JPH0620792A - インバータ式ｘ線高電圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】三相交流２００Ｖ電源を使用した場合でも小型
で安価な大容量のインバータ式Ｘ線高電圧装置を提供す
ることにある。 【構成】三相交流電源７のＵ−Ｖ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕ線間
電圧をそれぞれ充電するコンデンサ３をサイリスタ１、
２を介して少なくとも２つ直列接続し、サイリスタ１、
２によりコンデンサ３を一定方向から充電して、コンデ
ンサ３の両端電圧をインバータ回路１０の入力電圧とし
たものである。 【効果】三相２００Ｖ電源を使用する場合に昇圧チョッ
パ回路や昇圧変圧器を使用せずサイリスタ１、２とコン
デンサ３よりなる倍電圧整流回路８によりインバータ回
路１０の入力電圧を高くすることができるため、インバ
ータ回路１０の電流が低減できさらに高電圧変圧器の巻
数比を半減でき、装置を小型で経済的にできる。

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、特にインバータ回路の入力電圧を昇圧する
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型で高性能のＸ線高電圧装置として、
近年では電力用半導体素子を用いたインバータ式Ｘ線高
電圧装置が使用されている。これは、単相あるいは三相
の交流電源電圧を整流して直流電圧に変換し、インバー
タ回路で高周波の交流電圧に変換し、この電圧を高電圧
変圧器で昇圧して整流しＸ線管に印加するものである。
また、インバータ式Ｘ線高電圧装置では装置の小型化つ
まりインバータ回路と高電圧変圧器の小型化が要求され
ており、このためインバータ回路及び高電圧変圧器の入
力電圧を高くして、インバータ回路の電流を小さくし高
電圧変圧器の巻数比を小さくする必要があった。

【０００３】従来の単相２００Ｖ電源では、交流電源電
圧を倍電圧整流し、インバータ入力電圧を全波整流時の
約２倍に昇圧していた。また、三相２００Ｖ電源では整
流回路によって昇圧する回路方式がないため、既設の２
００Ｖ電源設備を４００Ｖ電源に変更するか、あるいは
昇圧変圧器で２００Ｖから４００Ｖに昇圧しこの電圧を
全波整流するか、または昇圧チョッパ回路によりインバ
ータ入力電圧を昇圧していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置の三相２
００Ｖ電源の場合では、昇圧チョッパ回路や昇圧変圧器
を別に設けていた。しかし、この昇圧チョッパ回路では
トランジスタや絶縁ゲート形バイポーラトランジスタの
ような大容量の自己消弧形半導体スイッチング素子とそ
の制御回路や、リアクトルやコンデンサのような複数の
大型受動部品を必要としており、また昇圧変圧器では交
流電源と同程度の容量の変圧器を必要とするため高価で
大型なものとなっていた。また、２００Ｖ電源を４００
Ｖ電源に変更する場合には、その改造費用が莫大なもの
となっていた。

【０００５】そこで本発明の目的は、三相交流２００Ｖ
電源を使用した場合でも小型で安価な大容量のインバー
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】上記目的を達成するため
に、三相交流電源の出力電圧を整流する第一の整流回路
と、この第一の整流回路の出力電圧を平滑する平滑回路
と、この平滑回路の出力電圧を高周波交流に変換するイ
ンバータ回路と、このインバータ回路の出力電圧を昇圧
する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の出力電圧を整
流する第二の整流回路と、この第二の整流回路の出力電
圧を印加してＸ線を照射するＸ線管とを有するインバー
タ式Ｘ線高電圧装置において、前記三相交流電源のＵ−
Ｖ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕ線間電圧をそれぞれ充電するコンデ
ンサを前記第一の整流回路を介して少なくとも２つ直列
接続し、前記第一の整流回路によりこの複数のコンデン
サを一定方向から充電して、コンデンサの両端電圧をイ
ンバータ回路の入力電圧としたものである。

【０００７】

【作用】三相交流電源の各線間に整流回路を介して設け
たコンデンサには、各線間の正の極性の電圧のみを充電
するので、コンデンサには直流の電圧が充電される。そ
して、このコンデンサは２つまたは３つ直列接続されて
いるため、インバータの入力電圧は交流電源電圧の２〜
３倍の直流電圧となる。これにより、三相２００Ｖの場
合に昇圧変圧器等を設けることなく入力電圧を昇圧でき
るため、装置全体を小型で安価にすることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５により
説明する。図１は本発明の一実施例を示す回路図、図２
は図１における倍電圧整流回路の入力及び出力電圧を示
す波形図である。１及び２は三相交流電源７から各線間
電圧が正の時のみコンデンサ３に充電させるサイリスタ
で三相交流電源７からの電圧はサイリスタ１、コンデン
サ３、サイリスタ２を通り充電される。３は正の線間電
圧を充電するコンデンサ、８はサイリスタ１、２及びコ
ンデンサ３から形成される倍電圧整流回路、９は倍電圧
整流回路８からの出力電圧を平滑する平滑回路、１０は
平滑回路９からの出力電圧を高周波交流に変換するイン
バータ回路でトランジスタ１１ａ〜１１ｄとこのトラン
ジスタ１１ａ〜１１ｄに逆並列接続されたダイオード１
２ａ〜１２ｄとで構成されたフルブリッジインバータ回
路である。

【０００９】１９はインバータ回路１０に直列接続した
共振コンデンサ、２０は高電圧変圧器、２１は高電圧変
圧器２０からの交流電圧を直流に変換する整流回路、２
２はインバータ回路１０に管電圧をフィードバックする
管電圧検出抵抗、２３はＸ線管、２４はインバータ回路
１０を一定動作させるための電圧制御回路、２５はイン
バータ回路１０のトランジスタ１１を動作させるベース
ドライブ回路である。

【００１０】まず、インバータ式Ｘ線高電圧装置の動作
を説明する。最初に被検体へ照射するＸ線の条件を設定
するが、本実施例では管電圧のみの設定、制御を示す。
そして、所望の管電圧を設定しＸ線曝射信号を与える
と、管電圧設定信号により電圧制御回路２４はインバー
タ回路１０を制御する信号をベースドライブ回路２５へ
送り、ベースドライブ回路２５で増幅しインバータ回路
１０のトランジスタ１１のベースへ出力する。

【００１１】すると、インバータ回路１０は管電圧を設
定するため所定の周期でトランジスタ１１ａと１１ｄ及
びトランジスタ１１ｂと１１ｃとを交互にオン、オフす
るスイッチング動作を開始し、コンデンサとインダクタ
ンスとで決定さ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。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、コンデンサは高電圧変
圧器２０の一次巻線に直列接続した共振コンデンサ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
量であり、インダクタンスは高電圧変圧器２０の漏洩イ
ンダクタンスと配線のインダクタンスである。

【００１２】トランジスタ１１ａ、１１ｄ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１１ａ→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１１ｄの回路を共振周波数の
弧を描いて流れ、半周期の１／２時間経過後に零にな
り、今度はダイオード１２ｄ→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１２ａの回路を
流れる。そして、トランジスタ１１ａ、１１ｄがオフし
次の周期にはトランジスタ１１ｂ、１１ｃがオンし、前
述と同様に共振電流が流れる。

【００１３】この高電圧変圧器２０の一次巻線を流れる
一次電流から、高電圧変圧器２０の励磁電流と二次巻線
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。そして、管電圧検出抵抗２
２により実際の管電圧を検出し、これに対応する信号を
電圧制御回路２４に入力し、設定管電圧信号と検出管電
圧信号との差が零となるようにインバータ回路１０の動
作周波数あるいはパルス幅を制御し、この制御信号をベ
ースドライブ回路２５を介してトランジスタ１１に入力
する。これで、次の周期におけるインバータ回路１０の
動作周波数が補正され管電圧設定値に対し正確に制御さ
れる。

【００１４】次に本実施例の倍電圧整流回路８の動作を
説明する。三相交流電源７ｕ、７ｖ、７ｗの各相から倍
電圧整流回路８に図２（ａ）のような三相交流電力を供
給する。そして、三相交流電源７ｕと７ｖの線間電圧が
正のときにサイリスタ１ｕと２ｖを点弧して図２（ｂ）
のようにコンデンサ３ｕに充電され、三相交流電源７ｖ
と７ｗの線間電圧が正のときにサイリスタ１ｖを２ｗを
点弧して図２（ｃ）のようにコンデンサ３ｖに充電さ
れ、さらに三相交流電源７ｗと７ｕの線間電圧が正のと
きにサイリスタ１ｗと２ｕを点弧して図２（ｄ）のよう
にコンデンサ３ｗに充電される。これらのコンデンサ３
は直列に接続されており、この両端電圧をインバータ回
路１０の入力電圧ｅ_dcとしてリアクトルとコンデンサと
からなる平滑回路９で平滑すると、図２（ｅ）のように
各線間電圧の約３倍の電圧となる。この入力電圧ｅ_dcは
各相のサイリスタ１または２、もしくは双方のサイリス
タのゲート位相角を制御することにより可変が可能とな
っている。

【００１５】また、透視時のように管電流の小さい領域
で管電圧を低くするにはインバータ入力電圧ｅ_dcを小さ
くすればよい。例えば、ｖ相のサイリスタ１ｖ、２ｖを
非導通にして三相交流電源７ｕと７ｗの線間電圧をサイ
リスタ１ｕと２ｗ及び１ｗと２ｕにより全波整流するこ
とにより、細かい電圧設定が可能となる。このように使
用しない場合には図３に示すようにコンデンサ３への入
力側のサイリスタをダイオード４に置き換えてもインバ
ータ入力電圧を昇圧することができる。

【００１６】次にコンデンサを２個使用したときの実施
例を図４及び図５を用いて説明する。これは、三相交流
電源７ｕと７ｖ及び７ｖと７ｗの線間にそれぞれコンデ
ンサ６ｕ、６ｗを設け、三相交流電源７ｕとコンデンサ
６ｕとの間及び三相交流電源７ｗとコンデンサ６ｗとの
間にそれぞれサイリスタ５ｕ、５ｗを設けている。そし
て、三相交流電源７ｕと７ｖの線間電圧をサイリスタ５
ｕで半波整流してコンデンサ６ｕに図５（ｂ）のような
電圧を充電し、三相交流電源７ｖと７ｗの線間電圧をサ
イリスタ５ｗで半波整流してコンデンサ６ｗに図５
（ｃ）のような電圧を充電し、このコンデンサ６ｕ、６
ｗの両端電圧ｅ₀をインバータ入力電圧として用いる。

【００１７】これにより、三相２００Ｖ電源を使用する
場合に昇圧チョッパ回路や昇圧変圧器を使用せず倍電圧
整流回路８によりインバータ回路１０の入力電圧を高く
することができるため、インバータ回路１０の電流が低
減できさらに高電圧変圧器の巻数比を半減でき、装置を
小型で経済的にできる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、三相交流電源の線間電
圧をそれぞれコンデンサで充電しこれらのコンデンサの
両端電圧をインバータ回路の入力電圧とするため、イン
バータ入力電圧を三相交流電源の約２〜３倍程度に昇圧
できる。これにより、インバータ回路の電流を低減で
き、また、高電圧変圧器の巻数比を半減できるので、装
置全体を小型化及び安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサを３つ使用した実施例を示
す回路図

【図２】図１における倍電圧整流回路の入力及び出力電
圧を示す波形図

【図３】コンデンサを３つ使用した他の実施例を示す回
路図

【図４】コンデンサを２つ使用した実施例を示す回路図

【図５】図４における入力及び出力電圧を示す波形図

【符号の説明】

１ サイリスタ ２ サイリスタ ３ コンデンサ ４ ダイオード ５ サイリスタ ６ コンデンサ ７ 三相交流電源 ８ 倍電圧整流回路 ９ 平滑回路 １０ インバータ回路 １９ 共振コンデンサ ２０ 高電圧変圧器 ２１ 整流回路 ２２ 管電圧検出抵抗 ２３ Ｘ線管 ２４ 電圧制御回路 ２５ ベースドライブ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三相交流電源の出力電圧を整流する第一の
   整流回路と、この第一の整流回路の出力電圧を平滑する
   平滑回路と、この平滑回路の出力電圧を高周波交流に変
   換するインバータ回路と、このインバータ回路の出力電
   圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の出力
   電圧を整流する第二の整流回路と、この第二の整流回路
   の出力電圧を印加してＸ線を照射するＸ線管とを有する
   インバータ式Ｘ線高電圧装置において、前記三相交流電
   源のＵ−Ｖ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕ線間電圧をそれぞれ充電す
   るコンデンサを前記第一の整流回路を介して少なくとも
   ２つ直列接続し、前記第一の整流回路によりこの複数の
   コンデンサを一定方向から充電して、コンデンサの両端
   電圧をインバータ回路の入力電圧としたことを特徴とす
   るインバータ式Ｘ線高電圧装置。