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研究生:陳俊宏
研究生(外文):Jun-Hong Chen
論文名稱:應用壓電變壓器之電源轉換器並聯技術研究
論文名稱(外文):Study of Paralleling Techniques for PT-Based Power Converter
指導教授:李嘉猷
指導教授(外文):Jia-You Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電機工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:壓電變壓器並聯技術脈波寬度與脈波頻率交互調變
外文關鍵詞:paralleling techniquespiezoelectric transformerPWM/PFM
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  本論文旨在利用壓電變壓器並聯操作,以達到輸出功率疊加之目的,用來解決單片操作應用場合功率不足的問題。依據壓電片的特性差異來決定採用的並聯策略,兩種並聯架構被導入使用,直接並聯架構適用於特性相近的壓電變壓器使用,而間接並聯架構,排除壓電變壓器諧振頻率的因素,可用於特性差異較大的場合。在控制器的建構上,這裡提出一套脈波寬度與脈波頻率交互調變的控制方法,其可以有效的因應較大線電壓與負載的變動,同時為了決定控制器調整範圍,可控區間的設計流程亦被提出,用以求出操作頻率區間與負載範圍,最後再利用微控制器PIC16F73,完成直接並聯系統與間接並聯系統的建構,在單獨操作具有22.5W輸出的壓電片上,透過兩種並聯架構的設計,均可達到45W左右的疊加功率輸出。
  This thesis presents the paralleling techniques of piezoelectric transformers that want to improve power capability for solving insufficient power output where the single piezoelectric transformer operates. Two kinds of parallel architectures are adopted here. The direct paralleling architecture is suitable for those piezoelectric transformers with small characteristic deviation. The indirect paralleling architecture that is not affected by resonant frequency can allow some characteristic variation on piezoelectric transformers. The pulse width modulation and pulse frequency modulation alternate control that have good voltage regulation for both line and load variation is proposed. To find an adjustable range, a designing procedure with controllable zone is also presented so that the operational frequency and loading range can be decided. Finally, both paralleling architectures are implemented by microcontroller, PIC16F73. Each piezoelectric transformer can provide about 22.5W and the total power is almost 45W.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
符號表 XV
第一章 緒論 1
1-1 背景 1
1-2 研究並聯動機 2
1-2-1 高效率 2
1-2-2 高瓦特數 3
1-3 研究方法 4
1-4 論文大綱 7
第二章 PT自動量測與差異性分析 8
2-1 前言 8
2-2 PT等效電路模型的量測 8
2-2-1輸出端短路測試 9
2-2-2輸入端短路測試 9
2-3 PT自動量測系統建立 11
2-3-1 IEEE 488.2儀表介面 11
2-3-2 可程式化儀器的標準命令(SCPI) 13
2-3-3 程式流程 14
2-3-4 量測系統的建構 16
2-3-5 自動量測系統架構 16
2-3-6 實驗結果 18
2-4 差異性分析 19
2-5 高低壓操作特性的比較 27
第三章 電路架構模型建立與可控區間設計 30
3-1 前言 30
3-2 電路架構模型建立 30
3-2-1 半橋切換電路 30
3-2-2 電流倍增電路 37
3-2-3 並聯PT模型的建立與分析 38
3-2-4 串聯電感 的選擇 43
3-3 可控區間的設計 44
3-3-1 設計流程 45
3-3-2 設計實例 46
3-3-2-1 輸入電壓上界的可調範圍 47
3-3-2-2 輸入電壓下界的可調範圍 48
3-4 PWM/PFM交互調變的限制條件 49
3-5 微控制器PIC16F73 53
3-5-1 A/D轉換器 53
3-5-2 PWM模組 55
3-5-3 Timer 2的規畫 56
第4章 直接並聯與間接並聯系統架構 59
4-1 前言 59
4-2 直接並聯系統 59
4-2-1 直接並聯系統架構 59
4-2-2 PWM/PFM交互調變時序 60
4-2-3 程式流程 61
4-2-4 電壓偵測電路 63
4-2-5 直接並聯架構的完整電路 64
4-2-6 直接並聯操作的輸出特性 65
4-3 單片與雙片操作的差異 67
4-4 間接並聯系統 69
4-4-1 壓降控制 70
4-4-2 間接並聯系統方塊 72
4-4-3 加入壓降控制的時序 73
4-4-4 程式流程 74
4-4-5 電流偵測電路 75
4-4-6 間接並聯架構的完整電路 77
4-4-7 輸出電壓與電流的關係 78

第五章 實驗結果 79
5-1 前言 79
5-2 直接並聯電路設計規格 79
5-3 直接並聯電路實驗結果 80
5-4 間接並聯電路設計規格 85
5-5 間接並聯電路實驗結果 86
第六章 結論與未來研究方向 91
6-1 結論 91
6-2 未來研究方向 92
參考文獻 93
附錄A 轉換器實體照片 97
自傳 98
著作權聲明 99
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