松耦合全橋諧振變換器的傳輸特性分析研究

圖6為負載不同時阻抗角和輸出電壓變化的matlab仿真圖，由圖可見，在負載不變的情況下，隨著頻率的變化，輸出電壓有兩個極值點。輸出電壓的極值是在高諧振頻率和低諧振頻率點取得的，在中間的諧振點，輸出電壓較低，相應的輸出功率就較小。該規(guī)律可以用反應阻抗的概念來解釋。由式(6)，的實部就是就是副邊阻抗反映到原邊阻抗的實部，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部隨著頻率變化圖。由圖可見，在高諧振點和低諧振點，反映阻抗實部比較小，相應的得到了較大的輸出功率，而在中間的諧振點，反映阻抗實部達到了最大值，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，諧振頻率基本不變。

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

圖8考慮損耗時輸出

耗時的輸出電壓變化情況。在考慮原副邊損耗時，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)生頻率分叉現象時工作頻率的選取

圖9和圖10分別是和改變時的阻抗角和輸出電壓隨開關頻率變化圖。綜合圖6、9、10，可以看出，雖然低諧振點和高諧振點都可能得到較大的功率輸出，但在低諧振點附近，輸出電壓隨著頻率變化的曲線非常陡，說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，輸出電壓就會變化很多。

圖9 Cp不同時電壓和阻抗角變化圖

圖10 Cs不同時的電壓和阻抗角變化圖

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

此外，低諧振點的頻率較小，如果需副邊輸出相同的功率，工作于低諧振點時的開關器件的電流應力比高諧振點大，這在大功率應用中，導通損耗將增加很多。

綜上所述，在本文的實驗中，所選取的工作頻率在高諧振點附近。

當原邊補償電容或者副邊補償電容增加時，由圖9和圖10可知電路的諧振頻率將減小。在實際應用中，如果采用頻率跟蹤的控制方法，只要選取合適的補償電容，使電路的高諧振點頻率與其他兩個諧振點頻率相差比較大，遠離其他兩個諧振點，就能使頻率跟蹤電路易于工作在高諧振點附近，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，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，在副邊功率相同的情況下，原邊所需的視在功率最小，系統(tǒng)效率最高。

5實驗驗證

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，每個磁芯的兩個芯柱各繞10匝，以盡量提高耦合系數，氣隙。參數：， ， ，， 圖8為，，負載分別為、時的輸出與頻率之間的關系圖。由圖11可見，在開關頻率為的時候，兩種負載下輸出電壓都達到最大值，說明此時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諧振頻率基本不變。而且，輸出電壓