JPH0696894A - インバータ式ｘ線高電圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】過電流が発生したときに確実にスイッチング素
子の破壊を防ぐことにある。 【構成】駆動回路３より端子間電圧を入力して比較回路
１１によりアーム短絡による過電流を検出し、センサ１
０よりインバータ出力電流を入力して第二の比較回路１
２により負荷回路による過電流を検出する。そして、こ
の比較回路１１あるいは第二の比較回路１２でそれぞれ
の基準値と比較され、測定値の方が大きければ駆動回路
３へ信号を出力しＩＧＢＴ２の動作を停止させる。 【効果】アーム短絡、負荷短絡による過電流をそれぞれ
別々に検出するため、確実に過電流を検出できＩＧＢＴ
２の破壊を防ぐことができる。

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、特に負荷回路への過電流によるスイッチン
グ素子の破壊防止の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータ式Ｘ線高電圧装置は、図５に
示すように直流電源電圧を高周波交流に変換するインバ
ータ回路４と、このインバータ回路４の出力電圧を昇圧
する高圧変圧器７と、この高圧変圧器７の出力電圧を整
流する高圧整流器８と、この高圧整流器８の出力電圧が
印加されるＸ線管９とを有して構成されている。

【０００３】そして、このインバータ回路は近年大電力
化、高周波化の傾向にあり、大容量で高速でスイッチン
グ可能なスイッチング素子へと変化してきている。これ
に伴い過電流も大電流となってきており、過電流をいち
早く検出しスイッチング素子を高速かつ安全に停止さ
せ、スイッチング素子を保護することが必要不可欠とな
ってきている。

【０００４】また、この過電流には、インバータ回路の
直列接続体のスイッチング素子が同時に導通して発生す
るもの（以下、アーム短絡という）と、負荷回路である
Ｘ線管の微放電あるいは高圧変圧器の巻線の短絡により
発生するもの（以下、負荷短絡という）がある。従来で
はこれらの過電流を検出するために、スイッチング素子
の端子間電圧を測定して間接的に求めて、比較回路で基
準値と比較し測定値が基準値を超えた場合にスイッチン
グ素子の動作を停止させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
アーム短絡と負荷短絡の両方を一つの比較回路で制御し
ていた。しかし、アーム短絡は立上りが早いため短時間
で過電流を検出できるが、負荷短絡は配線のインピーダ
ンスにより過電流の変化率が小さいため検出に時間がか
かる。そのため、負荷短絡で検出している間はスイッチ
ング素子に過電流が流れてしまいスイッチング素子を破
壊してしまうことがあった。

【０００６】そこで本発明の目的は、過電流が発生した
ときに確実にスイッチング素子の破壊を防ぐことにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、直流電源と、第一のスイッチング素子と第二のスイ
ッチング素子の直列接続体とこの直列接続体に並列に接
続した第三のスイッチング素子と第四のスイッチング素
子の直列接続体と前記第一から第四のスイッチング素子
に設けた駆動回路とを備え前記直流電源からの出力を高
周波交流に変換するインバータ回路と、前記駆動回路で
検出した前記スイッチング素子に流れる電流を入力し基
準値と比較して前記スイッチング素子の動作を停止する
信号を出力する比較回路と、前記高周波交流を昇圧する
高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力を直流に整流する
高圧整流器と、この整流された直流を印加してＸ線を発
生する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、上記インバータ回路の出力電流を検出する検出
器と、この検出器で検出された電流と基準値とを比較し
上記スイッチング素子の動作を停止させる信号を出力す
る第二の比較回路とを備え、上記比較回路の出力あるい
は前記第二の比較回路の出力によりインバータ回路の動
作を制御するものである。

【０００８】

【作用】比較回路によりアーム短絡による過電流を検出
し、第二の比較回路により負荷短絡による過電流を検出
する。そして、この比較回路あるいは第二の比較回路で
それぞれの基準値と検出値とを比較し、測定値の方が大
きければ駆動回路へ信号を出力しスイッチング素子の動
作を停止させる。これにより、アーム短絡、負荷短絡を
別々に検出できるため、確実に過電流によるスイッチン
グ素子の破壊が防げる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４によ
り説明する。図１は本発明の構成を示す回路図、図２は
ＩＧＢＴの特性を示す図、図３はインバータの駆動電圧
及び正常時とアーム短絡時のインバータ電流、端子間電
圧を示す図、図４は正常時と負荷短絡時のインバータ出
力電流を示す図である。１は直流電源、２はゲート絶縁
型バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴという）で
４個のＩＧＢＴ２ａ〜２ｄをフルブリッジ型に組合せて
用いられており、それぞれにダイオードが逆並列に接続
されている。３はＩＧＢＴ２ａ〜２ｄを動作させる駆動
回路でＩＧＢＴ２ａ〜２ｄにそれぞれ１個ずつ３ａ〜３
ｄが設けられている。

【００１０】４はＩＧＢＴ２と駆動回路３とより構成さ
れ直流電源１からの電圧を高周波の交流電圧に変換する
インバータ回路、５はインバータ回路４からの高周波交
流が印加される負荷回路である。本実施例ではこの負荷
回路５は、インバータ回路４の出力に直列接続された共
振用のコンデンサ６と、インバータ回路４の出力電圧を
昇圧する高圧変圧器７と、この高圧変圧器７の出力電圧
を直流に変換する高圧整流器８と、この高圧整流器８の
出力が印加されＸ線を放射するＸ線管９とで構成され
る。

【００１１】１０は負荷回路５に流れる電流を検出する
センサ、１１は駆動回路３で検出したＩＧＢＴ２の電流
を基準値とを比較する比較回路、１２はセンサ１０の電
流と基準値とを比較する比較回路、１３は比較回路１１
あるいは比較回路１２の出力信号のうちどちらかが入力
されたときに駆動回路３へ制御信号を出力するＯＲ回路
である。

【００１２】次に本実施例の動作を図１により説明す
る。まず、直流電源１から直流電圧がインバータ回路４
へ入力されると、高周波交流の電圧に変換される。この
インバータ回路４では、最初にＩＧＢＴ２ａと２ｄを動
作させ、次のタイミングではＩＧＢＴ２ｂと２ｃを動作
させることにより直流を交流に変換している。そして、
インバータ回路４からの高周波交流の電圧をコンデンサ
６と高圧変圧器７の漏れインダクタンスで共振させ高圧
変圧器７で昇圧し、この昇圧した電圧を高圧整流器８で
直流電圧に変換してＸ線管９に印加する。

【００１３】また、アーム短絡時及び負荷短絡時の検出
を図２乃至図４を加えて説明する。アーム短絡の検出は
ＩＧＢＴ２の電流を駆動回路３で検出し、この検出した
値を比較回路１１に入力し、任意に設定した基準値と比
較する。実際には駆動回路３でＩＧＢＴ２の電流Ｉｃを
直接検出せず端子間電圧Ｖｃｅを測定することにより求
めている。この電流Ｉｃと端子間電圧Ｖｃｅとは図２に
示されるように電流Ｉｃが通常動作範囲以上に増加する
と、端子間電圧Ｖｃｅは急激に増加をする関係となって
いるため、端子間電圧Ｖｃｅを測定することで電流Ｉｃ
がどのくらい流れているか判断している。

【００１４】また、この動作をＩＧＢＴ２ａについてみ
ると、図３に示すような駆動回路３より駆動信号Ｖｇｅ
ａがＩＧＢＴ２ａに入力される。正常時には端子間電圧
Ｖｃｅａは数Ｖの動作電圧となり、電流Ｉｃａはコンデ
ンサ６と高圧変圧器７の漏れインダクタンスを含む直列
共振回路により正方向はＩＧＢＴ２ａ、負方向はダイオ
ードを流れる正弦波の電流となる。アーム短絡時は端子
間電圧Ｖ´ｃｅａは最初のうちは動作電圧がかかってい
るが次第に増加していく。電流Ｉ´ｃａはアーム短絡し
ているためコンデンサ６等の共振回路を流れないため正
弦波の電流にならず、さらに負荷にも流れないため電流
が急激に増加する。

【００１５】そして、駆動回路３で測定した端子間電圧
Ｖ´ｃｅａを比較回路１１に入力し、予め設定した基準
値と比較をして測定値の方が大きい場合にはＩＧＢＴ２
ａの動作を停止させる信号を出力する。ＩＧＢＴ２ｂ〜
２ｄについても同様にしてアーム短絡の検出をする。

【００１６】負荷短絡はインバータ回路４の出力側に直
列に設けたセンサ１０により直接電流を検出する。通常
時のインバータ回路４の出力電流Ｉｉｎｖは図４に示す
ように正弦波の交流電流となっているが、負荷短絡時の
出力電流Ｉ´ｉｎｖは通常時より大電流が流れる。そし
て、この検出した出力電流を比較回路１２へ入力し予め
設定した基準値と比較し、検出した値の方が大きい場合
にはＩＧＢＴ２の動作を停止させる信号を出力する。

【００１７】比較回路１１及び比較回路１２の出力端子
側にはＯＲ回路１３が設けられており、比較回路１１、
１２のどちらかの出力信号を入力すると駆動信号３へＩ
ＧＢＴ２の停止信号を出力する。

【００１８】これにより、アーム短絡及び負荷短絡が発
生した場合に確実にＩＧＢＴ２の動作を停止することが
できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、アーム短絡はスイッチ
ング素子のそれぞれに取り付けた駆動回路でスイッチン
グ素子に流れる電流を検出し、この電流を第一の比較回
路で比較することにより過電流を検出できる。また、負
荷短絡はインバータの出力側に設けた検出器で出力電流
を検出し、この電流を第二の比較回路で比較することに
より過電流を検出できる。この結果、アーム短絡、負荷
短絡をそれぞれ別々に検出できるため、確実に過電流を
検出してスイッチング素子の破壊を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す回路図

【図２】ＩＧＢＴの特性を示す図

【図３】インバータの駆動電圧及び正常時とアーム短絡
時の端子間電圧、インバータ電流を示す図

【図４】正常時と負荷短絡時のインバータ出力電流を示
す図

【図５】従来のインバータ式Ｘ線高電圧装置を示す回路
図

【符号の説明】

２ ＩＧＢＴ ３ 駆動回路 ４ インバータ回路 ６ コンデンサ ７ 高圧変圧器 ８ 高圧整流器 ９ Ｘ線管 １０ センサ １１ 比較回路 １２ 比較回路 １３ ＯＲ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 秀記 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社日 立メディコ柏工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と、第一のスイッチング素子と第
   二のスイッチング素子の直列接続体とこの直列接続体に
   並列に接続した第三のスイッチング素子と第四のスイッ
   チング素子の直列接続体と前記第一から第四のスイッチ
   ング素子に設けた駆動回路とを備え前記直流電源からの
   出力を高周波交流に変換するインバータ回路と、前記駆
   動回路で検出した前記スイッチング素子に流れる電流を
   入力し基準値と比較して前記スイッチング素子の動作を
   停止する信号を出力する比較回路と、前記高周波交流を
   昇圧する高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力を直流に
   整流する高圧整流器と、この整流された直流を印加して
   Ｘ線を発生する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、上記インバータ回路の出力電流を検出
   する検出器と、この検出器で検出された電流と基準値と
   を比較し上記スイッチング素子の動作を停止させる信号
   を出力する第二の比較回路とを備え、上記比較回路の出
   力あるいは前記第二の比較回路の出力によりインバータ
   回路の動作を制御することを特徴とするインバータ式Ｘ
   線高電圧装置。