CN112202240B - 高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置、方法及供电电路 - Google Patents

高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置、方法及供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明属于高压开关柜供电领域，提供了一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置、方法及供电电路。其中，高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置包括阻抗匹配网络，其与射频能量接收天线连接；控制模块，其用于采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数并传送至锁存模块；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；锁存模块，其用于锁存控制模块输出的阻抗匹配网络最优参数，并发送至阻抗匹配网络，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。

Description

高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置、方法及供电电路
技术领域
本发明属于高压开关柜供电领域，尤其涉及一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置、方法及供电电路。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
高压开关柜作为电力系统中接收和分配电能的重要电气设备，一旦发生运行故障，将对电网的稳定运行以及经济生产、生活造成严重影响。运行经验表明，开关柜内部设备温度过高和局部放电是导致高压开关柜产生故障的主要原因，因此开展高压开关柜温度及局部放电检测是十分有必要的。
目前高压开关柜温度及局部放电检测大多采用的是人工巡检的方式，该方式不仅费时费力、效率低下，还不能及时发现高压开关柜的潜在故障，再加上近年来电力系统不断发展和改造，入网运行的高压开关柜数量急剧膨胀，更加剧了高压开关柜温度及局部放电检测的难度。目前，最有效可靠的方法是建立高压开关柜温度及局部放电在线监测系统，但由于高压开关柜是密闭结构，散热性差，内部环境具有大电流、高电压、强磁场的特点，使得各种采用电池供电的传感器无法得到应用，因此若想建立高压开关柜温度及局部放电在线监测系统，首先解决温度及局部放电传感器的供电问题。虽然已有射频能量收集技术成功应用到高压开关柜温度监测系统中的案例，但发明人发现，仍存在射频能量利用率低且系统能耗大的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置及方法，其能够通过自动调整匹配网络的参数值，使得射频接收天线与后续负载电路时刻处于阻抗匹配状态，从而减少射频能量在传输过程中的损耗，提高射频能量利用率。
本发明提供一种高压开关柜无源供电电路，其考虑温度传感器和局部放电传感器的能耗不同，采用两路供电电路分别为温度传感器和局部放电传感器供电，以满足苛刻条件下高压开关柜温度及局部放电传感器的能量需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置。
在一个或多个实施例中，一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，包括：
阻抗匹配网络，其与射频能量接收天线连接；
控制模块，其用于采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数并传送至锁存模块；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；
锁存模块，其用于锁存控制模块输出的阻抗匹配网络最优参数，并发送至阻抗匹配网络，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。
本发明的第二个方面提供一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置的阻抗匹配方法。
在一个或多个实施例中，一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，包括：
采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；
锁存阻抗匹配网络最优参数，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。
本发明的第三个方面提供一种高压开关柜无源供电电路。
在一个或多个实施例中，一种高压开关柜无源供电电路，包括：
第一供电电路，其用于为高压开关柜内的温度传感器供电；所述第一供电电路的输入端与如上述所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置相连；
第二供电电路，其用于为高压开关柜内的局部放电传感器供电；所述第二供电电路的输入端与如上述所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够直接计算出负载阻抗的大小，在此基础上采用基于步长控制的最优值计算方法能很容易的完成高精度的阻抗匹配；基于步长控制的最优值计算方法能够精准计算阻抗匹配参数，缩短阻抗匹配时间；添加的电源控制模块，使控制模块工作时通电，不工作时断电，避免了控制模块和后续负载竞争能量，进一步降低了能量消耗，使射频接收天线与后续负载时刻处于阻抗匹配状态，从而减少射频能量损耗，提高射频能量利用率。
本发明的高压开关柜无源供电电路，能够在微弱电压状态下输出较高的功率，满足温度传感器和局部放电传感器的不同的能耗需求，实现高压开关柜温度及局部放电传感器的无源取能，并有望为建立高压开关柜综合温度监测和局部放电监测于一体的监测系统提供借鉴。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置结构示意图；
图2是本发明实施例的负载阻抗计算流程图；
图3是本发明实施例的基于步长控制的最优值计算方法流程图；
图4是本发明实施例的第一供电电路示意图；
图5是本发明实施例的第二供电电路示意图；
图6是本发明实施例的π型网络模型；
图7是本发明实施例的π型网络寄生模型。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
针对高压开关柜温度及局部放电传感器供电难的问题，本实施例的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其能够通过自动调整匹配网络的参数值，使得射频接收天线与后续负载电路时刻处于阻抗匹配状态，从而减少射频能量在传输过程中的损耗，提高射频能量利用率。
参照图1，本实施例的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，包括阻抗匹配网络、并行采样模块、电源模块、锁存模块和控制模块。
(1)阻抗匹配网络，其与射频能量接收天线连接。
在具体实施中，阻抗匹配网络采用π型网络。阻抗匹配网络根据锁存模块提供的C1、C2、L的值进行相应参数调整，实现射频能量的高效传输。
(2)并行采样模块，其用于并行采样阻抗匹配网络输出的电压和电流，得到离散电压信号和离散电流信号并传送至控制模块，由控制模块计算得到负载阻抗值。
具体地，所述并行采样模块包括电压电流取样电路、混频滤波电路和电压电流采样电路；电压电流取样电路用于对阻抗匹配网络输出的电压和电流并行取样；混频滤波电路用于对取样的电压和电流分别滤波和混频处理；电压电流采样电路用于对混频和滤波后电压和电流信号采样，得到离散电压信号和离散电流信号。其中，混频滤波电路对输入的电压、电流信号进行滤波、混频处理送至电压电流采样电路，目的是为了信号降低噪声，提高计算精度。
(3)控制模块，其用于采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数并传送至锁存模块；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到。
在所述控制模块中，计算负载阻抗值的过程为：
对离散电压信号和离散电流信号做快速傅里叶变换，求得电压和电流的最大频谱和幅值，根据最大频谱计算出相应的相位角，计算出负载阻抗的准确值。
在所述控制模块中，基于寄生模型的目标函数为：三个权重因子分别与三个参量的乘积；其中一个参量为负载阻抗值与输入阻抗差值的绝对值，另一个参量为寄生模型的寄生电导端电压的平方与寄生模型的寄生电导的乘积、寄生模型的寄生电阻上流过的电流的平方与寄生模型的寄生电阻的乘积，这两个乘积之和；第三个参量为反射系数的绝对值。
具体地，控制模块包括负载阻抗计算模块和自动阻抗匹配参数计算模块；所述负载阻抗计算模块接收来自并行采样模块的离散信号，并对离散信号做快速傅里叶变换，求得最大频谱和幅值，最大频谱的幅值则为电压或电流的幅值，根据最大频谱计算出相应的相位角，得到U∠α和I∠α的值，再根据U∠α和I∠α的值便可以计算出负载阻抗Zm的准确值，如图2所示；所述自动阻抗匹配参数计算模块在接收的Zm的值的基础上，采用基于步长控制的最优值计算方法对π型网络的C1、C2、L进行计算，并将计算结果送至锁存模块。
如图3所示，基于步长控制的最优值计算方法的具体过程为：
步骤1：获取Zm的值，并对π型网络的输入、输出电压V1、V2进行采样。
阻抗匹配网络采用π型网络，如图6所示。为了使目标函数更接近于实际状况，在建立目标函数时相关参数并没有直接采用π型网络的参数，而是使用了π型网络寄生模型的相关参数，π型网络寄生模型如图7所示。
步骤2：根据Zm、V1、V2的值，计算ω、Γ。
步骤3：建立目标函数。采用寄生模型对阻抗匹配的目标函数ψ＝|Zm-R0|进行优化，构建基于寄生模型的目标函数
Figure BDA0002677802450000071
其中，ξ1、ξ2、ξ3为权重因子，其计算公式是为：
Figure BDA0002677802450000072
Figure BDA0002677802450000073
(N为当前迭代次数，Nmax为最大迭代次数)；Zm为负载阻抗，R0为输入阻抗，V为寄生模型的寄生电导端电压，g为寄生模型的寄生电导，IL为寄生模型的寄生电阻上流过的电流，rL为寄生模型的寄生电阻，Γ为反射系数。具体地，ξ1、ξ2、ξ3部分，分别为负载阻抗因素、网络中的功率损耗因素、阻抗匹配网络反射系数因素。其中，j代表的是阻抗匹配网络中电容的个数。
对比图6，可发现图7，图6中C1的等效于图7寄生模型中的LC1,CLC1,g1，C2同理。g为寄生模型的寄生电导，在图7寄生模型中一共有两个参数g1,g2。V为寄生模型寄生电导g的端电压，在图7寄生模型中一共有两个参数V1,V2.故j＝2。
步骤4：确定当前迭代次数N(初次迭代设定N＝1)，计算小调节间距。根据公式
Figure BDA0002677802450000074
计算计算电容阵列C1、C2的最小调节间距ΔC1、ΔC2，其中C1∈[C1min,C1max]，C2∈[C2min,C2max]，Nmax为最大迭代次数。
步骤5：计算反射系数导数。根据公式
Figure BDA0002677802450000075
计算反射系数导数K，其中，Γi-1为第i-1步的反射系数，Γi为第i步的反射系数。
步骤6：计算搜索步长。根据公式
Figure BDA0002677802450000081
计算搜索步长S，其中，N为当前迭代次数。
本实施例针对搜索步长进行改进，添加了迭代次数参数。原因是随着算法的迭代，目标函数逐渐逼近最优值，搜索步长仅依靠反射系数导数来计算容易出现步长过大的情况，容易错过最佳阻抗匹配的那个点。而添加了迭代次数这个参数后，随着目标函数逼近最优值，搜索步长会逐步减小，能更精确的搜索到最佳阻抗匹配参数的那个点。
步骤7：计算搜索方向。根据公式
Figure BDA0002677802450000082
计算搜索方向d。
步骤8：搜索、计算。根据步骤5、步骤6计算的搜索方向和搜索步长进行最优粒子搜索，每搜索一次，即根据公式
Figure BDA0002677802450000083
计算参数C1、C2、L的值，其中，ω为工作频率，Zm为负载阻抗，R0为输入阻抗，Rm和Xm分别为Zm的实部和虚部。
步骤9：验证当前状态。根据公式
Figure BDA0002677802450000084
验证当前数C1、C2、L的值是否处于最佳阻抗匹配状态，其中，N为当前迭代次数，
Figure BDA0002677802450000091
ψi为第i步的目标函数值，ψi-1为第i-1步的目标函数值。同时定义收敛阈值λd，当λ<λd时说明目标函数ψ收敛，阻抗匹配达到最佳状态。否则，令N＝N+1，返回步骤3。
本实施例采用并行采样模块和负载阻抗计算模块相互配合可精确计算出负载Zm的值，Zm主要用于自动阻抗匹配参数计算模块构建目标函数，对于自动阻抗匹配参数计算模块而言，由于Zm是一个已知且精确度较高的值，所以一方面缩短了目标函数计算过程，另一方面提高了目标函数的准确度。
阻抗匹配网络虽然用的是π型网络，但构建目标函数时，采用的却是π型网络寄生模型的相关参数，原因在于实际运用中，网络中的电感及电容因受到临近效应、趋肤效应、衬底变压器效应等寄生效应而生成寄生参数，因此采用寄生模型计算C1、C2、L的值有利于提高阻抗匹配的精度。
本实施例构建目标函数为
Figure BDA0002677802450000092
该目标函数综合考虑了负载阻抗、网络中的功率损耗、阻抗匹配网络的反射系数等因素，使目标函数更贴近实际工作状态，并依据迭代次数动态分配权重因子，使得目标函数随着迭代次数的增加逐渐逼近最优值。基于步长控制的最优值计算方法能够精准计算阻抗匹配参数，缩短了阻抗匹配时间。
(4)锁存模块，其用于锁存控制模块输出的阻抗匹配网络最优参数，并发送至阻抗匹配网络，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。
具体地，锁存模块对控制模块的输出信号进行锁存，在控制模块掉电情况下，保证阻抗匹配网络的C1、C2、L的值不变。
(5)电源模块，其用于为控制模块提供电能，当自动阻抗匹配完毕之后，接收控制模块发送的结束信号，停止为控制模块供电。这样使得控制模块进入无功耗状态，降低了整个自动阻抗匹配装置的能耗。
本实施例的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，包括：
采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，如图3所示，得到阻抗匹配网络的最优参数；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；
锁存阻抗匹配网络最优参数，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。
在另一实施例中，还提供了一种高压开关柜无源供电电路，其包括第一供电电路和第二供电电路。
具体地，第一供电电路，其用于为高压开关柜内的温度传感器供电；所述第一供电电路的输入端与如上述所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置相连。
例如，第一供电电路包括整流电路、升压变压器和LTC3108电源管理单元，整个电路的输入端与阻抗匹配电路相连，输出端连接温度传感器；所述整流电路采用由肖基特二极管搭建的倍压整流电路，对输入的交流电进行倍压整流后输出直流电至升压变压器；所述升压变压器采用EPC25微型变压器，对输入的直流电进行升压后输出给电源管理单元；所述TC3108电源管理单元对输入的电流进行综合管理，如图4所示。
其中，TC3108电源管理单元其Vout端是整个电路的主输出，后续连接温度传感器。其中LTC3108的C1、C2端对变压器产生的谐波分量进行整流，整流的输出将流向VAUX，VAUX端连接旁路电容，旁路电容可对信号噪声进行滤除；VLDO作为LTC3108的副输出端口，可以满足不同的供电需求，其由Vout和VAUX中电压值高一端的提供电能；PGD端通过改变阻值可对Vout的值进行动态调节；VSTORE连接一个很大容量的电容，当Vout达到规定值后，VSTORE输出端会给超级电容或充电电池供电，这样，一方面可以存储输出能量，另一方面在输入电压过低时可作为芯片的驱动电压。
具体地，第二供电电路，其用于为高压开关柜内的局部放电传感器供电；所述第二供电电路的输入端与如上述所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置相连。
在具体实施中，所述第二供电电路包括带谐振电感的整流电路、升压变压器和电源管理单元，所述带谐振电感的整流电路中的谐振电感采用由开关电感串联组成的权值电感电路，谐振电感值采用比较法自动调节，使电感值与阻抗匹配网络频率相匹配。
例如，第二供电电路，包括带谐振电感的整流电路、升压变压器和LTC3108电源管理单元，整个电路的输入端与阻抗匹配电路相连，输出端连接局部放电检测用传感器。所述带谐振电感的整流电路中的谐振电感采用的是电感阵列，是由开关电感串联组成的权值电感电路，电感阵列内部一共使用了n个开关电感，开关电感的最小值为Lmin，电感值按照2n- 1Lmin递增，最终得到的电感变化区间为[0，(2n-1)Lmin]，此种电感阵列具有调节区间广、调节精度高的特点，采用比较法自动调节电感值，使电感值与阻抗匹配网络频率相匹配，从而提高局部放电传感器供电电路的输出功率；所述升压变压器和LTC3108电源管理单元与温度传感器所用相同。
采用比较法自动调节谐振电感值的过程是：
电路上电后，首先将可调电感阵列的值设为最小值Lmin，采用并行采样电路对倍压整流的输出电流进行采集，采集到的电流值送至比较电路等待比较；然后增加谐振电感的值，在电感值增加一段时间后，等到倍压整流电路的输出电流稳定后，并行采样电路再次采集倍压整流电路的输出电流并送至比较电路；比较电路将上次采集到的电流值与本次采集到的电流值进行比较，如果前一次的电流值小于后一次的电流值，这说明输出电流在增大，则继续增加谐振电感的值，如果前一次的电流值大于后一次的电流值，这说明输出电流在减小，则停止增加谐振电感值，并重新将谐振电感调回输出电流值较大时对应的状态。
本实施例的高压开关柜无源供电电路，能够在微弱电压状态下输出较高的功率，满足温度传感器和局部放电传感器的不同的能耗需求，实现高压开关柜温度及局部放电传感器的无源取能，并有望为建立高压开关柜综合温度监测和局部放电监测于一体的监测系统提供借鉴。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，包括：
阻抗匹配网络，其与射频能量接收天线连接；
控制模块，其用于采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数并传送至锁存模块；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；所述步长的求解中添加迭代次数参数；所述目标函数为：
Figure FDA0003098646610000011
其中ξ1、ξ2、ξ3为权重因子，Zm为负载阻抗，R0为输入阻抗，V为寄生模型的寄生电导端电压，g为寄生模型的寄生电导，IL为寄生模型的寄生电阻上流过的电流，rL为寄生模型的寄生电阻，Γ为反射系数；该目标函数综合考虑了负载阻抗、网络中的功率损耗、阻抗匹配网络的反射系数因素，使目标函数更贴近实际工作状态，并依据迭代次数动态分配权重因子，使得目标函数随着迭代次数的增加逐渐逼近最优值；
锁存模块，其用于锁存控制模块输出的阻抗匹配网络最优参数，并发送至阻抗匹配网络，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。
2.如权利要求1所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，所述高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，还包括：
并行采样模块，其用于并行采样阻抗匹配网络输出的电压和电流，得到离散电压信号和离散电流信号并传送至控制模块，由控制模块计算得到负载阻抗值。
3.如权利要求2所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，所述并行采样模块包括电压电流取样电路、混频滤波电路和电压电流采样电路；电压电流取样电路用于对阻抗匹配网络输出的电压和电流并行取样；混频滤波电路用于对取样的电压和电流分别滤波和混频处理；电压电流采样电路用于对混频和滤波后电压和电流信号采样，得到离散电压信号和离散电流信号。
4.如权利要求2所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，在所述控制模块中，计算负载阻抗值的过程为：
对离散电压信号和离散电流信号做快速傅里叶变换，求得电压和电流的最大频谱和幅值，根据最大频谱计算出相应的相位角，计算出负载阻抗的准确值。
5.如权利要求1所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，阻抗匹配网络采用π型网络。
6.如权利要求1所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置，其特征在于，所述高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置还包括：
电源模块，其用于为控制模块提供电能，当自动阻抗匹配完毕之后，接收控制模块发送的结束信号，停止为控制模块供电。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：
采用基于步长控制的最优值计算方法求解目标函数，得到阻抗匹配网络的最优参数；其中目标函数为基于寄生模型的目标函数，根据负载阻抗值、阻抗匹配网络的输入电压和输出电压而构建；负载阻抗值根据阻抗匹配网络的输出电压和电流计算得到；步长的求解中添加迭代次数参数；
所述目标函数为：
Figure FDA0003098646610000031
其中ξ1、ξ2、ξ3为权重因子，Zm为负载阻抗，R0为输入阻抗，V为寄生模型的寄生电导端电压，g为寄生模型的寄生电导，IL为寄生模型的寄生电阻上流过的电流，rL为寄生模型的寄生电阻，Γ为反射系数；该目标函数综合考虑了负载阻抗、网络中的功率损耗、阻抗匹配网络的反射系数因素，使目标函数更贴近实际工作状态，并依据迭代次数动态分配权重因子，使得目标函数随着迭代次数的增加逐渐逼近最优值；
锁存阻抗匹配网络最优参数，使得阻抗匹配网络调整至最优参数。
8.一种高压开关柜无源供电电路，其特征在于，包括：
第一供电电路，其用于为高压开关柜内的温度传感器供电；所述第一供电电路的输入端与如权利要求1-6中任一项所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置相连；
第二供电电路，其用于为高压开关柜内的局部放电传感器供电；所述第二供电电路的输入端与如权利要求1-6中任一项所述的高压开关柜无源供电自动阻抗匹配装置相连。
9.如权利要求8所述的高压开关柜无源供电电路，其特征在于，所述第二供电电路包括带谐振电感的整流电路、升压变压器和电源管理单元，所述带谐振电感的整流电路中的谐振电感采用由开关电感串联组成的权值电感电路，谐振电感值采用比较法自动调节，使电感值与阻抗匹配网络频率相匹配。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2812978A2 (en) * 2012-02-09 2014-12-17 Humavox Ltd. Energy harvesting system
CN107171452A (zh) * 2017-04-21 2017-09-15 西安电子科技大学 一种射频能量采集电路中的π型阻抗自动匹配系统及方法
CN207075005U (zh) * 2015-01-16 2018-03-06 株式会社村田制作所 天线匹配电路、天线装置以及通信终端装置
CN108846591A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 国网重庆市电力公司万州供电分公司 一种变电站开关柜多运行状态智能监测系统及评估方法
CN110808724A (zh) * 2018-08-06 2020-02-18 航天信息股份有限公司 一种阻抗匹配装置及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195359B1 (en) * 1997-10-16 2001-02-27 International Business Machines Corporation Intelligent router for remote internet access
JP4856288B1 (ja) * 2010-08-10 2012-01-18 パイオニア株式会社 インピーダンス整合装置、制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2812978A2 (en) * 2012-02-09 2014-12-17 Humavox Ltd. Energy harvesting system
CN207075005U (zh) * 2015-01-16 2018-03-06 株式会社村田制作所 天线匹配电路、天线装置以及通信终端装置
CN107171452A (zh) * 2017-04-21 2017-09-15 西安电子科技大学 一种射频能量采集电路中的π型阻抗自动匹配系统及方法
CN108846591A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 国网重庆市电力公司万州供电分公司 一种变电站开关柜多运行状态智能监测系统及评估方法
CN110808724A (zh) * 2018-08-06 2020-02-18 航天信息股份有限公司 一种阻抗匹配装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于粒子群的射频天线自适应阻抗匹配的设计;熊智挺;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20130215;第4、27-28、33-45页，图5.19 *
适用于无线传感节点的射频能量采集芯片设计;王少龙;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20190215;第33-34、56-58页，图4.8、图5.9 *

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