一种用于现场电气检测的可编程电容阵列

摘要

本发明提出了一种用于现场电气检测的可编程电容阵列。所述电容阵列包括多个电容器，多个电容器构成层模块，层模块通过层间联结电路联结构建完整的电容器阵列。本发明可实现多种不同规格多个电容器间的并联、串联、串并联混合输出，具有紧凑的电路结构与灵活多样的电容联结输出形式，结合STM32单片微机控制器可实现电容阵结构的自动配置。本发明可应用于多种场景。

说明书

技术领域

本发明涉及射频领域，具体涉及一种用于现场电气检测的可编程电容阵列。

背景技术

可编程电容阵在射频领域已有不少实用技术，但这些可编程电容阵技术并不适用于检测领域多样的电容值需求。传统的电容器阵布局简单，结构松散，无法系统便捷的发挥电容器阵的重定能力。基于此，本发明提出了一种新型电容器阵电路网络拓扑结构，使得电容器阵结构更为紧凑，并且可轻松实现不同规格电容器间的串并联输出。结合STM32单片微机控制器的应用，可实现电容器阵联结输出的自动化。

发明内容

本发明提出了一种用于现场电气检测的电容值可编程重定的电容器阵列，可实现多种规格多个电容器间的并联、串联、串并联混合输出，具有紧凑的电路结构与灵活多样的电容联结输出形式，结合STM32单片微机控制器可实现电容阵输出结构的自动配置。可应用于多种场景，例如变压器检测中用作功率因素补偿电容。电容器阵列电路结构图如图1所示。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种用于现场电气检测的可编程电容阵列，包括多个电容器，多个电容器构成层模块，层模块通过层间联结电路联结构建完整的电容器阵列。

进一步地，电容器阵列中的层模块分为顶层、中间层和底层，其中可以设置多个中间层用于构成具有多层层模块的电容器阵列。

进一步地，层模块中，n个电容器呈并列水平排布，相邻的电容器的同向端用邻接电路联结，形成一个串联电容器系列，n≥5，根据实际需要及电容器阵列的规模确定；

层模块上下各设置一条水平主电路；上水平主电路采用a个第一开关与电容器之间的邻接电路连接，a＝(n+1)/2，其中，第一个第一开关为两位置开关，其余为三位置开关，三位置开关的第三位置联结下水平主电路；下水平主电路采用a个第二开关与电容器邻接电路联结，第二开关均为两位置开关。

进一步地，层模块中，第一个第一开关一端连接上水平主电路，另一端连接第一个电容器一端，第一个电容器的另一端和第二个电容器之间的邻接电路通过第一个第二开关连接下水平主电路，第二个电容器和第三个电容器之间的邻接电路通过第二个第一开关连接上水平电路，以此类推，第N-1个电容器和第N个电容器一端之间的邻接电路通过第A个第一开关连接上水平主电路，第A个第二开关一端连接下水平主电路，另一端连接最后的第N个电容器的另一端；

对于中间层层模块，在上水平主电路和下水平主电路之间还通过开关电路进行短路联结。

进一步地，电容器阵列中的层间联结电路设置第一外部主电路和第二外部主电路；各个层模块中的上水平主电路均通过第三开关与与第一外部主电路联结，第三开关均为两位置开关；底层层模块中的下水平主电路通过两位置开关与第二外部主电路联结，其余层模块中的下水平主电路均通过三位置开关分别与下一层层模块中的上水平主电路以及第二外部主电路联结。

进一步地，层模块中，闭合第一个第一开关和第i个第二开关，可将2i-1个电容器串联接入电路，i∈[1,a]，闭合第一个第一开关，第j个第一开关的第三位置闭合，可将2j-2个电容器串联接入电路，j∈[2,a]；

闭合第一个第一开关、第一个第二开关和第二个第一开关，可将2个电容器并联接入电路，闭合第一个第一开关、第一个第二开关、第二个第一开关和第二个第二开关，可将3个电容器并联接入电路，以此类推，可实现任意数量的电容器并联接入电路；

结合层模块中串联接入的方式和并联接入的方式，通过闭合相应的第一开关和第二开关实现任意数量电容器串并联混合接入电路。

进一步地，各层模块之间，闭合顶层层模块连接的第三开关，闭合底层层模块与第二外部主电路联结的两位置开关，闭合顶层和中间层层模块连接的三位置开关中与下一层层模块中的上水平主电路连接的部分，可实现顶层、中间层、底层的层模块串联接入；

闭合所有层模块连接的第三开关，闭合底层层模块与第二外部主电路联结的两位置开关，闭合顶层和中间层层模块连接的三位置开关中与第二外部主电路连接的部分，可实现顶层、中间层、底层的层模块并联接入；

结合层模块之间串联接入的方式和并联接入的方式，通过闭合相应的开关实现三个以上任意数量层模块串并联混合接入电路。

进一步地，层模块采用的电容器均为同一规格。

进一步地，不同的层模块可为不同规格。

进一步地，可编程电容阵列中的所有开关可通过可控继电器开关与微控制器的接入实现自动化的电容阵输出控制。

相比与现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明基于电气设备检测需求设计可编程电容阵，相较于传统的电容阵具有更紧凑的电路结构，可更便捷的实现电容的串并联切换接入。

(2)通过可控继电器开关与微控制器的接入可实现自动化的电容阵输出控制。

附图说明

图1是本发明“现场电气检测用可编程电容阵列”的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的具体实施进行详细说明。

实施例：

一种用于现场电气检测的可编程电容阵列，如图1所示，包括多个电容器，多个电容器构成层模块，层模块通过层间联结电路联结构建完整的电容器阵列。

本实施例中，如图1所示，电容器阵列包括三层电容器层模块，分别为顶层K1、中间层K2和底层K3。

本实施例中，如图1所示，层模块中，7个电容器呈并列水平排布，相邻的电容器的同向端用邻接电路联结，形成一个串联电容器系列；

如图1所示，C1～C21均为电容器。

层模块上下各设置一条水平主电路；上水平主电路采用4个第一开关与电容器之间的邻接电路连接，下水平主电路采用4个第二开关与电容器邻接电路联结；其中，A

本实施例中，如图1所示，顶层层模块中，第一第一开关A

本实施例中，如图1所示，顶层层模块中，第一第一开关A

对于中间层层模块K2，在上水平主电路和下水平主电路之间还通过开关电路L2进行短路联结。

如图1所示，电容器阵列中的层间联结电路设置第一外部主电路和第二外部主电路；各个层模块中的上水平主电路均通过第三开关与与第一外部主电路联结，第三开关均为两位置开关，；底层层模块中的下水平主电路通过两位置开关K

本实施例中，顶层层模块中，闭合第一第一开关A

闭合第一第一开关A

结合层模块中串联接入的方式和并联接入的方式，通过闭合相应的第一开关和第二开关实现任意数量电容器串并联混合接入电路。

各层模块之间，闭合顶层层模块连接的第一第三开关K

闭合所有层模块连接的第三开关，包括第一第三开关K

结合层模块之间串联接入的方式和并联接入的方式，通过闭合相应的开关实现三个以上任意数量层模块串并联混合接入电路。

可编程电容阵列中的所有开关可通过可控继电器开关与微控制器的接入实现自动化的电容阵输出控制。