基于單片機的低壓脈沖發生器研制

趙亞妮　喬麗萍

摘 要：隨著科學技術的不斷創新發展，電力工業在很大程度上取得顯著的效果。但是先進設備的不斷更換，在電力系統中往往電纜會在運行過程中出現故障問題，為了保證電力系統電纜線的正常安全工作，本文主要對單片機的低壓脈沖發生器進行研究和分析。

關鍵詞：單機片；低壓脈沖；脈沖發生器

電力系統中電纜故障對電力系統安全運行造成一定的影響，也是當前研究和探討的重點問題。確定了電力電纜故障并及時進行處理，是減少電力損耗的有效途徑，也是保證電力系統正常可靠運行的重要前提。經研究人員研究分析，單片機的低壓脈沖發生器能檢測到電力系統中電纜故障的發生點。這種檢測方式首先要在電纜上安裝一個發射脈沖，通過脈沖對電纜線的的檢測確定故障發生的準確位置。但是在電纜線檢測過程中脈沖的傳播在遇到故障點時就會出現反向的傳播，如何更為準確的確定故障點，需要將脈沖傳播時間和反向傳播時間之間的時間差進行檢測。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，因此本文主要研究的是基于單片機低壓脈沖發生器。

1 基于單片機低壓脈沖發生器設計思路

上圖表示的是基于單片機的低壓脈沖發生器整體的結構圖，其脈沖控制主要是建立在單片機輸入和輸出口以及脈沖變壓器靈活性的基礎上。控制電路的控制變壓器低電壓電路系統主要由單片機，MOSFET和MOSFET觸發電路以及控制脈沖輸出，按鍵輸入，脈沖變壓器等組成。

1.1 單片機電路控制優勢

單片機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勢，脈沖的寬度和頻率可以進行自由調整。通化市單片機還可以通過輸入和輸出口接收足夠的信息，產生的脈沖較窄，并且具有較強的驅動力造作速度較快等的優點。但是在實際造作過程中單片機的速度只能達到4MHz，不能滿足操作速度10MHz，因此需要使用RISC單片機。

1.2 MOSFET觸發電路

MOSFET電力電子元件的的導通和關斷的速度很快，這種快速能在單片機中產生比較窄的脈沖，達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動力才能關斷放電，吸收電荷，因此MOSFET觸發脈沖需要降低到零才能滿足吸附電荷的效果。如下圖所示，觸發電路中包含了一個變壓脈沖器和MOSFET觸發脈沖，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行電壓和電流變換實現電氣隔離。

1.4 阻抗匹配網絡和調壓裝置

脈沖變壓器的負載能力增強，需要阻抗匹配好才能得到有效的實現。阻抗匹配主要實現的方式，需要在脈沖變壓器中設計中才能得到更好的運行，并且能阻止發射脈值的減小。調整阻抗值和輸出脈沖幅值需要在阻抗匹配網中實現，因此需要在輸出電路中設置一個阻抗匹配網。如果在故障檢測過程中出現脈沖衰減幅度增大，檢測到信號也越來越弱的情況下，可以利用電阻網絡匹配來解決這些問題。其中調壓裝置可以很據不同的電壓進行電纜長度的設置，保證電纜線路的正常，穩定運行。

2 實際測試結果分析

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

3 總結

基于單片機低壓脈沖發生器的研制能對各種必行進行處理，一種將快速通斷和脈沖變壓器相結合的電力電子元件。上述中也對單片機控制優勢進行了分析，并進一步闡述了基于單片機低壓脈沖發生器的設計思路，同時也進行實際測試，得出較好的效果，不但控制方便而且測試性能較好，對電力電纜系統的檢測具有很重要的作用，是保證電纜系統的最佳方式。通過快速通斷和脈沖變壓器相結合可以組成一個數字電路控制，形成人機交換的效果。在上述實際測量中脈沖發生器產生的脈沖最小值能達到0.14?s，同時也可以進行隨意調整。不同狀態下的脈沖變壓器所參考的參數也會發生改變，也需要根據不同情況采用阻抗匹配網調整電壓幅值。

[參考文獻]

[1]孫志勇，王仲生.基于單片機技術的電纜故障定位儀設計[J].計算機測量與控制.2008（10）.

[2]魏書寧，龔仁喜，劉珺.電纜故障測試儀硬件的設計和實現[J].電測與儀表.2004（12）.