医用X光机中频电源的原理分析

医用X光机中频电源的原理 医用X光机中频电源的原理分析 钱津道 (浙江省绍兴第二医院,浙江绍兴312000) 压疗设备伤垂 【摘要】现代医用x光机高压发生器一般采用可控硅逆变电源,有效率高,体积小, 电源的负载特性好,功率调控方便,设备的 运行可靠性高等优点.本文对其基本电路原理作简要分析. [关键词】医用x机;可控硅中频电源 【中图分类号】R812【文献标识码】C【文章编号】1007—7510(2002)08—0040 —02 AnalysisoftheprincipleofintermediatefrequencypowersupplyformedicalX--raymachine QIANJin—dao 医用x光机的可控硅中频一般运用在500, 1200mA的机型,电路多数采用可控硅串联逆变电 路,逆变频率设计在5k,25kHz左右,电路简明,起 动容易,可靠性高,上限频率比并联电路高,适用于需 要经常起动的场合,负载输出电压高,高压二次升压 容易. 串联式可控硅逆变电路的原理图见图1,它具有 以下特点 (1)电源供应采用桥式整流电路,采用简单的不 控整流电路. (2)整流输出接C,使直流电压平滑,为反馈电流 提供通路. (3)桥臂元件附加反并二极管,用孪生技术做在 同一个硅片上. (4)负载补偿电容C采用与负载线圈串联方 式. (5)功率调节设计在二次变压器的输入端,方法 简单可靠. 1工作过程 这里不考虑电路的换流过程.假定桥中各可控元 件均具有理想特性.其开关均瞬时完成,无限流电感 L,负载b为纯电阻负载.此时,电路各点波形如图 2.在0<f<fl区间,T1.3导通,T2.4关断,在fl<f<f2 区间,T:.导通,T?关断.随着门极脉冲,和Ug2.4 的轮流出现,桥中元件按对角线轮流通断,在AB两 端输出交变方波,重复频率,取决于门极触发脉 冲,幅度取决于逆变入端电压.将按傅里叶级 数展开: 【收稿日期】2002一O1—09【修回日期】2002—05—24 AB: (4/n)Ud(SinCO0f+}Sin3cu0f+……+ 二 n SinnCOOf1 :UlmSinCO0f+U3mSin3c0f+……+ USinnco0f) 式中,,和为基波,三次谐波和n次谐 波电压幅度,且 Ul:?Ud 3m: 4 : 士 : {:{『 由于门极脉冲重复频率CO----~.0.,负载电路处于谐 振状态,电路对基波具有最小的阻抗,只要电路的p 值不是很小,高次谐波阻抗定高于低次谐波阻抗,因 此在作用下,负载电路流过较大的基波电流,而 高次谐波电流可忽略不计,即负载电流.近似为正位 波. 图l串联式可控硅逆变电路原理图 元件关断是需要时间和反压的,图2所示的r ? 40?2002年第8期 压疗设备僧垂 \t0t1?2t3{ t \f t } f , / ,, ' ., ,, , \ l|//j' , ,一 , 5i / 一 一 l/——\?一一\T \/r'\td,———/ tr /可\tr/,,\ t \一Lf—— di ,l\.:f/ t /tft17f tb II 一fl!t _/…一一..一L{-l\II {ff,3 r . {/\/ \/,2,2t 图2电路各点波形图 波形施加于可控硅将无法关断,为此必须降低门极脉 冲的重复频率,使略低于.,电流ja超前于电压 .的时间为t,电路的工作过程为 (1)0<f<fl期间:电流由Cd经Tl,CH,LH,RHs 和T3到Cd负端; (2)tl<f<f2期间:电流由Cd经D3,RHs,LH,CH 和D.到Cd正端; (3)t2<f<f3期间:电流由Cd经T2,CH,LH,RHs 和T回到C负端; (4)t3<f<f4期间:电流由Cd经D4,RHs,LH,CH 和D到Dd正端. (上接第36页) 置,一些紧急回源装置失灵或不间断电源发生故障 时,可迅速利用此装置人工回源. 5环境和个人剂量的防护监测 为了病人及工作人员的安全,必须对环境剂量和 个人剂量进行监测.在中子源运到治疗室前,应对治 反并二极管在可控硅电流下降为零后相继导通, 其通态压降作为负压施加于可控硅元件,其持续期为 tf,如果tf>t则元件关断.此时负载端功率因数为 COS=COScotf=COS 2输出功率的调节 逆变器的输出功率PH=UICOS 为输出电压.中的基波电压有效值.改变 输出大小办法有3种 (1)改变串联电容器C的容量,用继电器组调节 Cd的容量; (2)改变逆变器的工作频率; (3)较大范围地改变输出功率的办法是通过 SCR的导通,分流逆变器的电流来改变变压器输入 端通过的电流大小. 通过上述三种办法来改变逆变器的输出功率,从 而改变x光机球管的工作电压,一般从50kV至 150kV之间连续可调. 3器件要求 x光机起动频繁,曝光时间要求精确,对元件的 性能要求极高,如东芝x光机上采用的SHR400Q可 控硅是三菱公司的高速可控硅.在同一硅片上孪生反 向二极管,采用塔式安装方式.额定电流为400A,耐 压为1400V,在机器维修中不能将负载R开路后开 机,否则将会引起可控硅元件的损坏.使用中常有可 控硅元件击穿的现象,能配上原型号的元件最好,要 求电路中T.与T,的关断时间一致,T与T的关断 时间一致,实际使用中SCR.损坏的比较多,可用国 产可控硅元件代用,国产的KK系列平板式可控硅, 选择关断时间在8s左右的,反向耐压大于1600V的 完全可以胜任. 【参考文献】 【1】王溶泉.医用大型X线机系统【M】.北京:人民军医出版 社.1995. 【2】韩安荣.通用变频器及其应用【M】.北京:机械工业出版 社,2000.? 疗室,控制室,迷宫,走廊及周围环境进行本底剂量检 测,以便对照评估.在中子源装入贮源并开始治疗后 应对周围环境进行检测.对个人剂量要进行年剂量检 测,并要求工作人员必须配带剂量计,并定期进行个 人剂量监测.? 2002年第8期?41?