一种加速器磁铁的电流供给装置及加速器系统

本发明涉及加速器扫描电源，尤其是涉及一种加速器磁铁的电流供给装置及加速器系统。

背景技术：

1、加速器是粒子物理研究、医疗辐照及工业检测领域的核心关键设备，其通过扫描磁铁调控粒子束流轨迹，实现束流的精准传输与扫描工作。对扫描磁铁的供电稳定性、同步性和可靠性直接决定加速器的运行精度与工作效率，优质的供电系统是保障加速器束流品质、维持设备长期稳定运行的核心前提，对加速器整体供电性能起着决定性作用。

2、传统的加速器扫描磁铁供电方案，普遍将远程通信、定时同步、实时电流保护、磁铁联锁等全部功能集成于单个扫描磁铁电源内部，而这种集成式结构导致电源本体结构复杂、外接接口繁多，设备调试与维护难度大。同时，各电源独立管控，缺乏集中主控协调机制，多台扫描磁铁电源协同工作同步性差、输出一致性低，无法满足加速器高精度快扫描供电需求，最终造成对加速器扫描磁铁的电流供给能力低下，严重制约加速器的工作性能与运行稳定性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供了一种加速器磁铁的电流供给装置及加速器系统，主要目的在于解决对加速器的扫描磁铁的电流供给能力较低的技术问题。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种加速器磁铁的电流供给装置，用于为加速器的多个扫描磁铁供电，所述加速器磁铁的电流供给装置包括顶层控制单元、中间层主控器以及多个底层扫描磁铁电源；

3、所述中间层主控器的上层交互端与所述顶层控制单元的交互端连接，所述中间层主控器的底层交互端与每个所述底层扫描磁铁电源的交互端连接，每个所述底层扫描磁铁电源的输出端与对应的一个扫描磁铁的电源端连接；

4、所述顶层控制单元用于经所述中间层主控器向每个所述底层扫描磁铁电源发送供电使能信号，以使每个所述底层扫描磁铁电源处于工作状态；

5、所述顶层控制单元还用于向所述中间层主控器发送电流参数信息，以使所述中间层主控器控制每个所述底层扫描磁铁电源向所述扫描磁铁输出与所述电流参数信息相匹配的供电电流；

6、所述中间层主控器还用于从每个所述底层扫描磁铁电源接收运行状态信息，并基于所述运行状态信息确定所述底层扫描磁铁电源是否出现状态异常，当存在状态异常的底层扫描磁铁电源时，向所述顶层控制单元发送束流联锁信号，以使所述顶层控制单元停止向每个所述底层扫描磁铁电源发送供电使能信号。

7、在一个可选的实施例中，所述电流参数信息包括电流设定值或电流波形信息；当所述中间层主控器从所述顶层控制单元接收到所述电流设定值时，控制每个所述底层扫描磁铁电源向对应的扫描磁铁发送所述电流设定值的恒定输出电流；当所述中间层主控器从所述顶层控制单元接收到所述电流波形信息时，控制每个所述底层扫描磁铁电源向对应的扫描磁铁发送与所述电流波形信息相匹配的时序波形供电电流。

8、在一个可选的实施例中，所述中间层主控器还用于：所述中间层主控器实时采集所述底层扫描磁铁电源输出的时序波形供电电流的采样电流值，基于所述采样电流值生成所述时序波形供电电流的时序电流波形；确定与所述时序波形供电电流对应的电流波形信息，并确定与所述电流波形信息对应的预设时序波形；将所述时序电流波形与所述预设时序波形进行对比，在所述时序电流波形与所述预设时序波形不一致时，确定所述底层扫描磁铁电源出现状态异常。

9、在一个可选的实施例中，所述中间层主控器还用于：所述中间层主控器在所述时序电流波形中确定出多个电流采样点，并确定所述时序电流波形在每个电流采样点处的波形瞬时值；在所述预设时序波形中确定出每个电流采样点各自对应的对照采样点，并确定所述预设时序波形在每个对照采样点处的对照瞬时值；针对每个电流采样点，将所述电流采样点的波形瞬时值与对应的对照采样点的对照瞬时值作差，得到每个电流采样点对应的电流偏差值；

10、将每个所述电流偏差值与预设的偏差阈值进行对比，当存在所述电流偏差值大于所述偏差阈值时，确定所述时序电流波形与所述预设时序波形不一致。

11、在一个可选的实施例中，每个所述扫描磁铁处分别设置有温度传感器，所述温度传感器用于采集所述扫描磁铁的温度值；所述中间层主控器还与每个所述温度传感器连接，以获取每个所述温度传感器所采集的温度值；所述中间层主控器还用于将每个所述扫描磁铁对应的温度值分别与预设的温度阈值进行对比，当任意一个所述温度值超过所述温度阈值时，向所述顶层控制单元发送束流联锁信号，并向每个所述底层扫描磁铁电源发送停机指令，以使每个所述底层扫描磁铁电源处于停止状态。

12、在一个可选的实施例中，所述中间层主控器还用于在接收到所述电流参数信息时，向每个所述底层扫描磁铁电源发送包含所述电流参数信息的电流输出指令；所述顶层控制单元用于经所述中间层主控器向每个所述底层扫描磁铁电源发送同步触发信号；所述底层扫描磁铁电源还用于在接收到所述电流输出指令后，进入待触发工作状态，并在处于待触发工作状态后，接收到所述同步触发信号时，向所述扫描磁铁输送与所述电流参数信息相匹配的供电电流。

13、在一个可选的实施例中，所述运行状态信息包括电源故障信息；所述底层扫描磁铁电源与外部电源连接，以从所述外部电源获取供电电能，并基于所述供电电能生成所述供电电流；所述底层扫描磁铁电源还用于监测所述供电电能的电压值以及电流值，在所述电压值出现过压现象或所述电流值出现过流现象时，向所述中间层主控器发送电源故障信息，以使所述中间层主控器向所述顶层控制单元发送束流联锁信号。

14、在一个可选的实施例中，所述中间层主控器还用于在接收到所述电源故障信息时，向每个所述底层扫描磁铁电源发送停机指令，以使每个所述底层扫描磁铁电源处于停止状态。

15、在一个可选的实施例中，所述中间层主控器通过光通信与所述顶层控制单元进行数据通信，所述中间层主控器通过以太网通信与每个所述底层扫描磁铁电源进行数据通信。

16、根据本发明的第二个方面，提供了一种加速器系统，所述加速器系统包括加速器以及如上述的加速器磁铁的电流供给装置；

17、所述加速器的每个扫描磁铁的电源端与分别与所述加速器磁铁的电流供给装置的对应的一个底层扫描磁铁电源的输出端连接，以获得供电电流。

18、本发明提供的一种加速器磁铁的电流供给装置及加速器系统，采用顶层控制单元、中间层主控器与多个底层扫描磁铁电源的分层架构，摒弃了传统电源功能高度集成在扫描磁铁电源处的设计模式。通过中间层主控器实现多台底层扫描磁铁电源的集中管控与统一协调，配合顶层控制单元的信号同步与参数下发功能，有效解决了传统电源独立管控、协同同步性差、输出一致性低的问题。同时，简化了单个底层电源的结构，降低设备调试和维护难度，大幅提升多电源协同供电精度与稳定性，有效提升了对加速器扫描磁铁的电流供给能力，保障了加速器的束流品质与运行稳定性。

19、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。