[發明專利]梯度放大器、逆變器控制器、磁共振成像系統及控制方法

有效

• 申請號: 201110326613.0
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN103076580A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 許飛;馬濤;陸熙;鄔心慧;施貽蒙;朱鵬程;加倫.莫里斯;胡安.薩貝德;杰弗里.斯勞尼克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R33/385
• 分類號: G01R33/385;G01R33/20;H02M7/5387
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明涉及梯度放大器，特別涉及一種對梯度放大器的控制機制進行改進的系統以及相關的控制方法，還涉及該梯度放大器中使用的逆變器控制器以及基于該梯度放大器的磁共振成像系統。

背景技術

作為開關型變換器的一種，串聯諧振變換器已在諸如通信，醫療，焊接等工業場合取得一定程度的應用。通常，串聯諧振變換器在運作時，可以對從電源輸入的電能進行調節轉換，并將調節好的電能作用到負載，以供負載使用。該串聯諧振變換器一般包括多個配置成半橋型或者全橋型架構的開關器件，該等開關器件在開關信號的作用下被開通或者關斷，以執行能量調節變換。傳統上，作為控制方式的一種，串聯諧振變換器采用頻率控制機制來控制串聯諧振變換器的運行。也即，作用到開關器件的開關信號的頻率相對串聯諧振變換器中的振蕩電路而言可以調節，以在串聯諧振變換器的輸出端獲得期望的輸出電壓。然而，變動的開關信號頻率會給與串聯諧振變換器相關的磁性器件例如變壓器以及濾波器等器件的設計帶來困難。此外，當輸入能量發生波動或者輸出負載發生變化時，通過傳統的控制機制可能很難獲得理想的輸出電壓。進一步，當串聯諧振變換器被用來給梯度放大器供電，梯度放大器輸入的電壓發生波動會使得梯度放大器的輸出信號不穩定。

因此，有必要提供改進的系統和方法來解決上述技術問題。

發明內容

有鑒于上述提及之技術問題，在一些實施方式中，本發明提供一種用于驅動梯度線圈的梯度放大器。該梯度放大器包括直流母線，逆變器以及逆變器控制器。該直流母線用于接收供電裝置提供的直流電壓。該逆變器連接于該直流母線，該逆變器被配置成接收該直流母線處的直流電壓，并將該直流電壓轉換成作用到該梯度線圈的輸出電壓。該逆變器控制器連接于該逆變器，該逆變器控制器被配置成基于從該直流母線處檢測到的直流母線電壓反饋信號，期望在該直流母線處得到的標準直流電壓信號，在該逆變器輸出處檢測到的輸出電壓反饋信號，以及期望在該逆變器輸出處得到的參考輸出電壓信號產生控制信號，以控制該逆變器的運作。

在一些實施方式中，上述提供的梯度放大器中，該逆變器控制器包括補償單元。該補償單元被配置成接收從該直流母線處測得的直流母線電壓反饋信號，該補償單元還被配置成依據下面的公式提供補償信號：其中，U_in是在該直流母線處測得的直流母線電壓反饋信號，U_N是標準直流電壓信號，其指示期望在該直流母線處得到的直流電壓，CF是補償信號。

在一些實施方式中，上述提供的梯度放大器中，該逆變器控制器進一步包括乘法元件。該乘法元件被配置成接收載波信號以及該補償信號，該乘法元件還被配置成將該載波信號與該補償信號相乘，以得到補償的載波信號。

在一些實施方式中，上述提供的梯度放大器中，該逆變器控制器進一步包括調節單元。該調節單元被配置成接收輸出電壓反饋信號以及參考輸出電壓信號，并根據該接收到的輸出電壓反饋信號以及參考輸出電壓信號產生調節信號。

在一些實施方式中，上述提供的梯度放大器中，該調節單元包括：第一求和元件，積分元件，比例元件，微分元件，第二求和元件。該第一求和元件被配置成接收該輸出電壓反饋信號和該參考輸出電壓信號，該第一求和元件還被配置成產生代表該參考輸出電壓信號和輸出電壓反饋信號之間差值的輸出電壓偏差信號。該積分元件被配置成接收由該第一求和元件提供的輸出電壓偏差信號，并根據該輸出電壓偏差信號產生第一調節信號。該比例元件被配置成接收由該第一求和元件提供的輸出電壓偏差信號，并根據該輸出電壓偏差信號產生第二調節信號。該微分元件被配置成接收由該第一求和元件提供的輸出電壓偏差信號，并根據該輸出電壓偏差信號產生第三調節信號。該第二求和元件被配置成接收該第一調節信號，第二調節信號以及第三調節信號，并將該第一調節信號，第二調節信號以及第三調節信號相加，以得到復合調節信號。

在一些實施方式中，上述提供的梯度放大器中，該逆變器控制器進一步包括調制單元。該調制單元連接于該補償單元以及該調節單元，該調制單元被配置成接收該補償的載波信號以及該調節信號，并進一步被配置成比較該補償的載波信號以及調節信號以產生該控制信號。