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基于阻抗匹配的电力线载波通信结合滤波器的研制

张立建  
【摘要】: 中压配电网载波通信技术是一种经济可行的配电网自动化通讯技术,其具有很高的经济效益和社会效益,受到了越来越广泛的关注。然而目前利用中压配电网建立数据通道还存在不少困难,主要表现在信号传输衰减较大,中压配电网上噪声高,信号接入点的阻抗随时变化而不可预测。在中压配电网上构建的载波通信系统,由于中压配电网存在着大量的分支线且无法架设阻波器,使得在信号接入点上的阻抗通常都无法匹配,因此严重影响了通信质量。所以,如何克服以上问题,提高中压配电网载波通信的稳定性是实现中压配电网载波通信技术的关键。 本文针对中压配电网信号接入点阻抗变化造成的通讯问题,对中压配电网载波通信耦合技术做了深入的研究。主要涉及三方面的内容:中压配电网的阻抗分析、中压配电网K式带通滤波器的设计和自动阻抗匹配系统的设计。 在中压配电网的阻抗分析中,对阻抗测试方法进行了总结,并分析了精密阻抗分析仪(Agilent 4294A)的测试原理以及其在中压配电网通信站点阻抗的测试方法;分析了中压配电网的网络结构对其阻抗的影响;对中压配电网进行了实际的测试,并通过对各通信站点的阻抗测量结果进行分析,总结了中压配电网阻抗的特性。 在中压配电网K式带通滤波器的设计中,在分析阻抗匹配的概念、目的和方法的基础上,提出了K式带通滤波器的设计思路以及设计步骤,并给出了具体的K式带通滤波器的设计;对设计的K式带通滤波器作了MATLAB通频带仿真试验,和阻抗匹配的试验。 在自动阻抗匹配系统的设计中,在对中压配电网的阻抗分析和K式带通滤波器的研究的基础上,提出了一种自动阻抗匹配系统的设计模型;用AD5933以及AVR单片机实现了一个自动阻抗匹配系统,并研究了系统的带通滤波部分、阻抗测量部分、计算控制部分、电抗补偿部分和电阻变换部分等关键技术;编写实现自动阻抗匹配的AVR单片机程序并进行了实际测试。对整个自动阻抗匹配系统的阻抗测试和阻抗匹配效果作了试验验证。


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