基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，包括反射内存网，所述反射内存网包括反射内存交换机以及与反射内存交换机相连的一个以上的节点单元；至少一个节点单元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用来采集变流器装置中脉冲电源的各种状态信号，并与变流器主电路相连，所述DSP控制器通过反射内存卡与反射内存交换机之间实现控制及保护功能。本发明专利技术具有可以提高控制系统中数据及指令的传输实时性、传输延迟确定性及可靠性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到大功率脉冲电源领域，特指一种基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统。
技术介绍
随着受控核聚变领域研究的不断发展、军工领域试验装备应用的增多，大功率脉冲电源的需求也在日益增加；与此同时，也对大功率脉冲电源的性能提出了更高的要求。例如:对电源的实时响应速度、控制精度、可靠性及稳定度等的要求越来越高。作为大功率脉冲电源的核心部件之一，控制网络及控制器的实时性能直接决定了大功率脉冲电源装置的实时性能。传统的的脉冲电源控制网络大多是采用总控+分控的模式，总控与各个分控单元通过总线实现轮流通信，将采集的各个分控单元的信息用于实时计算和处理，同时总控单元需要根据实时计算与处理的结果，向各个分控单元发出目标参数和控制指令，从而实现大功率脉冲电源系统的时序控制。上述这种模式的控制网络存在一些问题: 上述模式当中总控单元与各个分控单元之间的数据交互是以总线通讯的方式实现的，其总线通讯的周期较长、实时性指标还不够高；而且随着分控单元的增加，这种控制系统的实时控制性能会进一步降低；在数据交互实时性能、数据传输速率、带宽等方面，传统的脉冲电源控制网络远远不及反射内存网络的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种可以提高控制系统中数据及指令的传输实时性、传输延迟确定性及可靠性的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案: 一种基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，包括反射内存网，所述反射内存网包括反射内存交换机以及与反射内存交换机相连的一个以上的节点单元；至少一个节点单元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用来采集变流器装置中脉冲电源的各种状态信号，并与变流器主电路相连，所述DSP控制器通过反射内存卡与反射内存交换机之间实现控制及保护功能。作为本专利技术的进一步改进:各个所述节点单元之间共享其他节点单元的数据。作为本专利技术的进一步改进:将所述反射内存网中的一个节点单元作为主控计算机系统，其他节点单元作为子节点单元。作为本专利技术的进一步改进:所述DSP控制器所在的节点单元中包括PLC控制器，用来与总线控制网络相连。作为本专利技术的进一步改进:所述DSP控制器所在的节点单元中包括就地控制上位机，用来实现人机接口操作及显示等功能。作为本专利技术的进一步改进:所述DSP控制器用来采集电流信号、电压信号、同步PT信号以及交流开关信号。作为本专利技术的进一步改进:所述DSP控制器与反射内存卡之间设置一基于CPU系统及内存的载板，所述载板上具有PCIE接口以实现与反射内存卡的数据交互功能，同时通过CPU系统的本地总线与DSP控制器进行数据共享的通道。作为本专利技术的进一步改进:所述载板包括: CPU系统及内存，用来进行数据处理； PCIE接口，用来承载反射内存卡，并完成数据交互功能； 双端口 RAM，用来完成与DSP板的数据交换； 硬盘存储接口，用来实现硬盘挂接，完成实时数据存储； RAM及FLASH存储空间，用来完成数据及程序的存储； 串行接口及以太网接口，用来实现控制器对外的数据联络及数据分析接口。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: 1、本专利技术的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，根据大功率脉冲电源系统时序控制的实时性能需求，采用基于PCIE总线接口的反射内存网络，通过PCIE接口的处理器将反射内存的PCIE接口转换为本地总线实现与DSP的实时数据交互，从而解决大功率脉冲电源的实时数据交互和实时控制问题，可以提高控制系统中数据及指令的传输实时性、传输延迟确定性及可靠性。2、本专利技术的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统中，PCIE总线作为第三代1总线标准，其设备连线数量少、传输带宽高，采用PCIE接口的反射内存网络更方便地实现设备互连，同时提高传输性能。3、本专利技术的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统中，通过带PCIE接口的载板来实现反射内存与DSP控制器之间的数据交互，同时在载板上运行嵌入式实时操作系统来提高数据传输的实时性能。4、本专利技术的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统中，除了反射内存卡与反射内存交换机及大功率脉冲电源的控制器之间采用PCIE接口，控制机箱内各个外围的模拟量和数字量采集均采用背板连接至控制器内ADC及FPGA的I/O接口，从而使得外围采集量的配置灵活，扩展性能强，同时不受VME、cPCI等总线的负载能力的限制。5、本专利技术的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，能够实现与所有PCIE规格的反射内存或PCIE设备的接口与数据交互，通用性强。【附图说明】图1是本专利技术在具体应用实例中的结构原理示意图。图2是反射内存网的基本原理不意图。图3是本专利技术在具体应用实例中反射内存网的组成示意图。图4是本专利技术在具体应用实例中载板的组成示意图。图5是本专利技术在具体应用实例中载板的接口组成示意图。图6是本专利技术在具体应用实例中机箱式DSP控制器结构的原理示意图。【具体实施方式】以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，包括反射内存网，所述反射内存网包括反射内存交换机以及与反射内存交换机相连的一个以上的节点单元，各个节点单元之间可以根据实际需要共享其他节点单元的数据；至少一个节点单元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用来采集变流器装置中脉冲电源的各种状态信号，并与变流器主电路相连，DSP控制器通过反射内存卡与反射内存交换机之间实现实时、快速控制及保护功能。本专利技术通过以上结构，将反射内存网络应用于大功率脉冲电源控制网络中，可以提高控制系统的数据及指令的传输实时性、传输延迟确定性及可靠性；同时结合DSP的数字信号处理及控制功能，从而实现大功率脉冲电源装置及系统的实时控制，提高装置及系统的实时响应速度和可靠性。在本实施例中，所述DSP控制器所在的节点单元中包括PLC控制器，用来与总线控制网络相连，以实现实时性要求较低的控制及保护功能。进一步，所述DSP控制器所在的节点单元中还包括就地控制上位机，用来实现人机接口操作及显示等功能。在上述系统中，DSP控制器用来采集电流信号、电压信号、同步PT信号以及交流开关?目号等等。在上述系统中，本专利技术中所采用的反射内存网(Reflective memory network)，实际上是一种基于高速网络的共享存储器技术的实时网络。参见图2所示，反射内存网实际上是在每台被连接的计算机(处理单元)里都安装一块反射内存卡，利用反射内存卡在网络中形成各个节点单元；而每个节点单元的网络内存卡上的存储器中都有网络内存网上其它节点的共享数据拷贝。这些反射内存卡形成一个连续的环状或星状结构，反射内存卡之间通过自定义的网络协议进行通信，各个反射内存卡在逻辑上共用一段地址。一旦反射内存网络中的任何一台计算机(处理单元)向反射内存写数据，改写的数据立刻以很高的速度，通过高速光纤或同轴电缆传输到其它网络节点的复制共享内存。也就是说，数据的传输物理上完全独享高速专用网络。整个数据复制过程没有总线冲突，没有耗时的协议开销，也没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，包括反射内存网，所述反射内存网包括反射内存交换机以及与反射内存交换机相连的一个以上的节点单元；至少一个节点单元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用来采集变流器装置中脉冲电源的各种状态信号，并与变流器主电路相连，所述DSP控制器通过反射内存卡与反射内存交换机之间实现控制及保护功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周成，曹洋，陶洪亮，张敏，陈洁莲，初蕊，孙茂，郭民，蔡宇峰，陈元初，王海军，李先强，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43