松耦合全橋諧振變換器的傳輸特性分析研究

圖6為負載不同時(shí)阻抗角和輸出電壓變化的matlab仿真圖，由圖可見(jiàn)，在負載不變的情況下，隨著(zhù)頻率的變化，輸出電壓有兩個(gè)極值點(diǎn)。輸出電壓的極值是在高諧振頻率和低諧振頻率點(diǎn)取得的，在中間的諧振點(diǎn)，輸出電壓較低，相應的輸出功率就較小。該規律可以用反應阻抗的概念來(lái)解釋。由式(6)，的實(shí)部就是就是副邊阻抗反映到原邊阻抗的實(shí)部，所取得的功率即是副邊負載所取得的功率[2]。

圖7反映阻抗實(shí)部和阻抗角變化圖

圖7為，，負載為原邊阻抗角和副邊反映阻抗實(shí)部隨著(zhù)頻率變化圖。由圖可見(jiàn)，在高諧振點(diǎn)和低諧振點(diǎn)，反映阻抗實(shí)部比較小，相應的得到了較大的輸出功率，而在中間的諧振點(diǎn)，反映阻抗實(shí)部達到了最大值，故輸出功率較小。

由圖6還可以得出，當原副邊補償電容不變，負載電阻在一定范圍內變化時(shí)，諧振頻率基本不變。

在上面的計算仿真中，沒(méi)有考慮電路的損耗。圖8為，，負載分別為、、，考慮原副邊損

圖8考慮損耗時(shí)輸出

耗時(shí)的輸出電壓變化情況。在考慮原副邊損耗時(shí)，輸出電壓有了較大幅度的變化。負載電阻值越大，輸出電壓越高。

4發(fā)生頻率分叉現象時(shí)工作頻率的選取

圖9和圖10分別是和改變時(shí)的阻抗角和輸出電壓隨開(kāi)關(guān)頻率變化圖。綜合圖6、9、10，可以看出，雖然低諧振點(diǎn)和高諧振點(diǎn)都可能得到較大的功率輸出，但在低諧振點(diǎn)附近，輸出電壓隨著(zhù)頻率變化的曲線(xiàn)非常陡，說(shuō)明輸出電壓對頻率的變化非常敏感。頻率稍微偏離低諧振點(diǎn)，輸出電壓就會(huì )變化很多。

圖9 Cp不同時(shí)電壓和阻抗角變化圖

圖10 Cs不同時(shí)的電壓和阻抗角變化圖

在低諧振頻率點(diǎn)附近的最高輸出電壓還隨著(zhù)補償電容和的變化而變化，而且變化的幅度很大，說(shuō)明了輸出功率也有大幅度的變化。而高諧振點(diǎn)附近，輸出的最高電壓變化幅度很小，可以得到比較穩定的功率輸出。

此外，低諧振點(diǎn)的頻率較小，如果需副邊輸出相同的功率，工作于低諧振點(diǎn)時(shí)的開(kāi)關(guān)器件的電流應力比高諧振點(diǎn)大，這在大功率應用中，導通損耗將增加很多。

綜上所述，在本文的實(shí)驗中，所選取的工作頻率在高諧振點(diǎn)附近。

當原邊補償電容或者副邊補償電容增加時(shí)，由圖9和圖10可知電路的諧振頻率將減小。在實(shí)際應用中，如果采用頻率跟蹤的控制方法，只要選取合適的補償電容，使電路的高諧振點(diǎn)頻率與其他兩個(gè)諧振點(diǎn)頻率相差比較大，遠離其他兩個(gè)諧振點(diǎn)，就能使頻率跟蹤電路易于工作在高諧振點(diǎn)附近，得到較大的功率輸出。當原副邊為串聯(lián)補償的松耦合變換器補償電容在一定范圍內變化時(shí)，如果采用頻率跟蹤的控制方式，就能使負載得到最大功率的輸出。這時(shí)，在副邊功率相同的情況下，原邊所需的視在功率最小，系統效率最高。

5實(shí)驗驗證

為了驗證文中理論分析，針對于原副邊邊均為串聯(lián)補償的變換器，設計制作了一臺松耦合全橋變換器的原理樣機。松耦合變壓器采用UF100B的U型磁芯，原副邊繞組匝數為20匝，每個(gè)磁芯的兩個(gè)芯柱各繞10匝，以盡量提高耦合系數，氣隙。參數：， ， ，， 圖8為，，負載分別為、時(shí)的輸出與頻率之間的關(guān)系圖。由圖11可見(jiàn)，在開(kāi)關(guān)頻率為的時(shí)候，兩種負載下輸出電壓都達到最大值，說(shuō)明此時(shí)電路基本處于諧振頻率狀態(tài)。這也驗證了負載在一定范圍內變化時(shí)諧振頻率基本不變。而且，輸出電壓