虚拟多输入多输出无线电能与信息同步传输技术

在无线通信系统中,多输入多输出(MIMO)天线技术可有效提高信号传输速率和信道利用率。传统的能量调制式无线电能与信息同步传输(SWPIT)技术主要依赖单输入单输出线圈实现系统的供电和通信,难以实现多路并行通信。该文针对需要多信号接收器的无线供电场景,提出一种虚拟MIMO-SWPIT技术以满足多端通信的需求。所提系统可在两种状态下工作:当仅需无线供电时,系统工作在谐振状态进行高效电能传输;当需要通信时,通过控制逆变器开关信号的相移角和频率,在发射线圈中构造非标准正弦多载波(即虚拟多输入),以其中的基波和谐波分量作为通信载波传输信息。系统接收回路对基波和谐波所携带的信息进行解调(即虚拟多输出),同时谐波分量可用于负载供电。搭建的实验样机实现了稳定的电能与双通道信息并行同步传输,通信时电压波动低于3%,每路通道信息传输速率为4.0 kbit/s,验证了所提方案的可行性。

多中继无线供电系统线圈-电路参数优化设计研究

多中继无线供电系统包含线圈自感、互感、内阻、工作频率、补偿电容等众多设计参数。在满足负载功率需求的前提下,如何优化这些参数来设计系统输入输出特性并提升系统效率仍不明确。为此,该文以系统传输效率最优为目标,以同时实现恒压输出和零相角(zero phase angle,ZPA)输入特性为约束条件,提出了一种多中继无线供电系统线圈-电路参数优化设计方法。首先,基于二端口网络模型分析了恒压输出和ZPA输入的实现条件,以及传输效率的关键影响因素;其次,基于耦合系数与品质因数乘积指标对宽频率范围内的线圈最优匝数进行了分析;并根据所得到的最优线圈参数,提出了考虑恒压输出与ZPA输入特性的系统电路参数优化设计方法;最后,基于优化的线圈和电路参数搭建了一套五线圈无线供电系统样机,对线圈特性、输入输出特性以及系统效率进行了实验,验证了所提出参数优化设计方法的有效性。

大规模多入多出技术的短波地波安全传输方法

为提升地波通信的用户速率和安全性能,本文结合多点协同和大规模多入多出技术,提出了一种基于多站协同的地波传输方法。在本文中,发送给用户的原始信息被核心网分成了若干个子信息,这些子信息被相应固定站发给用户。使用多个配备多根天线的固定站进行协同预编码,建立了基于预编码向量、发射功率和固定站选择联合优化的用户速率最大化问题。设计了基于共轭波束赋形的预编码方法,推导了发射功率闭式解。针对固定站选择混合整数优化问题,提出了一种低复杂度固定站选择算法。仿真结果表明所提方法可以提升用户速率和安全速率,提出的功率优化方法可以在保证用户速率的前提下提升安全速率,固定站选择算法的性能几乎与穷搜算法相同,证明了所提算法的有效性。

特高压电网社会效益分析及评价方法

引入全寿命周期成本和影子价格理论,识别特高压电网成本和社会经济效益组成;并基于与效益相关的各元素影子价格估算公式,深入分析除售电收益外特高压电网所带来的巨大的社会效益。编制投入产出效益流量表,建立基于全寿命周期成本的特高压电网社会效益评价指标;结合灵敏度分析理论,形成适用于特高压电网的社会效益评价方法。以我国某特高压同步大电网2020年规划方案为算例,对比分析了在传统财务成本和考虑全寿命周期成本计算方式下的社会效益评价结果,验证了所提方法的有效性和可行性。

电动汽车无线充电混合补偿拓扑电路分析

无线电能传输补偿方式直接影响输出电流、电压的增益特性,提出一种混合补偿拓扑电路,解决负载动态变化时输出电流、电压不稳定的问题,可应用于电动汽车恒流恒压无线充电电路。对拓扑电路原副边线圈建立等效松耦合变压器T模型,分析得出等效负载动态变化时可以实现恒流恒压输出的特性。构建仿真模型和试验台架,仿真验证电路分析的正确性。实验验证了在串/并补偿拓扑下副边稳流输出且原边逆变电流滞后电压,在串/串并补偿拓扑下副边稳压输出且原边逆变电流与电压同相。

磁耦合谐振串串式无线电能传输研究

磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴无线能量传输技术,具有传输距离远、传输功率大、传输效率高、无辐射性和穿透性等优点。基于等效电路模型建立了磁耦合谐振式无线输电串串式拓扑模型,给出了输出功率、传输效率的计算方法,搭建了磁耦合谐振式无线电能传输试验平台,通过仿真与实验,分析了线圈距离、工作频率、负载电阻以及系统谐振对输出功率、传输效率的作用规律,为磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计及参数优化提供了理论依据。

混合模块化直流固态变压器I:工作原理及稳态特性分析

作为柔性直流配网的关键设备,直流固态变压器(DCSST)的控制性能和效率对提高系统实用性和经济性具有重要意义。不同于现有的模块化级联型 DCSST,结合移相型双有源桥(PS-DAB)变换器和串联谐振型双有源桥(SR-DAB)变换器,提出一种混合型模块化直流固态变压器(HMDCSST)。该 DCSST 融合了 PS-DAB 控制灵活以及 SR-DAB 运行效率高的优点,较原有的 DCSST 拓扑,在保持灵活的电压调节能力的同时,可提高功率传输效率,且由于 SR-DAB模块运行于开环模式,进而降低了系统设计复杂度。分析 HMDCSST 的工作原理,给出平均值数学模型以及功率损耗模型,并对该混合模型在定输出电压控制模式下的输入输出特性及功率传输效率进行详细分析。最后,通过实验结果表明,所提出混合模块化直流固态变压器的功率传输效率可达 96.4%,较单一 PS-DAB 型 DCSST,可提升约 1.0%。此外,输入侧和输出侧扰动实验进一步验证了工作原理及稳态特性分析的正确性。

电力消耗与经济可持续发展关系的投入产出分析

由于各行业的生产过程中一般都伴随有一定的电量消耗,各行业的用电量之间必然存在一定的联系,因此借鉴了国民经济投入产出分析方法通过编制投入产出表来综合地研究国民经济各部门"投入"与"产出"的数量平衡关系,将价值型国民经济投入产出表和各行业实际的电力消耗联系起来,分析经济发展和电力需求的内在规律,找出经济结构中影响全社会电力需求的主导行业,从而指导区域经济的行业布局规划,实现电力需求和经济的协调可持续发展。以中国2002年投入产出表为例进行的分析证明所提出方法具有实用价值。

具有稳流输出的无线电能传输电路

针对LC串联谐振和并联谐振在工作频率发生漂移时,电路整体功率传输能力及效率都会明显下降的问题,提出一种一次侧带有LCC(电感-电容-电容)复合谐振网络的无线电能传输电路。依据互感模型,在基波条件下,分别建立了耦合线圈一次侧与二次侧的等效电路,得到了谐振频率和输出电流表达式,并进一步导出了复合谐振网络中电感与电容的计算公式。实验结果表明,谐振频率与负载电阻无关,在谐振频率下,当耦合线圈的距离保持不变(即互感恒定)时,输出电流的有效值恒定,具有电流源特性。通过实验与仿真结果的比较,验证了对该电路分析与设计结果的正确性和有效性。因此该电路适合于需要电流源供电的负载,经改进后还可用于电场耦合式无线电能传输。

分布式MIMO系统容量最优的预编码设计

针对分布式多入多出(MIMO)系统各天线功率无法共享的问题,基于分布式MIMO系统各天线功率受限的假设,提出容量准则下的最优预编码矩阵设计方案。采用Lagrange对偶优化的方法,将原优化问题转化为其对偶问题,给出求解预编码矩阵的迭代算法流程,以及在不同天线配置和容量准则下的信号发射策略。仿真结果表明,在发射天线数目多于接收天线数目时或信道矩阵缺秩时,该迭代算法求得的预编码矩阵的容量性能优于已有次优解析解。

我国电力工业在国民经济中的地位和作用研究

基于我国2007年投入产出表数据,运用影响力、感应度系数以及投入产出局部闭消费模型,定量研究了我国电力工业对宏观经济增长及各行业生产的拉动和推动情况,并测算了我国电力工业固定资产投资对经济增长所产生的直接和间接效益。研究结果表明:电力工业对经济增长的拉动和推动作用均高于全国平均水平,其推动作用在42个行业中位居第3位;受电力工业拉动和推动作用较大的行业主要有资源性行业、设备制造业、原材料及能源加工行业;电力投资带动的增加值累计占当年GDP的3.39%,其中间接效益是直接效益的48%,带动的劳动者报酬占当年全部劳动者报酬的3.05%,带动的生产税净额占当年全部生产税净额的3.65%。

我国“三驾马车”与电力需求关系研究

基于投入产出理论,从整个社会需求与生产的联系入手,研究"三驾马车"与电力需求之间的关系,为剖析电力与经济的关系提供方法。首先构建了"三驾马车"拉动电力需求的数学模型,然后利用我国已公布的5张竞争型投入产出表编制了5张非竞争型投入产出表,在此基础上测算了我国"三驾马车"对电力需求的拉动作用及其变化情况。研究表明:在我国,"三驾马车"中的消费对电力需求的拉动作用最大,其次是投资,出口的拉动作用最小,2000年以来,消费的拉动作用在逐年下降,投资和出口的拉动作用在逐年上升。

搭载回流式动力传动系统的PHEV参数优化

针对搭载回流式动力耦合传动系统的插电式混合动力汽车(PHEV,plug-in hybrid electric vehicle),提出了一种参数匹配优化设计方法。建立了整车各个模式下的等效输入功率模型,根据最小等效输入功率原则制定了各驱动模式间的切换规律,并设置控制参数系数对模式切换曲线进行调整。通过MATLAB/SIMULINK构建了整车经济性仿真模型,利用遗传算法对匹配的动力参数和控制参数系数进行了综合优化。仿真结果比较表明:此方法得到的一组参数能有效提升燃油经济性,百公里等效燃油消耗比优化前降低了4.8%。

基于DEA模型评价电网投入产出效率方法研究

随着我国电网规模持续扩大,供电能力大幅提升,电网投入产出效率已成为我国电网规划研究与建设运作关注的重点问题。将电网视为一个投入产出环节,利用数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)方法对电网进行投入产出效率评价,分析15年间电网投入产出综合效率。结果表明,各年份效率水平与电力体制、经济形势显著相关,并结合电网不同分布范围,分析电网企业规划建设运营对电网投入产出效率的影响。

电力系统投入产出分析

利用投入产出技术,结合电力系统运行的特点,建立适合于电力系统分析的投入产出模型.根据我国某电力公司某年的运行情况,建立了该电力系统的投入产出模型,对电网的生产过程进行结构、产品分配去向,以及成本效益、燃料消耗等分析.最后,结合电力市场,对平均成本、理论电价作了一些的讨论.

宽带MISO/OFDM传输系统的性能分析

提出了一种自适应比特和功率分配的宽带MISO/OFDM传输系统,建立了宽带MISO/OFDM传输系统的模型,并对该系统的最大子载波信噪比性能进行了分析。仿真结果表明在多径衰落信道下,与没有采用自适应比特和功率分配的传统发射分集OFDM传输系统相比,该系统的误比特性能得到明显的提高。

实现不等错误保护的最小功率AM-MIMO算法

为了提高无线通信中多媒体数据的传输质量,提出了在MIMO系统中通过自适应调制实现数据不等错误保护传输的算法.在窄带平衰落信道环境下,空间相关MIMO系统中各个子信道的功率增益差异较大,利用这个特点将MIMO子信道分为两组,分别传输高质量和低质量的数据.根据输入数据的传输质量和传输速率要求,自适应调整各个子信道的发射功率和调制阶数,使得系统消耗的总功率最小.仿真结果表明,该算法能够在最小发射功率的约束条件下,有效控制数据传输的误比特率,实现不等错误保护.

基于PAPR的MIMO雷达单级传输波束形成设计研究

针对多输入多输出(MIMO)雷达波束设计问题,提出一种基于峰均功率比(PAPR)的单级传输波速-形成设计方法。首先,将MIMO雷达波束图型匹配问题公式化;然后,通过幂迭代有效处理PAPR约束,并计算权重矩阵和发射信号矩阵;最后,考虑用于系统模型的发射波束域,利用迭代完成MIMO雷达波束设计。数值实例分析结果表明,相比两级传输方法CMS,本文方法的信号具有较好的模糊度属性,在大型网格波束图型匹配方案中的计算负载显著减小。

无线充电汽车输能主回路研究与仿真对比

在电动汽车无线电能传输系统中,系统结构和参数直接影响输出功率和传输效率。为了获得较高的输出功率和传输效率,提出了一种串并-串并(SPSP)拓扑结构,基于电路理论分析了结构的输出功率和传输效率,并将该结构与SPS结构相比较。当网络工作在谐振状态时,给出了电路参数的设计方法,针对该传输条件比较了两种结构下的传输功率、效率随着频率、负载阻抗和传输距离的变化关系。仿真结果表明了SPSP结构相对于SPS结构的优越性,以及所提结构的合理性和设计方法的正确性。

区域电网的投入与产出

利用投入产出技术,结合区域电网运行的特点,建立了适合于电力系统分析的投入产出模型。然后根据我国某电网1996年的运行情况,建立了该电网的投入产出模型,并计算了直接消耗系数,完全消耗系数等矩阵。并对该电网进行成本、经济效益、等分析。最后,结合电力市场对平均成本、理论电价和最优模型进行了粗略的讨论。