一種梯度電源、控制方法及控制器技術(shù)

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種梯度電源、控制方法及控制器，梯度電源包括：包括多個(gè)半橋的原邊電路及副邊電路，原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及副邊電路相連接，而原邊電路基于譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制半橋之間的連接關(guān)系，使得諧振階段完整或者近似完整。本申請(qǐng)通過(guò)利用譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及副邊的輸出電流作為前饋信號(hào)，為控制原邊電路的母線電壓而去控制原邊電路中半橋之間的連接關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)控制半橋之間的連接關(guān)系使得原邊電路的母線電壓與譜儀輸入系統(tǒng)中表征下一時(shí)刻副邊負(fù)載的輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的控制，能夠更好的完成諧振階段，從而提高可控性和穩(wěn)定性，使得控制更加簡(jiǎn)單和可靠。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種梯度電源、控制方法及控制器
本申請(qǐng)涉及核磁共振
，特別涉及一種梯度電源、控制方法及控制器。
技術(shù)介紹
磁共振系統(tǒng)主要由磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、重建系統(tǒng)及操作系統(tǒng)組成。其中，磁體為磁共振成像提供均勻且穩(wěn)定的主磁場(chǎng)，而梯度系統(tǒng)則為磁共振系統(tǒng)提供空間編碼，它是在主磁場(chǎng)內(nèi)部通過(guò)不同形狀的線圈，在X、Y及Z的方向上形成梯度磁場(chǎng)。梯度系統(tǒng)主要包括梯度波形發(fā)生器、梯度放大器和負(fù)載即梯度線圈三部分。其中，梯度放大器作為驅(qū)動(dòng)線圈的電力電子部件，由AC將輸入轉(zhuǎn)化為輸出為電流的高精度受控電流源中，AC-DC部分主要由移相全橋PWM控制器、諧振式PWM控制器、半橋串聯(lián)和全橋串并聯(lián)多電平模式控制器組成。在AC-DC的副邊的電容與原邊的漏感之間存在諧振階段，在這一階段比正常不諧振的階段輸出的能量大很多，而如果原邊輸出的電流較大的話，則會(huì)導(dǎo)致在母線輸出電壓過(guò)高的情況下，特別是在輕載的情況下，有效占空比在諧振階段會(huì)過(guò)早結(jié)束，而梯度放大器的負(fù)載時(shí)從空載到滿載之間任意不斷無(wú)規(guī)律的切換的，存在諧振階段的不可控及不穩(wěn)定性。而國(guó)際上的輸入電壓通常在380V-20％到480V+20％的范圍內(nèi)，因此，現(xiàn)有的梯度放大器的梯度電源會(huì)存在由于輸入電壓過(guò)高，導(dǎo)致輸出母線電壓過(guò)大，造成梯度放大器中諧振階段存在不可控及不穩(wěn)定的情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種梯度電源、控制方法及控制器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的梯度放大器的梯度電源會(huì)存在由于輸入電壓過(guò)高，導(dǎo)致輸出母線電壓過(guò)大，造成梯度放大器中諧振階段存在不可控及不穩(wěn)定的情況的技術(shù)問(wèn)題。本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N梯度電源，包括：原邊電路及副邊電路，所述原邊電路至少包括多個(gè)半橋，所述原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及所述副邊電路相連接，其中：所述原邊電路基于所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，使得所述副邊電路與所述原邊電路之間的諧振階段完整或者近似完整。上述梯度電源，優(yōu)選的，所述原邊電路包括3個(gè)半橋：每個(gè)所述半橋包括：兩個(gè)IGBT，其中，所述原邊電路中半橋之間的連接關(guān)系為串聯(lián)和并聯(lián)的連接方式，所述串聯(lián)和并聯(lián)的連接方式為：每個(gè)半橋的第一IGBT的發(fā)射極與第二IGBT的集電極相連接；所述原邊電路中，第1個(gè)半橋的第二IGBT的發(fā)射極與第2半橋的第一IGBT的發(fā)射極相連接，第2個(gè)半橋的第二IGBT的發(fā)射極與第3半橋的第一IGBT的發(fā)射極相連接；所述原邊電路中，第3半橋的第二IGBT的發(fā)射極經(jīng)過(guò)電容和電感之后與第1半橋的第一IGBT的集電極相連接；且，譜儀輸入系統(tǒng)中的輸入端與IGBT的門(mén)極相連接。上述梯度電源，優(yōu)選的：所述原邊電路基于所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制所述副邊電路中的電路拓?fù)溥B接方式，以調(diào)整所述副邊電路的輸出電壓。本申請(qǐng)還提供了一種梯度電源的控制方法，所述梯度電源包括：原邊電路及副邊電路，所述原邊電路至少包括多個(gè)半橋，所述原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及所述副邊電路相連接，所述方法包括：獲取所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)以及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流；基于所述輸入信號(hào)及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，以使得所述副邊電路與所述原邊電路之間的諧振階段完整或者近似完整。上述方法，優(yōu)選的，基于所述輸入信號(hào)及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，包括：將所述譜儀輸入系統(tǒng)的各個(gè)輸入信號(hào)取絕對(duì)值相加；基于相加的結(jié)果及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系為串聯(lián)和/或并聯(lián)。上述方法，優(yōu)選的，還包括：基于所述輸入信號(hào)及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述副邊電路中的電路拓?fù)溥B接方式，以調(diào)整所述副邊電路的輸出電壓。本申請(qǐng)還提供了一種梯度電源的控制器，所述梯度電源包括：原邊電路及副邊電路，所述原邊電路至少包括多個(gè)半橋，所述原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及所述副邊電路相連接，所述控制器包括：信號(hào)采集單元，用于獲取所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)以及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流；原邊控制單元，用于基于所述輸入信號(hào)及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，以使得所述副邊電路與所述原邊電路之間的諧振階段完整或者近似完整。上述控制器，優(yōu)選的，所述原邊控制單元具體用于：將所述譜儀輸入系統(tǒng)的各個(gè)輸入信號(hào)取絕對(duì)值相加；基于相加的結(jié)果及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系為串聯(lián)和/或并聯(lián)。上述控制器，優(yōu)選的，還包括：副邊控制單元，用于基于所述輸入信號(hào)及所述當(dāng)前輸出電流，控制所述副邊電路中的電路拓?fù)溥B接方式，以調(diào)整所述副邊電路的輸出電壓。由上述方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N梯度電源、控制方法及控制器，通過(guò)利用譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及副邊的輸出電流作為前饋信號(hào)，為控制原邊電路的母線電壓而去控制原邊電路中半橋之間的連接關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)控制半橋之間的連接關(guān)系使得原邊電路的母線電壓與譜儀輸入系統(tǒng)中表征下一時(shí)刻副邊負(fù)載的輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)，使得母線電壓能夠與負(fù)載相對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的控制，由此避免母線電壓過(guò)大而導(dǎo)致諧振階段不完整等不可控及不穩(wěn)定的情況，使得諧振階段完整或近似完整。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1～圖2分別為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種梯度電源的原邊電路的拓?fù)鋱D；圖3～圖5分別為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種梯度電源的副邊電路的拓?fù)鋱D；圖6～圖7分別為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種梯度電源的控制方法的流程圖；圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例的應(yīng)用示例圖；圖9～圖10分別為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種梯度電源的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本申請(qǐng)實(shí)施例的另一應(yīng)用示例圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦＠夹g(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。本申請(qǐng)實(shí)施例提供了的一種梯度電源，應(yīng)用于磁共振系統(tǒng)的梯度系統(tǒng)中，本實(shí)施例中的梯度電源可以包括有以下結(jié)構(gòu)：原邊電路及副邊電路，原邊電路至少包括多個(gè)半橋，如3個(gè)或4個(gè)等，原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及副邊電路相連接，譜儀輸入系統(tǒng)的輸入電流首先流經(jīng)原邊電路，再通過(guò)電感到達(dá)副邊電路，為副邊電路連接的負(fù)載提供電流電壓。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，譜儀輸入系統(tǒng)中的輸入電流可以經(jīng)過(guò)變壓器的整流之后，再經(jīng)過(guò)分流得到N路獨(dú)立電流，然后經(jīng)過(guò)原邊電路和副邊電路之后輸出給負(fù)載，為負(fù)載提供電壓電流。這里的N與原邊電路中半橋的數(shù)量一致。需要說(shuō)明的是，副邊電路的負(fù)載線圈的電流會(huì)不斷跟隨譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)如輸入電流等的變化而不斷切換，因此譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)能夠表征副邊電路的負(fù)載的切換狀態(tài)，即能夠表征下一時(shí)刻的負(fù)載狀態(tài)?；诖耍緦?shí)施例中為了能夠達(dá)到控制原邊電路的母線電壓的目的，可以通過(guò)基于譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，半橋之間的連接關(guān)系可以為串聯(lián)和/或本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種梯度電源，其特征在于，包括：原邊電路及副邊電路，所述原邊電路至少包括多個(gè)半橋，所述原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及所述副邊電路相連接，其中：所述原邊電路基于所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，使得所述副邊電路與所述原邊電路之間的諧振階段完整或者近似完整。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種梯度電源，其特征在于，包括：原邊電路及副邊電路，所述原邊電路至少包括多個(gè)半橋，所述原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及所述副邊電路相連接，其中：所述原邊電路基于所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制所述原邊電路中的半橋之間的連接關(guān)系，使得所述副邊電路與所述原邊電路之間的諧振階段完整或者近似完整。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度電源，其特征在于，所述原邊電路包括3個(gè)半橋：每個(gè)所述半橋包括：兩個(gè)IGBT，其中，所述原邊電路中半橋之間的連接關(guān)系為串聯(lián)和并聯(lián)的連接方式，所述串聯(lián)和并聯(lián)的連接方式為：每個(gè)半橋的第一IGBT的發(fā)射極與第二IGBT的集電極相連接；所述原邊電路中，第1個(gè)半橋的第二IGBT的發(fā)射極與第2半橋的第一IGBT的發(fā)射極相連接，第2個(gè)半橋的第二IGBT的發(fā)射極與第3半橋的第一IGBT的發(fā)射極相連接；所述原邊電路中，第3半橋的第二IGBT的發(fā)射極經(jīng)過(guò)電容和電感之后與第1半橋的第一IGBT的集電極相連接；且，譜儀輸入系統(tǒng)中的輸入端與IGBT的門(mén)極相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的梯度電源，其特征在于：所述原邊電路基于所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流控制所述副邊電路中的電路拓?fù)溥B接方式，以調(diào)整所述副邊電路的輸出電壓。4.一種梯度電源的控制方法，其特征在于，所述梯度電源包括：原邊電路及副邊電路，所述原邊電路至少包括多個(gè)半橋，所述原邊電路與譜儀輸入系統(tǒng)及所述副邊電路相連接，所述方法包括：獲取所述譜儀輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)以及所述副邊電路的當(dāng)前輸出電流；基于所述輸入信號(hào)及所述當(dāng)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡冬日，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海東軟醫(yī)療科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海,31