电力传输原理范例(12篇)
电力传输原理范文1篇1
1引言
全国大学生电子设计竞赛（赵妮娜，竞赛式教学在电工电子技术课程设计中的应用[J].电子设计工程，2013(15)：44-46）作为四大竞赛之一，是教育部和工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一，竞赛的主要特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，从而推动课程教学、教学改革和实验室建设等相关工作。苏州大学建校历史悠久，机电工程学院自2003年以来组队参加了历年的大学生电子设计竞赛，经过长期的积累和沉淀，近年来取得了质的突破，取得了多个江苏省一、二等奖的好成绩，该比赛有助于电气工程及其自动化学科教学内容的改革以及相关实验室的建设，对专任教师提出了更高的要求，同时也提高了学生的创新能力和实践能力。
2大学生电子设计大赛任务和要求
全国大学生电子设计大赛每年8月份举办，赛期四天三夜，早上8点在网站统一公布题目，主要分为7大类，涉及电源类、信号源类、高频无线电类、放大器类、仪器仪表类、数据采集与处理类以及控制类。为了更好的说明电子竞赛（陈东，谢发琴，电子设计竞赛与深化实践教学改革[J].实验技术与管理，2005：86-88）对电路理论教学的促进作用，我们经过仔细对比，选取了一道典型的无线电脑传输装置题目。该题目的任务是设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置（赵争鸣，张艺明，陈凯楠，磁耦合谐振无线电能传输技术新进展[J].中国电机工程学报，2013，33(3)：1-13），具体要求分为四部分，一二部分为基本要求。第三部分为自主发挥，第四部分为最终的设计报告。该竞赛题目和电路知识密切联系，同时也是当下的一个热点，无线电能传输将进一步得到普及。
3以竞赛任务为驱动的课程设计教学的实施
3.1系统方案。根据所学电路理论知识，我们选择了电磁感应方案，谐振式强磁耦合方案以及电磁波辐射方案。就题目来说，电磁感应方案最大的缺点是它的传输效率低，而电磁波辐射方案对设备的要求很高。因此综合来说，谐振式强磁耦合方案（吴嘉迅，吴俊勇，张宁，等.基于磁耦合谐振的无线能量传输的实验研究[J].现代电力，2012，29(1)：24-28）最合理。在此方案中有三大难点需要解决：（1）传输效率很难提高。距离越大，传输功率越低。（2）系统谐振频率难达到期望值。（3）谐振频率和RC振荡电路的固有频率难匹配。3.2系统总体框图。在对题目要求进行理论分析与计算后，我们将学生分成八个小组，提出各自的方案，其中具有代表性的系统总体框图如图1所示。为了充分体现学生的创新能力，我们采取了两种方案去完成。一个典型方案是由MSP430F149单片机输出3.3V高频PWM方波信号，控制驱动电路，产生15V高频方波信号。经LC振荡电路，将电能传输出去。在谐振点，能量效率最高。经过桥式整流稳压，得到8V稳定的直流电压。另外一个方案由纯电路来完成，主要分为发射端电路、接收端电路以及测试用的LED灯，由于我们的课程应用对象是电路原理，因此我们重点介绍这个方案。3.3发射端电路原理图。发射端是Royer振荡器回路，具有自启动功能，取决于输入的直流电压，接通电源后，考虑到两个晶体管的特性的差异性，我们做如下分析，如果Q1先导通，此时电感线圈产生感应电动势，通过一组线圈产生反馈，从而Q1处于导通状态，Q2处于截止状态，当电感磁芯达到饱和时，电动势为零，Q1变成截止状态，于是电动势反向，从而导致Q2导通。由于逆变震荡器产生正弦信号，通过线圈将能量发送出去。高频输出级用大功率场效应管时需加上面积足够大的散热器。输入端采用场效应管Rover高频逆变元件，逆变震荡器产生正弦信号，并用线圈将能量发送出去，双管推挽电流馈电，当发射和接收线圈处于同一频率时会产生共振现象，从而实现无线电能的传输。电容组成的并联谐振回路辐射出去．发射机是一级振荡一对推挽输出的电磁波感应发射器,将直流电变成脉冲交流用电感线圈幅射出去，为接收部分提供能量。具体电路如图2所示。3.4接收端电路原理图。LA为发射线圈、LB为接收线圈、fr是电容调谐后达到一致的固有频率，其中需要注意的问题是高频传输（1～20M）。具体电路图如图3所示：图3接收端电路原理图其中的输出整流滤波电路选用了全波整流电路，全波整流变压器输出功率的利用率为100%，输出直流电压中的纹波较低。具体选择输出整流二极管时和电容要充分考虑其特性值，其中重点需要留意的是耐压值。3.5系统测试。利用可变电源作为输入端的输入电源，从9V电源开始增加一直到15V，在增加电压的过程中首先保证两个串联的1W的LED灯能够保持一定的亮度，然后在增加距离的时候找一个大概超过十厘米的位置进行测试，在输入直流电压为15V时，测量接收端的直流电流I的大小。再测量直流电压。然后在输入直流电压15V的条件下，不断加大LED灯与发射端的距离，然后测量灯直到不亮时的距离。测试结果，我们初步测得最大的距离为50厘米左右，此时灯都是亮的，输出的电流可达到505毫安，电压超过8V。
4结束语
电力传输原理范文篇2
加速度传感器是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器。它是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量常用的测试仪器。
1、加速度传感器原理概述
加速度传感器是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器。差容式力平衡加速度传感器则把被测的加速度转换为电容器的电容量变化。实现这种功能的方法有变间隙，变面积，变介电常量三种，差容式力平衡加速度传感器利用变间隙，且用差动式的结构，它优点是结构简单，动态响应好，能实现无接触式测量，灵敏度好，分辨率强，能测量0.01um甚至更微小的位移，但是由于本身的电容量一般很小，仅几pF至几百pF，其容抗可高达几MΩ至几百MΩ，所以对绝缘电阻的要求较高，并且寄生电容（引线电容及仪器中各元器件与极板间电容等）不可忽视。近年来由于广泛应用集成电路，使电子线路紧靠传感器的极板，使寄生电容，非线性等缺点不断得到克服。
差容式力平衡加速度传感器的机械部分紧靠电路板，把加速度的变化转变为电容中间极的位移变化，后续电路通过对位移的检测，输出一个对应的电压值，由此即可以求得加速度值。为保证传感器的正常工作.，加在电容两个极板的偏置电压必须由过零比较器的输出方波电压来提供。
2、变间隙电容的基本工作原理
如式2－1所示是以空气为介质，两个平行金属板组成的平行板电容器，当不考虑边缘电场影响时，它的电容量可用下式表示：
由式（2－1）可知，平板电容器的电容量是、A、的函数，如果将上极板固定，下极板与被测运动物体相连，当被测运动物体作上、下位移（即变化）或左右位移（即A变化）时，将引起电容量的变化，通过测量电路将这种电容变化转换为电压、电流、频率等电信号输出根据输出信号的大小，即可测定物移的大小，若把这种变化应用到电容式差容式力平衡传感器中，当有加速度信号时，就会引起电容变化C，然后转换成电压信号输出，根据此电压信号即可计算出加速度的大小。
由式（2－2）可知，极板间电容C与极板间距离是成反比的双曲线关系。由于这种传感器特性的非线性，所以工作时，一般动极片不能在整个间隙，范围内变化，而是限制在一个较小的范围内，以使与C的关系近似于线性。
它说明单位输入位移能引起输出电容相对变化的大小，所以要提高灵敏度S应减少起始间隙,但这受电容器击穿电压的限制，而且增加装配加工的困难。
由式（2－5）可以看出，非线性将随相对位移增加面增加。因此，为了保证一定的线性，应限制极板的相对位移量，若增大起始间隙，又影响传感器的灵敏度，因此在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，大都采用差动式结构，在差动式电容传感器中，其中一个电容器C1的电容随位移增加时，另一个电容器C2的电容则减少，它们的特性方程分别为：
可见，电容式传感器做成差动式之后，非线性大大降低了，灵敏度提高一倍，与此同时，差动电容传感器还能减小静电引力测量带来的影响，并有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差。
3、电容式差容式力平衡传感器器的工作原理与结构
3.1工作原理
如图1所示，差容式力平衡加速度传感器原理框图
电路中除了所必须的电容，电阻外，主要由正负电压调节器，四运放放大器LT1058，双运放op270放大器组成。
3.2差容式力平衡传感器机械结构原理
由于差动式电容，在变间隙应用中的灵敏度和线性度得到很大改善，所以得到广泛应用。如图2所示为一种差容式力平衡电容差容式力平衡传感器原理简图。主要由上、下磁钢，电磁铁，磁感应线圈，弹簧片，作电容中间极的质量块，覆铜的上下极板等部分组成。传感器上、下磁钢通过螺钉及弹簧相连，作为传感器的固定部分，上，下极板分别固定在上、下磁钢上。极板之间有一个用弹簧片支撑的质量块，并在此质量块上、下两侧面沉积有金属（铜）电极，形成电容的活动极板。这样，上顶板与质量块的上侧面形成电容C1，下底板与质量块下侧面形成电容C2，弹簧片一端与磁钢相连，另一端与电容中间极相连，以控制其在一个有效的范围内振动。由相应芯片输出的方波信号，经过零比较后输出方波，此方波经电容滤除其中的直流电压，形成对称的方波，该对称的方波加到电容的一个极板上，同时经一次反向后的对称波形加到另一个极板上。
当没有加速度信号时，中间极板处于上、下极板的中间位置C1＝C2，C＝0后续电路没有输出；当有加速度信号时，中间极板（质量块）将偏离中间位置，产生微小位移，传感器的固定部分也将有微小的位移，设加速度为正时，质量块与上顶板距离减小，与下底板距离增大，于是C1＞C2，因此会产生一个电容的变化量C，C由放大电路部分放大，同时，将放大电路的输出电流引入到反馈网络。由于OP270的脚1和16分别与线圈两端相连，当有电流流过线圈时，将产生感应磁场，就会有电磁力产生。因为上、下磁钢之间有弹簧，所以在电磁力的作用下将使磁钢回到没有加速度时的位置，即此时的电容变化完全有加速度的变化引起，同时由于线圈与活动极板通过中心轴线相连，所以在电磁力的作用下，使中间极向产生加速度时的位移的相反的方向运动，即相当于在C的放大电路中引入了负反馈，这样，使传感器的测量范围大大提高。因此，对于任何加速度值，只要检测到合成电容变化量C，便能使活动极板在两固定极板之间对应一个合适的位置，此时后续电路便输出一个与加速度成正比的电压，由此电压值就可以计算出加速度的大小。
4、力平衡传感器实际应用
哈尔滨北奥振动技术是专门从事振动信号测量的专业公司，它们应用这种差容式力平衡原理开发出的力平衡加速度传感器实现的主要性能指标如下：
测量范围：±2.0g，±0.125g，±0.055g
灵敏度：BA-02a:±2.5V/g、±40.0V/g
BA-02b1:±40.0V/g（差动输出）
BA-02b2:±90.0V/g（特定要求，高灵敏度）
频响范围：DC-50Hz（±1dB）
绝对精度：±3％FS
交叉干扰：小于0.3%
线性度：优于1%
噪声：小于10μV
动态范围：大于120dB
温漂：小于0.01%g/g
电源：±12V-±15V@30.0mA
体积：Φ43x60mm
电力传输原理范文篇3
关键词：电力；SDH；传输网；优化
一、前言
光传输网作为提供传输通道的基础网络，在电力系统中承载了大量的信息流量，其安全稳定对整个网络至关重要。本文以江门地区电力传输网为背景，浅谈传输网络优化思路及传输网络优化方法。江门电力系统光传输网主要由光传输A网和B网两张相对独立的MSTP光纤传输网组成，两个网络承载了目前江门地区级电力通信的大量业务，其速率分别为2.5Gb/s及622Mb/S，覆盖范围主要是江门市地区220kV及以上变电站、地区电力局。高速层通过多个155Mb/s通道负责支撑调度数据网的节点互联，骨干层承载业务主要包括主要用于承载线路保护、安稳系统、PCM（远动、电能计量、调度电话）、会议电视、网管系统、行政交换网、SCADA专用网、保信系统、调度数据网、综合数据网等业务。但随着江门电网规模的日益壮大，电力生产控制业务与企业信息化业务的不断拓展，该传输网络存在某些缺陷和不足，有待加强及完善。如网络覆盖不满足业务通信需求、网络结构不够健壮、电路调度能力不强、传输资源利用率低及资源瓶颈并存等问题。为解决上述问题，理清传输网架结构及其发展方向，使之适应电网业务有效性、可靠性和安全性等方面的需求，减少运行维护的工作量，有必要对现有传输网进行优化。
二、传输网络架构优化思路
通过对网络现状，包括网络结构、传输资源等方面的评估分析，结合通信业务的开展情况以及相关的资源条件，找出网络存在的优势和不足，并在此基础上，结合业务的发展趋势，给出网络优化目标，根据优化目标，制定相应的优化策略和优化方案，最后给出网络优化的具体实施方案
三、优化原则及目的
3.1优化原则
1、规范性。符合现有技术规范的要求，满足接入设备相关国家标准和行业标准。
2、高效性。以较小的投入，换取较大的效益产出。合理地利用原有设备资源，提高设备利用率，尽量减少硬件设备投入，通过链路结构调整、业务调整、适当增加板卡等手段，通过较少的投入，获得较大的经济效益，构建更为安全健壮的传输网络。
3、安全性。网络优化方案不能以牺牲网络安全性为代价，工程实施时对现网业务的影响降低到最小。工程实施前，对业务割接计划作详细的安排，按照相关的业务申请流程，申请业务割接，绝不影响电网的安全生产。
3.2优化目的
1、提高网络安全稳定性。
电力系统承载着大量的生产实时/非生产实时控制业务通道，其安全稳定性直接影响到电网的安全生产，因此提高其网络安全稳定性尤为重要。
2、提高资源利用率。
优化资源利用率，随着网络规模的不断扩大，合理的规划资源分布，尽可能的减少网络瓶颈，均衡负载，具备设备配置双重化的站点，必须将业务均衡分配至两套SDH设备上运行，最大限度的利用网络资源，提高业务安全性。
3、提高维护效率，降低维护成本。
优化后，方便日后管理维护。
4、提高故障响应速度。
优化后，业务流向更加清晰，减少了业务核查时间，提高了故障处理效率，大大减少故障处理时间。
四、优化方法讨论
传输网络的优化，主要是根据目前网络现状，从业务类型、网络安全、运行维护等角度多方面考虑，打造一个更加结构更加清晰、更加安全稳定、更加方便管理的健壮网络。下面以江门电力传输网为背景，主要通过设备单点隐患分析、网络架构合理性分析及网管系统安全性三方面，对电力传输网络优化方法进行阐述。
4.1、设备单点隐患分析。首先分析传输设备的电源是否符合N-1要求，从配电屏至传输设备安装屏，是否具备纯双电源输入；其次分析传输设备关键板卡是否符合N-1分析要求，如交叉板、电源板、2M板的1：1保护配置。再次分析传输设备是否单链路接入至环网中，单链接入至环网中的设备，是否具备接入环网的条件，将具备接入环网条件的设备接入环网中。最后分析该设备是否存在单点隐患风险，单传输设备配置将直接导致该站业务（保护、远动、计量、调度专线）存在N-1风险，不利于电网的安全稳定。将具备条件的单传输设备站点配置双传输设备，使其满足传输设备双重化配置。另外，评估设备的使用年限，根据现设备的运行情况、设备故障率、设备已使用年限等，针对一些设备投运时间较长，故障率趋高、厂家停产的设备，进行改造（按《南方电网220kV及以上电压等级通信网络规划原则》，通信网络设备按照8~10年使用年限进行评估改造更换）。同时，考虑设备在网络中的位置，骨干层中核心环设备使用的交叉资源较多，但设备实际交叉容量较小，导致个别站点设备出现资源紧张的情况，针对该情况，应作扩容改造升级。
4.2、网络架构合理性分析。下面以江门电力传输网为例，针对网络层次结构、网络带宽、环网链路等进行分析。目前，江门地区电力传输A网由NECU-NODE及V-NODE设备进行组网，网架层次结构主要分三层进行接入（如下图一所示），分为接入层（622Mb/s）、骨干层（622Mb/s）和高速层（2.5Gb/s）三层，接入层主要承载县区PCM2M通道、语音交换2M通道等。骨干层主要承载PCM2M通道，语音交换2M通道，2M复用保护通道和2M稳控通道。高速层通过多个155Mb/s通道负责支撑调度数据网的节点互联。下面从安全生产及业务通道的可靠性考虑，分析江门电力局传输A网存在问题及优化方向。
图一：江门电力传输网拓扑图
1、清晰网架结构，业务负载均衡。目前江门地区电力传输网部分站点业务负荷过大，结构不清晰。以江南站为例，江南站U-NODENEC设备负荷为全网最重,江门NEC骨干传输A网整个网络的业务通道过度集中在江南站U-NODE设备上，其经过的重要业务太多，涉及到多个站点安稳通道、复用保护通道等重要业务，同时也是传输网上多个环网的节点，设备故障或其他意外将造成骨干网的瘫痪。现网中，江南站U-NODE设备共9个光方向连接至其他220kV站点，2个光方向连接至省网（如下图所示），一旦江南站U-NODE设备出现单点故障，将出现大量业务中断及全网80%业务开环，另外，对接省公司方向的两个光路包含着全江门地区80%的二级电路（2M通道），负荷过重，业务过度集中。应调整江南站的网络结构，将江南站NEC600V设备更换后，再将原江南站U-NODE设备10个连接至其他220kV站点的光方向及省网的两个光方向，均衡分配至江南站两台NECU-N0DE设备上，调整后，将在江南站落地的业务均衡分配至两台NECU-NODE设备上运行。
2、骨干主环接入多个地区局节点。一方面，骨干层包含多个供电局节点，因而导致业务通道过长，带来一些不必要的运行风险；220kV站点NECU-NODE设备都是通过管道光缆连接至局点，存在较大安全隐患，降低了环网可靠性。为提高网络可靠性，网络优化中考虑应将地区局、县区局从主环中剥离，建立以依托在220kV及以上OPGW光缆上运行的环网。以提高核心路由上承载的线路保护、安稳系统、远动自动化业务的可靠性，减少业务通过的节点，提高业务通道质量。且环网的网元数量不宜过大，核心环：INN≤6；汇聚环：INN≤6~8；接入层：INN≤8。另外，分析网络中，是否存在假环的情况，将存在假环的光路进行重新调整，降低网络运行风险。
3、部分链路存在单向时钟，应作计划单向时钟修改为双向时钟。全网中有两个时钟，分别为台城局及城区局，此两个网元时钟均设置为自由振荡模式，全网其余网元均设置为时钟跟踪模式。全网存在两个时钟，会导致线路误码产生，应将台山县区网时钟统一跟踪江门地区骨干网，并设置为双向时钟。同时，将江门骨干层时钟统一跟踪省网设备。这样保证了时钟的统一接入。
4、县区传输A网与地区传输A网之间业务无直连通道。县区传输A网、地区传输A网为6张独立的传输A网，县区站点地调业务全部经县区电力局进行转接，导致安全隐患增加。优化后，县局应就近接入核心路由上220kV节点且应两点接入至地区网，形成SNCP配置模式，接入带宽为2.5G。
5、网络逻辑资源合理规划。对于一个网络的业务规划，应该尽可能使其趋于整齐，有清晰的对应关系，减少干线设备时分交叉资源的耗用。这不仅可以使我们的数据统计更加清晰，而且可以有效提高设备对配置信息的响应速度，提高网路的业务稳定性。针对业务，合理规划VC4资源。配置业务时，尽量避免时隙安排不规律、不连续、时隙跳接，导致传输资源（低阶交叉资源）出现瓶颈情况，这样不便于通道组织。
6、及时更新设备板卡软件版本。针对一些老旧版本，不能支持新功能、新业务的软件版本进行升级。
4.3、网管系统安全性分析。针对目前江门电力局的网管现状，将原江门局的传输网的备用网管服务器搬迁蓬江局，实现网管系统异地热备份，另外，考虑网管服务器及工作站是否具备UPS可靠电源供电，由此造成网管系统安全性差。没有设置备用网关网元，容易发生单点故障，引起大面积网元失去网管。某些网元接入链路过多，需要关闭一些ECC通道，以免出现网管信息丢失。
另外，在网络建设过程中，要提前进行合理的IP地址规划，保持网络IP地址的合理性，方便管理及维护。
五、结束语
目前电力系统SDH传输网络存在部分不是同期建设完成，新业务不断接入，原有的组网方式往往存在业务配置复杂，不灵活，业务板卡数量有限，无法满足新增各项业务需求。随着电力网络的发展，新站点接入，地区电力通信网络通常存在组网结构凌乱，设备单点隐患、带宽瓶颈等，通过增加SDH设备，或利用现有光缆资源，优化网络结构。不同业务采用不同处理方式，重要的核心业务采用环网或双链路保护方式，针对保护、安稳等业务，在符合条件的情况下，通过路由选择，尽量满足N-2分析要求。另外，对于IP业务可以采用配置对应的IP板卡，减少业务的协议转换，从而减少通道节点，达到灵活上下业务，提高电网业务的安全及可靠性。
参考文献
[1]孙康学，张金菊，等编著.光纤通信技术[M].北京：邮电大学出版社，2006
[2]张宝富，等编著.光纤通信[M].西安电子科技大学出版社，2004
电力传输原理范文篇4
1.1科学性火力发电厂运行过程中要想实现能源的节约必须注重科学性，因为火力发电厂运行与一般的资源存在根本性的不同。电能是一种无形的能源形式，我们无法通过肉眼对其进行观察与衡量，这就要求我们必须运用科学的方法促进电能运行过程中节能措施的实施和发展。
1.2实践性实践是检验真理的唯一标准，在降低火力发电厂运行能耗的过程之中也应该考虑实践性。在设计和制定一些节能措施的时候，首先应该进行相应的实验，通过实践来检验相关措施是否可以有效的降低电力运行过程之中的能耗，这对于节能措施的顺利实施与开展有着极为重要的价值和意义。
2电力运行中的节能措施
2.1不断的进行发电技术更新现阶段，我国的电厂主要采用的方式还是火力发电，这种发电方式本身就涉及到巨大的资源浪费，因此，在实际的工作之中，火力发电厂应该注重技术更新，不断的促进我国火力发电厂的发展，降低能源损耗，为实现国家的节能减排目标而不断努力。生产技术的更新需要依靠科技的力量，同时也需要不断的开拓与发现，火力发电厂的相关工作人员应该不断的进行探索，只有这样才能实现技术更新与革命。
2.2改变火力发电厂传统输电方式电能与普通的能源在输送过程之中存在明显的不同，火力发电厂电力输送主要依靠相应的输电线路完成的，为了实现节能的目标，火力发电厂在实际的电力运行之中，应该注重输电方式的选择。应该设计并选择合适的输电方式，改变传统火力发电厂的输电方式。在现代电力输送过程之中通常采用高压输电和多导体化实现输电能耗的降低。增容导线是火力发电厂在进行电力运行过程之中经常应用的方法之一，我们所说的增容导线（也称高温低弧垂导线），指持续工作温度在150℃或者能运行在超200℃事故温度的导线。充分利用原有走廊和铁塔，将原有导线更换为增容导线。当负荷增加时，导线可以长期在150℃-210℃高热负荷下工作，传输1.5倍-2.0倍电流，导线的机械、电气性能基本不变，而导线的荷载、弧垂和原线路基本相当。因此，火力发电厂采用这样的传输方式可以使一条输电线路在一定条件下起到两条输电线路的作用。这将在很大程度上减少火力发电厂电力运行过程中的能耗，节约了火力发电厂输电线路的建设费用，对于火力发电厂电力输送的发展有着极大的意义和价值。
2.3生产过程中采用节能设施和节能的管理方法火力发电厂电力运行过程的能耗问题不仅仅是由输电设备与输电线路这些不可避免的因素，同时还受到一些电力设施和管理方法的影响。在实际的工作之中应该注重节能设施的设计与安装和节能管理方法的有效贯彻。应该按照相关标准进行设计，并根据不同场所的需求，综合考虑配光曲线、灯具利用系数等因素，科学确定各环节的设备状况，选择合适的节能评价标准，采用科学先进的生产设备与生产线，提倡使用节能设备。平衡三相配电干线的各相负荷，最大相线负荷和最小相线负荷均不能超过标准。
2.4提高火力发电厂员工的节能意识为了降低我国火力发电厂电力运行之中的能耗，我们应该充分的注重改善和提高火力发电厂员工的节能意识，让火力发电厂员工意识到电力资源的珍贵性，通过他们的实际行动贯彻落实节能意识，在日常生产之中注重电能的节约，只有这样才能保证我国火力发电厂电力运行之中节能问题的解决。另一方面，只有火力发电厂员工的节能意识增强了，他们会自觉的践行节能措施，监督火力发电厂的各项生产过程，这样才能有效的降低我国火力发电厂电能运行过程之中电能的损耗，发挥了员工群众的监督作用，实现我国火力发电厂电力运输节能问题的解决。
2.5提升导线工作温度导线的工作温度和导线的能源损耗之间存在着很大的关系，火力发电厂在实际的的工作之中，我们为了降低火力发电厂电力运行的能耗就应该适当提升导线的工作问题，这样可以有效的避免一些电力事故的发生，为增容导线的顺利使用提供前提与保证，解决电力运行与输送的相关难题。导线工作温度的提高，可以有效的改变电力输送的效率与质量，降低火力发电厂电力输送过程中的能耗，保证电气设备的工作性能与机械性能不变，甚至允许电力传输的电流加倍，这样就实现了两条输电线路的作用，大大降低了火力发电厂电力传输的成本。
3结束语
电力传输原理范文篇5
关键词：电气控制；物流设备；物流设施；职业教育
引言
随着现代物流配送系统的快速发展，配送中心面积的扩大，产品流转速度的加快，滞留时间的减少，传送带输送设备的加长，处理物流量的增大，自动分拣系统和自动存储系统实现配送中心自动化势在必行，要求在控制系统的统一指挥下，自动完成货物的进货、储存、分拣、输送、发货等任务。对于物流管理专业的职业教育而言，要让学生掌握物流设施与设备课程体系中的物流输送单元，教师除了要讲授输送设备的基本结构、基本特点、性能参数、选型原则、制定合理的搬运作业流程等知识点外，还必须通过教学实训的方式，使得学生掌握物流传送线的相关知识。
1系统要求
某高等职业学院物流实训设备传送线长度为10米，传送线的长度主要受到学校实训室场地的制约。物流实训设备配有机电一体化控制系统。其作用是识别信号、接收信号和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置，按商品品种、商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。物流实训设备由以下部分组成：电气控制柜、动力滚筒传送设备、刀口90度转弯皮带机、动力滚筒传送设备、万向滚珠货台、顶升平移设备。各组成部分相互配合，使学生在物流传送系统上认知物流带式输送机、辊道输送机的基本结构、基本特点、性能参数，熟悉输送设备的选型原则，结合综合连续输送设备以及作业需求制定合理的搬运作业流程，共同完成物流输送单元的实训教学任务。
2系统设计与实现
物流传送系统具有开关整流电源，带动线体启动、紧急停止指示、线体启动告警时间计时、线体启动告警、线体运行、散热风扇等功能。物流传送线电气设备布置如图1所示。物流传送系统主电路部分由传动电机M1实现带式输送机传送、传动电机M2实现设备刀口90度转弯、传动电机M3实现动力滚筒传送，升降电机M4实现物流产品的升降、平移电机M5实现物流产品的平移完成。升降电机M4分别由接触器KM41、KM42控制电机的升级，平移电机M5由接触器KM5控制动力滚筒的平移。物流传送系统二次电气部分：物流传送系统采用欧姆龙E3JK-DS30M1光电开关判断传送线上是否有物流产品进入；SB1启动按钮；中间继电器KA1为产品进入道岔投入，并带有绿色运行指示灯显示；KA3为升降电机上升控制；KA4为升降电机下降控制；时间继电器KT2为从顶升平移开始上升到开始下降的时间，设定为6秒；KT3为对顶升平移上升进行保护，是顶升平移上升动作需要的最大时间，设定为2秒；KT4作为逻辑控制，避免使用常闭KM42常闭触点断开KA3回路所造成的触点竞争，是KM42动作到KA3断开的时间，设定为0.5秒；SQ1、SQ2为欧姆龙2线制常闭性接近开关，判断升降电机是否升降到位。电气二次接线图如图2、图3、图4所示。
3实训教学
在实训教学过程中，学生根据客户订单先将拣选出来的货物进行打包，并打印好货物运输条码，贴在货物运输包装上，正确摆放在输送设备上，货物先通过皮带式输送机传送到滚筒式输送机上进行分拣，当货物进入到条形码扫描区域，通过滚筒式输送设备两边的光学符号识别信息输入装置对货物上的条形码进行扫描识别，将信息传输到计算机上，学生根据客户订单分拣信息指示，当需要分拣的商品经过识别装置，升降和平移电机控制装置动作，使其改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣口，再由输送装置的带式输送机传送或辊式输送机使待分拣商品贯通控制装置、分类装置，并输送至装置的两侧，连接分拣口，使分拣好的商品滑下主输送机以便进行后续作业。最后由分拣口把已分拣商品脱离主输送机进入出货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向出货站台，由学生将该区域所有商品集中组配装车并进行配送作业。通过输送系统作业从而使学生充分理解物流传送的过程。
4结论
物流传送线实训设备丰富了物流设施与设备课程的理论知识，利用实训教学的方式使学生充分了解物流带式输送机的基本结构，输送机基本参数的确定，合理选择带式输送设备绘制结构图，学生可以自主制定设计搬运作业流程，理解物流装备操作的原理并会操作部分物流装备。物流传送线实训设备拓展了学生在物流实训室进行工学结合、服务社会的实训。这种形式的实训教学弥补校外实训岗位的不足，使学生逐步把专业知识应用到物流领域基础的环节中去，为学生实践动手能力的培养提供广阔的平台[1]。
参考文献：
[1]李梅.高职《物流设施与设备》课程教学模式研究[J].物流科技，2013(9):122-123.
电力传输原理范文
引言
接触式电能传输通过插头—插座等电连接器实现电能传输，在电能传输领域得到了广泛使用。但随着用电设备对供电品质、安全性、可靠性等要求的不断提高，这一传统电能传输方法所固有的缺陷，已经使得众多应用场合不能接受接触式电能传输，迫切需要新颖的电能传输方法[1]。
在矿井、石油钻采等场合，采用接触式电能传输，因接触摩擦产生的微小电火花，就很可能引起爆炸，造成重大事故[2]。在水下场合，接触式电能传输存在电击的潜在危险[3]。在给移动设备供电时，一般采用滑动接触供电方式，这种方式在使用上存在诸如滑动磨损、接触火花、碳积和不安露导体等缺陷[4][5]。在给气密仪器设备内部供电时，接触式电能传输需要采用特别的连接器设计，成本高且难以确保设备的气密性[6]。
为了解决传统接触式电能传输不能被众多应用场合所接受的问题，迫切需要一种新颖的电能传输方法。于是，非接触式感应电能传输应运而生，成为当前电能传输领域的一大研究热点。本文首先给出了这种新颖电能传输方法的基本原理，分析了影响系统电能传输的关键因素；接着围绕着提高系统电能传输效率和减小供电电源的电压电流定额的要求，针对不同应用场合，对原副边进行了相应的补偿设计；对系统的稳定性和可控性问题进行了讨论。最后，基于以上分析，给出非接触式感应电能传输系统的一般设计方法。
1非接触式感应电能传输系统
非接触式感应电能传输系统的典型结构如图1所示。系统由原边电路和副边电路两大部分组成。原边电路与副边电路之间有一段空隙，通过磁场耦合相联系。原边电路把电能转换为磁场发射，经过这段气隙后副边电路通过接受装置，匝链磁力线，接受磁场能量，并通过相应的能量调节装置，变换为应用场合负载可以直接使用的电能形式，从而实现了非接触式电能传输（文中负载用电阻表示以简化分析）。磁耦合装置可以采用多种形式。基本形式如图2(a)原边绕组和副边绕组分别绕在分离的铁芯上；图2(b)原边采用空芯绕组，副边绕组绕在铁芯上；图2(c)原边采用长电缆，副边绕组绕在铁芯上。
在该非接触式感应电能传输系统中，原副边电路之间较大气隙的存在，一方面使得原副边无电接触，弥补了传统接触式电能传输的固有缺陷。另一方面较大气隙的存在使得系统构成的磁耦合关系属于松耦合（由此，这种新颖电能传输技术通常也称为松耦合感应电能传输技术，记为LCIPT），漏磁与激磁相当，甚至比激磁高，限制了电能传输的大小和传输效率。为此，通常需要在原副边采用补偿网络来提升电能传输的大小和传输的效率，同时减小电源变换器的电压电流应力。而且在该系统的分析中，因磁耦合装置为松耦合，因此，通常用于磁性元件分析的变压器模型不再适用，必须采用耦合电感模型分析该系统中的电磁关系，同时考虑漏感和磁化电感对系统工作的影响。
图3给出磁耦合装置采用耦合电感模型的系统等效电路图。原副边磁耦合装置的互感记为M。
设原边用于磁场发射的高频载流线圈通过角频率为ω，电流有效值为Ip的交流电。根据耦合关系，副边电路接受线圈中将会感应出电压
Voc=jωMIp（1）
相应的，诺顿等效电路短路电流为
式中：Ls为副边电感。
若副边线圈的品质因数为Qs，则在以上参数下，副边线圈能够获得的最大功率为
从式(3)可以看出，提高电能传输的大小可以通过增大ω，Ip，M和Qs或减小Ls。但受应用场合机械安装和成本限制，LCIPT系统中，M值一般较小，而且一旦磁耦合装置设计完成后，M和Ls的值就基本固定了。能够作调整的是乘积量(ωIp2Qs)。从工程设计角度考虑，在参数选择设计中，Qs一般不会超过10，否则系统工作状态将对负载变化、元件参数变化和频率变化非常敏感，系统很难稳定。由此对传输电能大小调节余度最大的是乘积ωIp2。从该关系式可见频率与发射电流的关系：提高频率ω，可以减小原边电流Ip，反之亦然。在传输相等电能及其它相关量不变情况下，采用高频的LCIPT系统与采用低频的LCIPT系统相比，所需的发射电流大大降低，电源变换器电流应力及系统成本大大降低。因而LCIPT比较适合采用高频系统。但限于目前功率电子技术水平和磁场发射相关标准，系统频率受到限制。根据应用场合的不同，系统采用的频率范围一般在10kHz～100kHz之间。
图4
2系统补偿
2.1副边补偿
在松耦合感应电能传输系统中，若副边接受线圈直接与负载相连，系统输出电压和电流都会随负载变化而变化，限制了功率传输。
为此，必须对副边进行有效的补偿设计。如图4所示，基本的补偿拓扑有电容串联补偿和电容并联补偿两种形式。
在电容串联补偿电路中，副边网络的阻抗为
输出功率为
当补偿电容Cs取值满足与副边电感Ls在系统工作频率处谐振时，副边网络感抗与容抗互消，为纯电阻，输出电压与负载无关，等效于输出电压为副边开路电压的恒压源，理论上电能传输不受限制。
电容并联补偿电路副边网络的导纳为
输出功率为
式中：Isc为副边短路电流。
当补偿电容Cs取值满足与副边电感Ls在系统工作频率处谐振时，副边网络感纳与容纳互消，为纯电导，输出电流与负载无关，等于副边短路电流，理论上电能传输不受限制。
为使副边谐振频率为系统频率，补偿电容的取值应满足式(5)和式(7)中的虚部为零。
在松耦合感应电能传输系统中，副边电路对原边电路的工作的影响，可以用副边电路反映至原边电路的反映阻抗Zr来表示。
式中：Zs对应副边网络阻抗，见式(5)和式(7)，反映阻抗结果列于表1中(ω0为系统频率)。
表1原副边采取不同补偿拓扑时的补偿电容及反映阻抗值
副边补偿拓扑
副边补偿电容Cs值
副边电路反映至原边的阻抗
电阻电抗电容串联补偿
1/(ω02Ls)
(ω02M2)/R
电容并联补偿
1/(ω02Ls)
(M2R)/Ls2
－(ω02M2)/Ls
2.2原边补偿
LCIPT系统中，原边载流线圈中流过有效值较高的高频电流，可直接采用PWM工作方式的变换器获得这一高频电流，变换器的电压电流定额较高，系统成本高。为此，必须采取必要的补偿措施，来有效降低变换器电压电流定额。与副边补偿相似，根据电容接入电路的连接方式，也可采用串联补偿和并联补偿两种基本补偿电路。
在电容串联补偿电路中，电源的负载阻抗为
电容电压补偿了原边绕组上的电压，从而降低了电源的电压定额。
在电容并联补偿电路中，电源的负载导纳为
电容电流补偿了原边绕组中的电流，从而降低了电源的电流定额值。设计时保证式（10）和式（11）的虚部在系统谐振频率处为零，可
以有效降低电源的电压电流定额，使得电压电流同相位，输入具有高功率因数。其结果列于表2中。
原边采取何种补偿电路，对应用场合的依赖性很大。当原边采用较长电缆时，电缆端电压会很高，适合采用串联补偿，降低电源电压应力；当原边采用集中绕组时，为了磁场发射需要，一般要求较高电流，适合采用并联补偿，降低电源电流应力[7]。3系统稳定性和控制
LCIPT系统中，原副边都采用电容补偿时，系统是一个四阶系统，在某些情况下，会出现分歧现象[8]。特别是在原边电路的品质因数Qp比副边电路的品质因数Qs小，或两者相当时，系统很可能不稳定，此时必须对系统进行透彻的稳定性分析。同时，在LCIPT系统中，控制方案的合理选择对系统稳定和电能传输能力非常关键。目前，常采用两种基本控制方案：恒频控制和变频控制[9]。
恒频控制有利于电路元件的选择，但恒频控制对应的问题是，电路实际工作中电容不可避免地会因为损耗产生温升，导致电容量下降，副边实际工作谐振频率会升高，原副边电路不同谐，使得电能传输受损[10]。变频控制可以通过实时控制原边谐振频率，使其跟踪副边谐振电路频率，使得原副边电路同谐，获得最大电能传输。但在变频控制中，电源输入电压和输入电流相角与频率之间的关系很可能出现分歧现象，引起系统不稳定。为此，必须对原副边的品质因数加以严格限制。
4LCIPT系统设计
对于紧耦合感应电能传输系统，原副边的电能关系可以近似用原副边匝比变换关系来表示，因而其系统设计可以分为三个独立部分：原边电路、紧耦合磁件、副边电路，分别进行设计。紧耦合磁件的设计也有较成熟的设计步骤可依。
但在松耦合感应电能传输系统中，原副边电路的工作依赖性很大，如式(3)所示，原副边的电能传输关系由多个变量决定，这些变量必须根据现有功率电子水平，及相关设计经验初选一些值，然后根据相关公式进行下一步计算，确定参数。在整个设计过程中，所出现的多个变量都必须进行选择，而这些变量并非孤立的，而是相互之间都存在着一定的制约关系。因而，松耦合感应电能传输系统的设计比紧耦合感应电能传输系统要复杂得多。这里把松耦合感应电能传输系统中出现的每个变量的含义，及选取方法做一说明，并绘成相应的流程图，如图5所示，以便理解。设计步骤如下。
4.1选择频率
选择系统工作频率是LCIPT系统设计的第一步，从式(3)可以看出，频率大小的选取，与电源的复杂程度、成本及系统电能传输大小有密切关系。要综合考虑应用场合对系统体积重量要求、目前功率电子水平及相关系统的设计经验来选取频率。就目前功率电子水平及系统成本考虑，选择10kHz～100kHz之间的频率比较合理。随着功率电子水平的不断进步，系统频率可望进一步提高，从而使得系统体积更小、重量更轻。
4.2选择松耦合感应装置
紧耦合感应装置（如广泛采用的变压器）的结构一般受限于现有的铁芯结构，因而结构形式有限。但松耦合感应装置却不受铁芯结构限制，根据各种应用场合的需要，可能会出现多种结构形式。在很大程度上，这些松耦合感应装置要依靠相关的设计经验来选择。确定松耦合感应装置结构后，要标定一些基本的参数，如原副边线圈电感量、耦合系数、互感等。
4.3选择原边电流Ip
在LCIPT系统中，传输电能大小、原边电源变换器的成本都与用于磁场发射的原边电流Ip直接相关。一般从相对较小的电流值开始选取Ip，从而对应电源的低电流应力。若经计算后，这一Ip电流值不满足系统电能传输要求，可进一步增大电流值，再进行计算验证，直至系统设计满足要求。
4.4确定(VocIsc)值
根据所选择的电磁装置，在原边电流为所选Ip时，测试出副边接受线圈的开路电压Voc和短路电流Isc。确定这一乘积(VocIsc)也可以用一个与设计的接受线圈同匝数的小尺寸接受线圈来完成，避免因为接受线圈电流定额不够而返工。当然，也可采用相应的电磁场仿真软件包进行模拟设计。但仿真设计过程比较复杂[11]。
4.5确定副边补偿
4.5.1副边补偿等级
副边电路不加补偿时，负载能够获得的最大功率传输等于(VocIsc/2)[11]。如果负载所需功率值超过这一值，则副边需要采用补偿电路，副边电路的品质因数可用式（12）计算。
式中：P为至负载的传输功率。
从而副边所需要的V·A定额为
如果副边实际的VA定额高于式(13)的计算值，系统就可以传输所需的功率。反之，该设计不能传输所需功率P，必须对设计作出相应的调整来增加功率传输能力。一般可以考虑以下4种途径：
——加粗接受线圈绕组线径或增大铁芯截面积；
——增大原边电流；
——改进电磁装置的耦合程度，提高互感值M；
——适当提高系统频率。
第1种方案增加了副边的成本；第2种方案增加了原边的成本；第3种方案增加了松耦合感应装置的成本；第4种方案受现有功率电子技术的限制。实际设计中，应综合考虑性能和成本选择性价比最好的方案作为最优设计。
4.5.2副边补偿拓扑
当副边VA定额满足设计要求后，下一步就应当确定副边补偿具体采用的拓扑形式。补偿拓扑的选择依赖于具体的应用场合。并联补偿对应电流源特性，适合于电池充电器等场合；串联补偿对应于电压源特性，适用于电机驱动供电等场合。
4.6确定原边补偿
副边补偿设计完成后，设计原边补偿。根据已知的原边电流和松耦合感应装置原边绕组电感量，可以确定原边绕组端电压。从而计算出原边VA定额，用实际传输功率除以这一VA定额，可以得到原边品质因数Qp的大小。如前所述，原边补偿电路形式也取决定于应用场合。当原边采用较长电缆时，适合采用串联补偿；当原边采用集中绕组时，适合采用并联补偿。
4.7系统稳定性和控制性核查
最后一步要对系统稳定性和控制性进行核查，这是系统能否在实际应用场合被采用的最关键的一步。如上所述，若Qp
电力传输原理范文篇7
关键词：无线传感网络；无线供电；磁共振；电能
中图分类号：TP212.91文献标识码：A文章编号：1007-9416（2017）02-0097-03
无线充电技术是指具有电池的装置不需要借助于电导线，利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术。目前无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。这几种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。以下对当前四种主要无线充电方式进行比较。如表1所示。
考虑到无线传感网的实际应用需求，磁共振式无线供电技术，以其传输距离较远，效率高、输出功率大，可以在复杂的环境下工作的优点，非常适合在电力无线传感网中进行能量补给。
1无线供电系统原理
磁共振式无线充电包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统，其中一个是发射装置，与能量源连接，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转换成磁场；当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接受电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换。下图利用电磁共振耦合来实现无线电力传输的原理图。电磁波的频率越高其向空间辐射能量越大，传输效率越高。如图1所示。
2系统实现
2.1电能发射与拾取机构
无线充供电系统的原边的输入电能经过能量变换后通过能量发射机构后向受端发射，拾取线圈拾取到电能后，经过能量变换装置把高频的交流电能转化成所需要的电能。本装置研究的无线供电系统谐振频率为数百kHz、输出电压为5V、最大输出功率为0.5W，因此发射与拾取机构应满足上述参数指标要求。
高频发射与接收线圈绕法的不同决定着磁通的分布，基于磁谐振式无线电能传输技术原理的无线输电系统，其发射线圈与接收线圈在磁通的分布上应该尽量满足均匀分布。输电系统的电能发射部分所在位置，与电能接收部分所在的受电负载之间的位置直接影响着接收线圈与发射线圈之间的耦合共振关系，不同的相对位置、不同的方向磁通耦合效率不同，影响着输电效率。针对这种“磁通分布不均”的问题，可以通过研究线圈绕法来解决。提出用磁场分布特性不同的绕组，集中绕组和螺旋绕组复合，解决磁通分布不均的问题。集中绕组由一匝或多匝线圈集中绕制，螺旋绕组包含于集中绕组内，两者可位于同一平面或不同平面。由于集中绕组的磁场中间低、四周高，与螺旋绕组正好相反，组成复合绕组就可实现充电平台中的磁场均匀分布，该绕组方式的磁场仿真结果如下图2所示。
考虑到实际情况，由于更大的线圈面积更适合传输较大的距离，而当正方形的边长与圆的直径一致时，正方形面积要大于圆的面积，因此在本项目的设计中，采用了正方形的线圈绕组方式，如下图3所示。
在磁共振式无线能量传输系统中，接收端和发射端之间的能量主要通过磁场来传递，现对两线圈之间的互感进行仿真，如下图4图5所示。
2.2高频逆变电源设计
设计发射端控制电路结构图如图6所示。发射端控制电路主要包括四个部分：ARM处理器、传感测量环节、通信环节、频率合成环节。传感测量环节可以实现对交流电压/电流的测量，并提供给ARM处理器用以判断系统是否处于谐振工作状态；通信环节主要实现和接收端电池模组管理系统的通信，用以实现对发射功率的协调控制；频率合成环节接受ARM处理器的控制信号，用以实现特定频率和相位的控制信号；ARM处理器综合分析系统的工作状态，实现对发射功率及频率的控制，并与接收端进行通信协调。
2.3逆变桥驱动电路
相控逆变器驱动电路是相控逆变器的核心，是其将直流电压逆变为满足系统需求频率电压主要驱动力量，通过相位控制技术控制系统输出电能的方法主要依靠相控逆变器驱动电路来执行相移指令，其灵敏度是最主要的技术指标。驱动电路的核心元器件x择IXDE514SIA型电桥驱动器，该驱动器对MOS管驱动有很好的效果，其峰值电流为14A，基本满足本方案设计需求。频率合成模块通过锁相调制后的驱动信号往往带有较大的模拟信号噪声，因此频率合成模块信号需要经过光耦处理，降低系统噪声，信号通过电桥驱动器驱动由MOS管组成的桥路，调节桥路电压相位。驱动电路原理图如下图7所示。
2.4软件控制
实际应用中，传输线圈的电容、电感会受环境影响产生参数漂移，很难使2个线圈的谐振频率相同。而传输过程中对频率的选择性较强，电源激励频率或电路参数的微小偏差也可能导致能量传输性能的下降；因此需跟踪最大功率点，通过动态调整装置的工作频率.使其工作在最大功率点，保证在线监测设备较优的工作状态。
本研究通过对发射端电流进行扫频分析，检测峰值点的个数，选择将发射端电流峰值波峰或波谷值对应的频率点作为无线供能装置的工作频率点，以获取最大输出功率。发射端控制电路的原理图如下图8所示。发射端由控制用单片机MCU控制数字式频率发生器模块DDS产生方波频率信号，通过逆变电路给发射线圈供电，通过设定DDS控制字，调节装置工作频率；电流传感器采集发射端逆变前的直流电流经低通滤波后送至MCU。
3结语
本文系统地描述了磁共振无线传输技术，通过对无线传感网的能量补给技术进行了相关研究，考虑到无线传感网的实际需求，分析和总结了其普适性与局限性。综合分析，利用共振式无线供电技术对无线传感网进行供电的可行性和实用性较强。针对共振式无线供电技术，提出解决方案，实现高效稳定的无线电能传输，保障无线传感网络可靠运行。
参考文献
[1]田声洋.感应耦合电能传输系统的研究与设计[D].电子科技大学，2012.
[2]卞雷祥，文玉梅，李平.微型传感器自供能技术[J].仪器仪表学报，2006，S1：297-298.
电力传输原理范文1篇8
【关键词】集串解串均衡LVDS
1引言
在某光电图像处理系统中，需要把cameralink接口数字相机输出图像通过滑环从舱外传输到舱内，相机输出的是11对LVDS差分信号。图像传输存在如下问题：
（1）LVDS数据传输最远距离为10m；
（2）滑环上供信号传输的接口有限；
（3）信号过滑环很容易受到干扰。
常用处理方法有三种：一是转换为光纤传输，二是转换为网络传输，三是通过中继传输。这三种方法都能实现图像传输，同时也都有一定的不足。光纤传输需要有接收光端机和发送光端机，价格昂贵，成本高，额外增加重量，给安装带来了诸多不便，不利于集成化小型化一体化设计。网络传输对滑环要求比较高，在数据量小的情况下网络传输比较稳定，一旦数据量变大，网络传输会出现信号部分丢失。不同的传输距离需要的中继数量不同，如果传输距离远，则需要多个中继参与才能实现，中继传输需要经过多次转换，并且安装也不方便。为此本文提出了一种新的解决方法，设计实现并验证了图像的实时传输。
2系统原理与组成
LVDS信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以400Mbps的速率传输，其低电压和低电流驱动输出实现了低噪声、低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等。标准的最高数据传输速率是655Mbps，理论上在一个无衰耗的传输线上LVDS的最高传输速率可达1.923Gbps。因此可以应用在高速传输数据能力的系统中。传统的LVDS传输距离一般不超过十米。由于电缆是有损耗的传输线，会使信号产生失真和畸变，传输会出现大幅衰减，经由电缆传送的低电压差分信号同样也会出现衰减情况。
未解决上述问题，本文利用LVDS信号特性，借助集串板、解串板、处理板、采集板构建一个LVDS高速数据传输系统，设计实现对图像的实时传输。系统设计时把相机输出的11对LVDS差分信号首先送至采集板，采集板里把信号经过处理后分三路输出，一路直接输出进行数字显示，一路传输至处理板进行跟踪处理并显示，一路送至集串板，集串板接收到数据后进行集串处理，把11对LVDS差分信号转换为1对LVDS差分信号后送至解串板，解串板进行解串处理，把1对LVDS差分信号转换为11对LVDS差分信号，然后再送到采集板，采集板里把信号经过处理后分两路输出，一路直接输出进行数字显示，一路传输至处理板进行跟踪处理并显示。整个系统组成如图1所示。
3功能设计与实现
在整个系统中，采集板和处理板都是采用成熟技术，并且这两部分都是用于功能验证。系统的核心在集串板和解串板，集串和解串都需要自适应均衡处理，因此系统的关键是集串、解串和均衡。
本系统输入的cameralink接口数字图像点阵大小为640×512，刷新频率为100hz，数据位宽为10位，数据流量不超过320Mbps，数据传输率均满足要求。
数字相机输出的11对差分信号经过采集板处理后送至集串板进行解码，把11对LVDS电平的信号转换为28位TTL电平的数字图像、1路时序信号、6路控制信号等输入到FPGA电路里进行各种处理，处理后的信号首先经过驱动电路，增强信号的传输能力，然后利用集串器把35个TTL电平的数字信号转换为4对LVDS电平的差分信号，MAX9207是一个很强大的集串器件，它能够把10位TTL电平的并行数据转换为1对LVDS电平的串行数据，信号能够以660Mbps通过电路板或者双绞线传输，能够很方便地实现数据的传输。采用MAX9207进行集串处理，数据带宽完全能够满足实际使用要求。4对LVDS信号再经过DS32ELX0421电路采用集成的直流平衡编码技术进行数据集成，该集串器可以同时把5对LVDS差分数据信号和1对LVDS差分时钟信号集成为1对LVDS差分信号传输出去，能够最大限度地减少信号的数量。经过二次集串处理，数字图像最终转换为1对LVDS差分信号。整个集串处理如图2所示。
均衡处理采用CLC012，它具有二级自适应滤波器单元，能自适应地对不同长度的电缆和双绞线进行均衡，CLC012的抖动极低，能够为数据链路提供了很宽的噪声容限。CLC012均衡器从波形中回收信号，并将它恢复到适当电压电平。CLC012的原理如图3所示。均衡后的图像可以直接经过同轴电缆从电路板向外传输，这里设计的电缆长度为30m。
解串板通过同轴电缆接收到信号之后首先经过高速驱动器CLC005驱动同轴电缆进行信号增强，经直流耦合后把均衡处理后的1对LVDS差分信号首先进行解串，数字通道图像首先经过DS32ELX0124把1对LVDS差分信号转换为4对LVDS差分信号。DS32ELX0124采用直流平衡解码使能技术把1路LVDS差分信号转换为5路LVDS差分数据信号和1路时钟差分信号，DS32ELX0421和DS32ELX0124是集串和解串的配对模块。一个用来集串，一个用来解串。这里采用1路DS32ELX0124把数字通道数据解串为4路LVDS差分信号，然后通过4路二次解串电路MAX9208转换为35路TTL电平的数字信号，再经过驱动信号增强信号的传输能力，驱动后的TTL信号就可以直接用于图像处理。如图4所示。
经过上述采集、集串、自适应均衡、解串等处理，系统就完成了图像数据的传输。
4验证
把相机对准同一个固定目标，本系统可以有一下几种验证方法：
（1）用采集板同时直接观察传输前后的图像，看是否有变化；
（2）把传输前后的图像同时送到处理板的DSP片内，进行跟踪处理，观察传输前后脱靶量的变化情况是否一致；
（3）把传输前和传输后的图像同时传输到处理板FPGA里，对同一时刻的像素求差的绝对值的累加和，看每场的累加和是否为0。
采用三种方法验证发现，处理前和处理后的图像效果均保持一致，没有变化。这说明在30m长的同轴电缆中，本系统设计的图像传输完全能够满足使用要求。
参考文献
[1]i乡琳LVDS在长距离信号传输中的应用[J].网络信息技术，2006（25）7：60-61.
[2]高同海，宋明，丁晓明.自适应均衡器在LVDS息线长距离传输中的应用[J].单片机与嵌入式系统，2005.
[3]杨翠虹，文丰，姚宗.基于LVDS的高速数据传输系统的设计[J].通信技术，2010.
作者简介
郭炳（1982-），现为中国电子科技集团公司第二十七研究所工程师，主要从事光电图像处理。
郭振铎（1982-），现为中原工学院电子信息学院讲师，主要研究方向为图像处理技术及嵌入式系统开发应用。
张猛，现为中国电子科技集团公司第二十七研究所工程师，主要从事光电图像处理装备制造。
作者单位
电力传输原理范文
电力行业是关系到国计民生的重要行业，伴随着社会高速发展，我国经济和社会生活对电力的需求不断的增长，原有的电网系统运作面临挑战，2009年5月国家电网公司公布了“智能电网”发展计划，预计到2022年国家电网将建成统一的坚强智能电网，技术和装备达到国际先进水平，以此应对电力行业面临的挑战，随着智能电网建设的逐渐推进，作为智能电网基础的信息通信技术被提上了前所未有的高度。智能电网的基本特征就是在技术上实现信息化、自动化、互动化，这些特征的实现要依托先进的通信技术，通信信息技术贯穿发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节。因此要建设统一坚强智能电网，信息通信网是支撑，电网的智能化首先要求通信网络智能化。
二、县级供电公司通信网值班管理现状
2.1信通机房运行值班管理的形势及现状
根据《国家电网公司安全事故调查规程》要求，通信主站紧急缺陷必须在4小时内处理完毕，厂站紧急缺陷必须在8小时内处理完毕。因此，要求通信运维人员尽可能压缩告警响应过程，为缺陷处理留出足够的时间，县局通信运行采用5×8小时工作制，受人员编制限制，无法实现通信传输网管的有人值班监控。在巡视间隔内或非工作时间发生通信故障时，由于通信人员未及时发现处理，故障进一步扩大而影响电力系统的安全可靠运行。而且，我局的通信传输网为环形拓扑结构，针对N-2类型故障则无法完成通道保护。经过实际调查发现，目前从通信传输网管告警的响应时间较长，在一定程度上给通信网络运行埋下了不稳定因素。通信传输网管告警的响应时间过长，故障不能及时处理，从而严重影响了通信系统的稳定运行。据调查，通信传输网管的品牌对于通信传输网管告警的相应时间的影响较小，可忽略不计；告警响应时间的组成部分主要由传输网管检测故障时间、传输网管告警传递到运维人员的时间、分析判断故障原因时间，共计91.65min，其中占有时间最长的部分是传输网管告警传递到运维人员的时间，记79.3min，占传输网管检测响应时间的87%。
2.2信通机房运行值班管理的理念和策略
信通机房运行值班模式由于通信传输网管告警的响应时间较长，严重影响了通信系统的稳定运行，为了解决这一状况，急需通过技术手段设计出一种信通机房运行值班新模式，既要保证信通系统的运行状况能及时准确的反映给值班人员，又要使值班人员能够摆脱长时间的单一监控，比较自由的进行其他管理工作的情况。做到在不增加人员的情况下，实现值班人员远程监控、非工作时间缺陷监控等功能，从而提高信通系统运行的安全稳定性，缓解县公司信通技术人员工作压力。
2.3信通机房运行值班管理的范围和目标
县公司信通机房运行值班模式的创新与实践研究已涉及变电所、供电所和各生产场所的通信网。为了缩短通信传输网管告警的响应时间，对造成通信传输网管告警的响应长的原因进行了深入的分析，并针对其原因采取相应的措施，实现通信传输网管远程监控和告警主动告知功能，解决县局通信网无值班人员而面临的一系列难题。通过通信传输网远程监控和预警解决方案，有效的解决当前县局通信人员少、运行检修要求高的一系列问题，提高企业的办公效率和通信的智能化手段。2.4信通机房运行值班管理的指标体系及目标值信通机房运行值班新模式旨在缩短通信传输网管告警的响应时间，将目前的相应时间91.65min缩短在40min之内，以便保证信通系统运行的安全稳定性，缓解县公司信通技术人员工作压力。在信通机房人员不足的情况下，通过新的模式对机房实施远程控制。
三、通信网管远程监控平台在信通机房运行值班中的应用
目前，信通机房运行模式存在的问题主要是通信传输网管告警的响应时间长，针对传输网管告警传递到运维人员的时间长这个问题，对造成这一结果的各种原因反复进行了讨论，经汇总归类，得出了以下末端原因：运维人员查看网管不及时、网管设备不稳定、新旧设备兼容性差、缺少远程查看网管手段、缺少短信告警功能；建德供电公司信通班采取现场调查和分析等方法，对导致传输网管告警传递到运维人员的时间长的各个末端因素进行了逐个确认，发现对通信传输网管告警的响应时间影响最大的因素是缺少远程查看网管手段、缺少短信告警功能。针对上述两个主要影响因素，具体措施如下。
3.1接入基于IP的KVM系统
建德市供电公司信通班结合信息通信机房改造工程将机房内原先的KVM监控平台进行了更新换代。改变原先的由KVM直接连线到网管客户端的物理连接方式，将服务器主机的鼠标、键盘、显示器接口分别连接到基于IP的KVM智能监控平台上，实现IP远程管理。双击小方格，以烽火传输接入网管为例，进入服务器登陆界面。（图3）输入用户名、密码后，进入网管服务器界面，即可进行远程操作。（图4）通过使用KVM智能监控平台，使运维人员可以在内网的任意一台PC终端上，实现对所有连接至系统的服务器设备进行统一管理，系统管理员无论何时何地都能对中心机房服务器进行远程BIOS级别深层管理和维护。可以实现无人值守机房，所有维护都可以在远程得到解决。还可根据需求增加控制人员或被管理的服务器，并且可以通过增加KVM设备满足今后的扩容需求。完全达到了监控网管的智能化、统一化、平台化，降低运维成本、提高监控效率的既定目标。此对策有效。
3.2加装短信告警装置及相关配套软件
由于传输网管告警传递到运维人员的时间约占通信传输网管告警响应时间的87%。因此，缩短告警传递到运维人员的时间就显得尤为重要了。短信告警装置可在第一时间发送传输网管检测到的故障信息，从而填补了传输网管监控平台在告警实时性方面的空白。具体的实施拓扑图如图5。一般通信系统缺陷分为三个级别：紧急缺陷、重要缺陷、一般缺陷。由于紧急缺陷和重要缺陷对短信告警装置的影响较大，因此该装置只发送紧急缺陷及重要缺陷的告警信息给信通运维人员，针对一般缺陷短信告警装置则不发送相应的告警信息。一般影响通信网络正常运行的缺陷和相对应的告警，如下表所示：短信报警器打破了单一的传输网管告警模式，大大缩短了看告警传递时间，实现信息监控的多元化。此对策有效。
四、机房值班运行模式改变后取得的实际效果
2013年9月21日，局至洋溪营光路中断，通信运维人员充分运用通信传输网管远程监控平台，准确高效进行消缺处理，保障了电网的安全稳定运行。本次局至洋溪营光路中断故障响应时间为28分钟，大大缩短了响应时间。据统计分析，2013年9月～10月间通信传输网管告警响应时间如下表所示。
五、结束语
电力传输原理范文篇10
在本文的智能电网模型中，电表数据（电力消耗和电力需求信息）是通过智能电表从家用电器收集而来。一个服务区被划分为M个社区，每个社区对应为一群住宅。mN表示社区m的节点（用户）数。所有的社区通过邻域网NAN（可采用单跳或多跳WIFI）把智能电表收集的用电数据发送给数据聚合单元DAU。然后DAU把电表数据通过WAN（如WIMAX）发给MDMS。MDMS对所有的社区进行需求估算，根据估算得到的需求总数据向发电商制定发电合同量，并给用户区域分配供电量。为了提高可靠性和速率，每个社区投资部署一个中继站为DAU执行协作传输，以提高从DAU到MDMS之间的广域网（WAN）链接的性能，因此，可以避免DAU从大量节点收集电表数据时的拥塞[11]。图2为如上所述的一个包含3个社区的网络模型的示意图，图中中继站2在为DAU执行中继传输。中继站可以被放置在社区的不同位置（比如在DAU和MDMS之间），以提高使用中继传输时DAU的传输性能。考虑了从DAU到MDMS的两跳协作传输（可以使用IEEE802.16j和802.16m中的帧结构）。社区中继站采用解码转发（DF）的中继方法，即：假设每个中继站和DAU处在同一频率信道上。首先，DAU发送电表数据的数据包给MDMS。同时，所有小区的中继站也可以收听到这个DAU发送的数据。如果一个中继站决定执行中继传输(即根据社区已选定的博弈策略)，它将对从DAU中接收到的数据包进行解码。然后中继站把解码数据包从DAU传送到MDMS中。设c为当前中继站，用r(c)表示中继站c的传输速度。已知信道质量，可以通过计算自适应调制下的多个中继站的频谱效率求出传输速率r(c)[12,Eq.5]。
2系统中的电力需求成本估算和最佳中继传输策略
为了通过协作传输通信系统收集电网数据，以达到社区电网的效率最优目标（成本最小化），本节首先进行社区电力需求和成本估算，然后根据成本最小化原则得出基于博弈论的最佳协作传输策略。
2.1社区电力需求成本估算
由于不确定性(如随机电力需求)，一般来说，一个电力系统的运营决策分两阶段。第一阶段，供电公司根据预期的负载从发电厂预订电量。这一阶段被称为单位承诺，实际操作之前签订合同。第二阶段称为经济调度，即遇到实际的需求后，把预定的电量提供给用户，然而，如果预订的电量不够(即没有预订那么多)，就会从可能的发电厂购买额外的电力。因为在单位承诺阶段的协议(即被预订的电量)是事先决定的，供电公司可以选择和购买价格比在经济调度阶段便宜的电。前一个阶段价格用fP表示，后一个用oP表示。通过两个决策阶段，供电公司可以有效地在不确定的情况下调度电力供应给消费者。
2.2中继站的最佳协作传输策略
智能电网中服务区域中的社区可以通过有策略的为DUA执行中继传输，理性的进行智能化决策，使他们的成本最小化。例如：考虑图2所示的场景，社区1的中继站为DAU执行中继传输。因此，由于更高的传输速率，DAU的丢包率将被减少，这将产生较小的需求估计误差以及更少的电费（即，在单位承诺阶段将预留足够的电力供应）。在这种情况下，社区2和3也受益于社区1中继站的中继传输，但不用支付任何费用。由于社区1意识到了这个情况，所以即使中继传输会降低他的电费，它可能也不会一直为DAU执行中继传输。在这种情况下，由于社区2和3是理性的，他们必须为DUA进行中继传输来提高MDMS的决策准确性，降低电费。因此，对所有社区来说，寻找一个为DUA执行中继传输的均衡策略是很重要的，以达到他们各自的成本最小化。
3系统在智能电网中的应用
综上所述，本系统包括三大部分，即数据采集终端、传输网络和信息处理与控制中心。数据采集终端包括各种装有传感器和处理器的家用电器、室内终端、智能电表和控制设备等，它负责用户用电的原始数据的采集工作。传输网络包括如前所述的家域网、邻域网和广域网，它负责把各种电网数据传输给信息处理与控制中心，特别的，在广域网传输过程中，本系统通过中继站按策略地来执行协作传输，来保证数据通信的可靠性，并使成本最小化。电网数据管理系统（MDMS）为本系统的信息处理中心，是整个系统的控制中心。它对收到的电网数据进行分析，做出配电、发电的决策，并把决策结果反馈给配电站、分布式发电站等电网中的节点进行执行。图3为系统通信结构示意图。本系统首先对中继站所在社区的用电成本进行估算，根据成本最小化原则得出中继站执行协作传输的最佳策略（执行中继传输的概率），各社区中继站按策略为DAU执行中继传输，以避免数据拥塞和丢包，并使各自的成本最小化。然后系统中心根据收到的电网数据进行分析和决策，将决策结果反馈到电网中的各发电、配电节点（如配电站和分布式发电站等）并执行，根据决策结果实现对电网资源的科学调度，其工作流程如图4所示。
4总结
电力传输原理范文篇11
该科研小组由6名来自麻省理工学院物理系、电子工程系和计算机系及军事纳米技术研究所的研究人员组成。在实验中，他们使用了两个铜线圈，利用谐振原理，成功地通过无线电力传输点亮了一个功率为60w的电灯泡。他们将此技术命名为Witricity，即英文“无线”和“电力”二词的组合，意为“无线电力”技术。
灵感来自手机电池耗尽
多年前的一个深夜，披着睡袍的索尔贾希克先生，被手机“电池耗尽”的报警声吵醒。索尔贾希克先生回忆道:“一个月来，我已经被警报骚扰6次了。突然之间，我想到，如果可以有东西代替普通手机电池的话，该多好啊！”但如果不需要充电的话，就意味着必须用无线传输电力。然后，索尔贾希克就开始思考究竟哪种物理现象能帮得上忙。
在过去的100年里，科学家研究出了多种无线传输能量的方法。大家最熟悉的可能就是以无线电波为代表的电磁辐射。虽然，无线电波在无线传输信息方面表现非凡，但是，却不可能用于无线传输电力。因为，电波是向各个方向传播的，如果用于传输电力，那么大量的能量就会被浪费在无用的空间。
那么像激光那样的定向电磁辐射可以吗？激光是很危险的。而且，激光需要在能量传输物和接受物之间存在持续不断的光线，当设备在移动时，激光还需要有成熟的跟踪装置。最终，索尔贾希克教授想到了电磁谐振原理。也正是基于对该原理的研究和应用，索尔贾希克教授和其他的研究人员终于通过无线电力点亮了60瓦的灯泡。
物理学的新应用
实际上，电磁谐振原理是物理学的一项基本原理，但为什么过去科学家没有用以进行无线电力研究呢？麻省理工学院的研究人员乔纳普鲁斯指出:“以前，人们对这样的系统没有需求，所以，也没有什么动力让人们去研究。但是在过去的几年里，便携式电子设备，如笔记本电脑、手机、MP3等广泛应用于人们日常生活。所有这些东西都需要由不断充电的电池来提供能量。而电源的不可移动，就与便携的初衷产生了矛盾。”
不过有意思的是，早在50年前，曾一度有关于BBC的传言出现。传言中，BBC的科技人员在侦查BBC信号的覆盖范围时发现，有一小块区域没有BBC的广播信号。当他们探测那个区域后，发现一处房子的花园里放置了一个铜线圈，与BBC有相同的频率，然后窃取了一部分能量用于房间供电。如果传言属实，那么，人们对无线电力传输的热情就由来已久了。
无线电力安全吗？
综观我们今天的生活，科技的影子无处不在，而现实中每一个我们现在认为是理所当然的细节，其实都是科学先行者呕心沥血换来的。笔记本电脑、移动电话、无线上网等科技发明，让我们变得越来越不受空间的约束。无线电力技术，能让我们彻底摆脱电池、充电器、插座、电源线吗？如果这一天真的到来，那么我们人类要为之付出什么样的代价呢？汽车污染了环境，电脑手机都有辐射，那么无线电力又会给我们带来什么呢？
不可否认的是，目前的实验仍有很多没有解决的问题。首先，在无线电力的实验中，高达45%的能量在传输至灯泡的途中损耗掉了，也就是说该系统的供电效能仅为普通化学电池的一半。如何控制能源传输的损耗，是摆在研究人员面前的重大课题。此外，目前进行电力传输的铜线圈体积庞大且非常笨重，足有0.6米高。如果要用于家用电器，必须实现铜线圈的最小化。索尔贾希克教授表示，尽管以后可以对铜线圈进行精简，但是怎样将铜线圈精简到便于笔记本电脑等小家电，还有很长的路要走。
不过索尔贾希克教授仍然非常乐观，他认为这些问题将在3至5年内解决。“我们希望电源和电器之间的距离能达到4至5米，铜线圈能小到可以安装到手提电脑里，输电效率也能大幅提高。屋子里只要有个无线电源，手机、MP3和电脑就随时充电工作了。”
至于电磁场的安全性，研究者认为也不必担心，因为它与生物体相互作用很小，不太可能产生严重的副作用。无论是人还是其他生物，无线电力都是很安全的，不会对健康产生任何明显危害。有专家称，生物机体会对电磁场产生强烈的反应，正如微波炉会将肉类食品烤熟一样。据此，无线电力传输的研究人员称，只要人在距离微波炉3米以外的地方，微波就不会对人体产生伤害。同样道理，使用无线电力的电灯，不会对在灯下阅读的人产生危害。在灯泡实验中，房间内的手机、笔记本电脑、信用卡等物品都没有受损。有趣的是，这种互不干扰还是相互的。也就是说，生物体及其他物体也不会妨碍无线电力的传输。
接下来，研究人员会把研究范围扩展到尝试吸尘器或者笔记本电脑。我们希望，有越来越多的电子产品可以摆脱“长尾巴”，真正地实现自由移动。
链接:电磁谐振原理
电力传输原理范文篇12
关键词：发光二极管；可见光通信；音频传输；电力线通信
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.2.013
引言
可见光通信（VisibleLightCommunication，VLC）技术使得白光发光二极管（LightEmittingDiode，LED）灯既能照明，又可以将音频信号高速调制到LED灯光上，进行较短距离的传输。这种可见光音频通信方便可靠、电磁辐射小、能耗低，适宜在一定场合应用，因而引起诸多科研人员的研究。参考文献采用10w功率LED灯和高精度音频专用功率放大器，实现可传输模拟信号5m以上的可见光通信系统。参考文献设计了一种采用脉冲宽度调制的LED强光手电可见光应急通信系统。参考文献采用可编程芯片及电路实现LED室内可见光语音单向通信系统。参考文献利用单片机控制音频编解码芯片，实现了通信距离可达40m，最高传输速率为2.5Mbit/s的全双工实时语音对讲。
本文组建了一种易于实现的LED可见光通信音频传输实验系统，系统利用电脑或手机的音频输出作为音频信号源，无需模数转换电路，经过简单的放大电路、高速驱动电路和接收电路，由有源音箱对接收转换后的信号进行放大滤波输出。在此基础上，根据电力线通信（PowerLineCommunication，PLC）原理，增加PLC模块，组建了融合PLC的LED可见光通信音频传输实验系统，并进行了音频信号传输实验测试。
1可见光通信音频传输实验系统组成
LED可见光通信音频传输实验系统由音频信号源、电源模块、发射板、无线光信道、接收板、有源音箱几部分构成，系统框图如图1所示。
（1）音频信号源：利用电脑、手机、MP3音频文件、收音机等作为音频信号源，由这些设备的耳机孔输出音频信号，例如歌曲；
2）电源模块：负责将220V交流电转化为系统用的5V直流电，可以采用USB接口为电路供电；
3）发射板：负责对音频信号源送来的信号进行电光转换，将电压变化转化为电流变化，以驱动LED灯，使其亮度发生变化，使音频模拟信号变化转变为光信号的强度变化，从而以可见光形式在信道中进行无线传输。发射板主要包括音频放大模块、LED驱动模块和LED光源模块。
音频放大模块电路如图2所示，核心元件采用功耗低、电压增益可调、谐波失真小的音频集成功放LM386。
LED驱动模块电路如图3所示，核心元件采用具有电流放大作用的S9013NPN型小功率三极管，最小特征频率为150MHz。
LED光源模块可以接入两种LED光源。一种是高度集成、体积很小的1W功率LED阵列光源，发光半功率角为10°～120°。另一种是体积较大，但直射距离更远，光通量可达到100LM的3W功率LED光源。
接收板负责将接收到的光信号还原成与发射端变化相同的电信号。接收板主要包括光接收模块，考虑到PIN光电二极管的光电转换线性度较好，响应速度较快，价格较低等优势，所以核心元件采用普通PIN光电二极管接收可见光信号，光接收模块电路如图4所示。
有源音箱负责将接收板输出的信号进行放大、滤波，驱动扬声器传出声音。本系统采用型号为M-1117的有源音箱，平均输出功率2W，阻抗8Ω。
2融合PLC的LED可见光通信音频传输实验系统组成
目前，380V或220V低压电力线是用户最多的线路，除了提供电能之外，低压电力线还可以进行电力线通信。电力线通信主要用于同一变压器范围内，以低压电力线为信道，需要传输的信号经过调制，由发送端耦合器将载有信息的信号送到电力线上传输，接收端耦合器将信号取出后进行解调，获得原始信号。由于低压配电网拓扑结构复杂，接入负载类型多样，同时低压电力线是非均匀的传输线，所以电力线通信具有阻抗变化较大，信号衰减较大的特点。
融合PLC的LED可见光通信音频传输实验系统在前面所述系统基础上增加了PLC模块，系统框图如图5所示。音频信号源输出的音频信号接入RJ45网络接口1，单芯片QCA6410是高通公司推出的一款用于电力线通信的芯片，负责处理信号。耦合保护电路将调制好的信号耦合到电力线上传输。RJ45网络接E12将电力线传输过来并经过处理的信号送入可见光通信发射板中。RJ45网络接口、QCA6410、耦合保护电路等组成
3实验系统音频信号传输测试
3.1LED可见光通信音频传输系统实验测试
实验系统搭建好后的实物图如图6所示。
打开电脑中的一个MP3音频文件作为音频测试信号，先采用1W功率的LED光源，当收发距离较近时，扬声器传出洪亮饱满的歌曲，音质很好，没有明显失真。随着距离增加，歌曲声音减弱，分析其原因，是由于系统没有设计自动增益控制电路，所以随着传输距离的增大，接收端光电信号幅度会有明显衰减，下一步将考虑加入自动增益控制电路以自动调节信号增益。当更换功率为3W的大功率LED光源后，在保持输出信号音量和音质不变的情况下，传输距离得到延长。经实验测试，在50cm传输距离内，扬声器传出的歌曲无明显失真，实验传输效果良好。如果在无线光信道中采用聚光器，则系统的音频传输距离还会延长。
3.2融合PLC的LED可见光通信音频传输实验测试
实验测试过程在同一变压器下的电力线上进行，电脑输出的音频信号与PLC适配器1相连，PLC适配器1与电源插座1相连；LED可见光音频传输系统的发射板与PLC适配器2相连，PLc适配器与电源插座2相连。连接组成的系统实物图如图7所示。
实验系统搭建好后，电脑输出的MP3音频文件作为音频测试信号，先通过电力线传输至VLC发射板，再经过可见光无线信道传输至VLC接收板，接收板输出信号至有源音箱驱动扬声器发声。实验测试表明，收发距离较近时，可以实现音频信号的传输，但扬声器发出的声音偏小，声音保真度不够高，音质较差。分析其原因有两方面，一方面，系统中有一部分传输线路采用了普通网线，不是音频信号的理想传输线路，对音l信号产生一定干扰和衰减；另一方面，音频信号经过电力线传输时会受到干扰和较大衰减。这些都是融合PLC的可见光通信系统在面临应用前需要进一步研究解决的问题。
