JP3410164B2 - インバータ式x線高電圧装置 - Google Patents

インバータ式x線高電圧装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、医用X線高電圧装置、
例えばX線透視撮影装置などの高電圧装置に適用され
る、交流を電源としたインバータ式X線高電圧装置に関
するものである。 【0002】 【従来の技術】交流を電源とするインバータ式X線高電
圧装置は、インバータ回路により直流から交流を発生さ
せるため、インバータ回路の前段に必ず整流回路が必要
であるが、その整流回路には位相制御を行わないダイオ
ードを使用したものと、位相制御を行うサイリスタなど
を使用したものの2種類がある。そのうち、ダイオード
を使用した整流回路の無負荷出力電圧は、固定値にな
る。例えば、単相全波整流回路の出力電圧は交流電源電
圧(実効値)の√2 倍の値となる。一方、サイリスタな
どを使用した整流回路の出力電圧は、サイリスタなどの
位相制御により出力電圧を変化させることができる。ま
た出力電圧を変化させるために、サイリスタなどの位相
角を制御するためのフィードバック制御回路が必要とな
る。 【0003】このような位相制御方式の整流回路におい
て、出力電圧のフィードバック制御回路としては、設定
値と目標値の誤差をなくし、更に多少の負荷変動に対し
ても安定に動作する、”PI制御”などの積分要素の入
ったフィードバック制御系を用いるのが一般的である。
後段のインバータの動作と同時に整流回路が動作すれば
整流回路の遅れはないが、”PI制御”など積分要素の
入ったフィードバック制御系では積分要素(コンデン
サ)を積分するための時間的な遅れを生じ易い。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記のように”PI制
御”など積分要素の入ったフィードバック制御系では、
積分要素(コンデンサ)を積分するための時間的な遅れ
を生じ易い。更に、無負荷時と負荷時(X線曝射時)を
同じ定数で制御すると、負荷時と無負荷時の最適位相角
が異なることにより、負荷時(X線曝射時)に適した位
相角に移るまでに時間的な遅れを生じることになる。 【0005】時間的な遅れを生じると整流回路出力電圧
が降下するが、インバータ回路はこの電圧降下を補償す
るように制御される。しかし、高圧出力(管電圧、管電
流)が大きくなり、整流回路出力電圧の電圧降下も大き
くなって、インバータ回路での補償範囲を越えた場合、
X線出力(高圧出力)に大きな落込みが生じることがあ
った。 【0006】X線出力に大きな落込みが生じると、設定
条件から想定していた線量が出力されないことになるた
め、X線透視撮影装置などの高電圧装置に適用した場
合、I.I.輝度の低下やフィルム濃度の低下をもたらすこ
とになり、最悪の場合、診断不能のフィルムやモニタ像
となる恐れもあるため極力避けなければならない。また
連続撮影やシネ撮影では、X線が出て、休止時間があ
り、また次のX線が出るまでの時間間隔が短い、すなわ
ち、負荷時と無負荷時のくり返しスピードが速いため、
整流回路の位相制御の位相角が追従しにくくなるもの
で、従来、この点についての改善が要望されていた。 【0007】本発明の目的は、X線曝射開始時に、すな
わちインバータ回路の動作と同時に、時遅れなく整流回
路の動作を開始させ得、インバータ回路の制御能力以上
に整流回路出力電圧を落ち込ませることがなく、X線出
力に大きな落込みを生じさせることが防止でき、特にX
線透視撮影装置などの高電圧装置に適用した場合に、I.
I.輝度の低下やフィルム濃度の低下をもたらすことのな
いようにしたインバータ式X線高電圧装置を提供するこ
とにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的は、交流電源を
直流に変換する出力電圧フィードバック制御系をもつ位
相制御方式の整流回路と、この整流回路からの直流を交
流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路の
出力を昇圧して整流し直流高電圧を出力する高電圧発生
装置と、この高電圧発生装置からの直流高電圧が印加さ
れてX線を発生するX線管装置とを備えてなるX線高電
圧装置において、前記フィードバック制御系のフィード
バック定数を無負荷時と負荷時とで切り替えるフィード
バック定数切替え手段と、前回のX線曝射最終時点の前
記整流回路の位相角、又は前回のX線曝射最終時点の整
流回路の位相角に相当する電気的な値を記憶する整流回
路位相角記憶手段とを具備し、前回のX線曝射の次のX
線曝射開始時に、前記整流回路位相角記憶手段に記憶さ
れている整流回路位相角又は電気的な値に基づく整流回
路位相角からX線曝射を開始させることにより達成され
る。 【0009】 【作用】整流回路の出力電圧フィードバック制御系、特
に”PI制御”など積分要素の入ったフィードバック制
御系において、無負荷時と負荷時(X線曝射時)のフィ
ードバック定数をフィードバック定数切替え手段で切り
替えることにより、無負荷時と負荷時(X線曝射時)に
おいて、各々負荷の重さに応じた最適な定数でフィード
バック制御される。整流回路位相角記憶手段は、負荷時
の最終位相角、又は負荷時の最終位相角に相当する電気
的な値、例えば電圧値、電流値などを記憶する。そし
て、次の曝射時において前記記憶手段に記憶された前回
の曝射の最終位相角からX線曝射を開始させる。 【0010】これにより、次のX線曝射開始時に、すな
わち次のインバータ回路の動作と同時に、時遅れなく整
流回路の動作を開始させ得、インバータ回路の制御能力
以上に整流回路出力電圧をドロップさせず、X線出力に
ドロップを生じさせることが防止される。 【0011】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明によるインバータ式X線高電圧装
置の一実施例を示すブロック図である。この図1に示す
ように、出力電圧フィードバック制御機能をもつインバ
ータ式X線高電圧装置は、交流電源1を直流に変換する
出力電圧フィードバック制御系をもつ位相制御方式の整
流回路2と、この整流回路2からの直流を交流に変換す
るインバータ回路4と、このインバータ回路4の出力を
昇圧して整流し直流高電圧を出力する高電圧発生装置5
と、この高電圧発生装置5からの直流高電圧が印加され
てX線を発生するX線管装置6とを備えてなる。なお、
整流回路2の出力側には整流回路コンデンサ3が接続さ
れている。 【0012】PI制御回路10は、タイマ回路7からの
タイマ信号(X線ON信号)の有無、換言すれば負荷時
と無負荷時とで、そのフィードバック定数が切り替えら
れる。ここでは、フィードバック定数切替え手段として
インバータ20、アナログスイッチ13,14が用いら
れ、フィードバック定数を与える抵抗15,16、コン
デンサ17,18を切り替える。 【0013】すなわち、PI制御回路10は、タイマ回
路7からのタイマ信号(X線ON信号)がないとき(無
負荷時)はアナログスイッチ13、抵抗15、コンデン
サ17、OPアンプ19より構成され、整流回路コンデ
ンサ3の電圧検出回路8の電圧と目標値設定回路9から
の電圧(目標値)の絶対値が一致するよう、電圧−位相
差変換回路11、ゲート回路12を通して、整流回路2
のサイリスタを駆動し、整流回路コンデンサ3の電圧が
目標値になるよう動作する。また、タイマ信号(X線O
N信号)があるとき(負荷時)はアナログスイッチ1
4、抵抗16、コンデンサ18、OPアンプ19より構
成され、整流回路コンデンサ3の電圧検出回路8の電圧
と目標値設定回路9からの電圧(目標値)の絶対値が一
致するよう、電圧−位相差変換回路11、ゲート回路1
2を通して、整流回路2のサイリスタを駆動し、整流回
路コンデンサ3の電圧が目標値になるよう動作する。 【0014】X線の曝射が終了した時、アナログスイッ
チ14がOFFになるため、コンデンサ(整流回路位相
角記憶手段)18の電荷の放出経路は遮断され、このコ
ンデンサ18が曝射の最終位相角に相当する電圧(値)
V1を記憶することになる。無負荷時は、アナログスイ
ッチ13、抵抗15、コンデンサ17、OPアンプ19
より構成されるPI制御回路10で動作している。 【0015】次のX線の曝射時は、再びアナログスイッ
チ13がOFFになり、アナログスイッチ14がONに
なるため、整流回路2の位相角に相当する電圧(値)V
1からPI制御回路10が動作する。したがって、コン
デンサ18を充電するための時遅れなく整流回路2が整
流を開始し、インバータ回路4の制御能力以上に整流回
路2の出力電圧(整流回路出力電圧)がドロップするこ
とはない。このため、X線透視撮影装置などの高電圧装
置に本発明を適用した場合に、線量が不足してI.I.輝度
の低下やフィルム濃度の低下をもたらすことがなくな
る。 【0016】図2に動作タイムチャートを示す。図2に
おいて、Aはタイマ信号(X線ON信号)、Bは上述本
発明装置のPI制御回路10の出力電圧Vを示す。X線
の曝射が終了したとき、アナログスイッチ14がOFF
になるため、コンデンサ18の電荷の放出経路は遮断さ
れ、このコンデンサ18が曝射の最終位相角に相当する
電圧V1を記憶することになる。次のX線の曝射時は、
再び、アナログスイッチ14がONになるため、整流回
路2の位相角に相当する電圧V1からPI制御回路10
が動作する。このため整流回路コンデンサ3の電圧Vc
はX線曝射開始時に大きな落込みなしに動作する(図2
C参照)。 【0017】一方、従来装置では、X線曝射を開始して
からPI制御回路のコンデンサ(図1中のコンデンサ1
8に相当するもの)を充電開始するため、PI出力電圧
Vがゆっくり低下し(図2D参照)、整流回路コンデン
サ(図1中のコンデンサ3に相当するもの)の電圧Vc
に大きな落込みdを生じさせることになる(図2E参
照)。 【0018】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、X
線曝射開始時に、すなわちインバータ回路の動作と同時
に、時遅れなく整流回路の動作を開始させ得、インバー
タ回路の制御能力以上に整流回路出力電圧を落ち込ませ
ることがなく、X線出力に大きな落込みを生じさせるこ
とが防止でき、特にX線透視撮影装置などの高電圧装置
に適用した場合に、I.I.輝度の低下やフィルム濃度の低
下をもたらすことがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明装置の一実施例を示すブロック図であ
る。 【図2】本発明装置の動作を従来装置との比較で説明す
るためのタイムチャートである。 【符号の説明】 1 交流電源 2 整流回路 3 整流回路コンデンサ 4 インバータ回路 5 高電圧発生装置 6 X線管装置 7 タイマ回路 8 電圧検出回路 9 目標値設定回路 10 PI制御回路 11 電圧−位相差変換回路 12 ゲート回路 13 アナログスイッチ 14 アナログスイッチ 15 抵抗 16 抵抗 17 コンデンサ 18 コンデンサ(整流回路位相角記憶手段) 19 OPアンプ 20 インバータ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】交流電源を直流に変換する出力電圧フィー
    ドバック制御系をもつ位相制御方式の整流回路と、この
    整流回路からの直流を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を昇圧して整流し直流高
    電圧を出力する高電圧発生装置と、この高電圧発生装置
    からの直流高電圧が印加されてX線を発生するX線管装
    置とを備えてなるX線高電圧装置において、前記フィー
    ドバック制御系のフィードバック定数を無負荷時と負荷
    時とで切り替えるフィードバック定数切替え手段と、前
    回のX線曝射最終時点の前記整流回路の位相角、又は前
    回のX線曝射最終時点の整流回路の位相角に相当する電
    気的な値を記憶する整流回路位相角記憶手段とを具備
    し、前回のX線曝射の次のX線曝射開始時に、前記整流
    回路位相角記憶手段に記憶されている整流回路位相角又
    は電気的な値に基づく整流回路位相角からX線曝射を開
    始させることを特徴とするインバーター式X線高電圧装
    置。
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