用于為mri梯度線圈供電的電源轉換器以及操作電源轉換器的方法
【專利摘要】一種用于為磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈(22)供電的電源轉換器，包括：多個基本上相同的開關單元(14、16、18)，每個開關單元(14、16、18)具有多個開關構件(52)，所述多個開關構件(52)被提供為在導通狀態(tài)配置和基本上非導通狀態(tài)配置之間切換，并且所述開關單元(14、16、18)被提供為以至少基礎開關頻率fSW并且以相對于彼此的預定時間關系切換；脈沖控制單元(20)，其被提供為通過將開關脈沖提供給所述開關單元(14、16、18)的所述開關構件(52)來控制所述開關單元(14、16、18)的開關的所述預定時間關系，其中，所述脈沖控制單元(20)被提供為依據(jù)至少一個電學量來確定針對所述開關單元(14、16、18)的切換的所述預定時間關系的校正，所述至少一個電學量每個為所述多個開關單元(14、16、18)中的每個的電學量，并且所述脈沖控制單元(20)被提供為根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)所述預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量在基礎開關頻率fSW基本上具有零幅值；以及一種操作電源轉換器以補償電感不對稱性的方法，所述電源轉換器特別地用于為磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈(22)供電。
【專利說明】用于為MRI梯度線圈供電的電源轉換器以及操作電源轉換器的方法

【技術領域】
[0001]本申請涉及用于為磁共振(MR)檢查系統(tǒng)的梯度線圈供電的電源轉換器以及操作電源轉換器以補償電感不對稱性的方法。

【背景技術】
[0002]在電源轉換器領域中，已知的是采用允許電流的不同方向的配置在開關單元中的半導體開關。半導體開關由以可變占空比進行脈沖寬度調(diào)制的基礎開關頻率的開關脈沖控制。
[0003]在許多類型的電源轉換器中，期望獲得盡可能高的有效的脈沖寬度調(diào)制(PWM)頻率。這樣的高頻率總體上有利于獲得高反應速度(高帶寬)以及準確的信號構造。另外，這樣的高頻率能夠造成更小的電感和電容存儲元件，從而減小系統(tǒng)尺寸、重量以及成本。
[0004]實際半導體電源開關具有針對每個開關事件的特定能量損耗的特征。該能量損耗取決于所使用的技術和材料(金屬氧化物半導體(MOS)、雙極型晶體管；硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN))、設備的額定電壓以及電路狀態(tài)；S卩，在開關事件前和后緊接施加的電壓和電流。由于該能量損耗，半導體電源開關僅能夠被理智地使用截至特定開關頻率。對于可關斷晶閘管(GTO)，該頻率通常為幾百赫茲(Hz)，對于中壓的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為幾kHz，并且對于中壓MOS場效應晶體管(MOSFET)為幾十到幾百kHz。這些不意味著是絕對數(shù)值。然而，超過標示級別的頻率導致設備中的耗散增加，從而降低電路效率，以及進入不可工作的電路的極限。
[0005]交錯多級電路提供了解決該設計問題的方法。在這種電路中，多個基本上相同的開關單元被并行和/或串行操作。單個開關單元被以相對于彼此的Tsw/N的時間偏移操作，其中Tsw是單個開關單元的開關周期時間，并且N是單元的數(shù)量。從而，顯然的開關頻率增加了 N倍。每個單個開關單元以適度的開關頻率操作并處理總功率的1/N，這允許模塊化設計。
[0006]術語“交錯”常用于并行操作的開關單元，S卩，系統(tǒng)的輸出電流是單個開關單元的電流的N倍，然而，電壓對于系統(tǒng)與開關單元而言是相同的。“多級”被用于使用單元電壓的求和的系統(tǒng)，即，系統(tǒng)的輸出電壓是N倍大于單個單元的輸出電壓，但是開關單元電流是相等的。在圖1中示出了兩種電路拓撲結構的范例。
[0007]交錯電源轉換器的校正操作很大程度上取決于開關單元的對稱性。這樣，每單元的電感量對于獲得理論上可能的功能是至關重要的。該電感量取決于分立的電感器的電學性質(zhì)，所述電感量通常表現(xiàn)出在它們的正常值周圍5%到10%的公差。另外，由于電路幾何結構，諸如連接導線和匯流條的額外的電感量被引入到電路中，在大多數(shù)情況下不能在經(jīng)濟上合理的努力中使得這些額外的電感量在單元之間完全相等。
[0008]因此，對于高N值以合理的成本開發(fā)交錯概念的全部潛能是不可能的。因此，需要克服由電路容差造成的不對稱性的方法。在現(xiàn)有技術[I]下，已經(jīng)建議基于紋波電流的幅值來選擇激發(fā)開關單元的順序。該方法造成基礎開關頻率的一些抑制，但總體上沒有造成基礎開關頻率的完全湮沒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的一個目的是提供具有對源于電源轉換器固有的公差的電源轉換器輸出的基礎開關頻率部件的改進的補償?shù)碾娫崔D換器。
[0010]在本發(fā)明的一個方面中，該目的由用于為磁共振(MR)檢查系統(tǒng)的梯度線圈供電的電源轉換器完成，所述電源轉換器包括:
[0011]多個基本上相同的開關單元，每個開關單元具有多個開關構件，所述多個開關構件被提供為在導通狀態(tài)配置與基本上非導通狀態(tài)配置之間切換，并且所述開關單元被提供為以至少基礎開關頻率并且以相對于彼此的預定時間關系切換；
[0012]脈沖控制單元，其被提供為通過將開關脈沖提供給開關單元的開關構件來控制開關單兀的切換的預定時間關系；
[0013]其中，所述脈沖控制單元被提供為依據(jù)至少一個電學量來確定針對所述開關單元的切換的所述預定時間關系的校正，所述至少一個電學量每個是所述多個開關單元中的每個的電學量，并且所述脈沖控制單元被提供為根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量基本上在基礎開關頻率具有零幅值。
[0014]在本申請中使用的詞組“電學量”應當被理解為具體包括電流、電壓以及電阻。其還可以包括電流在特定頻率或在各種頻率的分量或電壓或電阻在特定頻率或在各種頻率的分量，其中，“頻率”可以包括頻帶內(nèi)的離散頻率以及中心頻率。在該申請中使用的詞組“基本上零幅值”應當被具體地理解為幅值相比于所述量在不同頻率處的最大幅值小了至少20的因數(shù)，優(yōu)選地至少50的因數(shù)。
[0015]為說明本發(fā)明的優(yōu)勢，以用于為磁共振(MR)檢查系統(tǒng)的梯度線圈供電的電源轉換器的應用作為范例。在這樣的系統(tǒng)中，尤其梯度電流紋波的積分對于圖像質(zhì)量是最重要的。積分標準對于諸如上述提到的基礎開關頻率十分敏感。在最新的用于MR梯度線圈的電源轉換器中，開關電源轉換器的輸出電壓在被應用到梯度線圈之前通過非耗散LC濾波器，如圖1中所示。LC濾波器和梯度線圈的組合充當三階濾波器。對于開關單元電流的加和中的紋波，濾波動作的有效階數(shù)比所述三階濾波器小一，即，凈濾波器是二階的。積分標準能夠被理解為額外的濾波動作。因此，組合的操作充當三階濾波器，以有效地抑制較高的諧波，但是對于較低的諧波不太有效。
[0016]作為范例，考慮這樣一種情況，其中5kHz的輸出濾波器的截止頻率位于遠低于1kHz的電源半導體的基礎開關頻率。這里，所有譜成分，包括基礎開關頻率，將由在波特圖中具有-3的斜率的一部分濾波特性處理，如圖5中所示。
[0017]基礎頻率的衰減被標記為A(在該范例中，A等于0.24254)，第二諧頻的衰減將會是A/23 = A/8。對于第三諧頻，衰減將會是A/33 = A/27。換言之，具有只有第三諧頻的幅值的第二十七分之一的幅值的基礎頻率，對于圖像質(zhì)量將具有可比較的影響。對于不同的濾波器設置，數(shù)值結果可能有些不同，但是在大多數(shù)實際情況下，基礎頻率的甚至小部分的消除都將會對于圖像質(zhì)量具有顯著的有益的影響。
[0018]在本發(fā)明的另一方面中，基本相同的開關單元被并聯(lián)并且建立用于連接負載的公共輸出端口。可以有利地使用具有交錯開關單元的電源作為用于為負載供電的電流源。
[0019]在本發(fā)明的又另一方面中，所述基本相同的開關單元被串聯(lián)并且建立用于連接負載的公共輸出端口。具有交錯開關單元的電源可以被有利地用作用于為負載供電的電壓源。
[0020]在優(yōu)選實施例中，基本相同的開關單元的數(shù)量是三個。在這種情況下，針對開關單元的切換的預定時間關系的校正可以用數(shù)學上閉合的解表示，使得其能夠由脈沖控制單元在計算中容易地獲得。
[0021]在本發(fā)明的另一方面中，所述基本相同的開關單元被設計為H橋，每個包括作為開關構件的半導體開關以及至少一個電感器。因此，電源轉換器可以為負載供電，具體而言，諸如梯度線圈的電感負載，使得在電源轉換器輸出端提供的電流可以流向任意期望方向。
[0022]本發(fā)明的另一目的是提供磁共振(MR)檢查系統(tǒng)的梯度線圈單元，其包括如本文描述的電源轉換器的至少一個實施例以及至少一個梯度線圈。通過該梯度線圈單元，梯度線圈可以被實現(xiàn)為避免編碼錯誤并因此避免由于低信噪比引起的圖像偽影，從而提供MR檢查系統(tǒng)的磁共振信號的可靠的且無錯誤的空間編碼。
[0023]在另一方面中，本發(fā)明涉及操作電源轉換器的方法，所述電源轉換器特別地用于為磁共振(MR)檢查系統(tǒng)的梯度線圈供電，所述電源轉換器包括:多個基本上相同的開關單元，每個開關單元具有多個開關構件，所述多個開關構件被提供為在導通狀態(tài)配置與基本上非導通隔離狀態(tài)配置之間切換，并且所述開關單元被提供為以至少基礎開關頻率并且以相對于彼此的預定時間關系切換；以及脈沖控制單元，其被提供為通過將開關脈沖提供給開關單元的開關構件來控制開關單元的切換的預定時間關系，所述方法包括以下步驟:
[0024]-確定至少一個電學量，所述至少一個電學量每個是多個開關單元中的每個的電學量；
[0025]-依據(jù)多個開關單元中的每個的至少一個電學量來確定針對開關單元的切換的預定時間關系的校正，其中，所述電學量能被單獨地分配給所述開關單元，
[0026]-根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)提供給開關單元的開關構件的開關脈沖的預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量基本上在基礎開關頻率具有零幅值。
[0027]在又另一方面中，本發(fā)明涉及被提供為控制電源轉換器的開關單元的切換的預定時間關系的軟件模塊，所述電源轉換器特別地被提供用于為磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈供電。電源轉換器包括脈沖控制單元，所述脈沖控制單元被提供為通過將開關脈沖提供給開關單元的開關構件來控制在導通狀態(tài)配置與基本上非導通狀態(tài)配置之間切換開關單元的預定時間關系，并且所述開關單元被提供為以至少基礎開關頻率fSW切換，從而實現(xiàn)以上描述的方法，其中，所述方法的步驟被轉換成程序代碼，所述程序代碼能夠被實現(xiàn)在電源轉換器的脈沖控制單元中或能由電源轉換器的脈沖控制單元執(zhí)行。
[0028][I]0.Garcia, A.de Castro, P.Zumelis, J.A.Cob1s.Digital-Control-BasedSolut1n to the effect of non-1dealities of the inductors in multiphaseconverters.1EEE Trans, on Power Electronics,第 22 卷，第 66 號(2007 年 11 月)，第2155-2163 頁.

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面從將是顯而易見的，并且將參考下文描述的實施例來闡述本發(fā)明的這些和其他方面。這種實施例未必需要代表本發(fā)明的全部范圍，而是因此作為對權利要求書以及本文做出的參考以用于解釋本發(fā)明的范圍。
[0030]在附圖中:
[0031]圖1a和Ib示出了根據(jù)本發(fā)明的以交錯(Fig.la)和多級(Fig.lb)轉換器配置的梯度線圈單元的實施例，
[0032]圖2圖示了針對理想對稱配置的圖1的交錯的電源轉換器的輸出量，
[0033]圖3圖不了針對沒有施加校正的非對稱配置的如圖2中的輸出量，
[0034]圖4圖示了圖2和3的交錯的電源轉換器輸出量的頻譜，
[0035]圖5描繪了通常在MRI檢查系統(tǒng)的梯度線圈單元中使用的電濾波器的頻率響應，
[0036]圖6圖不了根據(jù)本發(fā)明的在應用校正后的針對非對稱配置的如圖3中的輸出量，
[0037]圖7圖示了圖6的交錯的電源轉換器輸出量的頻譜，
[0038]圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的針對三重交錯的轉換器配置的矢量圖中的校正，
[0039]圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的針對四重交錯的轉換器配置的矢量圖中的另一校正，
[0040]圖10圖示了圖9的四重交錯的電源轉換器輸出量的頻譜，并且
[0041]圖11描繪了根據(jù)本發(fā)明在時間域中應用所述方法之前和之后的電源轉換器的總電流。
[0042]附圖標記列表
[0043]10交錯配置
[0044]12多級配置
[0045]14開關單元
[0046]16開關單元
[0047]18開關單元
[0048]20脈沖控制單元
[0049]22梯度線圈
[0050]24輸出端口
[0051]26輸出端口
[0052]28輸出線(交錯)
[0053]30輸出線(多級)
[0054]32電感器
[0055]34輸出線電流
[0056]36輸出電流
[0057]38軟件模塊
[0058]40三角形
[0059]42 梯形
[0060]44開關單元
[0061]46開關單元
[0062]48開關單元
[0063]50加和電流
[0064]52開關構件
[0065]fsw基礎開關頻率

【具體實施方式】
[0066]圖1a和Ib示出了根據(jù)本發(fā)明的梯度線圈單元的實施例。梯度線圈單元分別包括交錯配置10的一個電源轉換器(圖1a)和多級配置12的另一電源轉換器(圖1b)。在后文中，在對實施例的描述中將使用交錯配置10，但是本發(fā)明還能夠適用于多級配置的電源轉換器12。
[0067]電源轉換器包括三個基本相同的開關單元14、16、18，所述開關單元被設計為具有由半導體開關、反向并聯(lián)二極管、電感器32以及濾波器形成的四個開關構件52的H橋，如由本領域技術人員通常己知。開關構件52被提供為在導通狀態(tài)配置與基本非導通狀態(tài)配置之間切換，并且開關單元14、16、18被提供為以至少基礎開關頻率fsw并且以相對于彼此的預定時間關系切換。電源轉換器包括脈沖控制單元20，脈沖控制單元20被提供為通過將開關脈沖提供給開關單元14、16、18的開關構件52來控制開關單元14、16、18的切換的預定時間關系。為清晰起見，僅在圖1處示意出從脈沖控制單元20輸送開關脈沖到半導體開關所需的線。
[0068]半導體開關在圖1中作為IGBT示出，但是可以總體上被設計為M0SFET，或者看起來適于本領域技術人員的任何其他半導體開關。
[0069]電源轉換器被提供用于為沒有進一步詳細示出的為磁共振(MR)檢查系統(tǒng)的部分的梯度線圈單元的梯度線圈22供電。梯度線圈22以其兩端被連接到電源轉換器輸出端口
24、26，電源轉換器輸出端口 24、26由連接H橋的每個載有單個輸出線電流34的三個輸出線28的兩個結點構成，使得流過梯度線圈22的總電流36是H橋輸出線電流34的經(jīng)低通濾波的疊加。
[0070]在電源轉換器的現(xiàn)有技術中，開關單元14、16、18的切換的預定時間關系被設計使得在由H橋輸出線28中的輸出線電流34給出的開關單元14、16、18的每個的電學量之間存在相移，相移為360度的整分數(shù)。對于在圖1中示出的三重交錯轉換器配置，相移將是360/3 度=120 度。
[0071]在電源轉換器的交錯配置10中，三個基本相同的開關單元14、16、18被并行連接并且將輸出端建立為公共輸出端口 24、26以用于連接梯度線圈22。
[0072]在電源轉換器的多級配置12中，三個基本相同的開關單元44、46、48被串行連接并且將輸出端建立為公共輸出端口 24.、26.以用于通過使用H橋的輸出線30在串行配置的末端處連接負載。
[0073]圖2圖示了在假定理想對稱配置的情況下由圖1的交錯電源轉換器的H橋輸出線電流34給出的開關單元14、16、18的每個的輸出量；即，三個開關單元14、16、18具有相同的電學性質(zhì)并且，具體而言，各電感器32具有相同的電感值。圖2的上面部分示出了單個輸出線電流34，圖2的下面部分示出了作為三個輸出線電流34的疊加的加和電流50。開關單元14、16、18被以1kHz的基礎開關頻率fsw(等同于0.1ms的周期長度)并以20%的占空比和120度的相移切換。因此，加和電流50示出了 30kHz的最低頻率成分(圖4)。
[0074]圖3是示出了除了電感器32的電感值中的±10%的變化之外具有相同的開關單元14、16、18的電源轉換器的配置。開關單元電感器32的不等性導致每個開關單元14、16、18的不同的電流紋波幅值，并從而導致加和電流50 ?的基礎開關頻率fsw(第一諧波)的不完整消除。在圖3中清晰可見在開關單元輸出線電流34.之間的差異。
[0075]比在時域中的展示更能說明問題的關于對稱的與非對稱的配置之間的差異是針對這兩個配置的電源轉換器加和電流50、50.的頻譜，如圖4中所示。
[0076]加和電流50在1kHz的基礎開關頻率的分量在理想對稱配置中不存在(圖4的上面部分)，然而在不等電感器32的情況下的加和電流50.的頻譜中清晰可見(圖4的下面部分)。在典型的電源轉換器中，基礎開關頻率fsw在某些情況下能夠變得被放大，導致更差的信號質(zhì)量和潛在的不穩(wěn)定性。為了防止這種情況發(fā)生，根據(jù)電源轉換器的操作的現(xiàn)有技術，電源轉換器將需要以減少的控制帶寬和/或降低的系統(tǒng)質(zhì)量被操作，破壞了起初應用交錯所尋求的優(yōu)點。
[0077]根據(jù)本發(fā)明，然而，脈沖控制單元20被提供為依據(jù)至少一個電學量來確定針對由120度的相移給出的開關單元14、16、18的切換的預定時間關系的校正，所述至少一個電學量每個是開關單元14、16、18中的每個的電學量。這些電學量例如可以是單個開關單元14、16,18的電感器32的電感值或者可以使用任何可用的方法測得的三個開關單元輸出線電流34的紋波幅值。
[0078]根據(jù)本發(fā)明，脈沖控制單元20還被提供為根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量，例如在這個實施例中的加和電流50..,基本上在基礎開關頻率fsw具有零幅值。
[0079]為此，脈沖控制單元20包括軟件模塊38(圖1)，其中，根據(jù)本發(fā)明所述的方法被轉換成程序代碼，所述程序代碼能被實現(xiàn)在脈沖控制單元20中并能由脈沖控制單元20執(zhí)行。軟件模塊38駐留于脈沖控制單元20內(nèi)。一般地說，軟件模塊38還可以駐留于作為MRI檢查系統(tǒng)的部分的其他任何控制單元中并可以由作為MRI檢查系統(tǒng)的部分的其他任何控制單元執(zhí)行，并且數(shù)據(jù)通信器件可以被建立在脈沖控制單元20與可以駐留軟件模塊38的控制單元之間。
[0080]在圖6中示出了將所述方法適用于圖3中給出的非對稱配置的結果。再次地，圖7中的譜圖，具體而言，相較于圖4的下面部分，更清晰地示出了加和電流50.在基礎開關頻率fsw的分量已經(jīng)被調(diào)節(jié)為基本零值。圖7清晰地示出了在基礎開關頻率fsw的分量已經(jīng)被完全消除，在這個范例中以其他諧頻的適度增加為代價。對于諧頻是經(jīng)頻率加權的那些情況，如以上針對梯度線圈應用討論的，凈信號質(zhì)量能夠被極大地改進。為說明這一點，針對兩種加權方法表示含有校正的諧頻(圖7)和不含校正的諧頻(圖4)。所述兩種加權方法為:常用的RMS (均方根)電流紋波水平，表示從17.22A到17.05A的減少，以及如將被適用于MRI檢查系統(tǒng)的頻率加權的度量，表示從0.296減少到0.112 ;8卩，幾乎三的因子。
[0081]為了消除加和電流50.中的在基礎開關頻率fsw的電學量，單個開關單元輸出線電流34的幅值的矢量和需要加起來為零。利用給出的單個開關單元輸出線電流34的相對幅值，這能夠通過構建閉合的三角形并以三角形的邊的長度等于單個開關單元輸出線電流34的幅值來完成。
[0082]對于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的開關脈沖的特定占空比，假定對于所有三個開關單元14、16、18其相等，單元輸出線電流34在基礎開關頻率fsw的幅值到在基礎開關頻率fsw的其峰到峰電流紋波的比率是固定數(shù)值。由于該固定比率，從矢量和中得出的三角形將與能夠從紋波的幅值中構建的另一三角形40具有相同的形狀，從而避免了傅里葉分析，并因此更易于實施。
[0083]這樣構建的三角形40的外角直接表示三個開關單元14、16、18之間的相對相移(圖8)。圖8的左部分表示針對對稱配置構建的三角形40:獲得的三角形40是等邊的，并且所有外角等于120度，或者2./3弧度。對于具有一個輸出線電流34的幅值比平均值大10%并且其他兩個的幅值比平均值低5%的配置，得出具有125.38度、109.25度和125.38度的外角的等腰三角形40.(圖8的中間部分；示出的角度值化為整數(shù))。對于又另一種情況，其中一個輸出線電流34的幅值比平均值小5%并且另一輸出線電流34的幅值比平均值高5%，得出具有120.25度、114.90度和124.85度的外角的三角形40..(圖8的右邊部分)。因為三角形由所有邊的長度毫無疑義地確定，所以總是存在使矢量和接近于三角形的唯一的解。通過這樣做，總是能夠通過調(diào)節(jié)外角(即，相移)來使三個開關單元電流紋波在基礎開關頻率fsw的矢量和等于零。
[0084]對于基本相同的開關單元14、16、18的數(shù)量超過三個的情況，根據(jù)本發(fā)明的方法仍然有效，但是對于這些情況能夠使用現(xiàn)存的額外的自由度以消除所選擇的另外的諧頻。
[0085]例如，考慮具有四個開關單元14、16、18的配置。該配置除了添加了另一開關單元14、16、18與具有三個開關單元14、16、18的配置相同，使得對該配置的說明不提供另外的信息并為簡單起見因此被省略。一個輸出線電流34的幅值比其他三個大10%。在圖9中示出了本發(fā)明的方法的應用結果。在該特殊情況下，等腰三角形42顯然地是最對稱的結構。仔細檢查該結構顯示三角形42的底的外角被給定為arccOS(0.05) = 87.1度。盡管本方法發(fā)現(xiàn)的外角僅稍微不同于其中所有外角等于90度的對稱配置的外角，但是對于加和電流50在基礎開關頻率fsw的幅值的影響是大的，如能夠從圖10中得出的。
[0086]圖10以示范性方式示出了針對0.3的占空比和1kHz的基礎開關頻率fsw的譜圖。最上面的圖形適用于具有相等開關單元輸出線電流紋波的開關單元14、16、18的對稱配置，其中僅存在編號為4的整數(shù)倍的諧波。在中間的圖形中，輸出線電流紋波幅值中的一個已經(jīng)被增加10%，導致使得頻譜中在基礎開關頻率fsw出現(xiàn)顯著的幅值部分。在下面的圖像中，已經(jīng)應用了根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)預定時間關系的方法。這里，在基礎開關頻率fsw的幅值消失了，以在第三、第五以及更高諧頻中的輕微升高為代價。最終，在圖11中，針對以上描述的三個配置的開關單元輸出線電流34的加和電流50、50.、50.?被示出在時域中。
[0087]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認為是說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領域的技術人員通過研究附圖、說明書和權利要求書，在實踐請求保護的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且，限定詞“一”或“一個”不排除多個。盡管在互不相同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這并不表示不能有利地使用這些措施的組合。權利要求中的任何附圖標記都不應被解釋為對范圍的限制。
【權利要求】
1.一種用于為磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈(22)供電的電源轉換器，包括: 多個基本相同的開關單元(14、16、18)，每個開關單元(14、16、18)具有多個開關構件(52)，所述多個開關構件(52)被提供為在導通狀態(tài)配置與基本非導通狀態(tài)配置之間切換，并且所述開關單元(14、16、18)被提供為以至少一個基礎開關頻率fSW并且以相對于彼此的預定時間關系切換； 脈沖控制單元(20)，其被提供為通過將開關脈沖提供給所述開關單元(14、16、18)的所述開關構件(52)來控制所述開關單元(14、16、18)的切換的所述預定時間關系； 其中，所述脈沖控制單元(20)被提供為依據(jù)至少一個電學量來確定針對所述開關單元(14、16、18)的所述切換的所述預定時間關系的校正，所述至少一個電學量每個是所述多個開關單元(14、16、18)中的每個的電學量，并且所述脈沖控制單元(20)被提供為根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)所述預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量基本上在所述基礎開關頻率fSW具有零幅值。
2.如權利要求1所述的電源轉換器，其中，所述基本相同的開關單元(14、16、18)被并聯(lián)并建立用于連接負載的公共輸出端口(24、26)。
3.如權利要求1所述的電源轉換器，其中，所述基本相同的開關單元(14、16、18)被串聯(lián)并建立用于連接負載的公共輸出端口(24、26)。
4.如前述權利要求中的一項所述的電源轉換器，其中，基本相同的開關單元(14、16、18)的數(shù)量為三個。
5.如前述權利要求中的任一項所述的電源轉換器，其中，所述基本相同的開關單元(14、16、18)被設計為H橋，所述H橋每個包括作為開關構件(52)的半導體開關以及至少一個電感器(32)。
6.一種磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈單元,包括如前述權利要求中的任一項所述的至少一個電源轉換器以及至少一個梯度線圈(22)。
7.如權利要求6所述的梯度線圈，還包括軟件模塊(38)，所述軟件模塊(38)駐留于所述脈沖控制單元(20)內(nèi)并且能由所述脈沖控制單元(20)執(zhí)行，并且所述軟件模塊(38)表示如權利要求8所述的方法。
8.一種操作電源轉換器的方法，所述電源轉換器特別地用于為磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈(22)供電，所述電源轉換器包括:多個基本相同的開關單元(14、16、18)，每個開關單元(14、16、18)具有多個開關構件(52)，所述多個開關構件(52)被提供為在導通狀態(tài)配置與基本非導通狀態(tài)配置之間切換，并且所述開關單元(14、16、18)被提供為以至少一個基礎開關頻率fSW并且以相對于彼此的預定時間關系切換；以及脈沖控制單元(20)，其被提供為通過將開關脈沖提供給所述開關單元(14、16、18)的所述開關構件(52)來控制所述開關單元(14、16、18)的切換的所述預定時間關系，所述方法包括以下步驟: -確定至少一個電學量，所述至少一個電學量每個是所述多個開關單元(14、16、18)中的每個的電學量； -依據(jù)所述多個開關單元(14、16、18)中的每個的所述電學量來確定針對所述開關單元(14、16、18)的所述切換的所述預定時間關系的校正，其中，所述電學量能被單獨地分配給所述開關單元(14、16、18)； -根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)提供給所述開關單元(14、16、18)的所述開關構件(52)的所述開關脈沖的預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量基本上在所述基礎開關頻率fSW具有零幅值。
9.一種被提供為控制電源轉換器的開關單元(14、16、18)的切換的預定時間關系的軟件模塊(38)，所述電源轉換器特別地被提供用于為磁共振檢查系統(tǒng)的梯度線圈(22)供電，所述電源轉換器包括脈沖控制單元(20)，所述脈沖控制單元(20)被提供為通過將開關脈沖提供給所述開關單元(14、16、18)的所述開關構件(52)來控制所述開關單元(14、16、18)的切換的所述預定時間關系，并且所述開關單元(14、16、18)被提供為以至少基礎開關頻率fSW切換，從而執(zhí)行以下步驟: -確定至少一個電學量，所述至少一個電學量每個是多個開關單兀(14、16、18)中的每個的電學量； -依據(jù)所述多個開關單元(14、16、18)中的每個的所述電學量來確定針對所述開關單元(14、16、18)的所述切換的所述預定時間關系的校正，其中，所述電學量能夠被單獨地分配給所述開關單元(14、16、18)； -根據(jù)所確定的校正來調(diào)節(jié)提供給所述開關單元(14、16、18)的所述開關構件(52)的所述開關脈沖的所述預定時間關系，使得電源轉換器輸出的至少一個電學量基本上在所述基礎開關頻率fSW具有零幅值； 其中，所述步驟被轉換成程序代碼，所述程序代碼能夠被實現(xiàn)于所述電源轉換器的所述脈沖控制單元(20)中并且能夠由所述電源轉換器的所述脈沖控制單元(20)執(zhí)行。
【文檔編號】H02M7/493GK104170224SQ201380013933
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權日:2012年3月12日
【發(fā)明者】H·胡伊斯曼, M·L·A·卡里斯 申請人:皇家飛利浦有限公司