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진단 X-선용 40kW 고주파 고압 전원 시스템
High Frequency High Voltage 40kW Power System for Diagnosis X-ray 원문보기

전력전자학회 2002년도 전력전자학술대회 논문집, 2002 July 01, 2002년, pp.249 - 252  

김학성 (동양공업전문대학) ,  박영국 (㈜포스콤) ,  오준용 (㈜포스콤) ,  성기봉 (㈜포스콤)

초록
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최근 수년동안 의료 X-선 장비의 고전압 발생용 전원장치는 고주파 인버터 형태로의 개발이 가속화되어 단시간 촬영의 고성능화와 장치의 소형화 그리고 고전압 리플의 저감에 따른 피폭량 감소가 실현되고 있다. 본 논문은 이에 따른 의료 진단용 X-선 발생 시스템에서 40kW(125kV, 800mA)급 고주파 전원 발생장치 개발에 관한 것으로 고주파 고전압 인버터, 고주파 고전압 변압기를 포함한 고전압 발생 회로, X-선 관전압, 관전류 제어부, 시스템 구동부의 설계 개발에 대하여 기술하였고, 전체 구성된 시스템의 실험 파형에 따른 동작 특성을 제시하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • X-선 조사 중, 관 전압은 고압 변압기에 내장되어 있는 CR 분압 저항을 통해 제어회로에 피드백되어, 항상 출력 관 전압이 설정 관전압을 추종하도록 제어되고 X-선량에 해당하는 mAs값은 V/F 컨버터를 사용, 직접 검출하여 X-선 관전류 값인 mA뿐만 아니라 인체의 피폭량에 직접 관계가 있는 mAs값을 전용 CPU 내에서 직접 1 Pulse당 0.02mAs로 카운트 제어함으로 실제 X-선량을 정밀하게 검출하므로서 최소 피폭량 제어를 실현하여 환자의 안정성을 높일 수 있도록 하였고, 실제 제작된 시스템에서의 X-선 발사 모드는 시간을 기준으로 하는 sec 모드와 선량을 기준으로 하는 mAs 모드로 선택 촬영 할 수 있도록 하였다.
  • 진다.⑶同 본 장치에서 사용된 고주파 고압 변압기는 철심 (0.05T)을 사용하였고, 다중 분할 권선(8단) 방식에 의한 배전압 회로를 채택하여 고압 절연의 편이성과 향후 용량 증가 시의 유연한 대응이 가능하도록 설계하였으며, 동급 대비 고압 변압기를 포함한 HT(High Tension) 탱크의 크기를 최소형화 하였다. 또한, 대지 간 정전용량 보상용 CR 분압 저항을 통한 고압부의 X-선관 전압의 실제값을 HT- 제어기에 피드백 함으로서 X-선관 전압 모니터링과 제어가 정밀하도록 구성하였다.
  • 나타내었다. 관 전압 관전류 그리고 X-선량은 모두 OP 판넬의 CPU를 통해 지령치가 설정되고, 이 지령치에 대한 모든 제어는 HT-제어기에서 이루어지도록 구성하였다.
  • 또한, X-선관 필라멘트 가열방식은 3단계 가열 시퀀스(기존 2단계)를 가지고 제어함으로 관전류의 빠른 응답 특성을 구현하였고, 필라멘트 가열 전류를 RMS-DC 컨버터 회로를 통하여 피드백 제어함으로서 실제에 가까운 필라멘트 가열 전류를 제어하게 되고 이에 따라 보다 정밀한 X-관전류(mA) 제어가 가능하도록 하였다.
  • 05T)을 사용하였고, 다중 분할 권선(8단) 방식에 의한 배전압 회로를 채택하여 고압 절연의 편이성과 향후 용량 증가 시의 유연한 대응이 가능하도록 설계하였으며, 동급 대비 고압 변압기를 포함한 HT(High Tension) 탱크의 크기를 최소형화 하였다. 또한, 대지 간 정전용량 보상용 CR 분압 저항을 통한 고압부의 X-선관 전압의 실제값을 HT- 제어기에 피드백 함으로서 X-선관 전압 모니터링과 제어가 정밀하도록 구성하였다.
  • 의료진 단용 40kW급 x-ray 전 원 장치에 대하여 고압 발생장치의 구성과 관전류, 관전압, 피폭량 제어에 대하여 설명하고 제작된 HFG 시스템의 출력 특성으로서 X-선관 전류와 관전압파형을 나타내었다. 향후 과제로는 관전압관 전류 용량의 증대에 따른 새로운 고전압회로 방식의 개발과 그리고 OP 판넬부의 PC 기반 제어 또한 투시와 촬영이 모두 가능한 2-Tube HFG 시스템의 개발이라 할 수 있다.
  • 인버터 부는 Full-Bridge 형태의 전력 변환 회로를 구성하였고 스위칭 소자로서 IGBT는 고정된 주파수에서 위상을 제어하는 Phase-Shift PWM 방식을 채택하여 고전압 변압기의 1차측에 20kHz 의 고정된 주파수의 고주파 펄스 전압을 인가함으로써 장치의 소형경량화와 소음 감소를 도모 하였다.
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