一种新型直流分压器发明使用说明

作者： 国自电气 时间：2024-06-02 09:17:15 阅读：26

    本发明涉及电能变换器，尤其涉及一种由电容器二极管和开关组成的、用以将输入的高电压变换成直流低电压输出的直流分压器。

交流变压器是用电感线圈和铁芯组成的电能变换器，自它被发 明以来的一百几十年时间里，在电力、电子工程中得到广泛的应用， 几乎独立担当着电能变换的任务。然而，由于受到其本身性能、特点 的限制，它已不能完全适应现代电气设备的小型化、省材料、能耗低的发展要求。

交流变压器是双向传输的器件，它的输入、输出都是交流，这一特性决定了绝大多数电力输电线都是以交流电方式供电的，交流供电方式虽然为动力系统的用电带来了许多方便，但同时也产生了交 流电网并网困难，输电线路利用率不高，损耗大，以及制式不统一的问题；另外还在用电系统中造成了相位损耗和交、直流的变换损耗等。

长期以来，寻求一种新的，能够在性能、体积、效率等综合指标上优于变压器的电能变换器一向是人们在努力探索的课题。

在用电系统中，随着现代微电子技术的发展，迫切需要为计算 机、现代通信设备及其它自动化设备解决低电压、大电流、小体积、高 可靠电源设备，为此，人们采用高频控制技术对变压器进行了改造， 产生了开关电源，经过多年的努力，伴随着高频功率器件的发展，终于是使几瓦、几十瓦乃至数千瓦功率的开关电源得到日益广泛的应用。但是，目前的开关电源仍须依靠变压器进行电压变换，在高频状态下工作的变压器又带来了反峰电压高、存在辐射干扰、大功率制作困难等问题。尤其是高频变压器还存在一个功率极限问题。

用提高变压器工作频率的办法可以减少变压器初、次级线圈的  匝数，从而达到缩小变压器体积的目的，但是，随着变压器工作频率  的提高它的感抗也随之增大，这又限制了它的输出功率，也就是说， 提高变压器的工作频率和增大变压器的输出功率之间是矛盾的，两  者难以兼顾，这就是开关电源发展了二三十年而其实用功率只能局限在几瓦至几千瓦范围内的原因。

开关电源技术可以提高设备的效率，是节约电能的有效途径，但 是在一些用电量大、效率低的低压大电流设备如：电解、电镀、电焊等 电源设备上实际应用开关电源仍存在一定困难，而这一部分设备所 消耗的电能占工业用电的比例极大，对这些设备进行技术改造，达到大幅度节能的目的，是电力电子工程技术亟待突破的应用领域。

电源技术革命的关键在于解决电能变换器问题。

我们知道，电感和电容是电工学中两个基本的储能元件，它们的 电特性呈完全对应的关系，变压器是用电感做成的电能变换器，那 么,是否可以用电容做出电能变换器呢?它的性能又会是怎样的呢?

感抗是电感量与频率的乘积，它随频率的提高而增大；容抗是电 容量与频率的乘积的倒数，它随频率的提高而减小。电容的这一特性 恰恰是我们所需要的，它意味着人们可以采取改变电容工作频率的 办法，得到不同的输出功率；用提高工作频率的办法得到大的功率输出。

本发明的目的在于提供一种输出功率大、效率高、节能的直流分压器；

本发明的另一目的在于提供一种体积小、造价低且适合于集成化和系列化生产的直流分压器；

本发明的又一目的在于提供一种对其输出适用调频控制的直流分压器。

根据本发明的一个方面，提供一种直流分压器，它包括由多个 串联连接的储能电路与一隔离二极管串联组成的输入回路，以及由 多个释能电路并联组成且与所述输入回路交替工作的输出回路；所 述储能电路包括一输入二极管以及连接在该输入二极管负极的电容 器，所述释能电路包括所述电容器以及与所述电容器串联连接的第 一和第二输出二极管；所述第一输出二极管的正极连接到所述电容 器的一个与所述输入二极管负极相连接的端点上，所述第二输出二极管的负极连接到所述电容器的另一端点上。

根据本发明的另一方面，提供一种直流分压器，它包括由多个串联连接的储能电路与连接在各储能电路之间的隔离二极管组成的输入回路，以及由多个释能电路并联组成且与所述输入回路交替工作的输出回路；所述储能电路包括一电容器，所述释能电路包括所述电容器以及与所述电容器串联连接的至少一个输出二极管。

根据本发明的直流分压器，由于它在输入、输出交替进行的工 作条件下，可以对输入的高电压实行分压，变换成直流低电压输 出，故在电气设备中可以替代变压器降压的功用，具有体积小、造  价低、适合于集成化和系列化生产的特点。此外，本发明的直流分压器采用电容器作为基本储能元件，实现了低损耗、高效率的电能转 换。而且，本发明的直流分压器，由于其工作频率与输出功率成正比关系，故其工作频率不受限制；可以采取调频的方式控制其输出功率，并可以调频方式得到稳定的功率输出。