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阻抗匹配是一种提高能量传输效率的常见手段，当负载阻抗与源阻抗互为共轭复数时即可使系统的功率传输效率达到最大。在一些特殊情况下，如无线电能传输、微波系统、声电换能、弱电网并网等场合，系统的源阻抗和负载阻抗可能会发生动态变化，使系统失去匹配。而自动阻抗匹配技术，可以使系统时刻保持匹配状态，极大地提高了系统的稳定性。

目前对于阻抗匹配算法的研究主要集中于智能算法，如遗传算法、粒子群算法和神经网络算法等。这些智能算法在理论上可以获得较好的匹配，但建模较为复杂，所需的迭代时间长，计算量大，往往需要专门的数字处理器，增加了系统的开发成本。

Q值法是由Y. Sun和J. K. Fidler在1996年提出的一种匹配网络计算方法，使用该方法对已知的源阻抗和负载阻抗进行匹配，只需确定合适的负载品质因数Q0，即可完成相应Π型（或T型）匹配网络的参数设计。B. K. Chung和Liao Ruijin等也针对Q值法开展了后续研究和完善工作。

自动阻抗匹配技术可以提高系统的传输效率和稳定性。目前自动阻抗匹配技术常使用智能算法进行求解，但传统智能算法建模复杂、迭代时间长、计算量大。针对这一问题，桂林电子科技大学机电工程学院的研究人员范兴明、苏斌华、唐福鸿、张鑫，在2022年第9期《电工技术学报》上撰文，提出一种基于Q值法的自动阻抗匹配方法，并以该算法为核心设计了一个自动阻抗匹配系统。

图1 T型自动阻抗匹配网络

据介绍，该研究方法从T型网络器件的解空间入手，利用解空间的截面求出Q0，进一步运用Q值法完成匹配网络参数的分析计算。与智能算法相比，所需计算量大大减小。他们在Matlab平台上建立该方法的仿真分析模型，仿真结果表明该方法的匹配性能与负载电阻的大小有关。分析比较了负载品质因数Q0和可调器件级数N对匹配网络匹配效果的影响。

图2 阻抗匹配网络实验验证图

研究人员通过样机测试对该算法进行实验验证，并与使用遗传算法的自动阻抗匹配方法进行比较，结果显示该基于Q值法的自动阻抗匹配算法在大多数场合通过简单的计算即可达到较好的匹配效果，并且匹配速度快，占用资源少，较容易实现。

他们指出，该自动阻抗匹配系统设计简单，只需确定源阻抗和负载阻抗的范围即可快速设计出整个匹配网络，适用于对匹配速度有较高要求的应用场合。例如在无线电能传输系统中，若接收端负载或线圈位置发生变化，传输效率就会受到影响。若在交流电源和发射线圈之间增加一自动阻抗匹配环节，可针对负载端的阻抗变化进行快速匹配，则能极大地提高系统传输效率和稳定性。

本文编自2022年第9期《电工技术学报》，论文标题为“基于Q值法的T型自动阻抗匹配网络的研究”。本课题得到了国家自然科学基金、广西自然科学基金和广西研究生教育创新计划资助项目的支持。

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2022年9月16-18日 重庆市

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