[發(fā)明專利]高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置、方法及供電電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010953409.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN112202240B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉玉嬌;張健;王坤;康文文;宋士瞻;代二剛;李森;劉振虎;楊鳳文;韓鋒;李國(guó)亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J11/00
• 分類號(hào): H02J11/00;H02J50/20;H03H7/40
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，包括：

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其與射頻能量接收天線連接；

控制模塊，其用于采用基于步長(zhǎng)控制的最優(yōu)值計(jì)算方法求解目標(biāo)函數(shù)，得到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)參數(shù)并傳送至鎖存模塊；其中目標(biāo)函數(shù)為基于寄生模型的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)負(fù)載阻抗值、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓和輸出電壓而構(gòu)建；負(fù)載阻抗值根據(jù)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓和電流計(jì)算得到；所述步長(zhǎng)的求解中添加迭代次數(shù)參數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)為：其中ξ₁、ξ₂、ξ₃為權(quán)重因子，Z_m為負(fù)載阻抗，R₀為輸入阻抗，V為寄生模型的寄生電導(dǎo)端電壓，g為寄生模型的寄生電導(dǎo)，I_L為寄生模型的寄生電阻上流過的電流，r_L為寄生模型的寄生電阻，Γ為反射系數(shù)；該目標(biāo)函數(shù)綜合考慮了負(fù)載阻抗、網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)因素，使目標(biāo)函數(shù)更貼近實(shí)際工作狀態(tài)，并依據(jù)迭代次數(shù)動(dòng)態(tài)分配權(quán)重因子，使得目標(biāo)函數(shù)隨著迭代次數(shù)的增加逐漸逼近最優(yōu)值；

鎖存模塊，其用于鎖存控制模塊輸出的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)參數(shù)，并發(fā)送至阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使得阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整至最優(yōu)參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，所述高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，還包括：

并行采樣模塊，其用于并行采樣阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓和電流，得到離散電壓信號(hào)和離散電流信號(hào)并傳送至控制模塊，由控制模塊計(jì)算得到負(fù)載阻抗值。

3.如權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，所述并行采樣模塊包括電壓電流取樣電路、混頻濾波電路和電壓電流采樣電路；電壓電流取樣電路用于對(duì)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓和電流并行取樣；混頻濾波電路用于對(duì)取樣的電壓和電流分別濾波和混頻處理；電壓電流采樣電路用于對(duì)混頻和濾波后電壓和電流信號(hào)采樣，得到離散電壓信號(hào)和離散電流信號(hào)。

4.如權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，在所述控制模塊中，計(jì)算負(fù)載阻抗值的過程為：

對(duì)離散電壓信號(hào)和離散電流信號(hào)做快速傅里葉變換，求得電壓和電流的最大頻譜和幅值，根據(jù)最大頻譜計(jì)算出相應(yīng)的相位角，計(jì)算出負(fù)載阻抗的準(zhǔn)確值。

5.如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)采用π型網(wǎng)絡(luò)。

6.如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置，其特征在于，所述高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置還包括：

電源模塊，其用于為控制模塊提供電能，當(dāng)自動(dòng)阻抗匹配完畢之后，接收控制模塊發(fā)送的結(jié)束信號(hào)，停止為控制模塊供電。

7.一種如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的高壓開關(guān)柜無源供電自動(dòng)阻抗匹配裝置的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：

采用基于步長(zhǎng)控制的最優(yōu)值計(jì)算方法求解目標(biāo)函數(shù)，得到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)參數(shù)；其中目標(biāo)函數(shù)為基于寄生模型的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)負(fù)載阻抗值、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓和輸出電壓而構(gòu)建；負(fù)載阻抗值根據(jù)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓和電流計(jì)算得到；步長(zhǎng)的求解中添加迭代次數(shù)參數(shù)；

所述目標(biāo)函數(shù)為：其中ξ₁、ξ₂、ξ₃為權(quán)重因子，Z_m為負(fù)載阻抗，R₀為輸入阻抗，V為寄生模型的寄生電導(dǎo)端電壓，g為寄生模型的寄生電導(dǎo)，I_L為寄生模型的寄生電阻上流過的電流，r_L為寄生模型的寄生電阻，Γ為反射系數(shù)；該目標(biāo)函數(shù)綜合考慮了負(fù)載阻抗、網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)因素，使目標(biāo)函數(shù)更貼近實(shí)際工作狀態(tài)，并依據(jù)迭代次數(shù)動(dòng)態(tài)分配權(quán)重因子，使得目標(biāo)函數(shù)隨著迭代次數(shù)的增加逐漸逼近最優(yōu)值；

鎖存阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)參數(shù)，使得阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整至最優(yōu)參數(shù)。