Page 28 - 《应该声学》2022年第2期

196 2022 年 3 月

AC-DC Matching Control

L C

L C
+ -
I ACin1 DCout1 DCout1 Out1
+ + + -
~ V V RLoad P2 P1 V
- - - +
ACin2 DCout2 DCout2 Out2

AC-DC DC-DC
f↼x↽=0

图 3 阻抗匹配的交直流转换电路模型图
Fig. 3 Simulation model of AC/DC converter with impedance matching function

3.2 动态调整 效率为
本文设定了两种负载条件：负载设备 1 的供电 η = (1 − |Γ | ) × 100%. (8)
2
需求设置为 10 V 直流电，额定功率 10 W；负载设
50
备2的供电需求设置为5 V直流电，额定功率50 W。 45

负载设备1在系统运行前直接接入，更换负载设备2 40
前先停止系统，待负载更换完毕重新运行系统。 35
声载波无线电能传输动态阻抗匹配迭代所使 30
用的元件值不是一开始全部准备好的，而是随着系 ឨࣀϙ e↼N↽ 25
统运行实时获取的，因此根据梯度下降法改变元器 20
15 X. 
件值后，需实时监测并等待电路稳定，以获取用于下 Y . ⊲
10
一步计算的数据。系统启动运行至初步稳定的过程 5
在此不进行展示，仅展示系统初步稳定之后的动态 0
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90
调节过程。 ᤖ̽൓஝ N
(a) Ӝᦡឨࣀ e ᬤᤖ̽൓஝ᄊԫӑ
3.2.1 接入负载1的情况
100 50
设系统匹配阈值ε = 5，图4是使用动态阻抗匹
90 40
配算法针对负载设备 1 调整交直流转换电路可调元 80 30
器件参数后的结果。图 4(a) 中，横坐标表示迭代次 70 20
数 N，纵坐标为误差值 e(N)。如图 4(a) 所示，随着 60 10
迭代次数的增加，匹配误差值e(N)整体呈现下降的 ᣥК᫾ઈ/W 50 0 -10
趋势。经过 94 次迭代以后，e(94) = 4.55 < ε，收敛 40
30 -20
至满足匹配阈值要求。
20 -30
图 4(b) 中，横坐标表示迭代次数 N，左边蓝色 10 ᫾ઈࠄᦊ -40
᫾ઈᘿᦊ
的纵坐标标定交直流转换电路输入阻抗实部，右 0 -50
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90
边红色纵坐标标定阻抗虚部，单位均为 Ω，中间的 ᤖ̽൓஝ N
虚线表示声载波无线电能传输系统特性阻抗的共 (b) ̔ᄰืᣁ૱ႃ᡹ᣥК᫾ઈᬤᤖ̽൓஝ᄊԫӑ
轭 Z = 50 + 0j，也是匹配阻抗的目标值。根据公 图 4 对负载设备 1 的动态阻抗匹配结果
∗
0
式 (1)，使用 Z 以及图中的输入阻抗 Z in 可以计算 Fig. 4 Dynamic impedance matching results for
∗
0
出反射系数，对其取模得到 |Γ |，并计算最终的传输 the first load device