[发明专利]电弧电流抑制及检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及医用诊断X射线高频高压发生器技术领域，具体地说是一种电弧电流抑制及检测装置。

背景技术

X射线机中的球管使用在高压环境中，由球管放电产生的放电电流的频率从几十kHz到几MHz，电流峰值达到上百安培，在放电过程中X-ray球管、高压油箱内整流电路、逆变模块或者其他相关部件可能发生损坏。因此，抑制ARC(电弧电流)降低相关部件损坏的风险，延长系统使用寿命是有益处的。

目前，已经有多种ARC(电弧电流)抑制方式被应用。其中的一种方式是在高压输出电路中串接固定阻值的电阻。然而，应用这种ARC抑制方式具有如下缺点：在正常操作中，输出kV降低明显，电阻功率耗散大。不仅如此，ARC冲击电流可能窜出。另一种方式是在kV输出电路中采用一系列电感以降低上升的ARC电流所产生的功率，减少放电时间，抑制ARC电流峰值。虽然这种功能方式合理有效，但是成本很高。电感元件需要很多磁芯，反激式保护二极管，阻尼电阻来抑制由于流经电感电流的快速变化所引起的电压。磁芯的尺寸和数量达到预期的要求成本很高，并且由此产生的电路会占据很大的空间而使这种模式无法采用。第三种方式是通过一组相对低阻值的电阻尝试匹配高压传输线缆的特征阻抗，典型值在50～100Ω之间。这种匹配方式降低了传输线缆以及负载中寄生电抗的谐振。然而这种方式对于大电流无法完全抑制，特别是这种方式仅能接在X-ray球管的阳极端用来抑制阳极和阴极ARC电流，阴极灯丝连接和电流要求又使其不合实际。现有技术中出现了一种改进的克服上述问题的ARC抑制装置，采用带有沟道的骨架避免集肤；磁芯为铁磁性材料；采用槽形铁合金线缆作为线圈材料；在同一磁芯上以该磁芯为中心并排串入多个饼状线圈；额外长度的线缆置入线圈；电感之间串联并以平行的方式布局；这种方案降低ARC电流峰值并且吸收ARC电流能力的作用明显，但其电气绝缘结构复杂，生产加工周期长，生产工艺要求较高，占据空间较大，成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种电气绝缘结构简单，安装灵活多变的电弧电流抑制及检测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明电弧电流抑制及检测装置包括：

电流抑制单元，由电感线圈、快恢复二极管及电阻构成，整体设于高压发生器直流阴、阳极输出端与球管阴、阳极输入端之间，其中快恢复二极管与电阻串联连接后作为电感线圈的泄放回路并联于电感线圈两端；检测单元，检测高压发生器经电流抑制单元抑制后的输出电流信号，电流信号经整流电路、电压钳位电路及滤波电路输出信号至报警输入端。

所述检测单元的电压钳位电路具有齐纳二极管，设于整流电路的输出端；所述电流抑制单元为多组电感线圈、快恢复二极管及电阻的组合串联结构，其组合数量取决于要求抑制后电流的大小；所述电感线圈之间采用增加磁通量的纵向排列方式；所述单体电感线圈绕设于线轴状绝缘套件上，磁棒内嵌于绝缘套件的轴芯内，绝缘套件轴向两端径向延伸有突出于线轴外径的沿；所述绝缘套件采用尼龙或聚甲醛；所述电感线圈采用自熔合绝缘铜导线。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明装置中电流抑制单元由一组电感模块构成，彼此独立又相互联系，可以根据需要扩展并且根据空间调整布局，结构简单，安装灵活多变，单体占据空间小，结构紧凑；

2.本发明装置可以根据要求抑制电流的范围调整电感组合的数量和线圈匝数；检测单元通过选择不同规格的齐纳二极管以适应不同的设定阈值，实现不同阈值的报警；

3.本发明装置的电感组合所用绝缘套件为尼龙或聚甲醛材料制成，可大批量机械加工或模具注塑，节约生产成本。

附图说明

图1为本发明的电弧电流抑制单元电气原理图；

图2为本发明的检测单元电气原理图；

图3A、3B为本发明电弧电流抑制单元中线圈骨架结构示意图(一)、(二)。

具体实施方式

本实施例将本发明装置安装于高频高压发生器的高压油箱中，高频高压发生器的谐振频率为80～250KHz。电弧抑制要求如下：在140kV曝光时，球管电弧电流峰值应被限制在20～30A之间；用于电弧限制的串联阻抗上的电压降在最大mA条件时小于等于1kV；电弧电流检测(阳极和阴极2个检测)：具有一个主球管电弧电流检测电路，其阈值是6A，检测精度为500kHz，该功能是有效时停止高压产生。还具有一个辅球管电弧电流检测电路，其检测精度为500kHz，电流检测阈值接近1A，当电弧电流高于1A阈值时，输出电平信号。