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高频高压发生器设计
高频高压发生器:
高频高压发生器采
用了高频倍压电路,应用了最新的
PWM
高频脉宽调制技术,闭
环调整,
采用了电压大反馈,
使电压稳定度大幅度提高。
使用性能卓越的大功率
IGBT
器件及其驱动
技术,
并根据电磁兼容性理论,
采用特
殊屏蔽、隔离和接地等措施。使直流高压发生器实现
了高品质、便携式,并能承受额定电
压放电而不损坏。
仪器特点
:
1
、
体积小
、重量轻、更美观、更可靠、操作简便、功能齐全,便于野外使用,是新世纪最
理想的可
靠产品。
2
、
采用最
先进技术、工艺制造,率先应用最新的
PWM
高频脉宽调
制技术、脉冲串逻辑阵列调制,采用大功率
IGBT
< br>器件,利用高频技术提高频率,频率高达
100kHz
,
从而使输出高压稳定度更高,波汶系数更小。
3
、
精度高
、测量准确。电压、电
流均为数字显示,电压分辨率为
0.1k
v
,电流分辨率为
0.1uA
,控制箱
上电压表直接显示加
在负载试品上的电压值,
使用时无需外加分
压器,
接线简单。
仪器具有高、
低压端
测量泄漏
电流,高压端采用圆形数字表显示,不怕放电冲击,抗干扰性能好,适合现场使
用。
4
、
电压调
节稳定度高,
全量程平滑调压,
输出电压调节采用进口单个多圈
电位器,
升压过程平
稳,调节精度高,并设计有粗调和细调功能
。电压调节度优于
0.1%
,电压、电流测量误差
小于
1.0%
,脉动因数优于
0.5%
。
5
、
负极性
输出、零启动、连续可调、有过电压、过
电流、回零、接地保护、特有断线保护等各种保
护功能。自动保护电路功能强,保护完善可
靠,使操作安全,各种技术指标均优于行业标
准及优于同类产品。
6
、
增设了
高精度
75%VDC-1mA
的功能,做氧化锌避雷器测量带来
极大的方便。轻轻一按无须计算。本仪器
控制箱上有
75%
p>
的电压功能键,在做避雷器氧化锌试验时,当电流升到
1000uA
时,就打开
0.75
的按钮,这时,电
压表、电流表所显示的值就是
75%
的数据,做完后应立即将升
压的
旋钮回到零位上,同时,
将细调电压旋钮回到零位上,并应
立即按绿色按钮,切断高压并关
闭电源开关。再做其它试验。
7
、
p>
方便的过电压整定设置功能,采用了数字拨盘开关,
能将整定电压值
直观显示,使你操用更随意,显示数值单位为
kv
。
8
、
倍压筒
可分节
结构,现场使用,灵活方便,一机多用,经济实惠。
工作原理:
X
线高频发生器特点
线高频发生器特点
1
、
x
线性能稳定,
成像质量及
效率高。
X
线的质
< br>(硬度)
是由
x
线球管上所加的
高压,
即
kv
的大小决定的,在
x
线发生时,如
k
v
有波
动,
X
线的质不稳定,低
KV
造成软射线,
射线
性能降低。工频
X
线高压发生器输出电压是脉
。
动直流波形,对成像没有任何帮助
的软射线成
分较多。
高频高压发生器输出的波形近似恒定
直流,
射线性能稳定,
软射线成
分较少,因而,
成像质量高,同时,成像效率高,剂量可以降
低,降低了患者
X
线伤害
程度
。
2
、高频高压发生器曝光时间精确
,曝光时间的重复
率高,可实现超短时间曝光。
? <
/p>
工频
X
线发生器多以可控硅或接触器作为
曝光与
切断的开关元件,而接触器或可控硅的切断要
与电源频率同步进行;当交流相位没有达到或
接近
“
过零点
”
时,接触器或可控硅就不能切
断电源,使短时间曝光的重复率变差。在短时
间的自动曝光系统中,更不能按最佳瞬间及
时
切断高压。采用逆变技术的
X
线高压发生器输
出
的是波形近似恒定的直流高压,所以
短时曝光
不受电源同步的影响,
曝
光定是精确,
曝光重
复率高。
X
线机超短时间曝光取决
于高压波形的
上升沿,高频机高压波形上升沿很陡,所以最
短曝光时间可达
1ms
。工频
机的高压波形按工频
正弦波变化,上升沿缓慢,较难实现超短时间
曝光。
? 3.
高频高压
X
线发生器能显著缩小体积和重量。
?
普通变压器的感应电动势
E
与工作频
率
f
< br>,线圈匝
数
N
和铁芯截面积
S
的关系为:
? E/f
·
N
·
S=
常数
?
由上式可见,若工作频
率提高了几
千倍,
线圈匝
数
N
和铁芯截面积
S
的乘积即可缩小
几千倍,
而分
母保持不变,
这样就可大大减小变压器的体积。
省去笨重的
自耦变压器。工频
X
线高压发生器是
通过
自耦变压器调节
KV
的,而高频
X
线发生器主
电路使用谐振逆变电路,通过改变频率来改
变电
压,可满足
KV
在宽广范围
的调节,从而省去笨重
的自耦变压器。
?
4.
高频高压发生器的
KV
和
mA
的控制精度大大提
高。
?
工频
X
线发生器大多以
KV
预示及
KV
补偿来确定
曝光时
KV
的值。
KV
预示即在
X
线管未加负载时,
先测量高压初
级电压,再根据高压变
压器的变压
比,计算出高雅次级电压,预先将本次曝光
X
线
管两
端可能加的实际
KV
指示出来。
KV
补偿法即用
某种方法预
先增加高压变压初级电压,
以补
偿空
载与负载时的电压差。但曝光开始后,为防止加
压后自耦变压器碳轮移动产生电弧,
同时由于曝
<
/p>
光时间短,
碳轮驱动系统的机械惯性跟不上电信
< br>
号的变化,
碳轮将处于静止状
态,
KV
的控制没有
闭环反馈,这时由电源电压波动或其他因素造成
的输出高压变化便无
法补偿,使实际
KV
至于所要
求的
KV
p>
设定值有偏差。
?
工频
X
线发生器的
mA
调节电路需要设置稳
压电源,
< br>同时由于空间电荷效应的影响,
灯
丝电路还要对空间电荷进行补偿,尽管
采取很多措施,<
/p>
mA
实际值与设定值仍有较
大误
差。
?
X
线高压发生器,
KV
和
mA
的控制使用闭
环控制
,即使用
KV
和灯丝电流的测量
电路,
由比较电路把测定的值与
KV
和灯丝电流的
设定值相比较,如果有差别的
话,有控
制
电路对控制参数进行快速
调整,直到
KV
和
< br>灯丝电流的设定值与测量值一致。
KV
和
mA
的控制的控制精度大大提高,所以,重复
性也提高了。
?
5.
高频高压发生器的高压部分整流电路简单。
?
大功率的工频
X
< br>线发生器为了抑制软射
线,
要减
小高压输出的脉动率,
其高压变压器的次级采用
三相全波整流电路,
复杂而庞大。
?
高频
X
线
发生器的工作频率提高后,
只要使用小
容量的高压电容器就可以有效抑制高压波
形中的
脉动量。这样在高频
X
线发生器的高压变压器的<
/p>
次级只需采用简单的单相全波整
流电路
。
?
6.
使用微机控制,集成化程度高,控制电路体积
减小。
高频高压发生器的主电路原理图
?
高频
X
线发生器主电路工作原理
?
整流器把工频电源整流、经滤波变为平滑
直流;逆
变器把直流变成频率为几万
Hz
< br>的
交流电,由这部分电路决定发生器输出
KV
< br>的大小;高
压变压器变压,获得所需的直
流电压。高频
X
线机的高压变压器工作在频
率为几十到几
百
KH
z
的高频。
整流电路:
整流电路:
?
整流电路的作用是将交流电压变换为单向
脉动的直流电压,
滤波电路用来滤除整流
后单
向脉动电压中的交流成分,使之成为
平滑的直流电压。因为高压发生器主电路
电压很高,
如果是被压整流滤波后的电压
就可达
530V
左右,而稳压器件不能承受这
样的高压,所
以滤波后无稳压电路。
单相倍压整流电路
?
倍压整流电路:
当将几个由二极管和电容
组成的半波整流电路作几级串联时,
交流
电压
经二极管
D1--
Dn
在每半个周期内对电
容
C1
—
Cn
进行充放电
,用低的交流电压就
可以
获得单级半
波整流电路几倍的输出电
压。
倍压整
流电路可以是单倍压,
两倍压,
也可以是
多倍压。
串联谐振逆变电路
?
如图所示为一个
RLC
串联谐振的的桥式逆
变器。逆变桥由四个臂构成,每一个臂由
<
/p>
一
个场效应管(
IGBT
)和一个续流二极管
并联组成。输出为串联谐振电路,谐振逆
变技术
中有串联逆变和并联逆变两种方式,
并联谐振逆变电路就用在工作频率固定或
变化不大的
场合。高频
X
线由于频
率调节范
围比较宽,采用串联谐振逆变技术较为方
便。串联逆变
技术要求输入为恒压源,采
用大电容的滤波。
?
采用谐振开关技术,可以使功率器件两端
的电压或流过的电流呈正弦规律,而且电
压、
电流波形错开,
以实现功率器件零电
< br>
流开关或零电压开关,
使开关损耗理论上
降为零。
因
谐振电路吸收
了高频变压器漏
抗、
电路中的寄生电
感和功率器件的寄生
电容,
消除了高
频
时产生的电压尖峰和涌
浪电流,消除了电磁干扰和电源噪声。
?
因场效应管(
IGBT
)或
晶闸管开关频繁,
实际应用中常使用两套或多套串联谐振电
路以减小逆变电路的损耗。
?
如图串联谐振逆变电路所示,电路的电源由不可
控三相整流桥整流后经大电容
C1
滤波
获得平稳的
直流电压,属于电压型逆变器。电路为了续流,
设置了反馈二极管
D1~D4
,
而逆变器输出功率依
靠调整功率开关管触发脉冲的频率来进行调节。
?
依据
X
线
曝光信
号,在
T0~T1
期间,逆变电
路的开
关元件
VT1
、
VT4
导通,导通时间为,流过谐振
电
容
C
,高压变压器的初级线圈、写真电感
L
的电
流如下图所示,电流为正弦波形,在
T1
时,
VT1
、
VT4
断开,在
T1~T2
期间,贮存在电感
L
电容
C
内
的能量通过
D1
、
D4
放
出。
在
T3~T4
期间,逆变电
路的开关元件
VT2
、
VT3
导通,导通时间也为,
流过谐
振
电容
C
,高压变压器初级线圈、谐振
电
感
L
的电
流同样为正弦波形,
在
T4
时,
VT2
、
VT3
断
开,在
T4~T5
期间,贮存在
L
p>
、
C
内的能量通过
D2
、
D3
放
出。在
T3~T5
期间的电压
波形与<
/p>
T0~T1
期间一样,只是方向相反。
串联谐振型逆变电路
? T0~T1
,VT1
、
VT4
导通,
导通时间为;
电流
为正弦波。
?
在
T1
时,
VT1
、
VT4
关断。
?
在
T1~T2,
< br>贮存在电感
L
、电容
C
内的能量通
过
D1<
/p>
、
D4
放出。
?
在
T2
时
,
D1
、
D4
关断。
? T3~T4,VT2
、<
/p>
VT3
导通,
导通时间为;
电流
为正弦波。
?
在
T4
时
,
VT2
、
VT3
关断。
?
在
< br>T4~T5
,贮存在电感
L
、电
容
C
内的能量
通过
D2
、
D3
放出。
?
在
< br>T5
时,
D2
、
D3
关断。
低功率输出时串联谐振逆变电流
高功率输出时串联谐振逆变电流
串联谐振电路的基本原理
当
ω
=
ω
0
=1 lc