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申请/专利权人：湖南大学;长沙半导体技术与应用创新研究院

摘要：本发明提供一种用于电声换能器的非福斯特宽带匹配控制方法及控制装置，所述非福斯特宽带匹配控制方法包括：构建闭环控制系统，输出电流参考值经过比例控制器后得到参考电流前馈值，输出电流参考值减去功率放大器输出电流后的相减结果经过PR控制器后得到的结果与参考电流前馈值相加，相加的结果输入单相全桥逆变器，得到单相全桥逆变器的输出电压。在电声换能器的第一集中参数模型中，第一静态等效电阻、等效电感模型与第一振动系统等效电路结构相互串联在电声换能器的两个驱动端之间；所述等效电感模型是由非线性电感模型和非线性电阻模型相互串联构成的涡流阻抗模型。

主权项：1.一种用于电声换能器的非福斯特宽带匹配控制方法，所述电声换能器10输入阻抗为感性，电声换能器10驱动信号由功率放大器20提供；其特征在于，所述非福斯特宽带匹配控制方法用于开关型非福斯特系统，所述开关型非福斯特系统包括连接于所述电声换能器10驱动端的单相全桥逆变器30、第一电容1、第一电感2；所述单相全桥逆变器30的两个开关管具有第一公共连接端A，另外两个开关管具有第二公共连接端B；所述单相全桥逆变器30的两个输入端分别与直流供电模块4的两个输出端对应电连接；所述第一公共连接端A与第一电感2一端电连接，第二公共连接端B、第一电容1一端、电声换能器10一个驱动端相互电连接；所述第一电感2另一端、第一电容1另一端、功率放大器20一个输出端相互电连接于第一电连接点P1，所述功率放大器20另一个输出端、电声换能器10另一个驱动端相互电连接；所述非福斯特宽带匹配控制方法包括：构建闭环控制系统，其中输出电流参考值Iac_refs为 其中，s表示s域函数的变量；Vnons为测量得到的第一电容1另一端电压与第一电容1一端电压之间的差值在s域的表达式；输出电流参考值Iac_refs经过比例控制器后得到参考电流前馈值Iac_fs；输出电流参考值Iac_refs减去功率放大器输出电流测量值Iacs后的相减结果经过PR控制器后得到的结果与参考电流前馈值Iac_fs相加，相加的结果作为信号波输出到PWM调制模块，PWM调制模块的输出端与单相全桥逆变器30开关管的控制端电连接；U1所述电声换能器10具有第一集中参数模型，所述第一集中参数模型由相互串联在电声换能器10的两个驱动端之间的第一静态等效电阻57、第一等效电感模型56与第一振动系统等效电路结构V1构成，所述第一等效电感模型56是由非线性电感模型51和非线性电阻模型52相互串联构成的涡流阻抗模型；非线性电感模型51的电感值为Lemω，非线性电阻模型52的电阻值为Remω，Lems为Lemω在s域的表达式，其中，角频率ω的表达式为ω＝2πFs，Fs为所述功率放大器20输出电压信号的频率；或者U2所述电声换能器10具有第二集中参数模型，所述第二集中参数模型由相互串联在电声换能器10的两个驱动端之间的第二静态等效电阻57’、第二等效电感模型56’与第二振动系统等效电路结构V2构成，所述第二等效电感模型56’是恒定电感值Lem的静态电感模型，Lems为Lem在s域的表达式；其中，所述电声换能器10的第一集中参数模型通过如下步骤M1和步骤M2得到：M1根据电输入导纳曲线电输入阻抗曲线拟合得到电声换能器10的第二集中参数模型，所述第一振动系统等效电路结构V1、第二振动系统等效电路结构V2具有相同结构；所述第一振动系统等效电路结构V1由相互并联的第一振动系统等效电阻53、第一振动系统等效电感54、第一振动系统等效电容55组成；所述第二振动系统等效电路结构V2由相互并联的第二振动系统等效电阻53’、第二振动系统等效电感54’、第二振动系统等效电容55’组成；将所述第二振动系统等效电阻53’的阻值、第二振动系统等效电感54’的电感值、第二振动系统等效电容55’的电容值、第二静态等效电阻57’的阻值分别作为所述第一振动系统等效电阻53的阻值、第一振动系统等效电感54的电感值、第一振动系统等效电容55的电容值、第一静态等效电阻57的阻值；M2对第一系数p、第二系数q、比例系数Lex进行拟合：构建虚拟三维坐标系oxyz，虚拟三维坐标系的x轴、y轴、z轴分别代表第一系数p的拟合值、第二系数q的拟合值、比例系数Lex的拟合值；在oxyz坐标系中，以第一坐标点为起始点搜索第一坐标点周围的坐标点，以距离第一坐标点较近的坐标点到距离第一坐标点较远的坐标点为搜索顺序，直到搜索到的坐标点对应的第一系数p的拟合值、第二系数q的拟合值、比例系数Lex的拟合值与步骤M1得到的第一振动系统等效电阻53的阻值、第一振动系统等效电感54的电感值、第一振动系统等效电容55的电容值、第一静态等效电阻57的阻值构成的模型所对应的导纳曲线阻抗曲线相对于电声换能器10的电输入导纳曲线电输入阻抗曲线的拟合误差不大于拟合误差设定值，将搜索到的坐标点对应的第一系数p的拟合值、第二系数q的拟合值、比例系数Lex的拟合值分别对应作为第一系数p的值、第二系数q的值、比例系数Lex的值，从而得到所述电声换能器10的第一集中参数模型；其中，所述第一坐标点是由p0、q0、Lem构成的坐标点；p0＝1，q0＝0，Lem是所述静态等效电感56’的电感值。

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百度查询： 湖南大学 长沙半导体技术与应用创新研究院 用于电声换能器的非福斯特宽带匹配控制方法及控制装置