一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法及相关装置

技术领域

本发明涉及高压电源保护技术领域，尤其涉及一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法及相关装置。

背景技术

在核电磁脉冲模拟器工作过程中，需要为其储能电容充电，充电电源可以采用高频倍压高压源或者变压器整流高压源，不管采用何种高压源，均需要将高压引线引入核电磁脉冲模拟器的主电路，高压源本身可以放置在屏蔽箱体内，避免核电磁脉冲模拟器工作时产生的高频电磁场通过空间耦合入高压源，但由高压源至储能电容的高压引线无法封闭起来，即使采用屏蔽高压线，也总会有裸露部分，即使很小的裸露部分，都可能让电磁场耦合入线缆，再通过线缆进入高压源，而高压源内部有电子控制器件，如果是精度较高的数控高频倍压高压源，还存在大量电力电子器件，这些电子器件可能无法抵御高频脉冲的破坏从而造成高压源失效。

一般在低压控制领域，对于线路传导来的干扰通过在屏蔽箱端口加入低通滤波器，可以有效去除干扰，但对于高压源来说，过往的保护办法只能是加强内部器件的保护，例如在低压控制器件加装压敏电阻、滤波器、放电管等，这些办法无法从根本上解决高压源面临的干扰问题，最根本的办法还是在高压源输出端口进行保护，但数十数千伏至数百千伏的直流高压输出端口位置显然没有现成的保护器件。为此，我们设计了一种方法，可以有效防止通过高压线路耦合而来的干扰进入高压源内部。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法及相关装置，实现了防止通过高压线路耦合而来的干扰进入高压源内部。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本申请第一方面提供了一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法，包括以下步骤：

S101、基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路；

S102、基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号；

S103、基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件；

S104、基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰。

进一步的，高频脉冲电流信号约束库包括高频脉冲电流的波形为双指数波形、高频脉冲电流的前沿时间小于20ns、高频脉冲电流的脉宽为500ns-550ns和高频脉冲电流的电流幅值小于或等于5000A。

进一步的，基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路，模拟高频电流生成电路为：开关S1分别与电感L1的一端和电容C1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端和电容C1的另一端均接地。

进一步的，电感L1的参数为300nH，电阻R1的参数为60

进一步的，回路输出电流信号包括输出电流信号的电流幅值、输出电流信号的电流幅值变化、输出电流信号达到电流最大幅值时间。

进一步的，滤波组件包括电容C2、电感L2和电阻R2。

进一步的，滤波组件的电路为开关S1分别与电感L1的一端和电容C1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电感L2的一端连接，电感L2的另一端分别与电容C2的一端和电阻R2的一端连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端和电阻R2的另一端均接地。

进一步的，电感L1的参数为300nH，电阻R1的参数为60

可选的，电阻R2可以为等效电阻。

进一步的，基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰包括以下步骤：

基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号；

基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电流信号；

基于电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰；

若电压信号与电流信号之比在电阻阈值范围之内，则判断滤波组件对模拟高频电流生成电路未造成干扰；

若电压信号与电流信号之比不在电阻阈值范围之内，则判断滤波组件对模拟高频电流生成电路造成干扰。

本申请第二方面提供了一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护系统，包括：

电路生成单元，基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路；

数据获取单元，基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号；基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号；

滤波组件生成单元，基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件；

处理单元，基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰。

本申请第三方面提供了一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护设备，包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法的核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法。

本申请的有益效果：实现了通过设置滤波组件，防止通过高压线路耦合而来的干扰进入高压源内部。

实现了基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路；基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号；基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件；基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰。

实现了通过在高压直流电源输出端口设置滤波组件，可有效保护应用于核电磁脉冲模拟器的高压电源，可有效防止干扰脉冲耦合入高压电源内部，从根本上解决了核电磁脉冲模拟器高压充电电源的可靠运行。

附图说明

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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

图1是本发明一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法的步骤示意图；

图2是本发明模拟高频电流生成电路图；

图3是本发明设有滤波组件的模拟高频电流生成电路图；

图4是本发明基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电流信号的曲线图；

图5是本发明基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号的曲线图；

图6是本发明作为保护的高压电容和高压电压接入直流高压电源回路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。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。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。

实施例一：

一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法，包括以下步骤：

S101、基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路；

基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路，高频脉冲电流信号约束库包括高频脉冲电流的波形为双指数波形、高频脉冲电流的前沿时间小于20ns、高频脉冲电流的脉宽为500ns-550ns和高频脉冲电流的电流幅值小于或等于5000A。基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路，如图2所示，模拟高频电流生成电路可以是，例如，开关S1分别与电感L1的一端和电容C1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端和电容C1的另一端均接地。电感L1的参数为300nH，电阻R1的参数为60

S102、基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号；

根据高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路，模拟高频电流生成电路产生的高频电流幅值最大为5000A，其高压电源端口处的电压为300KV。基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号。回路输出电流信号包括输出电流信号的电流幅值、输出电流信号的电流幅值变化、输出电流信号达到电流最大幅值时间。

S103、基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件；

基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，回路输出电流信号包括输出电流信号的电流幅值、输出电流信号的电流幅值变化、输出电流信号达到电流最大幅值时间，基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件，滤波组件包括电容C2、电感L2和电阻R2。如图3所示，滤波组件的电路可以是，例如，开关S1分别与电感L1的一端和电容C1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电感L2的一端连接，电感L2的另一端分别与电容C2的一端和电阻R2的一端连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端和电阻R2的另一端均接地。电感L1的参数为300nH，电阻R1的参数为60

S104、基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰；

基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件，基于时间序列获取滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，并根据获取的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰。基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰包括以下步骤：

基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号；

基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电流信号；

基于电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰；

若电压信号与电流信号之比在电阻阈值范围之内，则判断滤波组件对模拟高频电流生成电路未造成干扰；

若电压信号与电流信号之比不在电阻阈值范围之内，则判断滤波组件对模拟高频电流生成电路造成干扰。

例如，基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号，如图5所示；基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电流信号，如图4所示。

例如，作为保护的高压电容和高压电压接入直流高压电源回路的电路如图6所示，高压电源的正极端分别与电感L2的一端和电容C2的一端连接，电感L2的另一端与电阻R的一端连接，高压电源的负极端、电容C2的另一端和电阻R的另一端均接地。例如，高压电源的参数为100KV，电容C2的参数为10μF，电感L2的参数为20mH，电阻R的参数为1M

以上为本申请实施例中提供的一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法，以下为本申请实施例中提供的一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护系统。

请参阅图2，一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护系统，包括：

电路生成单元，基于高频脉冲电流信号约束库确定模拟高频电流生成电路；

数据获取单元，基于时间序列获取模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号；基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号；

滤波组件生成单元，基于模拟高频电流生成电路的回路输出电流信号，确定模拟高频电流生成电路的滤波组件；

处理单元，基于时间序列获取设有滤波组件的模拟高频电流生成电路的电压信号和电流信号，判断滤波组件对模拟高频电流生成电路是否造成干扰。

进一步的，本申请实施例中还提供了一种核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护设备，设备包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例的核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法。

进一步地，本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的核电磁脉冲模拟器高压充电电源保护方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccessMemory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。