[發(fā)明專利]梯度功率放大器系統(tǒng)及其并聯(lián)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010454671.0
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111585519B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛明雨;張海聰;曹彬;褚旭;陳鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 杭州華進(jìn)聯(lián)浙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33250
• 代理人: 龍偉

本申請涉及一種梯度功率放大器系統(tǒng)及其并聯(lián)控制方法。其中，該梯度功率放大器系統(tǒng)的并聯(lián)控制方法包括：根據(jù)梯度功率放大器系統(tǒng)的目標(biāo)總輸出電流參數(shù)與總輸出電流參數(shù)的第一差值，控制n臺梯度功率放大器中的m臺梯度功率放大器的輸出電流的方式，其中n≥2，1≤m≤n；以及根據(jù)當(dāng)前輸出電流參數(shù)與n臺梯度功率放大器的平均輸出電流參數(shù)的第二差值，對至少一臺梯度功率放大器的輸出電流進(jìn)行均流控制。通過本申請，解決了相關(guān)技術(shù)中采用大感值的均流電抗器并聯(lián)兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器導(dǎo)致的硬件成本升高的問題，降低了并聯(lián)的兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器對耦合器的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及梯度功率放大器領(lǐng)域，特別是涉及一種梯度功率放大器系統(tǒng)和梯度功率放大器系統(tǒng)的并聯(lián)控制方法。

背景技術(shù)

磁共振成像(MRI)是利用生物體磁性核在磁場中的共振特性進(jìn)行成像的影像技術(shù)。它具有無電離輻射、無損傷、高分辨率、高對比度、多參數(shù)成像以及任意方向截面成像等特點(diǎn)，在醫(yī)療成像領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。梯度功率放大器(Gradient?Power?Amplifier，簡稱為GPA)是核磁共振成像系統(tǒng)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)放大前級控制系統(tǒng)發(fā)出的參考信號，驅(qū)動后級梯度線圈，在成像空間中產(chǎn)生線性變化的梯度磁場，用于實(shí)現(xiàn)片選、頻率編碼和相位編碼等功能。

圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的梯度功率放大器系統(tǒng)的并聯(lián)控制方法的控制原理圖。如圖1所示，梯度功率放大器的控制器包括：前饋控制器11，低通濾波器12、PI控制器13、延時器14和斬波移相脈寬調(diào)制(Pulse?Width?Modulation，簡稱為PWM)信號生成器15，其中，梯度功率放大器可以具有輸入信號16，相關(guān)技術(shù)中通常采用梯度功率放大器的輸出電流作為反饋信號17。輸入信號16和反饋信號17經(jīng)過控制、放大處理后，可以向梯度功率放大器的功率電路輸出PWM信號，以控制連接在梯度功率放大器的輸出端的梯度線圈中的梯度電流。

磁共振成像系統(tǒng)為了得到更清晰的圖像，需要更大功率的梯度功率放大器；目前通常采用兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器并聯(lián)的方式來提供更大功率。相關(guān)技術(shù)中的梯度功率放大器系統(tǒng)的并聯(lián)控制方法應(yīng)用到兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器并聯(lián)的場景中時，如果不在各個梯度功率放大器之間采用耦合器隔離，則會導(dǎo)致各個梯度功率放大器產(chǎn)生發(fā)散震蕩，觸發(fā)梯度功率放大器的保護(hù)功能，甚至導(dǎo)致梯度功率放大器燒毀。因此，相關(guān)技術(shù)中的兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器的并聯(lián)必須采用耦合器隔離。圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的兩臺梯度功率放大器并聯(lián)的電路原理圖，如圖2所示，相關(guān)技術(shù)中常用的耦合器為均流電抗器。其中V_PWM為梯度功率放大器的輸出電壓，L_f和C_f構(gòu)成輸出濾波器，C_grd為穿墻濾波器電容，L_coil和R_coil分別為梯度線圈的等效電感和等效電阻。M為均流電抗器的互感系數(shù)。在理想情況下，均流電抗器的差模電感為0，因而不影響梯度爬升率；共模電感用以抑制兩臺梯度功率放大器之間的環(huán)流。

然而，相關(guān)技術(shù)中既要起到隔離作用，又要維持足夠的帶寬，所使用的均流電抗器的感值與梯度線圈的最大感值相當(dāng)甚至更大。

因此，相關(guān)技術(shù)中采用均流電抗器并聯(lián)兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器需要占用大量空間，且需投入大量的硬件成本。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例提供了一種梯度功率放大器系統(tǒng)、梯度功率放大器系統(tǒng)的并聯(lián)控制方法，以至少解決相關(guān)技術(shù)中采用大感值的均流電抗器并聯(lián)兩臺或兩臺以上的梯度功率放大器導(dǎo)致的硬件成本升高的問題。

第一方面，本申請實(shí)施例提供了一種梯度功率放大器系統(tǒng)的并聯(lián)控制方法，所述梯度功率放大器系統(tǒng)包括并聯(lián)的n臺梯度功率放大器，所述方法包括：獲取所述梯度功率放大器系統(tǒng)的總輸出電流參數(shù)；根據(jù)所述梯度功率放大器系統(tǒng)的目標(biāo)總輸出電流參數(shù)與所述總輸出電流參數(shù)的第一差值，控制所述n臺梯度功率放大器中的m臺梯度功率放大器的輸出電流；其中n≥2，1≤m≤n。