CN220438434U - 一种基于fifo的脉冲电源参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，属于脉冲电源测试技术领域，装置包括：通过CAN通讯电连接的录波模块群和核心控制器；录波模块群包括N组一一对应连接的录波模块和数字信号处理器，N≥1；录波模块包括M组一一对应连接的录波电路和FIFO存储器，M≥1，录波电路通过对应的FIFO存储器电连接对应的数字信号处理器；FIFO存储器用于对录波电路输出的录波数据进行保存；录波后，数字信号处理器用于对FIFO存储器中保存的录波数据进行处理。可以在极短的时间内采集大量的数据，实现脉冲电源快速准确的参数测量，且测量过程不会对脉冲电源造成影响。

Description

一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置

技术领域

本实用新型属于脉冲电源测试技术领域，更具体地，涉及一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置。

背景技术

脉冲电源在工作过程中可能会出现故障，因此，需要实时监测脉冲电源的参数，以便掌握其工状态。现有脉冲电源参数测量装置存在抗电磁干扰能力差、测量速度慢等问题。亟需一种能够在强电磁干扰环境下可靠工作，且满足测量要求的脉冲电源快速参数测量装置，以保证脉冲电源的安全高效工作。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本实用新型提供了一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其目的在于解决现有技术中脉冲电源的工作参数检测难、检测过程容易影响脉冲电源正常工作的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，包括通过CAN通讯电连接的录波模块群和核心控制器；所述录波模块群包括N组一一对应连接的录波模块和数字信号处理器，N≥1；所述录波模块包括M组一一对应连接的录波电路和FIFO存储器，M≥1，所述录波电路通过对应的FIFO存储器电连接对应的数字信号处理器；所述FIFO存储器用于对所述录波电路输出的录波数据进行保存；录波后，所述数字信号处理器用于对所述FIFO存储器中保存的录波数据进行处理。

更进一步地，所述录波电路为罗氏线圈，所述录波模块还包括模拟调理电路和模数转换电路；所述罗氏线圈、所述模拟调理电路、所述模数转换电路和所述FIFO存储器一一对应依次连接。

更进一步地，所述罗氏线圈安装在脉冲电源的放电电缆上。

更进一步地，所述模拟调理电路包括：依次连接的共模滤波电路、积分器和信号放大器。

更进一步地，所述共模滤波电路包括：电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；所述罗氏线圈的一端依次通过电感L1、电阻R1、电容C1和电阻R5连接所述积分器的反向输入端；所述罗氏线圈的另一端依次通过电感L1和电阻R3接地；电阻R2的一端接地，另一端连接电阻R1和电容C1的公共端；电阻R4的一端接地，另一端连接电容C1和电阻R5的公共端；二极管D1的阴极和二极管D2的阳极均连接所述积分器的反向输入端；二极管D1的阳极和二极管D2的阴极均连接所述积分器的同向输入端；二极管D3的阳极连接所述积分器的反向输入端，其阴极连接正电源电压+VCC；二极管D4的阳极接地，其阴极连接所述积分器的正向输入端。

更进一步地，装置还包括电气参量测量单元，所述电气参量测量单元包括：三相电压检测模块，通过RS485接口电连接所述核心控制器；泄能电流采样模块，通过光线信号通讯电连接所述核心控制器。

更进一步地，所述泄能电流采样模块串联于脉冲电源的泄流回路中，用于获取泄能电流采样信号，并将所述泄能电流采样信号转换为光纤频率信号后传输给所述核心控制器。

更进一步地，装置还包括环境参量测量单元，所述环境参量测量单元包括：温度模块，通过RS485接口电连接所述核心控制器。

更进一步地，装置还包括后台控制终端，所述后台控制终端与所述核心控制器之间通过CAN通讯电连接。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：提供一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，设置录波模块对脉冲电源的脉冲波形进行采集，实现强电磁干扰环境下脉冲电源工作参数的测量；在数据采集与数字信号处理之间设置一级先进先出(First Input First Output，FIFO)存储器，可以在极短时间内采集大量的数据，提高参数测量速度；各模块分别通过RS485、光纤、控制器局域网总线(Controller AreaNetwork，CAN)连接核心控制器，实现核心控制器与脉冲电源的隔离，通过CAN总线实现核心控制器与后台控制终端的隔离，减小检测过程对脉冲电源的影响，保证脉冲电源的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置的结构框图；

图2为图1所示装置中录波模块的结构框图；

图3为图1所示装置中模拟调理电路的结构框图；

图4为图1所示装置中模拟调理电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型中，本实用新型及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1为本实用新型实施例提供的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置的结构框图。参阅图1，结合图2-图4，对本实施例中基于FIFO的脉冲电源参数测量装置进行详细说明。

参阅图1，基于FIFO的脉冲电源参数测量装置包括通过CAN通讯电连接的录波模块群和核心控制器。录波模块群包括N组一一对应连接的录波模块和数字信号处理器，N≥1。

对于每一录波模块而言，录波模块包括M组一一对应连接的录波电路和FIFO存储器，M≥1，录波电路通过对应的FIFO存储器电连接对应的数字信号处理器。FIFO存储器用于对录波电路输出的录波数据进行保存；录波后，数字信号处理器用于对FIFO存储器中保存的录波数据进行处理。

本实施例中，录波模块群在核心控制器下达触发预备命令后即处于待命状态，此时，如果接收到同步触发信号，立即开始采集脉冲电流波形。由于需要快速同步记录电流波形，并考虑到可靠性和易维护性，在数据采集和数字信号处理之间加了一级FIFO存储器，可以在极短的时间内采集大量的数据。

基于FIFO的脉冲电源参数测量装置中的录波模块群通过CAN通讯与核心控制器相连，构成内部高速数据通信网络，提高测量通信速度，同时通过CAN总线进行通信可以起到隔离效果，避免测量诊断过程对脉冲电源造成影响。

参阅图2，录波电路为罗氏线圈，录波模块还包括模拟调理电路和模数转换电路。优选地，罗氏线圈安装在脉冲电源的放电电缆上。罗氏线圈是绕在非铁磁性线圈骨架上的环形电流线圈，采用外积分式罗氏线圈将脉冲放电电流感应出的电压信号，通过积分电路进行积分后将会变成与被测电流成正比的电压信号，将该电压信号通过模拟调理电路进行模拟调理后送入模数转换电路进行A/D转换。通过采用高分辨率的AD采样芯片实现模数转换电路，结合高精度、抗电磁干扰的脉冲积分型罗氏线圈，可以采集到精度更高的电流波形。

罗氏线圈、模拟调理电路、模数转换电路和FIFO存储器一一对应依次连接。优选地，FIFO存储器通过CAN通讯与对应的数字信号处理器电连接。数字信号处理器还与片外存储器电连接。

录波时，FIFO对数据自动进行保存，录波后，数字信号处理器对FIFO中存储的录波数据进行处理、转存、上传等操作。可以大幅增加录波路数，以实现极短的时间内大量的数据的采集。

参阅图3，模拟调理电路包括：依次连接的共模滤波电路、积分器和信号放大器。模拟调理电路采用运算放大器对罗氏线圈采集到的信号进行电平转换、滤波处理。

参阅图4，共模滤波电路包括：电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4。罗氏线圈的一端依次通过电感L1、电阻R1、电容C1和电阻R5连接积分器的反向输入端；罗氏线圈的另一端依次通过电感L1和电阻R3接地。电阻R2的一端接地，另一端连接电阻R1和电容C1的公共端；电阻R4的一端接地，另一端连接电容C1和电阻R5的公共端。二极管D1的阴极和二极管D2的阳极均连接积分器的反向输入端；二极管D1的阳极和二极管D2的阴极均连接积分器的同向输入端；二极管D3的阳极连接所述积分器的反向输入端，其阴极连接正电源电压+VCC；二极管D4的阳极接地，其阴极连接所述积分器的正向输入端。

参阅图4，模拟调理电路中还包括运算放大器U1、运算放大器U2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3、电容C4和瞬态二极管TVS。运算放大器U1及其外围电路组成积分器；运算放大器U2及其外围电路组成信号放大器。

具体地，运算放大器U1的同向输入端通过电阻R6连接至地；并且运算放大器U1的同向输入端通过一个二极管连接负电源电压-VCC；运算放大器U1的反向输入端通过一个二极管连接正电源电压+VCC。电阻R7与电容C2并联后，跨接在运算放大器U1的反向输入端与输出端之间；运算放大器U1的输出端依次通过电容C3和电阻R9与运算放大器U2的反向输入端电连接；电容C3和电阻R9的公共端通过电阻R8接地。电阻R11与电容C4并联后，跨接在运算放大器U2的反向输入端与输出端之间；运算放大器U2的同相输入端通过电阻R10接地；运算放大器U2的输出端与模数转换电路电连接，并通过瞬态二极管TVS接地。

根据本实用新型的实施例，基于FIFO的脉冲电源参数测量装置还包括电气参量测量单元。电气参量测量单元包括：三相电压检测模块，通过RS485接口电连接核心控制器；泄能电流采样模块，通过光频信号通讯电连接核心控制器。

三相电压检测模块并联于脉冲电源的输入端，检测输入脉冲电源的工频三相电源的电压。三相电压检测模块通过RS485接口与核心控制器电连接，以便核心控制器根据输入电压判断脉冲电源的输入情况，实现更加全面的参数检测和更加精准的故障诊断。

根据本实用新型的实施例，泄能电流采样模块串联于脉冲电源的泄流回路中，用于获取泄能电流采样信号，并将泄能电流采样信号转换为光纤频率信号后传输给核心控制器。将泄能电流采样信号转换为光纤频率信号再传输过程中，采用光频转换的方式进行高压电路与低压电路的隔离，从而保护低压电路。

根据本实用新型的实施例，基于FIFO的脉冲电源参数测量装置还包括环境参量测量单元。环境参量测量单元包括：温度模块，通过RS485接口电连接核心控制器。

优选地，温度模块安装于脉冲电源的固体开关以及汇流母排处。通过温度模块检测固体开关以及汇流母排处的温度数据，再通过核心控制器传输给后台控制终端，实现温度的检测和控制。

根据本实用新型的实施例，基于FIFO的脉冲电源参数测量装置还包括后台控制终端。后台控制终端与核心控制器之间通过CAN通讯电连接。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，包括通过CAN通讯电连接的录波模块群和核心控制器；所述录波模块群包括N组一一对应连接的录波模块和数字信号处理器，N≥1；

所述录波模块包括M组一一对应连接的录波电路和FIFO存储器，M≥1，所述录波电路通过对应的FIFO存储器电连接对应的数字信号处理器；

所述FIFO存储器用于对所述录波电路输出的录波数据进行保存；录波后，所述数字信号处理器用于对所述FIFO存储器中保存的录波数据进行处理。

2.如权利要求1所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，所述录波电路为罗氏线圈，所述录波模块还包括模拟调理电路和模数转换电路；

所述罗氏线圈、所述模拟调理电路、所述模数转换电路和所述FIFO存储器一一对应依次连接。

3.如权利要求2所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，所述罗氏线圈安装在脉冲电源的放电电缆上。

4.如权利要求2所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，所述模拟调理电路包括：依次连接的共模滤波电路、积分器和信号放大器。

5.如权利要求4所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，所述共模滤波电路包括：电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；

所述罗氏线圈的一端依次通过电感L1、电阻R1、电容C1和电阻R5连接所述积分器的反向输入端；所述罗氏线圈的另一端依次通过电感L1和电阻R3接地；

电阻R2的一端接地，另一端连接电阻R1和电容C1的公共端；电阻R4的一端接地，另一端连接电容C1和电阻R5的公共端；

二极管D1的阴极和二极管D2的阳极均连接所述积分器的反向输入端；二极管D1的阳极和二极管D2的阴极均连接所述积分器的同向输入端；二极管D3的阳极连接所述积分器的反向输入端，其阴极连接正电源电压+VCC；二极管D4的阳极接地，其阴极连接所述积分器的正向输入端。

6.如权利要求1所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，装置还包括电气参量测量单元，所述电气参量测量单元包括：

三相电压检测模块，通过RS485接口电连接所述核心控制器；

泄能电流采样模块，通过光线信号通讯电连接所述核心控制器。

7.如权利要求6所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，所述泄能电流采样模块串联于脉冲电源的泄流回路中，用于获取泄能电流采样信号，并将所述泄能电流采样信号转换为光纤频率信号后传输给所述核心控制器。

8.如权利要求1所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，装置还包括环境参量测量单元，所述环境参量测量单元包括：温度模块，通过RS485接口电连接所述核心控制器。

9.如权利要求1-8任一项所述的基于FIFO的脉冲电源参数测量装置，其特征在于，装置还包括后台控制终端，所述后台控制终端与所述核心控制器之间通过CAN通讯电连接。