低压电力线载波通信质量及组网方式的研究

摘要

低压电力线研究领域广，应用的前景也很宽阔，但是由于电力线的噪声特点及其本身自有的特点，它的通信距离受到限制。低压配电网直接面对用户，无可避免地接入了计算机等用电设备，像计算机一类的用电设备都采用了开关式直流稳压电源，为了防止开关频率对电网造成杂波干扰，所有的开关电源的输入端都加有滤波器，所有滤波器的电源输入端都并接了一个不小于0.1.μF的电容。信号在低压电网中传输时，电容对载波呈现的阻抗为1/ωC，其中ω是载波的角频率，C是电容容值。这些电容与电力线组成的电路可能会产生很多低阻抗区，吸收与这个电路产生共振的频率及其附近的频率，电力线的输入阻抗会随信号频率的不同而变化非常强烈，导致低压电力线的通信质量不理想，文中针对这个问题进行了分析。
　　本文对电力线载波通信技术的发展历程进行了回顾，并概述了国内外的电力线载波通信技术发展的现状，以及目前研究工作上所取得的研究成果。分析低压电力线的通信信道阻抗与衰减特性，根据传输线理论建立电力线的理想等效回路。分析低压配电网中接入用电设备后电力线载波通信的阻抗特性及对通信质量的影响，并对低压电力线通信中接入计算机电源滤波电容后信号的传输情况建模仿真。研究发现，当用电设备个数越多，低压电力线载波通信的质量越差，但是当用电设备个数超过4个以后，信号衰减的速率降低。文中确定适合多个用电设备干扰下的低压电力线载波通信的最佳载频为50KHz～70KHz。
　　为了使整个低压配电网中的数据能更快速地传输，实现配电网的宽带接入，关键是确保网络中各链路和节点之间数据的可连通性和稳定性，从而实现整个低压电力线载波通信系统的良好运行。本文分析了蚁群算法的特点，将蚁群算法的思想应用到电力线的组网方式中。基于蚁群算法对电力线载波路由的选择进行优化，通过模型来分析蚁群算法在该路由优化求解方面的可行性。用Matlab进行仿真，对蚁群算法在求解组网路由优化问题上的可能性进行验证分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究的目的和意义

1．3 电力线载波通信的研究现状

1．4 本论文主要内容

第二章 低压电力线载波通信信道阻抗与衰减特性分析

2．1 低压电力线载波通信阻抗特性和衰减特性

2．2 负载滤波电路中电容接入电力线后的差模等效电路

2．3 本章小结

第三章 低压载波通信信道模型

3．1 理想电力线的等效电路理论分析

3．2 电力线和负载电源前端滤波电容组成的理想等效电路

3．3 本章小结

第四章 基于MATLAB的低压电力线载波通信建模仿真

4．1 电力线噪声

4．2 电力线通信模型

4．3 负载电源的滤波电容对电力线通信模型的影响

4．4 电力线通信载频选择

4．5 结论

第五章 基于蚁群算法的PLC网络组网技术应用

5．1 蚁群算法原理和特点

5．2 蚁群算法的优缺点

5．3 蚁群系统算法的理论分析

5．4 低压配电网络的仿真模型

5．5 基于蚁群算法的PLC组网

5．6 结论

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间研究成果