[發明專利]一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器

有效

• 申請號: 201110357805.8
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102508183A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 孔祥林;吳繼峰;施金泉;張丙春;盧廣
• 申請（專利權）人: 遼寧開普醫療系統有限公司
• 主分類號: G01R33/385
• 分類號: G01R33/385
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于包括：

數字控制及處理部分(1-1)，用于對梯度控制數據和反饋信號的處理，并根據負載特征自動調節和優化相應的PID參數，實現不同的PWM控制信號；輸入端連接梯度波形發生器，接收數字信號的梯度控制數據；輸入端連接輸出信號檢測部分(1-3)，接收反饋信號；輸出PWM控制信號到功率部分(1-2)；

功率部分(1-2)，用于完成電壓源到電流源的功率轉換；輸入端連接數字控制及處理部分(1-1)，接收PWM控制信號；輸出電流至負載；

輸出信號檢測部分(1-3)，用于檢測輸出電流對應梯度線圈內的目標電流，或檢測電磁場對應的目標梯度場；獲取負載的電流或電磁場信號反饋到數字控制及處理部分(1-1)。

2.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述數字控制及處理部分(1-1)由以下幾部分組成：

輸入數據預處理模塊(2-1)，用于對梯度控制數據進行波形整定、預加重處理；輸入端接收來自梯度波形發生器的梯度控制數據；將輸入數據輸出到自適應控制及數字PID處理模塊和輸出波形特征甄別及處理模塊(2-3)；將前饋數據輸出到自適應控制及數字PID處理模塊(2-4)；

反饋處理及AD轉換模塊(2-2)，用于完成將來自電流或電磁場傳感器的信號轉換成和經過輸入數據預處理模塊(2-1)后的輸入數據對應形式的信號波形；輸出反饋數據到自適應控制及數字PID處理模塊(2-4)和輸出波形特征甄別及處理模塊(2-3)；

輸出波形特征甄別及處理模塊(2-3)，用于完成反饋數據波形與輸入數據波形的特征對比，甄別出反饋數據波形的響應特征與預期的輸入數據波形響應特征的差別，并將這個差別提取出來形成甄別數據，作為主要控制參數，輸出至自適應控制及數字PID處理模塊(2-4)中；輸入端接收來自輸入數據預處理模塊(2-1)的輸入數據和反饋處理及AD轉換模塊(2-2)的反饋數據；

自適應控制及數字PID處理模塊(2-4)，完成針對不同負載情況下的數字PID控制，進而實現負載自適應控制；輸入端接收來自輸入數據預處理模塊(2-1)的前饋數據和輸入數據；輸入端接收來自輸出波形特征甄別及處理模塊(2-3)的甄別數據；輸入端接收來自反饋處理及AD轉換模塊(2-2)的反饋數據；輸出PID數據至數字可變頻PWM模塊(2-5)；

數字可變頻PWM模塊(2-5)，用于根據甄別數據的觸發控制實現不同響應階段時不同頻率的PWM控制；輸入端接收來自自適應控制及數字PID處理模塊(2-4)的PID數據；輸入端接收來自輸出波形特征甄別及處理模塊(2-3)的甄別數據；輸出可變頻的PWM控制信號至功率部分(1-2)。

3.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述梯度控制數據是來自于梯度波形發生器的數字控制數據；

所述反饋信號是來自電流傳感器和電磁場傳感器的模擬信號。

4.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述不同的PWM控制信號是不同頻率和不同占空比時的PWM控制信號。

5.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述負載特征指連接負載的電感、電阻及電容的阻抗網絡特征。

6.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述自動調節和優化相應的PID參數，具體為根據磁共振成像系統的掃描需要，可以增加固定上升時間參數響應、固定上升斜率參數響應、多階段階躍響應的不同類型響應，從而得到所需的最優化PID控制參數。

7.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述自動調節和優化相應的PID參數，具體為將實時響應與響應模型比對，根據誤差幅值、時間常數、超調欠調情況，實時形成控制PID參數。

8.根據權利要求1所述的一種負載自適應控制的數字可變頻PWM梯度放大器，其特征在于：

所述自動調節和優化相應的PID參數，具體為引入了前饋數據進行前饋控制。