[发明专利]用于为成像系统供电的系统和方法

说明书

本公开提供了一种用于为成像系统供电的功率系统和方法。该功率系统和方法包括配电单元(PDU)，该PDU耦接到成像系统机架。该PDU的输入电耦接到来自公用设施电源的交流(AC)功率源。该PDU的输出电耦接到该成像系统机架。该功率系统和方法进一步包括能量存储系统，该能量存储系统在X射线生成期间向该成像系统的X射线发生器提供峰值功率。

背景技术

本文所公开的主题的实施方案涉及医学成像系统，并且更具体地讲，涉及解决计算机断层摄影(CT)成像系统的功率需求。

各种医学成像系统和方法被用来获得受检者的图像，以用于诊断受检者的医学病症。X射线成像系统可采用许多形式，诸如计算机断层摄影(CT)成像系统和许多其他类型的X射线成像系统，这些成像系统使用X射线来采集受检者的图像数据并生成受检者的可观看图像。

使用CT成像系统对受检者进行成像涉及将受检者定位在检查台上，在CT成像系统的机架内部移动检查台，以及生成X射线，使X射线在各个方向上穿过受检者，以获得受检者的内部解剖结构的图像。CT成像系统包括X射线发生器和X射线检测器阵列，该X射线发生器为X射线管供电以用于发射穿过定位在CT成像系统的机架中的受检者的X射线，该X射线检测器阵列被定位成接收X射线。使用各种图像重建和可视化技术来处理由X射线检测器阵列接收的X射线以生成受检者的用户可观看图像。尽管CT扫描所花费的总时间通常在三十分钟至四十五分钟之间变化，但实际X射线曝光的时间在几秒至几分钟之间变化。

X射线发生器的最高功率消耗通常被称为“峰值功率”或“峰值负载”，其在X射线生成或X射线曝光的几秒钟或几分钟内生成和消耗。需要来自公用设施电源的三相AC功率源来为包括X射线发生器、X射线管的CT成像系统供电，并满足CT成像系统的峰值功率需量。

在一个示例中，在常规CT成像系统操作期间，560直流电压(VDC)总线可能会在X射线生成或X射线曝光期间经历28千瓦(kW)的峰值功率需量，这导致560VDC总线具有约62安培(A)的电流。然而，在无X射线生成或无X射线曝光的时间期间，功率需量为约200瓦(W)-300W。此外，为了适应峰值功率需量，可能需要所有上游CT成像系统部件都具有适当的额定功率。

不同的系统和方法可用于向CT成像系统供应峰值功率或备用功率，诸如不间断电源(UPS)，其为CT成像系统提供所需的不间断功率。然而，这些UPS仅为整个CT成像系统提供“备用功率”，并且需要相对大的面积或空间。此外，现有的功率系统部件是针对X射线发生器的峰值功率消耗而设计的，并且所有功率部件都具有适当的高功率容量和额定值来供应峰值功率。此外，需要更大的电源基础设施部件(如高压直流(HVDC)电缆、包含熔断器的高额定功率部件、交流到直流(AC-DC)转换器、软启动电路)来供应峰值功率。

此外，电路的功率因数是电压与电流之间的相移。理论上，最大功率因数值为一是非常理想的，以减少负载消耗的电流量。如果电路的功率因数较小，则可提供功率因数校正(PFC)电路，以使功率损失最小化。在CT成像系统中，配电单元(PDU)向CT成像系统的许多不同部件供应功率，诸如用于旋转机架的轴向驱动器、X射线发生器和X射线管等。由于商业上不可行，不可能在PDU内提供PFC电路。因此，在不存在PFC电路的情况下，CT成像系统消耗的功率量会更高。

因此，需要一种将向CT成像系统提供峰值功率并以减小的空间、消耗和额定功率消除公用设施电源上的峰值负载的功率系统和方法。此外，一种具有改进的功率因数和基础设施占地面积的系统和方法是非常理想的。

发明内容

根据本公开的一个方面，一种用于为成像系统供电的功率系统。该功率系统包括：配电单元(PDU)，该PDU具有至少一个输入和至少一个输出，该至少一个输入电耦接到来自公用设施电源的交流(AC)功率源；该成像系统的机架，该机架具有至少一个输入，该至少一个输入电耦接到PDU的至少一个输出；和能量存储系统，该能量存储系统在X射线生成期间向成像系统的X射线发生器提供峰值功率。