Röntgen-Gerät mit einer Einheit für die Leistungsversorgung einer Röntgenröhre

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Röntgen-Gerät mit einem Leistungsteil zur Speisung einer Röntgenröhre (4), mit einem Hochspannungstransformator (3) mit zwei Gruppen von auf dem gleichen Transformatorkern befindlichen Primär- und Sekundärwicklungen, wobei die Primärwicklungen (16, 26) aus verschiedenen Gruppen untereinander eine schwächere Kopplung haben als die zur gleichen Gruppe gehörigen Primär- und Sekundärwicklungen (z.B. 16,31) wobei die Primärwicklungen der beiden Gruppen an zwei mit der gleichen Frequenz betriebene Wechselrichter (1, 2) angeschlossen sind. Dabei ergibt sich eine verbesserte Steuerung der Leistung auf der Sekundärseite dadurch, daß Mittel zum Betreiben der Wechselrichter mit fester Frequenz und unabhängig voneinander steuerbarem Tastgrad vorgesehen sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Röntgen-Gerät mit einem Leistungsteil zur Speisung einer Röntgenröhre, mit einem Hochspannungstransformator mit zwei Gruppen von auf dem gleichen Transformatorkern befindlichen Primär- und Sekundärwicklungen, wobei die Primärwicklungen aus verschiedenen Gruppen untereinander eine schwächere Kopplung haben als die zur gleichen Gruppe gehörigen Primär- und Sekundärwicklungen und wobei die Primärwicklungen der beiden Gruppen an zwei mit der gleichen Frequenz betriebene Wechselrichter angeschlossen sind.

[0002] Ein solches Röntgen-Gerät ist aus der DE-OS 32 18 535 bekannt. Mit dem bekannten Röntgen-Gerät könnten auch Röntgenröhren mit einem Metallkolben symmetrisch gespeist werden, bei denen der Kathodenstrom größer ist als der Anodenstrom. Dies setzt eine unsymmetrische Leistungsverteilung auf die beiden Wechselrichter voraus, was zu störenden Ausgleichsströmen im Transformator führen würde, wenn dies nicht dadurch verhindert würde, daß bei dem Transformator Wicklungen aus verschiedenen Gruppen schwach gekoppelt sind im Vergleich zu Wicklungen aus der gleichen Gruppe.

[0003] Das bekannte Röntgen-Gerät, dessen Wechselrichter als mit Thyristoren bestückte Serienresonanz-Wechselrichter ausgebildet sind, erlaubt die unsymmetrische Leistungsverteilung durch verzögertes Einschalten der Schaltelemente aus den beiden Wechselrichtern. Die Leistung wird dabei durch eine Änderung der Frequenz geändert, mit der die beiden Wechselrichter betrieben werden. Bei einem Röntgengenerator muß die zugeführte Leistung aber um mehrere Zehnerpotenzen veränderbar sein, was eine entsprechend große Frequenzänderung voraussetzt. Dabei läßt es sich aber nicht vermeiden, daß das Röntgen-Gerät im Hörfrequenzbereich betrieben wird, was zu hörbaren und störenden Betriebsgeräuschen führt und außerdem eine unerwünscht hohe Welligkeit der Ausgangsspannung zur Folge hat. Von Nachteil ist weiterhin, daß bei Einstellung unterschiedlicher Spannungen die Wechselrichter durch unterschiedliche Schaltströme belastet werden, woraus sich für diese Betriebsweise eine Leistungsbeschränkung ergibt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zum Betreiben der Wechselrichter mit fester Frequenz und unabhängig voneinander steuerbarem Tastgrad vorgesehen sind. Dabei wird als Tastgrad das Verhältnis der Impulsdauer der von den Wechselrichtern an die Primärwicklungen gelieferten Spannungsimpulse zur Periodendauer der festen Frequenz, mit der die Wechselrichter geschaltet werden, bezeichnet. Der Betrieb mit fester Frequenz hat den Vorteil, daß diese Frequenz so gewählt sein kann, daß sie oberhalb des Hörfrequenzbereiches liegt, so daß keine störenden Betriebsgeräusche auftreten. Die Leistungsstellung durch Änderung des Tastgrades hat den Vorteil, daß sich in in einem Arbeitspunkt mit konstantem Strom des Verbrauchers ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung (an den Sekundärwicklungen) und dem Tastgrad ergibt, was für eine übergeordnete Regelung günstig ist.

[0005] Wie bereits erwähnt, können durch die im Anspruch angegebene Gestaltung der Kopplungsverhältnisse zwischen den zur gleichen Gruppe und den zu unterschiedlichen Gruppen gehörenden Wicklungen die Ausgleichsströme reduziert werden. Bei ungünstigem Verlauf der Spannungsimpulse können jedoch immer noch beträchtliche Ausgleichsströme entstehen. Diese Ausgleichsströme lassen sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch vermindern, daß die Mittel zum Betreiben der Wechselrichter so gestaltet sind, daß die von den beiden Wechselrichtern erzeugten Spannungsimpulse sich zeitlich so überlappen, daß der kürzere der beiden Spannungsimpulse jeweils während der Dauer des längeren Spannungsimpulses auftritt, und daß die beiden Spannungsimpulse in dem Transformatorkern gleichsinnige zeitliche Änderungen des magnetischen Flusses im Transformatorkern hervorrufen. Wenn die Primärwicklungen der beiden Gruppen den gleichen Wicklungssinn aufweisen, wird eine gleichsinnige zeitliche Änderung des magnetischen Flusses durch Spannungsimpulse mit der gleichen Polarität erreicht; bei Wicklungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn ist dies bei entgegengesetzter Polarität der zugeführten Spannungsimpulse der Fall.

[0006] Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Tastgrad der beiden Wechselrichter zwar weiterhin voneinander unabhängig steuerbar, jedoch sind die Spannungsimpulse in gewisser Weise synchronisiert. Grundsätzlich wäre es danach beispielsweise möglich, die Vorderflanken der beiden Spannungsimpulse oder die Rückflanken zusammenfallen zu lassen. Auch hierbei können jedoch noch Ausgleichsströme auftreten, was dazu führen würde, daß der den jeweils kürzeren Impuls erzeugende Wechselrichter durch einen höheren Schaltstrom belastet würde als der andere Wechselrichter, und es würde zwischen den Wechselrichtern eine große Blindleistung ausgetauscht. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht demgegenüber vor, daß die Mittel zum Betreiben der Wechselrichter so gestaltet sind, daß die Mitten der von den beiden Wechselrichtern gelieferten Spannungsimpulse zeitlich zusammenfallen. Hierbei verlaufen die von den beiden Wechselrichtern erzeugten Spannungsimpulse also zeitlich symmetrisch zueinander. Ungleich lange Spannungsimpulse führen lediglich zu einem geringen Austausch von Blindleistung zwischen den beiden Wechselrichtern, wobei die Schaltströme in den beiden Wechselrichtern etwa den gleichen Maximalwert haben.

[0007] Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1

einen Teil eines Schaltbildes eines Röntgen-Gerätes,

Fig. 2

ein Ersatzschaltbild eines Teils dieses Röntgen-Gerätes

Fig. 3

die Anordnung der Primär- und Sekundärwicklungen auf dem Transformatorkern,

Fig. 4

einen weiteren Teil der Anordnung und

Fig. 5

den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale bei dieser Anordnung.

[0008] Fig. 1 zeigt eine Röntgenröhre 4, die über einen Transformator 3 von zwei Wechselspannungsquellen 1, 2 gespeist wird, die als Serienresonanz-Wechselrichter ausgebildet sind. Die beiden Wechselrichter sind an je eine Gleichspannungsquelle 5a und 5b angeschlossen. Jeder Wechselrichter umfaßt in an sich bekannter Weise vier zu einer Vollbrücke zusammengeschaltete Schalter 11 . . . 14 bzw. 21 . . . 24 vom IGBT-Typ bzw. andere abschaltbare Leistungshalbleiter. Der Verbindungspunkt des die Schalter 11, 12 umfassenden einen Brückenzweiges ist über die Serienschaltung eines Kondensators 15 und einer zu einer ersten Wicklungsgruppe gehörenden Primärwicklung 16 des Transformators 3 mit dem Verbindungspunkt der Schalter 13, 14 des anderen Brückenzweiges verbunden. Analog dazu ist der Verbindungspunkt der Schalter 21 und 22 über die Serienschaltung eines Kondensators 25 und einer zu einer zweiten Wicklungsgruppe gehörenden Primärwicklung 26 des Transformators 3 mit dem Verbindungspunkt der Schalter 23 und 24 verbunden. Die Sekundärseite des Transformators 3 wird durch zwei identisch aufgebaute Sekundärwicklungen 31 und 32 gebildet, die zu der ersten bzw. der zweiten Wicklungsgruppe gehören.

[0009] Die Serienresonanzfrequenz der Kreise 15, 16 bzw. 25, 26 wird dabei durch die Kapazität des Kondensators 15 bzw. 25 und die Streuinduktivität der identisch aufgebauten Primärwicklungen 16, 26 und der Sekundärwicklungen 31, 32 des Transformators bestimmt; eine zusätzliche Induktivität ist prinzipiell nicht erforderlich. Die Wicklungskapazitäten 91, 92 der Sekundärwicklungen können als Teil des Serienresonanzkreises genutzt werden. Die Schalter 11...14 bzw 21...21 der Wechselrichter 1 und 2 werden mit der gleichen, konstanten Schaltfrequenz betrieben, die der Serienresonanzfrequenz entspricht.

[0010] An die Sekundärwicklungen 31 bzw 32 ist je ein Gleichrichter 6 bzw. 7 angeschlossen, dessen Ausgangsspannung durch einen Kondensator 61 bzw. 71 geglättet wird. Vielfach werden die beiden Sekundärwicklungen aus Isolationsgründen noch weiter unterteilt, wobei jede Teilwicklung einen eigenen Gleichrichter erhält. Die Gleichrichter 6 und 7 sind in Serie geschaltet und die geglättete Ausgangsspannung wird der Kathode bzw. der Anode der Röntgenröhre 4 zugeführt. Aufgrund der Serienschaltung müssen die Sekundärwicklungen 31 und 32, die Gleichrichter 6 und 7 sowie die Kondensatoren 61 und 71 nur für die Hälfte des Maximalwerts der Hochspannung an der Röntgenröhre ausgelegt sein.

[0011] Die Röntgenröhre 4 kann einen geerdeten Metallkolben aufweisen, wie in der Zeichnung schematisch angedeutet. In diesem Fall fließt ein Teil des Kathodenstroms zur Anode und ein anderer Teil über den Metallkolben nach Erde, so daß der Kathodenstrom größer ist als der Anodenstrom. Aufgrund dieser unterschiedlichen Ströme würde bei einem Hochspannungserzeuger, bei dem die Wechselrichter Spannungsimpulse mit identischem zeitlichem Verlauf erzeugen würden, die Kathodenspannung niedriger sein als die Anodenspannung. Dies würde insbesondere bei einer niedrigen Spannung zwischen Anode und Kathode dazu führen, daß der Kathodenstrom durch Raumladungseffekte in der Röntgenröhre begrenzt würde, so daß deren thermische Belastbarkeit für niedrige Anodenspannungen nicht mehr voll ausgenutzt werden könnte. Wünschenswert ist ein Betrieb, bei dem zumindest bei hohen Röhrenspannungen die Spannung zwischen Anode und Erde dem Betrage nach genauso groß ist wie die Spannung zwischen Kathode und Erde. Bei einer niedrigen Röhrenspannung könnte es sogar zweckmäßig sein, die Kathodenspannung größer zu machen als die Anodenspannung, so daß die erwähnten Raumladungseffekte vermieden und die thermische Belastbarkeit der Röntgenröhre besser ausgenutzt werden könnte.

[0012] Für diese Steuerungsmöglichkeiten ist aber Voraussetzung, daß die Spannungsimpulse des Wechselrichters 1 eine andere (größere) Dauer haben als die des Wechselrichters 2. Dann können sich jedoch zwischen den Wicklungen störende Ausgleichsströme ergeben.

[0013] Die Wirkung der Ausgleichsströme läßt sich anhand des vereinfachten Ersatzschaltbildes nach Fig. 2 erläutern, wobei der Transformator durch die Induktivitäten L₁₂, L_1s, L_2s und L_h ersetzt wurde. Die Induktivitäten L_1s bzw. L_2s repräsentieren die Streuinduktivität der Primärwicklungen 16 bzw. 26 gegenüber der Sekundärseite, und die Induktivität L₁₂ stellt die Streuinduktivität zwischen den beiden Primärwicklungen dar, durch die die Ausgänge der Wechselrichter 1, 2 miteinander gekoppelt werden. L_h ist die Hauptinduktivität, die groß ist im Vergleich zu den zuvor genannten Induktivitäten.

[0014] Wenn die Primärwicklungen 16, 26 stark miteinander gekoppelt wären, wie es normalerweise bei derartigen Transformatoren angestrebt wird, dann wäre die Induktivität L₁₂ klein im Vergleich zu den Induktivitäten L_1s, L_2s. Wenn die von den Wechselrichtern 1, 2 gelieferten Spannungen dann aufgrund unterschiedlich langer Schaltzeiten für die Schalter 11...14 einerseits und 21...24 andererseits zeitlich voneinander abweichen würden, dann würde die Ausgangsspannung des Wechselrichters 1 zunächst vollständig an der Induktivität L₁₂ anliegen und einen Differenzstrom hervorrufen, dessen Änderungsgeschwindigkeit dem Quotienten aus dieser Spannung und der Induktivität L₁₂ entsprechen würde. Wenn anschließend beide Spannungen wieder gleich wären, würde der in L₁₂ fließende Strom in dem durch die Kondensatoren 15, 16 und die Induktivität L₁₂ gebildeten Schaltkreis oszillieren, wobei die Resonanzfrequenz wesentlich höher wäre als die Serienresonanzfrequenz des Wechselrichters, weil L₁₂ klein ist im Vergleich zu L₁₆ bzw. L_2s. Es würden somit Ausgleichsströme mit hoher Frequenz und hoher Amplitude fließen.

[0015] Amplitude und Frequenz der Ausgleichsströme lassen sich durch zwei Maßnahmen auf ein nicht mehr störendes Maß reduzieren:

a) Verringerung der Kopplung zwischen Transormatorwicklungen, die zu unterschiedlichen Wicklungsgruppen gehören.

b) Synchronisierung der Schaltimpulse für die beiden Wechselrichter.

Diese beiden Maßnahmen werden im folgenden näher erläutert.

[0016] Die Kopplung der beiden Primärwicklungen 16, 26 untereinander wird kleiner gemacht als die Kopplung zwischen jeder dieser Primärwicklungen und der Sekundärwicklung insgesamt (d.h. der Serienschaltung zwischen den Wicklungen 31 und 32) oder zwischen der betreffenden Primärwicklung 16 bzw. 26 und der zu der gleichen Wicklungsgruppe gehörenden Teilwicklung 31 bzw. 32. Dies wird durch den in Fig. 3 schematisch dargestellten Aufbau des Transformators erreicht. Die Primärwicklungen 16 und 26 sind dabei nebeneinander und im Abstand voneinander auf einem Transformatorkern 30 angeordnet, z.B. einem Schnittbandkern. Die Primärwicklungen 16 bzw. 26 werden von der Sekundärwicklung 31 bzw. 32 umschlossen.

[0017] Durch diese Bauweise ist die magnetische bzw. induktive Kopplung zwischen den Primärwicklungen 16 und 26, aber auch zwischen den Sekundärwicklungen 31 und 32 deutlich schwächer als die Kopplung zwischen einer der Primärwicklungen (z.B. 16) und der sie umschließenden Sekundärwicklung (31).

[0018] Die magnetische bzw. induktive Kopplung zwischen zwei Wicklungen L₁, L₂ läßt sich bekanntlich durch den Kopplungsfaktor

definieren, wobei M die Gegeninduktivität zwischen den beiden Wicklungen L₁, L₂ ist. Die Streuinduktivität zwischen den beiden Wicklungen ist dem Faktor (1 - k²) proportional.

[0019] Dadurch, daß die Kopplung zwischen den Primärwicklungen schwächer ist als die Kopplung zwischen einer Primärwicklung und der Sekundärwicklung 31, 32 wird erreicht, daß L₁₂ größer ist als L_1s bzw. L_2s. Beträgt der Kopplungsfaktor zwischen den Primärwicklungen beispielsweise 0,973 und zwischen einer Primärwicklung und der Sekundärwicklung 0,993, dann ist L₁₂ rund viermal so groß wie L_1s und L_2s. Es fließt dann nur noch ein verringerter Ausgleichsstrom, dessen Frequenz in der Regel nicht erhöht ist.

[0020] Man kann die Kopplung der Primärwicklungen untereinander und der Sekundärwicklungen untereinander noch dadurch verringern, daß man die Primärwicklungen mit den sie umschließenden Sekundärwicklungen nicht auf dem gleichen Schenkel anordnet, sondern auf gegenüberliegenden Schenkeln. Allerdings resultieren daraus andere Abmessungen des Transformatorkerns.

[0021] Auch bei dem angegeben Transformaroraufbau können bei ungünstiger zeitlicher Lage der Schaltimpulse für die Schalter der beiden Wechselrichter 1,2 noch erhebliche Ausgleichsströme auftreten. Diese werden weitgehend dadurch reduziert, daß die von den beiden Wechselrichtern erzeugten Spannungsimpulse sich zeitlich so überlappen, daß der kürzere der beiden Spannungsimpulse jeweils während der Dauer des längeren Spannungsimpulses auftritt, und daß die beiden Spannungsimpulse in dem Transformatorkern gleichsinnige zeitliche Änderungen des magnetischen Flusses im Transformatorkern hervorrufen.

[0022] Grundsätzlich könnten die Vorderflanken der beiden Spannungsimpulse oder die Rückflanken zusammenfallen. Auch hierbei können jedoch noch Ausgleichsströme auftreten, was dazu führen würde, daß der den jeweils kürzeren Impuls erzeugende Wechselrichter durch einen höheren Schaltstrom belastet würde als der andere Wechselrichter, und es würde zwischen den Wechselrichtern eine große Blindleistung ausgetauscht. Dies läßt sich durch einen zeitlich symmetrischen Verlauf der Ausgangsspannungen vermeiden.

[0023] Eine dazu geeignete Schaltung ergibt sich aus Fig. 4. Die Spannung zwischen Anode und Erde wird dabei durch einen aus den Widerständen 201 und 202 bestehenden Hochspannungsmeßteiler gemessen, während die Spannung zwischen Kathode und Erde durch einen aus den Widerständen 101 und 102 bestehenden Hochspannungsmeßteiler gemessen wird. Die Meßspannungen an den Abgriffen der Hochspannungsmeßteiler werden einer Regelanordnung 50 zugeführt, die die beiden Meßspannungen, erforderlichenfalls auch deren Summe, mit Sollwerten vergleicht, die von dem vorgegebenen Sollwert der Spannung an der Röntgenröhre, aber auch von der Regelstrategie abhängen.

[0024] Wenn lediglich angestrebt wäre, daß Anoden- und Kathodenspannungen stets gleich groß sind, könnten zwei voneinander unabhängige einfache Regler verwendet werden, die die Spannung an der Anode und an der Kathode jeweils auf einen vorgebbaren Sollwert bringen. Wenn dagegen die Aufteilung der Spannung zwischen Anode und Kathode auch von der Höhe dieser Spannung abhängen soll, muß die Regelschaltung 50 die beiden Meßsignale zusammen verarbeiten. Die Regelschaltung 50 liefert an einem ersten Ausgang ein erstes Regelsignal zur Steuerung eines Pulsbreitenmodulators 103 und an einem zweiten Ausgang ein zweites Regelsignal zur Steuerung eines Pulsbreitenmodulators 203. Die Pulsbreitenmodulatoren 103 und 203 liefern Impulse mit einer festen Frequenz und einem Tastgrad bzw. einer Impulsdauer, der bzw. die von dem Regelsignal am Eingang des betreffenden Pulsbreitenmodulators abhängt. Diese Impulse, die zeitlich symmetrisch zueinander verlaufen, werden mittels eines PLD-Bausteines (Programmable Logic Device) 104 bzw. 204 in ein Schaltimpulsmuster für die vier Schalter 11 ... 14 bzw. 21 ... 24 des zugehörigen Wechselrichters 1 bzw. 2 umgesetzt, derart, daß die von den Wechselrichtern 1 und 2 gelieferten Spannungsimpulse jeweils die durch den zugehörigen Pulsbreitenmodulator 103 bzw. 203 vorgegebene Impulsdauer haben.

[0025] Außer den Regel signalen wird den Pulsbreitenmodulatoren 103 und 203 eine von einem Funktionsgenerator 53 erzeugte symmetrische Dreieckspannung U_d zugeführt. Die Frequenz der Dreieckspannung U_d, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 5 (erste Zeile) dargestellt ist, ist doppelt so groß wie die Serienresonanzfrequenz der Kreise 15, 16 bzw. 25, 26 der Wechselrichter 1 bzw. 2. Der Funktionsgenerator 53 liefert darüberhinaus Taktsignale für die Bausteine 104 und 204, wie in Fig. 4 durch gestrichelte Linien angedeutet.

[0026] In den Pulsbreitenmodulatoren 103 und 203 wird die Dreieckspannung U_d mit den - in Fig. 5 gestrichelt angedeuteten - Regelsignalen S₁ bzw. S₂ verglichen, und am Ausgang der Pulsbreitenmodulatoren werden Impulse PWM₁ bzw. PWM₂ erzeugt, deren Vorderflanke mit dem Überschreiten und deren Rückflanke mit dem Unterschreiten der Regelsignale S₁ bzw. S₂ durch die Dreieckspannung U_d zusammenfällt.

[0027] Nach dem Umsetzen der pulsbreitenmodulierten Impulse PWM₁ und PWM₂ in Schaltimpulse für die Schalter 11 ... 14 bzw. 21 ... 24 der Wechselrichter 1 ... 2 ergeben sich Wechselrichterspannungen U₁ und U₂ mit dem in Fig. 5 dargestellten impulsförmigen zeitlichen Verlauf (U₁ bzw. U₂ stellen jeweils die Spannung an der Serienschaltung 15, 16 bzw. 25, 26 dar).

[0028] U₁ bzw. U₂ unterscheiden sich von PWM₁ bzw. PWM₂ dadurch, daß die Polarität jedes zweiten Impulses invertiert ist, so daß die in den Ausgangsspannungen U₁ und U₂ enthaltene Grundschwingung eine Frequenz hat, die halb so groß ist wie die Frequenz der Dreieckschwingung U_d. Da die Frequenz der Dreieckschwingung doppelt so groß ist wie die Serienresonanzfrequenz der Wechselrichter 1, 2, entspricht die Frequenz dieser Grundschwingung der Serienresonanzfrequenz. Man erkennt aus Fig. 5, daß die Spannungsimpulse U₁ und U₂ zeitlich symmetrisch zueinander verlaufen, d.h. die zeitlichen Mitten dieser Impulse fallen zusammen. Die Spannungsimpulse von U₁ bzw. U₂ haben jeweils die gleiche Polarität - falls die Primärwicklungen 16 bzw. 26 den gleichen Wicklungssinn haben. Bei entgegengesetztem Wicklungssinn der Primärwicklungen 16 und 26 müssen die Impulse jeweils die entgegengesetzte Polarität haben.

[0029] Unter dieser Bedingung sind die Ausgleichsströme minimal und es wird lediglich eine geringe Blindleistung zwischen den Wicklungen ausgetauscht. Wie man Fig. 5 weiter entnimmt, haben in diesem Fall die in den Primärwicklungen 16 bzw. 26 fließenden Ströme I₁ bzw. I₂ nahezu den gleichen Maximalwert, d.h. die Strombelastung in den Schaltern 11 ... 14 ist etwa genauso groß wie in den Schaltern 21 ... 24, obwohl der Tastgrad von U₁ etwa doppelt so groß ist wie der Tastgrad von U₂, so daß auch die aus U₁ abgeleitete Kathodenspannung etwa doppelt so groß ist wie die aus U₂ abgeleitete Anodenspannung.

[0030] Die Kathodenspannung bzw. die Anodenspannung hängen bei einem Arbeitspunkt mit konstantem Röhrenstrom weitgehend linear von dem Tastgrad bzw. der Pulsdauer der pulsbreitenmodulierten Signale PWM₁ und PWM₂ ab. Hingegen ergibt sich nur eine schwache Abhängigkeit der Kathodenspannung vom Tastgrad des Pulsdauer modulierten Signals PWM₂; das gleiche gilt für die Abhängigkeit der Anodenspannung von dem Tastgrad des Signals PWM₁. Die lineare Abhängigkeit der Hochspannung von dem Tastgrad ist für das Regelverhalten günstig.

[0031] In den Figuren 4 und 5 sind die Pulsbreitenmodulatoren 103 und 203 als analog wirkende Schaltungen erläutert. Es ist jedoch auch möglich, die Pulsbreitenmodulation - und gegebenenfalls auch die Schaltimpulserzeugung durch die Bausteine 104 und 204 - mit Hilfe programmierbarer Kontrollerbausteine durchzuführen.

[0032] Die Erfindung ist vorstehend am Beispiel eines Röntgen-Gerätes bzw. Röntgen-Generators erläutert worden. Sie ist jedoch auch bei anderen Anordnungen zur Leistungsversorgung eines Verbrauchers anwendbar, bei denen es darum geht, die Spannung am Verbraucher in vorgebbarer Weise zu steuern.

Ansprüche

1. Röntgen-Gerät mit einem Leistungsteil zur Speisung einer Röntgenröhre (4), mit einem Hochspannungstransformator (3) mit zwei Gruppen von auf dem gleichen Transformatorkern befindlichen Primär- und Sekundärwicklungen, wobei die Primärwicklungen (16, 26) aus verschiedenen Gruppen untereinander eine schwächere Kopplung haben als die zur gleichen Gruppe gehörigen Primär- und Sekundärwicklungen (z.B. 16,31) wobei die Primärwicklungen der beiden Gruppen an zwei mit der gleichen Frequenz betriebene Wechselrichter (1, 2) angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (53, 103, 203) zum Betreiben der Wechselrichter (1,2) mit fester Frequenz und unabhängig voneinander steuerbarem Tastgrad vorgesehen sind.

2. Röntgen-Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Betreiben der Wechselrichter so gestaltet sind, daß die von den beiden Wechselrichtern erzeugten Spannungsimpulse (U₁, U₂) sich zeitlich so überlappen, daß der kürzere der beiden Spannungsimpulse (U₂) jeweils während der Dauer des längeren Spannungsimpulses (U₁) auftritt, und daß die beiden Spannungsimpulse in dem Transformatorkern gleichsinnige zeitliche Änderungen des magnetischen Flusses im Transformatorkern hervorrufen.

3. Röntgen-Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Betreiben der Wechselrichter so gestaltet sind, daß die Mitten der von den beiden Wechselrichtern gelieferten Spannungsimpulse zeitlich zusammenfallen.

4. Röntgen-Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Betreiben der Wechselrichter für jeden Wechselrichter einen Pulsbreiten-Modulator (103, 203) umfassen.

5. Röntgen-Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Primärwicklungen (16, 26) als auch die Sekundärwicklungen (31, 32) der beiden Gruppen nebeneinander angeordnet sind und daß die Sekundärwicklungen (31, 32) die jeweils zur gleichen Gruppe gehörenden Primärwicklungen umschließen.

6. Röntgen-Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklungen (31,32) Gleichrichter (6,7) angeschlossen sind, die gleichspannungsmäßig in Reihe geschaltet sind.

7. Röntgen-Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrichter (1,2) als Serienresonanz-Wechselrichter ausgebildet sind und daß die Frequenz, mit der die Wechselrichter betrieben werden zumindest annähernd der Serienresonanzfrequenz entspricht.

8. Röntgen-Gerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wechselrichter eine Kapazität (15, 25) enthält, die mit der Reaktanz (L₁₆, L₂₆) der zugehörigen Primärwicklung (16, 26) einen Serienresonanzkreis bildet.

9. Röntgen-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Verbraucher durch eine Röntgen-Röhre gebildet wird, deren Anodenstrom von ihrem Kathodenstrom abweicht.

Zeichnung