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PT谐振变换器的建模与仿真

李卓  
【摘要】: 压电陶瓷变压器(简写为PT)是一种依靠机械振动来进行能量传输的功率器件,具有体积小、升压比高、电磁污染小、制作成本低和便于批量生产等诸多优点,具有很好的发展前景,已被广泛运用于各种荧光管的电子镇流器和小型AC—DC与DC-DC变换器等各类电子仪器设备中。因此,近年来许多学者和工程师开始致力于对PT谐振变换器的研究和开发。基于上述工程背景,本课题建立了PT谐振变换器的小信号模型,并设计了变换器的补偿网络。 PT谐振变换器的电气特性类似于LCC谐振槽路,而LCC谐振槽路主要由电感和电容组成,所以在一个或几个开关周期内,各元器件的电压和电流均为正弦信号。为此可以运用调频信号的近似表达法,在小调制指数的工况下,把调频信号转化为调幅信号。基于LCC谐振变换器稳态模型,为LCC谐振变换器建立从控制到输出的小信号模型。 针对LCC谐振变换器的小信号模型传递函数的相频特性存在较大相位滞后这种特殊情况,论文中利用了带阻滤波器能够提供180°的超前相位的特性,同时配合超前滞后补偿环节,提出了一种新的谐振变换器的补偿网络设计方法,并且应用MATLAB绘制出了系统经补偿后的开环传递函数的波特图,以此来检验此方法的可行性。最后运用PSpice对电路进行了仿真分析,分别给出了开环仿真与闭环仿真输出电压的波形图,从闭环瞬态仿真结果可以得知,系统在负载突变以及输入电压波动这两种外界因素干扰的情况下,输出电压仍能保持恒定,系统具有良好的稳定性能,从而进一步验证了设计方案的正确性。


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