容性交流电压调节装置和容性调压供电设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种交流电压调节装置，具体地，涉及一种容性交流电压调节装 置和容性调压供电设备。
【背景技术】
[0002] 在交流电网输变、配、供、用电领域中，电压是电能质量参数中最重要的指标，而对 于电压的升降调节是这些领域中常见的技术需求。例如，将10kv的高压输电转换为380V的 民用三相交流电或者转换为入户的单相220V电压，都需要通过变压或调压设备来进行。
[0003] 现有的变压调压应用均采用了成熟的变压器技术。变压器的工作原理是，利用电 磁感应原理，通过原线圈和副线圈之间的磁耦合，用变压器原副线圈的匝数比来控制原副 线圈的电压有效值之比，实现变压。由于实际变压器在变压过程中会产生一定的损耗，例 如，线圈发热造成的损耗(铜损），铁芯发热造成的损耗(铁损)和漏磁等，因而通常在采用变 压器的变压电路中增加无功补偿电路，用来降低损耗、扩大容量和一定程度地提升输出电 压。但是无论是变压器还是无功补偿电路，均不能在变压的同时起到稳压的作用，因此，转 换后的变压器输出电压(例如380V三相交流电或220V单相交流电）不稳定，电能质量较差。
[0004] 此外，考虑到目前家用用电设备大多可以在低于220V的电压下正常工作，以"一刀 切"的入户电压供电方式也会造成电能的浪费。 【实用新型内容】
[0005] 根据本实用新型的一方面，提供了一种容性交流电压调节装置，其包括:第一电容 器组件，以及第二电容器组件，第一电容器组件的一端与交流电源的第一输出端电连接，其 另一端与第二电容器组件电连接;第二电容器组件的一端与第一电容器组件电连接，其另 一端与交流电源的第二输出端连接;在第一电容器组件与第二电容器组件的电连接端和交 流电源的第二输出端之间电连接负载，使得该负载与第二电容器组件并联，其中，第一电容 器组件包括多个子电容器以及分别对应于该多个子电容器的多个开关，通过开关来控制子 电容器的投入和切断，从而改变第一电容器组件的电容量。
[0006] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，第二电容器组件包括 多个子电容器以及分别对应于该多个子电容器的多个开关，通过开关来控制子电容器的投 入和切断，从而改变第二电容器组件的电容量。
[0007] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，该容性交流电压调节 装置在第一电容器组件与第二电容器组件的电连接端和交流电源的第二输出端之间设置 有与第二电容器组件串联的开关。
[0008] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，第一电容器组件的多 个子电容器采用相同的电容器器件。
[0009] 根据本实用新型的另一方面，提供了一种容性调压供电设备，其包括:前述的容性 交流电压调节装置，以及交流电源。
[0010] 根据本实用新型的又一方面，提供了一种容性交流电压调节装置，其包括:电容调 节单元，控制单元，其中，电容调节单元包括:第一电容器组件，以及第二电容器组件，第一 电容器组件的一端与交流电源的第一输出端电连接，其另一端与第二电容器组件电连接； 第二电容器组件的一端与第一电容器组件电连接，其另一端与交流电源的第二输出端连 接;在第一电容器组件与第二电容器组件的电连接端和交流电源的第二输出端之间电连接 负载，使得该负载与第二电容器组件并联，其中，第一电容器组件包括多个子电容器以及分 别对应于该多个子电容器的多个开关，通过开关来控制子电容器的投入和切断，从而改变 第一电容器组件的电容量，控制单元检测交流电压的电压、输出到负载的电压和/或电流， 并控制第一电容器组件的多个开关。
[0011] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，容性交流电压调节装 置还包括旁路开关，该旁路开关的一端电连接到第一电容器组件与第二电容器组件的电连 接端，该旁路开关的另一端电连接到交流电源的第一输出端。
[0012] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，在第一电容器组件与 第二电容器组件的电连接端和交流电源的第二输出端之间设置有与第二电容器组件串联 的开关。
[0013] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，控制单元，在检测到交 流电源的输出电压低于预先设定的负载输出电压要求，则通过与第二电容器组件串联的开 关断开第二电容器组件；在检测到交流电源的输出电压高于预先设定的负载输出电压要 求，则通过与第二电容器组件串联的开关接入第二电容器组件。
[0014] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置，可选地，在供电过程中，控制单 元基于输出到负载的电压和/或电流的变化来开关控制第一电容器组件的多个开关，从而 调整第一电容器组件的接入电容值。
[0015] 根据本实用新型的另一方面，提供了基于容性调压电路的交流电压调节方法，其 特征在于，容性调压电路包括:第一电容器组件，以及第二电容器组件，第一电容器组件的 一端与交流电源的第一输出端电连接，其另一端与第二电容器组件电连接;第二电容器组 件的一端与第一电容器组件电连接，其另一端与交流电源的第二输出端连接;在第一电容 器组件与第二电容器组件的电连接端和交流电源的第二输出端之间电连接负载，使得该负 载与第二电容器组件并联，其中，第一电容器组件包括多个子电容器以及分别对应于该多 个子电容器的多个开关，通过开关来控制子电容器的投入和切断，从而改变第一电容器组 件的电容量，交流电压调节方法，包括:预先设定负载输出电压或负载输出电压范围；闭合 旁路开关并检测当前负载输出电压是否满足预先设定的输出电压要求，并同时检测交流电 源的输出电压;通过闭合第一电容器组件的多个开关以投入第一电容器组件的所有子电容 器;若检测到的交流电源的输出电压低于预先设定的输出电压要求，则断开第二电容器组 件，若检测到的交流电源的输出电压高于预先设定的输出电压要求，则接入第二电容器组 件;断开旁路开关;通过断开第一电容器组件的开关来调整该第一电容器组件的接入电容 值。
[0016] 根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置和调节方法，能够通过容性电路 变压，同时减少了系统的无功需求，形成以电压变换（即控制）为主，兼具补偿功能的新思 路。该交流电压调节装置性能可靠、低成本、低功耗、易控制、可根据需要设置升降，并兼顾 系统无功平衡。此技术可有效改善供电质量并为节约电能带来巨大空间。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单 地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用 新型的限制。
[0018] 图1示出了根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置和调节方法的原理 图；
[0019] 图2A是图1所示原理电路用于升压的向量图，图2B是图1所示原理电路用于降压的 向量图；
[0020] 图3示出了图1所示原理电路的一种变型；
[0021] 图4示意性地示出了根据本实用新型实施例的一种容性交流电压调节装置的电路 图；
[0022] 图5示意性地示出了根据本实用新型实施例的另一种容性交流电压调节装置的电 路图；
[0023] 图6示意性地示出了应用根据本实用新型实施例的容性交流电压调节装置的供电 系统的原理框图；
[0024] 图7示意性地示出了将图