一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统及方法，其特征在于，包括下位机和上位机，其中，下位机包括若干支路和一个主控制器，每一支路均包括若干功率模块和子控制器；所有功率模块构成多模块电源，功率模块用于将电源电压转换为负载所需的电流或电压，与负载一起产生加速器所需的各种磁场和电场；子控制器用于对对应功率模块进行继电保护，以及获取对应功率模块的模拟量数据和状态量数据；主控制器用于根据各子控制器发送的模拟量数据和状态量数据，对各子控制器进行协调控制；上位机用于设定电源模式，并按照设定的电源模式，对主控制器和各所述支路进行数据监测与调试，本发明专利技术可以广泛应用于加速器电源领域中。域中。域中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及加速器电源领域，特别是关于一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统及方法。

技术介绍

[0002]粒子加速器由离子源设备产生带电离子、磁铁装置偏转离子束团、高频腔体加速离子束团，最终得到一定能量的离子束团或带电单粒子，用于高能物理、化学、材料、生物医学、航空航天科学等方面的研究。电源是控制和变换电能的装置，当它的负载是磁铁设备时，电源为负载提供所需的电流，供负载产生束流所需的磁场；当它的负载是静电偏转板等加速设备时，电源为负载提供所需的电压，供负载产生束流所需的电场。随着加速器领域的长足发展，加速器装置对励磁电源提出了更高的要求。为了应对大电流、高电压和大功率的要求，励磁电源采用多功率模块串并联结构，使用分布式主从结构的数字控制器对其进行控制，该种多模块电源，功率模块多，结构复杂，控制命令和监测数据量庞大，现场调试繁琐，因此研发一种数字化调试和实时监测系统非常必要。
[0003]现有技术公开了一种加速器数字电源调试系统，其着重讨论了上位机软件系统的结构设计，并对上位机和下位机工作流程以及专门定制的数据通信协议进行了介绍。该调试系统通过以太网与电源的数字控制器通信，可以全方位操作、监控不同硬件拓扑类型的数字电源。
[0004]对于多模块电源，调试功能的复杂性、监测数据量成倍增加，监测数据的实时性要求非常高。然而，上述提及的调试系统只能用于单台单模块电源的调试，不适用于多模块电源，同时电流电压状态数据监测在秒量级，实时性不高。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统及方法，能够满足监测数据量的需求且实时性高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一方面，提供一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，包括下位机和上位机，其中，所述下位机包括若干支路和一个主控制器，每一所述支路均包括若干功率模块和子控制器；
[0007]所有所述功率模块构成多模块电源，所述功率模块用于将电源电压转换为负载所需的电流或电压，与负载一起产生加速器所需的各种磁场和电场；
[0008]所述子控制器用于对对应所述功率模块进行继电保护，以及获取对应所述功率模块的模拟量数据和状态量数据；
[0009]所述主控制器用于根据各所述子控制器发送的模拟量数据和状态量数据，对各所述子控制器进行协调控制；
[0010]所述上位机用于设定电源模式，并按照设定的电源模式，对所述主控制器和各所述支路进行数据监测与调试。
[0011]进一步地，所有所述支路的子控制器通过SFP串联连接后连接所述主控制器，所述主控制器通过若干UDP调试接口分别连接所述上位机。
[0012]进一步地，所述模拟量数据包括总电流、母线电压和功率模块温度，所述状态量数据包括功率模块的开关机状态和故障位。
[0013]进一步地，所述上位机内设置有第一控制窗口，所述第一控制窗口内设置有：
[0014]结构配置模块，用于设置结构配置参数、主控制器参数和子控制器参数；
[0015]电源参数模块，用于设置电源参数和脉冲输出次数；
[0016]电源模式设定模块，用于设定电源的模式，包括直流模式和脉冲模式；
[0017]数据给定模块，用于向所述主控制器发送给定的电流值用于调节电源直流输出，以及按照设置的电流和时间，生成脉冲波形并以多电流值数据包的形式发送至所述主控制器用于调节电源脉冲输出；
[0018]脉冲启停模块，用于启动测试波形，以使所述主控制器通过所述子控制器控制对应所述功率模块输出测试波形；
[0019]电源开机关机复位模块，用于控制电源开机、关机或复位；
[0020]回读模块，用于查询和保存可回读数据，设置调试数据种类，以及发送调试数据读取命令至所述主控制器；
[0021]温度数据监测显示模块，用于实时监测、存储和显示所述主控制器的总电流和所述从控制器的支路电流。
[0022]进一步地，所述上位机内设置有第二控制窗口，所述第二控制窗口内设置有：
[0023]主控制器状态监测显示模块，用于实时监测和显示所述主控制器的状态；
[0024]电源状态监测显示模块，用于实时监测和显示每一电源的状态。
[0025]进一步地，所述上位机内设置有第三控制窗口，所述第三控制窗口内设置有：
[0026]总电流波形监测绘制模块，用于实时监测所述主控制器的总电流，并绘制对应的波形图；
[0027]支路电流波形监测绘制模块，用于实时监测各所述支路的电流，并绘制对应的波形图。
[0028]进一步地，所述上位机内设置有第四控制窗口，所述第四控制窗口内设置有：
[0029]电源母线电压监测绘制模块，用于实时监测各电源的母线电压，并绘制对应的波形图。
[0030]另一方面，提供一种基于用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统的方法，包括：
[0031]上位机根据多模块电源的实际结构，设置结构配置参数、主控制器参数和子控制器参数，主控制器根据设置的结构配置参数初始化，并将设置的子控制器参数发送至对应的各子控制器；
[0032]上位机设置电源为直流模式，实现直流给定，并发送数据查询命令至主控制器，主控制器通过各子控制器获取对应功率模块的模拟量数据和状态量数据并返回至上位机，上位机进行存储及显示；
[0033]上位机设置电源为脉冲模式，实现脉冲给定，并发送数据查询命令至主控制器，主控制器通过各子控制器获取对应功率模块的模拟量数据和状态量数据并返回至上位机进
行存储及显示，上位机还发送调试数据命令至主控制器，主控制器返回存储的调试数据至上位机进行存储。
[0034]进一步地，所述上位机设置电源为直流模式，实现直流给定，并发送数据查询命令至主控制器，主控制器通过各子控制器获取对应功率模块的模拟量数据和状态量数据并返回至上位机，上位机进行存储及显示，包括：
[0035]上位机发送开机命令至主控制器，主控制器依次将开机命令发送至各支路的各子控制器，各子控制器控制对应的功率模块开机；
[0036]上位机设置电源为直流模式，并发送电流给定命令至主控制器；
[0037]主控制器和子控制器进行调节运算，控制各功率模块输出电流；
[0038]各子控制器获取对应功率模块的模拟量数据和状态量数据并发送至主控制器，主控制器采集总电流并存储所有数据；
[0039]上位机发送数据查询命令至主控制器返回数据；
[0040]上位机根据主控制器的返回数据进行显示。
[0041]进一步地，所述上位机设置电源为脉冲模式，实现脉冲给定，并发送数据查询命令至主控制器，主控制器通过各子控制器获取对应功率模块的模拟量数据和状态量数据并返回至上位机进行存储及显示，上位机还发送调试数据命令至主控制器，主控制器返回存储的调试数据至上位机进行存储，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，包括下位机和上位机，其中，所述下位机包括若干支路和一个主控制器，每一所述支路均包括若干功率模块和子控制器；所有所述功率模块构成多模块电源，所述功率模块用于将电源电压转换为负载所需的电流或电压，与负载一起产生加速器所需的各种磁场和电场；所述子控制器用于对对应所述功率模块进行继电保护，以及获取对应所述功率模块的模拟量数据和状态量数据；所述主控制器用于根据各所述子控制器发送的模拟量数据和状态量数据，对各所述子控制器进行协调控制；所述上位机用于设定电源模式，并按照设定的电源模式，对所述主控制器和各所述支路进行数据监测与调试。2.如权利要求1所述的一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，所有所述支路的子控制器通过SFP串联连接后连接所述主控制器，所述主控制器通过若干UDP调试接口分别连接所述上位机。3.如权利要求1所述的一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，所述模拟量数据包括总电流、母线电压和功率模块温度，所述状态量数据包括功率模块的开关机状态和故障位。4.如权利要求1所述的一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，所述上位机内设置有第一控制窗口，所述第一控制窗口内设置有：结构配置模块，用于设置结构配置参数、主控制器参数和子控制器参数；电源参数模块，用于设置电源参数和脉冲输出次数；电源模式设定模块，用于设定电源的模式，包括直流模式和脉冲模式；数据给定模块，用于向所述主控制器发送给定的电流值用于调节电源直流输出，以及按照设置的电流和时间，生成脉冲波形并以多电流值数据包的形式发送至所述主控制器用于调节电源脉冲输出；脉冲启停模块，用于启动测试波形，以使所述主控制器通过所述子控制器控制对应所述功率模块输出测试波形；电源开机关机复位模块，用于控制电源开机、关机或复位；回读模块，用于查询和保存可回读数据，设置调试数据种类，以及发送调试数据读取命令至所述主控制器；温度数据监测显示模块，用于实时监测、存储和显示所述主控制器的总电流和所述从控制器的支路电流。5.如权利要求4所述的一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，所述上位机内设置有第二控制窗口，所述第二控制窗口内设置有：主控制器状态监测显示模块，用于实时监测和显示所述主控制器的状态；电源状态监测显示模块，用于实时监测和显示每一电源的状态。6.如权利要求5所述的一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，所述上位机内设置有第三控制窗口，所述第三控制窗口内设置有：总电流波形监测绘制模块，用于实时监测所述主控制器的总电流，并绘制对应的波形
图；支路电流波形监测绘制模块，用于实时监测各所述支路的电流，并绘制对应的波形图。7.如权利要求6所述的一种用于加速器多模块电源的调试与实时监测系统，其特征在于，所述上位机内设置有第四控制窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华剑，谭玉莲，张帅，李雨航，李源，黄玉珍，王晓俊，朱芳芳，吴凤军，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：