JP4290408B2 - X-ray high voltage device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータのスイッチング素子のターンオフ時に該スイッチング素子に印加される電圧の変化率を小さくして前記スイッチング素子の損失を低減するソフトスイッチング回路を有するDC-DCコンバータに係り、特に前記ソフトスイッチング回路の損失を低減して高効率のDC-DCコンバータ及びこれを用いたインバータ式X線高電圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線高電圧装置からの直流高電圧をX線管に印加して該X線管から放射されるX線を被検体に照射して撮影するX線撮影装置及びX線コンピュータ断層撮影装置(以下、X線CT装置と呼ぶ)などのX線画像診断装置は、医用画像診断装置の分野で非常に多く用いられている。近年、これらのX線画像診断装置には、新しい撮影法に対応するために多量のX線を長時間に亘って出力する、いわゆる高負荷率のX線発生装置が必要となってきた。
特に、X線CT装置においては、“短時間で広い範囲のスキャンが可能”、“体軸方向に連続したデータが得られ、これによって三次元画像の生成が可能になる”等の特徴により、ヘリカルスキャンやスパイラルスキャンと呼ばれる螺旋CTが普及している。
【0003】
このような螺旋スキャンを実現するためには、X線管とX線検出器を支持したスキャナ回転盤を連続して回転させる必要があり、そのためにはスキャナ回転盤に搭載したX線管に連続して電力を供給するための手段が必要となる。この手段として、スリップリングとブラシから成る電力伝達機構が用いられ、前記スキャナ回転盤には少なくともX線管と共に該X線管に高電圧(以下、この電圧を管電圧と呼ぶ)を印加するための高電圧発生装置を搭載し、この高電圧発生装置に前記電力伝達機構を介して前記X線管から所要のX線を発生するための電力を供給する。
【0004】
このように、高電圧発生装置は、スキャナ回転盤に搭載されて高速に回転されるために、その重量はできるだけ軽い方が望ましい。このため、X線高電圧装置には、前記高電圧発生装置の高電圧変圧器を小型、軽量化でき、かつ管電圧の脈動を小さくできるインバータ式X線高電圧装置が用いられている。
【0005】
このインバータ式X線高電圧装置は、適宜の直流電源からインバータを介して交流電圧を変圧器に送りその出力を調整して直流電圧を所要の負荷に供給するDC-DCコンバータの機能を備えており、商用の交流電源をコンバータで直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータで前記商用電源周波数よりも高い周波数の交流電圧に変換して、この高周波の交流電圧を高電圧変圧器で昇圧し、この昇圧した交流高電圧を高電圧整流器で直流の高電圧に整流して、この直流高電圧をX線管に印加してX線を発生するように構成されている。そして、高電圧変圧器の小型化と管電圧波形の脈動低減のために、インバータの動作周波数は20kHz以上に高周波化されたものを用いている。
【0006】
上記のように、螺旋CTはスキャンを連続して行うために撮影時間が長くなり、さらに、近年においては、モーションアーチファクトがなく、心臓の診断も可能とするためにスキャン時間はますます高速化する傾向にあり、1スキャン時間が0.5秒以下のものが要望されるようになってきた。
したがって、1スキャン時間が0.5秒に対応するためには、前記スキャナを0.5秒で1回転させなければならないので、それよりも低速の従来の装置に比べてスキャナ回転時間に反比例して単位時間当たりのX線量を多くしなければならない。
【0007】
すなわち、粒状ノイズの少ない良好な断層画像を得るためには、X線管の陽極と陰極間に流す電流(以下、管電流と呼ぶ)をスキャナ回転速度に反比例して多く流し、十分なX線量を発生させて被検体にX線を放射する必要があり、管電流は従来のものよりも大きくなる。このために、スキャン時間の高速化による管電流の増大と螺旋スキャンによる撮影時間の長時間化とにより、X線管には大容量のものが必要となり、このX線管に電力を供給するインバータ式X線高電圧装置も大出力のものが必要となってきた。
【0008】
このように、インバータの出力電流が大きくなると、該インバータを構成する電力半導体スイッチング素子のスイッチング損失が大きくなる。すなわち、インバータのスイッチング素子は、該スイッチング素子を非導通状態から導通状態にスイッチング動作させるターンオン動作、及びスイッチング素子を導通状態から非導通状態にスイッチング動作させるターンオフ動作のときは、スイッチング素子に印加される電圧と該スイッチング素子に流れる電流との積によりスイッチング損失が生じる。このスイッチング損失は、インバータの動作周波数が高くなればなるほど大きくなり、前記スイッチング素子を冷却するための手段が必要となる。この冷却手段は、大出力のX線高電圧装置においては大がかりなものとなり、装置の大型化を招き、上記のようにスキャナ回転盤に搭載することが困難となる。そこで、上記スイッチング損失を低減するインバータ式X線高電圧装置として、例えば特許文献1に開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平6-22551号公報。
【0010】
この公報に開示されている技術は、インバータを構成する各スイッチング素子には、定格以上の逆電圧が印加されないようにするために、ダイオードをその極性が逆になるように前記スイッチング素子と並列に接続し、前記スイッチング素子をターンオン、ターンオフさせる時は、前記ダイオードに電流を流して(以下、この電流を補助電流と呼び、この補助電流を流す回路を補助回路と呼ぶ)、スイッチング素子に印加される電圧を略ゼロにしてスイッチングさせるスイッチング方法である(以下、このスイッチング方式をソフトスイッチング方式と呼ぶ)。この方法により、スイッチグ損失を大幅に低減させることができるが、前記補助電流はインバータの直流入力電源からインダクタ(以下、このインダクタを補助インダクタと呼ぶ)を介して供給されるので、大出力のインバータ式X線高電圧装置においては、インバータの電流も大きくなるので、前記補助インダクタに流れる電流も大きくなり、該補助インダクタの損失も無視できないものとなる。そこで、これを解決する方法として、例えば非特許文献1に記載されているものがある。
【0011】
【非特許文献1】
非特許文献1 R.W.De Doncker,et al:“The Auxiliary Resonant Commutated Pole Converter”、IEEE-IAS(1990)、pp.1228-1235。
【0012】
これは、前記補助インダクタと直列に双方向の半導体スイッチを接続し(以下、この双方向スイッチを補助スイッチと呼ぶ)、この補助スイッチを開閉して前記補助電流を必要な時にのみ、すなわちインバータのスイッチング素子をターンオン、ターンオフさせる時にのみ流すようにするものである。このように補助回路を動作させることにより、補助インダクタには常時電流を流す必要がなくなるので、該補助インダクタの損失は大幅に低減する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記DC-DCコンバータによるインバータ式X線高電圧装置において、インバータを構成する電力用半導体スイッチング素子の各素子(以下、これをスイッチと呼ぶ)に流れる電流は、負荷条件(X線管に印加される管電圧とX線管に流れる管電流)やインバータの動作条件(上記特開平6-292361号公報に開示されている例ではインバータの位相差)によって異なる。そのため、上記補助電流を流す期間Δtを一定にした場合、上記負荷条件及びインバータの動作条件によっては前記インバータのスイッチの電流が不必要に大きくなったり、ソフトスイッチング動作ができない場合が発生する。
【0014】
また、上記負荷条件及びインバータの動作条件ごとに最適なΔtを予め設定するという方法も考えられるが、X線高電圧装置の過渡動作時(管電圧の立ち上がり時)と定常動作時(管電圧が設定電圧を維持する期間)の違いや、温度、部品の特性などによる動作のばらつきには対応できない。そのため、Δtの設定は、ソフトスイッチングが確実に行われるように、ある程度大きめの電流が流れるように長めに設定しておくことになる。Δtが余分に長いということは、スイッチング素子に流れる電流が必要以上に流れるということである。その結果、インバータ回路のスイッチの導通損失(スイッチが導通状態にあるときの損失)や補助インダクタの導通損失の点で無駄が多い状態となる。特に、X線高電圧装置に適用した場合、大電力の長時間出力が要求されるため、インバータのスイッチング素子や補助インダクタの発熱は大きな問題となる。
【0015】
そこで本発明の目的は、インバータのスイッチング素子のターンオフ時に該スイッチング素子に印加される電圧の変化率を小さくして前記スイッチング素子の損失を低減するソフトスイッチング回路を有するDC-DCコンバータの損失を低減して高効率のDC-DCコンバータ及びこれを用いたインバータ式X線高電圧装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の手段によって達成される。
(1)直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、このインバータを構成する半導体スイッチング素子のターンオフ時の所定期間のみ双方向導通制御可能な半導体スイッチング素子を導通させて前記インバータのスイッチング素子に印加されている電圧を略ゼロにして該インバータのスイッチング素子をターンオフさせるゼロ電圧スイッチング手段と、前記インバータの出力側に接続された変圧器と、この変圧器の出力を直流に変換する整流器と、この整流器の出力側に接続された負荷とを備えて成るDC-DCコンバータにおいて、上記ゼロ電圧スイッチング手段に、上記インバータのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段で検出した電流値が前記インバータのスイッチング素子をターンオフさせるターンオフ目標電流値に一致するように上記双方向導通制御可能な半導体スイッチング素子を導通させる期間を制御する第一の制御手段とを設ける。
【0017】
(2)上記(1)の第一の制御手段は、上記インバータの動作周波数に同期して上記双方向導通制御可能な半導体スイッチング素子の導通期間を演算する。
【0018】
(3)上記(1)又は(2)のDC-DCコンバータは、このコンバータの負荷に印加する電圧及び負荷に流す電流の設定信号に応じて上記インバータのスイッチング素子のターンオン及びターンオフのタイミングを制御する第二の制御手段を有する。
【0019】
(4)上記(1)のゼロ電圧スイッチング手段を備えたインバータは、上記直流電源の正極に接続された第一のスイッチング素子及びその負極に接続された第二のスイッチング素子から成る第一の直列接続体と上記正極に接続された第三のスイッチング素子及びその負極に接続された第四のスイッチング素子から成る上記第一の直列接続体に並列接続された第二の直列接続体とを有し且つ上記第一から第四のスイッチング素子にそれぞれ逆並列接続された第一から第四のダイオード及びコンデンサを有すると共に上記第一及び第二のスイッチング素子のターンオフ時に上記第一及び第二のダイオードの順方向に電流を供給する第一の補助電流供給手段と、上記第三及び第四のスイッチング素子のターンオフ時に上記第三及び第四のダイオードの順方向に電流を供給する第二の補助電流供給手段とを備えて成り、上記直流電源は、第一と第二の二つの直流電源を直列に接続してその接続点を中性点とする直流電源であって、上記第一の補助電流供給手段は、上記第一及び第二のスイッチング素子の接続点と上記直流電源の中性点との間に第一のインダクタと第一の双方向スイッチとの直列接続体を接続して成り、上記第二の補助電流供給手段は、上記第三及び第四のスイッチング素子の接続点と上記直流電源の中性点との間に第二のインダクタと第二の双方向スイッチの直列接続体を接続して構成される。
【0020】
(5)上記(1)乃至(4)に記載のDC-DCコンバータの負荷にX線管を用いてX線高電圧装置を構成する。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明によるDC-DCコンバータ及びそれを用いたX線高電圧装置の第1の実施例を示す回路図である。図1の回路は、単相又は三相の商用電源1からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路2と、この整流回路の出力電圧を平滑する平滑キャパシタ3,4,5,6と、このキャパスタで平滑された直流電圧を前記商用電源よりも高い周波数の交流電圧に変換するインバータ42と、このインバータの出力電圧を昇圧する高電圧変圧器25と、この高電圧変圧器の出力電圧を直流電圧に変換する高電圧整流器26と、この高電圧整流器の出力直流高電圧が印加されてX線を放射するX線管28の電圧(管電圧)を検出する管電圧検出器27と、この管電圧検出器で検出した管電圧が目標の管電圧31に一致するように前記インバータの動作位相を制御する信号を発生する位相シフトPWM(pulse width modulation)信号発生回路32と、前記インバータ42のスイッチング素子に印加される電圧の変化率を小さくして該スイッチング素子の損失を低減するソフトスイッチング回路(以下、補助回路と呼ぶ)の制御信号を発生する補助電流制御回路60で構成される。
【0022】
前記インバータ42は、前記整流回路2の正極に接続された第一のスイッチング素子7及びその負極に接続された第二のスイッチング素子8から成る第一の直列接続体を有すると共に上記正極に接続された第三のスイッチング素子9及び負極に接続された第四のスイッチング素子10と、前記第一から第四のスイッチ(以下、これらのスイッチをメインスイッチと呼ぶ)にはダイオードが逆並列に接続されると共にロスレス(無損失)スナバ回路として用いるコンデンサ15〜18が並列に接続されてフルブリッジ型のインバータ回路を構成している。このインバータには、前記第一から第四のメインスイッチのスイッチング損失を低減するための補助回路を備えており、前記インバータ42の第一及び第二のスイッチ7,8から成る第一の直列接続体の接続点と前記平滑キャパシタ3,4の中性点との間、及び前記第三及び第四のスイッチ9,10から成る第二の直列接続体の接続点と前記平滑キャパシタ5,6の中性点との間のどちらか一方又は両方に補助回路としてインダクタ23(24)と相対する2つの補助スイッチング素子19〜22を接続して構成されている。この補助回路の補助スイッチング素子19〜22(以下、これらのスイッチをサブスイッチと呼ぶ)のオン/オフのタイミングは、前記位相シフトPWM信号発生回路32の出力信号(SW1〜SW4のPWM信号)と前記第一乃至第四のメインスイッチに流れる電流を検出する電流検出回路11〜14の検出値及び該第一乃至第四のスイッチをターンオフさせる電流の目標値50とから補助電流制御回路60によって生成された信号により制御される。
【0023】
前記位相シフトPWM信号発生回路32の出力信号SW1〜SW4のPWM信号は駆動回路33〜36で増幅されて前記第一乃至第四のメインスイッチに入力し、補助電流制御回路60の信号は駆動回路38〜41で増幅されて前記サブスイッチ19〜22に入力して、メインスイッチ及びサブスイッチをオン/オフ制御する。これらのメインスイッチ及びサブスイッチとしての電力用半導体スイッチング素子には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタIGBT、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタMOS-FETやバイポーラトランジスタなどが適しているが、オン/オフ制御可能な素子であればどのようなスイッチング素子でも良い。
【0024】
上記のように構成されたDC-DCコンバータにおいて、非特許文献2に記載されている位相シフトPWM制御を適用し、適当な補助インダクタ23、24の値を選択すれば、インバータ42の第一から第四のスイッチ7〜10については常に逆並列ダイオードに電流が流れている状態でターンオン、そしてスイッチの順方向に電流が流れている状態でターンオフさせることが可能となり、第一〜第四のメインスイッチの全てが非導通の期間であるデッドタイム期間中にロスレススナバキャパスタ15〜18を効果的に利用したソフトスイッチング動作が実現できる。
【0025】
【非特許文献2】
医歯薬出版株式会社:医用放射線科学講座13、放射線診断機器工学、89頁の図2-120。
サブスイッチとしての補助スイッチング素子19〜22は、補助インダクタ23,24に不必要に大きな電流が流れることを防止するために設けたもので、メインスイッチ7〜10の導通損失や補助インダクタ23,24の導通損失の点で無駄に多い状態にならないように制御される。
【0026】
これは図2に示すように、第一〜第四のスイッチのオン/オフのタイミングを基準としてその前後の一定の期間Δtの間、サブスイッチ19〜22をオンさせるものである。補助インダクタ23,24に流れる電流のピーク値は、サブスイッチのオン期間Δtに比例し、この電流は第一〜第四のメインスイッチに流れる電流の増分となる。
【0027】
図1の実施例は、前記第一〜第四のメインスイッチに流れる電流の増分を負荷条件及びインバータの動作条件が変わっても必要最小限にして、前記補助電流による損失の増分を最小にするために、従来の回路に電流検出回路11〜14と補助電流制御回路60とを設けたものである。
【0028】
サブスイッチ19〜22は、メインスイッチ7〜10のターンオフ時の遮断電流を電流検出器11〜14で検出し、これによりサブスイッチ19〜22のオン時間Δtを増減する。メインスイッチのターンオフ時の遮断電流の検出は、電流検出器11〜14で検出する。前記電流検出器11〜14によって検出されるメインスイッチ7〜10の電流値は、それぞれ補助電流制御回路43〜46に入力される。
それぞれの補助電流制御回路では、対応するメインスイッチのPWM信号のオフのタイミングに同期して検出電流値をサンプル&ホールド回路47によりサンプル&ホールドする。
これにより、サンプル&ホールドされた検出値は、メインスイッチのターンオフ時の電流値となり、Δt決定回路49に入力される。
【0029】
前記検出電流値は、Δt決定回路49で予め設定されたターンオフ電流の目標値と比較演算を行って、ターンオフさせるメインスイッチに電流を供給するためのサブスイッチをオンさせる期間Δtを求める。さらに前記Δt決定回路49では、次のサイクルでオフさせるメインスイッチに対応するPWM信号のオンタイミングと前記Δtとから前記オフさせるメインスイッチに対応するサブスイッチをオンさせるタイミングを演算し、このタイミングからΔtの期間だけサブスイッチをオンさせる信号を前記駆動回路で増幅してサブスイッチをオンさせる。
【0030】
上記遮断電流が目標値より低い場合は、図3の (e)〜(g)に示すように、Δtを長くすることにより補助インダクタに流れる電流を増加させる。逆に、遮断電流が目標値より大きい場合は、図3の(e’)〜(g’)に示すようにΔtを短くする。
【0031】
ソフトスイッチングが可能な期間は、メインスイッチのターンオフ時に該メインスイッチの正方向に電流が流れている期間であるので、この条件を満足するように遮断電流の目標値を決める。この目標値は、撮影の都度、外部から撮影条件に応じた値を入力して設定しても良いし、補助電流制御回路60のメモリに各条件に対応した値を記憶しておき、図示省略の操作器からの撮影条件指令に対応できるようにしても良い。
【0032】
上記Δtの制御は、図4に示すように比例・微分・積分制御などの古典制御理論などを用いて、メインスイッチの遮断電流が目標値になるように制御できるものであればどのような制御でも良い。
【0033】
なお、上記においては、PWM信号に同期させてサンプル&ホールドすることにより、メインスイッチ電流の検出値を取得している。そのため、メインスイッチ電流検出のサンプリング周波数は、メインスイッチのスイッチング周波数に等しい。
したがって、電流検出はメインスイッチのスイッチング周波数以上に高速なサンプリングをする必要がないので、本発明の電流検出のサンプリング方法はメインスイッチのスイッチング周波数が高くなっても適応しやすい方法である。
【0034】
なお、上記実施例では、それぞれのメインスイッチに流れる電流は電流検出器で検出するようにしたが、本発明はこれに限定するものではなく、各メインスイッチの電流は、高電圧変圧器25に流れる電流と、補助インダクタ23,24に流れる電流とを検出し、これらの差を演算で求める方法を用いても良い。電流検出器には、ホール素子を用いたカレントトランスを用いる方法や、シャント抵抗によるもの、あるいは変圧器の磁束を検出するものといった、メインスイッチに流れる電流を検出できるものであればどのようなものでもよい。
【0035】
さらに、上記実施形態においては、サブスイッチの制御を、1つ前の周期における結果をフィードバックする場合に述べたが、2つ前またはそれ以前のものなど、過去のメインスイッチ電流を用いてΔtを制御するようにしても良い。
【0036】
また、インバータ回路システムをX線高電圧装置に適用した場合について述べたが、これをトランスリンクDC-DCコンバータ回路に適用した場合、あるいはトランスリンクDC-ACコンバータに適用しても良い。
【0037】
サブスイッチには、2つの直列接続した半導体スイッチングデバイスを2組使用した場合について述べたが、双方向に流れる電流を任意の時間に遮断することができるものであればどのような双方向スイッチを用いても良い。
【0038】
加えて、上記実施例おいては、ソフトスイッチングを実現するための補助回路としてインダクタと双方向スイッチとを直列接続したものを第一の直列接続体及び第二の直接接続体の両方に対して設けた(19・20・23と、21・22・24)が、メインスイッチ7〜10の電流波形に応じて、どちらか片方をインダクタ23あるいは24だけの補助回路としてもよいし、またどちらか一方の補助回路を取り除いてもソフトスイッチングが可能な場合にはそのようにしても構わない。
【0039】
さらにまた、本実施例では、インバータの制御に位相シフトPWM方式を用いた例を示したが、本発明はこの制御に限定するものではなく、例えばインバータの動作周波数や単なるパルス幅のみを制御するものなど、上記実施例に示した補助回路が適用できるものであればどのような制御でも良い。
【0040】
以上により、第一から第四のスイッチ7〜10の各スイッチに対しソフトスイッチングの実現に必要な最小限の補助電流を流すことができるようになり、電力変換効率は一段と向上する。なお、図1の回路は、負荷範囲の非常に広い(負荷抵抗にして10^4倍も変化する)X線高電圧装置等へ適用をした場合、全ての負荷条件において常に効率のよい動作が可能となるという点で非常に有効である。
【0041】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、インバータのスイッチング素子のターンオフ時に該スイッチング素子に印加される電圧の変化率を小さくするための補助電流を必要最小限にするようにしたので、前記補助電流を流す回路(ソフトスイッチング回路)の損失が大幅に低減され、これによって高効率のDC-DCコンバータ及びそれを用いたインバータ式X線高電圧装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるDC-DCコンバータ及びそれを用いたX線高電圧装置の第1の実施例を示す回路図。
【図2】従来の回路を用いた場合のメインスイッチとサブスイッチのオン、オフのタイミング及び補助電流との関係を示す図。
【図3】本発明による回路を用いた場合のメインスイッチとサブスイッチのオン、オフのタイミング及び補助電流との関係を示す図。
【図4】補助電流を流す期間を演算する制御ブロック図。
【符号の説明】
1: 商用電源(単相/三相) 、2: 整流回路、3〜6: 平滑キャパシタ、7〜10: 半導体スイッチング素子(メインスイッチ)、11〜14: 電流検出器、15〜18: ロスレススナバキャパシタ、19〜22: 双方向導通制御可能な半導体スイッチング素子(サブスイッチ)、23,24: 補助インダクタ、25: 高電圧変圧器、26: 高電圧整流器、27: 管電圧検出器、28: X線管、29: 管電圧検出値、31: 管電圧目標値、32: 位相シフトPWM信号発生回路、33〜36: メインスイッチSW1〜4の駆動回路、 38〜41: サブスイッチSW5〜SW8の駆動回路、42: インバータ回路、43〜46: サブスイッチSW5〜SW8の補助電流制御回路、47:サンプル&ホールド回路、48:メインスイッチのターンオフタイミング検出回路、49:Δt(サブスイッチの導通期間)決定回路、50:メインスイッチのターンオフ電流目標値、60:補助電流制御回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC-DC converter having a soft switching circuit that reduces a loss rate of the switching element by reducing a rate of change of a voltage applied to the switching element when the switching element of an inverter is turned off. The present invention relates to a high-efficiency DC-DC converter with reduced circuit loss and an inverter type X-ray high-voltage apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
An X-ray imaging apparatus and an X-ray computed tomography apparatus (hereinafter referred to as “X-ray imaging apparatus”) that apply a DC high voltage from an X-ray high-voltage apparatus to an X-ray tube and irradiate the subject with X-rays emitted from the X-ray tube. X-ray image diagnosis apparatuses such as X-ray CT apparatuses) are used very often in the field of medical image diagnosis apparatuses. In recent years, these X-ray diagnostic imaging apparatuses have required so-called high load factor X-ray generators that output a large amount of X-rays over a long period of time in order to cope with new imaging methods.
In particular, in the X-ray CT apparatus, features such as “a wide range of scanning is possible in a short time” and “continuous data in the body axis direction can be obtained, thereby enabling generation of a three-dimensional image” Spiral CT called helical scan or spiral scan is popular.
[0003]
In order to realize such a helical scan, it is necessary to continuously rotate the scanner turntable that supports the X-ray tube and the X-ray detector. To that end, it is necessary to continuously connect the X-ray tube mounted on the scanner turntable. Thus, a means for supplying power is required. As this means, a power transmission mechanism consisting of a slip ring and a brush is used. In order to apply a high voltage (hereinafter referred to as a tube voltage) to the X-ray tube together with at least the X-ray tube on the scanner turntable. The high-voltage generator is mounted, and the high-voltage generator is supplied with electric power for generating required X-rays from the X-ray tube via the power transmission mechanism.
[0004]
Thus, since the high voltage generator is mounted on the scanner turntable and rotated at a high speed, it is desirable that the weight be as light as possible. For this reason, an inverter type X-ray high voltage device that can reduce the size and weight of the high voltage transformer of the high voltage generator and reduce the pulsation of the tube voltage is used for the X-ray high voltage device.
[0005]
This inverter type X-ray high voltage device has a function of a DC-DC converter that sends an AC voltage to a transformer from an appropriate DC power source via an inverter and adjusts its output to supply the DC voltage to a required load. The converter converts a commercial AC power source into a DC voltage with a converter, converts the DC voltage into an AC voltage with a frequency higher than the commercial power source frequency with an inverter, and boosts the high-frequency AC voltage with a high-voltage transformer. The boosted AC high voltage is rectified to a DC high voltage by a high voltage rectifier, and the DC high voltage is applied to an X-ray tube to generate X-rays. In order to reduce the size of the high voltage transformer and reduce the pulsation of the tube voltage waveform, the inverter operating frequency is increased to 20 kHz or higher.
[0006]
As mentioned above, spiral CT has a long scan time due to continuous scanning, and in recent years, the scan time is getting faster and faster because there is no motion artifact and the heart can be diagnosed. There is a tendency, and one scan time of 0.5 seconds or less has been demanded.
Therefore, in order for one scan time to correspond to 0.5 seconds, the scanner must be rotated once in 0.5 seconds. Therefore, per unit time in inverse proportion to the scanner rotation time as compared with the conventional device that is slower than that. The X-ray dose must be increased.
[0007]
That is, in order to obtain a good tomographic image with little granular noise, a large amount of X-ray dose can be obtained by flowing a large amount of current flowing between the anode and cathode of the X-ray tube (hereinafter referred to as tube current) in inverse proportion to the scanner rotation speed. To generate X-rays to the subject, and the tube current becomes larger than the conventional one. For this reason, an X-ray tube with a large capacity is required due to an increase in tube current due to faster scanning time and longer imaging time due to spiral scanning, and an inverter that supplies power to this X-ray tube An X-ray high-voltage device is required to have a high output.
[0008]
As described above, when the output current of the inverter increases, the switching loss of the power semiconductor switching element constituting the inverter increases. That is, the switching element of the inverter is applied to the switching element during a turn-on operation for switching the switching element from the non-conductive state to the conductive state and a turn-off operation for switching the switching element from the conductive state to the non-conductive state. The switching loss occurs due to the product of the voltage to be applied and the current flowing through the switching element. This switching loss increases as the operating frequency of the inverter increases, and means for cooling the switching element is required. This cooling means becomes large in a high-power X-ray high-voltage apparatus, which leads to an increase in the size of the apparatus and makes it difficult to mount it on a scanner turntable as described above. Thus, for example, Patent Document 1 discloses an inverter-type X-ray high-voltage device that reduces the switching loss.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-25251.
[0010]
In the technology disclosed in this publication, in order to prevent a reverse voltage exceeding the rating from being applied to each switching element constituting the inverter, a diode is arranged in parallel with the switching element so that the polarity is reversed. When the switching element is connected and turned on and off, a current is passed through the diode (hereinafter, this current is referred to as an auxiliary current, and a circuit through which this auxiliary current flows is referred to as an auxiliary circuit) and applied to the switching element. The switching method is to switch the voltage to approximately zero (hereinafter, this switching method is referred to as a soft switching method). Although this method can significantly reduce switching loss, the auxiliary current is supplied from a DC input power source of the inverter via an inductor (hereinafter referred to as an auxiliary inductor). In the X-ray high voltage apparatus, since the inverter current also increases, the current flowing through the auxiliary inductor also increases, and the loss of the auxiliary inductor cannot be ignored. Therefore, as a method for solving this, there is a method described in Non-Patent Document 1, for example.
[0011]
[Non-Patent Document 1]
Non-Patent Document 1 RWDe Doncker, et al: “The Auxiliary Resonant Commutated Pole Converter”, IEEE-IAS (1990), pp.1228-1235.
[0012]
This is because a bidirectional semiconductor switch is connected in series with the auxiliary inductor (hereinafter, this bidirectional switch is referred to as an auxiliary switch), and the auxiliary switch is opened and closed to provide the auxiliary current only when necessary, that is, the inverter. It is made to flow only when the switching element is turned on and off. By operating the auxiliary circuit in this way, it is not necessary to constantly pass a current through the auxiliary inductor, so that the loss of the auxiliary inductor is greatly reduced.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the inverter-type X-ray high-voltage apparatus using the DC-DC converter, the current flowing through each element of the power semiconductor switching element (hereinafter referred to as a switch) constituting the inverter depends on the load condition (X-ray tube). It depends on the applied tube voltage and the tube current flowing in the X-ray tube) and the inverter operating conditions (in the example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-292361, the phase difference of the inverter). Therefore, when the period Δt during which the auxiliary current flows is constant, the inverter switch current may increase unnecessarily or the soft switching operation may not be possible depending on the load condition and the inverter operating condition.
[0014]
In addition, a method of presetting an optimal Δt for each of the load conditions and the inverter operating conditions is conceivable. However, the transient operation of the X-ray high-voltage device (at the rise of the tube voltage) and the steady operation (at the tube voltage of It is not possible to cope with variations in operation due to differences in the setting voltage maintaining period), temperature, component characteristics, and the like. Therefore, Δt is set to be long so that a certain amount of current flows so that soft switching is reliably performed. The fact that Δt is excessively long means that the current flowing through the switching element flows more than necessary. As a result, there is a lot of waste in terms of the conduction loss of the switch of the inverter circuit (loss when the switch is in the conduction state) and the conduction loss of the auxiliary inductor. In particular, when applied to an X-ray high-voltage apparatus, since a long-time output of high power is required, heat generation of an inverter switching element and an auxiliary inductor becomes a serious problem.
[0015]
Therefore, an object of the present invention is to reduce the loss of a DC-DC converter having a soft switching circuit that reduces the loss rate of the switching element by reducing the rate of change of the voltage applied to the switching element when the switching element of the inverter is turned off. It is an object of the present invention to provide a highly efficient DC-DC converter and an inverter type X-ray high voltage apparatus using the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following means.
(1) An inverter that converts a DC voltage into an AC voltage and a semiconductor switching element capable of bidirectional conduction control only during a predetermined period when the semiconductor switching element that constitutes the inverter is turned off are turned on and applied to the switching element of the inverter. Zero voltage switching means for turning off the switching element of the inverter by setting the voltage being substantially zero, a transformer connected to the output side of the inverter, a rectifier for converting the output of the transformer to direct current, and the rectifier In the DC-DC converter comprising a load connected to the output side of the inverter, the zero voltage switching means includes a current detection means for detecting a current flowing through the switching element of the inverter, and a current detected by the current detection means. Turn that turns off the switching element of the inverter Providing a first control means for controlling the period for conducting the bidirectional conduction controllable semiconductor switching devices to match the full target current value.
[0017]
(2) The first control means of (1) calculates a conduction period of the semiconductor switching element capable of bidirectional conduction control in synchronization with the operating frequency of the inverter.
[0018]
(3) The DC-DC converter of (1) or (2) controls the turn-on and turn-off timing of the switching element of the inverter according to the voltage applied to the converter load and the setting signal of the current flowing to the load. Second control means.
[0019]
(4) The inverter having the zero voltage switching means of (1) is a first series composed of a first switching element connected to the positive electrode of the DC power supply and a second switching element connected to the negative electrode of the first switching element. And a second series connection body connected in parallel to the first series connection body, comprising a connection body and a third switching element connected to the positive electrode and a fourth switching element connected to the negative electrode. And first to fourth diodes and capacitors connected in reverse parallel to the first to fourth switching elements, respectively, and the first and second switching elements are turned off when the first and second switching elements are turned off. A first auxiliary current supply means for supplying a current in a forward direction; and the third and fourth diodes when the third and fourth switching elements are turned off. And a second auxiliary current supply means for supplying a current in the direction, the DC power supply comprising a first and a second DC power supply connected in series and the connection point being a neutral point. The first auxiliary current supply means includes a first inductor and a first bidirectional switch between a connection point of the first and second switching elements and a neutral point of the DC power supply. The second auxiliary current supply means includes a second inductor between a connection point of the third and fourth switching elements and a neutral point of the DC power supply. It is configured by connecting a series connection of second bidirectional switches.
[0020]
(5) An X-ray high voltage apparatus is configured using an X-ray tube as a load of the DC-DC converter described in (1) to (4) above.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a DC-DC converter and an X-ray high voltage apparatus using the same according to the present invention. The circuit of FIG. 1 includes a rectifier circuit 2 that converts an AC voltage from a single-phase or three-phase commercial power supply 1 into a DC voltage, smoothing capacitors 3, 4, 5, and 6 that smooth the output voltage of the rectifier circuit, An inverter 42 that converts the DC voltage smoothed by the capasta into an AC voltage having a frequency higher than that of the commercial power supply, a high-voltage transformer 25 that boosts the output voltage of the inverter, and an output voltage of the high-voltage transformer A high voltage rectifier 26 for converting to a DC voltage, a tube voltage detector 27 for detecting a voltage (tube voltage) of an X-ray tube 28 that emits X-rays when an output DC high voltage of the high voltage rectifier is applied, and this A phase shift PWM (pulse width modulation) signal generation circuit 32 for generating a signal for controlling the operation phase of the inverter so that the tube voltage detected by the tube voltage detector matches the target tube voltage 31; Applied to switching element Soft switching circuit (hereinafter, referred to as auxiliary circuit) to reduce loss of the switching element to reduce the rate of change in pressure consists of auxiliary current control circuit 60 for generating a control signal.
[0022]
The inverter 42 includes a first series connection body including a first switching element 7 connected to the positive electrode of the rectifier circuit 2 and a second switching element 8 connected to the negative electrode thereof, and is connected to the positive electrode. A diode is connected in antiparallel to the third switching element 9 and the fourth switching element 10 connected to the negative electrode and the first to fourth switches (hereinafter referred to as main switches). In addition, capacitors 15 to 18 used as lossless (lossless) snubber circuits are connected in parallel to constitute a full bridge type inverter circuit. The inverter includes an auxiliary circuit for reducing the switching loss of the first to fourth main switches, and includes a first series connection including the first and second switches 7 and 8 of the inverter 42. Between the connection point of the body and the neutral point of the smoothing capacitors 3 and 4 and between the connection point of the second series connection body composed of the third and fourth switches 9 and 10 and the smoothing capacitors 5 and 6. Two auxiliary switching elements 19 to 22 facing the inductor 23 (24) are connected as auxiliary circuits to either or both of the neutral points. The on / off timing of the auxiliary switching elements 19 to 22 (hereinafter referred to as sub-switches) of the auxiliary circuit is determined by the output signal of the phase shift PWM signal generation circuit 32 (PWM signal of SW1 to SW4). Generated by the auxiliary current control circuit 60 from the detection values of the current detection circuits 11 to 14 for detecting the current flowing through the first to fourth main switches and the target value 50 of the current for turning off the first to fourth switches. Controlled by the generated signal.
[0023]
The PWM signals of the output signals SW1 to SW4 of the phase shift PWM signal generation circuit 32 are amplified by the drive circuits 33 to 36 and input to the first to fourth main switches, and the signal of the auxiliary current control circuit 60 is the drive circuit The signals are amplified by 38 to 41 and input to the sub switches 19 to 22, and the main switch and the sub switch are controlled to be turned on / off. Insulated gate bipolar transistors IGBTs, metal oxide semiconductor field effect transistors MOS-FETs, bipolar transistors, etc. are suitable for power semiconductor switching elements as these main switches and sub switches, but on / off control is possible. Any switching element may be used as long as it is an element.
[0024]
In the DC-DC converter configured as described above, if the phase shift PWM control described in Non-Patent Document 2 is applied and the appropriate values of the auxiliary inductors 23 and 24 are selected, the inverter 42 starts from the first. The fourth switches 7 to 10 can always be turned on while the current is flowing through the antiparallel diode, and can be turned off while the current is flowing in the forward direction of the switch. A soft switching operation that effectively uses the lossless snubber cap pasters 15 to 18 can be realized during a dead time period in which all of the switches are non-conductive.
[0025]
[Non-Patent Document 2]
Ishiyaku Shuppan Co., Ltd .: Medical Radiology Science Course 13, Radiological Equipment Engineering, Figure 2-120 on page 89.
The auxiliary switching elements 19 to 22 as sub switches are provided to prevent an unnecessarily large current from flowing through the auxiliary inductors 23 and 24. The conduction loss of the main switches 7 to 10 and the auxiliary inductors 23 and 24 are provided. It is controlled so as not to be useless in terms of conduction loss.
[0026]
As shown in FIG. 2, the sub switches 19 to 22 are turned on for a certain period Δt before and after the on / off timings of the first to fourth switches. The peak value of the current flowing through the auxiliary inductors 23 and 24 is proportional to the ON period Δt of the sub switch, and this current is an increment of the current flowing through the first to fourth main switches.
[0027]
In the embodiment of FIG. 1, the increment of current flowing through the first to fourth main switches is minimized even if the load condition and the inverter operating condition are changed, and the increment of loss due to the auxiliary current is minimized. Therefore, the current detection circuits 11 to 14 and the auxiliary current control circuit 60 are provided in the conventional circuit.
[0028]
The sub switches 19 to 22 detect the cutoff current when the main switches 7 to 10 are turned off by the current detectors 11 to 14, and thereby increase or decrease the on-time Δt of the sub switches 19 to 22. Detection of the cut-off current when the main switch is turned off is detected by current detectors 11-14. The current values of the main switches 7 to 10 detected by the current detectors 11 to 14 are input to the auxiliary current control circuits 43 to 46, respectively.
Each auxiliary current control circuit samples and holds the detected current value by the sample and hold circuit 47 in synchronization with the OFF timing of the PWM signal of the corresponding main switch.
As a result, the sampled and held detection value becomes a current value when the main switch is turned off, and is input to the Δt determination circuit 49.
[0029]
The detected current value is compared with a target value of the turn-off current set in advance by the Δt determining circuit 49 to obtain a period Δt for turning on the sub switch for supplying current to the main switch to be turned off. Further, the Δt determining circuit 49 calculates the timing for turning on the sub switch corresponding to the main switch to be turned off from the on timing of the PWM signal corresponding to the main switch to be turned off in the next cycle and the Δt, and from this timing A signal for turning on the sub switch is amplified by the drive circuit only during the period of Δt to turn on the sub switch.
[0030]
When the cut-off current is lower than the target value, the current flowing through the auxiliary inductor is increased by increasing Δt, as shown in (e) to (g) of FIG. On the contrary, when the cutoff current is larger than the target value, Δt is shortened as shown in (e ′) to (g ′) of FIG.
[0031]
Since the period during which soft switching is possible is a period in which current flows in the positive direction of the main switch when the main switch is turned off, the target value of the cutoff current is determined so as to satisfy this condition. This target value may be set by inputting a value corresponding to the shooting condition from the outside each time shooting is performed, or a value corresponding to each condition is stored in the memory of the auxiliary current control circuit 60 and is not shown in the figure. It may be possible to cope with a photographing condition command from the operation unit.
[0032]
As shown in Fig. 4, the above Δt control can be performed by using a classical control theory such as proportional / derivative / integral control as long as it can be controlled so that the cutoff current of the main switch becomes a target value. But it ’s okay.
[0033]
In the above, the detected value of the main switch current is obtained by sampling and holding in synchronization with the PWM signal. Therefore, the sampling frequency for main switch current detection is equal to the switching frequency of the main switch.
Therefore, since current detection does not require sampling at a speed higher than the switching frequency of the main switch, the current detection sampling method of the present invention is easy to adapt even when the switching frequency of the main switch increases.
[0034]
In the above embodiment, the current flowing through each main switch is detected by the current detector. However, the present invention is not limited to this, and the current of each main switch is supplied to the high voltage transformer 25. A method may be used in which the current flowing and the current flowing in the auxiliary inductors 23 and 24 are detected and the difference between them is obtained by calculation. Any current detector that can detect the current flowing through the main switch, such as a method using a current transformer using a Hall element, a method using a shunt resistor, or a method of detecting the magnetic flux of a transformer But you can.
[0035]
Furthermore, in the above-described embodiment, the control of the sub switch is described in the case where the result in the previous cycle is fed back. However, Δt is calculated using the past main switch current such as the previous two or the previous one. You may make it control.
[0036]
Moreover, although the case where the inverter circuit system is applied to an X-ray high-voltage device has been described, it may be applied to a translink DC-DC converter circuit or a translink DC-AC converter.
[0037]
The case where two sets of two semiconductor switching devices connected in series are used for the sub switch has been described, but any bidirectional switch can be used as long as the current flowing in both directions can be cut off at an arbitrary time. It may be used.
[0038]
In addition, in the above embodiment, an auxiliary circuit for realizing soft switching in which an inductor and a bidirectional switch are connected in series is connected to both the first series connection body and the second direct connection body. Depending on the current waveform of the main switches 7 to 10, either one may be used as an auxiliary circuit with only the inductor 23 or 24. If soft switching is possible even if one of the auxiliary circuits is removed, this may be done.
[0039]
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the phase shift PWM method is used for the control of the inverter is shown. However, the present invention is not limited to this control. For example, only the operation frequency of the inverter and the simple pulse width are controlled. Any control can be used as long as the auxiliary circuit shown in the above embodiment can be applied.
[0040]
As described above, the minimum auxiliary current necessary for realizing the soft switching can be supplied to each of the first to fourth switches 7 to 10, and the power conversion efficiency is further improved. Note that the circuit in Fig. 1 always operates efficiently under all load conditions when applied to an X-ray high-voltage device that has a very wide load range (changes by 10 to 4 times as the load resistance). It is very effective in that it is possible.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the auxiliary current for minimizing the rate of change of the voltage applied to the switching element when the switching element of the inverter is turned off is minimized. The loss of the (soft switching circuit) is greatly reduced, whereby a high-efficiency DC-DC converter and an inverter type X-ray high-voltage device using the same can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a DC-DC converter and an X-ray high voltage apparatus using the same according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between main switch and sub switch on / off timings and auxiliary current when a conventional circuit is used;
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the on / off timing of the main switch and the sub switch and the auxiliary current when the circuit according to the present invention is used.
FIG. 4 is a control block diagram for calculating a period during which an auxiliary current flows.
[Explanation of symbols]
1: Commercial power supply (single-phase / three-phase), 2: Rectifier circuit, 3-6: Smoothing capacitor, 7-10: Semiconductor switching element (main switch), 11-14: Current detector, 15-18: Lossless snubber Capacitor, 19-22: Semiconductor switching element (sub switch) capable of bidirectional conduction control, 23, 24: Auxiliary inductor, 25: High voltage transformer, 26: High voltage rectifier, 27: Tube voltage detector, 28: X Line tube, 29: Tube voltage detection value, 31: Tube voltage target value, 32: Phase shift PWM signal generation circuit, 33 to 36: Drive circuit for main switch SW1 to 4, 38 to 41: Drive for sub switches SW5 to SW8 Circuit, 42: Inverter circuit, 43 to 46: Auxiliary current control circuit for sub switches SW5 to SW8, 47: Sample & hold circuit, 48: Main switch turn-off timing detection circuit, 49: Δt (sub switch conduction period) decision Circuit, 50: Main switch turn-off current target value, 60: Auxiliary current control A road

Claims (6)

直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
このインバータを構成するメインスイッチに印加されている電圧を略ゼロにして前記メインスイッチをターンオフさせるように所定期間のみ導通する双方向スイッチを有するゼロ電圧スイッチング手段と、
前記インバータの出力側に接続された変圧器と、
この変圧器の出力を直流に変換する整流器と、
この整流器の出力側に接続されたX線管とを備えて成るX線高電圧装置において、
上記ゼロ電圧スイッチング手段に、
前記メインスイッチに流れる電流の値を取得する電流値取得手段と、
前記メインスイッチのターンオフ時に前記電流値取得手段で取得した電流値が、予め設定された前記メインスイッチをターンオフさせるターンオフ目標電流値に一致するように上記双方向スイッチを導通させる期間を制御する第一の制御手段とを設けたことを特徴とするX線高電圧装置。
An inverter that converts DC voltage to AC voltage;
Zero voltage switching means having a bidirectional switch that conducts only for a predetermined period so as to turn off the main switch by setting the voltage applied to the main switch constituting the inverter to substantially zero;
A transformer connected to the output side of the inverter;
A rectifier that converts the output of this transformer to direct current;
In an X-ray high voltage device comprising an X-ray tube connected to the output side of this rectifier,
In the zero voltage switching means,
Current value acquisition means for acquiring a value of a current flowing through the main switch ;
A first time period for controlling the bidirectional switch to conduct so that the current value acquired by the current value acquisition means when the main switch is turned off matches a preset turn-off target current value for turning off the main switch . And an X-ray high voltage apparatus.
請求項1に記載のX線高電圧装置において、The X-ray high voltage apparatus according to claim 1,
前記インバータは、前記直流電圧を供給する電源の正極に接続された第一のメインスイッチ及び前記電源の負極に接続された第二のメインスイッチから成る第一の直列接続体と、前記正極に接続された第三のメインスイッチ及び前記負極に接続された第四のメインスイッチから成る前記第一の直列接続体に並列接続された第二の直列接続体と、前記第一から第四のメインスイッチにそれぞれ逆並列接続された第一から第四のダイオード及びコンデンサを有しており、The inverter is connected to the first positive electrode connected to the positive electrode of the power source that supplies the DC voltage and a first main body connected to the negative electrode of the power source, and to the positive electrode. A second series connection body connected in parallel to the first series connection body consisting of a third main switch and a fourth main switch connected to the negative electrode, and the first to fourth main switches Having first to fourth diodes and capacitors connected in reverse parallel to each other,
前記電源は二つの直流電源が直列に接続されてなり、二つの直流電源の接続点が中性点である電源であり、The power source is a power source in which two DC power sources are connected in series, and the connection point of the two DC power sources is a neutral point,
前記ゼロ電圧スイッチング手段は、前記第一及び第二のメインスイッチの接続点と前記直流電源の中性点との間に接続される第一のインダクタと第一の双方向スイッチを有する第一の補助回路、若しくは前記第三及び第四のメインスイッチの接続点と前記直流電源の中性点との間に接続される第二のインダクタと第二の双方向スイッチを有する第二の補助回路の少なくとも一方を有していることを特徴とするX線高電圧装置。The zero voltage switching means includes a first inductor and a first bidirectional switch connected between a connection point of the first and second main switches and a neutral point of the DC power supply. An auxiliary circuit, or a second auxiliary circuit having a second inductor and a second bidirectional switch connected between a connection point of the third and fourth main switches and a neutral point of the DC power supply An X-ray high voltage apparatus having at least one of them.
請求項1に記載のX線高電圧装置において、The X-ray high voltage apparatus according to claim 1,
前記電流値取得手段は、前記メインスイッチに流れる電流を検出する電流検出手段であることを特徴とするX線高電圧装置。The X-ray high voltage apparatus according to claim 1, wherein the current value acquisition means is current detection means for detecting a current flowing through the main switch.
請求項1に記載のX線高電圧装置において、The X-ray high voltage apparatus according to claim 1,
前記電流値取得手段は、前記双方向スイッチに流れる双方向スイッチ電流を検出する手段と、前記変圧器に流れる変圧器電流を検出する手段と、前記双方向スイッチ電流の値と前記変圧器電流の値とを演算することにより前記メインスイッチに流れる電流の値を取得することを特徴とするX線高電圧装置。The current value acquisition means includes means for detecting a bidirectional switch current flowing through the bidirectional switch, means for detecting a transformer current flowing through the transformer, a value of the bidirectional switch current, and the transformer current. A value of a current flowing through the main switch is obtained by calculating a value.
請求項1に記載のX線高電圧装置において、The X-ray high voltage apparatus according to claim 1,
前記電流値取得手段は、前記インバータの動作周波数に同期して前記メインスイッチに流れる電流の値を取得することを特徴とするX線高電圧装置。The X-ray high voltage apparatus characterized in that the current value acquisition means acquires a value of a current flowing through the main switch in synchronization with an operating frequency of the inverter.
請求項1に記載のX線高電圧装置において、The X-ray high voltage apparatus according to claim 1,
前記X線管に印加される電圧及び前記X線管に流される電流の設定信号に応じて、前記ターンオフ目標電流値を制御する第二の制御手段を備えることを特徴とするX線高電圧装置。An X-ray high voltage apparatus comprising: second control means for controlling the turn-off target current value in accordance with a voltage applied to the X-ray tube and a setting signal for a current passed through the X-ray tube. .
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JP6748547B2 (en) * 2016-09-30 2020-09-02 株式会社ダイヘン High frequency power supply
DE102021206869B3 (en) * 2021-06-30 2022-09-15 Siemens Healthcare Gmbh Method and load calculator for providing temperature information for a high-voltage generator of a medical imaging device

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