高频电力线信息传输分析与电机建模研究

论文摘要

本课题主要研究在电机驱动系统中,电力线通信的建模问题。通过分析电力线信道的信息传输特性来建立电力线的传输模型,并讨论了电机模型的建立,尤其是在高频时电机输入阻抗的特性下。提出了交流电机模型参数识别方法和仿真方法。论文首先综述了电力线载波通信这一技术的发展,包括其中重要技术HomePlug1.0标准,国外的发展情况以及我国电力线通信发展与标准的制订。其次,提出了课题所搭建的信息反馈驱动系统,包括逆变器、输出滤波器、传输电力线、电力线调制解调器以及电机等。信号频率较高时,电机和传输电力线的输入阻抗是频率的函数。在高频段,电机和电力线的阻抗变化影响着整个电力线载波通信的信道特性。在电力线信道建模中,本文使用基于二端口网络的建模方法,采用RLCG单元模型建立了两芯电力线的分布式模型。论文也分析了系统在电力线通信中的主要问题和电力线信道的噪声特性、衰减特性和阻抗特性。为了稳定可靠的通信,必须采用现代先进的通信技术,如正交频分复用(OFDM)技术。第三部分主要讲了交流电机模型的建立。通过对比研究,选用改进的信号耦合模型进行仿真研究。同时介绍了异步电机的瞬时等效模型,深入了解电机内部参数情况。最后是实验测量分析与仿真的研究。使用功率为3kW和功率为300W的电机和两芯电力线进行了实验测量,由测量结果得出了电机和电力线的输入阻抗特性曲线。运用基于阻抗公式的分析法、最小均方误差估计法以及Matlab基于粒子群优化算法的最优化方法进行参数识别,将得到的参数代入模型中就可以得到电机的阻抗模型,这样电机阻抗对信道的传输函数就可以得到。电机模型的精确度可以通过仿真曲线和测量曲线的逼近程度看出。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 电力线载波通信综述
• 1.1.1 电力线通信的发展史
• 1.1.2 HomePlug1.0 技术标准
• 1.1.3 国外的研究现状
• 1.1.4 我国电力线通信的发展与标准
• 1.2 主要研究内容
• 1.3 研究目的
• 1.4 研究方法
• 1.5 文章结构
• 2 低压配电网的高频特性与系统建模
• 2.1 课题简介
• 2.2 信息自反馈驱动系统
• 2.2.1 系统设计
• 2.2.2 电子系统中的主要问题
• 2.3 电力线信道的特点
• 2.3.1 电力线信道的噪声特性
• 2.3.2 电力线信道的衰减特性
• 2.3.3 电力线信道的阻抗特性
• 2.4 电力线通信的关键技术
• 2.4.1 正交频分复用技术
• 2.4.2 扩频技术
• 2.5 电力线信道建模
• 2.5.1 建模方法
• 2.5.2 建立电力线的分布式模型
• 2.6 本章小结
• 3 交流电动机的高频等效模型
• 3.1 电机模型分析
• 3.2 电机模型的建立
• 3.3 异步电动机的等效模型分析
• 3.4 单相高频等效模型
• 3.5 信号耦合模型
• 3.6 高频电机模型及建模方法的比较
• 3.7 本章小结
• 4 实验测量分析与仿真研究
• 4.1 实验环境
• 4.2 实验测量
• 4.2.1 测量结果
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 参数识别方法
• 4.4 仿真及参数结果
• 4.4.1 用模型B 仿真信号耦合（L1，PE）的输入阻抗
• 4.4.2 用模型A 仿真信号耦合（L1,L2）的输入阻抗
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 参考文献
• A附录
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文