MRI系统中梯度放大器的设计PPT.ppt

MRI系统中梯度放大器的设计;第一部分 MRI系统简介;2 MRI 系统的组成： ;结构图： ;磁体系统:提供均匀的稳定的主磁场。 梯度系统：为MRI系统提供线性度满足要求的，可快速开关的梯度场，以便动态地修改主磁场，实现成像体素的空间定位。 射频系统：实施射频激励并接受和处理RF信号。 信号采集和图像重建子系统：对检波后的两路信号分别进行A/D转换，使之成为离散数字信号的过程。这些信号经累加及变换处理后就成为重建图像的原始数据，数据采集和图像重建是MRI中的最后一步。 ;;;第二部分 梯度系统介绍;梯度坐标系： 梯度场的作用：动态的修改主磁场。 梯度场的波形： 梯度场与主磁场的叠加： ;梯度场与主磁场的叠加： 2 梯度线圈： 梯度子系统工作流程： ;3 梯度放大器： 不同的扫描序列对梯度场有不同的要求，而梯度场是由快速变化的梯度电流所产生的，因此对梯度场的控制就是对梯度电流的控制。 梯度放大器是整个梯度控制电路的功率输出级，因此必须具有功率大，开关时间短，输出电流精确和系统可靠等特点，但是受线路分布参数，器件以及线圈感性负载的影响，上述要求实现起来比较困难，因而梯度放大器的设计往往成为梯度子系统的核心。;第三部分 已完成的工作;主要元件参数： 梯度线圈电感：６００ｕｈ 内阻：０．１　ｏｈｍ Ｌ－Ｃ低通滤波器电感：１００ｕｈ 电容：０．２ｕＦ 输入直流电压：２８０Ｖ　 系统带宽：１２Ｋｈｚ　 输入参考信号（方波）频率１Ｋｈｚ　 幅值：２．５Ｖ　 IGBT开关频率：80K ;;控制原理： 当线圈负载中电流经电流传感器检测并缩小一定倍数后小于参考值，IGBT 2,4 导通，1,3 关断，使负载两段承受负电压，电感线圈中电流减小。 反之，IGBT 1,3导通，2，4关断，电流增大。 采用PWM 控制每个周期内的占空比，以调整线圈中电流跟随输入电流。 当误差信号为正铉波时PWM输出脉冲关系如下： 控制器采用PID补偿器，鉴于系统对于响应速度的要求，适当加大D 参数值。 控制部分将最终用Ti公司的 TMS2812 DSP 芯片实现，包括数字PID 控制器，和每一周期的PWM占空比计算 ; PWM(Matlab); PWM (Psim);初步仿真，使用单环控制，并没有加入滤波器的情况下，仿真波形： ;为消除纹波加入滤波器后得到波形： 可见滤波器虽然有效去除纹波，但由于储能原件的加入明显减慢了波形上升和下降的速度。;为此加入控制电压内环反馈，并在内环中加入PI调节，根据输出端电压和电流的关系确定反馈参数电路如图 ;得到的仿真波形： ;当输入正弦参考信号时： ;存在的问题：当输入信号频率升高到12KHZ时，受IGBT 开关频率的限制，电流跟随效果不好。 ;考虑将两个全桥拓扑电路级联使用： ;使用此拓扑的优点： 1 在高电压强电流（1200v，250Arms,600Apk) 的条件下减少每个IGBT的导通时间，从而减小开关损耗。 2 允许运用更为复杂的PWM序列来控制8个IGBT 的导通时间，从而优化控制，更为精确的控制输出电流。 3 通过控制触发序列，增高纹波频率，减小纹波幅度。; 脉冲序列时序基本思想 ;论文 后期工作安排： 完成2812 DSP芯片C语言控制算法的编写， 在CCS中进行仿真，同时继续深入研究级联PWM电路拓扑。2月份之前完成这些工作，之后搭建主电路进行试验，比较两种拓扑结构的性能，选择最终的设计方案，完成设计完成论文的书写。 ; 感谢各位老师莅临指导！