DE102011077085A1

DE102011077085A1 - Steuerung einer kontaktlosen Energieübertragung mittels einer Kennlinie eines Schwingkreises

Info

Publication number: DE102011077085A1
Application number: DE102011077085A
Authority: DE
Inventors: Walter Beyerlein; Stefan Henke; Florian Hofmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-12-13
Also published as: CN103582996A; WO2012168056A1; US20140097699A1; US9715962B2; CN103582996B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Übertragen einer Eingangsspannung (36) von einer elektrischen Energiequelle (64) in einem Stator (4, 55) auf einen Verbraucher (70) innerhalb einer relativ zum Stator (4, 55) beweglichen Vorrichtung (6) umfassend ein Stellelement (34) zum Umwandeln einer Eingangsspannung (36) in eine Übertragungsspannung (9), einen Schwingkreis (24) zum Empfangen der Übertragungsspannung (9), wobei der Schwingkreis (24) eine Kapazität (22) und eine Primärspule (10) eines Übertragers (8) enthält und den Übertrager (8) mit der Primärspule (10) und einer Sekundärspule (12), wobei die Primärspule (10) zum Übertragen der Übertragungsspannung (9) an die Sekundärspule (12) und die Sekundärspule (12) zum Abgeben der empfangenen Übertragungsspannung (20) an den Verbraucher (70) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist das Stellelement (34) zum Erfassen der Eingangsspannung (36) und derart zum Einstellen der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) basierend auf einer Steuerkennlinie (45) vorgesehen, dass die Amplitude der am Verbraucher (70) abfallenden Verbraucherspannung (20) im Wesentlichen konstant bleibt, wobei in der Steuerkennlinie (45) das Übertragungsverhältnis (25) des Schwingkreises (24) über die einzustellende Frequenz (27) aufgetragen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Tomographen, insbesondere einen Computertomographen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 26 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 27.
In vielen elektrischen Geräten befindet sich eine gegenüber einem Stator bewegliche Vorrichtung, die aus einer Energiequelle über den Stator mit Energie versorgt werden muss. Ein Beispiel dafür ist ein Tomograph, wie beispielsweise ein Computertomograph, mit einem Ringtunnel, in dem ein Objekt aufnehmbar ist, dessen Struktur aufgezeichnet werden soll. Der Ringtunnel wird im Zusammenhang mit einem Computertomographen auch Gantry genannt. Im Ringtunnel sind mehrere bildgebende Sensoren angeordnet, die sich mit dem Ringtunnel um das Objekt bewegen und es so abtasten. Aus der Summe aller Abtastwerte wird ein Bild der Struktur des Objektes erzeugt, das beispielsweise an einem Bildschirm ausgegeben werden kann.
Um die bildgebenden Sensoren und andere Elemente im Ringtunnel, wie beispielsweise eine Röntgenquelle oder eine Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung der Abtastwerte an einen Prozessor im Stator, mit elektrischer Energie zu versorgen, und um die Daten an den Stator zu senden, sind herkömmlich verschiedene Methoden bekannt. Einerseits können die elektrische Energie und die Daten über ein Kabel auf den Ringtunnel übertragen werden, was jedoch den Bewegungsspielraum aufgrund der endlichen Länge des Kabels einschränkt. Andererseits ist es bekannt, Schleifkontakte, die am Ringtunnel oder am Stator schleifen, zu verwenden, was jedoch nicht nur zu einem hohen Materialverschleiß führt, sondern auch einen hohen Platzbedarf mit sich bringt. Schließlich ist es bekannt, die elektrische Energie induktiv zu übertragen, was jedoch aufgrund hoher Verluste durch parasitäre Elemente wie der Streuinduktivität der magnetischen Kopplung zu einem schlechten Wirkungsgrad der Übertragung führt. Zur Senkung der Verluste schlägt die Druckschrift US 5,608,771 vor, die Streuinduktivität mittels einer zur Streuinduktivität in Reihe geschalteten Kapazität zu dämpfen.
In jedem Fall ist es notwendig, die Verbraucherspannung im Ringtunnel zu stabilisieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Stabilisierung der Verbraucherspannung in einer relativ zu einem Stator beweglichen Vorrichtung zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Stabilisierung der Verbraucherspannung durch eine Steuerung der Verbraucherspannung zu verbessern. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Verbraucherspannung herkömmlich über eine Regelung der Eingangsspannung am Stator basierend auf einer Rückführung der Verbraucherspannung aus dem Ringtunnel stabilisiert wird. Eine weitere Erkenntnis der Erfindung ist, dass am Anfang einer elektrischen Energieübertragung mittels magnetischer Kopplung die Möglichkeiten zur drahtlosen Rückführung der Verbraucherspannung begrenzt sind, weil eine entsprechende Datenübertragungseinrichtung erst mit elektrischer Energie versorgt werden muss. Dadurch kann es bei Verwendung der magnetischen Kopplung teils sehr lange dauern, bis die Rückführung für die Regelung verfügbar ist. Steht die Rückführung schließlich zur Verfügung, kann die Verbraucherspannung in Zustände überführt sein, aus der es nach einem Eingriff der Regelung sehr lange dauert, sie zu stabilisieren. Jedoch kann ein mittels magnetischer Kopplung arbeitender Übertrager netzwerktheoretisch in einen idealen Übertrager ohne Verluste, in eine zum idealen Übertrager eingangsseitig parallel geschaltete Hauptinduktivität und in eine eingangsseitig in Reihe geschaltete Streuinduktivität aufgeteilt werden. Wird der Übertrager eingangsseitig mit einer Kapazität beschaltet, wirkt der entstehende Schwingkreis daher nur auf der Eingangsseite und dominiert das Übertragungsverhalten des gesamten Systems. Ist das Übertragungsverhalten und die Eingangsspannung des Übertragers bekannt, kann die Verbraucherspannung abgeleitet werden, ohne dass diese gemessen werden muss. Die herkömmliche Regelung der Verbraucherspannung kann daher wenigstens in der Anfangsphase entfallen und durch eine einfache Steuerung ersetzt werden. Dies ist besonders vorteilhaft für die elektrische Energieübertragung mittels magnetischer Kopplung, da sich die Verbraucherspannung selbst in der Startphase des gesamten Systems auch ohne eine Datenübertragungseinrichtung stabilisieren lässt.
Die Erfindung gibt daher eine Schaltung zum Übertragen einer Eingangsspannung von einer elektrischen Energiequelle in einem Stator auf einen Verbraucher innerhalb einer relativ zum Stator beweglichen Vorrichtung an, die folgende Merkmale umfasst: ein Stellelement zum Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Übertragungsspannung, einen Schwingkreis zum Empfangen der Übertragungsspannung, wobei der Schwingkreis eine Kapazität und eine Primärspule eines Übertragers enthält; und den Übertrager mit der Primärspule und einer Sekundärspule, wobei die Primärspule zum Übertragen der Übertragungsspannung an die Sekundärspule und die Sekundärspule zum Abgeben der empfangenen Übertragungsspannung an den Verbraucher vorgesehen ist, wobei das Stellelement zum Einstellen der Frequenz der Übertragungsspannung derart vorgesehen ist, dass das Übertragungsverhältnis des Schwingkreises für einen vorbestimmten Wertebereich einer an die Sekundärspule anschließbaren Last im Wesentlichen konstant bleibt, so dass das Übertragungsverhältnis des Schwingkreises im vorbestimmten Wertebereich von der Last unabhängig ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Streuinduktivität des Übertragers nun nutzbringend eingesetzt werden kann, um die Verbraucherspannung zu stabilisieren. Aufgrund des lastunabhängigen Übertragungsverhältnisses benötigt die Schaltung insbesondere keine Rückführung aus der beweglichen Vorrichtung, so dass auf eine Regelung der Verbraucherspannung verzichtet werden kann. Dies reduziert die Komplexität des Gesamtsystems und macht es unanfälliger gegen Fehler.
In einer besonderen Ausbildung der Erfindung kann das Stellelement zum Einstellen der Frequenz der Übertragungsspannung basierend auf einer Steuerkennlinie vorgesehen sein, in der das Übertragungsverhalten des Schwingkreises über die einzustellende Frequenz aufgetragen ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Form der Steuerkennlinie im vorbestimmten Wertebereich der Last im Wesentlichen konstant bleiben, so dass die Form der Steuerkennlinie im vorbestimmten Wertebereich von der Last unabhängig ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Stellelement zum Einstellen der Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs vorgesehen. Dies ermöglicht es, die technischen Grenzen bei der Erfassung, der Verarbeitung und der Bereitstellung der Steuerkennlinie zu berücksichtigen, und vermeidet, den Betrieb eines Systems mit der angegebenen Schaltung in unbekannten und das System schädigenden Betriebszuständen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Kapazität derart gewählt, dass die Resonanzfrequenz des elektrischen Schwingkreises außerhalb des vorgegebenen Frequenzbereichs liegt. Auf diese Weise wird eine streng monotone Steuerkennlinie bereitgestellt. Diese ermöglicht jederzeit den Eingriff einer Regelung in die Steuerung. Ohne die strenge Monotonie der Steuerkennlinie könnte die Regelung in einem Punkt der Steuerkennlinie eingreifen, von dem aus sie sich von dem einzuregelnden Betriebspunkt in der Steuerkennlinie wegbewegt und somit instabil läuft. Dieses Risiko wird durch die Herausnahme der Resonanzfrequenz aus dem Frequenzbereich wirkungsvoll vermieden.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Frequenzbereich derart gewählt, dass die Steuerkennlinie eine Fixfrequenz aufweist, in der das Übertragungsverhältnis des Schwingkreises von einem Widerstand des Verbrauchers unabhängig ist. Im Bereich dieser Fixfrequenz in der Steuerkennlinie ist eine zuverlässige Steuerbarkeit der Verbraucherspannung selbst dann gegeben, wenn der Verbraucherwiderstand aus einem Ruhezustand hochgefahren werden soll, und sich seine Lastzustände dabei ständig ändern.
In einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung ist die Fixfrequenz die Grenzfrequenz des Frequenzbereichs, die auf der zur Resonanzfrequenz gerichteten Seite des Frequenzbereichs liegt. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Resonanzfrequenz aufgrund von Lastzustandsänderungen am Verbraucherwiderstand in den Frequenzbereich hineinfällt. Dies kann passieren, weil sich die Steuerkennlinie des Schwingkreises mit steigender Last verformt und die Resonanzfrequenz sich dabei immer weiter der Fixfrequenz annähert. Durch die Lage des Frequenzbereichs gemäß der zusätzlichen Weiterbildung kann sich die Resonanzfrequenz dem Frequenzbereich beispielsweise beim zuvor beschriebenen Hochfahren des Verbraucherwiderstands zwar beliebig annähern, aber niemals in den Frequenzbereich hineinfallen.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die andere Grenzfrequenz des Frequenzbereichs einem Übertragungsverhältnis des Schwingkreises zugeordnet, dessen Änderung für einen vorbestimmten Lastzustandsbereich des Verbraucherwiderstands auf einen vorbestimmten Wert begrenzt ist. Auf diese Weise wird eine weitere Stabilisierung der Steuerkennlinie für einen bestimmten Betriebszustand erreicht.
Der vorbestimmte Lastzustandsbereich umfasst vorzugsweise die Lastzustände beim Hochfahren einer an die Schaltung angeschlossenen Last in der beweglichen Vorrichtung. Damit kann die Last mit einer konstanten Versorgungsspannung in der beweglichen Vorrichtung beim Einschalten hochgefahren werden, so dass damit für die beim Hochfahren der Last vorhandenen großen Verbraucherwiderstände und damit für kleine Lasten eine im Wesentlichen lastunabhängige Steuerkennlinie erreicht wird.
In einer anderen Ausführung der Erfindung ist das Stellelement zum Abrufen der Steuerkennlinie aus einem Speicher vorgesehen, so dass die Steuerkennlinie sofort verfügbar ist und beim Start der Schaltung nicht erst neu durch Berechnen, Messen oder anderweitig erfasst werden muss.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Schaltung eine Schreibvorrichtung zum Speichern von Werten der Steuerkennlinie im Speicher basierend auf einer Messung des Übertragungsverhältnisses des Schwingkreises auf. Auf diese Weise kann die Steuerkennlinie stets an das reale Übertragungsverhalten des Schwingkreises angepasst werden, wenn sich beispielsweise die Werte der einzelnen Komponenten des Schwingkreises über die Zeit ändern.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Schreibvorrichtung zum Messen des Übertragungsverhältnisses basierend auf einem Sweep der Frequenz der Übertragungsspannung vorgesehen. Ein Sweep ist ein Sinussignal, dessen Frequenz sich von einer unteren Grenzfrequenz startend zu einer oberen Grenzfrequenz hin ständig ändert. Ein derartiger Sweep ist einfach mit einem Frequenzgenerator zu erzeugen und ermöglicht es, die Steuerkennlinie mit beliebig hoher Genauigkeit aufzuzeichnen.
In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Schaltung während des Sweeps zum direkten Verbinden des Schwingkreises mit einem Ausgang der Schaltung vorgesehen, da in der Regel eine Bewegung der sich bewegenden Vorrichtung während des Lernvorgangs nicht notwendig ist.
In einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Schreibvorrichtung zum Messen des Übertragungsverhältnisses basierend auf einem Spannungsimpuls als Übertragungsspannung vorgesehen, wobei die Schreibvorrichtung zum Erfassen eines Schwingkreisstromes vorgesehen ist, mit dem der Schwingkreis als Antwort auf den Spannungsimpuls reagiert. Der Spannungsimpuls ist nicht nur mit einer vergleichsweise geringen Energie realisierbar, die Messung ist auch in einem vergleichsweise geringen Zeitraum durchführbar. Dennoch enthält die Phasendifferenz zwischen dem Spannungsimpuls und dem Schwingkreisstrom alle notwendigen Informationen, um das Übertragungsverhältnis zu bestimmen. Aufgrund der Kürze des Spannungsimpulses kann die Messung des Übertragungsverhältnisses des Schwingkreises basierend auf dem Spannungsimpuls auch während des Betriebes des Verbrauchers durchgeführt werden, um die Steuerkennlinie ständig zu aktualisieren.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung weist die Schaltung eine Strommessvorrichtung zum Messen eines Schwingkreisstromes durch den Schwingkreis auf, wobei das Stellelement zum Regeln der Frequenz der Übertragungsspannung derart vorgesehen ist, dass der Schwingkreisstrom einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Strom durch den Schwingkreis begrenzt bleibt, um die einzelnen Bauelemente in der Schaltung vor einer elektrischen Überlast zu schützen.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die Schaltung eine Spannungsmessvorrichtung zum Messen der Verbraucherspannung auf, wobei das Stellelement zum Regeln der Verbraucherspannung basierend auf der Frequenz der Übertragungsspannung derart vorgesehen ist, dass die Verbraucherspannung einem Spannungssollwert folgt. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Verbraucherspannung weiter erhöht werden, um beispielsweise unvorhergesehene Störungen für die Verbraucherspannung auszuregeln.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Spannungsmessvorrichtung statorseitig in der Schaltung angeordnet, wobei die Spannungsmessvorrichtung eine Datenempfangseinrichtung aufweist, um die Verbraucherspannung von der beweglichen Vorrichtung zu empfangen. Diese Datenempfangseinrichtungen kann in besonders vorteilhafter Weise eine bereits etablierte Datenverbindung der beweglichen Vorrichtung zur Übertragung von Messdaten oder anderen Nutzdaten nutzen, um die Verbraucherspannung zu empfangen. Damit ist die Regelung der Verbraucherspannung platzsparend und kostengünstig in der erfindungsgemäßen Schaltung realisierbar.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Schaltung zum Starten der Regelung der Verbraucherspannng basierend auf der Frequenz vorgesehen, wenn die Verbraucherspannung an der Datenempfangseinrichtung verfügbar ist. Auf diese Weise wird die Verbraucherspannung durch das Stellelement zunächst während der Steuerung in einen Zustand nahe dem auszuregelnden Zustand überführt, so dass die Regelung der Verbraucherspannung diese schnell und stabil auf den auszuregelnden Zustand einregeln kann. Ferner kann die Steuerkennlinie auch während der Regelung der Verbraucherspannung genutzt werden, um die Eingangsspannung als Störgrößenaufschaltung in die Regelung der Verbraucherspannung mit einzubeziehen.
In einer Weiterbildung ist die Schaltung zum Beenden der Einstellung der Frequenz der Übertragungsspannung basierend auf der Steuerkennlinie und damit der Steuerung der Verbraucherspannung vorgesehen, wenn die Regelung der Verbraucherspannung gestartet ist. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Dynamik des Regelkreises durch die Steuerung der Verbraucherspannung eingeschränkt wird.
In einer anderen Ausführung der Erfindung weist der Übertrager eine mit der Primärspule in Reihe geschaltete Zusatzinduktivität auf, so dass die Streuinduktivität gegebenenfalls erhöht werden kann, wenn die Kapazität nicht ausreicht, um ein gewünschtes Übertragungsverhalten für den Schwingkreises zu erzielen. Selbst wenn theoretisch Kondensatoren mit geeigneten Kapazitäten zur Verfügung stünden, können durch die Zusatzinduktivität zur Dimensionierung des Übertragungsverhalten des Schwingkreises auch Kondensatoren mit Kapazitäten herangezogen werden, die kostengünstiger, platzsparender oder ausfallsicherer sind. Der Dimensionierungsspielraum für den Schwingkreis wird durch die Zusatzinduktivität daher erweitert.
In einer Weiterbildung der angegebenen Schaltung ist die Kapazität, die Zusatzinduktivität und die Primärspule in Reihe geschaltet, so dass sich ein LLC-Konverter ergibt, der als Standardschaltung verfügbar ist, so dass der Schwingkreis kostengünstig realisiert werden kann. Ein LLC-Konverter ist ein elektrisches Bauelement aus einem Transformator, an dessen Eingang eine ein Kondensator und eine Spule in Reihe geschaltet sind.
In einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Schaltung einen weiteren, zum Schwingkreis symmetrischen Schwingkreis, der eine Reihenschaltung aus einer der Kapazität entsprechenden Symmetriekapazität und einer der Zusatzinduktivität entsprechenden Symmetrieinduktivität aufweist, wobei die Primärspule zwischen dem Schwingkreis und dem Symmetrieschwingkreis geschaltet ist. Da die beiden Schwingkreise entsprechend an der Zuleitung zur und der Ableitung von der Primärspule liegen, empfangen sie die Übertragungsspannung um eine Halbwelle verschoben. Dies bewirkt, dass von den Schwingkreisen erzeugte Störemissionen ebenfalls um eine Halbwelle verschoben abgestrahlt werden, so dass sie sich gegenseitig auslöschen.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Kapazität in Reihe zur Primärspule geschaltet, wobei die Schaltung eine Entlastungskapazität aufweist, die parallel zur Primärspule geschaltet ist. Die Entlastungskapazität kann optimiert werden, hochtransiente Komponenten in der Übertragungsspannung kurz zu schließen und diese so aus der Übertragungsspannung herauszufiltern. Damit ist der Anstieg der Übertragungsspannung begrenzt und die Abstrahlung von Störemissionen durch den Schwingkreis wird weiter reduziert.
Die Erfindung gibt auch einen Tomographen, insbesondere einen Computertomographen zum Aufnehmen der räumlichen Struktur eines in einem Ringtunnel angeordneten Objektes an, wobei der Ringtunnel sich während der Aufnahme um einen Stator dreht. Der Tomograph umfasst eine erfindungsgemäße Schaltung zum Übertragen einer Eingangsspannung von einer elektrischen Energiequelle auf einen Verbraucher innerhalb des Ringtunnels.
Teil der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Übertragen einer Eingangsspannung von einer elektrischen Energiequelle in einem Stator auf einen Verbraucher innerhalb einer relativ zum Stator beweglichen Vorrichtung mit den Schritten Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Übertragungsspannung, Empfangen der Übertragungsspannung mit einem Schwingkreis, der eine Kapazität und eine Primärspule eines Übertragers enthält, Übertragen der Übertragungsspannung an eine Sekundärspule des Schwingkreises, Abgeben der durch die Sekundärspule empfangenen Übertragungsspannung an den Verbraucher, Erfassen der Eingangsspannung und Einstellen der Frequenz der Übertragungsspannung basierend auf einer Steuerkennlinie derart, dass die Amplitude der am Verbraucher abfallenden Verbraucherspannung konstant bleibt, wobei in der Steuerkennlinie das Übertragungsverhältnis des Schwingkreises über die einzustellende Frequenz aufgetragen ist.
Weiterbildungen des Verfahrens können Verfahrensschritte sein, die die Merkmale der angegebenen Schaltung gemäß den Unteransprüchen sinngemäß realisieren.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der angegebenen Schaltung,
2 ein Ersatzschaltbild zum Schaltbild der 1,
3 ein Diagramm mit dem Übertragungsverhalten der Schaltung aus den 1 und 2,
4 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der angegebenen Schaltung,
5 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der angegebenen Schaltung, und
6 ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der angegebenen Schaltung zeigt.
Die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind untereinander auch in Teilen kombinierbar.
Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen, die entsprechend ein Schaltbild, ein Ersatzschaltbild und ein Dämpfungsdiagramm für eine Schaltung 2 mit einer Versorgungsseite 4 und einer Lastseite 6 zeigen. Die Versorgungsseite 4 kann beispielsweise auf einem Stator eines Computertomographen und die Lastseite 6 auf einem Ringtunnel des Computertomographen angeordnet sein.
Damit der Bewegungsspielraum des Ringtunnels nicht unnötig eingeschränkt wird und der Materialverschleiß der Elemente zur Energieübertragung von der Versorgungsseite 4 auf die Lastseite 6 begrenzt bleibt, erfolgt die Energieübertragung drahtlos über einen Übertrager, der in der 1 als realer Transformator 8 dargestellt ist. Der reale Transformator 8 überträgt eine Übertragungsspannung 9 von einer Primärspule 10 auf der Versorgungsseite 4 auf eine Sekundärspule 12 auf der Lastseite 6.
Wie in 2 gezeigt, kann der reale Transformator 8 in einem Ersatzschaltbild durch einen idealen Transformator 14 und seine parasitären Elemente 16, 18 ersetzt werden. Im idealen Transformator 14 treten bei der Übertragung der Übertragungsspannung 9 keine energetischen Verluste auf. Die energetischen Verluste werden durch die parasitären Elemente 16, 18 des realen Transformators 8 repräsentiert, die eine parallel zum idealen Transformator 14 geschaltete Hauptinduktivität 16 und eine in Reihe zum idealen Transformator 14 geschaltete Streuinduktivität 18 umfassen und auf der Versorgungsseite 4 angeordnet sind.
In diesem Ersatzschaltbild ist es herkömmlich gewünscht, die Hauptinduktivität 16 möglichst groß zu bemessen, da sie den Magnetisierungsstrom führt, und die Streuinduktivität 18 möglichst klein zu halten, da ihr Magnetfeld nicht zur Übertragung beiträgt und sie daher bei der Dimensionierung störend ist. Entgegen dieses herkömmlichen Ansatzes verwendet die Erfindung die Streuinduktivität 18 nutzbringend beispielsweise bei der Austeuerung einer Ausgabespannung 20 der Schaltung 2. Die Ausgabespannung 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel die Verbraucherspannung, die am Verbraucher lastseitig abfällt. Die Ausgabespannung 20 kann aber lastseitig vor der Zuführung zum Verbraucher noch nachbearbeitet werden, in dem sie beispielsweise gleichgerichtet oder gefiltert wird. Für die nachstehenden Erläuterungen können die entsprechenden Netzwerkkomponenten zur Gleichrichtung und/oder zur Filterung der Einfachheit halber als verlustlos angenommen werden, so dass auf sie nachstehend nicht weiter eingegangen wird.
Zur Realisierung der Erfindung in der vorliegenden Ausführung wird aus der Primärspule 10 des realen Transformators 8 und einer Kapazität 22 ein Schwingkreises 24 aufgebaut, über den die Übertragungsspannung 9 durch den realen Transformator 8 auf die Lastseite 6 übertragen werden kann. Da wie in 2 alle parasitären Elemente 16, 18 des realen Transformators 8 auf der Versorgungsseite 4 angeordnet sind und am idealen Transformator 14 keine Verluste anfallen, dominiert der resultierende Schwingkreis 24 das Übertragungsverhalten der Schaltung 2 bei der Übertragung der Übertragungsspannung 9. Aus der Übertragungsspannung 9 und dem Übertragungsverhalten des Schwingkreises 24 kann daher die Ausgangsspannung 20 abgeleitet werden. Umgekehrt kann eine gewünschte Ausgangsspannung 20 über eine geeignete Einstellung der Übertragungsspannung 9 ausgesteuert werden, ohne dass der Eingriff einer Regelung notwendig wäre. Auf ein konkretes Beispiel dieses Steuerungsansatzes wird nachstehend eingegangen.
Das Übertragungsverhalten des Schwingkreises 24 wird über Steuerkennlinien 30 beschrieben, die beispielhaft in 3 dargestellt sind. Die Steuerkennlinien 30 tragen das Übertragungsverhältnis 25 der Schaltung 2 über die Frequenz 27 der Übertragungsspannung 9 auf. Das Übertragungsverhältnis 25 der Schaltung 2 gibt die lastseitige Dämpfung beziehungsweise Verstärkung der Übertragungsspannung 9 an und kann unter Berücksichtigung der oben getroffenen Vereinfachungen durch den Quotienten aus der Übertragungsspannung 9 und der Ausgabespannung 20 berechnet werden.
Das Aussehen der Steuerkennlinien 30 beeinflusst der in den 1 und 2 nicht gezeigte elektrische Verbraucher an der Lastseite 6. In 3 ist der Einfluss des Verbrauchers auf die Steuerkennlinien 30 durch einen Pfeil 28 angedeutet. Dieser Einfluss 28 hat große Auswirkungen beim Starten und Hochfahren des Verbrauchers, da sich die Steuerkennlinie 30 und damit das Übertragungsverhalten der Schaltung 2 in dieser Phase ständig ändern.
Darüber hinaus kann das Aussehen der Steuerkennlinien 30 noch durch die Werte der Kapazität 22 aktiv verändert werden. Dies betrifft in erster Linie die Resonanzfrequenzen 31 des Schwingreises 24. Reichen die verfügbaren Werte der Kapazität 22 nicht aus, um die Steuerkennlinien einem gewünschten Übertragungsverhalten des Schwingkreises 24 anzupassen, so kann optional noch eine Zusatzinduktivität 32 in den Schwingkreises mit aufgenommen werden.
Zur technischen Realisierung des oben beschriebenen Steueransatzes zur Aussteuerung der Ausgangsspannung 20 ist ein Stellelement 34 vorgesehen, dass eine der Versorgungsseite 4 zugeführte Eingangsspannung 36 empfängt und in die Übertragungsspannung 9 umwandelt. Zur Umwandlung weist das Stellelement 34 einen dem Fachmann bekannten Wechselrichter 38 auf, der die Frequenz 27 der Übertragungsspannung 9 einstellt. Für die Einstellung der Frequenz 27 benötigt der Wechselrichter 38 Ansteuersignale 40, die er von einer entsprechenden Ansteuereinheit 42 empfängt. Zur Erzeugung der Ansteuersignale 40 empfängt die Ansteuereinheit 42 die Frequenz 27, die in der Übertragungsspannung 9 eingestellt werden soll, von einer Zuordnungseinheit 44, in der eine der oben beschriebenen Steuerkennlinien 30 des Schwingkreises 24 hinterlegt sein kann.
Im Betrieb der zuvor beschriebenen Aussteuerung der Ausgabespannung 20 kann sich die Zuordnungseinheit 44 zunächst initialisieren, indem sie die Eingangsspannung 36 empfängt, eine Anfangsfrequenz für die Frequenz 27 der Übertragungsspannung 9 willkürlich wählt und basierend darauf die Ausgabespannung 20 bestimmt. Gibt der Wechselrichter 38 basierend auf dieser fest vorgegebenen Frequenz die Übertragungsspannung 9 aus, so stellt sich diese zuvor bestimmte Ausgabespannung 20 auf der Lastseite 6 ein. Ändert sich nun die Eingangsspannung 36 beispielsweise aufgrund von störenden Einflüssen, so kann die Zuordnungseinheit 24 basierend auf der zuvor bestimmten Ausgabespannung 20 und der nun neuen Eingangsspannung 36 unter der Annahme, dass der Wechselrichter 38 frei von elektrischen Verlusten ist, ein notwendiges Übertragungsverhältnis 25 berechnen, um die Ausgabespannung 20 konstant zu halten.
Da die Ausgabespannung 20 prinzipbedingt eine Wechselspannung ist, heißt das, dass durch die Ansteuerung versucht wird, die Ausgabespannung 20 in ihrer Amplitude konstant zu halten. Die Ausgabespannung 20 kann aber auch eine Gleichspannung sein, wobei die an der Sekundärspule 12 empfangene Übertragungsspannung 9 vor der Ausgabe als Ausgabespannung 20 gleichgerichtet wird. In diesem Fall wird der Pegel der Ausgabespannung 20 konstant gehalten. Der Einfachheit halber soll im Sinne der Erfindung der Pegel einer Gleichspannung aber als Amplitude einer Gleichspannung bezeichnet werden.
Basierend auf dem notwendigen Übertragungsverhältnis kann die Zuordnungseinheit nun in der Steuerkennlinie 30 die entsprechende Frequenz 27 für die Übertragungsspannung 9 an den Wechselrichter 38 ausgeben, so dass dieser die Übertragungsspannung 9 in ihrer Frequenz entsprechend anpasst.
Wie bereits erwähnt, ist die Steuerkennlinie 30 von einer an der Lastseite 6 angeschlossenen Last abhängig, was insbesondere beim Hochfahren der Last problematisch ist, da die aufgenommene elektrische Leistung und damit die Last immer weiter steigt. Es ist zwar prinzipiell möglich, alle Steuerkennlinien 30 in der Zuordnungseinheit zu hinterlegen, die Auswahl der richtigen Steuerkennlinie erfordert jedoch Kenntnis über den Zustand der Last auf der Lastseite 6 und somit eine Rückführung von Information. Dies soll jedoch vermieden werden, weshalb aus den in 3 gezeigten Steuerkennlinien eine geeignete Steuerkennlinie 45 ausgewählt werden muss. Diese geeignete Steuerkennlinie 45 soll dann über einen bestimmten Frequenzbereich 46 lastunabhängig sein. Ein Verfahren zur Bestimmung dieser geeigneten Steuerkennlinie 45, die während des Hochfahrens der Last als lastunabhängig angesehen werden kann, wird nachstehend beschrieben.
Kennzeichnend für alle Steuerkennlinien 30 ist ein fixes Übertragungsverhältnis 48 von eins, durch das alle Steuerkennlinien 30 bei einer bestimmten Fixfrequenz 50 laufen. Diese Fixfrequenz 50 wird daher als untere Grenzfrequenz 50 für den Frequenzbereich 46 gewählt. Zur Bestimmung der oberen Grenzfrequenz 52 des Frequenzbereichs 46 kann ein Lastenbereich und eine Übertragungsverhältnisdifferenz 54 vorgegeben werden. Im nächsten Schritt wird die Frequenz 27 im Diagramm der 3 als obere Grenzfrequenz 52 bestimmt, bei der gerade noch alle Steuerkennlinien 30 für den vorgegebenen Lastenbereich in die Übertragungsverhältnisdifferenz 54 fallen. Der Lastenbereich kann beispielsweise die Lastzustände umfassen, die sich einstellen, bis die Last auf der Lastseite 6 beim Hochfahren eine Datenübertragung gestartet hat, um aktiv Informationen zurückzusenden und eine entsprechende Regelung der Ausgangsspannung 20 zu starten. Aus den Steuerkennlinien 30 für den vorgegebenen Lastenbereich kann dann die geeignete Steuerkennlinie ausgewählt, interpoliert oder anderweitig abgeleitet werden. Damit ist sichergestellt das sich in dem Frequenzbereich 46 die geeignete Steuerkennlinie 45 maximal mit der Übertragungsverhältnisdifferenz 54 ändert, so dass die geeignete Steuerkennlinie 45 in dem Bereich 46 als konstant betrachtet werden kann.
In 4 ist ein Schaltbild der Versorgungsseite 55 der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. In 4 werden zu den 1 bis 3 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel um eine Entlastungskapazität 56 und einen Symmetrieschwingkreises 58 erweitert.
Die Entlastungskapazität 56 schließt die Übertragungsspannung 9 für hohe Frequenzen kurz. Damit werden aus der Übertragungsspannung 9 hochtransiente Komponenten herausgefiltert, die zu einem schnellen Anstieg der Übertragungsspannung 9 führen. Damit wird einer ungewollten Abstrahlung von Störemissionen durch den Schwingkreis 24 entgegengewirkt. Die Entlastungskapazität 56 kann entweder so gewählt werden, dass sie auf das Übertragungsverhalten 27 des Schwingkreises 24 keinen Einfluss hat, oder sie kann bei der Bestimmung des Übertragungsverhaltens des Schwingkreises 24 mit berücksichtigt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann im Rückführzweig der Versorgungsseite 55 der Schaltung ein Symmetrieschwingkreis 58 angeordnet sein, in dem die Kapazität 22 und die Zusatzinduktivität 32 noch einmal in Reihe angeordnet sind. Da der Rückführzweig der Versorgungsseite 55 der Schaltung gegenüber dem Schwingkreises 24 die Übertragungsspannung 9 um 180° phasenverschoben erhält, löschen sich abgestrahlte Störemissionen durch den Schwingkreises 24 und den Symmetrieschwingkreis 58 gegenseitig aus.
5 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung 60 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 5 werden zu den 1 bis 4 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel kann um das erste und/oder zweite Ausführungsbeispiel erweitert werden.
In 5 ist der Wechselrichter 38 aus den 1 und 2 als Inverter 62 ausgeführt, und empfängt als Eingangsspannung 36 eine über einen Gleichrichter 63 gleichgerichtete Dreiphasenspannung 64. Im Ausführungsbeispiel der 5 ist eine Lernvorrichtung 66 vorgesehen, die eine Datenleitung 68 des Computertomographen nutzen kann, um die an der Last 70 anliegende Ausgabespannung 20 in die Versorgungsseite 4 zurückzuführen. Dazu weist sowohl die Versorgungsseite 4 als auch die Lastseite 6 jeweils einen Multiplexer 72 auf, damit die Schaltung 60 die Datenleitung 68 gemeinsam mit den in 5 nicht gezeigten Sensoren des Computertomographen nutzen kann.
Die Lernvorrichtung 66 kann ein Prozessor sein, der eine tatsächliche Steuerkennlinie des Schwingkreises 24 bei einem bestimmten Lastzustand als geeignete Steuerkennlinie 45 automatisch misst. Dazu kann die Last 70 in einen vordefinierten Zustand überführt oder vollständig von der Lastseite 6 abgeklemmt werden.
Zur Messung der tatsächlichen Steuerkennlinie kann die Lernvorrichtung 66 beispielsweise über die Ansteuereinheit 42 mit geeigneten Ansteuersignalen 40 den Inverter 62 veranlassen, eine Übertragungsspannung 9 mit einem Sweep auszugeben, bei dem die Übertragungsspannung 9 einmal alle Frequenzen 27 des Frequenzbereichs 46 der geeigneten Steuerkennlinie 45 abfährt. Die Lernvorrichtung 66 kann daraufhin eine Reaktion der Ausgabespannung 20 sowie die Eingangsspannung 36 erfassen und mit den daraus resultierenden Steuerkennliniendaten 74 die geeignete Steuerkennlinie 45 in der Zuordnungseinheit 44 aktualisieren.
Alternativ kann die Lernvorrichtung 66 auch einen Strom 76 durch die Primärspule 10 messen und basierend darauf eine Phasendifferenz zwischen der Übertragungsspannung 9 und dem Strom 76 ermitteln. Aus dieser Phasendifferenz können die Kenngrößen des Schwingkreises 24 direkt abgeleitet werden.
6 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung 78 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 6 werden zu den 1 bis 5 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben. Das vierte Ausführungsbeispiel kann um eines der vorstehen Ausführungsbeispiel oder eine Kombination von ihnen erweitert werden.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann die Schaltung 78 einen Spannungsregler 80 aufweisen, der die Ansteuereinheit 42 basierend auf einer Spannungsregeldifferenz 81 zwischen einer Sollspannung 82 und der Ausgabespannung 20 ansteuert. Die Spannungsregelung kann eingreifen, wenn die Datenverbindung 68 zwischen der Versorgungsseite 4 und der Lastseite 6 aufgebaut ist. Die Steuerung gemäß dem Grundgedanken der Erfindung unterstützt die Spannungsregelung in besonders vorteilhafter Weise dadurch, dass sie die Ausgabespannung 20 sehr nahe an die Sollspannung 82 heranführt. Dadurch kann sich die Regelung schnell auf die Sollspannung 82 einregeln.
Darüber hinaus kann auch ein Stromregler 84 vorgesehen sein, der die Ansteuereinheit 42 basierend auf einer Stromregeldifferenz 86 zwischen einem Stromsollwert 88 und dem Strom 76 durch die Primärspule 10 regelt. Der Stromsollwert 88 kann ein Grenzwert für den Strom 76 durch die Primärspule 10 sein, so dass die Bauteile innerhalb des Schwingkreises 24 vor einem zu hohen Strom und daher vor einer elektrischen Überlast geschützt werden.
Insgesamt wird somit das Übertragungsverhalten eines aus der Primärspule eines realen Transformators und einer dazu geschalteten Kapazität aufgebauten Schwingkreises dazu genutzt, die Ausgabespannung des Transformators zu steuern.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Schaltung
4: Versorgungsseite
6: Lastseite
8: realer Transformator
9: Übertragungsspannung
10: Primärspule
12: Sekundärspule
14: idealer Transformator
16: Hauptinduktivität
18: Streuinduktivität
20: Ausgabespannung
22: Kapazität
24: Schwingkreis
25: Übertragungsverhältnis
27: Frequenz der Übertragungsspannung
28: Einfluss des Verbrauchers auf Übertragungsspannung
30: Steuerkennlinien des Schwingkreises
31: Resonanzfrequenzen des Schwingreises
32: Zusatzinduktivität
34: Stellelement
36: Eingangsspannung
38: Wechselrichter
40: Ansteuersignale
42: Ansteuereinheit
44: Zuordnungseinheit
45: ausgewählte Steuerkennlinie für die Steuerung
46: Arbeitsfrequenzbereich des Wechselrichters
48: fixes Übertragungsverhältnis
50: Fixfrequenz, untere Grenzfrequenz
52: oberen Grenzfrequenz
54: Übertragungsverhältnisdifferenz für obere Grenzfrequenz
55: Versorgungsseite
56: Entlastungskapazität
58: Symmetrieschwingkreis
60: Schaltung
62: Inverter
63: Gleichrichter
64: Dreiphasenspannung
66: Lernvorrichtung
68: Datenleitung
70: Last
72: Multiplexer
74: Steuerkennliniendaten
76: Strom durch die Primärspule
78: Schaltung
80: Spannungsregler
81: Spannungsregeldifferenz
82: Sollspannung
84: Stromregler
86: Stromregeldifferenz
88: Stromsollwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5608771 [0003]

Claims

Schaltung zum Übertragen einer Eingangsspannung (36) von einer elektrischen Energiequelle (64) in einem Stator (4, 55) auf einen Verbraucher (70) innerhalb einer relativ zum Stator (4, 55) beweglichen Vorrichtung (6) umfassend: ein Stellelement (34) zum Umwandeln einer Eingangsspannung (36) in eine Übertragungsspannung (9), einen Schwingkreis (24) zum Empfangen der Übertragungsspannung (9), wobei der Schwingkreis (24) eine Kapazität (22) und eine Primärspule (10) eines Übertragers (8) enthält, und den Übertrager (8) mit der Primärspule (10) und einer Sekundärspule (12), wobei die Primärspule (10) zum Übertragen der Übertragungsspannung (9) an die Sekundärspule (12) und die Sekundärspule (12) zum Abgeben der empfangenen Übertragungsspannung (20) an den Verbraucher (70) vorgesehen ist, wobei das Stellelement (34) zum Einstellen der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) derart vorgesehen ist, dass das Übertragungsverhältnis (25) des Schwingkreises (24) für einen vorbestimmten Wertebereich einer an die Sekundärspule (12) anschließbaren Last im Wesentlichen konstant bleibt, so dass das Übertragungsverhältnis (25) des Schwingkreises (24) im vorbestimmten Wertebereich von der Last unabhängig ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Stellelement (34) zum Einstellen der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) basierend auf einer Steuerkennlinie (45) vorgesehen ist, in der das Übertragungsverhalten (25) des Schwingkreises (24) über die einzustellende Frequenz (27) aufgetragen ist.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei eine Form der Steuerkennlinie (45) im vorbestimmten Wertebereich der Last im Wesentlichen konstant bleibt, so dass die Form der Steuerkennlinie (45) im vorbestimmten Wertebereich von der Last unabhängig ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, mit einer Einrichtung zum Erfassen einer Eingangsspannung (36) des Stellelementes (34), wobei das Stellelement (34) zum Einstellen der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) basierend auf der Steuerkennlinie (45) derart vorgesehen ist, dass die empfangenen Übertragungsspannung (20) unabhängig von der Eingangsspannung ist.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kapazität (22) in Reihe zur Primärspule (10) geschaltet ist und die Schaltung (2, 60, 78) eine Entlastungskapazität (56) aufweist, die parallel zur Primärspule (10) geschaltet ist
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Stellelement (34) zum Einstellen der Frequenz (27) innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs (46) vorgesehen ist.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Kapazität (22) derart gewählt ist, dass die Resonanzfrequenz (31) des Schwingkreises (24) außerhalb des Frequenzbereichs (46) liegt.
Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Frequenzbereich (46) derart gewählt ist, dass die Steuerkennlinie (45) eine Fixfrequenz (50) umfasst, in der das Übertragungsverhältnis (25) des Schwingkreises (24) von einem Widerstand des Verbrauchers (70) unabhängig ist.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Grenzfrequenz des Frequenzbereichs (46) zur Resonanzfrequenz (31) hin die Fixfrequenz (50) ist.
Schaltung nach Anspruch 9, wobei die andere Grenzfrequenz (52) des Frequenzbereichs (46) aus einem zweiten Frequenzbereich ausgewählt ist, in dem das Übertragungsverhältnis (25) sich innerhalb eines Übertragungsverhältnisbereichs (54) lastabhängig ändert.
Schaltung nach Anspruch 10, wobei der vorbestimmte Lastzustandsbereich Lastzustände beim Hochfahren einer an die Schaltung (2, 60, 78) angeschlossenen Last (70) in der beweglichen Vorrichtung (6) umfasst.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Stellelement (34) zum Abrufen der Steuerkennlinie (45) aus einem Speicher (44) ausgebildet ist.
Schaltung nach Anspruch 12 mit einer Schreibvorrichtung (66) zum Speichern von Werten der Steuerkennlinie (45) im Speicher (44) basierend auf einer Messung des Übertragungsverhältnisses (25) des Schwingkreises (24).
Schaltung nach Anspruch 13, wobei die Schreibvorrichtung (66) zum Messen des Übertragungsverhältnisses (25) basierend auf einer Sprungantwort vorgesehen ist.
Schaltung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Schreibvorrichtung (66) zum Messen des Übertragungsverhältnisses (25) in wenigstens einem Punkt der Steuerkennlinie (45) und zum korrigieren der Steuerkennlinie (45) basierend auf dem wenigstens einem gemessenen Punkt vorgesehen ist.
Schaltung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Schreibvorrichtung (66) zum Messen des Übertragungsverhältnisses (25) ausgebildet ist, die Nulldurchgänge der Sprungantwort zu messen.
Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Schreibvorrichtung (66) zum Messen des Übertragungsverhältnisses (25) basierend auf einem Sweep der Frequenz (27) der Übertragungsspannng (9) ausgebildet ist.
Schaltung nach Anspruch 17, die während des Sweeps zum direkten Verbinden des Schwingkreises (24) mit einem Ausgang der Schaltung (2, 60, 78) ausgebildet ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 18 mit einer Schreibvorrichtung (66) zum Speichern von Werten der Steuerkennlinie (45) im Speicher (44) basierend auf einer Messung der Phasendifferenz zwischen der Übertragungsspannung (9) und dem Strom (76) durch die Primärspule (10).
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Strommessvorrichtung zum Messen eines Schwingkreisstromes (76) durch den Schwingkreis (24), wobei das Stellelement (34) zum Regeln der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) derart vorgesehen ist, dass der Strom (76) durch den Schwingkreis (24) einen vorbestimmten Wert (88) nicht überschreitet.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Spannungsmessvorrichtung zum Messen der Verbraucherspannung (20), wobei das Stellelement (34) zum Regeln der Verbraucherspannung (20) basierend auf der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) derart vorgesehen ist, dass die Verbraucherspannung (20) einem Spannungssollwert (82) folgt.
Schaltung nach Anspruch 21, wobei die Spannungsmessvorrichtung statorseitig (4) angeordnet ist und eine Datenempfangseinrichtung (72) aufweist, um die Verbraucherspannung (20) von der beweglichen Vorrichtung (6) zu empfangen.
Schaltung nach Anspruch 22, die zum Starten der Regelung der Verbraucherspannung (20) basierend auf der Frequenz (27) vorgesehen ist, wenn die Verbraucherspannung (20) an der Datenempfangseinrichtung (72) verfügbar ist.
Schaltung nach Anspruch 23, die zum Beenden der Einstellung der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) basierend auf der Steuerkennlinie (45) vorgesehen ist, wenn die Regelung der Verbraucherspannung (20) gestartet ist.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Zusatzinduktivität (32) am Übertrager (8), die mit der Primärspule (10) in Reihe geschaltet ist.
Schaltung nach Anspruch 23, wobei die Kapazität (22), die Zusatzinduktivität (32) und die Primärspule (10) in Reihe geschaltet sind.
Schaltung nach Anspruch 25 oder 26 mit einem, zum Schwingkreis (24) symmetrischen, weiteren Schwingkreis (58), der eine Reihenschaltung aus einer der Kapazität (22) entsprechenden Symmetriekapazität (22) und einer der Zusatzinduktivität (32) entsprechenden Symmetrieinduktivität (32) aufweist, wobei die Primärspule (10) zwischen den beiden Schwingkreisen (24, 58) geschaltet ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, mit einer Störgrößenaufschaltung der Eingangsspannung (36) über die Steuerkennlinie (45) zum schnelleren Einregeln der Verbraucherspannung (20).
Tomograph, insbesondere Computertomograph, zum Aufnehmen der räumlichen Struktur eines in einem Ringtunnel angeordneten Objektes, wobei der Ringtunnel sich während der Aufnahme um einen Stator dreht, umfassend eine Schaltung (2, 60, 78) nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Übertragen einer Eingangsspannung (36) von einer elektrischen Energiequelle (64) auf einen Verbraucher (70) innerhalb des Ringtunnels.
Verfahren zum Übertragen einer Eingangsspannung (36) von einer elektrischen Energiequelle (64) in einem Stator (4) auf einen Verbraucher (70) innerhalb einer relativ zum Stator (4) beweglichen Vorrichtung (6) umfassend: Umwandeln der Eingangsspannung (36) in eine Übertragungsspannung (9), Empfangen der Übertragungsspannung (9) mit einem Schwingkreis (24), der eine Kapazität (22) und eine Primärspule (10) eines Übertragers (8) enthält, Übertragen der Übertragungsspannung (9) an eine Sekundärspule (12) des Schwingkreises (24), Abgeben der durch die Sekundärspule (12) empfangenen Übertragungsspannung (9) an den Verbraucher (70), und Einstellen der Frequenz (27) der Übertragungsspannung (9) derart, dass das Übertragungsverhältnis (25) des Schwingkreises (24) für einen vorbestimmten Wertebereich einer an die Sekundärspule (12) anschließbaren Last im Wesentlichen konstant bleibt, so dass das Übertragungsverhältnis (25) des Schwingkreises (24) im vorbestimmten Wertebereich von der Last unabhängig ist.