方波电压。
请参见图9，在其中一个实施例中，所述输出多电平脉冲方波电路10还包括与所述电压输出单元100级联的电压补偿单元200。所述输出多电平脉冲方波装置20还包括第三电压采样电路700和第二控制电路600。
所述第三电压采样电路700与所述输出多电平脉冲方波电路10电连接，用于采集所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值。所述第二控制电路600与所述输出多电平脉冲方波电路10、所述第一电压采样电路300、所述第三电压采样电路700分别电连接，所述第二控制电路600根据预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元200的控制指令。
所述第一电压采样电路300、所述第二电压采样电路500以及所述电电压采样电路700的结构可以一样。例如，所述第一电压采样电路300、所述第二电压采样电路500以及所述电电压采样电路700均可以采用如图10所示的采样电路。所述第一电压采样电路300、所述第二电压采样电路500以及所述电电压采样电路700还可以采用如图11所示的采样电路。
本实施例中，所述一次侧拓扑110根据所述第一控制指令，生成第一输出电压后，通过所述第三电压采样电路700采集所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值，并将所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值生成第三电压信号反馈至所述第二控制电路600。所述第二控制电路600根据所述第三电压信号，计算预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值的差值。并且所述第二控制电路600根据所述预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路10输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元200的第二控制指令。所述电压补偿单元200根据所述第二控制指令，生成第二补偿电压。所述电压补偿单元200和所述电压生成单元100共同输出一个高精度的脉冲方波电压。
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，包括至少一个电压输出单元(100)；
每一个所述电压输出单元(100)包括：
一个一次侧拓扑(110)；
一个多绕组变压拓扑(120)，所述多绕组变压拓扑(120)具有一个输入端和多个输出端，所述多绕组变压拓扑(120)的输入端与所述一次侧拓扑(110)的输出端电连接；
多个二次侧拓扑(130)，每一个所述二次侧拓扑(130)的输入端与所述多绕组变压拓扑(120)的一个输出端电连接；以及
多个第一开关电路(140)，每一个所述第一开关电路(140)与一个所述二次侧拓扑(130)的输出端电连接，多个所述第一开关电路(140)之间级联。
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，所述电压输出单元(100)的数量为多个，多个所述电压输出单元(100)之间通过所述第一开关电路(140)级联。
3.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：
至少一个电压补偿单元(200)；
每一个所述电压补偿单元(200)包括：
至少一个直流输出变换器(210)；以及
至少一个第二开关电路(220)，每一个所述第二开关电路(220)与一个所述直流输出变换器(210)电连接。
4.根据权利要求3所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，每一个所述第二开关电路(220)具有第一端点和第二端点，一个所述第二开关电路(220)的所述第一端点与一个所述直流输出变换器(210)的输出端电连接，一个所述第二开关电路(220)的所述第二端点与一个所述第一开关电路(140)的第四端点电连接。
5.根据权利要求3所述的输出多电平脉冲方波电路，其特征在于，每一个所述第二开关电路(220)具有第一端点、第二端点、第三端点以及第四端点，每一个所述第二开关电路(220)的第一端点与一个所述直流输出变换器(210)的第一输出端电连接，每一个所述第二开关电路(220)的第二端点与一个所述直流输出变换器(210)的第二输出端电连接，一个所述第二开关电路(220)的第三端点与另一个所述第二开关电路(220)的第四端点电连接，或者一个所述第二开关电路(220)的第三端点与一个所述第一开关电路(140)的第四端点电连接。
6.一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1-5中任一项所述的输出多电平脉冲方波电路(10)；
第一电压采样电路(300)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)电连接，用于采集一个所述二次侧拓扑(130)的电压值；以及
第一控制电路(400)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)和所述第一电压采样电路(300)分别电连接，用于根据所述一个二次侧拓扑(130)的电压值进行闭环控制，生成对所述一次侧拓扑(110)的控制指令。
7.根据权利要求6所述的输出多电平脉冲方波装置，所述输出多电平脉冲方波电路(10)还包括与所述电压输出单元(100)级联的电压补偿单元(200)，其特征在于，所述输出多电平脉冲方波装置(20)还包括：
第二电压采样电路(500)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)电连接，用于采集剩余的每一个所述二次侧拓扑(130)的电压值；以及
第二控制电路(600)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)、所述第一电压采样电路(300)、所述第二电压采样电路(500)分别电连接，所述第二控制电路(600)计算所述第一电压采样电路(300)采集的电压值和所述第二电压采样电路(500)采集的电压值的总电压值，并根据预设电压值和所述总电压值的差值，生成对所述电压补偿单元(200)的控制指令。
8.根据权利要求6所述的输出多电平脉冲方波装置，所述输出多电平脉冲方波电路(10)还包括与所述电压输出单元(100)级联的电压补偿单元(200)，其特征在于，所述输出多电平脉冲方波装置(20)还包括：
第三电压采样电路(700)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)电连接，用于采集所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值；以及
第二控制电路(600)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)、所述第一电压采样电路(300)、所述第三电压采样电路(700)分别电连接，所述第二控制电路(600)根据预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元(200)的控制指令。
9.一种输出多电平脉冲方波的控制方法，其特征在于，采用权利要求6所述的输出多电平脉冲方波装置(20)实现所述控制方法，包括：
通过所述第一电压采样电路(300)采集任意一个所述二次侧拓扑(130)的电压值，并将所述电压值生成第一电压信号反馈至所述第一控制电路(400)；
所述第一控制电路(400)根据所述第一电压信号，生成对所述一次侧拓扑(110)的第一控制指令；
所述一次侧拓扑(110)根据所述第一控制指令，生成第一输出电压。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述输出多电平脉冲方波电路(10)还包括：
电压补偿单元(200)，与所述电压输出单元(100)级联；
所述的输出多电平脉冲方波装置(20)还包括：
第二电压采样电路(500)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)电连接；以及
第二控制电路(600)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)、所述第一电压采样电路(300)、所述第二电压采样电路(500)分别电连接；
所述一次侧拓扑(110)根据所述第一控制指令，生成第一输出电压的步骤之后还包括：
通过所述第二电压采样电路(500)采集剩余的每一个所述二次侧拓扑(130)的电压值，并将每一个所述剩余的每一个所述二次侧拓扑(130)的电压值生成第二电压信号反馈至所述第二控制电路(600)；
所述第二控制电路(600)根据所述第一电压信号和所述第二电压信号，计算所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值；
所述第二控制电路(600)计算预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值的差值，并且所述第二控制电路(600)根据所述预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元(200)的第二控制指令；
所述电压补偿单元(200)根据所述第二控制指令，生成第二补偿电压。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述输出多电平脉冲方波电路(10)还包括：
电压补偿单元(200)，与所述电压输出单元(100)级联的电压补偿单元(200)；
所述的输出多电平脉冲方波装置(20)还包括：
第三电压采样电路(700)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)电连接；以及
第二控制电路(600)，与所述输出多电平脉冲方波电路(10)、所述第一电压采样电路(300)、所述第三电压采样电路(700)分别电连接；
所述一次侧拓扑(110)根据所述第一控制指令，生成第一输出电压的步骤之后还包括：
通过所述第三电压采样电路(700)采集所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值，并将所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值生成第三电压信号反馈至所述第二控制电路(600)；
所述第二控制电路(600)根据所述第三电压信号，计算预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值的差值，并且所述第二控制电路(600)根据所述预设电压值和所述输出多电平脉冲方波电路(10)输出的电压值的差值，生成对所述电压补偿单元(200)的第二控制指令；
所述电压补偿单元(200)根据所述第二控制指令，生成第二补偿电压。
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