[發(fā)明專利]超導(dǎo)磁體升降場控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310205839.4
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103259447A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳歷曦;肖春江
• 申請（專利權(quán)）人: 奧泰醫(yī)療系統(tǒng)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M7/757
• 分類號: H02M7/757;H01F6/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 劉世平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核磁共振領(lǐng)域中對超導(dǎo)磁體的升降場控制技術(shù)，具體的說，是涉及超導(dǎo)磁體升降場控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在核磁共振成像系統(tǒng)中，磁體是整個系統(tǒng)的核心部件，而超導(dǎo)磁體憑借其高場強(qiáng)低能耗的特點(diǎn)逐漸取代了永磁體成為了市場上的主流磁體。升場過程是指超導(dǎo)磁體從電源端獲取能量，從而上升到期望的場強(qiáng)的過程，降場與其相反，是指磁體向外釋放能量，同時場強(qiáng)隨之下降為零的過程。而在此升降場的過程中，磁體線圈需要穩(wěn)定的維持在超導(dǎo)的狀態(tài)下，因此對于整個升降過程的精確控制就顯得非常重要。

目前大部分的超導(dǎo)磁體生產(chǎn)商通常是分別針對升場與降場兩個過程設(shè)計單獨(dú)的功能模塊，此時升場所需的勵磁電源需要工作在第一象限，向超導(dǎo)磁體輸送能量；而降場模塊通常由泄能電阻構(gòu)成，將超導(dǎo)線圈內(nèi)的電能以熱能的形式釋放，其中GE公司的專利（US8027139）提出了一種以電磁閥并聯(lián)大功率二極管作為泄能負(fù)載的方案，此方案較傳統(tǒng)的降場方法相比能夠加速降場的過程，并且可以通過控制電磁閥來選擇作為負(fù)載的二極管的數(shù)目,從而選擇不同的降場速度；但此方案還存在相應(yīng)缺陷：其一是電磁閥開關(guān)與二極管堆的體積龐大，并且需要為其提供良好的散熱，因此整個系統(tǒng)體積龐大，占用空間較大；其二是系統(tǒng)的降場速率完全取決于功率二極管的伏安特性及線路內(nèi)的寄生電阻，難以實(shí)現(xiàn)精確控制降場速率。此外，將升場與降場通過兩個獨(dú)立的功能模塊完成，這樣則需要兩套控制系統(tǒng)，既增加了成本與體積，也使得整個系統(tǒng)的集成化程度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提出一種新型的超導(dǎo)磁體升降場控制系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)技術(shù)中的超導(dǎo)磁體升降場控制采用兩個獨(dú)立的功能模塊完成，造成成本高、占用空間大、集成化程度低的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的方案是：超導(dǎo)磁體升降場控制系統(tǒng)，包括開關(guān)主回路單元、采樣電路單元、控制單元及人機(jī)界面單元；所述開關(guān)主回路單元連接超導(dǎo)磁體及控制單元；所述采樣電路單元連接超導(dǎo)磁體及控制單元；所述人機(jī)界面單元連接控制單元；

所述開關(guān)主回路單元，用于在升場過程中接受控制單元的控制將電網(wǎng)輸入的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出給超導(dǎo)磁體或在降場過程中接受控制單元的控制對超導(dǎo)磁體進(jìn)行泄能并將能量反饋給電網(wǎng)；

所述采樣電路單元，用于在升場過程中或在降場過程中檢測超導(dǎo)磁體的線圈的當(dāng)前相關(guān)參數(shù)并反饋給控制單元；

所述人機(jī)界面單元，用于在升場過程中或在降場過程中向控制單元提供超導(dǎo)磁體的線圈相關(guān)參數(shù)的參考值，并進(jìn)行直觀化顯示；

所述控制單元，用于在升場過程中或在降場過程中接收采樣電路單元反饋的超導(dǎo)磁體的線圈的當(dāng)前相關(guān)參數(shù)并與來自人機(jī)界面單元給定的參考值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的差值大小對所述開關(guān)主回路單元進(jìn)行控制，從而控制超導(dǎo)磁體的升場速率或降場速率。

進(jìn)一步，所述開關(guān)主回路單元包括變壓器、三相全橋相控整流拓?fù)洹V波電路；所述變壓器的輸入端接電網(wǎng)，其輸出端連接所述三相全橋相控整流拓?fù)涞妮斎攵耍凰鋈嗳珮蛳嗫卣魍負(fù)涞妮敵龆诉B接濾波電路；該所述三相全橋相控整流拓?fù)溆闪鶄€晶閘管組成，每兩個晶閘管為一組，以60度導(dǎo)通角為周期交替導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通角可控制輸出電壓的有效值。

具體的，所述濾波電路包括平波電抗器及電容組，所述平波電抗器由兩個串聯(lián)且中間節(jié)點(diǎn)連接電容組的電感組成，所述電容組由兩個反向串聯(lián)且中間節(jié)點(diǎn)接地的電解電容組成；電容組是用于將三相全橋相控整流拓?fù)漭敵龅?00HZ紋波過濾為平滑的直流電壓，其中間節(jié)點(diǎn)接地時為了保證電路有輸出負(fù)壓的能力，平波電抗器中的電感用于濾除電流中所含的高次諧波分量。

進(jìn)一步，所述采樣電路單元包括輸入電壓檢測電路、輸出電壓檢測電路、霍爾電流傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述輸入電壓檢測電路連接變壓器的輸出端與控制單元，用于檢測換相點(diǎn)，并將輸出信號傳遞給控制單元；所述輸出電壓檢測電路與所述霍爾電流傳感器均連接在平波電抗器與超導(dǎo)磁體之間并連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，分別用于檢測超導(dǎo)磁體端的電壓與電流，并將檢測到模擬的電壓或電流信號傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接控制單元，用于將模擬的電壓或電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳遞給控制單元。