[发明专利]有源交流电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，更具体地说，尤其涉及一种有源交流电容器。

背景技术

在单相交流分相电容式电机中，必须使用电容移相以产生启动和旋转力矩。对于低压电机（如AC24V），分相电容的容量将远大于同功率高压电机所需的电容容量。例如一台AC220V的电机分相电容容量为1uF，而同样功率的AC24V电机所需分相电容的容量约为近100uF。即使一只90W、AC24V的小电机，其分相电容容量也达600uF。这样大容量的交流电容，其体积之大，往往在许多应用场合，如电动执行器等设备中将难以有足够的安装空间；另一方面市面上也很难找到这样规格的电容。

现有的无极性小体积大容量电容，如无极性电解电容、陶瓷贴片电容等，都因为其介质在交流状态下损耗过大，发热严重而不能用于交流电路，而可用于交流电路的薄膜电容等又无法做到小体积。国外采用特殊工艺制作的交流小体积、大容量电容价格过高，一般用途的产品难以承受。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种体积小而容量大的有源交流电容器，它通过电路控制，使普通的电解电容可在交流电路中工作，以解决普通交流电容体积过大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有源交流电容器，包括两根可直接接入交流电路的引线（IN1、IN2）、两个电解电容（Cp、Cn）、四个二极管（D1-D4）、四个模拟电子开关（K1-K4）以及控制开关（K1-K4）通断的开关控制电路；其中，电解电容（Cp）的正极接在引线（IN1）上，负极分别与二极管（D1）的正极和二极管（D2）的负极相连，二极管（D1）的负极和二极管（D2）的正极分别接开关（K1）和（K2）的一端，开关（K1）和（K2）的另一端接在引线（IN2）上；电解电容（Cn）的负极接在引线（IN1）上，正极分别与二极管（D3）的负极和二极管（D4）的正极相连，二极管（D3）的正极和二极管（D4）的负极分别接开关（K3）和（K4）的一端，开关（K3）和（K4）的另一端接在引线IN2上；开关控制电路接在引线（IN1）和（IN2）之间，且分别与四个开关（K1-K4）相连，用于控制开关闭合或断开。

本发明设计新颖，由于电解电容（Cp）仅在交流正半周时工作，（Cn）仅在负半周时工作，电容两端的电压无极性变化，电容仍相当于工作在直流状态下，通过两个有极性的电解电容（Cp和Cn）交替负责交流电的正负半周充放电，因此完全等效于无极性交流电容在交流电路中的工作状态。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明在交流电路中的工作周期图；

图3是本发明的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

如图1所示，本发明提供的一种有源交流电容器，包括两根可直接接入交流电路的引线IN1和IN2、两个电解电容Cp和Cn、四个二极管D1-D4、四个模拟电子开关K1-K4、以及控制开关K1-K4通断的开关控制电路。其中，电解电容Cp的正极接在引线IN1上，负极分别与二极管D1的正极和二极管D2的负极相连，二极管D1的负极和二极管D2的正极分别接开关K1和K2的一端，开关K1和K2的另一端接在引线IN2上；电解电容Cn的负极接在引线IN1上，正极分别与二极管D3的负极和二极管D4的正极相连，二极管D3的正极和二极管D4的负极分别接开关K3和K4的一端，开关K3和K4的另一端接在引线IN2上；开关控制电路接在引线IN1和IN2之间，且分别与四个开关K1-K4相连，用于控制开关K1-K4闭合或断开。

结合图2所示，本发明在交流电路中的工作过程如下：

1、在交流电压为0～π（正半周）期间，开关控制电路控制开关K1、K2闭合，K3、K4断开。在0～0.5π期间，电解电容Cp通过K1、D1正向充电，电容两端的电压从零增加到最大值Vm；在0.5π～π期间，电解电容Cp通过K2、D2正向放电，电容两端的电压从Vm降到零。

2、在交流电压为π～2π（负半周）期间，开关控制电路控制开关K3、K4闭合，K1、K2断开。在π～1.5π期间，电解电容Cn通过K3、D3反向充电，电容两端的电压从零增加到最大值Vm（反向）；在1.5π～2π期间，电解电容Cn通过K4、D4反向放电，电容两端的电压从Vm（反向）降到零。