[发明专利]脉宽调制型可调阻容电路及其调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调阻容电路，特别涉及一种脉宽调制(PWM)型可调阻容电路，同时还涉及该电路的调节方法。

 

背景技术

电路阻容可调目前最常用的调节电容方法是通过改变电容的物理特性实现，但该方法实现的电容调节，往往具有很强的针对性，而且可调节范围很小，不具有对电容调节的通用性。另外，一些学者也在研究其它调节电容的方法，如哈尔滨理工大学的朱东柏、刘骥等针对目前无功补偿装置中分组投切电容器时电容有级差及补偿所需电容器组的数量较多的问题，基于PWM控制原理，用电力电子开关控制两组电容器的投切，通过调节控制脉冲的占空比，控制两组电容器的工作时间，等效为投入系统的电容是可调的。但该方案存在开关切换瞬间电容两端电压与电路中电流有突变产生，不能实现调节过程平稳进行。此外还有本文作者曾研究过的一阶脉宽调制型负载通过调节一阶RC电路中的电阻阻值实现阻容的调节，这种方式的调节过程出现的谐波会比较大，平稳性不好。

发明内容

鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种脉宽调制型可调阻容电路及其调节方法，保证了开关切换过程电路中电压、电流是连续平稳变化的。

为实现所述目的，本发明设计的脉宽调制型可调阻容电路，包括一阶RC电路、电子开关、 PWM控制器和保压续流回路；所述PWM控制器产生脉宽调制型方波信号控制电子开关的工作，所述电子开关控制一阶RC电路中电容的接入或断开；所述保压续流回路控制一阶RC电路中电容两端电压，保证电容在不接入电路中的时候，电路中的电流及电容两端的电压不变。

进一步，所述保压续流回路是一种输入高阻抗，输出低阻抗，放大倍数约等于1的电路。

作为本发明的第一种技术方案，所述保压续流回路包括第一三极管T1、第二三极管T2、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电阻R2和第三电阻R3。第一三极管T1的集电极与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极连接到电容C端点4，第二三极管T2的集电极与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的正极连接到电容C端点4。第一三极管T1基极通过第二电阻R2连接到电容C的端点3,第二三极管T2的基极通过第三电阻R3连接到电容C端点3。第一三极管T1的发射极与第二三极管T2的发射极连接到电子开关。

进一步，所述保压续流回路的输入输出电流相等。

进一步，所述三极管采用射极跟随器结构。

作为本发明的第二种技术方案，所述保压续流回路包括第三三极管T3、第四三极管T4、第三二极管D3、第四二极管D4、第六电阻R6第七电阻R7和运算放大器A。所述第三三极管T3的集电极与第三二极管D3的正极连接，第三二极管D3的负极连接到电容C端点4；第三三极管T4的集电极与第四二极管D4的负极连接，第四二极管D4的正极连接到电容C以端点4。第三三极管T3基极通过第六电阻R6连接到运算放大器A的输出端,第四三极管T4的基极通过第七电阻R7连接到运算放大器A的输出端，运算放大器A的正向输入端连接到电容C的端点3，运算放大器A的反向输入端与输出端连接。

进一步，所述三极管采用射极跟随器结构。

脉宽调制型可调阻容电路的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：当电子开关接通一阶RC电路中电容时，电容C处于充或放电状态；

第二步：当电子开关断开一阶RC电路中电容时，保压续流电路保持电容C两端的电压不变，同时保持电路中电流不变；

第三步：重复第一步、第二步。

进一步，所述第二步中电容C两端的电压是通过PWM控制器产生的方波信号控制电子开关的周期                                                及占空比来控制电容的充放电时间，等效改变一阶RC电路的时间常数，从而实现对电路阻容的调节，且，占空比越小，则等效一阶RC电路的时间常数越大。

本发明具有以下优点：