基于ST7538的窄带电力线通信系统研究-电气工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TM73 U.D.C.: 621.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON NARROWBAND POWER LINE COMMUNICATION SYSTEM BASED ON ST7538 Candidate：Wu Candidate： Wu Di Supervisor： Prof. Li Academic Degree Applied for： Master o Specialty： Electrica Affiliation： Departm Date of Defence： June, 20 Degree-Conferring-Institution： Harbin I f Engineering l Engineering ent of Electrical Engineering 08 nstitute of Technology 摘 要 低压窄带电力线通技术由于网络分布广泛，接入方便，通信组网灵活方 便，投入成本低，且运行维护成本低等优势，逐步成为智能控制和远程抄表 等领域的研究热点。低压电网环境复杂一致制约着载波技术的广泛应用。因 此需要解决一系列关键技术才可以广泛的推广低压窄带电力线通信技术。 本文通过研究电力线通信中出现的阻抗不匹配问题，得出不同负载对应 的阻抗匹配电路结构和参数计算公式。使用电磁波理论分析了阻抗不匹配现 象的成因，基于 Smith 圆图提出的设计方法，直接推导出了在不同阻抗关系 下的阻抗匹配电路拓扑和对应元件参数计算公式。还设计出一种易于实现电 力线阻抗的测试方法，并应用于实践，获得电力线网络输入阻抗的数学模 型。分析出实际匹配电路中元件精度和电力线阻抗模型对匹配网络性能的影 响。充分利用阻抗不匹配现象，设计出应用在负载用电器上的阻波器，大大 降低了负载用电器接入电网后对电网高频输入阻抗的影响。 基于 ST7538 芯片完成载波通信模块硬件设计。重点完成接口电路，阻 抗匹配电路，滤波电路和保护电路等设计。同时给出在实际应用场合下，阻 抗匹配目标参数确定方法和匹配拓扑选择原则。 设计出一整套应用在窄带电力线通信中的网络通信协议。协议基于 OSI 参考模型设计，并根据功能需要裁剪网路层次，最终设计出五层电力线通信 的网络结构。对此协议的主要层次给出数据的结构和意义，给出关键协议的 内容和实现流程。并基于所设计的软件硬件平台，验证了设计软硬件内容的 正确性。 关键词 低压窄带电力线通信；ST7538；阻抗匹配；Smith 圆图；网络协议 Abstract Low-voltage narrowband power line communication is becoming a hotspot in intelligent control and AMR field, for its wide distribution, flexible routing and low cost in operating and maintenance. However, the complexity of the environment restricts the application of low-voltage PLC. This paper resaerchs on the impedance unmatch problem, gives a methed of impedance match circuit designing. The cause of impedance unmatch problem is discussed from the electromagnetic wave theory. The impedance matching circuit topology and the corresponding components parameters formula are given directly , based on Smith chart theory. A power line impedance test method is designed, which is easliy to realize. Power line impedance mathematical model is given.This paper also analyze the impact of circuit components tolerance and power line impedance changes. Make full use of impedanc