本實用新型涉及電纜故障檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電纜故障檢測的高壓脈沖發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

近年來我國科學(xué)技術(shù)穩(wěn)步向前發(fā)展，電能技術(shù)更是突飛猛進，為了適應(yīng)輸送和分配大功率電能的需要，電力電纜線路應(yīng)運而生，目前我國架空線路和電力電纜線路都擔(dān)負著傳輸電能的重大任務(wù)，電力電纜線路與架空線路相比較，具有敷設(shè)占用地面和空間少，送電可靠性、安全性更高，輸電損耗小，運行簡單、方便等優(yōu)點，所以我國在城市中心地帶、人口稠密區(qū)等，都大量采用電力電纜線路，而盡量不采用架空線路；然而，隨著電纜線路數(shù)量的不斷增多以及運行時間的延長，也帶來了許多新問題，諸如：電力電纜線路的運行維護以及故障探測等，所以有必要設(shè)計一種可用于電纜故障檢測的高壓脈沖發(fā)生裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題，是針對上述存在的技術(shù)不足，提供了一種用于電纜故障檢測的高壓脈沖發(fā)生裝置，采用了加入LCC串并聯(lián)諧振變換器的技術(shù)方法，達到了保證輸出電流和電壓穩(wěn)定性好的同時又有較寬的電壓調(diào)節(jié)范圍和負載適應(yīng)范圍的技術(shù)效果；采用了通過主控制器控制驅(qū)動電路的技術(shù)方法，達到了提高了對LCC串并聯(lián)諧振變換器精準控制的技術(shù)效果；采用了通過輔助電源給主控制器和驅(qū)動電路供電的技術(shù)方法，達到了對于裝置穩(wěn)定運行供電的技術(shù)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：包括交流輸入、LCC串并聯(lián)諧振變換器、全橋逆變器、負載、驅(qū)動電路、主控制器、輔助電源；交流輸入連接到LCC串并聯(lián)諧振變換器，LCC串并聯(lián)諧振變換器的另一側(cè)連接到全橋逆變器，全橋逆變器的另一側(cè)連接到負載；主控制器的一側(cè)連接有驅(qū)動電路，驅(qū)動電路的另一側(cè)連接到LCC串并聯(lián)諧振變換器，主控制器的另一側(cè)連接到全橋逆變器；輔助電源連接有驅(qū)動電路和主控制器并且為其提供電能。

進一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的輔助電源包括型號為LM1117-5的電源芯片U4，型號為LM1117-3.3的電源芯片U5，變壓器T1，全橋整流電路D2；變壓器T1的副邊連接到全橋整流電路D2的輸入端，全橋整流電路D2的輸出端提供15V的電源VCC，同時連接到電源芯片U4的輸入端Vin引腳；電源芯片U4的輸出Vout引腳提供5V的電源VDD，同時連接到電源芯片U5的輸入Vin引腳；電源芯片U5的輸出Vout引腳提供3V3電源。

進一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的主控制器包括STM32F051C單片機U1，電阻R3、R4、R7，8MHz的晶振Y1，電容C15、C16、C17、C19、C20、C23、C24、C25、C27，電感L1，LED燈LED1；晶振Y1的兩端分別連接單片機U1的PF0和PF1引腳，同時連接電容C19和C20；電容C19接地，電容C20連接到單片機U1的VSSA引腳；單片機U1的VSSA引腳連接有電容C23、C24、C25，電容C23、C24的另一端連接電感L1，電感L1的另一端連接C25，同時連接到單片機U1的VDDA引腳；單片機U1的VSS與VDD引腳連接到電容C27的兩端；單片機U1的VBAT引腳連接有電容C17、電阻R3，電阻R3的另一端連接到單片機U1的NRST引腳；單片機U1的VDD與VSS引腳連接到電容C15、C16的兩端，單片機U1的VDD引腳還通過電阻R4連接到LED1的陽極；單片機U1的BOOT0引腳通過電阻R7接地。

進一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述的驅(qū)動電路包括了兩個IR2110芯片IC1和IC2；電容C12、C13、C14、C18、C21、C22、C26、C28；限流電阻R2、R5、R6、R8、R9、R10、R11、R12；續(xù)流二極管D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13；C12與C13并聯(lián)后連接到IC1和IC2的VDD引腳作為電源濾波電容；D7與R5并聯(lián)后，將D7的陽極連接在IC1的HIN和IC2的LIN引腳，并且通過C18接地；D9與R9并聯(lián)后，將D9的陽極連接在IC1的LIN和IC2的HIN引腳，并且通過C26接地；電容C21與C28的正極分別連接在IC1和IC2的VCC引腳，負極接地；D8與R6并聯(lián)后，將D8的陰極連接在IC1的HO引腳；D10與R8并聯(lián)后，將D10的陰極連接在IC1的LO引腳；D12與R11并聯(lián)后，將D12的陰極連接在IC2的HO引腳；D13與R12并聯(lián)后，將D13的陰極連接在IC2的LO引腳；D6的陰極連接有R2和C14，R2另一側(cè)連接IC1的VB引腳，C14另一側(cè)連接IC1的VS引腳；D11的陰極連接有R10和C22，R10另一側(cè)連接IC2的VB引腳，C22另一側(cè)連接IC2的VS引腳。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：1、LCC串并聯(lián)諧振變換器利用電感、電容等諧振元件的作用,使功率開關(guān)管的電流或電壓波形變?yōu)檎也?、準正弦波或局部正弦?這樣能使功率開關(guān)管在零電壓或零電流條件下導(dǎo)通或關(guān)斷,減少開關(guān)管開通和關(guān)斷時的損耗,同時提高開關(guān)頻率,減小開關(guān)噪聲,降低EMI干擾和開關(guān)應(yīng)力；2、驅(qū)動電路選用芯片IR2110組成的電路，此芯片是IR公司生產(chǎn)的，專用于橋式電路中，是一種集成芯片；它擁有的電平之間的轉(zhuǎn)換精度和密度比較高的優(yōu)點，更加有利于對電路的控制；3、使用STM32F051C單片機作為主控制器，相對于其他類型的單片機而言，有著管腳少、性價比高、功耗低、響應(yīng)快以及運算精度高的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是輔助電源原理圖；

圖3是LCC串并聯(lián)諧振變換器原理圖；

圖4是主控制器原理圖；

圖5是驅(qū)動電路原理圖。

圖中，1、交流輸入；2、LCC串并聯(lián)諧振變換器；3、全橋逆變器；4、負載；5、驅(qū)動電路；6、主控制器；7、輔助電源。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合具體實施方式并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。

具體實施方式一：如圖1-5所示，包括交流輸入1、LCC串并聯(lián)諧振變換器2、全橋逆變器3、負載4、驅(qū)動電路5、主控制器6、輔助電源7；交流輸入1連接到LCC串并聯(lián)諧振變換器2，LCC串并聯(lián)諧振變換器2的另一側(cè)連接到全橋逆變器3，全橋逆變器3的另一側(cè)連接到負載4；主控制器6的一側(cè)連接有驅(qū)動電路5，驅(qū)動電路5的另一側(cè)連接到LCC串并聯(lián)諧振變換器2，主控制器6的另一側(cè)連接到全橋逆變器3；輔助電源7連接有驅(qū)動電路5和主控制器6并且為其提供電能；輔助電源7包括型號為LM1117-5的電源芯片U4，型號為LM1117-3.3的電源芯片U5，變壓器T1，全橋整流電路D2；變壓器T1的副邊連接到全橋整流電路D2的輸入端，全橋整流電路D2的輸出端提供15V的電源VCC，同時連接到電源芯片U4的輸入端Vin引腳；電源芯片U4的輸出Vout引腳提供5V的電源VDD，同時連接到電源芯片U5的輸入Vin引腳；電源芯片U5的輸出Vout引腳提供3V3電源；主控制器6包括STM32F051C單片機U1，電阻R3、R4、R7，8MHz的晶振Y1，電容C15、C16、C17、C19、C20、C23、C24、C25、C27，電感L1，LED燈LED1；晶振Y1的兩端分別連接單片機U1的PF0和PF1引腳，同時連接電容C19和C20；電容C19接地，電容C20連接到單片機U1的VSSA引腳；單片機U1的VSSA引腳連接有電容C23、C24、C25，電容C23、C24的另一端連接電感L1，電感L1的另一端連接C25，同時連接到單片機U1的VDDA引腳；單片機U1的VSS與VDD引腳連接到電容C27的兩端；單片機U1的VBAT引腳連接有電容C17、電阻R3，電阻R3的另一端連接到單片機U1的NRST引腳；單片機U1的VDD與VSS引腳連接到電容C15、C16的兩端，單片機U1的VDD引腳還通過電阻R4連接到LED1的陽極；單片機U1的BOOT0引腳通過電阻R7接地；驅(qū)動電路5包括了兩個IR2110芯片IC1和IC2；電容C12、C13、C14、C18、C21、C22、C26、C28；限流電阻R2、R5、R6、R8、R9、R10、R11、R12；續(xù)流二極管D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13；C12與C13并聯(lián)后連接到IC1和IC2的VDD引腳作為電源濾波電容；D7與R5并聯(lián)后，將D7的陽極連接在IC1的HIN和IC2的LIN引腳，并且通過C18接地；D9與R9并聯(lián)后，將D9的陽極連接在IC1的LIN和IC2的HIN引腳，并且通過C26接地；電容C21與C28的正極分別連接在IC1和IC2的VCC引腳，負極接地；D8與R6并聯(lián)后，將D8的陰極連接在IC1的HO引腳；D10與R8并聯(lián)后，將D10的陰極連接在IC1的LO引腳；D12與R11并聯(lián)后，將D12的陰極連接在IC2的HO引腳；D13與R12并聯(lián)后，將D13的陰極連接在IC2的LO引腳；D6的陰極連接有R2和C14，R2另一側(cè)連接IC1的VB引腳，C14另一側(cè)連接IC1的VS引腳；D11的陰極連接有R10和C22，R10另一側(cè)連接IC2的VB引腳，C22另一側(cè)連接IC2的VS引腳。

圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，交流輸入1將電能輸入LCC串并聯(lián)諧振變換器2，將LCC串并聯(lián)諧振變換器2作為脈沖電源，之后電能傳送給全橋逆變器3，全橋逆變器3再將電能轉(zhuǎn)換為交流電輸入給負載4；控制器6通過PWM調(diào)制技術(shù)控制驅(qū)動電路5，間接控制LCC串并聯(lián)諧振變換器2；輔助電源7負責(zé)給主控制器6和驅(qū)動電路5供電。

圖2為輔助電源7原理圖，輔助電源7采用了兩塊型號為LM1117的電源芯片U4和U5，LM1117的壓差在1.2V輸出，變壓器T1的副邊連接到全橋整流電路D2的輸入端，全橋整流電路D2的輸出端提供15V的電源VCC，同時連接到電源芯片U4的輸入端Vin引腳；電源芯片U4的輸出Vout引腳提供5V的電源VDD，同時連接到電源芯片U5的輸入Vin引腳；電源芯片U5的輸出Vout引腳提供3V3電源；輔助電源7可以為主控制器6和驅(qū)動電路5供電。

圖3為LCC串并聯(lián)諧振變換器2原理圖，LCC串并聯(lián)諧振變換器2作為脈沖電源的充電技術(shù)，可以實現(xiàn)恒流充電，提高工作效率；利用電感、電容的諧振元件的作用,使功率開關(guān)管的電流或電壓波形變?yōu)檎也?、準正弦波或局部正弦?這樣能使功率開關(guān)管在零電壓或零電流條件下導(dǎo)通或關(guān)斷,減少開關(guān)管開通和關(guān)斷時的損耗,同時提高開關(guān)頻率,減小開關(guān)噪聲,降低EMI干擾和開關(guān)應(yīng)力。

圖4為主控制器6原理圖，主控制器6的核心為STM32F051C單片機U1，STM32F051C單片機相對于其他型號的單片機而言，有著管腳少、性價比高、功耗低、響應(yīng)快以及運算精度高的優(yōu)勢；單片機U1的PA13和PA14引腳作為程序輸入口；主控制器6的PA9和PA10引腳產(chǎn)生的SPWM用來控制驅(qū)動電路5；主控制器6的PA8和PB15引腳通過PWM控制方式控制全橋逆變器3。

圖5為驅(qū)動電路5原理圖，驅(qū)動電路5使用了IR2110驅(qū)動芯片，此芯片是IR公司生產(chǎn)的，專用于橋式電路中，是一種集成芯片；它擁有的電平之間的轉(zhuǎn)換精度和密度比較高的優(yōu)點，通過IR2110驅(qū)動芯片的HO和LO引腳來驅(qū)動LCC串并聯(lián)諧振變換器2中的開關(guān)管，更加有利于對電路的穩(wěn)定控制。

本方案通過采用了加入LCC串并聯(lián)諧振變換器2的技術(shù)方法，達到了保證輸出電流和電壓穩(wěn)定性好的同時又有較寬的電壓調(diào)節(jié)范圍和負載適應(yīng)范圍的技術(shù)效果；采用了通過主控制器6控制驅(qū)動電路5的技術(shù)方法，達到了提高了對LCC串并聯(lián)諧振變換器2精準控制的技術(shù)效果；采用了通過輔助電源7給主控制器6和驅(qū)動電路5供電的技術(shù)方法，達到了對于裝置穩(wěn)定運行供電的技術(shù)效果。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實用新型的上述具體實施方式僅僅用于示例性說明或解釋本實用新型的原理，而不構(gòu)成對本實用新型的限制。因此，在不偏離本實用新型的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。此外，本實用新型所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。