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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡榮哲
研究生(外文):Jung-che Tsai
論文名稱:應用電力線載波於智慧空調廣播系統
論文名稱(外文):Broadcasting Control of Intelligent Air Conditioners using Power Line Carrier Technology
指導教授:陳朝順陳朝順引用關係
指導教授(外文):Chao-Shen Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:電機工程學系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:智慧電網廣播控制智慧空調電力線載波
外文關鍵詞:power line carriersmart gridbroadcasting controlsmart air conditioners
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本論文運用電力線載波通訊技術、微處理器及冷氣空調廣播控制理論,研製出一套以電力線載波(Power Line Carrier, PLC)通訊為基礎之智慧空調管理控制系統,並結合了智慧家電聯盟所制訂之家電控制通訊協定(Smart Appliance Alliance Control Protocol, SAA_Net)對冷氣空調進行管控,透過電力線載波通訊,以廣播控制方法,達成冷氣空調之遠端溫度設定功能,以支援需量反應功能,降低用戶之用電量,降低壓縮機運轉週期,達到減少負載用電之目的。
另為驗證電力線載波執行控制訊號傳輸之效能,本文於不同的場域環境下進行通訊測試;在中壓系統應用了信號耦合器作為信號傳輸的媒介,並且搭配台電公司配電自動化系統之既有通訊設備,與光纖網路進行連結,有效結合電力線載波通訊與網路通訊之相互整合應用,使得傳輸方式更為多元。應用此智慧空調管理系統於住宅及商業類型用戶,在尖峰時段執行遠端冷氣空調設備之溫度廣播控制,可有效抑低尖峰負載用電,達成節能減碳之目的。最後本論文以電力線載波作為通訊之基礎應用於智慧電網,經由主控端透過電腦發送指令,以電力線載波作為通訊之媒介,可將用戶端之用電、負載狀況等資訊即時回傳到控制主站,達到雙向傳輸及最後一哩之目的。
This thesis proposes the smart management system using the power line carrier (PLC) technology and microprocessors to develop the broadcasting control function of air conditioner. The communicate protocol of smart appliance alliance control protocol (SAA_Net) is applied for the command transmission from the master station to each air conditioners over the power line. The function of demand response can be obtained to reduce the customer loading by the broadcasting control of remote thermal setting of air conditioners.
To verify the communication performance of control signal using the power line carrier technology, the field testing of PLC over both the low voltage and meddle voltage power line has been executed. By integrating the PLC with the existing optical fiber of distribution automation system (DAS) in Taipower the hybrid communication system is proposed to support the control of air conditioners, it is found that the energy conservation by reducing the system peak loading can be achieved when the proposed system is applied for the remote thermal setting of air conditioners in the residential and commercial sections the power consumption of various type of loads can also be collected and repost to the control center using the two way communication provided by the proposed system.
論文審定書 i
摘 要 iii
Abstract iv
目 錄 v
圖 次 viii
表 次 xii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目標與步驟 2
1.3論文章節概要 5
第二章 智慧電網與智慧家電管理 7
2.1智慧電網發展現況 7
2.2智慧電網基本架構與應用 14
2.2.1先進讀錶基礎建設(AMI) 15
2.2.2先進配電自動化(ADAS) 18
2.2.3智慧家庭與建築電能管理(SHEMS) 20
2.2.4微電網(Micro Grid) 23
2.3智慧家電通訊協定 24
第三章 電力線載波通訊技術 27
3.1電力線載波發展的現況 27
3.2電力線載波信號特性 27
3.3通訊調變技術 29
3.3.1頻率調變技術 30
3.3.2相位調變技術 30
3.3.3振幅調變技術 31
3.3.4振幅相位調變技術 32
3.3.5正交分頻多工技術 33
3.4國際電力載波規範 35
3.4.1電磁輻射相關規範 35
3.4.2信號雜訊比 43
3.4.3通訊規範 44
3.5寬頻與窄頻電力線載波的應用 45
第四章 智慧家電管理系統設計 48
4.1通訊廣播控制架構 48
4.2冷氣空調系統 50
4.2.1冷氣空調架構 50
4.2.2冷氣空調訊號規範 52
4.3電力線載波通訊控制架構 56
4.3.1電力線載波晶片介紹 56
4.3.2資料處理單元 58
4.4智慧家電系統整合 61
4.4.1硬體整合 62
4.4.2控制介面 63
第五章 智慧家電實測結果分析 67
5.1電資大樓NPLC通訊效能測試 67
5.2 NPLC台電綜合研究所示範場實測 72
5.2.1信號耦合器測試 73
5.2.2跨變壓器測試 76
5.2.3饋線測試 77
5.3 NPLC台電北北區處實測 80
5.3.1台電北北區處現有設備 80
5.3.2通訊測試(台電北北區處) 81
5.3.3混合式通訊系統(台電北北區處) 84
5.4冷氣空調溫度控制 85
5.4.1冷氣空調溫度量測 85
5.4.2冷氣空調廣播控制結果 91
第六章 結論及未來研究方向 95
6.1結論 95
6.2未來研究方向 96
參考文獻 97
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