CN102047359A - 在高电压发生器电路中使用以将两个或多个独立可控电源电压电感地传送到负载的电源终端的旋转功率变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高电压电源电路，用于从固定部件将电能电感地传送到位于旋转部件上的负载，所述负载需要非对称电压传输，其中所述负载例如为X射线计算机断层摄影设备的X射线管。电路可以实施为具有单旋转功率变压器(500)或者一个以上的这种功率变压器的谐振型功率变换器电路，其中至少两个分立DC/AC功率逆变器级向属于旋转功率变压器的多个初级线圈的不同绕组(511、512)提供两个独立可控AC输入电压(U1、U2)。将获自于两个独立可控AC输入电压的、由所述变压器的多个次级线圈(521、522、523和524)供应的两个输出电压馈送到管电极，以用于对X射线管供电。

Description

在高电压发生器电路中使用以将两个或多个独立可控电源电压电感地传送到负载的电源终端的旋转功率变压器

本发明涉及高电压发生器电路，其可以例如用于供应操作X射线计算机断层摄影设备的X射线管或者需要其供应电极具有非对称电压传输的任何其他类型负载所需的电功率。具体而言，本发明涉及一种高电压电源电路和用于操作这种电源电路的控制方法，其集中在将电能从固定部件电感地传送到旋转部件，即经由非接触高功率旋转变压器从固定电压源电感地传送到旋转阳极盘式的X射线管或CT扫描器扫描架的旋转轴承组件的电极。由此，上述高电压电源电路可以实现为具有单旋转功率变压器或者一个以上的这种功率变压器的谐振型功率变换器电路，所述功率变压器后连接于至少一个高电压变压器或者串联耦合到至少两个分立DC/AC功率逆变器级的各自输出端的至少一个串联谐振槽路，其中，所述功率逆变器级用于向属于旋转功率变压器的多个初级线圈的不同绕组提供两个独立可控AC输入电压。在由耦合到属于旋转功率变压器的多个次级线圈的不同绕组的至少两个分立峰型整流器整流和平滑之后，由获自于两个独立可控AC输入电压的、由所述变压器的多个次级线圈供应的两个输出电压，馈送到管电极以用于对X射线管供电。

背景技术

用于医学X射线成像中使用的X射线管电源的高电压发生器通常包括至少一个高电压变压器，其向X射线管的阳极和阴极提供用于操作X射线管所需的功率。在常规的高电压发生器电路中，AC电源电压调整设备，例如自动变压器，向高电压变压器的多相初级提供线路功率。开关设备，例如与桥式整流器结合的半导体开关，打开和闭合多相初级的星点(star point)，以打开和关闭X射线管处的高电压。在电路的紧随完成之后的时期期间，变压器和相关电源部件中的电感和电容效应通常使得高电压上升至其稳定状态水平之上。尤其，具有高电压变压器寄生谐振链接的移相脉宽调制(PWM)逆变器馈送DC/DC功率变换器，在用于X射线功率发生器时，由于移相电压调节和因实际应用中的宽负载设置范围而引起的高电压整流器中的二极管截止操作，由此显示出严格的非线性特性。

目前，已经为医用X射线高功率发生器开发出大量利用电压反馈类型或者电流反馈类型的、具有MOS门两极电源晶体管高频变压器谐振逆变器(IGBT)的切换式高电压DC电源。

发明内容

当对包括金属外壳并且其中阴极电流必需与阳极电流不同的X射线管供应功率时，需要该管的阳极和阴极有非对称功率分配。因此，施加给X射线管的两个电压必须独立可控。

虽然现有技术建议不同的方法以向安装到系统的待操作固定部件上的负载提供能量传输，但是还已经开发出一些方案以将电能传输到要么是可旋转安装的系统组件的一部分要么固定地连接到可旋转安装的系统组件的负载的供电终端。

在根据现有技术知晓的已知应用中，使用滑环形成通过旋转组件的电连接，其中，这种滑环的电刷可用于将高电压传送至负载。然而，关于所使用的电刷的机械设计和构造，通常限制了盘的可传输电流和旋转速度。

例如，DE 10356109 A1描述了一种用于将电能传输到旋转扫描架的方法。该文所推荐的系统装配有旋转部件和固定部件，其中旋转部分至少包括X射线管和探测器布置。提供轴承以对旋转部件和用于以第一频率产生交变电流的至少一个逆变器进行旋转安装。固定部件包括由逆变器为其供应AC电流的至少一个导体布置，而旋转部件具有电感耦合器，其以取决于位置的方式与导体布置配合，并且从导体布置耦合电能。不幸的是，DE 10356109 A1中所述的系统不可用于高频操作，因为所应用的变压器的绕组的电感将显示出高值。

在US 5731968A中，描述了一种X射线装置，其包括电源部分，用于使用装配有设置在相同变压器铁心上的两组初级绕组和次级绕组的高电压变压器而对X射线管供电。根据US 5731968A公开的发明，可以预见的是，属于不同组的初级绕组之间的耦合，弱于属于相同组的初级绕组和次级绕组之间的耦合，其中，两组的初级绕组连接到以相同频率运作的两个逆变器。可以改进次级侧的功率的控制，因为以固定频率和能够独立控制的占空比而运作逆变器。

因而本发明的一个目的是，提供一种用于高电压电源电路的低权重方案，其通过使用在单旋转功率变压器铁心上的两个独立可控管电压并且因而通过使用最小数量的变压器线圈，而对旋转扫描架型的CT系统中的X射线管进行非接触地供电。

为了实现该目的，本发明的第一示范实施例针对一种非接触高功率旋转变压器，用于经由单变压器铁心从至少两个分立电源向至少一个负载供应至少两个独立可控AC电源电压。所推荐的变压器可以装配有串联布置在第一环状构件的至少两个非重叠部分中的多个固定安装的初级线圈以及相继布置在第二环状构件的相邻部分中的多个次级线圈，所述多个次级线圈可围绕旋转中心非接触地旋转并经由所述变压器铁心电感地耦合到所述初级线圈，其中所述旋转中心与第一环状构件和第二环状构件的中心重合。根据本实施例，为所述初级线圈中的每个供应所述独立可控AC电源电压中的不同一个，并且为所述负载的功率供应电极供应不同的输出电压，所述输出电压获自于多个独立可控AC电源电压。

在(所述第二环状构件的)次级线圈在相对于所述第一环状构件的固定安装的初级线圈移位旋转角之后处于已旋转位置的情况下，所述变压器可以有利地适于提供至少两种不同的输出电压，所述输出电压通过馈送到所述第一环状构件的固定安装的初级线圈的至少两个独立可控AC电源电压的线性组合给出。

根据该第一示范实施例的又一方面，可以预见的是，前述线性组合的加权系数可以由具有旋转角度的至少两个逐步线性连续函数给出。

例如，所述加权系数可以由具有旋转角的两个周期性重复的三角函数给出，所述三角函数在角度方向上相对于彼此移位偏移角。根据本实施例的具体改进，所述函数两者可以具有为零的最小值和为一的最大高度。而且，所述函数可以在期周期性重复的单调上升部分和单调下降部分中具有相同的斜率因子。根据本文所述的实例，所述函数可以相对于彼此移位90°的偏移角，从而使得当这些函数中的第二函数取其最小值时这些函数中的第一函数取最大值，反之亦然。

本发明的第二示范实施例针对一种高电压电源电路，用于向如由X射线计算机断层摄影设备的X射线管给出的负载供应电功率，所述负载需要所述X射线管的功率供应电极具有非对称电压供应。根据本实施例，所述电路可以包括如上参考所述第一示范实施例描述的非接触高功率旋转变压器，所述非接触高功率旋转变压器可以在初级侧供应至少两个独立可控AC电源电压中的不同一个。所述X射线管的功率供应电极由此可以供应至少两个不同的输出电压，所述输出电压获自于上述至少两个独立可控AC电源电压。

尤其，可以预见的是，所述高电压电源电路实现为具有所述功率变压器的谐振型功率变换器电路，所述功率变压器后连接于至少一个高电压变压器，或者串联耦合到至少两个分立DC/AC功率逆变器级的各自输出端的至少一个串联谐振槽路，其中，所述逆变器级用于向所述非接触高功率旋转变压器的第一环状构件的不同初级线圈提供所述至少两个独立可控AC输入电压。

最终，本发明的第三示范实施例针对一种高电压电源电路，用于向如由X射线计算机断层摄影设备的X射线管给出的负载供应电功率，所述负载需要所述X射线管的功率供应电极具有非对称电压供应，所述电路包括一个以上的非接触高功率旋转变压器，所述变压器在其初级侧均供应至少两个独立可控AC电源电压中的不同一个。根据本实施例，所述功率变压器均配备有固定安装的环形初级线圈和可围绕旋转中心非接触地旋转并经由单变压器铁心电感地耦合于所述环形初级线圈的环形次级线圈，其中所述旋转中心与环形初级线圈和环形次级线圈的中心重合，并且由所述功率变压器的次级线圈为所述X射线管的功率供应电极供应至少两个不同的输出电压，所述输出电压获自于前述至少两个独立可控AC电源电压。

因而可以概述，本申请的范围内所公开的电路集中于高频操作以及对分别为馈送到X射线管的阳极和阴极的两个或多个独立可控电源电压提供电压控制，其中，能够为具有金属外壳的X射线管供应在单旋转功率变压器上的电功率。使用本发明推荐的单旋转功率变压器的优点在于所需的高电压发生器电路的成本更低、重量更轻和尺寸更小，尤其是在以较高频率运作时。与本申请相反，现有技术中已知的常规系统不能在单一旋转功率变压器上传送两个或多个独立可控电压。

通常，X射线管在阴极和阳极需要不同的电压。因此，在扫描架的旋转部件上需要不同的电压。同样对于布置在扫描架的旋转侧的其他应用，例如图像处理和数据传输，提供不同的电压是有益的。优选地，变压器次级侧的这些不同电压电隔离。因此，本发明的目的是在变压器的次级侧提供不同的电隔离电压。

本发明通过对功率变压器的绕组的发明布置而实现该目标，所述变压器将电能从扫描架的固定部件传输到扫描架的旋转部件。尤其，提供了一种布置，其包括两个初级绕组。此外，根据本发明，提供了一个实施例，其具有第一数量的初级绕组和第二数量的次级绕组，其中，第二数量是第一数量的多倍。因此，作为本发明的具体实施例，提供了一种功率变压器，其在初级侧具有两个绕组且在变压器的次级侧具有两个、四个、八个或者2ⁿ个绕组，其中n是整数。

根据本发明，提供了耦合不同AC电压的可能性，所述AC电压是由于不同次级绕组而产生在变压器的次级侧上的。尤其，提供了一种在整流单次级绕组的单AC电压之后耦合变压器的次级侧上的不同AC电压的布置。优选地，提供了一个实施例，其中以这样的方式增加经整流的AC电压，使得得到的DC电压增加。这导致了以下效果：相对于其他实施例，布置在扫描架的旋转侧上的必需级联能够设计成更小尺寸。作为其结果，扫描架的旋转部件将变得更便宜，并且制造更简单。

附图说明

参考下文所述的实施例并参照附图，将以举例的方式描述本发明的这些和其他有利特征和方面。在附图中，

图1示出了用于图示说明如根据现有技术用于为X射线管提供电源电压而常规使用的多脉冲高电压发生器的主要部件的结构图，

图2示出了用于图示说明现有技术已知的X射线管电压和管电流的原理的闭环控制电路，

图3示出了可用于医学X射线系统的、如参考图1所述的根据现有技术的逆变器型高电压发生器的模拟实施方式，

图4示出了如WO 2006/114719A1已知的用于供应用于具有两个独立DC/AC功率逆变器相位的高电压发生器电路中的输出电源的谐振DC/DC功率变换器电路的模拟电路，

图5示出了如本发明范围中所用的旋转变压器的初始位置，

图6示出了处于已旋转位置的图5的旋转变压器，

图7示出了如等式(1)至(4)中所用的加权函数f和g，

图8示出了根据本发明实施例的旋转变压器以及辅助的差动变压器和整流器，

图9示出了根据本发明的高电压发生器电路的系统配置以及两个分立旋转功率变压器，以及

图10示出了根据本发明的高电压发生器电路的系统配置以及单旋转功率变压器。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述根据本发明所要求保护的DC/DC功率变换器电路的示范实施例以及所要求保护的控制方法的示范实施例。

图1示出了高频逆变器技术，其也称为直接电压转换。在此示出了用于提供X射线管112的电源电压的常规多脉冲高电压发生器的主要部件。首先，通过整流和低通滤波由电力网供应的AC电源电压U _电力网，产生具有或多或少纹波的中间DC电压U _LPF，由此使用AC/DC变换器级101紧随其后为第一低通滤波级102，其中，第一低通滤波级102可以简单地实现为单平滑电容器。虽然电输出功率自然不同，但是可以与从三相电源一样从单相电源获得相同的高电压质量。随后，后连接至所述低通滤波级102的DC/AC功率逆变器级103使用中间DC电压以产生为专用高电压变压器104馈送的高频交变电压U _inv，所述高电压变压器在其次级侧连接至高电压整流器105以及相继的第二低通滤波级106，其中，第二低通滤波级也可实现为单平滑电容器。随后，所获得的输出电压U _out可以用作高频多脉冲管电压，以在X射线管112中产生X辐射。

本文中，应当注意到，高频逆变器通常施加脉宽调制，或者充当取决于所使用的电源开关的谐振电路类型。基于如下假设，即所述的多脉冲高电压发生器电路允许能够实现变压器铁心横截面的减小，高频AC电源电压的变换产生非常小的高电压变压器体积。使用这种电路，X射线管电压和电流能够被独立控制，并且很大程度上并不受电源电压波动的影响。通常，电子X射线管电压控制单元由此展示出0.1ms或更少的响应时间。

在图2中示出了用于图示说明现有技术已知的X射线管电压和管电流控制的原理的闭环控制电路。通常，测量X射线管电压的实际值U _实际，并将其与操作者在比较器电路中的控制台处所选的标称值U _标称相比较。根据该信息，以预定方式(例如，在WO 2006/114719 A1中所述的)调整电源开关。该控制的速度主要取决于逆变器的频率。虽然其并不完全与恒定电位高电压发生器一样快，但是逆变器很容易超过常规多峰整流器的速度。在变压器的次级侧上得到的电压中的纹波(ripple)，主要受逆变器频率、内部平滑电容、高电压电源电缆的电容以及中间DC电压U _LPF的电平的影响。

图3中示出了参考图1所述的根据现有技术的逆变器型高电压发生器的模拟实施方式，其可以例如用于医学X射线系统中。如图3中所示，从电力网供应的AC电源电压被全波整流器302和平滑电容器303整流和平滑成中间DC电压，随后被供应到DC/AC全桥功率逆变器级304，该逆变器级包括四个双极高功率切换晶体管。此外，将保险丝305连接到逆变器电路304的输入侧的一端，并且将电流检测器306连接到逆变器电路304的另一端。

首先，借助于逆变器电路304将DC输入电压转换成高频AC电源电压(例如，200kHz)。其后，借助于高电压变压器307将所述AC电源电压变换成高电平的AC电源电压(例如150kV)，随后通过高电压整流器308和平滑电容器309将所述高电平的AC电源电压进行整流和平滑。所述高电压整流器308可以实现为具有约150kV的击穿电压等的硅整流器。最终，将所获得的DC高电压施加到X射线管310。将分压电阻器311与电容器309并联。作为管电压的检测值(即，相应于施加到X射线管的电压的检测值)，将分压电阻器311上的电压向回馈送到逆变器驱动电路312，该逆变器驱动电路用于控制逆变器电路304的切换定时。

对于逆变器驱动电路312而言，馈送逆变器电流检测器306的检测值、管电压的检测值、用于设置管电压的设置值以及用于设置定时器的设置值(曝光时间)。这些值分别经由X射线系统的控制台(未示出)输入。如图3中所示，逆变器驱动电路312产生驱动逆变器电路304的切换晶体管的输出信号。

CT或X射线高电压发生器优选地包括DC/AC全桥功率逆变器级，其连接至用于驱动高电压变压器的串联谐振电路(参考图4)。在该图中，示出了根据WO 2006/114719 A1知晓的、用于供应供具有两个独立DC/AC功率逆变器级的高电压发生器电路使用的输出电源的谐振DC/DC功率逆变器电路的模拟电路。其中，绘示出两个逆变器电路402a+b如何能够在具有多个绕组的一个高电压变压器404上工作。可以示出的是，可以减少DC/DC功率逆变器输出电压U _out的离散阶段的尺寸，从而得到更低的输出电压纹波。由于常规变压器对两个谐振电路的耦合，实现了分压器功能。

为了向X射线计算机断层摄影设备的X射线管的阳极和阴极提供两个独立可控电压，可以使用图9所示系统配置中所示的同心环形类型的两个分立环形功率变压器。所示的电路由此包括两个独立(非接触)的旋转型功率变压器500a和500b，其因此导致整个电路的体积大和重量大。根据本实施例，将旋转功率变压器的初级线圈串联连接到设置在两个DC/AC功率逆变器级的各自输出端处的两个串联谐振槽路，其中，所述逆变器级用于向旋转功率变压器提供独立可控电压U _a和U _k。在被馈送到分别后连接于功率变压器500a和500b的次级线圈的两个峰型整流器529a和529b中相应之一之后，将经整流和平滑版本的所述电压(分别是U _a和U _k)被存储在两个存储电容(C_S1，或C_S2)中各自一个中，所述两个存储电容分别连接到X射线管阳极和电路的接地电极或者X射线管的阴极和接地电极，并且将所述电压供应给所述X射线管的电极(所述X射线管由附图标记530表示)，其中所述X射线管需要其阳极和阴极具有非对称功率分布。

或者，可以设计如图10中所示的需要较小尺寸和重量的电路配置。如图10中所示，该电路仅使用同心环形类型的单旋转功率变压器500，其包括专用绕组配置。此外，可预见两个DC/AC功率逆变器级527a和527b，其提供两个AC输出电压，以向旋转扫描架上的高电压发生器供电。

下文中，将参考图5和图6描述所推荐的旋转功率变压器的绕组配置和相应导线。如这些图中所示，通过将功率变压器500的初级部件和次级部件分成若干分立部分而实现本发明的目的。初级部件510，在此也称为第一环状构件，包括至少两个初级线圈或部分(511和512)，以用于保持由彼此独立的两个分立AC电源(未示出)供应的AC输入电压U ₁ 和U ₂ 。次级部件520，在此也称为第二环状构件，实现为两个同心环的形式，两个同心环均包括两个部分(分别为521、522和523、524)，这两个部分的尺寸标度比相应于第一环状构件的尺寸标度比。两个同心环的内环旋转横截面节距(sectional pitch)的一半。

图5示出了位于初始位置的旋转变压器500。如上所述，组成第一环状构件的初级部件510包括形成两个部分的两个初级线圈511和512。组成第二环状构件的次级部件520包括四个次级线圈，以形成属于第二环状构件的外环的第一组部分(521和522)和属于所述第二环状构件的内环的第二组部分(523和524)，其中，内环相对于所述外环移位90°的偏移角。

在该位置，从所述第二环状构件的外环的第一次级线圈521拾取的AC输出电压U ₁ ^*相应于第一初级线圈511的AC输入电压U ₁，而从所述第二环状构件的内环的第二次级线圈522拾取的AC输出电压U ₂ ^*相应于第二初级线圈512的AC输入电压U ₂。同时，AC输出电压U ₁ ^**相应于第一初级线圈511处的AC输入电压U ₁和第二次级线圈512处的AC输入电压U ₂的加权叠加。这同样适用于AC输出电压U ₂ ^**。叠加组分的线性组合中的加权系数可以表达为重叠角的逐步线性函数f和g。尤其，当第二环状构件520作为整体旋转90°的旋转角时，AC输出电压U ₁ ^*和U ₁ ^**的属性和AC输出电压U ₂ ^*和U ₂ ^**的属性互换。

未考虑第一环状构件510的所述第一次级线圈(511)和第二次初级线圈(512)的弱电位耦合的该关系的简化数学表达式可以由下列公式表达，从而产生横跨所述第二环状构件的外环的第一次级线圈(521)和第二次级线圈(522)的压降U ₁ ^*和U ₂ ^*：

U ₁ ^*＝U ₁·f(α)+U ₂·g(α)，        (1)

U ₂ ^*＝U ₁·f(α+γ)+U ₂·g(α+γ).   (2)

其中，α指示所述第二环状构件520的次级线圈521、522、523和524相对于所述第一环状构件510的固定安装的初级线圈511和512所移位的旋转角，而γ指示加权函数f和g沿着标注由旋转角α的轴的方向相对彼此所移位的偏移角，其中所述加权函数可能有利地给出为具有相同最小值、斜率和相同高度的两个周期性重复的三角函数。在如图5、6和8中所示的旋转功率变压器500的实施例中，给出γ为90°的偏移角。

类似地，横跨所述第二环状构件的内环的第一次级线圈(523)和第二次级线圈(524)的压降可以表达如下：

U ₁ ^**＝U ₁·f(α+γ/2)+U ₂·g(α+γ/2)，        (3)

U ₂ ^**＝U ₁·f(α+3γ/2)+U ₂·g(α+3γ/2).     (4)

由此可以选择加权函数f和g，使得AC输出电压U ₁ ^*和U ₂ ^*的总和恒定，并且具有与AC输出电压U ₁ ^**和U ₂ ^**的总和相同的值。假设变压器的传输比为1∶1，可以提供的是，AC输出电压U ₁ ^*和U ₂ ^*的平均电压等于AC输出电压U ₁ ^**和U ₂ ^**的平均电压，以及等于AC输出电压U ₁和U ₂的平均电压 $\stackrel{\‾}{({\underset{\‾}{U}}_1,{\underset{\‾}{U}}_2)}=({\underset{\‾}{U}}_1+{\underset{\‾}{U}}_2)/2.$

两个次级设置U ₁ ^*和U ₂ ^*的经整流差电压的总和以及电压U ₁ ^**和U ₂ ^**的总和分别是两个输入电压的绝对差的两倍：

U ₁ ^*+U ₂ ^*＝U ₁ ^**+U ₂ ^**＝2·|U ₁-U ₂|.    (5)

因此，通过为所述第一环状构件510的两个初级线圈511和512提供两个不同的电压U ₁和U ₂并且经由两个辅助差动变压器525a和525b的次级线圈连接四个次级线圈521、522、523和524的输出终端，可以在旋转功率变压器500的输出终端产生并获得两个不同的电压(U ₁ ^*和U ₂ ^*或U ₁ ^**和U ₂ ^**)，所述两个辅助差动变压器的初级线圈耦合到两个串联连接的AC/DC变换器526a和526b的输出终端，所述AC/DC变换器用于整流差动电压2·|U ₁-U ₂|，将该电压馈送至这些AC/DC变换器的第一AC/DC变换器(526a)的输入端(参考图8)。

以同样的方式，通过将差动变压器连接到第二环状构件也可以形成输入电压的初始差。

图5和图6示出了初级绕组和次级绕组的布置。其示出了初级线圈511和512处的两个初级绕组。而且，其示出了次级绕组的两个布置，其中一共有四个次级绕组。

发明应用

上述发明可以有利地应用于高电压发生器电路的领域，以用于向负载供应电功率，所述负载需要在其电极上具有非对称电压功率，例如用于向X射线计算机断层摄影设备的X射线管供电。除此之外，本发明还可以有利地用于推进通用领域的功率变压器电路技术的发展。

应当注意到，本发明不局限于参考图9和图10中所述的实施例所述的仅需要向负载的两个电源终端馈送两个独立可控电源电压的应用，其还可以应用于其他应用范围，其中需要向任何类型的具有两个以上的电源终端的负载馈送两个以上独立可控电源电压。

虽然在附图和说明书中已经详细示出和描述了本发明，但是应当认为这些图示和描述仅是说明性或示例性的，而非限制性的，这意味着本发明不局限于所公开的实施例。对于本领域技术人员而言，在研究附图、公开内容和权利要求书而实践所要求保护的发明时，可以理解和实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，措辞“包括”不排除其他元件，而不定冠词“一”、“一个”不排除复数。在互相不同的从属权利要求中引用的一些措施并不指示不可以使用这些措施的组合以获得益处。而且，应当注意到，任何附图标记不应理解为限制本发明的范围。

Claims (11)

1.一种非接触高功率旋转变压器(500)，用于经由单变压器铁心从至少两个分立电源向至少一个负载(530)供应至少两个独立可控AC电源电压，其中，所述功率变压器装配有串联布置在第一环状构件(510)的至少两个非重叠部分中的多个固定安装的初级线圈(511、512)以及相继布置在第二环状构件(520)的相邻部分中的多个次级线圈(521、522、523和524)，所述多个次级线圈可围绕旋转中心非接触地旋转并经由所述变压器铁心电感地耦合于所述初级线圈(511、512)，其中所述旋转中心与所述第一环状构件(510)和所述第二环状构件(520)的中心重合，其中，为所述初级线圈(511、512)中的每个供应所述独立可控AC电源电压(U₁、U₂)中的不同一个，并且其中，为所述负载(530)的功率供应电极供应不同的输出电压(U_a、U_k)，所述输出电压获自于多个独立可控AC电源电压(U₁、U₂)。

2.根据权利要求1所述的非接触高功率旋转变压器(500)，在所述第二环状构件(520)的次级线圈(521、522、523和524)在相对于所述第一环状构件(510)的所述固定安装的初级线圈(511、512)移位旋转角(α)之后处于已旋转位置的情况下，所述非接触高功率旋转变压器适于提供至少两种不同的输出电压(U_a、U_k)，所述输出电压通过馈送到所述第一环状构件(510)的所述固定安装的初级线圈(511、512)的至少两个独立可控AC电源电压(U₁、U₂)的线性组合而给出。

3.根据权利要求2所述的非接触高功率旋转变压器(500)，其中，所述线性组合的加权系数由具有所述旋转角(α)的至少两个逐步线性连续函数(f、g)给出。

4.根据权利要求2所述的非接触高功率旋转变压器(500)，其中，前述线性组合的加权系数由具有所述旋转角(α)的两个周期性重复的三角函数(f、g)给出，所述两个周期性重复的三角函数在角度方向上相对于彼此移位偏移角(γ)。

5.根据权利要求4所述的非接触高功率旋转变压器(500)，其中，所述函数两者都具有为零的最小值和为一的最大高度。

6.根据权利要求5所述的非接触高功率旋转变压器(500)，其中，所述函数(f、g)在其周期性重复的单调上升部分和单调下降部分中具有相同的斜率因子。

7.根据权利要求6所述的非接触高功率旋转变压器(500)，其中，所述函数(f、g)相对于彼此移位90°的偏移角，从而使得当这些函数的第二函数(g)取其最小值时这些函数的第一函数(f)取最大值，反之亦然。

8.一种高电压电源电路，用于向如由X射线计算机断层摄影设备的X射线管(530)给出的负载供应电功率，所述负载需要所述X射线管的功率供应电极具有非对称电压供应，所述电路包括根据权利要求1至7中任意一项所述的非接触高功率旋转变压器(500)，所述非接触高功率旋转变压器在其初级侧供应至少两个独立可控AC电源电压(U₁、U₂)中的不同一个，并且其中，为所述X射线管(530)的功率供应电极供应至少两个不同的输出电压(U_a、U_k)，所述输出电压获自于前述至少两个独立可控AC电源电压(U₁、U₂)。

9.根据权利要求8所述的高电压电源电路，实现为具有所述功率变压器(500)的谐振型功率变换器电路，所述功率变压器(500)后连接于至少一个高电压变压器(525a+b)，或者串联耦合到至少两个分立DC/AC功率逆变器级(527a+b)的各自输出端的至少一个串联谐振槽路(528a-d)，所述逆变器级用于向所述非接触高功率旋转变压器的第一环状构件(510)的不同初级线圈(511、512)提供所述至少两个独立可控AC输入电压。

10.一种高电压电源电路，用于向如由X射线计算机断层摄影设备的X射线管(530)给出的负载供应电功率，所述负载需要所述X射线管的功率供应电极具有非对称电压供应，所述电路包括一个以上的非接触高功率旋转变压器(500a+b)，所述变压器在其初级侧均供应至少两个独立可控AC电源电压(U₁、U₂)中的不同一个，其中，所述功率变压器均配备有固定安装的环形初级线圈(510)和可围绕旋转中心非接触地旋转并经由单变压器铁心电感地耦合于所述环形初级线圈(510)的环形次级线圈(520)，其中所述旋转中心与所述环形初级线圈和所述环形次级线圈的中心重合，并且其中，由所述功率变压器(500a+b)的所述次级线圈(520)为所述X射线管(530)的功率供应电极供应至少两个不同的输出电压(U_a、U_k)，所述输出电压获自于前述至少两个独立可控AC电源电压(U₁、U₂)。

11.一种X射线计算机断层摄影设备，包括可旋转地安装到固定轴承组件的旋转扫描架，其中，所述X射线计算机断层摄影设备还包括根据权利要求8或9中任意一项所述的高电压电源电路。

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