具有切换设备的X射线系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于具有对称电源的X射线系统(86)的NPC切换设备(10)，其中，所述切换设备由高电压轨道(24、28)中的额外的阻尼电阻器(13、18)修正。这些电阻器充当阻尼电阻器。因此，其可以结合电容主导的负载(100)提供特定阻尼。此外，可以在允许谐振过渡的NPC切换设备的输出(48)处提供额外的电感器(77)。在NPC切换设备与包括阴极(90)和栅极(92)的X射线系统的栅极电容连接的情况下，其中，所述阴极和所述栅极形成栅极电容，所述切换设备中的过冲和建立时间可以被控制并且减小，尤其是减小到最小值。

X - ray system with switchover equipment

The present invention relates to a NPC switching device (10) for a X - ray system (86) with a symmetrical power supply, in which the switching device is modified by an additional damping resistor (13, 18) in a high voltage orbit (24, 28). These resistors act as damping resistors. Therefore, it can provide specific damping by combining capacitive load (100). In addition, an additional inductor (77) can be provided at the output (48) of the NPC switching device that allows the resonant transition. In the case of the NPC switching device connected with the gate capacitance of the X ray system including the cathode (90) and the gate (92), the cathode and the gate form a gate capacitance, and the overshoot and setting time in the switching device can be controlled and reduced, especially to a minimum.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有切换设备的X射线系统
本专利技术涉及切换设备、X射线系统、用于控制切换设备和/或X射线系统的方法、计算机程序单元和计算机可读介质。
技术介绍
在如X射线成像设备的高功率设备中，来自电源的DC输入电压可以被转换为可以具有特定频率和幅度的脉冲输出电压。脉冲输出电压可以用于对负载(尤其是电容主导负载)进行供电。例如，脉冲输出电压可以用于操作X射线管。中点钳位(NPC)逆变器过去已经接收到工业驱动区域和电力系统区域中的广泛关注。鉴于满足对具有高操作频率的NPC逆变器的增长的需求，软切换变为要实现的目标。文档US2014/0241507A1涉及具有NPC逆变器的电源系统。文档WO2013026179A1描述了一种切换设备，包括：DC电源；串联切换电路；以及第一阻尼电阻器和第二阻尼电阻器，其中，DC电源包括正轨道、中性轨道和负轨道；其中，第一阻尼电阻器被连接在正轨道与串联切换电路的第一输入节点之间；其中，第二阻尼电阻器至少间接地被连接在串联切换电路的第二输入节点与负轨道之间；并且其中，输出被配置为被连接到用于提供负载电流的负载。
技术实现思路
当以高切换频率操作具有电容主导负载的NPC逆变器时，损耗可以增长非常高。此外，过冲或者振荡可以在具有增长的切换频率的NPC电路中发生。具体地，过冲可以作为振铃的初始部分发生，其可以由于NPC的开关的最后接通处的不完整的ZVT而发生。因此，需要当电容主导负载被操作时减少NPC的电路中的过冲或者振荡。因此，本专利技术的目标可以是提供用于利用所述电路中的低过冲以高频率操作电容主导负载的切换设备。本专利技术的目标由独立权利要求的主题解决，其中，其他实施例被并入在从属权利要求中。应当注意，本专利技术的以下所描述的特征还适用于系统、方法、计算机程序单元和计算机可读介质。根据本专利技术的第一方面，提供了一种切换设备，包括DC电源、串联切换电路、第一阻尼电阻器和第二阻尼电阻器以及第一二极管和第二二极管。所述DC电源包括正轨道、中性轨道和负轨道。所述串联切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。所述第一阻尼电阻器被连接在所述正轨道与所述串联切换电路的第一输入节点之间。所述第一开关至少间接地被连接在所述第一输入节点与所述串联切换电路的第一节点之间。所述第二开关至少间接地被连接在所述第一节点与所述串联切换电路的第二节点之间。所述第三开关至少间接地被连接在所述第二节点与所述串联切换电路的第三节点之间。所述第四开关至少间接地被连接在所述第三节点与所述串联切换电路的第二输入节点之间。所述第二阻尼电阻器至少间接地被连接在所述第二输入节点与所述负轨道之间。所述第一二极管至少间接地被连接在所述中性轨道与所述第一节点之间，使得当正向偏置时，所述第一二极管使电流从所述中性轨道流到所述第一节点。所述第二二极管至少间接地被连接在所述中性轨道与所述第三节点之间，使得当正向偏置时，所述第二二极管使电流从所述第三节点流到所述中性轨道。所述第二节点至少间接地被连接到所述串联切换电路的输出节点。所述输出节点被配置为被连接到用于提供负载电流的负载。所述切换设备包括第三二极管和第四二极管。所述第三二极管与所述第一阻尼电阻器并联耦合，使得当正向偏置时，所述第三二极管允许电流从所述第一输入节点流到所述正轨道。所述第四二极管与所述第二阻尼电阻器并联耦合，使得当正向偏置时，所述第四二极管使电流从所述负轨道流到所述第二输入节点。作为效应，所述第一阻尼电阻器和所述第二阻尼电阻器可以结合负载提供阻尼，尤其是临界阻尼，其可以具有高电容部分或者可以是电容主导的。因此，第一阻尼电阻器和第二阻尼电阻器可以消除或者阻尼当打开所述第一开关或者所述第四开关时的时刻处的振荡。作为效应，第三二极管和第四二极管可以通过在轻微脉冲定时误差和/或电弧的情况下分别将反向电流阻尼到正轨道或者负轨道中来消除跨所述串联切换电路的过电压。在范例中，第三二极管和/或第四二极管被配置为高压二极管。具体地，第三二极管和/或第四二极管被配置用于所述正轨道与所述负轨道之间的电压差的至少近似一半。在范例中，DC电源可以由其轨道形成。在范例中，开关(尤其是所述切换设备的所述开关之一或者所述切换设备的多个开关或者所述切换设备的所述开关中的每个)可以由包括串联和/或并联连接的多个开关子电路形成。这样的子电路的开关可以被配置为同步地执行切换动作，并且因此如具体地具有较高电压能力的单个开关那样动作。在范例中，开关中的至少一个、多个开关或者每个开关可以是半导体开关，尤其是MOSFET开关、FET开关或者IGBT。根据切换设备的示范性实施例，切换设备包括分别与所述第一、第二、第三、和第四开关并联耦合的第五二极管、第六二极管、第七二极管和第八二极管。结果，第五、第六、第七和第八二极管允许来自所述负载的反向电流旁路所述开关并且将能量安全返回到电源而不管开关状态。二极管可以由MOSFET开关的本征体二极管或者由额外部件(例如，在IGBT的情况下)形成。根据切换设备的另一示范性实施例，所述切换设备包括第一并联电路和第二并联电路。所述第一并联电路包括第三电阻器和并联耦合的第一电感。所述第二并联电路包括第四电阻器和并联耦合的第二电感。所述第二开关被连接在所述第一节点与所述串联切换电路的第四节点之间。所述第一并联电路被连接在所述第四节点与所述第二节点之间。所述第二并联电路被连接在所述第二节点与所述串联切换电路的第五节点之间。所述第三开关被连接在所述第五节点与所述第三节点之间。作为效应，所述第一并联电路和所述第二并联电路可以消除在所述开关处(尤其是在第二和第三开关处)的电压尖峰。作为另一效应，所述第一并联电路和所述第二并联电路可以限制在所述开关处(尤其是在所述第二开关和所述第三开关处)的切换损耗。根据所述切换设备的另一示范性实施例，所述切换设备包括第三电感，其中，所述第三电感至少间接地被连接在所述第二节点与所述输出节点之间。作为效应，在所述输出节点处的所述负载是电容主导的情况下，所述负载与所述DC电源之间的切换动作的干扰可以被减少，并且具体地可以是很少的，因为过渡电流可以主要地由所述第三电感提供。此外，仅用于所述开关链的再充电部分的小剩余的非再生电流必须由DC电源供电。因此，可以提供将所述第二节点处的小剩余的过渡电流提供到所述DC电源的正轨道或负轨道中。根据所述切换设备的另一示范性实施例，所述切换设备包括第五电阻器，其中，所述第五电阻器至少间接地被连接在所述第二节点与所述输出节点之间。在范例中，所述第三电感和所述第五电阻器串联或者并联连接在所述第二节点与所述输出节点之间。作为效应，所述第五电阻器可以形成阻尼元件以便减少所述输出节点处的振荡。根据本专利技术的第二方面，提供了X射线成像系统。根据前述范例中的任一个，所述X射线系统包括X射线阳极、X射线阴极、栅极和切换设备。所述栅极被布置在所述X射线阳极与所述X射线阴极之间。所述栅极至少间接地被连接到所述切换设备的所述输出节点。在范例中，所述栅极由X射线栅极和/或另一电极形成。在范例中，所述X射线阴极和所述栅极可以形成栅极电感。在范例中，所述X射线系统包括X射线管，其中，所述X射线管包括所述X射线阴极、所述X射线阳极和所述栅极。在范例中，对于所述X射线系统的快速控制而言，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切换设备(10)，包括：‑DC电源(12)；‑串联切换电路(14)；‑第一阻尼电阻器(16)和第二阻尼电阻器(18)；以及‑第一二极管(20)和第二二极管(22)；其中，所述DC电源包括正轨道(24)、中性轨道(26)和负轨道(28)；其中，所述串联切换电路包括第一开关(30)、第二开关(32)、第三开关(34)和第四开关(36)；其中，所述第一阻尼电阻器被连接在所述正轨道与所述串联切换电路的第一输入节点(38)之间；其中，所述第一开关至少间接地被连接在所述第一输入节点与所述串联切换电路的第一节点(40)之间；其中，所述第二开关至少间接地被连接在所述第一节点与所述串联切换电路的第二节点(42)之间；其中，所述第三开关至少间接地被连接在所述第二节点与所述串联切换电路的第三节点(44)之间；其中，所述第四开关至少间接地被连接在所述第三节点与所述串联切换电路的第二输入节点(46)之间；其中，所述第二阻尼电阻器至少间接地被连接在所述第二输入节点与所述负轨道之间；其中，所述第一二极管至少间接地被连接在所述中性轨道与所述第一节点之间，使得所述第一二极管当正向偏置时使电流从所述中性轨道流到所述第一节点；其中，所述第二二极管至少间接地被连接在所述中性轨道与所述第三节点之间，使得所述第二二极管当正向偏置时使电流从所述第三节点流到所述中性轨道；其中，所述第二节点至少间接地被连接到所述串联切换电路的输出节点(48)；并且其中，所述输出被配置为被连接到负载以提供负载电流；‑第三二极管(58)和第四二极管(60)，其中，所述第三二极管与所述第一阻尼电阻器并联耦合，使得所述第三二极管当正向偏置时使电流从所述第一输入节点流到所述负轨道，并且其中，所述第四二极管与所述第二阻尼电阻器并联耦合，使得所述第四二极管当正向偏置时使电流从所述负轨道流到所述第二输入节点。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.24 EP 15195984.81.一种切换设备(10)，包括：-DC电源(12)；-串联切换电路(14)；-第一阻尼电阻器(16)和第二阻尼电阻器(18)；以及-第一二极管(20)和第二二极管(22)；其中，所述DC电源包括正轨道(24)、中性轨道(26)和负轨道(28)；其中，所述串联切换电路包括第一开关(30)、第二开关(32)、第三开关(34)和第四开关(36)；其中，所述第一阻尼电阻器被连接在所述正轨道与所述串联切换电路的第一输入节点(38)之间；其中，所述第一开关至少间接地被连接在所述第一输入节点与所述串联切换电路的第一节点(40)之间；其中，所述第二开关至少间接地被连接在所述第一节点与所述串联切换电路的第二节点(42)之间；其中，所述第三开关至少间接地被连接在所述第二节点与所述串联切换电路的第三节点(44)之间；其中，所述第四开关至少间接地被连接在所述第三节点与所述串联切换电路的第二输入节点(46)之间；其中，所述第二阻尼电阻器至少间接地被连接在所述第二输入节点与所述负轨道之间；其中，所述第一二极管至少间接地被连接在所述中性轨道与所述第一节点之间，使得所述第一二极管当正向偏置时使电流从所述中性轨道流到所述第一节点；其中，所述第二二极管至少间接地被连接在所述中性轨道与所述第三节点之间，使得所述第二二极管当正向偏置时使电流从所述第三节点流到所述中性轨道；其中，所述第二节点至少间接地被连接到所述串联切换电路的输出节点(48)；并且其中，所述输出被配置为被连接到负载以提供负载电流；-第三二极管(58)和第四二极管(60)，其中，所述第三二极管与所述第一阻尼电阻器并联耦合，使得所述第三二极管当正向偏置时使电流从所述第一输入节点流到所述负轨道，并且其中，所述第四二极管与所述第二阻尼电阻器并联耦合，使得所述第四二极管当正向偏置时使电流从所述负轨道流到所述第二输入节点。2.根据权利要求1所述的切换设备，包括分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关并联耦合的第五二极管(50)、第六二极管(52)、第七二极管(54)和第八二极管(56)。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的切换设备，包括第一并联电路(62)和第二并联电路(64)，其中，所述第一并联电路包括第三电阻器(68)和并联耦合的第一电感(66)，其中，所述第二并联电路包括第四电阻器(72)和并联耦合的第二电感(70)，其中，所述第二开关被连接在所述第一节点与所述串联切换电路的第四节点(74)之间，其中，所述第一并联电路被连接在所述第四节点与所述第二节点之间，其中，所述第二并联电路被连接在所述第二节点与所述串联切换电路的第五节点(76)之间，并且其中，所述第三开关被连接在所述第五节点与所述第三节点之间。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的切换设备，包括第三电感(77)，其中，所述第三电感至少间接地被连接在所述第三节点与所述输出节点之间。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的切换设备，包括第五电阻器(94)，其中，所述第五电阻器至少间接地被...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·吕尔肯斯，A·加西亚托尔莫，B·阿克曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL