基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器研制

趙亞妮　喬麗萍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，電力工業(yè)在很大程度上取得顯著的效果。但是先進(jìn)設(shè)備的不斷更換，在電力系統(tǒng)中往往電纜會在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障問題，為了保證電力系統(tǒng)電纜線的正常安全工作，本文主要對單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：單機(jī)片；低壓脈沖；脈沖發(fā)生器

電力系統(tǒng)中電纜故障對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成一定的影響，也是當(dāng)前研究和探討的重點(diǎn)問題。確定了電力電纜故障并及時進(jìn)行處理，是減少電力損耗的有效途徑，也是保證電力系統(tǒng)正常可靠運(yùn)行的重要前提。經(jīng)研究人員研究分析，單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器能檢測到電力系統(tǒng)中電纜故障的發(fā)生點(diǎn)。這種檢測方式首先要在電纜上安裝一個發(fā)射脈沖，通過脈沖對電纜線的的檢測確定故障發(fā)生的準(zhǔn)確位置。但是在電纜線檢測過程中脈沖的傳播在遇到故障點(diǎn)時就會出現(xiàn)反向的傳播，如何更為準(zhǔn)確的確定故障點(diǎn)，需要將脈沖傳播時間和反向傳播時間之間的時間差進(jìn)行檢測。但是基于晶體振蕩器和分頻器脈沖傳播檢測過程還會存在一定的缺點(diǎn)，因此本文主要研究的是基于單片機(jī)低壓脈沖發(fā)生器。

1 基于單片機(jī)低壓脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)思路

上圖表示的是基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器整體的結(jié)構(gòu)圖，其脈沖控制主要是建立在單片機(jī)輸入和輸出口以及脈沖變壓器靈活性的基礎(chǔ)上?？刂齐娐返目刂谱儔浩鞯碗妷弘娐废到y(tǒng)主要由單片機(jī)，MOSFET和MOSFET觸發(fā)電路以及控制脈沖輸出，按鍵輸入，脈沖變壓器等組成。

1.1 單片機(jī)電路控制優(yōu)勢

單片機(jī)電路控制的輸入和輸出口與基于晶體振蕩器和分頻器脈沖相比具有很大的優(yōu)勢，脈沖的寬度和頻率可以進(jìn)行自由調(diào)整。通化市單片機(jī)還可以通過輸入和輸出口接收足夠的信息，產(chǎn)生的脈沖較窄，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動力造作速度較快等的優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際造作過程中單片機(jī)的速度只能達(dá)到4MHz，不能滿足操作速度10MHz，因此需要使用RISC單片機(jī)。

1.2 MOSFET觸發(fā)電路

MOSFET電力電子元件的的導(dǎo)通和關(guān)斷的速度很快，這種快速能在單片機(jī)中產(chǎn)生比較窄的脈沖，達(dá)到檢測電力電纜線路故障的要求。但是觸電脈沖必須要具有一定的驅(qū)動力才能關(guān)斷放電，吸收電荷，因此MOSFET觸發(fā)脈沖需要降低到零才能滿足吸附電荷的效果。如下圖所示，觸發(fā)電路中包含了一個變壓脈沖器和MOSFET觸發(fā)脈沖，其中電壓為5V。

1.3 脈沖變壓器

脈沖變壓器在低脈沖電纜故障檢測過程中，通常情況下選用的是負(fù)脈沖檢測的信號。為了測試效果更好需要在測試過程中，需要將測試電路和電纜進(jìn)行隔離。電路在測試過程中最重要的檢測部分是脈沖，脈沖變壓器能更好的進(jìn)行電壓和電流變換實(shí)現(xiàn)電氣隔離。

1.4 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和調(diào)壓裝置

脈沖變壓器的負(fù)載能力增強(qiáng)，需要阻抗匹配好才能得到有效的實(shí)現(xiàn)。阻抗匹配主要實(shí)現(xiàn)的方式，需要在脈沖變壓器中設(shè)計(jì)中才能得到更好的運(yùn)行，并且能阻止發(fā)射脈值的減小。調(diào)整阻抗值和輸出脈沖幅值需要在阻抗匹配網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)，因此需要在輸出電路中設(shè)置一個阻抗匹配網(wǎng)。如果在故障檢測過程中出現(xiàn)脈沖衰減幅度增大，檢測到信號也越來越弱的情況下，可以利用電阻網(wǎng)絡(luò)匹配來解決這些問題。其中調(diào)壓裝置可以很據(jù)不同的電壓進(jìn)行電纜長度的設(shè)置，保證電纜線路的正常，穩(wěn)定運(yùn)行。

2 實(shí)際測試結(jié)果分析

基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器在研究和探討之后，需要進(jìn)行實(shí)際測試才能確定電力電纜系統(tǒng)運(yùn)行過程中故障檢測方式的有效實(shí)現(xiàn)。首先采用TDS3032B示波器對波形進(jìn)行觀察和采集，其波形較好。如下圖所示是斷路故障波形：

3 總結(jié)

基于單片機(jī)低壓脈沖發(fā)生器的研制能對各種必行進(jìn)行處理，一種將快速通斷和脈沖變壓器相結(jié)合的電力電子元件。上述中也對單片機(jī)控制優(yōu)勢進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步闡述了基于單片機(jī)低壓脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)思路，同時也進(jìn)行實(shí)際測試，得出較好的效果，不但控制方便而且測試性能較好，對電力電纜系統(tǒng)的檢測具有很重要的作用，是保證電纜系統(tǒng)的最佳方式。通過快速通斷和脈沖變壓器相結(jié)合可以組成一個數(shù)字電路控制，形成人機(jī)交換的效果。在上述實(shí)際測量中脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖最小值能達(dá)到0.14?s，同時也可以進(jìn)行隨意調(diào)整。不同狀態(tài)下的脈沖變壓器所參考的參數(shù)也會發(fā)生改變，也需要根據(jù)不同情況采用阻抗匹配網(wǎng)調(diào)整電壓幅值。

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