谐振电源、变换器控制器、磁共振成像系统及控制方法技术方案

本发明专利技术揭示一种谐振电源，其包括串联谐振变换器以及变换器控制器。变换器控制器根据检测到的谐振电感电流，谐振电容电压，以及与隔离变压器相关的电压获取代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量的实际轨迹半径信号；根据指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压的直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量的轨迹半径指令信号；根据实际轨迹半径信号和轨迹半径指令信号产生控制信号。本发明专利技术还揭示变换器控制器，放大器，磁共振成像系统以及相关控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐振电源和开关型变换器，特别涉及一种对串联谐振变换器的控制机制进行改进的系统以及相关的控制方法，还涉及基于该谐振电源和放大器的磁共振成像系统。
技术介绍
作为开关型变换器的一种，串联谐振变换器已在诸如通信，医疗，焊接等工业场合取得一定程度的应用。通常，串联谐振变换器在运作时，可以对从电源输入的电能进行调节转换，并将调节好的电能作用到负载，以供负载使用。该串联谐振变换器一般包括多个配置成半桥型或者全桥型架构的开关器件，该等开关器件在开关信号的作用下被开通或者关断，以执行能量调节变换。传统上，作为控制方式的一种，串联谐振变换器采用频率控制机制来控制串联谐振变换器的运行。也即，作用到开关器件的开关信号的频率相对串联谐振变换器中的振荡电路而言可以调节，以在串联谐振变换器的输出端获得期望的输出电压。然而，变动的开关信号频率会给与串联谐振变换器相关的磁性器件例如变压器以及滤波器等器件的设计带来困难。此外，当输入能量发生波动或者输出负载发生变化时，通过传统的控制机制可能很难获得理想的输出电压。因此，有必要提供一种系统和方法运用改进的控制机制或者算法来解决上述技术问题。
技术实现思路
有鉴于上述提及之技术问题，在一些实施方式中，本专利技术提供一种谐振电源。该谐振电源包括串联谐振变换器以及变换器控制器。该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压。该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器连接于该串联谐振变换器。该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量。该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量。该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，平均值计算单元被用来计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值。轨迹半径计算单元被用来根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，低通滤波器被用来滤除谐振电感电流，谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压中的高频信号，以进一步获得该实际轨迹半径信号的平均值。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，隔离变压器的初级侧电压被作为状态变量之一来计算实际轨迹半径信号的平均值。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，隔离变压器的次级侧电压或者串联谐振变换器的输出电压被作为状态变量之一来计算实际轨迹半径信号的平均值。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，变换器控制器被配置成产生固定频率的控制信号，以用于将该控制信号作用到该串联谐振变换器的开关级。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，该变换器控制器在被配置成运行在电流断续模式。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，该变换器控制器结合电压限制单元来检测该串联谐振变换器的输出电压，并在该检测到的输出电压幅值超过预定的电压阈值时，提供指令信号，以限制该串联谐振变换器的输出电压。在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，该变换器控制器结合电流限制单元来检测流过谐振电感的谐振电感电流，并在该检测到的谐振电感电流的数值超过预定的电流阈值时，提供指令信号，以限制该谐振电感电流。在一些实施方式中，本专利技术还提供第一种变换器控制器，以用于控制串联谐振变换器的运作，其中，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器被设置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量。该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量。该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。在一些实施方式中，本专利技术还提供第二种变换器控制器，其用于控制串联谐振变换器的运行，其中，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器包括处理模块，其通过检测谐振电感，谐振电容以及隔离变压器的相关状态变量来控制通过串联谐振变换器传递给负载的能量。该串联谐振变换器结合电压限制单元调节串联谐振变换器的输出电压，以抑制输出电压在瞬态事件发生时所产生的电压波动。在一些实施方式中，本专利技术还提供第三种变换器控制器，其用于控制串联谐振变换器的运行，其中，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器包括处理模块，其通过检测谐振电感，谐振电容以及隔离变压器的相关状态变量来控制通过串联谐振变换器传递给负载的能量。该串联谐振变换器结合电流限制单元调节流过串联谐振变换器中的振荡电路的电流，以避免大电流问题。在一些实施方式中，本专利技术还提供一种控制串联谐振变换器运行的方法，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该方法至少包括如下步骤根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；以及根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。在一些实施方式中，上述提供的控制串联谐振变换器运行的方法还包括检测该串联谐振变换器的输出电压；以及在该检测到的输出电压幅值超过预定的电压阈值时，提供指令信号，以限制该串联谐振变换器的输出电压。在一些实施方式中，上述提供的控制串联谐振变换器运行的方法还包括检测流过谐振电感的谐振电感电流；在该检测到的谐振电感电流的数值超过预定的电流阈值时，提供指令信号，以限制该谐振电感电流。在一些实施方式中，本专利技术还提供一种用于驱动负载的放大器。该放大器包括直流母线，逆变器以及逆变器控制器。该直流母线用于接收串联谐振变换器提供的直流电压。该逆变器连接于该直流母线，该逆变器被配置成接收该直流母线处的直流电压，并将该直流电压转换成输出电压。该逆变器控制器连接于该逆变器，该逆变器控制器被配置成基于从该直流母线处检测到的直流母线反馈电压，在该逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振电源，其特征在于：该谐振电源包括：串联谐振变换器以及变换器控制器，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器；该变换器控制器连接于该串联谐振变换器，该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种谐振电源，其特征在于:该谐振电源包括:串联谐振变换器以及变换器控制器，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器；该变换器控制器连接于该串联谐振变换器，该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。2.如权利要求1所述的谐振电源，其特征在于:该变换器控制器包括平均值计算单元以及轨迹半径计算单元，该平均值计算单元被配置成接收该谐振电感电流，该谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压，并被配置成计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值；该轨迹半径计算单元连接于该平均值计算单元，该轨迹半径计算单元被配置成根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。3.如权利要求2所述的谐振电源，其特征在于:该平均值计算单元包括低通滤波器，该低通滤波器通过滤除该谐振电感电流，谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压中的高频信号，以获得该实际轨迹半径信号的平均值。4.如权利要求2所述的谐振电源，其特征在于:该与该隔离变压器相关的电压包括该隔离变压器的初级侧电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值=RADIUS2 = (Z0*ILr)2+ (V&+VpH)2，其中，Z0是该谐振电感和该谐振电容的特性阻抗，ILr是该谐振电感电流平均值，V&是该谐振电容电压平均值，Vph是该隔离变压器的初级侧电压平均值，RADIUS是状态轨迹的平均半径。5.如权利要求2中所述的谐振电源，其特征在于:该与该隔离变压器相关的电压包括输出电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值:6.一种变换器控制器，其用于控制串联谐振变换器的运作，其特征在于:该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器；该变换器控制器被设置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。7.如权利要求6所述的变换器控制器，其特征在于:该变换器控制器包括平均值计算单元以及轨迹半径计算单元，该平均值计算单元被配置成接收该谐振电感电流，该谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压，并被配置成计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值；该轨迹半径计算单元连接于该平均值计算单元，该轨迹半径计算单元被配置成根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。8.如权利要求7所述的变换器控制器，其特征在于:该与该隔离变压器相关的电压包括该隔离变压器的初级侧电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，陆熙，施贻蒙，朱鹏程，加伦莫里斯，胡安萨贝德，杰弗里斯劳尼克，韦斯利史格芬顿，玛格利特韦扎，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：