Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Доклад - Имитационная модель высоковольтного генератора рентгенотелевизионной системы - файл Доклад.doc


Доклад - Имитационная модель высоковольтного генератора рентгенотелевизионной системы
скачать (2047 kb.)

Доступные файлы (3):

Доклад.doc45kb.07.02.2011 00:48скачать
Иммит_мод.doc568kb.07.02.2011 00:38скачать
Иммит_модель.ppt2279kb.07.04.2009 16:37скачать

содержание
Загрузка...

Доклад.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
XXIX Международная научно-техническая конференция ’’Электроника и нанотехнологии’’, 14-16 апреля 2009 года в НТУУ ’’КПИ’’, г.Киев.

Текст доклада: ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ГЕНЕРАТОРА РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ

Докладчик: Щиголев Ю.А., НПО «Телеоптик», e-mail: schigolev1@gmail.com

СЛАЙД 1. В настоящее время в практику медицинской рентгенологии интенсивно внедряются цифровые приёмники изображения, характеризующиеся малым временем захвата кадра, которое составляет от тысячных до десятых долей секунды. Данные технические возможности стали основой для разработки новых импульсных диагностических методов, которые невозможны при съёмке на традиционную рентгеновскую плёнку.

СЛАЙД 2. При этом для высоковольтного генератора рентгенотелевизионной системы выдвигаются дополнительные требования к параметрам переходных процессов рентгеновского импульса, а также стабильности и точности выполнения установленных режимов. В данной работе рассматривается макет высокочастотного генератора постоянного высокого напряжения мощностью до 5 кВт, предназначенного для применения в рентгенотелевизионной системе. На этих фотографиях показан наиболее ответственный узел генератора – это высоковольтный трансформаторно-выпрямительный блок. Была поставлена задача разработки его имитационной модели, которая позволяет анализировать поведение генератора при различных сочетаниях параметров его компонентов, а также исключает риск многочисленных аварий при отладке силовой электроники. Данная модель была реализована в программной среде моделирования PSpice, входящей в состав пакета OrCAD.

СЛАЙД 3. На этом слайде схематически показаны конструкция и эквивалентная схема многообмоточного трансформатора высокого напряжения (сокращённо- ТВН). Характерная особенность ТВН - это значительные паразитные реактивные параметры вторичных обмоток: индуктивность рассеяния Ls и собственная ёмкость Cp. При этом повлиять на них сложно, так как они являются следствием выполнения исходных требований по коэффициенту трансформации и электрической прочности. В результате этого ТВН обладает ярко выраженными резонансными свойствами на частотах, которые обычно отличаются от частоты преобразования. Экспериментальное определение численных значений паразитных параметров ТВН является одной из основных задач при построении его модели. На первом этапе моделирования ТВН рассматривался как традиционная линейная схема замещения с параллельным подключением вторичных обмоток, как это показано на рисунке. Здесь: k – коэффициент трансформации, Lm – индуктивность намагничивания, Lsi – индуктивности рассеяния вторичных обмоток, Cpiёмкости вторичных обмоток, Cm – суммарная ёмкость вторичных обмоток, приведенная к первичной цепи.

СЛАЙД 4. С целью определить численные значения параметров эквивалентной схемы были проведены экспериментальные исследования полного входного сопротивления ТВН в режимах холостого хода и короткого замыкания. Графики соответствующих зависимостей от частоты показаны на данном рисунке, где синей линией представлена зависимость холостого хода, а красной – при замкнутых накоротко вторичных обмотках. Входной импеданс на холостом ходу представляет собой последовательность чередующихся резонансов, а зависимость короткого замыкания имеет линейно нарастающий индуктивный характер.

СЛАЙД 5. На этом слайде показана экспериментально-измеренная амплитудно-частотная характеристика на холостом ходу, которая также обладает чередующимися резонансными максимумами.

СЛАЙД 6. Указанным резонансам можно поставить в соответствие параметры элементов эквивалентной схемы. Так, максимум в области 150 кГц соответствует параллельному резонансу индуктивности намагничивания Lm с суммарной ёмкостью вторичных обмоток, приведенных к первичной цепи Cm . А чередующиеся три минимума в области 2 МГц объясняются последовательными резонансами индуктивностей рассеяния вторичных обмоток Lsi с их собственными ёмкостями Cpi . Полная индуктивность рассеяния приведенная к первичной цепи, определяется по углу наклона зависимости входного сопротивления при коротком замыкании. Индуктивность намагничивания Lm рассчитывается по углу наклона начального участка зависимости холостого хода.

СЛАЙД 7. Рассчитанные значения параметров представлены в таблице.

Формула расчёта частных индуктивностей рассеяния учитывает то, что их значения соотносятся как квадраты соответствующих частот резонансов. По имеющимся значениям Lsi и частот резонансов определяется величина ёмкости вторичной обмотки Cp. Полученные по изложенной методике значения параметров были использованы для построения модели ТВН в программной среде OrCAD.

СЛАЙД 8. На следующем слайде представлены рассчитанные на модели зависимости входного сопротивления на холостом ходу и при коротком замыкании.

СЛАЙД 9. На этом слайде показана рассчитанная АЧХ, которая совпадает с экспериментальной по форме и значению частот резонансов.

СЛАЙД 10. На этом рисунке приведены все графики с тем, чтобы можно было провести их сравнительную оценку. Из рисунка можно сделать вывод, что рассчитанные по модели зависимости по форме соответствуют экспериментальным, а значит поведение модели ТВН в целом адекватно описывает свойства физической реализации.

СЛАЙД 11. На следующем рисунке показана принципиальная схема модели всего генератора постоянного высокого напряжения. В её состав входят: модель многообмоточного ТВН на основе ферромагнитного сердечника с гистерезисом, мостовой инвертор на силовых полевых транзисторах, согласующие резонансные элементы, источники управляющих тактовых сигналов, соединённые последовательно удвоители напряжения, сопротивление нагрузки. Графики токов и напряжений, рассчитанные по этой модели, соответствуют осциллограммам, которые наблюдались при экспериментах с макетом генератора.

СЛАЙД 12. На следующем слайде приведены графики формы тока первичной обмотки ТВН, полученные экспериментально и путём расчёта на модели. Данные графики согласуются по величине тока при передаче энергии в нагрузку, а также по количеству периодов и амплитуде паразитных резонансных колебаний во время паузы. Таким образом, поведение разработанной модели соответствует физическим явлениям, происходящим в экспериментальном макете.

СЛАЙД 13. Здесь показано расчётное напряжение в диагонали моста инвертора, которое также соответствует наблюдаемым на эксперименте осциллограммам.

СЛАЙД 14. Разработанная модель позволяет проанализировать токи и напряжения, которые трудно измерить экспериментально, например показанный на этом слайде ток высоковольтного выпрямительного диода. Как видно, форму этого тока в значительной степени определяют резонансные свойства ТВН, он имеет импульсный характер, а его амплитуда может более чем в 5 раз превосходить ток нагрузки. Становится очевидным, что свойства этого диода могут существенно ограничивать параметры генератора в целом.

СЛАЙД 15. На следующем слайде показан расчитанный переходной процесс нарастания высокого напряжения на нагрузке из которого можно оценить потенциальное быстродействие разрабатываемого генератора – это 200 микросекунд.

Таким образом, разработанная модель позволяет с удовлетворительной точностью анализировать поведение высоковольтного генератора во время переходных процессов при различных сочетаниях параметров его компонентов.


Скачать файл (2047 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации