Рентгеновский аппарат Советский патент 1983 года по МПК H05G1/32 

(54) РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ

Изобретение относится рентгенотехнике, а более конкретно к рентгеновским аппаратам, питание которых осуществляется выпрямленным высокочастотным напряжением.

Известен рентгеновский аппарат, содержащий сетевой выпрямитель, подключенный к нему тиристорный инвертор управляемый от задающего генератора через распределитель импульсов, подключенный к инвертору высокочастотный высоковольтный трансформатор, подключенный к вторичной обмотке трансформатора высоковольтный выпрямитель, подключенный к выпрямителю фильтр и рентгеновскую трубку, а также измеритель анодного напряжения и анодного тока и блок управления анодным напряжением и анодным током |l .

Недостатками данного аппарата . являются ограниченный диапазон регулирования анодного напряжения и ограниченное быстродействие регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является рентгеновский аппарат, содержащий сетевой выпрямитель, подключенные к нему два высокочастотных тиристорных инвертора, подключенные к инверторам высоковольтные

трансформаторы, высоковольтный выпрямитель, к которому подключены вторичные обмотки трансформаторов, подключенную к выпрямителю непосредственно или через сглаживающий фильтр рентгеновскую трубку, измеритель анодного напряжения, задающий генератор, два распределителя импульсов, к входу одного из которых генератор под10ключен непосредственно, а к входу другого - через блок регулируемой задержки, к которому подключен измеритель анодного напряжения, причем выходы распределителей подключены

15 к управляющим электродам тиристоров высокочастотных инверторов 2.

Недостатком известного аппарата является ограниченная скорость регулирования анодного напряжения, обуо20 ловленная ограничениями, накладывае1 ими на величину изменения угла сдвига фазы в течение одного периода выходного напряжения инверторов возможностью срыва работы инверторов.

25

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования анодного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновский аппарат,

30 содержащий сетевой выпрямитель, подключенные к нему два высокочастотных тиристорных инвертора, подключенные к инверторам высоковольтные трансФорматоры, высоковольтный выпрямител к которому подключены вторичные обмотки трансформаторов, подключенную к выпрямителю непосредственно или через сглаживающий фильтр рентгеновс кую трубку, измеритель анодного натряжения, задающий генератор, два «распределителя импульсов, к входу одного из которых генератор подключен непосредственно, а к входу дру-го го - через блок регулируемой задержки , к которому подключен измеритель анодного напряжения, причем выходы распределителей подключены к управляющим электродам тиристоров высокочастотных инверторов, дополнительно введены по меньшей мере одна измерительная обмотка, включенная на вторичной стороне одного из высоковольт ных трансформаторов, подключенный к измерительной обмотке блок выделения резонансной частоты, подключенны к тиристорам соединенного с указанны трансформатором инвертора блоки изме рения собственного времени отключени инвертора в положительной и отрицательный полупериоды напряжения, cxeMk ИЛИ, к выходам которой подключены выходы блоков измерения времен отключения, вычислительный блок для определения требуемого изменения рабочей частоты, к рабочим входам которого подключены выход блока выделе ния резонансной частоты, выход сие.темы ИЛИ и сигнальный выход блока задержки, установочными параметрами которого служат задаваемая величина скорости регулирования анодного на;пряжения и время восстановления тиристоров, и блок коррекции, к входам которого подключен выход блока ;Выделения резонансной частоты и выход вычислительного блока, а выход Которого подключен к дополнительным управляющим входам распределителей импульсов. Кроме того, между вычислительным блоком и блоком коррекции введен ве тильный элемент, пропускающий только сигнал отрицательного изменения частоты. На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого рентгеновского аппарата на фиг. 2 - напряжения на элементах инвертора. Рентгеновский аппарат содержит сетевой выпрямитель 1, подключенные к нему два тиристорных инвертора 2 и 3 и два высоковольтных трансформатора 4 и 5, вторичные обмотки б и 7 которых подключены к высоковольтному выпрямителю 8, подключенному через фильтр 9 и блок 10 измерения анодного напряжения к рентгеновской трубке 11.Управление работой инверторов 2 и 3 осуществляет схема, содержащая задающий генератор 12, два распределителя 13 и 14 импульсов, к одному из которых генератор 12 подключен непосредственно, а к другому через блок 15 регулируемой задержки, к регулирующему входу которого подключен выход блока 10 измерения анодного напряжения. Выходы распределителей 13 и 14 импульсов подключены к управляющим электродам тиристоров инверторов 2 и 3. Кроме того, в рентгеновский аппарат введены измерительная обмотка 16, включенная на вторичной стороне трансформатора 4, подключенный к ней блок 17 выделения резонансной частоты, блоки 18. и 19 измерения собственного времени отключения инвертора в положительный и отрицательный полупериоды напряжения, подключенные к тиристорам инвертора 2, схема ИЛИ 20, к входам которой подключены выходы блоков 18 и 19, вычислительный блок 21 для определения требуемого измерения рабочей частоты параметрического типа, к входам которого подключены выход блока 17 выделения резонансной частоты, выход схемы ИЛИ 20 и сигнальный выход блока 15 регулируемой задержки, блок 22 коррекции частоты, к входам которого подключены выходы блока 17 выделения резонансной частоты и через вентильный-элемент 23 выход вычислительного блока 21. Выход блока 22 коррекции подключен к управляющим входам распределителей 13 и 14 импульсов. При этом в качестве параметров, используемых для установки вычислительного блока, служат задаваемая скорость регулирования анодного напряжения (dU/dt A) и время восстановления тиристоров ( ъоссг Рентгеновский аппарат работает следующим образом. Сетевое напряжение выпрямляется сетевым выпрямителем 1 и поступает на тиристорные инверторы 2 и 3, которые управляются импульсами, поступающими с распределителей 13 и 14 импульсов со сдвигом фаз, задаваемым блоком 15 регулируемой задержки в зависимости от установки анодного напряжения. Выходные напряжения инверторов 2 и 3 усиливаются трансформаторами 4 и 5 и поступают с их вторичных обмоток б и 7 на вход высоковольтного выпрямителя 8, с которого это выпрямленное напряжение через фильтр 9 подается на рентгеновскую трубку 11. При включении высокого напряжения и при глубоком регулировании анодного напряжения возникает ситуация, когда за один полупериод бывает невозможно получить требуемое изменение угла фазового сдвига между выход ными напряжениями тиристорных инвер торов 2 и 3. Это объясняется следующими причинами. На фиг. 2 показаны активная составляющая напряжения 24 на выходе инвертора 2 и напряжение 25 диагонал инвертора, которое сдвинуто по фазе относительно напряжения 24 (запаздаг вает относительно него). Изменение напряжения на отключенном в этот положительный полупёриод выходного напряжения тиристоре инвертора показано кривой 26, из которой видно, что изменение полярности напряжения на отключенном тиристоре происходит в момент времени t, которое называет ся собственным временем отключения . инвертора. В течение этого времени тиристору прикладывается отрицательное напряжение, запирающее его. Каждый тиристор обладает собственным временем восстановления которое для нормальной работы инвертора должно быть меньше t, т. е ПР этом допустимая задер |Ка t3 напряжения, которую можно произвести за один полупериод напряжения не может превышать величины (t вос так как в противном случае происходит пробой отключенного тиристора и срыв инвертора. В результате этого, если требуемое t, (tx -tgocci). то регулирование не может быть произведено за один полупериод.. В аппарате в указанных случаях производится изменение рабочей частоты инверторов одновременно с введением задержки, обуславливающей фазовый сдвиг между выходными напряжениями инверторов. Как известно, при наличии сложения выходных синусоидальных напряжений равной амплитуды Uo и со сдви гом фаз tp амплитуда результирующего напряжения Up равна Up ZUaCOS . Изменение этого амплитудного значения Up во времени, которое и является скоростью регулирования анодного напряжения, равно dUp .п sincr/2. . (2) dt . а Задавая линейный закон изменения C(k , т.е. где об можно трактовать как среднюю скорость изменения угла сдвига за полупериод (Тй/2} выходного напря- жения, т. е. Где U ip - изменение угла сдвига за полупериод, получим л ф может иметь положительные или отрицательные значения dUp 2иа5 пЧ/2.йф -2{ U sinP/.,ACf. 1Г То Из формулы dU вытекает cp /2foOa5.nf/2. Соответствугацая углу д f задержка t.j равна , ЬЗЬО °Чо-360° Если t3(tx -teoccr) то величину ( -tgoccr) At необходимо отрабатывать за счет изменения рабочей частоты инверторов. Это изменение частоты приводит к тому, что полупёриод напряжения должен быть равен Т - 8 Из выражения 8 получим Т д t.: (9) Поскольку i -, то 1 Г . (10) 7-r 2ut---lU2fo&t) . .... . о 0 .1 Из выражений б , 7 и 11 лучаем 360.2 oUaS in4/ Boccт dUp/dt lo-360°-Uaein4/2 «° Поскольку ig-tn fb соответствует собственному углу отключения инвертора,, а fp-tg - углу восстановления тиристоров и с учетом dU/dt A из формулы (12) получаем Таким образом, для определения отосительного изменения частоты неободимо знать резонансную частоту нверторов t(5 текущее значение угла двига (f ., собственное время отклюения t, время восстановления тирисоров tjgpij H скорость регулирования нодного напряжения dUp/dt. Величина tgj f-является известной для тиристоров, а величина dUp/dt задаваемым параметром. Расчет реличины-Ь4/-{ в генераторе производит вычислительный блок 21, на входы Гкоторого в соответствующий полупериод поступают сигналы от одного из блоков 18 и 19 измерения собственного времени отключения инвертора, сигнал с блока 17 выделения резонансной частоты и текущее значение угла сдвига с сигнального выхода блока 15 введения регулируем задержки. Параметрически в блок 21 вводятся величины dUp/dt и IBOCCT Между блоком 21 и блоком 22 корр ции, который производит определение действующего значения рабочей частоты инверторов и управление работо распределителей 13 и 14, может быть введена вентильная схема 23, пропус кающая- сигнал с вычислительного бло ка 21, который соответствует только уменьшению рабочей частоты..Это поз воляет предотвратить возможность вхождения инверторов в критический режим работы. Таким образом, предлагаемый аппа рат обеспечивает возможность регулирования анодного напряжения с любой Заданной заранее скоростью. Формула изобретения 1. Рентгеновский аппарат, содержащий сетевой выпрямитель, подклюценные к нему два высокочастотных тиристорных инвертора, подключенных к инверторам высоковольтные трансформаторы, высоковольтный выпрямитель, к которому подключены вторичные обмотки трансформаторов, подключенную к выпрямителю непосредст.венно или через сглаживающий фильтр рентгеновскую трубку, измеритель анодного напряжения, задающий генератор, два распределителя импульсов, к входу одного из которых ге.нератор подключен непосредственно а к входу другого - через блок регу лируемой задержки, к которому подключен измеритель анодного напряжения, причем выходы распределите- лей подключены и управляющим электродам тиристоров высокочастотных инЬерторов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования анодного напряжения, в него дополнитель-но введены по меньшей мере одна измерительная обмотка, включенная на вторичной стороне одного из высоковольтных трансформаторов, подключенный к измерительной обмотке блок выделения резонансной частоты, подключенные к тиристорам, соединенного с указанным трансформатором инвертора блоки измерения собственного времени отключения инвертора в положительный и отрицательный полупериоды напряжения, схема ИЛИ, к входам которой подключены выходы блоков измерения времен отключения, вычислительный блок для определения требуемого изменения рабочей частоты, к рабочим входам которого подключены выход блока выделения резонансной частоты, выход схемы ИЛИ и сигнальный выход блока задержки, установочными параметрами которого служат задаваемая величина скорости регулирования анодного напряжения и время восстановления тиристоров, и блок коррекции, к входам которого подключены выход блока выделения резонансной частоты и выход вычислительного блока, а выход которого подключен к дополнительным управлякяцим входам распределителей импульсов. 2. Аппарат по п. 2, отличающийся тем, что между вычислительным блоком и блоком коррекции введен вентильный элемент, пропускающий только сигнал отрицательного изменения частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Выложенная заявка ФРГ 2128248, опублик. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР По заявке №.2800751/18-25, кл. Н 05 G 1/32, 1979 (прототип).