CN110635708A - 高压直流电源、高压脉冲调制器以及放疗设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高压直流电源、高压脉冲调制器以及放疗设备。所述高压直流电源包括：电容充电电路、反馈电路以及调制电路；所述电容充电电路用于为电容充电，所述电容在完成充电后对外放电；所述反馈电路与所述电容充电电路以及调制电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并将所述电路参数传输至调制电路；所述调制电路与所述电容充电电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并根据所述电路参数调整调制模式，根据电路参数以及调整后的调制模式生成调制信号传输至电容充电电路。本申请根据电路参数，调整调制电路的调制模式，在电源即将充电结束阶段切换调制模式，从而抑制电压震荡，实现高精度的电压控制。

Description

高压直流电源、高压脉冲调制器以及放疗设备

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种高压直流电源、高压脉冲调制器以及放疗设备。

背景技术

高压脉冲调制器是放疗设备中的关键部件，其主要作用是向微波源提供脉冲功率，其负载通常是磁控管或者调速管。高压脉冲调制器就是向这些负载输出一系列具有大功率、一定重复频率以及一定脉冲宽度的脉冲电压。高压脉冲调制器的具体结构如图1所示，高压脉冲调制器通常由高压直流电源100、开关单元200以及脉冲变压器300三个部分构成。

高压直流电源也叫电容充电电源，是脉冲调制器的重要组成部分，它的性能直接决定了调制器的性能和可靠性。高压直流电源不同于普通的直流电源，它的工作范围非常宽通常工作电压为0-1300V：在电容充电的初始阶段，电压较低，电容充电电流较大，此时电路近似于短路；而在充电结束阶段，近似于开路。高压直流电源的输出电压可能从近似为零变到额定值。研究高压直流电源主要有两个问题：恒定充电电流和稳定充电电压。从理论上的分析来看，串联谐振拓扑因其在较宽的电压范围内具有平均充电电流恒定和抗短路能力强的特点适合于对高压电容器充电。但开关频率固定的串联谐振充电电源的恒流特性，因直流母线电压的波动和高压变压器以及整流单元的分布电容的影响,其充电电流并不是恒流。为了解决这一问题，需要采用改善的电流控制方法实现恒流充电。稳定电压也是充电电源的主要功能，这需要更精准的检测电路和电压闭环控制方法。

目前的现有技术中，串联谐振的充电电源均采用单电压环控制，在电源充电结束阶段，由于串联谐振拓扑在轻载时的特性，会导致电压控制不稳定。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种高精度电压控制的高压直流电源、高压脉冲调制器以及放疗设备。

一种高压直流电源，所述高压直流电源包括：电容充电电路、反馈电路以及调制电路；所述电容充电电路用于为电容充电，所述电容在完成充电后对外放电；所述反馈电路与所述电容充电电路以及调制电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并将所述电路参数传输至调制电路；所述调制电路与所述电容充电电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并根据所述电路参数调整调制模式，根据电路参数以及调整后的调制模式生成调制信号传输至电容充电电路。

在其中一个实施例中，所述调制电路，用于采集电容充电电路的电路参数，若所述电路参数满足第一预设条件，则调整所述调制模式为第一调制模式；若所述电路参数满足第二预设条件，则调整所述调制模式为第二调制模式。

在其中一个实施例中，所述调制电路，用于通过采集电容充电电路的输出电压，若所述输出电压小于预设比例的预设电压值，则对所述电路参数进行脉冲宽度调制，生成调制信号传输至电容充电电路；若所述输出电压大于等于预设比例的预设电压值，则对所述电路参数进行频率调制，生成调制信号传输至电容充电电路。

在其中一个实施例中，所述电容充电电路包括依次连接的三相整流电路、逆变电路、谐振电路、变压电路、输出整流电路以及充电电容；所述三相整流电路的输入端接入电网；所述反馈电路的输入端连接于所述充电电容，所述反馈电路的输出端连接于所述调制电路的输入端，所述调制电路的输出端连接于所述逆变电路。

在其中一个实施例中，所述反馈电路包括第一反馈单元；所述第一反馈单元包括第一比较器、第一调节器以及第一限幅器；所述第一比较器的第一输入端与所述充电电容连接，所述第一比较器的第二输入端接入参考电压，用于将电容电压与参考电压进行比较；所述第一调节器的输入端与所述第一比较器的输出端连接，用于对所述第一比较器的输出端电压进行比例积分电压调节；所述第一限幅器的输入端与所述第一调节器输出端连接，所述第一限幅器的输出端与所述调制电路的输入端连接，用于限制所述第一调节器的输出端电压波幅。

在其中一个实施例中，所述反馈电路还包括第二反馈单元；所述第二反馈单元包括第二比较器、第二调节器以及第二限幅器；所述第二比较器的第一输入端与所述谐振电路的输出端连接，所述第二比较器的第二输入端与所述第一限幅器的输出端连接，用于将谐振腔电流与第一限幅器输出的电流进行比较；所述第二调节器的输入端与所述第二比较器的输出端连接，用于对所述第二比较器的输出端电压进行比例积分电压调节；所述第二限幅器的输入端与所述第二调节器输出端连接，所述第二限幅器的输出端与所述调制电路的输入端连接，用于限制所述第二调节器的输出端电压波幅。

在其中一个实施例中，所述高压直流电源还包括电压前馈电路；所述电压前馈电路的输出端与所述调制电路的输入端相连，所述电压前馈电路用于补偿所述调制电路生成的所述调制信号。

在其中一个实施例中，所述变压电路包括变压器；所述变压器采用双组份灌封树脂进行灌封。

一种高压脉冲调制器，所述高压脉冲调制器包括：开关单元、脉冲变压器以及上述任一种所述的高压直流电源，所述高压直流电源、开关单元以及脉冲变压器依次连接。

在其中一个实施例中，所述高压脉冲调制器还包括电源控制电路；所述电源控制电路分别与所述高压直流电源以及开关单元连接，用于根据所述开关单元的状态生成电源控制信号，所述电源控制信号用于控制高压直流电源的工作状态。

在其中一个实施例中，所述电源控制电路，还用于若所述开关单元的状态为放电开关开通，则生成充电禁用信号，用于控制高压直流电源禁止放电。

一种放疗设备，包括上述任一种的高压脉冲调制器。

上述高压直流电源、高压脉冲调制器以及放疗设备，其中高压直流电源包括电容充电电路、反馈电路以及调制电路。电容充电电路用于为电容充电，电容在完成充电后对外放电。反馈电路与电容充电电路以及调制电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并将电路参数传输至调制电路；调制电路与电容充电电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并根据所述电路参数调整调制模式，根据电路参数以及调整后的调制模式生成调制信号传输至电容充电电路。本申请根据电路参数，调整调制电路的调制模式，在电源即将充电结束阶段切换调制模式，从而抑制电压震荡，实现高精度的电压控制。

附图说明

图1为一个实施例中高压脉冲调制器的结构示意图；

图2为一个实施例中高压直流电源的结构示意图；

图3为另一个实施例中高压直流电源的结构示意图；

图4为另一个实施例中电容充电电路的结构示意图；

图5为另一个实施例中高压直流电源的结构示意图；

图6为另一个实施例中高压直流电源的结构示意图；

图7为一个实施例中常规高压直流电源充电电压随时间变化的波形图；

图8为另一个实施例中高压直流电源的结构示意图；

图9为一个实施例中高压脉冲调制器的结构示意图；

图10为一个实施例中电源控制电路控制充电的信号波形图。

附图标记：高压直流电源100、电容充电电路110、三相整流电路111、逆变电路112、谐振电路113、变压电路114、输出整流电路115、充电电容116、反馈电路120、第一反馈单元121、第一比较器1211、第一调节器1212、第一限幅器1213、第二反馈单元122、第二比较器1221、第二调节器1222、第二限幅器1223、调制电路130、电压前馈电路140、开关单元200、脉冲变压器300、电源控制电路400。

具体实施方式

为了便于理解本申请，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，附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。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例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

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。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，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。

在其中一个实施例中，请参阅图2，图2为一个实施例中高压直流电源100的结构示意图，本发明提供的高压直流电源100用于为负载提供稳定的电流以及稳定的电压。

高压直流电源100包括电容充电电路110、反馈电路120以及调制电路130；所述电容充电电路110用于为电容充电，所述电容在完成充电后对外放电；所述反馈电路120与所述电容充电电路110以及调制电路130连接，用于采集电容充电电路110的电路参数，并将所述电路参数传输至调制电路130，具体的基于上述参数进行反馈控制PI调节后传输至调制电路130；所述调制电路130与所述电容充电电路110连接，用于采集电容充电电路110的电路参数并根据所述电路参数调整调制模式，根据电路参数以及调整后的调制模式生成调制信号传输至电容充电电路110。具体的，根据反馈电路120产生的调节信号以及调整后的调制模式生成调制信号。

具体的，高压直流电源100设置于高压脉冲调制器内，用于为高压脉冲调制器提供稳定的电流以及电压。电容充电电路110外接电网，由电网提供电压。电容充电电路110对电压进行升压后对电容进行充电，当电容完成充电后向高压脉冲调制器的脉冲变压器300放电。在电容充电电路110对电容进行充电的过程中，需要对充电的电流以及电压进行高精度的控制，也就是通过反馈电路120采集电容充电电路110的电路参数，其中，电路参数包括电流、电压以及功率中的至少一种。反馈电路120对采集到的电压进行单电压闭环控制或电压电流进行双闭环PI调节，并将采集到的电路参数传输至调制电路130。调制电路130根据反馈电路120产生的调节控制信号和电路采样的参数调整调制模式，通过调整后的调制模式调制电路参数，生成调制信号，并将调制信号传输至电容充电电路110，用来驱动电路中的功率半导体开关器件，对电容充电电路110进行反馈控制。其中，调制电路130采集到的电路参数可以为电压，根据采集到的电容充电电路110的输出电压值，在电源即将充电结束阶段切换调制模式。通过多种调制模式相结合的控制方式，能够提供稳定的电流以及电压，实现高压直流电源对外接设备进行恒流充电的电性能。进一步的抑制电压震荡，实现高精度的电压控制。

在其中一个实施例中，请参阅图3，图3为另一个实施例中高压直流电源100的结构示意图。

所述电容充电电路110包括依次连接的三相整流电路111、逆变电路112、谐振电路113、变压电路114、输出整流电路115以及充电电容116；所述三相整流电路111的输入端接入电网；所述反馈电路120的输入端连接于所述充电电容116，所述反馈电路120的输出端连接于所述调制电路130的输入端，所述调制电路130的输出端连接于所述逆变电路112。

具体地，三相整流电路111的输入端与外部电网连接，其输出端与逆变电路112的输入端连接。外部电网为三相电，通过三相整流电路111将交流电转换为直流电。逆变电路112的输出端与谐振电路113的输入端连接，将直流电转换为交流电。谐振电路113的输出端与变压电路114的输入端连接，从输入的交流电信号中选择有用的频率分量，并抑制无用的频率分量或者噪声。变压电路114的输出端与输出整流电路115连接，将抑制掉无用的频率分量或者噪声的交流电信号进行升压处理，升高电压。输出整流电路115的输出端与充电电容116连接，用于将升压后的交流电转换为直流电，并对充电电容进行充电。当充电电容116完成充电后，根据调制器的控制要求，在适当的时刻向高压脉冲调制器的脉冲变压器300放电。调制电路130的输出端连接于逆变电路112，通过控制逆变电路112开关元件的交替导通，得到相应的交流电信号波形。

更具体的，请参阅图4，图4为另一个实施例中电容充电电路110的结构示意图。三相整流电路111、逆变电路112、谐振电路113、变压电路114以及输出整流电路115均可采用常规电路设计，只需要其能够满足该电路的需求即可，本实施例不做具体限定。

逆变电路112一般通过多个控制开关元件在预设频率下的交替切换，在电路器件上得到周期与预设频率相关联的交变电压波形。逆变电路112既可以采用全桥式逆变，还可以采用半桥式逆变。

谐振电路113包含有电容元件及电感元件。谐振电路113在工作时，其中电容元件的电场能与电感元件的磁场能相互转换，此增彼减地相互补偿并形成谐振。谐振电路113在电容充电电路110中能够起到选频和滤波的作用，通过对电容元件进行参数控制，即可使得电路中的串联谐振对目标频率呈现极小的电阻作用，对其他频率呈现极大的电阻作用，从而将有用频率选择出来，对无用频率进行滤波。

变压电路114一般具有至少一个初级线圈以及至少一个次级线圈；当初级线圈上通有谐振电路113提供的交流电之后，初级线圈上便产生交流磁通，此时次级线圈便通过电磁感应原理感应出电流和电压。变压电路114通过初级线圈以及次级线圈之间的匝数比例实现电压的定量变化。

输出整流电路115用于将变压电路114升压后的交流电转变化直流电。在实际使用中，输出整流电路115既可以使用半波整流，也可以使用全波整流、桥式整流等除半波整流之外的其他整流方式。

更具体地，所述调制电路130，用于采集电容充电电路110的电路参数，若所述电路参数满足第一预设条件，则调整所述调制模式为第一调制模式；若所述电路参数满足第二预设条件，则调整所述调制模式为第二调制模式。电路参数包括电流、电压以及功率中的至少一种。优选的，通过设置预设阈值来判断当前电路参数满足的预设条件。例如，当采集的电路参数小于预设阈值，则判断当前电路参数满足第一预设条件，将调制电路130的调制模式切换为与满足第一预设条件对应的第一调制模式；当采集的电路参数大于等于预设阈值，则判断当前电路参数满足第二预设条件，将调制电路130的调制模式切换为与满足第二预设条件对应的第二调制模式。当电路参数为单一参数时，单一参数满足条件；当电路参数为多参数时，需多个参数均满足相应的条件。通过在不同预设条件下第一调制模式和第二调制模式之间的相互切换，能够使高压直流电源提供电流以及电压更加的稳定，以实现恒流充电的电性能。

更具体地，所述调制电路130，用于通过采集电容充电电路110的输出电压，若所述输出电压小于预设比例的预设电压值，则对所述电路参数进行脉冲宽度调制，生成调制信号传输至电容充电电路110；若所述输出电压大于等于预设比例的预设电压值，则对所述电路参数进行频率调制，生成调制信号传输至电容充电电路110。调制电路130采集充电电容116的电压值，通过设置预设电压值以及预设比例来调整调制电路130的调制模式。例如，将充电电容116充满电时的电压值作为预设电压值，设置预设比例为90％。通过采集充电电容116的实时电压值，当电压值小于90％预设电压值时，将调制电路130的调制模式调整为第一调制模式，第一调制模式优选的为PWM调制，PWM为脉冲宽度调制，通过脉冲宽度调制对电路参数进行调制。随着充电时间的增加，充电电容116的电压上升，当采集到的充电电容116的实时电压值大于等于90％预设电压值时，将调制电路130的调制模式调整为第二调制模式，第二调制模式优选的为PFM调制，PFM为频率调制，通过频率调制对电路参数进行调制。将调制电路130生成的调制信号传输至逆变电路112，调整逆变电路112的开关频率，进而调整开关频率与谐振频率的比值，改变谐振频率的电流，能够更好的实现充电过程中的恒流特性。并且在电容开始充电时采用PWM调制模式，当电容的电压达到预设值后转换为PFM调制模式，能够一直电压达到设定值时的过冲和震荡，提供稳定的电流以及电压，实现高精度的电压控制。

在其中一个实施例中，请参阅图5，图5为另一个实施例中高压直流电源100的结构示意图。

所述反馈电路120包括第一反馈单元121；所述第一反馈单元121包括第一比较器1211、第一调节器1212以及第一限幅器1213；所述第一比较器1211的第一输入端与所述充电电容116连接，所述第一比较器1211的第二输入端接入参考电压，用于将电容电压与参考电压进行比较；所述第一调节器1212的输入端与所述第一比较器1211的输出端连接，用于对所述第一比较器1211的输出端电压进行比例积分电压调节；所述第一限幅器1213的输入端与所述第一调节器1212输出端连接，所述第一限幅器1213的输出端与所述调制电路130的输入端连接，用于限制所述第一调节器1212的输出端电压波幅。

具体地，反馈电路120包括第一反馈单元121，也就是本实施例中反馈电路120为单电压反馈。第一比较器1211的第一输入端接入充电电容116的电压，第一比较器1211的第二输入端接入参考电压，第一比较器1211将充电电容116的电压值与参考电压值进行比较，生成第一比较信号，并将第一比较信号传输至第一调节器1212。第一调节器1212对第一比较信号进行比例积分电压调节，生成第一调节信号，并将第一调节信号传输至第一限幅器1213。第一调节器1212包括PID调节器。第一限幅器1213限制第一调节信号的电压幅度，并将限制幅度后的第一调节信号传输至调制电路130，调制电路130通过相应的调制模式对限制幅度后的第一调节信号进行调制，生成调制信号传输至逆变电路112，控制逆变电路112开关元件的开关频率，从而控制输出电流电压。通过单电压反馈结合调制电路130的调制模式切换，能够生成恒定的电压以及恒定的电流，并且能够对电压以及电流进行更加精准的控制。

在其中一个实施例中，请参阅图6，图6为另一个实施例中高压直流电源100的结构示意图。

本实施例在前一个实施例的基础上增加电流反馈调节，所述反馈电路120还包括第二反馈单元122；所述第二反馈单元122包括第二比较器1221、第二调节器1222以及第二限幅器1223；所述第二比较器1221的第一输入端与所述谐振电路113的输出端连接，所述第二比较器1221的第二输入端与所述第一限幅器1213的输出端连接，用于将谐振腔电流与第一限幅器1213输出的电流进行比较；所述第二调节器1222的输入端与所述第二比较器1221的输出端连接，用于对所述第二比较器1221的输出端电压进行比例积分电压调节；所述第二限幅器1223的输入端与所述第二调节器1222输出端连接，所述第二限幅器1223的输出端与所述调制电路130的输入端连接，用于限制所述第二调节器1222的输出端电压波幅。

具体地，反馈电路120包括第一反馈单元121以及第二反馈单元122，也就是本实施例中反馈电路120为电压电流双反馈。第一比较器1211的第一输入端接入充电电容116的电压，第一比较器1211的第二输入端接入参考电压，第一比较器1211将充电电容116的电压值与参考电压值进行比较，生成第一比较信号，并将第一比较信号传输至第一调节器1212。第一调节器1212对第一比较信号进行比例积分电压调节，生成第一调节信号，并将第一调节信号传输至第一限幅器1213。第一调节器1212包括PID调节器。第一限幅器1213限制第一调节信号的电压幅度，并将限制幅度后的第一调节信号传输至第二比较器1221。第二比较器1221的第一输入端接入谐振电路113的谐振腔电流，第二比较器1221的第二输入端接入限制幅度后的第一调节信号，将谐振腔电流与第一调节信号的电流进行比较，生成第二比较信号，并将第二比较信号传输至第二调节器1222。第二调节器1222对第二比较信号进行比例积分电压调节，生成第二调节信号，并将第二调节信号传输至第二限幅器1223。第二调节器1222包括PID调节器。第二限幅器1223限制第二调节信号的电压幅度，并将限制幅度后的第二调节信号传输至调制电路130，调制电路130通过相应的调制模式对限制幅度后的第二调节信号进行调制，生成调制信号传输至逆变电路112，控制逆变电路112开关元件的开关频率，从而控制输出电流电压。通过电压电流双反馈结合调制电路130的调制模式切换，双闭环控制能够进一步的提高电压电流的控制精度，以实现恒流充电的电特性。

常规高压直流电源由于升压变压器和整流桥等存在的寄生电容因素，而使得充电过程有非恒流和充电结束时电压存在超调的情况，如图7所示，本实施例为了实现更好的恒流特性，采用电压电流双闭环控制模式，使用电流内环来控制电流特性，同时引入PWM和PFM混合控制的方法来实现电压控制，其中，PWM为脉冲宽度调制，PFM为频率调制。在正常的电容充电过程中使用PWM方式控制充电过程中的电压，在电压即将上升至设定值时，转换为PFM方式控制电压，从而抑制电压达到设定值时的过冲和震荡，实现高精度的控制。

在其中一个实施例中，请参阅图8，图8为另一个实施例中高压直流电源100的结构示意图。

高压直流电源100还包括电压前馈电路140；所述电压前馈电路140的输入端与所述三相整流电路111的输出端连接，所述电压前馈电路140的输出端与所述调制电路130的输入端连接，所述电压前馈电路用于补偿所述调制电路生成的所述调制信号。

具体地，高压直流电源100用于采集三相整流电路111输出端的电压，并将所述电压传输至调制电路130，形成前馈补偿器，并与反馈电路120构成的反馈补偿器级联。在调制电路中，前馈补偿器用来调整已由反馈补偿器计算出的占空比控制信号。高压直流电源100增加了电压前馈的控制方式。通过采集三相整流电路111的输出端电压，将该电压传输至调制电路130，用以加速系统的控制响应。采用电压前馈的控制技术，对于输入电压的瞬时变化，能够做到快速的调节，提高控制精度。电压前馈的控制技术既不需要等待系统检测到输出误差，也不需要给定电压指令来进行响应，避免了控制系统的主要延时，无论对于输入侧电压引起的扰动带来的电压控制精度，还是输入侧的故障响应及时性，都有很大的帮助。

在其中一个实施例中，变压电路114包括变压器；所述变压器采用双组份灌封树脂进行灌封。高压直流电源100的变压电路114中的变压器的设计是一个技术难点，为了耗散变压器产生的铁损和铜损，往往需要很多大功率的风扇对变压器进行散热。但使用大功率的风扇，一是增加了成本，二是增大了体积，三是风扇本身属于损耗部件，其寿命是有限的，需要定期进行维护和更换，进一步的增大了成本和复杂性。本实施例中的变压器采用了一种新型的变压器绕法并且采用双组份灌封树脂进行灌封，节省了大功率的风扇，降低了成本，提高了散热效果，进一步的提高了可靠性。更具体地，变压器采用次级绕组包围初级绕组的方法，在保证变压器绝缘和漏抗指标的情况下，增加了一次侧和二次侧的绕组匝数，从而增加了励磁电感，并尽可能地增大高压绕组的层间距离和绕组层数，减少分布电容。整个变压器采用一种高导热、高耐温、阻燃型双组分灌封树脂进行灌封，并放置在冷板上，通过冷板对变压器进行散热。这种灌封的变压器具有金属外壳，可以最大地增大接触表面积，提高散热效果。

上述实施例中高压直流电源的设计使电流和电压更加的稳定，并且提高了电源的稳定性：

1.采用电压电流双闭环设计以及脉冲宽度调制和频率调制相结合的控制方式实现了高压直流电源恒流充电的电特性。

2.采用脉冲宽度调制和频率调制相结合的控制方式，能够抑制电压到达设定值时的过冲和震荡，实现高精度的电压控制。

3.采用电压前馈电路避免了控制系统的主要延时。

4.采用电压前馈电路以及反馈电路的设计，提高了电压控制的精度。

5.对变压器采用双组份灌封树脂进行灌封，节省了冷却风扇，降低了成本，提高了可靠性。

在其中一个实施例中，提供了一种高压脉冲调制器，高压脉冲调制器包括：开关单元、脉冲变压器以及上述任一实施例中所述的高压直流电源100，所述高压直流电源、开关单元以及脉冲变压器依次连接。本实施例的高压脉冲调制器的性能更加稳定，能够提供功率足够大并且具有一定重复频率以及脉冲宽度的脉冲电压。在其中一个实施例中，请参阅图9，图9为一个实施例中高压脉冲调制器的结构示意图。

高压脉冲调制器还包括电源控制电路400；所述电源控制电路400分别与所述高压直流电源100以及开关单元200连接，用于根据所述开关单元200的状态生成电源控制信号，所述电源控制信号用于控制高压直流电源100的工作状态。

所述电源控制电路400、反馈电路120和调制电路130，可以共同设置在一块电路板上，还可以单独设置在不同的电路板上。所述电源控制电路400，还用于若所述开关单元200的状态为放电开关开通，则生成充电禁用信号，用于控制高压直流电源100禁止放电。此时，电容充电电路不再工作，从而避免来自开关单元200产生的高压可能带来的损坏。

电源控制电路400还可以控制脉冲调制器中放电开关200的触发信号和频率信号。

具体地，高压直流电源100作为高压脉冲调制器的重要组成部件，其可靠性要求是非常高的。高压直流电源100在充电过程中短路、开路等故障模式下通常会导致很高的失效率，可靠性较低。因此，电源控制电路400还用于若所述充电电容116的状态为放电状态，则生成禁用信号，即产生充电禁用信号，用于控制所述高压直流电源100与放电回路断开连接。充电电容116的状态不为放电状态，则生成使能信号，高压直流电源100继续为充电电容116充电，包括放电后再恢复至给定电压的大电流快速充电和给定电压维持阶段的小电流充电。电源控制电路400优选的可以为数字控制芯片，通过数字控制芯片产生连锁保护信号，在脉冲输出期间关闭电源，能够大大的提高电源的可靠性，并且通过数字控制芯片能够使控制更加的精准。如图10所示，调制器频率信号是调制器开关单元中开关器件的驱动信号频率。充电禁用信号是禁止充电电源进行充电的使能/禁用信号，也就是高电平时为禁用信号，低电平时为使能信号。调制器触发信号是开关单元中开关的触发信号。在充电禁用信号为低电平时对充电电容116进行充电，在充电禁用信号为高电平时，断开充电。通过设置电源控制电路，能够对高压脉冲调制器脉冲工作流的中的电源进行保护。

在其中一个实施例中，提供了一种放疗设备，包括上述的高压脉冲调制器。该放疗设备具有更高的放射精度。

以上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发明专利范围的限制。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 (12)

1.一种高压直流电源，其特征在于，所述高压直流电源包括：电容充电电路、反馈电路以及调制电路；

所述电容充电电路用于为电容充电，所述电容在完成充电后对外放电；

所述反馈电路与所述电容充电电路以及调制电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并将所述电路参数传输至调制电路；

所述调制电路与所述电容充电电路连接，用于采集电容充电电路的电路参数，并根据所述电路参数调整调制模式，根据电路参数以及调整后的调制模式生成调制信号传输至电容充电电路。

2.根据权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于，

所述调制电路，用于采集电容充电电路的电路参数，若所述电路参数满足第一预设条件，则调整所述调制模式为第一调制模式；若所述电路参数满足第二预设条件，则调整所述调制模式为第二调制模式。

3.根据权利要求2所述的高压直流电源，其特征在于，

所述调制电路，用于通过采集电容充电电路的输出电压，若所述输出电压小于预设比例的预设电压值，则对所述电路参数进行脉冲宽度调制，生成调制信号传输至电容充电电路；若所述输出电压大于等于预设比例的预设电压值，则对所述电路参数进行频率调制，生成调制信号传输至电容充电电路。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高压直流电源，其特征在于，所述电容充电电路包括依次连接的三相整流电路、逆变电路、谐振电路、变压电路、输出整流电路以及充电电容；所述三相整流电路的输入端接入电网；所述反馈电路的输入端连接于所述充电电容，所述反馈电路的输出端连接于所述调制电路的输入端，所述调制电路的输出端连接于所述逆变电路。

5.根据权利要求4所述的高压直流电源，其特征在于，所述反馈电路包括第一反馈单元；

所述第一反馈单元包括第一比较器、第一调节器以及第一限幅器；

所述第一比较器的第一输入端与所述充电电容连接，所述第一比较器的第二输入端接入参考电压，用于将电容电压与参考电压进行比较；

所述第一调节器的输入端与所述第一比较器的输出端连接，用于对所述第一比较器的输出端电压进行比例积分电压调节；

所述第一限幅器的输入端与所述第一调节器输出端连接，所述第一限幅器的输出端与所述调制电路的输入端连接，用于限制所述第一调节器的输出端电压波幅。

6.根据权利要求5所述的高压直流电源，其特征在于，所述反馈电路还包括第二反馈单元；

所述第二反馈单元包括第二比较器、第二调节器以及第二限幅器；

所述第二比较器的第一输入端与所述谐振电路的输出端连接，所述第二比较器的第二输入端与所述第一限幅器的输出端连接，用于将谐振腔电流与第一限幅器输出的电流进行比较；

所述第二调节器的输入端与所述第二比较器的输出端连接，用于对所述第二比较器的输出端电压进行比例积分电压调节；

所述第二限幅器的输入端与所述第二调节器输出端连接，所述第二限幅器的输出端与所述调制电路的输入端连接，用于限制所述第二调节器的输出端电压波幅。

7.根据权利要求4所述的高压直流电源，其特征在于，所述高压直流电源还包括电压前馈电路；

所述电压前馈电路的输入端与所述三相整流电路的输出端连接，所述电压前馈电路的输出端与调制电路的输入端相连，所述电压前馈电路用于补偿所述调制电路生成的所述调制信号。

8.根据权利要求4所述的高压直流电源，其特征在于，所述变压电路包括变压器；

所述变压器采用双组份灌封树脂进行灌封。

9.一种高压脉冲调制器，其特征在于，所述高压脉冲调制器包括：开关单元、脉冲变压器以及权利要求1-8中任一项所述的高压直流电源，所述高压直流电源、开关单元以及脉冲变压器依次连接。

10.根据权利要求9所述的高压脉冲调制器，其特征在于，所述高压脉冲调制器还包括电源控制电路；

所述电源控制电路分别与所述高压直流电源以及开关单元连接，用于根据所述开关单元的状态生成电源控制信号，所述电源控制信号用于控制高压直流电源的工作状态。

11.根据权利要求10所述的高压脉冲调制器，其特征在于，

所述电源控制电路，还用于若所述开关单元的状态为放电开关开通，则生成充电禁用信号，用于控制高压直流电源禁止放电。

12.一种放疗设备，其特征在于，包括权利要求9-11中任一项所述的高压脉冲调制器。

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