[發明專利]壓電變壓器并聯和并串聯聯接的電氣特性分析方法

無效

• 申請號: 200710012231.4
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101135707A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 白鳳仙;董維杰;肖磊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00;G01R21/00;H01L41/107
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 關慧貞

1.一種壓電變壓器并聯和并串聯聯接的電氣特性分析方法，其特征是：采用壓電變壓器經典集總參數等效電路模型，由導納矩陣Y表示聯接后壓電變壓器的電壓增益、輸出功率和傳輸效率電氣特性與壓電變壓器聯接個數n之間的關系；當n個參數相同的壓電變壓器采用并-并聯接時，是指n個壓電變壓器的n個輸入端口并行聯接、n個輸出端口也并行聯接；當n個壓電變壓器采用并-串聯接時，是指n個壓電變壓器的n個輸入端口并行聯聯、n個輸出端口采用串行聯接方式；采用如下步驟分析壓電變壓器兩種聯接后的電壓增益、輸出功率和傳輸效率電氣特性：

(1)先由單片壓電變壓器的等效電路模型求出導納矩陣Y，并用導納矩陣Y計算壓電變壓器電壓增益、輸出功率和傳輸效率電氣特性；導納矩陣Y=y11y12y21y22]]>的四個元素y₁₁、y₁₂、y₂₁、y₂₂由下式求出：

y₁₁＝jωC_in+Y_m，y12=y21=-1NYm,]]>

y22=jωCO+1N2Ym,]]>Ym=1R+jωL-j1ωC,]]>ω＝2πf

電壓增益K_u為：Ku=U2U1=|y21||YL+y22|,]]>取輸入電壓U₁＝1V，則歸一化的輸出功率P_out為：Pout=Ku2RL=Ku2Re[YL],]]>輸入導納Y_in為：Yin=I·1U·1=y11+y12y21YL+y22,]]>其歸一化的輸入功率P_in為：Pin=U12Re[Yin]=Re[Yin],]]>其傳輸效率η為：

?=PoutPin=Ku2Re[YL]Re[Yin].]]>

(2)當n個壓電變壓器采用并-并聯聯接時，導納矩陣Y為各單片壓電變壓器的導納矩陣Y之和，即Y＝Y₁+Y₂+....Y_n，Y=ny11ny12ny21ny22=yBB11yBB12yBB21yBB22,]]>將導納矩陣Y中的四個元素y_BB¹¹、y_BB¹²、y_BB²¹、y_BB²²分別代入步驟(1中即可求得n個壓電變壓器并聯的壓電變壓器電壓增益、輸出功率和傳輸效率電氣特性；

(3)當n個壓電變壓器采用并-串聯聯接時，其逆混合矩陣G_BC為單個壓電變壓器逆混合矩陣G的n倍，即

GBC=ng11ng12ng21ng22=nΔyy22ny12y22-ny21y22n1y22=gBB11gBC12gBC21gBC22,]]>

其中，Δy＝y₁₁y₂₂-y₁₂y₂₁，再將并-串聯接的逆混合矩陣G_BC轉化為導納矩陣Y_BC，即：

YBC=ΔgBCgBC22gBC12gBC22-gBC21gBC221gBC22=ny11y12y211ny22=yBC11yBC12yBC21yBC22]]>

其中，ΔgBC=gBC11gBC22-gBC12gBC21,]]>

上述公式中，g_BC¹¹、g_BC¹²、g_BC²¹、g_BC²²為G_BC的四個元素，將導納矩陣Y_BC中的四個元素y_BC¹¹、y_BC¹²、y_BC²¹、y_BC²²分別代入步驟(1)中，即可求得n個壓電變壓器并-串聯接的壓電變壓器電壓增益、輸出功率和傳輸效率電氣特性。