CN101861035B - 无极灯电源的自动阻抗匹配方法及匹配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无极灯电源的自动阻抗匹配方法及匹配系统，其中匹配系统包括：第一匹配网络、第二匹配网络、高频电缆、第一传感器、第二传感器和控制器，控制器根据第一传感器的检测值判断无极灯的等效阻抗是否是有效阻抗，如果判断为无效阻抗，则根据第一匹配网络输出阻抗和无极灯等效阻抗与第一匹配网络可变阻抗之间的模型计算第一匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，并根据第二匹配网络输出阻抗和高频网络特征阻抗与第二匹配网络可变阻抗之间的模型对第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。通过本发明实现了在无极灯电源和灯之间连接高频电缆时的阻抗匹配，保证了灯的正常工作，同时节约了匹配资源，降低了匹配能耗。

Description

无极灯电源的自动阻抗匹配方法及匹配系统

技术领域

本发明涉及无极灯电源及匹配电路设计及制造技术领域，特别涉及一种无极灯电源的自动阻抗匹配方法及匹配系统。

背景技术

高频无极气体放电灯(简称无极灯)属于第三代光源。由于采用了电磁感应的方法使气体放电发光，避开了灯丝等易损器件，同时提高了放电电源的工作频率，因此与传统的白炽灯和荧光灯相比，无极灯具有更长的寿命、更高的光效、更好的流明维持特性等显著优点。无极灯电源，又称电子镇流器，为无极灯提供高频的交流电，以激发并维持气体放电，是无极灯的重要组成部分。无极灯电源产生的高频交流电在提高灯的光效、改善灯光的显色性的同时，也带来了诸多问题，例如产生高频的传导电磁干扰和辐射电磁干扰，降低电源端的功率因数，限制无极灯的空间使用范围等。其中一个显著的问题是，无极灯的电缆传输距离过短(约0.5m～0.8m)，给厂矿照明和道路照明等主要场合的应用和维护带来了很大的成本。据对国内某无极灯大型供应商的调研数据显示，每年用于维护和更换特殊环境下无极灯电源的设备租赁费用和人工操作费用占整个维护费用的比例很大。因此，大幅提高高频交流电的电缆传输距离，具有重要的意义。

目前主要应用的低压气体放电无极灯采用了2.65MHz的工作频率，属射频范围，即该电磁频率可以辐射到空间中。因此，在传输过程中需要进行有效屏蔽，目前主要采用射频同轴电缆，避免使用双导线。无极灯电源采用了谐振逆变环，即逆变出的2.65MHz方波通过串联谐振在谐振电容两端产生高压驱动点灯，因此，灯的阻抗直接决定了谐振电路的输出。无极灯的阻抗特性可以简化为一个变压器模型，原边匝数即为耦合器绕线匝数，例如14，副边匝数为1。非工作状态下，副边开路，无极灯输出阻抗即为原边阻抗；工作状态下，副边阻抗为一非线性阻抗，无极灯的输出阻抗为一感性阻抗。因此，在无极灯从点灯到稳态工作的过程中，其输出阻抗时刻都在发生变化。为了实现保证灯的正常工作，尽量少的降低其发光效率，在延长高频电缆时，需保证：①高频电缆的输入端和输出端都不发生能量的反射；②传输线的长度任意可调。

目前射频电源输出阻抗匹配的方法主要有四分之一波长线阻抗变换和L型或∏型阻抗变换网络。四分之一波长线阻抗变换法即在负载前串联四分之一波长的电缆，如此电缆的输入阻抗便与其特征阻抗的平方成正比，与负载电阻成反比，即输入阻抗可动态跟随灯的电阻，但对其电抗难以实现跟踪；同时，电缆长度难以自主调节。L型或∏型阻抗变换网络是通过三个电抗元件实现对阻性负载的变换，同样难以对电抗分量进行跟踪；同时也难以实现匹配网络和负载之间的匹配。

发明专利“射频自动阻抗匹配方法及射频自动阻抗匹配器”(申请号：200810056157.0，申请日为2008年1月14日)涉及一种适用于射频电源的自动阻抗匹配方法，该方法所基于的原理是通过传感器获取射频电源的输出阻抗和匹配网络的输入阻抗，通过匹配网络输入阻抗和等离子体腔室等效阻抗之间的建模关系由控制器计算出等离子体腔室的等效阻抗；根据匹配网络输入阻抗和射频电源输出阻抗相等的原则计算出匹配网络可变电抗器件(个数通常为2)的参数，进而通过执行机构对可变电抗参数进行调整，直至匹配网络的输入阻抗等于射频电源的输出阻抗。该专利仅考虑了匹配网络和射频电源间的匹配，并未考虑匹配网络和等离子体腔体负载之间的匹配，因此，在匹配网络和等离子体腔体负载之间，仍会发生功率的反射。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，提出了一种无极灯电源的自动阻抗匹配方法及匹配系统。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种无极灯电源的自动阻抗匹配系统，包括：与无极灯相连的第一匹配网络，其中所述第一匹配网络中包括至少一个可变阻抗元件；与无极灯电源相连的第二匹配网络，其中所述第二匹配网络中包括至少一个可变阻抗元件；连接在所述第一匹配网络和第二匹配网络之间的高频电缆；用于检测所述无极灯的等效阻抗的第一传感器；用于检测所述第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件阻抗值的第二传感器；和与所述第一匹配网络、第二匹配网络、第一传感器和第二传感器均相连的控制器，所述控制器根据所述第一传感器的检测值判断所述无极灯的等效阻抗是否是有效阻抗，如果判断为无效阻抗，则所述控制器根据预先设定的所述第一匹配网络输出阻抗和所述无极灯等效阻抗与所述第一匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第一匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，并根据预先设定的所述第二匹配网络输出阻抗和所述高频网络特征阻抗与所述第二匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，以及根据计算的阻抗值对所述第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。

在本发明一个实施例中，所述控制器通过所述第一执行机构和第二执行机构对所述第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。

在本发明一个实施例中，所述控制器包括用于接收所述第一传感器数据的第一接收单元和第一AD单元，和用于接收所述第二传感器数据的第二接收单元和第二AD单元，以及分别与所述第一AD单元和第二AD单元相连的逻辑判断单元。

在本发明一个实施例中，所述控制器还包括用于存储所述第一传感器和第二传感器数据的第一存储单元和第二存储单元，以及用于根据所述第一存储单元和第二存储单元内数据及预设计算模型计算所述第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值的第一计算单元和第二计算单元，以及将第一计算单元和第二计算单元的计算结果发送给对应执行机构的第一输出单元和第二输出单元。

在本发明一个实施例中，所述第一匹配网络包括可变电容C₁和可变电阻R₁。

在本发明一个实施例中，可变阻抗元件阻抗值和第一匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：

为Z_in1中的并联形式电抗，Z_in1为输入阻抗，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

在本发明一个实施例中，所述第二匹配网络包括可变电抗L₂和可变电容R₂。

在本发明一个实施例中，可变阻抗元件阻抗值和第二匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：2πfL₂＝X_out2和

其中，X_out2为Z_out2中的并联形式电抗，Z_out2为输出阻抗，R_out2为Z_out2中的并联形式电阻，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

本发明另一方面还提出了一种无极灯电源的自动阻抗匹配方法，包括以下步骤：判断无极灯的等效阻抗是否是有效阻抗；如果判断所述无极灯的等效阻抗是无效阻抗，则获得第一匹配网络和第二匹配网络中各个可变阻抗元件的阻抗初始值；根据预先设定的第一匹配网络输出阻抗和所述无极灯等效阻抗与所述第一匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第一匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，并根据预先设定的所述第二匹配网络输出阻抗和所述高频网络特征阻抗与所述第二匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值；和根据计算的阻抗值和获得的阻抗初始值对所述第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。

在本发明一个实施例中，所述第一匹配网络包括可变电容C₁和可变电阻R₁。

在本发明一个实施例中，可变阻抗元件阻抗值和第一匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：

其中，X_in1为Z_in1中的并联形式电抗，Z_in1为输入阻抗，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

在本发明一个实施例中，所述第二匹配网络包括可变电抗L₂和可变电容R₂。

在本发明一个实施例中，可变阻抗元件阻抗值和第二匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：2πfL₂＝X_out2和

其中，X_out2为Z_out2中的并联形式电抗，Z_out2为输出阻抗，R_out2为Z_out2中的并联形式电阻，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

利用本发明实施例实现了在无极灯电源和灯之间连接高频电缆时的阻抗匹配，保证了灯的正常工作，同时节约了匹配资源，降低了匹配能耗。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例的组成结构示意图。

图2为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例的流程图。

图3为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例中控制器的一种组成结构示意图。

图4为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例中第一匹配网络的一种拓扑结构及所用可变阻抗元件示意图。

图5为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例中第二匹配网络的一种拓扑结构及所用可变阻抗元件示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种针对无极灯电源的阻抗匹配系统和匹配方法，该发明实现了在无极灯电源和灯之间连接高频电缆时的阻抗匹配，保证了灯的正常工作，同时节约了匹配资源，降低了匹配能耗。

具体地，如图1所示，为本发明实施例的无极灯阻抗匹配方法的组成结构示意图。在该无极灯阻抗匹配方法的组成结构中包括第一匹配网络101、第二匹配网络102、第一传感器103、第二传感器104、和控制器105。

其中，第一匹配网络101用于匹配连接无极灯电源1001和高频电缆1002，第二匹配网络102用于匹配连接高频电缆和灯1003，无极灯电源1001包括至少一个阻抗元件1021和驱动装置1022，灯1003包括至少一个阻抗元件1011和驱动装置1012，第一传感器103用于检测灯1003的等效阻抗，第二传感器104用于检测第一匹配网络101和第二匹配网络102中可变阻抗元件1011和1021的当前阻抗；控制器105用于接收第一传感器103和第二传感器104的阻抗信息，根据阻抗信息和建模关系计算第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件1011和1021的阻抗值及其调整量，并将调整量对应输出至第一匹配网络101和第二匹配网络102中的驱动装置1012和1022。

如图2所示，为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例的流程图。包括以下步骤：

步骤201：控制器通过第一传感器获取灯的等效阻抗，并按照预先确定的灯的阻抗的有效范围对当前灯的等效阻抗进行判定，依据以下方法：

如果当前灯的等效阻抗落在灯的阻抗的有效范围之内，则不启动阻抗匹配程序，继续获得下一个时刻灯的等效阻抗；反之，如果当前灯的等效阻抗落在灯阻抗的有效范围之外，则启动阻抗匹配程序，执行步骤202。

步骤202：控制器通过第二传感器获取第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗初始值。

其中，第一匹配网络通过并联器件将灯的感性阻抗变换为与高频电缆的纯阻性特征阻抗，这里将高频电缆看做无损耗传输线。因此第一匹配网络至少包括一个可变电阻和一个可变电容的并联，如图4所示，为本发明第一匹配网络的一种拓扑结构及所用可变阻抗元件示意图。第二匹配网络通过并联器件将高频电缆的纯阻性特征阻抗变换为灯的感性阻抗，这里同样将高频电缆看做无损耗传输线。因此第二匹配网络至少包括一个可变电阻和一个可变电感，如图5所示，为本发明中第二匹配网络的一种拓扑结构及所用可变阻抗元件示意图。

如图3所示，为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例中控制器的一种组成结构示意图，以下将以此控制器为例进行解释说明。

具体地，由于控制器的主要功能是接收、运算和发送数据，而接收和发送的数据量都不是很大，灯的阻抗值的变化速率最大约0.1Ω/ms，相角变化速率最大约5°/s，需要的采样速率并不是很苛刻，并且考虑到经济成本，因此可以采用单片机实现，如51单片机，以下将以此单片机为例进行说明。以单片机作为控制器，可以设置六个通道分别接收采集第一匹配网络和第二匹配网络的共计四个可变阻抗元件的当前阻抗值，以及灯的阻抗和相角信息。并将这些信息通过AD转换为高精度的数字信号，如12位。转换得到的代表四个可变阻抗元件阻抗信息和灯阻抗和相角信息的数字信号被存放到六个不同的寄存单元。

步骤203：控制器通过预先设定的第一匹配网络输出阻抗和灯的阻抗与第一匹配网络的可变阻抗之间的模型关系，计算第一匹配网络输出阻抗等于高频电缆的特征阻抗时第一匹配网络中的可变阻抗值。

所述的第一匹配网络实际上可以等效为一个二端口网络，输入阻抗为灯的阻抗，输出阻抗目标值为高频电缆的特征阻抗。同时，要求该二端口网络的输入电压与输出电压相等。根据第一匹配网络的拓扑结构和所用可变阻抗元件的电气属性，可以分析得到可变阻抗元件阻抗值和第一匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型，如公式(1)所示：

f₁(Z_in1，Z_out1，Z₁₁，Z₁₂)＝0                      (1)

其中，Z₁₁、Z₁₂分别表示两个可变阻抗元件的阻抗值，Z_in1、Z_out1分别表示第一匹配网络的输入阻抗和输出阻抗。对于上文所述的由一个可变电阻和一个可变电容构成的第一匹配网络中，在Z_in1已知为灯的阻抗，Z_out1已知为高频电缆特征阻抗的情况下，该函数的维度为2，未知量的个数也为2，因此可以快速求解。

步骤204：控制器通过预先设定的第二匹配网络输出阻抗和高频电缆的特征阻抗与第二匹配网络的可变阻抗之间的模型关系，计算第二匹配网络输出阻抗等于灯阻抗时第一匹配网络中的可变阻抗值。

所述第二匹配网络也可以等效为一个二端口网络，输入阻抗为高频电缆的特征阻抗，输出阻抗目标值为灯的阻抗。根据第二匹配网络的拓扑结构和所用可变阻抗元件的电气属性，可以分析得到可变阻抗元件阻抗值和第二匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型，如公式(2)所示：

f₂(Z_in2，Z_out2，Z₂₁，Z₂₂)＝0                    (2)

其中，Z₂₁、Z₂₂分别表示两个可变阻抗元件的阻抗值，Z_in2、Z_out2分别表示第二匹配网络的输入阻抗和输出阻抗。对于上文所述的由一个可变电阻和一个可变电感构成的第二匹配网络中，在Z_in2已知为灯的阻抗，Z_out2已知为高频电缆特征阻抗的情况下，该函数的维度为2，未知量的个数也为2，因此可以快速求解。

需要说明的一点：对于高频电缆的选取，应使其特征阻抗低于灯并联等效阻抗的最小电阻值，即可保证根据公式(1)和公式(2)计算出的阻抗值物理有意义且在可变阻抗元件的调节范围之内。同时，为了节省运算资源，在预先设定的单片机固件程序中，已经分别将该公式(1)和公式(2)分别简化为关于Z₁₁、Z₁₂的两个计算表达式和关于Z₂₁、Z₂₂的两个计算表达式，且在表达式中已经将第一匹配网络的输出阻抗量化为高频电缆的特征阻抗，而输入阻抗，则可设定指向灯阻抗的存储单元；将第二匹配网络的输入阻抗量化为高频电缆的特征阻抗，而输出阻抗，则可同样设定指向灯阻抗的存储单元。

为了能对本发明上述实施例有更清楚的认识，以下就以具体举例的方式进行详细的描述。其中，在该例子中，以图2所示实施例流程为例，控制器的组成结构可以从图3中看出。接收单元一401a用于接收来自第一传感器的灯的等效阻抗信息，之后送入AD单元一402a进行数据采集，402a采集得到的关于灯等效阻抗的数字信号被传送至逻辑判断单元403，403对该数字信号是否在预先设置的灯的有效阻抗的范围内进行判断，若在范围之内，则继续接受下一个信号进行判断，若不在范围之内，则通知接收单元二401b接收来自第二传感器的信息，同时403将该数字信息传送给存储单元一404a。计算单元一405a紧接着从404a和存储单元二404b读取数字信息，根据预先设定好的计算模型，计算出第一匹配网络中可变阻抗元件的调整量，传送至输出单元一，输出单元一将该调整量发送至第一匹配网络的驱动装置1012。接收单元二401b在接收到到403的控制信号后开始接收第二传感器的信息，将该信息传送至AD单元二402b，402b进行AD采集后将数字信息传送给存储单元二404b，计算单元405b从404a和404b读取数字信息，根据预先设定好的计算模型，计算出第二匹配网络中可变阻抗元件的调整量，传送至输出单元二，输出单元二将该调整量发送至第二匹配网络的驱动装置1022。需要说明的一点是，在灯关闭时，控制器随之关闭，在控制器关闭前，CPU控制405a和405b读取当前404a和404b中可变阻抗的阻抗值，并将405a和405b中的阻抗值清零，然后根据清零模型计算出调整量经由406a和406b发送至1012和1022，将第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗值清零。在上电时，404a和404b中的初始化阻抗信息和两个匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值均为零。

下面以具体的实施例对上述的公式(1)和公式(2)进行详细介绍，需要说明的是以下实施例仅是本发明第一匹配网络及第二匹配网络的具体结构，不同的结构对应有不同的公式，以下实施例仅是有助于更清楚的理解本发明，并不是对本发明的限制，本领域技术人员可对本发明的下述实施例做出修改或变换，这些修改或变换均应包含在本发明的保护范围之内。

如图4所示，为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例中第一匹配网络的一种拓扑结构及所用可变阻抗元件示意图。两个可变阻抗元件分别为可变电容C₁和可变电阻R₁。Z_in1为输入阻抗，即灯的等效阻抗；Z_out1为输出阻抗，即目标匹配阻抗——高频电缆的特征阻抗。可变电容C₁可以通过公式(3)并联谐振补偿掉Z_in1中的并联形式电抗X_in1：

$X_{\mathrm{in}1}-\frac{1}{2\mathrm{\πf}{C}_1}=0---\left(3\right)$

其中，f为无极灯的工作频率，比如2.65MHz。

可变电阻R₁通过与Z_in1中的并联形式电阻R_in1调整得到高频电缆的特征阻抗，如公式(4)所示：

$\frac{R_1{R}_{\mathrm{in}1}}{R_1+R_{\mathrm{in}1}}=Z_0---\left(4\right)$

其中，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

如图5所示，为本发明无极灯自动阻抗匹配方法实施例中第二匹配网络的一种拓扑结构及所用可变阻抗元件示意图。两个可变阻抗元件分别为可变电容L₂和可变电阻R₂。Z_out2为输出阻抗，即目标匹配阻抗——灯的等效阻抗；Z_in2为输入阻抗，即高频电缆的特征阻抗。可变电容L₂可以通过公式(5)并联产生Z_out2中的并联形式电抗X_out2：

2πfL₂＝X_out2                   (5)

可变电阻R₂通过串联得到Z_out2中的并联形式电阻R_out2，如公式(6)所示：

$R_2+R_m\left(\frac{j2\mathrm{\π}{\mathrm{fL}}_2{Z}_0}{j2\mathrm{\π}{\mathrm{fL}}_2+Z_0}\right)=R_{\mathrm{out}2}---\left(6\right)$

其中，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

接着，根据公式(3)、(4)、(5)、(6)可以计算出第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件的调整目标值，进而换算成调整量，发送给驱动装置对可变阻抗元件阻抗值进行调整，完成整个匹配过程。

通过本发明实施例提出的针对无极灯电源阻抗的匹配方法，可以简单实现无极灯电源和灯之间连接高频电缆时的阻抗匹配，保证了灯的正常工作，同时节约了匹配资源，降低了匹配能耗。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (13)

1.一种无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，包括：

与无极灯相连的第一匹配网络，其中所述第一匹配网络中包括至少一个可变阻抗元件；

与无极灯电源相连的第二匹配网络，其中所述第二匹配网络中包括至少一个可变阻抗元件；

连接在所述第一匹配网络和第二匹配网络之间的高频电缆；

用于检测所述无极灯的等效阻抗的第一传感器；

用于检测所述第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件阻抗值的第二传感器；和

与所述第一匹配网络、第二匹配网络、第一传感器和第二传感器均相连的控制器，所述控制器根据所述第一传感器的检测值判断所述无极灯的等效阻抗是否是有效阻抗，如果判断为无效阻抗，则所述控制器根据预先设定的所述第一匹配网络输出阻抗和所述无极灯等效阻抗与所述第一匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第一匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，并根据预先设定的所述第二匹配网络输出阻抗和高频网络特征阻抗与所述第二匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，以及根据计算的阻抗值对所述第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。

2.如权利要求1所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，还包括分别与所述第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件相连的第一执行机构和第二执行机构，所述控制器通过所述第一执行机构和第二执行机构对所述第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。

3.如权利要求1或2所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，所述控制器包括用于接收所述第一传感器数据的第一接收单元和第一AD单元，和用于接收所述第二传感器数据的第二接收单元和第二AD单元，以及分别与所述第一AD单元和第二AD单元相连的逻辑判断单元。

4.如权利要求3所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，所述控制器还包括用于存储所述第一传感器和第二传感器数据的第一存储单元和第二存储单元，以及用于根据所述第一存储单元和第二存储单元内数据及预设计算模型计算所述第一匹配网络和第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值的第一计算单元和第二计算单元，以及将第一计算单元和第二计算单元的计算结果发送给对应执行机构的第一输出单元和第二输出单元。

5.如权利要求1所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，所述第一匹配网络包括可变电容C₁和可变电阻R₁。

6.如权利要求5所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，可变阻抗元件阻抗值和第一匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：

和

其中，f为无极灯电源输出交流电能的频率，R_in1为Z_in1中的并联形式电阻，X_in1为Z_in1中的并联形式电抗，Z_in1为输入阻抗，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

7.如权利要求1所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，所述第二匹配网络包括可变电感L₂和可变电阻R₂。

8.如权利要求7所述的无极灯电源的自动阻抗匹配系统，其特征在于，可变阻抗元件阻抗值和第二匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：2πfL₂＝X_out2和 $R_2+R_m\left(\frac{j2\mathrm{\πf}{L}_2{Z}_0}{j2\mathrm{\πf}{L}_2+Z_0}\right)=R_{\mathrm{out}2},$ 其中，f为无极灯电源输出交流电能的频率，R_m()为取复数实部的操作算子，

为复数

的实部，X_out2为Z_out2中的并联形式电抗，Z_out2为输出阻抗，R_out2为Z_out2中的并联形式电阻，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

9.一种无极灯电源的自动阻抗匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断无极灯的等效阻抗是否是有效阻抗；

如果判断所述无极灯的等效阻抗是无效阻抗，则获得第一匹配网络和第二匹配网络中各个可变阻抗元件的阻抗初始值；

根据预先设定的第一匹配网络输出阻抗和所述无极灯等效阻抗与所述第一匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第一匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值，并根据预先设定的所述第二匹配网络输出阻抗和高频网络特征阻抗与所述第二匹配网络可变阻抗之间的模型计算所述第二匹配网络中可变阻抗元件的阻抗值；和

根据计算的阻抗值和获得的阻抗初始值对所述第一匹配网络和第二匹配网络中的可变阻抗元件进行调整。

10.如权利要求9所述的无极灯电源的自动阻抗匹配方法，其特征在于，所述第一匹配网络包括可变电容C₁和可变电阻R₁。

11.如权利要求10所述的无极灯电源的自动阻抗匹配方法，其特征在于，可变阻抗元件阻抗值和第一匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：和其中，f为无极灯电源输出交流电能的频率，R_in1为Z_in1中的并联形式电阻，X_in1为Z_in1中的并联形式电抗，Z_in1为输入阻抗，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

12.如权利要求9所述的无极灯电源的自动阻抗匹配方法，其特征在于，所述第二匹配网络包括可变电感L₂和可变电阻R₂。

13.如权利要求12所述的无极灯电源的自动阻抗匹配方法，其特征在于，可变阻抗元件阻抗值和第二匹配网络输入阻抗与输出阻抗之间的函数模型为：2πfL₂＝X_out2和 $R_2+R_m\left(\frac{j2\mathrm{\πf}{L}_2{Z}_0}{j2\mathrm{\πf}{L}_2+Z_0}\right)=R_{\mathrm{out}2},$ 其中，f为无极灯电源输出交流电能的频率，R_m()为取复数实部的操作算子，

为复数

的实部，X_out2为Z_out2中的并联形式电抗，Z_out2为输出阻抗，R_out2为Z_out2中的并联形式电阻，Z₀为高频电缆的特征阻抗。

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