DE10329064A1

DE10329064A1 - Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem und -Verfahren

Info

Publication number: DE10329064A1
Application number: DE10329064A
Authority: DE
Inventors: Robert Louis Steigerwald; Vinod John; Milan Zarko Fort Collins Ilic
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-02-05
Also published as: FR2845211A1; US6556462B1; FR2845211B1; JP2004056997A

Abstract

Ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem umfasst eine Eingangsgleichrichteinrichtung (120), eine Umformereinrichtung (180) und eine Booster-Schaltung (150). Die Eingangsgleichrichteinrichtung ist konfiguriert, um eine Eingangswechselspannung gleichzurichten. Die Umformereinrichtung ist konfiguriert, um eine Ausgangsspannung für das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem zu erzeugen. Die Umformereinrichtung umfasst mehrere Umformerschalter (261, 262, 263, 264) und inverse parallele Dioden (271, 272, 273 und 274). Die Booster-Schaltung umfasst eine Induktivität (250) und zumindest einen Umformerschalter (262) und eine inverse parallele Diode (271) der Umformereinrichtung. Die Induktivität ist zwischen der Eingangsgleichrichteinrichtung und der Umformereinrichtung gekoppelt. Die Booster-Schaltung ist konfiguriert, um die Zufuhr eines Booster-Stroms durch die Induktivität zu steuern, so dass er diskontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel kleiner als ein vorbestimmter Bruchteil eines Gleichspannungspegels über dem Umformer ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der vorbestimmte Bruchteil des Gleichspannungspegels ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem bzw. -Stellersystem, und insbesondere ein Verfahren sowie ein Gerät zur Erzeugung einer Ausgabe mit einer Hoher-Leistungsfaktor-Eingabe.
Viele Vorrichtungen, wie beispielsweise Röntgengeräte, Ultraschallenergieversorgungen und elektronisch kommutierte Motoren (ECM) arbeiten mit einer Leistung bzw. einem Strom, die/der von externen Wechselstrom-Leistungsübertragungsleitungen gezogen wird. Umformersystemsysteme oder Umwandlungssysteme sind üblicherweise ausgelegt, Leistung von den Leistungsübertragungsleitungen zu ziehen bzw. zu beziehen und die Leistung derartigen Vorrichtungen bereitzustellen. Üblicherweise sind derartige Umformersysteme nicht rein widerstandsbehaftet oder linear. Folglich weisen die Strom- und Spannungskomponenten der Leistung eine Nacheilung oder Voreilung zueinander auf und können von gewünschten sinusförmigen Wellenformen wesentlich abweichen.
Ein Leistungsfaktor ist eine Funktion des quadratischen Mittelwerts oder Effektivwerts von Strom- und Spannungskomponenten der Leistung. Mathematisch ist der Leistungsfaktor als Kosinus des Phasenwinkels zwischen der Spannungskomponente und Stromkomponente der Leistung definiert. Nicht-lineare Lasten, wie beispielsweise Gleichrichterschaltungen, ziehen bzw. beziehen ebenso einen nicht-sinusförmigen Strom von dem Umformersystem. Da derartige Ströme im Allgemeinen keine nutzbare Leistung erzeugen, tragen sie ebenso zu der Verkleinerung des Leistungsfaktors bei. Es ist oftmals wünschenswert, einen hohen Leistungsfaktor beizubehalten, um eine maximale Leistung pro Stromeinheit von der Wechselstrom-Leistungsübertragungsleitung zu ziehen. Ein niedriger Leistungsfaktor hat unerwünschte Übertragungsverluste und ein niedriges Systemleistungsvermögen zur Folge.
Herkömmliche Umformerschaltungen, die ausgelegt sind, bei der Aufrechterhaltung eines hohen Leistungsfaktors zu unterstützen, umfassen typischerweise Eingangs- und Ausgangsstufen. Die Eingangsstufe und die Ausgangsstufe einer Umformerschaltung sind üblicherweise unter Verwendung von Hochleistungsschaltern verbunden. Hochleistungsschalter sind typischerweise teuer und tragen folglich zu den Kosten der Umformerschaltung bei.
Zusätzlich umfassen Umformerschaltungen im Allgemeinen relativ große elektrolytische Kondensatoren, die periodisch geladen werden müssen. Die Ladungsschaltungen derartiger Umformerschaltungen werden üblicherweise unter Verwendung von zusätzlichen Ladevorrichtungen, wie beispielsweise Schaltschützen, Ladewiderständen oder Kombinationen hiervon, geladen. Derartige zusätzliche Ladevorrichtungen tragen ebenso zu den Kosten der Umformerschaltungen bei.

Folglich ist ein Verfahren sowie ein Gerät zur Erzeugung einer Ausgabeleistung wünschenswert, die einen hohen Leistungsfaktor zur Folge haben, während die Kosten zur Implementierung minimiert sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Kurz gesagt umfasst gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformer eine Eingangsgleichrichteinrichtung, eine Umformereinrichtung und eine Booster-Schaltung. Die Eingangsgleichrichteinrichtung ist zur Gleichrichtung einer Eingangswechselspannung konfiguriert. Die Umformereinrichtung ist zur Erzeugung einer Ausgangsspannung für das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem konfiguriert und umfasst Umformerschalter und inverse parallele Dioden. Die Booster-Schaltung umfasst eine Induktivität und zumindest einen Umformerschalter sowie zumindest eine inverse parallele Diode der Umformereinrichtung. Die Induktivität ist zwischen der Eingangsgleichrichteinrichtung und der Umformereinrichtung gekoppelt. Die Booster-Schaltung ist zur Steuerung der Zufuhr eines Booster-Stroms über die Induktivität konfiguriert, diskontinuierlich zu sein, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich zu sein, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einer Hoher-Leistungsfaktor-Eingabe. Das Verfahren umfasst ein Gleichrichten einer Eingangswechselspannung sowie ein Verwenden der gleichgerichteten Eingangswechselspannung, um einen Booster-Strom zu erhalten. Die Zufuhr eines Booster-Stroms wird gesteuert, diskontinuierlich zu sein, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich zu sein, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist. Die gesteuerte Zufuhr des Booster-Stroms wird zur Erzeugung der Ausgangsspannung verwendet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt einen Hochspannungsgenerator zur Ansteuerung einer Röntgenröhre bereit mit einer Eingangsgleichrichteinrichtung, einer Umformereinrichtung und einer Booster-Schaltung. Die Eingangsgleichrichteinrichtung ist zur Gleichrichtung einer Eingangswechselspannung konfiguriert. Die Umformereinrichtung ist zur Zufuhr einer Ausgangsspannung für die Röntgenröhre konfiguriert und umfasst Umformerschalter und inverse parallele Dioden. Die Booster-Schaltung umfasst eine Induktivität und zumindest einen Umformerschalter sowie zumindest eine inverse parallele Diode der Umformereinrichtung. Die Induktivität ist zwischen der Eingangsgleichrichteinrichtung und der Umformereinrichtung gekoppelt. Die Booster-Schaltung ist zur Steuerung der Zufuhr eines Booster-Stroms über die Induktivität konfiguriert, wobei der Strom diskontinuierlich ist, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt ein System bereit, das eine Ausgangsspannung erzeugt, welches eine Einrichtung zur Gleichrichtung einer Eingangswechselspannung und eine Einrichtung zur Verwendung der gleichgerichteten Eingangswechselspannung umfasst, um einen Booster-Strom zu erhalten. Das System umfasst eine Einrichtung zur Steuerung der Zufuhr des Booster-Stroms, diskontinuierlich zu sein, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich zu sein, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist. Das System umfasst eine Einrichtung zur Erzeugung der Ausgangsspannung, während eine Hoher-Leistungsfaktor-Eingabe beibehalten wird, unter Verwendung der gesteuerten Zufuhr des Booster-Stroms.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden besser ersichtlich, wenn die nachstehende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile innerhalb der Zeichnung darstellen, gelesen wird. Es zeigen:
1 ein Schaltungsdiagramm, das ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
2 eine grafische Darstellung eines Booster-Stroms unter Bedingungen, bei denen ein Tiefsetz- bzw. Buck-Schalter in einem leitenden Zustand oder der EIN-Position ist und ein Momentanspannungspegel einer Eingangswechselspannung kleiner als die Hälfte eines Spannungspegels über einem Ladungskondensator ist,
3 eine grafische Darstellung eines Booster-Stroms aus der Schaltung gemäß 2, wenn ein Buck-Schalter mit einem Tastverhältnis von 0,8 betrieben wird und ein Momentanspannungspegel einer Eingangswechselspannung kleiner als die Hälfte eines Spannungspegels über einem Ladungskondensator ist,
4 eine grafische Darstellung eines Booster-Stroms aus der Schaltung gemäß 2, wenn ein Buck-Schalter mit einem Tastverhältnis von 0,8 betrieben wird und ein Momentanspannungspegel einer Eingangswechselspannung größer als die Hälfte eines Spannungspegels über einem Ladungskondensator ist, und
5 ein Blockschaltbild, das bestimmte funktionale Bauelemente eines Ausführungsbeispiels eines Röntgengeräts veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist ein Schaltungsdiagramm gezeigt, das ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem bzw. -Stellersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die funktionalen Bauelemente des Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystems 100 sind als eine Eingangsgleichrichteinrichtung oder ein Eingangsgleichrichter 120, eine Hochsetzschaltung bzw. Booster-Schaltung 150, eine Steuerungsschaltung 160 und eine Umformereinrichtung oder ein Umformer 180 gezeigt. Das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem 100 ist insbesondere zur Zufuhr von Leistung zu verschiedenen Vorrichtungen, wie beispielsweise Röntgengeräten und Ultraschallenergieversorgungen, nützlich, während beispielsweise ein hoher Leistungsfaktor bei dem Eingang beibehalten wird. Jedes Bauelement ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
Die Eingangsgleichrichteinrichtung 120 richtet eine Eingangswechselspannung gleich, um eine entsprechende gleichgerichtete Spannung zu erzeugen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Eingangswechselstrom von einer Einzelphasen-Wechselstromübertragungsleitung mit relativ niedriger Strombemessung (typischerweise etwa 15–20 Ampere) erhalten. Die gleichgerichtete Spannung wird der Booster-Schaltung 150 bereitgestellt. Die Booster-Schaltung 150 erzeugt einen Booster-Strom bzw. Hochsetzstrom entsprechend dem Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung. Die Steuerungsschaltung 160 wird typischerweise verwendet, um die verschiedenen Schalter zu steuern, die in der Booster-Schaltung 150 und der Umformereinrichtung 180 vorhanden sind. Die Steuerungsschaltung 160 kann digitale Bauelemente, analoge Bauelemente oder eine Kombination von digitalen und analogen Bauelementen umfassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Umformereinrichtung 180 einen ersten Abschnitt 172, eine Ladungsspeicherschaltung 176 und einen zweiten Abschnitt 178. Beispiele der Ladungsspeicherschaltung 176 umfassen Kondensatoren und Batterien. Der erste Abschnitt 172 veranlasst, dass der Booster-Strom die Ladungsspeicherschaltung lädt. Der zweite Abschnitt 178 arbeitet zusammen mit dem ersten Abschnitt, um Strom von der in der Ladungsspeicherschaltung 176 und der Booster-Schaltung 150 gespeicherten Ladung zu ziehen bzw. zu beziehen, um eine entsprechende Ausgangsspannung bei Leitungen 298 und 299 zu erzeugen.
In 1 ist zusätzlich ein Implementierungsbeispiel eines ausführlicheren Ausführungsbeispiels des Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystems 100 veranschaulicht, bei dem das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem eine Vollbrückengleichrichteinrichtung bzw. einen Vollbrückengleichrichter 210, eine Gleichrichterdiode 220, einen Nebenschlusskondensator bzw. Shunt-Kondensator 215, einen Tiefsetzschalter bzw. Buck-Schalter 230, eine Tiefsetzdiode bzw. Buck-Diode 240, eine Induktivität oder Spule 250, eine Steuerungsschaltung 160, einen ersten Umformerschalter 261, einen zweiten Umformerschalter 262, einen dritten Umformerschalter 263, einen vierten Umformerschalter 264, eine erste inverse parallele Diode oder parallele Sperrdiode 271, eine zweite inverse parallele Diode oder parallele Sperrdiode 272, eine dritte inverse parallele Diode oder parallele Sperrdiode 273 sowie eine vierte inverse parallele Diode oder parallele Sperrdiode 274, einen Ladungskondensator 280, einen ersten Umformerkondensator 285 und einen zweiten Umformerkondensator 286 umfasst.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Eingangsgleichrichteinrichtung die Vollbrückengleichrichteinrichtung 210, die Gleichrichterdiode 220 und den Nebenschlusskondensator 215. Die Vollbrückengleichrichteinrichtung 210 ist dargestellt, Brückendioden 211, 212, 213 und 214 zu umfassen. Die Brückendiode 211 ist mit der Brückendiode 212 bei einer Verbindung 205 verbunden. Auf ähnliche Weise ist die Brückendiode 213 mit der Brückendiode 214 bei einer Verbindung 206 verbunden. Die Wechselstromübertragungsleistungsleitungen sind jeweils mit den Verbindungen 205 und 206 verbunden. Der Nebenschlusskondensator 215 ist parallel über die Ausgangsseite der Vollbrückengleichrichteinrichtung gekoppelt. Die Gleichrichterdiode 220 ist in Reihe geschaltet zwischen der Ausgangsseite des Nebenschlusskondensators und der Eingangsseite der Booster-Schaltung gekoppelt. Die Gleichrichterdiode 220 ist somit konfiguriert, zu verhindern, dass sich die bei der Ladungsspeicherschaltung 150 vorhandene Ladung über den Nebenschlusskondensator 215 entlädt.
Der Umformer 180 umfasst den ersten Abschnitt 172, die Ladungsspeicherschaltung 176 und den zweiten Abschnitt 178. Die Ladungsspeicherschaltung 176 ist parallel über den ersten Abschnitt 172 gekoppelt und eine Gleichspannung wird über der Ladungsspeicherschaltung gemessen. In 1 ist die Ladungsspeicherschaltung durch einen Ladungskondensator 280 dargestellt.
Der erste Abschnitt umfasst den ersten Umformerschalter 261 und den zweiten Umformerschalter 262. Der erste Umformerschalter ist über die erste inverse parallele Diode 271 gekoppelt und der zweite Umformerschalter ist über die zweite inverse parallele Diode 272 gekoppelt. Der erste Umformerschalter und der zweite Umformerschalter sind miteinander bei einer ersten Verbindung 260 gekoppelt.
Auf ähnliche Weise umfasst der zweite Abschnitt 178 den dritten Umformerschalter 263, der über die dritte inverse parallele Diode 273 gekoppelt ist, und den vierten Umformerschalter 264, der über die vierte inverse parallele Diode 274 gekoppelt ist. Zusätzlich ist der dritte Umformerschalter 263 über den ersten Umformerkondensator 285 gekoppelt und der vierte Umformerschalter 264 ist über den zweiten Umformerkondensator 286 gekoppelt. Der dritte Umformerschalter und der vierte Umformerschalter sind miteinander bei einer zweiten Verbindung 270 gekoppelt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Hochsetz- oder Booster-Schaltung 150 die Induktivität bzw. Spule 250, den zweiten Umformerschalter 262 und die erste inverse parallele Diode 271. Die Induktivität 250 ist mit der Eingangsgleichrichteinrichtung 120 über den Tiefsetz- bzw. Buck-Schalter 230 verbunden. Die Buck- Diode 240 ist parallel über den Nebenschlusskondensator 215 gekoppelt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Steuerungsschaltung 160 verwendet, um den Buck-Schalter 230 sowie die Umformerschalter 261, 262, 263 und 264 zu steuern.
Die Art und Weise, in der die vorstehend genannten Bauelemente des Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystems 100 arbeiten, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, während ein hoher Leistungsfaktor bei der Eingangswechselstromleitung beibehalten wird, ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
Wenn das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem 100 zuerst in Betrieb gesetzt wird, d.h. eingeschaltet wird, ist die Ladung bei dem Ladungskondensator 280 gleich null. Der Ladungskondensator 280 wird auf einen gewünschten Wert geladen, indem Gate-Elektroden-Ansteuerungssignale für den Buck-Schalter 230 und den zweiten Umformerschalter 262 des Hoher-Leistungsfaktor-Steuerungssystems 100 gesteuert werden. Der Buck-Schalter 230 wird zur Begrenzung des Stroms in den Kondensator 280 verwendet, wenn die Spannung des Kondensators 280 kleiner als die Momentanspannung der Eingangswechselspannung ist.
Die Vollbrückengleichrichteinrichtung 210 arbeitet, um die Eingangswechselspannung, die sowohl positive als auch negative Komponenten umfasst, gleichzurichten und eine entsprechende gleichgerichtete Spannung, die lediglich positive Komponenten umfasst, zu erzeugen. Die gleichgerichtete Spannung wird über die Gleichrichterdiode 220 und den Buck-Schalter 230 zu der Induktivität 250 bei der Leistungsleitung 125 geleitet. Der Nebenschlusskondensator 215 stellt einen Weg für Hochfrequenz-Brummströme bereit, die erzeugt werden, wenn der Buck-Schalter 230 aus- und eingeschaltet wird, um den Strom in die Induktivität 250 zu steuern.
Die Induktivität 250 empfängt die gleichgerichtete Spannung und erzeugt einen entsprechenden Booster-Strom in einer Leitung 158. Der Booster-Strom ist entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich in Abhängigkeit von dem Momentanspannungspegel und einem Referenzspannungspegel. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Referenzspannungspegel ein Bruchteil des Gleichspannungspegels über dem Ladungskondensator. Wenn der Momentanspannungspegel kleiner als der Bruchteil des Gleichspannungspegels über der Ladungsspeicherschaltung ist, ist der Booster-Strom diskontinuierlich. Demgegenüber ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Bruchteil des Gleichspannungspegels über der Ladungsspeicherschaltung ist, der Booster-Strom kontinuierlich.
Wie es hier verwendet wird, bedeutet "kontinuierlich", dass der Booster-Strom lediglich Werte ungleich Null aufweist. "Diskontinuierlich" bedeutet, dass der Strom verschiedene Werte aufweist, die Null-Werte umfassen. Der Bruchteil ist proportional zu dem Tastverhältnis des ersten Abschnitts. Das Tastverhältnis ist als das Verhältnis der Zeitdauer eines Schalters, wenn der Schalter EIN bzw. eingeschaltet ist, zu der Gesamtzeitdauer des Schalters definiert. In einem Beispiel ist das Tastverhältnis unter Verwendung der nachstehenden Gleichung bestimmt: Tastverhältnis = Tein/(Tein + Taus) Gleichung (1) wobei Tein eine Zeit darstellt, wenn der Schalter EIN ist, und Taus eine Zeit darstellt, wenn der Schalter AUS bzw. ausgeschaltet ist.
Wenn beispielsweise ein Schalter für 0,5 Sekunden EIN ist und für 0,5 Sekunden AUS ist, ist das Tastverhältnis des Schalters gleich 0,5/(0,5 + 0,5) oder 50%.
Die Beziehung zwischen dem vorbestimmten Bruchteil und dem Tastverhältnis ist durch die nachstehende Gleichung gezeigt: V(dc)/V(in) < 1/(1-D) Gleichung (2) wobei V(dc) einen Spannungspegel über der Ladungsspeicherschaltung darstellt, V(in) einen Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung darstellt und D das Tastverhältnis darstellt.
Durch Umstellen von Gleichung (2) wird die nachstehende Gleichung erhalten: V(in) < (1-D)V(dc) Gleichung (3)
Aus Gleichung (3) ist der Wert von (1-D) gleich dem Bruchteil des Gleichspannungspegels über dem Kondensator.
Somit ist, wenn der Schalter 262 des ersten Abschnitts 172 mit einem Tastverhältnis von 80% betrieben wird, der Bruchteil gleich 0,2. Somit ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als 0,2 mal V(dc) ist, der Booster-Strom kontinuierlich.
Somit ist der Buck-Schalter konfiguriert, um in einen leitenden Zustand, d.h., der Buck-Schalter ist EIN, synchron mit dem zweiten Umformerschalter 262 zu schalten und in einen nicht-leitenden Zustand, d.h., der Buck-Schalter ist AUS, zu schalten, wenn der Booster-Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der vorbestimmte Wert gleich einem Referenzstrom, der proportional zu der Eingangswechselspannung ist. Die Steuerungsschaltung 160 arbeitet, um den Booster-Strom mit dem Referenzstrom zu vergleichen. Wenn der Booster-Strom den Referenzstrom überschreitet, wird der Buck-Schalter AUS-geschaltet.
Die Umformerschalter 261 und 262 arbeiten in einer sich gegenseitig ergänzenden Weise. Wenn 262 eingeschaltet ist, ist 261 ausgeschaltet, und umgekehrt. Die Steuerungsschaltung 160 führt die Gate-Elektroden-Ansteuerungssignale für die Schalter zu und stellt sicher, dass niemals ein gleichzeitiges Leiten vorliegt, wie es einfach zu verstehen ist.
Wenn der Buck-Schalter 230 AUS-geschaltet ist, zirkuliert der Booster-Strom durch den Umformerschalter 262 und die Buck-Diode 240, bis der Umformerschalter 262 AUSgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Booster-Strom gezwungen, durch die inverse parallele Diode 271 zu zirkulieren, was wiederum ein Laden des Ladungskondensators 280 zur Folge hat. Wenn 262 ausgeschaltet wird, wird 261 nach einer kurzen Zeit ebenso eingeschaltet, um sicherzustellen, dass kein gleichzeitiges Leiten gemeinsam mit 262 vorliegt. Somit tragen die Diode 271 und der Schalter 261 jeweils einen Bruchteil des gesamten Stroms in der Induktivität 250 während dieses Intervalls.
Die Umformerschalter 263 und 264, die inversen parallelen Dioden 273 und 274 sowie die Kondensatoren 265 und 286 arbeiten in Verbindung mit den Schaltern 261, 262, den inversen parallelen Dioden 271 und 272 zusammen als eine Vollbrückenumformereinrichtung, um eine Ausgangsleistung von der in dem Ladungskondensator 280 gespeicherten Ladung zu ziehen. Genauer gesagt ist, wenn die Umformerschalter 261 und 264 in einen leitenden Zustand gesetzt sind, d.h., EIN-geschaltet sind, die erzeugte Ausgangsspannung positiv, und wenn die Umformerschalter 262 und 263 EIN-geschaltet sind, ist die erzeugte Ausgangsspannung negativ. Somit schalten die Umformerschalter des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts wechselweise, um die Ausgangsspannung auf den Leitungen 298 und 299 zu erzeugen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen der erste Umformerschalter, der zweite Umformerschalter, der dritte Umformerschalter und der vierte Umformerschalter Leistungsfeldeffekttransistoren.
Die Verzerrung und der Phasenwinkel des Eingangsstroms werden durch die Erfindung in großem Umfang verringert. Wie es gemäß dem Stand der Technik allgemein bekannt ist, ist der Leistungsfaktor proportional zu dem Kosinusphasenwinkel und umgekehrt proportional zu dem quadratischen Mittel des Verzerrungsstroms. Somit ist der Leistungsfaktor der Leistung, die durch das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem geliefert wird, effektiv hoch (typischerweise größer als etwa 85% und in einigen Ausführungsbeispielen größer als etwa 97%).
Die Signalverläufe, die den Booster-Strom entsprechend den unterschiedlichen Betriebszuständen der vorstehend beschriebenen Schaltung darstellen, sind nachstehend in 2, 3 und 4 veranschaulicht. Für die nachstehenden Beispiele sei angenommen, dass der Abschnitt 172 mit einem Tastverhältnis von 50% betrieben wird. Der Buck-Schalter wird mit einem Tastverhältnis von 100 in 2 und mit einem Tastverhältnis von 80% in 3 und 4 betrieben. Der Booster-Strom ist diskontinuierlich, wenn der Momentanspannungspegel kleiner als die Hälfte des Gleichspannungspegels über dem Ladungskondensator ist, und ansonsten kontinuierlich.
In 2 ist eine grafische Darstellung gezeigt, die den Booster-Strom veranschaulicht, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als die Hälfte des Spannungspegels über dem Ladungskondensator 280 ist und der Buck-Schalter 230 mit einem Tastverhältnis von 100 betrieben wird. Der Buck-Schalter 230 wird mit einem Tastverhältnis von 100% betrieben, wenn die Ladungsspeicherschaltung auf einen gewünschten Pegel zu laden ist. In 2 ist ebenso der Spannungspegel bei einem Mittelpunkt des Abschnitts 172 veranschaulicht. Gemäß 2 ist dieser Booster-Strom diskontinuierlich, d.h., der Booster-Strom weist einen Wert gleich Null zwischen verschiedenen Zeitpunkten (beispielsweise zwischen Zeitpunkten 310 und 320) auf.
In 3 ist eine grafische Darstellung gezeigt, die den Booster-Strom veranschaulicht, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als die Hälfte des Spannungspegels über dem Ladungskondensator ist und der Buck-Schalter 230 mit einem Tastverhältnis von 80% betrieben wird. In 3 sind ebenso die Gate-Elektroden-Ansteuerungssignale für den Buck-Schalter 230 und den Umformerschalter 262 veranschaulicht. Der Booster-Strom wird mit einem Wert gleich Null (zwischen Punkten 410 und 420), wenn der Umformerschalter 262 ausgeschaltet ist, und mit einem Wert ungleich Null gezeigt, wenn der Umformerschalter 262 EIN-geschaltet ist (zwischen Punkten 420 und 430).
In 4 ist eine grafische Darstellung gezeigt, die den Booster-Strom veranschaulicht, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung größer als die Hälfte des Spannungspegels über dem Ladungskondensator ist und der Buck-Schalter 230 mit einem Tastverhältnis von 80% betrieben wird. In 4 ist der Booster-Strom kontinuierlich.
Die Ausgangsspannung wird von dem Ladungskondensator 280 gezogen, um die Last zu versorgen. Mit einer geeigneten Steuerung des Buck-Schalters 230 wird der Leistungsfaktor bei dem Eingang erhöht. Das Teilen des Umformerschalters 262 und der inversen parallelen Diode 271 durch die Booster-Schaltung und den Umformer macht das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem preiswerter, während eine Leistung einer Last zugeführt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Hochspannungsgenerator oder eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung zur Ansteuerung einer Röntgenröhre in einem Röntgengerät verwendet. In 5 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das bestimmte funktionale Bauelemente des Röntgengeräts 600 veranschaulicht. Das Röntgengerät 600 ist mit einem Hochspannungsgenerator 650, einer Röntgenröhre 660, einem Kollimator 670, einem Gegenstand oder Objekt 675, einer Erfassungseinrichtung 680 und einer Erfassungseinrichtungsteuereinrichtung 690 gezeigt. Jedes Bauelement ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
Der Hochspannungsgenerator umfasst eine Eingangsgleichrichteinrichtung 610, eine Booster-Schaltung 620 und eine Umformereinrichtung 630. Die Eingangsgleichrichteinrichtung ist konfiguriert, um eine Einzelphasen-Niedrigleistungs-Eingangswechselspannung zu einer entsprechenden gleichgerichteten Spannung gleichzurichten. Die Booster-Schaltung 620 ist an die Eingangsgleichrichteinrichtung gekoppelt und ist konfiguriert, einen diskontinuierlichen Booster-Strom zu erzeugen, wenn der Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und anderenfalls einen kontinuierlichen Booster-Strom zu erzeugen. In einem spezifischeren Ausführungsbeispiel ist der Booster-Strom auch kontinuierlich, wenn der Momentanspannungspegel gleich dem Referenzspannungspegel ist. Die Umformereinrichtung ist an die Booster-Schaltung gekoppelt, um eine Ausgangsspannung an die Röntgenröhre 660 anzulegen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Umformereinrichtung 630 einen ersten Abschnitt 635 sowie eine Batterie 645, wobei die Batterie parallel über dem ersten Abschnitt gekoppelt ist. Die Eingangsgleichrichteinrichtung, die Booster-Schaltung, der erste Abschnitt und ein zweiter Abschnitt des Hochspannungsgenerators können implementiert sein, wie es unter Bezugnahme auf das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem 100 beschrieben ist. In dem Fall des Hochspannungsgenerators wird die Batterie typischerweise als die Ladungsspeicherschaltung verwendet.
Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Umformereinrichtung sind konfiguriert, um die Ausgangspannung zu erzeugen, indem die Ausgangsspannung von der Batterie gezogen wird. Die Ausgangsspannung tritt in kurzen Ausbrüchen bzw. Signalfolgen oder Bursts (typischerweise alle paar Sekunden) auf. Wenn der erste und der zweite Abschnitt die Hochleistungssignalfolgen nicht zuführen, kann der erste Abschnitt mit einem beliebigen Tastverhältnis betrieben werden und kann folglich als ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformer gesteuert werden, um die Batterie zu laden. Zu dieser Zeit kann der zweite Abschnitt ausgeschaltet sein, so dass keine Leistung an das Röntgengerät geliefert wird. Wenn es gewünscht wird, Leistung an die Röntgenröhre zu liefern, arbeitet der zweite Abschnitt in der üblichen Weise, wobei die Leistungssignalfolgen von der Batterie geliefert werden.
Die Leistungssignalfolgen von der Batterie werden der Röntgenröhre 660 bereitgestellt, die wiederum Röntgenstrahlen emittiert. Der Kollimator 670 gibt die Röntgenstrahlen ab, um sie an den Gegenstand 675 weiterzugeben. Ein Anteil der Röntgenstrahlen geht durch den Gegenstand 675 hindurch oder darum herum und trifft auf der Erfassungseinrichtung 680 auf. Die Erfassungseinrichtung 680 wandelt die empfangenen Röntgenstrahlen in elektrische Signale um. Die Erfassungseinrichtungssteuereinrichtung erfasst und verarbeitet die elektrischen Signale, um ein Bild der Merkmale des Gegenstands zu rekonstruieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Eingangswechselspannung von dem Hochspannungsgenerator 650 durch Verwenden eines (nicht gezeigten) Relais entfernt werden, oder, wenn der (nicht gezeigte) Buck-Schalter verwendet wird, der Buck-Schalter kann einfach AUS-geschaltet werden. Für derartige Anwendungen ist die Ladungsleistung viel kleiner als die Signalfolgeleistung, so dass das Relais oder der Buck-Schalter preiswert ist und zu einer Leistungsbemessung gehört, die viel kleiner als die Leistung der Ausgangsspannung ist, was das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem kostenwirksam macht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird an Stelle einer Batterie ein Ladungsspeicherkondensator verwendet. In diesem Fall kann der Kondensator mit einer relativ niedrigen Leistung durch eine Steuerung des ersten Abschnitts geladen werden. Um kurze Hochleistungs-Röntgenimpulse zu liefern, arbeitet der zweite Abschnitt in Verbindung mit dem ersten Abschnitt, während ein Relais oder ein Buck-Schalter die Eingangswechselstromleitung zu dem System entfernt. Auf diese Weise kann ein Niedrigleistungs-Versorgungsanschluss, der allgemein verfügbar ist, den Kondensator laden, wobei ein kurzer Hochleistungs-Röntgenimpuls, der weit über der Fähigkeit der Versorgung liegt, von dem Kondensator geliefert werden kann.
Während lediglich bestimmte Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben worden sind, kann ein Fachmann viele Modifikationen und Änderungen vornehmen. Es ist mithin ersichtlich, dass die beigefügten Patentansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen abdecken sollen, wenn sie in den Bereich der Erfindung fallen.
Wie vorstehend beschrieben ist, umfasst ein Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem eine Eingangsgleichrichteinrichtung (120), eine Umformereinrichtung (180) und eine Booster-Schaltung (150). Die Eingangsgleichrichteinrichtung ist konfiguriert, um eine Eingangswechselspannung gleichzurichten. Die Umformereinrichtung ist konfiguriert, um eine Ausgangsspannung für das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem zu erzeugen. Die Umformereinrichtung umfasst mehrere Umformerschalter (261, 262, 263, 264) und inverse parallele Dioden (271, 272, 273 und 274). Die Booster-Schaltung umfasst eine Induktivität (250) und zumindest einen Umformerschalter (262) und eine inverse parallele Diode (271) der Umformereinrichtung. Die Induktivität ist zwischen der Eingangsgleichrichteinrichtung und der Umformereinrichtung gekoppelt. Die Booster-Schaltung ist konfiguriert, um die Zufuhr eines Booster-Stroms durch die Induktivität zu steuern, so dass er diskontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel kleiner als ein vorbestimmter Bruchteil eines Gleichspannungspegels über dem Umformer ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der vorbestimmte Bruchteil des Gleichspannungspegels ist.

100: Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem
120: Eingangsgleichrichteinrichtung
150: Booster-Schaltung
160: Steuerungsschaltung
172: erster Abschnitt
176: Ladungsspeicherschaltung
178: zweiter Abschnitt 178
180: Umformereinrichtung
210: Vollbrückengleichrichteinrichtung
211: Brückendiode
212: Brückendiode
213: Brückendiode
214: Brückendiode
215: Nebenschlusskondensator
220: Gleichrichtdiode
230: Buck-Schalter
240: Buck-Diode
250: Induktivität
261: erster Umformerschalter
262: zweiter Umformerschalter
263: dritter Umformerschalter
264: vierter Umformerschalter
271: erste inverse parallele Diode
272: zweite inverse parallele Diode
273: dritte inverse parallele Diode
274: vierte inverse parallele Diode
280: Ladungskondensator
285: erster Umformerkondensator
286: zweiter Umformerkondensator
600: Röntgengerät
650: Hochspannungsgenerator
610: Eingangsgleichrichteeinrichtung
620: Booster-Schaltung
630: Umformereinrichtung
635: erster Abschnitt
640: Batterie
636: zweiter Abschnitt
660: Röntgenröhre
670: Kollimator
675: Gegenstand
680: Erfassungseinrichtung
685: Erfassungseinrichtungsteuereinrichtung

Claims

Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem, wobei das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem umfasst: (i) eine Eingangsgleichrichteinrichtung (120), die konfiguriert ist, eine Eingangswechselspannung gleichzurichten, (ii) eine Umformereinrichtung (180), die konfiguriert ist, eine Ausgangsspannung für das Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem zu erzeugen, wobei die Umformereinrichtung Umformerschalter und inverse parallele Dioden umfasst, (iii) eine Booster-Schaltung mit (a) einer Induktivität, die zwischen der Eingangsgleichrichteinrichtung und der Umformereinrichtung gekoppelt ist und (b) zumindest einem Umformerschalter und zumindest einer inversen parallelen Diode der Umformereinrichtung, wobei die Booster-Schaltung konfiguriert ist, die Zufuhr eines Booster-Stroms über die Induktivität zu steuern, so dass er diskontinuierlich ist, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 1, wobei die Eingangsgleichrichteinrichtung eine Vollbrückengleichrichteinrichtung (104), die zum Empfangen der Eingangswechselspannung konfiguriert ist, eine Gleichrichtdiode (220) und einen Nebenschlusskondensator (108) umfasst, wobei der Nebenschlusskondensator parallel über der Ausgangsseite der Vollbrückengleichrichteinrichtung gekoppelt ist und die Gleichrichtdiode in Reihe geschaltet zwischen der Ausgangsseite des Nebenschlusskondensators und der Eingangsseite der Booster-Schaltung gekoppelt ist.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 2, wobei die Gleichrichtdiode konfiguriert ist, zu verhindern, dass sich die Ladungsspeicherschaltung über den Nebenschlusskondensator entlädt.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 1, wobei die Umformereinrichtung einen ersten Abschnitt (172) und eine Ladungsspeicherschaltung (176) umfasst, wobei die Ladungsspeicherschaltung parallel über dem ersten Abschnitt gekoppelt ist, wobei die Referenzspannung gleich einem Bruchteil eines Gleichspannungspegels ist, der über der Ladungsspeicherschaltung gemessen wird.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 4, wobei der erste Abschnitt umfasst: (i) einen ersten Umformerschalter (261), der über einer ersten inversen parallelen Diode (271) gekoppelt ist, und (ii) einen zweiten Umformerschalter (262), der über einer zweiten inversen parallelen Diode (272) gekoppelt ist, wobei der erste Umformerschalter und der zweite Umformerschalter miteinander bei einer ersten Verbindung (260) gekoppelt sind, wobei der erste Umformerschalter und der zweite Umformerschalter konfiguriert sind, einen hohen Leistungsfaktor zu erhalten und die durch die Umformereinrichtung erzeugte Ausgangsspannung zu steuern.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 5, wobei die Booster-Schaltung den zweiten Umformerschalter und die erste inverse parallele Diode umfasst.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 5, wobei die Umformereinrichtung einen zweiten Abschnitt (178) umfasst, wobei der zweite Abschnitt parallel über der Ladungsspeicherschaltung gekoppelt ist.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 7, wobei der zweite Abschnitt einen dritten Umformerschalter (263), der über einer dritten inversen parallelen Diode (273) gekoppelt ist, und einen vierten Umformerschalter (264) umfasst, der über einer vierten inversen parallelen Diode (274) gekoppelt ist, wobei der dritte Umformerschalter und der vierte Umformerschalter miteinander bei einer zweiten Verbindung (270) gekoppelt sind.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 8, wobei die Induktivität an die erste und die zweite Verbindung gekoppelt ist.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 9, wobei die Booster-Schaltung konfiguriert ist, (i) den Booster-Strom dem zweiten Umformerschalter zuzuführen, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist, bis der zweite Umformerschalter in einem nicht-leitenden Zustand ist, und dann (ii) den Booster-Strom dem ersten Umformerschalter und der ersten inversen parallelen Diode zuzuführen, wodurch die Ladungsspeicherschaltung geladen wird.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 10, wobei der Referenzspannungspegel auf der Grundlage eines Tastverhältnisses bestimmt wird, mit dem der erste Abschnitt betrieben wird.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 9, wobei die Umformereinrichtung konfiguriert ist, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die Ausgangsspannung erzeugen, nachdem die Ausgangsspannung in einer sinusförmigen Weise von der Ladungsspeicherschaltung gezogen ist.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 12, wobei die Ladungsspeicherschaltung einen Ladungskondensator (208) umfasst.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 12, wobei die Ladungsspeicherschaltung eine Batterie (640) umfasst.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 13, mit einem Buck-Schalter (230), der an die Booster-Schaltung und die Eingangsgleichrichteinrichtung gekoppelt ist, wobei der Buck-Schalter konfiguriert ist, in einem leitenden Zustand zu sein, wenn dem Hoher-Leistungsfaktor-System eine Leistung zugeführt wird.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 15, wobei der Buck-Schalter konfiguriert ist, in einem nicht-leitenden Zustand zu sein, wenn der Booster-Strom einem vorbestimmten Wert überschreitet.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 15, wobei der Buck-Schalter konfiguriert ist, in einen leitenden Zustand synchron mit dem zweiten Umformerschalter zu schalten.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 17, mit einer Buck-Diode (240), die parallel über dem Buck-Schalter und der Eingangsgleichrichteinrichtung gekoppelt ist, wobei der zweite Umformerschalter und die Buck-Diode konfiguriert sind, dass der Booster-Strom durch sie zirkuliert, wenn der zweite Umformerschalter in einem leitenden Zustand gesetzt ist.
Hoher-Leistungsfaktor-Umformersystem nach Anspruch 17, wobei der erste Umformerschalter, der zweite Umformerschalter, der dritte Umformerschalter, der vierte Umformerschalter und der Buck-Schalter Feldeffekttransistoren umfassen.
Hochspannungsgenerator zur Ansteuerung einer Röntgenröhre, mit (i) einer Eingangsgleichrichteinrichtung (120) die konfiguriert ist, eine Einzelphasen-Niedrigleistungs-Eingangswechselspannung gleichzurichten, (ii) einer Umformereinrichtung (180) zum Anlegen einer Ausgangsspannung für die Röntgenröhre, wobei die Umformereinrichtung Umformerschalter und inverse parallele Dioden umfasst, (iii) einer Booster-Schaltung mit (a) einer Induktivität, die zwischen der Eingangsgleichrichteinrichtung und der Umformereinrichtung gekoppelt ist, und (b) zumindest einem Umformerschalter und zumindest einer inversen parallelen Diode der Umformereinrichtung, wobei die Booster-Schaltung konfiguriert ist, die Zufuhr eines Booster-Stroms über die Induktivität zu steuern, dass er diskontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 20, wobei die Eingangsgleichrichteinrichtung eine Vollbrückengleichrichteinrichtung (104), die konfiguriert ist, die Eingangswechselspannung zu empfangen, eine Gleichrichtdiode (114) und einen Nebenschlusskondensator (108) umfasst, wobei der Nebenschlusskondensator parallel über der Ausgangsseite der Vollbrückengleichrichteinrichtung gekoppelt ist und die Gleichrichtdiode in Reihe geschaltet zwischen der Ausgangsseite des Nebenschlusskondensators und der Eingangsseite der Booster-Schaltung gekoppelt ist.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 20, wobei die Umformereinrichtung einen ersten Abschnitt (172) und eine Batterie umfasst, wobei die Batterie parallel über dem ersten Abschnitt gekoppelt ist, wobei die Referenzspannung gleich einem Bruchteil einer Gleichspannung der Batterie ist.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 21, wobei die Gleichrichtdiode konfiguriert ist, zu verhindern, dass sich die Batterie über den Nebenschlusskondensator entlädt.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 22, wobei der erste Abschnitt umfasst: (i) einen ersten Umformerschalter (261), der über einer ersten inversen parallelen Diode (271) gekoppelt ist, (ii) einen zweiten Umformerschalter (262), der über einer zweiten inversen parallelen Diode (272) gekoppelt ist, wobei der erste Umformerschalter und der zweite Umformerschalter miteinander bei einer ersten Verbindung (260) gekoppelt sind, wobei der erste Umformerschalter und der zweite Umformerschalter konfiguriert sind, einen hohen Leistungsfaktor zu erhalten und die durch die Umformereinrichtung erzeugte Ausgangsspannung zu steuern.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 22, wobei die Umformereinrichtung einen zweiten Abschnitt (178) umfasst, wobei der zweite Abschnitt parallel über der Batterie gekoppelt ist.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 25, wobei der zweite Abschnitt einen dritten Umformerschalter (263), der über einer dritten inversen parallelen Diode (273) gekoppelt ist, und einen vierten Umformerschalter (264) umfasst, der über einer vierten inversen parallelen Diode (274) gekoppelt ist, wobei der dritte Umformerschalter und der vierte Umformerschalter miteinander bei einer zweiten Verbindung (270) gekoppelt sind.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 26, wobei die Induktivität an die erste und die zweite Verbindung gekoppelt ist.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 27, wobei die Booster-Schaltung konfiguriert ist, (i) den Booster-Strom über den zweiten Umformerschalter zuzuführen, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist und bis der zweite Umformerschalter in einen nicht-leitenden Zustand gesetzt ist, und dann (ii) den Booster-Strom über den ersten Umformerschalter und die erste inverse parallele Diode zuzuführen.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 28, wobei die Umformereinrichtung konfiguriert ist, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die Ausgangsspannung erzeugen, nachdem die Ausgangsspannung in kurzen Signalfolgen von der Batterie gezogen ist.
Hochspannungsgenerator nach Anspruch 29, wobei der erste Umformerschalter, der zweite Umformerschalter, der dritte Umformerschalter und der vierte Umformerschalter Leistungsfeldeffekttransistoren umfassen.
Verfahren zum Erzeugen einer Ausgangsspannung mit einem hohen Leistungsfaktor mit Schritten: (i) zum Gleichrichten einer Eingangswechselspannung, (ii) zum Verwenden der gleichgerichteten Eingangswechselspannung, um einen Booster-Strom zu erhalten, (iii) zum Steuern der Zufuhr des Booster-Stroms, so dass er diskontinuierlich ist, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist, und (iv) zum Erzeugen einer Ausgangsspannung unter Verwendung der gesteuerten Zufuhr des Booster-Stroms.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei Schritt (i) einen Schritt zum Gleichrichten der Eingangswechselspannung über eine Gleichrichteinrichtung umfasst und Schritt (ii) einen Schritt zum Erzeugen der Ausgangsspannung über eine Umformereinrichtung umfasst, wobei es ferner einen Schritt zum Verhindern umfasst, dass ein Strom von der Umformereinrichtung zu der Gleichrichteinrichtung fließt.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei Schritt (iii) einen Schritt zum Verwenden einer Booster-Schaltung mit einer Induktivität (250), einem Umformerschalter und einer inversen parallelen Diode umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, mit einem Schritt zum Laden einer Ladungsspeicherschaltung der Umformereinrichtung über den Booster-Strom.
Verfahren nach Anspruch 34, mit einem Schritt zum Ziehen der Ausgangsspannung von der Ladungsspeicherschaltung.
Verfahren nach Anspruch 35, mit einem Schritt zum Schalten zwischen einem Anlegen einer gleichgerichteten Spannung an die Booster-Schaltung synchron mit einem Versetzen eines zweiten Umformerschalters der Umformereinrichtung in einen leitenden Zustand und einem Nicht-Anlegen der gleichgerichteten Spannung an die Booster-Schaltung, wenn der Booster-Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet.
System zur Erzeugung einer Ausgangsspannung mit (i) einer Einrichtung zum Gleichrichten einer Eingangswechselspannung, (ii) einer Einrichtung zur Verwendung der gleichgerichteten Eingangswechselspannung, um einen Booster-Strom zu erhalten, (iii) einer Einrichtung zur Steuerung der Zufuhr des Booster-Stroms, so dass er diskontinuierlich ist, wenn ein Momentanspannungspegel der Eingangswechselspannung kleiner als ein Referenzspannungspegel ist, und kontinuierlich ist, wenn der Momentanspannungspegel größer als der Referenzspannungspegel ist, und (iv) einer Einrichtung zur Erzeugung der Ausgangsspannung, während eine Hoher-Leistungfaktor-Eingabe beibehalten wird, unter Verwendung der gesteuerten Zufuhr des Booster-Stroms.
System nach Anspruch 37, wobei die Einrichtung zum Gleichrichten eine Eingangsgleichrichteinrichtung umfasst und die Einrichtung zur Erzeugung der Ausgangsspannung eine Umformereinrichtung umfasst, wobei es ferner eine Einrichtung zur Verhinderung umfasst, dass Strom von der Umformereinrichtung zu der Gleichrichteinrichtung fließt.
System nach Anspruch 38, wobei (iii) eine Booster-Schaltung mit einer Induktivität (250), einem Umformerschalter und einer inversen parallelen Diode umfasst.
System nach Anspruch 39, mit einer Einrichtung zur Verwendung des Booster-Stroms, um eine Ladungsspeicherschaltung der Umformereinrichtung zu laden.
System nach Anspruch 39, mit einer Einrichtung zum Ziehen der Ausgangsspannung von der Ladungsspeicherschaltung.
Verfahren nach Anspruch 41, mit einer Einrichtung zum Schalten zwischen einem Anlegen einer gleichgerichteten Spannung an die Booster-Schaltung synchron mit einem Versetzen des zweiten Umformerschalters in einen leitenden Zustand und einem Nicht-Anlegen der gleichgerichteten Spannung an die Booster-Schaltung, wenn der Booster-Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet.