JP4417537B2 - X-ray power supply power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、3相交流電源を入力とする電力コンバータにかかり、特に、X線電源など設備更新時に既存の3相200V系交流電源を使用しなければならない場合などに好都合な電力コンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】
商用交流電源を入力とするX線電源は、交流電源電圧を1次整流して得られた直流電圧をインバータ回路で高周波交流(HFAC)に変換し、トランスを通して2次整流するAC−DC−HFAC−DCコンバータである。特に、大容量X線電源では、回路電流の低減による損失低減のために、3相400V系(400〜440V)の交流が使用される。3相400V系交流電圧は全波整流すると約600Vの直流電圧に変換され、3相200V系交流電圧の場合に比べて電圧は約2倍になるが、電流は約1/2で済む。したがって、3相400V系の場合には、広く市販されている比較的安価で小型の1200V耐圧のIGBTをスイッチング素子として用いることができる。しかし、3相400V系は特殊であり、通常の病院設備は3相200V系交流電源(200〜220V)が一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
3相200V系交流電圧を整流した場合には約300Vの直流電圧が得られ、IGBTのようなスイッチング素子は耐圧が600Vのものを使用することができるが、同一電力を出力する場合、回路電流が3相400V系の2倍となるので、このような耐圧が600Vで2倍の電流容量のスイッチング素子は1200V耐圧のスイッチング素子に比べて、大型化すると共に高価格にならざるをえない。また、3相200V系の3相倍電圧整流回路も考案されているが、多数の大容量コンデンサ、整流ダイオードを必要とし、回路が複雑となるという問題点を有している。
【0004】
このような課題を解決するため、本発明は3相200V系の交流入力電源に対応するコンバータでありながら、回路電流を3相400V系の場合と同程度と小さく、かつ耐圧は3相200V系電源電圧の場合の2倍の耐圧のスイッチング素子を用いた単相回路構成を組み合わせてなる電力コンバータを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、前記課題を解決するため、3相200V系交流電圧又は3相400V系交流電圧を受電する3相交流入力端子と、前記3相交流入力端子の隣り合う二つの入力端子に入力接続体により接続されて、前記3相交流電圧の相間電圧をそれぞれ倍電圧整流し得る、直列接続された2個のダイオードと直列接続された2個のコンデンサとを並列接続して構成される第1〜第3の倍電圧構成の整流器と、前記入力接続体のそれぞれに介挿された各第1の開閉手段と、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器の正極性出力同士を共通に接続する正極性共通接続体と、該正極性共通接続体のそれぞれに介挿された各第2の開閉手段と、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器の負極性出力同士を共通に接続する負極性共通接続体と、該負極性共通接続体のそれぞれに介挿された各第3の開閉手段と、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器それぞれの直流出力電圧を交流電圧に変換するそれぞれのインバータ回路と、該インバータ回路を制御する制御回路と、前記インバータ回路それぞれの前記交流電圧を昇圧するそれぞれのトランスと、該トランスそれぞれの2次巻線電圧を整流するそれぞれの2次側整流器と、を備えると共に前記2次側整流器の出力端子を並列接続し、3相200V系交流電圧を前記3相交流入力端子に受電するとき、前記第1の開閉手段を閉じると共に、前記第2と第3の開閉手段を開くことにより、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器を前記3相交流電圧の相間電圧をそれぞれ倍電圧整流する倍電圧整流器として動作させ、3相400V系交流電圧を前記3相交流入力端子に受電するとき、前記第1の開閉手段を開くと共に、前記第2と第3の開閉手段を閉じることにより、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器を前記3相交流電圧を全波整流する整流器として動作させることにより、3相200V系と3相400V系双方の交流入力電圧に対応させることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータを提供する。
【0006】
請求項2の発明は、前記課題を解決するため、請求項1において、前記インバータ回路の出力電圧が所定の位相差を持つように制御することにより、出力のリプル電圧を低減することを特徴とするX線電源装置の電力コンバータを提供する。
【0007】
請求項3の発明は、前記課題を解決するため、請求項1又は請求項2において、前記インバータ回路を一対のスイッチング素子と一対のコンデンサとからなるハーフブリッジ回路とすることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータを提供する。
【0008】
請求項4の発明は、前記課題を解決するため、請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、前記インバータ回路は共振動作を行う共振型のインバータであることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータを提供する。
【0009】
請求項5の発明は、前記課題を解決するため、請求項1ないし請求項4のいずれかにおいて、前記2次側整流器は前記トランスの2次巻線電圧を倍電圧整流する倍電圧整流器、又はその2次巻線電圧を多倍電圧整流するコッククロフト・ウォルトン回路のような多倍電圧整流器であることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータを提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】
先ず本発明の実施の形態について説明すると、本発明の第1の実施形態は、3相200V系交流電圧の相間電圧を3台の単相構成の倍電圧整流器で整流してそれぞれ2倍の直流電圧を得る。次に、各直流電圧を3台の単相構成の高周波インバータ回路で高周波交流電圧に変換し、それぞれのトランスの2次巻線から昇圧された高周波交流電圧を得る。それら高周波交流電圧を単相構成の2次側整流器で整流し、合成して直流高電圧出力を得るものである。
【0016】
このように3相200V系電源と単相構成のコンバータとを組み合わせた電力コンバータとすることにより、簡単な構成で回路電流を3相400V系電源と同じ小さな値にし、市販されている1200V耐圧のIGBTのようなスイッチング素子を使用して小型、低価格とすることができる。
【0017】
次に第2の実施形態は、3相200V系交流電圧と3相400V系交流電圧の双方に対応できるよう、相間電圧を倍電圧整流可能な構成の整流器を用い、3相200V系交流電圧を入力端子に受電する場合には、開閉手段を動作させてその整流器が倍電圧整流器として動作するように接続を切替え、次に3相400V系交流電圧入力端子に受電する場合には、開閉手段を動作させてその整流器が通常の整流器として動作するように接続を切替えるものである。
【0018】
また、別の実施形態として3台のインバータ回路を使用し、その位相をシフトすることにより、出力のリプルを低減することができる。また、3台のインバータ回路のそれぞれをハーフブリッジ構成とすることにより、回路構成を更に簡略化している。さらにまた、交流入力回路の切替えにより、3相200V系と3相400V系の両入力に対応できるようにしている。また、3台のインバータ回路のそれぞれを共振型とすることにより、トランス13の1次巻線間の電圧のピーク値を高くすることができ、1次巻線と2次巻線の巻数比の小さいトランス13を用いることができる。
【0019】
さらにまた別の実施形態としては、3相400V系交流電圧の相間電圧を通常の回路構成の3相全波整流回路で整流してそれぞれ直流電圧を得る。次に、各直流電圧を複数台の並列接続した単相構成の高周波インバータ回路で高周波交流電圧に変換し、それら出力に接続されたそれぞれのトランスの2次巻線から昇圧された高周波交流電圧を得る。それら高周波交流電圧を単相構成の2次側整流器で整流し、合成して直流高電圧出力を得るものである。
【0020】
【実施例】
実施例1;図1により、本発明を適用したCT用X線管高電圧電源装置を第1の実施例として説明する。一般にX線CTは病院に設備され、国内では電源設備の関係で3相200Vが病院内に配電されている場合が多い。そして、CT用高電圧電源装置は、X線の量と質の向上のために、低リプルの出力電圧が要求される。
【0021】
図1において、1R、1S、1Tは3相200V交流電源の各相に接続される3相交流入力端子である。以下の説明で、各相の回路構成は同一なので、部材符号の後に付されるR,S,Tの付号は、各相の対応する部材を示し、場合により説明を省く。3相交流入力端子1R、1Sは第1の1次側倍電圧整流回路2Rに接続される。同様に、3相交流入力端子1S、1Tは第2の1次側倍電圧整流回路2Sに接続され、3相交流入力端子1T、1Rは第3の1次側倍電圧整流回路2Tに接続される。各1次側倍電圧整流回路は周知の回路構成であり、1次側倍電圧整流回路2Rは直列接続された2個のダイオード3、4からなるアームと、直列接続された2個の倍電圧コンデンサ5、6からなるアームを並列接続してなり、その中点に3相交流入力端子1Sが接続される。他の1次側倍電圧整流回路2S、2Tについても同様である。
【0022】
次に、倍電圧整流回路2R以降の構成について説明する。倍電圧整流回路2Rの直流出力にはハーフブリッジインバータ回路7Rの直流入力端子が接続される。インバータ回路7Rはスイッチング素子として2個のIGBT8と9、分圧コンデンサ10と11からなる。インバータ回路7の高周波出力は対応する共振インダクタンス12Rを通して高電圧トランス13Rの1次巻線14に接続される。2次巻線15には高電圧トランス13Rの分布容量または電気部品である共振用高電圧コンデンサ16が並列接続される。また、その2次巻線15には正負2回路の2次側倍電圧整流回路17R、18Rが接続される。正極性倍電圧整流回路17Rは2次巻線15と直列な電圧増倍用コンデンサ19と、互いに直列接続されたダイオード20, 21と、フィルタコンデンサ22とからなる周知の回路であり、その倍電圧整流作用によりフィルタコンデンサ22に正極性の2倍の直流電圧を発生する。負極倍電圧整流回路18Rも2次巻線15と直列な電圧増倍用コンデンサ23と、互いに直列接続されたダイオード24, 25と、フィルタコンデンサ26とからなる周知の回路であり、前述と同様にフィルタコンデンサ26には負極性の2倍の直流電圧が発生する。S相、T相の構成も同様であり、説明を省略するが、フィルタコンデンサ22、26はR相と共用する。正極性の2倍電圧と負極性の2倍電圧はX線管27のアノードとカソードにそれぞれ印加される。正極性倍電圧整流回路17Rと負極性倍電圧整流回路18Rのコモン側は共通接続され、接地される。
【0023】
なお、28はX線管電圧の検出抵抗である。この実施例で、正極性側の電圧だけを検出しているのは、1個のトランス13Rの2次巻線15が正負両極性の倍電圧回路を駆動しているので、正負両極性の電圧の対称性が良好だからである。もちろん、正負両極性の電圧を検出してもよい。29は検出電圧によりX線管電圧を安定化するよう、インバータ回路7R〜7TのIGBTのオン時間比率を制御する、いわゆるパルス幅制御(PWM)回路である。PWM制御回路29は、3台のインバータ回路7R〜7Tに3組の駆動信号を送出する。インバータ回路7RのIGBT8,9には、駆動信号XRとそれの逆相の駆動信号XR’をそれぞれ送る。同様に7S、7Tには駆動信号XSとそれと逆相の駆動信号XS’,及び駆動信号XTとそれと逆相の駆動信号XT’をそれぞれ送出する。さらに、この実施例では、駆動信号XRと駆動信号XSと駆動信号XT、及び駆動信号XR’と駆動信号XS’と駆動信号XT’はそれぞれ適当な位相差、例えば120度の位相差を持つ。
【0024】
次に、上述のような回路構成の動作について説明する。3相200V系交流電圧を3相入力端子1R、1S、1Tに受電した場合、各相の交流電圧は、それぞれの1次側倍電圧整流回路2により倍電圧整流されて約480Vの直流電圧となる。各相の直流480Vはインバータ回路7R〜7Tに供給される。この電圧は、交流入力電源電圧変動で最大600Vになるので、インバータ回路7R〜7Tの各IGBT8、9は1200Vクラスの耐圧が必要である。R相で説明すれば、インバータ回路7Rはこの直流電圧を100kHzの高周波交流電圧に変換し、共振インダクタンス12Rと共振コンデンサ16の共振作用とトランス13Rの昇圧作用とで必要な電圧、例えば、2次巻線15で35kVに昇圧し、次の倍電圧整流回路17Rと18Rで正極出力70kV、負極出力70kVの電圧をそれぞれ出力し、X線管27に対して、例えば140kVの直流電圧を供給する。S相、T相も同様であり、三つの倍電圧整流出力はフィルタコンデンサ22、26で合成される。なお、直列共振型インバータ回路は一例であって、他の構成のインバータ回路でも良く、その詳細は本発明に直接関係ないので省略する。
【0025】
本実施例では、インバータ回路7R〜7Tは約480Vの直流入力電圧で動作するので、200V系交流入力電源の場合に比べて耐圧はほぼ2倍高いものが必要とされるが、電流が1/2となり、したがって小型で低価格のIGBTを用いることができるばかりでなく、配線損失、トランス巻線損失を減少させ、高効率となる。
【0026】
また、PWM制御回路29は、インバータ回路7R〜7Tの各IGBT8には、120度の位相差を持つ駆動信号XR、駆動信号XS、駆動信号XTを供給すると共に、インバータ回路7R〜7Tの各IGBT9には120度の位相差を持つ前記逆相の駆動信号XR’、駆動信号XS’駆動信号XT’を供給しているので、リプル周波数は変換周波数100kHzの3倍の300kHzとなり、フィルタコンデンサ容量が同一であれば、位相差がない場合よりもリプル分を1/3以下に低減することができ、よりリプル分の小さな平坦な出力電圧を得ることができる。
【0027】
実施例2;次に、図2により3相200V系入力と3相400V系入力の両電圧を切り替えて使用できる大電力X線管電源コンバータの一実施例を説明する。図1と同一の符号はその説明に準じる。構成要素はいずれも周知であり、詳しい説明は省略する。各相とも同一の構成であるので、R相について説明する。インバータ回路31Rは4個のIGBTのようなスイッチング素子などからなるブリッジインバータ回路である。トランス32Rは2個の2次巻線33、34を持ち、それぞれ正極性、負極性用の両波型の倍電圧整流回路35R、36Rに接続される。倍電圧整流回路35R、36Rは2個のダイオード37、38と2個のフィルタコンデンサ41、42とからなり、倍電圧整流回路36Rは2個のダイオード39、40と2個のフィルタコンデンサ43、44とからなる。他の相も同様であるが、フィルタコンデンサ41、42、43、44は各相共通に使用される。制御回路は省略するが、各インバータ回路31R〜31Tの対をなすIGBTは120度の位相差をもって制御され、この点については図1の実施例と同様である。
【0028】
次に、入力電圧の切替え方法を説明する。入力回路の電圧切替えは、鎖線で示される接続線51,52,53と、一点鎖線で示される正極性共通接続線54,55と,一点鎖線で示される負極性共通接続線56,57と、図示していないが各接続線51〜57に介挿されたスイッチのような開閉手段により行われる。3相200V系の入力電圧を受電する場合には、正極性共通接続線54と55,負極性共通接続線56,57を開閉手段(図示せず)を開いて切り離し、実線で示された接続の他に、接続線51を入力端子1Sに、接続線52を入力端子1Tに、接続線53をそれぞれの開閉手段(図示せず)を閉じて入力端子1Rに接続する。この接続により図1と同じ各相に倍電圧整流回路が構成され、整流電圧480Vを出力し、図1で説明したのと同様にインバータ回路31以後の回路が動作する。
【0029】
入力端子1R,1S,1Tに3相400V系入力電力を受電するときには、それぞれの図示しない開閉手段を開いて接続線51,52,53を切り離し、それぞれの開閉手段(図示せず)を閉じて正極性共通接続線54と55,負極性共通接続線56と57を接続する。これにより、整流回路2は3相全波整流回路構成になり、整流電圧480Vを出力する。このように、3相200V系又は400V系の入力電圧のいずれを入力端子1R,1S,1Tに受電しても整流電圧がほぼ同一になるので、インバータ回路31はいずれの場合でもその動作と出力電力に差異が生じない。
【0030】
以上、インバータ回路、2次整流回路などを例示して実施例を説明したが、インバータ回路は直列共振型、並列共振型、ダブルフォワード型など様々な形式のインバータを使用できる。また、2次整流回路も各形式のインバータ回路に適したコッククロフト・ウオルトンなどの整流回路を使用できる。
【0031】
なお、図2に示した実施例2は3相200V系又は400V系の入力電圧のいずれを受電しても同じ出力電力を負荷に供給できる場合について述べたが、3相400V系の入力電圧だけを受電することが決まっている場合には、1次側の整流器2はいずれも倍電圧整流構成のものでなくてもよく、通常の3相全波整流回路とすると共に、その出力にフィルタ用コンデンサを接続し、そのフィルタ用コンデンサの両端に2台以上のインバータ回路を並列接続し、同じ位相差を持つように制御しても良い。また、以上の実施例ではインバータ回路のスイッチング素子としてIGBTを使用した場合について述べたが、他のスイッチング用電力半導体素子、例えばMOSFET、IEGT、あるいはサイリスタなどを用いることができる。また、この電力コンバータはX線管用電源以外にも勿論用いることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、3相200V系の交流入力電圧が供給される場合でも、整流直流電圧を3相400V系整流電圧と同じに上昇させてインバータ回路の入力電圧とするので、3相200V系の電圧をそのまま整流した場合に比べて、ほぼ1/2程度の電流容量の、市販されている1200V系耐圧のIGBTなどのスイッチング素子を使用することができ、したがって、スイッチング素子として小型で安価なものを用いることができる。また、トランス1次巻線電流も200V系の1/2となり、効率が向上する。特に、3相各相のインバータ回路の位相をシフトすることにより,リプル電圧を下げることができる利点もある。さらにまた、この発明では3相の各相に単相回路構成の1次側整流回路、インバータ回路及び2次側整流回路を組み合わせ、最後に合成しているので、3相200V系又は3相400V系のいずれの入力電圧に対しても、電流容量の比較的小さな電子部品で比較的出力電力の大きな電力コンバータの標準化ができ、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の3相200V系交流電圧を入力とする電力コンバータの実施例を示す。
【図2】 3相200V系と3相400V系交流電圧の双方に対応可能な構成の電力コンバータの他の実施例を示す。
【符号の説明】
1・・3相交流入力端子 2・・倍電圧構成の1次側整流器
7・・インバータ回路 12・・共振用インダクタ
13・・トランス 16・・共振用コンデンサ
17・・2次側倍電圧整流器 18・・2次側倍電圧整流器
29・・制御回路 31・・インバータ回路
32・・トランス 35・・2次側倍電圧整流器
36・・2次側倍電圧整流器[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a power converter that uses a three-phase AC power supply as an input, and more particularly to a power converter that is convenient when an existing three-phase 200V AC power supply must be used when updating equipment such as an X-ray power supply.
[0002]
[Prior art]
An X-ray power source that uses a commercial AC power source as an input is an AC-DC-HFAC that converts a DC voltage obtained by primary rectification of the AC power source voltage into high frequency alternating current (HFAC) by an inverter circuit and performs secondary rectification through a transformer. -DC converter. In particular, in a large-capacity X-ray power supply, a three-phase 400 V system (400 to 440 V) alternating current is used to reduce loss due to a reduction in circuit current. When the three-phase 400V AC voltage is full-wave rectified, it is converted to a DC voltage of about 600V. The voltage is about twice that of the three-phase 200V AC voltage, but the current is only about ½. Therefore, in the case of a three-phase 400V system, a relatively inexpensive and small-sized 1200V withstand voltage IGBT that is widely available on the market can be used as a switching element. However, the three-phase 400V system is special, and the usual hospital equipment is generally a three-phase 200V AC power supply (200 to 220V).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When a three-phase 200V system AC voltage is rectified, a DC voltage of about 300V is obtained, and a switching element such as an IGBT having a withstand voltage of 600V can be used. Therefore, a switching element having a withstand voltage of 600V and a current capacity that is twice that of the three-phase 400V system must be increased in size and cost as compared with a switching element with a withstand voltage of 1200V. Also, a three-phase 200V three-phase voltage doubler rectifier circuit has been devised, but it has a problem that a large number of large-capacity capacitors and rectifier diodes are required and the circuit becomes complicated.
[0004]
In order to solve such a problem, the present invention is a converter corresponding to a three-phase 200V AC input power supply, but the circuit current is as small as that in the three-phase 400V system and the withstand voltage is three-phase 200V. Provided is a power converter that combines a single-phase circuit configuration using a switching element having a withstand voltage twice that of a power supply voltage.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0006]
The invention of claim 2 is characterized in that, in order to solve the above-mentioned problem, the output ripple voltage is reduced by controlling the output voltage of the inverter circuit to have a predetermined phase difference. An X-ray power supply power converter is provided.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention , there is provided an X-ray power supply apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the inverter circuit is a resonance type inverter that performs a resonance operation. Provide a power converter.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above problem, in any one of the first to fourth aspects, the secondary side rectifier is a voltage doubler rectifier that doubles the secondary winding voltage of the transformer, or Provided is a power converter of an X-ray power supply device characterized by being a multiple voltage rectifier such as a Cockcroft-Walton circuit that rectifies the secondary winding voltage by multiple voltage .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment of the present invention, the interphase voltage of a three-phase 200V AC voltage is rectified by three voltage doubler rectifiers having a single phase configuration, and each of the DC voltages is doubled. Get voltage. Next, each DC voltage is converted into a high-frequency AC voltage by three single-phase high-frequency inverter circuits, and a high-frequency AC voltage boosted from the secondary winding of each transformer is obtained. These high-frequency AC voltages are rectified by a secondary-side rectifier having a single-phase configuration and synthesized to obtain a DC high-voltage output.
[0016]
In this way, by using a power converter that combines a three-phase 200V power supply and a single-phase converter, the circuit current can be reduced to the same small value as the three-phase 400V power supply with a simple structure, and the commercially available 1200V withstand voltage can be reduced. A switching element such as an IGBT can be used to reduce the size and cost.
[0017]
Next, the second embodiment uses a rectifier configured to double voltage rectify the interphase voltage so that both the three-phase 200V AC voltage and the three-phase 400V AC voltage can be used. When receiving power at the input terminal, the switching means is operated to switch the connection so that the rectifier operates as a voltage doubler rectifier. Next, when receiving power at the three-phase 400V AC voltage input terminal, The connection is switched so that the rectifier operates and operates as a normal rectifier.
[0018]
Further, as another embodiment, the output ripple can be reduced by using three inverter circuits and shifting the phase thereof. Further, the circuit configuration is further simplified by adopting a half-bridge configuration for each of the three inverter circuits. Furthermore, by switching the AC input circuit, both the three-phase 200V system and the three-phase 400V system can be supported. Further, by making each of the three inverter circuits resonant, the peak value of the voltage between the primary windings of the
[0019]
In yet another embodiment, the interphase voltage of the three-phase 400V AC voltage is rectified by a three-phase full-wave rectifier circuit having a normal circuit configuration to obtain a DC voltage. Next, each DC voltage is converted into a high-frequency AC voltage by a plurality of parallel-connected single-phase high-frequency inverter circuits, and the high-frequency AC voltage boosted from the secondary winding of each transformer connected to these outputs obtain. These high-frequency AC voltages are rectified by a secondary-side rectifier having a single-phase configuration and synthesized to obtain a DC high-voltage output.
[0020]
【Example】
Embodiment 1 A CT X-ray tube high voltage power supply apparatus to which the present invention is applied will be described as a first embodiment with reference to FIG. In general, X-ray CT is installed in a hospital, and in Japan, three-phase 200V is often distributed in the hospital because of power supply facilities. The CT high voltage power supply device is required to have a low ripple output voltage in order to improve the quantity and quality of X-rays.
[0021]
In FIG. 1, 1R, 1S, and 1T are three-phase AC input terminals connected to each phase of a three-phase 200V AC power source. In the following description, since the circuit configuration of each phase is the same, R, S, and T added after the member code indicate the corresponding members of each phase, and the description will be omitted in some cases. The three-phase AC input terminals 1R and 1S are connected to the first primary voltage
[0022]
Next, the configuration after the voltage
[0023]
Reference numeral 28 denotes an X-ray tube voltage detection resistor. In this embodiment, only the voltage on the positive polarity side is detected because the secondary winding 15 of one
[0024]
Next, the operation of the circuit configuration as described above will be described. When the three-phase 200V system AC voltage is received by the three-phase input terminals 1R, 1S, and 1T, the AC voltage of each phase is double-voltage rectified by each primary-side voltage doubler rectifier circuit 2 to obtain a DC voltage of about 480V. Become. DC 480V of each phase is supplied to
[0025]
In this embodiment, since the
[0026]
Further, the
[0027]
Second Embodiment Next, an embodiment of a high power X-ray tube power converter that can be used by switching both voltages of a three-phase 200V system input and a three-phase 400V system input will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. All the components are well known, and detailed description thereof is omitted. Since each phase has the same configuration, the R phase will be described. The
[0028]
Next, a method for switching the input voltage will be described. The voltage switching of the input circuit is performed by connecting
[0029]
When receiving three-phase 400V input power to the input terminals 1R, 1S, and 1T, open the respective opening / closing means (not shown), disconnect the connection lines 51, 52, and 53, and close the respective opening / closing means (not shown). The positive
[0030]
Although the embodiments have been described with reference to the inverter circuit, the secondary rectifier circuit, and the like, various types of inverters such as a series resonance type, a parallel resonance type, and a double forward type can be used for the inverter circuit. As the secondary rectifier circuit, a rectifier circuit such as Cockcroft-Walton suitable for each type of inverter circuit can be used.
[0031]
In the second embodiment shown in FIG. 2, a case has been described in which the same output power can be supplied to the load regardless of which of the three-phase 200V system or 400V system input voltage is received. If the primary rectifier 2 is not required to have a voltage doubler rectification configuration, it is a normal three-phase full-wave rectifier circuit, and the output is for a filter. A capacitor may be connected, and two or more inverter circuits may be connected in parallel to both ends of the filter capacitor so that the same phase difference is controlled. In the above embodiments, the IGBT is used as the switching element of the inverter circuit. However, other switching power semiconductor elements such as MOSFET, IEGT, or thyristor can be used. Of course, this power converter can be used in addition to the X-ray tube power source.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a three-phase 200V system AC input voltage is supplied, the rectified DC voltage is raised to the same level as the three-phase 400V system rectified voltage, so that it becomes the input voltage of the inverter circuit. Compared to the case where the three-phase 200V system voltage is rectified as it is, a switching element such as a commercially available 1200V system withstand voltage IGBT having a current capacity of about ½ can be used. A small and inexpensive one can be used. Further, the transformer primary winding current is also ½ that of the 200 V system, and the efficiency is improved. In particular, there is an advantage that the ripple voltage can be lowered by shifting the phase of each of the three-phase inverter circuits. Furthermore, in the present invention, the primary-side rectifier circuit, the inverter circuit and the secondary-side rectifier circuit having a single-phase circuit configuration are combined with each of the three phases and finally synthesized, so that the three-phase 200V system or the three-phase 400V For any input voltage of the system, it is possible to standardize a power converter having a relatively large output power with an electronic component having a relatively small current capacity, and it is possible to reduce the cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a power converter that inputs a three-phase 200V AC voltage of the present invention.
FIG. 2 shows another embodiment of a power converter configured to be compatible with both a three-phase 200V system and a three-phase 400V system AC voltage.
[Explanation of symbols]
1 .. Three-phase AC input terminal 2. Primary voltage rectifier 7 with voltage doubler configuration. Inverter circuit 12.
Claims (5)
前記3相交流入力端子の隣り合う二つの入力端子に入力接続体により接続されて、前記3相交流電圧の相間電圧をそれぞれ倍電圧整流し得る、直列接続された2個のダイオードと直列接続された2個のコンデンサとを並列接続して構成される第1〜第3の倍電圧構成の整流器と、
前記入力接続体のそれぞれに介挿された各第1の開閉手段と、
前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器の正極性出力同士を共通に接続する正極性共通接続体と、
該正極性共通接続体のそれぞれに介挿された各第2の開閉手段と、
前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器の負極性出力同士を共通に接続する負極性共通接続体と、
該負極性共通接続体のそれぞれに介挿された各第3の開閉手段と、
前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器それぞれの直流出力電圧を交流電圧に変換するそれぞれのインバータ回路と、
該インバータ回路を制御する制御回路と、
前記インバータ回路それぞれの前記交流電圧を昇圧するそれぞれのトランスと、
該トランスそれぞれの2次巻線電圧を整流するそれぞれの2次側整流器と、を備えると共に前記2次側整流器の出力端子を並列接続し、
3相200V系交流電圧を前記3相交流入力端子に受電するとき、前記第1の開閉手段を閉じると共に、前記第2と第3の開閉手段を開くことにより、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器を前記3相交流電圧の相間電圧をそれぞれ倍電圧整流する倍電圧整流器として動作させ、
3相400V系交流電圧を前記3相交流入力端子に受電するとき、前記第1の開閉手段を開くと共に、前記第2と第3の開閉手段を閉じることにより、前記第1〜第3の倍電圧構成の整流器を前記3相交流電圧を全波整流する整流器として動作させることにより、3相200V系と3相400V系双方の交流入力電圧に対応させることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータ。A three-phase AC input terminal for receiving a three-phase 200V AC voltage or a three-phase 400V AC voltage;
It is connected in series with two diodes connected in series, which are connected to two adjacent input terminals of the three-phase AC input terminal by an input connector and can double-voltage rectify the interphase voltage of the three-phase AC voltage. A rectifier having first to third voltage doubler configurations configured by connecting two capacitors in parallel ;
Each first opening / closing means inserted in each of the input connectors;
A positive common connection for commonly connecting the positive outputs of the rectifiers of the first to third voltage doubler configurations;
Each second opening / closing means inserted in each of the positive polarity common connectors;
A negative common connection for commonly connecting the negative outputs of the rectifiers of the first to third voltage doubler configurations;
Each third opening / closing means inserted in each of the negative polarity common connection body,
Each inverter circuit for converting the DC output voltage of each of the rectifiers of the first to third voltage doubler configurations into an AC voltage;
A control circuit for controlling the inverter circuit;
Each transformer for boosting the AC voltage of each inverter circuit;
Each secondary side rectifier rectifying the secondary winding voltage of each of the transformers, and connecting the output terminals of the secondary side rectifier in parallel,
When receiving a three-phase 200V AC voltage to the three-phase AC input terminal, the first switching means is closed, and the second and third switching means are opened, thereby the first to third times. Operating the voltage configuration rectifier as a voltage doubler rectifier for voltage rectifying the interphase voltage of the three-phase AC voltage,
When receiving a three-phase 400V AC voltage to the three-phase AC input terminal, the first switching means is opened and the second and third opening / closing means are closed, thereby the first to third times. By operating a rectifier having a voltage configuration as a rectifier for full-wave rectification of the three-phase AC voltage, the power of the X-ray power supply apparatus is made compatible with both three-phase 200V system and three-phase 400V system AC input voltages. converter.
前記インバータ回路の出力電圧が所定の位相差を持つように制御することにより、出力のリプル電圧を低減することを特徴とするX線電源装置の電力コンバータ。In claim 1 ,
A power converter for an X-ray power supply device , wherein the output ripple voltage is reduced by controlling the output voltage of the inverter circuit to have a predetermined phase difference.
前記インバータ回路を一対のスイッチング素子と一対のコンデンサとからなるハーフブリッジ回路とすることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータ。In claim 1 or claim 2 ,
A power converter for an X-ray power supply device, wherein the inverter circuit is a half-bridge circuit including a pair of switching elements and a pair of capacitors.
前記インバータ回路は共振動作を行う共振型のインバータであることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータ。In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The power converter of an X-ray power supply device, wherein the inverter circuit is a resonance type inverter that performs a resonance operation.
前記2次側整流器は前記トランスの2次巻線電圧を倍電圧整流する倍電圧整流器、又はその2次巻線電圧を多倍電圧整流するコッククロフト・ウォルトン回路のような多倍電圧整流器であることを特徴とするX線電源装置の電力コンバータ。In any one of Claim 1 thru | or 4 ,
The secondary side rectifier is a voltage doubler rectifier that doubles the secondary winding voltage of the transformer, or a multiple voltage rectifier such as a Cockcroft-Walton circuit that multiple voltage rectifies the secondary winding voltage. A power converter for an X-ray power supply device .
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