[實(shí)用新型]低損耗串聯(lián)電容均壓裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320385561.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203368322U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜強(qiáng);沈煜;張晉茂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江省能源與核技術(shù)應(yīng)用研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/06
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/06
• 代理公司: 杭州九洲專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種低損耗串聯(lián)電容均壓裝置。

背景技術(shù)

電容器的耐壓受材料及結(jié)構(gòu)的限制是有限的，尤其是大量使用的鋁電解電容，通常最高耐壓為450V。在很多應(yīng)用中，直流母線電壓會(huì)超過(guò)600V或更高，這時(shí)就必須將電容串聯(lián)使用，以保證單個(gè)電容器承受電壓不超過(guò)最高耐壓值。但由于電子器件必然存在離散差異性，導(dǎo)致串聯(lián)后兩組電容器的電壓不一定相等。如果電容數(shù)量增加，或使用不同批次的電容，這種差異將愈實(shí)用新型顯。并且這種差異是動(dòng)態(tài)的，無(wú)法通過(guò)器件篩選來(lái)保證系統(tǒng)壽命期間電容特性始終保持不變。如果直接串聯(lián)，則電容器可能會(huì)承受超過(guò)其耐受的電壓，產(chǎn)生不可恢復(fù)的損害，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效。因此必須用一種裝置來(lái)保持電容器組的電壓基本相等。傳統(tǒng)的方法是在每一個(gè)電容器組的兩端并聯(lián)大小相等的電阻器，該電阻器的阻值由電容組的特性決定，流過(guò)電阻器的電流必須遠(yuǎn)大于電容器組的漏電流，否則無(wú)法起到均壓作用。使用這種方法，均壓電阻始終承受直流母線的高電壓，會(huì)產(chǎn)生很大的功耗和熱量。這不僅影響系統(tǒng)效率，也使整體可靠性降低。在已公開(kāi)的專(zhuān)利中也有一些相關(guān)技術(shù)方案，但或結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高可靠性差；或無(wú)法實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述存在的問(wèn)題提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低的低損耗串聯(lián)電容均壓裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：低損耗串聯(lián)電容均壓裝置，其特征在于：它包括串聯(lián)于直流母線正負(fù)極之間的電容器組C1和C2，以及分別與電容器組C1和C2并聯(lián)的開(kāi)關(guān)管Q1和Q2；所述開(kāi)關(guān)管Q1為N溝道MOS管，其漏極接直流母線的正極，源極電連接有用于限制放電電流的電阻R1，該電阻R1另一端與電容器組C1和C2的串聯(lián)中點(diǎn)電連接，柵極與源極之間電連接有電阻R2；所述開(kāi)關(guān)管Q2為P溝道MOS管，其漏極接直流母線的負(fù)極，源極與開(kāi)關(guān)管Q1的源極電連接，柵極與漏極之間電連接有電阻R3；所述開(kāi)關(guān)管Q1的柵極與開(kāi)關(guān)管Q2的柵極電連接，且電阻R2和R3的阻值相同。

所述均壓裝置還包括一雙向電壓控制裝置1，其一端直接與開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的柵極電連接，另一端直接與開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的源極電連接，并且其閾值電壓小于開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的柵極最高允許電壓。

所述雙向電壓控制裝置1為雙向TVS管。

本實(shí)用新型的有益效果是：1、本裝置可以使用在任意類(lèi)型、任意容量的電容器組中，電容器的容量不影響開(kāi)關(guān)管的選型，且開(kāi)關(guān)管不需要承受大電流，從而降低了成本。2、放電限流電阻R1只在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)才承受電壓，工作時(shí)間很短，功耗極小，不需要使用大功率電阻。3、相比于傳統(tǒng)的電阻均壓方式，本實(shí)用新型功耗得到了顯著降低，且不增加成本。4、相比于已公開(kāi)的其他專(zhuān)利，本實(shí)用新型不需要使用比較器、微處理器或變壓器等復(fù)雜器件，不需要外部電源，結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，可靠性和實(shí)用性更高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的電路示意圖。

圖2是本實(shí)用新型電容器組C1電壓偏高，執(zhí)行均壓時(shí)的等效電路圖。

圖3是本實(shí)用新型電容器組C2電壓偏高，執(zhí)行均壓時(shí)的等效電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例包括串聯(lián)于直流母線正負(fù)極之間的電容器組C1和C2，以及分別與電容器組C1和C2并聯(lián)的開(kāi)關(guān)管Q1和Q2（負(fù)責(zé)釋放較高電壓的電容器組的能量）；所述電容器組C1的正極與直流母線正極電連接，電容器組C2的正極與電容器組C1的負(fù)極電連接，負(fù)極與直流母線的負(fù)極電連接；所述開(kāi)關(guān)管Q1為N溝道MOS管，其漏極接直流母線的正極，源極電連接有電阻R1，該電阻R1另一端與電容器組C1和C2的串聯(lián)中點(diǎn)電連接，用于將電容器組C1?和C2放電時(shí)的電流限制在開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的安全范圍之內(nèi)，柵極與源極之間電連接有電阻R2；所述開(kāi)關(guān)管Q2為P溝道MOS管，其漏極接直流母線的負(fù)極，源極與開(kāi)關(guān)管Q1的源極電連接，柵極與漏極之間電連接有電阻R3；所述開(kāi)關(guān)管Q1的柵極與開(kāi)關(guān)管Q2的柵極電連接，且電阻R2和R3的阻值相同，用以保證兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的柵極電壓等于二分之一的直流母線電壓。

所述均壓裝置還包括一雙向電壓控制裝置1，作為開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的保護(hù)器件，將開(kāi)關(guān)管Q1和Q2驅(qū)動(dòng)端（柵極）的電壓限制在安全范圍內(nèi)。本例中，該雙向電壓控制裝置采用雙向TVS管（瞬態(tài)電壓抑制器，開(kāi)通的相應(yīng)時(shí)間短至微秒級(jí)），其一端直接與開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的柵極電連接，另一端直接與開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的源極電連接，并且其閾值電壓小于開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的柵極最高允許電壓。

本實(shí)施例的工作原理如下：