CN102340147A

CN102340147A - 一种削弱ct启动对电网冲击的方法

Info

Publication number: CN102340147A
Application number: CN2011102316838A
Authority: CN
Inventors: 陈家新; 杨文强; 程欢; 施广军; 李向坤
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明涉及一种削弱CT启动对电网冲击的方法，该方法由削弱CT启动对电网冲击的装置实现，该装置包括PFC电路，所述PFC电路的输入端与交流电源相连，输出端与连有CT扫描机架驱动电机的逆变器相连；包括以下步骤：在PFC电路的输出端并联局部储能元件，并将局部储能元件与逆变器并联；在CT扫描机架驱动电机启动时，PFC电路和局部储能元件进行放电为CT扫描机架驱动电机供电；在CT扫描机架正常运行后，由PFC电路为CT扫描机架驱动电机供电，并同时为局部储能元件充电。本发明满足CT扫描机架启动时所需的电能，减小了CT扫描机架启动时对电网容量的需求，削弱了对电网的冲击。

Description

一种削弱CT启动对电网冲击的方法

技术领域

本发明涉及CT电力驱动领域，特别是涉及一种削弱CT启动对电网冲击的方法。

背景技术

电子计算机X射线断层扫描(CT：computed tomography，以下简称CT)为三维影像引导工具，在影像引导下放疗概念的革新和应用中扮演着重要的角色，CT具有突出的信息采集能力，同时也造成了CT扫描机架体重过重；使得CT在启动、正常工作时需求的功率差别较大，迫使电网供给大电流而造成电网压降增大；CT启动时对电网造成的冲击过大，增加了CT对电网容量的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种削弱CT启动对电网冲击的方法，在CT启动时降低对电网造成的冲击。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种削弱CT启动对电网冲击的方法，该方法由削弱CT启动对电网冲击的装置实现，该装置包括PFC电路，所述PFC电路的输入端与交流电源相连，输出端与连有CT扫描机架驱动电机的逆变器相连；包括以下步骤：在PFC电路的输出端并联局部储能元件，并将局部储能元件与逆变器并联；在CT扫描机架驱动电机启动时，PFC电路和局部储能元件进行放电为CT扫描机架驱动电机供电；在CT扫描机架正常运行后，由PFC电路为CT扫描机架驱动电机供电，并同时为局部储能元件充电。

所述局部储能元件为超级电容或蓄电池。

所述交流电源为220V交流电源。

所述PFC电路的输入端与交流电源之间还包括整流桥和滤波电容；所述整流桥的输入端与交流电源相连，输出端与滤波电容相连；所述滤波电容并联在所述PFC电路的输入端。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明在不改变原有CT性能、构造的基础上，通过添加一个局部储能元件(例如超级电容或者蓄电池)，通过该局部储能元件来削去启动扫描机架式功率需求的尖峰，改善驱动电源在CT启动时功率输出能力。消弱了CT期中时对电网的冲击，减小了CT对电容容量的需求。

附图说明

图1是本发明所用的CT扫描机架电力驱动结构示意图；

图2是扫描机架驱动电机的工作循环图；

图3是实施例1所用的CT扫描机架电力驱动的结构示意图；

图4是实施例2所用的CT扫描机架电力驱动的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种削弱CT启动对电网冲击的方法，该方法由削弱CT启动对电网冲击的装置实现，如图1所示，包括整流桥1、逆变器2和CT扫描机架驱动电机3；所述整流桥1输入端连有交流电源4，输出端连有滤波电容5，所述逆变器2与CT扫描机架驱动电机3相连，所述装置还包括PFC电路6，所述PFC电路6的输入端与滤波电容5相连，输出端与逆变器2相连。该方法包括以下步骤：在PFC电路6的输出端并联局部储能元件7，并将局部储能元件7与逆变器2并联；在CT扫描机架驱动电机启动时，PFC电路和局部储能元件进行放电为CT扫描机架驱动电机供电；在CT扫描机架正常运行后，由PFC电路为CT扫描机架驱动电机供电，并同时为局部储能元件充电。

不难发现，本发明在不改变原有CT扫描机架性能、构造的基础上，通过添加一个局部储能元件，通过该局部储能元件来削去启动扫描机架式功率需求的尖峰，改善驱动电源在CT启动时功率输出能力，即在扫描机架启动过程中，通过PFC电路与局部储能元件放电同时驱动电机，以满足CT扫描机架启动时所需的电能，减小了CT扫描机架启动时对电网容量的需求，削弱了对电网的冲击。

下面以两个实施例对本发明进一步进行说明。

实施例1：一种基于超级电容的削弱CT启动对电网冲击的方法，该方法由削弱CT启动对电网冲击的装置实现，如图3所示，包括整流桥1、逆变器2和CT扫描机架驱动电机3；所述整流桥1输入端连有220V交流电源4，输出端连有滤波电容5，所述逆变器2与CT扫描机架驱动电机3相连，所述装置还包括PFC电路6，所述PFC电路6的输入端与滤波电容5相连，输出端与逆变器2相连。将超级电容7-1连接在PFC电路6与逆变器2之间，即所述超级电容7-1并联在PFC电路6的输出端，并同时与逆变器2并联，通过超级电容7-1的放电，来辅助PFC电路6来启动CT扫描机架，以弥补PFC电路输出动力不足的弊端，使得CT扫描机架更加平稳、迅速的启动。

图2采用本发明后的扫描机架驱动电机的工作循环图，以美国GE公司生产的Discovery ST CT为实施对象，得知Discovery ST CT扫描机架驱动电机在一个周期内，图中，粗实线为逆变器的输出功率，细实线为电机工作电流，虚线为电网输入电流，方框线为超级电容的电压值。启动时间为t₁，启动功率为p₁，即CT扫描机架启动阶段；稳定运行时间为t₂，稳定运行功率为p₂，即CT扫描机架稳定运行阶段；再生制动时间为t₃，再生制动功率为p₃，即CT扫描机架再生制动阶段；上电停机时间为t₄，上电停机功率为p₄(假设接近为0)，即CT扫描机架怠速停机阶段。从图中可看出在CT扫描机架启动阶段，CT扫描机架驱动电机工作电流要大于电网输入电流。

从图2可知超级电容存储的电压值与电网输入电流叠加后恰好与电机的工作电流相互吻合。其中，超级电容和PFC电路的主要参数可根据以下等式求出。

p_{1} t_{1} = (0.5 * C * U_{2}^{2} - 0.5 * C * U_{1}^{2}) * η_{1} + P_{PFC} * t_{1}

E_all＝p₁t₁+p₂t₂-p₃t₃

P_{PFC} = \frac{E_{all}}{t_{1} + t_{2} + t_{3} + t_{4}}

上式中，C为超级电容的额定容量；η₁为超级电容的充放电效率；E_all为扫描机架在一个完整工作周期内所需求的总能量；P_PFC为扫描机架在一个完整工作周期内，PFC电路的平均输出功率；U₁，U₂依次为电容在一个工作周期内的开始电压和启动结束时的电压。在实际应用中，为缩短开机预热等待时间或满足怠机状态下的功率需求，PFC电路的平均输出功率P_PFC可以选为较大一点的数值。

实施例2：一种基于蓄电池的削弱CT启动对电网冲击的方法，如图4所示，该方法由削弱CT启动对电网冲击的装置实现，如图3所示，包括整流桥1、逆变器2和CT扫描机架驱动电机3；所述整流桥1输入端连有220V交流电源4，输出端连有滤波电容5，所述逆变器2与CT扫描机架驱动电机3相连，所述装置还包括PFC电路6，所述PFC电路6的输入端与滤波电容5相连，输出端与逆变器2相连。将蓄电池7-2连接在PFC电路6 与逆变器2之间，即所述蓄电池7-2并联在PFC电路6的输出端，并同时与逆变器2并联，通过蓄电池7-2的放电，来辅助PFC电路6来启动CT扫描机架，以弥补PFC电路输出动力不足的弊端，使得CT扫描机架更加平稳、迅速的启动。

图2采用本发明后的扫描机架驱动电机的工作循环图，以美国GE公司生产的Discovery ST CT为实施对象，得知Discovery ST CT扫描机架驱动电机在一个周期内，图中，粗实线为逆变器的输出功率，细实线为电机工作电流，虚线为电网输入电流，方框线为蓄电池的剩余电量。启动时间为t₁，启动功率为p₁，即CT扫描机架启动阶段；稳定运行时间为t₂，稳定运行功率为p₂，即CT扫描机架稳定运行阶段；再生制动时间为t₃，再生制动功率为p₃，即CT扫描机架再生制动阶段；上电停机时间为t₄，上电停机功率为p₄(假设接近为0)，即CT扫描机架怠速停机阶段。从图中可看出在CT扫描机架启动阶段，CT扫描机架驱动电机工作电流要大于电网输入电流。

从图2可知蓄电池的剩余电量与电网输入电流叠加后恰好与电机的工作电流相互吻合。蓄电池和PFC电路的主要参数可根据以下等式求出。

p₁*t₁＝U*C_n*η₁+P_PFC*t₁

E_all＝p₁t₁+p₂t₂-p₃t₃

P_{PFC} = \frac{E_{all}}{t_{1} + t_{2} + t_{3} + t_{4}}

上式中，U为蓄电池的输出电压；C_n为蓄电池额定容量；η₁为蓄电池的充放电效率；E_all为扫描机架在一个完整工作周期内所需求的总能量；P_PFC为扫描机架在一个完整工作周期内，PFC电路的平均输出功率。

Claims

1.一种削弱CT启动对电网冲击的方法，其特征在于，该方法由削弱CT启动对电网冲击的装置实现，该装置包括PFC电路，所述PFC电路的输入端与交流电源相连，输出端与连有CT扫描机架驱动电机的逆变器相连；包括以下步骤：在PFC电路的输出端并联局部储能元件，并将局部储能元件与逆变器并联；在CT扫描机架驱动电机启动时，PFC电路和局部储能元件进行放电为CT扫描机架驱动电机供电；在CT扫描机架正常运行后，由PFC电路为CT扫描机架驱动电机供电，并同时为局部储能元件充电。

2.根据权利要求1所述的削弱CT启动对电网冲击的方法，其特征在于，所述局部储能元件为超级电容或蓄电池。

3.根据权利要求1所述的削弱CT启动对电网冲击的方法，其特征在于，所述交流电源为220V交流电源。

4.根据权利要求1所述的削弱CT启动对电网冲击的方法，其特征在于，所述PFC电路的输入端与交流电源之间还包括整流桥和滤波电容；所述整流桥的输入端与交流电源相连，输出端与滤波电容相连；所述滤波电容并联在所述PFC电路的输入端。