ur计算的电压测量值，ic表示根据额定负载曲线iad-ir计算的电流测量值；
12.在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，能够求出两条曲线，分别是r-m、r-n曲线；
13.将负载阻抗ri带入r-m和r-n的两条曲线，能够得到失真系数mi、ni，再结合之前计算的uci、ici，就能够得到uri＝mi*uci，iri＝ni*ici；则pri＝uri*iri；
14.得到pri和已知的目标设定功率，就能够采用比例调节方案，调节pwm来使实际输出接近目标设定值。
15.进一步的，在计算r-m和r-n曲线时，如果ad值超出标定值范围，按照边界曲线的线性计算，并做好超限的处理。
16.本发明的有益效果是：一种高频电刀的功率失真消除的方法，根据负载阻抗的变化实时调整功率输出，以达到功率输出的平稳。通过该方法可以减小甚至消除由于阻抗变化引起的失真，以保证电刀切凝的效果。可以很好的弥补由硬件上造成的失真而导致功率输出失真的情况。可以使系统恒功率输出，使高频电刀工作在稳定输出的状态下。
附图说明
17.图1为系统简化框图；
18.图2为功率输出失真图；
19.图3为rad和r的曲线关系图；
20.图4为uad和ur的曲线关系图；
21.图5为iad和ir的曲线关系图；
22.图6为负载阻抗和电压失真系数m的关系图；
23.图7为负载阻抗和电流失真系数n的关系图；
24.图8为在不同功率下标定的rad-r曲线图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
26.该系统的功率调节部分的简化的系统框图如图1所示，主要包括：微控制器(mcu)和功率输出电路。mcu负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的ad值(uad)和反馈电流的ad值(iad)，然后根据反馈的uad和iad来调整控制信号的脉冲占空比(pwm)大小，功率输出电路根据输入的pwm不同来输出不同大小的功率。
27.该方法有两个核心思想，一个是负载阻抗的计算，一个是电压电流失真系数的计算。
28.首先，来看负载阻抗的计算。
29.如图2所示，是在点凝的模式下设置目标输出功率为50w的时候，在不同阻抗下的实际输出功率。导致其输出失真的主要原因是传感器在不同阻抗下采集相同ad，而其实际功率不一致，简而言之就是ad采样电路的失真导致功率输出的失真。
30.由于功率输出与负载阻抗变化有关，所以若要消除这种失真带来的误差，就需要测出电刀工作当时负载的阻抗值(r)。这里引入一个假设的概念，即负载阻抗的ad值，用rad表示。这里的rad并非直接得到的值，而是由mcu采集的uad和iad得到的，关系式1为rad＝
uad/iad。
31.在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，可得到一条rad和r的曲线，这样在使用电刀时，mcu通过采集到的uad和iad计算出rad，就能计算出当前负载阻抗r。该方法能够使用的必要条件就是，在相同的功率输出时，rad和r满足近似线性的规律，这样就能通过rad来计算出r。经过多次测试验证，该系统的电刀设备，是可以用该方法近似求得当前的负载阻抗r，且能用该rad-r的曲线近似的代替相邻的功率的rad-r曲线。
32.如表1所示，为点凝模式分别在100、200、500、1000、2000(单位：ω)时测得的数据，该系统的mcu的ad采样分辨率为10位。rad是通过uad除以iad计算结果再放大256倍得到的。实际电压(ur)和实际电流(ir)，通过阻抗值和功率值公式计算得到，分别被放大10倍和1000倍，当确定标定的阻抗和功率时，电压电流的实际值可以通过功率和电阻的关系式直接求出，后面计算会用到。图3为rad-r曲线。
33.表1
34.序号01234阻抗10020050010002000ur7071000158122363162ir707500316224158uad6076118165238iad3082141319067pwm379326304323382rad5091231469909
35.如表2所示，为点凝模式在额定负载500ω时，从1w到100w标定的8个点时记录的数据。实际电压(ur)和实际电流(ir)，通过阻抗值和功率值公式计算得到，分别被放大10倍和1000倍。图4为uad-ur曲线，图5为iad-ir曲线。
36.表2
37.序号01234567功率152040506080100ur224500100014141581173220002236ir45100200283316346400447uad21564102118130156178iad12576114131144170193pwm52110203274304328373413
38.以下所有命名，r后缀表示实际值，c后缀表示测量值，i后缀表示当前值，s后缀表示设定值。
39.正常模式运行时，mcu采集的uadi和iadi，通过前面的关系式1，求出radi，根据rad-r曲线，计算出当前的负载电阻ri。通过uad-ur曲线能求出测量的电压uci。通过iad-ir曲线能求出测量的电流ici。因为uad-ur曲线和iad-ir曲线是在额定负载500ω下标定的曲线，所以在实际阻抗不为500ω时，通过这两条曲线计算出来的值存在一定的失真，只能表示测量值，不能表示实际值。
40.目前，通过rad-r曲线、uad-ur曲线、iad-ir曲线，以及采集的uadi和iadi，已经可
以计算ri、uci、ici。后面关键是求出uri、iri，pri＝uri*iri，然后根据当前实际功率和目标功率调整输出pwm。
41.最后，来看电压电流的失真系数的计算。
42.假设计算的电压失真系数关系式2为m＝ur/uc，电流失真系数关系式3为n＝ir/ic，实际输出功率关系式为pr＝(m*uc)*(n*ic)。ur表示实际输出电压，ir表示实际输出电流，uc表示根据额定负载曲线uad-ur曲线计算的电压测量值，ic表示根据额定负载曲线iad-ir曲线计算的电流测量值。
43.因为电刀的点凝模式的额定负载是500ω，所以失真是相对于500ω的情况下而言的，所以在500ω时，失真系数是1。当不为500ω时，失真系数计算过程如下。
44.参考表1和表2的数据，假设我们要求100欧姆时的电压失真系数。首先找到100ω时标定50w的uad为60，将其带入图4的uad-ur曲线，计算出来的uc大概在959(单位：0.1v)。从表1可以看出此时实际电压ur为707(单位：0.1v)，所以此时的m＝ur/uc＝707/959，结果先放大128倍再取整为94，这就是我们系统计算时需要的其中一个失真系数。
45.假设求1000欧姆时的电流失真系数。首先找到1000ω时标定50w的iad为90，将其带入图5的iad-ir曲线，计算出来的ic大概在231(单位：0.001a)。从表1可以看出此时实际电流ir为224(单位：0.001a)，所以此时的n＝ir/ic＝224/231，结果先放大128倍再取整为124。
46.通过以上方法我们可以求出两条曲线，分别是r-m、r-n曲线，当计算该曲线时，如果ad值超出标定值范围，按照边界曲线的线性计算，并做好超限的处理。计算出来的数据如表3(在设定输出50w时的电压电流的失真系数(放大128倍))所示，曲线如图6和图7所示。
47.表3
48.阻抗10020050010002000电压失真系数m94113128136140电流失真系数n132130128124111
49.得到这两条曲线后，就可以将之前计算得到的ri带入图6和图7的两条曲线，就可以得到失真系数mi、ni，再结合之前计算的uci、ici，就可以得到uri＝mi*uci，iri＝ni*ici。则pri＝uri*iri。
50.得到pri和已知的目标设定功率，就可以采用比例调节方案，调节pwm来使实际输出接近目标设定值。
51.实际使用时因为点凝的额定功率为100w。因为在不同功率输出的情况下，rad-r的曲线还是有区别的，而我们的系统所有的计算都是建立在电阻计算准确的基础上，所以为了减小这种因为阻抗计算而带来的误差，需要在50w和100w标定好两条不同的阻抗下的曲线。当设置不同的目标功率时，再计算出当前需要的曲线，该曲线的计算方法是当小于50w时，采用50w的rad-r曲线的参数，当大于50w小于100w时，用插值计算计算出在不同阻抗下的rad，然后得到的新的数据表示当前的使用的rad-r曲线，参考图8所示，为了显示效果数据特意调大的差距，实际在点凝的模式下100w和50w的曲线相差还是很小的。电压电流补偿系数用50w时候测得的即可以满足系统的需求，经验证如果采样同rad-r的计算方式，反而效果不理想。
52.在实际系统中，需要考虑硬件的最大输出功率、电压、电流，如果硬件并不支持，那
么在标定时系统可能会饱和，或者数据严重失真，则保存的数据不具有意义，反而会导致系统误差变大，不稳定。
53.实施例1：
54.假设电刀其中一个模式的额定功率是100w，标准阻抗是500ω。
55.(1)标定
56.进入标定模式后，该模式需要在500ω下标定8个点，在100ω、200ω、1000ω、2000ω标定8个点，标定功率如下表4所示。每次标定都需要将所需的pwm、uad、iad保存在eeprom。
57.表4
58.序号0123456789101112131415阻抗5005005005005005005005001001002002001000100020002000功率15204050608010050100501005010050100
59.(2)正常工作
60.选择到指定的模式后，当启动按键输出功率时。读出保存在eeprom当前模式的数据，如果ram够的情况下，可以在开机时一起读出这些数据，提高启动速度。
61.根据设定的功率计算出rad-r曲线、uad-u曲线、iad-i曲线、r-m曲线、r-n曲线。
62.启动运行后，先输出标定负载下标定的pwm。之后每隔一定的时间，采集一次uadi和iadi，计算出radi，根据rad-r曲线计算出当前负载阻抗ri，根据uad-ur曲线计算出当前电压uci，根据iad-ir曲线计算出当前电流ici，根据r-m曲线计算出电压失真补偿系数mi，电流失真补偿系数ni，通过mi和ui计算出实际电压uri，通过ni和ii计算出实际电流iri，当前功率pri＝uri*iri，根据当前实际功率和目标设定功率调整pwm输出。之后进入到下一次采集调整pwm，循环这个过程。
63.该方法可以很好的弥补由硬件上造成的失真而导致功率输出失真的情况。可以使系统恒功率输出，使高频电刀工作在稳定输出的状态下。
64.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种高频电刀的功率失真消除的方法，其特征在于：采用微控制器mcu和功率输出电路；所述微控制器mcu负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的ad值uad和反馈电流的ad值iad，然后根据反馈的uad和iad来调整控制信号的脉冲占空比pwm大小，功率输出电路根据输入的pwm不同来输出不同大小的功率。2.根据权利要求1所述的一种高频电刀的功率失真消除的方法，其特征在于：负载阻抗r为电刀工作当时负载的阻抗值，计算方法如下：设负载阻抗的ad值，用rad表示，所述rad＝uad/iad，uad和iad由mcu采集得到；在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，能够得到一条rad和r的曲线，所述rad和r满足近似线性的规律，通过rad即能够计算出r；通过标定模式在额定负载时标定不同目标输出功率的情况下得到额定负载曲线uad-ur和额定负载曲线iad-ir，通过rad-r曲线、uad-ur曲线、iad-ir曲线，以及采集的uadi和iadi，能够计算ri、uci、ici，然后求出uri、iri，pri＝uri*iri，然后根据当前实际功率和目标功率调整输出pwm；r后缀表示实际值，c后缀表示测量值，i后缀表示当前值。3.根据权利要求2所述的一种高频电刀的功率失真消除的方法，其特征在于：包括电压电流的失真系数的计算，具体计算方法如下：令计算的电压失真系数关系式为m＝ur/uc，电流失真系数关系式为n＝ir/ic，实际输出功率关系式为pr＝(m*uc)*(n*ic)；其中：ur表示实际输出电压，ir表示实际输出电流，uc表示根据额定负载曲线uad-ur计算的电压测量值，ic表示根据额定负载曲线iad-ir计算的电流测量值；在目标输出功率相同的情况下，在不同阻抗下标定多个点，能够求出两条曲线，分别是r-m、r-n曲线；将负载阻抗ri带入r-m和r-n的两条曲线，能够得到失真系数mi、ni，再结合之前计算的uci、ici，就能够得到uri＝mi*uci，iri＝ni*ici；则pri＝uri*iri；得到pri和已知的目标设定功率，就能够采用比例调节方案，调节pwm来使实际输出接近目标设定值。4.根据权利要求3所述的一种高频电刀的功率失真消除的方法，其特征在于：在计算r-m和r-n曲线时，如果ad值超出标定值范围，按照边界曲线的线性计算，并做好超限的处理。
技术总结本发明公开了一种高频电刀的功率失真消除的方法，采用微控制器MCU和功率输出电路；所述微控制器MCU负责从功率输出电路采集输出功率的反馈的电压的AD值Uad和反馈电流的AD值Iad，然后根据反馈的Uad和Iad来调整控制信号的脉冲占空比PWM大小，功率输出电路根据输入的PWM不同来输出不同大小的功率。通过该方法可以减小甚至消除由于阻抗变化引起的失真，以保证电刀切凝的效果。保证电刀切凝的效果。保证电刀切凝的效果。
技术研发人员：刘志好 袁方 江淇
受保护的技术使用者：上海力申科学仪器有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/11/1
