盧軍祥

（1.天水電氣傳動(dòng)研究所集團(tuán)有限公司，甘肅 天水 741020；2.大型電氣傳動(dòng)系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 天水 741020）

近年來，科研用大型加速器蓬勃發(fā)展，加速器需要大量高精度、高可靠性、大容量電源，此類電源輸出電流從幾十安培至幾千安培不定，輸出電壓從1伏特至幾千伏特不定，需要量身定做，加速器電源的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了特種電源的智能化和自動(dòng)化。利用FPGA作為核心控制器件設(shè)計(jì)的數(shù)字調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)了電源PID閉環(huán)控制、PWM脈寬調(diào)節(jié)、電源參數(shù)設(shè)置、開關(guān)機(jī)、通訊等功能；利用可編程邏輯控制器PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)粒子加速器電源內(nèi)部的邏輯控制及連鎖保護(hù)功能；利用觸摸屏、計(jì)算機(jī)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了粒子加速器電源的人機(jī)交互功能，數(shù)字調(diào)節(jié)器與PLC之間通過自由口協(xié)議進(jìn)行通訊，觸摸屏與PLC之間通過MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，三者共同實(shí)現(xiàn)了粒子加速器電源的閉環(huán)調(diào)節(jié)、邏輯控制及連鎖保護(hù)、人機(jī)交互功能。

1 主拓?fù)浠芈吩O(shè)計(jì)

粒子加速器電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)眾多，現(xiàn)以H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例設(shè)計(jì)一種粒子加速器電源。

1.1 電源技術(shù)指標(biāo)

表1 電源技術(shù)指標(biāo)

1.2 主拓?fù)浠芈?/h3>

如圖1所示系統(tǒng)由1組6脈動(dòng)二極管整流與1組H橋斬波電路組成：380V三相交流進(jìn)線后接主斷路器Q11，主斷路器前后級(jí)并接由接觸器KM1與軟啟電阻R1－R3構(gòu)成的軟啟回路，主斷路器后級(jí)接EMI進(jìn)線濾波器U11，濾波器可減小電源對(duì)電網(wǎng)的污染，進(jìn)線濾波器后級(jí)接82kVA 380V／86V水冷變壓器T11，通過變壓器將380V電壓降為86V，變壓器后級(jí)接6脈動(dòng)二極管整流單元A1，通過整流單元A1整流后，將86V交流電變?yōu)?16V脈動(dòng)直流電，此脈動(dòng)直流電經(jīng)過整流電抗器（工頻電感）L1與電容C1所構(gòu)成的LC濾波電路（低通濾波器）后，變?yōu)槠交绷麟?，以供后?jí)降壓斬波電路使用，A2為H橋變換器，其由電容C1、疊層母排、IGBT、RCD吸收電路等構(gòu)成，A2中電容C1起到了儲(chǔ)能與濾波的作用，濾波后的直流電就存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電容C1中，再經(jīng)過疊層母排的設(shè)計(jì)方法，建立了A2中的疊母電壓，IGBT開關(guān)頻率為10kHz，采用移相倍頻控制，H橋電路通過輸出的PWM脈沖進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過控制IGBT器件的開通占空比，輸出方波電壓，再經(jīng)過高頻電抗器（高頻電感）L2與濾波電容C2構(gòu)成的濾波電路輸出給負(fù)載LOAD使用，C3、C4與二極管V1構(gòu)成共模吸收電路。

圖1 電源主拓?fù)浠芈?/p>

2 輔助供電回路

通過取三相交流進(jìn)線U、V、W任意一相作為火線與N線構(gòu)成220V供電，220V交流電通過微型斷路器控制合分，后級(jí)接EMI單項(xiàng)濾波器，對(duì)220V交流電起到了濾波以及防止電網(wǎng)污染的作用，將220V電依據(jù)不同用途分為幾路分支，各路分支加裝熔斷器進(jìn)行保護(hù)，各分支分別接24V電源、線性5V電源、±15V電源、15V電源等，其中24V電源為PLC、水流繼電器、溫度傳感器、繼電器、觸摸屏等器件提供電能；線性5V電源為數(shù)字控制器提供電能；±15V電源為輸出電流傳感器MACC（輸出電流閉環(huán)傳感器）提供電能；15V電源為MACC檢測(cè)板、疊母電壓檢測(cè)板、輸出電壓檢測(cè)板提供電能。

3 數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

粒子加速器電源以FPGA作為核心控制器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能、產(chǎn)生高精度PWM脈寬調(diào)制信號(hào)、實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的基本操作和邏輯保護(hù)功能、提供對(duì)電源進(jìn)行本地調(diào)試和遠(yuǎn)地控制的接口。

3.1 數(shù)字調(diào)節(jié)器基于硬件的設(shè)計(jì)

（1）采用VHDL或virilog HDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了數(shù)字調(diào)節(jié)器PID控制器、PWM發(fā)生器、AD采樣驅(qū)動(dòng)、DA輸出驅(qū)動(dòng)、電流環(huán)、電壓環(huán)等控制環(huán)路，設(shè)計(jì)了用戶自定義邏輯元件并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

（2）用SOPC Builder系統(tǒng)軟件選取NiosII嵌入式CPU、存儲(chǔ)器以及外圍器件，并加入用戶自定義邏輯元件IP核。

（3）使用QuartusII軟件對(duì)SOPC Builder生成的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行布局布線，對(duì)各種I／O管腳進(jìn)行分配，生成FPGA的配置文件。

（4）使用Altera下載電纜，通過JTAG端口將QuartusII生成的配置文件下載至數(shù)字調(diào)節(jié)器中。

（5）下載完硬件配置文件后，對(duì)硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。

3.2 數(shù)字調(diào)節(jié)器基于軟件的設(shè)計(jì)

（1）在用SOPC Builder系統(tǒng)軟件進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)完成且能夠下載硬件配置文件成功后，通過C／C＋＋語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)器的本遠(yuǎn)控Modbus通訊程序設(shè)計(jì)。

（2）在NiosII中建立IDE軟件工程，IDE根據(jù)SOPC Builder對(duì)系統(tǒng)的硬件配置自動(dòng)生成定制的硬件抽象層HAL系統(tǒng)庫(kù)，為軟件程序和底層硬件的通訊提供接口驅(qū)動(dòng)程序。定制的SOPC Builder元件IP核，NiosII IDE提供標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)和軟件子程序，在軟件設(shè)計(jì)中可以直接采用。用戶自定義邏輯元件，在基于硬件的VHDL程序完成Avalon總線接口設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)Avalon數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)讀寫程序，供NiosII軟件調(diào)用。

（3）完成FLASH控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電源相關(guān)參數(shù)的配置。

（3）使用NiosIIIDE對(duì)軟件工程進(jìn)行編譯和調(diào)試。

（4）將硬件配置文件下載到數(shù)字調(diào)節(jié)器的FPGA中，將軟件下載到該硬件平臺(tái)上運(yùn)行。

3.3 數(shù)字調(diào)節(jié)器的計(jì)算機(jī)上位機(jī)設(shè)計(jì)

通過labview軟件，設(shè)計(jì)了數(shù)字調(diào)節(jié)器的調(diào)試上位機(jī)。

4 邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)：

粒子加速器電源邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)，包括觸摸屏（或計(jì)算機(jī)上位機(jī)）、可編程控制器PLC、模擬量模塊、通訊轉(zhuǎn)換器、數(shù)字調(diào)節(jié)器、與可編程控制器PLC相連接的開關(guān)器件和故障檢測(cè)單元、與模擬量模塊相連接的模擬量檢測(cè)單元，觸摸屏與可編程控制器PLC通過modbus協(xié)議進(jìn)行通訊，可編程控制器PLC與數(shù)字調(diào)節(jié)器通過自由口協(xié)議進(jìn)行通訊，粒子加速器電源邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)粒子加速器電源數(shù)字化，提高了人機(jī)交互性。

4.1 邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)的硬件組成

如圖2所示為粒子加速器電源邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)的硬件組成，其各部分組成及功能如下：

圖2 邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)的硬件組成

觸摸屏：運(yùn)用DGUS觸摸屏通過匯編語(yǔ)言編程與Photoshop相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要功能有：電源開關(guān)機(jī)操作、電源本遠(yuǎn)控操作、電源運(yùn)行狀態(tài)（包括本控狀態(tài)、運(yùn)控狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)）顯示、交流進(jìn)線電壓顯示、輸出電壓顯示、疊母電壓顯示、輸出電流顯示、電源電流設(shè)置、電源各故障顯示等功能。

可編程控制器PLC：運(yùn)用S7－200SMART PLC實(shí)現(xiàn)與觸摸屏、數(shù)字調(diào)節(jié)器的通訊，并實(shí)現(xiàn)電源內(nèi)部的邏輯控制及連鎖保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)模擬量值的處理并傳送到觸摸屏以顯示。

通訊轉(zhuǎn)換器：RS485／RS232通訊轉(zhuǎn)化器用于可編程控制器PLC與數(shù)字調(diào)節(jié)器通訊時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

模擬量模塊：與外部模擬量檢測(cè)單元進(jìn)行連接，將相應(yīng)的模擬量值傳送到可編程控制器PLC，可編程控制器PLC將處理后的模擬量值傳送到觸摸屏顯示并傳送到數(shù)字調(diào)節(jié)器。

故障檢測(cè)單元包括：用于變壓器過溫故障檢測(cè)的溫度傳感器、用于整流器過溫故障檢測(cè)的溫度傳感器、用于電抗器過溫故障檢測(cè)的溫度傳感器、用于逆變器過溫故障檢測(cè)的溫度傳感器、用于電源缺水故障檢測(cè)的水流傳感器、用于快熔故障檢測(cè)的快速熔斷器、綜合了IGBT故障檢測(cè)功能的IGBT驅(qū)動(dòng)板、用于負(fù)載故障檢測(cè)的負(fù)載故障傳感器。

模擬量檢測(cè)單元包括，用于采集輸出電流參數(shù)的MACC、用于采集交流進(jìn)線電壓值的三相電壓變送器、用于采集支路電流的電流傳感器與支路電流檢測(cè)板、用于采集輸出電壓的電壓傳感器與輸出電壓檢測(cè)板。

開關(guān)器件包括用于電源啟動(dòng)與停機(jī)的合分閘繼電器、合分閘斷路器；用于電源軟啟動(dòng)的軟啟繼電器、軟啟斷路器、軟啟電阻；用于電源緊急停機(jī)的緊停按鈕；用于電源放電的放電繼電器、放電斷路器、放電電阻。

狀態(tài)提示單元包括用于電源運(yùn)行與停止?fàn)顟B(tài)提示的指示燈和用于電源故障狀態(tài)提示的聲光報(bào)警器。

功率模塊與數(shù)字調(diào)節(jié)器通過驅(qū)動(dòng)板相連接，由儲(chǔ)能電容、疊形母排、IGBT水冷板、IGBT、IGBT驅(qū)動(dòng)板構(gòu)成。

4.2 邏輯保護(hù)及人機(jī)交互系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

4.2.1 人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖3所示為觸摸屏主界面設(shè)計(jì)，圖4為觸摸屏程序的執(zhí)行流程圖。

圖3 觸摸屏主界面

圖4 觸摸屏程序執(zhí)行流程

觸摸屏程序設(shè)計(jì)思路如下：

（1）判斷電流是否為0：①回讀電流幅值設(shè)置值；②如果電流為0，則使得R204標(biāo)志寄存器為0；③如果電流不為0，則使得R204標(biāo)志寄存器為1。

（2）判斷主回路狀態(tài)：①回讀主回路狀態(tài)；②若主回路狀態(tài)接通，則使得R245標(biāo)志寄存器值為2；③若主回路狀態(tài)斷開，則使得R245標(biāo)志寄存器值為1。

（3）判斷一二級(jí)故障：①回讀一級(jí)，二級(jí)故障信息；②有一級(jí)故障，則使得R220標(biāo)志寄存器值為1，無一級(jí)故障，則使得R220標(biāo)志寄存器值為0；③有二級(jí)故障，則使得R190標(biāo)志寄存器值為1，無二級(jí)故障，則使得R190標(biāo)志寄存器值為0。

（4）發(fā)送本控模式至PLC：當(dāng)觸摸屏在首頁(yè)中首次按動(dòng)進(jìn)入按鈕后，默認(rèn)首次進(jìn)入本控模式界面1中。進(jìn)入界面1后，觸摸屏循環(huán)發(fā)送本控模式信號(hào)至PLC，PLC通過線圈輸出高電平到數(shù)字調(diào)節(jié)器。

（5）發(fā)送遠(yuǎn)控模式至PLC：當(dāng)觸摸屏在界面1中按下本／遠(yuǎn)控按鍵后，觸摸屏切換至界面3中。

進(jìn)入界面3后，觸摸屏循環(huán)發(fā)送遠(yuǎn)控模式信號(hào)至PLC，PLC通過線圈輸出低電平至數(shù)字調(diào)節(jié)器。

（6）首頁(yè)進(jìn)入按鈕設(shè)計(jì)：①本控按鈕按下，使得0X1090寄存器中的值為0，遠(yuǎn)控按鈕按下，使得0X1090寄存器中的值為1；②首頁(yè)進(jìn)入按鈕依據(jù)0X1090中的值得不同進(jìn)入不同的界面，當(dāng)0X1090中的值為0時(shí)，按下進(jìn)入按鈕進(jìn)入界面1，即進(jìn)入本控主界面；當(dāng)0X1090中的值為1時(shí)，按下進(jìn)入按鈕進(jìn)入界面3，即遠(yuǎn)控主界面。

（7）運(yùn)行停止顯示設(shè)計(jì)：①主回路斷開，剪切界面2中停止圖標(biāo)；②主回路接通，剪切界面1中運(yùn)行圖標(biāo)。

（8）遠(yuǎn)控模式下開關(guān)機(jī)按鈕顯示設(shè)計(jì)：①主回路接通，剪切界面4中關(guān)機(jī)鎖圖標(biāo)；②主回路斷開，剪切界面3中開機(jī)鎖圖標(biāo)。

（9）遠(yuǎn)控按鍵設(shè)計(jì)：①剪切界面1，即本控界面中遠(yuǎn)控圖標(biāo)；②當(dāng)主回路斷開時(shí)，按下本／遠(yuǎn)控按鍵，跳轉(zhuǎn)到界面3，即遠(yuǎn)控界面，使得0X1090寄存器值為1，表示進(jìn)入了遠(yuǎn)控模式，此值用作了首頁(yè)進(jìn)入按鈕的跳轉(zhuǎn)判斷依據(jù)；③當(dāng)主回路接通時(shí)，剪切界面4中遠(yuǎn)控鎖圖標(biāo)，按下圖標(biāo)，界面不發(fā)生跳轉(zhuǎn)。

（10）本控按鍵設(shè)計(jì)：①剪切界面3，即遠(yuǎn)控界面中遠(yuǎn)控圖標(biāo)；②當(dāng)主回路斷開時(shí)，按下本／遠(yuǎn)控按鍵，跳轉(zhuǎn)到界面1，即本控界面，使得0X1090寄存器值為0，表示進(jìn)入了本控模式，此值用作了首頁(yè)進(jìn)入按鈕的跳轉(zhuǎn)判斷依據(jù)；③當(dāng)主回路接通時(shí)，剪切界面7中本控鎖圖標(biāo)，按下圖標(biāo)，界面不發(fā)生跳轉(zhuǎn)。

（11）復(fù)位按鍵設(shè)計(jì)：①主回路接通，剪切界面3中復(fù)位鎖圖標(biāo)，按下復(fù)位按鈕，不發(fā)送復(fù)位命令；②主回路斷開，剪切界面1中復(fù)位圖標(biāo)，按下按鈕，發(fā)送復(fù)位命令至PLC，PLC復(fù)位各故障，PLC發(fā)送復(fù)位信號(hào)至數(shù)字調(diào)節(jié)器。

（12）自動(dòng)關(guān)機(jī)降電流為0設(shè)計(jì)：①有一級(jí)故障時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)降電流為0，發(fā)送關(guān)機(jī)命令至PLC，發(fā)送電流為0命令至PLC，PLC發(fā)送關(guān)機(jī)命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器，PLC發(fā)送電流為0命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器；②有二級(jí)故障時(shí)自動(dòng)降電流為0，發(fā)送電流為0命令至PLC，PLC發(fā)送電流為0命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器。

（13）模擬量設(shè)計(jì)：①輸出電流處理：觸摸屏發(fā)送回讀電流回采值命令至PLC；PLC發(fā)送回讀電流回采值命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器；數(shù)字調(diào)節(jié)器發(fā)送電流回采值至PLC；PLC發(fā)送電流回采值至觸摸屏；觸摸屏顯示。②其他模擬量，如輸出電壓、母線電壓、交流進(jìn)線電壓等：觸摸屏發(fā)送回讀命令至PLC；PLC模擬量模塊采集；PLC發(fā)送模擬量值至觸摸屏；觸摸屏顯示。

電流給定設(shè)計(jì)：按下電流給定輸入框時(shí)彈出鍵盤，可輸入電流給定值，在鍵盤上有電流給定幅值限定功能，超過額定電流110%的部分，鍵盤將不予響應(yīng)，電流給定值將不會(huì)傳遞到電流給定寄存器，也就不會(huì)發(fā)送到PLC與數(shù)字調(diào)節(jié)器，鍵盤上有電流額定值輸入提示。電流給定框的另外一個(gè)作用是，當(dāng)有電流給定后，電流值發(fā)送到PLC，PLC再發(fā)送到數(shù)字調(diào)節(jié)器，從數(shù)字調(diào)節(jié)器中回讀了電流幅值的設(shè)置值，傳遞到PLC，再通過PLC傳遞到觸摸屏，在觸摸屏電流給定框中顯示了出來。由此就可以判斷電流的給定是否正確傳遞到數(shù)字調(diào)節(jié)器。

4.2.2 邏輯保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）PLC總通訊流程如圖5所示。

圖5 PLC通訊總流程

（2）PLC作為從站與觸摸屏進(jìn)行通訊流程，如圖6所示。

圖6 PLC與觸摸屏通訊流程

4.2.3 邏輯保護(hù)原理

啟動(dòng)與停機(jī)原理，其啟動(dòng)原理為：按下觸摸屏1界面上開機(jī)按鈕，觸摸屏1通過通訊發(fā)送開機(jī)命令至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC通過通訊器轉(zhuǎn)換器發(fā)送開機(jī)命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器，數(shù)字調(diào)節(jié)器發(fā)送開機(jī)信號(hào)至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC再控制開關(guān)器件中的軟啟繼電器，軟啟繼電器連接軟啟斷路器，軟啟斷路器連接軟啟電阻先實(shí)現(xiàn)電源的軟啟動(dòng)，軟啟動(dòng)完成后，可編程控制器PLC再控制合分閘繼電器，合分閘繼電器連接合分閘斷路器，實(shí)現(xiàn)了粒子加速器電源的啟動(dòng)過程；其停機(jī)原理為：按下觸摸屏界面關(guān)機(jī)按鈕，觸摸屏發(fā)送關(guān)機(jī)命令至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC通過通訊轉(zhuǎn)換器發(fā)送關(guān)機(jī)命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器，數(shù)字調(diào)節(jié)器發(fā)送關(guān)機(jī)信號(hào)至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC再控制開關(guān)器件中的合分閘繼電器，合分閘繼電器控制合分閘斷路器進(jìn)行粒子加速器電源的分閘操作，電源分閘后，可編程控制器PLC控制開關(guān)器件中的放電繼電器，實(shí)現(xiàn)粒子加速器電源的放電過程，停機(jī)過程完成；另外，開關(guān)器件中的緊停按鈕也能迅速實(shí)現(xiàn)電源的關(guān)機(jī)操作。

電源控制模式選擇原理，其原理為：按下觸摸屏界面本／遠(yuǎn)控按鈕，觸摸屏通過通訊發(fā)送本控模式／遠(yuǎn)控模式選擇命令至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC再通過通訊轉(zhuǎn)換器發(fā)送本控模式／遠(yuǎn)控模式選擇命令至數(shù)字調(diào)節(jié)器，對(duì)電源的控制模式進(jìn)行處理。

電流給定：在觸摸屏輸入電流給定值，觸摸屏通過通訊發(fā)送電流給定值至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC再通過通訊轉(zhuǎn)換器發(fā)送電流給定值至數(shù)字調(diào)節(jié)器，數(shù)字調(diào)節(jié)器依據(jù)觸摸屏的電流給定值控制功率模塊輸出與電流給定值相對(duì)應(yīng)的輸出電流值。

模擬量監(jiān)控：模擬量檢測(cè)單元中的MACC采集電源輸出電流值送可編程控制器PLC、三相電壓變送器采集交流進(jìn)線電壓送模擬量模塊，電流傳感器采集支路電流值送模擬量模塊、輸出電壓檢測(cè)板采集輸出電壓值送模擬量模塊，模擬量模塊將以上各模擬量值送可編程控制器PLC，可編程控制器PLC處理以上模擬量值后送觸摸屏顯示，模擬量檢測(cè)單元中的MACC采集的電源輸出電流值同時(shí)送往數(shù)字調(diào)節(jié)器，數(shù)字調(diào)節(jié)器依據(jù)輸出電流值與電流給定值，形成閉環(huán)控制方式，使得電源輸出與電流給定值相對(duì)應(yīng)的輸出電流值。

故障狀態(tài)監(jiān)控：故障檢測(cè)單元中的變壓器過溫檢測(cè)溫度傳感器將變壓器過溫信號(hào)、整流器過溫檢測(cè)溫度傳感器將整流器過溫信號(hào)、逆變器過溫檢測(cè)溫度傳感器將逆變器過溫信號(hào)、電抗器過溫檢測(cè)溫度傳感器將電抗器過溫信號(hào)、水流傳感器將電源缺水信號(hào)、快速熔斷器將快熔故障信號(hào)、IGBT驅(qū)動(dòng)板將IGBT故障信號(hào)、負(fù)載故障檢測(cè)傳感器將負(fù)載故障信號(hào)均傳送至PLC，模擬量檢測(cè)單元檢測(cè)模擬量送模擬量模塊，將采集的模擬量送可編程控制器PLC，可編程控制器PLC依據(jù)模擬量值中的輸出電流值判斷輸出過流故障、通過進(jìn)線電壓的值判斷輸入過壓故障、輸入欠壓故障和三項(xiàng)電缺相故障、依據(jù)輸出過壓的值判斷輸出過壓故障、依據(jù)支路電流的值判斷支路過流故障，可編程控制器PLC將以上各故障信息傳送至觸摸屏，觸摸屏顯示以上各故障，可編程控制器PLC將以上各故障信息綜合為一個(gè)總故障信號(hào)傳送至數(shù)字調(diào)節(jié)器，同時(shí)，可編程控制器PLC控制開關(guān)器件中的合分閘繼電器、合分閘斷路器進(jìn)行電源分閘關(guān)機(jī)過程，且觸摸屏與可編程控制器PLC、數(shù)字調(diào)節(jié)器自動(dòng)降電流給定值為0，實(shí)現(xiàn)了電源的連鎖保護(hù)，確保了電源的安全。當(dāng)以上故障消除后，通過觸摸屏復(fù)位按鈕進(jìn)行故障復(fù)位處理。

電源狀態(tài)監(jiān)控原理：當(dāng)電源開機(jī)后，開關(guān)器件中的合分閘斷路器返回主回路合信號(hào)傳送至PLC，可編程控制器PLC將此信息傳送至觸摸屏，觸摸屏顯示電源運(yùn)行狀態(tài)信息并且狀態(tài)提示單元中的綠色指示燈亮；當(dāng)電源關(guān)機(jī)后，開關(guān)器件中的合分閘斷路器返回主回路分信號(hào)送至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC將此信息送至觸摸屏，觸摸1顯示電源停止?fàn)顟B(tài)信息并且狀態(tài)提示單元中的綠色指示燈滅；當(dāng)電源有故障時(shí)，可編程控制器PLC2將故障信息送至觸摸屏，觸摸屏顯示提示信息“有故障”，并且狀態(tài)提示單元中的聲光報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警；當(dāng)電源無故障時(shí)，可編程控制器PLC將無故障信息送至觸摸屏，觸摸屏顯示提示信息“電源正常”，并且狀態(tài)提示單元中的聲光報(bào)警器不進(jìn)行聲光報(bào)警；當(dāng)主回路合時(shí)，觸摸屏顯示關(guān)機(jī)按鈕，當(dāng)主回路分時(shí)，觸摸屏顯示開機(jī)按鈕，當(dāng)主回路合時(shí)，禁止復(fù)位操作。當(dāng)有故障或電流給定不為0時(shí)，禁止開機(jī)操作。

5 結(jié)論

綜上，本文從粒子加速器電源主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、輔助供電回路、數(shù)字調(diào)節(jié)器、邏輯保護(hù)及人機(jī)交互等方面介紹了粒子加速器電源的數(shù)字調(diào)節(jié)及邏輯保護(hù)控制方式，此種數(shù)字調(diào)節(jié)及邏輯保護(hù)控制方式已經(jīng)在大多數(shù)粒子加速器電源中得到了應(yīng)用并通過了實(shí)際檢驗(yàn)，其運(yùn)行效果良好，可使粒子加速器電源運(yùn)行可靠、高效，保證了電源的穩(wěn)定性與安全性，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。