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，能量發射裝置和能量接受裝置是通過一個松耦合的變壓器來實現的。變壓器原邊和副邊之間有一個較大的氣隙，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數量級。采用互感模型分析可分離變壓器，利用互感來描述初、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，流過變壓器的電流近似線性變化。為了得到較高的功率傳輸比，降低由漏感所引起的開關管的高電壓應力，減小變壓器

圖1原副邊都不加補償的松耦合諧振變換器

對周圍環境的電磁輻射，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，針對松耦合變換器的原副邊的具體補償問題在國內外已經展開了廣泛深入的研究，文獻^[2]對原邊串聯副邊并聯補償的頻率分叉現象作了詳細研究，但是到目前為止還沒有專門的文獻對補償后的傳輸特性，即輸出電壓隨著頻率、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，用原邊串聯補償的拓撲來降低功率器件的電壓應力，重點研究了副邊是串聯補償的傳輸特性,并對原邊副邊為串聯補償時的頻率分叉現象也進行了詳細的分析。最后分別對變負載和改變補償電容進行了試驗對比分析，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，開關網絡的橋臂中點電壓可以用正弦

圖2 原副邊均為串聯補償的諧振變換器

圖3等效電路