[发明专利]一种电子电容电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容技术领域，具体涉及一种电子电容电路及电路的控制方法。

背景技术

所谓电容，就是容纳和释放电荷的元件。电容主要应用在以下几种重要的场合中。电源电路：旁路、去耦、滤波和储能的作用；信号处理电路：耦合和震荡的作用。

随着功率器件的不断升级，大电容的应用场合逐渐增多。普通大电容的主要缺点是制作流程比较复杂，工艺精度要求较高。另外，大电容的体积比较大，生产安全系数不高，比较难以维护等诸多缺点。

电荷等效原理：大电容的电荷一次性吞吐量大于电子电容电路，但是电子电容通过控制和它连接的四个IGBT，可以多次的来吸收或释放电荷，直至与大电容的电荷吞吐量相同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种电子电容电路及其控制方法，所提供的电子电容电路能替换某些场合的大电容的应用。

本发明通过如下技术方案实现。

一种电子电容电路，其包括：充放电回路、PWM控制电路和驱动电路；充放电回路包括四个IGBT与限流电感和电子电容，四个IGBT分别是第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT，每个IGBT的内部均反并联着一个二极管，分别是第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；PWM控制电路输出一路PWM波形经驱动电路后接第一IGBT和第四IGBT的门控级，控制第一IGBT和第四IGBT的通断，PWM控制电路输出的一路PWM波形还连接一反相器，再经驱动电路后接第二IGBT和第三IGBT的门控级，控制第二IGBT和第三IGBT的通断。

进一步地，PWM控制电路包括顺次连接的误差放大器电路、PI调节电路和PWM产生电路。

进一步地，PWM控制电路采用UC3842芯片及外围电路构成。

进一步地，第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT的门控极均接有一路PWM波形，这四路PWM产生电路的波形两两相同，第一IGBT和第四IGBT门控极所接入的PWM波形相同，第二IGBT和第三IGBT门控极所接入的PWM波形相同；第一IGBT的集电极、第二IGBT的发射极和限流电感的负端连接；第一IGBT的发射极、第三IGBT的发射极和电子电容（C1）的正端连接；第三IGBT的集电极、第四IGBT的发射极和电源的负端连接；第二IGBT的集电极、第四IGBT的集电极、电子电容（C1）的负端连接；从限流电感的正端和第三IGBT的集电极各引出一根线作为电子电容电路的两端。

用于上述电子电容电路的控制方法，具体是，将大于100uF的大电容的充放电理论计算值U_out1作为参考，得到期望的特性充放电曲线，将该特性充放电曲线与电子电容电路两端的输出值^Uout2作实时比较，PWM控制电路对两者之间的差值进行PI调节，输出引脚产生变化的PWM波形，来控制电子电容电路中的IGBT的通断，使电子电容电路两端的输出值得跟踪大电容的输出值，从而达到与大电容的充放电效果相同的动态响应。

所述的四个IGBT构成两条通路对电子电容进行放电，所述的四个二极管构成两条通路对电子电容进行充电，当其中任何一个IGBT导通时，反并联在其内部的二极管便会自动截止，利用所述的四路PWM来控制这四个IGBT的通断。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明基于电荷等效原理，利用功率器件和电子电容组成一个新的电路拓扑结构，利用闭环控制，使得电子电容的输出很好地跟踪了大电容的充放电特性曲线，电子电容与大电容有基本相同的外部特性，由此可以取代某些场合大电容的使用，不仅节约了经济成本，而且提高了生产的安全性，便于维护等诸多优点，具有良好的市场前景。

附图说明

图1是实例中的大电容充电特性曲线产生原理图。

图2是PWM控制电路的内部原理图。

图3是PWM控制电路实例连接图。

图4是电子电容应用电路的拓扑结构图。

图5是大电容100mF的电压波形。

图6是电子电容电路两端的电压波形。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明的具体实施方式作详细说明。