本发明涉及脉冲发生器技术领域，特别是涉及一种全固态纳秒级脉冲发生器控制方法及系统。
背景技术：
如图1为现有全固态纳秒级脉冲发生器结构示意图，全固态纳秒发生器主要由直流电源、固态Marx电路、FPGA控制电路和电流传感器等四部分组成，FPGA控制电路通过电压控制电路控制直流电源向固态Marx电路充电，同时FPGA控制电路控制同步触发电路控制半导体开关的通断，从而控制固态Marx电路发送触发脉冲信号，然后，FPGA控制电路通过电流传感器接收整个脉冲发生器中的脉冲电流信息，判断脉冲电流信息是否超过阈值，如果超过阈值，脉冲发生器停止工作，并进行故障报警。
由上述描述可知，FPGA控制电路是本器的核心，FPGA控制电路要实现脉冲触发、电压控制以及保护控制的功能，上述功能不仅需要硬件实现，更需要软件实现控制过程。因此，设计一个任务分配合理、流程清晰、简洁可靠的控制系统，并实现智能化控制是亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明实施例中提供了一种全固态纳秒级脉冲发生器控制系统，以解决现有技术中对全固态纳秒级脉冲发生器的智能化控制的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明公开了一种全固态纳秒级脉冲发生器控制方法，包括：
接收来自用户的电压控制指令，根据所述电压控制指令控制直流电源调节至预设输出电压；
接收来自用户的脉冲参数控制指令，根据所述脉冲参数控制指令控制固态Marx电路充放电，并按所述脉冲控制指令输出脉冲，其中，所述脉冲控制指令包括脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲个数；
实时获取电流传感器监测到的负载电流；
判断负载电流是否超过电流阈值；
如果是，控制所述脉冲发生器停止工作。
优选的，所述方法还包括：
如果负载电流未超过阈值，判断所述脉冲个数是否达到预设值；
如果是，控制所述脉冲发生器停止工作；或者，
如果否，控制所述固态Marx电路充放电、并按所述脉冲控制指令输出脉冲。
优选的，根据所述电压控制指令控制直流电源调节至预设输出电压，包括：
FPGA控制电路通过控制电压控制电路的通断，并控制直流电压按照接收到的电压控制指令输出电压。
优选的，所述根据所述脉冲参数控制指令控制固态Marx电路充放电，并按所述脉冲控制指令输出脉冲，包括：
FPGA控制电路通过控制同步触发脉冲控制电路触发固态Marx电路，并控制固态Marx电路按照接收到的脉冲参数控制指令输出脉冲。
优选的，所述控制所述脉冲发生器停止工作包括：
FPGA控制电路控制电压控制电路和同步脉冲控制电路断开，并将过流保护信号发送给保护控制电路，保护控制电路控制报警器报警。
本发明还公开了一种全固态纳秒级脉冲发生器控制系统，包括：
电压控制模块：用于接收来自用户的电压控制指令，根据所述电压控制指令控制直流电源调节至预设输出电压；
脉冲参数控制模块：用于接收来自用户的脉冲参数控制指令，根据所述脉冲参数控制指令控制固态Marx电路充放电，并按所述脉冲控制指令输出脉冲，其中，所述脉冲控制指令包括脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲个数；
故障保护模块：实时获取电流传感器监测到的负载电流；判断负载电流是否超过电流阈值；如果是，控制所述脉冲发生器停止工作。
优选的，所述故障保护模块还包括：如果负载电流未超过阈值，判断所述脉冲个数是否达到预设值；如果是，控制所述脉冲发生器停止工作；或者，如果否，控制所述固态Marx电路充放电、并按所述脉冲控制指令输出脉冲。
优选的，所述电压控制模块通过控制电压控制电路的通断，并控制直流电压按照接收到的电压控制指令输出电压。
优选的，所述脉冲参数控制模块通过控制同步触发脉冲控制电路触发固态Marx电路，并控制固态Marx电路按照接收到的脉冲参数控制指令输出脉冲。
优选的，所述故障保护模块通过控制电压控制电路和同步脉冲控制电路断开使脉冲发生器停止工作，并将过流保护信号发送给保护控制电路，保护控制电路控制报警装置报警。
由以上技术方案可见，本发明公开的全固态纳秒级脉冲发生器控制方法及系统，有效的控制脉冲发生器的按用户控制指令发出脉冲，同时还可以智能判断回路中电路是否过载，并在负载电流超过阈值时，及时控制脉冲发生器停止工作，从而提高脉冲发生器的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有全固态纳秒级脉冲发生器结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生器控制方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生器故障保护流程图；
图4为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生器控制系统原理图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种全固态纳秒级脉冲发生器控制方法及系统，为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以上是本发明的核心思想，为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
首先对本发明实施例的方法进行说明，如图2，为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生器控制方法流程示意图，包括：
步骤101：接收来自用户的电压控制指令，根据电压控制指令控制直流电源调节至预设输出电压。FPGA控制电路在接收到经过单片机处理的电压控制指令后，控制电压控制电路的通断，实现直流电压的电压输出，并且通过控制电压控制电路实现直流电压输出电压的幅值。
步骤102：直流电压向固态Marx电路充放电的同时，FPGA控制电路还接收到来自用户的脉冲参数控制指令，FPGA控制电路根据脉冲参数控制指令控制固态Marx电路充放电，并按脉冲控制指令输出脉冲，其中，脉冲控制指令包括脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲个数。其中，FPGA控制电路在根据脉冲参数控制指令控制固态Marx电路充放电，并按脉冲控制指令输出脉冲时，主要是FPGA控制电路通过控制同步脉冲触发电路触发固态Marx电路充放电，并按脉冲控制指令输出脉冲。
在接收到用户控制指令时，脉冲参数信息经过通信数据线传递给单片机，单片机运算后发送指令给FPGA控制电路，FPGA控制电路通过内置的寄存器、频数计算器、脉宽计算器以及脉冲个数计算器对基准始终信号的频率、脉宽和脉冲个数进行调整，并实时产生脉冲信号。
选用外部计数时钟为60MHZ的有源晶振，选取有源晶振可以输出稳定的时钟信号，时钟信号通过锁相环后输出100MHZ的基准时钟信号，基准时钟信号以及复位信号作为输入信号，当时钟上升沿到来时，对高频时钟信号进行计数。此时脉宽计算器从用户输入的预制数开始计数，计满后输出高电压，以此信号作为频率计数器的计数允许信号，频率计数器开始计数，计满后输出高电平，最后再以此高电平信号作为脉冲个数计数器的计数允许信号，在此信号的作用下，脉冲个数计数器开始计数，计满后输出脉冲宽度，脉冲频率以及脉冲个数为设定的输出触发脉冲信号，当输入复位信号时，计数器清零重新开始计数。
FPGA控制电路控制同步触发脉冲输出脉冲的电路中还包括电平转换器，电平转换器的作用是将FPGA输出的脉冲初始信号点评3.3V转换为5V的触发脉冲。通过电平转换后输出多路同步触发脉冲信号，触发固态Marx电路的固态开关，最终输出用户设定的脉冲参数。
步骤103：实时获取电流传感器监测到的负载电流；判断负载电流是否超过电流阈值；如果是，控制所述脉冲发生器停止工作。当固态Marx电路形成脉冲并施加在负载上时，电流传感器检测回路中的电流，并将电流信号发送给FPGA控制电路，FPGA控制电路判断负载电流是否超过阈值，阈值为60A，如果超过阈值，那么FPGA控制电路控制电压控制电路和同步触发脉冲控制电路停止工作，从而保护脉冲发生器，提高脉冲发生器的安全性。
步骤104：FPGA控制电路控制电压控制电路和同步脉冲控制电路断开，并将过流保护信号发送给保护控制电路，保护控制电路控制报警器报警。
图3为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生器故障保护方法流程图。
步骤201：当负载电流未超过阈值时，此时需要确认脉冲个数是否达到预设值。
步骤202：如果达到预设值，那么FPGA控制电路控制脉冲发生器停止工作。
步骤203：如果没有达到预设值，那么FPGA控制电路控制电压控制电路和同步触发脉冲控制电路继续输出电压和脉冲。确保脉冲发生器按照电压控制指令和脉冲参数控制指令输出电压和脉冲。
图4为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生器控制系统原理图。
本实施例提供的全固态纳秒级脉冲发生器控制系统包括：电压控制模块、脉冲参数控制模块和故障保护模块。电压控制模块接收用户的电压控制指令，根据电压控制指令控制电压控制电路的通断，电压控制电路控制直流电源的输出电压幅值。脉冲参数控制模块接收用户的脉冲参数控制指令，根据脉冲参数控制指令控制固态Marx电路充放电，并按脉冲参数控制指令输出脉冲，其中，脉冲参数指令包括脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲个数。
故障保护模块实时获取电流传感器检测到的负载电流，并判断负载电流是否超过阈值，如果超过阈值，故障保护模块控制脉冲发生器停止工作，即故障保护模块控制电压控制电路和同步触发脉冲控制电路断开，从而脉冲发生器停止工作。
FPGA控制电路控制电压控制电路和同步脉冲控制电路断开，并将过流保护信号发送给保护控制电路，保护控制电路控制报警器报警。
如果负载电流未超过阈值，那么故障保护模块判断脉冲个数是否超过预设值。
如果超过预设值，故障保护模块控制电压控制电路和同步触发脉冲电路断开，脉冲发生器停止工作。
如果未超过预设值，故障保护模块控制电压控制模块和脉冲参数控制模块继续输出电压和脉冲。
同时，故障保护模块在接收到故障信号时，发送过流保护信号给保护控制电路，保护控制电路控制报警装置报警。
由上述描述可知，本控制方法及系统实现了对全固态纳秒级脉冲发生器的智能化控制，使脉冲发生器在检测到负载电路超过阈值时，及时控制脉冲发生器停止工作，防止脉冲发生器被过流电流破坏无法正常工作，提高了脉冲发生器的安全性。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。