DE3046413A1 - Diagnostic X=ray generator with HV transformer - has switching device for coupling alternately prim. and stator coils to inverter controllable switch - Google Patents
Diagnostic X=ray generator with HV transformer - has switching device for coupling alternately prim. and stator coils to inverter controllable switchInfo
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Abstract
Description
RöntgendiagnostikgeneratorX-ray diagnostic generator
Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikgenerator zum Anschluß wenigstens einer Drehanoden-Röntgenröhre, mit einer Hochspannungstransformatoranordnung mit wenigstens einer Primärwicklung, die von einem Wechselrichter gespeist ist, der von den Signalen einer Steuereinrichtung steuerbare Schalter enthält und an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und mit einem Wechselspannungserzeuger zum Speisen der Statorwicklungen des Drehanodenantriebs der Röntgenröhre.The invention relates to an X-ray diagnostic generator for connection at least one rotating anode x-ray tube with a high voltage transformer arrangement with at least one primary winding fed by an inverter, the switch controllable by the signals of a control device contains and on a DC voltage source is connected, and with an AC voltage generator for feeding the stator windings of the rotating anode drive of the X-ray tube.
Ein solcher Röntgendiagnostikgenerator ist aus der DE-OS 27 50 544 sowie aus der DE-OS 29 08 767 bekannt.Such an X-ray diagnostic generator is from DE-OS 27 50 544 and from DE-OS 29 08 767 known.
Einer der Vorteile eines Röntgendiagnostikgenerators mit einem Wechselrichter besteht bekanntlich darin, daß die Speisefrequenz des Wechselrichters wesentlich höher ist als 50 bzw. 60 Hz, so daß der Hochspannungstransformator - bzw. die Hochspannungstransformatoren - dabei wesentlich kleiner und leichter aufgebaut werden kann als bei einem Röntgendiagnostikgenerator, der mit Netzfrequenz betrieben wird.One of the advantages of an X-ray diagnostic generator with an inverter is known in the fact that the feed frequency of the inverter is essential is higher than 50 or 60 Hz, so that the high-voltage transformer - or the high-voltage transformers - can be set up much smaller and lighter than an X-ray diagnostic generator, which is operated with mains frequency.
Jede Drehanoden-Röntgenröhre benötigt einen Wechselspannungserzeuger zum Speisen der Statorwicklungen, deren Magnetfelder auf einen in der Röntgenröhre angeordneten, mit der Drehanodenscheibe mechanisch verbundenen Rotor einwirken.Every rotating anode X-ray tube requires an alternating voltage generator to feed the stator windings, their magnetic fields on one in the X-ray tube arranged, with the rotating anode disk mechanically connected rotor act.
Wenn die Drehzahl der Anodenscheibe höher sein soll als 3.000 U/min - und bei modernen Röntgenröhren muß die Drehzahl höher sein, z.B. 9.000 U/min - ist ein solcher Wechselspannungserzeuger verhältnismäßig teuer - auch wenn er ebenfalls mit Hilfe eines Wechselrichters aufgebaut ist, wie aus der US-PS 3,832,553 bekannt, denn zur Beschleunigung einer schweren Anodenscheibe auf 9.000 U/min innerhalb von 1 bis 1,5 sec wird eine Leistung von bis zu 20 kVA benötigt.If the speed of the anode disk is to be higher than 3,000 rpm - and with modern X-ray tubes the speed must be higher, e.g. 9,000 rpm - such an alternating voltage generator is relatively expensive - even if it is also built with the help of an inverter, like from the US PS 3,832,553 known because to accelerate a heavy anode disk to 9,000 RPM within 1 to 1.5 seconds, a power of up to 20 kVA is required.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Röntgendiagnostikgenerator der eingangs genannten Art den Aufwand für die Hochspannungserzeugung und für den Wechselspannungserzeuger zu verringern.The object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic generator of the type mentioned the effort for the high voltage generation and for the To reduce alternating voltage generator.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß rÆ ne Schalteinrichtung vorgesehen ist, die in einer ersten detriebsstellung die Primärwicklung(en) und in einer zweiten Betriebs stellung die Statorwicklungen mit wenigstens einem Teil der steuerbaren Schalter so verbindet, daß für die jeweils angeschlossene(n) Wicklung(en) ein Wechselrichter gebildet wird.This object is achieved according to the invention in that rÆ ne switching device is provided, the primary winding (s) and in a first operating position in a second operating position, the stator windings with at least one part the controllable switch connects in such a way that for the respectively connected winding (s) an inverter is formed.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß das Beschleunigen der Anodenscheibe einerseits und das Erzeugen der Hochspannung für eine Aufnahme andererseits niemals gleichzeitig stattfindet, so daß der Gleichrichter und wenigstens ein Teil der steuerbaren Schalter des Wechselrichters zunächst für die Beschleunigung der Drehanodenscheibe und anschließend für die Erzeugung der Hochspannung benutzt werden können. Die Schalteinrichtung sorgt dabei dafür, daß die Primärwicklung des Hochspannungstransformators einerseits und die Statorwicklungen andererseits nicht gleichzeitig eingeschaltet werden können.The invention is based on the idea that the acceleration the anode disk on the one hand and generating the high voltage for a recording on the other hand never takes place simultaneously, so that the rectifier and at least a part of the controllable switch of the inverter initially for the acceleration the rotating anode disk and then used to generate the high voltage can be. The switching device ensures that the primary winding of the High-voltage transformer on the one hand and the stator windings on the other hand not can be switched on at the same time.
Die Wechselrichterfrequenz, d.h. die Frequenz, mit der jeder einzelne steuerbare Schalter - in der Regel ein Thyristor - eingeschaltet wird, ist bei Anschluß der Statorwicklungen durch die zu erreichende Drehzahl der Drehanodenscheibe vorgegeben. Soll diese z.B. 9.000 U/min betragen, muß die Wechselrichterfrequenz mindestens 150 Hz oder etwas darüber (180 Hz) betragen. Es ist grundsatzlich möglich, beim Anschluß der Primärwicklung(en) der Hochspannungstransformatoranordnung dieselbe Wechselrichterfrequenz vorzusehen, doch kommen dann die Vorteile der lGechselrichtertechnik nicht voll zum Tragen, weil in diesem Fall Wechselrichterfrequenzen im Bereich von einigen kHz vorteilhafter sind. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, daß die Steuereinrichtung für zwei Betriebsarten für unterschiedliche Frequenzbereiche und/oder Signalreihenfolgen ausgelegt ist, und daß jeweils eine Betriebsart einer Betriebsstellung der Schalteinrichtung zugeordnet ist. In jeder Betriebsart bzw. Betriebsstellung können dann die steuerbaren Schalter mit der erforderlichen Frequenz und der erforderlichen Signalreihenfolge durch die Steuereinrichtung geschaltet werden.The inverter frequency, i.e. the frequency with which each individual Controllable switch - usually a thyristor - is turned on when connected of the stator windings is given by the speed of the rotating anode disk to be achieved. Should this be e.g. 9,000 rpm, must be the inverter frequency be at least 150 Hz or slightly above (180 Hz). It is basically possible the same when connecting the primary winding (s) of the high-voltage transformer arrangement Inverter frequency should be provided, but then the advantages of inverter technology come not fully effective because in this case inverter frequencies in the range of a few kHz are more advantageous. A further development of the invention therefore provides that the control device for two modes of operation for different frequency ranges and / or signal sequences is designed, and that in each case an operating mode of one Operating position of the switching device is assigned. In every operating mode or The controllable switch can then operate at the required frequency and the required signal sequence switched by the control device will.
Beim Anfertigen einer Röntgenaufnahme muß zunächst - in der sogenannten Vorbereitungsphase - die Drehanodenscheibe beschleunigt werden, bis die gewünschte Drehzahl erreicht ist und anschließend muß die Hochspannung eingeschaltet werden, wobei die Schalteinrichtung von der einen in die andere Betriebs stellung übergeht. Grundsätzlich könnte dieser Übergang eine definierte Zeit nach dem Beginn des Beschleunigungsvorganges der Drehanodenscheibe erfolgen.When making an X-ray must first - in the so-called Preparatory phase - the rotating anode disk can be accelerated until the desired Speed is reached and then the high voltage must be switched on, wherein the switching device passes from one to the other operating position. In principle, this transition could take place a defined time after the start of the acceleration process the rotating anode disk.
Diese Zeit müßte jedoch so bemessen sein, daß auch im ungünstigsten Fall die erforderliche Drehzahl erreicht ist.However, this time should be measured in such a way that even in the most unfavorable If the required speed is reached.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht demgegenüber vor, daß eine Drehzahlmeldeeinrichtung vorgesehen ist, die die Schalteinrichtung und gegebenenfalls die Steuereinrichtung so steuert, daß bei Brreichen einer vorgebbaren Drehzahl durch die Drehanode der Röntgenröhre die Betriebs stellung der Schalteinrichtung und gegebenenfalls die Betriebsart der Steuereinrichtung umgeschaltet wird. Hierbei erfolgt der Übergang von der einen Betriebsstellung der Schalteinrichtung in die andere, sobald die geforderte Drehzahl erreicht ist. Drehzahlmeldeeinrichtungen sind bekannt.In contrast, an advantageous further development of the invention provides that a speed reporting device is provided, which the switching device and if necessary, controls the control device in such a way that a predeterminable Speed through the rotating anode of the X-ray tube the operating position of the switching device and, if necessary, the operating mode of the control device is switched over. Here the transition takes place from the one operating position of the Switching device into the other as soon as the required speed is reached. Speed reporting devices are known.
Dabei wird entweder die Drehzahl unmittelbar gemessen oder es werden Signale gemessen (z.B. die Ströme durch c e Statorwicklungen und der Phasenwinkel - vgl. DE-OS 27 32 852) zwischen den beiden Strömen, aus denen sich die erreichte Drehzahl ableiten läßt.Either the speed is measured directly or it is Signals measured (e.g. the currents through c e stator windings and the phase angle - see DE-OS 27 32 852) between the two streams from which the achieved Can derive speed.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in Serie zu wenigstens einer Wicklung jeweils ein Kondensator ge' .text ist. Bei dieser Ausgestaltung kann die Amplitude de .¢echselspannung an der Wicklung größer sein als die G- chspannung des Gleichrichters, und zwar um so mehr, 3 größer die Güte des durch die Wicklung und den Kondensator gebildeten Serienresonanzkreises ist. Außerdem verlauft die Spannung an der .wicklung wenigstens annthernd sinusförmig, was insbesondere für die Speisung der Statorwicklungen von Vorteil ist.A further development of the invention provides that in series at least each winding a capacitor ge '.text is. With this configuration can the amplitude of the alternating voltage on the winding must be greater than the DC voltage of the rectifier, the more so, 3 greater the quality of the through the winding and the capacitor is a series resonant circuit. In addition, the The voltage on the winding is at least approximately sinusoidal, which is particularly good for feeding the stator windings is an advantage.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2a und 2b verschiedene Ausgestaltungen der Hochspannungs transformatoranordnung.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained. 1 shows an exemplary embodiment of the invention, FIGS. 2a and 2b different configurations of the high-voltage transformer arrangement.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Drehstrom-Gleichrichterbrücke bezeichnet, die an ein Drehstromnetz R, S, T angeschlossen ist. An die beiden Ausgangsanschlüssse der Gleichrichterbrücke 1 ist die Serienschaltung zweier gleich großer Kondensatoren 2 und 3 angeschlossen. Der gemeinsame Verbindungspunkt 4 der beiden Kondensatoren 2 und 3 führt dabei also jeweils die halbe Spannung bezogen auf einen der beiden Anschlüsse. Damit unterschiedliche Leckströme keinen 3influß auf die Verteilung der Spannungen an den Kondensatoren 2, 3 haben, ist es zweckmäßig, den Kondensatoren gleich große Widerstände (nicht dargestellt) parallel zu schalten und ihren Verbindungspunkt mit dem Punkt 4 zu verbinden.In Fig. 1, 1 denotes a three-phase rectifier bridge, which is connected to a three-phase network R, S, T. To the two output connections the rectifier bridge 1 is the series connection of two capacitors of equal size 2 and 3 connected. The common connection point 4 of the two capacitors 2 and 3 therefore each have half the voltage related to one of the two Connections. So that different leakage currents have no influence on the distribution of the voltages on the capacitors 2, 3, it is appropriate to use the capacitors same to connect large resistors (not shown) in parallel and to connect its connection point to point 4.
An den Ausgang der Gleichrichterbrücke 1, d.h. parallel zu den in Serie geschalteten Kondensatoren 2 und 3, ist ein Wechselrichter angeschlossen. Dieser besteht aus zwei parallelgeschalteten Zweigen, von denen jeder zwei mit gleicher Durchlaßrichtung in Serie geschaltete Thyristoren 5 und 6 bzw. 7 und 8 enthalt. Jedem Thyristor ist eine Freilaufdiode 9 parallelgeschaltet, die nach dem ErlöMhen eines Thyristors den Strom der mit ihr verbundenen Wicklung übernimmt. Die Zündimpulse für die Steuerelektroden der Thyristoren 5...8 werden von einer Steuereinrichtung 13 geliefert. Zur Begrenzung des Stromanstieges kann in Serie zu zudem Thyristor in an sich bekannter Tdeise noch eine Spule vorgesehen sein, und außerdem kann parallel zu jedem Thyristor zur Begrenzung des Spannungsantieges in ebenfalls bekannter Weise ein Serien-RC-Glied geschaltet sein; diese Schaltungsdetails sind in Fig. 1 nicht dargestellt.At the output of the rectifier bridge 1, i.e. parallel to the in Series connected capacitors 2 and 3, an inverter is connected. This consists of two parallel-connected branches, each of which has two identical branches Contains forward direction series-connected thyristors 5 and 6 or 7 and 8. A freewheeling diode 9 is connected in parallel to each thyristor a thyristor takes over the current of the winding connected to it. The ignition pulses for the control electrodes of the thyristors 5 ... 8 are controlled by a control device 13 delivered. To limit the increase in current, a thyristor can also be used in series A coil can also be provided in a per se known range, and it can also be parallel for each thyristor to limit the increase in voltage in a known manner a series RC element can be connected; these circuit details are not shown in FIG shown.
Die beiden Anschlüsse einer Primärwicklung 11 eines Hochspannungstransformators 12 sind über einen Kondensator 13 und den Schaltkntakt 14 eines Schützes 15 mit den Verbindungspunkten 16 bzw. 17 zwischen den Thyristoren 5 und 6 bzw. 7 und 8 verbunden. An die Sekundärtficklung des Transformators 12 ist eine Gleichrichterbrücke 18 angeschlossen, deren Ausgangsspannung einem Kondensator 19 zugeführt wird.The two connections of a primary winding 11 of a high-voltage transformer 12 are via a capacitor 13 and the switching contact 14 of a contactor 15 with the connection points 16 and 17 between the thyristors 5 and 6 or 7 and 8 tied together. A rectifier bridge is connected to the secondary winding of the transformer 12 18 connected, the output voltage of which is fed to a capacitor 19.
Parallel zurn Kondensator 19 ist eine Röntgenröhre 20 geschaltet.An X-ray tube 20 is connected in parallel with the capacitor 19.
Die Anodenscheibe 21 der Röntgenröhre ist mechanisch mit einem Rotor 22 verbunden, der durch zwei räumlich um 900 gegeneinander versetzte, außerhalb der Röntgenröhre angeordnete Statort4icklungen 23 und 24 in Drehung versetzt werden kann. Jede der beiden Statorwicklungen 23 und 24 besteht in nicht näher dargestellter Gleise aus zwei räumlich um 1800 gegeneinander versetzten Teilwicklungen, die in Serie oder parallelgeschaltet sind. Die beiden Statorwicklungen 23 und 24 besitzen einen gemeinsamen Anschlußpunkt 25, der mit einer äußeren Anschlußklemme 26a sowie über einen S.haltkontakt 27a eines Schütz es 28 mit dem Verbindungspunkt 4 der Kondensatoren 2 und 3 verbunden ist. Die beiden anderen Anschlüsse der Statorwicklungen 23 und 24 sind über die Primärwicklung 29 bzw. 30 je eines Stromwandlers mit je einer weiteren äußeren Anschlußklemme 26b bzw. 26csowie über je einen weiteren Schaltkontakt 27b bzw. 27c des ützes 28 und über einen Kondensator 31 bzw. 32 mit den Ve-> Zungspunkten 16 und 17 verbunden.The anode disk 21 of the X-ray tube is mechanical with a rotor 22 connected, the two spatially offset by 900 against each other, outside The stator windings 23 and 24 arranged in the X-ray tube are set in rotation can. Each of the two stator windings 23 and 24 is not shown in detail Track from two spatial changes 1800 staggered partial windings, which are connected in series or in parallel. The two stator windings 23 and 24 have a common connection point 25, which is connected to an external connection terminal 26a as well as via a S.haltkontakt 27a of a contactor 28 with the connection point 4 of capacitors 2 and 3 is connected. The other two connections of the stator windings 23 and 24 are each with a current transformer via the primary winding 29 and 30, respectively a further external connection terminal 26b or 26c as well as a further switching contact each 27b or 27c of the nozzle 28 and via a capacitor 31 or 32 with the Ve-> Tongue points 16 and 17 connected.
Die Ausgangssignale der die Primärwicklungen 29 und 30 enthaltenden Stromwandler 33 bzw. 34 werden einer 3rehzahlmeldeeinrichtung 35 zugeführt, die das zeitliche Integral des Produktes der Ströme durch die Statorwicklungen 23 und 24 und des Sinus des Phasenwinkels zwischen diesen beiden Strömen bildet und registriert, wenn ein bestimmter Inert überschritten wird; dieser Wert entspricht einer bestimmten Drehzahl, wie aus der DE-oS 27 32 852 bekannt. Die Drehzahlmeldeeinrichtung 35 steuert die Schütze 15 und 28 sowie die Steuereinrichtung 10.The output signals of the primary windings 29 and 30 containing Current transformers 33 and 34 are fed to a 3 speed reporting device 35 which the time integral of the product of the currents through the stator windings 23 and 24 and the sine of the phase angle between these two currents forms and registers, if a certain inertia is exceeded; this value corresponds to a certain Speed, as known from DE-OS 27 32 852. The speed reporting device 35 controls the contactors 15 and 28 and the control device 10.
Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: In der sogenannten Vorbereitungsphase ist das Schütz 28 erregt, so daß seine Schaltkontakte 27a...27c geschlossen sind, wahrend das Schütz 15 nicht erregt ist, so daß sein Schaltkontakt 14 geöffnet ist. Die Frequenz, mit der die einzelnen Thyristoren 5...8 in dieser Betriebsart durch die Steuereinrichtung 10 gezündet werden, ist gerLngfügig höher als der Solldrehzahl entspricht, z.B. 180 Hz, und gleich der Resonanzfrequenz der durch den Kondensator 31 und die Statorwicklung 23 bzw. den Kondensator 32 und die Statorwicklung 24 gebildeten Serienresonanzkreise, bzw.The circuit works as follows: In the so-called preparation phase the contactor 28 is energized so that its switching contacts 27a ... 27c are closed, while the contactor 15 is not energized, so that its switching contact 14 is open. The frequency with which the individual thyristors 5 ... 8 run in this operating mode the control device 10 are ignited is slightly higher than the target speed corresponds to, e.g. 180 Hz, and equal to the resonance frequency of the capacitor 31 and the stator winding 23 or the capacitor 32 and the stator winding 24 are formed Series resonance circuits, resp.
sie liegt geringfügig unter der Resonanzfrequenz (die Induk- tivitäten der Primärwicklungen 29 und 30 der Stromwandler 33 und 34 sind gegenüber den Induktivitäten der Statorwicklungen 23 und 24 vernachlässigbar, haben auf die Serienresonanzfrequenz also keinen Einfluß). Die Zündung des Thyristors 6 erfolgt gegenüber der Zündung des Thyristors 5 um jeweils eine halbe Zündperiode zeitlich versetzt; ebenso die Zündung des Thyristors 8 gegenüber der Zündung des Thyristors 7. Zwischen den Ziindimpulsen der Thyristoren 5 und 7 einerseits und 6 und 8 andererseits besteht darüber hinaus eine Phasenverschiebung von einer viertel Periode. Außerdem dürfen die Thyristoren 5 und 6 bzw. 7 und 8 jedes Zweiges immer erst eine gewisse Zeit (die sogenannte Freiwertezeit der Thyristoren) nach dem Stromnulldurchgang des jeweils anderen Thyristors gezündet werden, um einen Kurzschluß zu vermeiden.it is slightly below the resonance frequency (the induction activities the primary windings 29 and 30 of the current transformers 33 and 34 are opposite to the inductances of the stator windings 23 and 24 negligible have the series resonance frequency so no influence). The ignition of the thyristor 6 takes place opposite to the ignition the thyristor 5 offset in time by half an ignition period; likewise the Ignition of the thyristor 8 compared to the ignition of the thyristor 7. Between the ignition pulses the thyristors 5 and 7 on the one hand and 6 and 8 on the other hand also exists a phase shift of a quarter period. In addition, the thyristors are allowed 5 and 6 or 7 and 8 of each branch always only takes a certain amount of time (the so-called Free time of the thyristors) after the current zero crossing of the other thyristor be ignited to avoid a short circuit.
Auf diese Weise werden zwei (Serienresonanz-) Wechselrichter für die beiden Statorwicklungen 23 und 24 gebildet, d.h.In this way, two (series resonance) inverters are used for the both stator windings 23 and 24, i.e.
die Statorwicklungen werden periodisch gegensinnig durchflutet derart, daß keine Gleichstromkomponente entsteht.the stator windings are periodically flooded in opposite directions in such a way that that no direct current component arises.
Die Spannungen an den Statorwicklungen 23 und 24 verlaufen dabei nahezu sinusförmig (weil es sich um Serienresonanz-Wechselrichter handelt) und sind um 900 in der Phase versetzt (weil die Thyristoren 5 und 6, die den Wechselriclter für die Statorwicklung 23 bilden, um eine viertel Periode zeitlich versetzt gegenüber den Thyristoren 7 und 8, die den Wechselrichter für die Statorwicklung 24 bilden, gezündet werden). Die Amplitude der Wechselspannung an den Statorwicklungen 23 und 24 kann wesentlich größer sein als die Gleichspannung an den Kondensatoren 2 oder 3 - je nach Güte des durch die Elemente 23 und 39 bzw. 24 und 32 gebildeten Serienresonanzkreises. Wären die Kondensatoren 32 bzw. 31 nicht vorhanden, wäre die Amplitude der Wechselspannung an den Statorwicklungen 23 und 24 genau gleich der Spannung an den Kondensatoren 2 bzw. 3, und die Thyristoren würden nicht selbst löschen.The voltages on the stator windings 23 and 24 almost run sinusoidal (because they are series resonant inverters) and are around 900 shifted in phase (because thyristors 5 and 6, which control the inverter form for the stator winding 23, offset in time by a quarter of a period the thyristors 7 and 8, which form the inverter for the stator winding 24, be ignited). The amplitude of the alternating voltage across the stator windings 23 and 24 can be significantly greater than the DC voltage on the capacitors 2 or 3 - depending on the quality of the series resonance circuit formed by elements 23 and 39 or 24 and 32. If the capacitors 32 and 31 were not present, the amplitude of the alternating voltage would be on the stator windings 23 and 24 exactly equal to the voltage on the capacitors 2 or 3, and the thyristors would not extinguish themselves.
Nachdem die gewünschte Drehzahl erreicht ist, folgt ein Übergang von der Drehanodenbeschleunigung auf die Hochspannungs erzeugung. Das Erreichen der gewünschten Drehzahl kann dadurch sichergestellt werden, daß die Beschleunigung eine vorgebbare Zeitspanne dauert, die ausreicht, um auch in ungünstigsten Fällen zu gewährleisten, daß der Anodenteller zumindest die gewünschte Drehzahl erreicht hat.After the desired speed has been reached, there is a transition from the rotating anode acceleration on the high voltage generation. Achieving the desired speed can be ensured that the acceleration a predefinable period of time that is sufficient to even in the most unfavorable cases to ensure that the anode plate reaches at least the desired speed Has.
Dadurch kann die Vorbereitungsphase aber unnötig lang werden. Deshalb wird das streichen der gewünschten Drehzahl durch die Drehzahlmeldeeinrichtung 35 ermittelt, wie aus der DE-OS 27 32 852 bekannt. Es werden dann zunächst die Zündimpulse für die Thyristoren 5...8 gestoppt ung anschließend wird, ebenfalls gesteuert durch die 31s;izahlmeldeeinrichtung 35, die Erregung für das Schütz -J unterbrochen, so daß dessen Schaltkontakte 27a...27c geöffnet werden. Danach wird das Schütz 15 erregt, so daß sein Schaltkontakt 14 geschlossen wird, und es werden - ebenfalls gesteuert durch die Drehzahlmeldeeinrichtung 35 - von der Steuereinrichtung 10 Zündimpulse für den Hochspannungsbetrieb erzeugt.This can make the preparation phase unnecessarily long. That's why the desired speed is deleted by the speed reporting device 35 determined, as known from DE-OS 27 32 852. The ignition pulses are then applied first for the thyristors 5 ... 8 is then stopped, also controlled by the 31s; number reporting device 35, the excitation for the contactor -J interrupted, so that its switching contacts 27a ... 27c are opened. Then the contactor 15 is energized, so that its switch contact 14 is closed, and it - also controlled by the speed reporting device 35 - from the control device 10 ignition pulses generated for high voltage operation.
Die Zündfrequenz ist dabei wesentlich höher als bei der Beschleunigung des Anodentellers. Sie liegt in der Größenordnung von einigen kHz. Es werden immer zwei sich diagnnal gegenüber liegende Thyristoren gleichzeitig gezündet, nämlich die Thyristoren 5 und 8 einerseits und 6 und 7 andererseits. Dabei erfolgt die Zündung der Thyristoren 6 und 7 jeweils eine halbe Periode nach der Zündung der Thyristoren5 und 8. In dieser Betriebsart wird dem aus dem Kondensator 13 und der Primärwicklung 11 des Hochspannungstransformators 12 bestehenden Serienresonanzkreis die volle am Ausgang der Gleichrichterbrücke 1 anliegende Gleichspannung zugeführt (in der Beschleunigungsphase ist es jeweils nur die Hälfte).The ignition frequency is much higher than with acceleration of the anode plate. It is of the order of a few kHz. Always will two thyristors located diagnnal opposite ignited at the same time, namely the thyristors 5 and 8 on the one hand and 6 and 7 on the other hand. The ignition takes place of the thyristors 6 and 7 each half a period after the thyristors 5 have been triggered and 8. In this operating mode, the capacitor 13 and the primary winding become the result 11 of the high voltage transformer 12 existing series resonant circuit the full DC voltage present at the output of the rectifier bridge 1 is supplied (in the It is only half of the acceleration phase).
Die Frequenz, mit der jeder Thyristor gezündet wird, muß unterhalb der Serienresonanzfrequenz des Serienresonanz- kreises 11, 13 liegen, wobei zu bertcksichtigen ist, daß die Serienresonanzfrequenz im wesentlichen nur durch die Streuinduktivität der Primärwicklung 11 bestimmt wird, weil die Hauptinduktivität durch den an der Jekunrlirselt2 iiber den Gleichrichter 18 angeschlossenen Kondensator 19 praktisch kurzgeschlossen wird. Die Serienresonanzfreenz Wenn in Abhängigkeit von dem Strom durch uni der gelrinschten spannung an der Röntgenröhre 20 geändert werden. Zweckm:ißigeflqeise wird dabei ein Regelkreis verwendet, in dem der Röhrenspannungs-Sollwert mit dem Istwert der Röhrenspannung verglichen Wrd und in dem die Differenz einem Spannungs-Frequenz-Wandler zugeführt wird, der die Zündfrequenz entsprechend ändert - wie aus der D-OS 29 08 767 bekannt.The frequency at which each thyristor is triggered must be below the series resonance frequency of the series resonance circle 11, 13 lie, It should be noted that the series resonance frequency is essentially only is determined by the leakage inductance of the primary winding 11 because the main inductance through the capacitor connected to the junction 2 via the rectifier 18 19 is practically short-circuited. The series resonance frequency If dependent changed by the current through uni the reduced voltage on the X-ray tube 20 will. A control loop is expediently used in this case, in which the tube voltage setpoint value Wrd compared with the actual value of the tube voltage and in which the difference is a Voltage-frequency converter is supplied, which changes the ignition frequency accordingly - as known from D-OS 29 08 767.
Bei Aufnahmeende werden die Zündimpulse blockiert.At the end of the exposure, the ignition pulses are blocked.
Bei bestimmten Untersuchungsverfahren, z.B. bei angiographischen Aufnahmen, werden mehrere Aufnahmen hintereinander angefertigt, wobei der genaue Aufnahmezeitpunkt nicht von vornherein festliegt und wobei es erwünscht ist, daß die Drehzahl des Anodentellers stets oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes bleibt. Um dieses zu erreichen, kann im Anschluß an jede Aufnahme, wenn die Drehzahl sich durch Lagerreibung dem Grenzwert nähert, wieder eine Umschaltung erfolgen (Schaltkontakte 27a...27c geschlossen; Schaltkontakt 14 geöffnet), wonach die Thyristoren 5...8 wieder wie in der Vorbereitungsphase betrieben werden, bis die Solldrehzahl wieder erreicht ist. Anschließend erfolgt wieder eine Umschaltung, d.h. der Schaltkontakt 14 wird geschlossen und die Schaltkontakte 27a...27c geöffnet, wobei die Zündimpulse für die Thyristoren 5...8 jedoch erst mit dem Aufnahmekommando erzeugt werden. Dieser "gepulste l"Jeiterlauf" des Anodentellers 21 kann erfolgen, indem periodisch in zeitlichen Abständen, die so gewählt sind, daß der untere Grenzwert der Drehzahl auch in ungünstigen Fällen nicht erreicht wird, die beschriebene Umschaltung erfolgt. Zweck- maßiger ist es aber, die Drehzahl direkt zu messen und die erneute Beschleunigung der Anodenscheibe vorzunehmen, wenn der untere Grenzwert erreicht wird. Stattdessen kann auch der zeitliche Verlauf der Drehzahl nach dem Erreichen der Solldrehzahl mittels eines RC-Gliedes simuliert werten, wobei beim Erreichen einer vorgebbaren Spannung (entsprechend dem Grenzwert der Drehzahl) die erneute Beschleunigung erfolgt.For certain examination procedures, e.g. for angiographic recordings, several recordings are made one after the other, with the exact recording time is not fixed in advance and it is desirable that the speed of the The anode plate always remains above a predeterminable limit value. To this too can achieve following each recording, if the speed is due to bearing friction approaches the limit value, a switchover takes place again (switching contacts 27a ... 27c closed; Switching contact 14 open), after which the thyristors 5 ... 8 again like operated in the preparation phase until the target speed is reached again is. A switchover then takes place again, i.e. the switching contact 14 becomes closed and the switching contacts 27a ... 27c opened, the ignition pulses for the thyristors 5 ... 8, however, are only generated with the recording command. This "pulsed I" continuous running "of the anode plate 21 can be done by periodically in time intervals that are chosen so that the lower limit of the speed is not achieved even in unfavorable cases, the described switchover takes place. Purpose- But it is more moderate to measure the speed directly and the to re-accelerate the anode disk when the lower limit value is achieved. Instead, the time profile of the speed can also be used according to the Reaching the target speed is simulated using an RC element, with Reaching a predeterminable voltage (corresponding to the limit value of the speed) the renewed acceleration takes place.
In der Regel ist aber ein Weiterlaufen des Anodentellers 21 nach einer Aufnahme unerwünscht, weil dadurch die Lager eansprucht werden, bis der Anodenteller zum Stillstand .jet, was einige Minuten dauern kann. Um diese Zeit zu erzen, kann in bekannter Weise nach der Aufnahme eine Abbremsung erfolgen, indem die Statorwicklungen 23 und 24 bis zum Stillstand der Anodenscheibe an eine Gleichspannung angeschlossen werden. Diese Gleichspannung könnte an den Klemmen 26b und 26c zugeführt werden. - Bei einer Durchleuchtung stehen die Thyristoren 5...8 nicht für die Rotation der Anodenscheibe zur Verfügung. In diesem Fall muß entweder mit stillstehender Anodenscheibe durchleuchtet werden oder es müssen zwei um 900 gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen zwischen den Klemmen 26a und 26b einerseits und 26a und 26c andererseits zugeführt werden. As Wechselspannungserzeuger kann z.B. das Drehstromnetz über einen Spartransformator in T-Schaltung direkt benutzt werden, weil die Drehzahl bei der Durchleuchtung wesentlich geringer sein kann als bei einer Aufnahme, z.B. kleiner als 3.000 U/min.As a rule, however, the anode plate 21 continues to run after one Inclusion is undesirable because it puts stress on the bearings until the anode plate to a standstill .jet, which can take a few minutes. To ore this time can In a known manner, after the recording, a deceleration is carried out by the stator windings 23 and 24 connected to a DC voltage until the anode disk comes to a standstill will. This DC voltage could be applied to terminals 26b and 26c. - In the case of fluoroscopy, the thyristors 5 ... 8 do not stand for the rotation of the Anode disk available. In this case, either with the anode disk at a standstill be x-rayed or two must be phase-shifted by 900 with respect to each other AC voltages between terminals 26a and 26b on the one hand and 26a and 26c on the other are fed. As an alternating voltage generator, e.g. the three-phase network can be connected via a Autotransformer in T-connection can be used directly because the speed is at the Fluoroscopy can be significantly less than with an exposure, e.g. smaller than 3,000 rpm.
Für "chnellserienaufnahmen, in deren Pausen keine Zeit zum Umschalten der Schütze bleibt oder das periodische Umschalten unerwünscht ist, kann zur Kompensation der Lagerreibung an die Klemmen 26a, 26b und 26cauch ein leistungsschwacher Wechselrichter (für 9.000 U/min) mit 900 Phasenverschiebung angeschlossen werden.For "quick series recordings, during which there is no time to switch over during breaks the contactor remains or periodic switching is undesirable can be used to compensate the bearing friction at terminals 26a, 26b and 26ca also results in an inefficient inverter (for 9,000 rpm) with 900 phase shift.
Obwohl die Serienresonanzfrequenzen für den Primärwicklungskreis einerseits und die etatorwicklungskreise andererseits wesentlich voneinander abweichen, können die Kondensatoren 13 einerseits und 31 und 32 andererseits in der gleichen Größenordnung (10 iuF) liegen. Wenn der Kondensotor 13 genau so groß ist wie wenigstens einer der beiden anderen Kondensatoren 31, 32, kann er ganz entfallen, wenn dafür der betreffende Kondensator 31 bzw. 32 in die gemeinsame Verbindungsleitung zwischen dem Verbindungspunkt 16 bzw. 17 einerseits und der Primärwicklung 13 sowie den Statorwicklungen 23 bzw. 24 andererseits geschaltet wird.Although the series resonance frequencies for the primary winding circuit on the one hand and on the other hand, the etator winding circuits can differ significantly from one another the capacitors 13 on the one hand and 31 and 32 on the other hand are of the same order of magnitude (10 iuF). When the condenser 13 is the same size as at least one of the other two capacitors 31, 32, it can be omitted entirely if the relevant capacitor 31 or 32 in the common connecting line between the connection point 16 or 17 on the one hand and the primary winding 13 and the stator windings 23 or 24 on the other hand is switched.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schaltungsprinzip sind die Potentiale an dem Kondensator 19 nicht definiert. Dies läßt sich vermeiden, wenn die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 12 durch zwei getrennte Wicklungen gebildet wird, an die je ein Gleichrichter 18' bzw. 18" angeschlossen ist, dessen nicht geerdeter Ausgang über je einen Kondensator 19' bzw. 19" mit Masse verbunden ist, wie in Fig. 2a dargestellt.In the circuit principle shown in FIG. 1, the potentials not defined on the capacitor 19. This can be avoided if the secondary winding of the high-voltage transformer 12 is formed by two separate windings, to each of which a rectifier 18 'or 18 "is connected, its non-grounded Output is connected to ground via a capacitor 19 'or 19 ", as shown in Fig. 2a shown.
Noch günstiger ist die in Fig. 2b dargestellte Ausführungsform. Dabei ist der Verbindungspunkt 16 der Thyristoren 5 und 6 über einen ersten Kondensator 13' mit der Primärwicklung eines ersten Hochspannungstransformators 12' verbunden, deren anderer Anschluß mit einem Anschluß der Primärwicklung 11" eines weiteren Hochspannungstransformators 12" verbunden ist, wenn der andere Anschluß der Primärwicklung über einen weiteren Kondensator 13" mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 17 der Thyristoren 7 und 8 verbunden ist.The embodiment shown in FIG. 2b is even more favorable. Included is the connection point 16 of the thyristors 5 and 6 via a first capacitor 13 'connected to the primary winding of a first high-voltage transformer 12', its other connection with one connection of the primary winding 11 ″ of another High voltage transformer 12 "is connected when the other terminal is the primary winding Via a further capacitor 13 ″ to the common connection point 17 of the Thyristors 7 and 8 is connected.
Die Verbindung der Primärwicklungen 11" und 12" ist über Schaltkontakte 14' und 14" mit der Mittenanzapfung 4 der Gleichspannungsquellen 1, 2, 3 verbunden. Um die Sekundärwicklung 12' bzw. 12" ist eine Gleichrichterbrücke 18' bzw.The connection of the primary windings 11 "and 12" is via switching contacts 14 'and 14 "are connected to the center tap 4 of the DC voltage sources 1, 2, 3. Around the secondary winding 12 'or 12 "is a rectifier bridge 18' or
18" angeschlossen, wobei die eine Ausgangsklemme der beiden Gleichrichterbrücken 18' bzw. 18" miteinander und mit Masse verbunden ist, wahrend die beiden anderen Ausgangsklemmen, die über Kondensatoren 19' bzw. 19" mit lasse verbunden sind, positives bzw. negatives Hochspannungspoantial liefern.18 ", one output terminal of the two Rectifier bridges 18 'or 18 "is connected to one another and to ground, while the other two Output terminals, which are connected to lasse via capacitors 19 'or 19 ", are positive or deliver negative high voltage potential.
In diesem Fall sind die Thyristoren 5 und 6 bzw. 7 und 8 in bezug auf die Primärwicklungen 11' und 11" genauso geschaltet wie in bezug auf die Statorwicklungen 23 und 24. Auch die Zündfolge bleibt erhalten. Der Unterschiegiegt ledilich in der Zündfrequenz.In this case thyristors 5 and 6 and 7 and 8 are related connected to the primary windings 11 'and 11 "in the same way as with respect to the stator windings 23 and 24. The firing order is also retained. The difference is only in the Ignition frequency.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß durch den 90°-Phasenversatz die l,Xelligkeit der Hochspannung entsprechend reduziert wird.The advantage of this arrangement is that the 90 ° phase offset the brightness of the high voltage is reduced accordingly.
Bei gleicher Anordnung kann aber auch die positive und die negative Hochspannung unabhängig voneinander geregelt werden, was in manchen Fallen von Vorteil ist (deutsche Patentanmeldung P 30 43 632.9). Allerdings würde dann die Zündfrequenz der Thyristoren 5, 6 gegebenenfalls von der der Thyristoren 7, 8 abweichen.With the same arrangement, however, the positive and the negative can also be used High voltage can be regulated independently of each other, which is an advantage in some cases is (German patent application P 30 43 632.9). However, the ignition frequency would then of the thyristors 5, 6 may differ from that of the thyristors 7, 8.
Bei Verwendung von Serienresonanz-Wechselrichtern mit jeweils nur zwei Thyristoren in Halbbrückenschaltung steht an der Primärwicklung des Hochspanungserzeugers nur die halbe Spannung zur Verwendung (im Vergleich zu einem Vollbrüc!xen-Wechselrichter). Deshalb muß diese 'licklung mit halber Windungszahl bei doppeltem Leitungsquerschnitt ausgeführt sein. Der rIachteil einer HäJbbrückenschaltung im Vergleich zu ener Vollbrückenschaltung besteht bei gleicher Leistung im wesentlichen darin, daß die Schaltkontakte und Zuleitungen zum Hochspannungserzeuger mit Strömen der doppelten Amplitude belastet werden, so daß ihr Anteil an der Schwingkreisdämpfung um den Faktor 4 steigt. Bei Aufteilung eines Vollbrücken-',/echselrichters in zwei Halbbrücken-Wechsel- richter, die je einem Hochspannungserzeuger mit der halben Leistung zugeordnet sind, besteht dieser Nachteil nicht, da sich in diesem Fall die Amplitude des Stromes nicht ändert.When using series resonance inverters with only two thyristors in a half-bridge circuit are connected to the primary winding of the high-voltage generator only half the voltage for use (compared to a full bridge inverter). Therefore this' winding must have half the number of turns with double the cable cross-section be executed. The disadvantage of a bridge circuit compared to a full bridge circuit consists essentially in the fact that the switching contacts and Supply lines to the high voltage generator loaded with currents of double the amplitude so that their share of the resonant circuit damping increases by a factor of 4. at Division of a full bridge converter into two half-bridge inverters judge, which are each assigned to a high-voltage generator with half the power this disadvantage does not, since in this case the amplitude of the current does not change.
Natürlich kann auch die Verwendung von zwei Vollbrücken-Wechselrichtern (einer davon ist in Fi. 1mit den Sezugszeichen 5 bis 9 versehen) für Generatoren hoher Leistung vorteilhaft sein, weil dadurch die tröme in den Primärwicklungen zusätzlich halbiert werden. Für die Versorgung der Statorwicklungen 23 und 24 würden dann die Thyristoren nur eines dieser beiden Wechselrichter ausreicheg, so daß in der Morbereitungsphase nur ein Teil der Thyristoren benötigt würde. Es ware jedoch auch möglich, für jede Statorwicklung je einen derartigen YollbrücRen-.Techselrichter zu verfinden, wie aus der US-PS 3,832,553 an sich bekannt.Of course, you can also use two full-bridge inverters (one of which is provided with the reference numerals 5 to 9 in FIG. 1) for generators high performance because it reduces the currents in the primary windings can also be halved. For the supply of the stator windings 23 and 24 would then the thyristors only one of these two inverters is sufficient so that in Only some of the thyristors would be required during the preparation phase. However, it would be It is also possible to have one such YollbrücRen inverter for each stator winding to be found, as known per se from US Pat. No. 3,832,553.
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-
1980
- 1980-12-10 DE DE19803046413 patent/DE3046413A1/en not_active Withdrawn
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