一种全固态纳秒级脉冲发生系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲发生系统技术领域，特别是涉及一种全固态纳秒级脉冲发生系统。
【背景技术】
[0002]随着经济与社会的发展，电力需求也随之增长。电力系统安全稳定运行变得愈发重要，电力一次设备作为电力系统最关键的部分，其安全稳定直接关系到电力系统的安全。电力变压器是最主要的电力一次设备，在短路电流产生的强大动力作用下，变压器绕组可能失去稳定性，导致局部扭曲、鼓包或移位等永久性变形现象，严重时将直接造成突发性损坏事故。试验证明变压器绕组变形具有累积效应，因此及时准确发现变压器绕组障碍，对电力变压器乃至整个电力系统安全运行至关重要。
[0003]现有技术中，频率响应法是电力变压器绕组变形检测较常用的方法。变压器绕组在较高频率的电压作用下，每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数描述，如果绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然发生变化，频率响应特性发生改变。频率响应法是通过检测变压器绕组的频率响应特性，并对检测结果进行纵向和横向比较，根据频率响应特性的变化程度，判断变压器可能发生的绕组变形情况。
[0004]频率响应法对变压器绕组变形情况进行检测时需要借助脉冲发生系统，但是脉冲发生器故障信号一般为指数衰减波，此信号经过比较器与正常值比较后输出为方波信号，若以此信号作为故障控制信号，则在高电平时系统外部表现为正常状态，低电平时系统外部表现为故障状态，这样大大降低了系统的安全性。
【发明内容】
[0005]本发明实施例中提供了一种全固态纳秒级脉冲发生系统，以解决现有技术中故障信号时而正常时而故障，降低系统安全性问题。
[0006]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:
[0007]本发明公开了一种全固态纳秒级脉冲发生系统，包括:直流电源、固态Marx电路、电流传感器、FPGA控制电路和保护控制电路；
[0008]所述FPGA控制电路分别电连接至所述直流电源和固态Marx电路；
[0009]所述直流电源电连接至所述FPGA控制电路和固态Marx电路，为所述FPGA控制电路和固态Marx电路供电；
[0010]所述Marx电路电连接至负载，所述电流传感器设置在所述Marx电路和负载之间，且所述电流传感器通过所述保护控制电路电连接至所述FPGA控制电路；其中，
[0011]所述保护控制电路包括电压比较电路和RS保持电路，所述电压比较电路与所述RS保持电路电连接，所述电流传感器电连接至所述电压比较电路，所述RS保持电路电连接至所述FPGA控制电路。
[0012]优选的，所述全固态纳秒级脉冲发生系统还包括电压控制电路和同步触发控制电路，所述电压控制电路分别与所述FPGA控制电路和直流电源电连接、且控制所述直流电源的输出电压；
[0013]所述同步触发控制电路分别与所述FPGA控制电路和固态Marx电路电连接、且控制固态Marx电路输出脉冲。
[0014]优选的，所述电压比较电路包括RC整形电路、跟随电路、阈值电压设定电路和电压比较运算电路，所述RC整形电路、跟随电路和电压比较运算电路依次电连接，所述阈值电压设定电路与所述电压比较运算电路电连接；
[0015]所述电压比较运算电路与所述RS保持电路电连接。
[0016]优选的，所述电压比较电路还包括高压开关二极管，所述高压开关二极管一端与所述RC整形电路电连接、另一端与所述电流传感器连接。
[0017]优选的，所述RS保持电路包括RS触发器和复位电路，所述RS触发器与所述复位电路电连接，所述RS触发器与所述电压比较电路电连接。
[0018]优选的，所述RS保持电路还包括故障指示器，所述故障指示灯与所述RS触发器电连接。
[0019]优选的，所述故障指示器包括发光二极管。
[0020]优选的，所述直流电源与固态Marx电路之间电连接有限流保护电阻。
[0021]优选的，所述同步触发控制电路包括半导体开关，所述半导体开关控制所述同步触发控制电路与固态Marx电路之间的通断。
[0022]本发明的有益效果包括:通过设计电压比较电路和RS保持电路实现电压比较，判断回路电压是否超过阈值，如果超过阈值则输出故障信号，故障信号在经过RS保持电路后，实现故障保持功能，直到故障解除，从而避免系统在出现故障时，外部表现为时而正常时而故障切换状态，有效的提高了系统的安全性。
【附图说明】
[0023]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。
[0024]图1为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生系统结构示意图；
[0025]图2为本发明实施例提供的一种电压比较电路结构示意图；
[0026]图3为本发明实施例提供的一种RS保持电路结构示意图；
[0027]图1-图3中，符号表不:
[0028]1-直流电源，2-固态Marx电路，3_电流传感器，4-FPGA控制电路，5_保护控制电路，6-电压比较电路，7-RS保持电路，8-RC整形电路，9-跟随电路，10-阈值电压设定电路，11-电压比较运算电路，12-复位电路，13-电压控制电路，14-同步触发控制电路，15-RS触发器。
【具体实施方式】
[0029]本发明实施例提供一种全固态纳秒级脉冲发生系统，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。
[0030]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
[0031]参见图1，为本发明实施例提供的一种全固态纳秒级脉冲发生系统结构示意图。
[0032]本发明公开的脉冲发生系统包括直流电源1、固态Marx电路2、电流传感器3、FPGA控制电路4和保护控制电路5。
[0033]FPGA控制电路4分别电连接至直流电源1和固态Marx电路2，直流电源1电连接至FPGA控制电路4和固态Marx电路2，为FPGA控制电路4和固态Marx电路2供电，FPGA控制电路4控制直流电源1通过保护电阻向固态Marx电路2充电，并且为FPGA控制电路4供电，同时FPGA控制电路4向固态Marx电路2发送脉冲信号控制指令。
[0034]Marx电路电连接至负载，电流传感器3设置在Marx电路和负载之间，且电流传感器3通过保护控制电路5电连接至FPGA控制电路4 ;其中，保护控制电路5包括电压比较电路6和RS保持电路7，电压比较电路6与RS保持电路7电连接，电流传感器3电连接至电压比较电路6，RS保持电路7电连接至FPGA控制电路4。Marx电路可在负载上形成高压纳秒脉冲，电流传感器3将检测到的放电回路中的电流信号传送给电压比较电路6，电压比较电路6判断电压是否超过阈值，如果超过阈值，电压比较电路6将故障信号传送给RS保持电路7，故障信号通过RS保持电路7，RS保持电路7可以再故障信号为低电平时能够持续保持为低电平，直到故障切除。
[0035]由图1可知，本实施例提供的固态纳秒级脉冲发生系统还包括电压控制电路13和同步触发电路，电压控制电路13分别与FPGA控制电路4和直流电源1电连接、且控制所述直流电源1的输出电压，同步触发控制电路14分别与FPGA控制电路4和固态Marx电路2电连接、且控制固态Marx电路2输出脉冲。电压控制电路13主要受FPGA控制电路4的控制，从而控制直流电源1的输出电压，同步触发控制电路14也受FPGA控制电路4的控制，从而控制固态Marx电路2输出脉冲的脉冲宽度、重复频率以及个数等。
[0036]由上述描述可知，FPGA控制电路4为本发明的核心，FPGA控制电路4用来控制脉冲发生系统的整个工作流程。当需要使用脉冲发生系统检测变压器绕组工况时，FPGA控制电路4接收控制指令，并导通电压控制电路13，电压控制电路13控制直流电压的输出电压，在导通电压控制电路13的同时，也导通同步触发控制电路14，同步触发控制电路14触发固态Marx电路2，使固态Marx电路2在负载上形成高压纳秒级脉冲。此时电流传感器3实时监测回路中的电流，电流传感器3将监测到的电流信号传送给电压比较电路6，如图3为本发明实施例提供的一种电压比较电路6结构示意图。
[0037]由