CN117424575B - 射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法，涉及射频技术领域，射频电路包括：射频电源、射频输出端、变压器、电抗补偿单元以及变比调节单元，射频电源用于向负载提供射频功率；射频输出端用于连接负载；变压器包括原边绕组和副边绕组，原边绕组连接于射频电源与射频输出端之间；电抗补偿单元与变压器的副边绕组串联连接,用于可选择性地提供补偿电抗；变比调节单元用于调节变压器的变比；其中，在射频电路需要进行电抗补偿时，电抗补偿单元提供补偿电抗，且变比调节单元调节变压器的变比，以对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿。本申请可便捷地对射频电路进行电抗补偿。
Description
技术领域
本申请涉及射频技术领域，尤其涉及一种射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法。
背景技术
目前，随着射频（Radio Frequency，RF）各种应用的普及，对射频电路进行的阻抗匹配变得越发重要，以获取最大的负载的功率值。
然而，当前的射频电路的设计越发复杂，元器件越发多样，无论在射频电路工作前，还是射频电路在工作中负载的电抗发生了变化，都较难通过调节射频电路以对射频电路进行电抗补偿，因此，如何可便捷地对射频电路进行电抗补偿，成为了需要考虑的问题。
发明内容
本申请提供一种射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法，可便捷地对射频电路进行电抗补偿。
第一方面，提供一种射频电路，所述射频电路包括：射频电源、射频输出端、变压器、电抗补偿单元以及变比调节单元，所述射频电源用于向负载提供射频功率；所述射频输出端用于连接负载；所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组连接于所述射频电源与所述射频输出端之间；所述电抗补偿单元与所述变压器的所述副边绕组串联连接,用于可选择性地提供补偿电抗；所述变比调节单元用于调节所述变压器的变比；其中，在所述射频电路需要进行电抗补偿时，所述电抗补偿单元提供所述补偿电抗，且所述变比调节单元调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿。
在一种可能的实施方式中，所述电抗补偿单元包括第一补偿支路、第二补偿支路以及开关单元，所述第一补偿支路呈感性，所述第二补偿支路呈容性；其中，所述开关单元用于根据所述原边绕组一侧呈现的电抗属性，将所述第一补偿支路或所述第二补偿支路与所述副边绕组串联连接，以提供所述补偿电抗，所述变比调节单元用于根据所述原边绕组一侧在所述第一补偿支路或所述第二补偿支路补偿后呈现的电抗属性进一步调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
在一种可能的实施方式中，所述开关单元用于在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性为容性时，将所述第一补偿支路与所述副边绕组串联连接，以提供补偿感抗，并在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性为感性时，将所述第二补偿支路与所述副边绕组串联连接，以提供补偿容抗；所述变比调节单元还用于根据所述原边绕组一侧在所述第一补偿支路补偿后呈现的电抗属性进一步调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
在一种可能的实施方式中，所述射频电路需要进行电抗补偿的情况包括所述负载的功率发生变化的情况，在所述负载的功率发生变化时，所述电抗补偿单元提供补偿电抗，所述变比调节单元还用于以对应的调节方向和调节幅度调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿，其中，所述调节方向为所述变压器的变比的调大方向或者调小方向，所述调节幅度为在所述调节方向下的变比变化值。
在一种可能的实施方式中，在所述负载的功率在预设时段内发生持续变化时，所述变比调节单元还用于以对应的调节速度调节所述变压器的变比，以对所述原边绕组一侧在所述预设时段内持续变化的电抗进行补偿，所述调节速度为单位时间内的变比变化值。
在一种可能的实施方式中，所述射频电路还包括匹配单元，所述匹配单元位于所述射频电源的射频功率的输出路径中，以与所述电抗补偿单元配合实现对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行匹配。
第二方面，还提供一种射频电源设备，所述射频电源设备包括上述的射频电路，还包括：检测单元，用于检测所述射频电源的参数、所述射频输出端连接的所述负载的参数；控制单元，至少用于基于所述射频电源的参数、所述负载的参数以及所述变压器的当前变比值，计算得到所述变压器的目标变比值，并控制所述变比调节单元调节所述变压器的变比至所述目标变比值，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿。所述射频电路包括：射频电源、射频输出端、变压器、电抗补偿单元以及变比调节单元，所述射频电源用于向负载提供射频功率；所述射频输出端用于连接负载；所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组连接于所述射频电源与所述射频输出端之间；所述电抗补偿单元与所述变压器的所述副边绕组串联连接,用于可选择性地提供补偿电抗；所述变比调节单元用于调节所述变压器的变比；其中，在所述射频电路需要进行电抗补偿时，所述电抗补偿单元提供所述补偿电抗，且所述变比调节单元调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿。
在一种可能的实施方式中，所述控制单元还用于根据所述射频电源的参数、所述负载的参数以及所述变压器的所述当前变比值和所述目标变比值确定所述变比调节单元的调节参数，其中，所述射频电源的参数包括所述射频电源提供的射频功率的值，所述负载的参数至少包括所述负载的功率值，所述调节参数至少包括所述变比调节单元的调节方向以及调节幅度。
第三方面，还提供一种电抗补偿方法，应用于上述的射频电源设备中，用于对所述射频电源设备中的所述射频电路进行补偿，所述电抗补偿方法包括：
通过检测单元检测射频电源的参数和射频输出端连接的负载的参数；
基于射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值，计算得到变压器的目标变比值；
控制变比调节单元调节变压器的变比至目标变比值，以对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿。
所述射频电源设备包括上述的射频电路，还包括：检测单元，用于检测所述射频电源的参数、所述射频输出端连接的所述负载的参数；控制单元，至少用于基于所述射频电源的参数、所述负载的参数以及所述变压器的当前变比值，计算得到所述变压器的目标变比值，并控制所述变比调节单元调节所述变压器的变比至所述目标变比值，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿。
在一种可能的实施方式中，在所述基于射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值，计算得到变压器的目标变比值之后，还包括：
根据射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值和目标变比值确定变比调节单元的调节参数；
其中，所述射频电源的参数包括所述射频电源提供的射频功率的值，所述负载的参数至少包括所述负载的功率值，所述调节参数至少包括所述变比调节单元的调节方向以及调节幅度。
本申请的射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法，通过电抗补偿单元与变压器的副边绕组串联连接,并可选择性地提供补偿电抗，并通过变比调节单元调节变压器的变比，能够在射频电路需要进行电抗补偿时，电抗补偿单元提供补偿电抗，且变比调节单元调节变压器的变比，便捷地对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿，使得射频电路完成阻抗匹配，获取最大的负载的功率值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1为本申请一实施例中的射频电路的电路示意图。
图2为本申请另一实施例中的第一补偿支路的电路示意图。
图3为本申请又一实施例中的第一补偿支路的电路示意图。
图4为本申请另一实施例中的第二补偿支路的电路示意图。
图5为本申请又一实施例中的第二补偿支路的电路示意图。
图6为本申请另一实施例中的射频电路的电路示意图。
图7为本申请一实施例中变比调节单元为转动电机的电路示意图。
图8为本申请一实施例中的射频电路还包括匹配单元的电路示意图。
图9为本申请一实施例中的射频电源设备的电路示意图。
图10为本申请一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。
图11为本申请另一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。
附图标记说明：1、射频电源设备，10、射频电路，100、射频电源，200、射频输出端，210、第一端，220、第二端，RL、负载，300、变压器，310、原边绕组，320、副边绕组，n、变比，400、电抗补偿单元，411、第一补偿支路，L1、补偿电感，S2、第一补偿开关，412、第二补偿支路，C1、补偿电容，S3、第二补偿开关，413、开关单元，S1、单刀多掷开关，414、第三补偿支路，500、变比调节单元，600、匹配单元，700、直接输出支路，S4、直接输出开关，GND、地，20、检测单元，L2、匹配电感，C2、匹配电容，30、控制单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是暗示或指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1，图1为本申请一实施例中的射频电路的电路示意图。如图1所示，本申请提供一种射频电路10，射频电路10包括：射频电源100、射频输出端200、变压器300、电抗补偿单元400以及变比调节单元500，射频电源100用于向负载RL提供射频功率；射频输出端200用于连接负载RL；变压器300包括原边绕组310和副边绕组320，原边绕组310连接于射频电源100与射频输出端200之间；电抗补偿单元400与变压器300的副边绕组320串联连接,用于可选择性地提供补偿电抗；变比调节单元500用于调节变压器300的变比n；其中，在射频电路10需要进行电抗补偿时，电抗补偿单元400提供补偿电抗，且变比调节单元500调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
从而，通过电抗补偿单元400与变压器300的副边绕组320串联连接,并可选择性地提供补偿电抗，并通过变比调节单元500调节变压器300的变比n，能够在射频电路10需要进行电抗补偿时，电抗补偿单元400提供补偿电抗，且变比调节单元500调节变压器300的变比n，通过所述电抗补偿单元400以及所述变比调节单元500的配合，可以便捷以及准确地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
具体的，射频电路10在原边绕组310一侧的电抗包括射频电源100的内部电抗，原边绕组310的电抗以及所连接的负载RL的电抗之和。无论射频电路10在工作前，还是射频电路10在工作中负载RL发生了变化，均需要对射频电路10进行阻抗匹配，射频电源100在阻抗匹配的状态下向负载RL提供射频功率，能够获取最大的负载RL的功率值，即是说，射频电路10的射频电源100的内部阻抗与射频输出端200连接的负载RL的阻抗匹配，射频电源100提供的射频功率的值也就为负载RL的功率值。
而变压器300能够传递无功功率，原边功率P1与副边功率P2相等，且满足以下关系表达式：
P1=n*U1 2/Z1；P2=U2 2/Z2。
其中，U1为原边电压，Z1为原边绕组310的电抗，U2为副边电压，Z2为副边电抗。由于射频电路10在副边绕组320一侧没有任何用电器，原边电压U1也就与副边电压U2相等，因此，原边电抗Z1=n*Z2。在副边电抗Z2不为零的情况下，调节变压器300的变比n和/或调节副边电抗Z2，均可以改变原边绕组310的电抗Z1，从而改变射频电路10在原边绕组310一侧的电抗，而对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
进而在射频电路10需要进行电抗补偿时，本申请无需调整射频电路10在原边绕组310一侧的电路部分，仅在副边绕组320一侧的电路部分提供补偿电抗，且调节单元调节变压器300的变比n，便可便捷地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
在一个或多个实施例中，在射频电路10需要进行电抗补偿时，电抗补偿单元400可以先提供补偿电抗，变比调节单元500再调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，能够通过补偿电抗对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行初步的补偿，再通过调节变压器300的变比n对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行进一步的补偿。
在一个或多个实施例中，在射频电路10需要进行电抗补偿时，变比调节单元500也可以先调节变压器300的变比n，电抗补偿单元400再提供补偿电抗，能够根据射频电路10所需要的电抗补偿值以及电抗补偿单元400所能提供的补偿电抗值，先将变压器300的变比n调至目标变比值，再提供补偿电抗，避免因变压器300的当前变比值与目标变比值的差值较大，造成补偿电抗在原边绕组310一侧的原边电抗的绝对值大于射频电路10所需要的电抗补偿值，甚至原边绕组310的电抗Z1的绝对值大于两倍的射频电路10所需要的电抗补偿值，反而导致射频电路10的射频电源100的内部阻抗与射频输出端200连接的负载RL的阻抗更不匹配，负载RL的功率值更低。
在一个或多个实施例中，在射频电路10需要进行电抗补偿时，变比调节单元500还可以先初步调节变压器300的变比n，电抗补偿单元400再提供补偿电抗，变比调节单元500最后进一步调节变压器300的变比n，能够在射频电路10需要进行电抗补偿时逐步对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，避免对射频电路10在原边绕组310一侧的电路部分扰动过大。
特别的，为避免对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗补偿适得其反，可以减小补偿电抗的值，也可以预先调小变压器300的变比n，还可以设置补偿阈值，在射频电路10所需要的电抗补偿值小于补偿阈值时，电抗补偿单元400不提供补偿电抗。而在电抗变化值大于等于补偿阈值时，电抗补偿单元400提供补偿电抗，且变比调节单元500调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。其中，补偿阈值可以为所述电抗补偿单元400提供的补偿电抗与最小的原边绕组310的电抗Z1之差的绝对值。
其中，变压器300的变比n为变压器300的原边绕组310和副边绕组320的匝数比，既可以调节原边绕组310的匝数，也可以调节副边绕组320的匝数，均能够调节变压器300的变比n。
在一个或多个实施例中，射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值可以均为50Ω的标准电阻值，仅对射频电路10进行电抗补偿，即可实现射频电路10的射频电源100的内部阻抗与射频输出端200连接的负载RL的阻抗匹配，更便于射频电路10完成阻抗匹配。
在一个或多个实施例中，射频输出端200包括第一端210和第二端220，第一端210与原边绕组310的一端连接，第二端接地GND，射频电源100的一端与原边绕组310的另一端连接，射频电源100的另一端接地GND。
如图1所示，电抗补偿单元400包括第一补偿支路411、第二补偿支路412以及开关单元413，第一补偿支路411呈感性，第二补偿支路412呈容性；其中，开关单元413用于根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性，将第一补偿支路411或第二补偿支路412与副边绕组320串联连接，以提供补偿电抗，变比调节单元500用于根据原边绕组310一侧在第一补偿支路411或第二补偿支路412补偿后呈现的电抗属性进一步调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
从而，通过开关单元413根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性，将第一补偿支路411或第二补偿支路412与副边绕组320串联连接，以提供补偿电抗，并通过变比调节单元500根据原边绕组310一侧在第一补偿支路411或第二补偿支路412补偿后呈现的电抗属性进一步调节变压器300的变比n，便捷地对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
在一个或多个实施例中，射频电路10还包括直接输出支路700，直接输出支路700与电抗补偿单元并联连接，直接输出支路700包括直接输出开关S4，直接输出开关S4用于在射频电路10不需要进行电抗补偿时，将直接输出支路700与副边绕组320串联连接，而将电抗补偿单元400短路，此时电抗补偿单元400不进行电抗补偿。
从而，通过直接输出通路，能够避免在射频电路10不需要进行电抗补偿时，禁能电抗补偿单元400，且能维持副边绕组320保持通路，而使得射频电路10的阻抗仍旧匹配。
如图1所示，开关单元413用于在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为容性时，将第一补偿支路411与副边绕组320串联连接，以提供补偿感抗，并在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为感性时，将第二补偿支路412与副边绕组320串联连接，以提供补偿容抗；变比调节单元500还用于根据原边绕组310一侧在第一补偿支路411补偿后呈现的电抗属性进一步调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
从而，根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性提供补偿感抗或补偿容抗，并根据原边绕组310一侧在第一补偿支路411补偿后呈现的电抗属性进一步调节变压器300的变比n，能够对射频电路10在原边绕组310一侧进行进一步补偿。
在一个或多个实施例中，在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为容性时，开关单元413将第一补偿支路411与副边绕组320串联连接，以提供补偿容抗，并在原边绕组310一侧在第一补偿支路411补偿后呈现的电抗属性为容性时调大变压器300的变比n，为感性时调小变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。同理，在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为感性时，开关单元413将第二补偿支路412与副边绕组320串联连接，以提供补偿感抗，并在原边绕组310一侧在第二补偿支路412补偿后呈现的电抗属性为感性时调大变压器300的变比n，为容性时调小变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
如图1所示，开关单元413包括单刀多掷开关S1，单刀多掷开关S1包括一固定端以及多个自由端，固定端与副边绕组320的一端连接，第一补偿支路411连接于其中一个自由端与副边绕组320的另一端之间，第二补偿支路412连接于另一个自由端与副边绕组320的另一端之间，单刀多掷开关S1的投掷端可选择性地连接至其中一个自由端，从而将第一补偿支路411或第二补偿支路412与副边绕组320串联连接。
从而，通过单刀多掷开关S1的投掷端可选择性地连接至其中一个自由端，能够根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性，将感性的第一补偿支路411或容性的第二补偿支路412与副边绕组320串联连接。
如图1所示，第一补偿支路411包括至少一个补偿电感L1，第二补偿支路412包括至少一个补偿电容C1。
从而，通过至少一个补偿电感L1，使得第一补偿支路411呈感性，以在与副边绕组320串联连接时提供补偿感抗。以及通过至少一个补偿电容C1，使得第二补偿支路412呈容性，以在与副边绕组320串联连接时提供补偿容抗。
如图1所示，至少一个补偿电感L1为可调电感，至少一个补偿电容C1为可调电容，通过调节至少一个补偿电感L1或至少一个补偿电容C1的大小，以使补偿感抗或补偿容抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭。
从而，通过至少一个补偿电感L1为可调电感，至少一个补偿电容C1为可调电容，能够根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性，调节至少一个补偿电感L1或至少一个补偿电容C1的大小，对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行辅助补偿，以使补偿感抗或补偿容抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭，甚至无需调节单元调节变压器300的变比n，仅调节至少一个补偿电感L1或至少一个补偿电容C1的大小，便可对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
请一并参阅图2、图3，图2为本申请另一实施例中的第一补偿支路的电路示意图，图3为本申请又一实施例中的第一补偿支路的电路示意图。如图2、图3所示，第一补偿支路411包括至少两个串联或并联的补偿电感L1以及至少两个第一补偿开关S2，至少两个第一补偿开关S2用于在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为容性时，将至少一个补偿电感L1与副边绕组320串联连接，以提供补偿感抗，以使补偿感抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭。
从而，通过至少两个串联或并联的补偿电感L1以及至少两个第一补偿开关S2，能够在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为容性时，将至少一个补偿电感L1与副边绕组320串联连接，提供的补偿感抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭。
在一个或多个实施例中，每个第一补偿开关S2可以对应将一个补偿电感L1与副边绕组320串联连接，便于控制每个补偿电感L1的连接与断开。
在一个或多个实施例中，每个补偿电感L1所能提供的补偿感抗可以相同，也可以不同，即，每个补偿电感L1的大小可以相同，也可以不同。
请一并参阅图4、图5，图4为本申请另一实施例中的第二补偿支路的电路示意图，图5为本申请又一实施例中的第二补偿支路的电路示意图。如图4、图5所示，第二补偿支路412包括至少两个串联或并联的补偿电容C1以及至少两个第二补偿开关S3，至少两个第二补偿开关S3用于在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为感性时，将至少一个补偿电容C1与副边绕组320串联连接，以提供补偿容抗，以使补偿容抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭。
从而，通过至少两个串联或并联的补偿电容C1以及至少两个第二补偿开关S3，能够在原边绕组310一侧呈现的电抗属性为感性时，将至少一个补偿电容C1与副边绕组320串联连接，提供的补偿容抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭。
在一个或多个实施例中，每个第二补偿开关S3可以对应将一个补偿电容C1与副边绕组320串联连接，便于控制每个补偿电容C1的连接与断开。
在一个或多个实施例中，每个补偿电容C1所能提供的补偿容抗可以相同，也可以不同，即，每个补偿电容C1的大小可以相同，也可以不同。
在一个或多个实施例中，第一补偿支路411还可以包括至少一个辅助电容，至少一个辅助电容与补偿电感L1串联或并联连接，第二补偿支路412还可以包括至少一个辅助电感，至少一个辅助电感与补偿电容C1串联或并联连接。
从而，通过至少一个辅助电容，能够对第一补偿支路411所提供的补偿感抗的值进行辅助调节。以及通过至少一个辅助电感，能够对第二补偿支路412所提供的补偿容抗的值进行辅助调节，避免单一的补偿电感L1和补偿电容C1难以对所提供的补偿感抗或补偿容抗的值进行准确的调节。
请参阅图6，图6为本申请另一实施例中的射频电路的电路示意图。如图6所示，电抗补偿单元400包括第三补偿支路414以及开关单元413，第三补偿支路414呈感性或容性；其中，开关单元413用于根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性，将第三补偿支路414与副边绕组320串联连接，以提供补偿感抗或补偿容抗，变比调节单元500用于根据原边绕组310一侧在第三补偿支路414补偿后呈现的电抗属性进一步调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
从而，根据原边绕组310一侧呈现的电抗属性，通过开关单元413将第三补偿支路414与副边绕组320串联连接，以提供补偿感抗或补偿容抗，并根据原边绕组310一侧在第三补偿支路414补偿后呈现的电抗属性，变比调节单元500进一步调节变压器300的变比n，便捷地对射频电路10在原边绕组310一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
其中，至少一个补偿电感L1为可调电感，至少一个补偿电容C1为可调电容，通过调节至少一个补偿电感L1或至少一个补偿电容C1的大小，以使补偿感抗或补偿容抗在原边绕组310一侧的值与射频电路10所需要的电抗补偿值共轭。
从而，相较于图1所示一实施例的射频电路10的电抗补偿单元400，图6所示另一实施例的射频电路10的电抗补偿单元400无需呈感性的第一补偿支路411和呈容性的第二补偿支路412，仅需要一条补偿支路，即图6中的第三补偿支路414，就能够提供补偿感抗或补偿容抗，第三补偿支路414的可调电感和可调电容也能够对所提供的补偿电抗的值进行准确地调节。
在一个或多个实施例中，射频电路10需要进行电抗补偿的情况包括负载RL的功率发生变化的情况，在负载RL的功率发生变化时，电抗补偿单元400提供补偿电抗，变比调节单元500还用于以对应的调节方向和调节幅度调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，其中，调节方向为变压器300的变比n的调大方向或者调小方向，调节幅度为在调节方向下的变比n变化值。
从而，在负载RL的功率发生变化时，确定射频电路10需要进行电抗补偿，电抗补偿单元400提供补偿电抗，通过变比调节单元500以对应的调节方向和调节幅度调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行精确地补偿。
请参阅图7，图7为本申请一实施例中变比调节单元为转动电机的电路示意图。如图7所示，变比调节单元500可以为转动电机，调节方向为转动电机的转动方向，调节幅度为转动电机的转动圈数或者具体的转动角度。
具体的，变压器300还包括铁芯，原边绕组310可以包括原边绕线筒，用于缠绕原边绕线，原边绕线筒可转动地套设于铁芯，副边绕组320可以包括副边绕线筒，用于缠绕副边绕线，副边绕线筒可转动地套设于铁芯，转动电机的转动轴与原边绕线筒或副边绕线筒固定连接。以图7所示的转动电机的转动轴与副边绕线筒固定连接为例，在转动电机转动时，带动副边绕线筒转动，从而在副边绕线筒转动的作用下使得副边绕线筒上缠绕的副边绕线的匝数增大或者减小，从而调节变压器300的变比n变大或者变小。
其中，转动方向包括第一方向和第二方向，第一方向与第二方向相反，转动电机以第一方向转动时，调节方向可以为变压器300的变比n的调大方向，对应的，以第二方向转动时，调节方向为变压器300的变比n的调小方向。转动电机以第一方向转动时，调节方向也可以为变压器300的变比n的调小方向，对应的，以第二方向转动时，调节方向为变压器300的变比n的调大方向。
其中，在负载RL的功率在预设时段内发生持续变化时，变比调节单元500还用于以对应的调节速度调节变压器300的变比n，以对原边绕组310一侧在预设时段内持续变化的电抗进行补偿，调节速度为单位时间内的变比n变化值。从而，在负载RL的功率在预设时段内发生持续变化时，通过变比调节单元500以对应的调节速度调节变压器300的变比n，以实时对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
在一个或多个实施例中，调节速度为转动电机的转动速度。
在一个或多个实施例中，负载RL在预设时段内未发生持续变化时，变比调节单元500可以仅以对应的调节方向和调节幅度调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。负载RL在预设时段内发生持续变化时，变比调节单元500可以同时以对应的调节方向、调节幅度以及调节速度调节变压器300的变比n，以对原边绕组310一侧在预设时段内持续变化的电抗进行补偿。
在一个或多个实施例中，负载RL在预设时段内变化缓慢时，变比调节单元500也可以仅以对应的调节方向和调节幅度调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿，即是说，可以设置一变化率阈值，负载RL在预设时段内的变化率小于变化率阈值时，变比调节单元500以对应的调节方向和调节幅度调节变压器300的变比n，负载RL在预设时段内的变化率大于等于变化率阈值时，变比调节单元500以对应的调节方向、调节幅度以及调节速度调节变压器300的变比n。
请参阅图8，图8为本申请一实施例中的射频电路还包括匹配单元的电路示意图。如图8所示，射频电路10还包括匹配单元600，匹配单元600位于射频电源100的射频功率的输出路径中，以与电抗补偿单元400配合实现对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行匹配。
从而，通过匹配单元600与电抗补偿单元400配合实现对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行匹配。
在一个或多个实施例中，匹配单元600可以连接于射频电源100与射频输出端200之间，也可以位于射频电源100的内部。
在一个或多个实施例中，在负载RL为纯阻性负载，且射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值均为50Ω的标准电阻值时，更便于射频电路10在工作前进行阻抗匹配，匹配单元600可以与电抗补偿单元400配合仅对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，即可实现射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗匹配。
在一个或多个实施例中，在负载RL为感性负载或容性负载，且射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值均为50Ω的标准电阻值时，匹配单元600也可以与电抗补偿单元400配合用于对负载RL的电抗进行电抗匹配，从而实现射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗匹配。
在一个或多个实施例中，在射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值不一致时，匹配单元600还可以用于对射频电源100的内部电阻与负载RL的电阻进行阻抗匹配，从而实现射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗匹配。
在一个或多个实施例中，匹配单元600可以包括至少一个匹配电感L2和至少一个匹配电容C2，至少一个匹配电感L2与至少一个匹配电容C2串联或并联连接，还可以包括匹配电阻等阻性元器件，本申请不以此为限，只要能够通过匹配单元600至少对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配即可。
本申请的射频电路10，通过上述结构，无需调整射频电路10在原边绕组310一侧的电路部分，仅在副边绕组320一侧的电路部分提供补偿电抗，且调节单元调节变压器300的变比n，能够便捷地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行准确地补偿，并能够进行实时地补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
请参阅图9，图9为本申请一实施例中的射频电源设备的电路示意图。如图9所示，本申请还提供一种射频电源设备1，射频电源设备1包括上述的射频电路10，还包括：检测单元20，用于检测射频电源100的参数、射频输出端200连接的负载RL的参数；控制单元30，至少用于基于射频电源100的参数、负载RL的参数以及变压器300的当前变比值，计算得到变压器300的目标变比值，并控制变比调节单元500调节变压器300的变比n至目标变比值，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
如图9所示，射频电路10包括：射频电源100、射频输出端200、变压器300、电抗补偿单元400以及变比调节单元500，射频电源100用于向负载RL提供射频功率；射频输出端200用于连接负载RL；变压器300包括原边绕组310和副边绕组320，原边绕组310连接于射频电源100与射频输出端200之间；电抗补偿单元400与变压器300的副边绕组320串联连接,用于可选择性地提供补偿电抗；变比调节单元500用于调节变压器300的变比n；其中，在射频电路10需要进行电抗补偿时，电抗补偿单元400提供补偿电抗，且变比调节单元500调节变压器300的变比n，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
其中，射频电路10更具体的结构可参见前述任一实施例中射频电路10的相关内容，在此不再赘述。
从而，通过检测单元20检测射频电源100的参数、射频输出端200连接的负载RL的参数，并通过控制单元30至少基于射频电源100的参数、负载RL的参数以及变压器300的当前变比值，计算得到变压器300的目标变比值，并控制变比调节单元500调节变压器300的变比n至目标变比值，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
在一个或多个实施例中，检测单元20可以包括电压检测单元、电流检测单元等，其中，电压检测单元可以是电压表，也可以是电压传感器等其他电压检测器件，还可以是由电阻、电容以及二极管等元件组成的电压检测电路，电流检测单元可以是电流表，也可以是霍尔传感器等其他电流检测器件，还可以是由电阻、电容以及二极管等元件组成的电流检测电路。
在一个或多个实施例中，控制单元30还用于根据射频电源100的参数、负载RL的参数以及变压器300的当前变比值和目标变比值确定变比调节单元500的调节参数，其中，射频电源100的参数包括射频电源100提供的射频功率的值，负载RL的参数至少包括负载RL的功率值，调节参数至少包括变比调节单元500的调节方向以及调节幅度。
从而，通过控制单元30确定变比调节单元500的调节参数，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行精确地补偿。
在一个或多个实施例中，检测单元20用于射频电源100的射频电压和射频电流的值以及负载RL两端的电压值和电流值，控制单元30基于射频电源100的射频电压和射频电流的值以及负载RL两端的电压值和电流值，得到射频电源100所提供的射频功率的值以及负载RL的功率值，进而基于变压器300的当前变比值，计算得到变压器300的目标变比值，并控制变比调节单元500调节变压器300的变比n至目标变比值，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
在一个或多个实施例中，调节参数还包括变比调节单元500的调节速度。从而，实时地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
其中，在变比调节单元500为转动电机时，调节方向为转动电机的转动方向，调节幅度为转动电机的转动圈数或者具体的转动角度，调节速度为转动电机的转动速度。
在一个或多个实施例中，控制单元30可以是中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)等通用处理器，也可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门逻辑器件、晶体管逻辑器件等逻辑控制器件，还可以是微控制单元(Micro Control Unit，MCU)等微处理器。
本申请的射频电路10以及射频电源设备1，通过上述结构，通过检测射频电源100的参数、射频输出端200连接的负载RL的参数，并通过控制单元30至少基于射频电源100的参数、负载RL的参数以及变压器300的当前变比值，计算得到变压器300的目标变比值，并控制变比调节单元500调节变压器300的变比n至目标变比值，能够便捷地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行准确地补偿，并能够进行实时地补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
请参阅图10，图10为本申请一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。如图10所示，本申请还提供一种电抗补偿方法，应用于上述的射频电源设备1中，用于对射频电源设备1中的射频电路10进行补偿，电抗补偿方法包括：
步骤S100：通过检测单元检测射频电源的参数和射频输出端连接的负载的参数；
步骤S200：基于射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值，计算得到变压器的目标变比值；
步骤S300：控制变比调节单元调节变压器的变比至目标变比值，以对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿。
如图9所示，射频电源设备1包括上述的射频电路10，还包括：检测单元20，用于检测射频电源100的参数、射频输出端200连接的负载RL的参数；控制单元30，至少用于基于射频电源100的参数、负载RL的参数以及变压器300的当前变比值，计算得到变压器300的目标变比值，并控制变比调节单元500调节变压器300的变比n至目标变比值，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
其中，射频电源设备1更具体的结构可参见前述任一实施例中射频电源设备1的相关内容，在此不再赘述。
从而，通过检测射频电源100的参数和射频输出端200连接的负载RL的参数，并基于射频电源100的参数、负载RL的参数以及变压器300的当前变比值，计算得到变压器300的目标变比值，控制变比调节单元500调节变压器300的变比n至目标变比值，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
请一并参阅图11，图11为本申请另一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。如图10、图11所示，在步骤S200：基于射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值，计算得到变压器的目标变比值之后，还包括：
步骤S210：根据射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值和目标变比值确定变比调节单元的调节参数；
其中，射频电源100的参数包括射频电源100提供的射频功率的值，负载RL的参数至少包括负载RL的功率值，调节参数至少包括变比调节单元500的调节方向以及调节幅度。
从而，通过确定变比调节单元500的调节参数，以对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行精确地补偿。
如图10、图11所示，步骤S300：控制变比调节单元调节变压器的变比至目标变比值，以对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿，包括：
步骤S310：控制变比调节单元以调节参数调节变压器的变比至目标变比值，以对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿。
在一个或多个实施例中，调节参数还包括变比调节单元500的调节速度。从而，实时地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行补偿。
在一个或多个实施例中，射频电源设备1的控制单元30执行上述的电抗补偿方法，以对射频电源设备1中的射频电路10进行补偿。
本申请的射频电路10、射频电源设备1及电抗补偿方法，通过上述结构和方法，无需调整射频电路10在原边绕组310一侧的电路部分，仅在副边绕组320一侧的电路部分提供补偿电抗，且调节单元调节变压器300的变比n，能够便捷地对射频电路10在原边绕组310一侧的电抗进行准确地补偿，并能够进行实时地补偿，使得射频电路10完成阻抗匹配，获取最大的负载RL的功率值。
以上描述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种射频电路，其特征在于，包括：
射频电源，用于向负载提供射频功率；
射频输出端，用于连接负载；
变压器，包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组连接于所述射频电源与所述射频输出端之间；
电抗补偿单元，与所述变压器的所述副边绕组串联连接,用于可选择性地提供补偿电抗；以及
变比调节单元，用于调节所述变压器的变比；
其中，在所述射频电路需要进行电抗补偿时，所述电抗补偿单元提供所述补偿电抗，且所述变比调节单元调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿；
所述电抗补偿单元包括第一补偿支路、第二补偿支路以及开关单元，所述第一补偿支路呈感性，所述第二补偿支路呈容性，其中，所述开关单元用于在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性为容性时，将所述第一补偿支路与所述副边绕组串联连接，以提供补偿感抗，并在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性为感性时，将所述第二补偿支路与所述副边绕组串联连接，以提供补偿容抗。
2.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述变比调节单元用于根据所述原边绕组一侧在所述第一补偿支路或所述第二补偿支路补偿后呈现的电抗属性进一步调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧呈现的电抗属性进行进一步补偿。
3.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述射频电路需要进行电抗补偿的情况包括所述负载的功率发生变化的情况，在所述负载的功率发生变化时，所述电抗补偿单元提供补偿电抗，所述变比调节单元还用于以对应的调节方向和调节幅度调节所述变压器的变比，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿，其中，所述调节方向为所述变压器的变比的调大方向或者调小方向，所述调节幅度为在所述调节方向下的变比变化值。
4.根据权利要求3所述的射频电路，其特征在于，在所述负载的功率在预设时段内发生持续变化时，所述变比调节单元还用于以对应的调节速度调节所述变压器的变比，以对所述原边绕组一侧在所述预设时段内持续变化的电抗进行补偿，所述调节速度为单位时间内的变比变化值。
5.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述射频电路还包括匹配单元，所述匹配单元位于所述射频电源的射频功率的输出路径中，以与所述电抗补偿单元配合实现对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行匹配。
6.一种射频电源设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的射频电路；以及还包括：
检测单元，用于检测所述射频电源的参数、所述射频输出端连接的所述负载的参数；
控制单元，至少用于基于所述射频电源的参数、所述负载的参数以及所述变压器的当前变比值，计算得到所述变压器的目标变比值，并控制所述变比调节单元调节所述变压器的变比至所述目标变比值，以对所述射频电路在所述原边绕组一侧的电抗进行补偿。
7.根据权利要求6所述的射频电源设备，其特征在于，所述控制单元还用于根据所述射频电源的参数、所述负载的参数以及所述变压器的所述当前变比值和所述目标变比值确定所述变比调节单元的调节参数，其中，所述射频电源的参数包括所述射频电源提供的射频功率的值，所述负载的参数至少包括所述负载的功率值，所述调节参数至少包括所述变比调节单元的调节方向以及调节幅度。
8.一种电抗补偿方法，其特征在于，应用于如权利要求6或7所述的射频电源设备中，用于对所述射频电源设备中的所述射频电路进行补偿，所述电抗补偿方法包括：
通过检测单元检测射频电源的参数和射频输出端连接的负载的参数；
基于射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值，计算得到变压器的目标变比值；
控制变比调节单元调节变压器的变比至目标变比值，以对射频电路在原边绕组一侧的电抗进行补偿。
9.根据权利要求8所述的电抗补偿方法，其特征在于，在所述基于射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值，计算得到变压器的目标变比值之后，还包括：
根据射频电源的参数、负载的参数以及变压器的当前变比值和目标变比值确定变比调节单元的调节参数；
其中，所述射频电源的参数包括所述射频电源提供的射频功率的值，所述负载的参数至少包括所述负载的功率值，所述调节参数至少包括所述变比调节单元的调节方向以及调节幅度。
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