[發(fā)明專利]基于陣列逆變充電的核磁共振探水發(fā)射裝置及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710177107.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106814400B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林婷婷;王洪宇;滕飛;謝坤諭;張洋;萬玲
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01V3/14
• 分類號: G01V3/14;H02J7/00;H02M7/493
• 代理公司: 沈陽銘揚聯(lián)創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種基于陣列逆變充電的核磁共振探水發(fā)射裝置，其特征在于，包括：

PC機，內(nèi)置有上位機軟件對發(fā)射電壓、疊加次數(shù)、拉莫爾頻率、發(fā)射持續(xù)時間、能量釋放時間參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

MCU主控單元，與PC機進(jìn)行通訊，對陣列逆變電源進(jìn)行控制，并將電流電壓檢測模塊檢測到的發(fā)射橋路的電流電壓信號傳遞至PC機；

FPGA邏輯控制單元，接受所述MCU主控單元的啟動命令，產(chǎn)生的具有拉莫爾頻率時序通過驅(qū)動模塊驅(qū)動發(fā)射橋路，使得發(fā)射橋路工作，將高壓直流電信號轉(zhuǎn)變成具有當(dāng)?shù)乩獱栴l率的高壓交變電信號；

能釋單元，通過MCU主控單元控制，連接激發(fā)線圈的儲能電容組，在發(fā)射結(jié)束后根據(jù)儲能電容組中的剩余電量，通過能釋單元將剩余電量進(jìn)行釋放；

所述陣列逆變電源包括并聯(lián)的多個逆變電源模塊，所述多個逆變電源模塊與電壓控制模塊的輸出連接，同時通過連接的均流控制單元對各個逆變電源模塊進(jìn)行電流均分，通過電流值反饋進(jìn)行電流實時調(diào)節(jié)，使得每個逆變電源模塊輸出的電流相同；

所述陣列逆變電源通過同步輸出模塊對儲能電容組進(jìn)行恒流充電；

逆變電源模塊包括：

將低壓電信號轉(zhuǎn)化為高頻交變低壓電信號的全橋逆變模塊；

通過原邊端接受高頻交變低壓電信號，經(jīng)副邊端輸出高頻高壓電信號的高壓變壓器；

對高壓變壓器的輸出電壓進(jìn)行檢測的控制模塊；

通過控制模塊的控制對全橋逆變模塊進(jìn)行驅(qū)動，使得高壓變壓器穩(wěn)定輸出高頻高壓電信號的驅(qū)動模塊；

對高壓變壓器的輸出電壓進(jìn)行整流濾波的整流單元；以及，

檢測電路，對整流后的恒流輸出進(jìn)行檢測并傳至均流控制單元進(jìn)行電流均分調(diào)控；

整流單元轉(zhuǎn)換后的高壓電信號通過采樣電阻進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行恒流輸出；

均流控制單元首先對掛載的逆變電源模塊數(shù)量N進(jìn)行檢測記錄，而后根據(jù)設(shè)定的發(fā)射電壓與發(fā)射裝置發(fā)射一次后電壓差值為V_D大小，來決定對儲能電容組充電的電流I_D大小，以此基準(zhǔn)對所有模塊進(jìn)行實時調(diào)整，在進(jìn)行多次疊加發(fā)射時形成梯度電流對儲能電容充電。

2.一種基于陣列逆變充電的核磁共振探水發(fā)射裝置的工作方法，其特征在于，

1)、將發(fā)射裝置中的配諧電容和激發(fā)線圈兩端相連；

2)、通過PC機軟件對發(fā)射電壓、疊加次數(shù)、拉莫爾頻率、發(fā)射持續(xù)時間、能量釋放時間參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并經(jīng)由通信接口傳送至MCU主控單元；MCU主控單元對電壓參數(shù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，得到驅(qū)動電壓控制模塊控制字節(jié)，然后陣列逆變電源開始工作，并實時將電壓值反饋給上位機，控制陣列逆變電源的恒流輸出值；

3)在陣列逆變電源進(jìn)行工作同時，MCU主控單元通過通信總線啟動FPGA邏輯控制單元時序發(fā)生部分，F(xiàn)PGA邏輯控制單元產(chǎn)生的具有拉莫爾頻率時序來驅(qū)動發(fā)射橋路驅(qū)動模塊，使得大功率發(fā)射橋路工作，將高壓直流電信號轉(zhuǎn)變成具有當(dāng)?shù)乩獱栴l率的高壓交變電信號；

4)在發(fā)射工作時，電流電壓檢測模塊對發(fā)射電流進(jìn)行實時采集，并且經(jīng)過取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓值，將采集回的電壓電流值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)由MCU主控單元反饋回給PC機軟件進(jìn)行實時顯示；

5)在發(fā)射結(jié)束后根據(jù)儲能電容中的剩余電量，通過能釋單元將剩余電量進(jìn)行釋放，已達(dá)到安全的目的；

所述陣列逆變電源包括并聯(lián)的多個逆變電源模塊，所述多個逆變電源模塊與電壓控制模塊的輸出連接，同時通過連接的均流控制單元對各個逆變電源模塊進(jìn)行電流均分，通過電流值反饋進(jìn)行電流實時調(diào)節(jié)，使得每個逆變電源模塊輸出的電流相同；還包括：

步驟c:第一組逆變電源模塊組將低壓電信號通過全橋逆變轉(zhuǎn)化為高頻交變低壓電信號，送至高壓變壓器原邊端，經(jīng)過高壓變壓器后副邊端輸出高頻高壓電信號，其中控制模塊主要是對變壓器的輸出電壓進(jìn)行檢測，同時調(diào)節(jié)驅(qū)動電路，使得變壓器穩(wěn)定輸出高頻高壓電信號，高頻高壓電信號經(jīng)過整流濾波電路后，輸出穩(wěn)定的直流高壓電信號，轉(zhuǎn)換后的高壓電信號通過高精度采樣電阻進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行恒流輸出；

步驟d:在第一組逆變電源模塊進(jìn)行工作的同時，其余的逆變電源模塊同時進(jìn)行工作，均流控制單元對各個逆變電源模塊進(jìn)行電流均分，通過電流值反饋進(jìn)行電流實時調(diào)節(jié)，使得逆變電源模塊輸出的電流相同；然后將所有逆變電源模塊輸出電流經(jīng)由同步輸出模塊對儲能電容組進(jìn)行恒流充電，達(dá)到預(yù)定設(shè)置發(fā)射電壓后停止對儲能電容充電，至此完成一次發(fā)射。

3.按照權(quán)利要求2的工作方法，其特征在于，還包括：

步驟e：均流控制單元首先對掛載的逆變電源模塊數(shù)量檢測記錄，而后根據(jù)設(shè)定的發(fā)射電壓與發(fā)射裝置發(fā)射一次后電壓差值V_D大小，來決定對儲能電容組充電的電流I_D大小，其中每個逆變電源模塊的充電電流基準(zhǔn)為I＝I_D/N，N為逆變電源模塊的數(shù)量；均流控制單元以此基準(zhǔn)對所有模塊進(jìn)行實時調(diào)整，在進(jìn)行多次疊加發(fā)射時，重復(fù)步驟c-e，形成梯度電流對儲能電容組充電。