[发明专利]基于SFP+多模块加速器的励磁电源控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于SFP+多模块加速器的励磁电源控制系统及方法，包括：主控制器和若干从控制器支路；主控制器设置在控制机箱内；各从控制器支路上设置有多个相互串联的从控制器，各从控制器分别设置在各功率单元机柜中，并与功率单元机柜相连；主控制器通过光纤与各从控制器支路上的从控制器连接，构成主从控制结构；主控制器将上位机电脑发送的控制指令发送到各从控制器；各从控制器用于采集对应的功率单元机柜的温度、电流电压和继电保护状态数据；主控制器对采集数据进行处理后将相关指令发送到对应的从控制器，由从控制器将相关指令信息进行转换后发送到相应的功率单元机柜。本发明可以广泛应用于加速器电源控制领域。

技术领域

本发明涉及加速器电源领域，具体涉及一种基于高速SFP(Small Form-factorPluggable小体积可插拔千兆位电信号转换为光信号的接口器件)+多模块加速器的励磁电源控制系统及方法。

背景技术

现今国内外加速器装置数字电源控制系统常用的控制方式多为单芯片分布式控制方式，采取这种单芯片分布式控制方式控制整体结构单一、逻辑简单、程序开发灵活度较低。而常用的各种类型的励磁电源对控制器的运算能力要求不同，因此使用统一的控制器容易造成运算能力及成本的浪费。此外，由于缺少控制器板级同步时钟网络，各节点的同步数据不能精确给出，系统响应只能到毫秒级。所以，现有的数字电源控制系统对于同步加速器电源的同步性不能高精度控制，而外加专用授时系统又会大幅增加成本。

文献“离子治癌加速器数字电源调节系统及调节方法”中公开了一种单芯片分布式电源控制系统，其主要特点为：1.每一台电源控制器均使用了Altera Cyclone EP2C70FPGA，利用SOPC builder工具，搭建含有两个NiosII CPU的可编程片上系统；2.远程计算机从以太网芯片、通用异步接收/发送装置串行通信设备下传同步事例表；3.数字电源的输出电流或电压转换成数字量送入FPGA进行闭环调节。该系统对所有电源使用同一控制器硬件，ADC采集数据直接送到FPGA后单独进行运算。处理器的运算能力分配不合理，成本较高结构简单。使用网络下发同步事例，然后触发脉冲机制同步精度不高。此外所有数据均以电信号作为载体，在现场电磁环境较差时，稳定性也将受到影响。随着SFP+高速传输技术的发展，加速器电源控制器ADC采回大量数据由原来的板级传输到现在的板间远距离传输成为了可能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于SFP+多模块加速器的励磁电源控制系统及方法，该系统使用的为自主设计的多模块加速器励磁电源控制器，该电源控制器采用集中式控制策略，开发SFP+底层驱动程序及专用通讯协议，以5Gbps的传输速率连接主控制器和各从控制器，传输数字电源所需所有数据，如各从控制器送回的ADC采样数据、继电保护状态、温度数据、开关机、复位、自检等指令、初始化参数、各类自检指令、电流给定数据等。使用多模光纤为传输媒介，连接主控制器和各支路的从控制器，数据同步精度可达1us以内，最远距离可达300M。提供高速、远距离、可靠的技术解决方案。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种基于SFP+多模块加速器的励磁电源控制系统，包括控制机箱和多个功率单元机柜，各所述功率单元机柜包括IGBT驱动电路、PLC和传感器，还包括：设置在所述控制机箱内的主控制器、设置在各所述功率单元机柜中的从控制器、上位机电脑以及调试电脑；各所述从控制器分为若干组，每一组内的各所述从控制器相互串联构成从控制器支路，各所述从控制器支路均通过光纤与所述主控制器相连，构成主从控制结构；所述主控制器用于根据所述上位机电脑和调试电脑发送的控制和调试参数对自身及各所述从控制器进行配置；各所述从控制器用于采集与之相连的所述功率单元机柜的数据，并发送到所述主控制器；所述主控制器对各所述从控制器采集数据进行处理后将控制指令发送到相应的所述从控制器，由所述从控制器对控制指令进行处理后发送到相应的所述功率单元机柜。