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JP2022115528A - X-ray high voltage device and X-ray imaging device - Google Patents

X-ray high voltage device and X-ray imaging device Download PDF

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JP2022115528A JP2021012161A JP2021012161A JP2022115528A JP 2022115528 A JP2022115528 A JP 2022115528A JP 2021012161 A JP2021012161 A JP 2021012161A JP 2021012161 A JP2021012161 A JP 2021012161A JP 2022115528 A JP2022115528 A JP 2022115528A
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voltage
inverter
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JP2021012161A
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Japanese (ja)
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裕貴 梶内
Yuki Kajiuchi
信 高仲
Makoto Takanaka
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Canon Medical Systems Corp
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Canon Medical Systems Corp
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Abstract

【課題】スイッチング損失を低減すること。【解決手段】 実施形態に係るX線高電圧装置は、インバータ、電圧発生回路及び制御回路を有する。インバータは、スイッチング素子と共振コンデンサとを含む共振回路を有する。電圧発生回路は、前記インバータへの入力直流電圧を発生する。制御回路は、前記入力直流電圧の電圧値が前記インバータのインバータ電流の電流値と前記共振回路の回路定数との乗算値を下回るように前記入力直流電圧を制御する。【選択図】 図2An object of the present invention is to reduce switching loss. SOLUTION: An X-ray high-voltage apparatus according to an embodiment has an inverter, a voltage generation circuit, and a control circuit. The inverter has a resonant circuit including a switching element and a resonant capacitor. A voltage generator circuit generates an input DC voltage to the inverter. The control circuit controls the input DC voltage so that the voltage value of the input DC voltage is lower than the product of the inverter current value of the inverter and the circuit constant of the resonance circuit. [Selection drawing] Fig. 2

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、X線高電圧装置及びX線撮像装置に関する。 The embodiments disclosed in the specification and drawings relate to X-ray high voltage devices and X-ray imaging devices.

X線高電圧装置では、電源の小型化のため、電力損失及び発熱の低減が求められている。X線高電圧装置には、スイッチング素子を用いて直流電圧を交流電圧に変換するインバータを搭載する型式のものがある。スイッチング素子を用いたインバータでは、スイッチング素子のONとOFFとの切替に伴う電力損失や発熱等のスイッチング損失の低減が求められている。 In the X-ray high-voltage apparatus, power loss and heat generation are required to be reduced in order to downsize the power supply. Some types of X-ray high-voltage devices are equipped with an inverter that converts a DC voltage into an AC voltage using a switching element. Inverters using switching elements are required to reduce switching losses such as power loss and heat generation accompanying switching between ON and OFF of the switching elements.

国際公開第2013/172320号WO2013/172320

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、スイッチング損失を低減することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in the specification and drawings is to reduce switching loss. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and drawings are not limited to the above problems. A problem corresponding to each effect of each configuration shown in the embodiments described later can be positioned as another problem.

実施形態に係るX線高電圧装置は、インバータ、電圧発生回路及び制御回路を有する。インバータは、スイッチング素子と共振コンデンサとを含む共振回路を有する。電圧発生回路は、前記インバータへの入力直流電圧を発生する。制御回路は、前記入力直流電圧の電圧値が前記インバータのインバータ電流の電流値と前記共振回路の回路定数との乗算値を下回るように前記入力直流電圧を制御する。 An X-ray high voltage device according to an embodiment has an inverter, a voltage generation circuit, and a control circuit. The inverter has a resonant circuit including a switching element and a resonant capacitor. A voltage generator circuit generates an input DC voltage to the inverter. The control circuit controls the input DC voltage so that the voltage value of the input DC voltage is lower than the multiplication value of the inverter current value of the inverter and the circuit constant of the resonance circuit.

図1は、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment. 図2は、図1のX線高電圧装置の構例成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structural example of the X-ray high voltage apparatus of FIG. 図3は、従来動作での高負荷時におけるインバータの回路構成に電流及び電圧を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the current and voltage in the circuit configuration of the inverter at high load in conventional operation. 図4は、従来動作での軽負荷時におけるインバータの回路構成に電流及び電圧を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the current and voltage in the circuit configuration of the inverter at light load in conventional operation. 図5は、負荷電圧(管電圧)とインバータ電流との時間変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing temporal changes in load voltage (tube voltage) and inverter current. 図6は、三相コンバータ整流回路によるAC/DCコンバータの回路構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration example of an AC/DC converter using a three-phase converter rectifier circuit. 図7は、本実施形態に係る動作例での高負荷時におけるX線高電圧装置の回路構成に電流及び電圧を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing currents and voltages in the circuit configuration of the X-ray high-voltage apparatus under high load in an operation example according to this embodiment. 図8は、本実施形態に係る動作例での軽負荷時におけるX線高電圧装置の回路構成に電流及び電圧を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing currents and voltages in the circuit configuration of the X-ray high-voltage apparatus under light load in an operation example according to this embodiment. 図9は、本実施形態に係る動作例での負荷電圧、インバータ電流及びインバータ入力電圧の時間変化を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing temporal changes in load voltage, inverter current, and inverter input voltage in an operation example according to this embodiment. 図10は、撮像条件毎のインバータ電流値のテーブルの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a table of inverter current values for each imaging condition.

以下、図面を参照しながら、X線高電圧装置及びX線撮像装置の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of an X-ray high voltage device and an X-ray imaging device will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態に係るX線高電圧装置は、X線撮像装置に搭載されている。本実施形態に係るX線撮像装置は、被検体にX線を照射して撮像を行い医用画像診断装置である。本実施形態に係るX線撮像装置は、X線コンピュータ断層撮影装置やX線診断装置に適用可能である。以下の説明では、本実施形態に係るX線撮像装置は、X線コンピュータ断層撮影装置であるとする。 An X-ray high-voltage device according to this embodiment is mounted in an X-ray imaging device. The X-ray imaging apparatus according to the present embodiment is a medical image diagnostic apparatus that irradiates a subject with X-rays and performs imaging. The X-ray imaging apparatus according to this embodiment can be applied to an X-ray computed tomography apparatus and an X-ray diagnostic apparatus. In the following description, it is assumed that the X-ray imaging apparatus according to this embodiment is an X-ray computed tomography apparatus.

X線コンピュータ断層撮影装置(CT装置)には、第3世代CT、第4世代CT等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。ここで、第3世代CTは、X線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するRotate/Rotate-Typeである。第4世代CTは、リング状にアレイされた多数のX線検出素子が固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転するStationary/Rotate-Typeである。 There are various types of X-ray computed tomography apparatuses (CT apparatuses), such as third-generation CT and fourth-generation CT, and any type can be applied to the present embodiment. Here, the third-generation CT is a Rotate/Rotate-Type in which the X-ray tube and the detector rotate around the subject as a unit. The fourth-generation CT is a Stationary/Rotate-Type in which a large number of X-ray detection elements arrayed in a ring are fixed and only the X-ray tube rotates around the subject.

図1は、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成例を示す図である。図1に示すように、X線コンピュータ断層撮影装置1は、架台10、寝台30及びコンソール40を有する。なお、図1では説明の都合上、架台10が複数描画されているが、実際は一台でもよいし、複数台でもよい。架台10は、被検体PをX線CT撮影するための構成を有するスキャン装置である。寝台30は、X線CT撮影の対象となる被検体Pを載置し、被検体Pを位置決めするための搬送装置である。コンソール40は、架台10を制御するコンピュータである。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the X-ray computed tomography apparatus 1 has a gantry 10, a bed 30 and a console 40. As shown in FIG. In FIG. 1, for the convenience of explanation, a plurality of mounts 10 are drawn, but in reality, one or a plurality of mounts may be used. The gantry 10 is a scanning device having a configuration for X-ray CT imaging of the subject P. As shown in FIG. The bed 30 is a transport device for placing a subject P to be subjected to X-ray CT imaging and positioning the subject P. As shown in FIG. A console 40 is a computer that controls the gantry 10 .

図1に示すように、架台10は、X線管11、X線検出器12、回転フレーム13、X線高電圧装置14、制御装置15、ウェッジ16、コリメータ17及びデータ収集回路(Data Acquisition System:DAS)18を有する。 As shown in FIG. 1, the gantry 10 includes an X-ray tube 11, an X-ray detector 12, a rotating frame 13, an X-ray high voltage device 14, a control device 15, a wedge 16, a collimator 17 and a data acquisition circuit (Data Acquisition System). : DAS) 18.

X線管11は、X線を被検体Pに照射する。X線管11は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてX線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。 The X-ray tube 11 irradiates the subject P with X-rays. The X-ray tube 11 includes a cathode that generates thermoelectrons, an anode that receives thermoelectrons flying from the cathode and generates X-rays, and a vacuum tube that holds the cathode and the anode.

X線検出器12は、X線管11から照射され被検体Pを通過したX線を検出し、検出されたX線の線量に対応した電気信号をデータ収集回路18に出力する。X線検出器12は、チャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列がスライス方向(列方向)に複数配列された構造を有する。X線検出器12は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器が用いられる。 The X-ray detector 12 detects X-rays emitted from the X-ray tube 11 and passed through the subject P, and outputs an electrical signal corresponding to the dose of the detected X-rays to the data acquisition circuit 18 . The X-ray detector 12 has a structure in which a plurality of X-ray detection element arrays each having a plurality of X-ray detection elements arranged in the channel direction are arranged in the slice direction (column direction). The X-ray detector 12 is, for example, an indirect conversion type detector having a grid, a scintillator array and a photosensor array.

回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを回転軸(Z軸)回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。制御装置15により回転フレーム13が回転軸回りに回転することによりX線管11とX線検出器12とを回転軸回りに回転させる。 The rotating frame 13 is an annular frame that rotatably supports the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 about a rotation axis (Z-axis). Rotating the rotation frame 13 about the rotation axis by the control device 15 causes the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 to rotate about the rotation axis.

X線高電圧装置14は、高電圧発生装置及びX線制御装置を有する。高電圧発生装置は、X線管11に印加する高電圧及びX線管11に供給するフィラメント電流を発生する。X線制御装置は、X線管11が照射するX線に応じた出力電圧の制御を行う。高電圧発生装置は、インバータ方式である。X線高電圧装置14は、架台10内の回転フレーム13に設けられてもよいし、架台10内の固定フレーム(図示しない)に設けられても構わない。 The X-ray high voltage device 14 has a high voltage generator and an X-ray controller. The high voltage generator generates a high voltage to be applied to the X-ray tube 11 and a filament current to be supplied to the X-ray tube 11 . The X-ray control device controls the output voltage according to the X-rays emitted by the X-ray tube 11 . The high voltage generator is of inverter type. The X-ray high-voltage device 14 may be provided on the rotating frame 13 within the gantry 10 or may be provided on a fixed frame (not shown) within the gantry 10 .

ウェッジ16は、X線管11から被検体Pへ照射されるX線の線量が予め定められた分布になるようにX線を減衰する。例えば、ウェッジ16としては、ウェッジフィルタ(wedge filter)やボウタイフィルタ(bow-tie filter)等のアルミニウム等の金属板が用いられる。コリメータ17は、ウェッジ16を透過したX線の照射範囲を限定する。コリメータ17は、X線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。なお、コリメータ17は、X線絞りと呼ばれる場合もある。 The wedge 16 attenuates the X-rays so that the dose of the X-rays emitted from the X-ray tube 11 to the subject P has a predetermined distribution. For example, as the wedge 16, a metal plate such as aluminum is used for a wedge filter, a bow-tie filter, or the like. The collimator 17 limits the irradiation range of X-rays transmitted through the wedge 16 . The collimator 17 slidably supports a plurality of lead plates that shield X-rays, and adjusts the form of slits formed by the plurality of lead plates. Note that the collimator 17 may also be called an X-ray diaphragm.

データ収集回路18は、X線検出器12により検出されたX線の線量に応じた電気信号をX線検出器12から読み出す。データ収集回路18は、読み出した電気信号を増幅し、ビュー期間に亘り電気信号を積分することにより当該ビュー期間に亘るX線の線量に応じたデジタル値を有する検出データを収集する。検出データは、投影データと呼ばれる。データ収集回路18は、例えば、投影データを生成可能な回路素子を搭載した特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)により実現される。投影データは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール40に伝送される。 The data acquisition circuit 18 reads from the X-ray detector 12 an electrical signal corresponding to the dose of X-rays detected by the X-ray detector 12 . The data acquisition circuit 18 amplifies the readout electrical signal and integrates the electrical signal over the view period to acquire detection data having a digital value corresponding to the X-ray dose over the view period. The detected data are called projection data. The data acquisition circuit 18 is implemented, for example, by an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) incorporating circuit elements capable of generating projection data. Projection data is transmitted to the console 40 via a non-contact data transmission device or the like.

なお、本実施形態では、積分型のX線検出器12及び積分型のX線検出器12が搭載されたX線コンピュータ断層撮影装置1を例として説明するが、本実施形態に係る技術は、光子計数型のX線検出器にも適用可能である。 In this embodiment, the integrating X-ray detector 12 and the X-ray computed tomography apparatus 1 equipped with the integrating X-ray detector 12 will be described as an example. It is also applicable to photon counting X-ray detectors.

制御装置15は、コンソール40の処理回路44の撮影制御に従いX線CT撮影を実行するためにX線高電圧装置14やデータ収集回路18を制御する。制御装置15は、プロセッサと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。 The control device 15 controls the X-ray high-voltage device 14 and the data acquisition circuit 18 in order to perform X-ray CT imaging under the imaging control of the processing circuit 44 of the console 40 . The control device 15 has a processor and drive mechanisms such as motors and actuators.

寝台30は、基台31、支持フレーム32、天板33及び寝台駆動装置34を備える。基台31は、床面に設置される。基台31は、支持フレーム32を、床面に対して垂直方向(Y軸方向)に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム32は、基台31の上部に設けられるフレームである。支持フレーム32は、天板33を回転軸(Z軸)に沿ってスライド可能に支持する。天板33は、被検体Pが載置される柔軟性を有する板である。寝台駆動装置34は、寝台30の筐体内に収容される。寝台駆動装置34は、被検体Pが載置された支持フレーム32と天板33とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置34は、コンソール40等による制御に従い作動する。 The bed 30 includes a base 31 , a support frame 32 , a top plate 33 and a bed driving device 34 . The base 31 is installed on the floor. The base 31 is a housing that supports the support frame 32 so as to be movable in the vertical direction (Y-axis direction) with respect to the floor surface. The support frame 32 is a frame provided on top of the base 31 . The support frame 32 supports the top plate 33 so as to be slidable along the rotation axis (Z-axis). The top plate 33 is a flexible plate on which the subject P is placed. The bed driving device 34 is housed within the housing of the bed 30 . The bed driving device 34 is a motor or an actuator that generates power for moving the support frame 32 on which the subject P is placed and the top plate 33 . The bed driving device 34 operates according to control by the console 40 or the like.

コンソール40は、メモリ41、ディスプレイ42、入力インターフェース43及び処理回路44を有する。メモリ41とディスプレイ42と入力インターフェース43と処理回路44との間のデータ通信は、バス(BUS)を介して行われる。なお、コンソール40は架台10とは別体として説明するが、架台10にコンソール40又はコンソール40の各構成要素の一部が含まれてもよい。 Console 40 has memory 41 , display 42 , input interface 43 and processing circuitry 44 . Data communication between the memory 41, the display 42, the input interface 43 and the processing circuit 44 is performed via a bus (BUS). Although the console 40 is described as being separate from the gantry 10, the gantry 10 may include the console 40 or a part of each component of the console 40. FIG.

メモリ41は、種々の情報を記憶するHard Disk Drive(HDD)やSolid State Drive(SSD)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ41は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。 The memory 41 is a storage device such as a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or an integrated circuit storage device that stores various information. The memory 41 stores projection data and reconstructed image data, for example.

ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路44によって生成されたCT画像や、操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等を出力する。ディスプレイ42としては、種々の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えばディスプレイ42として、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)、Cathode Ray Tube(CRT)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(Organic Electro Luminescence Display:OELD)又はプラズマディスプレイが使用可能である。ディスプレイ42として、プロジェクタが用いられてもよい。 The display 42 displays various information. For example, the display 42 outputs a CT image generated by the processing circuit 44, a GUI (Graphical User Interface) for accepting various operations from the operator, and the like. Various arbitrary displays can be used as the display 42 as appropriate. For example, the display 42 can be a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT) display, an organic electro luminescence display (OELD), or a plasma display. A projector may be used as the display 42 .

入力インターフェース43は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。具体的には、入力インターフェース43は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の入力機器に接続されている。また、入力インターフェース43に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でもよい。入力インターフェース43は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。 The input interface 43 receives various input operations from the user, converts the received input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 44 . Specifically, the input interface 43 is connected to input devices such as a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touch pad, and touch panel display. Also, the input device connected to the input interface 43 may be an input device provided in another computer connected via a network or the like. The input interface 43 may be a speech recognizer that converts audio signals collected by a microphone into instructional signals.

処理回路44は、入力インターフェース43から出力される入力操作の電気信号に応じてX線コンピュータ断層撮影装置1全体の動作を制御する。処理回路44は、制御装置15に対して指令を通知してX線CT撮影を行う。また、処理回路44は、X線検出器12からデータ収集回路18を介して収集した投影データに基づいてCT画像を再構成する。例えば、処理回路44は、ハードウェア資源として、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを有する。 The processing circuit 44 controls the operation of the entire X-ray computed tomography apparatus 1 according to the electric signal of the input operation output from the input interface 43 . The processing circuit 44 notifies the control device 15 of a command to perform X-ray CT imaging. The processing circuit 44 also reconstructs a CT image based on projection data acquired from the X-ray detector 12 via the data acquisition circuit 18 . For example, the processing circuit 44 has a processor such as a CPU (Central Processing Unit) as a hardware resource.

図2は、本実施形態に係るX線高電圧装置14の構例成を示す図である。図2に示すように、X線高電圧装置14は、商用電源51とX線管11とに接続されている。X線高電圧装置14は、商用電源51からの交流電圧を直流高電圧に変換し、X線管11に印加する。具体的には、X線高電圧装置14は、AC/DCコンバータ52、インバータ53、高圧トランス54、整流回路55、コンバータ駆動回路56、インバータ駆動回路57及び制御回路58を有する。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the X-ray high voltage device 14 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the X-ray high-voltage device 14 is connected to a commercial power source 51 and the X-ray tube 11 . The X-ray high voltage device 14 converts the AC voltage from the commercial power source 51 into a DC high voltage and applies it to the X-ray tube 11 . Specifically, the X-ray high voltage device 14 has an AC/DC converter 52 , an inverter 53 , a high voltage transformer 54 , a rectifier circuit 55 , a converter drive circuit 56 , an inverter drive circuit 57 and a control circuit 58 .

AC/DCコンバータ52の入力側は、商用電源51に接続されている。AC/DCコンバータ52は、商用電源51からの交流電圧を直流電圧に変換する。AC/DCコンバータ52の出力側はインバータ53の入力側に接続されている。AC/DCコンバータ52は電圧発生回路の一例である。また、AC/DCコンバータ52と商用電源51とを含めて電圧発生回路と呼ぶこともできる。電圧発生回路は、インバータ53の入力直流電圧を発生する。 The input side of AC/DC converter 52 is connected to commercial power source 51 . AC/DC converter 52 converts AC voltage from commercial power source 51 into DC voltage. The output side of AC/DC converter 52 is connected to the input side of inverter 53 . AC/DC converter 52 is an example of a voltage generating circuit. Moreover, the AC/DC converter 52 and the commercial power supply 51 can also be called a voltage generation circuit. The voltage generator circuit generates an input DC voltage for inverter 53 .

インバータ53は、AC/DCコンバータ52からの入力直流電圧を出力交流電圧に変換する。インバータ53は、スイッチング素子と共振コンデンサとを含む共振回路を有する。スイッチング素子にインバータ駆動回路57から制御信号が供給されてオンとオフとが切り替えられる。スイッチング素子のオンとオフとの切替により、入力直流電圧が、商用電源51よりも高い周波数の出力交流電圧に変換される。インバータ53は、スイッチング素子に印加される制御信号にスイッチング素子間で位相差を与えることにより、インバータ53の出力交流電圧の電圧値が調整される位相シフト型インバータである。インバータ53の出力側は高圧トランス54の入力側に接続される。 Inverter 53 converts the input DC voltage from AC/DC converter 52 into an output AC voltage. Inverter 53 has a resonant circuit including a switching element and a resonant capacitor. A control signal is supplied from the inverter drive circuit 57 to the switching element to switch between ON and OFF. By switching on and off of the switching element, the input DC voltage is converted into an output AC voltage having a frequency higher than that of the commercial power supply 51 . Inverter 53 is a phase-shift inverter in which the voltage value of the output AC voltage of inverter 53 is adjusted by giving a phase difference between switching elements to control signals applied to the switching elements. The output side of the inverter 53 is connected to the input side of the high voltage transformer 54 .

高圧トランス54は、インバータ53からの出力交流電圧を昇圧する。高圧トランス54は、一次コイルと二次コイルと鉄心とを有する。一次コイルは一次巻線で巻かれ、二次コイルは二次巻線で巻かれている。一次コイルの入力側は、インバータ53の出力側に接続されている。一次コイルは、インバータ53からの交流電圧(一次電圧)の印加を受けて電磁誘導の原理により鉄心を介して二次コイルに交流電圧(二次電圧)を誘起する。一次巻線の巻数に対する二次巻線の巻数の比率に応じて一次電圧に対する二次電圧の増幅率が決定される。二次コイルの出力側は整流回路55の入力側に接続されている。 A high-voltage transformer 54 boosts the output AC voltage from the inverter 53 . High-voltage transformer 54 has a primary coil, a secondary coil, and an iron core. The primary coil is wound with a primary winding and the secondary coil is wound with a secondary winding. The input side of the primary coil is connected to the output side of the inverter 53 . The primary coil receives an alternating voltage (primary voltage) from the inverter 53 and induces an alternating voltage (secondary voltage) in the secondary coil through the iron core according to the principle of electromagnetic induction. The amplification factor of the secondary voltage with respect to the primary voltage is determined according to the ratio of the number of turns of the secondary winding to the number of turns of the primary winding. The output side of the secondary coil is connected to the input side of the rectifier circuit 55 .

整流回路55は、高圧トランス54からの出力交流電圧を整流平滑して出力直流電圧に変換する。整流回路55は種々様々な構成が可能である。整流回路55は整流平滑のみを行う回路でもよいし、整流平滑に加え昇圧を行う回路でもよい。整流平滑のみを行う整流回路55としては、例えば、シリコン半導体を用いた高圧ダイオードであるシリコン整流器等が用いられればよい。整流平滑且つ昇圧を行う整流回路55としては、各々が高圧整流コンデンサと高圧ダイオードとを有する複数の回路が任意の方式で接続された多倍昇圧回路等が用いられる。整流回路55の出力側はX線管11に接続されている。整流回路55の出力直流電圧はX線管11に印加される。 The rectifier circuit 55 rectifies and smoothes the output AC voltage from the high-voltage transformer 54 and converts it into an output DC voltage. The rectifier circuit 55 can have various configurations. The rectifier circuit 55 may be a circuit that performs only rectification and smoothing, or a circuit that performs boosting in addition to rectification and smoothing. As the rectifier circuit 55 that performs only rectification and smoothing, for example, a silicon rectifier, which is a high-voltage diode using a silicon semiconductor, may be used. As the rectifying circuit 55 for rectifying, smoothing, and boosting, a multiple booster circuit or the like is used in which a plurality of circuits each having a high voltage rectifying capacitor and a high voltage diode are connected in an arbitrary manner. The output side of the rectifier circuit 55 is connected to the X-ray tube 11 . The output DC voltage of the rectifier circuit 55 is applied to the X-ray tube 11 .

X線管11は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてX線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。X線管11は、高圧ケーブルを介してX線高電圧装置14に接続されている。陰極と陽極との間には、整流回路55からの出力直流電圧が印加される。陰極と陽極との間に印加される電圧は管電圧と呼ばれる。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより管電流が流れる。熱電子が陽極に衝突することによりX線が発生される。 The X-ray tube 11 includes a cathode that generates thermoelectrons, an anode that receives thermoelectrons flying from the cathode and generates X-rays, and a vacuum tube that holds the cathode and the anode. The X-ray tube 11 is connected to an X-ray high voltage device 14 via a high voltage cable. An output DC voltage from a rectifier circuit 55 is applied between the cathode and the anode. The voltage applied between the cathode and anode is called the tube voltage. Thermal electrons fly from the cathode to the anode by applying a tube voltage. A tube current flows due to thermal electrons flying from the cathode to the anode. X-rays are generated by thermal electrons impinging on the anode.

コンバータ駆動回路56は、制御回路58からの制御信号に従いAC/DCコンバータ52を駆動してAC/DCコンバータ52の出力直流電圧、換言すれば、インバータ53への入力交流電圧を制御する。 Converter drive circuit 56 drives AC/DC converter 52 in accordance with a control signal from control circuit 58 to control the output DC voltage of AC/DC converter 52 , in other words, the input AC voltage to inverter 53 .

インバータ駆動回路57は、制御回路58からの制御信号に従いインバータ53を駆動してインバータ53の出力交流電圧を制御する。具体的には、インバータ駆動回路57は、インバータ53に含まれる各スイッチング素子に制御信号を供給して各スイッチング素子のONとOFFとを切り替える。この際、インバータ駆動回路57は、各スイッチング素子に供給する制御信号間に位相差を与えて各スイッチング素子に制御信号を供給する。制御信号間の位相差を調整することにより、インバータ53からの出力交流電圧の電圧値が調整される。このようなスイッチング素子に供給する制御信号間の位相差によりインバータ53からの出力交流電圧の電圧値を調整することを位相シフト制御と呼ぶ。 Inverter drive circuit 57 drives inverter 53 in accordance with a control signal from control circuit 58 to control the output AC voltage of inverter 53 . Specifically, the inverter drive circuit 57 supplies a control signal to each switching element included in the inverter 53 to switch ON and OFF of each switching element. At this time, the inverter drive circuit 57 provides a phase difference between the control signals to be supplied to each switching element and supplies the control signals to each switching element. By adjusting the phase difference between the control signals, the voltage value of the output AC voltage from inverter 53 is adjusted. Adjusting the voltage value of the output AC voltage from the inverter 53 based on the phase difference between the control signals supplied to the switching elements is called phase shift control.

制御回路58は、コンバータ駆動回路56とインバータ駆動回路57とを制御する。制御回路58は、負荷電圧の検出値、インバータ53を流れる電流(以下、インバータ電流と呼ぶ)の検出値、インバータ53への入力直流電圧の検出値、AC/DCコンバータ52への入力交流電流の検出値、AC/DCコンバータ52への入力交流電圧の検出値を取得する。負荷電圧の検出値、インバータ電流の検出値、インバータ53への入力直流電圧の検出値、AC/DCコンバータ52を流れる入力交流電流の検出値、AC/DCコンバータ52への入力交流電圧の検出値は、各々についての検出器により検出される。負荷電圧は、インバータ53により発生された電力の供給先である高圧トランス54、整流回路55及びX線管11に印加されている電圧の総称である。以下の実施形態において負荷電圧はX線管11の管電圧であるとする。 Control circuit 58 controls converter drive circuit 56 and inverter drive circuit 57 . The control circuit 58 controls the detected value of the load voltage, the detected value of the current flowing through the inverter 53 (hereinafter referred to as inverter current), the detected value of the input DC voltage to the inverter 53, and the input AC current to the AC/DC converter 52. A detected value of the input AC voltage to the AC/DC converter 52 is obtained. Detected value of load voltage, Detected value of inverter current, Detected value of input DC voltage to inverter 53, Detected value of input AC current flowing through AC/DC converter 52, Detected value of input AC voltage to AC/DC converter 52 are detected by the detector for each. The load voltage is a general term for voltages applied to the high-voltage transformer 54, the rectifier circuit 55, and the X-ray tube 11 to which the power generated by the inverter 53 is supplied. Assume that the load voltage is the tube voltage of the X-ray tube 11 in the following embodiments.

制御回路58は、負荷電圧の検出値、インバータ電流の検出値、インバータ53への入力直流電圧の検出値、AC/DCコンバータ52への入力交流電流の検出値、AC/DCコンバータ52への入力交流電圧の検出値に基づいて、管電圧検出値が管電圧設定値に近づくようにコンバータ駆動回路56とインバータ駆動回路57とを同期的に制御する。具体的には、制御回路58は、管電圧検出値と管電圧設定値とが一致するようにインバータ53への入力直流電圧を調整する。並行して、制御回路58は、インバータ53に含まれるスイッチング素子のONとOFFとの切替に伴い発生するスイッチング損失を低減するためソフトスイッチングを行うようにインバータ駆動回路57を制御する。ソフトスイッチングの効率を高めるため、制御回路58は、インバータ53への入力直流電圧の電圧値が、インバータ53を流れるインバータ電流の電流値とインバータ53に含まれる共振回路の回路定数との乗算値を下回るように、インバータ53への入力直流電圧を制御する。制御回路58は、デジタルフィードバック制御回路等の任意の回路により実現される。 The control circuit 58 controls the detected value of the load voltage, the detected value of the inverter current, the detected value of the input DC voltage to the inverter 53, the detected value of the input AC current to the AC/DC converter 52, and the input to the AC/DC converter 52. Based on the detected value of the AC voltage, the converter drive circuit 56 and the inverter drive circuit 57 are synchronously controlled so that the detected tube voltage value approaches the set tube voltage value. Specifically, the control circuit 58 adjusts the input DC voltage to the inverter 53 so that the tube voltage detection value and the tube voltage set value match. In parallel, the control circuit 58 controls the inverter drive circuit 57 so as to perform soft switching in order to reduce switching loss caused by switching ON and OFF of the switching element included in the inverter 53 . In order to increase the efficiency of soft switching, the control circuit 58 sets the voltage value of the input DC voltage to the inverter 53 to the product of the current value of the inverter current flowing through the inverter 53 and the circuit constant of the resonance circuit included in the inverter 53. The input DC voltage to the inverter 53 is controlled so as to fall below. Control circuit 58 is implemented by any circuit such as a digital feedback control circuit.

次に、ソフトスイッチングの問題点について図3及び図4を参照しながら詳細に説明する。 Next, the problem of soft switching will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

図3は従来動作での高負荷時におけるインバータ53の回路構成に電流及び電圧を示す図であり、図4は従来動作での軽負荷時におけるインバータ53の回路構成に電流及び電圧を示す図である。高負荷時は負荷側に比較的高電圧を印加する場合であり、軽負荷時は負荷側に比較的低電圧を印加する場合である。なお図3及び図4においてAC/DCコンバータ52は簡易的な回路記号により表されている。 3 is a diagram showing the current and voltage in the circuit configuration of the inverter 53 at high load in conventional operation, and FIG. 4 is a diagram showing the current and voltage in the circuit configuration of the inverter 53 at light load in conventional operation. be. When the load is high, a relatively high voltage is applied to the load side, and when the load is light, a relatively low voltage is applied to the load side. 3 and 4, the AC/DC converter 52 is represented by a simple circuit symbol.

図3及び図4に示すように、AC/DCコンバータ52とインバータ53との間に直流バスコンデンサCinが設けられている。直流バスコンデンサCinにはAC/DCコンバータ52からの出力直流電圧VDCが印加され、電圧VDCの印加に伴い供給される電荷を蓄える。インバータ53は、例示的に、4個のアームを有する共振回路を有する。各アームは、並列接続されたスイッチング素子S1-S4、ダイオード及び共振コンデンサC1-C4を有する。インバータ53により発生された交流電圧が高圧トランス54により昇圧される。インバータ53の出力側はチョークコイルLを介して高圧トランス54の入力側に接続されている。チョークコイルLはインバータ電流の供給を受けてエネルギーを蓄積する。 As shown in FIGS. 3 and 4, a DC bus capacitor C in is provided between the AC/DC converter 52 and the inverter 53 . The output DC voltage VDC from the AC/DC converter 52 is applied to the DC bus capacitor Cin to store the charge supplied along with the application of the voltage VDC . Inverter 53 illustratively has a resonant circuit with four arms. Each arm has switching elements S1-S4, diodes and resonant capacitors C1-C4 connected in parallel. The AC voltage generated by the inverter 53 is stepped up by the high voltage transformer 54 . The output side of the inverter 53 is connected to the input side of the high voltage transformer 54 via the choke coil L1. The choke coil L1 receives the inverter current and accumulates energy.

ソフトスイッチングの方式としては、ゼロ電圧スイッチング(ZVS:Zero Voltage Switching)制御とゼロ電流スイッチング(ZCS:Zero Current Switching)制御とを利用することが可能である。ゼロ電圧スイッチング制御は、スイッチング素子と共振コンデンサとに電荷を出し入れすることで電圧を共振させ、スイッチング素子の電圧が略0となったタイミングでスイッチングを行うことにより、スイッチング損失を低減する。ゼロ電流スイッチング制御は、インバータ電流が略0となるタイミングでスイッチングを行うことにより、スイッチング損失を低減する。以下の説明においては、ゼロ電圧スイッチング制御が用いられるものとする。 Zero voltage switching (ZVS) control and zero current switching (ZCS) control can be used as soft switching methods. Zero-voltage switching control reduces switching loss by causing voltage to resonate by transferring electric charges to and from a switching element and a resonance capacitor, and performing switching when the voltage of the switching element becomes approximately zero. Zero-current switching control reduces switching loss by performing switching at the timing when the inverter current becomes substantially zero. In the following description, it is assumed that zero voltage switching control is used.

制御回路58は、スイッチング素子S1-S4に並列して接続された共振コンデンサC1-S4と、チョークコイルLとの並列共振を利用して、位相シフト制御によるゼロ電圧スイッチング制御を実行するようにインバータ駆動回路57を制御する。ゼロ電圧スイッチング制御では、スイッチング素子S1-S4各々をオンにする直前に設けたデッドタイムの間に、チョークコイルLに蓄積されたエネルギーを利用して、共振コンデンサC1-S4に充電された電荷を引き抜く。この際、インバータ駆動回路57は、スイッチング素子S1とスイッチング素子S2とについて交互にONとOFFとを繰り返し、スイッチング素子S3とスイッチング素子S4とについて交互にONとOFFとを繰り返す。スイッチング素子S1-S4への制御信号をONにすることによりスイッチング素子S1-S4がONになる。スイッチング素子S1-S4がONに切り替えられるとき、共振コンデンサC1-S4に充電された電荷がチョークコイルLのエネルギーを利用して放電される。スイッチング素子S1-S4がONに切り替えられるとき、共振コンデンサC1-S4は放電しているため、スイッチング素子S1-S4のコレクタ-エミッタ間電圧はゼロになっている。このため、ゼロ電圧スイッチングが達成される。 The control circuit 58 utilizes the parallel resonance of the choke coil L1 and the resonant capacitors C1 - S4 connected in parallel to the switching elements S1-S4 to perform zero voltage switching control by phase shift control. It controls the inverter drive circuit 57 . In the zero-voltage switching control, the energy accumulated in the choke coil L1 is used during the dead time provided immediately before turning on each of the switching elements S1-S4, and the charge stored in the resonance capacitors C1-S4 is pull out. At this time, the inverter driving circuit 57 alternately turns ON and OFF the switching elements S1 and S2, and alternately turns ON and OFF the switching elements S3 and S4. The switching elements S1-S4 are turned ON by turning ON the control signal to the switching elements S1-S4. When the switching elements S1-S4 are switched ON, the charges stored in the resonance capacitors C1 - S4 are discharged using the energy of the choke coil L1. When the switching elements S1-S4 are switched ON, the collector-emitter voltages of the switching elements S1-S4 are zero because the resonant capacitors C1-S4 are discharged. Thus, zero voltage switching is achieved.

ゼロ電圧スイッチング制御を実現するための条件式(以下、ZVS条件式と呼ぶ)は、下記の数式により表すことができる。下記の数式中、Lはインバータ53内のチョークコイルL等のインダクタのインダクタンス値であり、iはインバータ電流の電流値であり、Cはインバータ53に含まれる共振コンデンサの容量、VDCはインバータ53への入力直流電圧値である。ZVS条件式によれば、左辺に示すインダクタに蓄えられるエネルギーが共振コンデンサに蓄えられるエネルギーよりも大きいときにソフトスイッチングが実現される。なお、下記のZVS条件式は、スイッチング素子S3とスイッチング素子S4とを含むアームについての条件式である。スイッチング素子S1とスイッチング素子S2とを含むアームについてのZVS上限式は、下記の数式のCとCとをそれぞれCとCとに置き換えることにより得られる。 A conditional expression for realizing zero voltage switching control (hereinafter referred to as a ZVS conditional expression) can be expressed by the following formula. In the following formula, Li is the inductance value of the inductor such as the choke coil L1 in the inverter 53, i is the current value of the inverter current, C is the capacitance of the resonance capacitor included in the inverter 53, and V DC It is an input DC voltage value to the inverter 53 . According to the ZVS conditional expression, soft switching is realized when the energy stored in the inductor shown on the left side is larger than the energy stored in the resonant capacitor. The ZVS conditional expression below is a conditional expression for an arm including the switching element S3 and the switching element S4. The ZVS upper bound equation for the arm containing switching element S1 and switching element S2 is obtained by replacing C3 and C4 in the equation below with C1 and C2 , respectively .

Figure 2022115528000002
Figure 2022115528000002

図5は、負荷電圧(管電圧)とインバータ電流との時間変化を示すグラフである。図5に示すように、負荷電圧は、立ち上がりから管電圧設定値に向けて上昇する。インバータ53からの出力交流電圧のパルス幅は、負荷電圧の立ち上がり時は比較的広いが、負荷電圧が定常状態に近づくにつれて狭くなり、定常状態になるとパルス幅は狭く一定になる。そのため、インバータ電流も負荷電圧の立ち上がりから上昇し、時刻t1にピークを向かえた後、定常状態に近づくにつれて小さくなり、時刻t2にて定常状態になると小さい値に収束する。 FIG. 5 is a graph showing temporal changes in load voltage (tube voltage) and inverter current. As shown in FIG. 5, the load voltage rises toward the tube voltage set value from the start. The pulse width of the output AC voltage from the inverter 53 is relatively wide when the load voltage rises, but narrows as the load voltage approaches a steady state, and becomes narrow and constant when the load voltage reaches a steady state. Therefore, the inverter current also rises from the rise of the load voltage, reaches its peak at time t1, then decreases as it approaches a steady state, and converges to a small value when it reaches a steady state at time t2.

図5に示すように、図3に示す高負荷時(充電時)の場合、負荷側に電力を供給するためにインバータ53が動作し、インバータ53のインダクタに流れるインバータ電流の電流値iが大きく、共振コンデンサに電圧を蓄えるだけの十分なエネルギーをインダクタに蓄えることができる。この場合、左辺が右辺よりも大きくなり、ソフトスイッチングが実現される。一方、図4に示す軽負荷時(定常状態)の場合、インダクタに流れるインバータ電流の電流値iが小さく、共振コンデンサに電圧を蓄えるだけの十分なエネルギーをインダクタに蓄えることができない。この場合、左辺が右辺よりも小さくなり、ソフトスイッチングを達成することができない。 As shown in FIG. 5, when the load is high (during charging) shown in FIG. , enough energy can be stored in the inductor to store a voltage on the resonant capacitor. In this case, the left side becomes larger than the right side and soft switching is realized. On the other hand, when the load is light (steady state) shown in FIG. 4, the current value i of the inverter current flowing through the inductor is small, and the inductor cannot store enough energy to store the voltage in the resonant capacitor. In this case, the left side becomes smaller than the right side and soft switching cannot be achieved.

そこで、X線高電圧装置14は、負荷状況に応じてインバータ53への入力直流電圧を制御する。入力直流電圧を制御可能にするため、AC/DCコンバータ52としては、三相コンバータ整流回路が用いられる。 Therefore, the X-ray high voltage device 14 controls the input DC voltage to the inverter 53 according to the load condition. A three-phase converter rectifier circuit is used as the AC/DC converter 52 in order to control the input DC voltage.

図6は、三相コンバータ整流回路によるAC/DCコンバータ52の回路構成例を示す図である。図6に示すように、商用電源51からはU相、V相及びW相からなる三相交流がAC/DCコンバータ52の入力側に供給される。AC/DCコンバータ52は、各相について2対のアームを有する。各アームは、スイッチング素子と当該スイッチング素子S1-S6に逆並列に接続されたダイオードとを有する。3つのアームがブリッジ接続されている。AC/DCコンバータ52の出力側は直流バスコンデンサCinを介してインバータ53の入力側に接続されている。 FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration example of the AC/DC converter 52 using a three-phase converter rectifier circuit. As shown in FIG. 6, a three-phase alternating current consisting of U-phase, V-phase and W-phase is supplied from a commercial power source 51 to the input side of an AC/DC converter 52 . AC/DC converter 52 has two pairs of arms for each phase. Each arm has a switching element and a diode connected in anti-parallel to the switching element S1-S6. Three arms are bridge connected. The output side of AC/DC converter 52 is connected to the input side of inverter 53 via DC bus capacitor Cin .

AC/DCコンバータ52の出力直流電圧は、3個のアームの出力電圧の合成電圧により決定される。各アームの出力電圧は、一対のスイッチング素子各々のONとOFFとの切替により調整される。各スイッチング素子は、コンバータ駆動回路56からの制御信号の供給を受けてONとOFFとを切り替える。3個のアーム間でスイッチング素子のON時間を調整することにより、AC/DCコンバータ52の出力電圧の電圧値を調整することが可能である。3個のアームの出力電圧の合成電圧である出力直流電圧が直流バスコンデンサCinに印加される。 The output DC voltage of AC/DC converter 52 is determined by the combined voltage of the output voltages of the three arms. The output voltage of each arm is adjusted by switching ON and OFF of each pair of switching elements. Each switching element receives a control signal from the converter drive circuit 56 and switches between ON and OFF. By adjusting the ON time of the switching elements among the three arms, it is possible to adjust the voltage value of the output voltage of AC/DC converter 52 . An output DC voltage, which is the composite voltage of the output voltages of the three arms, is applied to the DC bus capacitor Cin .

制御回路58は、直流バスコンデンサCinの直流バス電圧を制御する。具体的には、制御回路58は、インバータ53への入力直流電圧である直流バス電圧Vdcの検出値を取得し、直流バス電圧Vdcの検出値と目標値との差分値に応じた指令信号をコンバータ駆動回路56に供給する。コンバータ駆動回路56は、U相、V相及びW相各々の指令信号に応じて、各スイッチング素子S1-S6への制御信号を生成し、各スイッチング素子S1-S6に供給して各スイッチング素子S1-S6を駆動する。指令信号に応じて各スイッチング素子S1-S6を駆動することにより、直流バス電圧Vdcの検出値と目標値との差分値が大きい場合、直流バスコンデンサCinに印加する入力交流電圧を増大させ、差分値が小さい場合、直流バスコンデンサCinに印加する入力交流電圧を減少させることができる。このようにして、直流バスコンデンサCinの直流バス電圧Vdcを調整することが可能になる。 Control circuit 58 controls the DC bus voltage on DC bus capacitor Cin . Specifically, the control circuit 58 acquires the detected value of the DC bus voltage Vdc , which is the input DC voltage to the inverter 53, and instructs the control circuit 58 according to the difference between the detected value of the DC bus voltage Vdc and the target value. The signal is provided to converter driver circuit 56 . Converter drive circuit 56 generates a control signal for each switching element S1-S6 according to each of the command signals for the U-phase, V-phase, and W-phase, supplies it to each switching element S1-S6, and supplies it to each switching element S1 - Drive S6. By driving the switching elements S1 to S6 according to the command signal, the input AC voltage applied to the DC bus capacitor Cin is increased when the difference between the detected value of the DC bus voltage Vdc and the target value is large. , the input AC voltage applied to the DC bus capacitor Cin can be reduced when the difference value is small. In this way it is possible to regulate the DC bus voltage Vdc across the DC bus capacitor Cin.

次に、本実施形態に係るX線高電圧装置14の動作例を実施例1と実施例2とに分けて説明する。 Next, an operation example of the X-ray high-voltage device 14 according to this embodiment will be described separately for Example 1 and Example 2. FIG.

(実施例1)
図7は本実施形態に係る動作例での高負荷時におけるX線高電圧装置14の回路構成に電流及び電圧を示した図であり、図8は本実施形態に係る動作例での軽負荷時におけるX線高電圧装置14の回路構成に電流及び電圧を示した図である。図9は、本実施形態に係る動作例での負荷電圧、インバータ電流及びインバータ入力電圧の時間変化を示すグラフである。
(Example 1)
FIG. 7 is a diagram showing the current and voltage in the circuit configuration of the X-ray high-voltage device 14 at high load in an operation example according to this embodiment, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing the current and voltage in the circuit configuration of the X-ray high voltage device 14 at time. FIG. 9 is a graph showing temporal changes in load voltage, inverter current, and inverter input voltage in an operation example according to this embodiment.

制御回路58は、管電圧検出値が設定値Vsetに一致するように、コンバータ駆動回路56とインバータ駆動回路57とを制御する。並行して制御回路58は、負荷条件に応じて変化するインバータ電流とインバータ53への入力直流電圧である直流バス電圧とを検出し、それらを比較し、最適な直流バス電圧を得るためにコンバータ駆動回路56を制御する。 The control circuit 58 controls the converter drive circuit 56 and the inverter drive circuit 57 so that the tube voltage detection value matches the set value Vset . In parallel, the control circuit 58 detects the inverter current, which changes according to the load conditions, and the DC bus voltage, which is the input DC voltage to the inverter 53, compares them, and controls the converter to obtain the optimum DC bus voltage. It controls the drive circuit 56 .

X線高電圧装置14の動作時において制御回路58は、負荷電圧(管電圧)の検出値が設定値Vsetに一致するように、コンバータ駆動回路56とインバータ駆動回路57とを制御する。CT撮像時において制御回路58は、インバータ53により発生された電力の供給先の負荷に印加されている負荷電圧の変化に応じて、軽負荷用制御と高負荷用制御とを切り替える。軽負荷用制御は、入力直流電圧(直流バス電圧)の電圧値が一定になるような入力直流電圧の制御である。高負荷用制御は、入力直流電圧(直流バス電圧)の電圧値が、インバータ53のインバータ電流値と共振回路の回路定数との乗算値を下回るような入力直流電圧の制御である。 During operation of the X-ray high voltage device 14, the control circuit 58 controls the converter drive circuit 56 and the inverter drive circuit 57 so that the detected value of the load voltage (tube voltage) matches the set value Vset . During CT imaging, the control circuit 58 switches between light-load control and high-load control according to a change in the load voltage applied to the load to which the power generated by the inverter 53 is supplied. Light-load control is control of the input DC voltage so that the voltage value of the input DC voltage (DC bus voltage) is constant. The high-load control is control of the input DC voltage so that the voltage value of the input DC voltage (DC bus voltage) is less than the product of the inverter current value of the inverter 53 and the circuit constant of the resonance circuit.

制御回路58は、負荷電圧の検出値をモニタリングし、高負荷であるか軽負荷であるかを判定する。例えば、負荷電圧の検出値が設定値Vsetの80%等の所定割合以上に達する時点t1までは高負荷であると判定され、時点t1後は軽負荷であると判定される。また、制御回路58は、負荷電圧の変化に応じて変化するインバータ電流の検出値をモニタリングし、高負荷であるか軽負荷であるかを判定してもよい。例えば、インバータ電流の検出値がピーク値に到達する時点t1までは高負荷であると判定され、時点t1後は軽負荷であると判定される。なお、ピーク値に到達し且つピーク値に対して所定割合だけ検出値が下降した時点まで高負荷であると判定され、当該時点後は軽負荷であると判定されてもよい。また、ピーク値に到達した時点t1から所定時間が経過した時点まで高負荷であると判定され、当該時点後は軽負荷であると判定されてもよい。 The control circuit 58 monitors the detected value of the load voltage and determines whether the load is high or light. For example, the load is determined to be high until time t1 when the detected value of the load voltage reaches a predetermined percentage such as 80% of the set value Vset , and the load is determined to be light after time t1. In addition, the control circuit 58 may monitor the detected value of the inverter current that changes according to changes in the load voltage to determine whether the load is high or light. For example, the load is determined to be high until time t1 when the detected value of the inverter current reaches the peak value, and the load is determined to be light after time t1. The load may be determined to be high until the peak value is reached and the detected value drops by a predetermined percentage of the peak value, and the load may be determined to be light after that point. Alternatively, it may be determined that the load is high until a predetermined time has elapsed from time t1 when the peak value is reached, and that the load is light after that time.

高負荷であると判定された場合、制御回路58は、図7及び図9に示すように、インバータ53の入力直流電圧、すなわち、直流バスコンデンサCinの直流バス電圧Vdcが最大値Vmaxとなるようにコンバータ駆動回路56を制御する。より詳細には、制御回路58は、インバータ53への入力直流電圧である直流バス電圧Vdcの検出値を取得し、直流バス電圧Vdcの検出値と目標値Vmaxとの差分値に応じた指令信号をコンバータ駆動回路56に供給する。コンバータ駆動回路56は、U相、V相及びW相各々の指令信号に応じて、各スイッチング素子S1-S6への制御信号を生成して各スイッチング素子S1-S6を駆動する。指令信号に応じた各スイッチング素子S1-S6の駆動により、直流バス電圧Vdcの検出値と目標値Vmaxとの差分値が大きい場合、直流バスコンデンサCinに印加する入力交流電圧を増大させ、差分値が小さい場合、直流バスコンデンサCinに印加する入力交流電圧を減少させることができる。これにより、直流バス電圧Vdcを最大値Vmaxに維持することが可能になる。なお、最大値Vmaxは、管電圧設定値Vsetと管電流設定値との組合せに応じて予め設定される。 When the load is determined to be high, the control circuit 58 controls the input DC voltage of the inverter 53, that is, the DC bus voltage Vdc of the DC bus capacitor Cin to reach the maximum value Vmax as shown in FIGS. The converter drive circuit 56 is controlled so that More specifically, the control circuit 58 acquires a detected value of the DC bus voltage Vdc , which is the input DC voltage to the inverter 53, and adjusts the voltage according to the difference between the detected value of the DC bus voltage Vdc and the target value Vmax . command signal is supplied to the converter drive circuit 56 . Converter drive circuit 56 generates control signals for switching elements S1-S6 to drive switching elements S1-S6 in accordance with command signals for each of the U-phase, V-phase and W-phase. By driving the switching elements S1 to S6 according to the command signal, the input AC voltage applied to the DC bus capacitor Cin is increased when the difference between the detected value of the DC bus voltage Vdc and the target value Vmax is large. , the input AC voltage applied to the DC bus capacitor Cin can be reduced when the difference value is small. This allows the DC bus voltage Vdc to be maintained at the maximum value Vmax . Note that the maximum value V max is set in advance according to the combination of the tube voltage set value V set and the tube current set value.

軽負荷であると判定された場合、制御回路58は、図8及び図9に示すように、インバータ53の入力電圧(直流バス電圧Vdc)が最大値Vmaxから下がるようにコンバータ駆動回路56を制御する。より詳細には、制御回路58は、インバータ電流の検出値と共振回路の回路定数との乗算値を下回るように、コンバータ駆動回路56を制御して直流バス電圧を制御する。例えば、インバータ電流の検出値と共振回路の回路定数とをZVS条件式に当てはめて左辺よりも右辺が小さくなる直流バス電圧Vdcの目標値を求める。すなわち、直流バス電圧Vdcの目標値は、インバータ電流の検出値とインバータ53内の共振回路の回路定数との乗算値を下回る値に設定される。回路定数は、上記ZVS条件式に示すように、スイッチングに係るスイッチング素子Cの容量とインダクタLのインダクタンスとを含む。より詳細には、スイッチング素子S3及びS4でのスイッチングに関する最適な直流バス電圧の電圧値は、インバータ電流値iと、(Lのインダクタンス/(スイッチング素子S3に逆並列する共振コンデンサCの容量とスイッチング素子S4に並列する共振コンデンサCの容量との和))の平方根との乗算値よりも小さい値に設定される。すなわち、当該乗算値は、最適な直流バス電圧の電圧値の上限である。最適な直流バス電圧の電圧値の下限は、設定管電圧値及び設定管電流値を得ることが可能な直流バス電圧の最小値を下回らない値に設定されればよい。例えば、下限は、ユーザにより入力インターフェース43を介して、上記の範囲内で任意の値に設定されればよい。 When the load is determined to be light, the control circuit 58 controls the converter drive circuit 56 so that the input voltage (DC bus voltage V dc ) of the inverter 53 drops from the maximum value V max as shown in FIGS. to control. More specifically, control circuit 58 controls converter drive circuit 56 to control the DC bus voltage so that it falls below the product of the detected inverter current value and the circuit constant of the resonant circuit. For example, by applying the detected value of the inverter current and the circuit constant of the resonance circuit to the ZVS conditional expression, the target value of the DC bus voltage Vdc that makes the right side smaller than the left side is obtained. That is, the target value of the DC bus voltage Vdc is set to a value lower than the product of the detected value of the inverter current and the circuit constant of the resonance circuit in the inverter 53 . The circuit constant includes the capacitance of the switching element C and the inductance of the inductor Li, as shown in the ZVS conditional expression. More specifically, the optimum DC bus voltage value for switching in the switching elements S3 and S4 is the inverter current value i and (inductance of Li/ ( capacitance of the resonant capacitor C3 antiparallel to the switching element S3 and the capacitance of the resonance capacitor C4 in parallel with the switching element S4). That is, the multiplication value is the upper limit of the voltage value of the optimum DC bus voltage. The lower limit of the voltage value of the optimum DC bus voltage may be set to a value not lower than the minimum value of the DC bus voltage at which the set tube voltage value and the set tube current value can be obtained. For example, the lower limit may be set to any value within the above range via the input interface 43 by the user.

直流バス電圧Vdcの目標値は、負荷状態が設定値Vsetに略到達又は近接しているときの直流バス電圧Vstaに設定される。コンバータ駆動回路56は、直流バス電圧Vdcが目標値Vstaに近づくようにAC/DCコンバータ52を駆動する。より詳細には、制御回路58は、インバータ53への入力直流電圧である直流バス電圧Vdcの検出値を取得し、直流バス電圧Vdcの検出値と目標値Vstaとの差分値に応じた指令信号をコンバータ駆動回路56に供給する。コンバータ駆動回路56は、U相、V相及びW相各々の指令信号に応じて、各スイッチング素子S1-S6への制御信号を生成して各スイッチング素子S1-S6を駆動する。指令信号に応じた各スイッチング素子S1-S6の駆動により、直流バス電圧Vdcの検出値と目標値Vstaとの差分値が大きい場合、直流バスコンデンサCinに印加する入力交流電圧を増大させ、差分値が小さい場合、直流バスコンデンサCinに印加する入力交流電圧を減少させることができる。これにより、直流バス電圧Vdcを目標値Vstaに移行することが可能になる。 The target value of the DC bus voltage V dc is set to the DC bus voltage V sta when the load condition substantially reaches or approaches the set value V set . Converter drive circuit 56 drives AC/DC converter 52 so that DC bus voltage Vdc approaches target value Vsta . More specifically, the control circuit 58 acquires a detected value of the DC bus voltage Vdc , which is the input DC voltage to the inverter 53, and determines the difference between the detected value of the DC bus voltage Vdc and the target value Vsta . command signal is supplied to the converter drive circuit 56 . Converter drive circuit 56 generates control signals for switching elements S1-S6 to drive switching elements S1-S6 in accordance with command signals for each of the U-phase, V-phase and W-phase. By driving the switching elements S1 to S6 according to the command signal, the input AC voltage applied to the DC bus capacitor Cin is increased when the difference between the detected value of the DC bus voltage Vdc and the target value Vsta is large. , the input AC voltage applied to the DC bus capacitor Cin can be reduced when the difference value is small. This allows the DC bus voltage Vdc to transition to the target value Vsta .

なお、インバータ53の入力電圧(直流バス電圧Vdc)最大値Vmaxから定常値Vstaに滑らかに移行させる場合、目標値は、最大値Vmaxから定常値Vstaへ徐々に減少するように数段階に分けて設定されてもよい。 When the input voltage (DC bus voltage V dc ) of the inverter 53 is smoothly shifted from the maximum value V max to the steady-state value V sta , the target value is set to gradually decrease from the maximum value V max to the steady-state value V sta . It may be set in several stages.

上記の通り、実施例1によれば、負荷状態に応じて、入力直流電圧の電圧値がインバー53タのインバータ電流の電流値と共振回路の回路定数との乗算値を下回るように入力直流電圧(直流バス電圧)を制御する。これにより、負荷電圧が定常状態に達する軽負荷時においても、インダクタに蓄えられるエネルギーが共振コンデンサに蓄えられるエネルギーよりも大きくすることができるので、ソフトスイッチングを実現することが可能になる。 As described above, according to the first embodiment, according to the load state, the input DC voltage is adjusted so that the voltage value of the input DC voltage is lower than the multiplication value of the current value of the inverter current of the inverter 53 and the circuit constant of the resonant circuit. (DC bus voltage). As a result, the energy stored in the inductor can be made larger than the energy stored in the resonance capacitor even at light load when the load voltage reaches a steady state, so soft switching can be realized.

(実施例2)
上記の通り、インバータ53のソフトスイッチングが困難になる条件は、負荷電圧が定常状態に達し、インバータ53のインバータ電流が減少したときである。負荷に印加される電圧の最大値と負荷に流れる最大電流値とは、それぞれ撮像条件の設定管電圧値と設定管電流値とに応じて決まっている。実施例2に係る制御回路58は、各撮像条件時にインバータ53に流れるインバータ電流値を事前データとして保持し、負荷電圧の検出値が設定管電圧値に一致したタイミングでコンバータ駆動回路56を制御し、事前データのインバータ電流値に応じたインバータ53の入力直流電圧(直流バス電圧)に調整する。
(Example 2)
As described above, the condition under which soft switching of the inverter 53 becomes difficult is when the load voltage reaches a steady state and the inverter current of the inverter 53 decreases. The maximum value of the voltage applied to the load and the maximum value of current flowing through the load are determined according to the set tube voltage value and the set tube current value of the imaging conditions, respectively. The control circuit 58 according to the second embodiment holds the inverter current value flowing through the inverter 53 under each imaging condition as prior data, and controls the converter drive circuit 56 at the timing when the detected value of the load voltage matches the set tube voltage value. , the input DC voltage (DC bus voltage) of the inverter 53 is adjusted according to the inverter current value of the advance data.

図10は、撮像条件毎のインバータ電流値のテーブルの一例を示す図である。図に示すように、テーブルは、設定管電圧値[kv]と設定管電流値[mA]との組合せ毎に、インバータ電流の最大電流値「A」を関連付けている。例えば、設定管電圧値xkv且つ設定管電流値amAの組合せについては、インバータ53に流れる最大電流値(1)Aが関連付けられている。最大電流値は、設定管電圧値[kv]及び設定管電流値[mA]のもと負荷が定常状態になったときのインバータ電流値に規定される。テーブルは予め据付時やメンテナンス時等の任意時点において、設定管電圧値[kv]と設定管電流値[mA]との複数の組合せ毎について、インバータ電流の最大電流値を計測することにより生成される。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a table of inverter current values for each imaging condition. As shown in the figure, the table associates the maximum current value "A" of the inverter current with each combination of the set tube voltage value [kv] and the set tube current value [mA]. For example, the combination of the set tube voltage value xkv and the set tube current value amA is associated with the maximum current value (1)A flowing through the inverter 53 . The maximum current value is defined as the inverter current value when the load is in a steady state under the set tube voltage value [kv] and the set tube current value [mA]. The table is generated in advance by measuring the maximum current value of the inverter current for each of multiple combinations of the set tube voltage value [kv] and the set tube current value [mA] at an arbitrary time such as during installation or maintenance. be.

CT撮像時において制御回路58は、インバータ電流の検出値をモニタリングする。実施例2において制御回路58は、負荷電圧をモニタリングし、例えば、負荷管電圧値が設定管電圧値よりも低い場合、高負荷であると判定し、負荷管電圧値が設定管電圧値に到達した場合、軽負荷であると判定する。 During CT imaging, the control circuit 58 monitors the detected value of the inverter current. In the second embodiment, the control circuit 58 monitors the load voltage. For example, when the load tube voltage value is lower than the set tube voltage value, it is determined that the load is high, and the load tube voltage value reaches the set tube voltage value. If so, it is determined that the load is light.

高負荷であると判定された場合、制御回路58は、実施例1と同様、設定管電圧値に対応する目標値Vmaxの直流バス電圧が直流バスコンデンサに印加されるようにコンバータ駆動回路56を制御してAC/DCコンバータ52を駆動する。 When it is determined that the load is high, the control circuit 58 causes the converter drive circuit 56 to apply the DC bus voltage of the target value Vmax corresponding to the set tube voltage value to the DC bus capacitor, as in the first embodiment. to drive the AC/DC converter 52 .

軽負荷であると判定された場合、制御回路58は、設定管電圧値と設定管電流値とを取得し、設定管電圧値と設定管電流値との組合せを検索キーとしてテーブルを参照して、検索キーに関連付けられた最大電流値を特定する。制御回路58は、特定された最大電流値に応じてコンバータ駆動回路56を制御して、上記テーブルで特定された最大電流値とZVS条件式とで決定される直流バス電圧値になるようにAC/DCコンバータ52を駆動する。 If the load is determined to be light, the control circuit 58 acquires the set tube voltage value and the set tube current value, and refers to the table using the combination of the set tube voltage value and the set tube current value as a search key. , to identify the maximum current value associated with the search key. The control circuit 58 controls the converter drive circuit 56 according to the specified maximum current value so as to achieve the DC bus voltage value determined by the maximum current value specified in the table and the ZVS conditional expression. /DC converter 52.

実施例2に係る上記テーブルは、設定管電圧値[kv]と設定管電流値[mA]との組合せ毎に、インバータ電流の最大電流値「A」を関連付けているものとした。しかしながら、上記テーブルは、設定管電圧値[kv]と設定管電流値[mA]との組合せ毎に、直流バス電圧の目標値「V」を関連付けてもよい。目標値「V」は、インバータ電流の電流値と共振回路の回路定数との乗算値を下回る直流バス電圧値に設定される。この場合、制御回路58は、実施例1と同様、コンバータ駆動回路56を制御して、直流バス電圧Vdcが目標値Vstaに近づくようにAC/DCコンバータ52を駆動する。この方法によってもソフトスイッチングを実現することが可能である。 In the above table according to the second embodiment, each combination of the set tube voltage value [kv] and the set tube current value [mA] is associated with the maximum current value "A" of the inverter current. However, in the above table, the target value "V" of the DC bus voltage may be associated with each combination of the set tube voltage value [kv] and the set tube current value [mA]. The target value "V" is set to a DC bus voltage value lower than the product of the current value of the inverter current and the circuit constant of the resonant circuit. In this case, control circuit 58 controls converter drive circuit 56 to drive AC/DC converter 52 so that DC bus voltage Vdc approaches target value Vsta , as in the first embodiment. Soft switching can also be achieved by this method.

上記の最大電流値又は直流バス電圧の目標値を関連付けたテーブルは、機械学習モデルや計算式で実現することも可能である。 The table that associates the maximum current value or the target value of the DC bus voltage can also be realized by a machine learning model or a calculation formula.

実施例1及び実施例2においてAC/DCコンバータ52は三相コンバータ整流回路であるとした。しかしながら、AC/DCコンバータ52は、三相コンバータ整流回路に限定されず、出力電圧(インバータ53の入力電圧)を調整可能な回路であれば、昇降圧チョッパ回路など如何なる回路でもよい。 In Examples 1 and 2, the AC/DC converter 52 is assumed to be a three-phase converter rectifier circuit. However, the AC/DC converter 52 is not limited to a three-phase converter rectifier circuit, and may be any circuit such as a step-up/step-down chopper circuit as long as the output voltage (input voltage of the inverter 53) can be adjusted.

AC/DCコンバータ52として力率改善回路が用いられてもよい。この場合、AC/DCコンバータ52は、AC/DCコンバータ52への入力交流電圧の電圧検出器と入力交流電流の電流検出器とを有する。制御回路58は、電圧検出器からの入力交流電圧の検出波形と電流検出器からの入力交流電流の検出波形との位相ズレをゼロにするようにコンバータ駆動回路56を介してAC/DCコンバータ52を制御する。これにより、直流バスコンデンサCinにおける容量性負荷が原因で生ずる力率悪化を改善することができる。 A power factor correction circuit may be used as the AC/DC converter 52 . In this case, the AC/DC converter 52 has a voltage detector for the input alternating voltage to the AC/DC converter 52 and a current detector for the input alternating current. The control circuit 58 controls the AC/DC converter 52 through the converter drive circuit 56 so as to eliminate the phase shift between the detected waveform of the input AC voltage from the voltage detector and the detected waveform of the input AC current from the current detector. to control. This makes it possible to improve the deterioration of the power factor caused by the capacitive load in the DC bus capacitor Cin.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、スイッチング損失を低減することができる。 According to at least one embodiment described above, switching loss can be reduced.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現しても良い。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1及び図2における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the above description includes, for example, CPU, GPU, or Application Specific Integrated Circuit (ASIC)), programmable logic device (for example, Simple Programmable Logic Device : SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). The processor realizes its functions by reading and executing the programs stored in the memory circuit. It should be noted that instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly installed in the circuit of the processor. In this case, the processor implements its functions by reading and executing the program embedded in the circuit. Also, functions corresponding to the program may be realized by combining logic circuits instead of executing the program. Note that each processor of the present embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, and may be configured as one processor by combining a plurality of independent circuits to realize its function. good. Furthermore, multiple components in FIGS. 1 and 2 may be integrated into a single processor to implement its functions.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

11 X線管
14 X線高電圧装置
51 商用電源
52 AC/DCコンバータ
53 インバータ
54 高圧トランス
55 整流回路
56 コンバータ駆動回路
57 インバータ駆動回路
58 制御回路
11 X-ray tube 14 X-ray high voltage device 51 Commercial power supply 52 AC/DC converter 53 Inverter 54 High voltage transformer 55 Rectifier circuit 56 Converter drive circuit 57 Inverter drive circuit 58 Control circuit

Claims (9)

スイッチング素子と共振コンデンサとを含む共振回路を有するインバータと、
前記インバータへの入力直流電圧を発生する電圧発生回路と、
前記入力直流電圧の電圧値が前記インバータのインバータ電流の電流値と前記共振回路の回路定数との乗算値を下回るように前記入力直流電圧を制御する制御回路と、
を具備するX線高電圧装置。
an inverter having a resonant circuit including a switching element and a resonant capacitor;
a voltage generation circuit that generates an input DC voltage to the inverter;
a control circuit for controlling the input DC voltage so that the voltage value of the input DC voltage is lower than the multiplication value of the inverter current value of the inverter and the circuit constant of the resonance circuit;
An X-ray high voltage device comprising:
前記電圧発生回路は、前記入力直流電圧として、前記電圧発生回路と前記インバータとの間に設けられた直流バスコンデンサに印可される直流バス電圧を発生し、
前記制御回路は、前記直流バス電圧を制御する、
請求項1記載のX線高電圧装置。
The voltage generation circuit generates, as the input DC voltage, a DC bus voltage to be applied to a DC bus capacitor provided between the voltage generation circuit and the inverter,
wherein the control circuit controls the DC bus voltage;
An X-ray high voltage apparatus according to claim 1.
前記制御回路は、前記インバータにより発生された電力の供給先の負荷に印加されている負荷電圧又は前記インバータに流れる電流の変化に応じて、前記入力直流電圧の電圧値が一定になるような前記入力直流電圧の第1の制御と、前記入力直流電圧の電圧値が前記乗算値をと下回るような前記入力直流電圧の第2の制御とを切り替える、請求項1又は2記載のX線高電圧装置。 The control circuit is configured such that the voltage value of the input DC voltage becomes constant according to changes in the load voltage applied to the load to which the power generated by the inverter is supplied or the current flowing through the inverter. 3. The X-ray high voltage according to claim 1, wherein the first control of the input DC voltage and the second control of the input DC voltage such that the voltage value of the input DC voltage is much lower than the multiplication value are switched. Device. 前記制御回路は、前記負荷電圧が定常状態である場合、前記第1の制御を実行して前記入力直流電圧を下げる、請求項3記載のX線高電圧装置。 4. The X-ray high-voltage apparatus according to claim 3, wherein said control circuit executes said first control to reduce said input DC voltage when said load voltage is in a steady state. 前記電圧発生回路は、三相コンバータ整流回路又は昇降圧チョッパ回路を含むAC/DCコンバータを含む、請求項1記載のX線高電圧装置。 2. The X-ray high voltage apparatus according to claim 1, wherein said voltage generation circuit includes an AC/DC converter including a three-phase converter rectifier circuit or a buck-boost chopper circuit. 前記インバータは、複数の前記スイッチング素子と複数の前記共振コンデンサとを含み、
複数の前記スイッチング素子各々に並列して前記共振コンデンサが設けられる、
請求項1記載のX線高電圧装置。
the inverter includes a plurality of the switching elements and a plurality of the resonance capacitors,
The resonance capacitor is provided in parallel with each of the plurality of switching elements,
An X-ray high voltage apparatus according to claim 1.
負荷電圧値及び負荷電流値の組合せ毎に、前記インバータに流れる電流目標値を記憶する記憶部を更に備え、
前記制御回路は、検出負荷電圧値と設定負荷電流値との組合せに対応する電流目標値に応じて前記電圧発生回路を制御する、
請求項1記載のX線高電圧装置。
further comprising a storage unit that stores a target current value flowing through the inverter for each combination of the load voltage value and the load current value;
The control circuit controls the voltage generation circuit according to a current target value corresponding to a combination of a detected load voltage value and a set load current value.
An X-ray high voltage apparatus according to claim 1.
前記回路定数は、前記共振回路のインダクタンスと前記共振コンデンサの容量とを含む、請求項1記載のX線高電圧装置。 2. The X-ray high voltage apparatus according to claim 1, wherein said circuit constant includes an inductance of said resonance circuit and a capacitance of said resonance capacitor. X線を発生するX線管と、
前記X線管に高電圧を印加するX線高電圧装置と、
前記X線管から発生され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記X線検出器からの出力信号に基づいて前記被検体に関するX線画像を生成する画像生成部と、を具備し、
前記X線高電圧装置は、
スイッチング素子と共振コンデンサとを含む共振回路を有するインバータと、
前記インバータへの入力直流電圧を発生する電圧発生回路と、
前記入力直流電圧の電圧値が前記インバータのインバータ電流の電流値と前記共振回路の回路定数との乗算値を下回るように前記入力直流電圧を制御する制御回路と、を備える、
X線撮像装置。
an X-ray tube for generating X-rays;
an X-ray high voltage device that applies a high voltage to the X-ray tube;
an X-ray detector for detecting X-rays generated from the X-ray tube and transmitted through a subject;
an image generator that generates an X-ray image of the subject based on an output signal from the X-ray detector;
The X-ray high voltage device is
an inverter having a resonant circuit including a switching element and a resonant capacitor;
a voltage generation circuit that generates an input DC voltage to the inverter;
a control circuit that controls the input DC voltage so that the voltage value of the input DC voltage is lower than the multiplication value of the inverter current value of the inverter and the circuit constant of the resonance circuit;
X-ray imaging device.
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