电压平衡电路、变频器及空调的制作方法

1.本实用新型涉及电压平衡领域，尤其涉及一种电压平衡电路、变频器及空调。


背景技术：

2.空调整机的变频器，由于在对380v以上三相电流进行ac
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dc整流过程中，整流后直流母线电压往往较高，需要使用两个或多个电容器串联后并联在整流电路输出端来进行电能的中间存储进而为负载提供安全的直流电压。
3.如图1所示，采用多个电容器串联进行电能的中间存储时，由于每个电容器的漏电流可能存在较大差异，会导致每个电容器上的电压并不均衡，容易出现电容器上电压超过其额定值的情况。因此，相关技术中通过给每个电容器(c1、c2)并联一个电阻(r3、r4)以使每个电容器两端的电压均衡。
4.相关技术中，为了保证均压效果，采用阻值较小的水泥电阻进行均压，导致水泥电阻的功耗和温升比较大，影响周围器件温升与可靠性且增加无用能耗，且只能做到被动保护而无法做到每个电容器的电压均衡，进而导致电压较高的电容器寿命缩减，从而影响整个硬件回路的寿命和可靠性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种电压平衡电路、变频器及空调，用以解决现有的平衡电路发热量大且无法实现每个电容器的电压均衡的问题。
6.为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
7.第一方面，本实用新型的一些实施例提供了一种电压平衡电路，用于对从电源部输出的直流电压进行调节；所述电压平衡电路包括：至少两个电容器，所述至少两个电容器串联、且整体与所述电源部并联；至少两个调节模块，一个调节模块与一个电容器并联，至少一个所述调节模块配置为基于该所述调节模块的温度变化，对该调节模块的整体电阻值进行调节，以均衡各个电容器两端的电压。
8.在一些实施例中，至少一个所述调节模块的温度与该调节模块的整体阻值负相关。
9.在一些实施例中，所述至少两个电容器包括第一电容器和第二电容器；所述至少两个调节模块包括与所述第一电容器并联的第一调节模块，和与所述第二电容器并联的第二调节模块。
10.在一些实施例中，所述子调节模块为负温度系数热敏电阻。
11.在一些实施例中，所述负温度系数热敏电阻的阻值介于r01和r02之间，其中，r01和r02为所述电容器的等效并联电阻波动的上限和下限。
12.在一些实施例中，所述电容器为电解电容器。
13.第二方面，本实用新型的一些实施例提供了一种变频器，包括：电源部，所述电源部包括整流电路，所述整流电路的交流侧用于连接三相交流电源，所述整流电路的直流侧
与上述任一实施例提供的电压平衡电路连接。
14.在一些实施例中，所述整流电路包括六个二极管；所述整流电路的三个单相输入端与所述整流电路的第一直流输出端之间分别串联一个二极管；所述三个单相输入端与所述第一直流输出端之间的三个二极管的负极均与所述第一直流输出端连接；所述整流电路的三个单相输入端与所述整流电路的第二直流输出端之间分别串联一个二极管；所述三个单相输入端与所述第二直流输出端三个二极管的正极均与所述第二直流输出端连接。
15.在一些实施例中，所述变频器还包括：逆变电路，并联在所述整流电路的直流侧；其中，所述电压平衡电路配置为，对从所述电源部输出的直流电压进行储能与滤波，并将电源部输出的直流电压传输至所述逆变电路。
16.第三方面，本实用新型的一些实施例提供了一种空调，包括上述任一实施例所述的变频器。
17.本实用新型提供的电压平衡电路具有如下有益效果：
18.本实用新型提供的电压平衡电路，在电路中不同的电容器出现较大的漏电流差异时，每个电容器上的电压也会产生差异，导致与每个电容器并联的调节模块上的功率也会产生差异，因而，每个调节模块上的温度相应的发生变化，此时，至少一个调节模块会基于该调节模块的温度变化，对该调节模块的整体电阻值进行调节，使得每个电容器的电压随之变化趋于均衡，实现了主动调节以使各个电容器的电压均衡。本电路无需每个调节模块上的电阻值都远小于与其并联的电容器的等效并联电阻值，因此，避免了因调节模块上的电阻值过小而发热量过大的问题。
19.由于本实用新型实施例提供的变频器和空调上安装有上述实施例中的电压平衡电路，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。此处不再赘述。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为根据现有技术的一些实施例的一种电压平衡电路的示意图；
22.图2为根据本实用新型一些实施例的一种变频器电路的示意图；
23.图3a为根据本实用新型一些实施例的一种电压平衡电路的示意图；
24.图3b为根据本实用新型一些实施例的又一种电压平衡电路的示意图；
25.图4为根据本实用新型一些实施例的又一种变频器电路的示意图；
26.图5为根据本实用新型一些实施例的一种热敏电阻的阻值随温度变化的示意图。
27.附图标记：100、变频器，1、电压平衡电路，c、电容器，c1、第一电容器，r1、第一等效并联电阻，c2、第二电容器，r2、第二等效并联电阻，r3、第一均压电阻，r4、第二均压电阻，12、调节模块，121、第一调节模块，ntc1、第一负温度系数热敏电阻，122、第二调节模块，ntc2、第二负温度系数热敏电阻，2、电源部，21、整流电路，211、二极管，3、逆变电路。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.图1示出了现有技术的一种电压平衡电路，包括第一电容器c1和第二电容器c2，第一电容器c1和第二电容器c2串联且整体与电源部并联。由于电容器不可能完全绝缘，即存在漏电流，因此，电容器c可等效于电容分量与电阻分量(以下简称为电容器的等效并联电阻)并联连接。由于第一电容器c1的第一等效并联电阻r1和第二电容器c2的第二等效并联电阻r2不可能完全一样，最大可相差2.5倍左右，因此，实际应用中需要给第一电容器c1并联第一均压电阻r3，给第二电容器c2并联第二均压电阻r4，且第一均压电阻r3和第二均压电阻r4的阻值要小于第一等效并联电阻r1和第二等效并联电阻r2阻值最小值的1/3，才能平衡第一电容器c1和第二电容器c2漏电流偏差很大的极端情况。因此，第一均压电阻r3和第二均压电阻r4的功耗和温升比较大，影响周围器件温升与可靠性且增加无用能耗。
33.请参阅图2和图3a，本实用新型的一些实施例提供了一种电压平衡电路1，用于对从电源部2输出的直流电压进行调节。电压平衡电路1包括至少两个电容器c和至少两个调节模块12。至少两个电容器c串联、且整体与电源部2并联。至少两个调节模块12中，一个调节模块12与一个电容器c并联，至少一个调节模块12配置为基于该调节模块12的温度变化，对该调节模块12的整体电阻值进行调节，以均衡各个电容器c两端的电压。
34.本实用新型提供的电压平衡电路1，在电路中不同的电容器c出现较大的漏电流差异时，每个电容器c上的电压也会产生差异，导致与每个电容器c并联的调节模块12上的功率也会产生差异，因而，每个调节模块12上的温度相应的发生变化，此时，至少一个调节模块12会基于该调节模块12的温度变化，对该调节模块12的整体电阻值进行调节，使得每个电容器c的电压随之变化趋于均衡，实现了主动调节以使各个电容器c的电压均衡。本电路无需每个调节模块12上的电阻值都远小于与其并联的电容器c的等效并联电阻值，因此，避免了因调节模块12上的电阻值过小而发热量过大的问题。
35.示例性的，所有电容器c的电容值相同，如均为400v～450v的电容器。如此，便于电路设计，且对电源部2输出的直流电压的调节效果好，同时，所有调节模块12的初始参数也可以相同，降低了电路的设计及制作难度。
36.示例性的，至少两个调节模块12可以均配置为基于该调节模块12的温度变化，对该调节模块12的整体电阻值进行调节。如此设计，可以在不同的电容器c出现较大的漏电流差异时，至少两个调节模块12的电阻值同时发生变化，及时地对各个电容器c两端的电压进行调节，以保证整个电压平衡电路1的可靠性和稳定性。
37.此外，至少两个调节模块12可以使其中的部分调节模块12配置为基于该调节模块12的温度变化，对该调节模块12的整体电阻值进行调节，同样可以解决技术问题。因此，在一些示例中，电压平衡电路中的部分调节模块12配置为基于该调节模块12的温度变化，对该调节模块12的整体电阻值进行调节。所述的部分调节模块12可以是一个或多个调节模块12。
38.在一些实施例中，至少一个调节模块12的温度与该调节模块12的整体阻值负相关。
39.示例性的，可以所有的调节模块12的温度与该调节模块12的整体阻值负相关。或者，也可以其中的一个或多个调节模块12的温度与该调节模块12的整体阻值负相关。
40.当一个电容器c的漏电流变大时，此电容器c的等效并联电阻变小，此电容器c与并联于其两端的调节模块12的并联后的总电阻变小，此电容器c两端的电压降低。
41.若与此电容器c并联的调节模块12的温度与该调节模块12的整体阻值负相关，则该调节模块12的功率降低，进而该调节模块12的温度降低，该调节模块12的整体阻值变大，进而调节与之并联的电容器c两端的电压升高，其余的电容器c两端的电压降低，实现各个电容器c两端的电压均衡。
42.若不与此电容器c并联的调节模块12的温度与该调节模块12的整体阻值负相关，则该调节模块12的功率升高，进而该调节模块12的温度升高，该调节模块12的整体阻值变小，进而调节与之并联的电容器c两端的电压降低，漏电流变大的电容器c两端的电压升高，实现各个电容器c两端的电压均衡。
43.若所有的调节模块12的温度与该调节模块12的整体阻值负相关，则按照上述推理，与漏电流变大的电容器c并联的调节模块12的温度降低，调节模块12的整体阻值变大，而其他的调节模块12的温度升高，其他的调节模块12的整体阻值变小，如此，可多个调节模块12同时进行反向调节，实现各个电容器c两端的电压均衡。
44.参见图3a，在一些实施例中，所述至少两个电容器c包括第一电容器c1和第二电容器c2；所述至少两个调节模块12包括与所述第一电容器c1并联的第一调节模块121，和与所述第二电容器c2并联的第二调节模块122。
45.值得说明的是，对380v的三相电源进行整流后的直流电压最高可达600v左右，将第一电容器c1和第二电容器c2进行串联后再整体与电源部2并联，第一电容器c1和第二电容器c2均为400v～450v的电容器，既可以实现分压的作用，又不会两个电容器两端的电压超过电容器最大允许电压。尽可能少的使用电容器，简化了电路的设计难度，同时尽可能地保证了整个平衡电路的稳定性。
46.参见图3b，在一些实施例中，至少一个调节模块12为负温度系数热敏电阻。
47.负温度系数热敏电阻又称ntc热敏电阻，是一类电阻值随温度增大而减小的一种传感器电阻，如图5所示，图中，l1为负温度系数热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，l2为正温度系数热敏电阻的阻值随温度变化的曲线。至少一个调节模块12为负温度系数热敏电阻，利用负温度系数热敏电阻的自身的属性，就可以实现对电压平衡电路1的调节，且可以购买使用商品部件进行平衡电路的连接，设计简便，连接更换方便。
48.示例性的，可以一个调节模块12为负温度系数热敏电阻(如与第一电容器c1并联的第一调节模块121为第一负温度系数热敏电阻ntc1，或与第二电容器c2并联的第二调节模块122为第二负温度系数热敏电阻ntc2)；或者，也可以全部的调节模块12为负温度系数热敏电阻，即与第一电容器c1并联的第一调节模块121为第一负温度系数热敏电阻ntc1，且与第二电容器c2并联的第二调节模块122为第二负温度系数热敏电阻ntc2。
49.示例性的，当全部的调节模块12均为负温度系数热敏电阻时，每个负温度系数热敏电阻上还可以串联一个定值辅助电阻。如此，通过串联定值电阻还可以调节整个调节模块12的反应灵敏度，避免负温度系数热敏电阻的功率发生变化时，负温度系数热敏电阻反应过度激烈，从而降低了整个电压平衡电路1的稳定性。
50.示例性的，当全部的调节模块12均为负温度系数热敏电阻时，每个负温度系数热敏电阻旁也可以并联一个定值辅助电阻。如此，可以增大设定温度下负温度系数热敏电阻的阻值，从而减小负温度系数热敏电阻和定值辅助电阻的发热量，即单个电子元件的发热量变少，同时增大了散热面积，进而增加了整个电路的使用寿命。
51.在一些实施例中，负温度系数热敏电阻的阻值介于r01和r02之间，其中，r01和r02为电容器c的等效并联电阻(r1或r2)波动的上限和下限。
52.其中，此处负温度系数热敏电阻的阻值是指负温度系数热敏电阻在变频器正常工作(即处于稳态)时的环境温度下对应的阻值。例如，在变频器100处于稳态时，若变频器100电路基板的工作环境温度为50℃左右，则负温度系数热敏电阻的阻值可以为50℃对应的阻值，或者负温度系数热敏电阻的阻值也可以为接近50℃的45℃、48℃、52℃或55℃等温度对应的阻值。
53.需要说明的是，每一个电容器出厂之前会对其进行漏电流检测，对应地可换算出其等效并联电阻，r01可以为同一批次电容器中漏电流最大的电容器所对应的等效并联电阻的阻值，即电容器的等效并联电阻(r1或r2)波动的下限；r02可以为同一批次电容器中漏电流最小的电容器所对应的等效并联电阻的阻值，即电容器的等效并联电阻(r1或r2)波动的上限。
54.负温度系数热敏电阻的阻值介于r01和r02之间，而r01和r02的值可以为几百千欧，因此，既便于参照电容器的等效并联电阻对负温度系数热敏电阻的阻值进行选择，又会使得负温度系数热敏电阻的阻值较大，产生的热量较少，功耗小，且整个电路的可靠性高，使用寿命长。
55.在一些实施例中，电容器c为电解电容器。
56.电解电容器相对于其它的电容器具有的优点为，其能够具有较高的容量，且其结构决定其具有漏电流；另外，电解电容器能够在具有相对较高的直流电压的回路上运行，负荷相对较高的电流强度并且大多具有长的寿命。
57.需要说明的是，电容器c也可以为钽电容器或陶瓷电容器，同样可以解决技术问
题。
58.参见图2和图4，本实用新型的一些实施例提供了一种变频器100，包括：电源部2，电源部2包括整流电路21，整流电路21的交流侧用于连接三相交流电源，整流电路21的直流侧与上述任一实施例提供的电压平衡电路1连接。
59.电源部2的整流电路21将三相交流电压整流后输出直流电压后，由电压平衡电路1进行储能及滤波。
60.由于本实用新型实施例提供的变频器100上安装有上述实施例中的电压平衡电路1，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。此处不再赘述。
61.继续参见图2和图4，在一些实施例中，整流电路21包括六个二极管211。整流电路21的三个单相输入端与整流电路21的第一直流输出端之间分别串联一个二极管211；三个单相输入端与第一直流输出端之间的三个二极管211的负极均与第一直流输出端连接。整流电路21的三个单相输入端与整流电路21的第二直流输出端之间分别串联一个二极管211；三个单相输入端与第二直流输出端之间的三个二极管211的正极均与第二直流输出端连接。
62.此二极管三相桥式整流电路适用于大功率的电器，此种整流电路既可保证三相供电系统的对称平衡，又可以获得脉动较小的直流输出。
63.参见图4，在一些实施例中，变频器100还包括逆变电路3，并联在所述整流电路21的直流侧。其中，所述电压平衡电路1配置为，对从所述电源部2输出的直流电压进行储能与滤波，并将电源部2输出的直流电压传输至所述逆变电路3。如此，从电源部2输出的直流电压经过电压平衡电路1储能滤波后输出可用的直流电压，再经逆变电路处理后输出交流电压，可以供交流设备使用，拓宽了变频器100的适用范围。
64.本实用新型的一些实施例提供了一种空调，包括上述任一实施例提供的变频器100。
65.由于本实用新型实施例提供的空调上安装有上述实施例中的变频器100，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。此处不再赘述。
66.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。