专利名称：电容变压器的制作方法
电容变压器
本发明涉及一种改变电压的装置，尤其是高频降压变压器。
目前，公知的在电力、电器设备上广泛应用的变压器由铁心和线圈组成，由于铁心的密度较大，故变压器较重。应用在电焊机等移动性的机器设备上时，极不便于携带和搬动。另外，由于变压器铁芯的磁导率不是常数，而是磁场强度的变量。当电场强度增大达到一定值时，铁芯的磁导率将随磁场强度的增大而减小。因此，在强电流输出时，变压器的损耗一般较大，效率偏低。
本发明的目的在于克服上述不足之处而提供一种变压器，该变压器重量较轻，在强电流输出时效率较高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是主要由整流电路、滤波电路、输入开关ki，输出开关ko，及由电容器d、 C2、 C3、 ...、 Cn及实现电容器C,、 C2、 C3、 ...、 Cn串、并联转换的串联开关kd、 kc2、 ke3、…、kc^和并联开关kb卜kb2、 kb3、…、kb2(^)组成的电容器组构成。当输出开关ko和并联开关kbl、 kb2、 kw、 ...、 kb2(^)关闭(或截止)，输入开关ki和串联开关kd、 ke2、 kc3、 ...、 kcn.,闭合时，电容器d、 C2、 C3、 ...、 Cn处于串联充电状态。
当输入开关ki和串联开关kd、 kc2、 kc3-----kc^关闭(或截止)，输出开关ko和并联开关kb,、
kb2、 kb3、 ...、 kb2(",闭合时，电容器d、 C2、 C3、 ...、 Cn处于并联放电状态。不断重复上述过程，即可实现将高电压降压的目的。在整流电路之后可设有滤波电路，也可以不设置滤波电路。整流电路(3)、 (7)为单相整流电路，或三相整流电路。
输入开关ki,输出开关k。为触点机械开关，或为继电器及其控制电路，或为各种门电路，
或为晶闸管、三极管、场效应管、IGBT管及其控制电路，或为具有开关特性的其它电子元器
件及其控制电路，或具有开关特性的各种电路。
串联开关kd、 kc2、 ke3、 ...、 L,和并联开关kM、 kb2、 kb3、 ...、 kw(n.D、电路中的其它开关为触点机械开关，或为二极管，或为各种继电器及其控制电路，或为各种门电路，或为
晶闸管、三极管、场效应管、IGBT管及其控制电路，或为光敏电阻，或为具有单向导电性的
其它元器件，或为具有开关特性的其它电子元器件及其控制电路，或具有开关特性的各种电路。
由电容器d、 C2、 C3、 ...、 Cn和串联开关kd、 kc2、 ke3、 ...、 kcn.,和并联开关ktn、 kb2、kb3、 ...、 kb2(n-D组成的电路最好并列设置两组或两组以上，通过交替充放电可得到较稳定的全波电压输出；如果只设置一组，得到的是半波电压输出。
通过增减电容器组C" C2、 C3、 ...、 Cn的数量n，即可获得不同的输出电压值。通过改
变开关控制电路信号的频率，或改变电容器d、 C2、 C3、 ...、 Cn的电容，或改变开关控制电
路导通和截止的占空比，也可获得不同的有效输出电压或电流。
滤波电路由电容器组成，或由电感器组成，或由电容器和电感器组成，或由其它具有滤波特性的电路组成。
3电容器为电解电容器，或为其它种类的电容器。
开关控制电路为矩形波发生电路，或为其它类型的波形发生电路。 本发明的有益效果是重量较轻，空载时电功率的损耗较小，效率较高。 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1、 2是本发明的基本结构原理电路图及两种基本的半波电路的实施例。
图3是本发明全波电路实施例的基本构造电路图。
图4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11是图3的八种基本电路图。
图12是图1的一种触点机械开关实施例结构示意图。
图13是图2的一种触点机械开关实施例结构示意图。
本发明的实施例如图l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13所示。 图中，l.电压输入端，2.电压输入端，3.整流电路，4.滤波电路，5.电压输出端，6.电压 输出端，7.整流电路，8.滤波电路，9.电压输出端，10.电压输出端，ll.电压输入端，12. 电动机，13.开关滚筒，14.输出开关、并联开关电刷导板，15.输入开关电刷导板，16.串联 开关电刷导板，17.输出开关、并联开关电刷导板，18.输入开关、串联开关电刷导板。
在图1中，整流电路(3)的两输出端与滤波电路(4)的两输入端分别相连。滤波电路 (4)的一输出端、输入开关ki、输出开关k。、电压输出端(5)串联。滤波电路(4)的另一
输出端与电压输出端(6)、电容器Cn的一端相连。电容器d的另一端与ki至ko的连接线相 连。d、 kd、 C2、 &、 C3、 kc3、 ...、 ken." Cn顺序串联，kbl 、 kb2、 kb3、 ...、 kta"的一端与 d的一端相连，另一端分别接在k^至C2、 kc2至C3、 ke3至C4、 ...、 至Cn的连线上。kbn、
kb +1、 kb+2、 ...、 kb2en"的一端与Cn的一 端相连，另一端分别接在C,至k^、 C2至kc2、 C3 至kc3、 ...、 Cn.,至kcw的连线上。
在图2中，kbl、 kb2、 kb3、 ...、 kb^的一端与电压输出端(5)相连，其余元器件的连接 法与图l相同。
在图3所示的实施例中，整流电路(3)、滤波电路(4)、 ku、 koi、 Cu、 Ci2、 ...、 CIn、 kcll、 kcl2、 …、kcln-i、 kbll、 kbl2、…、kbl2(n-l)' 整流电路(7)、滤波电路(8)、 ki2、 k。2、
的连接关系与图2
对应元器件的连接法相同。Cmi、 G！2、…、C咖、kc叫、kcm2、…、kclllm-l、 k,、 kbm2、 ...、 kbll。 (m-l)， Cwi、 Civ2、 …、Crvm、 kcwi、 kciv2、 …、kcwm-l、 kbwi、 kbiv2、 …、kbiv2 Qn-l) 的连接关系与
图l对应元器件的连接法相同。Cm的一端依次通过ki。!和k。3再与电压输出端(5)相连，C肌
的一端还通过kg,与k"到ko,的连线相连。Ccn的两极分别与电压输出端(6)和ki。!到ko3的
连线相连。Cna的一端依次通过ki。2和ko4再与电压输出端(9)相连，Chm的一端还通过k-
与ki2到k。2的连线相连。Cd2的两极分别与电压输出端(10)和ki。2到ko4的连线相连。整流
电路(3)、 (7)为单相整流电路，或为三相整流电路。将电压输出端(5)、 (6)分别与电压 输出端(10)、 (9)相连可得到交流输出；将电压输出端(5)、 (6)分别与电压输出端(9)、 (10)相连可得到直流输出。设计成直流输出时，整流电路(3)、 (7)，滤波电路(4)、 (8) 均可以合二为一。kbn、kbU、…、kH ,w)的公共端可接在ku至k^的连线上；kblll、kbll2、...、kbii (n-i)的公共端可接在ki2至ko2的连线上。由kgi、 ki0i、 k。3、 Cdi、 C肌、Cm2、 ...、 Ci"m、 kcmi、
kciii2、 …、kcll!m-l、 k,、 kbui2、 …、kbm2(m-l)和由kg2、 ki。2、 ko4、 Cd2、 C[vl、 Civ2、 …、Crvm、
组成的电路可以设置，也可以不设置，或
只设置由kgi、 kioi、 ko3、 Cdl、 Cni、 Cm2、 …、Cnm、 kcini、 kcui2、 …、kcmm-l、 k滴i、 kbm2、 …、
kM2(m"组成的电路。电路要求n大于m， m—般取3到5。 Cdl、 Cd2的电容值应较大，Cm、
C I2、 ...、 CIIm、 Cw、 Crv2、 ...、 Gvm的电容值应较小，从而使电路具有较高的空载电压。当 k"、 kcU、 kcl2、…、kcln-l、 kgi、 kc叫、kci"2、…、kc麵-l、 ko3、 ko2、 kbHl、 kbU2、…、kbH2(n-l)、 kbrvi、 kbW2、…、kbW2(m-l)、 koi2导通时，kol、 kbll、 kb"、…、kbl2(n扁l)、 kbllll、 kbm2、…、k固 (m-l)、 koil、 ki2、 kcin、 kcM2、…、kcUn-l、 kg2、 kcivi、 kctv2、 …、kcfVm-l、 ko4关闭；反之，当kii、 kc"、 kcl2、 …、kcln-l、 kgi、 kcrra、 kcni2、 …、kcnm-l、 ko3、 k。2、 kblU、 kbH2、 …、kbH2(n-l)、
kbrvi、 kbw2、…、kbw2<m-i)、 koi2关闭时，koi、 kbn、 kbi2、…、kbi2(")、 k随、k,、…、k,
(m-l)、 koil、 kj2、 kcUl、 kcH2、 …、kclln-l、 kg2、 kcivi、 kcW2、 …、kC(vm-l 、 ko4导通。
在图4一11中，二极管应选用低正向压降二极管，最好为低正向压降高速二极管。去掉 Dz5、 Dz6， Dz 、 Dw即可将三相整流电路变为单相整流电路。
在图12中，圆柱形开关滚筒(13)与电动机(12)同轴，且开关滚筒(13)与电动机(12) 的转轴牢固连接。输出、并联开关电刷导板(14)与输入开关电刷导板(15)、串联开关电刷 导板(16)可设置两组或两组以上。输出、并联开关电刷导板(14)与输入开关电刷导板(15)、 串联开关电刷导板(16)交错设置、不在同一直线上。
在图13中，圆柱形开关滚筒(13)与电动机(12)同轴，且开关滚筒(13)与电动机(12) 的转轴牢固连接。输出、并联开关电刷导板(17)的突出部分与输入开关、串联开关电刷导 板(18)交错设置、不在同一直线上。
权利要求
1. 一种电容变压器，具有输入开关ki，输出开关ko，电容器C1、C2、C3、...、Cn，串联开关kc1、kc2、kc3、...、kcn-1，并联开关kb1、kb2、kb3、...、kb2(n-1)，其特征在于电容器C1、C2、C3、...、Cn能与输入开关ki和串联开关kc1、kc2、kc3、...、kcn-1实现串联，能与输出开关ko和并联开关kb1、kb2、kb3、...、kb2(n-1)实现并联；或电容器C1、C2、C3、...、Cn能与输入开关ki和串联开关kc1、kc2、kc3、...、kcn-1实现串联，能与并联开关kb1、kb2、kb3、...、kb2(n-1)实现并联。
2. 根据权利要求1所述的电容变压器，其特征在于输入开关ki,输出开关ko为触点机械开关，或为继电器及其控制电路，或为各种门电路，或为晶闸管、三极管、场效应管、IGBT 管及其控制电路，或为具有开关特性的其它电子元器件及其控制电路，或具有开关特性的各 种电路。
3. 根据权利要求1所述的电容变压器，其特征在于串联开关kd、 ke2、 kc3、 ...、 kcn.!和 并联开关kw、 kb2、 kb3、 ...、 kfa2w)、电路中的其它开关为触点机械开关，或为二极管，或为各种继电器及其控制电路，或为各种门电路，或为晶闸管、三极管、场效应管、IGBT管及其控制电路，或为光敏电阻，或为具有单向导电性的其它元器件，或为具有开关特性的其它电 子元器件及其控制电路，或具有开关特性的各种电路。
4. 根据权利要求I所述的电容变压器，其特征在于由电容器d、 C2、 C3、 ...、 Cn、串联开关kd、 kc2、 ke3、 ...、 k。^和并联开关kbl、 kb2、 kb3、 ...、 kM(n.D组成的电路设置一组， 或并列设置两组或两组以上。
5. 根据权利要求l所述的电容变压器，其特征在于在整流电路之后可设有滤波电路，也 可不设滤波电路。
全文摘要
一种电容变压器，主要由整流电路、滤波电路、输入开关、输出开关、电容器C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>、…、C<sub>n</sub>以及实现电容器C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>、…、C<sub>n</sub>串、并联转换的串联开关和并联开关构成。循环对电容器C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>、…、C<sub>n</sub>进行串联充电、并联放电，即可实现降压的目的。输入开关、输出开关、串联开关和并联开关为触点机械开关，或为具有开关特性的各种电路或元器件。串联开关和并联开关还可以用二极管代替。本发明最适合用于电焊机等低电压大电流的机器设备中。
文档编号H02M7/04GK101505089SQ200810074250
公开日2009年8月12日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者许成木 申请人:许成木