(57)【要約】【課題】蓄電バイスを充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイルを小型化する。【解決手段】  実施形態に係るＸ線高電圧装置は、蓄電デバイスと、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を受けて蓄電デバイスを充電する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電デバイスに充電されたエネルギーを取り出しインバータ回路に直流電圧を供給する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。第１および第２のコンバータの少なくとも一方は、マルチフェーズコンバータである。マルチフェーズコンバータを構成する複数のコンバータにそれぞれ設けられたチョークコイルは、チョークコイルに重畳する直流電流による磁束の偏りを補正するための補正巻線を備える。補正巻線には、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を加算した電流と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を加算した電流との少なくとも一方が印加される。【選択図】  図４
2020030939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力電圧を昇圧および整流した電力を外部に出力する高電圧発生器と、
蓄電デバイスと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を受けて前記蓄電デバイスを充電する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記蓄電デバイスに充電されたエネルギーを取り出し前記インバータ回路に直流電圧を供給する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックにより構成されたマルチフェーズコンバータであり、
前記マルチフェーズコンバータの前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに設けられたチョークコイルは、前記チョークコイルに重畳する直流電流による磁束の偏りを補正するための補正巻線を備え、
前記補正巻線には、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を加算した電流と前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を加算した電流との少なくとも一方が印加される、Ｘ線高電圧装置。
【請求項２】
前記補正巻線には、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータが前記マルチフェーズコンバータである場合は前記マルチフェーズコンバータの出力電流を加算した電流が印加され、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータが前記マルチフェーズコンバータである場合は前記マルチフェーズコンバータの入力電流を加算した電流が印加される、
請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項３】
前記蓄電デバイスを充電する前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電デバイスに充電されたエネルギーを取り出す前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータは、両方の機能を備えた１台のＤＣ／ＤＣコンバータで構成する、
請求項１または２に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項４】
前記マルチフェーズコンバータのそれぞれの前記チョークコイルに設けられた前記補正巻線は、前記チョークコイルの主巻線と極性が逆で、かつ、前記補正巻線どうしが互いに直列接続される、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項５】
前記マルチフェーズコンバータを構成する前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックの数をＮとするとき、前記マルチフェーズコンバータのそれぞれの前記チョークコイルの主巻線と前記補正巻線の巻数比はＮ対１である、
請求項４記載のＸ線高電圧装置。
【請求項６】
前記マルチフェーズコンバータは、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックの動作位相が２π／Ｎずつずれて運転する、
請求項５記載のＸ線高電圧装置。
【請求項７】
少なくともコイルを備え、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックの出力から高周波ノイズ成分を取り除くためのフィルタ回路、
をさらに備え、
前記フィルタ回路の前記コイルは、
当該コイルに重畳する直流電流による磁束の偏りを補正するためのフィルタ用補正巻線を備え、前記フィルタ用補正巻線には、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータが前記マルチフェーズコンバータである場合は前記マルチフェーズコンバータの出力電流を加算した電流が印加され、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータが前記マルチフェーズコンバータである場合は前記マルチフェーズコンバータの入力電流を加算した電流が印加される、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線高電圧装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＸ線高電圧装置と、
前記高電圧発生器の出力電力を印加されてＸ線を発生し、発生したＸ線を被検体に照射するＸ線源と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
を備えたＸ線撮影装置。
【請求項９】
交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力電圧を昇圧および整流した電力を外部に出力する高電圧発生器と、
蓄電デバイスと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を受けて前記蓄電デバイスを充電する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記蓄電デバイスに充電されたエネルギーを取り出し前記インバータ回路に直流電圧を供給する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックにより構成されたマルチフェーズコンバータであり、
前記マルチフェーズコンバータの前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに設けられたチョークコイルは、前記チョークコイルに重畳する直流電流による磁束の偏りを補正するための補正巻線を備え、
前記補正巻線には、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を加算した電流と前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を加算した電流との少なくとも一方が印加される、
電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線高電圧装置、電源装置、およびＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部においては、ビル内の診療施設にＸ線診断装置やＸ線ＣＴ装置などのＸ線撮影装置が設置されることがある。この種の診療施設では、Ｘ線撮影装置を従来よりも高性能なものに入れ替えようとしても、電力供給の制約から、導入できない場合があるほか、仮に入れ替えたとしてもその性能を十分に発揮できない場合があった。
【０００３】
しかし、Ｘ線高電圧装置に供給する商用の交流電源の容量を上げることは容易ではない。そこで、Ｘ線の照射の前にあらかじめバッテリー、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスにエネルギーを蓄えておき、Ｘ線を照射するときに交流電源の電力不足を補うことでピーク電力を、パワーアシスト型のＸ線撮影装置が開発された。
【０００４】
この種のパワーアシスト型Ｘ線撮影装置は、エネルギーを蓄積するバッテリー、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスと、蓄電デバイスの充電と放電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える。Ｘ線を照射する前に、交流電源から取り込んだ交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータで直流電圧に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して蓄電デバイスに電力を蓄える。Ｘ線照射時は、蓄電デバイスの直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧し、ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電圧出力と合わせてＸ線高電圧電源に供給する。
【０００５】
蓄電デバイスとＤＣ／ＤＣコンバータは、大電力を必要とするＸ線高電圧電源の近くに配置するのが望ましい。Ｘ線ＣＴ装置の場合、Ｘ線高電圧電源は回転架台に搭載されるが、蓄電デバイスとＤＣ／ＤＣコンバータもまた、回転架台に搭載されることが望ましい。これは、都市部のビル内に設置するＸ線撮影装置は、小型で設置面積が小さいことが重要であるためである。蓄電デバイスとＤＣ／ＤＣコンバータを固定部に設置してしまうと、Ｘ線撮影装置の設置面積が増加してしまう。また、固定部から回転架台に電力を伝えるスリップリング機構も大型化するため、やはりＸ線撮影装置の小型化にも反してしまう。
【０００６】
最近、蓄電デバイスの性能が向上して小型化が実現され、回転架台に搭載可能な容積のものも開発されてきている。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータに含まれるチョークコイルの大きさが制約となってしまい、ＤＣ／ＤＣコンバータを回転架台に搭載することは難しいため、蓄電デバイスとＤＣ／ＤＣコンバータの両方を回転架台に搭載することは今なお難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２１９７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、蓄電バイスを充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイルを小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係るＸ線高電圧装置は、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力電圧を昇圧および整流した電力を外部に出力する高電圧発生器と、蓄電デバイスと、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を受けて蓄電デバイスを充電する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電デバイスに充電されたエネルギーを取り出しインバータ回路に直流電圧を供給する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。第１のＤＣ／ＤＣコンバータと第２のＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックにより構成されたマルチフェーズコンバータである。マルチフェーズコンバータの複数のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに設けられたチョークコイルは、チョークコイルに重畳する直流電流による磁束の偏りを補正するための補正巻線を備える。補正巻線には、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を加算した電流と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を加算した電流との少なくとも一方が印加される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る電源装置を含む電源系統の一例を示すブロック図。
【図２】電源装置としてのＸ線高電圧装置を有するＸ線撮影装置の一構成例を示すブロック図。
【図３】Ｘ線高電圧装置の一構成例を示すブロック図。
【図４】図３の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成例および昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電デバイスとの接続例を示す説明図。
【図５】一般的な昇降圧型コンバータが降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する様子を説明するための図。
【図６】昇降圧型コンバータが降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する場合における、チョークコイルに流れる電流とＭＯＳＦＥＴのスイッチングのタイミングとの関係の一例を示す説明図。
【図７】図６に示す例において、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を増加させた場合のチョークコイルの電流波形の一例を示す説明図。
【図８】一般的な昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する様子を説明するための図。
【図９】昇降圧型コンバータが昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する場合における、チョークコイルに流れる電流とＭＯＳＦＥＴのスイッチングのタイミングとの関係の一例を示す説明図。
【図１０】図９に示す例において、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を増加させた場合のチョークコイルの電流波形の一例を示す説明図。
【図１１】（ａ）は図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータブロックの各チョークコイルのそれぞれの主巻線に流れる電流波形の一例を示す説明図、（ｂ）は各チョークコイルのそれぞれの主巻線に流れる電流を加算した波形の一例を示す説明図。
【図１２】チョークコイルの磁束密度Ｂと磁界Ｈとの関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、Ｘ線高電圧装置、電源装置、およびＸ線撮影装置の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
（１）全体構成
図１は、一実施形態に係る電源装置１００を含む電源系統の一例を示すブロック図である。図１に示すように、電源装置１００は、商用電源（外部電源）１から入力された交流電力を用いて、負荷２００に供給するための電力を生成する。
【００１３】
以下、電源装置１００の一例としてのＸ線高電圧装置１００について説明する。
【００１４】
（２）Ｘ線高電圧装置の概略構成
図２は、電源装置としてのＸ線高電圧装置１００を有するＸ線撮影装置５００の一構成例を示すブロック図である。Ｘ線撮影装置５００は、たとえばＸ線診断装置やＸ線ＣＴ装置などを含む。図２に示すように、Ｘ線撮影装置５００は、Ｘ線高電圧装置１００のほか、Ｘ線源２００、Ｘ線検出器３００、およびコンソール装置４００を有する。Ｘ線源２００は、たとえばＸ線管を含み、Ｘ線高電圧装置１００の出力電力を印加されてＸ線を発生し、発生したＸ線を被検体に照射する。Ｘ線検出器３００は、被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線量に対応した電気信号をコンソール装置４００へ出力する。コンソール装置４００は、Ｘ線源２００およびＸ線検出器３００を制御するとともに、Ｘ線検出器３００の出力信号にもとづいて被検体のＸ線画像を生成する。
【００１５】
図３は、Ｘ線高電圧装置１００の一構成例を示すブロック図である。３相交流電源１から入力された三相交流電圧は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２で整流され、直流電圧に変換される。たとえば、交流電源１の電圧が４００Ｖの場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧は、４００√２で約５６０Ｖになる。インバータ回路３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の直流電圧を高周波交流電圧に変換する。高電圧発生器４は、インバータ回路３の高周波交流電圧を昇圧および整流し、直流高電圧を外部の負荷（たとえばＸ線管など）２００に出力する。たとえば、Ｘ線管２００に高電圧発生器４が出力する直流高電圧が印加されると、Ｘ線管７からＸ線が発生する。
【００１６】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２からインバータ回路３に供給される直流電圧ラインには、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５が接続される。また、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、蓄電デバイス６が接続される。
【００１７】
図４は、図３の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の構成例および昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５と蓄電デバイス６との接続例を示す説明図である。
【００１８】
昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ｎ個（ただし、ｎは正の整数）のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎと、フィルタ回路５０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２と、電流検出回路５０３と、電流検出回路５０４とを有する。
【００１９】
なお、フィルタ回路５０１は、たとえばＬＣフィルタにより構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの出力から高周波ノイズ成分を取り除く。なお、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、フィルタ回路５０１を備えずともよい。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの入出力電圧と、電流検出回路５０３と電流検出回路５０４の出力する電流検出信号と、Ｘ線高電圧装置１００の図示しない制御回路からの信号を受け、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎ内のＭＯＳＦＥＴのオン／オフを制御する。
【００２１】
（３）蓄電デバイス６を充電するときの動作
次に、蓄電デバイス６の充電時における昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作について、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１を使って説明する。他のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５２〜５ｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１と同様の構成および作用を有するため、説明を省略する。
【００２２】
蓄電デバイス６の充電は、Ｘ線照射をしていないときに実行されることが好ましいが、Ｘ線出力が小さく入力電源容量に余裕がある場合は、Ｘ線照射中に充電を行ってもよい。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の入力端子ａ、ｂには、端子ａをプラス、端子ｂをマイナスとして、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力直流電圧約５６０Ｖが電流検出回路５０４を介して印加される。
【００２４】
蓄電デバイス６の充電時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１内のＭＯＳＦＥＴ５１１をスイッチング動作させる。ＭＯＳＦＥＴ５１１がオンのとき、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１に流入した電流は、コンデンサ５１７からＭＯＳＦＥＴ５１１、チョークコイル５１５の主巻線、コンデンサ５１６を経て、コンデンサ５１７に戻る。コンデンサ５１７から流れ出た電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ａおよび端子ｂを介して外部から供給されるため、コンデンサ５１７の端子電圧が低下し続けることはない。
【００２５】
一方、ＭＯＳＦＥＴ５１１がオフになると、チョークコイル５１５の主巻線に流れていた電流は、コンデンサ５１６とダイオード５１４を通りチョークコイル５１５の主巻線に戻る。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の出力端子ｃ、ｄには、端子ｃをプラスとして直流電圧が出力される。このとき、コンデンサ５１６に電流が流れ込むが、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ｃおよび端子ｄを介して外部に出力されるため、コンデンサ５１６の端子電圧が上昇し続けることはない。
【００２６】
いま、ＭＯＳＦＥＴ５１１のオン時間をＴｏｎ１、ＭＯＳＦＥＴ５１１のオフ時間をＴｏｆｆ１とし、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ａをプラスとして端子ａと端子ｂ間の電圧を入力電圧をＶｉｎ、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ｃをプラスとして端子ｃと端子ｄ間の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとすると、連続モード（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）の場合、出力電圧をＶｏｕｔは、次の式（１）のように書ける。
【００２７】
【数１】
2020030939.tif 000003
【００２８】
式（１）において、ＴはＭＯＳＦＥＴ５１１のスイッチング周期（Ｔ＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１）である。スイッチング周期ＴとＭＯＳＦＥＴ５１１のオン時間をＴｏｎ１の関係は、Ｔ＞Ｔｏｎ１である。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１は、端子ａ、ｂから入力された電圧を下げて端子ｃ、ｄに出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の出力は、フィルタ回路５０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｅ、端子ｆと、電流検出回路５０３と、を介して蓄電デバイス６に印加される。なお、以下の説明では、フィルタ回路５０１、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｅ、端子ｆ間、および電流検出回路５０３による電圧降下を無視し、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の出力電圧が蓄電デバイス６に印加されるものとして説明する。
【００３０】
蓄電デバイス６を充電することにより、蓄電デバイス６の端子電圧は上昇するが、電流検出回路５０３の出力信号を使ってフィードバック制御をすることで、蓄電デバイス６を一定の電流で充電することができる。昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧は、蓄電デバイス６の端子電圧に等しい。端子電圧Ｖｏｕｔの上昇に伴い、ＭＯＳＦＥＴ５１１のスイッチング周期Ｔに対するＭＯＳＦＥＴ５１１のオン時間Ｔｏｎ１の比率は徐々に上がる（式（１）参照）ことで、一定の電流が維持される。
【００３１】
また、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧は、蓄電デバイス６の電圧と同じであるから、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２がモニタすることで、蓄電デバイス６の充電が完了したことを知ることがでる。たとえば、蓄電デバイス６の電圧が入力電圧５６０Ｖよりも所定の電圧だけ低い電圧（たとえば４５０Ｖ）に達すると、充電が完了したと判断し、ＭＯＳＦＥＴ５１１のスイッチング動作を停止する。
【００３２】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子eと端子ｆが形成する回路の動作については、図１２を用いて後述する。
【００３３】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５２〜５ｎの動作も、上述の通りＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１と同様であるが、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎは、マルチフェーズコンバータとして動作する。具体的には、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックの数をｎとしたとき、各ブロックの動作位相（ＭＯＳＦＥＴのスイッチング位相）は、それぞれ２π／ｎ［rad］ずつずらして運転する。
【００３４】
（４）蓄電デバイスからエネルギーを取り出すときの動作
次に、蓄電デバイス６からエネルギーを取り出すときの昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作について、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１を使って説明する。
【００３５】
蓄電デバイス６からのエネルギー取り出しは、通常は、大きな電力を要求されるＸ線照射時に行われる。蓄電デバイス６からエネルギーを取り出すとき、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する。
【００３６】
蓄電デバイス６からエネルギーを取り出す場合、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の入力端子は、蓄電デバイス６の充電時とは異なり、端子ｃをプラスとした端子ｃと端子ｄであり、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の出力端子は、端子ａをプラスとした端子ａと端子ｂである。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ｃと端子ｄには、蓄電デバイス６の電圧が、電流検出回路５０３とＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｆ、端子ｅと、フィルタ回路５０１とを介して印加される。
【００３８】
蓄電デバイス６からエネルギーを取り出す場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１内のＭＯＳＦＥＴ５１２をスイッチング動作させる。ＭＯＳＦＥＴ５１２がオンのとき、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１に流入した電流は、コンデンサ５１６からチョークコイル５１５の主巻線とＭＯＳＦＥＴ５１２を通ってコンデンサ５１６に戻る。コンデンサ５１６から流れ出た電流は、入力端子ｃ、ｄを介して蓄電デバイス６から供給されるので、コンデンサ５１６の端子電圧が下がり続けることはない。
【００３９】
一方、ＭＯＳＦＥＴ５１２がオフになると、チョークコイル５１５の主巻線に流れていた電流は、ダイオード５１３とコンデンサ５１７とコンデンサ５１６とを通りチョークコイル５１５の主巻線に戻る。コンデンサ５１７に流入した電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ａおよび、端子ｂを介して外部に出力されるため、コンデンサ５１７の端子電圧が上がり続けることはない。
【００４０】
ここで、ＭＯＳＦＥＴ５１２のオン時間をＴｏｎ２、ＭＯＳＦＥＴ５１２のオフ時間をＴｏｆｆ２とし、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ｃをプラスとして端子ｃと端子ｄ間の電圧を入力電圧Ｖｉｎ、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ａをプラスとして端子ａと端子ｂ間の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとすると、連続モード（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）の場合、出力電圧をＶｏｕｔは、次の式（１）のように書ける。
【００４１】
【数２】
2020030939.tif 000004
【００４２】
式（２）において、ＴはＭＯＳＦＥＴ５１２のスイッチング周期（Ｔ＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２）である。スイッチング周期ＴとＭＯＳＦＥＴ５０２のオン時間をＴｏｎ２の関係は、Ｔ＞Ｔｏｎ２であるから、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１は、入力された電圧を上げて出力する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２は、電流検出回路５０４の出力信号と、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧とをモニタしてＭＯＳＦＥＴ５１２のオン／オフを制御することで、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５からインバータ回路３（図３参照）に供給する電力を制御することができる。したがって、Ｘ線照射時において、ＡＣ／ＤＣコンバータ２からインバータ回路３に供給する電力と、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５からインバータ回路３に供給する電力との割合を制御できる。たとえば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２から供給する電力を５０ｋＷ、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５から供給する電力を５０ｋＷとすれば、インバータ回路３には１００ｋＷの電力を供給することができるため、交流電源１の電源容量を超える電力を容易にＸ線管２００に供給することができる。
【００４４】
Ｘ線照射時において、蓄電デバイス６は放電によってその端子電圧が徐々に低下するが、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路５０２は、電流検出回路５０４の出力信号によって昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流を維持する制御をするので、ＭＯＳＦＥＴ５１２のスイッチング周期Ｔに対するオン時間Ｔｏｎ２の比率を徐々に上げることで、蓄電デバイス６から一定の電力を引き出すことができる。
【００４５】
昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する場合も、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎはマルチフェーズコンバータとして動作するとよい。
【００４６】
なお、図４には、蓄電デバイスを充電する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１のＤＣ／ＤＣコンバータ）と、蓄電デバイスに充電されたエネルギーを取り出す昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２のＤＣ／ＤＣコンバータ）とが、両方の機能を備えた１台の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５で構成する場合の例を示したが、これらは別の回路として設けられてもよい。この場合、本実施形態に係るチョークコイル５１５に設けられる、後述する補正巻線５１８およびその動作は、いずれか一方のみが実現してもよいし、両方が実現してもよい。すなわち、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが別回路として設けられる場合は、たとえば、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのみがｎ個のコンバータブロクを有してマルチフェーズコンバータとして動作し、Ｘ線照射時のみ昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの各コンバータブロックに設けられたチョークコイルの補正巻線５１８を動作させてもよい。
【００４７】
（５）チョークコイルに重畳される直流電流
続いて、補正巻線５１８の構成および動作について説明する。まず、ＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイルに重畳される直流電流について説明する。
【００４８】
（５−１）降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ（バック型コンバータ）としての動作時
図５は、一般的な昇降圧型コンバータ９が降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する様子を説明するための図である。
【００４９】
なお、図５−１０を参照する以下の説明では、簡単のため、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９と、直流電源１０と、負荷抵抗１１とで構成された簡易的な回路を例に用いる。
【００５０】
昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、図４のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１と同様に、ＭＯＳＦＥＴ９１１のスイッチング動作によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作し、また、ＭＯＳＦＥＴ９１２のスイッチング動作によって、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作するときは、端子ａ、端子ｂが入力、端子ｃ、端子ｄが出力となり、また、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作するときは、端子ｃ、端子ｄが入力、端子ａ、端子ｂが出力となることも図４のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎと同様である。
【００５１】
図６は、昇降圧型コンバータ９が降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する場合における、チョークコイル９１５に流れる電流とＭＯＳＦＥＴ９１１のスイッチングのタイミングとの関係の一例を示す説明図である。図６には、ＭＯＳＦＥＴ９１１のオン時間のスイッチング周期に対する比率Ｔｏｎ／Ｔ が０．５であり、出力電流が３Ａである場合における、定常時のチョークコイル９１５の電流波形を示した。
【００５２】
たとえば、直流電源１０の電圧を５６０Ｖとしたとき、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の入力電圧 Ｖｉｎは ５６０Ｖで、出力電圧 Ｖｏｕｔは ２８０Ｖになる。ＭＯＳＦＥＴ９１１がオンすると、チョークコイル９１５の電流は、ＭＯＳＦＥＴ９１１がオン期間中直線的に増加し、チョークコイル９１５のインダクタンスをＬ、ＭＯＳＦＥＴ９１１のオン時間をＴｏｎとすると、出力電流の増加量ΔＩは、次の式（３）のように表せる。
【００５３】
【数３】
2020030939.tif 000005
【００５４】
同様に、ＭＯＳＦＥＴ９１１がオフのとき、ＭＯＳＦＥＴ９１１のオフ時間をＴｏｆｆとすると、出力電流の変化量ΔＩは、次の式（４）のように表せる。
【００５５】
【数４】
2020030939.tif 000006
【００５６】
すなわち、ＭＯＳＦＥＴ９１１がオフのとき、出力電流は直線的に減少する。したがって、チョークコイル９１５の電流は図６に示すような三角波になる。たとえば、ΔＩが４Ａになるようにチョークコイル９１５のインダクタンスを設計すると、チョークコイル９１５の電流は、１Ａから５Ａの間で変化する（図６参照）。
【００５７】
図７は、図６に示す例において、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電流を増加させた場合のチョークコイル９１５の電流波形の一例を示す説明図である。
【００５８】
負荷抵抗１１の値を変え、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電流を２０Ａに増やすと、チョークコイル９１５に流れる平均電流は２０Ａに増加するが、ΔＩは負荷電流の増加によらず４Ａで変わらない（図７参照）。このため、チョークコイル９１５の電流波形は、図７に示すように、最小１８Ａから最大２２Ａで変化する三角波となる。
【００５９】
（５−２）昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ（ブースト型コンバータ）としての動作時
図８は、一般的な昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する様子を説明するための図である。また、図９は昇降圧型コンバータ９が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する場合における、チョークコイル９１５に流れる電流とＭＯＳＦＥＴ９１２のスイッチングのタイミングとの関係の一例を示す説明図である。なお、図９には、直流電源１０の電圧が２８０Ｖであり、ＭＯＳＦＥＴ９１２のオン時間のスイッチング周期に対する比率Ｔｏｎ／Ｔ が０．５であり、入力電流が３Ａである場合における、定常時のチョークコイル９１５の電流波形を示した。
【００６０】
昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作させるときは、端子ｃ、ｄ間に直流電源１０を接続し、端子ａ、ｂ間に負荷抵抗１１を接続する。ＭＯＳＦＥＴ９１２がオンのとき、直流電源１０からチョークコイル９１５とＭＯＳＦＥＴ９１２に電流が流れ、チョークコイル９１５の電流は直線的に増加する（図９参照）。
【００６１】
また、ＭＯＳＦＥＴ９１２がオフのときは、直流電源１０の電流は、チョークコイル９１５とダイオード９１３を通り、コンデンサ９１７および負荷抵抗１１に流れる。コンデンサ９１７と負荷抵抗１１の電圧は、直流電源１０の電圧とチョークコイル９１５の電圧を加えたものになる。このため、直流電源１０の電圧を昇圧して負荷抵抗１１に供給することができる。図９に示す例では、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧は、入力電圧の２倍の５６０Ｖ、出力電流は入力電流の１／２の１．５Ａになる。図９に示すように、図６と同様、チョークコイル９１５に流れる電流は、３Ａを中心として１Ａから５Ａまで変化する三角波になる。なお、チョークコイル９１５の電流の向きは、便宜上図５と逆向きで、コンデンサ９１６からＭＯＳＦＥＴ９１２に流れる向きをプラスとしている。
【００６２】
図１０は、図９に示す例において、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電流を増加させた場合のチョークコイル９１５の電流波形の一例を示す説明図である。
【００６３】
負荷抵抗１１の値を変え、直流電源１０の電流を２０Ａに増やすと、図７と同様に、チョークコイル９１５には２０Ａを中心として１８Ａから２２Ａまで変化する三角波電流が流れる。
【００６４】
（５−３）ＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイルが大型化する原因
スイッチング型のＤＣ／ＤＣコンバータは一般に、スイッチング周波数を高めることで小型化を図ることができる。スイッチング周波数を上げることによって、チョークコイルやコンデンサの大きさを小さくできるからである。数十ｋＷのＤＣ／ＤＣコンバータを実現する場合、従来、スイッチング素子としてＩＧＢＴが用いられてきたが、ＩＧＢＴはその原理上スイッチング周波数を高めることが困難だった。ところが、近年ＳｉＣやＧａＮなどのワイドバンドギャップ半導体を用いたＭＯＳＦＥＴが実用化され、大電力を扱いながらスイッチング周波数を１００ｋＨｚ以上に高めることが可能になった。これによって、トランスは従来よりも大幅な小型化が可能になった。
【００６５】
ところが、ＤＣ／ＤＣコンバータのチョークコイルのコアは、そのピーク電流においても磁気飽和を起こさないように設計する必要がある。このため、たとえば図５−１０を参照して説明した回路では、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の入出力条件から、チョークコイル９１５の電流のピーク値が最大になる点を調べ、磁気回路の設計をする必要がある。しかし、図７および図１０から明らかなように、負荷電流が大きい場合、チョークコイル９１５には直流重畳電流（電流の直流成分）が大きくなる。この場合、チョークコイル９１５のコアは大きくなり、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を小型化することが難しくなる。
【００６６】
すなわち、チョークコイルに関しては、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作原理上、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を上げると、チョークコイルに大きな直流電流が重畳するという性質がある。このため、スイッチング周波数を高めても、チョークコイルを小型化することは難しい。これは、チョークコイルのコアを直流重畳電流によって飽和しないようにする必要から、コアサイズを大きくしなければならず、その結果、チョークコイルが重く大きくなってしまうためである。
【００６７】
（６）チョークコイルの補正巻線
そこで、本実施形態に係る電源装置１００の一例としてのＸ線高電圧装置１００は、チョークコイル５１５に、直流重畳電流による磁束の偏りを補正するための補正巻線５１８を設ける（図４参照）。補正巻線５１８〜５ｎ８には、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を加算した電流と昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を加算した電流の少なくとも一方が印加される。
【００６８】
また、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータおよび降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方を、複数のコンバータブロックにより構成されるとともに各ブロックの動作位相をずらしながら並列運転するマルチフェーズコンバータとする。多数のＤＣ／ＤＣコンバータブロックの入力および出力の少なくとも一方を並列接続することで、扱うことができる電力を大きくすることができる。
【００６９】
また、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータがマルチフェーズコンバータである場合は、マルチフェーズコンバータの出力電流を加算した電流を補正巻線５１８に印加する。昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータがマルチフェーズコンバータである場合は、マルチフェーズコンバータの入力電流を加算した電流を補正巻線５１８に印加する。多数のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流および出力電流の少なくとも一方を加算した電流を、直列接続した補正巻線５１８に流す。位相をずらして並列運転する多数のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流や出力電流を加えた電流は、リプルの少ない直流になるため、チョークコイルの直流重畳電流による磁束の偏りを解消することができ、チョークコイルのコアサイズを従来よりも大幅に（たとえば約１／１０に）小型化することができる。
【００７０】
なお、この加算された電流の大きさは、ＤＣ／ＤＣコンバータの数だけ等倍される（すなわちｎ倍される）。このため、電流値を多数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの数をｎとしたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ内チョークコイル５１５〜５ｎ５の主巻線と補正巻線５１８〜５ｎ８の巻数比をｎ：１にするとよい。
【００７１】
図４には、昇圧型と降圧型の両方の機能を備えた１台の昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５をマルチフェーズコンバータとして用いる場合の例を示した。この場合は、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５が降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして動作するときは、マルチフェーズコンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎ）の出力電流を加算した電流が補正巻線５１８に印加され、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして動作するときはマルチフェーズコンバータの入力電流を加算した電流が補正巻線５１８に印加される。
【００７２】
図１１（ａ）は、図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの各チョークコイル５１５〜５ｎ５のそれぞれの主巻線に流れる電流波形の一例を示す説明図であり、（ｂ）は各チョークコイル５１５〜５ｎ５のそれぞれの主巻線に流れる電流を加算した波形の一例を示す説明図である。
【００７３】
なお、図１１（ａ）および（ｂ）には、図４に示す昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５を降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作させ、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの出力電流をそれぞれ２０Ａに設定し、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック数ｎ＝４のときの例を示した。
【００７４】
ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１を例に説明すると、チョークコイル５１５の主巻線の電流波形は、ＭＯＳＦＥＴ５１１がオンのときに増加し、ＭＯＳＦＥＴ５１１がオフのときに下降する三角波になる。これは、チョークコイル５１５の主巻線のインダクタンスをＬとすると、図５から図７を使って説明した一般的な降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの動作と全く同じである。
【００７５】
図１１（ａ）に示すように、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック数ｎ＝４であり、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５４の出力電流をそれぞれ２０Ａに設定した場合は、チョークコイル５１５〜５４５の主巻線に流れる個々の電流は、平均電流が２０Ａで最小１８Ａ、最大２２Ａの三角波であり、図７と同一の波形となる。
【００７６】
一方、チョークコイル５１５〜５４５に流れる電流を加算すると、平均電流が８０Ａ、最小７９．５Ａ、最大８０．５Ａと、直流電流に近い波形になる（図１１（ｂ）参照）。図４において、複数のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの出力端子ｃ、ｄはそれぞれ並列接続され、フィルタ回路５０１に接続されているので、フィルタ回路５０１の入力電流は、図１１（ｂ）に示すような波形になり、フィルタ回路５０１の出力電流は、フィルタの作用により、さらにリプルを低減した直流電流が出力される。
【００７７】
（７）ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子eと端子ｆが形成する回路の動作
次に、図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子eと端子ｆが形成する回路の動作について説明する。
【００７８】
図１２は、チョークコイル５１５の磁束密度Ｂと磁界Ｈとの関係を説明するための図である。
【００７９】
端子ｅと端子ｆは、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の内部でチョークコイル５１５の補正巻線５１８に接続されており、端子ｅにはフィルタ回路５０１の出力が接続されている。このとき、チョークコイル５１５の補正巻線５１８は、主巻線と極性が逆になるように設けられる。主巻線により、磁界（ア）が作られる。図１２に示す（イ）は、磁界（ア）の変化分である。補正巻線５１８には、主巻線のｎ倍の電流が流れるが、主巻線と補正巻線５１８の巻数比をｎ：１にしているので、補正巻線５１８が作る磁界は、（ウ）に示すように、主巻線が作る磁界と逆向きで、かつその大きさは主巻線が作る磁界の平均値と同じになる。
【００８０】
したがって、チョークコイル５１５のコア内の磁界変化は、（エ）のようにゼロを中心としてプラスとマイナスに振れる。チョークコイル５１５に補正巻線５１８を設けない場合、チョークコイル５１５のコアのＢ−Ｈカーブは、図５に示す一般的なＤＣ／ＤＣコンバータ９のチョークコイル９１５と同様に、（α）に示すように、Ｂ−Ｈカーブの中心から外れた、磁束密度の高い領域でループを描くことになる。
【００８１】
一方、本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１のチョークコイル５１５は、補正巻線５１８に流れる直流電流（図１１（ｂ）参照）により、主巻線で作られる磁界の直流成分が打ち消されるため、チョークコイル５１５のコアのＢ−Ｈカーブは、（β）に示すように磁束密度と磁界の交点を中心としたループを描くようになる。
【００８２】
なお、図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｅと端子ｆは直列接続されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｅおよび端子ｆに流れる電流は等しい。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５２〜５ｎ内のチョークコイル５２５〜５ｎ５のコアのＢ−Ｈカーブもまた、図１２の（β）に示すように、磁束密度と磁界の交点を中心としたループを描く。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５ｎの端子ｆから流れ出た電流は、電流検出回路５０３を経て蓄電デバイス６を充電する。
【００８３】
（８）パワーアシスト動作
次に、交流電源１の容量を超える出力のＸ線を照射する場合において、蓄電デバイス６に蓄積されたエネルギーで交流電源の電力を補うときの動作について説明する。
【００８４】
交流電源１の電力を補うとき、図４に示す昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５内のＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎは、昇圧型コンバータとして動作する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの入力端子は端子ｃ、端子ｄになり、出力端子は端子ａ、端子ｂになる。蓄電デバイス６から流れ出た電流は、電流検出回路５０３を経てＤＣ／ＤＣコンバータブロック５ｎの端子ｆに入る。ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｆから端子ｅは直列接続されているため、蓄電デバイス６から流れ出た電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ｅを出て、フィルタ回路５０１を通り、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの入力端子ｃに入る。
【００８５】
なお、端子ｄには蓄電デバイス６のマイナス端子が接続されている。このため、蓄電デバイス６は、電流検出回路５０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｆ、端子ｅと、フィルタ回路５０１と、を介してＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの入力端子ｃ、ｄに接続されることになる。
【００８６】
ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１内のＭＯＳＦＥＴ５１２がスイッチング動作をすると、ＭＯＳＦＥＴ５１２がオンのとき、電流は、端子ｃからチョークコイル５１５の主巻線とＭＯＳＦＥＴ５１２を通り端子ｄに流れる。次に、ＭＯＳＦＥＴ５１２がオフのとき、チョークコイル５１５の主巻線に流れていた電流は、ダイオード５１３、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ａ、電流検出回路５０４を経て、昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の外に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１の端子ｂに戻る。ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５２〜５ｎ内のＭＯＳＦＥＴ５２２〜５ｎ２も位相をずらしながら同じ周波数でスイッチング動作をするので、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの出力端子ａ、端子ｂには、蓄電デバイス６の電圧を昇圧した出力が得られ、電流検出回路５０４を経てインバータ回路３（図３参照）に電力が供給される。
【００８７】
ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの端子ｅ、端子ｆに接続されたチョークコイル５１５〜５ｎ５の補正巻線５１８〜５ｎ８に流れた電流が、チョークコイル５１５〜５ｎ５の主巻線で作られる磁界の直流成分を打ち消す作用があることは、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして動作する場合と同様である。
【００８８】
たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータブロックの数ｎ＝４で、蓄電デバイス６から８０Ａの電流を取り出すときには、チョークコイル５１５から５１ｎの主巻線に流れる個々の電流は８０Ａ／ｎ＝２０Ａであるから、平均電流が２０Ａの三角波になる。これは、図１１（ａ）に示す電流波形と同様であり、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎの入力電流を加算した波形は、図１１（ｂ）のようになる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５ｎ内のチョークコイル５１５〜５ｎ５において、チョークコイルの主巻線で作られる磁界の直流分が補正巻線５１８〜５ｎ８に流れる電流によって打ち消され、コアのＢ−Ｈカーブは図１２の（β）のように磁束密度と磁界の交点を中心にループを描くようになる。
【００８９】
以上の説明では、主にＤＣ／ＤＣコンバータブロックの数ｎ＝４の場合の例を示したが、４に限定するものではない。たとえば、ｎ＝８とする場合、ＤＣ／ＤＣコンバータブロック５１〜５８の入出力電流を加えた電流のリプルはさらに小さくなる。この場合、フィルタ回路５０１を小さくするか、あるいは省略してもよい。
【００９０】
また、フィルタ回路５０１のコイルには、スイッチング周波数のｎ倍で振幅の小さい高周波電流と、大きな直流電流とが流れる。このため、コア材としては飽和磁束密度の高い珪素鋼板を使って小型化することができる。さらに、チョークコイル５１５〜５ｎ５に対する補正巻線５１８〜５ｎ８と同様に、フィルタ回路５０１のコイルの直流重畳電流による磁束の偏りを補正するためにフィルタ用の補正巻線を設け、定電流制御により補正すれば、フィルタ回路５０１をさらに小型化することもできる。
【００９１】
また、以上の説明では、電源装置１００としてＸ線高電圧装置１００を用いる場合の例を示したが、これに限られない。蓄電デバイスを利用し、蓄電デバイスに対してエネルギーを回生することにより蓄電デバイスからエネルギーの出し入れをする装置であれば、本実施形態に係る昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータおよび降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方を適用可能であるし、図４に示す昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５を適用してもよい。この種の装置としては、たとえば建築機械を駆動する油圧を電気モータの動力でアシストする機構が考えられる。このような機構では、機械を停止させるときにエネルギーを蓄電デバイスに回生する。したがって、本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータを適用可能である。また、自動車には、加速時にはエンジンパワーを電気でアシストし、減速時には回生ブレーキを使って蓄電デバイスにエネルギーを回収するものがある。この種の自動車もまた、蓄電デバイスからエネルギーの出し入れをする装置を備えており、この装置に対して本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータを適用可能である。
【００９２】
本実施形態に係る電源装置１００によれば、蓄電デバイス６を充放電するための昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５内のチョークコイル５１５〜５ｎ５のそれぞれに対して、主巻線と極性が逆になるように、補正巻線５１８〜５ｎ８が設けられる。このため、主巻線に重畳する直流電流による磁束の偏りを補正することができる。したがって、チョークコイル５１５〜５ｎ５を大幅に小型化することができる。
【００９３】
たとえば、Ｘ線高電圧装置１００をＸ線ＣＴ装置に用いる場合、蓄電デバイス６と昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５の両方を回転架台に搭載できる。この場合、本実施形態に係るＸ線高電圧装置１００によれば、Ｘ線ＣＴ装置の設置面積が小さく小型でありながら、外部電源１よりも大きな出力が得られるＸ線ＣＴ装置を提供する事ができる。このため、ビル内の診断室など外部電力１の制約や装置の大きさの制約が厳しい場所であっても、高性能な装置を使った診断が可能になる。
【００９４】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、蓄電デバイス６を充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ５のチョークコイル５１５〜５ｎ５を小型化することできる。
【００９５】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９６】
２  ＡＣ／ＤＣコンバータ
３  インバータ回路
４  高電圧発生器
５  昇降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
６  蓄電デバイス
５１〜５ｎ  ＤＣ／ＤＣコンバータブロック
５１５〜５ｎ５  チョークコイル
５１８〜５ｎ８  補正巻線
１００  電源装置、Ｘ線高電圧装置
２００  Ｘ線源
３００  Ｘ線検出器
５００  Ｘ線撮影装置
【図１】
2020030939.tif 000007
【図２】
2020030939.tif 000008
【図３】
2020030939.tif 000009
【図４】
2020030939.tif 000010
【図５】
2020030939.tif 000011
【図６】
2020030939.tif 000012
【図７】
2020030939.tif 000013
【図８】
2020030939.tif 000014
【図９】
2020030939.tif 000015
【図１０】
2020030939.tif 000016
【図１１】
2020030939.tif 000017
【図１２】
2020030939.tif 000018