CN111799780B - 一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脉冲电流控制领域，公开了一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统及方法。包括：一电流控制单元，用于在主控制单元的控制下输出一控制指令；一第一MOS管，所述第一MOS管的漏极连接电压第一输入端，所述第一MOS管的源极连接电压第二输入端，所述第一MOS管的栅极与所述电流控制单元连接，用于在所述电流控制单元的所述控制指令下控制所述第一MOS管的通断；一第一电阻，设置在所述第一MOS管的源极连接电压第二输入端之间，用于调节所述电压第一输入端和所述电压第二输入端之间的脉冲电流以及控制所述电流控制单元。本发明的技术方案有益效果在于：控制脉冲电流的生成并调节脉冲电流的大小及精度。

Description

一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统及方法

技术领域

本发明涉及脉冲电流控制领域，公开了一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统及方法。

背景技术

脉冲电流目前用于电路拓扑识别领域，将可控制的脉冲电流叠加在负载电路上，并在负载电路上的各节点处提取此时的脉冲电流值，从而识别出电路的拓扑结构。

现有技术中控制脉冲电流的方式常设置一脉冲电流生成电路，并在脉冲电流生成电路中设置可控硅、电感和保险丝，通过可控硅控制脉冲电流生成电路的通断，通过电感限流，通过保险丝对脉冲电流生成电路进行过压保护。

然而现有技术中的脉冲电流生成电路受到电网电压和电感精度的影响导致电流大小的精度无法控制，电网电压会受到大功率设备影响导致出现大幅波动，用于限流的电感选取感值很大的电感，然而此种电感的线圈匝数少，磁芯材料一致性差，受温度影响很大，导致电流大小精度无法控制，当电网电压偏低或电感感值偏大时，脉冲电流偏差非常大，导致电流过小，由于电流过小，检测端会无法检测此电流。为了现有技术中的检测精度，只能通过大幅提升放电次数，又将提高功率损耗，增加电网额外线损。此外，由于现有技术中的电路的功率的不可控制，导致设备使用寿命大大降低，设备失能风险大大增高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统，其特征在于，包括：

一电流控制单元，用于在主控制单元的控制下输出一控制指令；

一第一MOS管，所述第一MOS管的漏极连接电压第一输入端，所述第一MOS管的源极连接电压第二输入端，所述第一MOS管的栅极与所述电流控制单元连接，用于在所述电流控制单元的所述控制指令下控制所述第一MOS管的通断；

一第一电阻，设置在所述第一MOS管的源极连接电压第二输入端之间，用于调节所述电压第一输入端和所述电压第二输入端之间的脉冲电流以及控制所述电流控制单元。

优选的，还包括：

一第一电感，设置在所述第一MOS管和所述第一电压输入端之间，用于所述脉冲电流进行限流；

一第一二极管，设置在所述第一电感和所述第一电压输入端之间，用于对所述第一电压输入端的输入电压进行整流。

优选的，还包括：

一并联支路，所述并联支路与所述第一电感并联。

优选的，所述并联支路由一电阻和一二极管串联组成。

优选的，还包括：

一第二电阻，设置在所述电流控制单元与所述第一MOS管的栅极之间，用于调节所述电流控制单元输出的控制指令。

优选的，还包括：

一第三电阻，设置在所述电流控制单元与所述第一电阻之间，用于调节所述电流控制单元输出的控制指令。

优选的，还包括：

一第二MOS管，与所述电流控制单元连接，用于检测所述电流控制单元的当前状态；

一第一光电耦合单元，分别连接所述第二MOS管和所述主控制单元，用于将所述当前状态输出至所述主控制单元；

所述主控制单元根据所述当前状态控制所述电流控制单元。

优选的，所述主控制单元与所述电流控制单元之间设置一第二光电耦合单元。

一种脉冲电流生成方法，应用于如上述中任意一项所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，所述脉冲电流生成方法中包括下述步骤：

步骤A1，主控制单元向电流控制单元发送控制指令；

步骤A2，所述电流控制单元判断是否接收到所述控制指令：

若是，则转至步骤A3；

若否，则退出；

步骤A3，所述电流控制单元判断与所述第一电阻连接处的电压值是否小于门限值：

若是，则转至步骤A4；

若否，则转至步骤A5；

步骤A4，所述电流控制单元控制所述第一MOS管导通，随后转至步骤A1；

步骤A5，所述电流控制单元控制所述第一MOS管断开，随后转至步骤A1。

本发明的技术方案有益效果在于：控制脉冲电流的生成并调节脉冲电流的大小及精度。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为现有技术的电路示意图；

图2为本发明的实施例的电路示意图；

图3为本发明的实施例的流程示意图；

图4为本发明的实施例的检测步骤示意图。

具体实施方式

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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征。

一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统，如图2所示，包括：

一电流控制单元U1，用于在主控制单元的控制下输出一控制指令；

一第一MOS管U2，第一MOS管的漏极U2_d连接电压第一输入端L，第一MOS管的源极U2_s连接电压第二输入端N，第一MOS管的栅极U2_g与电流控制单元U1连接，用于在电流控制单元U1的控制指令下控制第一MOS管U2的通断；

一第一电阻R1，设置在第一MOS管的源极U2_s连接电压第二输入端N之间，用于调节电压第一输入端L和电压第二输入端N之间的脉冲电流以及控制电流控制单元U1。

具体的，如图1所示，现有技术中常将可控硅Q1、电感L0以及保险丝F1、F2串联在一脉冲电流电路，并设置可控硅触发器T1、二极管D01、D02、电容C01和电阻R01、R02与脉冲电流电路连接，然而生成的脉冲电流的大小精度无法调节，最终导致检测准确性较低。由此，本申请中设置脉冲电流生成系统，包括电流控制单元U1、第一MOS管U2和第一电阻R1。

作为一种优选实施方式，主控制单元中可以一预设的周期间隔发送控制指令至电流控制单元U1，电流控制单元U1根据控制指令控制第一MOS管U2，以便于控制脉冲电流的周期性生成，便于后续快速检测脉冲电流的差异值。

作为一种优选实施方式，主控制单元也可以一随机间隔发送控制指令，以便于电气元件、如电机等出现规律性周期性的误差干扰到检测的电流值，导致最终判断的电路拓扑结构出现误差。

当电流控制单元U1接收到生成脉冲电流的控制指令时，电流控制单元U1与第一MOS管的栅极U2_g连接的端口输出一电压，当电压大于第一MOS管的源极U2_s时，第一MOS管U2处于导通状态，生成脉冲电流，同时电流控制单元U1检测第一电阻R1上的电压值，当第一电阻R1上的电压值大于预设的门限值，电流控制单元U1控制第一MOS管U2关断，此时的脉冲电流不生成脉冲电流。

作为此处的优选实施方式，此处的门限值可根据具体的电路结构进行设置，也可获取大量的实验数据并进行机器学习生成。

此外，本申请中设置的电流控制单元U1可选取UCC28700，现有的UCC28700常视为供电电源，用于输出稳定的电压，而本申请的电流控制单元U1可视为电流开关，用于通过控制第一MOS管U2的导通状态实现对脉冲电流生成控制，本申请扩大现有的UCC28700等电器元件的应用范围。

本发明的一种较优实施例中，还包括：

一第一电感L1，设置在第一MOS管U2和电压第一输入端L之间，用于脉冲电流进行限流；

一第一二极管D1，设置在第一电感L1和电压第一输入端L之间，用于对电压第一输入端L的输入电压进行整流。

具体的，当本申请用于电网拓扑时，电压输入端为220V的交流电，因此于脉冲电流生成电路中设置第一二极管D1和第一电感L1，第一二极管D1对220V的交流电进行半波整流，第一电感L1进行限流，以控制脉冲电流生成电路上的脉冲电流。

本发明的一种较优实施例中，还包括：

一并联支路M1，并联支路M1与第一电感L1并联。

本发明的一种较优实施例中，并联支路M1由一电阻R11和一二极管D11串联组成。

本发明的一种较优实施例中，还包括：

一第二电阻R2，设置在电流控制单元U1与第一MOS管的栅极U2_g之间，用于调节电流控制单元U1输出的控制指令。

本发明的一种较优实施例中，还包括：

一第三电阻R3，设置在电流控制单元U1与第一电阻R1之间，用于调节电流控制单元U1输出的控制指令。

本发明的一种较优实施例中，还包括：

一第二MOS管U3，与电流控制单元U1连接，用于检测电流控制单元U1的当前状态；

一第一光电耦合单元U4，分别连接第二MOS管U3和主控制单元，用于将当前状态输出至主控制单元；

主控制单元根据当前状态控制电流控制单元U1。

具体的，为避免出现因指令传输过程中出现偏差，或电流控制单元U1接收不及时等情况导致脉冲电流生成电路未按照控制指令生成脉冲电流的现象，于脉冲电流生成系统内设置第二MOS管U3和第一光电耦合单元U4，电流控制单元U1通过同样阻值的第四电阻连接至第二MOS管U3的栅极，当电流控制单元U1接收到控制生成脉冲电流的控制指令时，电流控制单元U1将输出一电压至第二MOS管U3，此电压与输出至第一MOS管U2相同，因此可检测第一MOS管U2的状态。

本发明的一种较优实施例中，主控制单元与电流控制单元U1之间设置一第二光电耦合单元U5。

一种脉冲电流生成方法，应用于如上述中任意一项的脉冲电流生成系统，如图3所示，脉冲电流生成方法中包括下述步骤：

步骤A1，主控制单元向电流控制单元U1发送控制指令；

步骤A2，电流控制单元U1判断是否接收到控制指令：

若是，则转至步骤A3；

若否，则退出；

步骤A3，电流控制单元U1判断与第一电阻R1连接处的电压值是否小于门限值：

若是，则转至步骤A4；

若否，则转至步骤A5；

步骤A4，电流控制单元U1控制第一MOS管U2导通，随后转至步骤A1；

步骤A5，电流控制单元U1控制第一MOS管U2断开，随后转至步骤A1。

具体地，通过步骤A1-A5中的电流控制单元U1、第一MOS管U2和第一电阻R1，控制脉冲电流的生成，提高拓扑识别的检测准确性。

此外，脉冲电流生成系统中还包括一检测电路，检测电路中包括一第二MOS管U3，与电流控制单元U1连接，用于检测电流控制单元U1的当前状态；一第一光电耦合单元U4，分别连接第二MOS管U3和主控制单元，用于将当前状态输出至主控制单元。因此脉冲电流生成方法中还包括一检测步骤，如图4所示还包括：

步骤B1，第二MOS管U3检测电流控制单元U1的当前状态；

步骤B2，第一光电耦合单元U4将当前状态输出至主控制单元；

步骤B3，主控制单元根据当前状态控制电流控制单元U1。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种应用于电力拓扑识别的脉冲电流生成系统，其特征在于，包括：

一电流控制单元，用于在主控制单元的控制下输出一控制指令；

一第一MOS管，所述第一MOS管的漏极连接电压第一输入端，所述第一MOS管的源极连接电压第二输入端，所述第一MOS管的栅极与所述电流控制单元连接，用于在所述电流控制单元的所述控制指令下控制所述第一MOS管的通断；

一第一电阻，设置在所述第一MOS管的源极与电压第二输入端之间，用于调节所述电压第一输入端和所述电压第二输入端之间的脉冲电流以及控制所述电流控制单元；

还包括：

一第二MOS管，与所述电流控制单元连接，用于检测所述电流控制单元的当前状态；

一第一光电耦合单元，分别连接所述第二MOS管和所述主控制单元，用于将所述当前状态输出至所述主控制单元；

所述主控制单元根据所述当前状态控制所述电流控制单元。

2.根据权利要求1所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，还包括：

一第一电感，设置在所述第一MOS管和所述电压第一输入端之间，用于对所述脉冲电流进行限流；

一第一二极管，设置在所述第一电感和所述电压第一输入端之间，用于对所述电压第一输入端的输入电压进行整流。

3.根据权利要求2所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，还包括：

一并联支路，所述并联支路与所述第一电感并联。

4.根据权利要求3所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，所述并联支路由一电阻和一二极管串联组成。

5.根据权利要求1所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，还包括：

一第二电阻，设置在所述电流控制单元与所述第一MOS管的栅极之间，用于调节所述电流控制单元输出的控制指令。

6.根据权利要求1所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，还包括：

一第三电阻，设置在所述电流控制单元与所述第一电阻之间，用于调节所述电流控制单元输出的控制指令。

7.根据权利要求1所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，所述主控制单元与所述电流控制单元之间设置一第二光电耦合单元。

8.一种脉冲电流生成方法，应用于如权利要求1-7中任意一项所述的脉冲电流生成系统，其特征在于，所述脉冲电流生成方法中包括下述步骤：

步骤A1，主控制单元向电流控制单元发送控制指令；

步骤A2，所述电流控制单元判断是否接收到所述控制指令：

若是，则转至步骤A3；

若否，则退出；

步骤A3，所述电流控制单元判断与所述第一电阻连接处的电压值是否小于门限值：

若是，则转至步骤A4；

若否，则转至步骤A5；

步骤A4，所述电流控制单元控制所述第一MOS管导通，随后转至步骤A1；

步骤A5，所述电流控制单元控制所述第一MOS管断开，随后转至步骤A1。