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Röntgendiagnostikanlage mit einem Wechselrichter
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Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikanlage mit einem Wechselrichter
und mehreren Lasten, die wahlweise mit dem Wechselrichter verbindbar sind.
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In Röntgendiagnostikanlagen werden zunehmend Wechselrichter zum Speisen
von Röntgenröhren benutzt, durch die die Speisefrequenz gegenüber der Netzfrequenz
auf beispielsweise 1 bis 5 kHz erhöht ist, so daß sich gegenüber dem Fall, in dem
die Speisung der Röntgenröhre mit der Netzfrequenz erfolgt, eine optimalere Bemessung
der Bauelemente ergibt. Insbesondere kann dabei der Hochspannungstransformator für
eine Röntgenröhre wesentlich kleiner und leichter ausgebildet werden, als wenn er
für die Netzfrequenz bemessen werden muß.
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Es ist möglich, von einem Wechselrichter mehrere Lasten, beispielsweise
mehrere Röntgenröhren, wahlweise zu speisen. In der DE-OS 28 15 893 ist auch beschrieben,
daß ein Wechselrichter sowohl zum Speisen einer Röntgenröhre, d.h. zum Liefern der
Anodenspannung für die Röntgenröhre, als auch zum Speisen des Drehanodenmotors für
die Röntgenröhre herangezogen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgendiagnostikanlage
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei nicht ordnungsgemäßer Funktion
oder Zusammenschaltung zwischen der Last oder Lastgruppe und dem Wechselrichter
ein Fehlersignal gebildet wird.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Test- und Uberwachungsschaltung
mit einer Logik zum Erfassen der jeweiligen Verbindungen zwischen dem Wechselrichter
und der gewählten Last oder Lastgruppe, mit Filtermitteln zum Überwachen der Speisefrequenz
der vom Wechselrichter gespeisten Last oder Lastgruppe und mit einer Prüfschaltung
für die Funktionsfähigkeit des Wechselrichters und der Test- und Uberwachungsschaltung.
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Diese Test- und Überwachungsschaltung ist dort nützlich, wo ein Wechselrichter
auf eine Auswahl aus mehreren möglichen Lasten arbeitet. Sie ist dort nfitzlich,
wo dann Folgeschäden zu befürchten sind, wenn der Weciiselrichter nicht in vorgewählter
Weise mit der Last oder den Lasten zusammengeschaltet ist und wo Folgeschäden zu
befürchten sind, wenn der Wechselrichter außerhalb eines Sollfrequenzbereiches arbeitet.
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Die verschiedenen Funktions- und Uberwachungsarten sind: 1. Während
des Wechselrichter-Betriebes wird überwacht, ob die gewünschte Auswahl aus mehreren
Lasten und nur diese tatsächlich mit dem Wechselrichter verbunden ist.
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2. Während des Wechselrichter-Betriebes wird überwacht, ob der Wechselrichter
die an ihn angeschaltete Auswahl aus mehreren Lasten tatsächlich mit einer zulässigen
Frequenz betreibt.
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3. Noch bevor der Wechselrichter Leistung abgibt wird getestet, ob
die gewünschte Auswahl aus mehreren Lasten (und nur diese) tatsächlich mit dem Wechselrichter
verbunden ist.
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4. Noch bevor der Wechselrichter Leistung abgibt wird getestet, ob
der Wechselrichter und die Uberwachungsschaltungen noch funktionieren.
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Zu 1: Hier kommt es z. B. darauf an, daß der Wechselrichter, der wahlweise
eine von mehreren Röntgenröhrenkathoden heizen soll, und der Wechselrichter, der
wahlweise eine von mehreren Röntgenröhren-Drehanoden antreiben soll, und der Wechselrichter,
der wahlweise eine von mehreren Röntgenröhren mit Hochspannung versorgen soll (über
Hochspannungstransformator und Gleichrichter), tatsächlich auf ein und dieselbe
Röntgenröhre arbeiten.
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Eine Röntgenröhre gibt nur dann ordnungsgemäß Röntgenstrahlen ab,
wenn ihre Kathode geheizt, ihre Drehanode in Rotation versetzt und Hochspannung
zwischen ihre Anode und Kathode geschaltet wurde.
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Eine Fehlschaltung nur eines der Wechselrichter kann zur Zerstörung
der Röntgenröhre oder anderer Bauelemente führen.
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Zu 2: Eine. automatische Uberwachung der Ausgangsfrequenz von Wechselrichtern
ist erforderlich, wenn eine zu hohe Ausgangsfrequenz zu Schäden in Wechselrichter
oder in der vom Wechselrichter betriebenen Last führen würde bzw. wenn eine zu niedrige
Ausgangsfrequenz oder ein nicht arbeitender Wechselrichter zu Schäden in der Last
führen würde.
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Beispiele für denkbare Schäden sind hier:
In thyristorisierten
Wechselrichtern kann eine zu hohe Betriebsfrequenz zu Kurzschlüssen führen, indem
nämlich die erforderliche Thyristor-Schonzeit oder die erforderliche Ladezeit für
Kommutierungs-Kondensatoren oder die erforderlichen Abklingzeiten von Freilaufströmen
nicht mehr eingehalten werden.
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In der Last kann eine zu hohe Betriebsfrequenz z. B. zu unzulässiger
Erwärmung oder - falls die Last ein Motor ist - zu unzulässig großen.Fliehkräften
führen.
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Aber auch eine zu niedrige Ausgangsfrequenz kann gefährlich werden;
sie kann unzulässig hohe Magnetisierungsströme zur Folge haben.
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Der unter 3. und 4. genannte Test-Betrieb wird durch die Prüfschaltung
durchgeführt. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung dieser Prüfschaltung besteht
darin, daß der Wechselrichter durch sie so ansteuerbar ist, daß er Wechselspannung
aber keine Leistung abgibt. In diesem Fall wird der Wechselrichter zur Durchführung
des Test-Betriebes unter 3. und 4. zwar eingeschaltet, um Wechselspannung abzugeben,
er gibt jedoch keinen oder keinen nennenswerten Strom an die Last ab, so daß während
dieses Test-Betriebes die gesamte Schaltung getestet werden kann, ohne daß eventuelle
Schäden zu Folgeschäden führen.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die für
die Erläuterung der.Erfindung wesentlichen Teile einer Röntgendiagnostikanlage nach
der Erfindung, und Fig. 2 und 3 Einzelheiten der Röntgendiagnostikanlage gemäß Figur
1..
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In der Figur 1 sind vier Lasten 1 bis 4 dargestellt, von denen jeweils
eine wahlweise von einem Wechselrichter 5 gespeist werden kann. Ein Signal an jeweils
einer der Leitungen 6 gibt an, welche Auswahl aus den möglichen Lasten 1 bis 4 mit
dem Wechselrichter 5 verbunden werden soll, und wird sowohl auf eine Treiberschaltung
7 gegeben, damit diese eine zugehörige Kontaktgruppe 8 bis 11 betätigt, als auch
auf eine Logikgruppe 17, damit diese nachprüfen kann, ob der Signalzustand auf Leitungen
14 übereinstimmt mit dem Signalzustand auf den Leitungen 6. Nur bei Ubereinstimmung
führt eine Leitung 18 L-Pegel.
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Die Kontakte 8 bis 11 können je nach Anwendungsfall Relais, Schütz-Kontakte
oder Halbleiter sein.
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Filter 13 als frequenzbewertende Bausteine zeigen an ihrem Ausgang
durch einen definierten Pegel an, daß sich die Wechselspannung an ihrem Eingang
im Sollbereich befindet.
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Die Eingänge der Filter 13 sind im Beispiel mit Optokopplern 31 mit
je einer Lastzuleitung verbunden. Es sind allerdings auch andere Ankopplungen z.
B. über Kondensatoren oder Transformatoren oder direkte Verbindungen möglich.
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Die ordnungsgemäße Funktion der gesamten Schaltungs-
anordnung
gemäß Figur 1 einschließlich des Wechse1-richters ist, nachdem die Auswahl der Lasten
mittels des Signales auf einer der Leitungen 6 getroffen wurde, an dem Pegel auf
der Leitung 18 erkennbar, wobei nacheinander verschiedene Betriebszustände zu unter
scheiden sind: A) Lasten angewählt; kein Wechselrichter-Betrieb und kein Wechselrichter-Test-Betrieb:
Die Leitung 18 muß H-Pegel führen.
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Falls die Leitung 18 L-Pegel führt, ist die Uberwachungseinrichtung
schadhaft, d. h. der Test 4. ist nicht bestanden.
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B) Lasten angewählt; Wechselrichter-Test-Betrieb mit -Sollfrequenz:
Die Leitung 18 muß L-Pegel führen.
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Falls die Leitung 18 H-Pegel führt, sind mehrere Fehler denkbar.
Sie reichen von schadhaftem Wechselrichter über schadhafte Lastankopplung z. B.
wegen verschweißter Kontakte bis hin zu Fehlern in der Uberwachungseinrichtung,
d. h., daß die Kombination von Test 3. und 4. nicht bestanden ist.
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C) Lasten angewählt; Wechselrichter-Test-Betrieb mit zu hoher bzw.
zu niedriger Frequenz: Die Leitung 18 muß H-Pegel führen.
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Falls die Leitung 18 L-Pegel führt, ist mindestens ein Filter 13
schadhaft, d. h. der Test 4. ist nicht bestanden.
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Normaler Wechselrichter-Betrieb sollte nur begonnen werden, nachdem
die Prüfungen 3. und 4. positiv abgeschlossen wurden. Während dieses normalen Wechselrichter-Betriebes
muß die Leitung 18 kontinuierlich L-Pegel führen. Sowohl eine Abweichung von der
gewünschten Last-Auswahl (Überwachung 1.) wie auch eine Unter-oder Überschreitung
des Sollfrequenzbandes (Überwachung 2.) äußern sich als H-Pegel auf der Leitung
18.
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Die Tests unter 3. und 4. gehen davon aus,- daß der Wechselrichter
in Vollbrückenschaltung ausgeführt ist, d. h. als Anordnung mit vier Schaltelementen
21 bis 24 (siehe Figur 2). Diese Schaltelemente können z. B.
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Thyristorkreise sein.
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Während des Wechselrichter-Betriebes ist beispielsweise die Last 1
mit ihren Anschlüssen 29 und 30 während jeder ersten Halbperiode über niederohmig
gesteuerte Schaltelemente 21 und 22 mit einer Gleichspannungsquelle 26 verbunden
und die Schaltelemente 24 und 23 sind hochohmig. Während jeder zweiten Halbperiode
sind die Schaltelemente 24 und 23 niederohmig gesteuert und die Schaltelemente 21
und 22 hochohmig.
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Die Last kann mit ihren Zuleitungen direkt zwischen die Elemente 21
und 23 bzw. 24 und 22 geschaltet sein.
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Sie kann jedoch auch über einen Transformator oder einen Koppelkondensator
an den Wechselrichter angeschaltet sein.
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Die Steuerung der Schaltelemente 21 bis 24 bewirkt die Schaltung 25
(Fig. 3), die im einfachsten Fall für diese Aufgabe nur einen freilaufenden Taktgenerator
TG, einen 1 : 2 Untersetzer und einige Gatter zu enthalten braucht.
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Der soeben angesprochene Wechselrichter-Test-Betrieb unterscheidet
sich in der Weise vom normalen Wechselrichter-Betrieb, daß während jeder ersten
Halbperiode die Schaltelemente 22 und 23 niederohmig gesteuert werden. Hierfür müssen
in der Schaltung 25 Gatter vorgesehen werden, die die Aktivierung der Gatter 34
und 35 durch Signale auf den Leitungen 37 und 36 bei Brscheinen eines Signales auf
der Leitung 27 (Testbetrieb erwünscht) vertauschen.
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Anstelle dieser Test-Betriebsart ist auch eine Test-Betriebsart möglich,
bei der nur die Schaltelemente 21 und 23 alternierend niederohmig gesteuert werden,
während 24 und 22 stets hochohmig bleiben.
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Bei beiden Test-Betriebsarten tritt auf einer Leitung 29 Wechselspannung
gegenüber dem Punkt 28 auf und kann über den jeweiligen Optokoppler 31 abgefragt
werden.
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Dennoch wird bei dieser Test-Betriebsart keine oder nur geringe Leistung
an die Last abgegeben.
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3 Figuren 2 Patentansprüche