CN103078515A - 谐振电源、变换器控制器、磁共振成像***及控制方法 - Google Patents

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陆熙
施贻蒙
朱鹏程
加伦.莫里斯
胡安.萨贝德
杰弗里.斯劳尼克
韦斯利.史格芬顿
玛格利特.韦扎
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Abstract

本发明揭示一种谐振电源，其包括串联谐振变换器以及变换器控制器。变换器控制器根据检测到的谐振电感电流，谐振电容电压，以及与隔离变压器相关的电压获取代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量的实际轨迹半径信号；根据指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压的直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量的轨迹半径指令信号；根据实际轨迹半径信号和轨迹半径指令信号产生控制信号。本发明还揭示变换器控制器，放大器，磁共振成像***以及相关控制方法。

Description

谐振电源、变换器控制器、磁共振成像***及控制方法
技术领域
本发明涉及谐振电源和开关型变换器，特别涉及一种对串联谐振变换器的控制机制进行改进的***以及相关的控制方法，还涉及基于该谐振电源和放大器的磁共振成像***。
背景技术
作为开关型变换器的一种，串联谐振变换器已在诸如通信，医疗，焊接等工业场合取得一定程度的应用。通常，串联谐振变换器在运作时，可以对从电源输入的电能进行调节转换，并将调节好的电能作用到负载，以供负载使用。该串联谐振变换器一般包括多个配置成半桥型或者全桥型架构的开关器件，该等开关器件在开关信号的作用下被开通或者关断，以执行能量调节变换。传统上，作为控制方式的一种，串联谐振变换器采用频率控制机制来控制串联谐振变换器的运行。也即，作用到开关器件的开关信号的频率相对串联谐振变换器中的振荡电路而言可以调节，以在串联谐振变换器的输出端获得期望的输出电压。然而，变动的开关信号频率会给与串联谐振变换器相关的磁性器件例如变压器以及滤波器等器件的设计带来困难。此外，当输入能量发生波动或者输出负载发生变化时，通过传统的控制机制可能很难获得理想的输出电压。
因此，有必要提供一种***和方法运用改进的控制机制或者算法来解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于上述提及之技术问题，在一些实施方式中，本发明提供一种谐振电源。该谐振电源包括串联谐振变换器以及变换器控制器。该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压。该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器连接于该串联谐振变换器。该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量。该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量。该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，平均值计算单元被用来计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值。轨迹半径计算单元被用来根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，低通滤波器被用来滤除谐振电感电流，谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压中的高频信号，以进一步获得该实际轨迹半径信号的平均值。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，隔离变压器的初级侧电压被作为状态变量之一来计算实际轨迹半径信号的平均值。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，隔离变压器的次级侧电压或者串联谐振变换器的输出电压被作为状态变量之一来计算实际轨迹半径信号的平均值。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，变换器控制器被配置成产生固定频率的控制信号，以用于将该控制信号作用到该串联谐振变换器的开关级。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，该变换器控制器在被配置成运行在电流断续模式。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，该变换器控制器结合电压限制单元来检测该串联谐振变换器的输出电压，并在该检测到的输出电压幅值超过预定的电压阈值时，提供指令信号，以限制该串联谐振变换器的输出电压。
在一些实施方式中，上述提供的谐振电源中，该变换器控制器结合电流限制单元来检测流过谐振电感的谐振电感电流，并在该检测到的谐振电感电流的数值超过预定的电流阈值时，提供指令信号，以限制该谐振电感电流。
在一些实施方式中，本发明还提供第一种变换器控制器，以用于控制串联谐振变换器的运作，其中，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器被设置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量。该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量。该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
在一些实施方式中，本发明还提供第二种变换器控制器，其用于控制串联谐振变换器的运行，其中，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器包括处理模块，其通过检测谐振电感，谐振电容以及隔离变压器的相关状态变量来控制通过串联谐振变换器传递给负载的能量。该串联谐振变换器结合电压限制单元调节串联谐振变换器的输出电压，以抑制输出电压在瞬态事件发生时所产生的电压波动。
在一些实施方式中，本发明还提供第三种变换器控制器，其用于控制串联谐振变换器的运行，其中，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器包括处理模块，其通过检测谐振电感，谐振电容以及隔离变压器的相关状态变量来控制通过串联谐振变换器传递给负载的能量。该串联谐振变换器结合电流限制单元调节流过串联谐振变换器中的振荡电路的电流，以避免大电流问题。
在一些实施方式中，本发明还提供一种控制串联谐振变换器运行的方法，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该方法至少包括如下步骤：根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；以及根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
在一些实施方式中，上述提供的控制串联谐振变换器运行的方法还包括检测该串联谐振变换器的输出电压；以及在该检测到的输出电压幅值超过预定的电压阈值时，提供指令信号，以限制该串联谐振变换器的输出电压。
在一些实施方式中，上述提供的控制串联谐振变换器运行的方法还包括检测流过谐振电感的谐振电感电流；在该检测到的谐振电感电流的数值超过预定的电流阈值时，提供指令信号，以限制该谐振电感电流。
在一些实施方式中，本发明还提供一种用于驱动负载的放大器。该放大器包括直流母线，逆变器以及逆变器控制器。该直流母线用于接收串联谐振变换器提供的直流电压。该逆变器连接于该直流母线，该逆变器被配置成接收该直流母线处的直流电压，并将该直流电压转换成输出电压。该逆变器控制器连接于该逆变器，该逆变器控制器被配置成基于从该直流母线处检测到的直流母线反馈电压，在该逆变器输出处检测到的输出反馈电压，以及参考输出电压产生控制信号，以控制该逆变器的运作。
在一些实施方式中，本发明还提供一种控制放大器运作的方法，该放大器包括直流母线，逆变器以及逆变器控制器，其中，该直流母线用于接收串联谐振变换器提供的直流电压；该逆变器连接于该直流母线，该逆变器被配置成接收该直流母线处的直流电压，并将该直流电压转换成输出电压。该控制方式至少包括如下步骤：基于从该直流母线处检测到的直流母线反馈电压，在该逆变器输出处检测到的输出反馈电压，以及参考输出电压产生控制信号，以控制该逆变器的运作。
在一些实施方式中，本发明还提供一种具有改进的谐振电源的磁共振成像***。该磁共振成像***包括主磁体，梯度线圈，梯度放大器以及谐振电源，其中，该主磁体用于产生主磁场；该梯度线圈用于在选定的梯度轴上将梯度磁场作用到主磁场；该梯度放大器用于驱动该梯度线圈产生该梯度磁场；该谐振电源用于提供电能给该梯度放大器。该谐振电源包括串联谐振变换器以及变换器控制器。该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压。该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器。该变换器控制器连接于该串联谐振变换器。该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量。该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量。该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
在一些实施方式中，本发明提供一种具有改进的梯度放大器的磁共振成像***。该磁共振成像***包括主磁体，梯度线圈以及梯度放大器，其中，该主磁体用于产生主磁场；该梯度线圈用于在选定的梯度轴上将梯度磁场作用到主磁场；该梯度放大器用于驱动该梯度线圈产生该梯度磁场。该梯度放大器包括直流母线，逆变器以及逆变器控制器，其中，该直流母线用于接收串联谐振变换器提供的直流电压；该逆变器连接于该直流母线，该逆变器被配置成接收该直流母线处的直流电压，并将该直流电压转换成输出电压；该逆变器控制器连接于该逆变器，该逆变器控制器被配置成基于从该直流母线处检测到的直流母线反馈电压，在该逆变器输出处检测到的输出反馈电压，以及参考输出电压产生控制信号，以控制该逆变器的运作。
本发明提供的谐振电源，串联谐振变换器，变换器控制器以及相关控制方法，通过改进其控制机制，特别对串联谐振变换器所检测到的状态变量执行平均值计算，得到状态轨迹的平均半径，以控制通过串联谐振变换器传输的能量，使谐振电源稳定运行，进一步，通过执行电压限制机制限制输出电压所遇到的瞬态状况例如过电压状态，还通过执行电流限制机制限制流经谐振电路的电流，以避免大电流问题。此外，本发明提供的放大器例如梯度放大器，在输入电压产生波动时，产生补偿信号，并利用补偿信号控制逆变器的运作，以消除输入电压所产生的波动。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1所示为磁共振成像***子***的一种实施方式的模块示意图。
图2所示为图1所示的谐振电源的一种实施方式的示意图。
图3所示为图1所示的谐振电源的另一种实施方式的示意图。
图4所示为在图2和图3所示的谐振电源中存在的一种实施方式的各种波形之间的时序关系示意图。
图5所示为图2所示的变换器控制器的一种实施方式的详细控制框图。
图6所示为图3所示的变换器控制器的一种实施方式的详细控制框图。
图7所示为图2或者图3所示的变换器控制器的另一种实施方式的详细控制框图。
图8所示为图2或者图3所示的变换器控制器的又一种实施方式的详细控制框图。
图9所示为图1所示的梯度放大器的一种实施方式的示意图。
图10所示为在图9所示的逆变器控制器中执行的一种实施方式的详细控制框图。
图11所示为磁共振成像***的一种实施方式的示意框图。
具体实施方式
本发明揭露的一个或者多个实施方式涉及向负载提供调节电能的电源。更具体而言，该电源为一种串联谐振变换器(series resonant converter)类型的电源，其可以应用在磁共振成像***(magnetic resonance system)中，并被设置成向梯度放大器供电，以使得该梯度放大器可以驱动梯度线圈产生梯度磁场，方便该磁共振成像***进行成像。特别地，该串联谐振变换器使用定频(fixed frequency)控制算法对输入的电能进行调节和变换。在此所谓的“定频控制算法”是指在串联谐振变换器中使用的开关器件，其开关频率即便输入电压发生波动或者调节后的输出电压遭遇瞬态状况时，被维持在恒定的频率值。在一些实施方式中，通过调节驱动开关器件的开关信号之间的相位差或者相位延迟来实现电压的调节控制。为了使得串联谐振变换器能够快速响应负载侧的瞬态状况，该“定频控制算法”具体被设计成两个控制回路。其中第一个控制回路为平均轨迹半径控制回路，第二个控制回路为电压控制回路。该平均轨迹半径控制回路也为控制内环，其可以被设计成具有较大的带宽，以使得该串联谐振变换器可以快速响应负载侧发生的瞬态状况并且可以消除由于输出电压波动而受到的影响。该电压控制回路也为控制外环，其用于根据电压指令信号调节输出电压。在一些实施方式中，可以进一步设置或者可选地设置过电压保护机制或者过电流保护机制以保护该串联谐振变换器所遇到的过电压问题或者过电流问题。可以理解的是，通过设置过电压保护机制或者过电流保护机制，可以在不关闭电源的情况下，给串联谐振变换器的运作提供软保护机制，以使得谐振电源更稳定的工作。此外，本发明揭露的一个或者多个实施方式涉及驱动梯度线圈的梯度放大器。特别地，通过补偿信号来补偿输入电压所产生的电压波动。
以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足***相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路***”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。
首先请参阅图1，图1所示为磁共振成像***中子***20的一种实施方式的模块示意图。在一种实施方式中，该子***20包括谐振电源100，其用于接收从外接电源(图未示出)输入的电能102，并将输入电能102调节变换成输出电能104。该输出电能104被提供给梯度放大器400，以使得该梯度放大器400可以驱动一个或者多个梯度线圈600(例如，三个轴向上的梯度线圈)产生梯度磁场602，以方便该磁共振成像***进行成像。在一种实施方式中，该谐振电源100包括串联谐振变换器，其在运作时可以将直流电压形式的未处理输入电能102调节变换成处理后的直流电压形式的输出电能104。需要指出的是，从本领域或者相关领域普通技术人员的角度来看，图1仅仅概括性地描述了该谐振电源100一种应用，以向***中的一个或者多个元件供电，然而，这样的描述不应当理解为只将本发明限制在磁共振成像***中，实际上，这里描述的谐振电源100可以被合理地应用到其他相关的场合，例如，通信，医疗，以及焊接等等。
请参阅图2，图2所示为图1所示的谐振电源100的一种实施方式的示意图。概括而言，在图2所示的实施方式中，该谐振电源100包括开关级110，谐振电路120，隔离变压器136，输出级130以及变换器控制器140。该开关级110经由两个输入端口105，106接收输入直流电压102，并在变换器控制器140发送的控制信号的作用下，选择性地提供直流电压102给谐振电路120。该隔离变压器136被提供来对谐振电路120与输出级130进行电气隔离。该隔离变压器136包括初级绕组138和次级绕组142。该初级绕组138连接于该谐振电路120，而该次级绕组142连接于该输出级130。该输出级130经由两个输出端口152，154输出调节后的直流电压157，以将其作用到负载156。在一种实施方式中，该负载156为如图1所示的梯度放大器400。
在一种实施方式中，该开关级110被设置成全桥型架构，其包括四个开关元件108，112，114，116和四个二极管118，122，124，126。该四个开关元件108，112，114，116可以是任何合适的固态半导体开关器件，例如，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBTs)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistors，MOSFETs)。每一个二极管118，122，124，126分别以反并联方式与每一个开关元件108，112，114，116相连接。第一开关元件108和第二开关元件112被串接在第一桥臂111中，该第一桥臂111可以被称为滞后桥臂。第三开关元件114和第四开关元件116被串接在第二桥臂121，该第二桥臂121可以被称为超前桥臂。在此所谓的“超前”是指在相应桥臂中的开关元件在一个开关周期内最先改变其开关状态。在此所谓的“滞后”是指在相应桥臂中的开关元件在一个开关周期内相对超前桥臂中的开关元件，经过一定的相位延迟后再改变其开关状态。在一些实施方式中，例如，将结合图2所作详细描述，滞后桥臂111中的两个开关元件108，112以互补的方式运作，也即，当第一开关元件108开通时，该第二开关元件112关断。类似地，超前桥臂121中的两个开关元件114，116也以互补的方式运作。在其他实施方式中，该开关级110也可以采用半桥型架构以及任何其他合适的为本领域普通技术人员所知的拓扑架构。
请继续参阅图2，在一种实施方式中，该谐振电路120连接在第一结点(A)109和第二结点(B)115之间，其中，第一结点109为第一开关元件108和第二开关元件112之间的连接点，第二结点115为第三开关元件114和第四开关元件116之间的连接点。在一种实施方式中，该谐振电路120包括谐振电感132，谐振电容134。该谐振电感132和谐振电容134以串接的方式与隔离变压器136的初级绕组138连接在第一结点109和第二结点115之间。
请继续参阅图2，在一种实施方式中，输出级130包括由二极管器件构成的全桥整流器114，该全桥整流器114连接于该隔离变压器136的次级绕组142。该全桥整流器144被配置成对次级绕组142产生的电压进行整流处理。该输出级130进一步包括与该全桥整流器144并联连接的输出电容146。该输出电容146运作时具有低通滤波器的功能，以滤除经全桥整流器144产生的直流电压中的波动信号。可以理解的是，在其他实施方式中，该输出级130也可以在具体实施时省去该输出电容146。
请继续参阅图2，该变换器控制器140与多个信号探测器或者传感器连接，以用于检测并监控串联谐振变换器100特别是谐振电路120的多个状态变量。该变换器控制器140进一步与开关级110连接，以提供开关信号182，184，186，188给开关级110中的开关元件108，112，114，116，并控制该等开关元件的开关动作。在一种实施方式中，该变换器控制器140通过执行轨迹控制(trajectory control)算法，根据所检测到的状态变量以及指令信号产生该开关信号182，184，186，188。在此所谓的“轨迹控制”是指根据检测的各种状态变量决定串联谐振变换器的瞬时状态。在一种实施方式中，上述的状态变量包括流经谐振电感132的谐振电感电流，在谐振电容134处的谐振电容电压，以及隔离变压器136初级绕组138处的初级电压。该谐振电感电流可以通过电流传感器192来检测，其提供谐振电感电流信号168给变换器控制器140。该谐振电容电压可以通过第一电压传感器194来检测，其提供谐振电容电压信号172给变换器控制器140。该初级电压可以通过第二电压传感器196来检测，其提供初级电压信号174给变换器控制器140。该变换器控制器140进一步接收通过电压传感器158检测到的输出电压反馈信号162以及电压指令信号164以控制串联谐振变换器100的运行，其中，输出电压反馈信号162为作用到负载156的输出电压。
请参阅图3，其所示为图1所示的谐振电源的另一种实施方式的示意图。在此可替换的实施方式中，上述的状态变量包括流经谐振电感132的谐振电感电流，在谐振电容134处的谐振电容电压，以及谐振变换器100的输出电压。图3所示的示意图基本与图2所示的示意图相类似。其中一个不同之处为，图3省去了用于检测隔离变压器136初级绕组138电压的电压传感器196。在此可替换的实施方式中，该变换器控制器140根据检测到的谐振电感电流信号168，谐振电容电压信号172，电压反馈信号162以及电压指令信号164产生分别用于驱动开关元件108，112，114，116的开关信号182，184，186，188。在一种实施方式中，该电压反馈信号162为在负载156处所检测到的电压信号，在其他实施方式中，该电压反馈信号162也可以为在隔离变压器136的次级绕组142处检测到的电压信号。
图4所示为在图2和图3所示的谐振电源中存在的一种实施方式的各种波形之间的时序关系示意图。如图4所示，第一波形182和第二波形184所示为分别驱动在滞后桥臂111中第一开关元件108和第二开关元件112的开关信号波形图。在一种实施方式中，该第一波形182和第二波形184被同步成互补方式动作，也即，当第一波形182为开通状态时，第二波形184为关断状态；而当第一波形182为关断状态时，第二波形184为开通状态。类似地，第三波形186和第四波形188所示为分别驱动超前桥臂121中第三开关元件114和第四开关元件116的开关信号波形图。该第三波形186和第四波形188也以互补方式动作，也即，当第三波形186为开通状态时，第四波形188为关断状态；而当第三波形186为关断状态时，第四波形188为开通状态。特别地，第三波形186和第四波形188相对第一波形182和第二波形184具有可以调节的相位差或者相位延迟193(Alpha)。图4还进一步示出了在第一结点109和第二结点115之间的电压波形图189以及流经谐振电路120中谐振电感132的谐振电流的电流波形图191。在一种实施方式中，如图4所示，第一结点109和第二结点115之间的电压波形189呈现出三个电压值，正值输入电压102，零电压值，负值输入电压102。在一种实施方式中，如图4所示，流经谐振电感132或者谐振电路120的谐振电流以接近正弦的形式在变化，并且运行在电流断续模式。
在一种实施方式中，图2或者图3所示的串联谐振变换器100通过移相方式控制时，具有六个工作模式。请进一步结合参阅2和图3，在第一模式下，第一开关元件108和第四开关元件116处于开通状态，此时，第一结点109和第二结点115之间的电压等于输入直流电压102的正值，流经谐振电感132的谐振电流以接近正弦的方式逐渐增加。当谐振电流增加到最大值时，进入第二模式。在第二模式下，第一开关元件108被关断，而第四开关元件118仍然被维持在开通状态，并且二极管122(D2)处于导通状态，以使得电流在闭合回路中流动。在此第二模式下，第一结点109和第二结点115之间的电压降为零，并且流经谐振电感132的电流以接近正弦的方式下降。在谐振电流降为零以后，该四个开关元件108，112，114，116的开关状态在一定的时间范围内维持不变，以将谐振电流维持为零一段时间，此状态可以被称为第三模式，也即，串联谐振变换器100工作在电流断续模式。此后，串联谐振变换器100进入第四模式。此时，第二开关元件112和第三开关元件114处于开通状态，而第一结点109和第二结点115之间的电压等于输入直流电压102的负值，同时流经谐振电感132的谐振电流以接近正弦的方式在相反的方向逐渐增加。当谐振电流在反方向增加到最大值时，进入第五模式。在第五模式下，第二开关元件112被关断，而第三开关元件114仍然被维持在开通状态，并且二极管124(D3)处于导通状态，以使得电流在闭合回路中流动。在此第五模式下，第一结点109和第二结点115之间的电压降为零，并且流经谐振电感132的电流以接近正弦的方式变化为零。在谐振电流变化为零以后，该四个开关元件108，112，114，116的开关状态在一定的时间范围内维持不变，以将谐振电流维持为零一段时间，此状态可以被称为第六模式，也即，串联谐振变换器100仍然工作在电流断续模式。
图5所示为图2所示的变换器控制器140的一种实施方式的详细控制框图。图5所示的各种功能模块可以通过硬件的形式来实现，也可以通过软件的形式来实现，或者通过硬件结合软件的形式来实现。在实际的应用中，该变换器控制器140可以通过微控制器来执行，也可以通过数字信号处理器(digital signal processor，DSP)来执行。该变换器控制器140可以为比例积分控制器，比例控制器，状态空间控制器，非线性控制器，或者任何其他合适的控制器。基本而言，图5所示的控制框图包括两个控制环路，也即，控制外环210和控制内环220。该控制外环210是一个电压环，其被设计成根据电压指令信号以及反馈电压，调节输出串联谐振变换器100的输出电压或者作用到负载的电压。更具体而言，该变换器控制器140包括求和元件202，该求和元件202被配置成接收谐振变换器100的输出级130的输出电压反馈信号162，并接收指示希望在串联谐振变换器100的输出级130获得的输出电压的电压指令信号204。该求和元件202将该电压指令信号204与该输出电压反馈信号162相减，并得到电压误差信号206。经过相减获得的电压误差信号206被提供给电压调节器208，以用于产生轨迹半径指令信号212，以在稳态运行时将电压误差信号206调节到零。控制内环220为平均轨迹半径控制环路，该控制环路被设计成根据轨迹半径指令信号212调节实际轨迹半径信号。该轨迹半径指令信号212代表期望通过串联谐振变换器100传输给负载的能量。更具体而言，该变换器控制器140包括处理模块252，该处理模块252用于根据检测到的谐振电感电流信号168，谐振电容电压信号232以及初级侧电压信号233计算实际的轨迹半径。
请进一步参阅图5，在一种实施方式中，该处理模块250包括平均值计算单元234以及与该平均值计算单元234相连接的轨迹半径计算单元242。该平均值计算单元234被配置接收谐振电感电流信号168，谐振电容电压信号232以及初级侧电压信号233，并藉此计算接收到的谐振电感电流信号168，谐振电容电压信号232以及初级侧电压信号233的平均值。谐振电容电压232随时间变化的函数可以表述为如下的公式：
V cr ( t ) = ( V dc - V pri ) { 1 - cos ( t L r c r ) } 公式(1)，
在公式(1)中，Vcr(t)为谐振电容电压172，Vdc为输入直流电压102，Vpri为初级侧电压174，Lr为谐振电感132的电感值，cr为谐振电容134的电容值，t为时间。谐振电感电流168随时间变化的函数可以表述为如下的公式：
I Lr ( t ) = ( V dc - V pri ) L r c r sin ( t L r c r ) 公式(2)，
在公式(2)中，ILr(t)为谐振电感电流168，Vdc为输入直流电压102，Vpri为初级侧电压174，Lr为谐振电感132的电感值，cr为谐振电容134的电容值，t为时间。由公式(1)和公式(2)可知，在Vcr-Z0ILr状态平面内，谐振电容电压233和谐振电感电流168之间的函数关系为圆形的轨迹，其中，Z0为谐振电路120的特性阻抗，其可以表述如下：
Z 0 = L r C r 公式(3)，
在公式(3)中，Lr为谐振电感132的电感值，cr为谐振电容134的电容值。
在一种实施方式中，该平均值计算单元234采用低通滤波器来产生接收谐振电感电流信号168，谐振电容电压信号232以及初级侧电压信号233的方均根值(root mean square)。该轨迹半径计算单元242被配置成计算根据谐振电感电流信号168，谐振电容电压信号232以及初级侧电压信号233的方均根值计算实际轨迹半径信号。更具体而言，该轨迹半径计算单元242执行控制算法，计算从在Vcr-Z0ILr状态平面内的坐标点(-Vpri，0)开始的轨迹半径的平方。在一种实施方式中，该实际轨迹半径信号246可以根据如下的公式来计算：
RADIUS2＝(Z0*ILr)2+(VCr+Vpri)2公式(4)，
在公式(4)中，Z0为谐振电感132和谐振电容134的特性阻抗，ILr(t)为谐振电感电流平均值236，Vcr(t)为谐振电容电压平均值238，Vpri为初级侧电压平均值237，RADIUS为状态轨迹半径的平均值。
请继续参阅图5，该变换器控制器140进一步包括第二求和元件214，该第二求和元件214的正输入端接收轨迹半径指令信号212，其负输入端接收实际轨迹半径信号246，并将该接收到的信号相减，得到轨迹半径差值信号216。该轨迹半径误差信号216被提供给轨迹半径调节器218，以用于产生调制指数(modulation index)信号222。在一种实施方式中，该调制指数信号222包括指示作用到超前桥臂121和滞后桥臂111的开关信号之间的相位延迟。该调制指数信号222进一步被提供给信号产生单元224，以产生驱动开关级110中各个开关元件的开关信号。
图6所示为图3所示的变换器控制器140的一种实施方式的详细控制框图。图6所示的控制框图与图5所示的控制框图相类似，其中一个不同之处在于，与图5所示控制框图的使用初级侧电压233计算实际轨迹半径信号246不同，图6所示的控制框图使用串联谐振变换器100的输出级130输出的电压或者作用到负载的电压被检测并用来计算实际轨迹半径信号246。相对应地，该平均值计算单元234对所检测到的输出电压反馈信号162进行处理，以得到输出电压平均值信号239。在一种实施方式中，该实际轨迹半径信号246可以通过如下的公式来计算：
RADIUS 2 = ( Z 0 * I Lr ) 2 + ( V Cr + V load N ) 2 , 针对ILr＞0的情形公式(5)，
RADIUS 2 = ( Z 0 * I Lr ) 2 + ( V Cr - V load N ) 2 , 针对ILr＜0的情形公式(6)，
在公式(5)和公式(6)中，Z0为谐振电感132和谐振电容134的特性阻抗，ILr(t)为谐振电感电流平均值236，Vcr(t)为谐振电容电压238，Vload为输出电压239，N为隔离变压器的匝数比，RADIUS为状态轨迹半径的平均值。
图7所示为图2或者图3所示的变换器控制器140的另一种实施方式的详细控制框图。图7所示的控制框图与图5和图6所示的控制框图相类似。其中一个不同之处在于，图7所示的控制框图进一步包括一个电压限制单元262。概括而言，该电压限制单元262被提供来限制串联谐振变换器100输出电压所遇到的瞬时状况，例如过电压状况，以使得谐振电源可以更稳定的运行。更具体而言，该电压限制单元262通过根据检测到的输出电压状况，例如输出电压248大于阈值电压时，实时修改电压误差信号206。
在一种实施方式中，如图7所示，电压限制单元262包括电压参考单元264，第三求和元件268，限幅元件274以及第四求和元件278。该电压参考单元264被配置成提供电压阈值信号266给第三求和元件268的负输入端，该第三求和元件268的正输入端接收输出电压反馈信号162。该第三求和元件268提供代表输出电压反馈信号162和电压阈值信号266之间差值的电压差值信号272给限幅元件274。该限幅元件274可以设置有上限值和下限值，以将电压差值信号272限制在一定的范围内。限制后的电压信号276被提供给第四求和元件278的负输入端，该第四求和元件278的正输入端还接收电压误差信号206。代表限制电压信号276和电压误差信号206之间差值的另外一个电压误差信号282被提供给电压调节器208。在一种实施方式中，限幅元件274被设置成允许正电压误差信号通过而阻隔负电压误差信号通过。在实际运行时，当输出电压超过预设的阈值电压时，也即，输出电压反馈信号162大于阈值电压信号266，那么电压误差信号272为正值。该正电压误差信号272通过限幅元件274后，被提供给第四求和元件278。在此情形下，原本代表电压指令信号204和输出电压反馈信号162之间差值的电压误差信号206被修改为数值减少的电压误差信号282，并且修改后的电压误差信号282被提供给电压调节器208，以将输出电压控制在阈值电压之下。当输出电压未超出阈值电压时，电压误差信号272为负值，此时，限幅元件274组织该负值电压误差信号272通过，从而不对电压误差信号206作修改，以执行正常的控制。
图8所示为图2或者图3所示的变换器控制器140的又一种实施方式的详细控制框图。图8所示的控制框图与图5和图6所示的控制框图相类似。其中一个不同之处在于，图8所示的控制框图进一步包括一个电流限制单元290。基本而言，该电流限制单元290被配置成限制谐振电路120相关的过电流状况。
在一种实施方式中，如图8所示，该电流限制单元290包括第五求和元件286，电流参考单元288，电流调节器296以及限幅元件298。该第五求和元件286被配置成接收谐振电感电流信号168和由电流参考单元288提供的电流阈值信号292。该电流阈值信号292指示最大允许流过谐振电路120的电流值。代表该谐振电感电流信号168和电流阈值信号292之间差值的电流误差信号294被提供给电流调节器296。在一种实施方式中，该电流调节器296为比例积分控制器。该电流调节器296根据电流误差信号294产生调制指数修正信号295。该调制指数修正信号295经限幅元件298限制后，限制调制指数修正信号299被提供给第六求和元件221。在实际运行时，当谐振电感电流大于预设的电流阈值时，也即，谐振电感电流信号168大于电流阈值信号292，那么电流误差信号294为正值。在此情形下，由轨迹半径调节单元218提供的调制指数信号222的数值被减少，从而，该信号产生单元224根据数值减少的调制指数信号222调整传送给串联谐振变换器140的控制信号226，以减少流经谐振电路120的谐振电感电流，使其小于阈值电流值。当谐振电感电流信号168小于电流阈值信号292时，电流误差信号294的数值为负，此时，限幅元件298阻止调制指数修正信号295通过，因此，调制指数信号222保持不变。
图9所示为图1所示的梯度放大器400的一种实施方式的示意图。该梯度放大器400被配置成从电源装置接收电能，并提供输出信号以驱动负载，例如梯度线圈。在一种实施方式中，该梯度放大器400为开关型的放大器，其通过两个输入端口402，404接收直流母线407提供的输入直流电压406。该输入的直流电压406可以上文结合图2至图8所描述的串联谐振变换器100通过执行各种控制算法来产生。该梯度放大器400包括输入滤波装置408，在图9所示的实施方式中为电容器，其用于滤除输入直流电压406中的波动信号。该梯度放大器400还包括逆变器410和与该逆变器410电连接的逆变器控制器420。该逆变器410接收经滤波后的直流电压409，并在逆变器控制器420提供的控制信号的作用下在两个输出端415，417产生输出电压434。进一步，该梯度放大器400包括输出级436，其用于提供输出电压434给负载438。
请进一步参阅图9，该逆变器410包括四个开关元件414，416，418，422以及四个续流二极管(free-wheeling diode)424，426，428，432。该四个开关元件414，416，418，422可以为任何合适的固态半导体开关器件，例如，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBTs)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistors，MOSFETs)等。该四个开关元件414，416，418，422可以在逆变器控制器420提供的控制信号的作用下被开通或者关断。
请继续参阅图9，该逆变器控制器420包括补偿电路456，调节电路446以及调制电路452。该补偿电路456被配置成接收通过放置于电容器408处的电压传感器412所检测到的直流母线407处的直流电压反馈信号299。该补偿电路456根据该直流电压反馈信号299产生与电压波动相关联的补偿信号458。该补偿信号458被提供给调制电路452以用于产生开关信号462，464，466，468。该调节电路446被配置成接收指示期望在梯度放大器400输出端取得的输出电压的电压参考信号444，并且接收代表由梯度放大器400实际输出的输出电压反馈信号442。该调节单元446进一步根据该输出电压反馈信号442和电压参考信号444提供调节信号448给调制电路452，以用于产生开关信号462，464，466，468，并控制开关元件414，416，418，422的运作。
图10所示为在图9所示的逆变器控制器420中执行的一种实施方式的详细控制框图。该逆变器控制器420中的调节电路492包括第一求和元件472，积分元件476，比例元件478，微分元件482以及第二求和元件486。该第一求和元件472对接收到的电压参考信号444和输出电压反馈信号442作差后，提供输出电压误差信号474给积分元件476，比例元件478和微分元件482。该积分元件476根据输出电压误差信号474产生第一调节信号，该比例元件478根据输出电压误差信号474产生第二调节信号，该微分元件482根据输出电压误差信号474产生第三调节信号。第二求和元件486将该第一调节信号，第二调节信号以及第三调节信号相加以得到复合调节信号448。
请继续参阅图10，该逆变器控制器420还包括乘法元件492，该乘法元件492被配置成将载波信号488与补偿信号458相乘后，产生补偿的载波信号494。在一种实施方式中，该补偿信号458可以根据如下的公式来产生：
CF = U in U N 公式(7)，
在公式(7)中，Uin为在逆变器410输入端直流母线检测到的直流反馈电压，UN是期望在逆变器410输入端直流母线得到的标准电压，CF是补偿信号458。
请继续参阅图10，该逆变器控制器420还包括比较元件496。该比较元件496被配置成接收由调节电路492提供的调节信号448以及补偿的载波信号494。该比较元件496通过将调节信号448和补偿的载波信号494相比较，以产生开关信号462，464，466，468。
在一种实施方式中，开关元件414，422被设置成同步导通，并且开关元件418，416也被设置成同步导通。进一步，开关元件414，418以互补方式开通和关断，并且开关元件416，422也以互补方式开通和关断，其占空比可以通过如下方程式表达：
MS1+MS2＝1公式(8)，
MS3+MS4＝1公式(9)，
其中，在公式(8)和公式(9)中，MS1为开关信号462的占空比，MS2为开关信号466的占空比，MS3为开关信号466的占空比，MS4为开关信号468的占空比。在一种实施方式中，载波信号494是波形为三角波的电压信号，其具有正最大幅值CS0和负最大幅值-CS0。在一种实施方式中，开关信号的占空比，例如，开关信号462的占空比MS1可以按照如下公式来产生：
MS 1 = 0.5 + 0.5 * RS CS 0 公式(10)，
其中，在公式(10)中，RS为调节电路446所产生的调节信号448，CS0为载波信号494的正最大幅值。占空比MS1和输出电压434之间的关系可以通过如下的公式来表达：
U out = U in 0.5 * MS 1 - U in 公式(11)，
其中，在公式(11)中，Uout为输出电压434，Uin为输入直流电压406。结合公式(10)和公式(11)可以得到如下公式：
U out = U in * RS CS 0 公式(12)，
从公式(12)可知，输出电压434不仅线性依赖于调节信号448，还依赖于输入直流电压406。为了补偿输入直流电压406所产生的波动，输出电压434可以修改成如下的公式：
U out = U in * RS CS 0 * CF = U N * RS CS 0 公式(13)，
从公式(13)可以看出，输出电压434在补偿后仅依赖于调节信号448。换言之，由于输入直流电压的波动而对该逆变器410输出电压造成的影响基本被消除。
请参阅图11，其所示为磁共振(magnetic resonance，MR)成像***10的一种实施方式的模块示意图。该磁共振成像***10可以采用上文所描述的各种实施方式，以向磁共振成像***10中的梯度放大器供电。磁共振成像***10的操作可以通过操作员控制台12进行控制，操作员控制台12包括键盘或其它输入设备13、控制面板14和显示器16。控制台12通过链路18与计算机***20通信，并提供接口供操作员用来规定磁共振扫描，显示所得图像，对图像执行图像处理，以及将数据和图像存档。输入设备13可以包括鼠标、操纵杆、键盘、轨迹球、触摸屏、光棒、语音控制设备或任何类似或等效的输入设备，并且可用于交互式几何规定。
计算机***20包括多个模块，这些模块通过例如背板20A提供的电和/或数据连接彼此通信。数据连接可以是有线通信链路或者无线通信链路等。计算机***20包括图像处理器模块22、中央处理器模块24和存储器模块26。存储器模块26可以包括用于存储图像数据阵列的帧缓冲器。存储器模块26包括但不限于随机访问存储器，只读存储器，电可擦只读存储器，闪存存储器，或者其他技术的存储器，光盘只读存储器，数字化光盘存储器，或者其他形式的光学存储器，磁带盒，磁带，磁碟，或者其他形式的磁性存储器，以及任何其他形式的可以被用来存储存储图像数据阵列的存储介质。在替换的实施方式中，图像处理器模块22可以由中央处理器模块24上运行的图像处理功能进行替代。计算机***20可以连接到档案媒体设备、永久或备份存储器存储设备或网络。计算机***20还可通过链路34与独立的***控制计算机32进行通信。
在一种实施方式中，***控制计算机32包括经由电和/或数据连接32A相互通信的一组模块。数据连接32A可以是有线链路或者无线通信链路等。在可替换的实施方式中，计算机***20和***控制计算机32的模块可以在相同的计算机***或多个计算机***上实现。***控制计算机32的模块包括中央处理器模块36和通过通信链路40连接到操作员控制台12的脉冲发生器模块38。
在一种实施方式中，脉冲发生器模块38可以集成到扫描仪设备(如共振组件52)中。***控制计算机32通过链路40接收来自操作员的指示将执行扫描序列的命令。脉冲发生器模块38通过发送描述将产生的射频脉冲和脉冲序列的时序、强度和形状以及数据采集窗的定时和长度的指令、命令和/或请求来操作放出(即，执行)期望的脉冲序列的***部件。脉冲发生器模块38连接到梯度放大器***42，并产生称为梯度波形的数据，这些梯度波形控制将在扫描期间使用的梯度脉冲的时序和形状。
在一种实施方式中，脉冲发生器模块38还可从生理采集控制器44接收患者数据，生理采集控制器44从连接到患者的多个不同传感器接收信号，例如来自附着到患者的电极的心电图信号。脉冲生成器模块38连接到扫描室接口电路46，扫描室接口电路46从各种传感器接收与患者和磁体***的状况相关联的信号。患者定位***48也通过扫描室接口电路46来接收将患者台移到期望的位置进行扫描的命令。
在一种实施方式中，脉冲生成器模块38产生的梯度波形被作用到梯度放大器***42。梯度放大器***42包括X轴梯度放大器、Y轴梯度放大器和Z轴梯度放大器。每个梯度放大器激励梯度线圈组件(一般标50)中对应的物理梯度线圈，并产生磁场梯度脉冲，以用于对所采集的信号进行空间编码。梯度线圈组件50形成共振组件52的一部分，共振组件52包括具有超导主线圈54的极化超导磁体。在一种实施方式中，该磁共振成像***10还包括电源装置43，其用于给梯度放大器***42提供电能。该电源装置43可以为如上文结合图1-图8所描述的采用串联型谐振变换器进行电能转换和调节的谐振电源100。该梯度放大器***42可以为如上文结合图9-图10所描述的梯度放大器400。
共振组件52可包括全身射频线圈56、表面或并行成像线圈76、或两者。射频线圈组件的线圈56、76可构造成用于传送和接收、或只传送、或只接收。患者或成像对象70可安置在共振组件52的圆柱形患者成像体积72内。***控制计算机32中的收发器模块58产生脉冲，这些脉冲由射频放大器60放大，并通过发射/接收开关62耦合到射频线圈56、76。由患者中的受激核发出的所得信号可由相同的射频线圈56感测，并通过发射/接收开关62耦合到前置放大器64。或者，由受激核发出的信号可由诸如并行线圈或表面线圈76的独立接收线圈感测。在收发器58的接收器部分中对放大的磁共振信号进行解调、滤波和数字化。发射/接收开关62由来自脉冲生成器模块38的信号进行控制，以便在发射模式期间将射频放大器60电连接到射频线圈56，并在接收模式期间将前置放大器64连接到射频线圈56。发射/接收开关62还可使得能够在发射或接收模式中使用独立射频线圈(例如，并行或表面线圈76)。
由射频线圈56、或并行或表面线圈76感测的磁共振信号由收发器模块58数字化，并传送给***控制计算机32中的存储器模块66。通常，对应于磁共振信号的数据帧临时存储在存储器模块66中，直到随后对它们进行变换以创建图像。阵列处理器68利用已知的变换方法(最常见的有傅里叶变换)来从磁共振信号创建图像。这些图像通过链路34传送给计算机***20，在计算机***20中，其存储在存储器中。响应于从操作员控制台12接收的命令，可将此图像数据存档在长期存储设备中，或者可通过图像处理器22对它做进一步处理、传给操作员控制台12并呈现在显示器16上。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (16)

1.一种谐振电源，其特征在于：该谐振电源包括：串联谐振变换器以及变换器控制器，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器；该变换器控制器连接于该串联谐振变换器，该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
2.如权利要求1所述的谐振电源，其特征在于：该变换器控制器包括平均值计算单元以及轨迹半径计算单元，该平均值计算单元被配置成接收该谐振电感电流，该谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压，并被配置成计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值；该轨迹半径计算单元连接于该平均值计算单元，该轨迹半径计算单元被配置成根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。
3.如权利要求2所述的谐振电源，其特征在于：该平均值计算单元包括低通滤波器，该低通滤波器通过滤除该谐振电感电流，谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压中的高频信号，以获得该实际轨迹半径信号的平均值。
4.如权利要求2所述的谐振电源，其特征在于：该与该隔离变压器相关的电压包括该隔离变压器的初级侧电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值：RADIUS2＝(Z0*ILr)2+(VCr+Vpri)2，其中，Z0是该谐振电感和该谐振电容的特性阻抗，ILr是该谐振电感电流平均值，VCr是该谐振电容电压平均值，Vpri是该隔离变压器的初级侧电压平均值，RADIUS是状态轨迹的平均半径。
5.如权利要求2中所述的谐振电源，其特征在于：该与该隔离变压器相关的电压包括输出电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值：
RADIUS 2 = ( Z 0 * I Lr ) 2 + ( V Cr + V load N ) 2 , 针对ILr＞0的情形，
RADIUS 2 = ( Z 0 * I Lr ) 2 + ( V Cr - V load N ) 2 , 针对ILr＜0的情形，
其中，Z0是该谐振电感和该谐振电容的特性阻抗，ILr是该谐振电感电流平均值，VCr是该谐振电容电压平均值，Vload是该输出电压平均值，RADIUS是状态轨迹的平均半径。
6.一种变换器控制器，其用于控制串联谐振变换器的运作，其特征在于：该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器；该变换器控制器被设置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，其中，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，其中，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
7.如权利要求6所述的变换器控制器，其特征在于：该变换器控制器包括平均值计算单元以及轨迹半径计算单元，该平均值计算单元被配置成接收该谐振电感电流，该谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压，并被配置成计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值；该轨迹半径计算单元连接于该平均值计算单元，该轨迹半径计算单元被配置成根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。
8.如权利要求7所述的变换器控制器，其特征在于：该与该隔离变压器相关的电压包括该隔离变压器的初级侧电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值：RADIUS2＝(Z0*ILr)2+(VCr+Vpri)2，其中，Z0是该谐振电感和该谐振电容的特性阻抗，ILr是该谐振电感电流平均值，VCr是该谐振电容电压平均值，Vpri是该隔离变压器的初级侧电压平均值，RADIUS是状态轨迹的平均半径。
9.如权利要求7中所述的变换器控制器，其特征在于：该与该隔离变压器相关的电压包括输出电压，该轨迹半径计算单元被配置成依据下面的公式计算该实际轨迹半径信号的平均值：
RADIUS 2 = ( Z 0 * I Lr ) 2 + ( V Cr + V load N ) 2 , 针对ILr＞0的情形，
RADIUS 2 = ( Z 0 * I Lr ) 2 + ( V Cr - V load N ) 2 , 针对ILr＜0的情形，
其中，Z0是该谐振电感和该谐振电容的特性阻抗，ILr是该谐振电感电流平均值，VCr是该谐振电容电压平均值，Vload是该输出电压平均值，RADIUS是状态轨迹的平均半径。
10.如权利要求7所述的变换器控制器，其特征在于：该变换器控制器被配置成产生固定频率的控制信号，该控制信号被作用到该串联谐振变换器的开关级。
11.如权利要求7所述的变换器控制器，其特征在于：该变换器控制器在被配置成运行在电流断续工作模式。
12.一种控制串联谐振变换器运行的方法，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器，其特征在于：该方法至少包括如下步骤：
根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；
根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；以及
根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：其中根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号的步骤包括：根据该谐振电感电流，该谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：其中计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值的步骤包括：使用低通滤波器滤除该谐振电感电流，谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压中的高频信号。
15.一种磁共振成像***，其特征在于：该磁共振成像***包括：主磁体，梯度线圈，梯度放大器以及谐振电源，其中，该主磁体用于产生主磁场；该梯度线圈用于在选定的梯度轴上将梯度磁场作用到主磁场；该梯度放大器用于驱动该梯度线圈产生该梯度磁场，该谐振电源包括：串联谐振变换器以及变换器控制器，该串联谐振变换器运作时将输入直流电压转换成输出直流电压，该串联谐振变换器包括开关级，谐振电感，谐振电容以及隔离变压器；该变换器控制器连接于该串联谐振变换器，该变换器控制器被配置成根据谐振电感处检测到的谐振电感电流，谐振电容处检测到的谐振电容电压，以及与该隔离变压器相关的电压获取实际轨迹半径信号，该实际轨迹半径信号代表通过该串联谐振变换器实际传输的能量；该变换器控制器还被配置成根据直流电压指令信号和在串联谐振变换器输出处检测到的直流电压反馈信号产生轨迹半径指令信号，该直流电压指令信号指示期望在串联谐振变换器输出处获得的直流电压，该轨迹半径指令信号代表期望通过该串联谐振变换器传输的能量；该变换器控制器进一步被配置根据该实际轨迹半径信号和该轨迹半径指令信号产生作用到该串联谐振变换器的开关级的控制信号。
16.如权利要求15所述的磁共振成像***，其特征在于：该变换器控制器包括平均值计算单元以及轨迹半径计算单元，该平均值计算单元被配置成接收该谐振电感电流，该谐振电容电压以及与该隔离变压器相关的电压，并被配置成计算谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值；该轨迹半径计算单元连接于该平均值计算单元，该轨迹半径计算单元被配置成根据谐振电感电流平均值，谐振电容电压平均值以及与该隔离变压器相关的电压平均值计算该实际轨迹半径信号的平均值。
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