SU841618A3 - Устройство питани дл диаг-НОСТичЕСКОй РЕНТгЕНОВСКОй уСТА-НОВКи бОльшОй МОщНОСТи - Google Patents

Description

ТОБОЙ схеме, состо щей из четырех тиристоров, четырех коммутационных конденсаторов, четырех возвратных диодов, и подключен к шинам питани  через индуктивно св занные коммутационные индуктивности 2.

Однако выход устройства нагружаетс  не только комплексным сопротивлением нагрузки, завис щим от установленных параметров рентгеновской трубки и по вл ющимс  на первичной обмотке высоковольтного или регулирующего трансформатора, но и неустановившимс  сопротивлением реактивного характера из-за переходного процесса, вызванного остаточной магнитной индукцией стального сердечника , при этом ток переходного процесса может в несколько раз превышать пиковое значение начального тока, обусловленного рентгеновской трубкой вследствие чего требуетс  переменна  энерги  коммутации.

Цель изобретени  - повьпиение КПД, т.е., при переменных услови х коммут ции нужно обеспечить передачу большо импульсной мощности при одновременном удовлетворении требований обоих режимов без излишнего увеличени  коммутационных потерь в установившемс  режиме, при этом ударна  нагрузка тиристоров схемы поддерживаетс  в рамках допустимых динамических нагрузок

Поставленна  цель достигаетс  тем что устройство питани  дл  диагностической рентгеновской установки большой мощности, содержащее блок инвертора , соединенный с источником посто нного тока, подключенный к выход инвертора регулировочный трансформатор , с которым соединены главный высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпр митель, нагруженный на по крайней мере, одну рентгеновскую трубку, блок управлени , соединенный с блоком инвертора, который выполнен по мостовой схеме, состо щей из четырех тиристоров, четырех коммутационных конденсаторов, четырех возвратных диодов, и подключен к шинам питани  через индуктивно св занные коммутационные катушки индуктивности, параллельно одному из тиристоров включена ветвь, состо ща  из последовательно соединенных п того тиристора , диода и активного резистора или двухполюсника с индуктивным импедансом , а между общей точкой п того тиристора, диода и шиной питани  включен дополнительный гас щий конденсатор .

Параллельно блоку инвертора включена ветвь, состо ща  из последовательно соединенных дополнительного тиристора, параллельной цепи, образованной гас щим конденсатором, зар жаемым от вспомогательного источника питани , и диодом, второй параллельной цепи, образованной конденсатором , резистором и гас щей катушкой индуктивности.

Блок инвертора обеспечивает стартстопную работу, при которой в режиме большой мощности вырабатываетс  на выходе целое число подсчитанных периодов напр жени , погрешность длительности которых зависит только от точности генератора- тактовой частоты , выполн ющего счет, вследствие чего исключаетс  погрешность, харакo терна  дл  цепи выдержки, примен емой в традиционных рентгеновских генераторах , особенно в диапазоне коротких выдержек.

Возможные пробои в высоковольтных

5 цеп х, перегрузка и короткие замыкани  в цеп х нагрузки, а также резкое понижение напр жени  питающей сети непосредст1 нно перед коммутацией импульсной нагрузки могут привести к нф дачной коммутации тиристоров

0 в ветв х инвертора, к перекрытию провод щего состо ни  тиристоров,что вызывает короткое замыкание между шинами питани  инвертора. В отличие от известных схем, примен ющих быст5 роплавкие предохранители дл  защиты полупроводников, в качестве защиты от состо ни  перекрыти  в предлагаемом устройстве инвертор снабжен электронной схемой защиты от перег0 рузок и коротких замыканий, котора  надежно защищает все элементы рентгеновского аппарата даже в неблагопри тных услови х работы. Така  эффективна  защита до сих пор не примен лась ни в одном известном рентгеновском аппарате.

Кроме того, дл  уменьшени  потерь в режиме просвечивани , соответствующем почти холостому ходу, блок инвертора дополнительно снабжен вып0 р мителем, служащим дл  питани  блока инвертора, также становитс  возможным переключение уровн  напр жени  без применени  сетевого трансформатора .

Источник посто нного тока предлагаемого устройства,подключенный к шинам питани  блока инвертора, представл ет собой составной трехфазный выпр мительный блок, в котором

O три диода и три тиристора образуют известную схему трехфазного выпр мительного моста, причем к общей точке трех диодов подключен дополнительный тиристорный ключ, между другим элект5 родом которого и общей точкой тиристоров моста, при совпадении пол рности , включён шунтирующий диод, К общей точке тиристорного ключа и шунтирую .щего диода подключен диод соответственной пол рности, другой электрод которого соединен с нулевым проводом сети. К обшей точке диодов и тиристорного ключа, а также к общей точке тиристоров моста подключен известный фильтр сглаживани  и накоплени , соето щий из дроссел  и конденсаторной батареи, а два полюса конденсаторной батареи подключены к шинам питани  инвертора. Составной блок выпр мител также соединен с общим блоком управлени .I

Управл юща  часть аппарата предназначена дл  обеспечени  заданной программа управл ющих сигналов дл  осуществлени  двойного режима работы новой тиристорной схемл, дл  работы в стартстопном импульсном режиме, а также дл  работы тиристоров дополнительных частей схемы.

На фиг. 1 - блок-схема устройства питани ; на фиг. 2 - принципиальна  схема блока инвертора устройства: на фиг. 3 - принципиальна  схема составного выпр мительного блока; на фиг.4 временные диаграммы электронного блока управлени .

Устройство питани  содержит трехфазную сеть с нулевым проводом 1, подключенную к мостовому выпр мителю 2 и через переключатель 3 режимов просвечивание-снимки - к блоку 4 фильтра сглаживани  и накоплени , выход которого соединен со входом блока 5 инвертора, выполненного по мостовой схеме, дополненного стартстопной схемой 6 и схемой 7 электронной защиты от коротких замлканий и перегрузок, при этом выход блока 5 инвертора через регулировочный трансформатор 8 (или в обход его подключен к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 9, вторичные обмотки которого соединены со входом по переменному току высоковольтного выпр мител  10, также собранного по мостовой схеме, выход .последнего соединен с рентгеновской трубкой 11. Действительное напр жение трубки 11 через делитель 12 воспринимаетс  блоком 13 электронного управлени , который в соответствии с режимом работы аппарата управл ет тиристорами выпр мител  2, переключател  3 режимов просвечивани снимки , блока 5 инвертора, стартстопной . схемы 6 и схемы 7 защиты от короткого замыкани .

. Блок 5 инвертора (фиг. 2) состоит из тиристоров 14 - 17, диодов 18 - 21, коммутационных конденсаторов 22 - 25 индуктивно св занных коммутационных катушек индуктивностей 26 и 27, а также дополнительно содержит тиристор 28, диод 29, двухполюсник 30 дл  ограничени  тока и гас щий конденсатор 31, что в совокупности , при включении параллельно одному из тиристоров, например 16 образует стартстопную cxeiviy.

Кроме того, параллельно общим точкам ветвей из тиристоров 14 и 15, а также 16 и 17, блок 5 инвертора дополнен последовательной цепочкой, Образованной гас щей катушкой 32

индуктивности, параллельным соединением конденсатора 33 и разр дного резистора 34, параллельным соединением гас щего конденсатора 35 и диода 36, преп тствующего перезар дке конденсатора , зар жающим конденсатор 35 вспомогательным блоком 37 питани , а также тиристором 38 дл  защиты от коротких замыканий, которые в целом образуют схему защиты от перегрузок и коротких замыканий.

.Инверторный блок рентгеновского аппарата работает следующим образом.

После подключени  напр жени  питани  под действием сигналов зажигани  блока 13 электронного управлени  в первом полупериоде вырабатываемого напр жени  зажигаетс  тиристор 15 моста и тиристор 28 стартстопной схемы 6 (относительное положение зажигающих импульсов во времени показано на диаграммах а-1 и а-3 фиг. 4).Таким образом, в первом полупериоде работы напр жение питани  подключаетс  к выходу блока 5 инвертора через двухполюсник 30 и диод 29, предохран   схему от образовани  опасно большого начального тока. В следующем полупериоде сигнал зажигани  поступает на тиристоры 14 и 17 (диаграмма а-4 и а-5 на фиг. 4), причем энерги  комт мутационных конденсаторов 23 и 24 через коммутационные индуктивности 27 и 26 гасит предварительно провод щие тиристоры 15 и 28, и на выходе инвертора 39 измен етс  пол рность напр жени . в следующих полупериодах сигнал зажигани  одновременно провод т уже тиристоры 15 и 16 или 14 и 17, управление которых показано соответственно на диаграммах а-2 и а-3 на фи г. 4 .

Вследствие ограничени  начального тока, образующегос  при переходном процессе включени , остановка блока 5 инвертора проводитс  всегда после выработки четного числа полупериодов , т.е. по окончании целого числа полных периодов напр жени , вырабатываемого инвертором, при этом остановка осуществл етс  либо по команде схемл, отсчитывающей предварительно установленное врем  выдержки, либо по другой команде останова в блок 13 управлени , вырабатывающий сигналы управлени  дл  тиристоров, зафиксированное врем  до окончани  актуального четного полупериода поступает сигнал команды Стоп. Под действием этого сигнгща в начале следующего нечетного полупериода сигнал зажигани  поступает только на тиристоры 16 и 28 (диаграммы а-1

Claims (2)

1. Q и а-2 на фиг. 4). Таким образом энерги  гас щих конденсаторов 22 и 23 запирает все тиристоры, останавлива  работу блока 5 инвертора, который возвращаетс  в исходное состо ние , т.е. все п ть тиристоров 14-17 и 28 ожидают следующей экспозиции в запертом состо нии. При помощи старт-стопной схемы 6 можно обеспечить коммутацию начального сверхтока переходного процесса, а также остановку блока 5 инвертора под нагрузкой., Схема 7 электронной защиты от коротких замыканий и перегрузок работает , следующим образом. / При коротком замыкании или перег ,рузке электронный блок 13 управлени  вырабатывает управл ющий сигнал дл  зажигани  тиристбра 38, который,использу  энергию, накопленную в гас щ конденсаторе 35, зар жаемом от вспомогательного блока питани  37, после зажигани  берет на себ  ток нагрузки блока 5 инвертора и врем  перезар д ки конденсаторов 33 и 35, обеспечива большой период времени дл  восстанов лени  запирающей способности тиристо ров 14 - 17 и 28. Одновременно элект ронный блок 13 управлени  запрещает сигналы зажигани  всех п ти тиристоров блока 5 инвертора, тиристоров мостового выпр мител  2, тиристора переключател  3 режима просвечивание-снимки , и к концу длительного времени запирани , обеспечиваемого электронной схемой 7 защиты, все тиристоры окажутс  запертыми. Электрон на  схема 7 защиты от коротких замыканий и перегрузок может быть выполнена настолько быстросрабатывающей что защищает не только сиЛовне полу , проводники от выхода из стро  под действием сверктока короткого замыкани , но даже преп тствует сгоранию быстроплавких предохранителей, защищающих полупроводники. Составной выпр мительный блок содержит выходы дл  трехфазной сети с нулевым проводом 1, мостовой выпр митель 2, переключатель 3 режимов просвечивание-снимки, блок 4 фильтра сглаживани  и накоплени . Мостовой выпр митель 2 (фиг. 3) состоит из тиристоров 40 - 42. и диодов 43-45, а переключатель 3 режимов просвечивание-снимки включает в себ  тиристор 46 и диод 47, при этом блок 4 фильтра сглаживани  и накоплени  состоит из шунтирующего диода 48, из сглаживающего дроссел  49 и накопительного конденсатора 50, Блок составного выпр мител  работает следующим образом. В режиме просвечивани , когда ток нагрузки на несколько пор дков ниже тока,в режиме снимков, блок работает как трехфазный трехтактный управл емой выпр митель, при этом каждый из тиристоров 40 - 42 периодически полу чает сигналы зажигани  при мен ющемс фазовом угле отсечки О, измеренном относительно начала отрицательного полупериода напр жени  подключе ной к данному тиристору фазы питающе сети. Таким образом, после включени  все тиристоры 40-42 начинают проводить ток со все большим углом проводимости (диаграмма 6-J на фиг. 4) и постепенно зар жают накопительный конденсатор 50. Зар д продолжаетс  до достижени  уровн  напр жени , необходимого дл  генерировани  предварительно заданной величины напр жени  рентгеновской трубки при просвечивании, в максимальном случае - до достижени  в момент t амплитудного значени  фазного напр жени  сети.Это состо ние продолжаетс  до прекращени  режима просвечивани  в момент t, причем уровень напр жени  во врем  просвечивани , т.е. соответствующий ему угол отсечки тиристоров , при необходимости может регулироватьс  во врем  работы. В режиме снимков после включени  блок составного выпр мител  совершает состо щий из нескольких стадий рабочий процесс согласно временным диаграммам 6-2 на фиг. 4. в первой стадии вплоть, до момента tj выпр митель, работа  как трехтактна  схема, благодар  сигналам зажигани  тиристоров 40 - 42, охватывающим увеличивающийс  угол провод щего состо ни , постепенно зар жает накопительный конденсатор 50 до амплитудного значени  фазного напр жени  питающей сети, после чего угол проводимости тиристоров на короткое врем  уменьшитс . Во второй стадии, начина  с момента t, тиристор 46 переключател  3 режимов прОсвечивание-снимки получает непрерывный управл ющий сигнал, при этом в схему включаетс  друга  половина моста, состо ща  из диодов 43 - 45, и отключаетс  диод 47, соедин ющий схему с нулевым проводом в режиме просвечивани , В момент t onHTb начинаетс  программа зажигани  тиристоров 40-42 расшир ющимис  импульсами, под действием которых накопительный конденсатор 50 подзар жаетс  до амплитудного значени  линейного напр жени  сети, В момент ъ -наступает последн   стади , обеспечивающа  режим сйимков, при котором угол проводимости тиристоров 40 - 42 измен етс  так, что под действием управл ющих сигналов , заполн ющих диапазон фазовых углов от 30 до 150, составной выпр митель работает также, как трехфазный шеститактный выпр мительный мост, Состо ние в режиме снимков рентгеновского питающего устройства, требующем болыиую мощность, продолжаетс  до его выключени  в момент Формула изобретени  1. Устройство питани  дл  диагнос тической рентгеновской установки большой мощности, содержащее блок инвертора , соединенный с источником посто нного тока, подключенный к выходу инвертора регулировочный трансформатор , с которым соединены главный высоковольтный трансформатор и высоковольтный выпр митель, нагруженный на, по крайней мере, одну рентгеновокую трубку, блок управлени , соеди .ненный с блоком инвертора, который выполней по мостовой схеме, состо щей из четырех тиристоров, четырех коммутационных конденсаторов, четырех возвратных диодов, и подключен к шинам питани  через индуктивно св занные коммутационные катушки индуктивности, отли чающеес   тем, что, с целью пов лшени 

   КПД, параллельно одному из тиристоров включена ветвь, состо ща  из. последовательно соединенных п того тиристора, диода и активного резистора или двухполюсника с индуктивным импедансом, а между обще.й точкой п того тиристора, диода и шиной питани  включен дополнительный гас щий конденсатор.
2. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч .аю ще е с   тем, что паргшлельно блоку инвертора включена ветвь, состо ща  из последовательно соединенных дополнительного тиристора, параллельной цепи, образованной гасщим конденсатором, зар жаемам от вспомогательного источника,и диодом второй параллельной цепи, образованной конденсатором, резистором и гас щей катушкой индуктивности.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Патент Франции 2072360, КЛ. Н 03 К 17/00, 29.10.71.

   2.Патент Франции 2073054, КЛ. Н 05 G -1/00, 29.10.71.

   О о

   iw А

   ifit А

   А7

   -W-п

   4в

   -о -

   а-;

   a-Z а-3 а-4 a-S

   35 -«

   -гг -Г/

   .Zff