[发明专利]系统功率调平装置和图像诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用双向转换器和电力存储装置调平(leveling)系统功率的系统功率调平装置，以及具有该装置的图像诊断系统。

背景技术

为了例如减小使用电气设备给供电系统造成的负担等目的，发明了用于调平电气设备的系统功率的多种方法(在该说明书中，“系统功率”用于指从电源提供给电气设备的电功率)。例如，电力存储装置经由双向转换器连接到电气设备中的系统母线，其从电源提供电功率给负载。然后控制该双向转换器以规定负载的功耗，当消耗的功率小时对电力存储装置充电并且当消耗的功率大时使电力存储装置放电。即，当负载的功耗小时，系统功率的一部分存储在电力存储装置中，并且当负载的功耗大时，存储的能量用于补偿负载功耗的一部分。(例如，参见日本未审查的专利申请号2002-271993的摘要)。由此，调平系统功率。

【专利文件】

【专利文件1】日本未审查的专利申请公开号2002-271993。

发明内容

本发明要解决的问题

双向转换器包括降压开关元件和升压开关元件。通过在升压开关元件被“接通”的同时，操作降压开关元件的开关操作，即交替操作并重复“接通”和“切断”，从而激活降压转换器以使电力存储装置充电。通过在断开降压开关元件的同时，操作升压开关元件的开关操作，则激活升压转换器以使存储装置放电。对于这样的开关操作，PWM的占空比或“接通”时段和“切断”时段与通断时段的一个周期的比通过例如比例积分微分(PID)控制、使用脉宽调制(PWM)来反馈控制，使得充电-放电的电流或电功率接近目标值。并且，反馈控制的增益参数一般设置成以便获得相对适度的响应特性，其用于防止在负载下的功耗快速变化时的充电-放电电流的过冲。

同时，根据电气设备的类型，虽然在正常操作中但功耗仍可快速并且很大地变化。例如，例如X射线CT(计算机断层摄影)系统、胸部X射线系统或MR(磁共振)系统等图像诊断系统是主要的示例。这样的图像诊断系统具有消耗大量功率的负载，例如X射线产生部分或磁场产生部分，并且经常，这样的负载的通/断开关在操作期间瞬间地并且重复地进行。

当用于调平功率的上文提到的方法应用于这样的电气设备(其负载下的功耗快速并且很大地变化)时，因为处于上文的反馈控制的适度响应特性，在电力存储装置的充电-放电中的电流向目标值的趋向(convergence)无法赶上负载下的功耗的变化。因此，系统功率没有被适当调平并且存在系统功率可能超过预定功率的风险；因此，对电源系统的负担无法降低。

因为这样的原因，需要一种调平系统功率(即使负载下的功耗快速并且很大地变化)的系统功率调平装置和包含该装置的图像诊断系统。

解决该问题的手段

第一方面的发明包括：连接到系统母线的双向转换器，其从电源提供电功率给负载并且具有第一和第二开关元件；连接到该双向转换器的电力存储装置；用于规定负载的功耗的第一规定部分；基于在第一规定部分规定的功耗通过控制双向转换器来控制电力存储装置的充电和放电的充电-放电控制部分；和规定充电或放电的电流或电功率的第二规定部分。

充电-放电控制部分具有第一通/断控制部分，其用于当进行充电或放电时，在第一和第二开关元件中的一个保持“断”的同时，保持另一个“通”或“断”直到充电或放电的电流或电功率的目标值和由第二规定部分的规定值之间的差值变成小于第一阈值为止，以及然后反馈控制使得规定值接近目标值。

第二方面的发明提供根据第一方面的系统功率调平装置，其中充电-放电控制部分包括：用于当开始充电或放电时确定差值是否大于第二阈值(其大于第一阈值)的确定部分；和第二通/断控制部分，其用于当进行充电或放电时，在第一和第二开关元件中的一个保持断的同时，通过对另一个开关元件的通/断操作使用脉宽调制来反馈控制使得规定值接近目标值。

在当该确定部分确定差值大于第二阈值(通过该确定部分)时的情况下，进行由第一通/断控制部分进行的控制，并且在当由确定部分确定差值等于或小于第二阈值时的情况下，进行由第二通/断控制部分进行的控制。

第三方面的发明提供根据第一或第二方面的系统功率调平装置，其中电源是交流电流电源；第一规定部分规定在交流电流电源的波形周期或预定数目的周期的每个时段的负载下的功耗；并且充电-放电控制部分基于最近预定次数的由第一规定部分规定的功耗控制充电和放电。

第四方面的发明提供根据第三方面的系统功率调平装置，其中预定次数是在从1至10范围内的整数。