JP2000252094A - Inverter type x-ray high-voltage device - Google Patents

Inverter type x-ray high-voltage device

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JP2000252094A
JP2000252094A JP11056084A JP5608499A JP2000252094A JP 2000252094 A JP2000252094 A JP 2000252094A JP 11056084 A JP11056084 A JP 11056084A JP 5608499 A JP5608499 A JP 5608499A JP 2000252094 A JP2000252094 A JP 2000252094A
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output voltage
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ray
converter
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順 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device capable of safely obtaining the stabilized tube voltage waveform without overshooting the output voltage by switching the control gain so that a target value and the real output voltage of the direction current output voltage of a converter circuit coincide with each other, and controlling the output voltage while setting it at a value corresponding to each period of a series X-ray exposing operation and the load condition of the X-ray. SOLUTION: An X-ray control circuit 12 sets the exposing condition such as tube voltage, tube current, and exposing time. A converter control circuit 10 computes a deviation while inputting the target converter output voltage signal Vr1 corresponding to the set condition and the real output voltage Vc to a comparing means 26 of an output voltage adjusting unit 23. An X-ray control circuit 12 sends the status signal (X-ray exposing condition, operating condition) of a high-voltage device, and a gain switching means 14 obtains the optimal control gain in response to the status signal, and sets a proportional gain Kp and an integral gain Ki inside of the output voltage adjusting unit 23 and the proportional gain Kc inside of an input current adjusting unit 24 so as to control a converter circuit 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、商用の交流電源を
コンバータ回路で直流に変換し、その直流をインバータ
回路を用いて高周波の交流に変換し、その出力電圧を高
電圧変圧器で昇圧すると共に整流して直流の高電圧を発
生し、これをX線管に印加してX線を放射するインバー
タ式X線高電圧装置に係り、特に上記コンバータ回路に
特開平7-263175号公報や特開平7-272891号公報に公開さ
れている昇圧型の高力率コンバータ回路を用いた場合
に、該コンバータ回路の出力電圧をオーバーシュートさ
せないで、安全で信頼性が高く、かつX線管に印加する
電圧の安定化を図ることができるインバータ式X線高電
圧装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a commercial AC power supply, which is converted into DC by a converter circuit, the DC is converted into a high-frequency AC by using an inverter circuit, and the output voltage is boosted by a high-voltage transformer. The present invention relates to an inverter-type X-ray high-voltage device that rectifies and generates a DC high voltage and applies this to an X-ray tube to emit X-rays. When using a boost type high power factor converter circuit disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-272891, the output voltage of the converter circuit is not overshoot, is safe and reliable, and is applied to the X-ray tube. The present invention relates to an inverter type X-ray high voltage device capable of stabilizing a voltage to be generated.

【0002】[0002]

【従来の技術】インバータ式X線高電圧装置は、一般
に、商用の交流電源からの交流電圧を交流リアクトルを
介してサイリスタまたはダイオードで構成された全波整
流回路を用いたコンバータ回路により直流電圧に変換
し、これを平滑コンデンサで平滑してインバータ回路に
入力する。このインバータ回路は、例えば特開昭63-190
556号広報に記載されているように、共振コンデンサと
高電圧変圧器の漏れインダクタンスとの共振現象を利用
してインバータ回路の位相差や周波数あるいはパルス幅
等を制御することにより負荷であるX線管に直流の高電
圧(以下、管電圧と呼ぶ)を印加するものである。すな
わち、インバータ回路から出力された高周波の交流電圧
を前記高電圧変圧器で昇圧し、これを高電圧整流回路で
直流に変換してX線管に印加する。インバータ制御回路
は、実際の管電圧を検出し、これと目標値を一致させる
ためのインバータ回路の位相差や周波数あるいはパルス
幅を求めこれを制御する。管電流は、フィラメント加熱
回路でX線管のフィラメントの温度を調節することによ
って制御する。このようなX線高電圧装置は、一般X線
撮影装置から循環器X線撮影装置、X線CT装置等に広く
適用されているが、最近の医用X線高電圧装置は性能面
だけでなく、設置面積の縮減、小型軽量化に対する要求
が益々強まる一方である。なかでも高電圧変圧器が装置
体積に占める割合は大きく、高電圧変圧器を小型化する
ことが装置の小型化にとって特に有効であるために、イ
ンバータの高周波化を図ってきた。
2. Description of the Related Art Generally, an inverter type X-ray high voltage apparatus converts an AC voltage from a commercial AC power supply into a DC voltage by a converter circuit using a full-wave rectifier circuit composed of a thyristor or a diode via an AC reactor. This is converted, smoothed by a smoothing capacitor, and input to an inverter circuit. This inverter circuit is disclosed in, for example,
As described in the bulletin of No. 556, the X-ray which is the load is controlled by controlling the phase difference, frequency or pulse width of the inverter circuit using the resonance phenomenon of the resonance capacitor and the leakage inductance of the high voltage transformer. It applies a high DC voltage (hereinafter referred to as a tube voltage) to the tube. That is, the high-frequency AC voltage output from the inverter circuit is boosted by the high-voltage transformer, converted into DC by a high-voltage rectifier circuit, and applied to the X-ray tube. The inverter control circuit detects an actual tube voltage, obtains a phase difference, a frequency, or a pulse width of the inverter circuit for matching this with a target value, and controls the same. The tube current is controlled by adjusting the temperature of the X-ray tube filament in a filament heating circuit. Such an X-ray high-voltage device is widely applied to general X-ray imaging devices, circulatory organ X-ray devices, X-ray CT devices, and the like. Demands for reduction in installation area and reduction in size and weight are increasing. Above all, the high-voltage transformer occupies a large volume in the device volume, and miniaturization of the high-voltage transformer is particularly effective for miniaturization of the device.

【0003】しかし、この方法にも限界があり、更に装
置の小型化を図るためには、インバータ回路の電流を低
減して、このインバータ回路のスイッチング素子には電
流容量の小さいものを用い、同時に高電圧変圧器の巻数
比を小さくする必要がある。上記巻数比を小さくするこ
とは、高電圧変圧器の漏れ磁束が一次巻線等に鎖交して
発生する渦電流損の損失低減に繋がるので該高電圧変圧
器の効率が向上し、これによってインバータ回路の電流
も低減し、そのスイッチング素子の電流容量低減にも効
果がある。
However, there is a limit to this method, and in order to further reduce the size of the device, the current of the inverter circuit is reduced, and a switching element having a small current capacity is used for the switching element of the inverter circuit. It is necessary to reduce the turns ratio of the high voltage transformer. Decreasing the turns ratio leads to a reduction in eddy current loss generated by leakage magnetic flux of the high voltage transformer linked to the primary winding and the like, thereby improving the efficiency of the high voltage transformer. The current of the inverter circuit is also reduced, which is effective in reducing the current capacity of the switching element.

【0004】さらに、高電圧変圧器の漏れインダクタン
スも低減でき、さらなる高周波化による高電圧変圧器の
小型化も期待できる。上記インバータ回路のスイッチン
グ素子の電流容量と高電圧変圧器の巻数比は、前記イン
バータ回路の入力電圧、すなわち上記交流電源電圧を全
波整流した電圧の大きさ(交流電源の線間電圧のピーク
値を最大値として、ほぼ0(V)〜線間電圧×√2(V)の
範囲)で決まるため、前記スイッチング素子の電流容量
と高電圧変圧器の巻数比の低減によるインバータ回路と
高電圧変圧器の小型化には限界があった。そこで、この
ような場合には、交流電源を昇圧する(例えば前記交流
電源電圧が200Vの場合には400Vに昇圧する)変圧器を前
記交流電源とコンバータ回路との間に接続して、この変
圧器の出力電圧を全波整流回路で整流してインバータ回
路に入力すれば良いが、前記交流電源電圧を昇圧する変
圧器には大容量のものが必要となるので装置の大型化と
大幅なコストアップを招き好ましくない。他の方法とし
ては、倍電圧整流回路を用いてインバータ回路の入力電
圧を高める方法があるが、これも全波整流時の2倍まで
にしか昇圧することができないので、インバータ回路の
入力電圧をこれ以上高くして小型化するにしても限界が
ある。
Further, the leakage inductance of the high-voltage transformer can be reduced, and the downsizing of the high-voltage transformer due to the further increase in the frequency can be expected. The current capacity of the switching element of the inverter circuit and the turns ratio of the high-voltage transformer are determined by the input voltage of the inverter circuit, that is, the magnitude of the full-wave rectified voltage of the AC power supply voltage (the peak value of the line voltage of the AC power supply). The maximum value is determined by the range of approximately 0 (V) to the line voltage × √2 (V)). Therefore, the inverter circuit and the high-voltage transformer are formed by reducing the current capacity of the switching element and the turns ratio of the high-voltage transformer. There was a limit to miniaturization of the vessel. Therefore, in such a case, a transformer for boosting the AC power supply (for example, when the AC power supply voltage is 200 V, boosting to 400 V) is connected between the AC power supply and the converter circuit. The output voltage of the transformer may be rectified by a full-wave rectifier circuit and input to the inverter circuit. However, a large-capacity transformer is required to boost the AC power supply voltage. It is not preferable because it causes up. As another method, there is a method of increasing the input voltage of the inverter circuit by using a voltage doubler rectifier circuit.However, since the voltage can be boosted only up to twice that at the time of full-wave rectification, the input voltage of the inverter circuit is increased. There is a limit even if the size is made higher than this and the size is reduced.

【0005】また、さらなる従来方式の課題として、従
来のサイリスタまたはダイオードで構成された全波整流
式のコンバータ回路を用いたインバータ式X線高電圧装
置には、力率の低下と電源高調波の問題がある。すなわ
ち、コンバータ回路のサイリスタのゲート信号の位相が
交流電源電圧の位相に対して遅れ位相で与えられるため
に、前記交流電源の電流は電源電圧よりも位相が遅れ、
力率が低下していた。このため無効電力が大きく、交流
電源の設備容量はその分だけ大きくせざるを得ない。さ
らに、前記交流電源の電流波形も歪み、高調波成分が多
く、これによって高調波電流の電源系統への流入、延い
ては同電源系統に接続された他の機器への障害が及ぶこ
ともあり、この対策に多くの費用を要するものとなって
いた。そこで、上記したようなインバータ回路への入力
電圧に対する制約と電源高調波の問題を解決する手段と
して、インバータ回路の入力電圧を所定の値まで高く
し、かつ力率改善と電源高調波の低減ができる昇圧型高
力率コンバータ回路を用いたインバータX線高電圧装置
が特開平7-263175号公報や特開平7-272891号公報に公開
されている。これらの公報には、インバータ回路の入力
電圧を高くすると共に、交流電源の電圧と電流の位相ず
れを無くして力率改善と電源高調波の低減ができるパル
ス幅変調制御(以下、PWM制御と略記)のフルブリッジ
型や混合ブリッジ型のコンバータ回路を用いたインバー
タ式X線高電圧装置が提案されている。
Further, as another problem of the conventional system, there is a conventional inverter type X-ray high voltage device using a full-wave rectifier type converter circuit composed of a thyristor or a diode. There's a problem. That is, since the phase of the gate signal of the thyristor of the converter circuit is given as a delayed phase with respect to the phase of the AC power supply voltage, the current of the AC power supply is delayed in phase from the power supply voltage,
The power factor was decreasing. For this reason, the reactive power is large, and the installed capacity of the AC power supply must be increased accordingly. Furthermore, the current waveform of the AC power supply is also distorted and has many harmonic components, which may cause the harmonic current to flow into the power supply system, and thus may impair other devices connected to the power supply system. However, this measure was expensive. Therefore, as a means for solving the above-described restrictions on the input voltage to the inverter circuit and the problem of power supply harmonics, it is necessary to increase the input voltage of the inverter circuit to a predetermined value, and to improve the power factor and reduce the power supply harmonics. An inverter X-ray high-voltage device using a boost type high power factor converter circuit that can be used is disclosed in JP-A-7-263175 and JP-A-7-272891. These publications disclose pulse width modulation control (hereinafter abbreviated as PWM control) that can increase the input voltage of an inverter circuit, improve the power factor and reduce power supply harmonics by eliminating the phase shift between the voltage and current of an AC power supply. ), An inverter type X-ray high voltage device using a full bridge type or mixed bridge type converter circuit has been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した経緯により、
上記特開平7-263175号公報や特開平7-272891号公報に公
開されている昇圧型の高力率コンバータが導入された。
これは、装置の小型・軽量化や力率改善及び電源高調波
の低減に対して大きな効果をもたらすものである。しか
しながら、上記の方法を実際に高度な信頼性と安定性が
要求される医療用機器に適用する場合においては、以下
に述べるようなことへの配慮が不十分であった。
According to the circumstances described above,
A step-up type high power factor converter disclosed in the above-mentioned JP-A-7-263175 and JP-A-7-272891 has been introduced.
This has a great effect on reducing the size and weight of the device, improving the power factor, and reducing power supply harmonics. However, when the above method is actually applied to a medical device that requires a high degree of reliability and stability, the following considerations have been insufficient.

【0007】上記の昇圧型高力率コンバータ回路を医療
用X線高電圧装置に使用する場合、通常は電源投入後コ
ンバータ回路の出力電圧を所定の値に設定し、その後、
インバータ回路を動作させて所定期間、X線を出力する
というプロセスを経る。すなわち、コンバータ回路はほ
ぼ無負荷状態でその出力電圧を設定値まで昇圧し、その
後コンバータ回路にはインバータ回路の動作開始と共に
負荷(最大100kW)が掛かり、そして所定の曝射時間を
経過した後、再び無負荷状態となる。このような動作の
中で、前記コンバータ回路を制御するコンバータ制御回
路は、高電圧装置全体をコントロールする操作卓におい
て管電圧値、管電流値、曝射時間などのX線曝射条件が
設定されると、その条件から決められるコンバータ回路
の出力電圧指令値と該コンバータ回路の出力電圧検出値
(実際値)とを入力してこれらを比較し、この差をコン
バータ回路の出力電圧の偏差値として、この偏差値がゼ
ロとなるようフィードバック制御を行う。上記コンバー
タ制御回路の制御系は、一般にコンバータ回路の出力電
圧の急激な上昇を抑制し安定化を図るために、比例制御
と積分制御(この積分制御は、コンバータ回路の出力電
圧の立ち上がり時間に大きく影響し、その値が大きいほ
ど立ち上がりが高速となるように動作する)とを組み合
わせた比例・積分制御等がよく用いられる。
When the above-mentioned step-up type high power factor converter circuit is used for a medical X-ray high-voltage device, the output voltage of the converter circuit is usually set to a predetermined value after power is turned on, and thereafter,
Through the process of operating the inverter circuit and outputting X-rays for a predetermined period. That is, the converter circuit boosts its output voltage to a set value in a substantially no-load state, and thereafter the load is applied to the converter circuit (up to 100 kW) with the start of the operation of the inverter circuit, and after a predetermined exposure time, There is no load again. In such an operation, the converter control circuit that controls the converter circuit sets an X-ray irradiation condition such as a tube voltage value, a tube current value, and an irradiation time in a console that controls the entire high-voltage device. Then, an output voltage command value of the converter circuit determined from the condition and an output voltage detection value (actual value) of the converter circuit are input and compared, and the difference is used as a deviation value of the output voltage of the converter circuit. The feedback control is performed so that this deviation value becomes zero. In general, the control system of the converter control circuit includes a proportional control and an integral control (the integral control has a large effect on the rise time of the output voltage of the converter circuit) in order to suppress and stabilize a sharp increase in the output voltage of the converter circuit. Influence, the larger the value, the faster the rise is.), Which is often used.

【0008】従来のサイリスタ制御方式では、コンバー
タ回路の出力電圧をゼロボルトから立ち上げて最終目標
値に設定する際、突入電流を防ぐために、例えば目標と
なる値を徐々に(段階的にでもよい)高めて上記最終目
標値に近づけることにより、サイリスタの制御位相角を
徐々に大きくする一種のソフトスタート方式等を採用し
ていた。そして、これにより一連の曝射動作を行うこと
ができた。
In the conventional thyristor control method, when the output voltage of the converter circuit is raised from zero volt and set to the final target value, for example, the target value is gradually (may be stepwise) in order to prevent an inrush current. A kind of soft start method or the like in which the control phase angle of the thyristor is gradually increased by increasing the value so as to approach the final target value has been adopted. Thus, a series of exposure operations could be performed.

【0009】このようなソフトスタート方式を上記PWM
制御による昇圧型コンバータに適用した場合は以下のよ
うな問題点が発生する。すなわち、コンバータ回路の出
力電圧をゼロボルトから目標値に設定する際、前記のソ
フトスタート方式と同様の方式を採用すれば、突入電流
を防ぐことができ、安全にPWM制御昇圧型コンバータの
出力電圧を目標値に設定することは可能となるが、一
方、X線曝射終了時においては、コンバータ回路の出力
電圧がオーバーシュートを起こしてしまう場合がある。
これは、出力電力(管電圧×管電流)が大きい場合、X
線曝射期間において出力電圧は目標設定値より下がった
状態となっており、その状態でX線曝射が終了し無負荷
状態に移行すると、その瞬間、目標値以下の出力電圧を
目標値まで一気に持ち上げようとし、その結果、出力電
圧がオーバーシュートを起こしてしまうことがあり(昇
圧型コンバータは、理論的には無限大にまで昇圧可能で
ある)、場合によってはコンバータ回路を構成するスイ
ッチング素子を破壊させる恐れがある。曝射終了時にお
けるこのような現象は、従来のサイリスタ方式などで
も、出力電圧に若干のオーバーシュートが観測されてい
たが、理論的には無限大にまで昇圧可能である昇圧型コ
ンバータと比較すると、それは僅かであり、動作上問題
となるレベルではなかった。そして、このことは、PWM
制御昇圧型コンバータ適用のX線高電圧装置の安全性や
信頼性の観点からも改善が強く望まれていたものであ
る。
[0009] Such a soft start method is referred to as the PWM
When applied to a boost converter by control, the following problems occur. That is, when the output voltage of the converter circuit is set from zero volts to the target value, if a method similar to the above-described soft start method is adopted, an inrush current can be prevented, and the output voltage of the PWM control boost converter can be safely increased. Although it is possible to set the target value, on the other hand, at the end of X-ray irradiation, the output voltage of the converter circuit may overshoot.
This is because if the output power (tube voltage x tube current) is large, X
During the X-ray irradiation period, the output voltage is lower than the target set value, and in this state, when the X-ray irradiation is completed and the state shifts to the no-load state, the output voltage below the target value reaches the target value at that moment. The output voltage may overshoot at a stretch (the boost converter can theoretically boost the voltage to infinity), and in some cases, the switching element constituting the converter circuit May be destroyed. Although this phenomenon at the end of irradiation was slightly overshoot in the output voltage even in the conventional thyristor method, compared with a boost converter that can theoretically boost to infinity, , It was slight and not at a level that would cause operational problems. And this means that the PWM
Improvements have been strongly desired from the viewpoints of safety and reliability of an X-ray high-voltage device to which a controlled boost converter is applied.

【0010】そこで、本発明の目的は、商用の交流電源
を直流に変換するコンバータ回路に特開平7-263175号公
報や特開平7-272891号等の公報に公開されているPWM制
御方式の昇圧型の高力率コンバータ回路を用いても、該
コンバータ回路の出力電圧をオーバーシュートさせるこ
とがない、安全で信頼性が高く、安定な管電圧波形が得
られるインバータ式X線高電圧装置を提供することにあ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a converter circuit for converting a commercial AC power supply into a DC power supply by using a PWM control type booster disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-263175 and 7-272891. Provided is an inverter-type X-ray high-voltage device that does not overshoot the output voltage of the converter circuit even when a high power factor type converter circuit is used, and that can obtain a safe, reliable, and stable tube voltage waveform. Is to do.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的は、交流電源を
受電しこれを整流するパルス幅変調制御方式の昇圧型の
コンバータ回路と、このコンバータ回路の直流出力電圧
を高周波の交流に変換するインバータ回路と、このイン
バータ回路の出力電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この
高電圧変圧器の出力を整流する高電圧整流回路と、この
高電圧整流回路の出力電圧(管電圧)を印加してX線を
放射するX線管と、前記コンバータ回路の直流出力電圧
の目標値を入力しこれと前記コンバータ回路の実際の直
流出力電圧が一致するように前記コンバータ回路を制御
するコンバータ制御回路とを備えてなるインバータ式X
線高電圧装置において、上記コンバータ制御回路に、一
連のX線曝射動作の各期間及びX線の負荷条件に応じて
前記コンバータ回路の直流出力電圧の目標値と前記コン
バータ回路の実際の直流出力電圧が一致するように制御
するための制御ゲインとこの制御ゲインを切り換える切
り換え手段とを備え、この切り換え手段により前記制御
ゲインを一連のX線曝射動作の各期間及びX線の負荷条
件に応じた値に設定して上記コンバータ回路の出力電圧
を制御することによって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a step-up converter circuit of a pulse width modulation control system for receiving and rectifying an AC power supply, and an inverter for converting a DC output voltage of the converter circuit into a high-frequency AC. Circuit, a high-voltage transformer that boosts the output voltage of the inverter circuit, a high-voltage rectifier circuit that rectifies the output of the high-voltage transformer, and an output voltage (tube voltage) of the high-voltage rectifier circuit. An X-ray tube that emits X-rays; and a converter control circuit that inputs a target value of the DC output voltage of the converter circuit and controls the converter circuit so that the target value matches the actual DC output voltage of the converter circuit. Inverter type X provided
In the line high voltage device, a target value of a DC output voltage of the converter circuit and an actual DC output of the converter circuit are provided to the converter control circuit in accordance with each period of a series of X-ray exposure operations and X-ray load conditions. A control gain for controlling the voltages to be equal to each other; and switching means for switching the control gain. The switching means controls the control gain according to each period of a series of X-ray exposure operations and X-ray load conditions. This is achieved by controlling the output voltage of the converter circuit by setting the value to the above-mentioned value.

【0012】このように構成されたインバータ式X線高
電圧装置は、コンバータ回路の制御ゲインを一連のX線
曝射動作、すなわちX線曝射前のX線曝射準備期間、X
線曝射期間、X線曝射終了後及びX線負荷の大きさに応
じて最適な値に設定できるので、コンバータ回路の出力
電圧はX線曝射準備の立ち上がり時のオーバーシュー
ト、X線曝射期間の落ち込み、X線曝射終了時のオーバ
ーシュート(跳ね上がり)のないものとなり、この直流
電圧をインバータ回路に入力することにより、安全で信
頼性が高く、安定な管電圧波形が得られるインバータ式
X線高電圧装置とすることができる。
The inverter type X-ray high-voltage device having the above-described configuration is capable of controlling the control gain of the converter circuit in a series of X-ray exposure operations, that is, during an X-ray exposure preparation period before X-ray exposure,
The output voltage of the converter circuit can be set to an optimum value according to the X-ray exposure period, after the X-ray exposure is completed, and according to the magnitude of the X-ray load. Inverter that does not have a drop in irradiation period and no overshoot (bounce) at the end of X-ray exposure. By inputting this DC voltage to the inverter circuit, a safe, reliable, and stable tube voltage waveform can be obtained. It can be a formula X-ray high voltage device.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて詳細に説明する。第1図は本発明によるイン
バータ式X線高電圧装置の実施例を示す全体構成のブロ
ック図である。このX線高電圧装置は、交流電源を受電
した後コンバータ回路で直流に変換し、該コンバータ回
路からの直流電圧をインバータ回路を用いて高周波の交
流電圧に変換し、この出力電圧を高電圧変圧器で昇圧し
た後整流して直流の高電圧をX線管に供給してX線を放
射するもので、図に示すように、絶縁ゲート形バイポー
ラトランジスタIGBT16〜21から構成されるコンバー
タ回路1と、インバータ回路2と、高電圧変圧器3と、
高電圧整流回路4と、高電圧ケーブル5と、XX線管6
と、管電圧検出器7と、電流検出器8a,8bと、平滑コ
ンデンサ9と、ディジタル制御方式によるコンバータ制
御回路10と、同じくディジタル制御方式による管電圧
フィードバック制御回路11と、X線高電圧装置全体の
動きを制御するX線制御回路12と、交流リアクトル1
5a,15b,15cと、共振用コンデンサ22とを備え
て構成される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of an overall configuration showing an embodiment of an inverter type X-ray high voltage device according to the present invention. This X-ray high-voltage device receives AC power, converts it to DC by a converter circuit, converts the DC voltage from the converter circuit to a high-frequency AC voltage by using an inverter circuit, and converts this output voltage to a high-voltage transformer. The converter circuit is rectified and then rectified to supply a high DC voltage to the X-ray tube to emit X-rays. As shown in the figure, a converter circuit 1 including insulated gate bipolar transistors IGBTs 16 to 21 and , An inverter circuit 2, a high-voltage transformer 3,
High voltage rectifier circuit 4, high voltage cable 5, XX ray tube 6
, A tube voltage detector 7, current detectors 8a and 8b, a smoothing capacitor 9, a converter control circuit 10 using a digital control method, a tube voltage feedback control circuit 11 also using a digital control method, and an X-ray high voltage device. An X-ray control circuit 12 for controlling the entire movement, and an AC reactor 1
5 a, 15 b, and 15 c and a resonance capacitor 22.

【0014】次に、上記構成要素の機能についてそれぞ
れ簡単に説明する。上記コンバータ回路1は、インバー
タ回路2へ直流電圧を供給する装置であり、50Hzまた
は60Hzの交流商用電源電圧を整流すると共にコンデン
サ等の平滑素子で平滑することによって直流電圧を得る
ようになっており、図1に示す実施例においては、IGBT
を適用した昇圧機能を有する、特開平7-263175号公報や
特開平7-272891号公報に公開されているPWM制御による
高力率コンバータ回路が採用されている。インバータ回
路2は、上記コンバータ回路1から出力された直流電圧
を受電して高周波の交流電圧に変換すると共にX線管に
印加する電圧(管電圧)を制御するものである。高電圧
変圧器3は、上記インバータ回路2からの高周波の交流
電圧を昇圧するもので、その一次巻線がインバータ回路
2の出力側に接続されている。X線管6は、上記整流回
路4からの出力電圧を高電圧ケーブル5を介してX線管
に印加してX線を放射するもので、高電圧整流回路4の
出力側に接続されている。
Next, the functions of the above components will be briefly described. The converter circuit 1 is a device that supplies a DC voltage to the inverter circuit 2, and obtains a DC voltage by rectifying an AC commercial power supply voltage of 50 Hz or 60 Hz and smoothing it with a smoothing element such as a capacitor. In the embodiment shown in FIG.
A high power factor converter circuit based on PWM control disclosed in JP-A-7-263175 and JP-A-7-272891, which has a step-up function applying the above, is adopted. The inverter circuit 2 receives the DC voltage output from the converter circuit 1, converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage, and controls the voltage (tube voltage) applied to the X-ray tube. The high-voltage transformer 3 boosts the high-frequency AC voltage from the inverter circuit 2, and has a primary winding connected to the output side of the inverter circuit 2. The X-ray tube 6 emits X-rays by applying the output voltage from the rectifier circuit 4 to the X-ray tube via the high-voltage cable 5 and is connected to the output side of the high-voltage rectifier circuit 4. .

【0015】さらに、管電圧検出器7は、上記X線管6
に印加される管電圧を検出して管電圧制御回路11への
管電圧検出信号Vxを送出するものであり、上記整流回路
4の出力側にてX線管6の入力側に接続されている。上
記コンバータ制御回路10は、目標出力電圧信号Vr1
と、コンバータ回路の出力電圧信号Vcと、上記電流検出
器8で検出した電流値(iu,iv)とを入力して上記コン
バータ回路1の出力電圧を目標の値とし、かつ電流(i
u,iv)を正弦波状にすると共に上記交流電源電圧との
位相遅れがなくなるように上記コンバータ回路1へ制御
信号S1を送出するものである。そして、上記管電圧制御
回路11は、目標管電圧信号Vr2と上記管電圧検出器7
で検出した管電圧検出信号Vxとを入力してそれらを比較
演算し、それらの差がゼロとなるように上記インバータ
回路2へ制御信号S2を送出するものである。
Further, the tube voltage detector 7 is provided with the X-ray tube 6.
And sends a tube voltage detection signal Vx to the tube voltage control circuit 11. The output side of the rectifier circuit 4 is connected to the input side of the X-ray tube 6. . The converter control circuit 10 outputs the target output voltage signal Vr1
And the output voltage signal Vc of the converter circuit and the current value (iu, iv) detected by the current detector 8 to set the output voltage of the converter circuit 1 to a target value, and
u, iv), and sends a control signal S1 to the converter circuit 1 so that there is no phase delay with the AC power supply voltage. Then, the tube voltage control circuit 11 is connected to the target tube voltage signal Vr2 and the tube voltage detector 7.
The control signal S2 is sent to the inverter circuit 2 so that the difference between the tube voltage detection signal Vx and the detected tube voltage detection signal Vx is calculated, and the difference therebetween becomes zero.

【0016】次に、本発明の要部であるコンバータ制御
回路10の構成について図2を用いて説明する。本実施
例におけるコンバータ制御回路10は、A/D変換器を内
蔵したマイクロコントローラを用いてディジタルフィー
ドバック制御方式としている。このソフトウエアによる
コンバータ制御回路10には、第一の比較手段26と、
比例調節手段28と、積分調節手段29等から構成され
る出力電圧調節器23と、第二の比較手段27と、比例
調節手段30a等から構成される入力電流調節器24
と、パルス分配器25と、ゲイン切換手段14とが備え
られている。本発明においては、このゲイン切換手段1
4によって、上記コンバータ制御回路10は、出力電圧
調節器23及び入力電流調節器24の制御ゲインを、コ
ンバータ回路の出力電圧の設定時(X線曝射準備時)及
びX線曝射終了時とX線曝射時とで切り換え、双方に最
適な制御ゲインをX線曝射条件に応じて自由に選択でき
る機能を有するものである。
Next, the configuration of the converter control circuit 10 which is a main part of the present invention will be described with reference to FIG. The converter control circuit 10 in the present embodiment employs a digital feedback control method using a microcontroller having an A / D converter. The converter control circuit 10 based on this software includes first comparing means 26,
An output voltage regulator 23 comprising a proportional adjusting means 28, an integrating adjusting means 29, etc., a second comparing means 27, and an input current regulator 24 comprising a proportional adjusting means 30a, etc.
, A pulse distributor 25, and a gain switching means 14. In the present invention, this gain switching means 1
4, the converter control circuit 10 changes the control gains of the output voltage regulator 23 and the input current regulator 24 between when the output voltage of the converter circuit is set (when preparing for X-ray irradiation) and when the X-ray irradiation ends. It has a function of switching between X-ray irradiation and a function of freely selecting an optimum control gain for both of them according to X-ray irradiation conditions.

【0017】次に、上記のような構成を有するインバー
タ式X線高電圧装置のコンバータ制御回路の具体的動作
について詳細に説明する。先ず、X線曝射を行なおうと
する際、X線制御回路12によって管電圧、管電流、曝
射時間等の曝射条件が設定される。その後、X線制御回
路12よりコンバータ制御回路10へフィードバック制
御開始の指令が出されると、上記設定条件に応じた目標
のコンバータ出力電圧信号Vr1がコンバータ制御回路1
0内の出力電圧調節器23の第一の比較手段26に入力
される。また、これと同時にコンバータ回路の実際の出
力電圧を検出したコンバータ出力電圧信号Vcが第一の比
較手段26に入力され、上記目標コンバータ出力電圧信
号Vr1との偏差が計算される。そして、上記第一の比較
手段26からの演算結果は比例調節手段28に入力さ
れ、この比例調節手段28は、上記比較手段26で生成
された偏差ecleに比例ゲインKpを乗算し、これに前記偏
差ecleの積分値に積分ゲインKiを乗算した値を加えて電
流指令irを得る。続いて、コンバータ回路制御系の内側
には力率を向上させるため交流電源の相電圧と相電流を
一致させ、かつ前記相電流を正弦波に制御する入力電流
調整器24が設けられているので、上記出力電圧調整器
23内から送出される上記電流指令irは入力電流調節器
24に入力され、これにsin(ωt)とsin(ωt-2π/3)
を乗算してu相とv相のそれぞれの電流指令iur,ivrを求
め、電流検出器8a,8bで検出した相電流iu及びivが上
記電流指令iur,ivrに一致するように、比較手段27
a,27bで偏差を求め(iue,ive)、これに比例調節器
30のゲインKcを乗算して電流の制御量を求める。この
ようにして求めた電流の制御量はパルス分配器25に送
出され、その処理結果に応じたコンバータ制御信号S1を
出力する。このコンバータ制御信号S1は、目標のコンバ
ータ回路の出力電圧信号Vr1に応じてコンバータ回路1
の各スイッチIGBT16〜21のスイッチングのタイミン
グを決定するものである。なお、本実施例の場合、三相
ある入力電流の内二相(U相とV相)のみ検出し、これを
フィードバック制御しているが、三相の内二相の動きが
決まれば残りの一つは必然的に決まることから、そのよ
うにしている。以上の結果、上記コンバータ回路1は、
商用交流電源を受電してこれを整流する際、その出力電
圧を目標の出力電圧と一致させることができ、また入力
電流を正弦波状とし、かつその位相遅れがないようにし
て力率を高くすることが可能となる。
Next, the specific operation of the converter control circuit of the inverter type X-ray high voltage device having the above configuration will be described in detail. First, when performing X-ray irradiation, the X-ray control circuit 12 sets irradiation conditions such as a tube voltage, a tube current, and an irradiation time. Thereafter, when a command to start feedback control is issued from the X-ray control circuit 12 to the converter control circuit 10, a target converter output voltage signal Vr1 corresponding to the above set conditions is output from the converter control circuit 1.
It is input to the first comparison means 26 of the output voltage regulator 23 within 0. At the same time, the converter output voltage signal Vc, which has detected the actual output voltage of the converter circuit, is input to the first comparing means 26, and the deviation from the target converter output voltage signal Vr1 is calculated. Then, the calculation result from the first comparing means 26 is input to the proportional adjusting means 28, and the proportional adjusting means 28 multiplies the deviation ecle generated by the comparing means 26 by a proportional gain Kp. A current command ir is obtained by adding a value obtained by multiplying the integral value of the deviation ecle by the integral gain Ki. Subsequently, an input current regulator 24 for matching the phase voltage and the phase current of the AC power supply and controlling the phase current to a sine wave is provided inside the converter circuit control system to improve the power factor. The current command ir sent from the output voltage regulator 23 is input to the input current regulator 24, where sin (ωt) and sin (ωt-2π / 3) are input.
To obtain the respective current commands iur and ivr of the u-phase and the v-phase. The comparing means 27 so that the phase currents iu and iv detected by the current detectors 8a and 8b match the current commands iur and ivr.
The deviation is calculated by using a and 27b (iue, ive), and the deviation is calculated by multiplying the deviation by the gain Kc of the proportional controller 30 to obtain the current control amount. The control amount of the current obtained in this way is sent to the pulse distributor 25, and the converter control signal S1 corresponding to the processing result is output. This converter control signal S1 is output from the converter circuit 1 according to the output voltage signal Vr1 of the target converter circuit.
The switching timing of each of the switches IGBTs 16 to 21 is determined. In this embodiment, only two phases (U-phase and V-phase) of the three-phase input current are detected and feedback-controlled, but if the movement of the two phases of the three phases is determined, the remaining two phases are determined. One is inevitable, so we do so. As a result, the converter circuit 1
When a commercial AC power supply is received and rectified, its output voltage can be matched with the target output voltage, and the input current is made sinusoidal and its power factor is increased without phase lag. It becomes possible.

【0018】続いて、このようなコンバータフィードバ
ック制御装置10において、ゲイン切換手段14で制御
ゲインを切り換える動作について説明する。X線装置全
体の動きを制御するX線制御回路12は、上記したよう
に目標出力電圧信号Vr1だけでなく、高電圧装置のステ
ータス信号をゲイン切換手段14に送出する。上記ステ
ータス信号には、管電圧、管電流、曝射時間等のX線曝
射条件、並びに高電圧装置が「コンバータ回路非動作
中」、「コンバータ回路の出力電圧設定中(X線曝射準
備中)」、「X線曝射中(インバータ動作中)」、「X
線曝射終了」等々といったX線高電圧装置におけるX線
曝射の一連のプロセスにおける動作状況が含まれる。そ
して、上記ゲイン切換手段14は、上記ステータス信号
に応じて最適な制御ゲインを求め、出力電圧調節器23
内にある比例ゲインKp及び積分ゲインKi、さらに入力電
流調節器24内にある比例ゲインKcを設定する。医療用
X線高電圧装置の場合、X線負荷範囲が非常に広く、出
力電力で数百ワットから100kWまで三桁もの大きな変化
があることになり、X線曝射条件に応じた各ゲイン調整
が必要となるが、本装置ではソフトウエアによるディジ
タル制御を用いているため、上記負荷条件に合わせた制
御ゲインのテーブルを用意する等の手段により比較的簡
単に対応することができる。以上に述べたような方法に
より、X線曝射条件やX線高電圧装置の動作状況に応じ
てコンバータ制御回路の制御ゲインを切り換えることが
可能となる。
Next, the operation of switching the control gain by the gain switching means 14 in the converter feedback control device 10 will be described. The X-ray control circuit 12 for controlling the operation of the whole X-ray apparatus sends not only the target output voltage signal Vr1 but also the status signal of the high-voltage apparatus to the gain switching means 14 as described above. The status signal includes X-ray irradiation conditions such as a tube voltage, a tube current, and an irradiation time, and the high-voltage device is set to “not operating the converter circuit” and “setting the output voltage of the converter circuit (X-ray irradiation preparation). Medium) "," X-ray exposure (during inverter operation) "," X
The operation status in a series of processes of X-ray irradiation in the X-ray high-voltage device, such as "end of X-ray irradiation" is included. Then, the gain switching means 14 determines an optimum control gain according to the status signal, and
Are set, and the proportional gain Kc in the input current controller 24 is set. In the case of medical X-ray high-voltage equipment, the X-ray load range is very wide, and the output power varies from several hundred watts to 100 kW by as much as three orders of magnitude. Each gain adjustment according to the X-ray exposure conditions However, since the present apparatus uses digital control by software, it can be handled relatively easily by means such as preparing a control gain table that matches the load conditions. According to the method described above, it is possible to switch the control gain of the converter control circuit according to the X-ray irradiation conditions and the operation status of the X-ray high-voltage device.

【0019】上記のような制御ゲインを上記ステータス
信号に応じて切り換える手段を有すれば、上記のそれぞ
れのステータスで最適な制御ゲインでコンバータ回路を
制御することができる。すなわち、上記無負荷状態では
僅かな制御量の変動に対しても出力電圧Vcが敏感に変化
するので、特に出力電圧Vcを立ち上げる際にはスイッチ
ング素子16〜21に大きな負担のかかるオーバーシュ
ートや突入電流を抑制するため、上記制御ゲインは比較
的低めに設定すれば、従来方式のように目標となる値Vr
0を徐々に高めて上記最終目標値Vrに近づける手法は必
要としなくなる。一方、そのような低い制御ゲインを維
持したままインバータ回路2の動作を開始し、X線曝射
を始めると、応答速度が遅いためX線負荷(出力電力=
管電圧×管電流)が大きいほどコンバータ回路の出力電
圧は落ち込み、その後もしばらくは前記出力電圧を目標
値と一致させるのに時間がかかるだけでなく、さらに悪
い場合には十分なX線出力が得られなくなるほどまで前
記コンバータ回路の出力電圧Vcが落ち込んでしまう場合
もある。このような動作のコンバータ回路の出力電圧、
管電圧波形を図5に示す。この落ち込みを無くするため
にコンバータ制御回路の制御ゲインを高く設定すると、
X線曝射終了時のインバータ回路3の動作停止時に、コ
ンバータ回路2は無負荷状態となって、図3に示すよう
に、コンバータ回路の出力電圧はオーバーシュートを起
こし、急激に上昇してコンバータ回路のスイッチング素
子IGBTの定格電圧を超えて、前記スイッチング素子を破
壊に至らしせしめる恐れが生じる。
If a means for switching the control gain as described above in accordance with the status signal is provided, the converter circuit can be controlled with an optimum control gain in each status. That is, in the no-load state, the output voltage Vc changes sensitively even with a slight change in the control amount. Therefore, particularly when the output voltage Vc rises, an overshoot that places a heavy burden on the switching elements 16 to 21 or If the control gain is set to a relatively low value to suppress the inrush current, the target value Vr as in the conventional method can be set.
A method of gradually increasing 0 and approaching the final target value Vr becomes unnecessary. On the other hand, when the operation of the inverter circuit 2 is started while maintaining such a low control gain and X-ray irradiation is started, the response speed is slow, so that the X-ray load (output power =
The larger the (tube voltage × tube current) is, the more the output voltage of the converter circuit drops, and after that, not only does it take time to match the output voltage with the target value for a while, but in the worst case, sufficient X-ray output is obtained. In some cases, the output voltage Vc of the converter circuit drops to such an extent that it cannot be obtained. The output voltage of the converter circuit of such operation,
The tube voltage waveform is shown in FIG. If the control gain of the converter control circuit is set high to eliminate this drop,
When the operation of the inverter circuit 3 is stopped at the end of the X-ray exposure, the converter circuit 2 is in a no-load state, and as shown in FIG. When the rated voltage of the switching element IGBT of the circuit is exceeded, the switching element may be destroyed.

【0020】このため、本発明では、X線曝射時におい
ては非曝射時と比較して制御ゲイン(特に積分ゲインK
i)を大きく設定することにより、負荷が重い場合でもV
cの落ち込みを小さく抑えることが可能になる。さら
に、X線曝射終了時においては、再び無負荷状態となる
ので上記制御ゲインを小さくすること(出力電圧Vcの立
ち上げ時と同じ程度)により、曝射終了後のVcのオーバ
ーシュートを防止することが可能となる。このように、
ステータスに応じて制御ゲインを最適に設定すれば、図
4に示すように、コンバータ回路の出力電圧は、X線曝
射前のX線曝射準備時とX線曝射終了時のオーバーシュ
ートの抑制とX線曝射時の落ち込みが抑制され、この電
圧をインバータ回路3の直流電源電圧として該インバー
タ回路3を制御することによって、目標管電圧に一致
し、変動のない管電圧波形を得ることができる。つま
り、従来は、コンバータ制御回路の制御ゲインを、コン
バータ回路の無負荷時における出力電圧設定時(X線曝
射準備時とX線曝射終了時)と負荷時のX線曝射状態と
いう性質の異なった二つの状態に対して同一の値として
いたが、本発明では前記ステータスに対応した値に切り
換えることにより、コンバータ回路及びこのコンバータ
回路の出力電圧を直流電源とするインバータ回路を安定
に動作するようにしたものである。
For this reason, according to the present invention, the control gain (particularly the integral gain K) is higher during X-ray irradiation than during non-exposure.
By setting i) large, even if the load is heavy, V
The drop of c can be suppressed to a small value. Further, at the end of the X-ray irradiation, there is no load again, so that the control gain is reduced (about the same as when the output voltage Vc rises) to prevent overshoot of Vc after the end of the irradiation. It is possible to do. in this way,
If the control gain is optimally set in accordance with the status, as shown in FIG. 4, the output voltage of the converter circuit becomes larger than that of the overshoot at the time of preparation for X-ray irradiation before X-ray irradiation and at the end of X-ray irradiation. Suppression and drop during X-ray exposure are suppressed, and by controlling the inverter circuit 3 using this voltage as the DC power supply voltage of the inverter circuit 3, it is possible to obtain a tube voltage waveform that matches the target tube voltage and has no fluctuation. Can be. That is, in the related art, the control gain of the converter control circuit is set such that the output voltage is set when the converter circuit is not loaded (when the X-ray irradiation is prepared and when the X-ray irradiation is completed) and the X-ray irradiation state when the converter circuit is loaded. In the present invention, the converter circuit and the inverter circuit using the output voltage of the converter circuit as a DC power supply operate stably by switching to the value corresponding to the status. It is something to do.

【0021】以上、詳細に説明したように、本発明によ
れば、装置の小型・軽量化や力率改善及び電源高調波の
低減に対して大きな効果をもたらすPWM制御昇圧型コン
バータを適用したX線高電圧装置に対して従来方式を適
用した場合には、特に曝射終了時において十分な安全性
を確保できないという課題があったが、この点が解決さ
れることになる。
As described above in detail, according to the present invention, a X-ray converter using a PWM control boost type converter which has a great effect on reducing the size and weight of the device, improving the power factor, and reducing power supply harmonics is provided. When the conventional method is applied to a line high-voltage device, there is a problem that sufficient safety cannot be ensured, especially at the end of irradiation, but this point will be solved.

【0022】なお、 コンバータフィードバック制御装
置10内において出力電圧調節器23には比例調節手段
と積分調節手段とを組み合わせたもの、また入力電流調
節器24では比例調節手段のみの構成として示したが、
本発明はこれに限定するものではなく、上記の調節手段
の内いずれかを省いたもの、あるいは更なる調節手段を
組み合わせたものとしても良く、また、各調節手段のゲ
インの大きさはX線の負荷条件の大きさに応じて任意の
最適な値に設定しても良い。また、本実施例は、三相電
源を用いる場合としたが、これは単相電源を入力する装
置にも勿論適用可能である。その場合、電流検出器は一
相のみを検出して制御すれば良く、図1に示した制御系
よりも簡単に構成できる。
In the converter feedback control device 10, the output voltage regulator 23 is shown as a combination of a proportional regulator and an integral regulator, and the input current regulator 24 is shown only as a proportional regulator.
The present invention is not limited to this, and any of the above-mentioned adjusting means may be omitted, or a combination of further adjusting means may be used. May be set to any optimal value according to the magnitude of the load condition. In the present embodiment, a three-phase power supply is used. However, the present invention can be applied to a single-phase power supply. In this case, the current detector only needs to detect and control only one phase, and can be configured more simply than the control system shown in FIG.

【0023】さらに、以上の実施例はディジタル制御を
適用したものであるが、アナログ制御を用いる場合にお
いても、例えば積分ゲインの切り換えを行なおうとすれ
ば、オペアンプを用いた積分器のコンデンサをある時間
において切り替える等の手段を設ければ実施可能であ
る。なお、 第1図においては、インバータ回路2の出
力側に共振用のコンデンサ22を接続したものとして示
したが、このコンデンサ22は、高電圧変圧器3の漏れ
インダクタンスの影響で高周波の電流が上記高電圧変圧
器3の巻線に十分に流れないことを改善する目的で挿入
してあり、上記の改善の必要のない場合には挿入しなく
てもよい。
Further, in the above embodiment, the digital control is applied. However, even in the case of using the analog control, for example, if the switching of the integral gain is to be performed, the capacitor of the integrator using the operational amplifier is required. This can be implemented by providing means such as switching at time. Although FIG. 1 shows that the resonance capacitor 22 is connected to the output side of the inverter circuit 2, the high-frequency current is affected by the leakage inductance of the high-voltage transformer 3. It is inserted for the purpose of improving that the current does not sufficiently flow through the winding of the high-voltage transformer 3, and may not be inserted if the above-mentioned improvement is not necessary.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
装置の小型・軽量化や力率改善及び電源高調波の低減に
対して大きな効果をもたらすPWM制御昇圧型コンバータ
を適用したX線高電圧装置において、前記コンバータ回
路の制御ゲインをX線曝射動作の各プロセス毎に及びX
線曝射条件に応じて、任意の最適な値に設定することに
よって、該コンバータ回路の出力電圧をオーバーシュー
トさせることのない、安全で信頼性が高く、安定な管電
圧波形が得られるインバータ式X線高電圧装置を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention,
In an X-ray high-voltage device to which a PWM control step-up converter is applied, which has a great effect on reducing the size and weight of the device, improving the power factor, and reducing power supply harmonics, the control gain of the converter circuit is changed to the X-ray irradiation operation. For each process of X
An inverter type that can obtain a safe, reliable, and stable tube voltage waveform that does not overshoot the output voltage of the converter circuit by setting it to any optimal value according to the line exposure conditions An X-ray high voltage device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示すインバータ式X線高電圧
装置の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an inverter type X-ray high voltage device showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の要部であるコンバータ制御回路であ
る。
FIG. 2 shows a converter control circuit which is a main part of the present invention.

【図3】従来方式によるコンバータ回路の出力電圧及び
管電圧の波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram of an output voltage and a tube voltage of a conventional converter circuit.

【図4】本発明を適用した場合のコンバータ回路の出力
電圧及び管電圧の波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram of an output voltage and a tube voltage of a converter circuit when the present invention is applied.

【図5】コンバータ制御回路の制御ゲインを切り換える
ことなく動作させた場合におけるコンバータ回路の出力
電圧及び管電圧の波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram of the output voltage and the tube voltage of the converter circuit when the converter control circuit is operated without switching the control gain.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンバータ回路 2 インバータ回路 3 高電圧変圧器 4 高電圧整流器 5 高電圧ケーブル 6 X線管 7 管電圧検出器 8a,8b 電流検出器 9 平滑コンデンサ 10 コンバータ制御回路 11 管電圧制御回路 12 X線制御回路 13 制御部 14 制御ゲイン切換手段 15a,15b,15c 交流リアクトル 16〜21 絶縁ゲート形バイポーラトランジスタIGBT 22 共振用コンデンサ 23 出力電圧調節器 24 入力電流調節器 25 パルス分配器 26 第一の比較手段 27 第二の比較手段 28 比例調節手段 29 積分調節手段 30 比例調節手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter circuit 2 Inverter circuit 3 High voltage transformer 4 High voltage rectifier 5 High voltage cable 6 X-ray tube 7 Tube voltage detector 8a, 8b Current detector 9 Smoothing capacitor 10 Converter control circuit 11 Tube voltage control circuit 12 X-ray control Circuit 13 Control unit 14 Control gain switching means 15a, 15b, 15c AC reactor 16-21 Insulated gate bipolar transistor IGBT 22 Resonant capacitor 23 Output voltage regulator 24 Input current regulator 25 Pulse distributor 26 First comparison means 27 Second comparison means 28 Proportional adjustment means 29 Integral adjustment means 30 Proportional adjustment means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源を受電しこれを整流するパルス
幅変調制御方式の昇圧型のコンバータ回路と、このコン
バータ回路の直流出力電圧を高周波の交流に変換するイ
ンバータ回路と、このインバータ回路の出力電圧を昇圧
する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の出力を整流す
る高電圧整流回路と、この高電圧整流回路の出力電圧
(管電圧)を印加してX線を放射するX線管と、前記コ
ンバータ回路の直流出力電圧の目標値を入力しこれと前
記コンバータ回路の実際の直流出力電圧が一致するよう
に前記コンバータ回路を制御するコンバータ制御回路と
を備えてなるインバータ式X線高電圧装置において、上
記コンバータ制御回路に、一連のX線曝射動作の各期間
及びX線の負荷条件に応じて前記コンバータ回路の直流
出力電圧の目標値と前記コンバータ回路の実際の直流出
力電圧が一致するように制御するための制御ゲインとこ
の制御ゲインを切り換える切り換え手段とを備え、この
切り換え手段により前記制御ゲインを一連のX線曝射動
作の各期間及びX線の負荷条件に応じた値に設定して上
記コンバータ回路の出力電圧を制御することを特徴とす
るインバータ式X線高電圧装置。
1. A step-up converter circuit of a pulse width modulation control system for receiving and rectifying an AC power supply, an inverter circuit for converting a DC output voltage of the converter circuit into a high-frequency AC, and an output of the inverter circuit. A high-voltage transformer for boosting a voltage, a high-voltage rectifier circuit for rectifying the output of the high-voltage transformer, and an X-ray tube for applying the output voltage (tube voltage) of the high-voltage rectifier circuit to emit X-rays And a converter control circuit for inputting a target value of the DC output voltage of the converter circuit and controlling the converter circuit so that the target value matches the actual DC output voltage of the converter circuit. In the voltage device, the converter control circuit is provided with a target value of a DC output voltage of the converter circuit and a target value of the DC output voltage of the converter circuit in accordance with each period of a series of X-ray irradiation operations and X-ray load conditions. A control gain for controlling the actual DC output voltage of the converter circuit so that the actual DC output voltage coincides with the control circuit, and switching means for switching the control gain. The switching means changes the control gain during each of a series of X-ray irradiation operations. And an output voltage of the converter circuit is set to a value corresponding to a load condition of the X-ray to control the output voltage of the converter circuit.
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