6.3　实验与测量结果

为了验证方案的可行性,研制了一台实验样机,主电路的参数与量子控制模式的样机一致,采样电路和锁相环的控制电路参数见上文,实现控制功能的专用集成电路采用可编程逻辑器件,根据电子安全系统的设计原则,系统的启动信号需由可编程逻辑器件给出,系统不能具有自激功能。所以这里设置样机在充电开始前10 ms采用固定频率,以后工作于自适应频率跟踪模式。该模式下的方波信号采用固定导通时间取T on=2.5μs输出。

由文献[91,101]给出的压电变压器的温度特性可知,变压器在0℃到高温60℃之间,其频率特性变化很小;在0℃以下,频率特性变化较大。按照电子安全系统一般情况下的环境温度工作要求,本书则通过低温-20℃与低温-40℃条件下的两种控制模式的升压曲线对比,来验证自适应频率跟踪控制系统方案的有效性。

实验结果的主要波形如图6.9所示,其中图6.9(a)和图6.9(b)为低温-20℃时,量子控制模式和频率跟踪模式变换器的升压曲线。图6.9(c)和图6.9(d)为低温-40℃时,量子控制模式和频率跟踪模式变换器的升压曲线。如图6.9(a)和图6.9(c)显示,温度降低会增加量子型控制模式的变换器升压时间。温度越低,增加的时间越长,-40℃环境下充电曲线显示,系统已不能实现恒流充电,主要原因是变压器的低温频率特性破坏了原有恒流充电的条件,同时也影响了变换器的传输功率。图6.9(b)和图6.9(d)显示,利用频率跟踪模式可以克服量子控制模式的缺点,在低温环境下输出性能基本一致,实验结果验证了自适应频率跟踪控制方案的有效性。

图6.9　低温环境充电实验波形