一个高效的阻抗匹配技术对提高窄带电力线通信住宅智能电网

Snehasis Despande¹,即v . Prasanna²年代K熊猫³

UG的学生,EEE的部门,国家技术学院的卡纳塔克邦,印度
研究工程师,ECE称,新加坡国立大学,新加坡
副教授,ECE称,新加坡国立大学,新加坡

文摘

电力线通信是一种具有成本效益的,简单和可靠的工具当前配电电网,将发挥重要的角色在未来实现智能电网。低压电气网络为数据通信提供了一个恶劣的环境。显著的衰减、噪声、干扰、多径反射和整体不可预知和时变接触阻抗的电力线通信所面临的主要问题在其当前状态。对智能温室的需求迅速增加,以满足未来的能源需求。所以需要一个有效的沟通主要网格和住宅网格之间的联系是不可避免的。本文旨在消除的一大障碍在实现电力线通信中,通信系统之间的阻抗失配的侧和负载侧。尽管有许多阻抗匹配技术,全面比较的所有主要技术要求找出哪一个是技术效率和成本效益。它解释了性能变化在不同的系统领域,因此有助于提供更好的感知的电力线通信在真实的应用程序中

关键字

阻抗匹配、耦合变压器、窄带电力线通信(N-PLC)

介绍

窄带电力线通信或者N-PLC指在电力线传输数据的频带限制3千赫至148.5千赫。这个乐队的频率已经广泛应用在配电电网实现家庭自动化,自动抄表和许多其他应用程序。主电网通过N-PLC所有电气设备插入在一个特定的区域,可以有共同的通信链路,利用相同的电力线路,而不是使用外部导线和传感器。任何PLC系统的性能通常取决于时间,位置和电网连接拓扑[8]。电源线为数据传输提供了一个恶劣的环境包括多次反射、干扰、噪音和时变接触阻抗。在这样的场景中通信系统和负载之间的阻抗匹配起着至关重要的作用在提高数据传输范围和维护适当的信号强度。内的功率信号也应该限制,电磁干扰(EMI)通过排放不会超过允许水平规定其他能源破裂会扰乱其他无线用户相邻频带[3]。如果收发器和通道阻抗匹配,不仅信号功率传递从一个节点到另一个可以最大化,而且信号反射可以最小化。更具体地说,如果电抗的通道通过耦合器完全匹配,功率效率可以大幅增加。因此本文旨在模拟和比较不同方案对阻抗匹配和提出技术更为先进的和成本有效的阻抗匹配的设计。

阻抗匹配的简要概述

阻抗匹配的实践设计电力负荷的输入阻抗(或相应的信号源的输出阻抗)最大化的权力转移或者减少反射负载。在本节中,我们简要地讨论一下什么是各种标准阻抗匹配设计和计划,然后每个技术的详细仿真与性能分析提供了在随后的部分。

答:基本阻抗匹配

最大的功率转换定理说,转移权力的最大数量从源到负载,负载阻抗应该与源阻抗匹配。在基本电路,直流或交流,和它的内部阻力(Ri)或发电机输出阻抗(Zg)驱动器负载电阻(RL)或阻抗(ZL),如图1所示。但是实时应用程序负载和电源阻抗不匹配,所以我们需要提供一个阻抗匹配电路达到最大功率传输从源如图1所示。

b .阻抗匹配在电力线通信

的一个主要推力地区提高电力线通信是阻抗匹配。图4显示了电力线通信的基本布局和图显示了变化需要改善系统。有各种各样的收发器和阻抗匹配的方法通过使用一个外部电路将阻抗变化或更改现有的电路带来变革。

1。阻抗匹配使用电容器银行

在[4]中,作者描述了使用耦合电路的线路阻抗测量技术和电容的阻抗匹配部分由银行控制的微型继电器和一个控制器。随着线路阻抗主要归纳图5所示的安排有助于实现阻抗匹配某些限制,但它有自己的缺点。电容银行后放在高压侧通信系统的耦合变压器,电容器是昂贵和笨重。

2。用抽头切换变压器阻抗匹配与特定阻抗的次要的

之前这个特殊的设计包含一个额外的变压器的耦合变压器的工作反映出特定阻抗源端与负载端。这种设计有四个变量,可以根据控制要求。变量是阻抗匹配变压器的匝比、电阻、电容和电感与变压器的二次侧。虽然一次改变所有的变量匹配阻抗可能是一个单调乏味的工作,但适当修复三个变量,改变任何一个可能是有利的。的二次阻抗阻抗匹配变压器可以改变电压控制通用阻抗变换器。[5],公园里等人对以前的工作对自适应阻抗匹配和指出,许多外部组件,如电容器、开关和变压器增加的价格和尺寸匹配电路。为了解决这些问题,他们建议使用电压控制通用阻抗变换器(VCGIC),如图7所示。

仿真和结果

Matlab和Simulink是用来创建一个类似的电力线通信环境,因为它会看到现实生活中的情况。仿真方案由230伏低压配电变压器之间的交流输电线路和住宅单位。假设是1公里的距离(通常是几百米)。发射机电路是130 KHz信号发生器有50欧姆的源阻抗连接到一个230伏交流电通过耦合电容器。发射机接收机电路相似的家附近放置负载。这种分析主要旨在绘制信号功率传输和接收的效率。所有上面提到的三种情况下的阻抗匹配模拟,寻找最有效的相比,简单的和成本有效的方法实现阻抗匹配。

从上面观察我们可以得出结论,有抽头切换耦合器可以证明技术高效和成本有效的阻抗匹配技术在电力线通信。

结论

考虑以上结果我们可以得出结论,一个变量耦合变压器的发射机和接收电路将被证明是真正有效阻抗匹配和最大的权力交接。在仿真参数手动改变,效率只能增加到一定的极限。所以未来工作目标达到最大效率通过开发一个自适应控制系统,将匹配阻抗动态优化耦合变压器利用参考阻抗的访问。

表乍一看

表1

数据乍一看


图1	图2	图3	图4	图5

图6	图7	图8	图9	图10

图11	图12	图13

引用

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