松耦合全橋諧振變換器的傳輸特性研究

1前言：

在非接觸式感應電能傳輸系統中，能量發(fā)射裝置和能量接受裝置是通過(guò)一個(gè)松耦合的變壓器來(lái)實(shí)現的。變壓器原邊和副邊之間有一個(gè)較大的氣隙，變壓器的耦合系數很低，漏感很大，一般情況下，漏感和勵磁電感處在同一個(gè)數量級。采用互感模型分析可分離變壓器，利用互感來(lái)描述初、次極的耦合能力，這種模型能很好的指導非接觸式能量傳輸系統的設計。

由于漏感較大，它不僅影響能量傳輸的功率和效率，而且大幅度加大功率器件的電壓和電流應力。圖1為初級次級都不加補償的松耦合諧振變換器，流過(guò)變壓器的電流近似線(xiàn)性變化。為了得到較高的功率傳輸比，降低由漏感所引起的開(kāi)關(guān)管的高電壓應力，減小變壓器

圖1原副邊都不加補償的松耦合諧振變換器

對周?chē)h(huán)境的電磁輻射，必須在松耦合變壓器原副邊加入適當的補償電路，這樣，不僅能使電路中的電流盡量正弦化，減小了輻射，而且也有效利用了電路中的寄生參數，減小了寄生參數對電路的影響^[1]。

近年來(lái)，針對松耦合變換器的原副邊的具體補償問(wèn)題在國內外已經(jīng)展開(kāi)了廣泛深入的研究，文獻^[2]對原邊串聯(lián)副邊并聯(lián)補償的頻率分叉現象作了詳細研究，但是到目前為止還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的文獻對補償后的傳輸特性，即輸出電壓隨著(zhù)頻率、補償電容和負載電阻的變化給予深入的研究，本文就這方面給予比較詳細的研究。

本文以基于松耦合變壓器的全橋諧振變換器為例，用原邊串聯(lián)補償的拓撲來(lái)降低功率器件的電壓應力，重點(diǎn)研究了副邊是串聯(lián)補償的傳輸特性,并對原邊副邊為串聯(lián)補償時(shí)的頻率分叉現象也進(jìn)行了詳細的分析。最后分別對變負載和改變補償電容進(jìn)行了試驗對比分析，從而驗證了文中理論分析的正確性。

2基于松耦合變壓器的全橋諧振變換器的理論分析

在仿真計算中，變壓器的參數不變，取，，，只討論負載電阻和補償電容變化對輸出的影響。

對于圖2所示全橋諧振變換器，在雙極性控制方式下，如果只考慮基波的作用，忽略高次諧波，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )的橋臂中點(diǎn)電壓可以用正弦

圖2 原副邊均為串聯(lián)補償的諧振變換器

圖3等效電路