[發明專利]一種電子電容電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201410098703.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103904884A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 康龍云;黃志臻;魏業文;齊如軍;馮自成
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及電容技術領域，具體涉及一種電子電容電路及電路的控制方法。

背景技術

所謂電容，就是容納和釋放電荷的元件。電容主要應用在以下幾種重要的場合中。電源電路：旁路、去耦、濾波和儲能的作用；信號處理電路：耦合和震蕩的作用。

隨著功率器件的不斷升級，大電容的應用場合逐漸增多。普通大電容的主要缺點是制作流程比較復雜，工藝精度要求較高。另外，大電容的體積比較大，生產安全系數不高，比較難以維護等諸多缺點。

電荷等效原理：大電容的電荷一次性吞吐量大于電子電容電路，但是電子電容通過控制和它連接的四個IGBT，可以多次的來吸收或釋放電荷，直至與大電容的電荷吞吐量相同。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種電子電容電路及其控制方法，所提供的電子電容電路能替換某些場合的大電容的應用。

本發明通過如下技術方案實現。

一種電子電容電路，其包括：充放電回路、PWM控制電路和驅動電路；充放電回路包括四個IGBT與限流電感和電子電容，四個IGBT分別是第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT，每個IGBT的內部均反并聯著一個二極管，分別是第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；PWM控制電路輸出一路PWM波形經驅動電路后接第一IGBT和第四IGBT的門控級，控制第一IGBT和第四IGBT的通斷，PWM控制電路輸出的一路PWM波形還連接一反相器，再經驅動電路后接第二IGBT和第三IGBT的門控級，控制第二IGBT和第三IGBT的通斷。

進一步地，PWM控制電路包括順次連接的誤差放大器電路、PI調節電路和PWM產生電路。

進一步地，PWM控制電路采用UC3842芯片及外圍電路構成。

進一步地，第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門控極均接有一路PWM波形，這四路PWM產生電路的波形兩兩相同，第一IGBT和第四IGBT門控極所接入的PWM波形相同，第二IGBT和第三IGBT門控極所接入的PWM波形相同；第一IGBT的集電極、第二IGBT的發射極和限流電感的負端連接；第一IGBT的發射極、第三IGBT的發射極和電子電容（C1）的正端連接；第三IGBT的集電極、第四IGBT的發射極和電源的負端連接；第二IGBT的集電極、第四IGBT的集電極、電子電容（C1）的負端連接；從限流電感的正端和第三IGBT的集電極各引出一根線作為電子電容電路的兩端。

用于上述電子電容電路的控制方法，具體是，將大于100uF的大電容的充放電理論計算值U_out1作為參考，得到期望的特性充放電曲線，將該特性充放電曲線與電子電容電路兩端的輸出值^Uout2作實時比較，PWM控制電路對兩者之間的差值進行PI調節，輸出引腳產生變化的PWM波形，來控制電子電容電路中的IGBT的通斷，使電子電容電路兩端的輸出值得跟蹤大電容的輸出值，從而達到與大電容的充放電效果相同的動態響應。

所述的四個IGBT構成兩條通路對電子電容進行放電，所述的四個二極管構成兩條通路對電子電容進行充電，當其中任何一個IGBT導通時，反并聯在其內部的二極管便會自動截止，利用所述的四路PWM來控制這四個IGBT的通斷。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果：

本發明基于電荷等效原理，利用功率器件和電子電容組成一個新的電路拓撲結構，利用閉環控制，使得電子電容的輸出很好地跟蹤了大電容的充放電特性曲線，電子電容與大電容有基本相同的外部特性，由此可以取代某些場合大電容的使用，不僅節約了經濟成本，而且提高了生產的安全性，便于維護等諸多優點，具有良好的市場前景。

附圖說明

圖1是實例中的大電容充電特性曲線產生原理圖。

圖2是PWM控制電路的內部原理圖。

圖3是PWM控制電路實例連接圖。

圖4是電子電容應用電路的拓撲結構圖。

圖5是大電容100mF的電壓波形。

圖6是電子電容電路兩端的電壓波形。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明的具體實施方式作詳細說明。