[发明专利]用于修正发电机和非线性负载间的相互影响的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及发电机。具体但非限制性地，本发明涉及用于修正发电机和非线性负载之间的相互影响的方法和装置。

背景技术

在一些应用中，使用具有与导致向负载输送最大功率的源阻抗很不相同的源阻抗的发电机是有利的。例如，在射频(RF)发生器的环境中，源阻抗通常与负载阻抗的复共轭很不相同。在Smith图(反射系数图，Philip H.Smith，1939)方面，这样的发电机中的源阻抗朝向正规化为负载阻抗(例如，对于标准射频应用为50欧姆)的图的边缘。一些射频(RF)发生器被设计为具有这样的源阻抗，以使得所述发生器比具有电阻性源阻抗(例如，50欧姆)的发电机更便宜且体积更小。

然而，这样的设计的一个缺点在于，相对于具有与负载阻抗相匹配的电阻性源阻抗的发电机，所述发电机在负载阻抗接近所述发电机被设计来工作的标称负载阻抗(例如，50欧姆)时对负载阻抗的改变敏感得多。当对诸如等离子体这样的非线性负载工作时，这样的系统中的特定困难在于，发电机输出功率的改变可能导致负载阻抗的改变，并且负载阻抗的改变可能导致发电机输出功率的改变。在一些情形下，发电机和非线性负载可能以导致输出功率的不稳定性的方式发生相互影响。

因此，显而易见的是，在本领域需要用于修正发电机和非线性负载之间的相互影响的改进的方法和装置。

发明内容

下面概述在附图中示出的本发明的说明性实施例。这些和其他实施例在具体实施方式部分中进行了更完整地描述。然而，应当理解，并不意图将本发明限定在本发明内容或具体实施方式中描述的形式。本领域技术人员可以认识到，存在许多修改、等同物和替代结构落入本发明的在所附权利要求书中表明的精神和范围内。

本发明能够提供用于修正发电机和非线性负载之间的相互影响的方法和装置。一个说明性实施例是一种用于修正发电机和与所述发电机的输出连接的非线性负载之间的相互影响的方法，所述方法包括：在所述发电机的引擎的控制输入处接收主控制信号，所述主控制信号控制所述发电机向所述非线性负载输送的输出功率、输出电流和输出电压中的至少一个，所述引擎是功率放大器和转换器之一；测量所述非线性负载的阻抗；以及向所述发电机馈送对应于所测量的阻抗的补偿信号，所述补偿信号使得所述发电机的输出功率关于所述主控制信号的传递函数对所述非线性负载的阻抗的改变基本上不敏感，以稳定所述发电机的输出功率。

另一个说明性实施例是一种发电机，包括：引擎，所述引擎包括控制输入，所述控制输入被配置来接收主控制信号，所述主控制信号控制所述发电机向与所述发电机的输出连接的非线性负载输送的输出功率、输出电流和输出电压中的至少一个，所述引擎是功率放大器和转换器之一；以及补偿子系统，其包括阻抗测量电路和补偿信号生成电路，所述阻抗测量电路测量所述非线性负载的阻抗，所述补偿信号生成电路向所述发电机馈送对应于所测量的阻抗的补偿信号，所述补偿信号使得所述发电机的输出功率关于所述主控制信号的传递函数对所述非线性负载的阻抗的改变基本上不敏感，以稳定所述发电机的输出功率。

在本文中进一步详细地描述这些和其他实施例。

附图说明

当结合附图时，通过参照后面的具体实施方式和所附权利要求书，本发明的各种目的和优点以及更完整的理解是显而易见并且更容易意识到的，在附图中：

图1A是与非线性负载连接以帮助分析发电机的稳定性的发电机的框图；

图1B是在图1A中所示的发电机的输出功率P不稳定的情形下，P与发电机控制信号C的关系的图；

图1C是在与图1B相同的情形下，图1A中所示的发电机的输出功率P与时间的关系的图；

图2A是根据本发明的说明性实施例的与非线性负载连接的发电机的框图；

图2B是根据本发明的说明性实施例的发电机的补偿子系统的框图；

图3是根据本发明的说明性实施例的用于修正发电机和非线性负载之间的相互影响的方法的流程图；

图4是根据本发明的另一说明性实施例的与非线性负载连接的发电机的框图；

图5A说明了一简化史密斯图，其示出根据本发明的说明性实施例，对于特定输出功率P0，一组负载阻抗中的每个所需的发电机控制信号C；

图5B说明了一简化史密斯图，其示出根据本发明的说明性实施例，对于与图5A中相同的输出功率P0，针对一组负载阻抗中的每个的补偿信号K；

图6是根据本发明的另一说明性实施例的用于修正发电机和非线性负载之间的相互影响的方法的流程图；

图7是根据本发明的再一说明性实施例的与非线性负载连接的发电机的框图；