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低压电力线通信的应用
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基于G3-PLC的电力线通信接收机的设计与实现
【摘要】：在以智能和互联为代表的新的信息革命浪潮的推动下,智能电网、智能家居等技术蓬勃发展。电力线通信以其分布广、渗透力强、成本低廉、部署方便等优点受到广泛青睐,扮演着越来越重要的角色。在这种背景下提出的G3-PLC是目前最新的窄带电力线通信标准,它针对低速率、高可靠性要求的应用场合,以正交频分复用(OFDM)技术为基础实现电力线数字信息传输,并级联了多种前向纠错码和复合的交织技术,被广泛认为是当今智能电网界最安全可靠和最具成本效益的通信模式。
本文首先阐述了电力线通信的概念,分析了该通信方式的优缺点,介绍了电力线通信当前的应用领域和发展方向,以及该技术的研究现状,针对当前存在的电力线通信标准进行了比较和分析并对G3-PLC标准的背景、技术和主要优势进行了阐述。
随后本文深入研究了电力线信道和噪声建模的常用方法,对信道传输特性和脉冲噪声进行了建模,并且对模型参数的统计特性进行了分析,提出了设计适用于电力线信道的接收机的技术关键点。并以此为基础,结合G3-PLC标准物理层协议,对该系统接收机设计中的关键技术进行分析,并提出相应的解决方案。
接着本文进行了算法设计和仿真,并编写出接收机模块基于MATLAB的仿真程序,对算法的性能和结果进行相应的分析,从而验证了系统整体算法。最后设计了接收机的硬件平台,并采用Verilog语言实现了接收机模块。
【关键词】：
【学位授予单位】：西安电子科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TN913.6;TN851【目录】：
摘要3-4Abstract4-7第一章 绪论7-13 1.1 电力线通信概述7-8
1.1.1 电力线通信简介7
1.1.2 电力线通信的优缺点7-8
1.1.3 电力线通信的应用背景8 1.2 电力线通信的研究现状8-10
1.2.1 国外研究现状9-10
1.2.2 国内研究现状10 1.3 G3-PLC标准简介10-11 1.4 本课题的研究背景和主要研究内容11-13第二章 适用于电力线信道的接收机的技术难点13-21 2.1 电力线信道传输模型13-17
2.1.1 电力线信道建模的方法13-14
2.1.2 电力线阻抗特性分析14-16
2.1.3 电力线传输特性分析16-17 2.2 电力线噪声分析17-19
2.2.1 电力线噪声的建模方法17-18
2.2.2 电力线噪声的分类18-19 2.3 电力线通信接收机的技术难点19-20 2.4 本章小结20-21第三章 物理层的关键技术21-31 3.1 G3-PLC物理层简介21-24
3.1.1 物理层概述21-22
3.1.2 G3-PLC的帧结构22
3.1.3 前导序列的构成22-23
3.1.4 前向纠错码23-24
3.1.5 映射24
3.1.6 系统总体参数24 3.2 OFDM技术24-26 3.3 同步算法26-28
3.3.1 同步算法对系统性能的影响26-27
3.3.2 基于前导序列的同步算法27-28 3.4 信道估计器28-30 3.5 交织器30 3.6 本章小结30-31第四章 接收机的设计和Matlab仿真31-49 4.1 电力线信道和噪声的Matlab仿真31-34
4.1.1 电力线信道的仿真31-32
4.1.2 电力线噪声的仿真32-34 4.2 同步算法的设计和性能分析34-40
4.2.1 基于自相关的粗同步算法34-38
4.2.2 基于序列相位距离的精同步算法38-40 4.3 OFDM解调与信道估计40-42 4.4 差分解调42-44 4.5 解交织44-45 4.6 解码45-47 4.7 解扰47 4.8 本章小结47-49第五章 接收机的硬件实现49-67 5.1 硬件平台的设计49-56
5.1.1 FPGA的选型49
5.1.2 FPGA的电源设计49-52
5.1.3 FPGA的控制电路的设计52-53
5.1.4 AD采样电路的选型和设计53-54
5.1.5 放大电路的设计54-55
5.1.6 硬件总体结构与实物55-56 5.2 接收机的FPGA实现56-63
5.2.1 同步模块的设计与仿真56-57
5.2.2 解调模块的设计与仿真57-59
5.2.3 解交织模块的设计与仿真59-61
5.2.4 解码和解扰模块的设计与仿真61-63 5.3 接收机的整机仿真与实现63-66 5.4 本章小结66-67第六章 总结与展望67-69 6.1 全文总结67 6.2 对未来工作的展望67-69致谢69-71参考文献71-75研究生期间参加科研及发表论文情况75
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京公网安备75号什么是牵引变压器，谁能详细的介绍一下？_百度知道
什么是牵引变压器，谁能详细的介绍一下？
牵引变压器是将三相电力系统的电能传输给二个各自带负载的单相牵引线路。二个单相牵引线路分别给上下行机车供电。在理想的情况下，二个单相负载相同。所以，牵引变压器就是用作三相变二相的变压器。工作原理：变压器的工作原理和分析：变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。1，单相结线变压器原理：牵引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相；副边一端与牵引侧母线连接，另一 端与轨道及接地网连接。牵引变压器的容量利用率高，但其在电力系统中单相牵引负荷产生的负序电流较大，对接触网的供电不能实现双边供电。所以，这种结线只适用于电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。另外，单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。2，单相V,v结线变压器（三相）原理：将两台单相变压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压器次边绕组，各取一端联至牵引变电所两相母线上。而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回的回流线。这时，两臂电压相位差60o接线，电流的不对称度有所减少。这种接线即通常所说的60o接线。（三相） 原理：将两台容量相等或不相等的单相变压器器身安装于同一油箱内组成。原边绕组接成固定的V结线，V的顶点（A2与X1连接点）为C相，A1，X2分别为A相，B相。副边绕组四个端子全都引出在油箱外部，根据牵引供电的要求，既可接成正“V”，也可接成反“V”。3，三相YN，d11双绕组变压器原理：三相YN，d11结线牵引变压器的高压侧通过引入线按规定次序接到110kV或220kV，三相电力系统的高压输电线上；变压器低压侧的一角c与轨道，接地网连接，变压器另两个角a和b分别接到27.5kV的a相和b相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电，两臂电压的相位差为60o，也是60o接线。因此，在这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。4，斯科特结线变压器原理：实际上也是由两台单相变压器按规定连接而成。一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别接到三相电力系统的两相，称为座变压器；另一台单相变压器的原边绕组一端引出，接到三相电力系统的另一相，另一端到M座变压器原边绕组的中点O，称为T座变压器。这种结线型式把对称三相电压变换成相位差为 的对称两相电压，用两相中的一相供应一边供电臂，另一相供应另一边供电臂。M座变压器原边绕组匝数，电压分别用 表示，两端分别接入电力系统的B，C相；副边绕组匝数，电压分别用 表示，向左边供电臂供电。T座变压器原边绕组匝数，电压分别为 ，一端接在M座变压器原边绕组的中点O，另一端接到接到电力系统的A相；副边绕组匝数，电压分别为 ，向右边供电臂供电。T座和M座副边匝数相同，都是 ，原边匝数不同，T座原边匝数是M座的 。实际中，通常把两台单相变压器绕组装配在一个铁芯上，安装在一个油箱内。
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