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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 홍순찬
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2015
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X선 투시는 진단용 X선 투시촬영장치를 사용하여 소화기계, 비뇨기계, 간담도계, 호흡기계, 생식기계 등 환자의 내부 기관의 동영상을 얻는 영상기술이다. X선 투시촬영장치는 동영상과 고해상도 사진을 얻기 위하여 32[kW] 이상의 X선 제너레이터를 사용한다. 기존의 X선 투시촬영장치용 X선 제너레이터는 장시간 소전력의 X선 투시와 단시간 대전력의 X선 촬영을 수행하기 위해 40[kVA] 이상의 대용량 교류 전원설비를 필요로 한다.
본 논문에서는 에너지 저장장치를 사용하여 소용량의 전원설비로도 X선 투시 및 X선 촬영이 가능한 X선 투시촬영장치용 하이브리드 X선 제너레이터를 제안한다. 제안한 X선 제너레이터는 교류 전원과 에너지 저장장치를 갖는 하이브리드 전원입력회로에 의해 X선 투시와 X선 촬영이 가능하다. 에너지 저장장치로 연축전지, 전해커패시터, EDLC의 특성을 비교하고 등가회로를 구성하여 분석하였다. 또한 출력전압과 전력에 대한 가용 에너지 특성을 분석한 결과 EDLC가 제안한 X선 제너레이터의 에너지 저장장치로 가장 적합하였다.
제안한 X선 제너레이터는 하이브리드 전원입력회로, 고전압 발생장치, 필라멘트 구동회로, 로터 구동회로 및 제어회로로 구성된다. 하이브리드 전원입력회로는 교류전원, 정류회로, DC링크 커패시터로 구성되는 투시용 전원과 충전회로와 EDLC로 구성되는 촬영용 전원 중에 하나를 선택하여 고전압 발생장치에 전력을 공급한다. 고전압 발생장치는 양극 고전압발생부와 음극 고전압발생부로 구성되며 각 발생부는 다상 공진형 인버터, 고압 변압기 및 고압 정류회로에 의해 고전압의 DC 출력과 펄스 출력을 발생시킨다.
투시중에 바로 촬영이 가능하려면 소초점과 대초점의 가열전류를 독립적으로 제어해야 한다. 제안한 필라멘트 구동회로는 위상천이 PWM 3레그 인버터로서 공통 레그를 기준으로 두 레그의 게이트 지연시간을 조절하여 필라멘트 전류의 독립적인 제어가 가능하다.
제안한 로터 구동회로는 각 레그의 출력전압을 조합하여 X선관의 고정자권선에 회전자계가 발생되도록 전압을 공급하는 3레그 인버터이다. 저속, 고속, 투시속도의 3가지 속도로 회전양극을 기동하기 위하여 가속, 유지, 제동이 가능한 PWM 패턴을 적용하였다.
하이브리드 전원입력회로, 고전압 발생장치, 필라멘트 구동회로 및 로터 구동회로에 대하여 PSIM으로 시뮬레이션을 수행하여 제안한 X선 제너레이터의 동작을 확인하였다. 32[kW]급의 X선 투시촬영장치용 X선 제너레이터를 제작하고 실험을 통하여 제안한 시스템의 효용성을 입증하였다.
본 논문에서는 에너지 저장장치를 사용하여 소용량의 전원설비로도 X선 투시 및 X선 촬영이 가능한 X선 투시촬영장치용 하이브리드 X선 제너레이터를 제안한다. 제안한 X선 제너레이터는 교류 전원과 에너지 저장장치를 갖는 하이브리드 전원입력회로에 의해 X선 투시와 X선 촬영이 가능하다. 에너지 저장장치로 연축전지, 전해커패시터, EDLC의 특성을 비교하고 등가회로를 구성하여 분석하였다. 또한 출력전압과 전력에 대한 가용 에너지 특성을 분석한 결과 EDLC가 제안한 X선 제너레이터의 에너지 저장장치로 가장 적합하였다.
제안한 X선 제너레이터는 하이브리드 전원입력회로, 고전압 발생장치, 필라멘트 구동회로, 로터 구동회로 및 제어회로로 구성된다. 하이브리드 전원입력회로는 교류전원, 정류회로, DC링크 커패시터로 구성되는 투시용 전원과 충전회로와 EDLC로 구성되는 촬영용 전원 중에 하나를 선택하여 고전압 발생장치에 전력을 공급한다. 고전압 발생장치는 양극 고전압발생부와 음극 고전압발생부로 구성되며 각 발생부는 다상 공진형 인버터, 고압 변압기 및 고압 정류회로에 의해 고전압의 DC 출력과 펄스 출력을 발생시킨다.
투시중에 바로 촬영이 가능하려면 소초점과 대초점의 가열전류를 독립적으로 제어해야 한다. 제안한 필라멘트 구동회로는 위상천이 PWM 3레그 인버터로서 공통 레그를 기준으로 두 레그의 게이트 지연시간을 조절하여 필라멘트 전류의 독립적인 제어가 가능하다.
제안한 로터 구동회로는 각 레그의 출력전압을 조합하여 X선관의 고정자권선에 회전자계가 발생되도록 전압을 공급하는 3레그 인버터이다. 저속, 고속, 투시속도의 3가지 속도로 회전양극을 기동하기 위하여 가속, 유지, 제동이 가능한 PWM 패턴을 적용하였다.
하이브리드 전원입력회로, 고전압 발생장치, 필라멘트 구동회로 및 로터 구동회로에 대하여 PSIM으로 시뮬레이션을 수행하여 제안한 X선 제너레이터의 동작을 확인하였다. 32[kW]급의 X선 투시촬영장치용 X선 제너레이터를 제작하고 실험을 통하여 제안한 시스템의 효용성을 입증하였다.
목차
Ι. 서론1. 연구 배경 및 목적2. 연구 내용3. 논문의 구성Ⅱ. X선 투시촬영장치용 제너레이터1. X선 투시촬영장치2. X선관3. X선 제너레이터Ⅲ. 에너지 저장장치1. 에너지 저장장치의 특성2. 등가모델3. 가용 에너지Ⅳ. 하이브리드 X선 제너레이터1. 제너레이터의 구성2. 하이브리드 전원입력3. 고전압 발생장치4. 필라멘트 구동회로5. 로터 구동회로Ⅴ. 시뮬레이션1. 하이브리드 X선 제너레이터 시뮬레이션2. 고전압 발생장치 시뮬레이션3. 필라멘트 구동회로 시뮬레이션4. 로터 구동회로 시뮬레이션Ⅵ. 실험1. 실험장치의 구성2. 실험 결과 및 검토3 경제성 분석Ⅷ. 결론
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