基于FPGA的电力电子恒导纳开关模型修正算法及实时仿真架构

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作者 王钦盛 王灿 +1 位作者 潘学伟 梁亮 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期150-159,共10页

电力电子实时仿真是目前电力电子系统研究过程中的重要工具。为设计一套经济、可靠的电力电子实时仿真系统,文中搭建了一个以现场可编程门阵列(FPGA)为计算核心的硬件平台,并提出了配套的电磁仿真算法和FPGA架构设计。首先,推导了一种... 电力电子实时仿真是目前电力电子系统研究过程中的重要工具。为设计一套经济、可靠的电力电子实时仿真系统,文中搭建了一个以现场可编程门阵列(FPGA)为计算核心的硬件平台,并提出了配套的电磁仿真算法和FPGA架构设计。首先,推导了一种简洁电磁暂态程序(EMTP)算法,用于提高传统离线算法的并行度。其次,从数值算法的角度分析恒导纳开关模型的虚拟功率损耗问题,提出了一种初始误差修正算法,消除了功率损耗。再次,串联以上算法,设计了一种基于状态机框架的数字信号处理(DSP)硬核资源复用FPGA架构,以硬件资源复用的方式实现了资源的高效利用,在不损失速度的同时提高了FPGA的利用效率。最后,通过多个实时仿真算例验证了所提方法的有效性和正确性。 展开更多

关键词 电磁暂态仿真 实时仿真 电力电子开关 虚拟功率损耗 现场可编程门阵列 资源复用

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基于改进AUGMECON的配网虚拟电厂多目标优化运行 被引量：2

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作者 庄重 孔月萍 +4 位作者 杨世海 段梅梅 周雨奇 丁泽诚 张汀荃 《电力需求侧管理》 2024年第1期42-47,共6页

虚拟电厂可聚合配网末端的可调节负荷资源参与电力系统的调用以缓解面临的供需平衡等问题。同时末端资源功率的调节影响着配网的运行质量,负荷侧资源的调用可降低配网区域峰谷差,减少系统网损。为此,以配网运营商为主体构建虚拟电厂,提... 虚拟电厂可聚合配网末端的可调节负荷资源参与电力系统的调用以缓解面临的供需平衡等问题。同时末端资源功率的调节影响着配网的运行质量,负荷侧资源的调用可降低配网区域峰谷差,减少系统网损。为此,以配网运营商为主体构建虚拟电厂,提出一种基于改进AUGMECON的配网虚拟电厂多目标优化模型,以运行效益、配网峰谷差和配网网损为目标函数,调用配网末端负荷资源参与需求响应,在提高运行收益的同时改善配网运行质量。通过改进AUGMECON获取所提多目标优问题的Pareto前沿,并采用考虑公平性的方法获取折中解。最后基于修改后的IEEE 33节点配电网系统进行了仿真分析,验证了所提模型的有效性。 展开更多

关键词 AUGMECON2 虚拟电厂 配电网 多目标优化 网损 峰谷差

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基于响应匹配的电力电子换流器恒导纳建模 被引量：17

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作者 徐晋 汪可友 +1 位作者 李国杰 郑晓冬 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期3879-3888,共10页

恒导纳建模是电力电子换流器实时仿真常用的建模方法。为了解决传统恒导纳模型的虚拟功率损耗问题,提出一种基于响应匹配的换流器恒导纳建模方法。该方法采用含参数化历史电流源的恒导纳开关模型,并将其视为线性离散时间系统进行分析。... 恒导纳建模是电力电子换流器实时仿真常用的建模方法。为了解决传统恒导纳模型的虚拟功率损耗问题,提出一种基于响应匹配的换流器恒导纳建模方法。该方法采用含参数化历史电流源的恒导纳开关模型,并将其视为线性离散时间系统进行分析。通过使得该离散时间系统的稳态响应特性和暂态响应特性能与理想开关相匹配来确定历史电流源的待定参数。该方法被分别应用于两电平桥式换流器、三电平换流器和基本直流斩波电路的建模。仿真结果显示,在不同换流器拓扑和不同开关频率下,基于响应匹配的恒导纳模型均较好地解决了虚拟功率损耗问题。 展开更多

关键词 恒导纳建模 换流器 实时仿真 虚拟功率损耗 响应匹配

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带有圆锥齿轮的复合行星传动功率流与传动效率分析 被引量：13

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作者 胡青春 李剑英 段福海 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期42-48,共7页

对带有圆锥齿轮的复合行星传动进行运动分析,在此基础上采用虚功率理论分析该复合行星传动在不考虑啮合功率损失和考虑啮合功率损失时的功率流,在定义速比与转矩比的情况下,获得复合行星传动效率表达式,进一步研究速比、转矩比和啮合功... 对带有圆锥齿轮的复合行星传动进行运动分析,在此基础上采用虚功率理论分析该复合行星传动在不考虑啮合功率损失和考虑啮合功率损失时的功率流,在定义速比与转矩比的情况下,获得复合行星传动效率表达式,进一步研究速比、转矩比和啮合功率损失系数及几何参数比对复合行星传动效率的影响规律,并开展相关试验验证。理论分析表明:在复合行星传动啮合功率损失系数和几何参数比被确定的情况下,复合行星传动效率随着转矩比的增大而增大,但随着速比的增大呈先减小后增大趋势;在复合行星传动速比和转矩比及几何参数比被确定的情况下,各齿轮副的啮合功率损失系数对复合行星传动效率的影响存在差异;在复合行星传动速比和转矩比及各齿轮副的啮合功率损失系数被确定的情况下,复合行星传动效率随着几何参数比的增大而增大。传动效率试验表明:选用高精度等级的锥齿轮、增大复合行星传动机构的转矩比及其行星轮的节圆半径可提高复合行星传动机构的传动效率。 展开更多

关键词 虚功率理论 转矩比 啮合功率损失 传动效率

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华北电网一体化电能量计量计费系统设计和实现 被引量：8

5

作者 张勇 傅金羽 +1 位作者 徐正山 王耀鑫 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2009年第22期57-60,共4页

设计和实现了华北电网一体化电能量计量计费系统。论述了基于IEC60870-5-102标准的华北电网电能累计量传输协议应用规范、基于虚拟计量点的异构数据处理、华北电网网间交易模式自适应的电能量结算模型、华北电网网损率波动分析模型等关... 设计和实现了华北电网一体化电能量计量计费系统。论述了基于IEC60870-5-102标准的华北电网电能累计量传输协议应用规范、基于虚拟计量点的异构数据处理、华北电网网间交易模式自适应的电能量结算模型、华北电网网损率波动分析模型等关键技术要点,阐述了其为解决华北电网多交易主体交易结算以及网损率波动等关键问题的应用。 展开更多

关键词 区域电网 电能量计量计费 应用规范 虚拟计量点 结算模型 网损率波动分析模型

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基于潮流追踪的两部制输电定价法 被引量：6

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作者 魏震波 刘俊勇 +2 位作者 王民昆 谢连芳 李杨 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期211-215,共5页

针对电力市场下的输电定价问题,在两部制电价基础上对容量电价部分加以研究,提出了基于复功率追踪的容量电价计算方法。首先基于平均增量成本法对线路的容量成本进行计算;然后通过增加线路虚拟节点的办法对系统进行无损化处理,视各线路... 针对电力市场下的输电定价问题,在两部制电价基础上对容量电价部分加以研究,提出了基于复功率追踪的容量电价计算方法。首先基于平均增量成本法对线路的容量成本进行计算;然后通过增加线路虚拟节点的办法对系统进行无损化处理,视各线路损耗为虚拟用户,基于距离的兆瓦—公里法计算各线路损耗所对应的容量成本;再基于复功率的潮流追踪计算负荷(包括虚拟用户)对线路的"使用程度",由此对无损化后的线路容量成本及网损进行分摊;最后根据市场原则确定各实际用户的容量电价。算例结果表明该方法能较好地对输电容量成本进行回收且计算精度较高,能满足电力市场下的公平定价原则,验证了该方法的合理性及可行性。 展开更多

关键词 电力市场 两部制输电定价 容量电价 虚拟节点 逆流追踪 网损

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基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型 被引量：10

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作者 曹阳 顾伟 +3 位作者 柳伟 曹戈 楼冠男 邹德虎 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期3518-3527,共10页

电力系统小步长仿真中,电力电子换流器常采用基于电感电容等效的恒导纳模型,存在参数不易设置、虚拟功率损耗高、模型特性与理想模型差距大等问题。鉴于此,文中提出一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型。在换流器两种不同运行... 电力系统小步长仿真中,电力电子换流器常采用基于电感电容等效的恒导纳模型,存在参数不易设置、虚拟功率损耗高、模型特性与理想模型差距大等问题。鉴于此,文中提出一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型。在换流器两种不同运行状态下,开关采用含参数历史电流源的恒导纳模型,模型的稳态特性和暂态收敛特性由历史电流源参数决定,实现了参数设置与外电路解耦。同时通过交叉初始化方法,即状态切换时同桥臂开关相互初始化,减小了状态切换误差初值,解决了模型的虚拟功率损耗问题。仿真结果表明,本模型具有与传统恒导纳模型相同的计算效率和更高的精度,其运行特性更接近理想开关模型。 展开更多

关键词 换流器 小步长仿真 恒导纳模型 电力电子开关 虚拟功率损耗

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电力电子换流器离散小步合成实时仿真模型 被引量：5

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作者 李子润 徐晋 +2 位作者 汪可友 吴盼 李国杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期5267-5277,共11页

随着电力电子换流器的开关频率越来越高,对电力电子化系统实时仿真的精度提出更高的要求,基于电感/电容(L/C)等效的定导纳开关模型是目前的主流开关模型之一,但这种模型的开关暂态过程存在“虚拟功率损耗”问题,开关频率越高,仿真结果... 随着电力电子换流器的开关频率越来越高,对电力电子化系统实时仿真的精度提出更高的要求,基于电感/电容(L/C)等效的定导纳开关模型是目前的主流开关模型之一,但这种模型的开关暂态过程存在“虚拟功率损耗”问题,开关频率越高,仿真结果失真越严重。该文首先构建电力电子换流器小步长模型的离散状态空间形式,基于此,构建电力电子换流器的小步合成实时仿真模型,保留L/C模型恒导纳特性的同时有效地消除了由开关支路主导的工作模态的暂态过程,进一步分析L/C开关模型支路对电力电子换流器的工作模态的影响,通过小步合成模型消除L/C模型引入的特征值,使L/C模型更精准地模拟理想开关,同时保留系统的正常工作模态。分别构建双有源桥、三相两电平逆变器和三电平逆变器的小步合成模型并进行实时仿真,与传统实时仿真模型对比表明,所提小步合成模型在不影响仿真效率的前提下,有效地解决了L/C开关模型的“虚拟功率损耗”问题,且具有较好的通用性,无需重新设置开关参数即可适用于多种拓扑。 展开更多

关键词 小步合成法 L/C模型 电力电子换流器 实时仿真 虚拟功率损耗

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一种基于指数积分的电力电子开关恒导纳模型 被引量：3

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作者 许明旺 姚逸凡 +2 位作者 宋文达 姚蜀军 韩民晓 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1519-1528,共10页

当前电力系统中的电力电子装置越来越多,电力系统的电力电子化趋势日益增强。针对电力电子开关二值电阻模型导纳矩阵时变以及传统L/C模型暂态过程精度低、虚拟功率损耗大的问题,提出了一种基于指数积分的电力电子开关恒导纳模型。该模... 当前电力系统中的电力电子装置越来越多,电力系统的电力电子化趋势日益增强。针对电力电子开关二值电阻模型导纳矩阵时变以及传统L/C模型暂态过程精度低、虚拟功率损耗大的问题,提出了一种基于指数积分的电力电子开关恒导纳模型。该模型综合二值电阻模型和传统L/C恒导纳模型的特点,考虑了开关实际工作过程中存在的稳态损耗及切换时的暂态过程,并能够保证导纳矩阵不变从而提高仿真效率。即通过在传统L/C恒导纳模型导通和关断等效支路中分别引入电阻R_(on)、R_(off),形成具有阻尼作用的一阶动态电路形式。通过终值定理证明所提模型稳态情况下与二值电阻模型一致,然后通过谱半径分析确定模型的L/C参数,使所提模型开关切换时的暂态过程相比于传统L/C模型更短,从而虚拟功率损耗也更低,并从数学上分析了采用指数积分法的精度高于基于时域逼近的仿真方法。最后,通过算例验证了该模型的有效性与可行性。 展开更多

关键词 电磁暂态仿真 恒导纳建模 指数积分 虚拟功率损耗

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基于Labview虚拟仪器的氧化锌电阻片自动交流老化试验系统 被引量：4

10

作者 王全明 王练 +1 位作者 李凡 苏淼 《电瓷避雷器》 CAS 2006年第6期30-33,37,共5页

研制了一套基于Labview图形化语言编程的氧化锌电阻片交流加速老化试验系统。该系统适于额定电压10kV以下金属氧化物避雷器比例单元、氧化锌电阻片的交流加速老化试验。设备采用独立的三组9路试验回路,满足三组不同规格的试品同时进行... 研制了一套基于Labview图形化语言编程的氧化锌电阻片交流加速老化试验系统。该系统适于额定电压10kV以下金属氧化物避雷器比例单元、氧化锌电阻片的交流加速老化试验。设备采用独立的三组9路试验回路,满足三组不同规格的试品同时进行试验。虚拟仪器测控系统由计算机、采集卡、可编程控制器和温控仪构成,可以方便地对试验各参数进行实时观测记录、试验参数设定、试验数据处理、试验曲线分析和打印;也可以在无人值守下进行定时自动巡检,并对测量数据进行自动记录与存储。通过系统校验结果可知,整个测量系统电压测量误差小于±1%,考虑标准电阻阻值变化引起的误差,阻性电流峰值测量误差小于±1.5%,功耗测量误差小于±1.5%。证明该系统完全能达到预期的设计要求。 展开更多

关键词 氧化锌电阻片 老化试验 虚拟仪器 阻性电流 功率损耗 LABVIEW

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基于虚拟损耗功率电流补偿的PMSM节能控制

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作者 黄光华 李宗昊 +1 位作者 陈仁辉 张袅娜 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期12-15,共4页

为了减小电机的损耗,提出了一种基于虚拟损耗功率的具有快速动态响应的永磁同步电机(PMSM)最小损耗控制算法。将一个微小的直流信号以数学的方式叠加在d轴弱磁电流中,重构出电机叠加小信号后的损耗功率,即虚拟损耗功率。利用虚拟损耗功... 为了减小电机的损耗,提出了一种基于虚拟损耗功率的具有快速动态响应的永磁同步电机(PMSM)最小损耗控制算法。将一个微小的直流信号以数学的方式叠加在d轴弱磁电流中,重构出电机叠加小信号后的损耗功率,即虚拟损耗功率。利用虚拟损耗功率与实际损耗功率设计了d轴弱磁电流的实时补偿控制器,最终使d轴弱磁电流收敛到电机的最小损耗工作点。由于微小的直流信号并没有直接注入电机驱动系统中,避免了信号注入导致的系统动态性能恶化以及电机损耗增加等问题。实验结果表明了所提最小损耗控制策略具有快速的动态响应,减小了电机的损耗功率。 展开更多

关键词 永磁同步电机 最小损耗控制 虚拟损耗功率 电流补偿

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基于分布式电源接入的低压台区节点模型抗损研究 被引量：2

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作者 刘金亮 宋文乐 +2 位作者 黄庆 王立宗 董成哲 《机械与电子》 2020年第8期12-16,共5页

为提高台区配网抗损能力,设计一种基于分布式电源接入的低压台区节点抗损模型。首先,定义并计算配网节点负荷矩,然后将理论供电量与实际供电量之间的差值定义为统计线损并计算。在此基础上,根据电网中的等值电阻确定低压台区综合线损率... 为提高台区配网抗损能力,设计一种基于分布式电源接入的低压台区节点抗损模型。首先,定义并计算配网节点负荷矩,然后将理论供电量与实际供电量之间的差值定义为统计线损并计算。在此基础上,根据电网中的等值电阻确定低压台区综合线损率,再选择合适的导线截面,计算导线电阻与导线截面积之间的关系,利用调相机实现电压调整,从而达到降损需求,并结合低压台区管理架构实现对抗损模型的设计。实验表明,该模型对电网负荷和电压值计算的精准度较高,且该模型下的电压偏差较小,说明该模型能够有效实现低压台区抗损。 展开更多

关键词 分布式电源 低压台区 抗损 虚损率 负荷矩

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一种虚拟电厂拓扑优化方法

13

作者 周子融 《科技创新与应用》 2022年第11期140-142,146,共4页

现代城市配电网发展迅速,网络结构趋于复杂化。随着城市用电负荷的不断升高,配电网负荷的昼夜峰谷差不断加大。依靠传统的发电侧功率调节难以满足配电网的经济运行要求。文章提供一种虚拟电厂拓扑优化方法,使得在虚拟电厂内部潮流变化... 现代城市配电网发展迅速,网络结构趋于复杂化。随着城市用电负荷的不断升高,配电网负荷的昼夜峰谷差不断加大。依靠传统的发电侧功率调节难以满足配电网的经济运行要求。文章提供一种虚拟电厂拓扑优化方法,使得在虚拟电厂内部潮流变化的情况下,通过开关调整,使虚拟电厂获得网损最小,从而提高虚拟电厂运行的经济性。 展开更多

关键词 虚拟电厂 拓扑 网损 潮流变化 残留电流

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考虑多种不确定性的虚拟电厂交易策略 被引量：7

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作者 刘凌燕 刘晓婕 陈子豪 《电力需求侧管理》 2020年第1期21-27,共7页

虚拟电厂解决了独立分布式能源发电之间缺乏有效协调控制的问题,随着我国电力市场改革推进,虚拟电厂逐渐作为一种综合型售电商参与到市场竞争中。针对虚拟电厂在市场交易中的多种不确定性及风险,提出了一种考虑虚拟电厂参与各子市场的... 虚拟电厂解决了独立分布式能源发电之间缺乏有效协调控制的问题,随着我国电力市场改革推进,虚拟电厂逐渐作为一种综合型售电商参与到市场竞争中。针对虚拟电厂在市场交易中的多种不确定性及风险,提出了一种考虑虚拟电厂参与各子市场的合理交易策略。首先对虚拟电厂参与市场交易的不确定性因素进行分析,并采用场景分析法建模;分析虚拟电厂在各子市场交易的收益,并采用多损失CVaR法对风险因素进行建模,最终得到虚拟电厂参与交易的投资组合模型;最后通过算例分析了在不同风险偏好程度下,不确定因素对交易的影响程度以及虚拟电厂的交易策略,验证了所提出交易策略的科学合理性,对虚拟电厂参与市场交易具有借鉴意义。 展开更多

关键词 虚拟电厂 电力市场 不确定性分析 场景分析法 多损失CVaR 投资组合优化

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电能系统中的增能技术

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作者 於岳亮 《电力与能源》 2012年第5期418-420,共3页

介绍了直流增能技术的基本原理、先进性和经济性。叙述了最新研发的虚拟六相整流器,通过检测表明,增能增效潜力十分明显,而且实测效率高于三相桥式整流器。随着智能电网、微电网的兴起,特高压直流输电的启运,原先受直流电网发电机转速... 介绍了直流增能技术的基本原理、先进性和经济性。叙述了最新研发的虚拟六相整流器,通过检测表明,增能增效潜力十分明显,而且实测效率高于三相桥式整流器。随着智能电网、微电网的兴起,特高压直流输电的启运,原先受直流电网发电机转速和频率约束的屏障,有可能被交流增能技术突破,从而进一步提高电能转化效率和提升设备运转效益。也就是说,不管是燃煤发电、水能发电、核能发电还是风能发电,都可以采用交流增能技术或者直流增能技术的不同相关技术,结合现有的发电、变电、输电先进技术产品来提高电力系统的输出功率和效率。 展开更多

关键词 直流增能 交流增能 虚拟六相整流器 能源效率 电能损耗 节能技术

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基于机会约束规划的含储能虚拟电厂调度模型 被引量：4

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作者 齐军 杨帅帅 +3 位作者 张红光 汪鹏 赵文彬 边晓燕 《工业技术创新》 2019年第1期70-76,共7页

基于机会约束规划,为含储能虚拟电厂(VPP)构建一种调度模型。将失负荷概率(LOLP)和弃风概率(LOWP)视为机会约束,采用两阶段处理风电和负荷的不确定性因素;将机会约束转化为等效确定性公式,再根据传统规划方法进行求解,以降低计算复杂性... 基于机会约束规划,为含储能虚拟电厂(VPP)构建一种调度模型。将失负荷概率(LOLP)和弃风概率(LOWP)视为机会约束,采用两阶段处理风电和负荷的不确定性因素;将机会约束转化为等效确定性公式,再根据传统规划方法进行求解,以降低计算复杂性。将模型应用于含储能VPP系统,在不同置信水平下对灵活性和经济性之间的关系进行探讨,以供决策人员在实际项目中权衡处理。 展开更多

关键词 虚拟电厂 失负荷概率(LOLP) 弃风概率(LOWP) 机会约束规划 灵活性

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WDM-PON中基于AWG的新型OVPN研究 被引量：2

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作者 姚琼波 刘逢清 冯翰林 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期501-505,共5页

在波分复用无源光网络(WDM-PON)中,提出了一种基于阵列波导光栅(AWG)的新型光虚拟专用网(OVPN)。OVPN采用环形结构,在不同光网络单元(ONU)之间使用波长通道直接通信,不仅保证了ONU之间通信的安全性,而且提高了网络生存性。分别从光功率... 在波分复用无源光网络(WDM-PON)中,提出了一种基于阵列波导光栅(AWG)的新型光虚拟专用网(OVPN)。OVPN采用环形结构,在不同光网络单元(ONU)之间使用波长通道直接通信,不仅保证了ONU之间通信的安全性,而且提高了网络生存性。分别从光功率损耗和系统误码率(BER)进行了数值分析,结果表明,本文结构不仅增加了通信的安全性,而且仅使用4个波长就能实现16个ONU的相互联接,从而节省了波长资源,且具有很强的抗串扰能力。 展开更多

关键词 波分复用无源光网络(WDM-PON) 光虚拟专用网(OVPN) 阵列波导光栅(AWG) 光功率损耗 光线路终端(OLT) 误码率(BER)

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