9.4　样机设计与实验结果

系统样机的三维结构如图9.9所示。针对变换器部分为了满足本应用背景对解除保险后充电时间的要求,利用前面的分析结论调整逆变驱动电路的参数,使实验中压电变压器的输出功率为1.5 W。此时对应的电路主要参数选择为:电感L R为68μH,压电变压器输入并联电容C p为20 n F,占空比D调至0.45。电路其余参数参见实验样机参数。实验对0.15μF的高压电容进行充电,充电电压区间设置为2.5～2.7 k V。

图9.9　系统样机三维结构图

图9.10所示为逆变电路参数调整后的开关驱动信号和变压器输入电压波形。从图9.10可以看出逆变电路参数调整后开关仍工作于零电压开关状态,调整后压电变压器的输入电压最大值约为100 V,与式(5.11)计算结果一致。

图9.10　开关驱动信号和变压器输入电压波形

图9.11所示为负载电容为0.15μF的充电电压波形,图形显示,充电电压达到2.5 k V时所用时间为298 ms,能满足系统解除保险时间不大于600 ms的要求,而较大的裕量也能使系统在低温情况下达到工程要求。若需要更短的充电时间,可以采用并联压电变压器的方式提高输出功率。此外,在系统体积允许的情况下,可以采用自适应频率跟踪控制模式来保证不同温度下输出性能的一致性。

图9.11　负载电容为0.15μF的充电电压波形