[发明专利]数字脉冲电源同步定时触发系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于实现多台数字脉冲电源远程同步定时触发控制的一种数字脉冲电源同步定时触发系统。

背景技术

同步系统又称为同步触发系统，它产生一系列的时间基准脉冲，并将这些脉冲以无时间差别的方式同时传送给所有需要同步工作的电源，接收到同步信号的电源在同步脉冲的触发下按照设定的时序关系以设定的方式运行。

随着数字技术的发展，数字脉冲电源应用于离子加速器领域成为可能，在粒子加速器特别是同步加速器中，多台数字脉冲电源需要按照设定时间序列同步运行，或者不同的数字脉冲电源需要按照设定的时间间隔触发、以规定的模式同步运行。传统的传送单脉冲触发的系统无法满足此类多触发功能的要求。

文献“分布式中央定时触发系统在EAST超导托克马克中的应用”中公开了一种分布式中央定时触发系统，该系统主要特点在于以下4个方面：1：分布式中央定时触发系统提到的定时触发系统是基于单脉冲触发和触发延时的方式，触发的延时分布在前端FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）上。2：提到的是一种定时触发系统，其主要目的是用于定时延时。3：提到的定时触发系统中的微处理单元是8位单片机。4：提到的定时触发系统中的FPGA仅实现定时分频和单脉冲延时触发。该系统是一种单脉冲延时定时触发系统，主要实现对设备的定时控制功能，该系统功能主要通过单脉冲和FPGA触发延时的方式实现，微处理器为8位单片机、网络通讯为10M以太网、实时处理能力和灵活性较低，而且无法实现同一设备的多种触发或多种设备分组触发的功能，其定时延时功能分散在下位机的FPGA上，该系统专用于EAST超导托克马克的控制系统中。该技术无法实现对于同步定时触发系统的控制。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中定时触发系统存在的缺陷，提供了数字脉冲电源同步定时触发系统，其通过触发编码源服务器产生一系列以时间为基准的触发编码脉冲，并将这些触发编码通过光纤传输系统以无时间差别的方式同时传送给所有需要同步工作的数字电源，接收到同步触发信号的数字脉冲电源在同步触发编码的触发下使数字脉冲电源按照设定的时序关系以设定的方式运行，可以有效解决现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的数字脉冲电源同步定时触发系统，其特点是包括与控制计算机互联的以现场可编程门阵列FPGA为硬件的触发源服务器，触发源服务器与一级扇出器相连，一级扇出器分别与多路无时间差的二级扇出器对应相连，二级扇出器与数字脉冲电源模块相连。所述的一级扇出器和二级扇出器，它们之间是存在时间差的，这个时间差是它们之间的数据帧的接受和发送时间，这个时间可以在软件中补偿消除，多路二级扇出器输出之间时间的同步。数字脉冲电源同步编码接收匹配触发模块是由VHDL实现的电路，该电路可以设置并存储一段二进制32bit的编码，同时该电路还通过光纤接收器接收二级扇出器通过光纤发送器输出的32bit编码，当接收到的编码与存储的编码相同时该模块将通过发送触发信号启动数字电源输出电流。

所述的以现场可编程门阵列FPGA为硬件的触发源服务器内部结合32bitNios II处理器的可编程片上系统（System-on-a-Programmable-Chip，SOPC）和用硬件描述语言（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，VHDL）设计的触发控制模块实现。FPGA上的固核硬件电路由Quartus II 9.1(32-Bit)软件来实现，可编程片上系统的NIOSII处理器嵌入式软件编程由Nios II 9.1Software Build Tools for Eclipse来实现。

该系统能灵活自定义0-32bit二进制触发编码，灵活组织触发编码的触发顺序，自定义延时时间，一次最多能产生255种触发编码序列，实现自定义序列的连续触发或单次触发，自定义序列间能产生0-1095216s的时间延迟，延迟误差小于0.5us。另外该远程同步触发系统还可接收数字脉冲电源的故障连锁保护信号，触发状态实时反馈，具有100Mbps以太网络数据通讯接口、UART接口和光纤串行编码发送接口。