本发明专利技术公开了一种脉冲功率源放电电流在线故障检测装置。脉冲电源模块放电过程由晶闸管导通后的放电回路和由硅堆组成的续流回路两部分组成，电流由罗氏线圈及配套积分器采集。在脉冲电容器充电结束后由开关控制机构控制整个放电过程，当晶闸管放电结束后通过对电流的冗余采样，将采样电流与正常放电的阈值比对给出判定结果进行从而进行后续流程。本发明专利技术的脉冲功率源放电电流在线故障检测装置能够按照设定的时序触发脉冲电源模块集群，并在线进行放电参数的诊断，在放电异常时告警并停止放电，在正常放电时复位系统重新放电最终能够完成每分钟内十次的高重频发射。完成每分钟内十次的高重频发射。完成每分钟内十次的高重频发射。
【技术实现步骤摘要】
脉冲功率源放电电流在线故障检测装置
[0001]
[0002]本专利技术涉及脉冲功率电源的测量
，具体是一种脉冲功率源放电电流在线电流检测装置。
技术介绍
[0003]脉冲电源作为电磁发射装置中的重要组成部分，特点是体积小，储能密度高，输出功率大，输出电流大。它的发展能够有效的推动电磁发射技术的发展，未来电磁轨道发射技术的发展需要电磁轨道炮具备快速连续发射弹丸的能力, 这就需要脉冲功率源具备相应的快速连续多次充放电能力, 即脉冲电源的高重频的工作能力，同时由于脉冲功率技术在民用以及高功率微波等领域应用及其潜在应用的推动，高平均功率、紧凑型、可重复运行的脉冲功率技术的发展速度日益也加快，随着高功率微波研究和应用的发展，对可重复运行的脉冲功率源的需求也越来越明显。
[0004]脉冲功率源模块中，脉冲电容器，脉冲开关，续流硅堆等大功率元件特性不仅对放电脉冲的上升，幅值，关断，频率等技术参数产生直接影响，而且对系统工作效率，可靠性,寿命等也有直接影响。脉冲电容器是脉冲功率源体积质量最大的一部分，需要满足脉冲放电高电压，大电流，高效率和能量快速释放的要求续流硅堆在多个PFN放电模块并联使用时起到隔离与保护的作用， 防止某一模块发生故障影响其他模块工作使系统输出精度降低。单独一个硅二极管的耐压有限，不适合作为高压整流元件，将多个二极管串联起来形成一个集成器件，就叫做高压硅堆，在高压电路中相当于一个二极管在电路中起高压整流、隔离、保护等作用。
[0005]脉冲功率源必须具备重频连发工作能力，由于结构小型化和大电流输出要求和元件工艺限制，脉冲电源及其元器件大部分时间工作在极限参数附近。由于内阻的存在，脉冲放电时有一部分能量转换成热量分布在脉冲原件中，在负载短路的放电异常情况下电路存储电能会几乎全部被转化为电源的内部热量。因放电发热时间很短且大功率元件的大都采用绝缘密封结构，不利于散热，重频连发工作将使得热量在电源内部快速累积，元件内部温度会急剧升高进而发生绝缘热损伤，出现电热击穿故障，热管理是电源实现重频发射的首要问题。脉冲功率源小型化程度越高，结构越紧凑，发热问题就越突出，热管理也越重要。当脉冲成形子系统中的模块元器件发生损坏时，其子系统电流波形以及模块电流波形均会与正常放电波形有明显差异，传统的电流检测方式放在大电压大电流强磁场环境下已经很难通用，同时放电时间过短，高重频发射条件下检测速度要求高以及脉冲电源模块放电受到多方实验条件等多方面限制并没有具体的参数指标。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种脉冲功率源放电电流在线电流检测装置。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种脉冲功率源放电电流在线故障检测装置，包括电流冗余采样模块、电流数据转换模块、故障诊断模块；电流冗余采样模块，在脉冲电源放电过程中对电流数据进行多路冗余采样；电流数据转换模块，多路冗余采样的电流数据经过调理后输入到单片机进行转换，将转换完成的电流数据进行一致性检验并最终得到合理的采样电流数据；故障诊断模块，将采集到的电流数据输入到故障诊断模块进行比较，如果电流数据在阈值内，则判定该放电过程正常，从而复位系统进行下一次放电，否则，终止放电过程并给出告警信息。
[0008]本专利技术与现有技术相比，其显著优点：1）能够在放电正常时，完全自动的完成脉冲电源的高重频放电流程，能够达到一分钟十次的放电。2）在脉冲电源模块异常放电时，能够及时检测到并立刻中止放电流程并告警，从而能够很好的保护脉冲电源模块以及相关的元器件不受损坏。3）为了完成一分钟十次的高重频发射，对于每一轮发射过程，5s时长用于给脉冲电源模块进行充电；在1s的时长内，完成在触发信号发出后采集20ms电流数据采集，剩余的时间内完成对放电故障在线诊断并在放电正常时复位系统进入下一轮的放电，异常时发出告警信号终止放电。
附图说明
[0009]图1本专利技术本专利技术脉冲电源放电电流在线故障诊断装置模块示意图。
[0010]图2本专利技术电流采样模块电路图。
[0011]图3本专利技术电流数据转换流程示意图。
[0012]图4本专利技术故障诊断整体流程图。
[0013]图5本专利技术数据存储模块电路图。
具体实施方式
[0014]本专利技术提出了一种基于分布式控制技术、强触发技术、放电电流诊断技术的高重频脉冲功率触发控制系统设计，通过对放电参数的分析判断实时检测到当前每个储能模块放电是否存在故障，从而提供相应预警保护措施并在正常放电时完成重频连发的流程控制功能。控制系统能够执行对脉冲电源的充放电动作，能够完成电流等放电数据采样，通过AD模块转换以及数据存储上传等功能。
[0015]本专利技术一种脉冲功率源放电电流在线故障检测装置，包括电流冗余采样模块，电流数据转换模块，故障诊断模块和数据存储模块。本专利技术的脉冲功率源放电电流在线故障检测装置能够按照设定的时序触发脉冲电源模块并在线进行放电参数的诊断，在放电异常时告警并停止放电，在正常放电时能够完成每分钟内十次的高重频发射。
[0016]所述的电流冗余采样模块，所述多路电流采集模块设计了三路的冗余电流采样电路。电流采集电路第一运放OP07D(U5)、第一电阻（R2）、第二电阻（R4）、第一电容（C9）、第二电容（C13）、第三电容(C15)。第一电容和第一电阻并联后，一端连接在第一运放（U5）的2脚，另一端连接在其6脚，第一运放（U5）3脚连接电流信号的输入引脚Uin，4脚接地GND，7脚连接供电电源VCC同时连接一个滤波作用的第三电容（C15），6脚连接到第二电阻，第二电阻另一端输出电流数据到单片机引脚Uout，最终能够同时完成三路的电流采样。脉冲电源模块PPM
的电流参数的采集和诊断在前端控制采集器完成。Rogowski线圈套在放电回路的导线上,线圈输出端积分器输出经过A/D转换后输入单片机进行采集判断，所选取的前端控制器的微处理器的AD采样速率可达300K，能够采集得到一个完成得放电电流波形，晶振选择为微处理器内部晶振。在此脉冲功率源放电电流在线故障检测装置中，通过设计了三路冗余电流采样完成后续的电流数据转换和比较。
[0017]所述电流数据转换模块，在将对于同一个模块进行的多路冗余采样得到的电流数据进行转换并最终得到可靠的电流采样数据。脉冲电源模块放电时进行电流参数采集，得到某一时刻的电流采样值1，采样值2，采样值3；对于采样值采用3σ准则进行数据处理。通过三组采样值得到标准差σ和平均值μ，在三组采样值中，分布在（μ
‑
3σ,μ+3σ)区间的采样值满足3σ准则，则可进行后续处理；当存在不满足分布在（μ
‑
3σ,μ+3σ)区间的采样值，则可认为是放电过程中异常原因产生的存在粗大误差的不可用数据而直接剔除.对于最终得到的合理采样值求均值则可得到最终的采样值。
[0018]所述故障诊断模块，由于多路电流采集模块设计了三路的冗余电流采样电路，每一路的设计完全相同，同时完成三路的电流采样。脉冲电源模块PPM的电流参数转换和故障诊本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种脉冲功率源放电电流在线故障检测装置，其特征在于：包括电流冗余采样模块、电流数据转换模块、故障诊断模块；电流冗余采样模块，在脉冲电源放电过程中对电流数据进行多路冗余采样；电流数据转换模块，多路冗余采样的电流数据经过调理后输入到单片机进行转换，将转换完成的电流数据进行一致性检验并最终得到合理的采样电流数据；故障诊断模块，将采集到的电流数据输入到故障诊断模块进行比较，如果电流数据在阈值内，则判定该放电过程正常，从而复位系统进行下一次放电，否则，终止放电过程并给出告警信息。2.根据权利要求1所述的脉冲功率源放电电流在线故障检测装置，其特征在于，所述冗余电流采集模块包括三个子模块，每个子模块设计了相同电流采样电路，其中包括第一运放OP07D(U5)、第一电阻（R2）、第二电阻（R4）、第一电容（C9）、第二电容（C13）、第三电容(C15)；第一电容（C9）和第一电阻（R2）并联后，一端连接在第一运放（U5）的2脚，另一端连接在其6脚，第一运放（U5）3脚连接电流信号的输入引脚Uin，4脚接地GND，7脚连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗红娥，李捷，顾金良，夏言，栗保明，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。