JP2005259486A - X ray high-voltage generator - Google Patents

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JP2005259486A JP2004068406A JP2004068406A JP2005259486A JP 2005259486 A JP2005259486 A JP 2005259486A JP 2004068406 A JP2004068406 A JP 2004068406A JP 2004068406 A JP2004068406 A JP 2004068406A JP 2005259486 A JP2005259486 A JP 2005259486A
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Jun Takahashi
順 高橋
Keiichi Chabata
圭一 茶畑
Hideki Uemura
秀記 植村
Hiroshi Takano
博司 高野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X ray high-voltage generator comprising a converter, an inverter, a high-voltage transformer, and a rectifier, and securing a stable power factor of the converter even if input AC-power-supply voltage changes. <P>SOLUTION: In the converter 3, two of a half bridge converter 30 and an asymmetric half-controlled bridge converter 31 are connected in parallel. Although the half bridge converter 30 has a good power factor and is stable, the power factor decreases when the input AC-power-supply voltage becomes large. A mixed bridge converter 31 has a harmonic content near a zero crossing point, accordingly, its power factor is slightly lower than that of the half bridge converter 30, however, the power factor does not decrease even when the input AC-power-supply voltage becomes large. So, it is changed to the half bridge converter 30 by an AC input below a reference value voltage. It shall be changed to the mixed bridge converter 31 by the ac input larger than reference value voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電源電圧が変化しても適正な力率で運転可能なＸ線高電圧装置に関する。   The present invention relates to an X-ray high voltage apparatus that can be operated at an appropriate power factor even when a power supply voltage changes.

Ｘ線高電圧装置は、単相商用交流電源をコンバータで直流化した直流出力をインバータで交流化し、これを高電圧変圧器で昇圧し、最後に昇圧出力を整流回路で直流化し、Ｘ線源へ供給するとのやり方を採用する。インバータでは、交流の振幅や周波数を種々変更することで電力制御をはかっている。通常、かかるインバータによる電力制御をはかってＸ線源へ高電圧を印加する、コンバータとインバータと高電圧変圧器と整流回路とより成る回路システムを、インバータ式Ｘ線高電圧装置と呼ぶ。   The X-ray high-voltage device converts the DC output of a single-phase commercial AC power source using a converter into AC using an inverter, boosts this with a high-voltage transformer, and finally converts the boost output into DC with a rectifier circuit. Adopt the method of supplying to. In the inverter, power control is performed by changing the amplitude and frequency of alternating current in various ways. Usually, a circuit system including a converter, an inverter, a high-voltage transformer, and a rectifier circuit that applies high voltage to the X-ray source by controlling power by the inverter is called an inverter-type X-ray high-voltage device.

インバータ式Ｘ線高電圧装置の従来例には、特許文献１、２がある。
特許第３４３１９８５号特許公報 特開平１１−２３３２８６号公開公報 この２つの特許文献１、２は、本件出願人によるものであり、いわゆる昇圧型と呼ばれるインバータ式Ｘ線高電圧装置である。 Patent Documents 1 and 2 are conventional examples of the inverter type X-ray high voltage apparatus.
Japanese Patent No. 3431985 These two Patent Documents 1 and 2 are an inverter type X-ray high voltage apparatus called a so-called step-up type.

コンバータは種類が多く、いかなるコンバータを採用するかの１つの要因に力率がある。力率とは、有効電力の皮相電力に対する割合であり、力率が大きい事は、より多くの有効電力を供給できるということを意味する。
然るに、力率は、商用交流電源の電圧の大きさによって変化する。従って、商用交流電源の電圧が予定配電電圧に比して大きかったり、小さかったりすると、力率も変化し、安定な電力の提供が、コンバータとインバータを介して得られないことになる。
例えば、国によっては単相２００Ｖ配電のはずが、２００Ｖを低下して配電されている事例や、逆に２００Ｖを越えて配電されている事例がある。従って、当初２００Ｖで予定していた力率がその実際の配電電圧によって変化する。これでは安定した力率運転ができない。 There are many types of converters, and one factor in determining which converter to use is power factor. The power factor is the ratio of the active power to the apparent power, and a large power factor means that more active power can be supplied.
However, the power factor varies depending on the voltage level of the commercial AC power supply. Therefore, when the voltage of the commercial AC power supply is larger or smaller than the planned distribution voltage, the power factor also changes, and stable power supply cannot be obtained via the converter and the inverter.
For example, in some countries, there should be single-phase 200V power distribution, but there are cases where power is distributed at a voltage lower than 200V, and vice versa. Therefore, the power factor initially planned at 200V varies depending on the actual distribution voltage. This does not allow stable power factor operation.

本発明の目的は、配電電圧等の交流電源電圧が規定の値と異なっても適正な力率でインバータ運転を可能にするインバータ式Ｘ線高電圧装置を提供するものである。   An object of the present invention is to provide an inverter type X-ray high voltage device that enables an inverter operation with an appropriate power factor even when an AC power supply voltage such as a distribution voltage is different from a specified value.

本発明は、交流電源電圧を入力として直流化をはかるコンバータと、コンバータ出力を制御しながら交流化するインバータと、インバータ出力を昇圧する高電圧変圧器と、この変圧器出力を整流して直流出力を得これをＸ線源に供給する整流回路と、上記交流電源電圧を検出する検出手段と、検出電圧と第１の基準電圧とを比較する判定手段と、を備えると共に、
上記コンバータは、上記第１の基準値以下の入力電源電圧で第１の規定の力率を持ち、この基準値より大きい入力電源電圧でこの第１の規定の力率よりも低下する力率となるハーフブリッジコンバータと、上記第１の基準電圧以上の入力電源電圧で、上記第１の規定の力率近傍の値である第２の規定の力率を持つ、混合ブリッジコンバータと、上記ハーフブリッジコンバータと混合ブリッジコンバータとのいずれか一方にコンバータを切替える切替え部材とを有し、
上記判定手段で、入力電源電圧が第１の基準電圧以下との判定であれば切替え部材によってハーフブリッジコンバータに切替え可能とし、入力電源電圧が第２の基準値よりも大きいとの判定であれば切替え部材によって混合ブリッジコンバータに切替え可能としたインバータ式Ｘ線高電圧装置を開示する。 The present invention relates to a converter that converts an AC power supply voltage into a direct current, an inverter that converts the output while controlling the converter output, a high-voltage transformer that boosts the inverter output, and a DC output that rectifies the transformer output. A rectifier circuit for supplying the power to the X-ray source, a detection means for detecting the AC power supply voltage, and a determination means for comparing the detection voltage with the first reference voltage,
The converter has a first prescribed power factor at an input power supply voltage less than or equal to the first reference value, and a power factor that falls below the first prescribed power factor at an input power supply voltage greater than the reference value. A half-bridge converter, a mixed bridge converter having an input power supply voltage equal to or higher than the first reference voltage and a second specified power factor that is a value in the vicinity of the first specified power factor, and the half bridge A switching member for switching the converter to either one of the converter and the mixed bridge converter;
If the determination means determines that the input power supply voltage is equal to or lower than the first reference voltage, the switching member can be switched to the half-bridge converter, and if the input power supply voltage is determined to be greater than the second reference value. An inverter type X-ray high voltage device that can be switched to a mixed bridge converter by a switching member is disclosed.

さらに本発明は、上記コンバータでのハーフブリッジコンバータと混合ブリッジコンバータとは、共通で使用する素子を共通化し、異なる個所相互を切替え部材によって切替えてコンバータ切替えをはかるものとしたＸ線高電圧装置を開示する。   Further, the present invention provides an X-ray high-voltage apparatus in which the half-bridge converter and the mixed-bridge converter in the above-mentioned converter share a common element and switch the different parts with a switching member to switch the converter. Disclose.

さらに本発明は、上記切替え部材の代わりに、切替えスイッチを設け、更に判定手段の出力を入力とする切替え制御部を設け、切替え制御部は、判定手段の出力が第１の基準電圧以下との判定出力であれば切替えスイッチによりハーフブリッジコンバータに自動切替え、判定手段の出力が第１の基準電圧よりも大きいとの判定出力であれば切替えスイッチにより混合ブリッジコンバータに自動切替えるものとしたＸ線高電圧装置を開示する。   Furthermore, the present invention provides a changeover switch that is provided with a changeover switch instead of the changeover member, and that further receives the output of the determination means. X-ray height that is automatically switched to a half-bridge converter by a changeover switch if it is a judgment output, and that it is automatically switched to a mixed bridge converter by a changeover switch if it is a judgment output that the output of the judgment means is greater than the first reference voltage. A voltage device is disclosed.

本発明によれば、配電電圧等による入力電源電圧が規定の値と異なっても、適正な力率を提供する。   According to the present invention, an appropriate power factor is provided even when an input power supply voltage due to a distribution voltage or the like is different from a specified value.

図１は、本発明のインバータ式Ｘ線高電圧装置の全体構成例を示す。この装置は、単相２００Ｖ商用電源１に接続された、電圧検出手段２、コンバータ３、コンデンサ４、インバータ５、コンデンサ６、高電圧発生装置７、負荷としてのＸ線源１１、判定手段１２、表示手段１３、より成る。
この装置では、コンバータ３で商用電源電圧を直流化し、インバータ５でその直流出力の電力制御をはかり、高電圧発生装置７で高圧化し、整流化し、Ｘ線源１１に高電圧を印加する。コンバータ３の直流制御及びインバータ５での交流出力の電力制御は、例えばＰＷＭ方式により行い、その目標値等は図示しない制御回路から与えられる。 FIG. 1 shows an example of the overall configuration of an inverter type X-ray high voltage apparatus of the present invention. This apparatus is connected to a single-phase 200V commercial power supply 1, a voltage detection means 2, a converter 3, a capacitor 4, an inverter 5, a capacitor 6, a high voltage generator 7, an X-ray source 11 as a load, a determination means 12, The display means 13 comprises.
In this apparatus, the commercial power supply voltage is converted into a direct current by the converter 3, the power control of the direct current output is performed by the inverter 5, the voltage is increased by the high voltage generator 7, rectified, and a high voltage is applied to the X-ray source 11. The DC control of the converter 3 and the power control of the AC output from the inverter 5 are performed by, for example, the PWM method, and the target value and the like are given from a control circuit (not shown).

高電圧発生装置７は、昇圧トランス８、整流回路９、コンデンサ１０より成り、トランス８で昇圧を行い、整流回路９で整流する。尚、コンデンサ１０は、出力電圧の平滑化に使用する。
更に、コンデンサ４はコンバータ出力電圧の安定化、コンデンサ６はトランス８の漏れインダクタンスと共振させる共振用に使用する。 The high voltage generator 7 includes a step-up transformer 8, a rectifier circuit 9, and a capacitor 10, boosts the voltage with the transformer 8, and rectifies the rectifier with the rectifier circuit 9. The capacitor 10 is used for smoothing the output voltage.
Further, the capacitor 4 is used for stabilizing the converter output voltage, and the capacitor 6 is used for resonance to resonate with the leakage inductance of the transformer 8.

コンバータ３は、電圧によって異なる力率を持つ、２つのコンバータが並列に接続されており、電圧検出手段２で商用電源電圧の電圧を検出し、これが上記２つのコンバータの何れに適したものであるかを判定手段１２で判定し、表示手段１３に表示させて作業者に確認させた上で、適した一方のコンバータへの切替えを、例えば、作業員の手動にて行う。   In the converter 3, two converters having different power factors depending on the voltage are connected in parallel, and the voltage detection means 2 detects the voltage of the commercial power supply voltage, which is suitable for any of the two converters. This is determined by the determination means 12, displayed on the display means 13, and confirmed by the operator, and then switching to one of the suitable converters is performed manually by an operator, for example.

図２は、コンバータ３の実施例を示す。コンバータ３は、ハーフブリッジコンバータ３０と混合ブリッジコンバータ３１との２つのコンバータを並列して持つ。そして、検出手段２の検出電圧値が予め定めたある規定値より小さい場合にはハーフブリッジコンバータ３０に切替え投入（ＯＮ）し、その規定値より大きい場合には混合ブリッジコンバータ３１に切替え投入（ＯＮ）するように、切替える。勿論、この際、他方のコンバータは遮断（ＯＦＦ）し、投入側のみが動作する。
ここで投入の具体例としては、結線の切替えであり、その事例は後述の図５、図６で示す。 FIG. 2 shows an embodiment of the converter 3. The converter 3 has two converters, a half-bridge converter 30 and a mixed bridge converter 31, in parallel. When the detection voltage value of the detection means 2 is smaller than a predetermined value, the half bridge converter 30 is switched on (ON). When the detection voltage value is larger than the predetermined value, the mixed bridge converter 31 is switched on (ON). ). Of course, at this time, the other converter is cut off (OFF), and only the input side operates.
Here, a specific example of input is switching of connection, and an example of this is shown in FIGS. 5 and 6 to be described later.

図３は、ハーフブリッジコンバータ３０の実施例を示す。このコンバータ３０は、直列化したＭＯＳＦＥＴ３６、３８、そのそれぞれの両端に設けたダイオード３７、３９、及びＦＥＴ３６、３８の直列の両端に並列に設けた並列コンデンサ４０と４１とより成る。ＦＥＴ３６、３８の制御は、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）制御回路３２が外部からの指令値を受けて行う。この指令値は、Ｘ線管への管電圧等により定める。
このコンバータ３０への電源は、商用交流電源３３、及びそれに並列な高調波除去用コンデンサ３４、昇圧用リアクトル３５より成る電源回路を介して提供される。提供先は、ＦＥＴ３６と３８との結線部分Ｃ及び直列コンデンサ４０と４１との結線部分Ｂである。ＭＯＳＦＥＴの代わりに、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）モジュールとすることもできる。 FIG. 3 shows an embodiment of the half bridge converter 30. The converter 30 includes MOSFETs 36 and 38 serialized, diodes 37 and 39 provided at both ends thereof, and parallel capacitors 40 and 41 provided in parallel at both ends of the FETs 36 and 38 in series. The FETs 36 and 38 are controlled by, for example, a PWM (pulse width modulation) control circuit 32 receiving a command value from the outside. This command value is determined by the tube voltage to the X-ray tube.
The power supply to the converter 30 is provided through a power supply circuit including a commercial AC power supply 33 and a harmonic removing capacitor 34 and a boosting reactor 35 in parallel therewith. The supply destination is a connection portion C between the FETs 36 and 38 and a connection portion B between the series capacitors 40 and 41. An IGBT (insulated gate bipolar transistor) module can be used instead of the MOSFET.

図４は、混合ブリッジコンバータ３１の実施例である。図３のハーフブリッジコンバータ３０との違いは、直列コンデンサ４０と４１との直列回路に並列に、直列接続のダイオード４２と４３とを設けたこと、及び電源回路の出力先が、コンデンサ４０と４１との結線部分ではなくダイオード４２、４３との結線部分Ａになっていること、である。
かかる図３、図４の回路を並列に設けておき、切替える代わりに、図３、図４の回路の共通部分は共通化し、異なる部分は、異なる部分として残しておき、この残した異なる部分を切替える実施例を図５に示す。 FIG. 4 shows an embodiment of the mixed bridge converter 31. 3 is different from the half-bridge converter 30 of FIG. 3 in that series-connected diodes 42 and 43 are provided in parallel to the series circuit of the series capacitors 40 and 41, and the output destination of the power supply circuit is the capacitors 40 and 41. The connection portion A is connected to the diodes 42 and 43, not to the connection portion.
3 and FIG. 4 are provided in parallel, and instead of switching, common parts of the circuits of FIG. 3 and FIG. 4 are made common, and different parts are left as different parts. An embodiment for switching is shown in FIG.

図５では、要素３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１が共通部分であり、異なる要素は直列化したダイオード４２、４３であり、コンバータの切替えは、新たに設けた切替えスイッチ５０によって行った例である。
即ち、電源回路の出力端の一方をスイッチ５０に接続し、コンデンサ４０と４１との結線部分につながる第１接点５０ａ、ダイオード４２と４３との結線部分につながる第２接点５０ｂ、のどちらかにスイッチ５０を切替えるようにした。接点５０ｂにつなげるとハーフブリッジコンバータ３０となり、接点５０ｂにつなげると混合ブリッジコンバータ３１となる。
このスイッチ５０の切替えは、手動で行う。手動で行う理由は、電源電圧の変動が日常的に生じているのではなく、地域や国によって規定の電源電圧に対して高い、低いの変動はあるものの、ある電圧値と定まっており、その地域や国での運転開始時や機械据付け時にどちらのコンバータで運転させるかを定めておけばよいためである。 In FIG. 5, elements 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, and 41 are common parts, and different elements are diodes 42 and 43 in series. In this example, the changeover switch 50 is provided.
That is, one of the output ends of the power supply circuit is connected to the switch 50, and is connected to either the first contact 50a connected to the connection portion between the capacitors 40 and 41, or the second contact 50b connected to the connection portion between the diodes 42 and 43. The switch 50 was changed over. When connected to the contact 50b, the half bridge converter 30 is formed. When connected to the contact 50b, the mixed bridge converter 31 is formed.
The switch 50 is switched manually. The reason for manual operation is that the fluctuation of the power supply voltage does not occur on a daily basis, but it is fixed to a certain voltage value, although there are high and low fluctuations relative to the specified power supply voltage depending on the region and country. This is because it is only necessary to determine which converter is to be operated at the start of operation in the region or country or when the machine is installed.

ここで、スイッチ５０を接点５０ａ側に切替えた場合、ダイオード４２と４３とがそのまま回路要素として残っており、悪影響があるかという点がある。結論として、ダイオード４２と４３は、ある逆電圧（図５の下端側が正ということ）以上の値でオン（導通）となる。ハーフブリッジコンバータの運転に支障はない。念のために、ダイオード４２と４３との両端を切り離す如き連動スイッチ（スイッチ５０との連動との意）を設けておくやり方もある。
ここでハーフブリッジコンバータは、相電流波形がほぼ正弦波であって、最小部品構成による高力率コンバータとして広く知られている。しかし、欠点は高力率動作できる電源電圧領域が狭いことである。一方、回路特性上混合ブリッジコンバータは、ゼロクロス付近でやや歪み（高調波成分が乗ることによる歪み）があるためハーフブリッジコンバータに比べて、ハーフブリッジコンバータの力率に対して近傍値ではあるが力率はやや劣るとの欠点を持つが、高力率動作できる電源電圧領域が広いとの特長がある。 Here, when the switch 50 is switched to the contact 50a side, the diodes 42 and 43 remain as circuit elements as they are, and there is a point that there is an adverse effect. In conclusion, the diodes 42 and 43 are turned on (conductive) at a value equal to or higher than a certain reverse voltage (the lower end side in FIG. 5 is positive). There is no problem in the operation of the half-bridge converter. As a precaution, there is also a method of providing an interlocking switch (meaning interlocking with the switch 50) that disconnects both ends of the diodes 42 and 43.
Here, the half-bridge converter is widely known as a high power factor converter having a minimum sine wave in the phase current waveform. However, the drawback is that the power supply voltage range in which high power factor operation is possible is narrow. On the other hand, the mixed bridge converter is slightly distorted near the zero cross due to circuit characteristics (distortion due to the addition of harmonic components), so it is close to the power factor of the half bridge converter compared to the half bridge converter. Although the rate is somewhat inferior, it has the feature that the power supply voltage range in which high power factor operation is possible is wide.

次に力率と切替えとの関係を説明する。
図６は、商用交流電源３３の電圧Ｖａｃと前記２つのコンバータでの力率の関係を示す図である。横軸が電圧Ｖａｃ（実効値）、縦軸が力率（％）であり、ハーフブリッジコンバータは、Ｖａｃ（１）で力率の低下が発生し、混合ブリッジコンバータＶａｃ（２）で力率の低下が発生する。Ｖａｃ（１）＜Ｖａｃ（２）である。力率の低下があると、高調波成分が増加し、コンバータ出力電圧不安定となる故に力率の低下は避けなければならない。そこで、以下の如き切替えを行う。ここで、Ｖａｃ（１）を第１の基準電圧、Ｖａｃ（２）を第２の基準電圧と呼ぶ。
Ｖａｃ≦Ｖａｃ（１）であれば、ハーフブリッジコンバータに切替えての運転（接点５０ａ側にＯＮ）。
Ｖａｃ（１）＜Ｖａｃ≦Ｖａｃ（２）であれば、混合ブリッジコンバータに切替えての運転（接点５０ｂ側にＯＮ）。
Ｖａｃ＞Ｖａｃ（２）であれば、力率は低下するが、そのまま混合ブリッジコンバータ運転（接点５０ｂ側にＯＮのまま）。しかし、力率低下が規定値以上であれば、別コンバータを取り付ける如き改良を行うこともある。 Next, the relationship between power factor and switching will be described.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the voltage Vac of the commercial AC power supply 33 and the power factor in the two converters. The horizontal axis is the voltage Vac (effective value) and the vertical axis is the power factor (%). In the half bridge converter, the power factor decreases in Vac (1), and the power factor in the mixed bridge converter Vac (2). A decrease occurs. Vac (1) <Vac (2). If there is a decrease in power factor, harmonic components increase and the converter output voltage becomes unstable, so a decrease in power factor must be avoided. Therefore, the following switching is performed. Here, Vac (1) is referred to as a first reference voltage, and Vac (2) is referred to as a second reference voltage.
If Vac ≦ Vac (1), the operation is switched to the half-bridge converter (ON on the contact 50a side).
If Vac (1) <Vac ≦ Vac (2), the operation is switched to the mixed bridge converter (ON on the contact 50b side).
If Vac> Vac (2), the power factor decreases, but the mixed bridge converter operation is continued as it is (it remains ON on the contact 50b side). However, if the power factor drop is equal to or greater than the specified value, an improvement may be made such as attaching another converter.

第１、第２の基準電圧Ｖａｃ（１）、Ｖａｃ（２）を説明する。
コンバータに関して、高力率動作可能で、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ、ダイオード等のパワーデバイスの信頼性を確保できる電源電圧Ｖａｃの条件は、下式となる。
ハーフブリッジコンバータの場合、
Ｖａｃ（１）×２√２＋α＜Ｖｄｃ＜Ｖｒａｔ×０．６
混合ブリッジコンバータの場合、
Ｖａｃ（２）×√２＋α＜Ｖｄｃ＜Ｖｒａｔ×０．６
ここで、Ｖｄｃとはコンバータの直流出力電圧、ＶｒａｔはＦＥＴなどのパワーデバイス定格電圧、αはリアクトルやパワーデバイス並びに配線等による電圧降下である。０．６とは、定常運転（実運転）を示すパラメータであり、通常は、定格値に対し０．５〜０．６６の値であり、その中間値を採用した。
２００Ｖ系電源の電圧範囲は、
２００（Ｖ）±１０％〜２４０（Ｖ）±１０％
であり、従って、１８０（Ｖ）〜２６４（Ｖ）となる。Ｖｒａｔ＝１２００（Ｖ）の場合、直流出力Ｖｄｃは、
Ｖｄｃ＜１２０（Ｖ）×０．６＝７２０（Ｖ）
となる。ここで、仮に、α＝０．１×Ｖａｃ（経験上のおおよその値）とすると、
Ｖａｃ（１）＜Ｖｄｃ／（２√２＋０．１）≒２４６（Ｖ）
Ｖａｃ（２）＜Ｖｄｃ／（√２＋０．１）≒４７５（Ｖ）
となる。
以上から、切替基準となる電圧Ｖａｃ（１）は、２３０（Ｖ）とし、それ未満の領域ではハーフブリッジコンバータ、２３０（Ｖ）〜２６４（Ｖ）の領域で混合ブリッジ、に切替える。ここで、Ｖａｃ（２）とは２４６（Ｖ）を指す。 First and second reference voltages Vac (1) and Vac (2) will be described.
With respect to the converter, the condition of the power supply voltage Vac that can operate at a high power factor and can ensure the reliability of power devices such as MOSFETs, IGBTs, and diodes is expressed by the following equation.
For half-bridge converters,
Vac (1) × 2√2 + α <Vdc <Vrat × 0.6
For mixed bridge converters:
Vac (2) × √2 + α <Vdc <Vrat × 0.6
Here, Vdc is a DC output voltage of the converter, Vrat is a power device rated voltage such as an FET, and α is a voltage drop caused by a reactor, a power device, wiring, or the like. 0.6 is a parameter indicating steady operation (actual operation), and is usually a value of 0.5 to 0.66 with respect to the rated value, and an intermediate value thereof is adopted.
The voltage range of the 200V power supply is
200 (V) ± 10% to 240 (V) ± 10%
Therefore, 180 (V) to 264 (V). When Vrat = 1200 (V), the DC output Vdc is
Vdc <120 (V) × 0.6 = 720 (V)
It becomes. Here, if α = 0.1 × Vac (approximate value in experience),
Vac (1) <Vdc / (2√2 + 0.1) ≈246 (V)
Vac (2) <Vdc / (√2 + 0.1) ≈475 (V)
It becomes.
From the above, the voltage Vac (1) serving as a switching reference is set to 230 (V), and is switched to a half bridge converter in a region below that, and to a mixed bridge in a region from 230 (V) to 264 (V). Here, Vac (2) refers to 246 (V).

図７〜図９は手動による切替えの構成例図を示す。図７は、ＩＧＢＴモジュール６０、６１、コンデンサ４０、４１であるコンデンサ素子６２、６３、ダイオード４２、４３であるダイオード素子６４、６５がそれぞれ平面的に配置され、各結合部材７０、７１、７２、７３、７４で電気結線がなされ、コンバータを構成している。各結合部は、ボルトで締結してある。
図７（イ）は、ハーフブリッジ型とした例であって、配線６６が結合部材７１にボルト締結し、切替え部材としての配線６７が結合部材７４にボルト締結した例である。配線６６と６７とが、図３や図５での電源回路との結合配線となる。尚、６８は配線を固定するクリート部であり、クリート部６８は締結部Ａ、Ｂから等距離に設定し、切替えの便をはかっている。
図７（ロ）は、混合ブリッジ型とした例であって、切替え部材としての配線６７を結合部材７３にボルト締結した。 7 to 9 show configuration examples of manual switching. 7 shows that IGBT modules 60 and 61, capacitor elements 62 and 63 which are capacitors 40 and 41, diode elements 64 and 65 which are diodes 42 and 43 are arranged in a plane, and each coupling member 70, 71, 72, Electrical connections are made at 73 and 74 to constitute a converter. Each joint is fastened with a bolt.
FIG. 7A is an example of a half-bridge type, in which the wiring 66 is bolted to the coupling member 71 and the wiring 67 as a switching member is bolted to the coupling member 74. The wirings 66 and 67 serve as coupling wirings to the power supply circuit in FIGS. Reference numeral 68 denotes a cleat portion for fixing the wiring. The cleat portion 68 is set at an equal distance from the fastening portions A and B to facilitate switching.
FIG. 7B is an example of a mixed bridge type, and a wiring 67 as a switching member is bolted to the coupling member 73.

図８は配線６７の代わりに又は配線６７の結合側を銅バー（切替え部材）８０にした例であり、図８（イ）が銅バー８０を部材７４とボルト締結し、図８（ロ）が銅バー８０を部材７３にボルト締結した例である。
図９はＬ字型金具を切替え部材として切替える例であり、図９（イ）が部材７４をＬ字型とした例、図９（ロ）が部材７３をＬ字型とした例である。 FIG. 8 shows an example in which the connecting side of the wiring 67 is replaced with a copper bar (switching member) 80, and FIG. This is an example in which the copper bar 80 is bolted to the member 73.
FIG. 9 shows an example in which the L-shaped metal fitting is switched as a switching member. FIG. 9A shows an example in which the member 74 is L-shaped, and FIG. 9B shows an example in which the member 73 is L-shaped.

以上の各実施例は、手動切替えの例であったが、自動切替えの実施例を図１０に示す。図１０は、判定手段１２の出力側に切替え制御部８１を設け、Ｖａｃ（１）以下か以上かによってスイッチ５２を自動切替えるようにしたものである。この実施例は、電圧変動が日常的に起こっている如き地域や国に採用する。   Each of the above embodiments is an example of manual switching, but an embodiment of automatic switching is shown in FIG. In FIG. 10, a switching control unit 81 is provided on the output side of the determination means 12 so that the switch 52 is automatically switched depending on whether Vac (1) or less. This embodiment is employed in regions and countries where voltage fluctuations occur on a daily basis.

本発明のインバータ式Ｘ線高電圧装置の実施の形態例図である。It is an example figure of an embodiment of an inverter type X-ray high voltage device of the present invention. 本発明のコンバータの構成例図である。It is a structural example figure of the converter of this invention. 本発明のハーフブリッジコンバータの構成例図である。It is a structural example figure of the half bridge converter of this invention. 本発明の混合ブリッジコンバータの構成例図である。It is a structural example figure of the mixed bridge converter of this invention. 本発明の図２、図３のコンバータを利用してのコンバータ構成例図である。FIG. 4 is a diagram showing a converter configuration example using the converters of FIGS. 2 and 3 according to the present invention. 本発明のコンバータ切替えのための、入力電源電圧Ｖａｃと力率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input power supply voltage Vac and power factor for converter switching of this invention. 本発明のコンバータ切替えの具体例図である。It is a specific example figure of converter switching of this invention. 本発明のコンバータ切替えの他の具体例図である。It is another example figure of the converter switching of this invention. 本発明のコンバータ切替えの他の具体例図である。It is another example figure of the converter switching of this invention. 本発明のコンバータ切替えの自動化をはかった構成例図である。FIG. 3 is a configuration example diagram in which converter switching according to the present invention is automated.

符号の説明Explanation of symbols

１ 商用交流電源
２ コンバータ
３０ ハーフブリッジコンバータ
３１ 混合ブリッジコンバータ
５ インバータ
５０ 切替えスイッチ
５０ａ、５０ｂ 接点
６６、６７ 配線
８０ 銅バー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial alternating current power supply 2 Converter 30 Half bridge converter 31 Mixed bridge converter 5 Inverter 50 Changeover switch 50a, 50b Contact 66, 67 Wiring 80 Copper bar

Claims (3)

交流電源電圧を入力として直流化をはかるコンバータと、コンバータ出力を制御しながら交流化するインバータと、インバータ出力を昇圧する高電圧変圧器と、この変圧器出力を整流して直流出力を得これをＸ線源に供給する整流回路と、上記交流電源電圧を検出する検出手段と、検出電圧と第１の基準電圧とを比較する判定手段と、を備えると共に、
上記コンバータは、上記第１の基準値以下の入力電源電圧で第１の規定の力率を持ち、この基準値より大きい入力電源電圧でこの第１の規定の力率よりも低下する力率となるハーフブリッジコンバータと、上記第１の基準電圧以上の入力電源電圧で、上記第１の規定の力率近傍の値である第２の規定の力率を持つ、混合ブリッジコンバータと、上記ハーフブリッジコンバータと混合ブリッジコンバータとのいずれか一方にコンバータを切替える切替え部材とを有し、
上記判定手段で、入力電源電圧が第１の基準電圧以下との判定であれば切替え部材によってハーフブリッジコンバータに切替え可能とし、入力電源電圧が第２の基準値よりも大きいとの判定であれば切替え部材によって混合ブリッジコンバータに切替え可能としたインバータ式Ｘ線高電圧装置。 A converter that converts the AC power supply voltage to DC, an inverter that converts the converter while controlling the converter output, a high-voltage transformer that boosts the inverter output, and rectifies the transformer output to obtain a DC output. A rectifier circuit for supplying to the X-ray source; a detecting means for detecting the AC power supply voltage; and a determining means for comparing the detected voltage with the first reference voltage;
The converter has a first prescribed power factor at an input power supply voltage less than or equal to the first reference value, and a power factor that falls below the first prescribed power factor at an input power supply voltage greater than the reference value. A half-bridge converter, a mixed bridge converter having an input power supply voltage equal to or higher than the first reference voltage and a second specified power factor that is a value in the vicinity of the first specified power factor, and the half bridge A switching member for switching the converter to either one of the converter and the mixed bridge converter;
If the determination means determines that the input power supply voltage is equal to or lower than the first reference voltage, the switching member can be switched to the half-bridge converter, and if the input power supply voltage is determined to be greater than the second reference value. An inverter type X-ray high voltage device that can be switched to a mixed bridge converter by a switching member. 上記コンバータでのハーフブリッジコンバータと混合ブリッジコンバータとは、共通で使用する素子を共通化し、異なる個所相互を切替え部材によって切替えてコンバータ切替えをはかるものとした請求項１のＸ線高電圧装置。   The X-ray high-voltage apparatus according to claim 1, wherein the half-bridge converter and the mixed bridge converter in the converter share a common element and switch the different parts with a switching member to switch the converter. 上記切替え部材の代わりに、切替えスイッチを設け、更に判定手段の出力を入力とする切替え制御部を設け、切替え制御部は、判定手段の出力が第１の基準電圧以下との判定出力であれば切替えスイッチによりハーフブリッジコンバータに自動切替え、判定手段の出力が第１の基準電圧よりも大きいとの判定出力であれば切替えスイッチにより混合ブリッジコンバータに自動切替えるものとした請求項１のＸ線高電圧装置。
In place of the switching member, a switching switch is provided, and a switching control unit is further provided that receives the output of the determination unit. The switching control unit is a determination output when the output of the determination unit is equal to or lower than the first reference voltage. 2. The X-ray high voltage according to claim 1, wherein the changeover switch automatically switches to a half-bridge converter, and if it is a determination output that the output of the determination means is greater than the first reference voltage, the changeover switch automatically switches to the mixed bridge converter. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011169702A (en) * 2010-02-17 2011-09-01 Fuji Electric Co Ltd Generator load testing device
CN102706912A (en) * 2012-06-21 2012-10-03 丹东奥龙射线仪器有限公司 High voltage generator of X-ray crystal orientating instrument
US10349507B2 (en) 2012-09-11 2019-07-09 Toshiba Medical Systems Corporation Medical apparatus and X-ray high voltage apparatus

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