專利名稱：純電容電子變壓器的制作方法
一種純電容電子變壓器用于輸出電壓的升降及交直流的互換。
本發明作出前，在已有技術中，變壓器已用于各行業，其結構普遍采用繞線式、開關電源或阻容降壓等幾種變壓形式。繞線式變壓器結構復雜，重量重，造價昂貴；且在變壓器工作時由于溫升和磁力線損失，則導致功率損失比較嚴重，同時對其冷卻介質的要求也比較高。開關電源運用于變壓方面則造價相當昂貴，在推廣運用方面有困難，而阻容式變壓器結構簡單，由AB輸入端分別接電阻，電阻分別接CD輸出端。通過電阻來調節電壓的升降。使用時功率損失大，溫升高，安全性及可靠性低。
本發明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種采用以電容為主要元件，通過切換電子式開關的作用，使電容瞬間實現串、并聯切換，并使其在不同聯接方式下進行充放電、從而實現輸出電壓的升降的純電容電子變壓器。
本發明的主要解決方案是這樣實現的，輸入端A端與開關K相接分成兩路，開關K一路與開關K2—(1)相連接后接通C端，另一路與電容C1一端相連接，電容C1另一端分為兩路，一路與開關K3—(1)連接并接通電容Cn的另一端，C1另一路則與開關K1—(1)一端相接，開關K1—(1)的另一端分為兩路，一路與開關K2—(2)相接后與C端接通，K1—(1)另一路與C2的一端相接。電容C2的另一端分為兩路，一路與開關K3—(2)相接與電容Cn的另一端接通，電容C2的另一路……依次類推到電容Cn—1的一端之前分為兩路，一路與開關K2—(n—1)接通后與C端聯通，另一路與電容Cn—1的一端連接。電容Cn—1另一端分為兩路，電容Cn—1的一路與開關K3—(n—1)相接，接通Cn的另一端，電容Cn-1的另一路則與開關K1—(n—1)一端相接，開關K1—(n—1)另一端分為兩路，一路與K2—(n)相接，并接通C端，另一路與電容Cn相連接；輸入端B端與開關K′相接后，通過電容Cn的另一端連接開關K2與D端接通。
圖1為發明結構線路圖。
圖2、圖3為發明結構線路圖的等效電路原理圖。
圖4為本發明結構線路圖正弦波交流電相位原理圖。
下面本發明將結合附圖中的實施例作進一步描述如果輸入端輸入的是直流電，也可以采用本原理，通過電子開關來實現電容的串并聯，從而達到升、降壓或交直流互變。如圖1所示A端直接與開關K相接后分成兩路，一路與開關K2—(1)相接后與輸出端C端相接，另一路則與電容C1一端相連接，而電容C1的另一端再分為兩路，一路與開關K3—(1)連接之后與電容Cn的另一端接通，另一路則與開關K1—(1)一端相接，開關K1—(1)與K2—(2)開關連接后與輸出端C端接通，K1—(1)另一路與C2的一端相接。電容C2的另一端又分為兩路，一路與開關K3—(2)連接之后與電容Cn的另一端接通。電容C2的另一路……依次類推到電容Cn—1的一端之前分為兩路，一路與開關K2—(n—1)接通后與C端聯通，另一路與電容Cn—1的一端連接。電容Cn—1分為兩路，一路與開關K3—(n—1)接通后與電容Cn的另一端接通，另一路則與開關K1—(n—1)的一端相連接，而開關K1—(n—1)的另一端再分成兩路，一路通過開關K2—(n)與C端相連，而另一路則與電容Cn的一端相連。輸入端B端首先與開關K′連通之后，通過與電容Cn的另一端接通相連后，再通過開關K2與輸出端D端接通。
本發明的具體結構原理論述如下如圖1所示圖1中電容Cn，n為n個＞1的自然數，根據實際任意設置。其中開關K、K′、K1—(1)……K1—(n—1)為一組以下簡稱開關組KK′；開關K2、K2—(1)、……K2—(n)、K3—(1)、K3—(2)…K3—(n—1)為一組以下簡稱K2、K3—(1)開關組。電路圖中電子開關組KK′，同相運動即同時啟、閉；開關組K2、K3—(1)同相運動；開關組KK1與開關組K2K3—(1)反相動作，即KK′閉合時，K2、K3—(1)則斷開，反之則相反。當KK′閉合時則K2、K3—(1)斷開，圖1的等效電路如圖2所示其中C1…Cn為電容；當KK′斷開時，K2K3—(1)則閉合，則該電路圖的等效電路如圖3所示。
如圖1所示當電壓輸入端為AB時，以輸入的是正弦波交流電為例，在如圖4的交流電相位圖中，當輸入電壓在(1—2)π/2相位時，開關組KK′閉合，K2、K3—(1)開關組斷開，則圖1的等效電路如圖2所示，此時該串聯電容(n個n＞1的自然數)充電，則每個電容的電壓為V/n，在(2—3)π/2相位時，開關組KK′瞬間斷開，同時K2、K3—(1)開關組閉合，此時的等效電路如圖3所示，各電容處于并聯狀態，并開始放電，此時通過CD端輸出電壓，則輸出的電壓為V/n在(3—4)π/2相位時，開關組KK′閉合，開關組K2，K3—(1)斷開，此時對串聯電容進行反相充電，同樣在(4—5)π/2相位時，開關組KK′斷開，開關組K2、K3—(1)閉合，使各電容在并聯狀態下反向放電，此時C、D端反相輸出V/n電壓。如在輸出端CD處配置反相開關，則可連續輸出直流電，如加上整波電路則可以輸出標準波形的交流電。
同樣輸入輸出端也是可逆的。以CD端為電壓輸入端，在圖4的波形圖中，(1—2)π/2相位時開關組K2、K3—(1)開關閉合，KK′斷開，各電容處于并聯充電狀態，當每個電容充電到最大電壓V時，1—2相位結束，并進入2—3相位，則開關組K2、K3—(1)瞬間斷開，同時開關組KK′閉合，此時各電容處于如圖2所示的串聯位置，同時開始放電，此時輸出端AB的電壓為n·v；同樣在(3—4)π/2相位時，開關組K2、K3—(1)閉合，KK′斷開，此時對串聯電容進行反相充電，并在(4—5)π/2相位時進行反相充電，此時AB端輸出的為n·V反相電壓，從而達到升壓的目的。
本發明具有以下優點由于采用了以電容為主要元件，通過切換電子式開關的作用使電瞬間實現串、并聯切換，并使其在不同連接方式下進行充放電，從而實現輸出電壓的升降。如將本原理運用在電壓的變化上，可以實現升、降壓及交直流的互換，并具有體積小，重量輕，造價低，安全可靠等特點。
權利要求
1.一種純電容電子變壓器，其特征在于輸入端A端與電子開關K相接分成兩路，K一路與開關K2—(1)相連接后接通C端，另一路與電容C1一端相連接，電容C1另一端分為兩路，一路與開關K3—(1)連接并接通電容Cn的另一端，另一路則與開關K1—(1)一端相接，開關K1—(1)的另一端分為兩路，一路與開關K2—(2)相接后與C端接通，K1—(1)另一路與C2的一端相接，電容C2的另一端分為兩路，一路與開關K3—(2)相接與電容Cn的另一端接通，電容C2的另一路……依次類推到電容Cn—1一端之前分為兩路，一路與開關K2—(n—1)接通后與C端聯通，另一路與電容Cn—1的一端連接，電容Cn—1的另一端分為兩路，一路與開關K3—(n—1)相接，并接通Cn的另一端，電容Cn—1的另一路則與開關K1—(n—1)一端相接，開關K1—(n—1)另一端分為兩路，一路與K2—(n)相連接并接通C端，另一路與電容Cn相連接；輸入端B端與開關K′相接后，通過電容Cn的另一端連接開關K2與D端接通。
2.根據權利要求1所述的純電容電子變壓器，其特征在于所述的電容Cn(n為n個n＞1)的自然數。
全文摘要
一種純電容電子變壓器用于輸出電壓的升降及交直流的互換,其主要采用AB輸入端接開關組K、K’及開關組K2、K3－(1),開關組K、K’中連接電容C1、C2……Cn－1,電容Cn(n為n>1)的自然數。本發明以電容為主要元件,通過切換電子式開關的作用,使電容瞬間實現串、并聯切換,并使其在不同連接方式下進行充放電,從而實現輸出電壓的升降,并具有體積小、重量輕、造價低、安全可靠等特點。
文檔編號H02M7/02GK1246750SQ9911407
公開日2000年3月8日 申請日期1999年2月13日 優先權日1999年2月13日
發明者葉雪峰, 沈錫良, 陶志宏 申請人:葉雪峰, 沈錫良