CN109905033A - 变压器单元以及用于运行变压器单元的方法 - Google Patents

Abstract

提出一种变压器单元和一种用于运行变压器单元的方法。变压器单元具有初级侧和次级侧，所述初级侧具有初级线圈，所述次级侧具有次级线圈，其中在运行中在初级线圈加载初级电压时出现次级侧的实际电压，所述次级侧的实际电压由于取决于次级侧的寄生效应的附加的次级侧的电压降受影响。此外，变压器单元具有围绕变压器芯缠绕的用于确定第一测量电压的第一测量线圈以及测量元件，所述测量元件在初级侧上设置成和构成为，使得经由测量元件确定与次级侧的电压降相关联的第二测量电压。变压器单元还具有控制单元，其中控制单元构成为，使得调节初级电压，以便在次级线圈中感生预设的次级的期望电压以及根据第一测量电压和第二测量电压调节初级电压。

Description

变压器单元以及用于运行变压器单元的方法

技术领域

本发明涉及一种变压器单元、尤其用于提供X射线管装置电压的变压器单元，以及一种用于运行变压器单元的方法。

背景技术

例如医学诊断中的成像设备通常具有X射线管装置，所述X射线管装置用于产生X射线辐射。为了产生辐射，在X射线管装置的阴极和阳极之间施加电压，由此电子从阴极朝阳极加速，并且在射在阳极上时释放期望的X射线辐射。

电压通常具有在几千伏的范围中的值并且典型地借助于变压器单元来产生。

变压器通常具有初级侧和次级侧，所述初级侧具有初级线圈并且所述次级侧具有次级线圈。这两个线圈(初级线圈和次级线圈)围绕共同的变压器芯缠绕。变压器芯通常具有铁磁材料，所述铁磁材料具有高的磁导率。通过变压器芯，这两个线圈彼此磁耦合。在施加初级或励磁电压的情况下，在次级线圈中感生次级电压。在将电负载、例如X射线管装置施加在次级线圈上时，次级电流也在其中流动。

感生的次级电压的值通过两个线圈的所谓的绕组比来确定。

在运行中通过调节初级电压的值，将次级电压调控到期望的次级侧的期望电压。

由于在变压器单元之内的损失，高精度地调节期望的次级侧的期望电压是耗费的。损失通常为所谓的漏磁损失。当前，普遍地将漏磁损失理解为磁通量的如下部分，所述部分不穿透次级线圈进而未对次级线圈的感生做出贡献。变压器单元之内的另外的损失类型例如是铜损，所述铜损通过优选由铜制成的线圈的材料电阻造成，或者是电容性损失，所述电容性损失在相邻的绕组之间出现，所述绕组相互间如电容器那样作用。漏磁损失和电容性损失通常也称作为寄生损失。

损失、尤其漏磁损失在变压器单元运行时引起不期望的电压降。由此，例如，实际的次级电压(次级侧的实际电压)具有比理想的次级电压更小的值，所述理想的次级电压可通过初级电压和在理想的、无损失的变压器单元中的绕组比预期。实际的次级侧的实际电压的值(理想的次级电压减去因漏磁损失引起的附加的电压降)能够与预设的次级电压相关地与理想的次级电压偏差几百伏特。

所述高的偏差尤其在X射线设备中是不期望的。调控例如根据次级侧的实际电压进行，使得在次级侧检测所述实际电压，并且传递到初级侧上，并且随后根据所述实际电压(后)调控初级电压。然而，该设计方案是耗费的和成本密集的。替选地，在初级侧检测预设的次级电压，然而其中无法检测通过寄生效应引发的附加的次级侧的电压降。因此，不能够精确地确定次级侧的实际电压。

发明内容

以此为出发点，本发明所基于的目的是，提出一种变压器单元以及一种方法，借助其以简单的方式足够精确地提供次级侧的实际电压。

针对变压器单元的目的根据本发明通过具有本发明的特征的变压器单元来实现。有利的设计方案、改进形式和变型形式是下面描述的主题。

变压器单元具有初级侧以及次级侧，所述初级侧具有围绕变压器芯缠绕的初级线圈，并且所述次级侧具有同样围绕变压器芯缠绕的次级线圈。

根据变压器单元的一般性的功能原理，初级侧和次级侧彼此电分离并且彼此磁耦合。将电分离当前一般性地理解为：初级侧和次级侧尤其不用线连接，例如借助于导线彼此电连接。因此，初级侧和次级侧彼此电势分离。

在变压器单元运行中，在初级线圈加载有初级电压时，出现次级侧的实际电压。将初级电压当前理解为交流电压。次级侧的实际电压尤其由于取决于次级侧的寄生效应的附加的次级侧的电压降受到影响。换言之，次级侧的实际电压能够通过附加的次级侧的电压降关于预设的次级的期望电压改变，尤其减小。

此外，变压器单元具有围绕变压器芯缠绕的第一测量线圈，所述第一测量线圈用于确定第一测量电压。将第一测量电压当前尤其理解为次级的期望电压。优选地，第一测量线圈设置在变压器单元的初级侧的子区域中。即第一测量线圈在地点上与次级线圈相比更靠近初级线圈设置。第一测量线圈的该设置已经证实为适合于在初级侧检测次级的期望电压。

变压器单元还具有测量元件。测量元件在初级侧上设置和构成为，使得经由测量元件确定第二测量电压，所述第二测量电压与附加的次级侧的电压降、尤其漏电感相关联。将测量元件设置在初级侧上基于如下考虑：由于初级侧和次级侧的磁耦合，次级侧的寄生效应也作用于初级侧。寄生效应、尤其次级侧上的漏磁效应(例如通过漏电感引起)因此可借助于初级侧上的第二测量电压来检测。即第二测量电压可以说是已经提到的附加的次级侧的电压降、尤其漏电感在初级侧的电镜像。

为了控制变压器单元的运行，尤其为了提供X射线管装置电压，变压器单元具有控制单元。将X射线管装置电压当前理解为如下电压，所述电压能够在X射线管装置之内施加。X射线管装置电压能够在阴极和栅格元件之间施加，并且在该情况下称作为X射线管装置截止电压。由此，尤其能够影响阴极和阳极之间的电子流，特别地在施加X射线管装置截止电压时，防止电子从阴极流向阳极。对此，栅格元件优选在空间上和结构上观察在X射线管装置之内设置在阳极和阴极之间。典型地，能够为栅格元件施加相对于阴极的电势，所述电势相对于阴极而言更加为负。由此尤其防止：从阴极离开的电子漂移至阳极。换言之，尤其能够禁止或切断从阴极到阳极的电子流。

替选地或附加地，能够在阳极和阴极之间施加X射线管装置电压，由此典型地在阳极处生成X射线。通常，当电子在栅格元件处流出时，借助于X射线管装置截止电压能够禁止或停止生成X射线，其中例如还在阳极和阴极之间施加X射线管装置电压。换言之，在阳极和阴极之间施加X射线管装置电压以及X射线管装置截止电压，尽管如此在阳极处不产生或发出X射线。

原则上也能够考虑：X射线管装置电压能够施加在阴极的电子发射器单元和阴极的至少一个聚焦电极之间。在该情况下，X射线管装置电压典型地称作为X射线管装置聚焦电压。电子发射器单元尤其构成用于发射电子。至少一个聚焦电极优选构成用于影响电子，使得改变电子在阴极和阳极之间的路径。特别地，至少一个聚焦电极因此能够改变焦斑的位置或大小，其中典型地阳极具有焦斑。

控制单元构成为，使得初级电压调节为并且尤其调控为，使得在次级线圈中感生预设的次级的期望电压，例如已经提出的X射线管装置电压，尤其阳极和阴极之间的X射线管装置电压，X射线管装置截止电压和/或X射线管装置聚焦电压。此外，控制单元构成为，使得初级电压根据第一测量电压和第二测量电压来调节。

通过根据第一测量电压和第二测量电压来调节初级电压，优选可行的是：根据当前的次级侧的实际电压，在初级侧确定具体的测量值，并且尤其将具体的测量值用于调节初级电压。换言之，具体的测量值、即次级侧的实际电压用作为用于要调节的初级电压的控制变量。在此，通过初级侧的测量元件，尤其考虑次级侧的寄生效应。由此实现如下优点：能够精确地调节初级电压，使得初级侧的实际电压近似对应于预设的次级的期望电压，尤其理想的次级电压，而不在次级侧上直接地测量次级侧的实际电压。换言之，优选地，实际的次级侧的实际电压几乎不与理想的次级电压偏差。特别地，实际的次级侧的实际电压与理想的次级电压或与预设的次级的期望电压偏差小于5％，优选小于2％和尤其优选小于1％。因此，尤其实现高的电压精度，所述电压精度通常在医学领域中为重要的方面。另一优点是：次级侧的实际电压能够优选与负载无关地在初级侧检测和/或调控。这尤其能够表示：实际的次级侧的实际电压不越过电分离部位从次级侧传递到初级侧上。

具体地，能够弃用耗费的且成本密集的传递，其中能够检测次级侧上的次级的实际电压并且传输给初级侧。

优选地，控制单元具有评估单元。评估单元构成用于基于第一测量电压和第二测量电压来确定次级侧的实际电压。在本文中，控制单元优选构成用于根据次级的实际电压来调节初级电压。即评估单元输出电压值作为开环控制变量或闭环控制变量，所述电压值对应于次级侧的实际电压的所确定的值。次级侧的实际电压尤其还近似地从可能分别设有加权系数的第一测量电压和第二测量电压的和中得出。

由此尤其实现简单地且负载无关地调节初级电压进而次级侧的实际电压。将负载无关当前尤其理解为：能够实现根据次级的实际电压来调节初级电压，而与在次级侧、即在次级线圈处连接的电负载、例如X射线管装置无关。

根据一个替选的设计方案，变压器单元(还)能够具有附加的辅助绕组，所述辅助绕组优选与初级线圈并联设置。这种辅助绕组例如用于变压器单元的接通电流限制并且不是变压器单元的强制需要的组件。

对于辅助绕组的电感值足够大的情况，在确定次级侧的实际电压方面能够忽略经过辅助绕组的电通流。在该情况下，优选如已经在上文中描述的那样，即像变压器单元不具有辅助绕组那样，确定次级侧的实际电压。

然而对于辅助绕组的电感值小于刚好仍允许忽略流过辅助绕组的电流的电感值的情况，在确定次级侧的实际电压时，考虑在辅助绕组之上的取决于电通流的电压降(下面也称作为辅助电压)。

在此，优选进行考虑，使得于是通过将辅助电压与第一测量电压和第二测量电压相位正确地相加来确定次级侧的实际电压。即用于优选确定次级侧的实际电压的加和以如下项扩展，所述项考虑在辅助绕组处的(附加的)电压降。

第一测量电压和第二测量电压以及辅助电压在此——类似于上面描述地确定次级侧的实际电压——可能分别设有加权系数。

根据一个适宜的设计方案，测量元件尤其根据补偿线圈的类型构成为第二测量线圈。将补偿线圈当前尤其理解为如下线圈元件，所述线圈元件将在变压器单元运行时出现的谐振至少降低。这种谐振例如是电压和/或电流波动。

然而，构成为测量线圈的测量元件当前尤其不用于或不仅用于补偿谐振。更确切地说，测量线圈用于检测、尤其测量与次级侧的(取决于次级侧的寄生效应的)电压降相关联的第二测量电压。

为了更准确地阐述，在下文中更详细地讨论进程和工作原理，尤其变压器单元的漏磁损失。

通常，这种漏磁损失共同用于计算变压器单元的电学变量，例如次级的期望电压。即例如在真正的变压器单元的(等效)电路图中，漏磁损失通常通过电感、例如通过线圈元件来表征/显示。该表征基于如下考虑：通过漏磁损失引起的不期望的电压降类似于电感处的电压降表现。在此，电感典型地称作为漏电感。然而，在变压器单元中，这种漏电感不作为真实的组件存在。

对此的主要方面当前也在于：在变压器单元中优选出现在初级侧和次级侧之间的电平衡。将电平衡当前理解为：例如在一侧(初级侧或次级侧)上的电压变化也引起在相应另一侧上的电压变化，进而所述变化优选彼此处于平衡关系。即在当前的实例中，初级侧上的第二测量电压经由变量与次级侧上的通过漏磁损失引起的(附加的且不期望的)电压降关联。换言之：第二测量电压形成在漏电感上降落的电压的(初级侧的)镜像。在此，该变量例如考虑测量元件和漏电感的电感值以及由选自第一测量线圈、初级线圈以及次级线圈中的各两个形成的绕组比。

原则上，构成为测量线圈的测量元件的电感能够具有任意值。优选地，构成为测量线圈的测量元件具有值在500nH至1000nH的范围中和尤其值在600nH至800nH的范围中的电感。由此，测量元件尤其具有为通常的补偿线圈的十分之一至五分之一的值。通常使用的补偿线圈通常具有值在2μH至6μH的范围中的电感。

在一个改进形式中，测量元件附加地也用作为补偿线圈，即适当地选择线圈的特性值，尤其选择成，使得可能弃用其他的补偿线圈。

适当地，测量元件与初级线圈串联。由此尤其能够例如借助于评估单元来确定电压降，当前为第二测量电压。

根据一个优选的改进形式，第一测量线圈以高阻方式终结。将以高阻方式终结当前尤其理解为：例如第一测量线圈的内阻具有如下值，所述值例如是初级线圈和/或次级线圈的内阻的值的至少5倍至10倍高。该改进形式基于如下考虑：由于第一测量线圈以高阻方式终结，在所述第一测量线圈中流动有可忽略小的线圈电流，由于该可忽略小的电流导致所述第一测量线圈对电学变量、例如初级电压和/或次级侧的实际电压产生可忽略的影响。换言之，优选不发生第一测量线圈的负载，使得优选线圈电流近似为零。在该情况下，线圈电流尤其不引起任何另外的电压降。

根据一个优选的设计方案，评估单元具有放大器元件，优选差分放大器元件。放大器元件尤其构成为，使得其在运行中检测在测量元件之上降落的第二测量电压。优点是：由此实现简单的且成本适宜的电压检测。

根据一个适宜的设计方案，评估单元具有第一运算放大器元件。第一运算放大器元件尤其构成用于：在运行时从第一测量电压和第二测量电压中确定次级侧的实际电压。对此，将第二测量电压与加权系数相乘，当前与已经提及的变量相乘，并且随后运算放大器将两个电压(第一和第二测量电压)相加。该设计方案的优点是：能够以简单的方式在电路方面实现确定次级侧的实际电压。

在具有与初级线圈并联设置的辅助绕组的变压器单元的替选的设计方案的情况下，第一运算放大器元件尤其构成用于：在运行时从第一测量电压、第二测量电压以及从辅助电压中确定次级侧的实际电压。对此，已经在上文中涉及辅助绕组的实施方案中提出的将辅助电压与第一测量电压和第二测量电压相加借助于第一运算放大器元件进行。

特别地，第一运算放大器元件构成为加法放大器元件，也简称为加法器。

根据一个优选的设计方案，评估单元具有第二运算放大器元件。第二运算放大器元件构成为峰值检测器。即借助于第二运算放大器元件，在运行中确定由第一运算放大器元件确定的次级侧的实际电压的峰值。

适宜地，在变压器单元的次级侧上存在用于在变压器单元运行时对次级的实际电压进行整流的整流器元件。

优选地，控制单元具有模数转换器元件。模数转换器元件构成为，使得所述模数转换器元件将所确定的次级侧的实际电压转换成数字的控制信号。换言之，在考虑第一测量电压和第二测量电压的情况下，能够至少近似地在初级侧上确定次级侧的实际电压，并且借助于模数转换器转换成数字的控制元素。这就是说，如果替代直接测量次级侧的实际电压的值，优选地借助第一测量电压和第二测量电压的函数来确定次级侧的实际电压的值。将数字的控制信号当前尤其理解为：次级侧的实际电压的值在转换之后以预设数量的零和一的形式存在，进而能够更简单地用于调控初级电压进而用于调节次级的期望电压，例如通过微控制器来进行。

替选地或附加地，调控例如根据模拟的控制信号进行。即，将确定的初级侧的实际电压的模拟值尤其用于调节初级电压。

为了调节初级电压，控制单元具有一个开关电源以及至少两个开关元件，优选为半导体开关元件，例如为晶体管。

在此，开关电源优选调控初级电压的值，并且至少两个开关元件调控初级电压的频率，使得在次级侧上感生期望的次级的期望电压。换言之，通过调控初级电压尤其能够调控次级的期望电压。开关电源的(驱动)控制补充地或替选地例如借助于在上游连接的微控制器进行，所述微控制器基于数字的控制信号来控制开关电源。

实验测量得出：通过数字地调节初级电压、尤其基于次级侧的实际电压来调节，仅出现所述实际电压与期望的和预设的次级的期望电压的值在1％至2％的范围中的偏差。

根据一个适宜的设计方案，开关电源构成为单端初级电感转换器(SEPIC转换器)。替选地，开关电源构成为升压转换器或降压转换器。

该设计方案的优点尤其可在于开关电源的简单的且成本适宜的设计方案，因为常规的(接地)组件用于其实现。

优选地，变压器单元设置在X射线设备中，并且尤其用于提供X射线管装置电压。换言之，优选地X射线设备具有变压器单元。X射线设备能够具有其他典型的对于X射线成像的单元，例如X射线检测器。

根据本发明，针对方法的目的通过具有本发明的特征的用于运行变压器单元的方法来实现。变压器单元尤其为所描述的变压器单元。

在运行中，在初级侧围绕变压器芯缠绕的初级线圈通过控制单元加载初级电压，进而在次级线圈中调节、尤其感生次级侧的实际电压。典型地，次级侧的实际电压由于取决于次级侧的寄生效应的附加的次级侧的电压源受到影响，尤其减小。

经由同样围绕变压器芯设置在变压器单元的初级侧的子区域中的第一测量线圈，确定第一测量电压。此外，变压器单元具有测量元件，所述测量元件设置在初级侧上，使得经由测量元件确定与次级侧的电压降相关联的第二测量电压。

借助于控制单元优选控制变压器单元的运行，使得将初级电压调节成，以便在次级线圈中感生预设的次级的期望电压。此外，变压器单元的运行借助于控制单元尤其控制成，使得根据第一测量电压和第二测量电压来调节初级电压。

关于变压器单元详述的优点和优选的设计方案按照意义也可转用于方法并且反之亦然。

附图说明

下面，根据附图详细阐述本发明的实施例。所述附图部分以极度简化的视图示出：

图1示出变压器单元的粗略草绘的等效电路图。

具体实施方式

图1示出变压器单元2的粗略草绘的等效电路图。等效电路图尤其在电子技术中例如用于计算电路之内的电学变量。等效电路图的特别之处在于：其示出如下电路，在所述电路中也包含非真实构建的组件，所述组件作用于电路的开关性能。例如，等效电路图具有如下构件，所述构件(代表性地)表征在电路之内出现的损失。

变压器单元2具有初级侧4以及次级侧8，所述初级侧具有初级线圈6并且所述次级侧具有次级线圈10。初级线圈6和次级线圈10优选具有导电材料，在该实施例中具有铜。在次级线圈10处进而在次级侧连接有X射线设备11的X射线管装置12。特别地，X射线管装置12在该实施例中具有阴极14和阳极16。此外，X射线管装置12具有栅格元件17。栅格元件17设置在阴极14和阳极16之间。

变压器单元2在该实施例中用于提供X射线管装置电压U_R。在运行中，在需要时在阴极14和栅格元件17之间施加X射线管装置电压U_R、在该实施例中为X射线管装置截止电压，并且防止从阴极14到阳极16的电子流。

因为尤其对于X射线管装置截止电压需要直流电压，所以变压器单元2在次级侧8上具有整流器元件42。整流器元件42用于对次级的实际电压(所述次级的实际电压对应于X射线管装置电压U_R并且在该情况下对应于X射线管装置截止电压)整流，并且对此在空间上和结构上设置在次级线圈10和X射线管装置12之间。

在根据图1的等效电路图中，在次级线圈10和X射线管装置12之间设置有电感元件18。电感元件18在该实施例中为漏电感。次级电感在等效电路图之内描述在次级侧出现的漏磁损失，使得所述漏磁损失能够用于计算。

对此，在该实施例中，考虑在漏电感之上的电压降。电感元件18不作为真实的组件设置在变压器单元2中。漏电感处的电压降U_L(也称作为附加的次级的电压降)改变，即：增大或减小次级的期望电压U_S的值，使得次级侧的实际电压U_SI施加在X射线管装置12处，所述次级侧的实际电压极大简化地从理想的次级的实际电压和漏电感之上的电压降U_L之间的差中得出。

在变压器单元2的初级侧4处设置有第一测量线圈20。借助于第一测量线圈20能够检测第一测量电压U_M。初级电压U_P是如下电压，在变压器单元2运行时初级线圈6加载有所述电压。为此并且为了构成变压器单元2的功能，围绕变压器芯24缠绕初级线圈6、次级线圈10和第一测量线圈20。变压器芯24具有铁磁材料，例如铁。在运行中根据感应定律，通过初级电压U_P在次级线圈中感生次级的期望电压U_S。

此外，在初级侧4处作为真实的组件设置有测量元件26、在该实施例中为第二测量线圈22。测量元件26在根据图1的等效电路图中作为电感元件示出进而用电感元件的常用的电路符号示出。测量元件26在该实施例中具有值在500nH至1000nH的范围中的电感，由此尤其通过通常同样在初级侧设置的补偿线圈来限制。

变压器单元2还具有控制单元34。控制单元34在该实施例中具有评估单元28。评估单元28在该实施例中构成用于：确定次级侧的实际电压U_SI。对此，评估单元28具有放大器元件30，在该实施例中具有用于检测测量元件26之上的第二测量电压U_ME的差分放大器。

此外，评估单元28具有第一运算放大器元件32，所述第一运算放大器元件具有两个输入端(Op1，Op2)。在该实施例中，第一运算放大器元件32构成为加法放大器，特别构成为加法器，所述加法放大器分别将施加在输入端Op1和Op2处的信号相加。在该实施例中，第一测量电压U_M的值施加在输入端Op1处并且第二测量电压U_ME的值施加在输入端Op2处，使得这两个电压值相加成输出值。第一运算放大器元件32的输出值在运行时传输给第二运算放大器元件33，所述第二运算放大器元件同样是评估单元28的一部分。第二运算放大器元件33在该实施例中构成为峰值检测器。在运行中，第二运算放大器元件33确定由第一运算放大器元件32传输的输出值的峰值。因此，第二运算放大器元件33的输出值在该实施例中优选对应于次级侧的实际电压U_SI的峰值。为了更好的理解，在下文中简要地讨论变压器单元2之内的电学关系：

通过用于计算变压器单元之内的各个(子)电压和(子)电流以及考虑初级侧4与次级侧8的电学比的适当的网孔和节点形成，能够通过由第一测量电压U_M和与加权系数G相乘的第二测量电压U_ME构成的和来确定次级侧的实际电压U_SI的绝对值。在此，加权系数G考虑测量元件26的和电感元件18的个体的电感值以及初级线圈6、次级线圈10以及第一测量线圈20的绕组比。由此能够推导出次级侧的实际电压U_SI和两个测量电压U_M、U_ME之间的如下关系：

U_SI/ü₂₃＝-G*U_ME+U_M

在此，ü₂₃描述第一测量线圈20与次级线圈10的绕组比。加权系数G如下组成：

G＝(L_s2*ü₁₂)/(L_ME*ü₂₃)

在此L_S2描述次级侧的漏电感的值，并且ü₁₂描述初级线圈6与次级线圈10的绕组比。系数L_ME在此描述第二测量线圈22的感生值。

在变压器单元2具有与初级线圈6并联设置的辅助绕组(未示出)并且在所述辅助绕组处在运行中能够降落辅助电压U_H并且辅助绕组的感生值小于刚好仍允许忽略流过辅助绕组的电流的电感值的情况下，能够推导出次级侧的实际电压U_SI、两个测量电压U_M、U_ME以及辅助电压U_H之间的如下关系：

U_SI/ü₂₃＝-G*U_ME+U_M+U_H

在此，U_H如下组成：

U_H＝L_s2*(N₁ ²/N₂ ²)*(U_M/L_M)

在此，N₁描述辅助绕组的匝数，N₂描述次级线圈10的匝数，并且L_M描述主电感的值。

将网孔和节点形成当前理解为基尔霍夫定律的应用，根据基尔霍夫定律，在一个网孔之内降落的(子)电压的和等于零，并且从一个节点流入和流出的(子)电流的和等于零。将网孔当前理解为沿着一个电路之内的电导线的闭合的回路。将节点当前理解为一个电路之内的分支，至少三个导线从所述分支起分支。

将初级侧4和次级侧8之间的电学比当前例如理解为：从初级电压U_P和次级线圈10的匝数与初级线圈6的匝数的匝数比中能够确定次级的期望电压U_S。

控制单元34在该实施例中还用于根据所确定的次级侧的实际电压U_SI来调节初级电压U_P。对此，控制单元34具有模数转换器元件36、开关电源38以及至少两个开关元件40。模数转换器元件36在该实施例中构成用于：将所确定的次级侧的实际电压U_SI的值转换成数字控制信号S。开关电源38在该实施例中构成为单端初级电感转换器(SEPIC转换器)，并且根据控制信号S来调控初级电压U_P的值。替选地，开关电源38构成为升压转换器或降压转换器。至少两个开关元件40用于生成交流电压作为初级电压U_P。开关元件40在该实施例中构成为半导体开关，例如构成为晶体管。

实验测量和仿真显示出：借助于根据图1的变压器单元2生成的次级侧的实际电压U_SI与预设的期望电压U_S具有值在1.5％至2.5％的范围中的偏差。所述偏差值同样在不同的在次级侧连接的电负载的情况下遵守。将在次级侧连接的负载当前例如理解为X射线管装置12。

本发明的主题不限制于上面描述的实施例。更确切地说，本发明的其他的实施方式能够由本领域技术人员从上面的描述中导出。特别地，本发明的根据不同的实施例描述的各个特征和其设计方案变型形式也能够以其他的方式彼此组合。

Claims (16)

1.一种变压器单元(2)，所述变压器单元尤其用于提供用于X射线设备(11)的X射线管装置电压(U_R)，其中所述变压器单元(2)具有：

-初级侧(4)和次级侧(8)，所述初级侧具有围绕变压器芯(24)缠绕的初级线圈(6)，并且所述次级侧具有围绕所述变压器芯(24)缠绕的次级线圈(10)，其中在运行中在所述初级线圈(6)加载初级电压(U_P)时，产生次级侧的实际电压(U_SI)，所述次级侧的实际电压由于取决于次级侧的寄生效应的附加的次级侧的电压降(U_L)受到影响，

-围绕所述变压器芯(24)缠绕的第一测量线圈(20)，所述第一测量线圈用于确定第一测量电压(U_M)，

-测量元件(26)，所述测量元件在所述初级侧(4)上设置成和构成为，使得经由所述测量元件(26)确定第二测量电压(U_ME)，所述第二测量电压与所述附加的次级侧的电压降(U_L)相关联，以及

-用于控制所述变压器单元(2)的运行的控制单元(34)，其中所述控制单元(34)构成为，

-使得调节所述初级电压(U_P)，以便在所述次级线圈(10)中感生预设的次级的期望电压(U_S)，

-以及使得根据所述第一测量电压(U_M)和所述第二测量电压(U_ME)调节所述初级电压(U_P)。

2.根据上一项权利要求所述的变压器单元(2)，

其中所述控制单元(34)具有评估单元(28)，所述评估单元构成用于基于所述第一测量电压(U_M)和所述第二测量电压(U_ME)确定所述次级侧的实际电压(U_SI)，并且其中所述控制单元(34)构成用于根据所确定的所述次级侧的实际电压(U_SI)调节所述初级电压(U_P)。

3.根据上两项权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中与所述初级线圈并联地设置有辅助绕组，并且所述评估单元(28)构成为，基于所述第一测量电压(U_M)、所述第二测量电压(U_ME)以及在所述辅助绕组上降落的辅助电压，确定所述次级侧的实际电压(U_SI)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述测量元件(26)构成为第二测量线圈(22)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述次级侧的实际电压(U_SI)和预设的所述次级的期望电压(U_S)之间的偏差小于5％。

6.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述测量元件(26)与所述初级线圈(6)串联。

7.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述第一测量线圈(20)以高阻方式终止。

8.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中设有放大器元件(30)，所述放大器元件构成为，使得其在运行时检测在所述测量元件(26)之上降落的所述第二测量电压(U_ME)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述评估单元(28)具有第一运算放大器元件(32)，所述第一运算放大器元件构成为，使得其在运行时从所述第一测量电压(U_M)和所述第二测量电压(U_ME)中确定所述次级侧的实际电压(U_SI)。

10.根据上一项权利要求所述的变压器单元(2)，

其中所述第一运算放大器元件(32)构成为加法放大器元件。

11.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述评估单元(28)具有第二运算放大器元件(33)，所述第二运算放大器元件构成为峰值检测器。

12.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述控制单元(34)具有模数转换器元件(36)，所述模数转换器元件构成为，使得其将所确定的所述次级侧的实际电压(U_SI)转换成数字的控制信号(S)。

13.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

其中所述控制单元(34)具有开关电源(38)以及至少两个开关元件(40)，其中在运行时借助于所述开关电源(38)和所述至少两个开关元件(40)，根据所述次级侧的实际电压(U_SI)调节所述初级电压(U_P)。

14.根据上一项权利要求所述的变压器单元(2)，

其中所述开关电源(38)构成为单端初级电感转换器(SEPIC转换器)。

15.根据上述权利要求中任一项所述的变压器单元(2)，

所述变压器单元设置在X射线设备(11)中，以提供X射线管装置电压(U_R)。

16.一种用于运行变压器单元(2)、尤其用于提供X射线设备(11)的X射线管装置电压(U_R)的方法，其中

-所述变压器单元(2)具有初级侧(4)和次级侧(8)，所述初级侧具有围绕变压器芯(24)缠绕的初级线圈(6)，并且所述次级侧具有围绕所述变压器芯(24)缠绕的次级线圈(10)，并且对所述初级线圈(6)加载初级电压(U_P)，使得产生次级侧的实际电压(U_SI)，所述次级侧的实际电压由于取决于次级侧的寄生效应的附加的次级侧的电压降(U_L)受到影响，

-将围绕所述变压器芯(24)缠绕的第一测量线圈(20)用于确定第一测量电压(U_M)，

-借助于设置在所述初级侧(4)上的测量元件(26)，确定与所述次级侧的电压降(U_L)相关联的第二测量电压(U_ME)，并且

-根据所述第一测量电压(U_M)和所述第二测量电压(U_ME)调节所述初级电压(U_P)，使得在所述次级线圈(10)中感生预设的次级的期望电压(U_S)。