中压配网载波通信卡式电感耦合器耦合原理及阻抗匹配研究

作     者：陈家玉 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王艳

授予年度：2019年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：电力线载波通信 电缆 卡式电感耦合器 耦合模型 阻抗匹配 

摘      要：城市配电网大多是电缆线路,卡接式电感耦合器在中压配电网电缆线路的载波通信中具有较广阔的应用空间。中压电缆线路多为一缆三芯线路,且每相芯线外部均包有屏蔽层,载波信号经卡式电感耦合器即可耦合到三相缆芯上又可耦合到屏蔽层中,其耦合原理的分析及耦合效率提高是其推广应用的一个技术难点,本文即是对卡式电感耦合器耦合原理及阻抗匹配进行研究,选题具有重要的理论意义及工程应用价值。本文首先在卡式电感耦合器结构型式及电缆线路结构特征基础上,分析卡式电感耦合器的耦合机理,结合罗氏线圈法,推导出卡式电感耦合器的数学模型;并利用ansoft电磁仿真软件及实验室测试验证所推导的耦合器数学模型的正确性。在耦合器数学模型基础上,分析耦合器磁环气隙、磁环相对磁导率、绕组匝数以及耦合器骨架尺寸等因素对电缆侧耦合效率的影响。最后结合耦合器数学模型的等效T型电路,进行Smith圆阻抗匹配及基于归一化切比雪夫带通滤波器的阻抗匹配电路设计,并对匹配效果进行了仿真验证。仿真表明,在50-500kHz的频段内,基于归一化切比雪夫滤波网络设计的匹配电路在窄带范围内均可实现较好的功率匹配。