JPH05258892A - インバータ式ｘ線高電圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置それ自体を小型化する。 【構成】 三相交流電源からの電源が供給される倍電圧
整流回路と、この倍電圧整流回路からの電源が供給され
るインバータ回路と、このインバータ回路からの出力が
入力される高電圧変圧器と、この高電圧変圧器からの出
力が全波整流回路を介して入力されるＸ線管とを備えて
なり、前記倍電圧整流回路は、前記三相交流電源からの
三相の線間電圧のうち少なくとも二相のそれぞれの線間
電圧に対して、該線間電圧が正の際にその電圧が充電さ
れる第１のコンデンサと、この第１のコンデンサに直列
接続され前記線間電圧が負の際にその電圧が充電される
第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサに充電され
る電圧の極性と第２のコンデンサに充電される電圧の極
性とが同方向になるように前記線間電圧の各コンデンサ
への充電回路を切り換える切換手段とを備えて構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ式Ｘ線高電
圧装置に係り、特に、三相交流電源を入力電源とするイ
ンバータ式Ｘ線高電圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、インバータ式Ｘ線高電圧装置は、
２００Ｖの三相交流電源を入力電源とし、この三相交流
をインバータ回路によって該三相交流の周波数よりも高
い周波数の交流電圧に変換し、この交流電圧を高電圧変
圧器によって昇圧し、その後全波整流回路を介してＸ線
管に印加するように構成されている。

【０００３】そして、近年、インバータ回路および高電
圧変圧器の小型化を図るために、三相交流電源からの電
源をまず昇圧変圧器でたとえば４００Ｖに昇圧し、この
昇圧された電圧を全波整流器によって整流するようにし
ていた。インバータ回路に入力される電圧を大きくすれ
ば、その電流が小さくなることから、該インバータ回路
を構成する半導体素子としてその容量の小さいものを選
択することができるからである。また、高電圧変圧器と
してはその巻線比を小さくすることができるからであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インバ
ータ回路および高電圧変圧器を小型化できても、新たに
備える昇圧変圧器が大きなものとなることから、インバ
ータ式Ｘ線高電圧装置それ自体が大きくなってしまうと
いう問題点を残していた。

【０００５】それ故、本発明はこのような事情に基づい
てなされたものであり、その目的とするところのもの
は、全体を小型化できるインバータ式Ｘ線高電圧装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、三相交流電源からの
電源が供給される倍電圧整流回路と、この倍電圧整流回
路からの電源が供給されるインバータ回路と、このイン
バータ回路からの出力が入力される高電圧変圧器と、こ
の高電圧変圧器からの出力が全波整流回路を介して入力
されるＸ線管とを備えてなり、前記倍電圧整流回路は、
前記三相交流電源からの三相の線間電圧のうち少なくと
も二相のそれぞれの線間電圧に対して、該線間電圧が正
の際にその電圧が充電される第１のコンデンサと、この
第１のコンデンサに直列接続され前記線間電圧が負の際
にその電圧が充電される第２のコンデンサと、前記第１
のコンデンサに充電される電圧の極性と第２のコンデン
サに充電される電圧の極性とが同方向になるように前記
線間電圧の各コンデンサへの充電回路を切り換える切換
手段とを備えて構成されていることを特徴とするもので
ある。

【０００７】

【作用】このように構成したインバータ式Ｘ線高電圧装
置は、その倍電圧整流回路が、たとえば三相交流電源か
らの三相の各線間電圧のそれぞれに対して、直列接続さ
れた第１のコンデンサと第２のコンデンサとを有し、線
間電圧が正の場合はその電圧が切換手段を介して前記第
１のコンデンサに充電されるようになる。この際の充電
は前記切換手段によって電圧の極性が一方向に定められ
るようになっている。

【０００８】そして、線間電圧が負の場合はその電圧が
前記切換手段を介して前記第２のコンデンサに充電され
るようになる。この際の充電は前記切換手段によって電
圧の極性が前記第１のコンデンサに充電された電圧の極
性と同方向になるように定められるようになっている。

【０００９】したがって、正負いずれかの電圧における
コンデンサへの充電による電圧の極性は一方の電圧にお
ける他の直列接続されたコンデンサへの充電による電圧
の極性と同方向であることから整流された電圧として形
成されることはもちろんであるが、直列接続体からなる
前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの両端には、
三相交流電源の一線間電圧に対して２倍の電圧が形成さ
れることになる。

【００１０】このことから、この倍電圧整流回路によっ
て形成された電源をインバータ回路に供給する場合、そ
の電流値が小さくなることから、該インバータ回路を構
成する素子の容量を小さくでき、ひいてはインバータ回
路それ自身を小型化することができる。そして、これに
ともない高電圧変圧器の巻数比を小さくでき、ひいては
高電圧変圧器それ自体を小型化することができる。

【００１１】また、倍電圧整流回路それ自身はコンデン
サとたとえば半導体スイッチング素子等で構成できる切
換手段とからなっていることから大型化せず比較的小さ
いものとして構成できることになる。

【００１２】

【実施例】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回路図である。

【００１３】同図において、まず、三相交流電源３０が
あり、この三相交流電源３０におけるｕ、ｖ、ｗの各相
から倍電圧整流回路２６に三相交流が供給されるように
なっている。

【００１４】この倍電圧整流回路２６は、まず、ｕ、ｖ
の線間電圧に対して次のような構成になっている。該線
間電圧が正の際にその電圧が充電されるコンデンサ３ｕ
ｖと、このコンデンサ３ｕｖに直列接続され前記線間電
圧が負の際にその電圧が充電されるコンデンサ３ｖｕ
と、前記コンデンサ３ｕｖに充電される電圧の極性とコ
ンデンサ３ｖｕに充電される電圧の極性とが同方向にな
るように前記線間電圧の各コンデンサ３ｕｖ、３ｖｕへ
の充電回路を切り換える切換手段とからなっている。そ
して、この切換手段は、サイリスタ１ｕｖ、１ｖｕ、２
ｕｖ、２ｖｕからなり、前記サイリスタ１ｕｖ、２ｕｖ
の点弧でコンデンサ３ｕｖへの充電がなされ、前記サイ
リスタ１ｖｕ、２ｖｕの点弧でコンデンサ３ｖｕへの充
電がなされるようになっている。

【００１５】また、ｖ、ｗの線間電圧に対して次のよう
な構成になっている。該線間電圧が正の際にその電圧が
充電されるコンデンサ３ｖｗと、このコンデンサ３ｖｗ
に直列接続され前記線間電圧が負の際にその電圧が充電
されるコンデンサ３ｗｖと、前記コンデンサ３ｖｗに充
電される電圧の極性とコンデンサ３ｗｖに充電される電
圧の極性とが同方向になるように前記線間電圧の各コン
デンサ３ｖｗ、３ｗｖへの充電回路を切り換える切換手
段とからなっている。そして、この切換手段は、サイリ
スタ１ｖｗ、１ｗｖ、２ｖｗ、２ｗｖからなり、前記サ
イリスタ１ｖｗ、２ｖｗの点弧でコンデンサ３ｖｗへの
充電がなされ、前記サイリスタ１ｗｖ、２ｗｖの点弧で
コンデンサ３ｗｖへの充電がなされるようになってい
る。

【００１６】さらに、ｗ、ｕの線間電圧に対して次のよ
うな構成になっている。該線間電圧が正の際にその電圧
が充電されるコンデンサ３ｗｕと、このコンデンサ３ｗ
ｕに直列接続され前記線間電圧が負の際にその電圧が充
電されるコンデンサ３ｕｗと、前記コンデンサ３ｗｕに
充電される電圧の極性とコンデンサ３ｕｗに充電される
電圧の極性とが同方向になるように前記線間電圧の各コ
ンデンサ３ｗｕ、３ｕｗへの充電回路を切り換える切換
手段とからなっている。そして、この切換手段は、サイ
リスタ１ｗｕ、１ｕｗ、２ｗｕ、２ｕｗからなり、前記
サイリスタ１ｗｕ、２ｗｕの点弧でコンデンサ３ｗｕへ
の充電がなされ、前記サイリスタ１ｕｗ、２ｕｗの点弧
でコンデンサ３ｕｗへの充電がなされるようになってい
る。

【００１７】なお、コンデンサ３ｕｖ、３ｖｕの直列接
続体、コンデンサ３ｖｗ、３ｗｖの直列接続体、および
コンデンサ３ｗｕ、３ｕｗの直列接続体のそれぞれは並
列接続され、これら各直列接続体の両端が倍電圧整流回
路２６の出力となっている。

【００１８】そして、このように構成された倍電圧整流
回路２６からの出力は直流リアクトル９とコンデンサ１
０とで平滑され、インバータ２７に入力されるようにな
っている。

【００１９】インバータ２７は、トランジスタ１１ない
し１４と、これら各トランジスタ１１ないし１４のそれ
ぞれに並列接続されたダイオード１５ないし１８とで構
成され、いわゆるフルブリッジインバータ回路からなっ
ている。そして、後述するベース駆動回路２５からの出
力が前記各トランジスタ１１ないし１４の各ベースに印
加されることにより、所定の周波数（三相交流電源３０
の交流周波数よりも大きい）を有する交流電圧を形成
し、この交流電圧が共振用コンデンサ１９を介して高電
圧変圧器２０の一次巻線に供給されるようになってい
る。

【００２０】そして、前記高電圧変圧器２０の二次巻線
からの出力は全波整流回路２１を介してＸ線管２３に印
加されるようになっている。

【００２１】また、前記Ｘ線管２３のアノードとカソー
ドとの間に印加される電圧（管電圧）を検出する抵抗２
２があり、この抵抗２２によって検出された管電圧に相
当する信号は管電圧制御回路２４に入力されるようにな
っている。

【００２２】この管電圧制御回路２４は管電圧設定値に
相当する信号（Ｘ線管電圧設定信号）が入力されたもの
となっており、前記抵抗２２からの出力信号とで比較さ
れるようになっている。そして、これらの値が一致する
ように制御信号がベース駆動回路２５を介して前記イン
バータ２７の各トランジスタ１１ないし１４のベースに
印加されるようになっている。

【００２３】次に、上述した構成からなるインバータ式
Ｘ線高電圧装置の動作について説明する。

【００２４】三相交流電源３０におけるｕ、ｖの線間電
圧ｅｕｖが正のときはサイリスタ１ｕｖとサイリスタ２
ｕｖとが点弧されてコンデンサ３ｕｖに充電がなされる
｛図２（ｂ）参照｝。そして、ｕ、ｖの線間電圧が負の
ときはサイリスタ１ｖｕとサイリスタ２ｖｕとが点弧さ
れてコンデンサ３ｖｕに充電がなされる｛図２（ｃ）参
照｝。これにより、直列接続されたコンデンサ３ｕｖと
３ｖｕとの両端には、三相交流電源におけるｕ、ｖの線
間電圧の２倍の電圧が充電されることになる。

【００２５】また、三相交流電源３０におけるｖ、ｗの
線間電圧ｅｖｗが正のときはサイリスタ１ｖｗとサイリ
スタ２ｖｗとが点弧されてコンデンサ３ｖｗに充電がな
される｛図２（ｄ）参照｝。そして、ｖ、ｗの線間電圧
が負のときはサイリスタ１ｗｖとサイリスタ２ｗｖとが
点弧されてコンデンサ３ｗｖに充電がなされる｛図２
（ｅ）参照｝。これにより、直列接続されたコンデンサ
３ｖｗと３ｗｖとの両端には、三相交流電源における
ｖ、ｗの線間電圧の２倍の電圧が充電されることにな
る。

【００２６】さらに、三相交流電源３０におけるｗ、ｕ
の線間電圧ｅｗｕが正のときはサイリスタ１ｗｕとサイ
リスタ２ｗｕとが点弧されてコンデンサ３ｗｕに充電が
なされる｛図２（ｆ）参照｝。そして、ｗ、ｕの線間電
圧が負のときはサイリスタ１ｕｗとサイリスタ２ｕｗと
が点弧されてコンデンサ３ｕｗに充電がなされる｛図２
（ｇ）参照｝。これにより、直列接続されたコンデンサ
３ｗｕと３ｕｗとの両端には、三相交流電源における
ｗ、ｕの線間電圧の２倍の電圧が充電されることにな
る。

【００２７】そして、これら各電圧は図２（ｈ）のよう
になり、リアクトル９およびコンデンサ１０によって平
滑された後インバータ回路２７に供給されることにな
る。

【００２８】一方、このインバータ回路２７には、ベー
ス駆動回路２５を介して管電圧制御回路２４からの制御
信号が入力され、この制御信号は該インバータ回路２７
を構成するトランジスタ１１ないし１４のベースに供給
されるようになっている。

【００２９】すなわち、所望の管電圧を設定し、Ｘ線開
始信号を与えると、それに基づき管電圧制御回路２４は
制御信号をベース駆動回路２５に出力するようになる。
ベース駆動回路２５は該制御信号を増幅してインバータ
２７を構成するトランジスタ１１ないし１４のベースに
出力するようになる。

【００３０】これにより、インバータ２７は、前記管電
圧を設定するための所定の周期でトランジスタ１１と１
４とを、そしてトランジスタ１２と１３とを、交互にオ
ン／オフするスイッチング動作が開始され、コンデンサ
とインダクタンスとで定められる振動周期の電流（共振
電流）が高電圧変圧器２０に流れるようになる。

【００３１】ここで、振動周期を定めるコンデンサとイ
ンダクタンスのうち、前記コンデンサは、高電圧変圧器
２０の一次巻線に直列接続された共振用コンデンサ１９
と高電圧変圧器２０の二次巻線の層間に存在する浮遊容
量となり、また前記インダクタンスは、高電圧変圧器２
０の漏洩インダクタンスと配線のインダクタンスとなっ
ている。

【００３２】トランジスタ１１、１４が駆動された所定
周期の半周期間内において、共振電流は、まず、トラン
ジスタ１１⇒共振コンデンサ１９⇒高電圧変圧器２０の
一次巻線⇒トランジスタ１４と流れ、前記半周期の１／
２時間経過後零になり、その後は逆方向にダイオード１
８⇒高電圧変圧器２０の一次巻線⇒共振コンデンサ１９
⇒ダイオード１５と流れるようになる。

【００３３】そして、トランジスタ１１、１４がオフ
し、次の半周期には、トランジスタ１２、１３がオンす
る。このため、共振電流は、トランジスタ１３⇒高電圧
変圧器２０の一次巻線⇒共振コンデンサ１９⇒トランジ
スタ１２と流れ、前記半周期の１／２時間経過後零にな
り、その後は逆方向にダイオード１６⇒共振コンデンサ
１９⇒高電圧変圧器２０の一次巻線⇒ダイオード１７と
流れるようになる。

【００３４】この高電圧変圧器２０の一次巻線を流れる
一次電流から高電圧変換器２０の励磁と二次巻線の浮遊
容量に流れる電流とを減じた交流電流が整流回路２１で
整流され、高電圧ケーブルの浮遊容量で平滑されてＸ線
管２３に印加されるようになる。

【００３５】ここで、管電圧検出用抵抗２２により検出
された実際の管電圧に対応した信号は管電圧制御回路２
４に入力され、設定管電圧信号とそれとの差が零となる
ように、インバータの動作周波数あるいはパルス幅を制
御するための信号が作成され、この信号はベース駆動回
路２５を介してトランジスタ１１ないし１４の各ベース
に入力されるようになる。これによって、次の周期にお
けるインバータ２７の動作周波数が補正され、管電圧が
設定値に対して正確に制御されることになる。

【００３６】以上説明した実施例によるインバータ式Ｘ
線高電圧装置によれば、その倍電圧整流回路２６が、三
相交流電源３０からの三相の各線間電圧のそれぞれに対
して、直列接続された第１のコンデンサと第２のコンデ
ンサとを有し、線間電圧が正の場合はその電圧が切換手
段（サイリスタで構成されている）を介して前記第１の
コンデンサに充電されるようになる。この際の充電は前
記切換手段によって電圧の極性が一方向に定められるよ
うになっている。

【００３７】そして、線間電圧が負の場合はその電圧が
前記切換手段を介して前記第２のコンデンサに充電され
るようになる。この際の充電は前記切換手段によって電
圧の極性が前記第１のコンデンサに充電された電圧の極
性と同方向になるように定められるようになっている。

【００３８】したがって、正負いずれかの電圧における
コンデンサへの充電による電圧の極性は一方の電圧にお
ける他の直列接続されたコンデンサへの充電による電圧
の極性と同方向であることから整流された電圧として形
成されることはもちろんであるが、直列接続体からなる
前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの両端には、
三相交流電源の一線間電圧に対して２倍の電圧が形成さ
れることになる。

【００３９】このことから、この倍電圧整流回路によっ
て形成された電源をインバータ回路に供給する場合、そ
の電流値が小さくなることから、該インバータ回路を構
成する素子の容量を小さくでき、ひいてはインバータ回
路それ自身を小型化することができる。そして、これに
ともない高電圧変圧器の巻数比を小さくでき、ひいては
高電圧変圧器それ自体を小型化することができる。

【００４０】また、倍電圧整流回路それ自身はコンデン
サとたとえば半導体スイッチング素子等で構成できる切
換手段とからなっていることから大型化せず比較的小さ
いものとして構成できることになる。

【００４１】上述した実施例では、ｕ、ｖ、ｗの各相の
相間電圧に対して、直列接続された一対のコンデンサと
切換手段を設けたものとなっている。しかし、これに限
定されることはなく、三相の線間電圧のうち少なくとも
二相の線間電圧においてなされても充分な効果が得られ
ることからこのようにしてもよい。

【００４２】図３は、その実施例として示したものであ
り、ｕ−ｖ、ｖ−ｗにおいて直列接続された一対のコン
デンサと切換手段を設けたものとなっている。このよう
な構成における前記図２と対応した動作図を図４に示し
ている。この図４における出力電圧｛図４（ｆ）参照｝
から明らかなように、充分効果的（電圧値および整流に
関して）な出力が得られていることが判明する。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置によれば、そ
れ自体を小型化することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置の一
実施例を示した回路図である。

【図２】図１のインバータ式Ｘ線高電圧装置の倍電圧整
流回路の動作を示したタイムチャートである。

【図３】本発明によるインバータ式Ｘ線高電圧装置の倍
電圧整流回路の他の実施例を示した回路図である。

【図４】図３に示す倍電圧整流回路の動作を示したタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

３０ 三相交流電源 ２６ 倍電圧整流回路 ２７ インバータ回路 ２０ 高電圧変圧器 ２３ Ｘ線管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相交流電源からの電源が供給される倍
   電圧整流回路と、この倍電圧整流回路からの電源が供給
   されるインバータ回路と、このインバータ回路からの出
   力が入力される高電圧変圧器と、この高電圧変圧器から
   の出力が全波整流回路を介して入力されるＸ線管とを備
   えてなり、前記倍電圧整流回路は、前記三相交流電源か
   らの三相の線間電圧のうち少なくとも二相のそれぞれの
   線間電圧に対して、該線間電圧が正の際にその電圧が充
   電される第１のコンデンサと、この第１のコンデンサに
   直列接続され前記線間電圧が負の際にその電圧が充電さ
   れる第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサに充電
   される電圧の極性と第２のコンデンサに充電される電圧
   の極性とが同方向になるように前記線間電圧の各コンデ
   ンサへの充電回路を切り換える切換手段とを備えて構成
   されていることを特徴とするインバータ式Ｘ線高電圧装
   置。