磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)技术在医学影像领域中处于重要的地位,并且应用越来越广泛。梯度功率放大器作为MRI设备的核心部件,主要为成像过程提供一个线性度高、可快速开关和切换的梯度磁场,其性能与成像质量密切相关。由于我国的高场MRI设备的研发处于初步阶段,梯度功率放大器还需要从国外进口,研究高性能的梯度功率放大器对MRI设备国产化有很大的推动作用。本文在分析国内市场的需求和梯度功率放大器的各项指标后,提出了一种适用于1.5T超导MRI设备的梯度功率放大器控制系统设计方法。模块化的将控制系统分为控制算法、采样滤波、调制策略、通信四个模块,分别介绍各个模块的功能和设计方法,最后给出了具体实施方案。主要研究内容如下:1、分析了梯度功率放大器的控制系统结构和工作原理。研究高场MRI梯度功率放大器控制系统的特点,结合设计指标提出了1.5T-MRI梯度功率放大器控制系统设计总方案。2、硬件电路分为控制单元、采样滤波、梯度预加重和通信电路接口四部分。主控芯片选用TMS320F28335,输出脉宽可调的PWM波作为控制量。使用16位的多通道模数转换芯片ADS8556对梯度信号和反馈电流信号进行同步采样,巴特沃斯滤波器对信号进行低通滤波。在梯度信号的调理电路中,加入了梯度预加重电路来抑制涡流。设计了控制芯片与底板之间的SPI通信接口电路。3、软件系统包括控制算法、SPI通信、采样时序、数字滤波、调制策略等。为了提高控制系统响应速度和控制精度,分别对动态期和稳定期设计不同的控制算法。在动态期使用模糊控制算法,提高了系统的响应速度。在稳定期采用改进后的PID算法,提高了系统的控制精度。控制电路与上位机之间采用SPI方式进行通信,便于PID参数的在线调整。完成了DSP读取AD芯片采样数据的方法设计和程序实现,并在模拟滤波的基础上增加了数字滤波器。针对双H桥放大电路,使用PWM移相技术减小梯度电流纹波。4、完成了1.5T-MRI梯度功率放大器控制系统的设计,对系统进行功能测试和性能调试。用梯度功率放大器样机做成像实验,得到了水模的MRI图像。