用于借助振荡电路的特性曲线来开环控制无接触的能量传输的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将输入电压（36）从定子（4,55）中的电能量源（64）传输至在相对于定子（4,55）运动的装置（6）内的负载（70）的电路，该电路包括用于将输入电压（36）转换为传输电压（9）的调整元件（34）、用于接收传输电压（9）的振荡电路（24），其中，振荡电路（24）包含电容（22）和变压器（8）的初级绕组（10），并且变压器（8）具有初级绕组（10）和次级绕组（12），其中初级绕组（10）设计用于将传输电压（9）传输给次级绕组（12），并且次级绕组（12）设计用于将所接收的传输电压（9）输出给负载（70）。根据本发明，调整元件（34）设计用于采集输入电压（36）并且设计用于基于控制特征曲线（45）将传输电压（9）的频率（27）设置为使得在负载（70）上降落的负载电压（20）的幅度基本上保持恒定，其中在特征曲线（45）关于待设置的频率（27）绘出振荡电路（24）的传输比例（25）。
【专利说明】用于借助振荡电路的特性曲线来开环控制无接触的能量传输
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电路，一种根据权利要求26的前序部分所述的断层成像设备、尤其是计算机断层成像设备和一种根据权利要求27的前序部分所述的方法。
【背景技术】
[0002]在许多电器中存在相对于定子运动的装置，其必须从能量源中通过定子被供给能量。一个为此的示例是断层成像设备、例如计算机断层成像设备，其具有可以容纳要记录其结构的对象的环形隧道。环形隧道结合计算机断层成像设备来说也称作机架。在环形隧道中布置有多个成像传感器，其随着环形隧道围绕对象运动并且于是扫描对象。从所有扫描值的总和中产生对象结构的图像，其例如可以在屏幕上输出。
[0003]为了为环形隧道中的成像传感器和其它元件、例如伦琴源或用于将扫描值传输给定子中的处理器的数据传输装置供给电能，并且为了将数据发送给定子，常规地已知不同的方法。一方面，电能和数据可以通过线缆传输给环形隧道，然而这由于线缆的有限长度而限制活动余地。另一方面已知的是，使用在环形隧道上或在定子上滑动的滑动触点，然而这不仅引起高的材料磨损，而且还带来高的位置需求。最后已知的是，电感性地传输电能，然而这由于通过寄生元件、例如磁耦合的漏电感造成的高损耗而使得传输的效率劣化。为了降低损耗，文献US5，608，771提出，借助与漏电感串联的电容来衰减该漏电感。
[0004]在该情况下需要的是，使环形隧道中的负载电压稳定化。
【发明内容】
[0005]本发明的技术问题是，改进相对于定子运动的装置中负载电压的稳定化。
[0006]该技术问题通过独立权利要求的特征解决。从属权利要求包含本发明的优选改进方案。
[0007]本发明基于如下思想:通过开环控制(Steurung)负载电压来改进负载电压的稳定化。本发明基于如下认识:负载电压常规地通过基于来自环形隧道的负载电压的反馈来闭环控制(Regelung)定子上的输入电压的方式来稳定化。本发明的另一认识是,在借助磁性耦合进行电能量传输的开始，用于无线反馈负载电压的可能性是有限的，因为必须首先为相应的数据传输装置提供能量。由此在使用磁性耦合时部分地会持续很久，直至反馈对于闭环控制可用。如果最后反馈可用，则负载电压可以转换到这样的状态中，在这些状态中，在采取闭环控制之后持续很久来将其稳定化。然而，借助磁性耦合工作的变压器从网络理论上可以划分为没有损耗的理想变压器、在输入侧与理想的变压器并联连接的主电感和在输入侧串联连接的漏电感。如果变压器在输入侧连接有电容，则所形成的振荡电路因此而只影响输入侧并且主导整个系统的传输特性。如果变压器的传输特性和输入电压已知，则可以导出负载电压，而不必测量该负载电压。负载电压的常规闭环控制因此可以至少在开始阶段中省去并且通过简单的开环控制来替代。这对于借助磁性耦合进行电能传输是特别有利的，因为也可以在没有数据传输装置的情况下将负载电压本身在整个系统的开始阶段稳定化。
[0008]本发明因此而说明了 一种用于将输入电压从定子中的电能量源传输给在相对于定子运动的装置内的负载的电路，其包括如下特征:用于将输入电压转换为传输电压的调整元件；用于接收传输电压的振荡电路，其中，振荡电路包含电容和变压器的初级绕组；以及带有初级绕组和次级绕组的变压器，其中，初级绕组设计用于将传输电压传输给次级绕组而次级绕组设计用于将所接收的传输电压输出给负载，其中，调整元件设计用于将传输电压的频率设置为使得振荡电路的传输比例对于连接于次级绕组的负载的预定值域基本保持恒定，使得振荡电路的传输比例在预定值域中与负载无关。
[0009]本发明具有如下优点:现在可以有利地使用变压器的漏电感，以便将负载电压稳定化。电路由于负载无关的传输比例而尤其不需要来自运动的装置的反馈，使得可以省去对负载电压的闭环控制。这降低了总系统的复杂度并且使得其不易出故障。
[0010]在本发明的一个特别构型中，可以设计基于控制特性曲线设置传输电压的频率的调整元件，在该控制特性曲线中关于待设置的频率绘出振荡电路的传输特性。
[0011]在本发明的一个改进方案中，控制特性曲线的形状在负载的预定值域中可以基本保持恒定，使得控制特性曲线的形状在该预定值域中与负载无关。
[0012]在本发明的一个改进方案中，设计有用于在规定的频率范围内设置频率的调整元件。这能够实现在采集、处理和准备控制特性曲线时考虑技术边界，并且避免带有所说明的电路的系统运行在未知和损害系统的运行状态中。
[0013]在本发明的一个优选改进方案中将电容选择为使得振荡电路的谐振频率位于规定的频率范围之外。以该方式提供严格单调的控制特性曲线。其在任何时候能够实现闭环控制对开环控制的干预。在没有控制特性曲线的严格单调性的情况下，闭环控制会在控制特性曲线的这样的点上介入，从该点起，控制特性曲线离开该控制特性曲线中待设定的(einzuregeInden)工作点并且由此不稳定地延伸。该风险通过将谐振频率从频率范围中移除而被有效避免。
[0014]在本发明的一个特别优选的改进方案中将频率范围选择为使得控制特性曲线具有固定频率，在该固定频率中振荡电路的传输比例与负载的电阻无关。在控制特性曲线的该固定频率范围中，即使当要从静止状态起动负载电阻时以及当其负载状态在此持续改变时也给出负载电压可靠的可控性。
[0015]在本发明的一个附加的改进方案中，固定频率是频率范围的位于该频率范围的指向谐振频率一侧上的边界频率。以该方式避免:谐振频率由于在负载电阻上的负载状态变化而落入到该频率范围中。这可能发生，因为振荡电路的控制特性曲线随着负载上升而变形并且谐振频率在此越来越接近固定频率。根据该附加的改进方案，通过频率范围的位置，虽然谐振频率例如在之前描述的负载电阻起动时可以任意地接近该频率范围，但是绝不落入该频率范围中。
[0016]在本发明的另一优选改进方案中，频率范围的另一边界频率与振荡电路的传输比例关联，该传输比例的变化对于负载电阻的预定的负载状态范围限制到预定的值上。以该方式，对于确定的运行状态实现控制特性曲线的进一步稳定化。[0017]预定的负载状态范围优选包括在运动的装置中的、连接于该电路的负载在起动时的负载状态。由此，在接通时负载可以在该运动的装置中以恒定的供电电压起动，使得由此对于在负载起动时存在的大的负载电阻和由此对于小的负载实现基本上负载无关的控制特性曲线。
[0018]在本发明的另一实施方式中设计有用于从存储器中调用控制特性曲线的调整元件，使得控制特性曲线立即可用并且在电路开始时无需重新通过计算、测量或其它方式采集才可用。
[0019]在本发明的一个优选实施形式中，电路具有用于基于振荡电路的传输比例的测量来将控制特性曲线的值存储在存储器中的写装置。以该方式，当例如振荡电路的各个部件的值随时间变化时，控制特性曲线可以总是匹配于振荡电路的实际传输比例。
[0020]在本发明的一个特别优选的构型中，设计有写装置，其基于对传输电压的频率的扫描来测量传输比例。扫描是正弦信号，其频率从下边界频率开始朝着上边界频率不断改变。这种扫描可以简单地以频率发生器来产生并且能够实现以任意高的精度记录控制特性曲线。
[0021]在本发明的该优选构型的一个改进方案中，电路在扫描期间设计用于将振荡电路与该电路的输出端直接连接，因为通常运动的装置的运动在学习过程中是不必要的。
[0022]在本发明的另一优选构型中，设计有用于基于作为传输电压的电压脉冲来测量传输比例的写装置，其中，设计有用于采集振荡电路电流的写装置，该振荡电路以该振荡电路电流作为响应来反应于电压脉冲。电压脉冲不仅可以以相当小的能量来实现，测量也可以在相当小的时段中执行。然而在电压脉冲与振荡电路电流之间的相位差包含用于确定传输比例的所有必要信息。由于电压脉冲的短暂，也可以在负载的运行期间基于该电压脉冲执行振荡电路的传输比例的测量，以便不断地更新控制特性曲线。
[0023]在本发明的另一构型中，该电路具有用于测量经过振荡电路的振荡电路电流的电流测量装置，其中，将用于闭环控制传输电压的频率的调整元件设计为使得振荡电路电流并不超过预定值。以该方式保证，流过振荡电路的电流保持受限，以便保护电路中的各个器件不受电过载。
[0024]在本发明的另一构型中，电路具有用于测量负载电压的电压测量装置，其中，用于基于传输电压的频率来闭环控制负载电压的调整元件设计为使得负载电压遵循电压额定值。以该方式可以进一步提高负载电压的精度，以便例如消除(auszuregeln)对于负载电压的未预见到的干扰。
[0025]在本发明的一个优选构型中，电压测量装置布置在电路中定子侧，其中，电压测量装置具有数据接收装置，以便从该运动的装置接收负载电压。该数据接收装置可以以特别有利的方式将该运动的装置的已经建立的、用于传输测量数据或者其它有用数据的数据连接用来接收负载电压。由此，可以在根据本发明的电路中节省位置地和成本低廉地实现负载电压的闭环控制。
[0026]在本发明的一个特别优选的构型中，电路设计为用于当负载电压在数据接收装置上可用时基于频率来开始负载电压的闭环控制。以该方式，将负载电压通过调整元件首先在开环控制中转移到接近待设立的(auszuregelnden)状态的状态中，使得负载电压的闭环控制可以将该负载电压快速和稳定地设定到该待设立的状态中。此外，控制特性曲线还可以在负载电压的闭环控制期间被使用，以便将输入电压作为前馈控制(StorgroBenaufschaltung )考虑到负载电压的闭环控制中。
[0027]在一个改进方案中，该电路设计用于，当负载电压的闭环控制开始时，结束基于控制特性曲线和由此基于负载电压的开环控制对传输电压的频率的设置。以该方式可以避免，通过负载电压的开环控制而限制闭环控制电路的动态。
[0028]在本发明的另一实施形式中，变压器具有与初级绕组串联的附加电感，使得当电容不足以实现对于振荡电路的所希望的传输特性时，可能可以提高漏电感。即使理论上有带有合适电容的电容器可用，也可以通过用于度量振荡电路的传输特性的附加电感而考虑更便宜、更省地方或者更故障安全的带有电容的电容器。振荡电路的度量余地因此通过附加电感扩展。
[0029]在所说明的电路的一个改进方案中，电容、附加电感和初级绕组串联连接，使得形成LLC转换器，其作为标准电路可用，使得可以廉价地实现振荡电路。LLC转换器是来自如下变压器(Transformator )的电器件，在该变压器的输入端上串联连接有电容器和线圈。
[0030]在本发明的一个附加改进方案中，该电路包括与振荡电路对称的其它振荡电路，其具有由与电容对应的对称电容和与附加电感对应的对称电感构成的串联电路，其中，初级绕组连接在振荡电路与对称振荡电路之间。因为这两个振荡电路相应地位于至初级绕组的馈电线和来自初级绕组的导出线上，所以其以偏移半波的方式接受传输电压。这使得由振荡电路产生的干扰发射同样以偏移半波的方式辐射，从而其相互抵消。
[0031]在本发明的另一改进方案中，电容与初级电阻串联，其中，该电路具有与初级绕组并联连接的旁路电容(Entlastungskapazitat )0该旁路电容可以被优化为将传输电压中高
瞬变的分量短路并且于是将其从该传输电压中滤除。由此，限制了传输电压的上升并且进一步降低了振荡电路引起的干扰发射的辐射。
[0032]本发明还说明了一种断层成像设备、尤其是计算机断层成像设备，用于拍摄布置在环形隧道中的对象的空间结构，其中，该环形隧道在拍摄期间围绕定子旋转。断层成像设备包括根据本发明的、用于将输入电压从电能量源传输到在环形隧道内的负载的电路。
[0033]一种用于将输入电压从定子中的电能量源传输到在相对于定子运动的装置内的负载上的方法也是本发明的部分，其具有如下步骤:将输入电压转换为传输电压；以振荡电路接收传输电压，该振荡电路包含电容和变压器的初级绕组；将传输电压传输给振荡电路的次级绕组；将通过次级绕组接收的传输电压输出给负载；采集输入电压；以及基于控制特性曲线将传输电压的频率设置为使得在负载上降落的负载电压的幅度保持恒定，其中，在控制特性曲线中，关于待设置的频率绘出振荡电路的传输比例。
[0034]该方法的改进方案可以是按意义地实现根据从属权利要求所说明的电路的特征的方法步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]上面描述的本发明的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合下面关联附图详细阐述的、对于实施例的描述而变得清楚和可以更清晰地理解，其中:
[0036]图1示出了所说明的电路的第一实施例的电路图，
[0037]图2示出了图1的电路图的等效电路图，[0038]图3示出了带有来自图1和2的电路的传输图像的曲线图，
[0039]图4示出了所说明的电路的第二实施例的电路图，
[0040]图5示出了所说明的电路的第三实施例的电路图，以及[0041 ]图6示出了所说明的电路的第四实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0042]下面描述的实施例也可以彼此或者部分地组合。
[0043]参见图1到图3，其相应地示出了带有供电侧4和负载侧6的电路2的电路图、等效电路图和衰减曲线图(Dampfungsdiagrainin )?供电侧4例如可以布置在计算机断层成像设备的定子上并且负载侧6可以布置在计算机断层成像设备的环形隧道上。
[0044]为了不会不必要地限制环形隧道的运动余地和为了限制用于从供电侧4到负载侧6的能量传输的元件的材料磨损，能量传输无线地通过变压器进行，其在图1中示出为实际的变压器8。该实际的变压器8将传输电压9从供电侧4上的初级绕组10传输给负载侧.6上的次级绕组12。
[0045]如在图2中所示，实际的变压器8在等效电路图中可以通过理想的变压器14和其寄生元件16、18替代。在理想的变压器14中，在传输传输电压9时并不出现能量损耗。能量损耗通过实际变压器8的寄生元件16、18表示，其包括与理想的变压器14并联连接的主电感16和与理想的变压器14串联连接的漏电感18，并且布置在供电侧4上。
[0046]在该等效电路图中常规地希望的是尽可能大地为主电感16定尺寸，因为其引导磁化电流，并且将漏电感18保持为尽可能小，因为其磁场并不贡献于传输并且其因此在度量时是干扰性的。与该常规方法相反，本发明例如在电路2的输出电压20的控制中有利地利用漏电感18。输出电压20在该实施例中是负载电压，其在负载侧降落在负载上。但是输出电压20可以在负载侧在馈送给负载之前被再处理，其中该输出电压例如被整流或滤波。对于下面的阐述，出于简单性而将相应的用于整流和/或滤波的网络部件看做无损耗的，使得下面不必再详述其。
[0047]为了在该实施方式中实现本发明，由实际的变压器8的初级绕组10和电容22构成振荡电路24，通过该振荡电路，传输电压9可以经过实际的变压器8被传输到负载侧6上。因为如在图2中实际的变压器8的所有寄生元件16、18都布置在供电侧4上并且在理想的变压器14上未降落任何损耗，所以所形成的振荡电路24主导了在传输电压9的传输中电路2的传输特性。由此从传输电压9和振荡电路24的传输特性中可以导出输出电压.20。相反地，可以通过合适地设置传输电压9来开环控制所希望的输出电压20，而采取闭环控制是不必要的。下面详述该控制方法的一个具体示例。
[0048]振荡电路24的传输特性通过控制特性曲线30来描述，其示例性地在图3中示出。控制特性曲线30关于传输电压9的频率27绘出电路2的传输特性25。电路2的传输特性.25说明传输电压9在负载侧的衰减或放大，并且可以在考虑上面涉及的简化的情况下通过由传输电压9和输出电压20所得的商来计算。
[0049]控制特性曲线30的外观受到在图1和2中未示出的、在负载侧6上的电负载的影响。在图3中通过箭头28表示负载对控制特性曲线30的影响。该影响28在负载的开始和起动时具有大的作用，因为控制特性曲线30和由此电路2的传输特性在该阶段中持续改变。
[0050]此外，控制特性曲线30的外观还可以通过电容22的值来主动改变。这首先涉及振荡电路24的谐振频率31。如果电容22的可用值不够足以将控制特性曲线匹配于振荡电路24的所希望的传输特性，则可以可选地还将附加电感32容纳到该振荡电路中。
[0051]为了在技术上实现上面描述的用于控制输出电压20的控制方法而设有调整元件34，其接收馈送给供电侧4的输入电压36并且将其转换为传输电压9。为了转换，调整元件34具有对于本领域技术人员已知的逆变器(WeChselriChter)38，其设置传输电压9的频率
27。为了设置频率27，逆变器38需要控制信号40，该逆变器从相应的控制单元42接收该控制信号。为了产生控制信号40，控制单元42从关联单元44接收应该在传输电压9中设置的频率27，在该关联单元中可以存储上面描述的振荡电路24的控制特性曲线30。
[0052]在上面描述的输出电压20的开环控制运行时，关联单元44可以首先初始化，方法是其接收输入电压36，任意选择传输电压9的频率27的初始频率且基于其确定输出电压20。如果逆变器38基于该固定地规定的频率输出传输电压9，则在负载侧6上出现在之前确定的输出电压20。如果现在输入电压36由于例如干扰影响而改变，则关联单元24可以基于之前确定的输出电压20和现在新的输入电压36在假设逆变器38没有电损耗的条件下计算所需的传输比例25，以便将输出电压20保持恒定。
[0053]因为输出电压20根据原理是交变电压，即通过开环控制尝试将输出电压20在其幅度上保持恒定。然而输出电压20也可以是直流电压，其中，在次级绕组12上接收的输出电压9在作为输出电压20输出之前被整流。在该情况下将输出电压20的电平保持恒定。但为简单起见性，应该在本发明的意义下将直流电压的电平称作直流电压的幅度。
[0054]基于需要的传输比例，关联单元现在可以在控制特性曲线30中将相应的用于传输电压9的频率27输出给逆变器38，使得其将传输电压9在其频率方面相应地匹配。
[0055]如已经提及那样，控制特性曲线30与连接在负载侧6的负载有关，这尤其在负载起动时是有问题的，因为所接收的电功率和由此负载越来越升高。虽然原理上可能的是将所有控制特性曲线30都存储在关联单元中，然而正确的控制特性曲线的选择却需要对于负载侧6上的负载的状态的认识和由此需要信息的反馈。这却应避免，因此从图3中示出的控制特性曲线中必须选择合适的控制特性曲线45。合适的控制特性曲线45然后应该在确定的频率范围46上与负载无关。下面描述一种用于确定该合适的控制特性曲线45的方法，其可以在负载起动时看做与负载无关的。
[0056]对于所有控制特性曲线30来说特征性的是为I的固定的传输比例48，通过其，所有的控制特性曲线30在确定的固定频率50处延伸。该固定频率50因此而被选择为频率范围46的下边界频率50。为了确定频率范围46的上边界频率52可以规定负载范围和传输比例差54。在下一步骤中，在图3的曲线图中将频率27作为上边界频率52来确定，在该上边界频率情况下用于规定的负载范围的所有控制特性曲线30恰好都落在传输比例差54中。负载范围例如可以包括负载状态，其出现，直至在负载侧6上的负载在起动时开始数据传输，以便主动地回发信息和开始输出电压20的相应的闭环控制。从用于规定的负载范围的控制特性曲线30中于是可以选择、插值或者以其他方式导出合适的控制特性曲线。由此保证了合适的控制特性曲线45在频率范围46中最大以传输比例差54变化，使得合适的控制特性曲线45在范围46中可以看做恒定的。[0057]在图4中示出了根据第二实施例的根据本发明的电路的供电侧55的电路图。在图4中，与在图1到3中相同的元件设有相同的附图标记并且不再描述。
[0058]第二实施例相对于第一实施例扩展了旁路电容56和对称振荡电路58。
[0059]旁路电容56将传输电压9对于高频短路。由此,将高瞬变的分量从传输电压9中滤出，这些高瞬变的分量引起传输电压9的迅速上升。由此，克服通过振荡电路24引起的干扰发射的不期望的辐射。旁路电容56可以选择为使得其不影响振荡电路24的传输特性27，或者其可以在确定振荡电路24的传输特性时被一起考虑。
[0060]替选地或者附加地，在电路的供电侧55的反馈支路中可以布置对称振荡电路58，在该对称振荡电路中电容22和附加电感32再次地串联布置。因为电路的供电侧55的反馈支路相对于振荡电路24来说以180°相移地获得传输电压9，所以通过振荡电路24和对称振荡电路58引起的所辐射的干扰发射相互抵消。
[0061]图5示出了根据本发明的第三实施例的电路60的电路图。在图5中，与在图1到4中相同的元件设有相同的附图标记，并且不再描述。第三实施例可以以第一和/或第二实施例来扩展。
[0062]在图4中将来自图1和2的逆变器38实施为倒相器(Inverter) 62，并且接收通过整流器63整流过的三相电压64作为输入电压36。在图5的实施例中设计有学习装置66，其可以利用计算机断层成像设备的数据线68来将位于负载70上的输出电压20反馈到供电侧4中。为此，供电侧4以及负载侧6分别具有多路器72，由此电路60可以将数据线68与图5中未示出的计算机断层成像设备的传感器一起使用。
[0063]学习装置66可以是处理器，其在确定作为合适的控制特性曲线45的负载状态的情况下自动测量振荡电路24实际的控制特性曲线。为此，负载70可以转移到预先限定的状态中或者完全与负载侧6断开。
[0064]为了测量实际的控制特性曲线，学习装置66例如可以通过控制单元42以合适的控制信号40操纵倒相器62来借助扫描输出传输电压9,其中传输电压9 一次就驶过合适的控制特性曲线45的频率范围46的所有频率27。学习装置66从而可以采集输出电压20的反应以及输入电压36，并且借助由此得到的控制特性曲线数据74更新关联单元44中合适的控制特性曲线45。
[0065]替选地，学习装置66还可以测量经过初级绕组10的电流76，并且基于其确定在传输电压9与电流76之间的相位差。从该相位差中可以直接导出振荡电路24的特征量。
[0066]图6示出了根据本发明的第四实施例的电路78的电路图。在图6中，与图1到5相同的元件设有相同的附图标记并且不再描述。第四实施例可以以上面的实施例或其组合来扩展。
[0067]根据第四实施例，电路78可以具有电压调整器80，其基于在额定电压82与输出电压20之间的电压调整差81来控制控制单元42。当构建在供电侧4与负载侧6之间的数据连接68时可以采用电压闭环控制。根据本发明的基本思想的开环控制尤其有利地辅助该电压闭环控制，方式是其将输出电压20推动至非常接近额定电压82。由此，闭环控制可以快速设定到额定电压82。
[0068]此外还可以设计有电流调整器84，其基于在电流额定值88与经过初级绕组10的电流76之间的电流调整差来闭环控制控制单元42。电流额定值88可以是对于经过初级绕组10的电流76的边界值，使得保护振荡电路24内的部件不经受过高电流和因此不经受电过载。
[0069]总言之，由此将由实际变压器的初级绕组和与其连接的电容构成的振荡电路的传输特性用于开环控制变压器的输出电压。
[0070]虽然通过优选实施例详细示出和描述了本发明，但是本发明并不受所公开的示例限制并且可以由本领域技术人员从中导出其它变型方案，而不偏移本发明的保护范围。
[0071]附图标记列表
[0072]2 电路
[0073]4供电侧
[0074]6负载侧
[0075]8实际的变压器
[0076]9传输电压
[0077]10初级绕组
[0078]12次级绕组
[0079]14理想的变压器
[0080]16主电感
[0081]18漏电感
[0082]20输出电压
[0083]22 电容
[0084]24振荡电路
[0085]25传输比例
[0086]27传输电压的频率
[0087]28负载对传输电压的影响
[0088]30振荡电路的控制特性曲线
[0089]31振荡电路的谐振频率
[0090]32附加电感
[0091]34调整元件
[0092]36输入电压
[0093]38逆变器
[0094]40控制信号
[0095]42控制单元
[0096]44关联单元
[0097]45对于开环控制所选择的控制曲线
[0098]46逆变器的工作频率范围
[0099]48固定的传输比例
[0100]50固定频率,下边界频率
[0101]52上边界频率
[0102]54针对上边界频率的传输比例差
[0103]55供电侧[0104]56旁路电容
[0105]58对称振荡电路
[0106]60电路
[0107]62倒相器
[0108]63整流器
[0109]64三相电压
[0110]66学习装置
[0111]68数据线
[0112]70负载
[0113]72多路器
[0114]74控制特性曲线
[0115]76经过初级绕组的电流
[0116]78电路
[0117]80电压调整器
[0118]81电压调整差
[0119]82额定电压
[0120]84电流调整器
[0121]86电流调整差
[0122]88电流额 定值
【权利要求】
1.一种电路,用于将输入电压(36)从定子(4，55)中的电能量源(64)传输给在相对于所述定子(4，55)运动的装置(6)内的负载(70)，包括: 调整兀件(34 ),用于将输入电压(36 )转换为传输电压(9 ), 振荡电路(24)，用于接收所述传输电压(9)，其中，所述振荡电路(24)包含电容(22)和变压器(8)的初级绕组(10)，以及 所述变压器(8 )具有所述初级绕组(10 )和次级绕组(12 )，其中，所述初级绕组(10 )设计用于将所述传输电压(9 )传输给所述次级绕组(12)，并且所述次级绕组(12)设计用于将所接收的传输电压(20 )传输给所述负载(70 )， 其中，所述调整元件(34)设计用于将所述传输电压(9)的频率(27)设置为使得所述振荡电路(24)的传输比例(25)对于连接于所述次级绕组(12)的负载的预定值域基本上保持恒定，从而所述振荡电路(24)的传输比例(25)在所述预定值域中与所述负载无关。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述调整元件(34)设计用于基于控制特性曲线(45)设置所述传输电压(9)的频率(27)，在该控制特性曲线中，关于待设置的频率(27)绘出所述振荡电路(24 )的传输特性(25 )。
3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述控制特性曲线(45)的形状在所述负载的预定值域中基本上保持恒定，使得所述控制特性曲线(45)的形状在所述预定值域中与所述负载无关。
4.根据权利要求2或3所述的电路，其具有用于采集所述调整元件(34)的输入电压(36 )的装置，其中，所述调整元件(34 )设计用于基于所述控制特性曲线(45 )将所述传输电压(9)的频率(27)设计为使得所接收的传输电压(20)与所述输入电压无关。
5.根据上述权利要求中任一项`所述的电路，其中，所述电容(22)与初级绕组(10)串联连接并且所述电路(2，60，78)具有与初级绕组(10)并联连接的旁路电容(56)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其中，所述调整元件(34)设计用于在规定的频率范围(46)内设置所述频率(27)。
7.根据权利要求6所述的电路，其中，将所述电容(22)选择为使得所述振荡电路(24)的谐振频率(31)位于所述频率范围(46)之外。
8.根据权利要求6或7所述的电路，其中，将所述频率范围(46)选择为使得所述控制特性曲线(45 )包括固定频率(50 )，在所述固定频率中，所述振荡电路(24 )的传输比例(25 )与所述负载(70)的电阻无关。
9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述频率范围(46)的向着所述谐振频率(31)的边界频率是所述固定频率(50 )。
10.根据权利要求9所述的电路，其中，所述频率范围(46)的另一边界频率(52)是从第二频率范围中选出的，在该第二频率范围中所述传输比例(25)在传输比例范围(54)内负载相关地改变。
11.根据权利要求10所述的电路，其中，预定的负载状态范围包括在所述运动的装置(6)中的、连接于所述电路(2，60，78)的负载(70)在起动时的负载状态。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其中，所述调整元件(34)构建用于从存储器(44)中调用所述控制特性曲线(45)。
13.根据权利要求12所述的电路，其具有写装置(66)，该写装置用于基于对所述振荡电路(24)的传输比例(25 )的测量来将所述控制特性曲线(45 )的值存储在所述存储器(44)中。
14.根据权利要求13所述的电路，其中，所述写装置(66)设计用于基于阶跃响应测量所述传输比例(25 )。
15.根据权利要求13或14所述的电路，其中，所述写装置(66)设计用于在所述控制特性曲线(45)的至少一个点上测量所述传输比例(25)，并且用于基于该至少一个所测量的点来校正所述控制特性曲线(45 )。
16.根据权利要求14或15所述的电路，其中，用于测量所述传输比例(25)的所述写装置(66)构建用于测量所述阶跃响应的过零。
17.根据权利要求13到16中任一项所述的电路，其中，所述写装置(66)构建用于基于扫描所述传输电压(9)的频率(27)来测量所述传输比例(25)。
18.根据权利要求17所述的电路，其在扫描期间构建用于将所述振荡电路(24)与所述电路(2，60，78)的输出端直接连接。
19.根据权利要求12到18中任一项所述的电路，其具有写装置(66)，用于基于对在所述传输电压(9)与经过所述初级绕组(10)的电流(76)之间的相位差进行测量来将所述控制特性曲线(45)的值存储 在所述存储器(44)中。
20.根据所述权利要求中任一项所述的电路，其具有用于测量经过所述振荡电路(24)的振荡电流(76)的电流测量装置，其中，所述调整元件(34)设计用于将所述传输电压(9)的频率(27)闭环控制为使得经过所述振荡电路(24)的电流(76)并不超过预定值(88)。
21.根据所述权利要求中任一项所述的电路，其具有用于测量负载电压(20)的电压测量装置，其中，所述调整元件(34)设计用于基于所述传输电压(9)的频率(27)将所述负载电压(20 )闭环控制为使得所述负载电压(20 )遵循电压额定值(82 )。
22.根据权利要求21所述的电路，其中，所述电压测量装置布置在定子侧(4)并且具有数据接收装置(72 )，以便从所述运动的装置(6 )接收所述负载电压(20 )。
23.根据权利要求22所述的电路，其设计用于当所述负载电压(20)在所述数据接收装置(72 )上可用时，基于所述频率(27 )开始所述负载电压(20 )的闭环控制。
24.根据权利要求23所述的电路，其设计用于当所述负载电压(20)的闭环控制开始时，基于所述控制特性曲线(45 )设置所述传输电压(9 )的频率(27 )。
25.根据所述权利要求中任一项所述的电路，其具有在所述变压器(8)上的附加电感(32 )，该附加电感与所述初级绕组(10 )串联连接。
26.根据权利要求23所述的电路，其中，所述电容(22)、所述附加电感(32)和所述初级绕组(10)串联连接。
27.根据权利要求25或26所述的电路，其具有与所述振荡电路(24)对称的其它振荡电路(58 )，该其它振荡电路具有由与所述电容(22 )对应的对称电容(22 )和与所述附加电感器(32 )对应的对称电感(32 )构成的串联电路，其中，所述初级绕组(10 )连接在这两个振荡电路(24，58)之间。
28.根据权利要求19到27中任一项所述的电路，其具有通过所述控制特性曲线(45)对所述输入电压(36 )的前馈控制，用于较快地设定所述负载电压(20 )。
29.一种断层成像设备、尤其是计算机断层成像设备，用于拍摄布置在环形隧道中的对象的空间结构，其中，所述环形隧道在拍摄期间围绕定子旋转，该断层成像设备包括根据上述权利要求中任一项所述的电路(2,60，78),用于将输入电压(36)从电能量源(64)传输至所述环形隧道内的负载(70 )。
30.一种用于将输入电压(36)从定子(4)中的电能量源(64)传输至在相对于所述定子(4)运动的装置(6)内的负载(70)的方法，包括: 将所述输入电压(36)转换为传输电压(9), 借助振荡电路(24 )接收所述传输电压(9 )，该振荡电路包含电容(22 )和变压器(8 )的初级绕组(10)， 将所述传输电压(9 )传输给所述振荡电路(24 )的次级绕组(12)， 将通过所述次级绕组(12)接收的传输电压(9)输出给所述负载(70)，以及将所述传输电压(9)的频率(27)设置为使得所述振荡电路(24)的传输比例(25)对于连接于所述次级绕组(12)的负载的预定值域基本保持恒定，使得所述振荡电路(24)的传输比例(25)在所述预定值域中与所述负载无关。
【文档编号】H02M3/335GK103582996SQ201280027733
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年6月7日
【发明者】W.拜尔莱因, S.亨克, F.霍夫曼 申请人:西门子公司