一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置及方法，所述装置包括：束流输运线控制单元、脉冲控制单元和磁铁电源单元；所述束流输运线控制单元用于根据质子束能量的排序，制定每个磁铁电源需要输出的电流列表，并将所述电流列表发送至每个磁铁电源对应的电源控制器中；所述脉冲控制单元用于接收所述束流输运线控制单元的触发命令，从而对需要改变输出电流的磁铁电源输出触发脉冲；所述磁铁电源单元用于接收所述触发脉冲，并通过电源控制器将磁铁电源输出的电流值切换至所述电流列表中的下一个电流值。本发明专利技术通过列表触发的方式，实现了多台磁铁电源的快速同步控制；控制方式灵活，响应速度快，并且稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置及方法
本专利技术属于质子重离子治疗中束流输运线磁铁电源控制领域，更具体地，涉及一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置及方法。
技术介绍
在基于回旋加速器的质子治疗装置中，其引出是质子束能量为固定能量，需要通过降能器将质子束的能量调制到70-240MeV，而后经过相应的束流输运线将质子束传输到各治疗室用于病人治疗。质子治疗装置是通过束流输运线的磁铁实现对质子束的控制，然而当质子束的能量发生改变时，需要快速地调节束流输运线磁铁电源的输出电流以满足束流传输的要求。目前束流输运线磁铁电源输出电流的改变一般是通过网络命令的方式直接设置磁铁电源的输出电流。但是通过网络命令的控制方式会受到通信速度的影响，当需要改变的束流输运线磁铁电源数量较多时，收到命令的第一个磁铁电源和最后一个磁铁电源的时间间隔较长，导致多个磁铁电源之间的响应不同步，使得整个系统的响应速度下降。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置及方法，其目的在于解决现有技术中束流输运线多台磁铁电源输出电流调节不同步的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，包括：束流输运线控制单元、脉冲控制单元和磁铁电源单元；所述束流输运线控制单元与所述磁铁电源单元之间通过交换机连接；所述磁铁电源单元包括多个磁铁电源和多个电源控制器，每个电源控制器单独控制一个磁铁电源；所述束流输运线控制单元用于根据质子束能量的排序，制定每个磁铁电源需要输出的电流列表；并将所述电流列表发送至每个磁铁电源对应的电源控制器中；所述脉冲控制单元用于接收所述束流输运线控制单元的触发命令，从而对需要改变输出电流的磁铁电源输出触发脉冲；所述磁铁电源单元用于接收所述触发脉冲，并通过电源控制器将磁铁电源输出的电流值切换至所述电流列表中的下一个电流值。进一步地，所述脉冲控制单元与所述多个磁铁电源之间为点对点连接，通过触发脉冲对每个磁铁电源单独触发。进一步地，所述脉冲控制单元接收到的触发命令为网络信号或脉冲信号。进一步地，所述束流输运线控制单元在发送电流列表之前，通过网络通信的方式设置磁铁电源循环励磁的电流波形参数并执行循环励磁过程，以复位磁铁的励磁特性。进一步地，所述触发脉冲为光脉冲信号或电脉冲信号。进一步地，所述电流列表中的电流值为降序排列或升序排列。进一步地，所述磁铁电源的电流切换状态由所述束流输运线控制单元通过查询磁铁电源的输出电流来获取，或者由所述电源控制器判断并上传至所述束流输运线控制单元。本专利技术另一方面提供了一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的方法，包括以下步骤：根据质子束能量的排序，制定每个磁铁电源需要输出的电流列表；通过网络通信的方式将所述电流列表分别发送至每个磁铁电源对应的电源控制器中；对需要改变输出电流的磁铁电源输出触发脉冲，并通过电源控制器将磁铁电源输出的电流值切换至所述电流列表中的下一个电流值。进一步地，在发送电流列表之前，通过网络通信的方式设置磁铁电源循环励磁的电流波形参数并执行循环励磁过程，以复位磁铁的励磁特性。进一步地，所述循环励磁的电流波形参数包括：升流时间T1、平顶电流时间T2、降流时间T3、平底电流时间T4、循环励磁次数N以及循环励磁平顶电流值I1；当磁铁电源的输出电流变化ΔI大于2％I1时，电流列表中每个电流阶梯的降流时间为ΔI*T3/I1；当ΔI小于或等于2％I1时，每个电流阶梯的降流时间不大于2％T3。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术通过预先制定每个磁铁电源需要输出的电流列表，并将电流列表发送至磁铁电源的电源控制器中；在电流调节过程中，通过脉冲触发的方式依次输出电源控制器中储存的电流值，从而实现多台磁铁电源输出电流的同步触发控制；因此不需要通过网络通信的方式对磁铁电源的输出电流进行设置，避免了多台电源的通信堵塞。(2)本专利技术在电流列表触发过程中，通过磁铁电源限制其输出电流变化率不大于循环励磁过程的电流变化率，从而为磁铁电源的波形拟合和电流调节过程预留了足够的时间，确保了磁铁电源输出电流的调节过程中无超调或电流超调较小。附图说明图1为本专利技术提供的一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的循环励磁电流波形图；图3为本专利技术实施例提供的列表触发电流波形图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术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。如图1所示，为本专利技术提供的一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置的结构示意图，包括：束流输运线控制单元、脉冲控制单元和磁铁电源单元；所述束流输运线控制单元与所述磁铁电源单元之间通过交换机连接，通信协议为自定义的TCP协议，用于实现磁铁电源的参数设置和电流列表的发送；所述脉冲控制单元用于接收所述束流输运线控制单元的触发命令，从而对需要改变输出电流的磁铁电源输出触发脉冲；所述脉冲控制单元与所述多个磁铁电源之间为点对点连接，通过触发脉冲对每个磁铁电源单独触发；所述磁铁电源单元包括多个磁铁电源和多个电源控制器，每个电源控制器单独控制一个磁铁电源。本专利技术提供的束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置各个单元具体控制流程为：(1)束流输运线控制单元通过网络通信的方式设置磁铁电源循环励磁的电流波形参数并执行循环励磁过程，以复位磁铁的励磁特性。(2)束流输运线控制单元根据质子束能量的排序，制定每个磁铁电源需要输出的电流列表，并将电流列表发送至每个磁铁电源对应的电源控制器中；需要说明的是，电流列表中的电流数量和电流数值可以根据需求进行设置，并且多个磁铁电源电流列表中的电流数量相同，但是每台磁铁电源电流列表中的电流值不同。(3)当需要改变磁铁电源输出电流时，束流输运线控制单元对脉冲控制单元发送触发命令，使其对需要改变输出电流的磁铁电源发出触发脉冲。(4)当磁铁电源检测到外部触发脉冲时，电源控制器将磁铁电源输出的电流值切换至所述电流列表中的下一个电流值，并等待下一个触发脉冲；当输出电流为电流列表中的最后一个电流值时，再次接收到触发脉冲会将磁铁电源的输出电流降到零。如图2所示，为本专利技术实施例提供的循环励磁电流波形图，磁铁电源循环励磁的过程就是通过多次的循环来复位磁铁的励磁特性。循环励磁的电流波形参数包括：升流时间T1、平顶电流时间T2、降流时间T3、平底电流时间T4、循环励磁次数N以及循环励磁平顶电流值I1。如图3所示，为本专利技术实施例提供的列表触发电流波形图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，其特征在于，包括：束流输运线控制单元、脉冲控制单元和磁铁电源单元；/n所述束流输运线控制单元与所述磁铁电源单元之间通过交换机连接；/n所述磁铁电源单元包括多个磁铁电源和多个电源控制器，每个电源控制器单独控制一个磁铁电源；/n所述束流输运线控制单元用于根据质子束能量的排序，制定每个磁铁电源需要输出的电流列表；并将所述电流列表发送至每个磁铁电源对应的电源控制器中；/n所述脉冲控制单元用于接收所述束流输运线控制单元的触发命令，从而对需要改变输出电流的磁铁电源输出触发脉冲；/n所述磁铁电源单元用于接收所述触发脉冲，并通过电源控制器将磁铁电源输出的电流值切换至所述电流列表中的下一个电流值。/n

【技术特征摘要】
1.一种束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，其特征在于，包括：束流输运线控制单元、脉冲控制单元和磁铁电源单元；
所述束流输运线控制单元与所述磁铁电源单元之间通过交换机连接；
所述磁铁电源单元包括多个磁铁电源和多个电源控制器，每个电源控制器单独控制一个磁铁电源；
所述束流输运线控制单元用于根据质子束能量的排序，制定每个磁铁电源需要输出的电流列表；并将所述电流列表发送至每个磁铁电源对应的电源控制器中；
所述脉冲控制单元用于接收所述束流输运线控制单元的触发命令，从而对需要改变输出电流的磁铁电源输出触发脉冲；
所述磁铁电源单元用于接收所述触发脉冲，并通过电源控制器将磁铁电源输出的电流值切换至所述电流列表中的下一个电流值。


2.如权利要求1所述的束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，其特征在于，所述脉冲控制单元与所述多个磁铁电源之间为点对点连接，通过触发脉冲对每个磁铁电源单独触发。


3.如权利要求1或2所述的束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，其特征在于，所述脉冲控制单元接收到的触发命令为网络信号或脉冲信号。


4.如权利要求1所述的束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，其特征在于，所述束流输运线控制单元在发送电流列表之前，通过网络通信的方式设置磁铁电源循环励磁的电流波形参数并执行循环励磁过程，以复位磁铁的励磁特性。


5.如权利要求1所述的束流输运线磁铁电源同步切换电流的装置，其特征在于，所述触发脉冲为光脉冲信号或电脉冲信号。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文杰，秦斌，李冬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42