CN116313703B - 旋转阳极驱动器及驱动方法、射线发生装置及控制方法 - Google Patents

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CN116313703B CN202310560780.4A CN202310560780A CN116313703B CN 116313703 B CN116313703 B CN 116313703B CN 202310560780 A CN202310560780 A CN 202310560780A CN 116313703 B CN116313703 B CN 116313703B
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Abstract

本发明公开了一种旋转阳极驱动器及驱动方法、射线发生装置及控制方法，驱动器包括控制单元、前置电源处理单元、逆变单元和第一电压采样单元，前置电源处理单元配置有增压电路和降压电路，所述前置电源处理单元的控制端与所述控制单元电连接；逆变单元被配置为对经所述前置电源处理单元增压或降压的电信号进行逆变处理，其输出端被配置为与一待驱动的旋转阳极线圈电连接；第一电压采样单元被配置为采样所述逆变单元的输入端电压信号；所述控制单元被配置为根据所述第一电压采样单元的采样结果控制所述前置电源处理单元对输入电信号进行增压或降压。本发明能够实现旋转阳极快速达到目标转速，且不受网电源变动影响，保持稳定的目标工作状态。

Description

旋转阳极驱动器及驱动方法、射线发生装置及控制方法
技术领域
本发明涉及X射线管领域，尤其涉及一种旋转阳极驱动器及驱动方法、射线发生装置及控制方法。
背景技术
医疗X射线成像系统中使用的球管包含旋转阳极，其实质为异步电机，由高压发生器的旋转阳极驱动模块进行驱动。传统的旋转阳极模块多采用三相逆变电路机构或单相逆变配合移相电容进行驱动，由于成本及电路结构限制，其输出电压根据球管驱动需求进行开环输出。因此，球管旋转阳极驱动器输出电压受高压发生器主电源输入电压直接影响，在网电源变动时，其输出电压可能未达到球管驱动规格，导致驱动不足；或者，其输出电压可能超出球管驱动规格，影响球管轴承寿命，甚至导致旋转阳极轴承损坏。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转阳极驱动器及驱动方法、射线发生装置及控制方法，能够实现旋转阳极快速达到目标转速，且不受网电源变动影响，保持稳定的目标工作状态，以及延长旋转阳极的使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种射线球管旋转阳极的驱动器，包括控制单元以及以下单元：
前置电源处理单元，其配置有增压电路和降压电路，所述前置电源处理单元的控制端与所述控制单元电连接；
逆变单元，其被配置为对经所述前置电源处理单元增压或降压的电信号进行逆变处理，其输出端被配置为与一待驱动的旋转阳极线圈电连接；
第一电压采样单元，其被配置为采样所述逆变单元的输入端电压信号；
所述控制单元被配置为根据所述第一电压采样单元的采样结果控制所述前置电源处理单元对输入电信号进行增压或降压。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，响应于旋转阳极启动指令，所述控制单元判断所述第一电压采样单元的采样结果是否达到预设的第一电压阈值，若未达到所述第一电压阈值，则控制所述前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述逆变单元的控制端与所述控制单元电连接，所述控制单元被配置为控制所述逆变单元，使其输出端电压提高或降低。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，若所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值，则所述控制单元控制所述逆变单元，使其输出端电压提高以使所述旋转阳极加速。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，还包括第二电压采样单元，其被配置为采样所述逆变单元的输出端电压信号；
所述控制单元被配置为根据所述第二电压采样单元的采样结果计算所述旋转阳极的转速，并根据所述旋转阳极的转速的计算结果控制所述逆变单元，使其输出端电压提高或降低；
在所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值后，若所述控制单元计算到所述旋转阳极的转速未达到预设的转速阈值，则控制所述逆变单元，使其输出端电压进一步提高以使所述旋转阳极继续加速。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，在所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值后，若所述控制单元计算到所述旋转阳极的转速达到预设的转速阈值，则判断所述第一电压采样单元的采样结果是否达到预设的第二电压阈值，若是，则所述旋转阳极运行；否则所述控制单元控制所述前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值，其中，所述第二电压阈值大于、小于或等于所述第一电压阈值。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述旋转阳极运行包括：
根据所述第一电压采样单元的采样结果，利用软件计算所述逆变单元的输出端电压，若计算到的输出端电压小于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元和/或所述逆变单元，以使所述逆变单元的输出端电压提高至所述额定电压；或者，若计算到的输出端电压大于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元和/或所述逆变单元，以使所述逆变单元的输出端电压降低至所述额定电压；
或者，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，并以所述目标输入端电压作为所述第二电压阈值，调节所述前置电源处理单元，若所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值，则判定所述旋转阳极处于运行状态；
或者，所述控制单元判断所述第二电压采样单元的采样结果是否等于所述旋转阳极运行的额定电压，若是，则判定所述旋转阳极处于运行状态；否则调节所述逆变单元的输出端电压，使所述第二电压采样单元的采样结果等于所述额定电压。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元还被配置为响应旋转阳极停止指令，判断所述第一电压采样单元的采样结果是否低于或等于预设的第三电压阈值，所述第三电压阈值小于或等于所述第一电压阈值，若是，则所述控制单元控制所述逆变单元，使其输出端电压降低，以使所述旋转阳极刹车；
若所述第一电压采样单元的采样结果大于所述第三电压阈值，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元的降压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果降低至所述第三电压阈值。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述前置电源处理单元的升压电路为BOOST升压电路或升压式PFC电路，所述前置电源处理单元的降压电路为BUCK降压电路或降压式PFC电路；
所述逆变单元为SPWM逆变器。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，还包括与所述控制单元的输入端电连接的第一电流采样单元和/或第二电流采样单元，其中，所述第一电流采样单元被配置为采样所述逆变单元的输入端电流信号，所述第二电流采样单元被配置为采样所述逆变单元的输出端电流信号；
若所述第一电流采样单元和/或第二电流采样单元的采样结果超出预设的电流范围，则所述控制单元触发报警装置或者切断输入电源。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种基于上述驱动器的射线球管旋转阳极驱动方法，包括：
将与一电源连接的逆变单元的输出端连接到待驱动的旋转阳极的线圈；
在旋转阳极启动阶段，利用一调压电路提高所述逆变单元的输入端电压，直至其输入端电压达到预设的第一电压阈值；利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压提高，直至所述旋转阳极的转速达到预设的转速阈值；控制所述调压电路和/或所述逆变单元，使所述旋转阳极工作在额定电压；
在旋转阳极停止阶段，利用一调压电路降低所述逆变单元的输入端电压，直至其输入端电压降低至预设的第三电压阈值；利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压降低，以使所述旋转阳极刹车。
进一步地，在所述输入端电压达到预设的第一电压阈值后，基于所述逆变单元的输出端电压计算所述旋转阳极的转速，若所述旋转阳极的转速未达到预设的转速阈值，则利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压提高，直至所述旋转阳极的转速达到预设的转速阈值；
或者，在所述输入端电压达到预设的第一电压阈值后，判断所述逆变单元的输出端电压是否为旋转阳极运行的额定电压，若所述逆变单元的输出端电压未达到所述额定电压，则利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压提高至额定电压；
或者，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，并以所述目标输入端电压作为所述第二电压阈值，所述第二电压阈值大于、小于或等于所述第一电压阈值，利用一调压电路提高所述逆变单元的输入端电压，直至其输入端电压达到预设的第二电压阈值。
进一步地，所述方法还包括采集所述逆变单元的输入端电流信号和输出端电路信号，若所述输入端电流信号和/或输出端电路信号的采样结果超出预设的电流范围，则所述控制单元触发报警装置或者切断输入电源。
进一步地，所述第三电压阈值小于或等于所述第一电压阈值。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种射线发生装置，包括射线球管、高压发生器及如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其中，所述射线球管包括阴极和旋转阳极，所述驱动器被配置为驱动所述旋转阳极旋转，所述高压发生器被配置为向所述阴极和旋转阳极提供电压以产生射线。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种基于如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的射线发生装置的控制方法，包括：
响应于所述射线发生装置的启动指令，驱动器的前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述驱动器的逆变单元的输入端电压达到预设的第一电压阈值；
调节所述逆变单元以提高其输出端电压，直至射线球管的旋转阳极的转速达到预设的转速阈值；
运行所述旋转阳极；
启动高压发生器，直至完成射线曝光；
响应于所述旋转阳极停止指令，所述驱动器的前置电源处理单元的降压电路工作，直至所述逆变单元的输入端电压降低至预设的第三电压阈值；
调节所述逆变单元以降低其输出端电压，以使所述旋转阳极刹车。
进一步地，通过检测获取所述旋转阳极的转速，或者通过所述控制单元根据所述逆变单元的输出端电压计算所述旋转阳极的转速。
进一步地，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，并以所述目标输入端电压作为所述第二电压阈值，若所述旋转阳极的转速达到预设的转速阈值，则判断所述第一电压采样单元的采样结果是否达到预设的第二电压阈值，若是，则所述旋转阳极运行；否则所述控制单元控制所述前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值，其中，所述第二电压阈值大于、小于或等于所述第一电压阈值；运行所述旋转阳极，使所述旋转阳极工作在额定电压或额定转速。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，运行所述旋转阳极包括使所述旋转阳极工作在额定电压或额定转速，其实现方式包括：
根据所述逆变单元的输入端电压计算所述逆变单元的输出端电压，若计算到的输出端电压小于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述前置电源处理单元工作，和/或调节所述逆变单元以提高其输出端电压至所述额定电压；或者，若计算到的输出端电压大于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述前置电源处理单元的降压电路工作，和/或调节所述逆变单元以降低其输出端电压至所述额定电压；
或者，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，所述前置电源处理单元的升压电路或降压电路工作，使所述逆变单元的输入端电压达到所述目标输入端电压，则判定所述旋转阳极处于运行状态；
或者，利用采样单元采样所述逆变单元的输出端电压信号，若其采样结果不等于旋转阳极运行的额定电压，则调节所述逆变单元，直至该采样结果等于所述额定电压。
进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，根据当前曝光任务启动高压发生器，所述曝光任务包括曝光功率及曝光时间，其中，根据所述曝光功率调节所述高压发生器的输出功率，并在启动时间起经过所述曝光时间后关闭所述高压发生器。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种射线成像系统，包括探测器、图像处理器及如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的射线发生装置。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：
a. 本发明通过所述前置电源处理单元对所述输入电信号进行调节，能够保证旋转阳极驱动的输出电信号不受网电源输入的影响，避免因网电源信号变动导致驱动不足或者输出电压超出球管驱动规格，提高球管轴承寿命；
b. 本发明通过所述控制单元对所述前置电源处理单元和所述逆变单元的输出电信号进行调节，能够满足球管旋转阳极在加速驱动时的高电压输出需求，以使旋转阳极快速达到目标转速，提高曝光效率；
c. 本发明提出的射线发生装置主要通过软件处理方式，增加较少的硬件开支即可实现旋转阳极在加速时的高电压输出需求和快速达到目标转速，具有良好的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个示例性实施例提供的第一种旋转阳极驱动器的结构示意图；
图2为本发明的一个示例性实施例提供的射线发生装置的各单元工作模态示意图；
图3为图1所示的旋转阳极驱动器的驱动流程图；
图4为旋转阳极射线球管的结构示意图；
图5为本发明的一个示例性实施例提供的第二种旋转阳极驱动器的结构示意图；
图6为图5所示的旋转阳极驱动器的驱动流程图。
其中，附图标记包括：11-转子，12-定子，13-阳极靶面，20-管壁，31-灯丝。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在实际使用中为了延长球管旋转阳极的轴承寿命，在待机状态下，旋转阳极处于静止状态。在CT扫描过程中，为保证扫描成像效果及定位病变，缩短病人体位保持时间，要求医疗X射线成像系统需快速进行曝光操作，通常要求旋转阳极在短时间（数秒内）达到目标转速。但旋转阳极加速过程中所需的驱动电压可高达500Vac，高压发生器的输入电压多为400Vac三相供电或220Vac单相供电，整流滤波后的直流电压为阳极驱动器逆变电路的输入电压，其无法逆变输出500Vac的驱动电压，低电压驱动会延长加速时间，在等待时间内旋转阳极不能达到目标转速。若此时进行曝光操作会导致球管损伤，影响球管寿命。
在本发明的一个实施例中，提供了一种射线发生装置，包括射线球管、高压发生器以及如图1所示的射线球管旋转阳极的驱动器，其中，所述射线球管包括阴极和旋转阳极，所述驱动器被配置为驱动所述旋转阳极旋转，所述高压发生器被配置为向所述阴极和旋转阳极提供电压以产生射线。
参见图1，所述射线球管旋转阳极的驱动器包括控制单元、前置电源处理单元、逆变单元、第一电压采样单元、第一电流采样单元和第二电流采样单元。参见图2，所述逆变单元在加速、运行和刹车阶段均参与所述驱动器对旋转阳极的驱动；所述高压发生器在运行阶段为工作状态；所述前置电源处理单元在待机以外的阶段都是可灵活配置的，以满足旋转阳极的各种运行状态。
在本实施例中，所述前置电源处理单元的控制端与所述控制单元电连接，其配置有增压电路和降压电路，具体地，所述前置电源处理单元的升压电路为BOOST升压电路或升压式PFC电路，所述前置电源处理单元的降压电路为BUCK降压电路或降压式PFC电路。
所述逆变单元的输入端被配置为与所述前置电源处理单元的输出端电连接，其被配置为对经所述前置电源处理单元增压或降压的电信号进行逆变处理，其输出端被配置为与一待驱动的旋转阳极线圈电连接。在本发明的一个具体实施例中，所述逆变单元为SPWM逆变器。
所述第一电压采样单元被配置为与所述控制单元的输入端电连接，其被配置为采样所述逆变单元的输入端电压信号。
所述第一电流采样单元被配置为与所述控制单元的输入端电连接，其被配置为采样所述逆变单元的输入端电流信号；所述第二电流采样单元被配置为与所述控制单元的输入端电连接，其被配置为采样所述逆变单元的输出端电流信号。若所述第一电流采样单元和/或第二电流采样单元的采样结果超出预设的电流范围，则所述控制单元触发报警装置或者切断输入电源，以防止射线发生装置在故障情况下工作以及对人造成健康损伤。
所述控制单元被配置为根据所述第一电压采样单元的采样结果控制所述前置电源处理单元对输入电信号进行增压或降压，以实现对输出给旋转阳极的电信号的粗调节；所述控制单元与所述逆变单元的控制端电连接，以控制所述逆变单元使其输出端电压提高或降低，以实现对输出给旋转阳极的电信号的细调节。通过所述前置电源处理单元对所述输入电信号进行调节，能够保证旋转阳极驱动的输出电信号不受网电源输入的影响，避免因网电源信号变动导致驱动不足或者输出电压超出球管驱动规格，影响球管轴承寿命；同时，通过控制所述前置电源处理单元的输出及工作状态，优化逆变器的驱动输出，可实现旋转阳极快速达到目标转速。
本发明实施例提出的射线发生装置，通过所述控制单元对所述前置电源处理单元和所述逆变单元的输出电信号进行调节，能够满足球管旋转阳极在加速驱动时的高电压输出需求，以使旋转阳极快速达到目标转速，避免射线成像系统在低电压和/或低转速的情况下曝光，能够提高球管的寿命；本发明提出的射线发生装置主要通过软件处理方式，增加较少的硬件开支即可实现旋转阳极在加速时的高电压输出需求和快速达到目标转速，具有良好的经济性；并且能够降低高压模块对驱动器的高频谐波电流影响。
在本发明的一个实施例中，所述的射线发生装置的控制流程如图3所示。
响应于所述射线发生装置的启动指令，所述控制单元判断所述第一电压采样单元的采样结果是否达到预设的第一电压阈值，若未达到所述第一电压阈值，则控制所述驱动器的前置电源处理单元的调压电路中的增压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值。其中，所述第一电压阈值不大于所述旋转阳极工作的额定电压，例如，所述旋转阳极工作的额定电压为500KV，所述第一电压阈值为480 KV。
图4为本实施例中的旋转阳极射线球管的结构示意图，包括管壁20、相对设置的阴极部和旋转阳极，以及控制器（即变频器，图中未显示），通过预设在所述控制器中的程序对所述射线球管的旋转阳极的启动加速进行控制。其中，所述阴极部配置有设置在所述管壁内的用于发射电子的灯丝31；所述旋转阳极配置有设置在所述管壁20内的阳极靶面13、转子11及设置在所述管壁20外的定子12，所述阳极靶面13与所述转子11同轴设置；所述发射电子的灯丝31始终与所述阳极靶面13相对。旋转阳极为异步电机，定子线圈绕组套在所述管壁20外。在定子线圈中通上一定的电流，则会产生相应的磁场，在磁场耦合的作用下，所述转子11带动所述阳极靶13旋转。正常情况下，异步电机的转子11转速总是略低于定子旋转磁场的转速，而实际应用中一般通过改变定子12的磁场旋转频率来改变转子11的转速，即变频调速。
变频调速系统一般要求在变频是保持电机气隙磁通量最大值Φm不变，这样可以在允许的电流下获得最大的转矩，使电机具有良好的调速性能。交流电机每相定子感应电动势的计算公式为：
E g = 4.44fN s KN s Φ m = CfΦ m
其中，C=4.44N s KN s 是由电机的结构决定的常数，N s 为定子每相绕组匝数，KN s 为定子基波绕组系数，f为定子的频率。从式中可见，在改变频率f时要保持气隙磁通量Φ m 不变，就需要同时改变E g ，使E g 随f变化并保持E g /f为固定常数。因为E g 不能直接检测和控制，在忽略定子绕组电阻时E g 近似等于电机端电压U s 。而U s 和f都可以方便地通过变频器控制。因此异步电机变频调速通常采用U s /f=常数的控制，也称为恒压频比控制。因此，本实施例通过控制电机端电压实现控制旋转阳极转速的目的。
运行所述旋转阳极，并通过控制所述调压电路和/或所述逆变单元，使所述旋转阳极工作在额定电压或额定转速，使得所述旋转阳极维持一稳定的目标工作状态。实现使所述旋转阳极工作在额定电压或额定转速的方式包括但不限于以下几种：
方式一、根据所述逆变单元的输入端电压，即所述第一电压采样单元的采样结果，利用软件计算所述逆变单元的输出端电压，若计算到的输出端电压小于所述旋转阳极运行的额定电压，则控制所述前置电源处理单元的增压工作以提高所述逆变单元的输出端电压直至所述额定电压，或者，调节所述逆变单元以提高其输出端电压至所述额定电压，还可以通过同时通过控制所述前置电源处理单元的增压工作和调节所述逆变单元以提高其输出端电压至所述额定电压；若计算到的输出端电压大于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述前置电源处理单元的降压电路工作，和/或调节所述逆变单元，以使所述逆变单元的输出端电压降低至所述额定电压。
方式二、参见图3，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，并以所述目标输入端电压作为第二电压阈值（参见图3），所述旋转阳极运行的额定电压500KV，所述第二电压阈值基于逆变单元和所述额定电压确定，其可能大于、小于或等于所述第一电压阈值，在本实施例中假设所述第二电压阈值为500 KV。若所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值500KV，则判定所述旋转阳极处于运行状态，否则调节所述前置电源处理单元使其调压电路工作，具体地，若所述第一电压采样单元的采样结果小于所述第二电压阈值500KV，则所述增压电路工作以提升所述目标输入端电压，若所述第一电压采样单元的采样结果大于所述第二电压阈值500KV，则所述降压电路工作以降低所述目标输入端电压，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值500KV。
方式三、参见图6，驱动器还包括第二电压采样单元，其与所述控制单元的输入端电连接，第二电压采样单元被配置为采样所述逆变单元的输出端电压信号；参见图5，所述控制单元判断所述第二电压采样单元的采样结果是否等于所述旋转阳极运行的额定电压，若是，则判定所述旋转阳极处于运行状态；否则调节所述逆变单元的输出端电压，使所述第二电压采样单元的采样结果等于所述额定电压。
方式四、继续基于图6中的具有第二电压采样单元的驱动器，所述控制单元根据所述第二电压采样单元的采样结果计算所述旋转阳极的转速，并根据所述旋转阳极的转速的计算结果控制所述逆变单元，使其输出端电压提高以使所述旋转阳极加速。在本实施例中，旋转阳极的实质为一异步电机，通常采用恒压频比控制，即旋转阳极的输出电压与转速之比为一常数的性质，根据所述第二电压采样单元的采样结果计算到所述旋转阳极的转速。
具体地，在所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值（480KV）后，若所述控制单元根据所述第二电压采样单元的采样结果计算到所述旋转阳极的转速未达到预设的转速阈值，比如所述转速阈值设置为90%的额定转速，则利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压进一步提高以使所述旋转阳极继续加速，直至所述射线球管的旋转阳极的转速达到额定转速。
根据当前曝光任务启动高压发生器直至完成射线曝光，所述曝光任务包括曝光功率及曝光时间，其中，根据所述曝光功率调节所述高压发生器的输出功率，并在启动时间起经过所述曝光时间后关闭所述高压发生器。
以上为四种实现所述旋转阳极工作在额定状态的方式。
所述控制单元响应于所述旋转阳极停止指令，判断所述第一电压采样单元的采样结果是否低于或等于预设的第三电压阈值，所述第三电压阈值小于或等于所述第一电压阈值，例如所述第一电压阈值为480KV，所述第三电压阈值为400KV。若所述第一电压采样单元的采样结果低于或等于预设的第三电压阈值，则所述控制单元控制所述逆变单元，使其输出端电压降低，以使所述旋转阳极刹车；若所述第一电压采样单元的采样结果大于所述第三电压阈值，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元的降压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果降低至所述第三电压阈值。利用脉宽调制方法调节所述逆变单元以降低其输出端电压，以使所述旋转阳极刹车。
在本发明的一个实施例中，提供了一种射线成像系统，包括探测器、图像处理器及如上述实施例所述的射线发生装置。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (15)

1.一种射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，包括控制单元以及以下单元：
前置电源处理单元，其配置有增压电路和降压电路，所述前置电源处理单元的控制端与所述控制单元电连接；
逆变单元，其被配置为对经所述前置电源处理单元增压或降压的电信号进行逆变处理，其输出端被配置为与一待驱动的旋转阳极线圈电连接；
第一电压采样单元，其被配置为采样所述逆变单元的输入端电压信号；
所述控制单元被配置为根据所述第一电压采样单元的采样结果控制所述前置电源处理单元对输入电信号进行增压或降压；
所述逆变单元的控制端与所述控制单元电连接，所述控制单元被配置为控制所述逆变单元，使其输出端电压提高或降低。
2.根据权利要求1所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，响应于旋转阳极启动指令，所述控制单元判断所述第一电压采样单元的采样结果是否达到预设的第一电压阈值，若未达到所述第一电压阈值，则控制所述前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值。
3.根据权利要求2所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，若所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值，则所述控制单元控制所述逆变单元，使其输出端电压提高以使所述旋转阳极加速。
4.根据权利要求2所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，还包括第二电压采样单元，其被配置为采样所述逆变单元的输出端电压信号；
所述控制单元被配置为根据所述第二电压采样单元的采样结果计算所述旋转阳极的转速，并根据所述旋转阳极的转速的计算结果控制所述逆变单元，使其输出端电压提高以使所述旋转阳极加速；
在所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值后，若所述控制单元计算到所述旋转阳极的转速未达到预设的转速阈值，则控制所述逆变单元，使其输出端电压进一步提高以使所述旋转阳极继续加速。
5.根据权利要求4所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，在所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第一电压阈值后，若所述控制单元计算到所述旋转阳极的转速达到预设的转速阈值，则判断所述第一电压采样单元的采样结果是否达到预设的第二电压阈值，若是，则所述旋转阳极运行；否则所述控制单元控制所述前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值，其中，所述第二电压阈值大于、小于或等于所述第一电压阈值。
6.根据权利要求5所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，所述旋转阳极运行包括：
根据所述第一电压采样单元的采样结果，利用软件计算所述逆变单元的输出端电压，若计算到的输出端电压小于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元和/或所述逆变单元，以使所述逆变单元的输出端电压提高至所述额定电压；或者，若计算到的输出端电压大于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元和/或所述逆变单元，以使所述逆变单元的输出端电压降低至所述额定电压；
或者，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，并以所述目标输入端电压作为所述第二电压阈值，调节所述前置电源处理单元，若所述第一电压采样单元的采样结果达到所述第二电压阈值，则判定所述旋转阳极处于运行状态；
或者，所述控制单元判断所述第二电压采样单元的采样结果是否等于所述旋转阳极运行的额定电压，若是，则判定所述旋转阳极处于运行状态；否则调节所述逆变单元的输出端电压，使所述第二电压采样单元的采样结果等于所述额定电压。
7.根据权利要求2所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，所述控制单元还被配置为响应旋转阳极停止指令，判断所述第一电压采样单元的采样结果是否低于或等于预设的第三电压阈值，所述第三电压阈值小于或等于所述第一电压阈值，若是，则所述控制单元控制所述逆变单元，使其输出端电压降低，以使所述旋转阳极刹车；
若所述第一电压采样单元的采样结果大于所述第三电压阈值，则所述控制单元控制所述前置电源处理单元的降压电路工作，直至所述第一电压采样单元的采样结果降低至所述第三电压阈值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，所述前置电源处理单元的升压电路为BOOST升压电路或升压式PFC电路，所述前置电源处理单元的降压电路为BUCK降压电路或降压式PFC电路；
所述逆变单元为SPWM逆变器。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其特征在于，还包括与所述控制单元的输入端电连接的第一电流采样单元和/或第二电流采样单元，其中，所述第一电流采样单元被配置为采样所述逆变单元的输入端电流信号，所述第二电流采样单元被配置为采样所述逆变单元的输出端电流信号；
若所述第一电流采样单元和/或第二电流采样单元的采样结果超出预设的电流范围，则所述控制单元触发报警装置或者切断输入电源。
10.一种射线球管旋转阳极驱动方法，其特征在于，利用如权利要求1至9中任一项所述的射线球管旋转阳极的驱动器进行旋转阳极驱动，所述方法包括：
将与一电源连接的逆变单元的输出端连接到待驱动的旋转阳极的线圈；
在旋转阳极启动阶段，利用一调压电路提高所述逆变单元的输入端电压，直至其输入端电压达到预设的第一电压阈值；利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压提高，直至所述旋转阳极的转速达到预设的转速阈值；控制所述调压电路和/或所述逆变单元，使所述旋转阳极工作在额定电压；
在旋转阳极停止阶段，利用一调压电路降低所述逆变单元的输入端电压，直至其输入端电压降低至预设的第三电压阈值；利用脉宽调制方法调节所述逆变单元，使其输出端电压降低，以使所述旋转阳极刹车。
11.一种射线发生装置，其特征在于，包括射线球管、高压发生器及如权利要求1至9中任一项所述的射线球管旋转阳极的驱动器，其中，所述射线球管包括阴极和旋转阳极，所述驱动器被配置为驱动所述旋转阳极旋转，所述高压发生器被配置为向所述阴极和旋转阳极提供电压以产生射线。
12.一种基于如权利要求11所述的射线发生装置的控制方法，其特征在于，包括：
响应于所述射线发生装置的启动指令，驱动器的前置电源处理单元的增压电路工作，直至所述驱动器的逆变单元的输入端电压达到预设的第一电压阈值；
调节所述逆变单元以提高其输出端电压，直至射线球管的旋转阳极的转速达到预设的转速阈值；
运行所述旋转阳极；
启动高压发生器，直至完成射线曝光；
响应于所述旋转阳极停止指令，所述驱动器的前置电源处理单元的降压电路工作，直至所述逆变单元的输入端电压降低至预设的第三电压阈值；
调节所述逆变单元以降低其输出端电压，以使所述旋转阳极刹车。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，运行所述旋转阳极包括使所述旋转阳极工作在额定电压或额定转速，其实现方式包括：
根据所述逆变单元的输入端电压计算所述逆变单元的输出端电压，若计算到的输出端电压小于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述前置电源处理单元工作，和/或调节所述逆变单元以提高其输出端电压至所述额定电压；或者，若计算到的输出端电压大于所述旋转阳极运行的额定电压，则所述前置电源处理单元的降压电路工作，和/或调节所述逆变单元以降低其输出端电压至所述额定电压；
或者，将旋转阳极运行的额定电压作为所述逆变单元的目标输出端电压，计算所述逆变单元的目标输入端电压，所述前置电源处理单元的升压电路或降压电路工作，使所述逆变单元的输入端电压达到所述目标输入端电压，则判定所述旋转阳极处于运行状态；
或者，利用采样单元采样所述逆变单元的输出端电压信号，若其采样结果不等于旋转阳极运行的额定电压，则调节所述逆变单元，直至该采样结果等于所述额定电压。
14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，根据当前曝光任务启动高压发生器，所述曝光任务包括曝光功率及曝光时间，其中，根据所述曝光功率调节所述高压发生器的输出功率，并在启动时间起经过所述曝光时间后关闭所述高压发生器。
15.一种射线成像系统，其特征在于，包括探测器、图像处理器及如权利要求11所述的射线发生装置。
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