1.本实用新型涉及变频器技术领域，具体为一种提升电容均压响应的变频器电路。
背景技术：2.变频器是一种工业常用调速设备，典型电路原理是交流输入-直流-交流输出。在交流输入转直流过程，多采用整流桥来进行整流、电容进行滤波。滤波电容一般用电解电容，而电解电容市面上的耐压设计400vdc为常用规格，如电源电压超过380vac，变频器设计一般采用2颗电容串联，来提高耐压。例如380vac，整流滤波后的值必须
×
√2，所以直流值约540vdc。540vdc直流设计采用2颗耐压400vdc的电解电容，进行分压使用。电解电容的容值，工业级别的误差允许
±
20%，容值c大小会影响容抗，容抗(1/ωc)会影响串联时的分压比例。例如540vdc的分压，理想比例是2颗各分270vdc，如果2容抗差异
±
10%，则1颗分压297vdc，1颗则分压243vdc。如果变频器运行发电状态，滤波电容总直流值最高允许是800vdc。同样按
±
10%容抗比例，则一颗分压440vdc，一颗分压360vdc，分压到440v那一颗因为超过耐压使用，电容会导致过压击穿损坏。
3.业界为解决电容分压不均的问题，一般会在电容两端各并一颗电阻，统称为均压电阻或平衡电阻。
4.传统的均压方法，是在电容两端并联一个合适的电阻，如图1所示，在电容c1和电容c2上，电阻rc1和电阻rc2是均压电阻，对应的电压电阻分别为vrc1和irc1、vrc2和irc2，因为分压不同，通过电阻分流达到平衡。工作原理如下：
5.假设c1》c2。
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(1)
6.由电容充电公式vc=e(1-e(-t/r*c))，
7.vc：是电容随时间t充电的电压(单位伏特:v)
8.e：对电容c进行充电的电源电压(单位伏特:v)
9.t：充电时间(单位秒:s)
10.c：电容的容值(单位微法:uf)
11.r：充电回路的电阻(单位千欧姆:ω)
12.e：指数常数；
13.得知vrc1《vrc2。
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(2)
14.因为(2)式，且vrc1=irc1*rc1；vrc2=irc2*rc2，且rc1=rc2
15.得到irc1《irc2。
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(3)
16.因irc1由rc1向c2充电，irc2由rc2向c1充电
17.由(3)式得，
△
vrc1》
△
vrc2。
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(4)
18.由(2)和(3)相加得；vrc1+
△
vrc1≈vrc2+
△
vrc2，最终达到平衡。
19.同理c1《c2，vrc1》vrc2，irc1》irc2，
△
vrc1《
△
vrc2，
20.同得vrc1+
△
vrc1≈vrc2+
△
vrc2，平衡。如图2所示。
21.传统均压电阻有个缺陷，是电阻阻值的选择。阻值选大了，充电速度慢，均压响应
低，对变频器运行时直流是动态变化不利的；阻值选小了，电阻的功耗大(p=u2/r)，电阻发热高且体积大，不节能还影响安装。按2并联的均压电阻公式r=(2vr-vb)/(0.0015cvr)，vr电容耐压；vb直流电压。均压响应和节能无法做到平衡。
技术实现要素：22.为了解决现有均压方法无法同时保证均压响应和节能的问题，本实用新型提供了一种提升电容均压响应的变频器电路，其能够提升均压响应且保证节能效果。
23.其技术方案是这样的：一种提升电容均压响应的变频器电路，其包括电容c1、电容c2、均压电阻r1、均压电阻r2，其特征在于，所述电阻r1一端连接直流电源正端、电阻r3一端、电容c1的正极，所述电阻r2一端连接直流电源负端、电阻r4一端、电容c2的负极，所述电阻r1另一端与所述电阻r2另一端相连并连接稳压管zd1的阴极、mos管q1的栅端，所述mos管q1的源端连接所述电阻r3另一端，所述mos管q1的漏端连接所述稳压管zd1的阳极、电阻r4另一端、电容c1的负极、电容c2的正极。
24.采用本实用新型后，增加了分流用的电阻r3和r4，利用mos管q1来进行控制，可以提高分压电阻阻值来减少分压的功耗，降低分流电阻的阻值来加快均压的响应，实现了提升均压响应且保证节能的效果。
附图说明
25.图1为现有分压方法原理图；
26.图2为现有分压原理示意图；
27.图3为本实用新型电路原理图；
28.图4为本实用新型电流流向一示意图；
29.图5为本实用新型电流流向二示意图；
30.图6为现有技术与本实用新型举例比较。
具体实施方式
31.见图3所示，一种提升电容均压响应的变频器电路，其包括电容c1、电容c2、均压电阻r1、均压电阻r2，电阻r1一端连接直流电源正端、电阻r3一端、电容c1的正极，电阻r2一端连接直流电源负端、电阻r4一端、电容c2的负极，电阻r1另一端与电阻r2另一端相连并连接稳压管zd1的阴极、mos管q1的栅端，mos管q1的源端连接电阻r3另一端，mos管q1的漏端连接稳压管zd1的阳极、电阻r4另一端、电容c1的负极、电容c2的正极。
32.工作原理如下：直流电压 = vdc，且r1=r2
33.则vr1=vr2= 0.5 vdc
ꢀ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ꢀ
(1)
34.(a)如果c1 》 c2。
35.由电容充电公式vc=e(1-e(-t/r*c))，得知vc1 《 vc2
36.假设相差
△
vc
37.则 vc1=0.5(vdc
ꢀ‑ꢀ△
vc)
ꢀ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ꢀ
(2)，
38.vc2=0.5(vdc +
△
vc)
ꢀ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ꢀ
(3)
39.因为(1)和(3)式，得vr2 《 vc2，即vr 《 vc，vgs 不导通，mos管q1截止。
40.电流ic1由电容c1流向电阻r4进行对电容c1充电，如图4所示。设计电阻r4值充电响应，得到vc1’=vc1+
△
vc
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(4)
41.vc1’表示vc1加上
△
vc后新的数值。例如
42.在t0时vc1=300v，经过一段时间
△
t后
△
vc=25v，且t1=t0+
△
t
43.则t1的电压vc1’=300+25=325v
44.(2)代入(4)，得vc1’=0.5(vdc
‑△
vc)+
△
vc=0.5(vdc+
△
vc)=vc2
45.即最后vc1=vc2，电容均压平衡。
46.(b)如果c1《c2。
47.由电容充电公式vc=e(1-e(-t/r*c))，得知vc1》vc2
48.假设相差
△
vc
49.则vc1=0.5(vdc+
△
vc)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(5)，
50.vc2=0.5(vdc
‑△
vc)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(6)
51.因为(1)和(6)式，得vr2》vc2，即vr》vc，vgs导通，mos管q1开通。
52.电流ic1由电容c1流向电阻r4进行对电容c1充电。
53.电流ic2由电容c2流向电阻r3进行对电容c2充电。
54.此时电阻r3阻值设计(1/2)*r4，例如r4=25kω，r3=12kω，
55.表示ic2》ic1，且ic2≈2ic1，如图5所示，
56.因为r3=(1/2)*r4，所以ic2≈2ic1，
57.由电容充电公式vc=e(1-e(-t/r*c))，得c2充电速度≈2倍c1充电速度。
58.得到vc2’=vc2+2
△
vc
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(7)
59.得到vc1’=vc1+
△
vc
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(8)
60.vc2’参考vc1’的定义。
[0061] (6)代入(7)，得vc2’=0.5(vdc
‑△
vc)+2
△
vc=0.5(vdc+3
△
vc)；
[0062]
(5)代入(8)，得vc1’=0.5(vdc+
△
vc)+
△
vc=0.5(vdc+3
△
vc)；
[0063]
即最后vc1’=vc2’，电容均压平衡。
[0064]
见图6所示，将现有技术与本实用新型的方案进行比较。
[0065]
左边为传统设计静态耗功p=(6002/(51k+51k))=3.6w，占750w约0.5%损耗；
[0066]
右边为本实用新型静态耗功p=(6002/(510k+510k))=0.7w，占750w约0.1%损耗。
[0067]
如电容失衡率
±
10%，560uf为
±
56uf，差压56v条件；时间常数τ=rc，e=v2xc/2计算；
[0068]
c：电容的容值(单位微法:uf)
[0069]
r：充电回路的电阻(单位千欧姆:ω)
[0070]
e：能量(单位焦耳：j)
[0071]
v：电压(单位伏特：v)
[0072]
左边分流电阻51kω时，时间常数28.56，消耗0.878焦耳；
[0073]
右边分流电阻25kω时，时间常数14，同样消耗0.878焦耳；
[0074]
表示在动态均压过程，本实用新型可以提升均压响应，但不影响损耗功率。
技术特征：1.一种提升电容均压响应的变频器电路，其包括电容c1、电容c2、均压电阻r1、均压电阻r2，其特征在于，所述电阻r1一端连接直流电源正端、电阻r3一端、电容c1的正极，所述电阻r2一端连接直流电源负端、电阻r4一端、电容c2的负极，所述电阻r1另一端与所述电阻r2另一端相连并连接稳压管zd1的阴极、mos管q1的栅端，所述mos管q1的源端连接所述电阻r3另一端，所述mos管q1的漏端连接所述稳压管zd1的阳极、电阻r4另一端、电容c1的负极、电容c2的正极。
技术总结本实用新型涉及变频器技术领域，具体为一种提升电容均压响应的变频器电路，其能够提升均压响应且保证节能效果，其包括电容C1、电容C2、均压电阻R1、均压电阻R2，其特征在于，所述电阻R1一端连接直流电源正端、电阻R3一端、电容C1的正极，所述电阻R2一端连接直流电源负端、电阻R4一端、电容C2的负极，所述电阻R1另一端与所述电阻R2另一端相连并连接稳压管ZD1的阴极、MOS管Q1的栅端，所述MOS管Q1的源端连接所述电阻R3另一端，所述MOS管Q1的漏端连接所述稳压管ZD1的阳极、电阻R4另一端、电容C1的负极、电容C2的正极。电容C2的正极。电容C2的正极。
技术研发人员：石东哲
受保护的技术使用者：无锡市优利康电气有限公司
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/12/1
