電力傳輸原理精選(九篇)

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第1篇：電力傳輸原理范文

【關(guān)鍵詞】 家用電氣 無線電力傳輸 電源

最近幾年在電力設(shè)備逐漸完善的過程中，無線電力傳輸（Inductive Power Transfer，IPT）具有的時(shí)尚、安全的特點(diǎn)開始被人們關(guān)注。但是該項(xiàng)技術(shù)存在的局限性表現(xiàn)在只能為手機(jī)充電等效功率應(yīng)用，針對(duì)功率較大的家電領(lǐng)域，目前尚未成熟。對(duì)于IPT系統(tǒng)來說，傳輸線圈副邊電路互相隔離，在開環(huán)狀態(tài)下工作，電路的輸出電壓通常都難以控制。通常情況下，在接收端使用DC/DC電路來穩(wěn)定輸出電壓的過程中，為增加系統(tǒng)輸出功率，通常都會(huì)在原邊電路中增加鎖相環(huán)電路，進(jìn)而促使線圈工作在諧振狀態(tài)。但是采用這種方法存在一定的問題，這些問題的存在降低了輸出功率的穩(wěn)定性。因此，為提高松耦合變壓器傳輸功率與效率，需要對(duì)原、副邊線圈增加諧振補(bǔ)償電容。同時(shí)需要眼研究出一種新的輸電系統(tǒng)。

一、無線電力傳輸系統(tǒng)

該種系統(tǒng)已經(jīng)在大范圍領(lǐng)域中開始應(yīng)用，但是要想進(jìn)一步了解其中相關(guān)情況，就應(yīng)當(dāng)對(duì)該系統(tǒng)有一個(gè)必要的了解。

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無線電力傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)通常是由半橋逆變電路、單片控制電路、輔助電源、顯示模塊、婺源射頻識(shí)別以及諧振耦合電路共同組成220V交流電在經(jīng)過全橋整流、電感、電容濾波后送達(dá)給半橋逆變電路的輸入端，在此過程中，高頻方波電壓就會(huì)通過半橋逆變電路出書到諧振耦合電路中，再由諧振耦合電路將能量傳輸給負(fù)載[1]。這是無線電力傳輸系統(tǒng)的組成部分，各個(gè)部位都在系統(tǒng)運(yùn)行中具有重要的作用。

1.2主電路參數(shù)設(shè)置

無線電路傳輸系統(tǒng)由開關(guān)輸入網(wǎng)絡(luò)、高頻整流網(wǎng)絡(luò)和諧振耦合網(wǎng)絡(luò)共同組成。諧振耦合網(wǎng)絡(luò)的原邊線圈采用串聯(lián)電容Cp補(bǔ)償，副邊線圈采用并聯(lián)電容Ca補(bǔ)償。其中，Cp采用耐流大的電容，采用耐壓高的電容，且Cp、Ca的頻率穩(wěn)定性都較高，C1、C2采用耐壓較高、容量較小的無極性電容，和Lim組成LC濾波器，以提高功率因數(shù)。在分析主電路的過程中，采用互感模型的方法對(duì)主干電路進(jìn)行分子，就可以將等效電路圖畫出來。等效電路圖如圖2所示。原、副邊線圈電感通常由Lp、La表示，Cp、Ca為原、副邊補(bǔ)償電容，Rp、Ra分別為原、副邊線圈電阻，M為原、副邊線圈的互感，R為負(fù)載電阻，Re為等效負(fù)載，Za為次級(jí)回路的等效阻抗，為從輸入端看進(jìn)去的等效阻抗。通過對(duì)圖2所示主電路的等效電路進(jìn)行建模和分析。通過這樣的分析主電路的電壓變化，就能夠確定諧振網(wǎng)絡(luò)元件的參數(shù)。

1.3直流輸出電壓的控制

直流輸出電壓Uo控制采用頻率查表模糊控制法。在電路穩(wěn)定的時(shí)候，開關(guān)主要負(fù)責(zé)諧振頻率上，此時(shí)可完全實(shí)現(xiàn)零電流軟開關(guān)（ZCS），如果開關(guān)的損耗量小，則系統(tǒng)工作的效率就可以達(dá)到最高效率，在輸出電壓Uo降低或者增大的時(shí)候，電路檢測到諧振電流幅度值法僧改變，相應(yīng)增大或者縮小來管理工作頻率，以此來穩(wěn)定電壓Uo[2]。在研究的過程中就會(huì)發(fā)現(xiàn)，電路工作頻率在鎮(zhèn)邪頻率福建的時(shí)候，電路的電壓增益變化就會(huì)變得較大。由此可見，如果開關(guān)頻率偏執(zhí)不會(huì)超過某一界面，開關(guān)管基本工作在ZCS工作狀態(tài)的時(shí)候。從實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果就可以看出，開關(guān)頻率在諧振率±5%的范圍內(nèi)，電壓增益變化就可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)工作效率還就能夠達(dá)到滿足84%以上。

二、仿真實(shí)驗(yàn)

通過設(shè)計(jì)一臺(tái)額定功率1000W的數(shù)字家用無線電力傳輸電源樣機(jī)，可以將輸入電壓范圍保持在180-264VAC輸出電壓為Uo220VDC，電桿Lm為400uH，C1、C2采用耐壓較高的1uF無極性電容，原邊線圈直徑19mm等相關(guān)的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，為進(jìn)一步驗(yàn)證電源性能，可以分別對(duì)電源的功率與功率因素采用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定，進(jìn)而來評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的可行性。

三、結(jié)語

在實(shí)驗(yàn)研究的過程中，依據(jù)數(shù)字家用無線電力傳輸電源，就能夠確定1000W左右功率等級(jí)的無線電力傳輸系統(tǒng)可以采用的電路結(jié)構(gòu)具有合理性，同時(shí)護(hù)肝模型對(duì)電路進(jìn)行的等效分析就可以知道參數(shù)設(shè)計(jì)具有可行性。

參 考 文 獻(xiàn)

第2篇：電力傳輸原理范文

引言

接觸式電能傳輸通過插頭—插座等電連接器實(shí)現(xiàn)電能傳輸，在電能傳輸領(lǐng)域得到了廣泛使用。但隨著用電設(shè)備對(duì)供電品質(zhì)、安全性、可靠性等要求的不斷提高，這一傳統(tǒng)電能傳輸方法所固有的缺陷，已經(jīng)使得眾多應(yīng)用場合不能接受接觸式電能傳輸，迫切需要新穎的電能傳輸方法[1]。

在礦井、石油鉆采等場合，采用接觸式電能傳輸，因接觸摩擦產(chǎn)生的微小電火花，就很可能引起爆炸，造成重大事故[2]。在水下場合，接觸式電能傳輸存在電擊的潛在危險(xiǎn)[3]。在給移動(dòng)設(shè)備供電時(shí)，一般采用滑動(dòng)接觸供電方式，這種方式在使用上存在諸如滑動(dòng)磨損、接觸火花、碳積和不安露導(dǎo)體等缺陷[4][5]。在給氣密儀器設(shè)備內(nèi)部供電時(shí)，接觸式電能傳輸需要采用特別的連接器設(shè)計(jì)，成本高且難以確保設(shè)備的氣密性[6]。

    為了解決傳統(tǒng)接觸式電能傳輸不能被眾多應(yīng)用場合所接受的問題，迫切需要一種新穎的電能傳輸方法。于是，非接觸式感應(yīng)電能傳輸應(yīng)運(yùn)而生，成為當(dāng)前電能傳輸領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。本文首先給出了這種新穎電能傳輸方法的基本原理，分析了影響系統(tǒng)電能傳輸?shù)年P(guān)鍵因素；接著圍繞著提高系統(tǒng)電能傳輸效率和減小供電電源的電壓電流定額的要求，針對(duì)不同應(yīng)用場合，對(duì)原副邊進(jìn)行了相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)計(jì)；對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性問題進(jìn)行了討論。最后，基于以上分析，給出非接觸式感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法。

1 非接觸式感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)

非接觸式感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)由原邊電路和副邊電路兩大部分組成。原邊電路與副邊電路之間有一段空隙，通過磁場耦合相聯(lián)系。原邊電路把電能轉(zhuǎn)換為磁場發(fā)射，經(jīng)過這段氣隙后副邊電路通過接受裝置，匝鏈磁力線，接受磁場能量，并通過相應(yīng)的能量調(diào)節(jié)裝置，變換為應(yīng)用場合負(fù)載可以直接使用的電能形式，從而實(shí)現(xiàn)了非接觸式電能傳輸（文中負(fù)載用電阻表示以簡化分析）。磁耦合裝置可以采用多種形式。基本形式如圖2(a)原邊繞組和副邊繞組分別繞在分離的鐵芯上；圖2(b)原邊采用空芯繞組，副邊繞組繞在鐵芯上；圖2(c)原邊采用長電纜，副邊繞組繞在鐵芯上。

    在該非接觸式感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)中，原副邊電路之間較大氣隙的存在，一方面使得原副邊無電接觸，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)接觸式電能傳輸?shù)墓逃腥毕?。另一方面較大氣隙的存在使得系統(tǒng)構(gòu)成的磁耦合關(guān)系屬于松耦合（由此，這種新穎電能傳輸技術(shù)通常也稱為松耦合感應(yīng)電能傳輸技術(shù)，記為LCIPT），漏磁與激磁相當(dāng)，甚至比激磁高，限制了電能傳輸?shù)拇笮『蛡鬏斝省榇?，通常需要在原副邊采用補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來提升電能傳輸?shù)拇笮『蛡鬏數(shù)男?，同時(shí)減小電源變換器的電壓電流應(yīng)力。而且在該系統(tǒng)的分析中，因磁耦合裝置為松耦合，因此，通常用于磁性元件分析的變壓器模型不再適用，必須采用耦合電感模型分析該系統(tǒng)中的電磁關(guān)系，同時(shí)考慮漏感和磁化電感對(duì)系統(tǒng)工作的影響。

    圖3給出磁耦合裝置采用耦合電感模型的系統(tǒng)等效電路圖。原副邊磁耦合裝置的互感記為M。

設(shè)原邊用于磁場發(fā)射的高頻載流線圈通過角頻率為ω，電流有效值為Ip的交流電。根據(jù)耦合關(guān)系，副邊電路接受線圈中將會(huì)感應(yīng)出電壓

Voc=jωMIp   （1）

相應(yīng)的，諾頓等效電路短路電流為

式中：Ls為副邊電感。

若副邊線圈的品質(zhì)因數(shù)為Qs，則在以上參數(shù)下，副邊線圈能夠獲得的最大功率為

從式(3)可以看出，提高電能傳輸?shù)拇笮】梢酝ㄟ^增大ω，Ip，M和Qs或減小Ls。但受應(yīng)用場合機(jī)械安裝和成本限制，LCIPT系統(tǒng)中，M值一般較小，而且一旦磁耦合裝置設(shè)計(jì)完成后，M和Ls的值就基本固定了。能夠作調(diào)整的是乘積量(ωIp2Qs)。從工程設(shè)計(jì)角度考慮，在參數(shù)選擇設(shè)計(jì)中，Qs一般不會(huì)超過10，否則系統(tǒng)工作狀態(tài)將對(duì)負(fù)載變化、元件參數(shù)變化和頻率變化非常敏感，系統(tǒng)很難穩(wěn)定。由此對(duì)傳輸電能大小調(diào)節(jié)余度最大的是乘積ωIp2。從該關(guān)系式可見頻率與發(fā)射電流的關(guān)系：提高頻率ω，可以減小原邊電流Ip，反之亦然。在傳輸相等電能及其它相關(guān)量不變情況下，采用高頻的LCIPT系統(tǒng)與采用低頻的LCIPT系統(tǒng)相比，所需的發(fā)射電流大大降低，電源變換器電流應(yīng)力及系統(tǒng)成本大大降低。因而LCIPT比較適合采用高頻系統(tǒng)。但限于目前功率電子技術(shù)水平和磁場發(fā)射相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)頻率受到限制。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，系統(tǒng)采用的頻率范圍一般在10kHz～100kHz之間。

圖4

2 系統(tǒng)補(bǔ)償

2.1副邊補(bǔ)償

在松耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)中，若副邊接受線圈直接與負(fù)載相連，系統(tǒng)輸出電壓和電流都會(huì)隨負(fù)載變化而變化，限制了功率傳輸。

為此，必須對(duì)副邊進(jìn)行有效的補(bǔ)償設(shè)計(jì)。如圖4所示，基本的補(bǔ)償拓?fù)溆须娙荽?lián)補(bǔ)償和電容并聯(lián)補(bǔ)償兩種形式。

在電容串聯(lián)補(bǔ)償電路中，副邊網(wǎng)絡(luò)的阻抗為

輸出功率為

當(dāng)補(bǔ)償電容Cs取值滿足與副邊電感Ls在系統(tǒng)工作頻率處諧振時(shí)，副邊網(wǎng)絡(luò)感抗與容抗互消，為純電阻，輸出電壓與負(fù)載無關(guān)，等效于輸出電壓為副邊開路電壓的恒壓源，理論上電能傳輸不受限制。

電容并聯(lián)補(bǔ)償電路副邊網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納為

輸出功率為

式中：Isc為副邊短路電流。

當(dāng)補(bǔ)償電容Cs取值滿足與副邊電感Ls在系統(tǒng)工作頻率處諧振時(shí)，副邊網(wǎng)絡(luò)感納與容納互消，為純電導(dǎo)，輸出電流與負(fù)載無關(guān)，等于副邊短路電流，理論上電能傳輸不受限制。

為使副邊諧振頻率為系統(tǒng)頻率，補(bǔ)償電容的取值應(yīng)滿足式(5)和式(7)中的虛部為零。

在松耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)中，副邊電路對(duì)原邊電路的工作的影響，可以用副邊電路反映至原邊電路的反映阻抗Zr來表示。

式中：Zs對(duì)應(yīng)副邊網(wǎng)絡(luò)阻抗，見式(5)和式(7)，反映阻抗結(jié)果列于表1中(ω0為系統(tǒng)頻率)。

表1 原副邊采取不同補(bǔ)償拓?fù)鋾r(shí)的補(bǔ)償電容及反映阻抗值

副邊補(bǔ)償拓?fù)?/p>

副邊補(bǔ)償電容Cs值

副邊電路反映至原邊的阻抗

電 阻電 抗電容串聯(lián)補(bǔ)償

1/(ω02Ls)

(ω02M2)/R

電容并聯(lián)補(bǔ)償

1/(ω02Ls)

(M2R)/Ls2

－(ω02M2)/Ls

2.2原邊補(bǔ)償

LCIPT系統(tǒng)中，原邊載流線圈中流過有效值較高的高頻電流，可直接采用PWM工作方式的變換器獲得這一高頻電流，變換器的電壓電流定額較高，系統(tǒng)成本高。為此，必須采取必要的補(bǔ)償措施，來有效降低變換器電壓電流定額。與副邊補(bǔ)償相似，根據(jù)電容接入電路的連接方式，也可采用串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償兩種基本補(bǔ)償電路。

在電容串聯(lián)補(bǔ)償電路中，電源的負(fù)載阻抗為

電容電壓補(bǔ)償了原邊繞組上的電壓，從而降低了電源的電壓定額。

在電容并聯(lián)補(bǔ)償電路中，電源的負(fù)載導(dǎo)納為

電容電流補(bǔ)償了原邊繞組中的電流，從而降低了電源的電流定額值。設(shè)計(jì)時(shí)保證式（10）和式（11）的虛部在系統(tǒng)諧振頻率處為零，可以有效降低電源的電壓電流定額，使得電壓電流同相位，輸入具有高功率因數(shù)。其結(jié)果列于表2中。

    原邊采取何種補(bǔ)償電路，對(duì)應(yīng)用場合的依賴性很大。當(dāng)原邊采用較長電纜時(shí)，電纜端電壓會(huì)很高，適合采用串聯(lián)補(bǔ)償，降低電源電壓應(yīng)力；當(dāng)原邊采用集中繞組時(shí)，為了磁場發(fā)射需要，一般要求較高電流，適合采用并聯(lián)補(bǔ)償，降低電源電流應(yīng)力[7]。

3 系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制

LCIPT系統(tǒng)中，原副邊都采用電容補(bǔ)償時(shí)，系統(tǒng)是一個(gè)四階系統(tǒng)，在某些情況下，會(huì)出現(xiàn)分歧現(xiàn)象[8]。特別是在原邊電路的品質(zhì)因數(shù)Qp比副邊電路的品質(zhì)因數(shù)Qs小，或兩者相當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)很可能不穩(wěn)定，此時(shí)必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行透徹的穩(wěn)定性分析。同時(shí)，在LCIPT系統(tǒng)中，控制方案的合理選擇對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定和電能傳輸能力非常關(guān)鍵。目前，常采用兩種基本控制方案：恒頻控制和變頻控制[9]。

恒頻控制有利于電路元件的選擇，但恒頻控制對(duì)應(yīng)的問題是，電路實(shí)際工作中電容不可避免地會(huì)因?yàn)閾p耗產(chǎn)生溫升，導(dǎo)致電容量下降，副邊實(shí)際工作諧振頻率會(huì)升高，原副邊電路不同諧，使得電能傳輸受損[10]。變頻控制可以通過實(shí)時(shí)控制原邊諧振頻率，使其跟蹤副邊諧振電路頻率，使得原副邊電路同諧，獲得最大電能傳輸。但在變頻控制中，電源輸入電壓和輸入電流相角與頻率之間的關(guān)系很可能出現(xiàn)分歧現(xiàn)象，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，必須對(duì)原副邊的品質(zhì)因數(shù)加以嚴(yán)格限制。

4 LCIPT系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于緊耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)，原副邊的電能關(guān)系可以近似用原副邊匝比變換關(guān)系來表示，因而其系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)獨(dú)立部分：原邊電路、緊耦合磁件、副邊電路，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。緊耦合磁件的設(shè)計(jì)也有較成熟的設(shè)計(jì)步驟可依。

但在松耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)中，原副邊電路的工作依賴性很大，如式(3)所示，原副邊的電能傳輸關(guān)系由多個(gè)變量決定，這些變量必須根據(jù)現(xiàn)有功率電子水平，及相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初選一些值，然后根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行下一步計(jì)算，確定參數(shù)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，所出現(xiàn)的多個(gè)變量都必須進(jìn)行選擇，而這些變量并非孤立的，而是相互之間都存在著一定的制約關(guān)系。因而，松耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比緊耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)要復(fù)雜得多。這里把松耦合感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)中出現(xiàn)的每個(gè)變量的含義，及選取方法做一說明，并繪成相應(yīng)的流程圖，如圖5所示，以便理解。設(shè)計(jì)步驟如下。

4.1 選擇頻率

選擇系統(tǒng)工作頻率是LCIPT系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，從式(3)可以看出，頻率大小的選取，與電源的復(fù)雜程度、成本及系統(tǒng)電能傳輸大小有密切關(guān)系。要綜合考慮應(yīng)用場合對(duì)系統(tǒng)體積重量要求、目前功率電子水平及相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來選取頻率。就目前功率電子水平及系統(tǒng)成本考慮，選擇10kHz～100kHz之間的頻率比較合理。隨著功率電子水平的不斷進(jìn)步，系統(tǒng)頻率可望進(jìn)一步提高，從而使得系統(tǒng)體積更小、重量更輕。

4.2 選擇松耦合感應(yīng)裝置

緊耦合感應(yīng)裝置（如廣泛采用的變壓器）的結(jié)構(gòu)一般受限于現(xiàn)有的鐵芯結(jié)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)形式有限。但松耦合感應(yīng)裝置卻不受鐵芯結(jié)構(gòu)限制，根據(jù)各種應(yīng)用場合的需要，可能會(huì)出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)形式。在很大程度上，這些松耦合感應(yīng)裝置要依靠相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來選擇。確定松耦合感應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)后，要標(biāo)定一些基本的參數(shù)，如原副邊線圈電感量、耦合系數(shù)、互感等。

    4.3選擇原邊電流Ip

在LCIPT系統(tǒng)中，傳輸電能大小、原邊電源變換器的成本都與用于磁場發(fā)射的原邊電流Ip直接相關(guān)。一般從相對(duì)較小的電流值開始選取Ip，從而對(duì)應(yīng)電源的低電流應(yīng)力。若經(jīng)計(jì)算后，這一Ip電流值不滿足系統(tǒng)電能傳輸要求，可進(jìn)一步增大電流值，再進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，直至系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足要求。

4.4 確定(VocIsc)值

根據(jù)所選擇的電磁裝置，在原邊電流為所選Ip時(shí)，測試出副邊接受線圈的開路電壓Voc和短路電流Isc。確定這一乘積(VocIsc)也可以用一個(gè)與設(shè)計(jì)的接受線圈同匝數(shù)的小尺寸接受線圈來完成，避免因?yàn)榻邮芫€圈電流定額不夠而返工。當(dāng)然，也可采用相應(yīng)的電磁場仿真軟件包進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。但仿真設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜[11]。

4.5確定副邊補(bǔ)償

4.5.1 副邊補(bǔ)償?shù)燃?jí)

副邊電路不加補(bǔ)償時(shí)，負(fù)載能夠獲得的最大功率傳輸?shù)扔?VocIsc/2)[11]。如果負(fù)載所需功率值超過這一值，則副邊需要采用補(bǔ)償電路，副邊電路的品質(zhì)因數(shù)可用式（12）計(jì)算。

式中：P為至負(fù)載的傳輸功率。

從而副邊所需要的V·A定額為

如果副邊實(shí)際的VA定額高于式(13)的計(jì)算值，系統(tǒng)就可以傳輸所需的功率。反之，該設(shè)計(jì)不能傳輸所需功率P，必須對(duì)設(shè)計(jì)作出相應(yīng)的調(diào)整來增加功率傳輸能力。一般可以考慮以下4種途徑：

——加粗接受線圈繞組線徑或增大鐵芯截面積；

——增大原邊電流；

——改進(jìn)電磁裝置的耦合程度，提高互感值M；

——適當(dāng)提高系統(tǒng)頻率。

第1種方案增加了副邊的成本；第2種方案增加了原邊的成本；第3種方案增加了松耦合感應(yīng)裝置的成本；第4種方案受現(xiàn)有功率電子技術(shù)的限制。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮性能和成本選擇性價(jià)比最好的方案作為最優(yōu)設(shè)計(jì)。

4.5.2 副邊補(bǔ)償拓?fù)?/p>

當(dāng)副邊VA定額滿足設(shè)計(jì)要求后，下一步就應(yīng)當(dāng)確定副邊補(bǔ)償具體采用的拓?fù)湫问健Ｑa(bǔ)償拓?fù)涞倪x擇依賴于具體的應(yīng)用場合。并聯(lián)補(bǔ)償對(duì)應(yīng)電流源特性，適合于電池充電器等場合；串聯(lián)補(bǔ)償對(duì)應(yīng)于電壓源特性，適用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電等場合。

4.6 確定原邊補(bǔ)償

副邊補(bǔ)償設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)原邊補(bǔ)償。根據(jù)已知的原邊電流和松耦合感應(yīng)裝置原邊繞組電感量，可以確定原邊繞組端電壓。從而計(jì)算出原邊VA定額，用實(shí)際傳輸功率除以這一VA定額，可以得到原邊品質(zhì)因數(shù)Qp的大小。如前所述，原邊補(bǔ)償電路形式也取決定于應(yīng)用場合。當(dāng)原邊采用較長電纜時(shí)，適合采用串聯(lián)補(bǔ)償；當(dāng)原邊采用集中繞組時(shí)，適合采用并聯(lián)補(bǔ)償。

4.7 系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制性核查

最后一步要對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制性進(jìn)行核查，這是系統(tǒng)能否在實(shí)際應(yīng)用場合被采用的最關(guān)鍵的一步。如上所述，若Qp<Qs必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行透徹的穩(wěn)定性分析。若系統(tǒng)不能保證在所有工作情況下控制穩(wěn)定，就必須對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。常用的方法包括增大原邊電流、改進(jìn)松耦合感應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)或改變系統(tǒng)頻率等。

第3篇：電力傳輸原理范文

特斯拉線圈發(fā)明，

無線電力傳輸問世

1891年，科學(xué)家尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）發(fā)明了一種感應(yīng)線圈，它可以產(chǎn)生非常高的交流電壓。特斯拉就用它實(shí)現(xiàn)了電力的無線傳輸。

特斯拉線圈的原理很簡單，它的核心就是兩個(gè)變壓器。經(jīng)過特斯拉的特殊設(shè)計(jì)，它可以生產(chǎn)上億伏的電壓。而上億伏的電壓，已是自然界雷電的電壓水平。

有人說，美國著名科學(xué)家富蘭克林（Benjamin Franklin）“把雷電從天上抓到人間”，其實(shí)用這個(gè)說法來形容特斯拉似乎更合適。富蘭克林只是用風(fēng)箏收集到一部分靜電，而特斯拉曾制造出超過1億伏的電壓，非常接近自然界的雷電水平?，F(xiàn)在我們做雷電實(shí)驗(yàn)的裝置，核心就是一個(gè)特斯拉線圈。

閃電實(shí)驗(yàn)后，特斯拉又逐步認(rèn)識(shí)到他的線圈其實(shí)也是一個(gè)能量傳輸裝置：初級(jí)線圈與次級(jí)線圈是可以分開一定距離的。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，1899年特斯拉在他的實(shí)驗(yàn)室利用磁感應(yīng)原理，無線點(diǎn)亮了18米外的電燈泡。

電與磁的交響曲，

無線電力傳輸?shù)谋举|(zhì)與途徑

無線電力傳輸，實(shí)質(zhì)上就是能量的傳輸。電力的本質(zhì)是電子的移動(dòng)，無線電力傳輸能不能直接傳輸電子呢？這在目前的技術(shù)條件下是不大可行的。因?yàn)殡娮犹焐鷲圩杂?，離開導(dǎo)線后，它的運(yùn)行軌跡就很難控制。并且，相對(duì)來說電子的體積和質(zhì)量都太大，向目標(biāo)無線發(fā)射時(shí)，發(fā)射源的電壓要極高才行――雷電轉(zhuǎn)移的就是電子，這個(gè)過程很暴烈。

現(xiàn)在，能利用的無線電力傳輸技術(shù)，核心原理是電磁感應(yīng)。電磁場沒有體積與質(zhì)量，與空氣等很多物質(zhì)幾乎沒有任何相互作用，卻具有一定的能量，可以不依靠導(dǎo)線而以光速傳播――貌似很有前途。

但電磁場也有一個(gè)問題，恰恰是因?yàn)樗鼪]有質(zhì)量，也不帶電荷，它的能量很小，即傳輸功率很低。況且，雖然初級(jí)線圈與次級(jí)線圈是可以分開的，但電磁場的感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離的增大而急劇減小――目前市場上的手機(jī)無線充電器，主要原理就是電磁感應(yīng)，功率都不大，且要求距離非常近才行。

電磁感應(yīng)還有一個(gè)神奇的兄弟――電磁波，低頻變化的電磁場平淡無奇，但當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度時(shí)，電磁波就會(huì)猶如一股神秘的力量出現(xiàn)。太陽是一個(gè)巨大的磁體，但其磁場的主要影響也僅限于表面幾千米以內(nèi)，而其輻射的光（也是電磁波）則可以將其能量帶到億萬千米以外。月球距太陽約1.5億千米，但其白天的表面溫度高達(dá)120℃以上，就是因?yàn)樘柟獾恼丈??？梢?，用電磁波無線傳輸能量是完全可行的。

特斯拉壯志未酬，

偉大夢想重啟風(fēng)帆

無線電力傳輸技術(shù)與一個(gè)偉大的夢想相連。特斯拉在無線點(diǎn)亮燈泡的次年（1900年），還產(chǎn)生了一個(gè)更大膽的設(shè)想：建造一個(gè)發(fā)射機(jī)作為“電源”，以地球高空的電離層作為“放電線圈”，再在其他位置建造一個(gè)“電力接收機(jī)”，就能實(shí)現(xiàn)電力的全球無線傳輸，極富想象力！

第4篇：電力傳輸原理范文

電磁感應(yīng)技術(shù)成熟

只要是學(xué)過電氣工程學(xué)的人，對(duì)于尼古拉·特斯拉這個(gè)名字應(yīng)該不會(huì)陌生，這位美籍塞爾維亞裔科學(xué)家在1891年發(fā)明的特斯拉線圈通過電磁共振原理實(shí)現(xiàn)了人類最早的無線能量傳輸，并為隨后一百多年的無線充電技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

目前無線電力傳輸領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了幾種相對(duì)成熟的技術(shù)方案：其一是電磁感應(yīng)式，這也是目前最為常見的無線電力傳輸方式，通過發(fā)射端和接收端的線圈相互感應(yīng)產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)電力傳輸；其二是電磁共振式，這是一種目前正在研究中的無線電力傳輸方式，其原理是將能量發(fā)送和接收裝置調(diào)整到相同的頻率或者特定的頻率上實(shí)現(xiàn)共振，從而在它們之間實(shí)現(xiàn)能量的彼此交換；其三是無線電波式，這也是一種技術(shù)相對(duì)成熟的無線電力傳輸方式，其原理與早期使用的礦石收音機(jī)相類似，即利用微型高效接收電路捕捉從障礙物反射回來的無線電波，然后將之轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。

在以上幾種無線電力傳輸技術(shù)方案中，基于電磁感應(yīng)原理的無線充電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最為成熟。

電磁感應(yīng)是Qi甩掉大尾巴的關(guān)鍵

無線充電器的工作原理利用的是法拉第電磁感應(yīng)，當(dāng)電流通過線圈之后便會(huì)產(chǎn)生出磁場，而產(chǎn)生的磁場又會(huì)形成電壓，有了電壓之后便會(huì)產(chǎn)生電流，有了電流便可以充電。無線充電器便是這樣擺脫電線的束縛的。目前最為常見的無線充電解決方案主要是電磁感應(yīng)，通過初級(jí)和次級(jí)線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流，從而將能量從傳輸段轉(zhuǎn)移到接收端。

根據(jù)這一原理，無線充電使用的充電座和手機(jī)分別內(nèi)置了線圈，使二者靠近便開始從充電座向手機(jī)供電。

為了提高充電的效率，需要兩個(gè)線圈相互對(duì)齊，不產(chǎn)生偏移。為了達(dá)到這一目的，充電座內(nèi)部的線圈還帶有驅(qū)動(dòng)裝置，可在平面內(nèi)自由移動(dòng)，可以自動(dòng)檢測手機(jī)的放置位置，并將線圈移動(dòng)到該位置，使兩個(gè)線圈位置相一致。

Qi無線充電技術(shù)需要讓被充電設(shè)備在2.54厘米范圍之內(nèi)，即近磁場無線充電。然而，考慮到無線充電的便利性，遠(yuǎn)距離充電更具有賣點(diǎn)。目前，業(yè)界已經(jīng)著手進(jìn)行相關(guān)的研究，預(yù)計(jì)大功率無線充電的傳輸距離可達(dá)5米左右。

第5篇：電力傳輸原理范文

在電子信息科技作為主要應(yīng)用科技的二十一世紀(jì)，通信成為了對(duì)人們的工作和生活產(chǎn)生重要甚至是決定性作用的高新科技?，F(xiàn)代化的社會(huì)中，各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展都是高速進(jìn)行的，步伐之大，節(jié)奏之快，都為人們所驚嘆，這些都依賴于通信技術(shù)，它以迅雷不及掩耳之勢使海量信息迅速為人們所知。因此，對(duì)這種通信技術(shù)的原理的了解和其關(guān)鍵性技術(shù)的分析是十分重要的，可以讓掌握其核心科技的群體獲得科技中的主動(dòng)權(quán)，在競爭激烈的當(dāng)今社會(huì)獲得優(yōu)先發(fā)展的優(yōu)勢。本文就將主要介紹低壓電力載波通信的基本原理，及其關(guān)鍵性的技術(shù)，以將這種技術(shù)推而廣之，推動(dòng)整個(gè)社會(huì)對(duì)高新科技的研究和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】低壓電力載波 通信 原理 技術(shù)

電力載波通信在我國的應(yīng)用時(shí)間尚短，但是這項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)傳入我國，就以極高的速度發(fā)展，并取得了驚人的成效。當(dāng)前，我國的高壓電力載波通信已經(jīng)發(fā)展為一種基本的通信方式，在我國的電力系統(tǒng)中，發(fā)揮著重要的作用。然而，低壓電力載波通信在近幾年也受到了重視，各種低壓電力載波通信技術(shù)正在迅猛發(fā)展，具有巨大的市場潛力。低壓電力載波通信就是通過電力輸電線路進(jìn)行對(duì)信息的傳輸，它可以分為高壓電力載波通信、低壓電力線載波通信和中美壓電力載波通信。所以低壓電力通信只是電力載波通信中的一種，但同樣具有電力載波通信的一般優(yōu)點(diǎn)，投資省、見效快、可靠性高，以及與電網(wǎng)建設(shè)同步等他特點(diǎn)。低壓電力載波通信在水電站、農(nóng)電以及邊遠(yuǎn)山區(qū)等地區(qū)的使用方便，更加使用于在這些地方使用。

1 低壓電力載波通信的基本原理分析

1.1 擴(kuò)頻載波通信技術(shù)

擴(kuò)頻載波通信技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，可在民用通信上得到廣泛的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)是將所發(fā)送的信息展寬到一個(gè)比信息帶寬得多的頻帶上，然后通過接收端的接收再將其恢復(fù)到信息帶寬的一項(xiàng)技術(shù)。擴(kuò)頻通信技術(shù)是利用偽隨機(jī)編碼來調(diào)制待傳送的信息數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜擴(kuò)散后的傳輸，然后在接收端采用同樣的編碼對(duì)其進(jìn)行解調(diào)和相關(guān)的處理。

根據(jù)相關(guān)的科學(xué)理論，如果將頻帶的寬度適當(dāng)?shù)卦黾?，就可以在較低的信噪比情況下，用相同的信息率以任意小的差錯(cuò)概率進(jìn)行傳輸信息。這說明，頻譜擴(kuò)展技術(shù)可以很好地對(duì)信號(hào)進(jìn)行隱蔽，而且還具有很好的抗干擾能力，能夠適應(yīng)低壓電力網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜的各種噪音的干擾。

1.2 正交頻分復(fù)用原理

正交頻分復(fù)用技術(shù)主要是利用相互重疊的子信通道和應(yīng)用并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及正交頻分復(fù)用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的傳輸，它一種利用多載波的調(diào)制技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以將所要傳輸?shù)男畔⒎譃槎鄠€(gè)子信號(hào)，然后利用這多個(gè)子信號(hào)分別對(duì)多個(gè)相互正交的子載波進(jìn)行調(diào)制，隨后再同時(shí)發(fā)送，最后在接收端對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而達(dá)到提高數(shù)據(jù)傳輸效率的目的。并行數(shù)據(jù)傳輸可以通過提高多個(gè)信號(hào)的擴(kuò)散效率來有效抵抗脈沖干擾噪聲的影響。

在具體的發(fā)送過程中，首先對(duì)所發(fā)送的串行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制，同時(shí)在碼元之間插入循環(huán)前綴，再將之前的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，經(jīng)過濾波以后，這些數(shù)據(jù)被耦合到低壓電力線進(jìn)行信號(hào)傳播。在接收端，通過對(duì)接收到的信號(hào)的相應(yīng)處理，再通過相應(yīng)的變換就可以恢復(fù)到初始傳播的信號(hào)。

同擴(kuò)頻載波通信技術(shù)一樣，多載波的正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)也具有很好的抗干擾能力，另外，還具有較高的帶寬利用率，而且它還靈活地將信息分配到不同的載波頻寬，因而可以很好地克服窄帶干擾和頻率選擇性衰落，而且它還可以通過與前向糾錯(cuò)碼結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖噪音的干擾。因此，正交頻分復(fù)用技術(shù)是在低壓電力配電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字的傳輸?shù)睦硐脒x擇，它與信道編碼和交織技術(shù)的結(jié)合能夠達(dá)到可靠和有效的通信效果。

2 低壓電力載波通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)

這種技術(shù)就是在發(fā)射端利用高速率的擴(kuò)散序列將信號(hào)頻譜擴(kuò)散出去，在接受段用相同的擴(kuò)頻碼序列對(duì)信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)散，將接收到的信號(hào)還原為原來的信號(hào)。這種技術(shù)的抗干擾能力十分強(qiáng)大，而且不易對(duì)其他的信號(hào)產(chǎn)生影響，也不易被其他接受裝置截獲，應(yīng)用十分可靠。

2.2 多載波碼分復(fù)用技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)的就是將正交頻分復(fù)用技術(shù)直接應(yīng)用于載波碼分復(fù)用技術(shù)上。它是首先將每個(gè)信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，再將擴(kuò)頻后的每個(gè)芯片調(diào)制到一個(gè)載波上，再通過信道進(jìn)行傳輸。而在接收以后，需要進(jìn)行正交頻分復(fù)用的解調(diào)、解擴(kuò)以及進(jìn)行并行和串行之間的變換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信號(hào)的檢測和恢復(fù)。多載波碼分復(fù)用技術(shù)的抗干擾能力也相當(dāng)強(qiáng)大，而且還具有極高的頻帶利用率，能夠有效將由于時(shí)延擴(kuò)展而出現(xiàn)的負(fù)作用避免，與正交頻分復(fù)用技術(shù)相比較，其克服子載波的衰落作用更加明顯。

另外，鏈碼自適用調(diào)制技術(shù)可以保證對(duì)信息的發(fā)送成功，因?yàn)樵谛畔l(fā)送不成功的情況下，利用該技術(shù)可以嘗試重新發(fā)送，直到發(fā)送成功為止。自動(dòng)中繼技術(shù)可以有效提高中繼信號(hào)的質(zhì)量，降低誤碼率。

3 總結(jié)

當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)低壓電力載波通信技術(shù)的研究和應(yīng)用在通信領(lǐng)域已經(jīng)十分廣泛，同時(shí)通信技術(shù)也逐漸滲透到了更多行業(yè)的發(fā)展中，在市場上占有巨大的應(yīng)用地位和發(fā)展?jié)摿?。然而由于我國電力?yīng)用場所的特殊性和應(yīng)用環(huán)境的惡劣，都對(duì)通信信道的建立設(shè)置了障礙。經(jīng)過技術(shù)研究，可以通過建立相應(yīng)的參考模型以及使用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)這種嚴(yán)峻的自然環(huán)境進(jìn)行克服。通過對(duì)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)、多載波碼分復(fù)用技術(shù)、鏈碼自適用調(diào)制技術(shù)、自動(dòng)中繼技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用有效實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓電力載波通信技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳鳳，鄭文剛，申長軍，周平，吳文彪.低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（22）：188-193.

[2]楊潤芳，李海曦，王蓉.淺談電力線載波通信技術(shù)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012，31（31）：48-50.

[3]孫海翠，張金波.低壓電力線載波通信技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電測與儀表，2006，43（488）：54-57.

[4]張志宏.低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用探討[J].科技傳播，2011，15（13）：202-203.

[5]任兆義，趙春枝，劉沖.低壓電力線載波數(shù)字通信技術(shù)及應(yīng)用[J].2002年城市供電學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2002.

第6篇：電力傳輸原理范文

關(guān)鍵詞：輸電；無線輸電；實(shí)現(xiàn)方法

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 12-0000-02

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)于電的依賴程度在逐步的增加，正是由于這種情況越來越多的人開始了積極對(duì)電力的輸送進(jìn)行研究，尤其是近幾年來，對(duì)于電力輸送的研究可以說是日新月異。在電力輸送研究過程之中最為熱門的方面就是無線輸電方式，這種方式在實(shí)際的電力輸送進(jìn)行過程受環(huán)境影響較小，不用架設(shè)電線，節(jié)省了大量的人力與物力，因此受到了人們廣泛的關(guān)注，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。中程無線輸電是無線輸電過程中較為先進(jìn)和實(shí)用的輸電方式，本文正是基于中程距離輸電方法的實(shí)現(xiàn)方法與途徑進(jìn)行了有效的研究，希望為促進(jìn)中程距離無線輸電的發(fā)展帶來積極的意義和價(jià)值。

一、中程無線輸電的技術(shù)原理

中程無線輸電方案的基本原理是電磁共振耦合理論，最早是由Powercast公司提出的，其基本原理是一種電磁波線圈技術(shù)，應(yīng)用非輻射磁場進(jìn)行的高效無線傳輸方式。中程無線輸電技術(shù)中中程距離的定義為感應(yīng)線圈半徑8倍距離，這是中程無線輸電的最遠(yuǎn)距離，如果電力傳輸?shù)木嚯x超出了這個(gè)限制，就會(huì)由于感應(yīng)磁場強(qiáng)度較低，造成接受線圈無法準(zhǔn)確高效的接受相應(yīng)的電能。

具體而言，中程無線輸電技術(shù)的整個(gè)裝置主要包括兩個(gè)線圈，一般這種線圈都是由銅制成的，每一個(gè)線圈都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自振系統(tǒng)。但是這兩個(gè)線圈在實(shí)際的工作之中各有分工。其中一個(gè)作為放射裝置，另一個(gè)則為接收裝置。發(fā)射裝置與電源相連，也就是和傳統(tǒng)的能量源相連，改線圈的主要功能是在其周圍形成一個(gè)非輻射磁場，通過這種方式實(shí)現(xiàn)電能向場能的轉(zhuǎn)換；另一個(gè)線圈的自振蕩頻率，主要作用是接受相應(yīng)的電能，當(dāng)然接收的就是非磁場輻射的能量，實(shí)現(xiàn)場能向電能的轉(zhuǎn)換，中程無線輸電技術(shù)的基本原理就是這樣。

二、無線輸電的分類

無線輸電的研究相對(duì)較早，其歷史可以追溯到上世紀(jì)初期，當(dāng)時(shí)的主要研究者為Nicola Tesla。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的不斷研究與發(fā)展，現(xiàn)階段無線輸電的主要類型有三種：

（一）電磁波無線輸電

短距離無線輸電是最早產(chǎn)生的無線輸電方式，該方式主要的借助電磁波來進(jìn)行電能傳播的，其主要的實(shí)現(xiàn)形式為電磁場。由于電磁場本身對(duì)能量就具有損耗，因此這中無線輸電方式在實(shí)際的傳輸過程之中存在傳播距離短，能量損耗大的弱點(diǎn)。但是，這種無線傳輸方式無源通信等方面卻有著獨(dú)特的功能，近些年，其主要的應(yīng)用方向?yàn)闊o源RFID卡等。

（二）微波、激光無線輸電

微波與激光在進(jìn)行無線輸電的過程中存在一個(gè)很大的有點(diǎn)就是方向性很強(qiáng)，另一個(gè)特點(diǎn)就是傳輸能量相對(duì)較為集中，在實(shí)際傳輸過程之中對(duì)于發(fā)射源的功率要求較小，即使很小的發(fā)射源也能實(shí)現(xiàn)這種無線輸電的實(shí)現(xiàn)。目前已廣泛應(yīng)用于微波爐、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航和移動(dòng)通信等。

（三）非輻射性諧振“磁耦合”等形式中程傳輸

這種無線電能輸送方式就是傳統(tǒng)的中程傳輸，這種無線電能傳輸方式的主要特點(diǎn)為傳輸距離較遠(yuǎn)，能耗較低，尤其是近幾年來，隨著無線輸電技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們?cè)卺槍?duì)手機(jī)、筆記本等小型用電產(chǎn)品的同時(shí)也在積極拓展其他領(lǐng)域，其中較為熱門的領(lǐng)域就是醫(yī)療用具的輸電問題，該方向已經(jīng)成為現(xiàn)代電力無線傳輸?shù)闹饕芯颗c發(fā)展方向。如果可以將這種無線中程傳輸技術(shù)進(jìn)一步的挖掘和開發(fā)必將促進(jìn)人類社會(huì)的極大進(jìn)步。比如人造衛(wèi)星、航天器之間的能量傳輸?shù)?，在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。如果在靜止軌道上建設(shè)太陽能電站，一年有99%的時(shí)間是白天，其利用效率比在地面上要高出6倍～15倍。隨著全球環(huán)境污染和能源短缺問題日趨緊張，向太空要能源的需求愈發(fā)迫切。

三、中程無線輸電的方案實(shí)現(xiàn)

電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)理論和基本原理對(duì)于無線輸電方案的實(shí)現(xiàn)有著十分重要的意義和價(jià)值，在實(shí)際的中程無線輸電方案實(shí)現(xiàn)中最為基礎(chǔ)的的支撐原理為畢奧薩伐爾定律：回路電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與回路電流I成正比，故穿過回路的磁通也與回路電流I成正比；而磁通量的變化率和感應(yīng)電勢成正比，所以回路電流的變化率直接影響感應(yīng)電勢。

（一）諧振線圈

諧振線圈是中程距離無線輸電的發(fā)射裝置，這種線圈的半徑?jīng)Q定了非輻射磁場的輻射能力，從而控制了有效磁耦合的發(fā)生半徑。在實(shí)際的諧振線圈的選擇與工作之中應(yīng)該盡可能的提高電路的耦合度，為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，我們通常是在傳輸線圈兩端直接用市電通過整流穩(wěn)壓得到的高壓直流電源，同時(shí)使用多管驅(qū)動(dòng)，這種方式有效的提高了電路的耦合度，有效的提高了無線傳輸電能的效率。

在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率這方面，Powercast公司的電力傳輸研究結(jié)果表明只有當(dāng)頻率為900MHz左右時(shí)接收到的能量最強(qiáng)；在實(shí)際運(yùn)用過程中，高的頻率對(duì)電路、器件要求太高，所以一般10MHz的震蕩頻率比較合適；在位置上，兩個(gè)振子的中軸線盡可能在同一條直線上，這樣次耦合系數(shù)更高。

（二）線圈有效長度

線圈的長度對(duì)于電力傳輸?shù)男视兄置黠@的影響，研究表明，當(dāng)線圈的有效長度接近其工作頻率半波（1/2波長）的正整數(shù)倍時(shí)，這時(shí)候的線圈效率相對(duì)最高，實(shí)現(xiàn)最佳的輸電功率，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)這個(gè)倍數(shù)增加時(shí)，線圈的效率還會(huì)進(jìn)一步提高，但波長數(shù)（傳輸線圈長度）的增加與效率的提高不是成正比關(guān)系。環(huán)型線圈的直徑增加時(shí)，線圈效率會(huì)提高，環(huán)型線圈的圈數(shù)增加時(shí)，線圈的效率也會(huì)進(jìn)一步提高。

在電路中，線圈上的電壓和電流會(huì)隨電路負(fù)載的變化而變化，為此電路使用基本的補(bǔ)償拓中的電容串聯(lián)補(bǔ)償電路，有效的補(bǔ)償了繞組上的電壓，從而降低了電源的電壓定額；同時(shí)要實(shí)現(xiàn)傳輸電路的諧振，就要使傳輸電的阻抗顯純電阻性，對(duì)于串聯(lián)的電路有Z=R+JWL-J1/WC，當(dāng)JWL-J1/WC=0才會(huì)發(fā)生諧振，對(duì)于感性線圈的傳輸電路來說，當(dāng)補(bǔ)償電容C取值滿足與電感在系統(tǒng)工作頻率處諧振時(shí)，傳輸網(wǎng)絡(luò)感納與容納抵消，為純電導(dǎo)，從而盡可能的提高能量的傳輸效率。

（三）接收電力的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

接收電路是整個(gè)中程距離無線輸電的最后環(huán)節(jié)，也是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。接收裝置主要依靠接收線圈完成，在接收電路之中主要是應(yīng)用變化的磁場轉(zhuǎn)化為變化的電廠，閉合接收線圈的磁通量發(fā)生變化之后便會(huì)再回路之中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，繼而產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)電能的接收，完成無線輸電過程。在接收設(shè)備與負(fù)載之間經(jīng)常會(huì)連接電容并聯(lián)補(bǔ)償電路，有效的補(bǔ)償了繞組中的電流，從而穩(wěn)定了電源的電流額定值。

四、結(jié)束語

中程距離無線輸電具有傳輸方便，能耗較低，施工簡單等特點(diǎn)，是電力輸送過程的一項(xiàng)革命，對(duì)于現(xiàn)代電力輸送有著十分重大的意義和價(jià)值，引起了人們廣泛的關(guān)注與重視。在實(shí)際的電力輸送過程之中應(yīng)用充分注重這種方式的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)現(xiàn)代電力輸送工作的發(fā)展，降低電力輸送過程中的能源損耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]路林吉，王堅(jiān)，江龍康.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]孫平.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]肖容緒.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)[J].2003（03）.

[4]馬廣大.大氣的污染控制工程[M].北京：北京高等出版社，1989.

[5]王培良.發(fā)電機(jī)自動(dòng)檢測的PLC控制系統(tǒng)[J].電氣自動(dòng)化，2004（01），60-61.

[6]范榮謙.瀝青煙氣消煙方法評(píng)述[J].通風(fēng)除塵，1994（04）：46-47.

[7]張洪林，耿安朝.流化床吸附法凈化處理瀝青煙氣的研究[J].環(huán)境工程，1995（01）：21-24.

[8]李桂芹.提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施[J].電氣自動(dòng)化，2006（01）：57-58.

[9]孔繁敏.建設(shè)應(yīng)用型大學(xué)之路[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006.

[10][德]費(fèi)希特.論學(xué)者的使命?人的使命[M].梁志學(xué)，譯.北京：商務(wù)印書館，2005.

[11]潘憋元，石慧霞.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的歷史探源[J].江蘇高教，2009（0l）.

[12]徐國慶.基于知識(shí)論的職業(yè)教育實(shí)踐課程觀[J].全球教育展望，2002.

[13]孫偉民.強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].中國大學(xué)教學(xué)，2006（03）.

[14]柳秉毅.創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系 注重應(yīng)用能力培養(yǎng)[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（04）.

[15]胡敏.實(shí)驗(yàn)室發(fā)展建設(shè)與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009.

[16]李小躍.重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在提升科技創(chuàng)新能力中的地位和作用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005.

[17]蘇文平.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006.

第7篇：電力傳輸原理范文

關(guān)鍵詞：電力線載波通信；自動(dòng)增益控制；自動(dòng)電平控制；直流伺服環(huán)路

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0069-02

“電力載波通信原理”是講授電力系統(tǒng)利用電力線傳輸語音和數(shù)據(jù)的基本理論及實(shí)現(xiàn)方法的課程，[1]是電力通信專業(yè)重要的專業(yè)課，包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。該課程在介紹通信原理的基礎(chǔ)上講述了電力通信相關(guān)知識(shí)，如電力線載波通信原理等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多學(xué)科交叉滲透，該課程內(nèi)容有了較大充實(shí)。為了在有限的學(xué)時(shí)中引導(dǎo)學(xué)生盡快入門，提高學(xué)生的理論分析能力與實(shí)踐能力，筆者引入了一些新的理論和方法，在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了一定的探索和研究。本文以幅度反饋理論的應(yīng)用為例介紹了現(xiàn)代反饋控制理論在電力載波通信中的應(yīng)用。

一、幅度反饋理論在電力線載波通信中的應(yīng)用

在載波通信原理教學(xué)中有一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)是穩(wěn)定電力線載波信號(hào)幅度的理論和方法，其主要內(nèi)容包括電力線載波信號(hào)穩(wěn)幅的基本原理（主要是自動(dòng)增益控制原理）、幅度反饋穩(wěn)定性分析和工程實(shí)現(xiàn)方法。課程中介紹了較多的基本原理，但對(duì)反饋穩(wěn)定性分析和工程應(yīng)用的介紹較少。學(xué)生在實(shí)現(xiàn)與此相關(guān)的課題時(shí)（如“簡易電力線載波機(jī)設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)），一般采用教科書上介紹的自動(dòng)增益控制（AGC）電路，但載波信號(hào)的幅度不是特別穩(wěn)定，而且不能準(zhǔn)確地設(shè)置和控制載波功率的大小。[2]

為了解決該問題，在課程教學(xué)中應(yīng)注重啟發(fā)學(xué)生利用現(xiàn)代反饋控制理論改進(jìn)實(shí)驗(yàn)電路：將自動(dòng)增益控制電路改進(jìn)為自動(dòng)電平控制（ALC）電路，在單片機(jī)的控制下成功地實(shí)現(xiàn)載波功率的設(shè)置；為了解決ALC電路中運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓、失調(diào)電流、溫度漂移等因素對(duì)載波功率穩(wěn)定性的影響，引導(dǎo)學(xué)生拓寬思路，在ALC電路中采用鎖相環(huán)中廣泛應(yīng)用的有源比例積分放大器代替一般AGC電路中的固定增益放大器。理論和實(shí)踐證明，改進(jìn)后的電路不僅帶來了更好地穩(wěn)定載波幅度的效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)載波幅度的精確控制和顯示。

二、改進(jìn)前的電路――AGC電路

1.AGC電路簡介

傳統(tǒng)電力線載波機(jī)中的AGC電路原理如圖1所示。

圖1所示的AGC電路中的反饋網(wǎng)絡(luò)由檢波器、低通濾波器和直流放大器組成。檢波器檢測出載波輸出信號(hào)振幅（有效值電平或峰值電平），經(jīng)低通濾波器濾去不需要的高頻分量，然后進(jìn)行適當(dāng)放大后控制可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆妗７答伨W(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的原則是：當(dāng)載波輸出信號(hào)幅度增大，檢波器檢測出的信號(hào)也隨之增大，直流放大器產(chǎn)生一個(gè)較小的電壓，控制可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆孚呌跍p??；反之當(dāng)載波輸出信號(hào)幅度減小，檢波器檢測出的信號(hào)也隨之減小，直流放大器產(chǎn)生一個(gè)較大的電壓，使可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆孚呌谠龃?。[1]無論何種情況，通過環(huán)路不斷地循環(huán)反饋，使得載波輸出信號(hào)幅度保持不變或僅在較小范圍內(nèi)變化。

由于電力線載波通信需要采用調(diào)幅技術(shù)來傳輸信息（語音和數(shù)據(jù)），因此環(huán)路中的低通濾波器非常重要。由于發(fā)射功率變化、距離遠(yuǎn)近變化、電波傳播衰落等原因引起的信號(hào)強(qiáng)度變化是比較緩慢的，所以整個(gè)環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性，這樣才能保證AGC電路僅對(duì)載波信號(hào)電平的緩慢變化有控制作用。[3]當(dāng)載波輸入信號(hào)為模擬調(diào)幅信號(hào)或數(shù)字基帶調(diào)幅信號(hào)（ASK）時(shí)，為了使調(diào)幅波的包絡(luò)變化不被AGC電路的控制作用抵消，必須恰當(dāng)選擇低通濾波器的頻率響應(yīng)特性，使其對(duì)高于某一頻率的調(diào)制信號(hào)的變化無響應(yīng)，而僅對(duì)低于這一頻率的緩慢變化有控制作用，這主要取決于低通濾波器的截止頻率。

2.AGC電路的缺陷

圖1所示的AGC電路有以下缺陷：一是載波放大器的輸出幅度不夠穩(wěn)定；二是不能準(zhǔn)確的設(shè)置和顯示載波信號(hào)的輸出幅度；三是在穩(wěn)定幅度的過程中容易產(chǎn)生過沖現(xiàn)象。

產(chǎn)生第一個(gè)現(xiàn)象的原因是不僅反饋網(wǎng)絡(luò)中的檢波器存在較嚴(yán)重的溫度漂移現(xiàn)象，運(yùn)算放大器也存在溫度漂移、失調(diào)電壓、失調(diào)電流等各方面的影響。由于直流放大器具有固定的增益，上述現(xiàn)象造成的電壓變化被直流放大器固定放大因而產(chǎn)生變化的控制電壓，造成載波信號(hào)幅度的波動(dòng)。造成第二個(gè)現(xiàn)象的原因是反饋網(wǎng)絡(luò)中缺少一個(gè)可變的參考電壓，無法對(duì)載波放大器的輸出幅度進(jìn)行準(zhǔn)確的比較和判斷（有一些電力線載波機(jī)的AGC電路中包括一個(gè)參考電壓，但通常是固定電壓，不能作為可變的電壓參考）。第三個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生是反饋網(wǎng)絡(luò)中的低通濾波器造成的，由于低通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)的相當(dāng)?shù)停榱诉m應(yīng)低速率基帶信號(hào)的傳輸，這一點(diǎn)是絕對(duì)必要的），而帶寬很窄的低通濾波器的瞬態(tài)特性往往很差，當(dāng)載波信號(hào)幅度瞬間產(chǎn)生變化時(shí)，低通濾波器的響應(yīng)較慢且有明顯的充放電過程，因此帶來載波信號(hào)幅度的起伏。[4]為解決上述缺陷帶來的問題，考慮采用ALC電路取代AGC電路。

三、改進(jìn)后的電路――ALC電路

1.經(jīng)典ALC電路簡介

經(jīng)典ALC電路原理如圖2所示。

與圖1所示的AGC電路相比，圖2的ALC方案作了兩個(gè)重要改進(jìn)：一是用瞬態(tài)特性良好的Bessel低通濾波器取代普通的低通濾波器，用以改善載波輸出信號(hào)的瞬間起伏；[4]二是用積分器取代固定增益的直流放大器，同時(shí)由單片機(jī)控制的DA變換器產(chǎn)生一個(gè)可變的參考電壓UR作為積分器的電壓基準(zhǔn)，從而將載波幅度的穩(wěn)定過程轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程。這樣有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是無論反饋網(wǎng)絡(luò)中的檢波器或運(yùn)算放大器性能如何，只要參考電壓UR穩(wěn)定且積分器本身失調(diào)小，載波輸出信號(hào)幅度都能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定；二是改變參考電壓UR的大小可以達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，從而實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)幅度的程控。

ALC電路的工作原理是：載波輸出信號(hào)首先經(jīng)檢波器檢測出信號(hào)的包絡(luò)電平，該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾去不需要的高頻分量后送到積分器的反相端（通常是直流電壓），將可變的參考電壓UR加到積分器的同相端作為積分電壓基準(zhǔn)；當(dāng)載波輸出信號(hào)幅度增大時(shí)，加到積分器反相端的直流電壓也隨之增大，若該電壓大于參考電壓UR，積分器輸出一個(gè)負(fù)斜率的電壓（積分器反相積分），這個(gè)電壓作用到可變?cè)鲆娣糯笃魃希箍勺冊(cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆孚呌跍p小，載波輸出信號(hào)幅度隨之減小；當(dāng)載波輸出信號(hào)幅度減小時(shí)，加到積分器反相端的直流電壓也隨之減小，若該電壓小于參考電壓UR，積分器輸出一個(gè)正斜率的電壓（積分器同相積分），這個(gè)電壓作用到可變?cè)鲆娣糯笃魃?，使可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆孚呌谠龃?，載波輸出信號(hào)幅度隨之增大。這兩種情況下，加到積分器反相端的直流電壓都以參考電壓UR的大小為平衡點(diǎn)來變化。若環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)適當(dāng)，最終使得加到積分器反相端的直流電壓等同于參考電壓UR，載波信號(hào)幅度保持不變。由此可見，改變參考電壓UR的大小可以達(dá)到新的平衡點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)幅度的程控和顯示。

2.經(jīng)典ALC電路的缺陷和解決方法

采用積分器取代固定增益直流放大器來實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)幅度的自動(dòng)控制會(huì)帶來一個(gè)問題，即載波信號(hào)幅度會(huì)出現(xiàn)低頻的周期性起伏過程。其原因是積分器的輸出是以參考電壓UR的大小為平衡點(diǎn)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過程，若電路形式不合適或環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)往往造成載波信號(hào)的幅度不能穩(wěn)定在平衡點(diǎn)上而是圍繞著平衡點(diǎn)周期性的振蕩，造成載波信號(hào)幅度的不穩(wěn)定，[4]這一問題也常常出現(xiàn)在鎖相環(huán)的工作工程中。

為了解決該問題，考慮采用帶阻尼的有源比例積分放大器代替普通的積分器，具體電路如圖3所示，[4，5]在此采用的是二階有源比例積分放大器。

為了兼顧數(shù)據(jù)通信的要求，積分器設(shè)計(jì)了兩種不同的低頻截止頻率，分別是200Hz和1.5KHz，用電子開關(guān)進(jìn)行切換。電路參數(shù)需要根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是積分器的兩組時(shí)間常數(shù)τ11、τ12和τ21、τ22，通過時(shí)間常數(shù)可以計(jì)算出電路中各個(gè)元件參數(shù)并驗(yàn)證低通濾波器的截止頻率fc1和fc2，不能大于要傳輸?shù)恼Z音和數(shù)字基帶信號(hào)的速率；二是根據(jù)理論分析確定阻尼常數(shù)ξ，由ξ的大小可以評(píng)估積分器的穩(wěn)定性。在具體電路中，采用電位器W1來調(diào)節(jié)阻尼常數(shù)ξ，通過電位器的調(diào)節(jié)，學(xué)生能夠觀察到載波信號(hào)幅度的低頻起伏過程及消除過程。

3.二階有源比例積分器的理論計(jì)算

二階有源比例積分器的理論計(jì)算不是一個(gè)復(fù)雜的課題，由于應(yīng)用環(huán)境是電力線載波通信，所以需要考慮電力線載波通信的具體要求。對(duì)于兼顧語音通信（載波電話）和數(shù)據(jù)通信（數(shù)據(jù)傳輸和抄表）的電力線載波機(jī)，其語音通信最低頻率為300Hz，最高頻率為3.3KHz，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹退俾蕿?40B/s，最高速率為8KB/s，[6]根據(jù)這項(xiàng)要求確定二階有源比例積分器的最小帶寬約為200Hz；在應(yīng)用于高速率數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于占用帶寬更寬，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，將二階有源比例積分器的帶寬設(shè)計(jì)為1.5KHz，兩者采用電子開關(guān)進(jìn)行切換。電路中元件參數(shù)的設(shè)計(jì)過程如下：

3）計(jì)算τ12：根據(jù)τ12=2ξ/ωn，計(jì)算得τ12=4.6ms，再根據(jù)τ11=R2C1，求得R2約為1KΩ。

（2）1.5KHz帶寬的相關(guān)參數(shù)計(jì)算。1.5KHz帶寬相關(guān)參數(shù)的計(jì)算與200Hz帶寬計(jì)算過程相似，在此環(huán)路帶寬ωc=2288rad/s。由于環(huán)路帶寬的增加，電容C2的數(shù)值應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減小，調(diào)整為0.1uF。計(jì)算結(jié)果是：τ21=190us，R1約為2KΩ；τ22=613us，R3約為6.2KΩ（應(yīng)用時(shí)為了切換帶寬方便，將兩種帶寬共用一個(gè)電阻R1，這也是調(diào)整電容大小的依據(jù)之一）。最終確定的各項(xiàng)參數(shù)如圖3所示。

四、結(jié)論

本設(shè)計(jì)的內(nèi)容和難度已超出本科生教學(xué)大綱的要求，在指導(dǎo)教師的啟發(fā)和幫助下，學(xué)生能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過查閱并借鑒參考文獻(xiàn)，完成對(duì)系統(tǒng)模型、控制方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路仿真及實(shí)物制作的流程，進(jìn)行一次較系統(tǒng)的科技方法訓(xùn)練。在整個(gè)課題設(shè)計(jì)和制作階段，學(xué)生們不僅鞏固了理論教學(xué)的內(nèi)容，還自發(fā)融入了其他課程及參考資料中的方法，真正得到了一次理論與實(shí)際相結(jié)合的鍛煉。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫同景.PLC原理及工程應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]劉曉勝，胡永軍，張勝友.低壓配電網(wǎng)電力線載波通信與新技術(shù)[J].電氣應(yīng)用，2006，25（2）：5-7.

[3]B.Williams，F(xiàn)red J.Teaylor.電子濾波器設(shè)計(jì)[M].寧彥卿，姚金科，譯.北京：科學(xué)出版社，2008.

[4]許建軍.數(shù)字化電力線載波通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2012.

第8篇：電力傳輸原理范文

關(guān)鍵詞：電力線載波；無線通信；檢測系統(tǒng)

隨著電力供網(wǎng)的發(fā)展，電力線覆蓋面積越來越寬廣，如何充分利用現(xiàn)有供電網(wǎng)絡(luò)資源，在電力線上實(shí)現(xiàn)可靠的信息傳輸，正逐步引起人們廣泛關(guān)注和研究。

電力線載波通信是以電力線網(wǎng)絡(luò)作為傳輸信道的一種通信方式，而低壓電力線通信以其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、接入便利等特點(diǎn)，成為新技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但與其他通信技術(shù)相比，電力線通信也具有噪聲干擾大、頻率選擇性衰弱等缺點(diǎn)。為了解決這些問題，該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)對(duì)用電設(shè)備中電量參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)測、配套的上位機(jī)軟件將實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、存儲(chǔ)，使通信信號(hào)覆蓋面更廣、傳輸成本更低，對(duì)相關(guān)信號(hào)、數(shù)據(jù)的監(jiān)測性、可靠性更高。

1 總體設(shè)計(jì)方案

由于單一的電力線載波信號(hào)具有不可避免的衰減大、干擾強(qiáng)的缺點(diǎn)，因此我們采用電力線載波與無線通信組合網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。整體上看，我們主要設(shè)計(jì)電力線載波模塊與無線模塊的通信接口以及無線模塊與上位機(jī)的通信接口，對(duì)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)及其通信的組成原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以及研究和設(shè)計(jì)適用于線型鏈路結(jié)構(gòu)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議，并對(duì)該通信協(xié)議的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使其能夠滿足系統(tǒng)通信的設(shè)計(jì)要求。

目前建立無線及電力線混合通信網(wǎng)絡(luò)更多的是在現(xiàn)有的通信產(chǎn)品中選取適用的設(shè)備，搭建混合通信網(wǎng)絡(luò)主要考慮及解決的問題如下。

（1）融合點(diǎn)通信技術(shù)的接口。融合點(diǎn)涉及數(shù)據(jù)的交互，必須有統(tǒng)一的接口。目前主要的形式是以太網(wǎng)口、串行接口，對(duì)于特殊應(yīng)用可考慮總線接口等方式。

（2）無線網(wǎng)通信穩(wěn)定性問題。無線網(wǎng)通信雖然能夠解決建筑物復(fù)雜結(jié)構(gòu)布線難的問題，但其自身穩(wěn)定性也是一個(gè)需要考慮的重要因素。特別是在電力系統(tǒng)設(shè)備中，信號(hào)的穩(wěn)定性關(guān)系到安全問題。

（3）多種通信模式組網(wǎng)，信號(hào)的相互干擾問題。

2 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)原理如圖1所示。

組網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)主要由電量計(jì)算模塊、無線發(fā)射模塊、電力線載波模塊這三大模塊組成。與用電設(shè)備連接的電量計(jì)算模塊通過AD轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，然后電量計(jì)算模塊把信息處理、儲(chǔ)存之后，通過信號(hào)線將信號(hào)傳遞給無線發(fā)射模塊，同時(shí)，電量計(jì)算模塊也將信息傳遞給電力線載波模塊。

在本廠區(qū)，無線發(fā)射模塊通過無線發(fā)射芯片的驅(qū)動(dòng)，將電學(xué)量信號(hào)發(fā)射覆蓋本廠區(qū)，這時(shí)可以到固定終端上位機(jī)定時(shí)查看相關(guān)用電設(shè)備電學(xué)量狀態(tài)，也可以通過MCU處理，在手持可移動(dòng)LCD顯示屏幕上實(shí)時(shí)獲取相關(guān)電量信息。在遠(yuǎn)程廠區(qū)中，通過電力線模塊，將電量信息及時(shí)整合到220公路電線中，通過電力線載波技術(shù)將電量信息傳遞給遠(yuǎn)程廠區(qū)的電力線載波機(jī)，這時(shí)通過DA轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后把信息傳遞給遠(yuǎn)程廠區(qū)的固終端，這時(shí)遠(yuǎn)程廠區(qū)也可以對(duì)用電設(shè)備各種用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、并儲(chǔ)存。另外，系統(tǒng)基本監(jiān)測功能完成后，可以在此基礎(chǔ)上加入存儲(chǔ)器模塊用來記錄設(shè)備異常數(shù)據(jù)，也可以加入警報(bào)提示模塊對(duì)系統(tǒng)突發(fā)狀況設(shè)置報(bào)警功能。

3 技術(shù)關(guān)鍵

根據(jù)配用電現(xiàn)場環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)組網(wǎng)，結(jié)合無線及電力線載波通信完成由用電終端到通信集中器的再到配電主站的完整的通信道路，并對(duì)混合通信無縫連接提出可行方案。

3.1 技術(shù)對(duì)比

電力線載波技術(shù)及無線通信技術(shù)均無需鋪設(shè)新的傳輸介質(zhì)，帶寬及傳輸速率均可滿足一定配電網(wǎng)業(yè)務(wù)要求，在標(biāo)準(zhǔn)的通信接口下可實(shí)現(xiàn)相互組網(wǎng)或結(jié)合光纖等通信方式組網(wǎng)，技術(shù)對(duì)比如表1所示。

3.2 通信組網(wǎng)方案

電力線載波技術(shù)與無線技術(shù)既可以單獨(dú)組網(wǎng)，又可以混合組網(wǎng)。電力線載波可承載帶寬在2-20M的業(yè)務(wù)，可作為多個(gè)終端站點(diǎn)業(yè)務(wù)上傳的通道同時(shí)借助電力線載波較長的數(shù)據(jù)傳輸能力，可將無線集中器收集的數(shù)據(jù)由電力線載波上傳。電力線載波主載波機(jī)即可直接與通信主站相連，也可通過其他通信手段到達(dá)通信主站。如電力線載波主載波機(jī)上行鏈路連接到寬帶無線網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)路。

低壓電力載波通信方式不能實(shí)現(xiàn)跨變壓器通信，因此只能用于同一變壓器內(nèi)的數(shù)據(jù)通信，而要實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，則需在數(shù)據(jù)采集器和上位機(jī)管理中心之間選擇另外的通信方式。由于ZigBee技術(shù)傳輸距離較短，而考慮到WIFI技術(shù)無線電波覆蓋范圍廣，最新半徑可達(dá)900英尺左右，約合300米，另外藍(lán)牙的電波半徑約合50英尺左右，約合15米，因此藍(lán)牙技術(shù)與ZigBee技術(shù)傳播距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及WIFI。另外，WIFI具備高速傳播的優(yōu)勢，可達(dá)37.5Mbit/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TDLTE230MHz以及ZigBee。故而在這里我們使用建設(shè)方便且傳播范圍更廣的高速WIFI無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。另外，光纖與電力線載波相比較，電力線載波技術(shù)既可作為終端數(shù)據(jù)接入設(shè)備，也可作為無線的匯聚設(shè)備，完成終端或無線設(shè)備的功能，可彌補(bǔ)光纖無法鋪設(shè)及無線通信因建筑等因素導(dǎo)致的信息盲點(diǎn)。

第9篇：電力傳輸原理范文

關(guān)鍵詞：光纖通信；電力傳輸；電力光纖

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，推動(dòng)了我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，電子產(chǎn)品的在我國的應(yīng)用范圍很廣泛，通信技術(shù)也就得到了前所未有的發(fā)展。進(jìn)入20 世紀(jì)以后，光纖技術(shù)的誕生又推動(dòng)了通信系統(tǒng)向著更高一層次的發(fā)展，特別是在信息時(shí)代的今天，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)與人們的生產(chǎn)和生活密不可分了，光纖技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，以使得光纖技術(shù)成為我國通信系統(tǒng)中的傳播媒介。然而，人們對(duì)于光纖的印象首先是光纖在通訊領(lǐng)域中的應(yīng)用，也就是光纖通信。的確，由于光纖通信的很多優(yōu)勢比如傳輸頻帶寬，傳輸容量大；傳輸損耗小；抗干擾能力強(qiáng)等，給光纖通信帶來了很多技術(shù)上的突破。同時(shí)光纖的重量比較體積比較小，它的直徑一般只有幾個(gè)微米，因此很多用于傳輸信息外的其他領(lǐng)域都在考慮利用光纖，比如說電力?，F(xiàn)在電力傳輸中使用的光纜或電纜體積很大而且重量很大，并且其傳輸過程中的損耗也特別大，所以用電力光纖技術(shù)是一種用來傳輸電力的重要技術(shù)。

一、電力光纖技術(shù)簡介

電力光纖和普通的通信部門同的光纖都是一樣的，就是用信號(hào)傳輸用的光纖，主要用于電網(wǎng)通信及調(diào)度、繼電保護(hù)、自動(dòng)化傳輸?shù)?。只不過電力光纖一般都是在電力線路建設(shè)時(shí)一并裝在電力鐵塔上的，其作用就是在各個(gè)變電站的信號(hào)聯(lián)絡(luò)線，它是電力調(diào)度部門統(tǒng)一信號(hào)指揮用的。

電力光纖的作用是將供配電系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)、電力設(shè)備的監(jiān)控等通過現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通信傳輸?shù)姆绞浇Y(jié)合起來構(gòu)成微機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)記憶，實(shí)現(xiàn)了變電站技術(shù)管理的自動(dòng)化。

二、光纖技術(shù)的發(fā)展歷程

光通信技術(shù)在過去的40多年里得到迅速發(fā)展，也帶動(dòng)了光纖技術(shù)的發(fā)展。通信系統(tǒng)和光纖的發(fā)展相輔相成，業(yè)務(wù)的需求促進(jìn)了通信系統(tǒng)的不斷升級(jí)，而系統(tǒng)和器件的進(jìn)步對(duì)光纖提出了新的要求，推動(dòng)了新型光纖的開發(fā)。光通信傳輸系統(tǒng)經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段，每個(gè)發(fā)展階段都伴隨著光纖技術(shù)的進(jìn)步。

1）第一代光纖通信系統(tǒng)采用波長850nm的LED光源，使用的是多模光纖。多模光纖的優(yōu)點(diǎn)是纖芯較大且數(shù)值孔徑較高；可以方便地把信號(hào)光源耦合進(jìn)光纖，光纖直接連接和熔接相對(duì)容易。但多模光纖的模間色散限制了傳輸帶寬。1975 年，第一個(gè)實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)是應(yīng)用于市話中繼，隨著傳輸距離進(jìn)一步延伸和傳輸速率的提高，多模光纖已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)要求。

2）1970 年后，隨著半導(dǎo)體激光器的發(fā)展，光纖長波長傳輸窗口的應(yīng)用以及單模光纖熔接技術(shù)的進(jìn)步，使得單模光纖傳輸系統(tǒng)成為可能。單模光纖代替多模光纖的優(yōu)勢是可以消除模間色散。第二代光纖通信系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖和 1 310nm波長的單模激光器，標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在1310nm波長區(qū)域的衰減比850nm波長小，而且在1310nm波長區(qū)域中的色散幾乎為零。因此 G.652單模光纖代替了多模光纖開始長距離傳輸?shù)膽?yīng)用，光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用也從市話擴(kuò)展到長途。

3）單模光纖的工作窗口中衰減最低在1550nm波長，但該波長窗口中的色散非常大，這限制了高速率系統(tǒng)的傳輸距離。為充分利用該窗口衰減最低的優(yōu)勢，光纖廠商開發(fā)了一種新型光纖，即色散位移光纖，該光纖實(shí)現(xiàn)了1550nm波長區(qū)域最小的色散值，可以使用光譜寬度只有幾個(gè)納米的激光器，從而實(shí)現(xiàn)了工作波長為1550nm的第三代光纖傳輸系統(tǒng)。

4）隨著摻鉺光纖放大器（EDFA）和波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了多信道傳輸?shù)牡谒拇笕萘抗饫w傳輸系統(tǒng)。研究表明色散位移光纖的色散值在1550nm時(shí)并不適合波分復(fù)用傳輸，這是因?yàn)樗牟ɑ祛l的非線性效應(yīng)在色散為零時(shí)最強(qiáng)，導(dǎo)致2個(gè)相鄰信道間的串話干擾非常強(qiáng)烈。為減少四波混頻效應(yīng)，需要適度的色散，色散應(yīng)該盡量小以減少色散對(duì)傳輸?shù)南拗?。因此提出了非零色散位移光纖（NZDSF）（G.655光纖）的概念。目前，非零色散位移光纖已經(jīng)廣泛敷設(shè)在全球高容量波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中。波分復(fù)用技術(shù)通過增加波長信道數(shù)量來增加傳輸容量，提供了一種擴(kuò)展系統(tǒng)容量的新方法。在波分復(fù)用技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，信道速率也在不斷提高，以滿足日益增長的帶寬需求。

三、電力光纖的工作原理

光纖是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具，它是光導(dǎo)纖維的簡寫。2009年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，前香港中文大學(xué)校長高錕和George A. Hock ham首先提出了光纖實(shí)現(xiàn)傳輸通信的構(gòu)想。

電力光纖按照光在其中的傳輸模式，一般分為單模光纖和多模光纖兩種。其中多模光纖可以允許不同模式的光纖在同一條電力光纖上傳輸，電力多模光纖的中心芯徑較粗，可以用作一些廉價(jià)的接線器。單模光纖只能傳輸一種模式的光，其中心芯徑比較細(xì)，可以用來電力的遠(yuǎn)距離傳輸，它需要光的帶寬較窄，對(duì)于電源的穩(wěn)定性要求也較高。

四、電力光纖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

光纖通信至今發(fā)展只有二十多年的歷史，作為現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，已經(jīng)經(jīng)歷了從短波長多模光纖到長波長多模光纖再到長波長單模光纖的三代技術(shù)發(fā)展。光纖通信是通信史上的重要的變革。美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都已經(jīng)宣布不再新建電纜線路，而全力致力于光纖通信的發(fā)展。

電力光纖通信和傳統(tǒng)的通信方式相比，有很大的優(yōu)勢：它傳輸頻帶寬、傳輸損耗低適合于中遠(yuǎn)程的運(yùn)輸；由于其重量輕，原料為石英，可以節(jié)省很多原材料，在特殊環(huán)境中或者軍事上也可以適用。

中國的電力光纖經(jīng)過多年的發(fā)展，目前電力光纖通信已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。近些年，隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等各種新技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展，極大的提高了電網(wǎng)的智能化水平，智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。目前，我國正在推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，促進(jìn)電力光纖入戶試點(diǎn)工程的有序開展，服務(wù)于國家三網(wǎng)融合的戰(zhàn)略。電力光纖是智能電網(wǎng)用戶接入的首選方案。目前幾乎還沒有使用光纖電網(wǎng)的用戶，在鋪設(shè)電纜的同時(shí)完成光纖的入戶工作，可以大大降低整個(gè)系統(tǒng)的綜合成本。

目前國家電網(wǎng)正在加快推進(jìn)電力光纖入戶的工程，所以電力光纖入戶，就是采用用光纖復(fù)合低壓電纜，將光纖隨著電力輸電線一起鋪設(shè)，可以配合光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和“三網(wǎng)融合”等業(yè)務(wù)。在2010年6月份召開的電力光纖試點(diǎn)座談會(huì)中，計(jì)劃將在14個(gè)網(wǎng)省公司的4.7萬用戶開展電力光纖入戶的試點(diǎn)工作。在十二五開局之年之后，電力光纖入戶將會(huì)迎來爆發(fā)性增長。隨著三網(wǎng)融合在用戶端走向融合，我國即將進(jìn)入多網(wǎng)融合的新時(shí)代，這也將大大提高網(wǎng)絡(luò)的綜合運(yùn)行效率，給用戶提供更方便的生活方式。

結(jié)語

隨著電力光纖技術(shù)的不斷成熟和普及推廣，電力光纖入戶將在不久的將來迅速擴(kuò)展。電力光纖入戶的家庭，將最大程度上整合各項(xiàng)資源，可以實(shí)現(xiàn)水表、電表信息的遠(yuǎn)程采集，生活更便利，將可以享受三網(wǎng)融合帶來的現(xiàn)代化和便捷式服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐金壽.電力通信電源系統(tǒng)運(yùn)行模式探討[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào).2010.

[2]饒威.丁堅(jiān)勇.陶文偉.分組傳送網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)電力通信中的應(yīng)用[J].廣東電力.2011.