[发明专利]压电变压器并联和并串联联接的电气特性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电子变压器领域，涉及到压电变压器的联接及电气特性分析方法，特别是压电变压器采用并-并联和并-串联联接电气特性的分析方法。

背景技术

近年来压电变压器(Piezoelectric transformer，简称PT)作为一种新型电子器件是材料领域和信息领域的研究热点之一，如采用超薄压电变压器制成的逆变电源，具有体积小、超薄、转换效率高、温升小、无电磁干扰等杰出优点，在笔记本电脑、LCD显示屏等背光电源及家用电器及仪器仪表等领域有广泛的应用前景。但随着信息产业的高速发展，液晶屏幕越来越大，功率需求也越来越高，低输出功率正成为压电变压器发展的最大障碍。目前提高输出功率的主要途径是：①采用多层压电变压器；②改进压电变压器的结构和振型模式；③将多个压电变压器作串并联联接。但是前两种方法存在如下不足：第一，多层压电变压器制造技术非常复杂、批量生产一致性差、成本很高；各个厂家的多层压电变压器差异很大，不能互换，控制回路结构、工作原理也不相同，这些都妨碍了多层压电变压器的进一步推广应用。第二，改进压电变压器的结构和振型模式，如中国电子科技集团公司第二十六研究所2005年公开了一种压电元件为扇形结构的压电变压器，是一种径向振动与厚度收缩振动相结合的混合振动模式，其工作频率很高，多用于高频开关电源中，而电压增益不及Rosen型变压器，因此较难应用于高压领域。

压电变压器串并联联接是将多个压电变压器串并联组合，从而灵活地得到所需的较高功率和电压增益。通常压电变压器串并联接有并-并、并-串、串-并和串-串四种方式，本发明通过具体分析证明了只有并-并和并-串联接能够提高输出功率和电压增益。关于串并联接的特性分析，目前文献中只有关于Rosen型压电变压器的并-并联接的分析方法，并未见其它联接方式的分析报道。

发明内容

本发明的目的是为了提高压电变压器输出功率和电压增益，采用并-并和并-串两种联接方式；应用基于双口网络导纳矩阵Y的电气特性分析方法，解决了由于压电变压器种类、结构和振型的多样性所采用分析方法的局限性。

本发明采用的技术方案一种压电变压器并联和并串联联接的电气特性分析方法，采用压电变压器经典集总参数等效电路模型，由导纳矩阵Y表示联接后压电变压器的电压增益、输出功率和传输效率电气特性与压电变压器联接个数n之间的关系；当n个参数相同的压电变压器采用并-并联接时，是指n个压电变压器的n个输入端口并行联接、n个输出端口也并行联接；当n个压电变压器采用并-串联接时，是指n个压电变压器的n个输入端口并行联联、n个输出端口采用串行联接方式；采用如下步骤分析压电变压器两种联接后的电压增益、输出功率和传输效率电气特性：

(1)先由单片压电变压器的等效电路模型求出导纳矩阵Y，并用导纳矩阵Y计算压电变压器电压增益、输出功率和传输效率电气特性；导纳矩阵的四个元素y₁₁、y₁₂、y₂₁、y₂₂由下式求出：

y₁₁＝jωC_in+Y_m，y12=y21=-1NYm,]]>