基于双口网络参数的压电变压器联接输出特性分析

【作者】 董维杰； 白凤仙； 肖磊；

【机构】 大连理工大学电子与信息工程学院；

【摘要】 随着信息处理和通讯设备日益小型化、轻型化,对电源设备小型化的需求越来越高,压电变压器(Piezoelectric Transformer,PT)实现了电子元器件行业所关注的变压器片式薄型化,越来越受到业界的关注。压电变压器是继电磁变压器、脉冲式变压器后的第三代变压器,具有能量密度高(>30W/cm3)、无绕组、不引起电磁干扰、片式化、体积小等优点。大屏幕液晶等应用场合要求高压、大功率,这与目前商用压电变压器输出高压小功率(<几瓦)成为矛盾;即使低压应用场合同样存在功率扩展、电压扩展问题,以便灵活方便地适应不同的应用需求。要获得所需要的功率,若干压电变压器串、并联是必须的。压电变压器的机电模型是含理想变压器的双口网络,有四种可能的联接方式,即并联输入-并联输出;串联输入-串联输出;串联输入-并联输出;并联输入-串联输出。采用PSPICE软件仿真受原副边共地要求,无法分析后面三种联接情况。本文介绍了用双口网络的Y参数矩阵求解压电变压器的升压比、输出功率及效率的方法,用导纳矩阵参数Y分析了2个以上压电变压器并-并联后升压比、功率和效率的频率特性及负载特性。对于串-并、并-串联接和串-串联接压电变压器,分别采用混合参数矩阵G、H和阻抗参数矩阵Z得到联接后的矩阵参数,最终全部转化成Y参数矩阵,进而分析联接后升压比、功率和效率的改变。采用双口网络参数的好处是可以从理论上预测压电变压器四种联接后的矩阵参数,利用MATLAB容易分析计算联接后的输出特性。文中给出了并-并联接压电变压器的实验测量结果,总结了要提高压电变压器的升压比和输出功率适合采用的串并联联接方式和负载匹配问题。更多还原