一种梯度电源、控制方法及控制器技术

本申请公开了一种梯度电源、控制方法及控制器，梯度电源包括：包括多个半桥的原边电路及副边电路，原边电路与谱仪输入系统及副边电路相连接，而原边电路基于谱仪输入系统的输入信号及副边电路的当前输出电流控制半桥之间的连接关系，使得谐振阶段完整或者近似完整。本申请通过利用谱仪输入系统的输入信号及副边的输出电流作为前馈信号，为控制原边电路的母线电压而去控制原边电路中半桥之间的连接关系，进而通过控制半桥之间的连接关系使得原边电路的母线电压与谱仪输入系统中表征下一时刻副边负载的输入信号相对应，从而实现对母线电压的控制，能够更好的完成谐振阶段，从而提高可控性和稳定性，使得控制更加简单和可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度电源、控制方法及控制器
本申请涉及核磁共振
，特别涉及一种梯度电源、控制方法及控制器。
技术介绍
磁共振系统主要由磁体、梯度系统、射频系统、制冷系统、重建系统及操作系统组成。其中，磁体为磁共振成像提供均匀且稳定的主磁场，而梯度系统则为磁共振系统提供空间编码，它是在主磁场内部通过不同形状的线圈，在X、Y及Z的方向上形成梯度磁场。梯度系统主要包括梯度波形发生器、梯度放大器和负载即梯度线圈三部分。其中，梯度放大器作为驱动线圈的电力电子部件，由AC将输入转化为输出为电流的高精度受控电流源中，AC-DC部分主要由移相全桥PWM控制器、谐振式PWM控制器、半桥串联和全桥串并联多电平模式控制器组成。在AC-DC的副边的电容与原边的漏感之间存在谐振阶段，在这一阶段比正常不谐振的阶段输出的能量大很多，而如果原边输出的电流较大的话，则会导致在母线输出电压过高的情况下，特别是在轻载的情况下，有效占空比在谐振阶段会过早结束，而梯度放大器的负载时从空载到满载之间任意不断无规律的切换的，存在谐振阶段的不可控及不稳定性。而国际上的输入电压通常在380V-20％到480V+20％的范围内，因此，现有的梯度放大器的梯度电源会存在由于输入电压过高，导致输出母线电压过大，造成梯度放大器中谐振阶段存在不可控及不稳定的情况。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种梯度电源、控制方法及控制器，用以解决现有技术中的梯度放大器的梯度电源会存在由于输入电压过高，导致输出母线电压过大，造成梯度放大器中谐振阶段存在不可控及不稳定的情况的技术问题。本申请提供了一种梯度电源，包括：原边电路及副边电路，所述原边电路至少包括多个半桥，所述原边电路与谱仪输入系统及所述副边电路相连接，其中：所述原边电路基于所述谱仪输入系统的输入信号及所述副边电路的当前输出电流控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系，使得所述副边电路与所述原边电路之间的谐振阶段完整或者近似完整。上述梯度电源，优选的，所述原边电路包括3个半桥：每个所述半桥包括：两个IGBT，其中，所述原边电路中半桥之间的连接关系为串联和并联的连接方式，所述串联和并联的连接方式为：每个半桥的第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极相连接；所述原边电路中，第1个半桥的第二IGBT的发射极与第2半桥的第一IGBT的发射极相连接，第2个半桥的第二IGBT的发射极与第3半桥的第一IGBT的发射极相连接；所述原边电路中，第3半桥的第二IGBT的发射极经过电容和电感之后与第1半桥的第一IGBT的集电极相连接；且，谱仪输入系统中的输入端与IGBT的门极相连接。上述梯度电源，优选的：所述原边电路基于所述谱仪输入系统的输入信号及所述副边电路的当前输出电流控制所述副边电路中的电路拓扑连接方式，以调整所述副边电路的输出电压。本申请还提供了一种梯度电源的控制方法，所述梯度电源包括：原边电路及副边电路，所述原边电路至少包括多个半桥，所述原边电路与谱仪输入系统及所述副边电路相连接，所述方法包括：获取所述谱仪输入系统的输入信号以及所述副边电路的当前输出电流；基于所述输入信号及所述当前输出电流，控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系，以使得所述副边电路与所述原边电路之间的谐振阶段完整或者近似完整。上述方法，优选的，基于所述输入信号及所述当前输出电流，控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系，包括：将所述谱仪输入系统的各个输入信号取绝对值相加；基于相加的结果及所述当前输出电流，控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系为串联和/或并联。上述方法，优选的，还包括：基于所述输入信号及所述当前输出电流，控制所述副边电路中的电路拓扑连接方式，以调整所述副边电路的输出电压。本申请还提供了一种梯度电源的控制器，所述梯度电源包括：原边电路及副边电路，所述原边电路至少包括多个半桥，所述原边电路与谱仪输入系统及所述副边电路相连接，所述控制器包括：信号采集单元，用于获取所述谱仪输入系统的输入信号以及所述副边电路的当前输出电流；原边控制单元，用于基于所述输入信号及所述当前输出电流，控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系，以使得所述副边电路与所述原边电路之间的谐振阶段完整或者近似完整。上述控制器，优选的，所述原边控制单元具体用于：将所述谱仪输入系统的各个输入信号取绝对值相加；基于相加的结果及所述当前输出电流，控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系为串联和/或并联。上述控制器，优选的，还包括：副边控制单元，用于基于所述输入信号及所述当前输出电流，控制所述副边电路中的电路拓扑连接方式，以调整所述副边电路的输出电压。由上述方案可知，本申请提供的一种梯度电源、控制方法及控制器，通过利用谱仪输入系统的输入信号及副边的输出电流作为前馈信号，为控制原边电路的母线电压而去控制原边电路中半桥之间的连接关系，进而通过控制半桥之间的连接关系使得原边电路的母线电压与谱仪输入系统中表征下一时刻副边负载的输入信号相对应，使得母线电压能够与负载相对应，从而实现对母线电压的控制，由此避免母线电压过大而导致谐振阶段不完整等不可控及不稳定的情况，使得谐振阶段完整或近似完整。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1～图2分别为本申请实施例提供的一种梯度电源的原边电路的拓扑图；图3～图5分别为本申请实施例提供的一种梯度电源的副边电路的拓扑图；图6～图7分别为本申请实施例提供的一种梯度电源的控制方法的流程图；图8为本申请实施例的应用示例图；图9～图10分别为本申请实施例提供的一种梯度电源的控制器的结构示意图；图11为本申请实施例的另一应用示例图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例提供了的一种梯度电源，应用于磁共振系统的梯度系统中，本实施例中的梯度电源可以包括有以下结构：原边电路及副边电路，原边电路至少包括多个半桥，如3个或4个等，原边电路与谱仪输入系统及副边电路相连接，谱仪输入系统的输入电流首先流经原边电路，再通过电感到达副边电路，为副边电路连接的负载提供电流电压。在实际实现中，谱仪输入系统中的输入电流可以经过变压器的整流之后，再经过分流得到N路独立电流，然后经过原边电路和副边电路之后输出给负载，为负载提供电压电流。这里的N与原边电路中半桥的数量一致。需要说明的是，副边电路的负载线圈的电流会不断跟随谱仪输入系统的输入信号如输入电流等的变化而不断切换，因此谱仪输入系统的输入信号能够表征副边电路的负载的切换状态，即能够表征下一时刻的负载状态。基于此，本实施例中为了能够达到控制原边电路的母线电压的目的，可以通过基于谱仪输入系统的输入信号及副边电路的当前输出电流控制原边电路中的半桥之间的连接关系，半桥之间的连接关系可以为串联和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度电源，其特征在于，包括：原边电路及副边电路，所述原边电路至少包括多个半桥，所述原边电路与谱仪输入系统及所述副边电路相连接，其中：所述原边电路基于所述谱仪输入系统的输入信号及所述副边电路的当前输出电流控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系，使得所述副边电路与所述原边电路之间的谐振阶段完整或者近似完整。

【技术特征摘要】
1.一种梯度电源，其特征在于，包括：原边电路及副边电路，所述原边电路至少包括多个半桥，所述原边电路与谱仪输入系统及所述副边电路相连接，其中：所述原边电路基于所述谱仪输入系统的输入信号及所述副边电路的当前输出电流控制所述原边电路中的半桥之间的连接关系，使得所述副边电路与所述原边电路之间的谐振阶段完整或者近似完整。2.根据权利要求1所述的梯度电源，其特征在于，所述原边电路包括3个半桥：每个所述半桥包括：两个IGBT，其中，所述原边电路中半桥之间的连接关系为串联和并联的连接方式，所述串联和并联的连接方式为：每个半桥的第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极相连接；所述原边电路中，第1个半桥的第二IGBT的发射极与第2半桥的第一IGBT的发射极相连接，第2个半桥的第二IGBT的发射极与第3半桥的第一IGBT的发射极相连接；所述原边电路中，第3半桥的第二IGBT的发射极经过电容和电感之后与第1半桥的第一IGBT的集电极相连接；且，谱仪输入系统中的输入端与IGBT的门极相连接。3.根据权利要求1或2所述的梯度电源，其特征在于：所述原边电路基于所述谱仪输入系统的输入信号及所述副边电路的当前输出电流控制所述副边电路中的电路拓扑连接方式，以调整所述副边电路的输出电压。4.一种梯度电源的控制方法，其特征在于，所述梯度电源包括：原边电路及副边电路，所述原边电路至少包括多个半桥，所述原边电路与谱仪输入系统及所述副边电路相连接，所述方法包括：获取所述谱仪输入系统的输入信号以及所述副边电路的当前输出电流；基于所述输入信号及所述当...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡冬日，
申请(专利权)人：上海东软医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31