调节高压的系统、X射线产生系统和调节高压的方法与流程

调节高压的系统、x射线产生系统和调节高压的方法
技术领域
1.本发明涉及一种用于调节用于x射线应用的高压的系统、一种x射线产生系统和一种用于调节高压的方法。本发明尤其涉及一种用于具有受控系统的非线性性能的逆变器、例如lclc谐振转换器的受控系统补偿。


背景技术：

2.对于尤其医学领域中的x射线应用，必要的是，尽可能快速且精确地建立高压。尤其地，系统应不仅在没有上游连接电网调整变压器的情况下应付得了并且还允许更高的开关频率。
3.在系统中，应注意以下边界条件。通常的电网电压具有相对宽的范围、例如380v至480v交流电压的范围。系统应可以用于不同的x射线发生器。尤其地，不同的发生器在振荡回路特性方面是散布的，使得尤其谐振范围偏移。此外，高压线缆的长度例如通过线缆相对于实际的x射线发生器的电容还会对输出信号产生影响。此外，系统应尽可能与负荷无关，这在传统的系统中引起电压下降。
4.根据现有技术已知的是，首先借助于调节器1从输入变量e1中产生变换的电流，所述变换的电流作为输入变量e3被输入到脉冲发生器3中。脉冲发生器3又产生脉冲的信号，所述脉冲的信号作为输入变量e4被输入到x射线发生器中。实际的x射线管与x射线发生器连接，借助所述x射线管产生x射线辐射。
5.x射线发生器通常包括逆变器，所述逆变器可以如在de 10 2014 202954a1中所示出的那样构成。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供用于调节用于x射线应用的高压的系统、x射线产生系统和用于调节高压的方法，所述系统、x射线产生系统和方法允许快速且精确地建立高压。
7.本发明的目的通过本发明的实施例实现。通过相应的实施例得出符合目的的设计方案。
8.根据本发明的用于调节用于x射线应用的高压的系统包括调节器，所述调节器具有用于电网输入电压的至少一个输入端和用于输出初级侧的变压器电流的输出端。所述系统还具有线路补偿部，所述线路补偿部适用于，使初级侧的变压器电流设有预设的脉冲频率或预设的脉冲长度。
9.上述系统的优点是，在控制变量与变压器电流之间基本上得出线性关系，并且调节器基本上可以设计为简单的pi调节器。通过线路补偿部来补偿非线性。由此提高了调节的速度和精度。调节器尤其可以设计为电流调节器或电流-电压调节器。
10.期望电压作为另外的输入变量被输入到调节器中或保存在所述调节器中。此外，系统或连接到系统上的消耗器、尤其x射线产生系统的当前输出电压作为实际电压被再次输入到调节器中。
11.线路补偿部的对应的输出信号可以用作用于脉冲宽度调制(pwm)的连接在下游的脉冲发生器的输入信号。pwm的典型频率处于30khz-300khz。上述系统尤其适用于具有电容式输出滤波器的lclc逆变器。
12.调节器和线路补偿部可以构成为可以彼此连接的两个部件或集成的部件。
13.上述电路用于有效抑制电网纹波。所述电路可以实现与电网电压无关地选择调节器参数。因此可行的是，即使没有电网调整变压器，也可以找出有利的调节参数。
14.在一个设计方案中，调节器还具有用于振荡电流的输入端。然后，调节器还具有用于期望振荡电流的输入可能性或保存有期望振荡电流。在所述设计方案中，系统或连接到系统上的消耗器、尤其x射线产生系统的当前输出振荡电流作为实际振荡电流被再次输入到调节器中。
15.在另一设计方案中，线路补偿部具有至少一个转换表。
16.线路补偿部适宜地具有多个转换表，并且系统具有校准模式，所述校准模式适合用于，根据名义上的电网输入电压和预设的校准变压器电流基于脉冲频率来选择合适的转换表。在所述设计方案中，系统可以简单地用于不同的x射线装置或不同的输入电压或可以连接到不同的电力网上。
17.在另一设计方案中，线路补偿部连接在调节器的下游并且将实际电压、干扰电压和/或脉冲长度用作其他输入变量。干扰电压应被理解为当前电网电压与额定电网电压的偏差。尤其地，上述和可能的其他参数作为参数保存在转换表中。
18.系统适宜地设计用于在380v和480v交流电压之间和/或在208v和277v交流电压之间的电网输入电压。
19.根据本发明的x射线产生系统包括根据本发明的系统，并且还包括脉冲发生器和x射线发生器。
20.脉冲发生器产生脉冲宽度调制。
21.x射线发生器包括x射线管或与所述x射线管连接。此外，x射线发生器适宜地包括如在de 10 2014 202 954a1中描述的功率电路部分，所述功率电路部分包括具有两个桥式支路的逆变器电路。桥式支路中的每个桥式支路适宜地包括两个电路，所述电路分别包括开关、二极管和电容器。逆变器电路使用脉冲发生器的信号，以便操控设置在桥式支路中的开关。此外，x射线发生器包括振荡回路，所述振荡回路的输入电流可以作为实际振荡电流用作用于根据本发明的系统的输入变量。传输电路和整流器电路连接在振荡回路的下游。
22.x射线产生系统适宜地设计用于，产生具有1ms至100ms、尤其3ms至10ms的脉冲持续时间的脉冲的x射线束。
23.根据本发明的用于调节高压、尤其用于x射线发生器的高压的方法包括以下步骤：
24.基于电网输入电压和期望电压，借助于调节器来调节初级侧的变压器电流，
25.查找脉冲频率或脉冲长度，
26.借助于查找出的脉冲频率或查找出的脉冲长度来补偿初级侧的变压器电流。
27.此外，系统或连接到系统上的消耗器、尤其x射线产生系统的当前输出电压作为实际电压被再次被输入到调节器中。
28.查找尤其是在转换表中查找。
29.所述方法还可以包括：
30.在预设的校准变压器电流的情况下通过读取脉冲频率来选择转换表。
31.所述方法还可以包括将振荡电流输入到调节器中，和/或可以将当前中间回路电压、当前脉冲长度、当前高压值或当前调节器控制值用作输入变量。
32.本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现所述特性、特征和优点的方式和方法结合以下对实施例的描述变得更清晰和更清楚地容易理解，所述实施例结合附图更详细地阐述。
附图说明
33.对于本发明的进一步描述参照附图的实施例。在示意性的原理草图中示出：
34.图1示意性地示出根据现有技术的x射线产生系统。
35.图2示出根据本发明的x射线产生系统。
具体实施方式
36.图2示出调节器1，所述调节器具有用于输入输入变量的至少一个输入端。输入变量e1至少包括作为期望电压的标称电压u
t,nom
和当前实际电压u
t,act
。此外，可以选择标称振荡电流isw
nom
作为期望振荡电流，并且可以选择当前实际振荡电流isw
act
作为用于调节器1的输入变量。调节器1可以涉及纯电压调节器或纯电流调节器或组合的调节器。调节器1原则上是pi调节器。期望电压作为另外的输入变量被输入到调节器中或保存在所述调节器中。
37.调节器1的输出电流是用于线路补偿部2的输入变量e2。线路补偿部实施为转换表，借助于所述转换表，可以根据实际电压u
tact
、中间回路电压u
dc
或占空比，即脉冲长度，读取脉冲频率或脉冲长度。如果在线路补偿部2中保存有多个转换表，则可以通过借助于已知电流进行校准来选出合适的转换表。
38.线路补偿部2的输出信号是作为输入变量e3进入到脉冲发生器3中的脉冲频率和/或脉冲长度。借助于脉冲发生器3产生脉冲宽度调制的信号，所述脉冲宽度调制的信号作为输入变量e4被输入到x射线发生器中。实际的x射线管与x射线发生器连接，借助于所述x射线管产生x射线辐射。例如，x射线发生器设计用于40kv-150kv的高压。此外，作为当前实际电压u
t,act
的输出电压以及可选地作为当前实际振荡电流的输出振荡电流作为反馈r被再次耦合输入到调节器1中。上述系统适用于实现最大1ms的接通时间，因为在最大1ms内实现了稳定的高压。
39.尽管已经通过优选的实施例详细说明和描述了本发明的细节，但是本发明并不受所公开的示例限制，并且能够由本领域技术人员从中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。