CN202172361U - 一种利用电容均压的直流电子分压调压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电工类电力电子学科，旨在提供一种利用电容均压的直流电子分压调压器。包括若干个串联的电解电容器和数量相对应的斩波器，每个电解电容器的一端接有一个斩波器开关，各斩波器结构相同且同步通断；每个电解电容器的两端接有两只串联的二极管。本实用新型可实现将一个较高的直流电压分成几组较低的可以调节的直流电压。此分压器具有较高的效率，故可适用于大功率场合。并允许各组直流输出的电流有一定程度的不均匀，也允许含有一定限度的低频或高频分量的交流。

Description

一种利用电容均压的直流电子分压调压器

技术领域

本实用新型属于电工类电力电子学科，具体涉及一种利用电容均压的直流电子分压调压器。

背景技术

目前取信号用的直流分压大多采用电阻分压，即将两个或多个电阻串联接到一个直流电压上，或者常用电位计分压。每个或每段电阻上分到一部分电压，形成分压器。这种分压器效率低，适用于取信号用或小功率用，不适用于大功率的场合。另一种适用于大功率的办法是将直流首先变成交流，再用变压器变成若干组交流，然后整流成若干组直流。这种办法设备复杂、成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种直流电子分压调压器。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种利用电容均压的直流电子分压调压器，包括现有的一个总的直流电源，还包括若干个串联的电解电容器，以及与电解电容器数量相对应的斩波器，每个电解电容器的一端接有一个斩波器开关，各斩波器结构相同且同步通断；每个电解电容器的两端接有两只串联的二极管，除最后一级斩波器外，另有一个电容器接在上述两只串联二极管的中点和下一级斩波器开关的输出端之间；除第一级斩波器外，还有一个电容器接在上述两只串联二极管的中点和上一级斩波器开关的输出端之间。

作为一种改进，所述电解电容器的正端与斩波器开关的输入端相接，或者电解电容器的负端与斩波器开关的输入端相接。

作为一种改进，每个斩波器开关的输出端和相对应的电解电容器的另一端之间设有续流二极管。

本发明还提供了另一种利用电容均压的直流电子分压调压器，包括现有的一个总的直流电源，以及若干个串联的电解电容器，每两个电解电容器串联成一组双电解电容器，每组双电解电容器的正、负端均接有一个斩波器开关以组成双斩波器；每组双斩波器结构相同且同步通断，其内部的上下两级斩波器开关同步通断或互差半个斩波周期通断；每个电解电容器两端均接有两只串联的二极管，其中：第一个二极管串联组合的中点与本组和相邻上组双斩波器内的两个下级斩波器开关的输出端之间，分别接有一电容器；第二个二极管串联组合的中点与本组和相邻下组双斩波器内的两个上级斩波器开关的输出端之间，分别接有一电容器。

每组双斩波器的两级斩波器串联时形成中点，有的场合必需要有中点，并引出中线。

作为一种改进，在第一组双斩波器内，第一个二极管串联组合的中点仅与该组内的下级斩波器开关输出端之间接有一电容器；在最后一组双斩波器内，第二个二极管串联组合的中点仅与该组内的上级斩波器开关输出端之间接有一电容器。

作为一种改进，每个斩波器开关的输出端和相对应的电解电容器的另一端之间设有续流二极管。

本实用新型中，斩波器是指包含续流二极管在内的一套组件。而斩波器开关是指斩波器中的IGBT开关。IGBT开关接在斩波器的正端或负端是无所谓的，这些是惯用技术。本实用新型的主要创新点在于利用电容器使各分压器均压。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型可实现将一个较高的直流电压分成几组较低的可以调节(斩波器具有调节电压的功能)的直流电压。此分压器具有较高的效率，故可适用于大功率场合。并允许各组直流输出的电流有一定程度的不均匀，也允许含有一定限度的低频或高频分量的交流。

附图说明

图1为具体实施例1的电路原理图。

图2为具体实施例2的电路原理图。

具体实施方式

具体实施例1(如图1所示)：

该直流分压调压器包括若干个串联的电解电容器，还包括与电解电容器数量相对应的斩波器，每个电解电容器的一端接有一个斩波器开关，各斩波器结构相同且同步通断；每个电解电容器两端接有两只串联的二极管(图中D_1a、D_a3、D_3b、D_b5、D_5c、D_c7、D_7d、...)，除最后一级斩波器外，另有一个电容器(图中C_a4、C_b6、C_c8、...)接在上述两只串联二极管(图中D_1a-D_a3、D_3b-D_b5、D_5c-D_c7、...)的中点和下一级斩波器开关的输出端之间，除第一级斩波器外，还有一个电容器(图中C_2b、C_4c、C_6d、...)接在两只串联二极管(图中D_1a-D_a3、D_3b-D_b5、D_5c-D_c7、...)的中点和上一级斩波器开关的输出端之间；每个斩波器开关的输出端和相对应的电解电容器的一端之间设有续流二极管。

该直流分压调压器是一种大功率直流电子分压器，并可通过改变占空比实现调压功能。图一表示若干个同步通断的斩波调压器串联在一起，将总的直流电压U_d＝U₁₃+U₃₅+U₅₇+...斩波调压为若干段分压U₂₃、U₄₅、U₆₇、...。为了使各段电压U₁₃、U₃₅、U₅₇、...相等，从而U₂₃、U₄₅、U₆₇、...也相等，图一中接了一套二极管D_1a、D_a3、D_3b、D_b5、D_5c、D_c7、D_7d、...，和两套电容器C_2b、C_4c、C_6d、...及电容器C_a4、C_b6、C_c8、...。第一套电容器C_2b、C_4c、C_6d、...保证U₁₃≯U₃₅≯U₅₇≯...，第二套电容器C_a4、C_b6、C_c8、...保证U₁₃≮U₃₅≮U₅₇≮...，于是U₁₃＝U₃₅＝U₅₇＝...。

两套电容器如何能起到上述两个保证，理由如下：当开关K导通时，D_1a、D_3b、D_5c、D_7d、...导通，U_C2b＝U_Ca4＝U₁₃，U_C4c＝U_Cb6＝U₃₅，U_C6d＝U_Cc8＝U₅₇。当开关K断开时D_a3、D_b5、D_c7、...导通，各斩波器的续流二极管也导通，此时如果U_C2b＞U₃₅，则U_C2b必然要向U₃₅充电使二者相等，即U_C2b≯U₃₅，而U_C2b＝U₁₃，故U₁₃≯U₃₅。同样可以证明上面两套保证式中的各项关系。

具体实施例2(如图2所示)：

当每一级分压较高时需要采用较高电压的开关K，价格较高，此时可以将每个斩波器分成两个串联起来，每个开关K也分成两个。其中两个斩波器分别在电压的正、负端斩波。本具体实施例的原理与具体实施例1是一样的。

通过上述技术方案，本实用新型可实现：

1、可通过改变斩波器的占空比实现调节电压的功能，将一个较高的直流电压分成几组较低的可以调节的直流电压。

2、此分压器具有较高的效率，它可采用大电流的IGBT作斩波器，并可将如6KV、10KV等高电压分压成几组低的电压，故可适用于大功率高电压场合。

3、允许各组直流输出的电流有一定程度的不均匀，也允许含有一定限度的低频或高频分量的交流。当各组输出的电流有一定程度的不一致时则输入端的各级电解电容电压将逐渐不相等，此时上述串联二极管和电容的两套保证将使各级电解电容的电压仍恢复相等。故仍能正常工作。

Claims (6)

1.一种利用电容均压的直流电子分压调压器，包括现有的一个总的直流电源，其特征在于，还包括若干个串联的电解电容器，以及与电解电容器数量相对应的斩波器，每个电解电容器的一端接有一个斩波器开关，各斩波器结构相同且同步通断；每个电解电容器的两端接有两只串联的二极管，除最后一级斩波器外，另有一个电容器接在上述两只串联二极管的中点和下一级斩波器开关的输出端之间；除第一级斩波器外，还有一个电容器接在上述两只串联二极管的中点和上一级斩波器开关的输出端之间。

2.根据权利要求1所述直流电子分压调压器，其特征在于，所述电解电容器的正端与斩波器开关的输入端相接，或者电解电容器的负端与斩波器开关的输入端相接。

3.根据权利要求1所述直流电子分压调压器，其特征在于，每个斩波器开关的输出端和相对应的电解电容器的另一端之间设有续流二极管。

4.一种利用电容均压的直流电子分压调压器，包括现有的一个总的直流电源，其特征在于，还包括若干个串联的电解电容器，每两个电解电容器串联成一组双电解电容器，每组双电解电容器的正、负端均接有一个斩波器开关以组成双斩波器；每组双斩波器结构相同且同步通断，其内部的上下两级斩波器开关同步通断或互差半个斩波周期通断；

每个电解电容器两端均接有两只串联的二极管，其中：第一个二极管串联组合的中点与本组和相邻上组双斩波器内的两个下级斩波器开关的输出端之间，分别接有一电容器；第二个二极管串联组合的中点与本组和相邻下组双斩波器内的两个上级斩波器开关的输出端之间，分别接有一电容器。

5.根据权利要求4所述的直流电子分压调压器，其特征在于，在第一组双斩波器内，第一个二极管串联组合的中点仅与该组内的下级斩波器开关输出端之间接有一电容器；在最后一组双斩波器内，第二个二极管串联组合的中点仅与该组内的上级斩波器开关输出端之间接有一电容器。

6.根据权利要求4或5中任意一项所述的直流电子分压调压器，其特征在于，每个斩波器开关的输出端和相对应的电解电容器的另一端之间设有续流二极管。

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