DE2802505A1

DE2802505A1 - Roentgendiagnostikgenerator mit einem seinen hochspannungstransformator speisenden wechselrichter

Info

Publication number: DE2802505A1
Application number: DE19782802505
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Dr Ing Seifert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-20
Filing date: 1978-01-20
Publication date: 1979-07-26
Also published as: FR2415413A1; FR2415413B1; DE2802505C2; US4213049A

Description

SIEMENS AETIENGESELISCHAFT Unser Zeichen Berlin und München TPA 78 P 5006 BRD

Röntgendiagnostikgenerator mit einem seinen Hochspannungstransformator speisenden Wechselrichter

Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikgenerator mit einer Röntgenröhre, einem die Röntgenröhre speisenden Hochspannungstransformator, einem am Eingang des Hochspannungstransformators angeschlossenen Wechselrichter und einem den Wechselrichter speisenden Netzgleichrichter.

Bei einem Röntgendiagnostikgenerator dieser Art ist es möglich, die Speisefrequenz der Röntgenröhre im kHz-Bereich, also wesentlich höher als die Netzfrequenz zu wählen. Wegen dieser hohen Speisefrequenz kann der Hochspannungstransformator wesentlich kleiner und leichter aufgebaut werden als bei einem Röntgendiagnostikgenerator, der mit der Netzfrequenz betrieben wird. Die Belastung des Wechselrichters ist bei einem Röntgendiagnostikgenerator dieser Art nicht konstant, sondern hängt von den gewählten Vierten für den Röntgenröhreristrom und die Röntgenröhrenspannung ab. Bei hohen Röntgenrv'hren-

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strömen und damit auch hohen Lastströmen des Wechselrichters liegt dabei eine niedrige Röntgenröhrenspannung und damit auch eine niedrige Wechselrichter-Ausgangsspannung vor. Umgekehrt ist der Röntgenröhrenstrom und der Laststrom des Wechselrichters bei hohen Röntgenröhrenspannungen und hohen Wechselrichter-Ausgangsspannungen klein. Die Schal^vorrichtung des Wechselrichters muß so ausgebildet sein, daß sie einerseits nicht durch die hohen Lastströme bei niedriger Spannung und anderer-

seits nicht durch hohe Spannungen bei niedrigen Lastströmen gefährdet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikgenerator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er an unterschiedliche Belastungen anpaßbar ist, wobei jedes einzelne Bauelement der Schaltvorrichtung für eine verhältnismäßig geringe Strom- und Spannungsbelastung dimensioniert werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wechselrichter einen Lastausgang aufweist, der über eine Schaltvorrichtung wechselweise mit den Polen einer Gleichspannungsquelle verbindbar ist, und daß Umschaltmittel vorhanden sind, durch die der Lastausgang wahlweise zwischen einen Mittelpunktsleiter der Gleichspannungsquelle und den Mittelpunkt einer von der Schaltvorrichtung gebildeten Halbbrücke oder in die Diagonale einer von der Schaltvorrichtung gebildeten Vollbrücke schaltbar ist, wobei die Umschaltmittel für die Bildung der Halbbrücke jeweils zwei Zweige der Vollbrücke parallel schalten. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikgenerator ist bei hohem Laststrom und niedriger Lastspannung eine Aufteilung des Laststroms auf zwei Zweige möglich, so daß in der Belastung der Bauelemente der Schaltvorrichtung gegenüber dem Fall, in dem die Halbbrücke für jede Polarität nur aus einem Zweig

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besteht, eine Belastungsreduzierung gegeben ist. Wird mit hoher Spannung und niedrigem Laststrom gearbeitet, so liegen jeweils zwei Zweige der Schaltvorrichtung in Reihe, so daß die Spannungsbelastung der Bauelemente der Schaltvorrichtung gegenüber dem Fall, in dem mit einer Halbbrücke mit jeweils einem Zweig für jede Polarität gearbeitet wird, auf die Hälfte reduziert ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspannungstransformator 2 über einen Hochspannungsgleichrichter 3 gespeist wird. Die Wechselspannung für die Primärwicklung 4 des Hochspannungstransformators 2 wird von einem Wechselrichter 5 geliefert, der an einem Netzgleichrichter 6 angeschlossen ist. Dem Netzgleichrichter 6 wird die Netzspannung über Klemmen 7 zugeführt.

Der Wechselrichter 5 weist zwei in Reihe zueinander geschaltete Kondensatoren 8, 9 auf, die vom Netzgleichrichter 6 mit der eingezeichneten Polarität aufgeladen werden. Die Primärwicklung 4 des Hochspannungstransformators 2 ist durch Thyristoren 11, 12, 13, 14 wechselweise mit den Polen der Kondensatoren 8, 9 verbindbar. Antiparallel zu jedem Thyristor 11 bis 14 liegt je eine Freilaufdiode 15, 16, 17, 18 und in Reihe mit jedem der Thyristoren 11 bis 14 liegt je eine Induktivität 19, 20, 21, 22. Eine Umschaltvorrichtung, die Schalter 23 und 24 aufweist, ermöglicht es, die Primärwicklung 4 wahlweise zwischen den Mittelpunktsleiter 25 der eine Gleütspannungsquelle bildenden Kondensatoren 8, 9 und den Mittelpunkt der von den Bauelementen 11 bis 22 gebildeten Halbbrücke oder in die Diagonale der von den Bauelementen 11 bis 22 gebildeten Tollbrücke au schalten.

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Die Umschaltmittel 23, 24 schalten für die Bildung der' Halbbrücke jeweils zwei Zweige 11, 15, 19; 12, 16, 20 bzw. 13, 17, 21; 14, 18, 22 der Vollbrücke parallel.

Der Heizstrom für die Röntgenröhre 1 wird von einem Heiztransformator 26 geliefert, der an einer an den Klemmen 27 liegenden Speisespannungsquelle angeschlossen ist. Der Heizstrom und damit der Röntgenröhrenstrom sind über ein Stellglied 28 einstellbar. Die Zündimpulse für die Thyristoren 11 bis 14 werden von einer Steuervorrichtung 29 geliefert. Zur Einstellung der Röntgenröhrenspannung läßt sich in der Steuervorrichtung 29 das Verhältnis von Betriebsfrequenz zu Eigenfrequenz des Wechselrichters verändern.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des dargestellten Röntgendiagnostikgenerators sei zunächst angenommen, daß ein hoher Röntgenröhrenstrom über das Stellglied 28 und eine niedrige Röntgenröhrenspannung über die Steuervorrichtung 29 eingestellt ist. Demgemäß nehmen die Umschaltmittel 23, 24 ihre voll ausgezogen gezeichnete Stellung ein. Wird der Thyristor 11 gezündet, so wird der Kondensator 10 mit der eingezeichneten Polarität vom Kondensator 8 aufgeladen, und zwar auf eine Spannung, die aufgrund des Schwingkreises aus Kondensator 10 und Induktivität 19 über der Spannung des Kondensators 8 liegt. Nach Abschluß des Aufladevorgangs erlischt der Thyristor 11 und der Kondensator 10 entlädt sich auf die Spannung des Kondensators 8 über die Freilaufdiode

15. Demgemäß liegt an der Primärwicklung 4 eine Halbwelle einer Wechselspannung. Die zweite, entgegengesetzt gepolte Halbwelle folgt, wenn nach den geschilderten Vorgängen der Thyristor 13 gezündet wird. Dabei wird der Kondensator 10 mit entgegengesetzter Polarität geladen. Da der Laststrom hoch ist, ist eine niedrige Belastung der Thyristoren 11 und 13 gex^ährleistet, wenn

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YPA 78 P 5006 BRD auch die Thyristoren 12 und 14 zur Erzeugung der Wechselspannung an der Primärwicklung 4 gezündet werden. Diese Zündung kann gleichzeitig mit den Thyristoren 11 und 13 erfolgen, d.h. es können die Thyristoren 11 und 12 und die Thyristoren 13 und 14 immer jeweils gleichzeitig gezündet werden. Es ist aber auch möglich, abwechselnd beispielsweise zunächst die Thyristoren 11 und 13 zur Erzeugung einer Vollwelle, anschließend die Thyristoren 12 und 14 zur Erzeugung der nächsten VoIlwelle, dann wieder die Thyristoren 11 und 13 usw. zu zünden. Bei jeder der geschilderten Betriebsarten ist eine geringe Belastung der Thyristoren hergestellt.

Werden eine hohe Röntgenröhrenspannung und ein niedriger Röntgenröhrenstrom gewählt, so werden die Umschaltmittel 23, 24 in ihre gestrichelt gezeichnete lage umgelegt. In diesem Fall bilden die Thyristoren 11 bis mit den zugeordneten Bauelementen eine Yollbrücke, in deren Diagonale der Kondensator 10 liegt. Werden beispielsweise zunächst die Thyristoren 11 und 14 gezündet, so wird der Kondensator 10 mit der gezeichneten Polarität aufgeladen, und zwar auf eine Spannung, die über der Summenspannung der Kondensatoren 8 und 9 liegt. Nach Abschluß des Aufladevorgangs erlöschen die Thyristören 11 und 14 und der Kondensator 10 entlädt sich über die Freilaufdioden 15, 18 auf die Summenspannung der Kondensatoren 8, 9. Anschließend werden zur Erzeugung einer entgegengesetzten Halbwelle die Thyristoren 12 und 13 gezündet, dann wieder die Thyristoren 11 und 14 usw. In diesem Fall liegen jeweils zwei Thyristoren 11, 14 bzw. 12, 13 in Reihe, so daß an jedem der Thyristoren gegenüber dem Fall, in dem nur eine Halbbrücke verwendet ist, nur die halbe Spannung lieg⁴:.

Aufgrund der Umschaltung des Wechselrichters z*A--3chen Voll- und Halbbrücken-Betrieb ist es möglich, den

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VPA 78 P 5006 BRD Wechselrichter aus Bauelementen aufzubauen, die sowohl hinsichtlich der Strom- als auch der Spannungsbelastbarkeit verhältnismäßig schwach bemessen sein können.

Die Anpassung des Wechselrichters an die Last durch Umschaltung zwischen Voll- und Halbbrücken-Betrieb wurde anhand einer Schaltungsversion beschrieben, bei der der Last ein Kondensator 10 parallelgeschaltet ist.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf andere Zusammenschaltungen von Last und Schwing-Kondensator. Beispielsweise könnte der Wechselrichter in Voll- und Halbbrückenschaltung statt auf die Parallelschaltung von Last und Kondensator 10 auch auf eine Reihenschaltung von Primärwicklung und einem Schwing-Kondensator arbeiten. Der Schwing-Kondensator kann sich auch als Streukapazität auf der Sekundärseite des Hochspannungstransformators befinden.

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Claims

VPA 78 P 5006 BRD Patentansprüche 28U250S

1. Röntgendiagnostikgenerator mit einer Röntgenröhre, einem die Röntgenröhre speisenden Hochspannungstransformator, einem am Eingang des Hochspannungstransformators angeschlossenen Wechselrichter und einem den Wechselrichter speisenden Netzgleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (5) einen Lastausgang aufweist, der über eine Schaltvorrichtung (11 "bis 22) wechselweise mit den Polen einer Gleichspannungsquelle (8, 9) verbindbar ist, und daß Umschaltmittel (23, 24) vorhanden sind, durch die der Lastausgang wahlweise zwischen einen Mittelpunktsleiter (25) der Gleichspannungsquelle (8, 9) und den Mittelpunkt einer von der Schaltvorrichtung (11 bis 22) gebildeten Halbbrücke oder in die Diagonale einer von der Schaltvorrichtung (11 bis 22) gebildeten Vollbrücke schaltbar ist, wobei die Umschaltmittel (23, 24) für die Bildung der Halbbrücke jeweils zwei Zweige (11, 15, 19; 12, 16, 20 bzw. 13, 17, 21; 14, 18, 22) der Vollbrücke parallel schalten.

2. Röntgendiagnostikgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit jedem Schalter (11 bis 14) der Schaltvorrichtung (11 bis 22) je eine Induktivität (19 bis 22) geschaltet ist.

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