能量—信息一体化的电能路由器关键技术研究
发布时间：2021-05-15 14:38
能源互联网作为未来能源交互的理想模型,能够很好地适应分布式能源与储能设备的大规模接入,以电能为主体,具有分布式、信息化、智能化等特点。电能路由器作为能源互联网中的核心设备,承担着各“源—网—储—荷”互联、电能质量监控、电能智能调度、故障维护与管理等多项功能,是能量与信息的综合体。近年来,电能路由器在学术界与工业界均受到了广泛关注,研究人员从不同角度对其进行了诠释,如功能定义、硬件设计、算法设计等。论文借鉴互联网分层设计的成功经验,采用自下而上的方法将电能路由器的设计分为三层。在物理层实现能量流与信息流的深度融合和统一;在链路层完成数据的封装与可靠传输,并对内部功率流进行分配和管理;在网络层让信息流服务于能量流,并最终实现电能局域网中灵活、高效、智能的能量调度。论文从电能路由器的两大核心技术——通信技术与电力电子技术入手,以全新的视角解构了电力电子变换器,首次提出其与通信系统的相似性和统一性,并在此基础上,提出了基于电力电子变换器的能量——信息一体化技术。论文研究了该技术的具体实施方法,并提出了优化调制原理和方法,从而完成了电能路由器物理层设计。在链路层,论文对数据帧结构进行了定义,实现...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电能路由器研究现状
1.2.1 能源互联网与电能局域网概述
1.2.2 电能路由器研究现状
1.3 从互联网视角分层设计电能路由器
1.3.1 物理层
1.3.2 链路层
1.3.3 网络层
1.4 电能路由器的能量——信息一体化
1.4.1 概述
1.4.2 可行性分析
1.5 论文研究内容
第2章 能量——信息一体化基本理论
2.1 通信技术与电力电子技术概述
2.2 从通信视角解构电力电子变换器
2.2.1 通信系统概述
2.2.2 电力电子变换器的解构
2.3 调制与解调技术
2.3.1 分类
2.3.2 PWM调制
2.3.3 电力电子变换器中的PWM调制
2.4 能量——信息一体化的研究思路
2.4.1 功率/数据单载波调制
2.4.2 功率/数据双载波调制
2.4.3 两种方法比较
2.5 本章小结
第3章 电力电子变换器的能量——信息一体化方法
3.1 功率/数据单载波调制
3.1.1 调制方法
3.1.2 仿真验证
3.2 功率/数据双载波调制
3.2.1 调制方法
3.2.2 仿真验证
3.3 数据解调
3.3.1 原理
3.3.2 硬件电路
3.3.3 实验验证
3.4 调制技术优化
3.4.1 直序扩频调制(DSSS)
3.4.2 正交频分复用(OFDM)
3.5 本章小结
第4章 电能路由器的物理层设计
4.1 电能路由器应用场景分析
4.1.1 电能局域网结构
4.1.2 电能路由器设计要求
4.2 电能路由器物理层设计
4.2.1 功率设计
4.2.2 通信设计
4.3 物理层的能量——信息一体化
4.3.1 内部通信
4.3.2 外部通信
4.4 链路层设计
4.5 实验验证
4.5.1 样机结构
4.5.2 内部能量/信息一体化实验验证
4.5.3 外部能量/信息一体化实验验证
4.6 本章小结
第5章 电能路由器的网络层设计
5.1 从互联网视角解构电能路由器
5.1.1 体系结构
5.1.2 传输模式
5.1.3 转发结构
5.1.4 路由算法
5.2 带权重的电能路由算法
5.2.1 电能传输的代价
5.2.2 电能路由表
5.2.3 电能路由算法
5.3 电能路由算法优化
5.3.1 轻负载情况下的优化
5.3.2 重负载情况下的优化
5.3.3 其他影响因素
5.4 仿真与实验
5.4.1 案例分析与仿真
5.4.2 实验验证
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电能路由器的交直流微网信息集成系统[J]. 刘迎澍,王安瑶. 电力系统及其自动化学报. 2018(04)
[2]电能路由器的发展及其关键技术[J]. 赵争鸣,冯高辉,袁立强,张春朋. 中国电机工程学报. 2017(13)
[3]基于社区能源网的电能路由器设计[J]. 徐梦超,邰能灵,黄文焘,郑晓冬,李国栋,陈培育,王旭东. 电力系统保护与控制. 2016(23)
[4]能源互联网:驱动力、评述与展望[J]. 孙宏斌,郭庆来,潘昭光,王剑辉. 电网技术. 2015(11)
[5]能源互联网:理念、架构与前沿展望[J]. 孙宏斌,郭庆来,潘昭光. 电力系统自动化. 2015(19)
[6]基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展[J]. 宗升,何湘宁,吴建德,李武华,赵荣祥. 中国电机工程学报. 2015(18)
[7]能源互联网路由策略研究[J]. 林川,赵海,刘晓,李鹤群,徐久强. 电工技术学报. 2015(11)
[8]能源互联网信息技术研究综述[J]. 王继业,孟坤,曹军威,程志华,高灵超,林闯. 计算机研究与发展. 2015(05)
[9]配电网电力电子装备的互联与网络化技术[J]. 何湘宁,宗升,吴建德,李武华,赵荣祥. 中国电机工程学报. 2014(29)
[10]中国未来电网的发展模式和关键技术[J]. 周孝信,鲁宗相,刘应梅,陈树勇. 中国电机工程学报. 2014(29)
博士论文
[1]基于云的大数据处理系统性能优化问题研究[D]. 徐华.中国科学技术大学 2018
[2]能源互联网背景下的区域分布式能源系统规划研究[D]. 陈娟.华北电力大学(北京) 2017
[3]面向大数据应用的云计算中心性能分析方法[D]. 申超.上海大学 2017
硕士论文
[1]USB2.0接口多通道数据采集系统的设计[D]. 郭艳.西安理工大学 2018
[2]电动汽车光伏充电桩系统研究与设计[D]. 张勇敢.广西师范大学 2018
[3]基于USB3.0接口的FPGA图像采集系统设计[D]. 赵成成.长春理工大学 2018
[4]基于BLE的IPv6协议栈设计与实现[D]. 李伟航.哈尔滨工业大学 2018
[5]能源路由器能量信息一体化接口设计与实现[D]. 石亚锋.电子科技大学 2018
[6]基于能源互联网的分布式能源发展模式研究[D]. 王伟家.华北电力大学 2018
[7]软件定义能源互联网中信息流的特性分析研究[D]. 张开.华北电力大学 2018
[8]能源路由器路由策略的研究[D]. 尚煜东.华北电力大学 2018
[9]基于能源互联网的分布式电能路由控制策略研究[D]. 叶泓炜.重庆大学 2017
[10]基于云计算的大数据运维系统的设计与实现[D]. 李鹏.天津大学 2017
本文编号：3187814
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电能路由器研究现状
1.2.1 能源互联网与电能局域网概述
1.2.2 电能路由器研究现状
1.3 从互联网视角分层设计电能路由器
1.3.1 物理层
1.3.2 链路层
1.3.3 网络层
1.4 电能路由器的能量——信息一体化
1.4.1 概述
1.4.2 可行性分析
1.5 论文研究内容
第2章 能量——信息一体化基本理论
2.1 通信技术与电力电子技术概述
2.2 从通信视角解构电力电子变换器
2.2.1 通信系统概述
2.2.2 电力电子变换器的解构
2.3 调制与解调技术
2.3.1 分类
2.3.2 PWM调制
2.3.3 电力电子变换器中的PWM调制
2.4 能量——信息一体化的研究思路
2.4.1 功率/数据单载波调制
2.4.2 功率/数据双载波调制
2.4.3 两种方法比较
2.5 本章小结
第3章 电力电子变换器的能量——信息一体化方法
3.1 功率/数据单载波调制
3.1.1 调制方法
3.1.2 仿真验证
3.2 功率/数据双载波调制
3.2.1 调制方法
3.2.2 仿真验证
3.3 数据解调
3.3.1 原理
3.3.2 硬件电路
3.3.3 实验验证
3.4 调制技术优化
3.4.1 直序扩频调制(DSSS)
3.4.2 正交频分复用(OFDM)
3.5 本章小结
第4章 电能路由器的物理层设计
4.1 电能路由器应用场景分析
4.1.1 电能局域网结构
4.1.2 电能路由器设计要求
4.2 电能路由器物理层设计
4.2.1 功率设计
4.2.2 通信设计
4.3 物理层的能量——信息一体化
4.3.1 内部通信
4.3.2 外部通信
4.4 链路层设计
4.5 实验验证
4.5.1 样机结构
4.5.2 内部能量/信息一体化实验验证
4.5.3 外部能量/信息一体化实验验证
4.6 本章小结
第5章 电能路由器的网络层设计
5.1 从互联网视角解构电能路由器
5.1.1 体系结构
5.1.2 传输模式
5.1.3 转发结构
5.1.4 路由算法
5.2 带权重的电能路由算法
5.2.1 电能传输的代价
5.2.2 电能路由表
5.2.3 电能路由算法
5.3 电能路由算法优化
5.3.1 轻负载情况下的优化
5.3.2 重负载情况下的优化
5.3.3 其他影响因素
5.4 仿真与实验
5.4.1 案例分析与仿真
5.4.2 实验验证
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电能路由器的交直流微网信息集成系统[J]. 刘迎澍,王安瑶. 电力系统及其自动化学报. 2018(04)
[2]电能路由器的发展及其关键技术[J]. 赵争鸣,冯高辉,袁立强,张春朋. 中国电机工程学报. 2017(13)
[3]基于社区能源网的电能路由器设计[J]. 徐梦超,邰能灵,黄文焘,郑晓冬,李国栋,陈培育,王旭东. 电力系统保护与控制. 2016(23)
[4]能源互联网:驱动力、评述与展望[J]. 孙宏斌,郭庆来,潘昭光,王剑辉. 电网技术. 2015(11)
[5]能源互联网:理念、架构与前沿展望[J]. 孙宏斌,郭庆来,潘昭光. 电力系统自动化. 2015(19)
[6]基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展[J]. 宗升,何湘宁,吴建德,李武华,赵荣祥. 中国电机工程学报. 2015(18)
[7]能源互联网路由策略研究[J]. 林川,赵海,刘晓,李鹤群,徐久强. 电工技术学报. 2015(11)
[8]能源互联网信息技术研究综述[J]. 王继业,孟坤,曹军威,程志华,高灵超,林闯. 计算机研究与发展. 2015(05)
[9]配电网电力电子装备的互联与网络化技术[J]. 何湘宁,宗升,吴建德,李武华,赵荣祥. 中国电机工程学报. 2014(29)
[10]中国未来电网的发展模式和关键技术[J]. 周孝信,鲁宗相,刘应梅,陈树勇. 中国电机工程学报. 2014(29)
博士论文
[1]基于云的大数据处理系统性能优化问题研究[D]. 徐华.中国科学技术大学 2018
[2]能源互联网背景下的区域分布式能源系统规划研究[D]. 陈娟.华北电力大学(北京) 2017
[3]面向大数据应用的云计算中心性能分析方法[D]. 申超.上海大学 2017
硕士论文
[1]USB2.0接口多通道数据采集系统的设计[D]. 郭艳.西安理工大学 2018
[2]电动汽车光伏充电桩系统研究与设计[D]. 张勇敢.广西师范大学 2018
[3]基于USB3.0接口的FPGA图像采集系统设计[D]. 赵成成.长春理工大学 2018
[4]基于BLE的IPv6协议栈设计与实现[D]. 李伟航.哈尔滨工业大学 2018
[5]能源路由器能量信息一体化接口设计与实现[D]. 石亚锋.电子科技大学 2018
[6]基于能源互联网的分布式能源发展模式研究[D]. 王伟家.华北电力大学 2018
[7]软件定义能源互联网中信息流的特性分析研究[D]. 张开.华北电力大学 2018
[8]能源路由器路由策略的研究[D]. 尚煜东.华北电力大学 2018
[9]基于能源互联网的分布式电能路由控制策略研究[D]. 叶泓炜.重庆大学 2017
[10]基于云计算的大数据运维系统的设计与实现[D]. 李鹏.天津大学 2017
本文编号：3187814
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