直流电力线载波通信自适应阻抗匹配系统的设计与实现

发布时间：2020-11-07 09:21

　　 针对电力线载波通信过程中,出现阻抗失配,而影响整个线路的传输效率和通信质量问题,本文设计了自适应阻抗匹配系统,能够动态的解决电力线通信过程中阻抗失配的问题。课题在分析电力线中阻抗特性之后,设计了一套高精度改进型阻抗测量模块。该模块通过采集电力线回路中电流信号和负载端电压信号,经过一系列硬件运算电路,测出负载端阻抗值。设计中采用24位高精度模数转换芯片进行信号采集,经过测试发现,采集的电压误差控制在1%以内,电流误差在3%以内,阻抗值误差控制在5%以内。针对L型阻抗匹配网络结构简单,易于操作的特点,本文设计了一种L型网络自适应阻抗匹配结构,可以通过改进型阻抗测量模块测得的阻抗值,依据L型阻抗匹配分析法来动态选择接入到电路中的匹配网络结构。匹配网络中的电容电感均采用可变电容电感,在经过理论分析和实验测试后,可变电容可通过继电器控制电路接入电容数量的方式实现,可变电感采用固定电感与可变电容并联等效为电感的方法实现。经过整个系统联调后发现,加上课题设计的自适应匹配网络后,负载输出功率提高将近15%,因此本文设计的阻抗匹配系统在一定程度上解决了电力线载波通信过程中阻抗失配问题。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN913.6
【部分图文】：

京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文 第一章 绪光伏发电是指将多个光伏组件通过串并联连接在电力线上，并通过汇流箱进行电量汇一种发电方式。随着科技的发展，人们对能源的需求与日俱增，然而由于化石能源具有再生性，能源危机问题逐渐凸显，因此开发可再生能源如太阳能是未来的发展方向。光电是一种利用太阳能发电的方案，由于其具有用之不竭和无污染的特性，光伏产业发展，光伏发电站的维护也受到越来越多的关注。光伏发电站由光伏阵列、蓄电池组（储存太阳能光伏组件受到光照时产生的电能）、汇（将多个光伏组件串联起来组成光伏阵列，再并联接入到汇流箱）、逆变器（将直流电转交流电）、直流配电柜（应用于大型光伏电站，用来连接汇流箱与逆变器，并能监测光伏的电压、电流等状态）等构成，其具体分布结构如下图 1.1 所示。太阳能光伏发电是将太光伏组件产生的电能经过汇流箱控制器，由控制器决定产生的电能传输给蓄电池还是经变器将直流电转换成交流电并网。由于光伏阵列和蓄电池均是直流电源，所以光伏监测的环境为直流环境，因此可以将它看作一种特殊的直流电力线载波通信系统[12]。

图 2.17 Smith 实部圆图 图 2.18 Smith 实部圆图mith 圆图的阻抗圆就是将以上实部、虚部圆图进行叠加的结果，如下图 2.19一化后阻抗已知，假设为0 0r jx，则分别找出对应实部0r 和虚部0x 的曲线，可根据复坐标系读出相应的反射系数L 。阻抗圆主要用来处理串联元件，当载会沿着等阻抗圆顺时针方向移动至相应数值，串联电容时，负载沿着等阻。对于并联元件电路来说，需要使用导纳圆表示，通过导纳公式 Y 1/Z看出数，将阻抗圆以原点为中心旋转180 便可得到导纳圆。

图 2.17 Smith 实部圆图 图 2.18 Smith 实部圆图mith 圆图的阻抗圆就是将以上实部、虚部圆图进行叠加的结果，如下图 2.19一化后阻抗已知，假设为0 0r jx，则分别找出对应实部0r 和虚部0x 的曲线，可根据复坐标系读出相应的反射系数L 。阻抗圆主要用来处理串联元件，当载会沿着等阻抗圆顺时针方向移动至相应数值，串联电容时，负载沿着等阻。对于并联元件电路来说，需要使用导纳圆表示，通过导纳公式 Y 1/Z看出数，将阻抗圆以原点为中心旋转180 便可得到导纳圆。
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本文编号：2873748