[发明专利]高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置、方法及供电电路

权利要求书

1.一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，包括：

阻抗匹配网络，其与射频能量接收天线连接；

控制模块，其用于采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数并传送至锁存模块；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；所述步长的求解中添加迭代次数参数；所述目标函数为：其中ξ₁、ξ₂、ξ₃为权重因子，Z_m为负载阻抗，R₀为输入阻抗，V为寄生模型的寄生电导端电压，g为寄生模型的寄生电导，I_L为寄生模型的寄生电阻上流过的电流，r_L为寄生模型的寄生电阻，Γ为反射系数；该目标函数综合考虑了负载阻抗、网络中的功率损耗、阻抗匹配网络的反射系数因素，使目标函数更贴近实际工作状态，并依据迭代次数动态分配权重因子，使得目标函数随着迭代次数的增加逐渐逼近最优值；

锁存模块，其用于锁存控制模块输出的阻抗匹配网络最优参数，并发送至阻抗匹配网络，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。

2.如权利要求1所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，所述高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，还包括：

并行采样模块，其用于并行采样阻抗匹配网络输出的电压和电流，得到离散电压信号和离散电流信号并传送至控制模块，由控制模块计算得到负载阻抗值。

3.如权利要求2所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，所述并行采样模块包括电压电流取样电路、混频滤波电路和电压电流采样电路；电压电流取样电路用于对阻抗匹配网络输出的电压和电流并行取样；混频滤波电路用于对取样的电压和电流分别滤波和混频处理；电压电流采样电路用于对混频和滤波后电压和电流信号采样，得到离散电压信号和离散电流信号。

4.如权利要求2所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，在所述控制模块中，计算负载阻抗值的过程为：

对离散电压信号和离散电流信号做快速傅里叶变换，求得电压和电流的最大频谱和幅值，根据最大频谱计算出相应的相位角，计算出负载阻抗的准确值。

5.如权利要求1所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，阻抗匹配网络采用π型网络。

6.如权利要求1所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，所述高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置还包括：

电源模块，其用于为控制模块提供电能，当自动阻抗匹配完毕之后，接收控制模块发送的结束信号，停止为控制模块供电。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：

采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；步长的求解中添加迭代次数参数；

所述目标函数为：其中ξ₁、ξ₂、ξ₃为权重因子，Z_m为负载阻抗，R₀为输入阻抗，V为寄生模型的寄生电导端电压，g为寄生模型的寄生电导，I_L为寄生模型的寄生电阻上流过的电流，r_L为寄生模型的寄生电阻，Γ为反射系数；该目标函数综合考虑了负载阻抗、网络中的功率损耗、阻抗匹配网络的反射系数因素，使目标函数更贴近实际工作状态，并依据迭代次数动态分配权重因子，使得目标函数随着迭代次数的增加逐渐逼近最优值；

锁存阻抗匹配网络最优参数，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。