【摘 要】
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面对日益严峻的能源短缺和环境污染问题,开发利用可再生能源、提高能源利用效率的需求也日益紧迫。将风能、太阳能等分布式电源及其相关负载与储能装置通过合理的通信、控制和监测等手段构成微电网系统,对能源的分配和使用进行集中控制,可以提高电能质量和供电可靠性。开关磁阻发电机凭借结构简单、可靠性高、发电效率高等优点,已被应用于风力发电领域。为了构建其高效、可靠、低成本的通信系统,本文提出了功率/信号同步传输策
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面对日益严峻的能源短缺和环境污染问题,开发利用可再生能源、提高能源利用效率的需求也日益紧迫。将风能、太阳能等分布式电源及其相关负载与储能装置通过合理的通信、控制和监测等手段构成微电网系统,对能源的分配和使用进行集中控制,可以提高电能质量和供电可靠性。开关磁阻发电机凭借结构简单、可靠性高、发电效率高等优点,已被应用于风力发电领域。为了构建其高效、可靠、低成本的通信系统,本文提出了功率/信号同步传输策略,利用已有的电力线路和电力电子设备进行通信,不需要增加额外的信号调制与传输设备。本文以应用于风力发电的开关磁阻发电机为研究对象,提出了三种复合调制策略。首先,阐述了含开关磁阻发电机直流微电网系统的结构及其工作原理,分析了开关磁阻发电机的运行原理和常用的拓扑结构,建立了开关磁阻发电机的数学模型,并通过实际测量和函数拟合获得开关磁阻发电机全范围的磁链特性曲线,同时在MATLAB中搭建了开关磁阻发电机的仿真模型,为后续的研究测试提供基础。其次,在传统角度位置控制的基础上,提出了soft-PWM控制方式,通过向开关磁阻发电机的输出电流和电压中注入特定频率的纹波,实现功率/信号同步传输。基于soft-PWM控制,采用频移键控调制策略,以不同频率的载波分别代表信号“0”和“1”,将包含信息的纹波注入输出电压;在信号接收端,采用滑动离散傅里叶变换进行解调。通过实验验证了提出的调制解调策略的可行性,并在变转速和变负载的情况下进行了测试。然后,为了抑制系统谐波含量,提高复合通信系统的抗干扰性能,提出了一种基于直接序列扩频的soft-PWM信号调制策略。以m序列为扩频码,对待发送的基带信号进行扩频处理,再用扩频信号对PWM载波进行相移键控调制,通过soft-PWM控制,将包含信息的纹波注入输出电压中;在信号接收端,采用离散傅里叶变换进行解调,并利用m序列的高度自相关性进行解扩,从而得到基带信号,实现功率/信号的同步传输。最后,提出了一种基于共模角度的复合调制策略,在开通角和关断角的基础上引入共模角和差模角两个参数,以差模角调节励磁强度的大小,从而控制功率的输出,而对于共模角,通过施加一定的扰动,可以将包含信息的纹波信号注入输出电压,而且通过改变扰动深度可以调节数据载波的幅值。在信号接收端,则采用滑动离散傅里叶变换进行解调。该论文有图43幅,表3个,参考文献70篇。
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