[发明专利]梯度功率放大器系统及其并联控制方法

说明书

本申请涉及一种梯度功率放大器系统及其并联控制方法。其中，该梯度功率放大器系统的并联控制方法包括：根据梯度功率放大器系统的目标总输出电流参数与总输出电流参数的第一差值，控制n台梯度功率放大器中的m台梯度功率放大器的输出电流的方式，其中n≥2，1≤m≤n；以及根据当前输出电流参数与n台梯度功率放大器的平均输出电流参数的第二差值，对至少一台梯度功率放大器的输出电流进行均流控制。通过本申请，解决了相关技术中采用大感值的均流电抗器并联两台或两台以上的梯度功率放大器导致的硬件成本升高的问题，降低了并联的两台或两台以上的梯度功率放大器对耦合器的要求。

技术领域

本申请涉及梯度功率放大器领域，特别是涉及一种梯度功率放大器系统和梯度功率放大器系统的并联控制方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)是利用生物体磁性核在磁场中的共振特性进行成像的影像技术。它具有无电离辐射、无损伤、高分辨率、高对比度、多参数成像以及任意方向截面成像等特点，在医疗成像领域得到了广泛应用。梯度功率放大器(Gradient Power Amplifier，简称为GPA)是核磁共振成像系统的重要组成部分，它负责放大前级控制系统发出的参考信号，驱动后级梯度线圈，在成像空间中产生线性变化的梯度磁场，用于实现片选、频率编码和相位编码等功能。

图1是根据相关技术的梯度功率放大器系统的并联控制方法的控制原理图。如图1所示，梯度功率放大器的控制器包括：前馈控制器11，低通滤波器12、PI控制器13、延时器14和斩波移相脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称为PWM)信号生成器15，其中，梯度功率放大器可以具有输入信号16，相关技术中通常采用梯度功率放大器的输出电流作为反馈信号17。输入信号16和反馈信号17经过控制、放大处理后，可以向梯度功率放大器的功率电路输出PWM信号，以控制连接在梯度功率放大器的输出端的梯度线圈中的梯度电流。

磁共振成像系统为了得到更清晰的图像，需要更大功率的梯度功率放大器；目前通常采用两台或两台以上的梯度功率放大器并联的方式来提供更大功率。相关技术中的梯度功率放大器系统的并联控制方法应用到两台或两台以上的梯度功率放大器并联的场景中时，如果不在各个梯度功率放大器之间采用耦合器隔离，则会导致各个梯度功率放大器产生发散震荡，触发梯度功率放大器的保护功能，甚至导致梯度功率放大器烧毁。因此，相关技术中的两台或两台以上的梯度功率放大器的并联必须采用耦合器隔离。图2是根据相关技术的两台梯度功率放大器并联的电路原理图，如图2所示，相关技术中常用的耦合器为均流电抗器。其中V_PWM为梯度功率放大器的输出电压，L_f和C_f构成输出滤波器，C_grd为穿墙滤波器电容，L_coil和R_coil分别为梯度线圈的等效电感和等效电阻。M为均流电抗器的互感系数。在理想情况下，均流电抗器的差模电感为0，因而不影响梯度爬升率；共模电感用以抑制两台梯度功率放大器之间的环流。

然而，相关技术中既要起到隔离作用，又要维持足够的带宽，所使用的均流电抗器的感值与梯度线圈的最大感值相当甚至更大。

因此，相关技术中采用均流电抗器并联两台或两台以上的梯度功率放大器需要占用大量空间，且需投入大量的硬件成本。

发明内容

本申请实施例提供了一种梯度功率放大器系统、梯度功率放大器系统的并联控制方法，以至少解决相关技术中采用大感值的均流电抗器并联两台或两台以上的梯度功率放大器导致的硬件成本升高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种梯度功率放大器系统的并联控制方法，所述梯度功率放大器系统包括并联的n台梯度功率放大器，所述方法包括：获取所述梯度功率放大器系统的总输出电流参数；根据所述梯度功率放大器系统的目标总输出电流参数与所述总输出电流参数的第一差值，控制所述n台梯度功率放大器中的m台梯度功率放大器的输出电流；其中n≥2，1≤m≤n。