可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力設備檢測技術領域，具體涉及一種檢測裝備-可控全固態方波納秒脈沖發生器的直流電壓控制電路。
【背景技術】
[0002]電力變壓器、高壓并聯電抗器等線圈類設備作為電網系統的關鍵環節，保障其安全可靠的運行對整個電網系統的穩定性尤為重要。然而，由于這類設備常年持續運行在復雜環境下，易遭受短路等各種外部因素的沖擊，其繞組可能發生變形和短路等累積故障，從而加大設備停運和電網停電的風險。近年來，電力設備狀態檢修技術得到大力發展，如果開展線圈類設備繞組故障帶電檢測工作，將能在設備不停運的情況下提前發掘潛伏在設備內部的繞組故障，有利于提出最佳檢修策略，保障供電可靠性。
【實用新型內容】
[0003]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的，一種可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路，包括依次連接的電腦PC、單片機、FPGA、調理電路、直流電源，所述直流電源與FPGA連接。
[0005]優選的，所述調理電路包括依次連接的比例電路和隔離放大電路，所述比例電路的輸入端與FPGA連接，所述隔離放大電路的輸出端與直流電源連接。
[0006]進一步，所述比例電路包括第一運放LM358、電阻Rl?R4，所述電阻R2的一端與FPGA的輸出端連接，電阻R2的另一端與第一運放LM358的正輸入端連接；所述Rl的一端與第一運放LM358的正輸入端連接，另一端接地；電阻R3的一端接地，另一端與第一運放LM358的負輸入端連接，電阻R4并聯于第一運放LM358的負輸入端與輸出端之間，第一運放LM358的輸出端與隔離放大電路的輸入端連接。
[0007]進一步，所述隔離放大電路包括隔離放大器和第二運放LM358;所述隔離運放的第一電源輸入端與第一接地端間接并聯電容C2，第二電源輸入端與第二接地端間并聯電容C3 ;所述隔離放大器的正輸入端與第一接地端間并聯電容Cl，隔離放大器的負輸入端接地；隔離放大器的正輸出端經電阻R5與第二運放LM385的正輸入端連接，隔離放大器的負輸出端經電阻R7與第二運放LM385的負輸入端連接；第二運放LM385的正輸入端經電阻R6接地，第二運放LM385的負輸入端與輸出端間并聯電阻R8 ;第二運放LM385的電源端接電源，接地端經電容C5接地，電源端經電容C4接地，所述第二運放LM385的輸出端與直流電源連接。
[0008]由于采用了上述技術方案，本實用新型具有如下的優點:
[0009]1、本實用新型采用現場可編程門陣列芯片FPGA，可控性強；
[0010]2、本實用新型采取的方法實現較為簡單，所用器件可輕易獲得。
【附圖說明】
[0011]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:
[0012]圖1為可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路原理框圖；
[0013]圖2為可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路比例電路；
[0014]圖3為可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路隔離放大電路。
【具體實施方式】
[0015]以下將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0016]如圖1所示，可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路原理框圖，包括電腦PC、單片機、FPGA、調理電路和直流電源。
[0017]通過電腦PC設置參數命令，通過FPGA運算處理后輸出0-2V的電壓信號，此部分功能由于選用的單片機C8051F022集成了 2個12位的電壓型數模轉換器DAC模塊，因此不需要單獨設計D/A轉換電路，而只需要通過編程即可實現。因此，對于電壓控制的關鍵即是設計一個隔離放大電路將FPGA輸出的處理信號進行隔離放大成0-5V的直流信號即可。
[0018]采用隔離電路來實現信號的前向通道與后向通道的電氣隔離，消除由于共地和共電源而引起的后向通道對前向通道信號的干擾。選用隔離放大器HCPL7840為核心構成隔離放大電路，該芯片具有以下優點:輸入端、輸出端的供電典型值為5V，輸入阻抗480k，最大輸入電壓320mV ;差分信號輸出方式；內部輸入電路具有放大作用，且為高阻抗輸入，能不失真地傳輸mV級交、直流信號，輸出信號作為后級運算放大器差分輸入信號；具有1000倍左右的電壓放大倍數。
[0019]如圖2所示，由于選用的隔離放大器的最大輸入電壓僅為320mV，故將所述的FPGA輸出的處理信號作為隔離電路的輸入信號前，需要將其進行比例縮小。輸出信號OUTl與輸入信號IN的比值為K1= R1ZiR2= 0.1，則經過比例電路后的輸出信號電壓范圍為0-200mV。
[0020]所述比例電路包括第一運放LM358、電阻Rl?R4，所述電阻R2的一端與FPGA的輸出端連接，電阻R2的另一端與第一運放LM358的正輸入端連接；所述Rl的一端與第一運放LM358的正輸入端連接，另一端接地；電阻R3的一端接地，另一端與第一運放LM358的負輸入端連接，電阻R4并聯于第一運放LM358的負輸入端與輸出端之間，第一運放LM358的輸出端與隔離放大電路的輸入端連接。
[0021]如圖3所示，所述隔離放大電路包括隔離放大器和第二運放LM358 ;所述隔離運放的第一電源輸入端與第一接地端間接并聯電容C2，第二電源輸入端與第二接地端間并聯電容C3 ;所述隔離放大器的正輸入端與第一接地端間并聯電容Cl，隔離放大器的負輸入端接地；隔離放大器的正輸出端經電阻R5與第二運放LM385的正輸入端連接，隔離放大器的負輸出端經電阻R7與第二運放LM385的負輸入端連接；第二運放LM385的正輸入端經電阻R6接地，第二運放LM385的負輸入端與輸出端間并聯電阻R8 ;第二運放LM385的電源端接電源，接地端經電容C5接地，電源端經電容C4接地，所述第二運放LM385的輸出端與直流電源連接。
[0022]隔離放大器HCPL7840與后級運算放大器配合，可對微弱直流電壓信號進行放大和處理。選用的運算放大器型號為LM358，通過合理設計外圍電路，可對隔離放大器HCPL7840輸出的電壓信號進行差分放大。從圖3中可以看出，差分放大倍數為K2= (R6/R5).(R8/R7) = 25，即通過該電路后，隔離放大電路的總放大倍數為K = K1 -K2= 2.5，最終可輸出0-5V的直流電壓信號。
[0023]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并不用于限制本實用新型，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路，其特征在于:包括依次連接的電腦PC、單片機、FPGA、調理電路、直流電源，所述直流電源與FPGA連接。
2.根據權利要求1所述的可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路，其特征在于:所述調理電路包括依次連接的比例電路和隔離放大電路，所述比例電路的輸入端與FPGA連接，所述隔離放大電路的輸出端與直流電源連接。
3.根據權利要求2所述的可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路，其特征在于:所述比例電路包括第一運放LM358、電阻Rl?R4，所述電阻R2的一端與FPGA的輸出端連接，電阻R2的另一端與第一運放LM358的正輸入端連接；所述Rl的一端與第一運放LM358的正輸入端連接，另一端接地；電阻R3的一端接地，另一端與第一運放LM358的負輸入端連接，電阻R4并聯于第一運放LM358的負輸入端與輸出端之間，第一運放LM358的輸出端與隔離放大電路的輸入端連接。
4.根據權利要求3所述的可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路，其特征在于:所述隔離放大電路包括隔離放大器和第二運放LM358 ;所述隔離運放的第一電源輸入端與第一接地端間接并聯電容C2，第二電源輸入端與第二接地端間并聯電容C3 ;所述隔離放大器的正輸入端與第一接地端間并聯電容Cl，隔離放大器的負輸入端接地；隔離放大器的正輸出端經電阻R5與第二運放LM385的正輸入端連接，隔離放大器的負輸出端經電阻R7與第二運放LM385的負輸入端連接；第二運放LM385的正輸入端經電阻R6接地，第二運放LM385的負輸入端與輸出端間并聯電阻R8 ;第二運放LM385的電源端接電源，接地端經電容C5接地，電源端經電容C4接地，所述第二運放LM385的輸出端與直流電源連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種可控全固態方波納秒脈沖發生器直流電壓控制電路，包括依次連接的電腦PC、單片機、FPGA、調理電路、直流電源，所述直流電源與FPGA連接。本實用新型采用外控方式進行電壓調節，即通過外部輸入0-5V低壓直流信號來線性調節高壓直流電源輸出信號。通過用戶控制界面輸入預定的充電電壓，單片機程序接收電腦的命令，處理后傳送給現場可編程門陣列芯片FPGA，通過所述的FPGA運算并經過比例及隔離電路后產生0-5V的直流電壓來調節所述的高壓直流電源的高壓輸出。本實用新型采用現場可編程門陣列芯片FPGA，可控性強。
【IPC分類】G05F1-56
【公開號】CN204576329
【申請號】CN201520231215
【發明人】王建, 李偉, 金銘, 李成祥, 夏麒, 趙仲勇, 姚陳果
【申請人】國家電網公司, 國網新疆電力公司電力科學研究院, 重慶大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月16日