【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电圆盘装置，特别涉及基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法。
技术介绍
1、反激式变换器是一种常用的开关电源拓扑，具有体积小、效率高的特点。然而，其开关频率和功率密度的不断提高，带来的电磁干扰也更加地严重。针对电磁干扰问题，国内外研究人员采取了多种方法进行抑制，其中主要措施为采用滤波器来衰减高频噪声，如在输入端和输出端添加滤波电容和扼流圈。y电容为共模emi干扰传导至大地提供低阻抗路径，但由于安全因素的考虑，其容量受到最大漏地电流的限制，因此，y电容的滤波性能是有限的。扼流圈必须采用粗线绕制，该限制在导致扼流圈体积增大和效率下降的同时也造成了利用扼流圈去抑制特定干扰时相对更高的功率密度成本。压电材料在其谐振频率下可以产生一个低阻抗的传播路径，在谐振频率外阻抗特性又与电容相似，因此可替代滤波y电容使用，优化滤波器尺寸，降低变换器成本与功率损耗，提高变换器的功率密度。基于压电材料的上述特性，可以利用压电材料进行有效的开关电源电磁干扰抑制。所以，精确而又易于实现的压电圆盘厚度谐振设计方法在抑制开关电源电磁干扰具有重大意义。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术目的是提供基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法。
2、技术方案：本专利技术的一种基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，包括：
3、构建压电圆盘厚度振动模式下的等效电路模型；
4、基于等效电路模型与de算法拟合求解确定尺寸的压电圆盘等效电路参数；
6、基于确定系数的关系方程计算压电圆盘厚度。
7、进一步，构建的等效电路模型表达式为：
8、
9、式中，yt为压电圆盘厚度谐振处导纳，j为虚数单位，i表示第i个压电圆盘等效电路参数，ct表示压电圆片厚度谐振处等效电容，ω为角频率，cti、lti、rti为压电圆盘等效电路参数，分别表示压电圆盘等效电容、电感及电阻。
10、进一步，基于等效电路模型与de算法拟合求解确定尺寸的压电圆盘等效电路参数包括：
11、将等效电路模型yt作为待提取的电路rlc参数的原始函数，测量获得的导纳数据ym(f)为样本，将de算法应用于rlc参数提取，优化准则函数由系统模型残差最小平方和建立，如下：
12、
13、式中，ym(fi)为测量获得的导纳幅值，yt(fi)是等效电路的导纳幅值计算值，n表示并联电容的数量；
14、当变量q为最小值时，对应的rlc参数即为最优参数，通过de算法求解出压电圆盘等效电路对应的ct、cti、lti、rti最优解。
15、进一步，在压电圆盘厚度振动模式下，构建的压电圆盘等效电路参数与压电圆盘尺寸关系方程如下：
16、
17、其中，为恒定变力下的介电常数分量，h为反谐振的次数，a、c为压电圆盘的尺寸参数，2c为厚度，2a为直径，kt为机电耦合系数，为柔性系数，ρ为材料密度。
18、有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
19、本专利技术设计了一种基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，只需要某一尺寸压电圆盘厚度谐振处的导纳特性曲线，就可以实现其等效电路建模；相较于现有方法，易于实现且准确度较高，通过本专利技术能够方便快速准确地预测该压电陶瓷其他尺寸厚度谐振处的导纳特性曲线。
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1.基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，其特征在于，构建的等效电路模型表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，其特征在于，基于等效电路模型与DE算法拟合求解确定尺寸的压电圆盘等效电路参数包括：
4.根据权利要求3所述的基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，其特征在于，在压电圆盘厚度振动模式下，构建的压电圆盘等效电路参数与压电圆盘尺寸关系方程如下：
【技术特征摘要】
1.基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法，其特征在于，构建的等效电路模型表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于尺寸调整的压电圆盘厚度谐振设计方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：周孟夏，张家鈺，刘健犇，颜伟，刘艳，李妮，倪园，赵军，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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