CN104810141A - 医疗设备、变压器和变压方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种变压器和变压方法、以及一种包括该变压器的医疗设备。变压器包括一电压连接单元和一隔离变压单元；其中：电压连接单元，具有三角形结构线圈绕组，用于连接输入电压；隔离变压单元，具有星形结构线圈绕组，用于将输入电压转换为隔离电压。本发明实施方式的变压器采用了三角形/星形连接，电压输入端无中线，隔离变压单元输出的隔离电压可以保持稳定。而且，本发明实施方式适用于多种输入电压，可以满足不同国家的不同电压要求。

Description

医疗设备、变压器和变压方法

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种变压器和一种变压方法，还涉及包括该变压器的医疗设备。

背景技术

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件。当变压器原边（初级线圈）中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使变压器副边（次级线圈）中感应出电压（或电流）。三相变压器是3个相同容量的单相变压器的组合。三相变压器应用广泛，主要包括自耦变压器和隔离变压器。自耦变压器可以提供非隔离电压，隔离变压器可以提供隔离电压。

在很多应用环境中需要同时提供隔离电压和非隔离电压。为了简化安装和充分利用变压器容量，通常将自耦变压器和隔离变压器相合并。合并后的变压器一般称为合并变压器。合并变压器通常采用Y/yn结构，即自耦变压部分采用星形连接且中线不引出，而隔离变压部分采用星形连接且中线引出。

然而，在Y/yn结构的合并变压器中，电压输入端的中线点电压是浮动的，如果三相负载不平衡会导致输入端中线点电压偏离，从而造成各相输出电压变化。因此，在各相负载不平衡的情况下，Y/yn结构的隔离变压部分难以稳定输出幅值相同的三相电压。另外，目前Y/yn结构的合并变压器通常只支持特定的输入电压，输入输出电压变比固定。不同国家可能采用不同的工作电压，因此这种只支持特定输入电压的合并变压器无法在世界范围内广泛应用。

发明内容

本发明实施方式提出一种变压器，可以稳定输出幅值相同的电压。

本发明实施方式提出一种变压方法，可以稳定输出幅值相同的电压。

本发明实施方式提出一种医疗设备，可以稳定输出幅值相同的电压。

根据本发明实施方式的一个方面，提供了一种变压器，包括一电压连接单元和一隔离变压单元；其中：

所述电压连接单元，具有三角形结构线圈绕组，用于连接输入电压；

所述隔离变压单元，具有星形结构线圈绕组，用于将所述输入电压转换为隔离电压。

可选地，所述电压连接单元，还共用所述三角形结构线圈绕组，通过自耦将所述输入电压转换为非隔离电压。

进一步，在所述星形结构线圈绕组上具有多组输出抽头，用于输出所述隔离电压。

优选地，在所述星形结构线圈绕组上具有至少两组输出抽头，各组输出抽头与所述星形结构线圈绕组的接线位置不同。

可选地，在所述三角形结构线圈绕组上包括多组输出抽头，用于输出所述非隔离电压。

优选地，所述输出触头与所述三角形结构线圈绕组的接线位置固定。

可选地，在所述三角形结构线圈绕组上还具有至少两组分别用于引入不同输入电压的输入抽头；每组输入抽头与所述三角形结构线圈绕组的接线位置与该组输入抽头所引入的输入电压相关。

根据本发明实施方式的另一方面，提供了一种医疗设备，该医疗设备包括如上所述的任一种变压器。

根据本发明实施方式的再一方面，提供了一种变压方法，包括：

利用三角形结构线圈绕组引入输入电压；

利用星形结构线圈绕组将所述输入电压转换为隔离电压。

该方法还包括：

共用所述三角形结构线圈绕组，通过自耦将所述输入电压转换为非隔离电压。

该方法还包括：

固定所述自耦的副边线圈匝数；

当所述输入电压变化时，调节所述自耦的原边线圈匝数，使得所述非隔离电压为固定值。

该方法进一步包括：

当所述输入电压变化时，调节所述星形结构线圈绕组的匝数，使得所述隔离电压为固定值。

从上述技术方案可以看出，本发明实施方式提出了一种变压器，包括电压连接单元和隔离变压单元；其中：电压连接单元，具有三角形结构线圈绕组，用于连接输入电压；隔离变压单元，具有星形结构线圈绕组，用于将输入电压转换为隔离电压。由此可见，应用本发明实施方式之后，变压器采用了三角形/星形连接，电压输入端（即三角形结构线圈绕组）无中线，不会出现中线点电压随不平衡负载偏离的情况，所以隔离变压单元输出的隔离电压可以保持稳定。

而且，该变压器可以具有多组输入抽头和输出抽头，用户可以根据实际电压需求选择变压器的相应抽头。因此本发明实施方式可以适用于多种输入电压，可以满足不同国家的不同电压要求，适合在世界范围内广泛应用。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的变压器结构图。

图2为根据本发明实施方式的变压器的示范性结构图。

图3为根据本发明实施方式的变压方法流程图。

其中：

图1的附图标记包括：变压器100；电压连接单元101；隔离变压单元102；

图2的附图标记包括：电压连接单元101；隔离变压单元102；铁芯103。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。

在本发明实施方式中，提出一种采用新型结构的变压器。该变压器采用三角形/星形（Δ/yn）结构，具有抗负载不平衡能力，在负载不平衡情况下也可以保证输出电压的稳定。而且，该变压器可以具有多组输入抽头和输出抽头，用户可以根据实际电压需求选择变压器的相应抽头。

图1为根据本发明实施方式的变压器结构图。

如图1所示，该变压器100包括一电压连接单元101和一隔离变压单元102。其中：

电压连接单元101，具有三角形结构线圈绕组，用于连接输入电压；

隔离变压单元102，具有星形结构线圈绕组，用于将输入电压（V0）转换为隔离电压（V2）。

该变压器100还包括铁芯或磁芯等导磁介质。导磁介质既可以布置在电压连接单元101中，也可以布置在隔离变压单元102中。导磁介质还可以与电压连接单元101和隔离变压单元102分立布置，比如布置在电压连接单元101与隔离变压单元102之间。

电压连接单元101可以包括三个线圈，这三个线圈两两连接，以构成三角形结构的线圈绕组。在三角形结构的线圈绕组上可以具有输入抽头，通过输入抽头可以从外部接入输入电压。一般地，输入电压为三相电压。

隔离变压单元102同样可以包括三个线圈，而且这三个线圈的末端连接，以构成星形结构线圈绕组。

对于隔离变压单元102而言，电压连接单元101的三角形结构线圈绕组构成原边，而自身的星形结构线圈绕组构成副边。当电压连接单元101通过输入抽头引入输入电压时，在原边（三角形结构线圈）内通有交流电流，基于铁芯或磁芯等导磁介质的交流磁通作用，可以在副边（星形结构线圈）中感应出电压。由于原边和副边在电气上相互隔离，因此隔离变压单元102所感应出的电压为隔离电压。

在星形结构线圈绕组上具有三相输出抽头，通过三相输出抽头可以输出隔离电压。

可见，应用本发明实施方式之后，变压器采用了三角形/星形连接，电压输入端（即三角形结构线圈绕组）无中线，因而不会出现中线点电压随不平衡负载偏离的情况，所以隔离变压单元102输出的隔离电压可以保持稳定。

隔离变压单元102可以起到电源作用。而且，隔离变压单元102属于一种安全电源，能够起防雷、滤波、保护等作用。

可以将隔离变压单元102应用在各种场所中。比如，优选应用在医疗系统等生命攸关场所，如外科手术室、重症监护室、心脏手术室等。当隔离变压单元102充当医疗系统电源时，能够将非保护区域和保护区域的电气线路严格隔离。在保护区域内，所有带电导体都与地隔离，可以防止线路绝缘层上危险电流造成微电击。

优选地，电压连接单元101不仅用于引入输入电压，还可以通过自耦方式，利用自身的三角形结构线圈绕组将所引入的输入电压转换为非隔离电压（V1）。当自耦工作时，电压连接单元101的原边和副边共用三角形结构线圈绕组，并将输入电压转换为非隔离电压。具体地，当电压连接单元101通过输入抽头引入输入电压时，在原边（一部分或全部的三角形结构线圈）内通有交流电流，基于铁芯或磁芯等导磁介质的交流磁通作用，在副边（一部分或全部三角形结构线圈）中感应出电压。由于原边和副边在同一条绕组上，因此电压连接单元101所感应出的电压为非隔离电压。

当电压连接单元101以自耦方式工作时，电压连接单元101同样可以起到电源作用。

电压连接单元101可以充当提供非隔离电压的自耦电源。对于不需要严格电气隔离的场合，可以将电压连接单元101应用为电源。作为电源的电压连接单元101具有体积小、耗材少、效率高的优点。比如，可以将电压连接单元101应用到交流调压器、家用小型交流稳压器内的变压器、三相电机自耦减压起动箱内的变压器等场所中。

在一个实施方式中，电压连接单元101与隔离变压单元102同时充当电源，其中隔离变压单元102为提供隔离电压的隔离电源，而电压连接单元101为提供非隔离电压的自耦电源。具体地，当电压连接单元101通过输入抽头引入输入电压时，在电压连接单元101的原边（一部分或全部的三角形结构线圈）内通有交流电流，基于铁芯或磁芯等导磁介质的交流磁通作用，在电压连接单元101的副边（一部分或全部三角形结构线圈）中感应出非隔离电压，而且同时在隔离变压单元102的副边（星形结构线圈）中感应出隔离电压。

在很多情况下，期望电压连接单元101和隔离变压单元102能够分别输出电压值固定的输出电压。本发明实施方式通过设置合适的输出抽头和输入抽头，可以实现电压连接单元101和隔离变压单元102分别输出电压值固定的输出电压。

在一个实施方式中，电压连接单元101的三相输出触头与三角形结构线圈绕组的接线位置固定。这样，当电压连接单元101自耦工作时，电压连接单元101的副边线圈匝数固定。在三角形结构线圈绕组上再分别设置多组三相输入抽头（至少两组），各组三相输入抽头与三角形结构线圈绕组的接线位置互不相同（接线位置与该组三相输入抽头所引入的输入电压相关），每组三相输入抽头分别用于引入不同电压值的输入电压。这样，当电压连接单元101的输入电压值发生变化时，需要连接的三相输入抽头也相应发生改变，从而电压连接单元101的原边线圈匝数可以随着输入电压值发生改变。因此，当输入电压值变化时，通过合理设置各组三相输入抽头的接线位置以调节原边线圈匝数，可以使得接线位置固定的三相输出触头输出固定值的非隔离电压。

类似地，在星形结构线圈绕组上分别设置多组三相输出抽头（至少两组），各组三相输出抽头与星形结构线圈绕组的接线位置不同（接线位置与电压连接单元101的输入抽头所引入的输入电压相关），每组三相输出抽头分别对应于不同电压值的输入电压。当电压连接单元101的输入电压值发生变化时，星形结构线圈绕组上选中的三相输出抽头也相应发生改变，从而隔离变压单元102的副边线圈匝数可以随着输入电压值发生改变。因此，当输入电压值变化时，通过合理设置星形结构线圈绕组上各组三相输出抽头的接线位置以改变副边线圈匝数，可以使得星形结构线圈绕组上的相应三相输出抽头输出固定值的隔离电压。

基于上述详细分析，本发明提出了一种示范性的变压器。

图2为根据本发明实施方式的变压器的示范性结构图。

如图2所示，该变压器包括一电压连接单元101、一铁芯103和一隔离变压单元102。铁芯103位于自耦变压单元101与隔离变压单元102之间。

电压连接单元101包括一U相线圈、一V相线圈和一W相线圈，而且这三个线圈两两连接，以构成三角形结构的线圈绕组。在三角形结构的线圈绕组上具有多组输入抽头，通过输入抽头可以从外部接入输入电压。

当自耦工作时，电压连接单元101的原边和副边共用三角形结构线圈绕组，并通过自耦方式将输入电压转换为非隔离电压。具体地，当电压连接单元101通过输入抽头引入输入电压时，在原边（一部分或全部的三角形结构线圈）内通有交流电流，基于铁芯或磁芯等导磁介质的交流磁通作用，在副边（一部分或全部三角形结构线圈）中感应出电压。由于原边和副边在同一条绕组上，因此电压连接单元101所感应出的电压为自耦电压。

具体地，电压连接单元101具有如下输入抽头：

U0v，U380v，U400v，U420v，U440v，U460v，U480v；为U相线圈的输入抽头；

V0v，V380v，V400v，V420v，V440v，V460v，V480v；为V相线圈的输入抽头；

W0v，W380v，W400v，W420v，W440v，W460v，W480v；为W相线圈的输入抽头。

其中，（U0v、V0v、W0v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为0v；（U380v、V380v、W380v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为380v；（U400v、V400v、W400v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为400v；（U420v、V420v、W420v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为420v；（U440v、V440v、W440v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为440v；（U460v、V460v、W460v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为460v；（U480v、V480v、W480v）构成一组三相输入抽头，对应输入电压为480v。

比如，当输入电压为三相380V时，则输入抽头如下连接：

U0v-W380v，W0v-V380v，V0v-U380v,其中-代表连接。

再比如，当输入为三相480V时，则输入抽头如下连接：

U0v-W480v，W0v-V480v，V0v-U480v,其中-代表连接。

在U相线圈、V相线圈和W相线圈上，还分别具有输出抽头A1，A2和A3。A1，A2和A3构成电压连接单元101的三相输出抽头。A1，A2和A3与输入抽头共用三角形结构线圈，因此，当电压连接单元101的三相输入抽头连接到三相输入电压时，可以在A1，A2和A3上感应出非隔离电压。

如图2所示，A1，A2和A3与三角形结构线圈的接线位置固定。

通常情况下，期望可以在A1，A2和A3上输出固定的非隔离电压。当A1，A2，A3与三角形结构线圈的接线位置固定时，电压连接单元101的副边线圈匝数固定。而且，电压连接单元101的各组三相输入抽头与三角形结构线圈绕组的接线位置互不相同，每组三相输入抽头分别用于引入不同电压值的输入电压。这样，当电压连接单元101的输入电压值发生变化时，相对应的三相输入抽头也发生改变，从而电压连接单元101的原边线圈匝数可以随着输入电压值发生改变。因此，通过合理设置各组三相输入抽头的接线位置，可以使得A1，A2和A3输出的非隔离电压保持为固定值。

示范性地，如图2所示，A1，A2和A3输出电压固定为三相400V。

在隔离变压单元102中，采用星形结构线圈作为隔离变压单元102的副边。

隔离变压单元102包括一X线圈、一Y线圈和一Z线圈，而且这三个线圈的末端连接，以构成星形结构线圈绕组。

当电压连接单元101通过输入抽头引入输入电压时，在原边（三角形结构线圈）内通有交流电流，基于铁芯103的交流磁通作用，可以在副边（星形结构线圈）中感应出电压。由于原边和副边在电气上相互隔离，因此隔离变压单元102所感应出的电压为隔离电压。

类似地，同样期望在隔离变压单元102上输出固定的隔离电压。在星形结构线圈绕组上具有多组三相输出抽头，各组三相输出抽头与星形结构线圈绕组的接线位置不同。当电压连接单元101的输入电压值发生变化时，星形结构线圈上相对应的三相输出抽头也发生改变，从而隔离变压单元102的副边线圈匝数可以随着输入电压值发生改变。因此，通过合理设置各组三相输出抽头的接线位置，可以使得隔离电压为固定值。

具体地，隔离变压单元102具有如下输出抽头：

X380v，X400v，X420v，X440v，X460v，X480v；为X线圈的输出抽头；

Y380v，Y400v，Y420v，Y440v，Y460v，Y480v；为Y相线圈的输出抽头；

Z380v，Z400v，Z420v，Z440v，Z460v，Z480v；为Z线圈的输出抽头。

其中，（X380v、Y380v、Z380v）构成一组三相输出抽头，对应于输入电压为380v；（X400v、Y400v、Z400v）构成一组三相输出抽头，对应于输入电压为400v；（X420v、Y420v、Z420v）构成一组三相输出抽头，对应于输入电压为420v；（X440v、Y440v、Z440v）构成一组三相输出抽头，对应于输入电压为440v；（X460v、Y460v、Z460v）构成一组三相输出抽头，对应于输入电压为460v；（X480v、Y480v、Z480v）构成一组三相输入抽头，对应于输入电压为480v。针对不同的输入电压，隔离变压单元102有对应的输出抽头组，而各组三相输出抽头的输出电压保持为400V。

比如，当电压连接单元101的输入电压为三相380V时，隔离变压单元102的输出抽头组为（X380v、Y380v、Z380v），而且该组输出抽头的输出电压为三相400V。

比如，当电压连接单元101的输入电压为三相400V时，隔离变压单元102的输出抽头组为（X400v、Y400v、Z400v），而且该组输出抽头的输出电压为三相400V。

比如，当电压连接单元101的输入电压为三相420V时，隔离变压单元102的输出抽头组为（X420v、Y420v、Z420v），而且该组输出抽头的输出电压为三相400V。

比如，当电压连接单元101的输入电压为三相440V时，隔离变压单元102的输出抽头组为（X440v、Y440v、Z440v），而且该组输出抽头的输出电压为三相400V。

比如，当电压连接单元101的输入电压为三相460V时，隔离变压单元102的输出抽头组为（X460v、Y460v、Z460v），而且该组输出抽头的输出电压为三相400V。

比如，当电压连接单元101的输入电压为三相480V时，隔离变压单元102的输出抽头组为（X480v、Y480v、Z480v），而且该组输出抽头的输出电压为三相400V。

星形结构线圈上还具有中线点N。当将隔离变压单元102作为三相电源使用时，中线点不使用；当将隔离变压单元102作为单相电源使用时，中线点N连接到零线。

相应地，本发明实施方式提出了一种医疗设备，该医疗设备包括如上所述的任一种变压器。所述医疗设备例如是X光机、血管照影机、CT设备、磁共振成像设备等。

基于上述详细分析，本发明实施方式还提出了一种变压方法。

图3为根据本发明实施方式的变压方法流程图。

如图3所示，该方法包括：

步骤S301：利用三角形结构线圈绕组引入输入电压；

步骤S302：利用星形结构线圈绕组将输入电压转换为隔离电压。

在一个实施方式中，该方法还包括：

共用三角形结构线圈绕组，通过自耦将输入电压转换为非隔离电压。

在一个实施方式中，该方法还包括：

固定自耦的副边线圈匝数；当输入电压变化时，调节自耦的原边线圈匝数，使得非隔离电压为固定值。

比如，固定输出抽头在三角形结构线圈绕组上的接线位置，从而固定自耦的副边线圈匝数。然后，当输入电压变化时，调节输出抽头在三角形结构线圈绕组上的接线位置，使得非隔离电压为固定值。

在一个实施方式中，该方法进一步包括：

当输入电压变化时，调节星形结构线圈绕组的匝数，使得隔离电压为固定值。

比如，可以通过调节星形结构线圈绕组的输出抽头接线位置，以使得隔离电压为固定值。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

综上所述，本发明实施方式提出了一种变压器，包括电压连接单元和隔离变压单元；其中：电压连接单元，具有三角形结构线圈绕组，用于连接输入电压；隔离变压单元，具有星形结构线圈绕组，用于将输入电压转换为隔离电压。应用本发明实施方式之后，变压器采用了三角形/星形连接，电压输入端（即三角形结构线圈绕组）无中线，因而不会出现中线点电压随不平衡负载偏离的情况，所以隔离变压单元输出的隔离电压可以保持稳定。

而且，该变压器可以具有多组输入抽头和输出抽头，用户可以根据实际电压需求选择变压器的相应抽头。因此本发明实施方式可以适用于多种输入电压，可以满足不同国家的不同电压要求，适合在世界范围内广泛应用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种变压器，其特征在于，包括一电压连接单元和一隔离变压单元；其中：

所述电压连接单元，具有三角形结构线圈绕组，用于连接输入电压；

所述隔离变压单元，具有星形结构线圈绕组，用于将所述输入电压转换为隔离电压。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，

所述电压连接单元，还共用所述三角形结构线圈绕组，通过自耦将所述输入电压转换为非隔离电压。

3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，在所述星形结构线圈绕组上具有多组输出抽头，用于输出所述隔离电压。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于，在所述星形结构线圈绕组上具有至少两组输出抽头，各组输出抽头与所述星形结构线圈绕组的接线位置不同。

5.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，在所述三角形结构线圈绕组上包括多组输出抽头，用于输出所述非隔离电压。

6.根据权利要求5所述的变压器，其特征在于，所述输出触头与所述三角形结构线圈绕组的接线位置固定。

7.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，在所述三角形结构线圈绕组上还具有至少两组分别用于引入不同输入电压的输入抽头；每组输入抽头与所述三角形结构线圈绕组的接线位置与该组输入抽头所引入的输入电压相关。

8.一种医疗设备，其特征在于，该医疗设备包括如权利要求1至7中任一项所述的变压器。

9.一种变压方法，其特征在于，包括：

利用三角形结构线圈绕组引入输入电压；

利用星形结构线圈绕组将所述输入电压转换为隔离电压。

10.根据权利要求9所述的变压方法，其特征在于，该方法还包括：

共用所述三角形结构线圈绕组，通过自耦将所述输入电压转换为非隔离电压。

11.根据权利要求10所述的变压方法，其特征在于，该方法还包括：

固定所述自耦的副边线圈匝数；

当所述输入电压变化时，调节所述自耦的原边线圈匝数，使得所述非隔离电压为固定值。

12.根据权利要求9所述的变压方法，其特征在于，该方法进一步包括：

当所述输入电压变化时，调节所述星形结构线圈绕组的匝数，使得所述隔离电压为固定值。