DE3046767A1 - Roentgengenerator mit zwei wechselrichtern zur speisung der beiden statorwicklungen eines drehanoden-antriebsmotors - Google Patents

Roentgengenerator mit zwei wechselrichtern zur speisung der beiden statorwicklungen eines drehanoden-antriebsmotors

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DE3046767A1
DE3046767A1 DE19803046767 DE3046767A DE3046767A1 DE 3046767 A1 DE3046767 A1 DE 3046767A1 DE 19803046767 DE19803046767 DE 19803046767 DE 3046767 A DE3046767 A DE 3046767A DE 3046767 A1 DE3046767 A1 DE 3046767A1
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thyristor
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DE19803046767
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Gerd 2000 Hamburg Vogler
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Philips Patentverwaltung GmbH
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
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    • H02M7/5233Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with LC-resonance circuit in the main circuit the commutation elements being in a push-pull arrangement
    • H02M7/5236Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with LC-resonance circuit in the main circuit the commutation elements being in a push-pull arrangement in a series push-pull arrangement
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Description

  • Röntgengenerator mit zwei Wechselrichtern zur Speisung der
  • beiden Statorwicklungen eines Drehanoden-Antriebsmotors Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgengenerator mit zwei aus je zwei Thyristorgruppen bestehenden Wechselrichtern zur Speisung der beiden Statorwicklungen eines Drehanoden-Mftriebsmotors mit zwei um eine viertel Periode der Zündfrequenz gegeneinander versetzten Wechselspannungen. Ein sdlcher Röntgengenerator ergibt sich aus der US-PS 3,832,553, wenn man die dort vorgesehenen steuerbaren Schalter, aus denen die Wechselrichter bestehen, durch Thyristoren ersetzt.
  • Der Drehanoden-Antriebsmotor ist ein Zweiphasen-Asynchronmotor. Jede Statorwicklung besteht aus zwei räumlich um 180° gegeneinander versetzten, parallel oder in Serie geschalteten Teilwicklungen, und die beiden Statorwicklungen sind gegeneinander räumlich um 900 versetzt.
  • Für .die Speisung eines derartigen Drehanoden-Antriebsmotors eignen sich besonders sinusförmige Wechselspannungen; bei dem bekannten Röntgengenerator werden jedoch nur rechteckige Wechselspannungen erzeugt. Außerdem kann die Amplitude der Wechselspannung dabei niemals größer sein als die Gleichspannung, an die die Wechselrichter angeschlossen sind.
  • In dieser Hinsicht verhalten sich sogenannte Serien-Resonanz-Wechselrichter, bei denen ein Kondensator einer Induktivität in Serie geschaltet ist, wobei d.ie Serienschaltung vom Wechselrichter gespeist wird, günstiger. An der Induktivitat ergibt sich dabei eine wenigstens annähernd sinusförmig verlaufende Spannung, und ihre Amplitude kann je nach Güte des so gebildeten Serien-Resonanzkreises wesentlich größer sein als die dem Wechselrichter zugeführte Gleichspannung.
  • Ein derartiger Serien-Resonanz-Wechselrichter ist aus der DE-OS 29 08 767 bekannt.
  • Bei einem solchen Serien-Resonanz-Wechselrichter muß die Zündfrequenz stets unter der Eigenfrequenz des durch die Induktivität und die Kapazität des Kondensators gegebenen Serienresonanzkreises bleiben, weil anderenfalls die beiden Thyristorgruppen eines Wechselrichters gleichzeitig leiten, wodurch die Gleichspannungsquelle, an die die Wechselrichter angeschlossen sind, kurzgeschlossen würden. Jedoch nimmt die Amplitude der erzeugten Wechselspannung dabei stark mit der Zündfrequenyib.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beiden Statorwicklungen mit zwei Serien-Resonanz-Wechselrichtern zu speisen, wobei die Spannungen an den beiden Statorwicklungen möglichst groß sein sollen und gleichzeitig sichergestellt ist, daß die beiden Thyristorgruppen eines Wechselrichters niemals gleichzeitig leiten.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Röntgengenerator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in Serie zu jeder Statorwicklung ein Kondensator geschaltet ist, daß eine Startimpulserzeugungsanordnung vorgesehen ist, die zwei um eine viertel Periode gegeneinander versetzte Zündimpulse liefert, die jeweils eine Thyristorgruppe je eines der beiden Wechselrichter zünden, daß für jede Statorwicklung Mittel zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges vorgesehen sind, und daß aus den Ausgangssignalen der Mittel Zündimpulse fUr die beiden Thyristorgruppen des zugeordneten Wechselrichters abgeleitet werden, so daß die beiden Thyristorgruppen jedes Wechselrichters abwechselnd nach jedem Strom-Nulldurchgang mit einer zumindest der Freiwerdezeit der Thyristoren entsprechenden Verzögerungszeit gezündet werden.
  • Der eine der beiden Zündimpulse wird einer Thyristorgruppe des einen Wechselrichters und der andere Zündimpuls einer Thyristorgruppe des anderen Wechselrichters zugeführt.
  • Wenn die Thyristorgruppen (eine Thyristorgruppe kann wie bei der US-PS 3,832,553 zwei Thyristoren umfassen, kann jedoch auch aus nur einem einzigen Thyristor bestehen) gezündet sind, bildet sich in dem aus jeweils einer Statorwicklung und einem Kondensator bestehenden Serien-Resonanzkreis eine Schwingung aus, die zu einem etwa sinusförmigen Anstieg des Stromes durch die Statorwicklung führt. Kurz nach dem Nulldurchgang dieser jeweils ersten Halbschwingung - d.h. um die sogenannte Freiwerdezeit später - erlöschen die Thyristoren der zuezt gezündeten Thyristorgruppe, wonach die Thyristoren der anderen Thyristorgruppe desselben Wechselrichters gezündet werden, was das Entstehen einer zweiten Halbschwingung zur Folge hat, nach deren Nulldurchgang wieder die Thyristoren der ersten Thyristorgruppe gezündet werden können usw. Die Zündimpulse werden aus den Ausgangssignalen der Mittel zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges abgeleitet, so daß die beiden Thyristorgruppen eines Wechselrichters abwechselnd nach jedem Strom-Nulldurchgang mit einer zumindest der Freiwerdezeit der Thyristoren entsprechenden Verzögerungszeit gezündet werden. Da durch jeden Strom-Nulldurchgang selbsttätig ein neuer Zündimpuls erzeugt wird, ergeben sich auf diese Weise aufeinanderfolgende Halbwellen des Stromes durch die Statorwicklungen, deren Periodendauer nur geringfügig größer ist als die Periodendauer der Serien-Resonanzfrequenz.
  • Dabei ergibt sich die bei der vorgegebenen Freiwerdezeit der Thyristoren größtmögliche Amplitude der Wechselströme durch die Statorwicklungen. Außerdem wird verhindert, daß die beiden Thyristorgruppen eines Wechselrichters gleichzeitig leitend sind, weil der Zündimpuls für eine Thyristorgruppe um mindestens die Freiwerdezeit nach dem Strom-Nulldurchgang durch die andere Thyristorgruppe gezündet wird, so daß die Thyristoren der anderen Thyristorgruppe mit Sicherheit schon erloschen sind.
  • Im praktischen Betrieb läßt es sich in der Regel nicht erreichen, daß die beiden aus je einer Statorwicklung und einem Kondensator bestehenden Serienresonanzkreise exakt die gleiche Eigenfrequenz aufweisen. Bei unterschiedlichen Eigenfrequenzen könnte sich daraus ergeben, daß der zeitliche Abstand zwischen den Stromhalbwellen durch die beiden Statorwicklungen nicht mehr genau einer viertel Periode der Zündfrequenz entspricht, sondern mit jeder Halbschwingung entweder größer oder kleiner wird, wodurch der Wirkungsgrad sinken würde. Dieser Effekt läßt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch vermeiden, daß für jede Statorwicklung Mittel zum Detektieren des Strom-Maximums vorgesehen sind und daß die Ausgangssignale der einer Statorwicklung zugeordneten Mittel zum Bestimmen des Strom-Maximums mit den aus den Ausgangs signalen der der anderen Statorwicklung zugeordneten Mittel zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges abgeleiteten, entsprechend der Freiwerdezeit verzögerten Signalen über Und-Gatter verknüpft werden, deren Ausgangssignale Impulsformer für die beiden Thyristorgruppen des anderen Wechselrichters steuern.
  • Die Mittel zum Detektieren des Strom-Maximums, die den Zeitpunkt des Strom-Maximums signalisieren (und nicht dessen Amplitude) sorgen in Verbindung mit dem Und-Gatter dafür, daß die Zündfrequenzen für die beiden Wechselrichter nicht auseinanderlaufen können, denn das später auftretende Ereignis (Strom-Nulldurchgang - um die Freiwerdezeit verzögert - einerseits und Strom-Maximum in der anderen Statorwicklung andererseits) bestimmt, wann die nächsten Zündimpulse für eine Thyristorgruppe des der einen Statorwicklung zugeordneten Wechselrichters geliefert werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Drehanoden-Antriebseinheit und Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der dabei auftretenden Ströme und Spannungen.
  • In Fig. 1 sind die beiden Statorwicklungen eines Drehanoden-Antriebsmotors mit 1 und 2 bezeichnet, während der in der nicht näher dargestellten Röntgenröhre angeordnete, mit dem Drehanodenteller mechanisch verbundene Rotor mit 3 bezeichnet ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Statorwicklungen 1, 2 ist mit einer Mittenanzapfung 4 einer Gleichspannungsquelle verbunden, von der in de Zeichnung nur zwei gleich große Kondensatoren 5 und 6 dargestellt sind, und die noch einen nicht näher dargestellten Gleichrichter enthalten kann, an dessen Ausgang die bein in Serie geschalteten Kondensatoren 5 und 6 angeschlossen sind, wobei sich an dem mit dem Kondensator 6 verbundenen Anschluß 7 eine positive und an dem mit dem einen Anschluß des Kondensators 5 verbundenen Anschluß 8 eine gegenüber der Mittenanzapfung 4 negative Gleichspannung ergibt.
  • Die beiden Wechselrichter enthalten zwei mit gleicher Durchlaßrichtung in Serie zwischen den Anschlüssen 7 und 8 eingefügte Thyristoren 101 und 102 bzw. 201 und 202, denen jeweils eine (Freilauf-) Diode 103, 104 bzw. 203, 204 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallelgeschaltet ist.
  • Der gemeinsame Verbindungspunkt 105 der beiden Thyristoren 101 und 102 ist über die Serienschaltung eines Kondensators 106 und der Primärwicklung eines Stromwandlers 107 mit der Statorwicklung 1 verbunden. Ebenso ist der gemeinsame Verbindungspunkt 205 der beiden Thyristoren 201 und 202 über die Serienschaltung eines Kondensators 206 und der Primärwicklung 207 eines Stromwandlers mit der anderen Statorwicklung 2 verbunden. Die beiden Stromwandler sind so ausgelegt, daß ihre in Serie zu den Statorwicklungen 1 bzw. 2 wirksame Induktivität gegenüber der Induktivität der Statorwicklungen vernachlässigbar ist. Der Kondensator 106 ist so bemessen, daß die Eigenfrequenz des im wesentlichen aus der Induktivität der Statorwicklung und dem Kondensator gebildeten Serienresonanzkreises der höchsten zu erreichenden Umlauffrequenz des Anodentellers entspricht bzw. geringfügig darüber liegt, z.B. bei 180 Hz. Das gleiche gilt für die Bemessung des Kondensators 206. Die Eigenfrequenzen der beiden Serien-Resonanzkreise 1, 106 bzw. 2, 206 sollten einander möglichst gleich sein.
  • Der Strom in der Sekundärwicklung 108 des Stromwandlers mit der Primärwicklung 107 (in der Zeichnung sind die Primärwicklungen 107, 207 zur Erleichterung des Verständnisses je zweimal gezeichnet) durchfließt die Serienschaltung eines Widerstandes 109 und eines Kondensators 110, deren gemeinsamer Verbindungspunkt geerdet ist. Ebenso durchlfießt der Strom in der Sekundärwicklung 208 des Stromwandlers 207 die Serienschaltung eines Widerstandes 209 und eines Kondensators 210, deren Verbindungspunkt ebenfalls geerdet ist.
  • Die Spannung am Widerstand 109 wird dem einen Eingang eines Komparators 111 zugeführt und die Spannung am Kondensator 110 dem einen Eingang eines Komparators 212. Desgleichen wird die Spannung am Widerstand 209 dem einen Eingang eines Komparators 211 zugeführt, während die Spannung am Kondensator 210 dem einen Eingang eines Komparators 112 zugeführt wird. Die Komparatoren 111, 112, 211 und 212 sind so ausgelegt, daß ihre Ausgangssignale a, d, b und c immer dann einen ersten von zwei möglichen Werten (z.B. logisch "1") annehmen, wenn das Eingangssignal positiv ist und immer dann den zweiten Wert einnehmen (logisch "O"), wenn das Eingangssignal negativ ist. Der "0-1"- bzw. der "1-0"-Übergang am Ausgang eines Komparators signalisiert also einen Spannungs-Nulldurchgang an seinem Eingang. Die Spannung an den Widerständen 109 und 209 ist den Strömen J1 bzw. J2 durch die Statorwicklungen 1 bzw. 2 proportional.
  • Infolgedessen entspricht der Spannungs-Nulldurchgang am Widerstand 109 bzw. 209 zeitlich dem Strom-Nulldurchgang durch die Statorwicklung 1 bzw. 2. Die Spannung am Kondensator 110 bzw. 210 ist - jedenfalls im stationären Zustand -gegenüber der Spannung am Widerstand 109 bzw. 209 um 900 in der Phase versetzt; sie geht immer dann durch Null, wenn der Strom II bzw. I2 durch die zugeordnete Statorwicklung 1 bzw. 2 sein Maximum hat. Infolgedessen signalisiert der -O"- bzw. "0-1"-Übergang am Ausgang der Komparatoren 111 und 211 den Strom-Nulldurchgang durch die Wicklung 1 bzw.
  • 2, während der "0-1"- bzw. l-0-Übergang der Ausgangssignale d und b der Komparatoren 112 und 212 den Zeitpunkt markiert, zu dem der Strom I2 durch die Statorwicklung 2 bzw. der Strom I1 durch die Statorwicklung 1 sein(positives oder negatives )Maximum erreicht hat. Zusätzlich haben die Komparatoren 112 und 212 noch einen invertierenden Ausgang, dessen Potentiale sich gegensinnig zu den Potentialen des bereits beschriebenen Ausgangs verändern, gerade ausreichen, um den Durchschaltstrom des Thyristors über die Induktivität der jeweiligen Statorwicklung zu erreichen.
  • Die Ausgangssignale a bzw. c werden einer Verzögerungsschaltung 113 bzw. 213 zugeführt, deren Verzögerungseeit tq der maximalen Freiwerdezeit entspricht. Die Freiwerdezeit ist die Zeit, die ein Thyristor zum Übergang vom leitenden in den gesperrten Zustand benötigt, nachdem der ihn durchfließende Strom durch Null gegangen ist. Die beiden Verzögerungsschaltungen 113 und 213 haben je einen invertierenden Ausgang und einen nichtinvertierenden Ausgang, an dem das Signal a' bzw. c' anliegt.
  • Die nichtinvertierenden Ausgänge des Komparators 112 bzw.
  • der Verzögerungsschaltung 113 sind mit zwei Eingängen eines Und-Gatters 121 verbunden. Die invertierenden Ausgänge des Komparators 112 und 113 sind mit zwei Eingängen eines Und-Gatters 122 verbunden. Weiterhin sind der invertierende Ausgang des Komparators 212 und der nichtinvertierende Ausgang der Verzögerungsschaltung 213 mit je einem Eingang eines Und-Gatters 221 verbunden, und sind der nichtinvertierende Ausgang des Komparators 212 und der invertierende Ausgang der Verzögerungsschaltung 213 mit einer Vergleichsschaltung 222 verbunden. Die Und-Gatter 121 und 122, 221 und 222 haben noch je einen weiteren Eingang, der mit einer gemeinsamen Zündautomatik-Freigabeleitung verbunden ist, auf der ein Freigabesignal t anliegt. Den Und-Gattern 121, 122, 221 und 222 ist je ein Impulsformer 131, 132, 231 und 232 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit der Zündelektrode des Thyristors 101, 102, 201 bzw. 202 verbunden ist und der bei einem "0-1"-2bergang des Ausgangssignals des vorgeschalteten Und-Gatters einen kurzzeitigen Zündimpuls erzeugt.
  • Die beiden Impulsformer 131 und 231 sind mit je einem weiteren Impulsformer 141 und 241 so gekoppelt, daß sie bei einem Impuls am Ausgang der Impulsformer 141 und 241 ebenfalls einen Impuls erzeugen können. Der Eingang des Impulsformers 141 ist mit dem Ausgang einer Start-Stopp-Schaltung 30 verbunden, die während der Dauer des Drehanodenantriebs ein Start-Stopp-Signal erzeugt, das über eine Verzögerungsschaltung 31, deren Verzögerungszeit etwa ein Viertel der Periodendauer beträgt, mit dem Eingang des Impulsformers 241 verbunden ist. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 31 ist außerdem mit einer weiteren Verzögerungsschaltung 32 verbunden, deren Verzögerungszeit etwa ein Achtel einer Zündperiode beträgt und deren Ausgang mit den Freigabeeingängen der Und-Gatter 221...222 verbunden ist und das Signal t liefert. Die Ausgänge der Start-Stopp-Schaltung 30 bzw.
  • der VerzögerungsschAtung 31 könnten statt mit den Impuls- formern 141 bzw. 241 auch mit den Eingängen je einer Oder-Schaltung verbunden sein, deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Und-Gatters 121 bzw. 221 verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Impulsformer 131 bzw. 231 verbunden ist.
  • Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Die Antriebsphase wird durch das von der Schaltung 30 erzeugte Start-Stopp-Signal s bestimmt (vgl. Fig. 2). Die Vorderflanke des Start-Stopp-Signals s löst im Impulsformer 141 einen Impuls aus, der seinerseits im lmpulsformer 131 einen Zündimpuls z11für den Thyristor 101 auslöst. Daraufhin beginnt durch die Statorwicklung 1 der Strom I1 zu fließen, der aufgrund der Serienresonanzanordnung einen sinusförmigen Verlauf hat. Die Vorderflanke des Startimpulses s erreicht aufgrund der Verzögerungsschaltung 31 eine viertel Periode später den Impulsformer 241, der im Impulsformer 231 einen Zündimpuls z21 auslöst, der den Thyristor 201 zündet. Dadurch beginnt ein Strom I2 die Statorwicklung 2 in dem Augenblick zu durchfließen, in dem der Strom I1 sein Maximum erreicht hat. Auch der Strom 12 hat einen sinusförmigen Verlauf. Eine achtel Periode nach dem Beginn des Stromflusses durch die Statorwicklung I2 geht das Freigabesignal t am Ausgang der Verzögerungsschaltung 32 von "O" nach 1 über, so daß die Und-Gatter 121...222 freigegeben werden.
  • Gleichzeitig mit den Strömen II, I2 liefern die Komparatorschaltungen 111 und 211 die Signale a und c, die durch die Verzögerungsschaltung 113 bzw. 213 um die Verzögerungszeit tq verzögert werden, so daß die Signale a' und c' resultieren. Eine halbe Periode nach dem Beginn des Start-Stopp-Signals geht der Strom II durch Null. Würde dann kein weiterer Thyristor mehr gezündet, würde die während der ersten Halbschwingung im Kondensator 106 aufgebaute Ladung einen sinusförmigen Strom in Gegenrichtung über die Diode 103 zur Folge haben, der jedoch eine niedrigere Amplitude hätte wie in der Zeichnung gestrichelt angedeutet.
  • Der Thyristor 107 erlischt nicht unmittelbar im Null-Durchgang des Stromes, aondern um die Freiwerdezeit tq später, die im Bereich zwischen 10 und 50 /usec liegt und damit klein ist zur Periodendauer T der Sinusschwingung, die etwa bei 5 msec liegt.
  • In dem Augenblick, in dem der Thyristor 101 erlischt, d.h.
  • im Zeitpunkt T/2 + tq nach Beginn des Startimpulses s geht die Spannung a' am nichtinvertierenden Ausgang der Verzögerungsschaltung 113 von 1 nach "O" über, während am invertierenden Ausgang ein "0-1"-Übergang stattfindet.
  • Infolgedessen und weil das invertierte Ausgangssignal am Ausgang der Schaltung 112 schon bei Beginn des Startimpulses 1 ist, sind alle Eingänge des Und-Gatters 122 "1", so daß der Impulsformer 132 in diesem Augenblick den Zündimpuls z12 erzeugt, der den Thyristor 102 leitend macht. Es beginnt jetzt eine negative Halbschwingung des Stromes I1, deren Amplitude an sich größer ist als die der ersten postiven Halbschwingung dieses Stromes, weil die während der ersten Halbschwingung erfolgte Aufladung des Kondensators 106 den Stromfluß noch unterstützt. In der Zeichnung ist die zweite Halbschwingung jedoch aus Vereinfachungsgründen mit etwa der gleichen Amplitude dargestellt wie die erste, und dies gilt auch für alle weiteren Halbschwingungen ebenfalls.
  • Eine weitere viertel Periode später geht der Strom I2 und damit auch die Spannung am Widerstand 209 durch Null. Infolgedessen geht dann das Ausgangssignal des Komparators 211 von "1" nach "0" und um die Freiwerdezeit tq später auch das Signal c' am nichtinvertierenden Ausgang der Verzögerungsschaltung 213, während das Signal am invertierenden Ausgang dieser Schaltung von "0" nach "1" übergeht, so daß auch der zweite Eingang des Und-Gatters 222 dann "1" wird.
  • Um diesen Zeitpunkt herum - der Strom I1 hat dann sein negatives Maximum erreicht - geht die Spannung am Kondensator 110 durch Null, so daß das Ausgangssignal b am nichtinvertierenden Ausgang des Komparators 212 "1" wird. Wenn sowohl das Signal am invertierenden Ausgang der Verzögerungsschaltung 213 als auch das Signal am nichtinvertierenden Ausgang des Komparators "1" geworden sind, geht das Ausgangssignal des Und-Gatters 222 von "O" nach 1 über und erzeugt damit einen Zündimpuls Z22 durch den der Thyristor 202 leitend wird und durch den die zweite Halbschwingung des Stromes I2 hervorgerufen wird.
  • Wiederum eine viertel Periode später geht der Strom II durch Null und wird positiv, so daß nach Verstreichen des Zeitraums tq das Signal a' am nichtinvertierenden Ausgang der Verzögerungsschaltung 113 wiederum "1" wird. Zu dieser Zeit hat der Strom I2 sein negatives Maximum erreicht, und ungefähr um diese Zeit geht die Spannung am Kondensator 210 durch Null und wird positiv, so daß das Ausgangssignal d am nichtinvertierenden Ausgang des Komparators 112 von "0" auf "1" übergeht. Wenn das letzte der beiden genannten Ereignisse eingetreten ist (Nulldurchgang der Spannung am Kondensator 210 und Nulldurchgang der Spannung am Widerstand 109 verzögert um die Freiwerdezeit tq), geht das Ausgangssignal des Und-Gatters 121 von "O" nach "1" über, wobei der Impulsformer 131 einen Zündimpuls z11 für den Thyristor 101 erzeugt.
  • Nach einer weiteren viertel Periode erzeugt der Impulsformer 231 einen weiteren Zündimpuls z21 für den Thyristor 201, danach werden die Zündimpulse Z12 und Z22 erzeugt (vgl. Fig. 2) usw. Nachdem also einmal aus dem Startsignal die beiden ersten gegeneinander um eine viertel Periode versetzten Zündimpulse z11 und z21 erzeugt sind, die einem Thyristor je eines Wechselrichters zugeführt werden, werden die weiteren Zündimpulse selbsttätig aus den Strom-Nulldurchgängen bzw. aus den Strom-Maxima abgeleitet. Dabei wird die Amplitude der einzelnen Halbschwingungen zunächst ständig größer, bis nach mehreren Halbschwingungen ein stationärer Zustand erreicht ist, in dem die dem jeweiligen Serien-Resonanzkreis zugeführte Leistung der darin verbrauchten Leistung entspricht. Die Spannung an den Kondensatoren 110 bzw. 210 ist dann um genau 900 gebenüber der Spannung an den Widerständen 109 und 209 versetzt. Die Zündfrequenz hat dabei den größtm¢ichen Wert - und infolgedessen die den Statorwicklungen zugeführte Leistung ihr Maximum - und sie paßt sich den im Betrieb,z.B. bei Temperaturänderungen im Stator und Rotor oder während des Hochlaufens der Drehzahl des Rotors, auftretenden Schwankungen der Statoreisen-Sättigung und damit der der Eigenfrequenz selbsttätig an. Es ist dabei gleichwohl stets sichergestellt, daß die beiden Thyristoren eines Wechselrichters niemals gleichzeitig leitend sind. Außerdem ist gewährleistet, daß die Ströme in den Statorwicklungen gegeneinander um 900 in der Phase versetzt sind.
  • Nach einer vorgegebenen Zeit, die zwischen 0,5 und 2 sec liegen kann bzw. wenn die Drehanodenscheibe die gewünschte Drehzahl erreicht hat, was durch einen Meßaufnehmer festgestellt werden kann, geht das Start- und Stoppsignal von"1" nach "0" über wie in Fig. 2 dargestellt; allerdings ist dies nicht schon nach drei Halbschwingungen der Fall, wie in der Zeichnung dargestellt, sondern nach 100 Perioden oder mehr. Drei achtel Perioden später geht dann auch das Freigabesignal t von "O" nach "1" über, so daß sämtliche Und-Gatter 121...222 gesperrt sind und keine Zündimpulse mehr erzeugt werden können. Die aufgrund der Verzögerungsglieder 31 und 32 auftretende Verzögerung zwischen dem Stopp-Signal der Start-Stopp-Schaltung 30 und dem Sperren der Und-Gatter 121.. .222 ist so gering (ungefähr 2 msec), daß sie nicht weiter stört; gegebenenfalls könnte sie dadurch beseitigt werden, daß der Ausgang der Verzögerungsschaltung 32 nicht direkt mit den Und-Gattern 121...222 verbunden wird, sondern über ein Und-Gatter, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der Start-Stopp-Schaltung 30 verbunden ist. Wenn der letzte Thyristor eines Wechselrichters gesperrt ist, ergibt sich aufgrund der im Kondensator 106 bzw. 206 noch vorhandenen Energie noch eine letzte Halbschwingung des Stromes - die jedoch eine geringere Amplitude hat als die vorhergehenden - wobei der Strom die diesem Thyristor parallelgeschaltete Diode durchfließt.
  • Obwohl die Erfindung in Verbindung mit sogenannten Halbbrücken-Wechselrichtern erläutert worden ist, die nur je zwei Thyristoren besitzen, kann sie auch bei sogenannten Vollbrücken-Wechselrichtern angewandt werden; die vier solche steuerbare Schalter besitzen, wie aus der US-PS 3,832,553 bekannt. Dabei werden immer zwei Thyristoren eines Wechselrichters gleichzeitig gezündet. Die Anti-Parallel-Schaltung einer Diode (z.B. 103) und eines Thyristors (101) kann auch durch einen sogenannten rückwärtsleitenden Thyristor ersetzt werden.
  • Leerseite

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: S Röntgengenerator mit zwei aus je zwei Thyristorgruppen bestehenden Wechselrichtern zur Speisung der beiden Statorwicklungen eines Drehanoden-Antriebsmotors mit zwei um eine viertel Periode der Zündfrequenz gegeneinander versetzten Wechselspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu jeder Statorwicklung (1; 2) ein Kondensator (106, 206) geschaltet ist, daß eine Startimpulserzeugungsanordnung (30, 31) vorgesehen ist, die zwei um eine viertel Periode gegeneinander versetzte Zündimpulse (Z11 Z21) liefert, die jeweils eine Thyristorgruppe (z.B. 101, 201) je eines der beiden Wechselrichter zünden, daß für jede Statorwicklung (1; 2) Mittel (107...111, 207...211) zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges vorgesehen sind, und daß aus den Ausgangssignalen der Mittel Zündimpulse (z11, Z12; Z21 Z22) für die beiden Thyristorgruppen (101, 102; 201, 202) des zugeordneten Wechselrichters abgeleitet werden, so daß die beiden Thyristorgruppen jedes Wechselrichters abwechselnd nach jedem Strom-Nulldurchgang mit einer zumindest der Freiwerdezeit (tq) der Thyristoren entsprechenden Verzögerungszeit gezündet werden.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Statorwicklung Mittel (110, 212; 210, 112) zum Detektieren des Strom-Maximums vorgesehen sind und daß die Ausgangssignale (b; d) der einer Statorwicklung(1; 2) zugeordneten Mittel zum Bestimmen des -Strom-Maximums mit den aus den Ausgangssignalen der der anderen Statorwicklung zugeordneten Mittel zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges abgeleiteten, entsprechend der Freiwerdezeit verzögerten Signalen (c'; a') über Und-Gatter (121...222) verknüpft sind, deren Ausgangssignale Impulsformer (131...232) für die beiden Thyristorgruppen es anderen Wechselrichters steuern.
  3. 3. Röntgendiagnostikgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu jeder Statorwicklung die Primärwicklung (107, 207) je eines Stromwandlers geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung (108, 208) die Reihenschaltung eines Kondensators (110, 210) und eines Widerstandes (109, 209) parallelgeschaltet ist, und daß den Mitteln zum Detektieren des Strom-Maximums (112, 212) die Kondensatorspannung und den Mitteln zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges (111, 211) die Spannung am Widerstand(109, 209) zugeführt ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Detektieren des Strom-Nulldurchganges eine Komparatorschaltung (111, 211) umfassen, deren Eingang die Spannung am Widerstand (109, 209) zugeführt ist und deren Ausgangssignal einer Verzögerungsschaltung (113, 213) mit einer der Freiwerdezeit der Thyristoren entsprechenden Verzögerungszeit (tq) zugeführt wird.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Detektieren des Strom-Maximums je einen Komparator (112, 212) enthalten, dessen Eingang die Spannung am Kondensator (210, 1 zugeführt wird.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einem Eingang der beiden einer Statorwicklung (1; 2) zugeordneten Und-Gatter (121, 122; 221,222) das invertierte bzw. das nichtinvertierte Ausgangssignal (a';c') der Verzögerungsschaltung (115; 213) zugeführt wird, daß je einem weiteren Eingang der beiden Und-Gatter das invertierte bzw. das nichtinvertierte Ausgangssignal (d; b) des Komparators (212; 112) zugeführt wird, dessen Eingang die Spannung an dem Kondensator (210; 110) zugeführt wird, der mit der Sekundärwicklung (208; 108) des Stromwandlers verbunden ist, dessen Primärwicklung (207;107) in Reihe mit der anderen Statorwicklung (2; 1) geschaltet ist.
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