DE102021003254A1 - Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor. - Google Patents

Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor. Download PDF

Info

Publication number
DE102021003254A1
DE102021003254A1 DE102021003254.3A DE102021003254A DE102021003254A1 DE 102021003254 A1 DE102021003254 A1 DE 102021003254A1 DE 102021003254 A DE102021003254 A DE 102021003254A DE 102021003254 A1 DE102021003254 A1 DE 102021003254A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mains
power supply
energy
diagnostic device
ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021003254.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Eckl
Klaus Hörndler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ziehm Imaging GmbH
Original Assignee
Ziehm Imaging GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ziehm Imaging GmbH filed Critical Ziehm Imaging GmbH
Priority to DE102021003254.3A priority Critical patent/DE102021003254A1/en
Publication of DE102021003254A1 publication Critical patent/DE102021003254A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/56Details of data transmission or power supply, e.g. use of slip rings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A61B6/4441Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure the rigid structure being a C-arm or U-arm
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/10Power supply arrangements for feeding the X-ray tube
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/20The network being internal to a load
    • H02J2310/23The load being a medical device, a medical implant, or a life supporting device

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung für eine netzbetriebene Röntgendiagnostikeinrichtung mit verbesserter Betriebssicherheit für einen netzunabhängigen Betrieb nach Auftreten einer Netzanomalie, insbesondere eines Netzausfalls. Dazu ist die Spannungsversorgung mit einer Anzahl aus wenigstens einem kapazitiven und einem elektrochemischen Energiespeicher ausgerüstet, wobei die Energiespeicher über steuerbare DC/DC-Wandler an einen Gleichspannungsbus angeschlossen sind und durch eine Steuerung derart überwacht, geladen und entladen werden, dass im Netzbetrieb eine elektrische Energiereserve zur Verwendung für einen netzunabhängigen Betrieb oder/und zum geordneten Abschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung nach Auftreten einer Netzanomalie vorgehalten wird und dass im netzunabhängigen Betrieb energieverbrauchende Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung aus dem Gleichspannungsbus über steuerbare Spannungswandler gemäß eines vorab festgelegten Betriebsablaufes eines Betriebsprogrammes selektiv mit Energie versorgbar sind und für eine betriebsprogrammabhängige Auslegungsdauer ein netzunabhängiger Betrieb sichergestellt ist.The invention relates to a power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly, in particular a mains failure. For this purpose, the power supply is equipped with at least one capacitive and one electrochemical energy store, with the energy stores being connected to a DC voltage bus via controllable DC/DC converters and being monitored, charged and discharged by a controller in such a way that an electrical energy reserve is available in mains operation for use for mains-independent operation and/or for orderly switching off of the X-ray diagnostic device after the occurrence of a mains anomaly and that in mains-independent operation energy-consuming components of the X-ray diagnostic device can be selectively supplied with energy from the DC voltage bus via controllable voltage converters according to a predetermined operating sequence of an operating program and for a operating program-dependent design duration, grid-independent operation is ensured.

Description

Röntgendiagnostikeinrichtungen beziehen die für ihren Betrieb notwendige Energie in der Regel aus einem elektrischen Versorgungsnetz. Bei fest installierten Röntgendiagnostikeinrichtungen, wie beispielsweise deckenmontierten Röntgeneinrichtungen erfolgt eine Netzspannungszufuhr vorzugsweise über eine fest verkabelte Anschlussdose. Mobile Röntgendiagnostikeinrichtungen, die zwischen verschiedenen Räumen verfahrbar sein sollen, weisen hingegen in der Regel einen lösbaren Anschluss über einen Netzstecker an einer Netzsteckdose auf, wobei das Netzkabel bei einem großen Verfahrweg für eine längere Zeit oder bei einem kürzeren Verfahrweg innerhalb eines Raumes für eine kurze Zeit, beispielsweise zum Umstecken des Netzsteckers von einer auf eine andere Netzsteckdose von der Netzsteckdose abgezogen werden kann.X-ray diagnostic devices usually obtain the energy required for their operation from an electrical supply network. In the case of permanently installed x-ray diagnostic devices, such as, for example, ceiling-mounted x-ray devices, mains voltage is preferably supplied via a permanently wired connection socket. On the other hand, mobile X-ray diagnostic devices that are to be movable between different rooms usually have a detachable connection via a mains plug to a mains socket, the mains cable being connected to a mains socket for a longer period of time in the case of a large travel distance or for a short time in the case of a shorter travel distance within a room , For example, to change the power plug from one to another power outlet can be removed from the power outlet.

Darüber hinaus sind aus dem praktischen Betrieb von mobilen Röntgendiagnostikeinrichtungen Fälle bekannt, bei denen der Netzstecker beispielsweise durch unsachgemäßes Verfahren der Röntgendiagnostikeinrichtung oder aus anderen Gründen während des Betriebs der Röntgendiagnostikeinrichtung unbeabsichtigt gezogen wird. Um in dem Fall den Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung nicht zu unterbrechen, wenn einige Sekunden nach dem unbeabsichtigten Ziehen des Netzsteckers die Netzunterbrechung festgestellt und der Netzstecker wieder eingesteckt worden ist, ein Abschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung zu verhindern, ist es erforderlich, dass die Röntgendiagnostikeinrichtung für einige Sekunden bis Minuten mit Bordenergie betrieben werden muss. Mit kurzzeitigen Unterbrechungen der Netzspannungsversorgung ist auch bei instabilen Versorgungsnetzen oder bei Versorgung über mobile Generatoren zu rechnen.In addition, cases are known from the practical operation of mobile X-ray diagnostic devices in which the mains plug is unintentionally pulled, for example due to improper operation of the X-ray diagnostic device or for other reasons during operation of the X-ray diagnostic device. In order not to interrupt the operation of the X-ray diagnostic device if the power failure is detected a few seconds after the mains plug was unintentionally pulled out and the mains plug has been plugged in again, to prevent the X-ray diagnostic device from being switched off, it is necessary for the X-ray diagnostic device to be switched off for a few seconds until minutes must be operated with on-board energy. Short-term interruptions in the mains voltage supply can also be expected in the case of unstable supply networks or when the supply is provided by mobile generators.

In all den Fällen, in denen eine Unterbrechung der Stromversorgung während des Betriebs der Röntgendiagnostikeinrichtung auftritt, besteht die Gefahr, dass ein Arzt eine gerade begonnene oder laufende Diagnostikaufgabe ohne Ergebnis abbrechen muss und/oder dass bereits erhaltene Röntgenbilddaten nicht abgespeichert oder/und übertragen werden können und somit der Patient einer Strahlenbelastung ausgesetzt war, welche diagnostisch nicht verwertet wurde oder wird.In all cases in which the power supply is interrupted during operation of the X-ray diagnostic device, there is a risk that a doctor will have to abort a diagnostic task that has just started or is running without a result and/or that X-ray image data that has already been received cannot be saved and/or transmitted and thus the patient was exposed to radiation that was not or is not used diagnostically.

Es ist bekannt, Röntgendiagnostikeinrichtungen mit unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) zwischen einem Netzanschluss und der Röntgendiagnostikeinrichtung zu versehen. Eine dem Netzanschluss nachgeschaltete USV muss dabei derart dimensioniert sein, dass sie alle elektrischen Verbraucher der Röntgendiagnostikeinrichtung für alle möglichen Betriebsabläufe zur Sicherstellung der Betriebssicherheit für eine Auslegungsdauer sicher mit elektrischer Energie versorgen muss.It is known to provide X-ray diagnostic devices with uninterruptible power supplies (UPS) between a mains connection and the X-ray diagnostic device. A UPS downstream of the mains connection must be dimensioned in such a way that it must reliably supply electrical energy to all electrical consumers of the X-ray diagnostic device for all possible operating processes to ensure operational safety for a design period.

Das bedeutet, dass bei der Dimensionierung der USV der höchstmögliche Energieverbrauch der Röntgendiagnostikeinrichtung, wie er beispielsweise bei einem 3D-Scan mit der Aufnahme einer Vielzahl von Röntgenprojektionsaufnahmen erforderlich ist, für eine Auslegungsdauer zu Grunde gelegt werden muss.This means that when dimensioning the UPS, the highest possible energy consumption of the X-ray diagnostic device, such as that required for a 3D scan with the recording of a large number of X-ray projection images, must be taken as a basis for a design period.

Derartige USV sind voluminös, weisen eine große Masse auf, sind teilweise stationär und haben einen hohen Anschaffungspreis. Die große Masse ist besonders bei mobilen Röntgendiagnostikeinrichtungen, wie bei mobilen C-Bogen-Röntgengeräten oder bei mobilen CT-Gantries von Nachteil, weil sie zu einer Verschlechterung der Manövrierfähigkeit führt. Außerdem kommen derartige USV nur im Falle von Netzunterbrechungen oder anderen Netzanomalien zum Tragen, was bedeuten kann, dass bei einer guten Versorgungsnetzqualität eine USV in dem zu versorgenden Gerät zwar stets mitgeführt wird, aber nie zum Einsatz kommt. Die Vorteile einer USV, beispielsweise eine eigene Energiezwischenspeicherung, die auch in einem Regelbetrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung vorteilhaft eingesetzt werden könnte, werden daher nur im Falle von Netzunterbrechungen ausgenutzt, was in der Regel sehr selten bis nie der Fall ist.Such UPS are bulky, have a large mass, are partially stationary and have a high purchase price. The large mass is particularly disadvantageous in the case of mobile X-ray diagnostic devices, such as mobile C-arm X-ray devices or mobile CT gantry, because it leads to a deterioration in maneuverability. In addition, such UPSs only come into play in the event of mains interruptions or other mains anomalies, which can mean that with a good mains supply quality, a UPS is always carried along in the device to be supplied, but is never used. The advantages of a UPS, for example its own temporary energy storage, which could also be used advantageously in regular operation of the X-ray diagnostic device, are therefore only used in the event of mains failures, which is generally very rarely if ever the case.

Aus der DE-Patentschrift DE 10 2005 052 115 B4 der Anmelderin ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem aus Ultrakondensatoren gebildeten Energiespeichers bekannt, wobei der Energiespeicher dazu dient, die für einen Röntgenstrahler erhöhte Pulsleistung zur Verfügung zu stellen, als sie aus dem Versorgungsnetz beziehbar ist.From the DE patent specification DE 10 2005 052 115 B4 The applicant is aware of an X-ray diagnostic device with an energy storage device formed from ultracapacitors, the energy storage device serving to provide the increased pulse power for an X-ray emitter than can be obtained from the supply network.

Aus dem Dokument DE 10 2015 218 919 A1 ist eine Energieversorgung eines mobilen C-Bogens bekannt, die einen hochstromfähigen Akkumulator, insbesondere einen Lithium-Ionen-Akkumulator oder einen Tesla Supercharger mit zwei Anschlüssen aufweist. Dabei wird ein erster Anschluss zum Betrieb des Röntgenstrahlers und ein zweiter Anschluss zum Betrieb der restlichen Verbraucher im C-Bogen-Röntgengerät verwendet.From the document DE 10 2015 218 919 A1 a power supply for a mobile C-arm is known, which has a high-current-capable battery, in particular a lithium-ion battery or a Tesla Supercharger with two connections. A first connection is used to operate the x-ray emitter and a second connection is used to operate the remaining loads in the C-arm x-ray device.

Aus dem Dokument DE 10 355 424 A1 ist eine C-Bogen-Stromversorgung mit einem Energiespeicher aus Ultrakondensatoren für den kurzzeitigen netzunabhängigen Betrieb bekannt.From the document DE 10 355 424 A1 a C-arm power supply with an energy store made of ultracapacitors for short-term mains-independent operation is known.

Aus dem Dokument DE 19 749 944 C2 ist eine Stromversorgung für einen mobilen C-Bogen bekannt, bei der der Anschluss des Röntgengenerators über Kondensatoren an eine Energieversorgungsquelle vorgesehen ist.From the document DE 19 749 944 C2 a power supply for a mobile C-arm is known in which the connection of the X-ray genera tor is provided to a power supply source via capacitors.

Aus dem Dokument EP 2 641 541 A1 ist eine Spannungsversorgung für ein mobiles Röntgengerät mit einer Pufferbatterie und einem Netzanschluss zur Gewährleistung des Betriebes bei Netzunterbrechung oder bei Netzspannungseinbruch bekannt.From the document EP 2 641 541 A1 discloses a power supply for a mobile X-ray device with a buffer battery and a mains connection to ensure operation in the event of a power failure or a drop in mains voltage.

Aus dem Dokument US 7 499 524 B2 ist ein C-Bogen-Fahrstativ mit einer Batterie und einer Kondensatorbank sowie einer ankoppelbaren Zusatzenergieversorgung bekannt.From the document U.S. 7,499,524 B2 a C-arm mobile stand with a battery and a capacitor bank as well as an additional energy supply that can be coupled is known.

Es besteht ein Bedarf an einer Stromversorgung für eine Röntgendiagnostikeinrichtung, die im Falle einer Netzanomalie einen weiteren Betrieb und/oder ein sicheres Abschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung ermöglicht. Dabei soll unter einem „sicheren Abschalten“ verstanden werden, dass vor dem Abschalten sichergestellt ist, dass alle bis dahin aufgenommenen Untersuchungsergebnisse und Patientendaten in einem Speicher oder einem Bildverarbeitungsrechner der Röntgendiagnostikeinrichtung oder in einem externen Speichersystem, wie einem Krankenhausinformationssystem derart abgespeichert sind, dass eine spätere Verwendung uneingeschränkt möglich ist.There is a need for a power supply for an X-ray diagnostic device that allows continued operation and/or safe shutdown of the X-ray diagnostic device in the event of a network anomaly. A "safe shutdown" should be understood to mean that before switching off it is ensured that all examination results and patient data recorded up to that point are stored in a memory or an image processing computer of the X-ray diagnostic facility or in an external storage system, such as a hospital information system, in such a way that a later unrestricted use is possible.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromversorgung für eine Röntgendiagnostikeinrichtung zu schaffen, die im Falle einer Netzanomalie, insbesondere eines Netzausfalls unerwartete Betriebsstörungen verhindert.The object of the invention is to provide a power supply for an X-ray diagnostic device which prevents unexpected operational disruptions in the event of a network anomaly, in particular a network failure.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object of the invention is solved by the features of the main claim; advantageous refinements result from the dependent claims.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the figures.

In 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung 10 mit einem mobilen C-Bogen-Röntgengerät mit einem Fahrstativ 4 und einem mit diesem elektrisch verbundenen Monitorwagen 2 dargestellt. Der Anschluss der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 an ein Energieversorgungsnetz erfolgt über einen Netzanschluss 1.In 1 an X-ray diagnostic device 10 is shown with a mobile C-arm X-ray device with a mobile stand 4 and a monitor carriage 2 electrically connected to it. The X-ray diagnostic device 10 is connected to an energy supply network via a network connection 1.

In 2 ist ein erfindungsgemäßer Schaltplan schematisch dargestellt. Die Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 weist einen gemeinsamen Gleichspannungsbus 43 mit einem gegen eine nicht dargestellte Masse geschalteten Stützkondensator 431 auf, aus dem die elektrischen Verbraucher, nämlich der AC/DC-Wandler 422, der Battery-Management-Controller BMC 442, die DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451', der DC/DC-Gleichstromsteller 46 und der Drehstrominverter 48 für Drehanodenmotor 493 mit Energie versorgt werden, wobei der Gleichspannungsbus 43 mittels des AC/DC-Wandlers 422 aus dem Netz und mittels des DC/DC-Gleichstromstellers 46 aus dem kapazitiven Energiespeicher 471 und mittels des Battery-Management-Controllers BMC 442 aus einem Akkumulator 441 aufgeladen wird. Die Schaltung aus 2 ist durch den Gleichspannungsbus 43 modular aufzubauen. Das aus dem Battery-Management-Controller BMC 442 und dem Akkumulator 441 bestehende Modul der unabhängigen Stromversorgung 44 ist bei der Verwendung einer Drehanodenröhre als Röntgenröhre 492 optional, wobei in diesem Fall der kapazitive Energiespeicher 471 immer verbaut ist. Enthält die Röntgendiagnostikeinrichtung 10 als Röntgenröhre 492 eine Stehanoden-Röntgenröhre, wird kein kapazitiver Energiespeicher 471 verbaut und die unabhängige Stromversorgung 44 ist zwingend erforderlich.In 2 a circuit diagram according to the invention is shown schematically. The power supply of the X-ray diagnostic device 10 has a common DC voltage bus 43 with a back-up capacitor 431 connected to a ground (not shown), from which the electrical consumers, namely the AC/DC converter 422, the battery management controller BMC 442, the DC/DC -DC converters 451, 451', the DC/DC DC converter 46 and the three-phase inverter 48 for the rotary anode motor 493 are supplied with energy, with the DC voltage bus 43 being taken from the mains by means of the AC/DC converter 422 and by means of the DC/DC DC converter 46 from the capacitive energy store 471 and by means of the battery management controller BMC 442 from an accumulator 441. The circuit off 2 is to be constructed in a modular manner by the direct voltage bus 43 . The module of the independent power supply 44 consisting of the battery management controller BMC 442 and the accumulator 441 is optional when using a rotary anode tube as the X-ray tube 492, in which case the capacitive energy store 471 is always installed. If the X-ray diagnostic device 10 contains a standing anode X-ray tube as the X-ray tube 492, no capacitive energy store 471 is installed and the independent power supply 44 is absolutely necessary.

Die nominelle Spannung des Gleichspannungsbus 43 ist auf die sekundäre Spitzenspannung des Transformators 421 sowie den Anforderungen der DC/DC Wandler 451 und 451' ausgelegt und beträgt nominell 350V DC. Das Wicklungsverhältnis des Transformators 421 ist derart bemessen, dass die Spitzenspannung der sekundären Wicklung für alle Kombinationen der primärseitigen Netzspannungen den nominellen Wert der Gleichspannung des Gleichspannungsbusses 43 nicht überschreitet. Die primäre Wicklung des Transformator 421 ist in zwei individuell schaltbare Wicklungshälften aufgeteilt. Für einen Betrieb an Netzspannungen zwischen 100V AC und 120V AC werden die primärseitigen Wicklungen parallelgeschaltet. Für einen Betrieb an Netzspannungen zwischen 200V AC und 240V AC werden die Wicklungen in Serie geschaltet. Die durch das fixe Übertragungsverhältnis des Transformators 421 gegebene und durch die Variation der primären Netzspannung verursachte Variation der Transformatorausgangsspannung wird durch den aufwärtswandelnden AC/DC-Wandler 422 ausgeglichen, so dass der DC Gleichspannungsbus mit einer nominellen, stabilisierten Spannung von 350V DC unabhängig von Netzschwankungen betrieben wird.The nominal voltage of the DC voltage bus 43 is designed for the secondary peak voltage of the transformer 421 and the requirements of the DC/DC converters 451 and 451' and is nominally 350 V DC. The turns ratio of the transformer 421 is dimensioned such that the peak voltage of the secondary winding does not exceed the nominal value of the DC voltage of the DC voltage bus 43 for all combinations of the primary-side mains voltages. The primary winding of the transformer 421 is divided into two individually switchable winding halves. For operation on mains voltages between 100V AC and 120V AC, the primary-side windings are connected in parallel. The windings are connected in series for operation on mains voltages between 200V AC and 240V AC. The variation in the transformer output voltage, given by the fixed transmission ratio of the transformer 421 and caused by the variation in the primary mains voltage, is compensated for by the step-up AC/DC converter 422, so that the DC-DC bus operates with a nominal, stabilized voltage of 350V DC independent of mains fluctuations will.

Ein bidirektionaler DC/DC-Gleichstromsteller 46 erlaubt es, in einem Ladevorgang Energie in einen Energiespeicher 471 zu übertragen und in einem Entladevorgang Energie aus dem Energiespeicher 471 zu entnehmen. Dabei ist vorgesehen, den Energiespeicher 471 auch während des Betriebs der Röntgenröhre 492 zu laden, falls aus dem Netz oder/und aus dem Akkumulator 441 Energie zur Verfügung steht.A bidirectional DC/DC direct current converter 46 makes it possible to transfer energy to an energy store 471 in a charging process and to remove energy from the energy store 471 in a discharging process. In this case, provision is made for the energy store 471 to also be charged during operation of the x-ray tube 492 if energy is available from the mains and/or from the accumulator 441 .

Der DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451' weist einen einzelnen oder, falls eine Leistungsaufteilung wünschenswert oder erforderlich ist, mehrere DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451' auf. Gründe für die Verwendung mehrerer DC/DC-Gleichstromsteller 451,451' können die Marktverfügbarkeit von Standardnetzteilen, die Zuordnung der einzelnen DC/DC-Gleichstromsteller 451,452' zu verschiedenen Versorgungsgruppen, oder für die Anordnung in der Röntgendiagnostikeinrichtung günstige Bauformen sein. Der wenigstens eine DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451' weist eine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang auf. Die Ausgangsspannungen der DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451' sind als Schutzkleinspannungen ausgeführt und können nach Anforderung der elektrischen Verbraucher stabilisierte 12V-DC, stabilisierte 24V-DC oder stabilisierte 48V-DC sein.The DC/DC converter 451, 451' has a single one or, if power sharing is desirable or necessary, several DC/DC converters 451, 451'. Reasons for using several DC/DC direct current converters 451,451' can be the market availability of standard power supplies, the assignment of the individual DC/DC direct current converters 451,452' to different supply groups, or favorable designs for the arrangement in the X-ray diagnostic facility. The at least one DC/DC converter 451, 451' has a galvanic isolation between input and output. The output voltages of the DC/DC direct current converters 451, 451' are designed as safety extra-low voltages and can be stabilized 12V DC, stabilized 24V DC or stabilized 48V DC depending on the requirements of the electrical consumers.

Bei intakter Netzverbindung wird über den Netzanschluss 1, den AC/AC Wandler 421 mit galvanischer Trennung und AC/DC Wandler 422 sowie den DC/DC-Gleichstromsteller 46 der Energiespeicher 471 geladen und es werden mittels des DC/DC-Gleichstromstellers 451, 451' der Power-Management-Controller PMC 452 des Fahrstativs 4 mit Energie versorgt. Der Power-Management-Controller PMC 452 sammelt und verteilt die elektrische Energie in der gesamten Röntgendiagnostikeinrichtung 10 und steuert die Versorgungsspannungen der angeschlossenen Verbraucher.If the mains connection is intact, the energy store 471 is charged via the mains connection 1, the AC/AC converter 421 with electrical isolation and AC/DC converter 422 and the DC/DC direct current converter 46, and the energy store 471 is charged by means of the DC/DC direct current converter 451, 451' the power management controller PMC 452 of the mobile stand 4 is supplied with energy. The power management controller PMC 452 collects and distributes the electrical energy throughout the X-ray diagnostic device 10 and controls the supply voltages of the connected loads.

Der Drehstrominverter 48 erzeugt aus der Gleichspannung des Gleichspannungsbusses 43 ein mehrphasiges oder einphasiges Drehfeld. Durch entsprechende Regelung der Ausgangsspannung und der Frequenz erzeugt der Drehstrominverter 48 in einem Mehrphasenstator 493 einer Drehanodenröntgenröhre ein Drehfeld zum Antrieb der Drehanode der Röntgenröhre 492. Der Drehstrominverter 48 entfällt bei einer Stromversorgung für eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre 492, welche eine Stehanode aufweist.The three-phase inverter 48 generates a polyphase or single-phase rotating field from the DC voltage of the DC voltage bus 43 . By appropriately controlling the output voltage and the frequency, the three-phase inverter 48 generates a rotating field in a multiphase stator 493 of a rotating anode X-ray tube to drive the rotating anode of the X-ray tube 492. The three-phase inverter 48 is not required for a power supply for an X-ray diagnostic device with an X-ray tube 492, which has a standing anode.

Mittels eines AC/DC-Wandlers 211 in Kombination mit dem Power-Controller 212 des Monitorwagens 2 werden die elektrischen Verbraucher des Monitorwagens 2 direkt aus dem AC-Netz über den Netzanschluss 1 mit einer stabilisierten Schutzkleinspannung mit einem Wert von beispielsweise 24V-DC versorgt. Dies ermöglicht den Betrieb des Monitorwagens 2 auch als Stand-Alone-Gerät, jedoch ohne die Funktion der unterbrechungsfreien Stromversorgung USV. Eine USV-Funktion ist dann verfügbar, sobald die Verbindung der Teilsysteme Monitorwagen 2 mit dem Fahrstatives 4 durch die Verbindungsleitung 3 besteht.Using an AC/DC converter 211 in combination with the power controller 212 of the monitor trolley 2, the electrical loads of the monitor trolley 2 are supplied directly from the AC network via the mains connection 1 with a stabilized safety extra-low voltage with a value of 24V-DC, for example. This enables the monitor trolley 2 to also be operated as a stand-alone device, but without the UPS function of the uninterruptible power supply. A UPS function is then available as soon as the connection between the monitor trolley 2 subsystems and the mobile stand 4 via the connecting line 3 exists.

Der AC/AC-Wandler 421 ist wahlweise im Monitorwagen 2 oder im Fahrstativ 4 angeordnet. Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, den AC/AC-Wandler 421 und den AC/DC-Wandler 422 zu einer AC/DC-Stromversorgung 42 mit integrierter galvanischer Trennung zu kombinieren.The AC/AC converter 421 is arranged either in the monitor trolley 2 or in the mobile stand 4. It is provided within the scope of the invention to combine the AC/AC converter 421 and the AC/DC converter 422 to form an AC/DC power supply 42 with integrated galvanic isolation.

Die Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 ist für einen Langzeit-Netzbetrieb, bei dem die elektrische Energieversorgung über einen Netzanschluss 1 erfolgt und einen kurzzeitigen, netzunabhängigen Betrieb ausgelegt, bei dem Betriebsprogramme der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 über eine betriebsprogrammabhängige Auslegedauer hinweg aufrechterhalten werden. Der Langzeit-Netzbetrieb ist dabei durch die Spannungsversorgung nicht begrenzt; es kann aber durch thermische Bauteilbelastungen, beispielsweise der Drehanode, zu Funktionseinschränkungen im Langzeitbetrieb kommen. Der netzunabhängige Betrieb ist abhängig von der Dimensionierung der Energiespeicher und vom ausgeführten Betriebsprogramm für eine Auslegungsdauer gewährleistet. Es wird durch Verwendung einer erfindungsgemäßen Stromversorgung sichergestellt, dass die diagnostische Arbeit einer Bedienperson an der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 nicht durch unerwartete Betriebsstörungen behindert wird.The power supply of the X-ray diagnostic device 10 is designed for long-term mains operation, in which the electrical energy is supplied via a mains connection 1, and for short-term, mains-independent operation, in which the operating programs of the X-ray diagnostic device 10 are maintained over an operating program-dependent design period. The long-term mains operation is not limited by the power supply; However, functional restrictions in long-term operation can occur as a result of thermal component loads, for example the rotary anode. The mains-independent operation is guaranteed for a design period depending on the dimensioning of the energy storage and the running operating program. The use of a power supply according to the invention ensures that the diagnostic work of an operator on the x-ray diagnostic device 10 is not impeded by unexpected malfunctions.

Der Übergang zwischen dem Netzbetrieb und dem netzunabhängigen Betrieb einerseits und der Übergang zwischen dem netzunabhängigen Betrieb und dem Netzbetrieb andererseits erfolgt automatisch, wobei der netzunabhängige Betrieb und der Netzbetrieb durch Überwachung der Spannung im Gleichspannungsbus 43 durch den Power-Management-Controller PMC 452 oder mittels eines mit dem Netzanschluss 1 verbundenen Netzüberwachungssensors 423 detektiert werden.The transition between mains operation and mains-independent operation on the one hand and the transition between mains-independent operation and mains operation on the other hand takes place automatically, with mains-independent operation and mains operation being monitored by monitoring the voltage in the DC voltage bus 43 by the power management controller PMC 452 or by means of a can be detected by the network monitoring sensor 423 connected to the network connection 1.

Der Netzüberwachungssensor 423 dient der Überwachung der Netzspannung, des Netzstromes sowie der Phasennulldurchgänge. Diese Einheit ermöglicht eine schnelle Erkennung einer Netzanomalie. Unter Netzanomalie werden alle Abweichungen von einer ungestörten Netzspannung verstanden, wie Netzunterbrechung, Netzspannungsschwankungen, Abweichungen von der Netzfrequenz, Schwingungspaketausfall oder Netzhalbwellenausfall.The mains monitoring sensor 423 is used to monitor the mains voltage, the mains current and the phase zero crossings. This unit enables rapid detection of a grid anomaly. Mains anomalies are understood to mean all deviations from an undisturbed mains voltage, such as mains interruptions, mains voltage fluctuations, deviations from the mains frequency, oscillation packet failure or mains half-wave failure.

Unter Betriebssicherheit wird ein Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung verstanden, bei dem geplante oder gerade laufende diagnostische Betriebsabläufe bei einer Auslegungsstörung der Netzversorgung zu Ende geführt werden.Operational safety is understood to mean operation of the X-ray diagnostic device in which planned or ongoing diagnostic operational sequences are completed in the event of a design disruption in the mains supply.

Charakteristisch für eine Auslegungsstörung ist, dass der Energiebedarf für das erfolgreiche Zu-Ende-Führen eines diagnostischen Betriebsablaufes zum Zeitpunkt des Überganges der Stromversorgung vom Netzbetrieb auf den netzunabhängigen Betrieb kleiner ist als die zu diesem Zeitpunkt verfügbare Energiereserve in den elektrischen Energiespeichern. Damit die Energiereserve im netzunabhängigen Betrieb verfügbar ist, wird sie während des Netzbetriebes geladen und vorgehalten. Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, wahlweise eine feste Energiereserve oder eine vom geplanten oder gerade laufenden diagnostische Betriebsablaufs abhängige Energiereserve vorzuhalten. Es ist vorgesehen, den diagnostischen Betriebsablauf für eine auslegungsbedingte Zeitdauer unverändert ohne jegliche Einschränkungen fortzuführen. Die erfindungsgemäße Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung verhält sich dabei so, als wäre am Netzanschluss eine unterbrechungsfreie Stromversorgung USV vorgesehen. Diese Zeitdauer kann auf wenige Sekunden ausgelegt sein, wenn beispielsweise durch Auswertung früherer Netzanomalien oder aus Trainingsdaten damit zu rechnen ist, dass die Netzversorgung, beispielsweise durch Übernahme der Netzversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung durch eine Klinik-Notstromversorgung innerhalb dieser Zeitdauer wieder hergestellt ist.It is characteristic of a design fault that the energy requirement for the successful completion of a diagnostic operating sequence at the time of the transition of the power supply from grid operation to grid-independent operation is less than the energy reserve available in the electrical energy at this point in time to save. So that the energy reserve is available in grid-independent operation, it is charged and kept available during grid operation. It is provided within the scope of the invention to provide either a fixed energy reserve or an energy reserve that is dependent on the planned or ongoing diagnostic operating sequence. It is intended to continue the diagnostic operation unchanged for a design-related period of time without any restrictions. The power supply of the X-ray diagnostic device according to the invention behaves as if an uninterruptible power supply UPS were provided at the mains connection. This period of time can be designed for a few seconds if, for example by evaluating previous network anomalies or from training data, it can be expected that the network supply will be restored within this period of time, for example by taking over the network supply of the X-ray diagnostic device through a hospital emergency power supply.

Dauert ein Netzausfall über diese Zeitdauer hinaus an, so wird durch eine Ablaufsteuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung einer Bedienperson automatisch ein alternatives, abgespeichertes Betriebsprogramm angeboten, mit dem der diagnostische Betriebsablauf mit geringen Einschränkungen zu Ende führbar ist, wobei dieses Betriebsprogramm gegenüber einem Betriebsprogramm mit einer vollen Funktionalität der Röntgendiagnostikeinrichtung einen geringeren Gesamtenergiebedarf aufweist.If a power failure lasts longer than this period of time, an alternative, stored operating program is automatically offered to an operator by a sequence control of the X-ray diagnostic device, with which the diagnostic operating sequence can be completed with few restrictions, whereby this operating program compared to an operating program with a full functionality of the X-ray diagnostic device has a lower total energy requirement.

Diese Einschränkungen können einen eingeschränkten Bedienkomfort nach sich ziehen, beispielsweise durch Wegfall einer motorischen Verfahrbarkeit der Röntgendiagnostikeinrichtung und der Notwendigkeit einer manuellen Verfahrbarkeit. Die Einschränkungen können aber auch eine Einschränkung der diagnostischen Bildaufnahmen betreffen, beispielsweise dadurch, dass bei einem laufenden Scan mit einer Reihe zeitlich aufeinander folgender Projektionsaufnahmen die Anzahl der Projektionsaufnahmen bei gleichen Abdeckung des Scanwinkelbereiches ausgedünnt wird.These restrictions can entail restricted ease of use, for example due to the omission of a motorized movability of the X-ray diagnostic device and the need for manual movability. However, the restrictions can also relate to a restriction of the diagnostic image recordings, for example in that during a running scan with a series of projection recordings that follow one another in time, the number of projection recordings is thinned out with the same coverage of the scan angle range.

Durch eine bedarfsorientierte Abschaltung von Teilfunktionen der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 durch den Power-Management-Controller PMC 452 und den Power-Controller 212 wird die zur Verfügung stehende Energie vorrangig zur Gewinnung diagnostischer Daten genutzt. Der Power-Management-Controller PMC 452 und der Power-Controller 212 sind dazu eingerichtet, nach einer abgespeicherten Deaktivierungsstrategie, ohne Benutzereingriff gezielt elektrische Verbraucher zu deaktivieren oder mittels des Kommunikationsbus 33 die entsprechenden Verbraucher in einen stromreduzierten Zustand zu überführen.By switching off sub-functions of the x-ray diagnostic device 10 as required by the power management controller PMC 452 and the power controller 212, the available energy is primarily used to obtain diagnostic data. The power management controller PMC 452 and the power controller 212 are set up to deactivate electrical consumers in a targeted manner according to a stored deactivation strategy without user intervention or to convert the corresponding consumers into a current-reduced state by means of the communication bus 33 .

Die Betriebsabläufe sind im Power-Management-Controller PMC 452 abgespeichert, wobei eine Bedienperson im Netzbetrieb vorzugsweise mittels des User-Interfaces GUI 22 oder des User-Interfaces 41 einen Betriebsablauf auswählt, beispielsweise einen Scan mit der Aufnahme einer Reihe von Röntgenprojektionen bei motorisch bewegtem C-Bogen.The operating sequences are stored in the power management controller PMC 452, with an operator in mains operation preferably using the user interface GUI 22 or the user interface 41 selecting an operating sequence, for example a scan with the recording of a series of X-ray projections with a motor-driven moving C -Arc.

Vor der Ausführung eines Betriebsablaufes vergleicht der Power-Management-Controller PMC 452 den Energiebedarf und die erforderliche elektrische Leistung für die Ausführung des ausgewählten Betriebsablaufs mit dem in dem Energiespeicher 471 und im Akkumulator 441 gespeicherten Energie und der aus dem Netz verfügbaren Leistung und gibt eine Warnung an den Benutzer der Röntgendiagnostikeinrichtung aus, wenn nicht genügend Energie und Leistung für den geplanten Betriebsablauf zur Verfügung stehen. Der Benutzer ist dann in die Lage versetzt, einen anderen Betriebsablauf auszuwählen, der mit einem geringeren Energie- und/oder Leistungsbedarf auskommt, beispielsweise ein 3D-Scan mit einer reduzierten Anzahl von Projektionsaufnahmen oder/und einen 3D-Scan mit verringerter Pulsleistung oder einer Wartedauer, bis der gewünschte Betriebsablauf wieder zur Verfügung steht.Before executing an operating procedure, the power management controller PMC 452 compares the energy requirement and the electrical power required for executing the selected operating procedure with the energy stored in the energy store 471 and the accumulator 441 and the power available from the grid and issues a warning to the user of the X-ray diagnostic device if there is not enough energy and power available for the planned operation. The user is then able to select another operating sequence that requires less energy and/or power, for example a 3D scan with a reduced number of projection recordings and/or a 3D scan with a reduced pulse power or a waiting period until the desired operating sequence is available again.

Bei einer Netzanomalie kann die Steuerung einen von dem durch den Benutzer ausgewählten Betriebsablauf abweichenden Betriebsablauf abhängig vom Ladezustand der Energiespeichereinheiten, kapazitiver Energiespeicher (471) und Akkumulator (441) zum Zeitpunkt des Auftretens der Netzanomalie dergestalt ändern, dass als Notprogramm ein alternativer Betriebsablauf selbsttätig ausgewählt und durchgeführt wird. Ein solcher Betriebsablauf kann zum Ziel haben, alle motorisierten Verstellachsen von einem motorisierten Betrieb auf einen manuellen Betrieb umzuschalten, alle aufgenommenen Bilder in einem Bildspeicher abzuspeichern und anschließend alle Verbraucher geordnet abzuschalten und die Steuerungen und das Betriebssystem der Röntgendiagnostikeinrichtung geordnet herunterzufahren.In the event of a grid anomaly, the controller can change an operating sequence that deviates from the operating sequence selected by the user, depending on the state of charge of the energy storage units, capacitive energy storage (471) and accumulator (441) at the time the grid anomaly occurs, in such a way that an alternative operating sequence is automatically selected as an emergency program and is carried out. Such an operating sequence can have the goal of switching all motorized adjustment axes from motorized operation to manual operation, storing all recorded images in an image memory and then switching off all consumers in an orderly manner and shutting down the controls and the operating system of the X-ray diagnostic device in an orderly manner.

Ein anderer Betriebsablauf kann zum Ziel haben, dass im netzunabhängigen Betrieb noch solange Röntgenaufnahmen angefertigt werden, bis der Gesamtenergiegehalt der Summe der Energiespeicher, insbesondere des Energiespeichers 471 und/oder des Akkumulators 441 auf das Energielevel einer Abschaltreserve abgesunken ist, die zum geordneten Abschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung erforderlich ist. Ist das Energielevel im Energiespeicher 471 und im Akkumulator 441 auf die Abschaltreserve abgesunken, so wird die Röntgendiagnostikeinrichtung ordnungsgemäß ausgeschaltet, wodurch insbesondere ein Verlust von mittels Patientendosis erzeugten diagnostischen Daten verhindert wird.Another operating sequence can have the goal that in mains-independent operation, X-ray exposures continue to be taken until the total energy content of the sum of the energy stores, in particular the energy store 471 and/or the accumulator 441, has dropped to the energy level of a switch-off reserve, which is required for the orderly switch-off of the X-ray diagnostic device is required. If the energy level in the energy store 471 and in the accumulator 441 has fallen to the switch-off reserve, the X-ray diagnostic device is switched off properly, which in particular prevents the loss of diagnostic data generated by the patient dose.

Ein Betriebsablauf für den Betrieb nach Auftreten einer Netzanomalie kann die Fortsetzung einer andauernden Röntgenuntersuchung, beispielsweise eines Scans während einer Operation mit verringerten Pulsraten und/oder verringerten Pulsleistungen beinhalten, um die Röntgendiagnostikeinrichtung in einer zum Zeitpunkt des Auftretens der Netzanomalie andauernden Operation möglichst lange nutzen zu können.An operating sequence for operation after a network anomaly occurs can include the continuation of an ongoing X-ray examination, for example a scan during an operation with reduced pulse rates and/or reduced pulse powers, in order to be able to use the X-ray diagnostic device in an operation that is ongoing at the time the network anomaly occurs for as long as possible .

Bei Ausfall des Netzes in Folge einer Netzanomalie muss die für einen ausgewählten Betriebsablauf vom Zeitpunkt des Netzausfalls bis zur voraussichtlichen Beendigung des ausgewählten Betriebsablaufs und zum ordnungsgemäßen Abschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung erforderliche Energie aus dem Energiespeicher 471 und aus dem Akkumulator 441 zur Verfügung gestellt werden. Der Power-Management-Controller PMC 452 ermittelt dabei den erforderlichen Energiebedarf und berücksichtigt die Dauer für einen auslegungsgemäßen Netzausfall. Der Power-Management-Controller PMC 452 der erfindungsgemäßen Stromversorgung ist dabei eingerichtet, einen Teil der im Energiespeicher 471 und im Akkumulator 441 gespeicherten Energie zum Zeitpunkt des Netzausfalls als Energiereserve für ein ordnungsgemäßes Abschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung zu sichern. Die die Energiereserve übersteigende gespeicherte Energie wird zur weiteren Ausführung des Betriebsablaufs verwendet.If the network fails as a result of a network anomaly, the energy required for a selected operating sequence from the time of the network failure until the expected end of the selected operating sequence and for the proper switching off of the X-ray diagnostic device must be made available from the energy store 471 and from the accumulator 441. The power management controller PMC 452 determines the required energy requirement and takes into account the duration of a planned power failure. The power management controller PMC 452 of the power supply according to the invention is set up to secure part of the energy stored in the energy store 471 and in the accumulator 441 at the time of the power failure as an energy reserve for properly switching off the x-ray diagnostic device. The stored energy exceeding the energy reserve is used for further execution of the operation.

Für den Fall, dass im Netzbetriebes der Röntgendiagnostikeinrichtung die im Energiespeicher 471 und im Akkumulator 441 gespeicherte Energie die Energiereserve unterschreitet - beispielsweise, dadurch bedingt, dass nach einem vorangegangenen netzunabhängigen Betrieb die Energiespeicher noch nicht bis zur Energiereserve aufgeladen sind - , wird eine Warninformation an den Benutzer ausgegeben mit dem Inhalt, dass im Falle eines Netzausfalls von diesem Zeitpunkt an keine Energiereserve für einen ordnungsgemäßen netzunabhängigen Betrieb, beispielsweise für das ordnungsgemäße Ausschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung zur Verfügung stehen wird, wodurch die Gefahr des Verlustes von bereits gewonnenen diagnostischen Patienteninformationen gegeben ist.In the event that the energy stored in the energy store 471 and in the accumulator 441 falls below the energy reserve during mains operation of the X-ray diagnostic system - for example, due to the fact that the energy stores have not yet been charged up to the energy reserve after a previous mains-independent operation - a warning message is sent to the User issued with the content that in the event of a power failure from this point in time there will be no energy reserve for proper mains-independent operation, for example for the proper switching off of the X-ray diagnostic device, which means that there is a risk of losing diagnostic patient information that has already been obtained.

Falls der Power-Management-Controller PMC 452 nach einem Netzausfall den für die Beendigung des ausgewählten Betriebsablaufs innerhalb der Netzausfall-Auslegungsdauer erforderlichen Energiebedarf als gegenüber der im Energiespeicher 471 und im Akkumulator 441 zur Verfügung stehenden Energie als zu hoch abschätzt, nimmt der Power-Management-Controller PMC 452 eine Umschaltung auf ein Notprogramm mit einem geringeren Energiebedarf erforderlichen Betriebsablauf vor.If, after a power failure, the power management controller PMC 452 estimates the energy requirement required to complete the selected operating sequence within the power failure design period as being too high compared to the energy available in the energy store 471 and in the accumulator 441, the power management takes over -Controller PMC 452 provides a switchover to an emergency program with a lower energy requirement.

Unter einem elektrischen Verbraucher der Röntgendiagnostikeinrichtung wird jede Baugruppe verstanden, die im Betriebsablauf zeitweise oder andauernd mit elektrischer Energie versorgt wird. In der folgenden Liste sind diejenigen Verbraucher, die durch die Verbraucher der Liste mit Energie versorgt werden, nicht aufgeführt. Werden im Rahmen dieser Offenbarung „Verbraucher“ genannt, so sind darunter einzelne oder alle Baugruppen der nachstehenden Liste zu verstehen.

  • - AC/DC-Wandler 211
  • - Power-Controller 212 für User-Interface GUI 22, Bildverarbeitungsrechner 23 und Monitor 24
  • - User-Interface 41
  • - AC/AC-Wandler 421
  • - AC/DC-Wandler 422
  • - Netzüberwachungssensor 423
  • - Battery-Management-Controller BMC 442
  • - DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451'
  • - Power-Management-Controller PMC 452
  • - DC/DC-Gleichstromsteller 46
  • - DC/DC-Gleichstromsteller 472
  • - Drehstrominverter 48 für Drehanodenmotor 493
  • - Hochspannungswandler 491 für Röntgenröhre 492
  • - Kinematik-Controller 501 für die Antriebsmotoren 502 der Kinematik
  • - Röntgenbildaufnehmer 51
An electrical consumer of the x-ray diagnostic device is understood to mean any assembly that is temporarily or continuously supplied with electrical energy during operation. The following list does not include those consumers that are supplied with energy by the consumers in the list. If "consumers" are mentioned in the context of this disclosure, this means individual or all assemblies in the list below.
  • - AC/DC converter 211
  • - Power controller 212 for user interface GUI 22, image processing computer 23 and monitor 24
  • - User interface 41
  • - AC/AC converter 421
  • - AC/DC converter 422
  • - Grid monitoring sensor 423
  • - BMC 442 battery management controller
  • - DC/DC converter 451, 451'
  • - PMC 452 power management controller
  • - DC/DC converter 46
  • - DC/DC converter 472
  • - Three-phase inverter 48 for rotating anode motor 493
  • - High voltage converter 491 for X-ray tube 492
  • - Kinematics controller 501 for the drive motors 502 of the kinematics
  • - X-ray imager 51

Als Röntgenbildaufnehmer 51 ist ein Flatpaneldetektor FPD oder ein Röntgenbildverstärker mit einer Videokette vorgesehen.A flat panel detector FPD or an X-ray image intensifier with a video chain is provided as the X-ray image recorder 51 .

Bei Verwendung eines Akkumulators 441 kann in einem akkumulatorgestützten Normalbetrieb bei Hochdosisanwendung mit einer Drehanodenröhre, die im Energiespeicher 471 gespeicherte Energie vollständig für den Generatorbetrieb zur Verfügung gestellt werden, wenn die Energiereserve für den Notbetrieb oder/und das Ausschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung beim Auftreten einer Netzanomalie im Akkumulator vorhanden ist.When using a rechargeable battery 441, the energy stored in the energy store 471 can be made available completely for the generator operation in a rechargeable battery-supported normal operation with high-dose application with a rotary anode tube if the energy reserve for emergency operation and/or switching off the X-ray diagnostic device when a network anomaly occurs in the rechargeable battery is available.

Bei ungestörtem Netz wird der Monitor 24 über den steuerbaren Power-Controller 212 mit Energie versorgt. Im Falle einer Netzanomalie wird der AC/DC-Wandler vom Netz getrennt und die Energieversorgung des Monitors erfolgt aus dem Gleichspannungsbus 43 über den DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451', den Power-Management-Controller PMC 452 und über den im Monitor Cart 2 eingebauten Power-Controller 212. Der Power-Controller 212 ermöglicht dabei die verzögerungsfreie Umschaltung von der Stromversorgung 211 auf die akkugestützte Stromversorgung des Power-Management-Controllers PMC 452 des Fahrstatives 4.When the network is undisturbed, the monitor 24 is supplied with energy via the controllable power controller 212 . In the event of a grid anomaly, the AC/DC converter is disconnected from the grid and the monitor is supplied with power from the DC voltage bus 43 via the DC/DC DC converter 451, 451', the power management controller PMC 452 and the monitor cart 2 built in th power controller 212. The power controller 212 enables the delay-free switchover from the power supply 211 to the battery-supported power supply of the power management controller PMC 452 of mobile stand 4.

Alle Spannungswandler 212, 442, 46, 48, 472, 501 der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 sind mittels eines Kommunikationsbus 33, beispielsweise eines CAN-Bus, miteinander und mit dem Power-Management-Controller PMC 452 verbunden und tauschen über diesen Kommunikationsbus 33 Datenbotschaften aus. Die Versorgungsspannung für den Kommunikationsbus 33 wird durch den Power-Management-Controller PMC 452 zur Verfügung gestellt, so dass der Kommunikationsbus 33 bei Auftreten einer Netzanomalie, beispielsweise eines Netzausfalls, aus dem Gleichspannungsbus 43 über den DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451' mit Energie versorgt wird.All voltage converters 212, 442, 46, 48, 472, 501 of the X-ray diagnostic device 10 are connected to one another and to the power management controller PMC 452 by means of a communication bus 33, for example a CAN bus, and exchange data messages via this communication bus 33 . The supply voltage for the communication bus 33 is provided by the power management controller PMC 452, so that if a network anomaly occurs, for example a network failure, the communication bus 33 can also be supplied from the DC voltage bus 43 via the DC/DC converter 451, 451' energy is supplied.

Bei unterbrochener Netzverbindung wird über den bidirektionalen DC/DC- Gleichstromsteller 46 der Energiefluss über den Gleichspannungsbus 43 zurück zu dem Stützkondensator 431 geleitet. Dadurch wird mit Hilfe des Energiespeichers 471 oder/und des Akkumulators 441 ein unterbrechungsfreier Betrieb in der Art einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) für eine entsprechend der Auslegung der Energiespeicher bestimmte Zeitdauer gewährleistet. Der DC/DC-Gleichstromsteller 451, der Power-Controller 212, der falls vorgesehen, in einem durch ein Kabel 3 mit dem Fahrstativ 4 verbundenen Monitorwagen 2 angeordnet ist, sowie der Drehstrominverter 48 werden in diesem Fall weiter mit Energie versorgt und versorgen so die Verbraucher wie beispielsweise wenigstens einen Monitor 24, einen Bildverarbeitungsrechner 23, die User-Interfaces 22, 41, den Röntgenbildaufnehmer 51, den Röntgengenerator 49 oder die Betriebssteuerungen der einzelnen Einheiten 212, 23, 442, 45, 46, 472, 50, 51 weiter mit Energie.If the mains connection is interrupted, the flow of energy is routed back to the back-up capacitor 431 via the bidirectional DC/DC converter 46 via the DC voltage bus 43 . With the help of the energy store 471 and/or the accumulator 441, this ensures uninterrupted operation in the manner of an uninterruptible power supply (UPS) for a period of time determined according to the design of the energy store. The DC/DC direct current converter 451, the power controller 212, which if provided is arranged in a monitor carriage 2 connected to the mobile stand 4 by a cable 3, and the three-phase inverter 48 continue to be supplied with energy in this case and thus supply the Consumers such as at least one monitor 24, an image processing computer 23, the user interfaces 22, 41, the X-ray image recorder 51, the X-ray generator 49 or the operating controls of the individual units 212, 23, 442, 45, 46, 472, 50, 51 Energy.

Der Power-Management-Controller PMC 452 steuert sowohl im Netzbetrieb als auch im netzunabhängigen Betrieb das Auf- und Entladen des Energiespeichers 471 mittels des DC/DC-Gleichstromstellers 46 und/oder des Akkumulators 441 mittels des Battery-Management-Controller BMC 442, sowie den Energiefluß zu den Verbrauchern Monitor 24 und Röntgenbildaufnehmer 51. Der Power-Management-Controller PMC 452 steuert und überwacht vorzugsweise auch das Potenzial des Gleichspannungsbusses 43.The power management controller PMC 452 controls the charging and discharging of the energy store 471 by means of the DC/DC converter 46 and/or the accumulator 441 by means of the battery management controller BMC 442, both in mains operation and in mains-independent operation, as well as the flow of energy to the consumer monitor 24 and X-ray imager 51. The power management controller PMC 452 preferably also controls and monitors the potential of the DC voltage bus 43.

Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht sowohl bei getrennter als auch bei intakter Verbindung zum Versorgungsnetz über den Netzanschluss 1 eine Energieübertragung über den DC/DC-Gleichstromsteller 472 zum Hochspannungswandler 491, welcher die Röntgenröhre 492 mit Spannung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung versorgt. Dadurch wird ein energiespeichergestützter, reduzierter Röntgenstrahlbetrieb sichergestellt, wie er beispielsweise bei Niedrigdosis-Untersuchungen oder bei reduzierten Pulsraten realisiert wird.The circuit according to the invention enables energy to be transmitted via the DC/DC converter 472 to the high-voltage converter 491, which supplies the X-ray tube 492 with voltage for generating X-rays, both when the connection to the supply network is separate and intact via the mains connection 1. This ensures energy-storage-supported, reduced X-ray operation, such as is implemented, for example, in low-dose examinations or at reduced pulse rates.

Der Drehstrominverter 48 wird durch den Power-Management-Controller PMC 452 derart gesteuert, dass eine Erhaltung der Drehanodenrotation mit minimalsten Energieaufwand möglich ist. Dies lässt sich z.B. durch Reduzierung der Inverter-Ausgangsspannung und/oder einer Drehfeldfrequenzänderung erreichen. Durch Ausnutzung der Rotationsenergie einer rotierenden Drehanode und dem damit vorliegenden rotatorischen Nachlauf der Drehanode ist eine Beschleunigung oder Rotationserhaltung der Drehanode nicht permanent notwendig, so dass der Inverter durch zyklisches ein- und ausschalten die Rotation der Drehanode erhält und damit auch den notwendigen Energiebedarf gegenüber eines dauerhaften Betriebes weiter reduziert.The three-phase inverter 48 is controlled by the power management controller PMC 452 in such a way that the rotary anode rotation can be maintained with a minimum of energy expenditure. This can be achieved, for example, by reducing the inverter output voltage and/or changing the rotating field frequency. By utilizing the rotational energy of a rotating rotary anode and the resulting rotational lag of the rotary anode, acceleration or maintenance of rotation of the rotary anode is not permanently necessary, so that the inverter maintains the rotation of the rotary anode by switching it on and off cyclically and thus also the necessary energy requirement compared to a permanent one further reduced.

Für den Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung nach Auftreten einer Netzanomalie ist ein durch den Power-Management-Controller PMC 452 automatisch auszuwählender Betriebszustand vorgesehen, in dem eine Positionierung des eine Röntgenstrahlenquelle 53 und einen Röntgendetktor 51 tragenden C-Bogens mittels motorisierter Verstellachsen durch den Kinematik-Controller 501 und die entsprechenden Achsmotoren 502 erfolgt oder die Positionierung manuell zu erfolgen hat.For the operation of the X-ray diagnostic device after the occurrence of a network anomaly, an operating state to be selected automatically by the power management controller PMC 452 is provided, in which the C-arm carrying an X-ray source 53 and an X-ray detector 51 can be positioned by means of motorized adjustment axes by the kinematics controller 501 and the corresponding axis motors 502 or the positioning has to be done manually.

Der Power-Management-Controller PMC 452 überwacht indes den Energiezustand des Energiespeichers 471 und sorgt für die Deaktivierung von Teilfunktionen oder ein kontrolliertes Herunterfahren aller Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung 10, falls der Energieinhalt des Energiespeichers 471 und des Akkumulators 441 auf den Wert des Energiereserve abgesunken ist.Meanwhile, the power management controller PMC 452 monitors the energy state of the energy store 471 and ensures that partial functions are deactivated or that all components of the X-ray diagnostic device 10 are shut down in a controlled manner if the energy content of the energy store 471 and the accumulator 441 has fallen to the value of the energy reserve.

Eine Anforderung an den USV-Betrieb mit Hilfe der gespeicherten Energie des Energiespeichers 471 und ohne optionalen Akku 44 ist, dass zu jedem Zeitpunkt ein kontrolliertes Herunterfahren aller Systeme der Röntgendiagnostikeinrichtung 10, sichergestellt ist. Der Energiespeicher 471 wird daher zu keinem Zeitpunkt komplett entleert und hält einen Mindestenergievorrat vor, welcher nicht für Strahlungsanwendungen zur Verfügung steht. Der Mindestenergievorrat im Energiespeicher 471 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass die für das Herunterfahren aller Systeme der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 notwendige Leistung für mindestens 15 Sekunden bereitgestellt wird.A requirement for UPS operation using the stored energy of the energy store 471 and without an optional battery 44 is that a controlled shutdown of all systems of the X-ray diagnostic device 10 is ensured at all times. The energy store 471 is therefore never completely emptied and has a minimum energy reserve which is not available for radiation applications. The minimum energy reserve in the energy store 471 is preferably dimensioned such that the power required for shutting down all systems of the X-ray diagnostic device 10 is provided for at least 15 seconds.

Der Power-Management-Controller PMC 452 oder der Power-Controller 212 steuern im Falle eines USV-Betriebes den Energiebedarf der restlichen, kommunikationsfähigen Verbraucher. Es ist vorgesehen, nicht an den Kommunikationsbus 33 angeschlossene Verbraucher direkt zu deaktivieren. Über den Kommunikationsbus 33 wird den User-Interfaces 22, 41 oder dem Monitor 24 der Zustand der USV-Funktion übermittelt. Dem Benutzer wird am Monitor 24 und/oder am User-Interface GUI 22 und/oder am User-Interface 41 der Zustand der USV-Funktion dargestellt, beispielsweise über ein Akkusymbol mit sich verringerndem Füllstand, mittels einer Anzeige, die von grün auf gelb und auf rot wechselt oder mittels einer Benutzermeldung des Inhalts, dass das System nun herunterfährt.The power management controller PMC 452 or the power controller 212 control in case of a UPS operation the energy requirements of the remaining, communication-capable consumers. Provision is made to directly deactivate loads that are not connected to the communication bus 33 . The status of the UPS function is transmitted to the user interfaces 22 , 41 or the monitor 24 via the communication bus 33 . The status of the UPS function is shown to the user on the monitor 24 and/or on the user interface GUI 22 and/or on the user interface 41, for example via a battery symbol with a decreasing level, by means of a display which changes from green to yellow and changes to red or via a user message stating that the system is now shutting down.

Der DC/DC Gleichstromsteller 472 besteht aus einem Buck-Boost Wandler, welcher mit höheren und geringeren Eingangsspannungen gegenüber der Ausgangsspannung betrieben werden kann.The DC/DC converter 472 consists of a buck-boost converter, which can be operated with higher and lower input voltages compared to the output voltage.

Der DC/DC Gleichstromsteller 46 besteht aus einem bidirektionalen Buck Wandler, welcher mit höheren Eingangsspannungen gegenüber der Ausgangsspannung betrieben werden kann.The DC/DC converter 46 consists of a bidirectional buck converter which can be operated with higher input voltages than the output voltage.

Für den Fall, dass die Röntgendiagnostikeinrichtung 10 einen vom Fahrstativ 4 räumlich getrennten Monitorwagen 2 aufweist, sieht die erfindungsgemäße Schaltung eine DC-Versorgungsleitung 31 als Rückkanal zur Übertragung/Rückführung von Energie vom PMC 452 im Fahrstativ 4 zum Power-Controller 212 im Monitorwagen 2 vor, so dass dessen elektrische Verbraucher über diesen Rückkanal mit Energie versorgt werden. Der Power-Controller 212 im Monitorwagen 2 weist hierzu eine entsprechende elektrische Kopplung zur Nutzung von zwei Energiequellen, nämlich des AC/DC-Wandlers 211 und des DC/DC-Gleichstromstellers 451 auf.In the event that the X-ray diagnostic device 10 has a monitor carriage 2 that is spatially separate from the mobile stand 4, the circuit according to the invention provides a DC supply line 31 as a return channel for the transmission/feedback of energy from the PMC 452 in the mobile stand 4 to the power controller 212 in the monitor carriage 2 , so that its electrical loads are supplied with energy via this return channel. For this purpose, the power controller 212 in the monitor carriage 2 has a corresponding electrical coupling for using two energy sources, namely the AC/DC converter 211 and the DC/DC direct current converter 451 .

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass durch die Nutzung des Energiespeichers 471 und des Akkumulators 441 nach Auftreten einer Netzanomalie ein drohender Datenverlust im Bildverarbeitungsrechner 23 und/oder eine Unterbrechung der Arbeitsabläufe im Operationssaal verhindert werden.In particular, it is advantageous that the use of the energy store 471 and the accumulator 441 after the occurrence of a network anomaly prevents an imminent loss of data in the image processing computer 23 and/or an interruption in the work processes in the operating room.

Die Nutzung des Energiespeichers 471 und des Akkumulators 441 ermöglicht daher eine kostengünstige Implementierung einer USV-Funktion ohne dass eine separate USV integriert werden muss, weil für die Realisierung der USV im Falle von Netzschwankungen oder Netzausfällen auf ohnehin für den Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung notwendigen Schaltungskomponenten verwendet werden.The use of the energy store 471 and the accumulator 441 therefore enables a cost-effective implementation of a UPS function without a separate UPS having to be integrated, because circuit components that are required anyway for the operation of the X-ray diagnostic device are used to implement the UPS in the event of mains fluctuations or mains failures .

Der erfindungsgemäße Energiespeicher 471 ist für eine Netzausfallüberbrückungszeit von mindestens 15 Sekunden auslegbar, wobei die Begrenzung durch die Speicherfähigkeit der Zellen, den verwendeten Bauraum und den Energiezustand des Energiespeichers abhängig ist.The energy store 471 according to the invention can be designed for a power failure bridging time of at least 15 seconds, with the limitation depending on the storage capacity of the cells, the installation space used and the energy state of the energy store.

Der Energiespeicher 471 ist ein kapazitiver Energiespeicher und kann je nach Anwendung aus handelsüblichen Elektrolytkondensatoren oder aus Ultrakondensatoren (Double-Layer-Kondensatoren) oder Akku-Hybridkondensatoren aufgebaut sein. Der Vorteil von Kondensatoren ist es, dass diese eine höhere Lebensdauer als übliche akkumulatorgestützte Systeme mit chemischer Energiespeicherung aufweisen. Somit entfallen die oft häufigen und kostenintensiven Wartungseinsätze im Zusammenhang mit dem Austauschen eines defekten oder am prognostizierten Ende seiner Lebensdauer angelangten Energiespeichers. Neben einer höheren Lebensdauer weisen kapazitive Energiespeicher robustere Pulsstromfähigkeit auf. Beide Punkte erhöhen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 und verringern Wartungseinsätze und Wartungskosten.The energy store 471 is a capacitive energy store and, depending on the application, can be constructed from commercially available electrolytic capacitors or from ultracapacitors (double-layer capacitors) or rechargeable battery hybrid capacitors. The advantage of capacitors is that they have a longer service life than conventional accumulator-based chemical energy storage systems. This eliminates the often frequent and costly maintenance work associated with replacing a defective energy storage device or one that has reached the predicted end of its service life. In addition to a longer service life, capacitive energy storage devices have a more robust pulse current capability. Both points increase the service life and reliability of the X-ray diagnostic device 10 and reduce maintenance calls and maintenance costs.

Netzunterbrechungen treten in unterschiedlichen Ausprägungen in Erscheinung. Netzschwingungspulsausfall, Netzschwingungspaketausfall oder langandauernde Netzunterbrechung. Bei den geschilderten Ereignissen ist es je nach Dauer der Netzanomalie notwendig die Röntgendiagnostikeinrichtung 10 sicher herunterzufahren, welches vorzugsweise innerhalb von 15 Sekunden erfolgt. Der Einsatz des Energiespeichers 471 mit der erfindungsgemäßen Stromversorgungsstruktur ermöglicht zudem ein sicheres Herunterfahren des Systems bei unterbrochener Netzverbindung, welche mittels des Netzüberwachungssensors 423 durch Überwachung der Netzspannung, der Phasennulldurchgänge oder des Netzstromes detektiert wird.Network interruptions appear in different forms. Mains oscillation pulse failure, mains oscillation package failure or long-lasting mains interruption. In the events described, it is necessary, depending on the duration of the network anomaly, to safely shut down the x-ray diagnostic device 10, which preferably takes place within 15 seconds. The use of the energy store 471 with the power supply structure according to the invention also enables the system to be shut down safely if the mains connection is interrupted, which is detected by the mains monitoring sensor 423 by monitoring the mains voltage, the phase zero crossings or the mains current.

Neben den technologischen Vorteilen von kapazitiven Energiespeichern für die gennannte Anwendung, erweist sich eine geringere Energiedichte als nachteilig, wodurch die Einsatzdauer stark begrenzt ist. Mit einem kapazitiven Energiespeicher 471 kann abhängig von der Lastsituation der damit versorgten elektrischen Verbraucher in der Regel lediglich eine Netzausfallüberbrückungsdauer von bis zu 90 Sekunden sichergestellt werden. Um eine längere Netzausfallüberbrückungsdauer zu gewährleisten ist der Einsatz eines Akkumulators mit chemischer Energiespeicherung trotz der genannten Nachteile erforderlich, da dessen Energiedichte weitaus höher ist. Die erfindungsgemäße Stromversorgung weist Module auf, die den Energiespeicher 471 oder den Akkumulator 441 enthalten. Die Speicherkapazitäten der einzelnen Module kann anwendungsorientiert ausgelegt werde. Es ist weiterhin vorgesehen, die für den Drehanoden-Röntgenröhrenbetrieb und den Stehanoden-Röntgenröhrenbetrieb notwendigen Energiespeicher-Module bei der Konfiguration der Röntgendiagnostikeinrichtung wahlweise in die Stromversorgung einzubauen und an den Gleichspannungsbus 43 anzuschließen.In addition to the technological advantages of capacitive energy stores for the application mentioned, a lower energy density proves to be disadvantageous, as a result of which the period of use is severely limited. Depending on the load situation of the electrical consumers supplied with it, a capacitive energy store 471 can generally only ensure a power failure bridging time of up to 90 seconds. In order to ensure a longer power failure bridging time, the use of an accumulator with chemical energy storage is necessary, despite the disadvantages mentioned, since its energy density is far higher. The power supply according to the invention has modules that contain the energy store 471 or the accumulator 441 . The storage capacities of the individual modules can be designed according to the application. Provision is also made for the energy storage modules required for rotating anode X-ray tube operation and standing anode X-ray tube operation when configuring the X-ray diagnostics no device to be built into the power supply and to be connected to the DC voltage bus 43.

Somit lässt sich die erfindungsgemäße Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 um einen weiteren, optionalen Energiespeicher in Form eines Akkumulators (Blei-, Lithium-Ionen- oder Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator) erweitern. Durch die technologisch bedingte weitaus höhere Energiedichte eines Akkumulatorspeichers gegenüber der eines Kondensators können die Netzausfallüberbrückungsdauern bei ansonsten gleicher Bauraumausnutzung deutlich auf bis zu 15 Minuten oder länger erhöht werden. Durch den Battery-Management-Controller BMC 442 wird die im Akkumulator 441 gespeicherte chemische Energie derart transformiert, dass diese elektrische Energie mit der passenden Spannung am Gleichspannungsbus 43 und am Stützkondensator 431 bereitgestellt wird.Thus, the power supply according to the invention of the X-ray diagnostic device 10 can be expanded by a further, optional energy store in the form of a rechargeable battery (lead, lithium-ion or lithium-iron phosphate rechargeable battery). Due to the technologically related, much higher energy density of an accumulator compared to that of a capacitor, the power failure bridging times can be significantly increased to up to 15 minutes or longer with otherwise the same use of space. The chemical energy stored in the accumulator 441 is transformed by the battery management controller BMC 442 in such a way that this electrical energy is made available with the appropriate voltage on the DC voltage bus 43 and on the backup capacitor 431 .

Bei einem installiertem Akkumulator 441 kann vorgesehen werden, dass die Energiereserve allein im Akkumulator 441 der unabhängigen Stromversorgung 44 vorgehalten wird. Die im Energiespeicher 471 verfügbare Energie steht in diesem Fall in vollem Umfang für die Erzeugung von Röntgenstrahlung zur Verfügung. Darüber hinaus ermöglicht die Topologie Buck-Boost des DC/DC-Gleichstromstellers 472 eine vollumfängliche Ausnutzung des Energiespeichers 471 bis zu einer geringen Ladespannungen.If an accumulator 441 is installed, provision can be made for the energy reserve to be kept solely in the accumulator 441 of the independent power supply 44 . In this case, the energy available in the energy store 471 is available in full for the generation of X-rays. In addition, the buck-boost topology of the DC/DC direct current converter 472 enables the energy store 471 to be fully utilized down to a low charging voltage.

Weiter ermöglicht der DC/DC-Gleichstromsteller 46 eine variabel steuerbare Aufladung des Energiespeichers 471 mit dem Energievorrat aus der unabhängigen Stromversorgung 44. Der DC/DC-Gleichstromsteller 46 beinhaltet dafür eine konfigurierbare Spannungsregelung, eine konfigurierbare Ausgangsstromregelung sowie eine konfigurierbare Leistungsregelung, um mit einem steuerbaren Strom bzw. mit einer steuerbaren Leistung den Energiespeicher 471 wieder aufzuladen und die unabhängige Stromversorgung 44 in diesem Moment nicht zu überlasten. Nach erfolgter Aufladung ist ein weiterer Strahlungsbetrieb möglich, bis der Energievorrat der unabhängigen Stromversorgung 44 erschöpft ist.Furthermore, the DC/DC direct current converter 46 enables a variably controllable charging of the energy storage device 471 with the energy supply from the independent power supply 44 Current or with a controllable power to recharge the energy store 471 and not to overload the independent power supply 44 at this moment. After charging, further radiation operation is possible until the energy reserve of the independent power supply 44 is exhausted.

Der Energiespeicher 471 ist insbesondere für den Pulsbetrieb einer Röntgenröhre 492 mit Drehanode bei hoher Pulsleistung erforderlich. Für eine Röntgendiagnostikeinrichtung 10 mit einer Röntgenröhre 492 mit einer Stehanode sind weitaus geringere Pulsleistungen erforderlich, wodurch die High-Power-Unit 47 entfallen kann, wodurch eine Einsparung bei den Herstellungskosten erreicht wird. Zudem entfällt in diesem Fall der Drehstrominverter 48 und der Drehanodenmotor 493 zum Betrieb der Drehanode. Der Hochspannungswandler 491 wird optional direkt mit dem DC/DC-Gleichstromsteller 46 verbunden (schematisch dargestellt durch eine gestrichelte Linie). Die Vorteile des Energiespeichers 471 sind in diesem Fall nicht mehr nutzbar, so dass der optionale Akkumulator 441 nun für die genannte Netzausfall-Betriebssicherheit genutzt wird.The energy store 471 is required in particular for pulsed operation of an x-ray tube 492 with a rotating anode at high pulse power. Far lower pulse powers are required for an X-ray diagnostic device 10 with an X-ray tube 492 with a standing anode, as a result of which the high-power unit 47 can be dispensed with, as a result of which savings in production costs are achieved. In addition, in this case the three-phase inverter 48 and the rotary anode motor 493 for operating the rotary anode are omitted. The high voltage converter 491 is optionally connected directly to the DC/DC converter 46 (schematically represented by a dashed line). In this case, the advantages of the energy store 471 can no longer be used, so that the optional accumulator 441 is now used for the stated power failure operational safety.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung ist neben der in 1 schematisch dargestellten Röntgendiagnostikeinrichtung 10 mit einem Monitorwagen 2 und einem separaten Fahrstativ 4 nutzbar; es ist auch für Stand-Alone-Röntgendiagnostikeinrichtungen 10 mit integriertem Monitor auf dem Fahrstativ 4 (Solo-System der Anmelderin) nutzen. In diesem Fall bilden der Monitorwagen 2, die Verbindungsleitung 3 und das Fahrstativ 4 eine Einheit und die Stromversorgungseinheit 21 entfällt. Das User-Interface 22, der Bildverarbeitungsrechner 23 und der Monitor 24 sind in diesem Fall mit der Stromversorgungseinheit 45 verbunden.The power supply according to the invention is in addition to in 1 X-ray diagnostic device 10 shown schematically usable with a monitor trolley 2 and a separate mobile stand 4; it can also be used for stand-alone X-ray diagnostic devices 10 with an integrated monitor on the mobile stand 4 (solo system of the applicant). In this case, the monitor carriage 2, the connecting line 3 and the mobile stand 4 form a unit and the power supply unit 21 is omitted. The user interface 22, the image processing computer 23 and the monitor 24 are connected to the power supply unit 45 in this case.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 ermöglicht es insbesondere, das Fahrstativ 4 und/oder den Monitorwagen 2 vom Netz zu trennen, an eine andere Stelle zu verfahren und die Röntgendiagnostikeionrichtung 10 an dem neuen Standort wieder an das Netz anzuschließen.The power supply of the X-ray diagnostic device 10 according to the invention makes it possible in particular to disconnect the mobile stand 4 and/or the monitor carriage 2 from the network, to move it to another location and to reconnect the X-ray diagnostic device 10 to the network at the new location.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 ermöglicht es insbesondere, dass im Falle eines Netzausfalls alle Funktion kurzzeitig solange aufrechterhalten wird, bis durch eine krankenhauseigene Notstromversorgung die Netzqualität wieder hergestellt ist und ein Netzbetrieb fortgesetzt wird.The power supply of the X-ray diagnostic device 10 according to the invention makes it possible in particular that in the event of a power failure all functions are briefly maintained until the power quality is restored by the hospital's own emergency power supply and mains operation is continued.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung ist auch für den Einsatz in festinstallierten C-Bogen- oder Gantry-basierten Röntgendiagnostikeinrichtungen vorgesehen. In diesem Fall bilden der Monitorwagen 2, die Verbindungsleitung 3 und das Fahrstativ 4 eine Einheit, wobei die Stromversorgungseinheit 21 und die Verbindungsleitung 3 entfallen. Das User-Interface 22, der Bildverarbeitungsrechner 23 und der Monitor 24 sind in diesem Fall mit der Stromversorgungseinheit 45 verbunden.The power supply according to the invention is also intended for use in permanently installed C-arm or gantry-based X-ray diagnostic devices. In this case, the monitor carriage 2, the connecting line 3 and the mobile stand 4 form a unit, with the power supply unit 21 and the connecting line 3 being omitted. The user interface 22, the image processing computer 23 and the monitor 24 are connected to the power supply unit 45 in this case.

Treten am Netzanschluss 1 Netzanomalien auf, werden diese innerhalb der Stromversorgung mittels der standardmäßigen Selbstschutzfunktion des AC/DC-Wandlers 422 detektiert und der AC/DC-Wandler 422 dadurch deaktiviert. Zur Erzielung eines robusten Schaltungsdesigns, welches gegenüber kleinsten und sehr kurz andauernden Netzanomalien weitgehend unempfindlich ist, weist der AC/DC-Wandler 422 in der Regel ein träges Abschaltverhalten auf. Der AC/DC-Wandler 422 liefert im normalen Betrieb innerhalb eines Toleranzbereichs eine stabilisierte Ausgangsspannung, vorzugsweise von 350 V DC, was der Nennspannung des Gleichspannungsbusses 43 im Normalbetrieb entspricht.If grid anomalies occur at grid connection 1, these are detected within the power supply using the standard self-protection function of AC/DC converter 422, and AC/DC converter 422 is thereby deactivated. In order to achieve a robust circuit design which is largely insensitive to the smallest and very short-lasting network anomalies, the AC/DC converter 422 generally has a sluggish turn-off behavior. In normal operation, the AC/DC converter 422 supplies a stabilized output voltage within a tolerance range preferably 350 V DC, which corresponds to the nominal voltage of the DC bus 43 in normal operation.

Liefert aufgrund einer Netzanomalie der AC/DC-Wandler 422 keine Spannung mehr an den Gleichspannungsbus 43, sinkt dadurch die Spannung im Gleichspannungsbus 43 durch die Energieentnahme der angeschlossenen Verbraucher ab, wobei der Spannungsabfall von dem Power-Management-Controller PMC 452 detektiert wird. Zur schnelleren Detektion einer Netzanomalie ist es vorteilhaft, einen direkt am Netzanschluss angeschlossenen Netzüberwachungssensor 423 vorzusehen, wobei der Netzüberwachungssensor 423 direkt an den Power-Management-Controller PMC 452 angeschlossen ist. Vorzugsweise wird die Information über eine detektierte Netzanomalie als Warnmeldung für einen Benutzer an das User-Interface GUI 22 geleitet. Weiterhin ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, gleichzeitig mit der Warnmeldung die unabhängige Stromversorgung 44 mit dem Akkumulator 441 und dem Battery-Management-Controller BMC 442 zu aktivieren, beispielsweise dadurch, dass die Ausgangsspannung der unabhängigen Stromversorgung 44 angehoben wirdIf the AC/DC converter 422 no longer supplies voltage to the DC voltage bus 43 due to a grid anomaly, the voltage in the DC voltage bus 43 drops as a result of the energy drawn from the connected loads, with the voltage drop being detected by the power management controller PMC 452. In order to detect a grid anomaly more quickly, it is advantageous to provide a grid monitoring sensor 423 connected directly to the grid connection, the grid monitoring sensor 423 being connected directly to the power management controller PMC 452 . The information about a detected network anomaly is preferably passed to the user interface GUI 22 as a warning message for a user. The invention also provides for activating the independent power supply 44 with the accumulator 441 and the battery management controller BMC 442 at the same time as the warning message, for example by raising the output voltage of the independent power supply 44

Der Power-Management-Controller PMC 452 überwacht permanent den Energiehaushalt der Röntgendiagnostikeinrichtung 10. Dabei greift er auf eine abgespeicherte Prioritätenliste der Betriebsnotwendigkeiten
der Systemkomponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 zurück, um Systemkomponenten nach einem festgelegten Plan in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit für die Betriebssicherheit sukzessive zum Zweck der Energieeinsparung zu deaktivieren, wie beispielsweise Kinematik, Drehanodenansteuerung, Monitore, ein User-Interface GUI oder einen nicht dargestellten Drucker. Dadurch soll die in der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 verfügbare Energie derart aufgeteilt werden, dass dadurch ein möglichst langer Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 zur Überbrückung der Netzanomalie zu gewährleisten.
The power management controller PMC 452 constantly monitors the energy budget of the x-ray diagnostic device 10. In doing so, it accesses a stored priority list of operational needs
of the system components of the X-ray diagnostic device 10 in order to successively deactivate system components according to a defined plan in the order of their importance for operational safety for the purpose of saving energy, such as kinematics, rotary anode control, monitors, a user interface GUI or a printer (not shown). As a result, the energy available in the x-ray diagnostic device 10 is to be divided in such a way that the longest possible operation of the x-ray diagnostic device 10 is to be ensured for bridging the network anomaly.

Sinkt die Spannung im Gleichspannungsbus 43 bei einer Konfiguration der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 mit einem kapazitiven Energiespeicher 471 unter die Ladespannung des kapazitiven Energiespeichers von beispieslweise 300 V DC, so wird zunächst der Energiespeicher 471 durch aktive Steuerung oder selbsttätig durch eine nicht dargestellte, verbaute Koppeldiode des bidirektionalen DC/DC-Gleichstromstellers 46 die Versorgung des Gleichspannungsbusses 43 übernehmen. Dabei erweist sich die Umschalttechnologie mit der verbauten Koppeldiode als kostengünstiger gegenüber der Verwendung eines aktiv steuerbaren bidirektionalen DC/DC-Wandlers, welcher jedoch mehr Steuermöglichkeiten bietet. Insbesondere im Falle eines bidirektional steuerbaren Wandlers ist der Energiefluss aktiv steuer- bzw. regelbar und der Ladungsausgleich erfolgt ausschließlich auf Veranlassung durch den Power-Management-Controller PMC 452.If the voltage in the DC voltage bus 43 falls below the charging voltage of the capacitive energy store of e.g. 300 V DC when the x-ray diagnostic device 10 is configured with a capacitive energy store 471, the energy store 471 is initially charged by active control or automatically by a built-in coupling diode (not shown) of the bidirectional DC / DC DC converter 46 take over the supply of the DC voltage bus 43. The switching technology with the built-in coupling diode proves to be more cost-effective than using an actively controllable bidirectional DC/DC converter, which, however, offers more control options. In the case of a bidirectionally controllable converter in particular, the energy flow can be actively controlled or regulated and the charge equalization takes place exclusively at the request of the PMC 452 power management controller.

Im Fall der Verwendung einer Koppeldiode erfolgt ein Ladungsausgleich zwischen dem Energiespeicher 471 und dem Gleichspannungsbus 43 nur solange, als die Spannung des Energiespeichers 471 größer ist als die Summe aus der Flussspannung der Koppeldiode und der Spannung des Energiespeichers 471.If a coupling diode is used, charge equalization between the energy store 471 and the DC voltage bus 43 only takes place as long as the voltage of the energy store 471 is greater than the sum of the forward voltage of the coupling diode and the voltage of the energy store 471.

Ist die Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 mit einer unabhängigen Stromversorgung 44 mit einem Akkumulator 441 ausgestattet, so übernimmt die unabhängige Stromversorgung 44 die Spannungsversorgung des Gleichspannungsbusses 43, wenn dessen Spannung auf einen bestimmten Spannungswert, beispielsweise auf 250 V DC abgefallen ist, wodurch sichergestellt ist, dass die Spannung des Gleichspannungsbusses 43 auf 250 V DC gehalten wird. Die Koppeldiode des DC/DC-Gleichstromstellers 46 sperrt selbsttätig, wodurch der Gleichspannungsbus alleine durch den Akkumulator gestützt wird.If the power supply of the X-ray diagnostic device 10 is equipped with an independent power supply 44 with a rechargeable battery 441, the independent power supply 44 takes over the power supply of the DC voltage bus 43 when its voltage has dropped to a specific voltage value, for example 250 V DC, which ensures that the voltage of the DC bus 43 is maintained at 250 V DC. The coupling diode of the DC/DC direct current converter 46 blocks automatically, as a result of which the direct voltage bus is supported solely by the accumulator.

Das obige beschriebenen Verfahren betreffen den Betrieb der Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 nach Erkennen einer Netzanomalie, insbesondere nach Eintritt eines Netzausfalls. Steht am Netzanschluss 1 und damit auch am AC/AC-Wandler 421 wieder ein ungestörtes Netz an, wird der AC/DC-Wandler 422 selbständig aktiviert, wodurch sich die Spannung des Gleichspannungsbusses 43 wieder auf das Niveau des Normalbetriebes erhöht.The method described above relates to the operation of the power supply of the X-ray diagnostic device 10 after detection of a network anomaly, in particular after a network failure has occurred. If an undisturbed network is present again at the network connection 1 and thus also at the AC/AC converter 421, the AC/DC converter 422 is activated automatically, as a result of which the voltage of the DC voltage bus 43 increases again to the level of normal operation.

Für den Fall, dass in den jeweiligen AC/DC oder DC/DC Wandlern 422, 46 und 44 Koppeldioden integriert sind, ist eine passive Verteilung des Energieflusses in der Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung 10 möglich.If coupling diodes are integrated in the respective AC/DC or DC/DC converters 422, 46 and 44, a passive distribution of the energy flow in the power supply of the x-ray diagnostic device 10 is possible.

Weiterhin sind die unabhängige Stromversorgung 44 und der DC/DC-Gleichstromsteller 46 über eine CAN-Kommunikationsschnittstelle mit dem Power-Management-Controller PMC 452 verbunden und daher aktiv steuerbar.Furthermore, the independent power supply 44 and the DC/DC converter 46 are connected to the power management controller PMC 452 via a CAN communication interface and can therefore be actively controlled.

Der DC/DC-Gleichstromsteller 46 oder der DC/DC-Gleichstromsteller 472 überwachen den Energiezustand des Energiespeichers 471 kontinuierlich und stellen Benutzerinformationen, wie Alarme, Warnungen oder Informationen für den Anwender über das User-Interface GUI 22 bereit.The DC/DC converter 46 or the DC/DC converter 472 continuously monitors the energy state of the energy store 471 and provides user information such as alarms, warnings or information for the user via the user interface GUI 22 .

Der AC/DC-Wandler 422 meldet über ein Statussignal an den Power-Management-Controller PMC 452, ob der AC/DC-Wandler 422 auslegungsgemäß in Betrieb ist oder einen Fehler aufweist.The AC/DC converter 422 reports to the power management controller via a status signal PMC 452 whether the AC/DC converter 422 is operating as designed or has a fault.

Der Netzüberwachungssensor 423 kann vor dem mit einem Transformator ausgestatteten AC/AC-Wandler 421 oder wie in 2 nicht dargestellt, vorzugsweise auch im Anschluss an diesen angeschlossen sein.The grid monitoring sensor 423 can be installed before the transformer-equipped AC/AC converter 421 or as in 2 not shown, preferably also be connected after this.

Figurenlistecharacter list

  • 1: C-Bogen-Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Fahrstativ und einem Monitorwagen mit Netzanschluss. 1 : C-arm X-ray diagnostic device with a mobile stand and a monitor trolley with mains connection.
  • 2: Schematisches Schaltbild der Röntgendiagnostikeinrichtung. 2 : Schematic circuit diagram of the X-ray diagnostic device.

BezugszeichenlisteReference List

11
Netzanschlusspower connection
1010
RöntgendiagnostikeinrichtungX-ray diagnostic facility
22
Monitorwagenmonitor trolley
2121
Stromversorgungseinheitpower supply unit
211211
AC/DC-WandlerAC/DC converter
212212
Power-Controllerpower controller
2222
User-Interface GUIUser interface GUI
2323
Bildverarbeitungsrechnerimage processing computer
2424
Monitormonitor
33
Verbindungsleitungconnection line
3131
DC-VersorgungsleitungDC supply line
3232
AC-VersorgungsleitungAC power line
3333
Kommunikationsbuscommunication bus
44
Fahrstativmobile tripod
4141
User-Interfaceuser interface
4242
AC/DC-StromversorgungAC/DC power supply
421421
AC/AC-WandlerAC/AC converter
422422
AC/DC-WandlerAC/DC converter
423423
NetzüberwachungssensorGrid monitoring sensor
4343
GleichspannungsbusDC bus
431431
Stützkondensatorbackup capacitor
4444
Unabhängige StromversorgungIndependent power supply
441441
Akkumulatoraccumulator
442442
Battery-Management-Controller BMCBattery management controller BMC
4545
Stromversorgungseinheitpower supply unit
451, 451'451, 451'
DC/DC-GleichstromstellerDC/DC converter
452452
Power-Management-Controller PMCPower management controller PMC
4646
DC/DC-GleichstromstellerDC/DC converter
4747
High-Power-UnitHigh power unit
471471
Kapazitiver EnergiespeicherCapacitive energy storage
472472
DC/DC-GleichstromstellerDC/DC converter
4848
Drehstrominverterthree-phase inverter
4949
Röntgengeneratorx-ray generator
491491
Hochspannungswandlerhigh voltage converter
492492
Röntgenröhrex-ray tube
493493
Drehanodenmotorrotating anode motor
5050
Kinematikkinematics
501501
Kinematik-Controllerkinematic controller
502502
Antriebsmotordrive motor
5151
Röntgenbildaufnehmerx-ray imager
5252
C-BogenC-arm
5353
RöntgenstrahlenquelleX-ray source

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102005052115 B4 [0007]DE 102005052115 B4 [0007]
  • DE 102015218919 A1 [0008]DE 102015218919 A1 [0008]
  • DE 10355424 A1 [0009]DE 10355424 A1 [0009]
  • DE 19749944 C2 [0010]DE 19749944 C2 [0010]
  • EP 2641541 A1 [0011]EP 2641541 A1 [0011]
  • US 7499524 B2 [0012]US7499524B2 [0012]

Claims (17)

Stromversorgung für eine netzbetriebene Röntgendiagnostikeinrichtung (10) mit verbesserter Betriebssicherheit für einen netzunabhängigen Betrieb nach Auftreten einer Netzanomalie, wobei die Röntgendiagnostikeinrichtung (10) folgende Komponenten aufweist: - eine Röntgenröhre (492) mit einem Röntgengenerator (491), - einen Röntgenbildaufnehmer (51), - wenigstens einen Monitor (24), - ein User-Interface (22), - einen Bildverarbeitungsrechner (23), - einen in mehreren Verstellachsen verstellbaren Träger für die Röntgenstrahlenquelle (53) mit einer Röntgenröhre (492) und den Röntgenbildaufnehmer (51) auf einem zum Bewegen auf einem Fußboden mit Rollen ausgestatteten Fahrstativ (4), - eine Stromversorgung mit einem Netzanschluss (1) und - eine Anzahl von elektrischen Energiespeichereinheiten mit einer Gesamtenergiespeicherkapazität, - eine Umschalteinheit, die die Stromversorgung bei Auftreten einer Netzanomalie von einem Netzbetrieb in einen netzunabhängigen Betrieb umschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) eine mit dem Netzanschluss (1) verbundene AC/DC-Stromversorgung (42) mit einem AC/AC-Wandler (421) aufweist, an dessen Ausgang ein AC/DC-Wandler (422) angeschlossen ist, welcher einen Gleichspannungsbus (43) mit einem Stützkondensator (431) mit einer Gleichspannung versorgt, - die Stromversorgung weiterhin einen Power-Management-Controller PMC (452) aufweist, der den Ladezustand der Anzahl der elektrischen Energiespeichereinheiten steuert/kontrolliert und im Netzbetrieb einen vorgegebenen Anteil der Gesamtenergiespeicherkapazität mit einer Energiereserve aufgeladen hält, wobei die Energiereserve nach Umschalten vom Netzbetrieb in den netzunabhängigen Betrieb für eine Auslegungszeitdauer die Energieversorgung der Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung (10), nämlich die Röntgenröhre (492), der Röntgenbildaufnehmer (51), der wenigstens eine Monitor (24), das User-Interface (22) und der Bildverarbeitungsrechner (23), zur Aufrechterhaltung eines Betriebsablaufes der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) sicherstellt, - der Gleichspannungsbus (43) im netzunabhängigen Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) aus wenigstens einer der Anzahl der elektrischen Energiespeichereinheiten mit Energie versorgt wird, wobei die Anzahl der elektrischen Energiespeichereinheiten einen über einen ansteuerbaren DC/DC-Gleichstromsteller (46) an den Gleichspannungsbus (43) angeschlossenen kapazitiven Energiespeicher (471) und einen über einen ansteuerbaren Battery-Management Controller BMC (442) an den Gleichspannungsbus (43) angeschlossenen Akkumulator (441) aufweist,Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device (10) with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly, the X-ray diagnostic device (10) having the following components: - an X-ray tube (492) with an X-ray generator (491), - an X-ray image recorder (51), - at least one monitor (24), - a user interface (22), - an image processing computer (23), - a carrier for the X-ray source (53) that can be adjusted in several adjustment axes with an X-ray tube (492) and the X-ray image recorder (51). a mobile stand (4) equipped with rollers for moving on a floor, - a power supply with a mains connection (1) and - a number of electrical energy storage units with a total energy storage capacity, - a switching unit, which switches the power supply from mains operation to one if a mains anomaly occurs switches to mains-independent operation, thereby geke Characterized in that - the power supply of the X-ray diagnostic device (10) has an AC/DC power supply (42) connected to the mains connection (1) and having an AC/AC converter (421), at the output of which an AC/DC converter (422 ) is connected, which supplies a DC voltage bus (43) with a backup capacitor (431) with a DC voltage, - the power supply also has a power management controller PMC (452), which controls the state of charge of the number of electrical energy storage units and in Mains operation keeps a predetermined proportion of the total energy storage capacity charged with an energy reserve, with the energy reserve after switching from mains operation to mains-independent operation for a design period of time the energy supply of the components of the X-ray diagnostic device (10), namely the X-ray tube (492), the X-ray image recorder (51), the at least one monitor (24), the user interface (22) and the image processing rec hner (23) to maintain an operating sequence of the X-ray diagnostic device (10), - the DC voltage bus (43) is supplied with energy from at least one of the number of electrical energy storage units when the X-ray diagnostic device (10) is operated independently of the mains, the number of electrical energy storage units being one has a capacitive energy store (471) connected to the direct voltage bus (43) via a controllable DC/DC direct current controller (46) and an accumulator (441) connected to the direct voltage bus (43) via a controllable battery management controller BMC (442), Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenröhre (492) eine Drehanodenröntgenröhre mit einem Drehanodenmotor (493) oder die Röntgenröhren (492) eine Stehanode ist und die wenigstens eine der Anzahl der elektrischen Energiespeichereinheiten ein kapazitiver Energiespeicher (471) ist und der Hochspannungswandler (491) des Röntgengenerators (49) aus dem kapazitiven Energiespeicher (471) mit Energie versorgt wird.power supply after claim 1 , characterized in that the X-ray tube (492) is a rotating anode X-ray tube with a rotating anode motor (493) or the X-ray tube (492) is a standing anode and at least one of the number of electrical energy storage units is a capacitive energy storage device (471) and the high-voltage converter (491) of the X-ray generator (49) from the capacitive energy store (471) is supplied with energy. Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenröhre (492) eine Drehanodenröntgenröhre oder eine Stehanodenröntgenröhre ist und die wenigstens eine Energiespeichereinheit der Anzahl der elektrischen Energiespeichereinheiten ein Akkumulator (441) ist.power supply after claim 1 , characterized in that the X-ray tube (492) is a rotating anode X-ray tube or a standing anode X-ray tube and the at least one energy storage unit of the number of electrical energy storage units is an accumulator (441). Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Energiespeicher (471) aus Akku-Hybridkondensatoren, Ultra-Doppelschichtkondensatoren oder Elektrolykondensatoren aufgebaut sind.Power supply according to one of Claims 1 - 3 , characterized in that the capacitive energy store (471) are constructed from rechargeable battery hybrid capacitors, ultra-double-layer capacitors or electrolytic capacitors. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass alle energieverbrauchenden Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) mittels steuerbarer DC/DC-Wandler an den Gleichspannungsbus (43) angeschlossen sind.Power supply according to one of Claims 1 - 4 , characterized in that all energy-consuming components of the X-ray diagnostic device (10) are connected to the DC voltage bus (43) by means of controllable DC/DC converters. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Power-Controller (212) des Monitor Carts (2) an einen netzbetriebenen AC/DC-Wandler (211), an ein User-Interface (22), einen Bildverarbeitungsrechner (23) und wenigstens einen Monitor (24) angeschlossen ist.Power supply according to one of Claims 1 - 5 , characterized in that the power controller (212) of the monitor cart (2) is connected to a mains-operated AC/DC converter (211), to a user interface (22), an image processing computer (23) and at least one monitor (24 ) connected. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrstativ (4) der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) den wenigstens einen Monitor (24), das User-Interface (22), und den Bildverarbeitungsrechner (23) trägt.Power supply according to one of Claims 1 - 6 , characterized in that the mobile stand (4) of the X-ray diagnostic device (10) carries the at least one monitor (24), the user interface (22) and the image processing computer (23). Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgendiagnostikeinrichtung (10) einen vom Fahrstativ (4) mechanisch getrennten Monitorwagen (2) aufweist, der den wenigstens einen Monitor (24), das User-Interface (22), und den Bildverarbeitungsrechner (23) trägt und der mit dem Fahrstativ (4) durch eine Verbindungsleitung (3) elektrisch verbunden ist.Power supply according to one of Claims 1 - 7 , characterized in that the X-ray diagnostic device (10) has a monitor carriage (2) which is mechanically separate from the mobile stand (4) and which carries the at least one monitor (24), the user interface (22) and the image processing computer (23) and which is electrically connected to the mobile stand (4) by a connecting line (3). Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) modular aufgebaut ist und wenigstens ein Modul mit einer unabhängigen Stromversorgung (44) aus einem Akkumulator (441) und einem Battery-Management-Controller BMC (442) enthält.Power supply according to one of Claims 1 - 8th , characterized in that the power supply of the X-ray diagnostic device (10) is modular and contains at least one module with an independent power supply (44) from an accumulator (441) and a battery management controller BMC (442). Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die AC/DC-Stromversorgung (42) weiterhin einen Netzüberwachungssensor (423) aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang des Power-Management-Controllers PMC (452) verbunden ist.Power supply according to one of Claims 1 - 9 , characterized in that the AC / DC power supply (42) further comprises a network monitoring sensor (423) whose output is connected to an input of the power management controller PMC (452). Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Power-Management-Controller PMC (452) bei Netzbetrieb einen abhängig von der Auslegungszeitdauer festgelegten/wählbaren Anteil der Gesamtenergiespeicherkapazität der Anzahl von elektrischen Energiespeichereinheiten als verfügbare Energiereserve dadurch sicherstellt, dass der Power-Management-Controller PMC(452) den Ladezustand des Akkumulators (441) durch Energiezu- und -abfluß zu dem Akkumulator (441) mittels des Battery-Management-Controllers BMC (442) und den Ladezustand des kapazitiven Energiespeichers (471) durch Energiezu- und -abfluss zu dem kapazitiven Energiespeicher (471) mittels des DC/DC-Gleichstromstellers (46) und des DC/DC-Gleichstromstellers (472) steuert.Method of operation for a power supply according to any one of Claims 1 - 10 , characterized in that the power management controller PMC (452) ensures a dependent on the design period of fixed / selectable portion of the total energy storage capacity of the number of electrical energy storage units as an available energy reserve during mains operation in that the power management controller PMC (452) the state of charge of the accumulator (441) through the inflow and outflow of energy to the accumulator (441) by means of the battery management controller BMC (442) and the state of charge of the capacitive energy store (471) through the inflow and outflow of energy to the capacitive energy store ( 471) by means of the DC/DC direct current controller (46) and the DC/DC direct current controller (472). Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass im netzunabhängigen Betrieb nach Auftreten einer Netzanomalie für die Auslegungszeitdauer alle elektrischen Verbraucher der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) aus dem Gleichspannungsbus (43) mit Energie versorgbar sind.Method of operation for a power supply according to any one of Claims 1 - 10 , characterized in that in mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly for the design period, all electrical consumers of the X-ray diagnostic device (10) can be supplied with energy from the DC voltage bus (43). Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass im Netzbetrieb wenigstens einen Monitor (24), das User-Interface (22) und der Bildverarbeitungsrechner (23) über den AC/DC-Wandler (211) und den Power-Controller (212) über den Netzanschluss (1) aus dem Versorgungsnetz mit Energie versorgt.Method of operation for a power supply according to any one of Claims 1 - 10 , characterized in that in mains operation at least one monitor (24), the user interface (22) and the image processing computer (23) via the AC/DC converter (211) and the power controller (212) via the mains connection (1 ) supplied with energy from the supply network. Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Energiespeicher (471) bei Strahlbetrieb der Röntgenröhre (492) aus dem Gleichspannungsbus (43) über den DC/DC-Gleichstromsteller (46) aufladbar ist.Method of operation for a power supply according to any one of Claims 1 - 10 , characterized in that the capacitive energy store (471) can be charged from the direct current bus (43) via the DC/DC direct current converter (46) during beam operation of the x-ray tube (492). Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass im netzunabhängigen Betrieb die energieverbrauchenden Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) Aufrechterhaltung eines ungestörten Betriebsverfahrens selektiv mit Energie versorgbar sind, wobei der Power-Management-Controller PMC (452) vorab festgelegte energieverbrauchende Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) über die zugehörigen DC/DC-Gleichstromsteller 451, 451' mit dem Gleichspannungsbus (43) verbindet.Method of operation for a power supply according to any one of Claims 1 - 10 , characterized in that in mains-independent operation the energy-consuming components of the X-ray diagnostic device (10) can be selectively supplied with energy to maintain an undisturbed operating process, with the power management controller PMC (452) predetermining energy-consuming components of the X-ray diagnostic device (10) via the associated DC / DC DC converter 451, 451 'connects to the DC voltage bus (43). Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Power-Management-Controller PMC (452) im netzunabhängigen Betrieb bei Unterschreiten der Summe der Energiereserven im Akkumulator (441) und im kapazitiven Energiespeichers (471) auf eine Abschaltreserve eine geordnete Abschaltung der Röntgendiagnostikeinrichtung (10) veranlasst.Operating procedures for a power supply claim 11 , characterized in that the power management controller PMC (452) in mains-independent operation when the sum of the energy reserves in the accumulator (441) and in the capacitive energy store (471) falls below a shutdown reserve causes an orderly shutdown of the X-ray diagnostic device (10). Betriebsverfahren für eine Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass einer Bedienperson Änderungen im Betriebsablauf mittels eines User User-Interface GUI (22) oder/und eines User-Interface (41) zur Kenntnis gebracht werden.Method of operation for a power supply according to any one of Claims 1 - 10 , characterized in that an operator is made aware of changes in the operating sequence by means of a user interface GUI (22) and/or a user interface (41).
DE102021003254.3A 2021-06-24 2021-06-24 Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor. Pending DE102021003254A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021003254.3A DE102021003254A1 (en) 2021-06-24 2021-06-24 Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021003254.3A DE102021003254A1 (en) 2021-06-24 2021-06-24 Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021003254A1 true DE102021003254A1 (en) 2022-12-29

Family

ID=84388228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021003254.3A Pending DE102021003254A1 (en) 2021-06-24 2021-06-24 Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor.

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021003254A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19749944C2 (en) 1997-11-11 2003-10-02 Siemens Ag X-ray machine
DE10355424A1 (en) 2003-11-27 2005-06-30 Siemens Ag X-ray apparatus connectable to mains with equipment for energy storage, containing at least one ultra-capacity, e.g. for mobile C-arc type X-ray apparatus etc
US7499524B2 (en) 2006-04-27 2009-03-03 General Electric Company Methods and apparatus for mobile imaging systems
DE102005052115B4 (en) 2005-11-02 2009-10-29 Ziehm Imaging Gmbh Power supply for x-ray generator of mobile x-ray diagnostic device, has controller, where current is supplied to generator when output voltage of voltage converter reaches output voltage of another voltage converter
EP2641541A1 (en) 2010-11-18 2013-09-25 Hitachi Medical Corporation Mobile x-ray apparatus
DE102015218919A1 (en) 2015-09-30 2017-03-30 Siemens Healthcare Gmbh Mobile C-arm X-ray machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19749944C2 (en) 1997-11-11 2003-10-02 Siemens Ag X-ray machine
DE10355424A1 (en) 2003-11-27 2005-06-30 Siemens Ag X-ray apparatus connectable to mains with equipment for energy storage, containing at least one ultra-capacity, e.g. for mobile C-arc type X-ray apparatus etc
DE102005052115B4 (en) 2005-11-02 2009-10-29 Ziehm Imaging Gmbh Power supply for x-ray generator of mobile x-ray diagnostic device, has controller, where current is supplied to generator when output voltage of voltage converter reaches output voltage of another voltage converter
US7499524B2 (en) 2006-04-27 2009-03-03 General Electric Company Methods and apparatus for mobile imaging systems
EP2641541A1 (en) 2010-11-18 2013-09-25 Hitachi Medical Corporation Mobile x-ray apparatus
DE102015218919A1 (en) 2015-09-30 2017-03-30 Siemens Healthcare Gmbh Mobile C-arm X-ray machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2178186B1 (en) Method for operating a production system and/or a local assembly operating in isolation
AT505143B1 (en) Method for controlling an inverter and an inverter
AT509888B1 (en) ELECTRICAL ENERGY STORAGE AND METHOD FOR REGULATING SUCH A ENERGY STORAGE
DE202012013452U1 (en) Mixing and smoothing power sources
DE112012007029B4 (en) Power supply handling system and power supply handling method
DE212010000081U1 (en) Fault tolerant modular battery management system
DE112009000599B4 (en) power supply controller
DE202013012487U1 (en) Backup power architecture for rack system
AT510025B1 (en) DRIVE UNIT OF AN ELECTRIC VEHICLE
DE102009050042A1 (en) Charging station for electric vehicles with mains stabilization
DE102015218919B4 (en) Mobile C-arm X-ray device
WO2014206983A1 (en) Method and device for storing electrical energy in electrochemical energy accumulators
DE102015203367A1 (en) ISLAND OPERATING SYSTEM
EP3634803B1 (en) Power supply for a rail vehicle
DE112019003891T5 (en) NETWORK CONNECTION SYSTEM, CONNECTION CONTROL DEVICE AND NETWORK CONNECTION METHOD
EP3556594B1 (en) Vehicle and method for operating a vehicle
DE112021005284T5 (en) SECURE BATTERY POWER MANAGEMENT SYSTEMS, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM NODES AND PROCEDURES THEREOF
WO2016184802A1 (en) Operation of a local ac power supply system with a genset and a ups
EP3881412A1 (en) User equipments and methods for supporting groupcast power control
EP3361593B1 (en) Uninterruptible power supply for loads
DE102021003254A1 (en) Power supply for a mains-operated X-ray diagnostic device with improved operational reliability for mains-independent operation after the occurrence of a mains anomaly and operating method therefor.
DE102019202345A1 (en) Vehicle electrical system with an accumulator, an AC voltage connection and a DC voltage connection
DE202004017545U1 (en) Emergency power supply device or uninterruptible power supply for a data processing system, has first and second power sources, the second of which, or backup, is a double layer capacitor
DE102013100999A1 (en) Power supply arrangement has control device that is provided with inverter for providing real power and reactive power, and control unit that is provided for monitoring terminal voltage of electrical energy accumulator
DE102014100256B4 (en) Modular converter

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication