现场总线的电力线载波通信系统的设计

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于现场总线的电力线载波通信系统的设计姓名：匡杨申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：徐华中20090601武汉理I：人学硕十学何论文摘要低压电力线载波通信技术是一种经济可行的配电网自动化通讯技术，其具有很高的经济效益和社会效益，受到了越来越广泛的关注。然而目前利用电压配电网建立数据通道还存在不少困难，主要表现在信号传输衰减较大，电网上噪声高，．信号接入点的阻抗随时变化而不可预测。因而严重影响了通信的质量。所以，如何克服以上问题，提高低压电力线载波通信的稳定性是实现电力线载波通信技

2、术的关键。本文针对电力线载波通信耦合技术做了深入的研究。主要涉及到三个方面的内容：电力线通信信道阻抗分析与建模以及对FSK调制解调的抗噪性进行了理论分析与Matlab仿真、结合带通滤波器的设计、CEBus协议的研究与实现。并在此基础上设计了信道衰减自平衡模块、自动阻抗匹配模块，并在软件上实现了一种载波监听的多机竞争的解决方案。．在电力线通信信道阻抗分析与建模中，参考传输线理论和无线传输信道建模中的相关技术，建立了电力线阻抗模型，并且对FSK的调制解调方式从误码率的角度进行了抗噪性的理论分析。在结合带通滤波器的设计中，提

3、出了结合滤波器的设计思路以及设计步骤，并给出了具体的结合滤波器的设计与实测波形结果。在CEBus协议的研究与实现中，介绍了EIA制定的电力线通信协议标准CEBus，并在CEBus的基础上编制具体的通信协议、编码方案、CRC校验等，提出了一种载波监听的多机竞争的解决方案，确保了通信的高可靠性和高效性。最后介绍通信控制程序的编写。针对在不同时间段阻抗变化较大和谐波干扰提出了两种有效的解决方案，设计了信道衰减自平衡模块与自动阻抗匹配模块。这两种电路结构简单，可靠性高。并自制了一个双机通信的演示系统，以便有最初的模型，成为开发

4、其他应用电路的基础。关键词：电力线载波通信，FSK调制解调，CEBus通信协议，电力线信道建模武汉理I：人学硕十学位论文ABSTRACTLow—voltagepowerlinecarriercommunicationtechnologyisaneconomicalanddoablecommunicationtechnology．Withhigheconomicreturnsandsocialbenefits，nowadaysitreceivesmoreandmorewidespreadattention．However

5、,atpresent，usingthelow-voltagepowerlinetosetupthedataaccessstillhasmanydifficulties，mainlyintheserespects：large-signalattenuation，thenoiselevelofthelow—voltagepowerlineishigh，andtheimpedancewillchangeunpredictablewithoutanyforecast．Thelow．voltagepowerlinenetwork

6、withalargenumberofbranchlineswhicharealsounabletobuildresistancefilter,SOtheinterfaceimpedanceinlineusuallycannotbematched，whichwillseriouslyaffectthequalityofcommunications．Therefore，howtoovercometheaboveproblemsandincreasingthestabilityofthesignaltransmissioni

7、sthekeytorealizethenetworkcommunicationstechnology．Theauthorhasdoneanin-depthstudyonthelow-voltagepowerlinecommunicationcoupletechnology．Itinvolvesthreemainaspects：Theanalysisoftheimpedanceofthelow-voltagepowerlinenetwork，thetheoreticalcharacteristicoftheanti—no

8、iseoftheFSKandmadethesimulationbyMatlab；thedesignofthebandpassfilter；TheanalysisandtherealizationoftheCEBuscommunicationprotoc01．Onthebasesofabove，Designedautobalance