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基于网络编码的无线协作中继技术研究

基于网络编码的无线协作中继技术研究

作者：秦月哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

无线协作中继技术作为一种新型的空间分集解决方案,不仅可以克服多天线技术在实际应用中的的限制,还能够通过空间分集技术来获得分集增益、扩大系统覆盖范围。近几年来,网络编码技术由于其可以在理论上到达最大流最小割容量上限值,而受... 详细信息

无线协作中继技术作为一种新型的空间分集解决方案,不仅可以克服多天线技术在实际应用中的的限制,还能够通过空间分集技术来获得分集增益、扩大系统覆盖范围。近几年来,网络编码技术由于其可以在理论上到达最大流最小割容量上限值,而受到学术界的广泛关注。无线通信信道传输的广播特性,使得网络编码技术更加适合应用到无线协作中继通信网络中,可以进一步提高频谱效率和系统容量。因此,基于网络编码的无线协作中继技术可以获得更好的系统性能,成为通信领域的一个研究热点。本文对网络编码和无线协作中继技术的原理及研究进展进行了介绍,然后针对不同基于网络编码的无线协作中继传输场景进行了研究,主要工作有:在双向中继协作传输和多址接入中继协作传输场景中,对中继节点采用AF和DF协议的三时隙网络编码、两时隙网络编码以及传统四时隙中继转发方案进行深入的研究,仿真分析了各种方案的误码率以及中断概率性能。对比各种方案的仿真情况说明了,在不同中继协作场景中可根据需求选取不同的传输方案。然后,在双向多中继系统中,针对原有中继选择方案不能同时保证两条信道质量的不足,提出一种改进的双向最优中继选择方案。该方案通过中继两次选择,同时考虑所有中继节点处的接收信噪比值以及到源端节点的信道增益,仿真结果表明较原有方案具有更好的性能。在选择出最优中继节点的基础上,进一步分别提出两种以可达和速率最大化和中断概率最小化为目标的功率优化分配方案,通过仿真分析可以看出联合最优中继选择及功率优化分配可以进一步提高系统的性能。最后,在多址接入中继协作传输场景中,针对传统网络编码方案中继节点判决结果不可靠、错误检测结果被转发等不足,提出基于互信息量转发的网络编码改进方案。该方案下中继节点转发的网络编码信号包括对源端信号的硬判决结果,和以互信息量值作为衡量标准的可靠度。通过与原有基于AF、DF以及EF协议的网络编码方案仿真对比,可以看出本文所提的方案在高斯白噪声信道和瑞利信道条件下误码率均有所降低。

关键词：网络编码双向中继协作最优中继选择功率优化分配多址接入中继协作

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基于网络编码的协作中继技术研究

基于网络编码的协作中继技术研究

作者：杜帅兵华北电力大学

学位级别：硕士

协作中继通过中继协作发送信息,可以使通信系统获得更高的分集增益。协作中继技术是在多输入多输出（MIMO）技术的基础上提出的。与MIMO不同的是,协作中继通信系统并不要求发射端安装多个天线,而是通过系统中的其他空闲节点作为中继形... 详细信息

协作中继通过中继协作发送信息,可以使通信系统获得更高的分集增益。协作中继技术是在多输入多输出（MIMO）技术的基础上提出的。与MIMO不同的是,协作中继通信系统并不要求发射端安装多个天线,而是通过系统中的其他空闲节点作为中继形成一个虚拟的MIMO系统,从而实现空间上的分集,提高信息传输的可靠性。网络编码通过提升系统的吞吐量,从而能提高信息传输的有效性。本文结合网络编码和协作中继技术,对系统的性能进行了分析。本文研究了两个模型:传统的网络编码协作模型和加入反馈的网络编码协作模型。首先以传统网络编码协作模型为对象,分析了两种中继策略下的系统性能,通过理论推导和仿真对比表明:执行中继策略二（第二时隙用户节点向目的端发送信息）时传统网络编码协作模型的系统性能优于执行中继策略一（第二时隙用户节点不向目的端发送信息）时的系统性能。接着对加入反馈的网络编码协作模型和传统网络编码协作模型的系统性能进行了对比,得出结论:加入反馈的网络编码协作模型的系统性能优于传统网络编码协作模型的系统性能。在对两个模型的系统性能分析的基础上,对两个模型的系统功率进行了优化分配,通过仿真得出了信噪比不同时的功率最优分配因子,并对传统网络编码协作模型和加入反馈的网络编码协作模型中功率最优分配因子的取值情况做出了解释。最后对全文进行总结,并对进一步的工作做了研究展望。

关键词：协作中继网络编码系统中断概率功率优化分配

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基于风险消弭约束的风电场集群并网协调控制

基于风险消弭约束的风电场集群并网协调控制

作者：赵哲沈阳工业大学

学位级别：硕士

风能是一种可再生的新能源,日趋成熟的风电技术使很多国家高度关注其发展。因此,电网中被注入了大量的风电,随着电力系统中风电的大规模接入和风电的日益普及,对电网产生了很大的影响,如规模风电并网难的问题,传统的比例分配方法无法有... 详细信息

风能是一种可再生的新能源,日趋成熟的风电技术使很多国家高度关注其发展。因此,电网中被注入了大量的风电,随着电力系统中风电的大规模接入和风电的日益普及,对电网产生了很大的影响,如规模风电并网难的问题,传统的比例分配方法无法有效的解决出现的这些问题,亟需一种大规模风电并网的控制方法,可优化控制风电场集群的整体出力,充分利用风能资源,以增强集群有功出力的精准性及电压稳定性。因此对风电场集群的并网控制策略进行研究,具有一定的理论意义和应用价值。主要工作如下:(1)通过对尾流效应的研究,用两种模型模拟尾流效应在不同环境下对风电场整体出力的影响,并考虑等值机组间风的延迟效应的影响,最后在尾流效应和风的延迟效应影响下建立风电场多机等值模型。在Matlab/Simulink建立风电场等值模型并进行仿真,验证了相较于单机等值模型,多机等值模型更加符合风电场集群的实际出力特性。(2)基于分层理论,设计了一种减小有功功率并网误差的控制策略,能够优化控制风电场集群的有功功率,该方法将并网条件作为约束,将误差最小作为目标,优化合理分配风电场间的有功功率,使集群输出的有功出力能够更加精准的追踪参考值,最后以仿真验证该策略的控制效果。(3)将神经网络算法与模型预测控制相结合,并应用此方法对风电场进行实时滚动优化控制,最后通过仿真验证该方法可以有效的减小误差,实现风电场有功出力的精确控制。(4)设计了一种降低电压波动的无功电压控制策略,可优化控制风电场集群的无功功率,集群层采用优化和协调两种控制模式,风电场采用神经网络模型预测控制,该策略考虑了集群内风电场之间无功补偿互补性和风电场与汇集变电站之间协调配合,并对其进行仿真分析验证。

关键词：风电场集群功率优化分配无功电压神经网络模型预测控制

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多能互补微网分层控制与运行优化

多能互补微网分层控制与运行优化

作者：韩翔宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着国家能源结构转型,具有高能源利用率、高清洁能源渗透率的多能互补微网的作用越来越明显。一方面作为微电网的延伸,多能互补微网在继承微电网灵活运行、就地消纳等优点的同时,也遗留了由微源出力间歇性及负荷波动共同作用引发的功... 详细信息

随着国家能源结构转型,具有高能源利用率、高清洁能源渗透率的多能互补微网的作用越来越明显。一方面作为微电网的延伸,多能互补微网在继承微电网灵活运行、就地消纳等优点的同时,也遗留了由微源出力间歇性及负荷波动共同作用引发的功率不平衡频发、电能质量难以保证的问题。另一方面多能互补微网多种能流间的交互,使其控制策略比传统微电网更为复杂。本文根据多能互补微网的运行要求及实时性需求,研究多能互补微网的运行控制策略,采用三层控制结构对多能互补微网的运行方式进行整体规划,并提出一种新的电能质量优化控制方案。本文以冷、热、电能流交互为基础,构建了多能互补微网的网架结构,建立了微源仿真模型;针对负荷波动时微源功率分配问题,采用了基于下垂控制的底层控制策略;针对微源输出预测规划问题,采用粒子群算法,以发电成本与环保成本综合最少为目标,构建了二层功率优化运行控制策略。针对功率优化运行控制策略没有考虑电能质量的问题,提出了一种基于不同权重比例的功率优化结果,应用数据包络分析法进行综合排序的三层电能质量优化控制策略。多能互补微网分层控制策略仿真结果表明,底层下垂控制策略可以在输出额定功率的基础上,实现在工况变化时对瞬时功率再分配,满足负荷要求;二层的优化控制策略可在满足冷、热、电功率平衡约束条件下,实现对各微源、设备的功率优化,获得最佳经济环保指标;三层控制依据不同权重比例下对各微源的输出功率进行优化,获得更好的电能质量。本文还建立了基于RTLAB的多能互补微网半实物平台及LabVIEW运行数据监控平台,为进一步的试验验证建立了基础。

关键词：多能互补微网分层控制下垂控制功率优化分配数据包络分析

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微电网负荷—储能混合控制策略研究

微电网负荷—储能混合控制策略研究

作者：殷佳尉东南大学

学位级别：硕士

微电网是一种由分布式电源、储能、负荷、能量转换装置、相关监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统。作为可再生能源接入大电网的一种有效形式,微电网正受到越来越多的关注。可控负荷和储能作为微电网的重要组成部分与可调控资源,... 详细信息

微电网是一种由分布式电源、储能、负荷、能量转换装置、相关监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统。作为可再生能源接入大电网的一种有效形式,微电网正受到越来越多的关注。可控负荷和储能作为微电网的重要组成部分与可调控资源,两者的优化运行控制对于提高微电网运行水平与综合效益具有重要意义,然而目前对两者之间协调控制的研究还不够深入,可调控资源还没有得到充分的利用。基于此,本文以可控负荷和储能为主要研究对象,重点研究两者之间的协调控制问题,提高其在微电网运行控制中的参与度。全文研究内容主要包括以下几个方面：(1)基于全球能源与环境问题日益严峻和分布式发电技术飞速发展的研究背景,详细介绍了微电网在美国、日本、欧盟和中国的发展现状,并对可控负荷、储能及两者之间的协调配合相关研究现状进行了综述。(2)提出微电网负荷-储能混合控制策略的整体架构。包括本地控制层、分布式协调控制层和集中优化调度层三层,分别对应的子策略为基于负荷-储能一体化的集成控制策略、基于一致性算法的分布式控制策略和计及负荷分类与储能寿命的能量管理策略。(3)提出一种基于负荷-储能一体化的集成控制策略。充分考虑可控负荷容量大、控制成本低和储能功率精确调节的特点,设计了负荷-储能集成单元。该单元作为整体参与到系统的运行控制中,在微电网并网运行状态,以调节成本最小为目标,而在离网运行状态,以影响范围最小和响应速度最快为目标。最后通过仿真和实验验证了所提策略的正确性和有效性。(4)提出一种基于一致性算法的分布式控制策略。重点关注微电网各储能之间的功率经济分配问题,通过分析该问题的求解及其特点,采用一种基于一致性算法的分布式求解方法。同时,考虑储能自身状态(荷电水平、健康状态)对其运行成本的影响,建立储能的经济模型,使得微电网中的功率分配更为准确和合理。最后通过数字仿真验证了策略在微电网并网和离网运行下的正确性和有效性,分析了储能经济模型对其承担功率大小的影响,以及该策略对大规模系统的良好适应能力。(5)提出一种计及负荷分类与储能寿命的能量管理策略。负荷按照其控制性能分为不可控负荷、可平移负荷和可削减负荷,分别建立负荷模型;在建立储能经济模型时,考虑储能充放电功率大小对其容量衰减的影响,将储能寿命纳入考虑。在上述模型的基础上,以微电网日用电成本最小为优化目标,给出了微电网各单元的日用电计划。最后以一个家庭微电网为研究对象,通过仿真验证了策略的正确性和有效性。

关键词：微电网可控负荷储能系统能量管理分层协调控制功率优化分配

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离网型混合发电系统分布式预测控制

离网型混合发电系统分布式预测控制

作者：王正花兰州理工大学

学位级别：硕士

以风能和太阳能构成的离网型混合发电系统可解决偏远地区的用电问题,在此地区拥有丰富的风能和太阳能资源。发电系统功率优化分配策略影响发电系统的运行效率,并影响蓄电池的使用寿命,因此发电系统功率优化分配是能量管理系统中的一项... 详细信息

以风能和太阳能构成的离网型混合发电系统可解决偏远地区的用电问题,在此地区拥有丰富的风能和太阳能资源。发电系统功率优化分配策略影响发电系统的运行效率,并影响蓄电池的使用寿命,因此发电系统功率优化分配是能量管理系统中的一项重要功能。针对离网型风力发电和光伏发电构成的混合发电系统,研究其功率的优化分配问题,本文提出分布式预测控制的分层控制结构。首先根据离网型混合发电系统优化运行要求,建立全局优化性能指标,应用迭代DMPC优化算法,分别设计风力/光伏发电子系统的MPC优化问题,通过MPC之间的信息交换,得到保证全局性能优化的风力/光伏发电子系统的功率参考值,根据此功率参考值,本地控制器调节风力/光伏发电子系统的运行状态,达到混合发电系统的全局优化运行,解决了混合发电系统中集中式MPC优化模型复杂、难以满足实时控制要求的问题。其次在采用迭代DMPC的基础上,建立基于MAS的分布式分层控制结构,采用基于智能体协调DMPC优化算法,协调风力/光伏发电子系统的功率参考值,并在各个发电子系统的MPC优化问题设计时,只考虑各个发电子系统的局部模型和状态信息,解决了混合发电系统在采用迭代DMPC设计优化问题时,需考虑整个系统的模型和状态信息,使优化问题复杂度高、通信需求高的问题。最后根据甘肃酒泉的天气情况和负荷数据,给出离网型混合发电系统的控制结构图。借助MATLAB仿真平台,对离网型混合发电系统功率优化分配采用的迭代DMPC和基于智能体协调DMPC优化算法进行仿真验证,分析离网型混合发电系统中风力/光伏发电子系统的功率参考值;同时分析影响蓄电池寿命的因素。在建立离网型混合发电系统全局优化性能指标的基础上,比较了集中式MPC、迭代DMPC和基于智能体协调DMPC优化算法在求解优化问题的计算时间和性能指标。

关键词：离网型混合发电系统功率优化分配分层控制结构迭代DMPC 智能体协调DMPC MAS

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认知全双工技术与频谱共享的结合方案分析

湖南科技学院学报 2016年第10期37卷 29-33页

作者：唐锟湖南科技学院电子与信息工程学院湖南永州425199

文章提出了一种利用全双工中继(full-duplex relaying)技术的无线认知网络频谱共享方案。在该方案中,次用户(secondary user)利用全双工中继的发送端进行信息传输,同时全双工中继的接收端接收主用户(primary user)的传输数据,处理后通... 详细信息

文章提出了一种利用全双工中继(full-duplex relaying)技术的无线认知网络频谱共享方案。在该方案中,次用户(secondary user)利用全双工中继的发送端进行信息传输,同时全双工中继的接收端接收主用户(primary user)的传输数据,处理后通过全双工中继的发送端将主、次用户信息进行协同发送。主用户持续不断的发送数据,全双工中继在协助转发主用户信息的同时进行次用户数据的传送,从而实现有效的频谱共享。通过仿真显示,本文提出的方案不仅可以有效的增加系统的频谱效率,同时可以保证主用户的正常传输和实现次用户传输的最大传输。

关键词：认知无线电频谱共享协作通信功率优化分配

维普期刊数据库

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风力发电机组群能量控制技术改进及系统优化

粘接 2024年第12期51卷 146-149页

作者：刘庆元房文伟张靖胡辉徐超西安热工研究院有限公司陕西西安710032 杭州合萨科技有限公司浙江杭州314000 华能贵州清洁能源分公司贵州贵阳554000

为解决风电机组运行阶段,因缺乏完备的闭功率闭环控制系统优化的启停策略而引起的功率分配不合理问题,研究提出一种基于风电机组实际运行状态和全场功率设定值的风力发电机组群能量管理系统功率优化控制方法,通过对风力发电机组的启停... 详细信息

为解决风电机组运行阶段,因缺乏完备的闭功率闭环控制系统优化的启停策略而引起的功率分配不合理问题,研究提出一种基于风电机组实际运行状态和全场功率设定值的风力发电机组群能量管理系统功率优化控制方法,通过对风力发电机组的启停控制和功率调节,实现了并网点的实际有功功率符合调度要求。同时,考虑到机组历史发电时间因素,实现了机组间疲劳载荷的均衡分配,最大化优化了有功功率的分配,不仅提高了风电场的功率管理效率,还有助于延长机组的使用寿命。为新能源企业发展提供了有益借鉴与参考。

关键词：风电机组能量管理系统 AGC功率控制功率优化分配