JPH105189A - Power power unit for magnetic resonance imaging device - Google Patents

Power power unit for magnetic resonance imaging device

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JPH105189A
JPH105189A JP8182726A JP18272696A JPH105189A JP H105189 A JPH105189 A JP H105189A JP 8182726 A JP8182726 A JP 8182726A JP 18272696 A JP18272696 A JP 18272696A JP H105189 A JPH105189 A JP H105189A
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JP
Japan
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current
voltage
converter
input
power supply
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Application number
JP8182726A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Domoto
拓也 堂本
Hiroshi Takano
博司 高野
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Publication of JPH105189A publication Critical patent/JPH105189A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power power unit for an MRI device capable of stable output by a high speed response. SOLUTION: A power power unit 1 for an MRI device is provided with a voltage type AC-DC converter 10 to covert AC voltage supplied from a commercial AC power source 2 into DC voltage, a control means 20 to control the voltage type AC-DC converter 10 by using a current value of input current to the voltage type AC-DC converter 10, a voltage value of output voltage of the voltage type AC-DC converter 10 and a voltage command value inputted from an external part as input and an electric current amplifier 30 to amplify an output current of the voltage type AC-DC converter 10, and is also provided with an electric current detecting means 23 to detect an electric current inputted to the electric current amplifier 30. The control means 20 performs feedforward control on the voltage type AC-DC converter 10 so that an input current to the electric current amplifier 30 and an output current from the voltage type AC-DC converter 10 become equal to each other by inputting a detecting value of the electric current detecting means 23.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴イメージ
ング装置用電源装置(以下「MRI装置用電源装置」と
いう)に係わり、特に安定した出力を維持するための応
答性の良い制御に特徴のあるMRI装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply for a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as a "power supply for an MRI apparatus"), and is particularly characterized by control with good responsiveness for maintaining a stable output. It relates to an MRI apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】MRI装置では、エコープラーナーイメ
ージング法等の高速結像手法が開発され、それに伴い磁
場発生用電源の出力電流の増大とその立ち上がり時間の
短縮が要求され、大電流、高電圧化する傾向にある。磁
場発生用電源の出力電流の変化速度を向上させるために
は、その入力電圧の高電圧化と高安定化が必要である。
そこで、静磁場発生用や傾斜磁場発生用などの磁場発生
用スイッチング電源として、電圧型交流直流変換器を備
えた安定化したMRI装置用電源装置が用いられるよう
になってきた。
2. Description of the Related Art In an MRI apparatus, a high-speed imaging method such as an echo planar imaging method has been developed, and accordingly, an increase in an output current of a power supply for generating a magnetic field and a reduction in a rise time thereof are required. It tends to be. In order to improve the change speed of the output current of the power supply for generating a magnetic field, it is necessary to increase the input voltage and stabilize the input voltage.
Therefore, as a switching power supply for generating a magnetic field for generating a static magnetic field or a gradient magnetic field, a stabilized power supply apparatus for an MRI apparatus having a voltage-type AC / DC converter has been used.

【0003】このような傾斜磁場発生用の電源装置とし
て図4に示すものが知られている。この電源装置1’
は、商用電源2から供給された交流を電圧型交流直流変
換器10により直流に変換し、コンデンサ21により平
滑化し、電流増幅器30により増幅した後、傾斜磁場コ
イル3を駆動する。ここで用いる交流直流変換器10
は、商用電源2と接続されたリアクトル11から13
と、リアクトル11〜13にフルブリッジ接続されたフ
ライホイールダイオードと、フライホイールダイオード
に並列接続されたスイッチング素子である絶縁ゲート型
バイポーラトランジスタ(IGBT)14〜19とを備
えている。
FIG. 4 shows a known power supply device for generating a gradient magnetic field. This power supply 1 '
Converts the AC supplied from the commercial power supply 2 into DC by the voltage type AC / DC converter 10, smoothes it by the capacitor 21, amplifies it by the current amplifier 30, and then drives the gradient coil 3. AC / DC converter 10 used here
Are reactors 11 to 13 connected to the commercial power supply 2
A flywheel diode connected in full bridge to the reactors 11 to 13; and insulated gate bipolar transistors (IGBT) 14 to 19 which are switching elements connected in parallel to the flywheel diode.

【0004】このような電圧型交流直流変換器10の出
力電圧は制御回路20’によって制御される。即ち、制
御回路は、電流検出器24、25により検出された電圧
型交流直流変換器10への入力電流と、電圧検出手段2
2により検出されたコンデンサ21の電圧と、外部から
入力される電圧指令値とに基づいて出力電圧をフィード
バック制御する。この制御は具体的には、商用電源に接
続されたリアクトル11〜13とスイッチング素子14
〜19を通して平滑用コンデンサ21に充電される電圧
を、スイッチング素子14〜19のデューティを変化さ
せることによって高電圧に制御する。
The output voltage of such a voltage type AC / DC converter 10 is controlled by a control circuit 20 '. That is, the control circuit determines the input current to the voltage type AC / DC converter 10 detected by the current detectors 24 and 25 and the voltage detection means 2
The feedback control of the output voltage is performed based on the voltage of the capacitor 21 detected by Step 2 and a voltage command value input from the outside. This control is specifically performed by the reactors 11 to 13 connected to the commercial power supply and the switching element 14.
To 19, the voltage charged in the smoothing capacitor 21 is controlled to a high voltage by changing the duty of the switching elements 14 to 19.

【0005】また、電流増幅器30の出力電流は、制御
回路40によってフィードバック制御され、電流検出器
43により検出された電流値と外部から入力される電流
指定値とに基づいて電流増幅器30の増幅率を求めて電
流増幅器30を制御する。
The output current of the current amplifier 30 is feedback-controlled by the control circuit 40, and the amplification factor of the current amplifier 30 is determined based on the current value detected by the current detector 43 and the specified current value input from the outside. To control the current amplifier 30.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電源
装置では電圧型交流直流変換器10の出力電圧の制御に
おいて、その出力電圧を用いてフィードバック制御して
いるが、この場合、コイルの駆動電流に対しては以下説
明するように制御に複数次の遅れが生ずる。
In such a conventional power supply device, in controlling the output voltage of the voltage type AC / DC converter 10, feedback control is performed using the output voltage. As described below, the current has a plurality of delays in the control.

【0007】まず、交流直流変換器10の出力電圧は電
流増幅器30の出力である負荷電流の積分値に比例して
変動するため、この出力電圧を用いてフィードバック制
御する場合、負荷電流が出力に影響するまでに一次の遅
れが生ずる。また、制御量であるデューティが交流直流
変換器10への入力電流に変換されるのに一次、更にこ
の入力電流がコンデンサ21に充電される電圧に変換さ
れるのに一次の遅れが生ずる。結果として、制御される
出力電圧はコイルの駆動により流れる電流(外乱)に対
して3次の遅れを生じることとなる。
First, since the output voltage of the AC / DC converter 10 fluctuates in proportion to the integrated value of the load current which is the output of the current amplifier 30, when the feedback control is performed using this output voltage, the load current is output to the output. There is a first order delay before it takes effect. Further, a primary delay occurs when the duty, which is the control amount, is converted into an input current to the AC / DC converter 10, and a primary delay occurs when the input current is further converted into a voltage charged in the capacitor 21. As a result, the controlled output voltage has a third order delay with respect to the current (disturbance) flowing by driving the coil.

【0008】このような制御の遅れのため、従来の電源
装置では負荷の変動に対して高速にフィードバック制御
することができず、出力電圧が不安定化する場合があっ
た。本発明はこのような課題を解決するため高速に応答
するMRI装置用電源装置を提供することにある。
Due to such a control delay, the conventional power supply device cannot perform high-speed feedback control with respect to a change in load, and the output voltage sometimes becomes unstable. An object of the present invention is to provide a power supply device for an MRI apparatus that responds at high speed in order to solve such a problem.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明のMRI装置用電源装置は、磁気共鳴イ
メージング装置用磁場発生手段に電流増幅器を介して直
流電流を供給する電源装置であって、商用交流電源から
供給される交流電圧を直流電圧に変換する電圧型交流直
流変換器と、電圧型交流直流変換器への入力電流の検出
値、電圧型交流直流変換器の出力電圧の検出値及び外部
から入力される電圧指令値を入力として電圧型交流直流
変換器の出力電圧を制御する制御手段と、更に電圧型交
流直流変換器から電流増幅器に入力される電流を検出す
る電流検出器とを備え、制御手段は電流検出器により検
出された入力電流の値を出力電圧の制御に用いて、電流
増幅器に入力される電流と、電圧型交流直流変換器から
の出力電流とが等しくなるように電圧型交流直流変換器
をフィードフォワード制御するものである。
In order to achieve the above object, a power supply for an MRI apparatus according to the present invention is a power supply for supplying a direct current through a current amplifier to a magnetic field generating means for a magnetic resonance imaging apparatus. There is a voltage type AC / DC converter for converting an AC voltage supplied from a commercial AC power supply into a DC voltage, and a detection value of an input current to the voltage type AC / DC converter and an output voltage of the voltage type AC / DC converter. Control means for controlling the output voltage of the voltage type AC / DC converter using the detected value and a voltage command value inputted from the outside as inputs, and current detection for detecting the current inputted from the voltage type AC / DC converter to the current amplifier The control means uses the value of the input current detected by the current detector to control the output voltage, so that the current input to the current amplifier and the output current from the voltage type AC / DC converter are equal. It is to feed-forward control a voltage-type AC-DC converter for Kunar.

【0010】このような構成の電源装置では、電流検出
手段によって検出された電流増幅器への入力電流を、出
力電圧を制御する制御手段にフィードフォワードするの
で、外乱である負荷の変動に対して高速に追従制御する
ことが可能となり、安定性のよいMRI装置用電源装置
を提供することができる。特に傾斜磁場発生用の電源装
置として用いた場合、傾斜磁場電流を高速に変化でき、
EPI等の高速シーケンスに対応可能な信頼性の高いM
RI装置を提供できる。
[0010] In the power supply device having such a configuration, the input current to the current amplifier detected by the current detection means is fed forward to the control means for controlling the output voltage. And a stable power supply device for the MRI apparatus can be provided. Particularly when used as a power supply for generating a gradient magnetic field, the gradient magnetic field current can be changed at a high speed,
Highly reliable M that can support high-speed sequences such as EPI
An RI device can be provided.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例について
図1を用いて説明する。尚、図中、従来技術を示す図4
と同じ構成要素については同一の符号で示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. It should be noted that FIG.
The same components as those described above are denoted by the same reference numerals.

【0012】このMRI装置用電源装置1は、3相交流
の商用電源2に接続して用い、出力電流を負荷である傾
斜磁場コイル3に電流を流すものである。この電源装置
1は、商用電源2から供給される交流電圧を直流電圧に
変換する電圧型交流直流変換器10と、交流直流変換器
10へ入力される電流を検出する電流検出手段24、2
5と、交流直流変換器10からの出力電圧を平滑するコ
ンデンサ21と、コンデンサ21の電圧を検出する電圧
検出器22と、交流直流変換器10の出力電流を増幅
し、負荷である傾斜磁場コイル3に電流を流す電流増幅
器30と、電流増幅器30に入力される電流を検出する
電流検出器23と、電流増幅器30からの出力電流を検
出する電流検出器43とを備え、更に電流検出器24、
25により検出された電流値、電圧検出器22により検
出された電圧値、電流検出器23により検出された電流
値及び外部から入力される電圧指令値を入力として交流
直流変換器10を制御する制御回路20と、電流検出器
43により検出される電流値及び外部から入力される電
流指令値を入力として電流増幅器30を制御する制御回
路40とを備えている。制御回路40は、電流検出器4
3により検出された電流値と、外部から入力される電流
指定値とを入力し、これらの入力に基づいて増幅率を求
めて電流増幅器30を制御する。
The power supply device 1 for an MRI apparatus is connected to a three-phase AC commercial power supply 2 and is used to supply an output current to a gradient coil 3 as a load. The power supply device 1 includes a voltage type AC / DC converter 10 for converting an AC voltage supplied from a commercial power supply 2 into a DC voltage, and current detecting means 24 and 2 for detecting a current input to the AC / DC converter 10.
5, a capacitor 21 for smoothing the output voltage from the AC / DC converter 10, a voltage detector 22 for detecting the voltage of the capacitor 21, and a gradient magnetic field coil which amplifies the output current of the AC / DC converter 10 and serves as a load. 3; a current detector 23 for detecting a current input to the current amplifier 30; a current detector 43 for detecting an output current from the current amplifier 30; ,
Control for controlling the AC / DC converter 10 using the current value detected by the voltage detector 25, the voltage value detected by the voltage detector 22, the current value detected by the current detector 23, and the voltage command value input from the outside as inputs. The control circuit 40 includes a circuit 20 and a control circuit 40 that controls the current amplifier 30 using a current value detected by the current detector 43 and a current command value input from the outside as inputs. The control circuit 40 includes the current detector 4
3 and a current designation value inputted from the outside, and the amplification factor is obtained based on these inputs to control the current amplifier 30.

【0013】交流直流変換器10は、商用電源2と接続
されたリアクトル11〜13と、リアクトル11〜13
にフルブリッジ接続されたフライホイールダイオード
と、フライホイールダイオードに並列接続されたスイッ
チング素子であるIGBT14〜19とを備えている。
The AC / DC converter 10 includes reactors 11 to 13 connected to the commercial power supply 2 and reactors 11 to 13
And a IGBT 14 to 19, which are switching elements connected in parallel with the flywheel diode.

【0014】このような構成の電源装置1は、以下のよ
うに動作する。まず、商用電源2から供給された交流
は、リアクトル11〜13を介してIGBT14〜19
とダイオードからなるブリッジ回路に入力され、IGB
T14〜19のオン・オフ時間、即ちデューティを制御
することにより上下のアームの間の平均電位Eua、Eva
及びEwaが決定され、これにより、コンデンサ21の両
端にかかる所定の出力電圧Eclが出力される。即ち、平
均電位Eua、Eva及びEwaと商用電源2の各相の電位E
u、Ev及びEwとの差の積分が、リアクトル11〜13
に流れる電流Iu、Iv及びIwに比例し、これら片方向
の電流の和が出力電流Iaとしてコンデンサ21に流れ
込む。そして、この電流の積分値に比例した電圧Eclが
コンデンサ21の両端にかかる。
The power supply device 1 having such a configuration operates as follows. First, the AC supplied from the commercial power supply 2 is supplied to the IGBTs 14 to 19 via the reactors 11 to 13.
Input to the bridge circuit consisting of
The average potentials Eua and Eva between the upper and lower arms are controlled by controlling the on / off time of T14 to T19, that is, the duty.
And Ewa are determined, whereby a predetermined output voltage Ecl across both ends of the capacitor 21 is output. That is, the average potentials Eua, Eva and Ewa and the potential E of each phase of the commercial power supply 2
The integral of the difference between u, Ev and Ew is determined by the reactors 11 to 13
Is proportional to the currents Iu, Iv, and Iw flowing through the capacitor 21, and the sum of these one-way currents flows into the capacitor 21 as the output current Ia. Then, a voltage Ecl proportional to the integrated value of the current is applied to both ends of the capacitor 21.

【0015】この出力電圧Eclは電流増幅器30の両端
に加えられ、制御回路40により電流増幅器30の増幅
率を制御することにより傾斜磁場コイル3に電流指令値
で与えられる所定の電流が流れることになる。
The output voltage Ecl is applied to both ends of the current amplifier 30, and the control circuit 40 controls the amplification factor of the current amplifier 30 so that a predetermined current given to the gradient coil 3 by the current command value flows. Become.

【0016】ここで電圧検出器22からの検出値Ecl即
ち交流直流変換器10の出力に接続し出力電圧を平滑す
るコンデンサ21の両端にかかる電圧の変動は、コンデ
ンサ21に流れる電流の積分値、即ち交流直流変換器1
0の出力電流Iaと電流増幅器30の入力電流Ifとの和
の積分値に比例する。この電流増幅器30の入力電流I
fは、出力電圧Eclを介して出力電流Iaを制御する制御
系における外乱である。電流増幅器30の入力電圧Ecl
を変動のない安定した電圧した電圧に維持するためには
平滑用のコンデンサ21に電流を流さなければよいわけ
であるから、本発明においては電流増幅器30の入力電
流Ifと交流直流変換器10の出力電流Iaの値が等しく
なるように制御する。
Here, the detection value Ecl from the voltage detector 22, that is, the fluctuation of the voltage applied to both ends of the capacitor 21 connected to the output of the AC / DC converter 10 and smoothing the output voltage is represented by the following equation: That is, the AC / DC converter 1
It is proportional to the integral value of the sum of the output current Ia of 0 and the input current If of the current amplifier 30. The input current I of the current amplifier 30
f is a disturbance in the control system that controls the output current Ia via the output voltage Ecl. Input voltage Ecl of current amplifier 30
In order to maintain a stable voltage without fluctuation, it is only necessary to supply a current to the smoothing capacitor 21. Therefore, in the present invention, the input current If of the current amplifier 30 and the Control is performed so that the values of the output current Ia become equal.

【0017】このため本実施例では、電流増幅器30へ
の入力電流Ifを電流検出器23により検出して制御回
路20での制御に用いる。電流検出器24、25により
検出された電圧型交流直流変換器10に入力される電流
Iu、Ivと、電圧検出手段22により検出されたコンデ
ンサ21の両端の電圧Eclとを用いることは従来と同様
である。
For this reason, in this embodiment, the input current If to the current amplifier 30 is detected by the current detector 23 and used for control by the control circuit 20. The use of the currents Iu and Iv input to the voltage-type AC / DC converter 10 detected by the current detectors 24 and 25 and the voltage Ecl across the capacitor 21 detected by the voltage detection means 22 is the same as in the related art. It is.

【0018】このような制御回路20による制御につい
て図2を用いて説明する。この説明の中で用いるu相、
v相、w相は3相交流の商用電源の各相を表わしてい
る。
The control by the control circuit 20 will be described with reference to FIG. U phase used in this description,
The v-phase and the w-phase represent each phase of a three-phase AC commercial power supply.

【0019】まず、電圧検出器22により検出された出
力電圧Eclと電圧指令値Eclrとから比例積分(PI)
制御によって両者の差がゼロになるように入力目標とす
る電流値Irを計算する。本実施例においては更に、こ
の電流値Irに、外乱である電流増幅器30への入力電
流Ifをフィードフォワードして加算し、比例ゲインK
mを掛けて入力目標とする電流値Ir'を計算する。そし
て、電流値Ir'にsin(ωt)及びsin(ωt−2π/3)を
それぞれ掛けて、商用電源2のu相及びv相の目標電流
Iur及びIvrを算出する。更に、リアクトル11に流れ
る電流Iu及びリアクトル12に流れる電流Ivをフィー
ドバックし、目標電流Iurと電流Iuとの差及び目標電
流Ivr電流Ivとの差にそれぞれ比例ゲインKcを掛け
て比例(P)制御によって商用電源2の各相に対するデ
ューティを計算する。
First, a proportional integral (PI) is calculated from the output voltage Ecl detected by the voltage detector 22 and the voltage command value Eclr.
The current value Ir as an input target is calculated so that the difference between the two becomes zero by the control. In this embodiment, the input current If, which is a disturbance, is input to the current amplifier 30 by feedforward and added to the current value Ir, and the proportional gain K
The current value Ir ′ to be input is calculated by multiplying by m. Then, the current value Ir ′ is multiplied by sin (ωt) and sin (ωt−2π / 3), respectively, to calculate the u-phase and v-phase target currents Iur and Ivr of the commercial power supply 2. Further, the current Iu flowing through the reactor 11 and the current Iv flowing through the reactor 12 are fed back, and the difference between the target current Iur and the current Iu and the difference between the target current Ivr and the current Iv are respectively multiplied by a proportional gain Kc to perform proportional (P) control. Thus, the duty for each phase of the commercial power supply 2 is calculated.

【0020】このデューティと出力電圧Eclとの関係か
ら、IGBT14〜19の上下のアームの間の平均電位
Eua、Eva及びEwaが決定される。平均電位Eua、Eva
及びEwaと商用電源2の各相の電位Eu、Ev及びEwと
の差の積分は、リアクトル11〜13に流れる電流I
u、Iv及びIwに比例するものであり、これらの片方向
の電流の和が出力電流Iaとしてコンデンサ21に流れ
込む。
From the relationship between the duty and the output voltage Ecl, the average potentials Eua, Eva and Ewa between the upper and lower arms of the IGBTs 14 to 19 are determined. Average potential Eua, Eva
The integration of the difference between Ewa and Ewa and the potentials Eu, Ev and Ew of the respective phases of the commercial power supply 2 is based on the current I
It is proportional to u, Iv, and Iw, and the sum of these unidirectional currents flows into the capacitor 21 as the output current Ia.

【0021】一方、コンデンサ21からは電流増幅器3
0への入力電流Ifが生じるが、このような制御におい
ては、電流増幅器30への入力電流Ifと電圧型交流直
流変換器10からの出力電流Iaとが等しくなるように
制御しているので、コンデンサ21には電流が流れない
ことになり、出力電圧Eclは変動することなく一定に保
たれる。
On the other hand, the current amplifier 3
Although the input current If to 0 is generated, in such control, since the input current If to the current amplifier 30 and the output current Ia from the voltage type AC / DC converter 10 are controlled to be equal, No current flows through the capacitor 21, and the output voltage Ecl is kept constant without fluctuation.

【0022】このように本発明による制御では、外乱で
ある電流増幅器30への入力電流Ifをフィードフォワ
ード制御することにより、外乱に対する出力電圧Eclの
制御遅れを減らすことができる。一方、デューティを変
化させることにより制御される交流直流変換器10に流
れ込む各相の入力電流Iu、Iv及びIwは、一次遅れと
なる。従って、本発明によるMRI装置用電源装置にお
いてフィードフォワード制御する場合には、各相の入力
電流Iu、Iv及びIwの一次遅れのみで、出力電圧Ecl
を一定に保つ制御をすることができる。このため、応答
性よく電圧制御をすることをできる。
As described above, in the control according to the present invention, the feed-forward control of the input current If to the current amplifier 30, which is a disturbance, can reduce the control delay of the output voltage Ecl due to the disturbance. On the other hand, the input currents Iu, Iv and Iw of each phase flowing into the AC / DC converter 10 controlled by changing the duty have a first-order lag. Therefore, when the feedforward control is performed in the power supply device for an MRI apparatus according to the present invention, the output voltage Ecl is determined only by the primary delay of the input currents Iu, Iv and Iw of each phase.
Can be controlled to be constant. Therefore, voltage control can be performed with good responsiveness.

【0023】尚、本発明のMRI装置用電源装置は、図
1に示す構成に限られるものではなく、例えば図1では
商用電源2に接続するリアクトルは各相すべてに設けた
ものを示したが、最低2個のリアクトルがあればよい。
また商用電源2として3相のものではなく単相のものも
使用することができる。この場合、商用電源2に接続さ
れるリアクトルは少なくとも1個は設ける必要がある。
The power supply device for an MRI apparatus according to the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1. For example, FIG. 1 shows a reactor connected to the commercial power supply 2 provided in all phases. , At least two reactors are required.
Also, the commercial power supply 2 may be a single-phase one instead of a three-phase one. In this case, it is necessary to provide at least one reactor connected to the commercial power supply 2.

【0024】また、電圧型交流直流変換器10において
は、IGBT14〜19以外の素子をスイッチング素子
として用いてもよく、例えばIGBTより高速スイッチ
ングの可能な電界効果型トランジスタ(MOSFET)
を用いてもよい。また、上下のアームのどちらかにIG
BTのようなスイッチング素子を用いることなくダイオ
ードを使用することもでき、この場合、安価な部品に置
き換えられるという利点がある。
In the voltage type AC / DC converter 10, elements other than the IGBTs 14 to 19 may be used as switching elements. For example, a field effect transistor (MOSFET) capable of switching at a higher speed than the IGBT.
May be used. In addition, one of the upper and lower arms
A diode can be used without using a switching element such as a BT, and in this case, there is an advantage that it can be replaced with an inexpensive component.

【0025】更に、本実施例では、電流増幅器30への
入力電流Ifを検出するために電流増幅器30への入力
端子付近に電流検出器23を設置し、入力電流Ifを直
接検出するようにしているが、電流検出器23を電圧型
交流直流変換器10の出力に接続したコンデンサ21の
出力電流を検出する位置に設けて、電圧型交流直流変換
器10からの出力電流Iaとの和として検出することも
可能である。この場合も図1の実施例と同様な効果が得
られるが、更に、コンデンサ21に流れる電流は交流で
あることから、カレントトランス等の検出器の構成が容
易となり、そのため検出が容易となる。
Further, in this embodiment, a current detector 23 is provided near the input terminal to the current amplifier 30 to detect the input current If to the current amplifier 30, so that the input current If is directly detected. However, the current detector 23 is provided at a position for detecting the output current of the capacitor 21 connected to the output of the voltage type AC / DC converter 10 and is detected as the sum with the output current Ia from the voltage type AC / DC converter 10. It is also possible. In this case as well, the same effects as in the embodiment of FIG. 1 can be obtained. However, since the current flowing through the capacitor 21 is an alternating current, the configuration of a detector such as a current transformer becomes easy, and the detection becomes easy.

【0026】このような上記の変更可能な要素を取り入
れた電源装置の一実施例を図3に示す。この実施例で
は、単相交流の商用電源2”を使用し、リアクトルを1
個だけ接続している。また、電圧型交流直流変換器1
0”は4つのアームからなり、上側のアームには直流電
圧を発生させるフルブリッジのダイオード114、11
6を、下側のアームにはフライホイールダイオードと並
列に接続されたIGBT15、17を備えている。更
に、電流増幅器30への入力電流Ifを検出する手段と
しての電流検出器23”は、電圧型交流直流変換器10
の出力に接続したコンデンサ21の出力電流を検出する
位置に設けられている。この場合、電流検出器23”が
検出する電流は、電流増幅器30への入力電流Ifと交
流直流変換器10からの出力電流Iaとの和であり、こ
の検出値が制御回路20”にフィードフォーワードされ
る。
FIG. 3 shows an embodiment of a power supply device incorporating such a changeable element. In this embodiment, a single-phase AC commercial power supply 2 "is used, and the reactor is one.
Connected. In addition, the voltage type AC / DC converter 1
0 "is composed of four arms, and the upper arm has full-bridge diodes 114 and 11 for generating a DC voltage.
6 and IGBTs 15 and 17 connected to the lower arm in parallel with the flywheel diode. Further, the current detector 23 ″ as a means for detecting the input current If to the current amplifier 30 is a voltage-type AC / DC converter 10
Is provided at a position for detecting the output current of the capacitor 21 connected to the output of. In this case, the current detected by the current detector 23 "is the sum of the input current If to the current amplifier 30 and the output current Ia from the AC / DC converter 10, and the detected value is fed to the control circuit 20". Be worded.

【0027】即ち、図3の電源装置においても、制御回
路20”は図1の実施例の制御回路20と同様に外乱で
ある入力電流Ifをフィードフォワード制御するもので
あるが、ここでは電流検出器23”が検出する電流、即
ちコンデンサ21に流れる電流がゼロとなるように、制
御される。このことは図1に示す電源装置おいて電流増
幅器30への入力電流Ifと電圧型交流直流変換器10
からの出力電流Iaとが等しくなるように制御すること
と等価であり、同様に電圧型交流直流変換器10”の出
力電圧Eclを一定に維持することができる。尚、制御回
路20”においても電圧検出器22により検出された出
力電圧Eclと電圧指令値Eclrとから両者の差がゼロに
なるように入力目標とする電流値Irを計算して、交流
直流変換器10のゲインを制御する点は図2の制御回路
20と同様である。
That is, in the power supply device shown in FIG. 3, the control circuit 20 "controls the input current If, which is a disturbance, in a feed-forward manner, similarly to the control circuit 20 of the embodiment shown in FIG. The current detected by the capacitor 23 ", that is, the current flowing through the capacitor 21 is controlled to be zero. This means that the input current If to the current amplifier 30 and the voltage type AC / DC converter 10 in the power supply device shown in FIG.
The output voltage Ecl of the voltage-type AC / DC converter 10 ″ can be maintained constant. Similarly, the control circuit 20 ″ can also maintain the output voltage Ecl of the voltage-type AC / DC converter 10 ″ constant. A point for controlling the gain of the AC / DC converter 10 by calculating an input target current value Ir from the output voltage Ecl detected by the voltage detector 22 and the voltage command value Eclr so that the difference between the two becomes zero. Is similar to the control circuit 20 of FIG.

【0028】更に、図1及び図3いずれの実施例におい
ても制御回路20、20”が、出力電圧Eclと電圧指令
値Eclrとから電流値Irを制御するに際して、図2に示
すような比例積分(PI)制御のみならず、比例・積分
・微分(PID)制御等の公知の制御手法を採用するこ
ともできる。
Further, in each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 3, when the control circuits 20, 20 "control the current value Ir from the output voltage Ecl and the voltage command value Eclr, the proportional integration as shown in FIG. Not only the (PI) control but also a known control method such as proportional / integral / differential (PID) control can be adopted.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明のMRI装置用電源装置は、MR
I装置用磁場発生手段に接続された電流増幅器に電力を
供給する電圧型交流直流変換器の出力電圧を、その検出
値及び外部から入力される電圧指令値を入力として制御
するに際し、外乱である電流増幅器への入力電流を検出
して制御系にフィードフォワードすることにより、電圧
型交流直流変換器からの出力電流と電流増幅器への入力
電流とが等しくなるように制御でき、これにより制御の
遅れを少なくすることができる。このため、応答性の極
めてよく、磁場発生装置用電源を提供することができ
る。従って本発明の電源装置によれば、磁場を発生させ
るための電流を高速に変化させることができ、エコープ
ラーナイメージング法のような高速シーケンスに適して
いる。また、電流増幅器からの出力も安定したものとな
り、電流変化率の低い装置が提供できる。
The power supply for an MRI apparatus according to the present invention is an MR apparatus.
In controlling the output voltage of the voltage type AC / DC converter that supplies power to the current amplifier connected to the magnetic field generating means for the I device, using its detection value and a voltage command value input from the outside as an input, it is a disturbance. By detecting the input current to the current amplifier and feeding it forward to the control system, it is possible to control the output current from the voltage type AC / DC converter and the input current to the current amplifier to be equal, thereby delaying the control. Can be reduced. For this reason, it is possible to provide a power supply for a magnetic field generator with extremely high responsiveness. Therefore, according to the power supply device of the present invention, the current for generating a magnetic field can be changed at a high speed, which is suitable for a high-speed sequence such as an echo planar imaging method. In addition, the output from the current amplifier becomes stable, and a device with a low current change rate can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のMRI装置用電源装置の一実施例を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a power supply device for an MRI apparatus of the present invention.

【図2】本発明における電圧型交流直流変換器の制御ブ
ロック図。
FIG. 2 is a control block diagram of a voltage type AC / DC converter according to the present invention.

【図3】本発明のMRI装置用電源装置の他の実施例を
示す図。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the power supply device for an MRI apparatus of the present invention.

【図4】従来のMRI装置用電源装置を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a conventional power supply device for an MRI apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MRI装置用電源装置 2 商用電源 10 電圧型直流交流変換器 20、20” 制御回路(制御手段) 23 電流検出器(電流検出手段) 30 電流増幅器 40 制御回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device for MRI apparatus 2 Commercial power supply 10 Voltage-type DC / AC converter 20, 20 "Control circuit (Control means) 23 Current detector (Current detecting means) 30 Current amplifier 40 Control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】磁気共鳴イメージング装置用磁場発生手段
に電流増幅器を介して直流電流を供給する電源装置であ
って、商用交流電源から供給される交流電圧を直流電圧
に変換する電圧型交流直流変換器と、前記電圧型交流直
流変換器への入力電流の検出値、前記電圧型交流直流変
換器の出力電圧の検出値及び外部から入力される電圧指
令値を入力として前記電圧型交流直流変換器の出力電圧
を制御する制御手段とを備えた電源装置において、 前記電圧型交流直流変換器から前記電流増幅器に入力さ
れる電流を検出する電流検出器を備え、前記制御手段
は、前記出力電圧の制御において前記電流検出器により
検出された入力電流の検出値を用い、前記電流増幅器に
入力される電流と、前記電圧型交流直流変換器からの出
力電流とが等しくなるように前記電圧型交流直流変換器
をフィードフォワード制御することを特徴とした磁気共
鳴イメージング装置用電源装置。
1. A power supply device for supplying a DC current to a magnetic field generating means for a magnetic resonance imaging apparatus via a current amplifier, wherein a voltage type AC / DC converter for converting an AC voltage supplied from a commercial AC power supply into a DC voltage. And a voltage-type AC / DC converter which receives a detected value of an input current to the voltage-type AC / DC converter, a detected value of an output voltage of the voltage-type AC / DC converter, and a voltage command value input from outside. Control means for controlling the output voltage of the power supply, comprising: a current detector for detecting a current input to the current amplifier from the voltage-type AC-DC converter, the control means, the control means, In the control, using the detected value of the input current detected by the current detector, the current input to the current amplifier and the output current from the voltage type AC / DC converter become equal. A power supply device for a magnetic resonance imaging apparatus characterized in that the voltage type AC / DC converter is feed-forward controlled as described above.
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