径向振动模式压电变压器的等效电路模型与应用

论文摘要

相对于传统的电磁变压器,压电变压器具有体积小、质量轻、不易燃、无电磁干扰等特点,较好的解决了电磁式变压器体积大、电磁污染严重的缺点,在诸多领域中呈现出很好的应用前景。等效电路模型在设计压电变压器的过程中起着重要的作用,但是,关于径向振动模式压电变压器的等效电路模型的研究比较少,而且缺乏系统性。针对这个问题,本文研究了径向振动模式压电变压器的特性和模型,从压电方程和波动方程出发,详细的推导了它的等效电路模型和模型中的等效参数。实验结果表明测量得到的等效电路参数与通过文中推导的公式计算的参数之间的偏差在可接受的范围之内。本文还提出了一种与具体应用要求相匹配的压电变压器的设计方法。该步骤包括制作压电变压器材料的选择、压电变压器几何尺寸以及层数的确定。基于这个流程所设计出的径向振动模式压电变压器已制备完成。测试了压电变压器的性能,包括升压比的负载特性、频率特性、效率特性等。将设计完成的压电变压器应用在12V、20W的AC-DC转换器中。设计了相应的电路,做出印刷电路板并且进行了调试,结果表明使用压电变压器的转换器能够达到预期要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 压电变压器的发展历程
• 1.4 国内外发展概况及存在的问题
• 1.4.1 国内发展概况
• 1.4.2 国外发展概况
• 1.4.3 存在的问题及对策
• 1.5 课题主要研究内容
• 第2章 压电变压器理论
• 2.1 压电变压器的工作原理
• 2.2 压电变压器的主要结构类型
• 2.2.1 罗森型压电变压器
• 2.2.2 径向振动模式压电变压器
• 2.2.3 厚度振模式压电变压器
• 2.2.4 剪切振模式压电变压器
• 2.2.5 四种类型的比较
• 2.3 压电变压器的等效电路模型
• 2.4 压电变压器的控制方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 径向振动压电变压器等效电路模型
• 3.1 径向振动模式压电变压器
• 3.2 径向振动模式压电变压器等效电路模型的推导
• 3.2.1 单层结构
• 3.2.2 多层结构
• 3.3 通过实验对模型进行评估
• 3.3.1 Y 参数等效电路模型
• 3.3.2 等效电路参数测量步骤
• 3.4 实验数据与理论计算值比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 径向振动模式压电变压器的设计
• 4.1 径向振动压电变压器性能分析
• 4.1.1 已知频率下的最佳负载
• 4.1.2 已知负载下的谐振频率
• 4.1.3 谐振频率处的电压增益、输出功率和效率
• 4.2 压电变压器的设计要求及设计步骤
• 4.2.1 压电变压器的设计要求
• 4.2.2 压电变压器的设计步骤
• 4.3 压电变压器的性能测试
• 4.3.1 频率特性
• 4.3.2 负载特性
• 4.3.3 效率特性
• 4.3.4 阻抗特性
• 4.4 本章小结
• 第5章 AC-DC 转换器电路设计
• 5.1 PT 在AC-DC 转换器上的应用
• 5.2 AC-DC 转换器电路设计
• 5.3 测试波形及实验结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢