JPH10262380A - 電流給電装置 - Google Patents

電流給電装置

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JPH10262380A
JPH10262380A JP10065582A JP6558298A JPH10262380A JP H10262380 A JPH10262380 A JP H10262380A JP 10065582 A JP10065582 A JP 10065582A JP 6558298 A JP6558298 A JP 6558298A JP H10262380 A JPH10262380 A JP H10262380A
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JP
Japan
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current
voltage
rectifier
switching
voltage source
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JP10065582A
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English (en)
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Helmut Lenz
レンツ ヘルムート
Breisteiner Robert
ブライシュタイナー ロベルト
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Original Assignee
Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電流給電装置は、交流電圧源を有してお
り、該交流電圧源には、複数の整流器が接続されてお
り、複数の整流器の少なくとも１つは、スイッチング装
置を有しており、該スイッチング装置によって、帰還作
動中、エネルギを、直流電圧端子から、乃至、整流器の
コンデンサから、交流電圧源に帰還することができる。 【効果】 接続されている複数の負荷、例えば、帰還さ
れた終段間のエネルギ対称性を、僅かな損失と僅かな回
路コストで達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、接続され
た複数の終段を有するグラジエント増幅器用の電流給電
装置であって、交流電圧源を有しており、該交流電圧源
には、複数の整流器が接続されており、該整流器は、通
常作動中、前記交流電圧源によって給電され、エネルギ
を、それぞれ１つの直流電圧端子に送出する電流給電装
置に関する。有利には、グラジエントコイルの制御のた
めに、複数の電力終段が直列接続された、核スピントモ
グラフィのグラジエント増幅器用の電流給電装置が設け
られている。
【０００２】
【従来の技術】その種の電流給電装置は、ドイツ連邦共
和国特許公開第４３０４５１７号公報から公知である。
そこでは、２つの整流器が、それぞれ１つの絶縁トラン
スを介して交流電圧に接続されている。この整流器によ
って、エネルギを、それぞれ直流電圧端子を介して、そ
れぞれ電力終段に送出することができる。この終段の出
力端子は、直列接続されており、グラジエントコイルを
駆動する。
【０００３】作動中、終段は、例えば、数百ボルトの調
整電圧をグラジエントコイルに印加して、例えば、３０
０Ａの電流を周期的に供給したり遮断したりする。その
際、予め正確に決められた電流曲線（例えば、２０ｍｓ
の周期を有する）が維持される。１周期中、著しいエネ
ルギ量が終段からコイルに、コイルから終段に流れる。
通常作動中、終段のそれぞれは、その際発生する損失を
補償するのに寄与する。従って、その周期に亘って平均
化されて（つまり、無効電流を考慮しないで）、通常作
動中、エネルギは交流電圧源から整流器を介して各終段
に流れ、更に、グラジエントコイルに流れる。
【０００４】しかし、一方の終段がグラジエントコイル
に蓄積されたエネルギを受け取り、他方の終段がこのエ
ネルギを供給するような作動状態も可能である。これ
は、例えば、終段が種々異なって制御されたり、又は、
種々異なった特性を有している場合である。例えば、所
定の電流曲線の形状が急峻な上昇及び比較的平坦な下降
側縁を有していて、終段がベース及びピーク負荷終段の
機能を担当する場合、ピーク負荷終段は、急峻な電流上
昇側縁の間のみ付加接続されるようにすることができ
る。その際、ピーク負荷終段からベース負荷終段に送出
されるエネルギは、比較的平坦な電流降下側縁の間、排
他的に、ベース負荷終段に帰還される。これによって、
ベース負荷終段及び対応して設けられた整流器によって
構成された直流電圧中間回路内に設けられた充電コンデ
ンサが過度に充電（過電圧）されることがある。この過
電圧によって、電流給電装置全体が損傷されることがあ
る。
【０００５】その種の不所望な充電は、その他の状況で
も、例えば、終段が、相互に異なった極性の各電圧を供
給するように制御される場合にも起こりうる。更に、終
段の電気特性の偏差によって、同じ制御の場合ですら、
各終段間で電荷が転送されることがある。
【０００６】それぞれの直流電圧中間回路内での過電圧
を回避するために、ドイツ連邦共和国特許公開第４３０
４５１７号公報では、第１の択一選択肢として、充電コ
ンデンサに並列に接続された放電抵抗が提案されてい
る。しかし、その種の放電抵抗によって、エネルギ消費
が上昇し、また、冷却によって生じる電流給電装置の熱
損失が著しく上昇する。第２の択一選択肢として、ドイ
ツ連邦共和国特許公開第４３０４５１７号公報では、放
電装置（ＤＣ−ＤＣ−コンバータ）が各直流電圧中間回
路間のエネルギ分割のために設けられている。しかし、
その種の放電装置は、回路技術上コスト高であり、殊
に、２つ以上の整流器と終段が設けられている場合には
そうである。
【０００７】ドイツ連邦共和国特許公開第３５３９０２
７号公報からは、各ダイオードに対して電子制御スイッ
チが並列接続されている三相交流整流器が公知である。
この電子制御スイッチのスイッチオン期間は、電源に接
続された、対応して設けられたダイオードの導通期間に
同期して制御される。この整流器は、駆動技術で使用す
るために設けられていて、制動作動時、制動エネルギを
電源に帰還することができるようになる。
【０００８】ドイツ連邦共和国特許公開第０２２４１９
８号公報には、各整流器ダイオードに対して、それぞれ
１つのサイリスタが逆並列接続されているブリッジ整流
器が示されている。このサイリスタは、高次の調和歪が
少ない正弦波状の電流を達成するために、パルス幅変調
方式で制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、接続
された複数の負荷、例えば、帰還終段間のエネルギ対称
性を、僅かな損失と僅かな回路コストで達成することが
できる電流給電装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、例えば、接続された複数の終段を有するグラジエ
ント増幅器用の電流給電装置であって、交流電圧源を有
しており、該交流電圧源には、複数の整流器が接続され
ており、該整流器は、通常作動中、前記交流電圧源によ
って給電され、エネルギを、それぞれ１つの直流電圧端
子に送出する電流給電装置において、複数の整流器の少
なくとも１つは、スイッチング装置を有しており、該ス
イッチング装置によって、帰還作動中、エネルギを、直
流電圧端子から、乃至、整流器のコンデンサから、交流
電圧源に帰還することができ、該交流電圧源は、前記複
数整流器の１つから逆流されたエネルギを、少なくとも
１つの他の整流器乃至前記交流電圧源のコンデンサに供
給するように装置構成されていることによって解決され
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の基本的技術思想は、直流
電圧中間回路内の過電圧を適切な回路装置を介して共通
の交流電圧源に帰還するという点にある。帰還エネルギ
は、交流電圧源に接続された別の負荷によって再度受け
取られる。それによって、直流電圧中間回路を直接接続
するためにコスト高な回路を必要としないで、自立的
に、任意の多数の負荷間に所望のエネルギ対称性を達成
することができる。ここでは、その交流電圧に、直流電
圧が重畳されている場合でも、交互に変化する電圧レベ
ルを有する各電圧は、「交流電圧」と見なされる。
【００１２】有利には、この回路装置は、整流ダイオー
ド（この概念で以て、各整流部品が示される）のそれぞ
れに対して並列接続されている能動スイッチング素子を
有している。各スイッチング素子は、直接、又は、中間
接続されたインダクタンスを介して、対応して設けられ
た整流ダイオードに対して並列接続されている。その種
のインダクタンス（例えば、チョーク）が設けられてい
る場合、このインダクタンスは、有利には、帰還作動
中、スイッチング素子によるエネルギ帰還を制限するた
めに使われる。このエネルギ流は、通常作動中、有利に
は、整流ダイオードを介してインダクタンスを通じて生
じる。このエネルギ流は、このインダクタンスによって
影響されない。
【００１３】更に、有利には、スイッチング装置を制御
するために、幾つかの構成群又は複数の別個の構成群か
ら形成することができる制御装置が設けられている。こ
の制御は、有利な実施例では、電流給電装置の作動状態
（通常又は帰還作動）に依存して、つまり、固定時間ク
ロックによって行なわれる。
【００１４】有利には、各スイッチング素子は、作動状
態に依存しないで、対応して設けられた整流ダイオード
に通常作動状態ならば電流が流れる時点でのみ導通状態
にされる。従って、実際の通常作動では、スイッチング
素子は、何等作用しない（そうでない場合には整流ダイ
オードを流れる電流の一部分を受け取ることができるよ
うにされている場合）。それに対して、帰還作動中、エ
ネルギ帰還は、スイッチング素子を介して整流ダイオー
ドの順方向とは逆方向に行われる。
【００１５】有利には、スイッチング素子は、できる限
り長く導通状態に保持され、その際、何れにしても所定
の安全時間は保持する必要がある。そうすることによっ
て、発生された直流電圧は、特に安定している（電流給
電装置の高い安定性）。例えば、スイッチング素子は、
制御装置が、スイッチング装置にもフローコンバータの
能動スイッチング素子にも、相互に同期化されたスイッ
チング信号が供給される場合、最小安全時間で、正確に
位相固定して制御することができる。しかし、スイッチ
ング装置を流れる過度に高いエネルギ帰還を制限するた
めに、安全時間を最小期間を越えて延長できるように構
成してもよい。この手段は、付加的に、又は、択一選択
的に、帰還分路内の上述のインダクタンスに対して設け
てもよい。
【００１６】有利には、整流器は、各整流ダイオード
が、更にそれぞれ１つの能動スイッチング素子用のフリ
ーホイールダイオードとして使われるように構成されて
いる。その際、エネルギ対称機能用の付加的な部品コス
トは僅かである。
【００１７】整流器から交流電圧源に帰還されるエネル
ギは、本発明によると、少なくとも１つの他の、接続さ
れた整流器又は交流電圧源の充電コンデンサに更に供給
される。そのために、交流電圧源は、有利には、それぞ
れ１つの整流器が接続されている、複数の２次巻線を備
えた変換器装置を有している。この変換器装置は、それ
ぞれの変換器又は接続された複数の変換器から構成する
ことができる。複数の変換器の接続のために、有利に
は、その一次巻線が並列接続されている。
【００１８】
【実施例】図１及び図２には、実線で電気接続部が示さ
れており、他方、破線の矢印によって、各構成要素間の
エネルギ流が示されている。「エネルギ流」とは、ここ
では、完全な電流経過周期に亘って平均化されたエネル
ギ流（無効電流成分のない）のことである。電源部１０
として構成された電流給電装置は、電源入力線路１２を
用いて任意の適切な電圧源、例えば、公共給電線に接続
されている。グラジエント増幅器の３つの終段１４，１
４′，１４″には、電源部１０によってそれぞれ無電位
直流電圧が印加されている。終段１４，１４′，１４″
の各出力側は、直列接続されていて、誘導性負荷（ここ
では、グラジエントコイル１６）に接続されている。変
形実施例では、任意の他の個数の、接続された終段を設
けてもよい。
【００１９】図１には、通常作動中必要なエネルギ流が
示されており、このエネルギ流は、電源入力線路１２を
介して電源部１０に流れ、この電源部１０から各終段１
４，１４′，１４″、及び、更にグラジエントコイル１
６に流れる。
【００２０】図２には、帰還作動様式が、終段１４の例
で示されている。終段１４は、グラジエントコイル１６
からエネルギを受け取り、このエネルギを電源部１０に
帰還する。帰還されたエネルギは、電源部１０を介して
他の終段１４′，１４″に供給される。この終段１
４′，１４″は、通常作動にて作動し、つまり、エネル
ギをグラジエントコイル１６に送出する。
【００２１】電源部１０は、図３に示されているよう
に、交流電圧ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″用の３つの無電位出
力側を持った交流電圧源２０を有している。交流電圧源
２０の電源入力回路２２は、電源入力線路１２と接続さ
れており、直流電圧ｕ１をフローコンバータ２４に供給
する。このフローコンバータは、３つの交流電圧ｕ２，
ｕ２ ′，ｕ２ ″を発生し、この３つの交流電圧は、整流
器２６，２６′，２６″に印加される。整流器２６，２
６′，２６″のそれぞれは、それぞれ１つの直流電圧ｕ
３，ｕ３ ′，ｕ３ ″用の直流電圧端子２８，２８′，２
８″を有している。直流電圧ｕ３，ｕ３ ′，ｕ３ ″は、
終段１４，１４′，１４″用の給電電圧として使用され
る。整流器２６，２６′，２６″のスイッチング装置３
０，３０′，３０″は、制御接続部３４，３４′，３
４″を介して制御装置３２に接続されている。別の制御
接続部３６は、制御装置３２とフローコンバータ２４と
の間に接続されている。
【００２２】電源入力回路２２は、公知である。この回
路は、最も簡単な場合には、単に、直流電圧ｕ１の形成
用の整流器から構成される。この整流器の前には、例え
ば、電圧整合用の変換器乃至電源乃至電磁的両立性の向
上のための高周波フィルタからなる正弦波状の電流吸収
用の回路を接続してもよい。変形実施例では、電源入力
回路２２は、安定化電源として構成してもよい。
【００２３】図４には、フローコンバータ２４用の全波
ブリッジ回路が示されている。コンデンサＣ１は、直流
電圧ｕ１に接続されていて、この直流電圧を平滑し、電
力波高値を形成する。直列接続された、それぞれ２つの
スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２乃至Ｓ３，Ｓ４は、第１及
び第２のブリッジ分路を形成する。フリーホイールダイ
オードＦＤ１−ＦＤ４は、スイッチング素子Ｓ１−Ｓ４
に並列接続されている。ここでは変換器Ｔ１として構成
されている変換器装置の１次巻線Ｌ１は、結合コンデン
サＣ２と直列接続されており、ブリッジ分路に接続され
ている。
【００２４】変換器Ｔ１は、ここで説明している実施例
では、交流電圧ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″用の３つの別個の
２次巻線Ｌ２，Ｌ２′，Ｌ２″を有している。変形実施
例では、変換器装置は、１次側が並列接続された複数の
変換器によって構成されている。これら実施例の組み合
わせも可能である。その際、変換器装置は、１次側が並
列接続された、それぞれ複数の２次巻線を有している複
数の変換器から構成されている。
【００２５】図４の回路の作動中、電圧ｕ１は、交互極
性で変換器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に印加され、その際、交
互に、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４乃至Ｓ２，Ｓ３がス
イッチングオンされて、その都度他方のスイッチング素
子がスイッチングオフされる。２次巻線Ｌ２，Ｌ２′，
Ｌ２″から取り出される交流電圧ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″
は、１次巻線Ｌ１に印加された電圧と同様に、ほぼ矩形
状の経過特性を有している。
【００２６】結合コンデンサＣ２によって、例えば、ス
イッチング素子Ｓ１−Ｓ４用の制御信号が正確に対称で
なく、又は、そのスイッチング遅延時間が正確に同じで
ない場合、１次巻線Ｌ１に直流が形成されるのが阻止さ
れる。択一選択的実施例では、そのような直流を形成さ
せないための適切な回路手段が設けられている。その
際、結合コンデンサＣ２は、省くことができる。
【００２７】図５に示されている、半波ブリッジ回路内
のフローコンバータ２４の場合、ブリッジ分路は、スイ
ッチング素子Ｓ５，Ｓ６及びフリーホイールダイオード
ＦＤ５，ＦＤ６によって構成されている。他のブリッジ
分路内には、スイッチング素子とフリーホイールダイオ
ードが、直列接続された２つのコンデンサＣ３，Ｃ４に
よって代替されている。付加的な結合コンデンサは、こ
こでは必要ない。
【００２８】図５の回路の作動時に、スイッチング素子
Ｓ５，Ｓ６が、対称的なオンオフ比のプッシュプル方式
で制御される場合、コンデンサＣ３，Ｃ４には、それぞ
れ１つの電圧ｕ１／２が印加する。それに対して、変換
器Ｔ１の１次巻線Ｌ１も、それぞれ交互の極性でのみｕ
１／２に接続される。ここでも、出力電圧ｕ２，
ｕ２ ′，ｕ２ ″は、矩形状である。
【００２９】図４又は図５のフローコンバータ２４用の
回路の利点は、Ｔ１の１次側へのエネルギ帰還時に、フ
リーホイールダイオードＦＤ１−ＦＤ６は、整流ダイオ
ードとして作用するという点にある。従って、帰還作動
中、エネルギが、変換器Ｔ１の２次巻線Ｌ２，Ｌ２′，
Ｌ２″を介して他の整流器２６，２６′，２６″に流れ
るのみならず、フローコンバータ２４の１次巻線Ｌ１と
別の構成素子を介してコンデンサＣ１（図４）乃至コン
デンサＣ３，Ｃ４（図５）にもエネルギが流れる。この
手段を用いない場合（この手段は、どうしても必要とい
うわけではない。と言うのは、一般的な場合、各終段１
４，１４′，１４″間のエネルギ対称性は、フローコン
バータ２４の充電コンデンサを利用しないで十分に達成
できるからである）、フローコンバータ２４は、図４及
び図５とは異なって形成してもよい。
【００３０】図６には、整流器２６（並びに、整流器２
６′，２６″）用の全波ブリッジ回路が示されている。
交流電圧ｕ２は、結合コンデンサＣ８を介して２つの整
流器ブリッジ分路に印加され、この整流器ブリッジ分路
は、それぞれ直列接続された２つの整流ダイオードＧ
１，Ｇ２乃至Ｇ３，Ｇ４を有している。整流ダイオード
Ｇ１−Ｇ４を、このように構成することによって、通常
作動中（つまり、図１に示されたエネルギ流の場合）電
圧ｕ２は、全波整流される。その結果得られた直流電圧
ｕ３は、交流電圧ｕ２の波高値に達する。この電圧ｕ３
は、直流電圧端子２８に印加されて、終段１４（図３参
照）に供給される。
【００３１】従って、整流器２６及び終段１４の直流電
圧側によって、充電コンデンサとしてコンデンサＣ５が
接続された直流電圧中間回路が形成されている。このコ
ンデンサＣ５は、図６では、整流器２６に配属されてい
るが、しかし、このコンデンサＣ５を、択一選択的な実
施例では、終段１４の構成部品にしてもよい。その他の
択一選択的な実施例では、結合コンデンサＣ８を省いて
もよい（この実施例は、結合コンデンサＣ２と関連して
上述したように）。
【００３２】整流器２６のスイッチング装置３０は、図
６によると、それぞれ整流ダイオードＧ１−Ｇ４に対し
て並列接続されている４つの能動スイッチング素子Ｓ７
−Ｓ１０から構成されている。スイッチング素子Ｓ７−
Ｓ１０（スイッチング素子Ｓ１−Ｓ６も同様に）とし
て、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）又はＩＧＢＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ）を使うことができる。択一選択的に、ダイオード
ＦＤ１−ＦＤ４，Ｇ１−Ｇ６が配属された各スイッチン
グ素子Ｓ１−Ｓ１０をＦＲＥＤＦＥＴとして構成しても
よく、つまり、内部にＦＲＥＤ（高速回復エピタキシャ
ルダイオード）が並列接続された電界効果トランジスタ
として構成してもよい。例えば、比較的大きな出力の場
合、サイリスタ（場合によっては、消弧装置を有する）
又はＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）をスイッチ
ング素子Ｓ１−Ｓ１０として使ってもよい。
【００３３】図７に示した、整流器２６（並びに、整流
器２６′，２６″）用の半波ブリッジ回路（倍電圧回
路）の場合、一方のブリッジ分路内に２つの整流ダイオ
ードＧ５，Ｇ６が設けられており、他方のブリッジ分路
内の整流ダイオード及びスイッチング素子は、直列接続
された２つのコンデンサＣ６，Ｃ７によって代替されて
いる。スイッチング装置３０は、整流ダイオードＧ５，
Ｇ６に対して並列接続された２つのスイッチング素子Ｓ
１１，Ｓ１２を有しており、これら２つのスイッチング
素子は、スイッチング素子Ｓ１−Ｓ１０と同様に構成し
てもよい。出力電圧ｕ３は、ここでは、ｕ２の正及び負
の波高値の和に達する。結合コンデンサ（図６のＣ８の
ように）は、必要ない。
【００３４】電流給電装置の作動中、図６のスイッチン
グ素子Ｓ７−Ｓ１０並びに図７のスイッチング素子Ｓ１
１，Ｓ１２は、制御装置３２によって、接続部３４，３
４′，３４″（図３参照）を介して適切に制御される
（このことは、本明細書の発明の詳細な説明の冒頭部分
で基本的特徴について記載されており、以下、詳細に説
明する）。
【００３５】図８には、整流器２６（乃至整流器２
６′，２６″）の通常作動時の典型的な電圧及び電流経
過特性が示されている。入力電圧ｕ２（図８の最初の
行）は、ここでは、矩形状の対称的な交流電圧である。
スイッチング素子Ｓ７，Ｓ１０（乃至Ｓ１１）は、正の
電圧ｕ２が印加された（図８の第２の行）場合に限っ
て、導通状態にされる。その際、スイッチング素子Ｓ
７，Ｓ１０（乃至Ｓ１１）用の制御信号の下降側縁は、
安全時間ＴＳ１だけ、ｕ２の下降側縁の前に位置してお
り、この制御信号の上昇側縁は、安全時間ＴＳ２だけ、
ｕ２の上昇側縁の後に位置している。この安全時間Ｔ
Ｓ１，ＴＳ２の間、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ１０（乃
至Ｓ１１）は導通状態ではない。
【００３６】スイッチング素子Ｓ８，Ｓ９（乃至Ｓ１
２）は、同様に、安全時間を考慮して作動され、電圧ｕ
２が負である（図８の第３の行）場合に限って導通接続
される。この制御によって、各スイッチング素子Ｓ７−
Ｓ１２は、高々、所属の整流ダイオードＧ１−Ｇ６が、
通常作動中、電流が流されている場合に限って導通状態
にされるようにすることができる。このスイッチング素
子Ｓ７−Ｓ１２には、その際、整流ダイオードＧ１−Ｇ
６を流れる電流の一部分が流れることができるが、そう
でない場合には、（通常作動中）何等作用しない。例え
ば、図８の最後の２つの行では、整流ダイオードＧ１に
印加する電圧ＵＧ１（乃至Ｇ５に印加する電圧の半分で
あるｕＧ５／２）、及び、整流ダイオードＧ１を流れる
電流ｉＧ１（乃至Ｇ５を流れる電流ｉＧ５）が示されて
いる。
【００３７】図９の電圧及び電流経過特性からは、整流
器２６の帰還作動状態が分かる。帰還作動時には、グラ
ジエントコイル１６から相応の直流電圧中間回路に帰還
することによって、直流電圧ｕ３は、交流電圧ｕ２の整
流によって達する値以上に上昇する。その際、ｕ２の整
流によって、電流は最早生じない。従って、図９の最初
の行に示されているように、大部分の時間、整流ダイオ
ードＧ１には電流ｉＧ１（乃至ｉＧ５）が流れない。し
かし、スイッチング素子Ｓ８（乃至Ｓ１２）の各スイッ
チングオフ時に、電流波高値が発生する。と言うのは、
その際、整流ダイオードＧ１は、スイッチング素子Ｓ８
用のフリーホイールダイオードとして（乃至Ｇ５はＳ１
２用のフリーホイールダイオードとして）作用するから
である。Ｓ８（乃至Ｓ１２）のスイッチングオフの時点
は、図８及び図９では、Ｂで示されている。
【００３８】スイッチング素子Ｓ７（乃至Ｓ１１）を流
れる電流ｉＳ７（乃至ｉＳ１１）は、スイッチング素子
Ｓ７のスイッチオン後形成され、スイッチングオフと共
に急速にゼロに降下する（図９の第２の行）。整流ダイ
オードＧ２（乃至Ｇ６）は、ここでは、フリーホイール
ダイオードとして作用する。Ｓ７（乃至Ｓ１１）のスイ
ッチングオフの時点は、図８及び図９では、Ａで示され
ている。
【００３９】スイッチング素子Ｓ７（乃至Ｓ１１）が導
通状態の間、電圧ｕＧ１は、凡そゼロの値である（図９
の第３の行）。時点ＡでのＳ７（乃至Ｓ１１）のスイッ
チングオフ時に、電圧ｕＧ１（乃至ｕＧ５）は、変換器
Ｔ１内の漂遊インダクタンスによって、整流ダイオード
Ｇ２（乃至Ｇ６）によってｕ３の値に制限される迄、上
昇する。安全時間ＴＳ１が十分に長い場合、ｕＧ１（乃
至ｕＧ５）は、一層小さくなることがあるが、ゼロには
ならない。と言うのは、ｕ３は、ｕ２の整流された値よ
りも少し大きいからである。安全時間ＴＳ１の経過後、
ｕ２のレベルが交互に切り替わり、別の安全時間後、ス
イッチング素子Ｓ８（乃至Ｓ１２）は、スイッチングオ
フされる。
【００４０】スイッチング素子Ｓ８（乃至Ｓ１２）がス
イッチングオンされている間、ｕＧ１（乃至ｕＧ５）
は、ｕ３の値に達する。既述のように、Ｓ８（乃至Ｓ１
２）のスイッチングオフ時に、つまり、時点Ｂで、整流
ダイオードＧ１（乃至Ｇ５）は、フリーホイールダイオ
ードとして作用する。電圧ｕＧ１（乃至ｕＧ５）は、導
通状態のダイオードＧ１（乃至Ｇ５）によって短時間ゼ
ロになる。相応の安全時間が十分に長い場合には、電圧
ｕＧ１（乃至ｕＧ５）は、更にｕ３の値になる迄上昇す
ることがある。
【００４１】図９の最後の行から分かるように、帰還作
動中生じる電圧ｕ２は、各切り換え側縁の前に、付加的
なスイッチング電圧波高値を有している。この電圧波高
値は、ｕＧ１（乃至ｕＧ５）の電圧波高値が、ｕ２に反
作用することによって生じる。スイッチング素子Ｓ７−
Ｓ１２のスイッチオン状態の間、電圧ｕ２は、ｕ３の値
に上昇する。
【００４２】通常作動中（図８の最後の行）のｉ
Ｇ１（乃至ｉＧ５）の方向と帰還作動中（図９の第２の
行）のｉＳ７（乃至ｉＳ１１）の方向の比較から、帰還
作動中、エネルギ流は、通常作動に対して反転されるこ
とがはっきり分かる。その都度のエネルギ流の方向は、
電圧ｕ２及びｕ３の高さに応じて自ずから生じる。
【００４３】ｕ２又はｕ３の安定化又は測定は、必要な
い。スイッチング素子Ｓ７−Ｓ１２が持続的にスイッチ
ングオンされているか、又は、十分な安全時間が保持さ
れていない場合には、この状態は、変換器Ｔ１の２次側
が短絡された状態に等しくなる。
【００４４】図３に示された実施例では、唯一の構成群
として構成された制御装置３２によって、フローコンバ
ータ２４のスイッチング素子Ｓ１−Ｓ４用の制御信号
も、整流器２６，２６′，２６″のスイッチング装置３
０，３０′，３０″用の制御信号も発生される。そうす
ることによって、これらの信号全てを、正確に位相固定
して、最小安全時間で発生することができ、その結果、
直流電圧ｕ３は、特に安定している。
【００４５】図１０には、制御装置３２によって発生さ
れる４つのスイッチング信号、即ち、スイッチング素子
Ｓ１，Ｓ４（乃至Ｓ５）用の第１の制御信号、スイッチ
ング素子Ｓ２，Ｓ３（乃至Ｓ６）用の第２の制御信号、
スイッチング素子Ｓ７，Ｓ１０（乃至Ｓ１１）用の第３
の制御信号及びスイッチング素子Ｓ８，Ｓ９（乃至Ｓ１
２）用の第４の制御信号が示されている。第１の両制御
信号は、相互に１８０°ずれている対称的な矩形信号で
あり、その信号のスイッチオン期間は、不動時間によっ
て相互に分離されている。第３の制御信号は、第１の制
御信号に相応しており、その際、しかし、スイッチオン
期間の開始時及び終了時に別の安全時間が挿入されてい
る。第４の制御信号は、同様に、安全時間の挿入によっ
て、第２の制御信号から導出可能である。
【００４６】スイッチング装置３０，３０′，３０″の
スイッチオン期間が非常に長い場合には、帰還作動中、
スイッチング素子Ｓ７−Ｓ１２を流れる電流を非常に高
く形成することができる。スイッチング素子Ｓ７−Ｓ１
２の過負荷を阻止するために、択一選択的な実施例で
は、制御装置３２は、安全時間が所要最小量を越えて延
長しているように構成されている。スイッチング期間の
持続時間をそのように短縮することによって、最大帰還
電流も低減することができる。
【００４７】図１１に示した、整流器２６の変形実施例
は、図６の回路に基づいている。しかし、ここでは、ス
イッチング素子Ｓ７，Ｓ８は、チョークとして構成され
たインダクタンスＬ３を介して整流ダイオードＧ１，Ｇ
２及び結合コンデンサＣ８に接続されている。更に、ス
イッチング素子Ｓ７，Ｓ８用のフリーホイールダイオー
ドＦＤ７，ＦＤ８が設けられており、このフリーダイオ
ードは、直接、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８に接続され
ている。インダクタンスＬ３のために、整流ダイオード
Ｇ１，Ｇ２（図６の回路とは反対に）は、最早、十分に
は、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８用のフリーホイールダ
イオードとして使うことはできない。
【００４８】通常作動中、図１１の回路は（図６の回路
と同様に）、交流電圧ｕ２用の整流器として使われる。
帰還作動中、帰還電流の上昇速度は、変換器Ｔ１の漂遊
インダクタンスによって、また、付加的に、帰還分路内
に接続されたインダクタンスＬ３によって低減される。
更に、この回路は、図６の回路と同様に作動する。
【００４９】図１２には、図７の回路を相応に拡張した
ものが示されている。ここでも、インダクタンスＬ４
は、帰還電流の低減のために使われ、それにより、付加
的なフリーホイールダイオードＦＤ９，ＦＤ１０がスイ
ッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２のために必要である。
【００５０】図１１及び図１２の回路の場合、電源部
は、通常作動中、ハードであり、即ち、電圧ｕ３は、負
荷時に、極めて僅かしか低減しない。しかし、帰還作動
中、電源部は、比較的小さな帰還電流のために、ソフト
な特性を有している。コンデンサＣ５乃至Ｃ６，Ｃ７を
一回充電すると、比較的小さな振幅の、比較的長く持続
する帰還電流が流れる。それとは逆に、図６又は図７の
整流器を有している電源部は、帰還作動中もハードであ
り、即ち、コンデンサＣ５乃至Ｃ６，Ｃ７を一回充電す
ると、振幅が高くて持続時間の短い帰還電流が生じる。
【００５１】別の択一選択的な実施例では、制御装置３
２は、中央ユニットとして交流電圧源２０（図３でのよ
うに）に設けられているのではなく、複数の別個の構成
群によって構成されている。この構成群は、それぞれ１
つの整流器２６，２６′，２６″に構造的に配属されて
おり、相互に更にフローコンバータ２４と接続されてい
る。各整流器２６，２６′，２６″では、スイッチング
装置３０，３０′，３０″のスイッチング時点について
の情報は、電圧ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″の経過特性から導
出される。しかし、この電圧経過特性は、通常及び帰還
作動中、種々異なっている（図８の最初の行、及び、図
９の最後の行を参照）ので、電圧ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″
用の適切なフィルタ装置が必要である。更に、長い安全
時間を維持する必要がある。
【００５２】別の変形実施例では、整流器２６，２
６′，２６″は、図１３に示された回路に従って構成さ
れている（中点接続での全波整流器）。この回路は、タ
ップが引き出された２次巻線を有する変換器Ｔ２を有し
ている。２つの整流ダイオードＧ７，Ｇ８は、一方で
は、２次巻線の終端子と接続されており、他方では、コ
ンデンサＣ９の端子と接続されている。コンデンサＣ９
の他方の端子は、２次巻線のタップと接続されている。
スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１４は、整流ダイオードＧ
７，Ｇ８に対して並列に設けられている。しかし、図６
及び図７の回路の場合とは異なり、ここでは、整流ダイ
オードＧ７，Ｇ８は、スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１４
用のフリーホイールダイオードとして作用しない。従っ
て、スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１４を過電圧から保護
するために、適切な減衰装置（例えば、ＲＣ分路を有し
ている）が必要である。
【００５３】目下のところ、本発明の発明者は、図３，
図４及び図１１の電流給電装置に図１０の制御信号を用
いると、本発明が最も良好に構成されると見なしてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】グラジエントコイルに接続されたグラジエント
増幅器のそれぞれの構成要素のブロック接続図
【図２】グラジエントコイルに接続されたグラジエント
増幅器のそれぞれの構成要素のブロック接続図
【図３】本発明の実施例での、図１及び２に示した構成
要素の詳細なブロック接続図
【図４】フローコンバータの実施例の原理回路図
【図５】フローコンバータの実施例の原理回路図
【図６】整流器の実施例の原理回路図
【図７】整流器の実施例の原理回路図
【図８】図３に示された実施例の作動中の電圧及び電流
経過特性の時間経過図
【図９】図３に示された実施例の作動中の電圧及び電流
経過特性の時間経過図
【図１０】制御信号の時間経過図
【図１１】図６及び７の整流器の択一選択的な実施例の
原理回路図
【図１２】図６及び７の整流器の択一選択的な実施例の
原理回路図
【図１３】別の整流器の原理回路図
【符号の説明】
１０ 電源部 １２ 電源入力線路 １４，１４′，１４″ 終段 １６ グラジエントコイル ２０ 交流電圧源 ２２ 電源入力線路 ２４ フローコンバータ ２６，２６′，２６″ 整流器 ２８，２８′，２８″ 直流電圧端子 ３０，３０′，３０″ スイッチング装置 ３２ 制御装置 ３４，３４′，３４″ 制御接続部 ３６ 制御接続部 Ｃ１，Ｃ３−Ｃ７，Ｃ９ コンデンサ Ｃ２，Ｃ８ 結合コンデンサ ＦＤ１−ＦＤ１０ フリーホイールダイオード Ｇ１−Ｇ８ 整流ダイオード Ｌ１ １次巻線 Ｌ２，Ｌ２′，Ｌ２″ ２次巻線 Ｌ３，Ｌ４ インダクタンス Ｓ１−Ｓ１４ スイッチング素子 Ｔ１，Ｔ２ 変換器 ｕ１ フローコンバータ２４の入力側の直流電圧 ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″ 整流器２６，２６′，２６″の
入力側の交流電圧 ｕ３，ｕ３ ′，ｕ３ ″ 直流電圧端子２８，２８′，２
８″の直流電圧 ｕＧ１，ｕＧ５ 整流ダイオードＧ１乃至Ｇ５の電圧 ｉＧ１，ｉＧ５ 整流ダイオードＧ１乃至Ｇ５の電流 ｉＳ７，ｉＳ１１ スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１１の
電流 ＴＳ１，ＴＳ２ 安全時間

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電流給電装置であって、交流電圧源（２
    ０）を有しており、該交流電圧源には、複数の整流器
    （２６，２６′，２６″）が接続されており、該整流器
    は、通常作動中、前記交流電圧源（２０）によって給電
    され、エネルギを、それぞれ１つの直流電圧端子（２
    ８，２８′，２８″）に送出する電流給電装置におい
    て、複数の整流器（２６，２６′，２６″）の少なくと
    も１つは、スイッチング装置（３０，３０′，３０″）
    を有しており、該スイッチング装置によって、帰還作動
    中、エネルギを、直流電圧端子（２８，２８′，２
    ８″）から、乃至、整流器（２６，２６′，２６″）の
    コンデンサ（Ｃ５；Ｃ６，Ｃ７；Ｃ９）から、交流電圧
    源（２０）に帰還することができ、該交流電圧源（２
    ０）は、前記複数整流器（２６，２６′，２６″）の１
    つから逆流されたエネルギを、少なくとも１つの他の整
    流器（２６，２６′，２６″）乃至前記交流電圧源（２
    ０）のコンデンサ（Ｃ１；Ｃ３，Ｃ４）に供給するよう
    に装置構成されていることを特徴とする電流給電装置。
  2. 【請求項２】 整流器（２６，２６′，２６″）は、少
    なくとも１つの整流ダイオード（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ
    ４；Ｇ５，Ｇ６；Ｇ７，Ｇ８）を有しており、該整流ダ
    イオードは、直接又はインダクタンス（Ｌ３；Ｌ４）を
    介してスイッチング装置（３０，３０′，３０″）の能
    動スイッチング素子（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０；Ｓ１
    １，Ｓ１２；Ｓ１３，Ｓ１４）のそれぞれ１つに並列接
    続されている請求項１記載の電流給電装置。
  3. 【請求項３】 制御装置（３２）は、スイッチング装置
    （３０，３０′，３０″）を所定の時点で制御して、帰
    還作動中、前記スイッチング装置（３０，３０′，３
    ０″）を通してエネルギを帰還することができるように
    装置構成されている請求項１又は２記載の電流給電装
    置。
  4. 【請求項４】 制御装置（３２）は、各能動スイッチン
    グ素子（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０；Ｓ１１，Ｓ１２；
    Ｓ１３，Ｓ１４）を、せいぜい、交流電圧源（２０）に
    よって生じた電圧（ｕ２，ｕ２′，ｕ２″）の極性が、
    それぞれのスイッチング素子（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１
    ０；Ｓ１１，Ｓ１２；Ｓ１３，Ｓ１４）に配属された整
    流ダイオード（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４；Ｇ５，Ｇ６；
    Ｇ７，Ｇ８）の順方向に相応する時点で導通状態にする
    請求項２及び３記載の電流給電装置。
  5. 【請求項５】 制御装置（３２）は、各能動スイッチン
    グ素子（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０；Ｓ１１，Ｓ１２；
    Ｓ１３，Ｓ１４）を、請求項４記載の全持続時間中、当
    該持続時間の開始及び終了時点での各安全時間
    （Ｔｓ １，Ｔｓ ２）を除いて、導通状態にするように装
    置構成されている請求項４記載の電流給電装置。
  6. 【請求項６】 安全時間（Ｔｓ １，Ｔｓ ２）の持続時間
    は、スイッチング装置（３０，３０′，３０″）を通っ
    て流れる、過剰なエネルギの逆流を制限するために変え
    ることができる請求項５記載の電流給電装置。
  7. 【請求項７】 制御装置（３２）の所定の制御時点は、
    電流給電装置の作動状態に依存しない請求項３〜６まで
    のいずれか１記載の電流給電装置。
  8. 【請求項８】 各整流ダイオード（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，
    Ｇ４；Ｇ５，Ｇ６；Ｇ７，Ｇ８）は、スイッチング装置
    （３０，３０′，３０″）の、それぞれ１つの能動スイ
    ッチング素子（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０；Ｓ１１，Ｓ
    １２；Ｓ１３，Ｓ１４）用のフリーホイールダイオード
    として使われる請求項２〜７までのいずれか１記載の電
    流給電装置。
  9. 【請求項９】 交流電圧源（２０）は、整流器（２６，
    ２６′，２６″）用の複数の電位分離された交流電圧
    （ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″）を発生するように装置構成さ
    れている請求項１〜８までのいずれか１記載の電流給電
    装置。
  10. 【請求項１０】 交流電圧源（２０）は、電位分離され
    た交流電圧（ｕ２，ｕ２ ′，ｕ２ ″）のそれぞれ１つの
    ための複数の２次巻線（Ｌ２，Ｌ２′，Ｌ２″）を有す
    る変換器装置を有している請求項９記載の電流給電装
    置。
  11. 【請求項１１】 交流電圧源（２０）は、電源入力回路
    （２２）及びフローコンバータ（２４）を有している請
    求項１〜１０までのいずれか１記載の電流給電装置。
  12. 【請求項１２】 制御装置（３２）は、整流器（２６，
    ２６′，２６″）のスイッチング装置（３０，３０′，
    ３０″）も、フローコンバータ（２４）の能動スイッチ
    ング素子（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４；Ｓ５，Ｓ６）も相
    互に同期化されたスイッチング信号を用いて制御するよ
    うに装置構成されている請求項３及び１１記載の電流給
    電装置。
  13. 【請求項１３】 スイッチング装置（３０，３０′，３
    ０″）を通って流れる過剰なエネルギの逆流を制限する
    ために、少なくとも１つのインダクタンス（Ｌ３；Ｌ
    ４）が設けられている請求項１〜１２までのいずれか１
    記載の電流給電装置。
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