CN117914101A - 电源控制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开关于一种电源控制方法、装置、系统及存储介质，涉及离子加速器技术领域，解决了相关技术中电源系统故障率高、运行可靠性低的问题。该方法应用于电源系统，所述电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，包括：对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器；在确定第一控制器的剩余负载能力大于或等于第二控制器的实际控制负载时，控制第一控制器对第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制第一控制器采用第二控制器的控制数据，对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

Description

电源控制方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本公开涉及离子加速器技术领域，尤其涉及一种电源控制方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

加速器磁铁电源系统为加速器磁铁提供满足装置精度和稳定度要求的励磁电流，以实现束流的偏转、聚焦和轨道校正。磁铁电源的故障会造成束流损失，严重时会导致加速器停束，甚至会对装置造成不可挽回的损害，因此电源系统是加速器系统中至关重要的一部分。

为满足新一代强流超导直线加速器的运行需求并提升其运行品质，采用一台电源控制器控制多个功率模块的系统架构。在这种架构下，每个功率模块自带闭环控制单元，可以根据指令输出给定电流，控制器对功率模块进行群组划分、控制、监测以及联锁保护，并将关键信息上传至中央控制网络。

加速器磁铁电源系统需要具备较高的可靠性以保证加速器的高可靠运行，尤其对于新一代强流超导直线加速器，其可靠性和可用性显得尤为重要。然而，单电源控制器若出现故障，其所控制的功率模块将无法正常工作，因此，采用单电源控制器的方案将无法保障电源系统的高可靠运行。

发明内容

本发明提供一种电源控制方法、装置、系统及存储介质，以至少解决相关技术中电源系统故障率高、运行可靠性低的问题。本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电源控制方法，应用于电源系统，所述电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，该方法包括：对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器；在确定第一控制器的剩余负载能力大于或等于第二控制器的实际控制负载时，控制第一控制器对第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制第一控制器采用第二控制器的控制数据，对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

在一种可能的实现方式中，至少两个目标电源控制器与同一CAN总线连接；控制第一控制器采用第二控制器的控制数据，对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制，包括：从第一控制器中，确定出与第二控制器的实际控制负载匹配的目标数量的目标电源控制器；目标数量小于或等于第二控制器包括目标电源控制器的第一数量；控制目标数量的目标电源控制器采用第二控制器的控制数据，对第二功率模块进行控制。

在另一种可能的实现方式中，从第一控制器中，确定出与第二控制器的实际控制负载匹配的目标数量的目标电源控制器，包括：基于各个目标电源控制器之间的预设关联关系，从第一控制器中，确定出与第二控制器的各个目标电源控制器关联的第二数量的目标电源控制器；预设关联关系表征存在预设关联关系的目标电源控制器之间优先相互热备份；在第二数量大于或等于第一数量时，将从第二数量的目标电源控制器中选出第一数量的目标电源控制器，作为目标数量的目标电源控制器。

在另一种可能的实现方式中，该方法还包括：在第二数量小于第一数量，且第三数量小于第一数量时，将第三数量的目标电源控制器，确定为目标数量的目标电源控制器；第三数量为第一控制器中包括目标电源控制器的数量；在第二数量小于第一数量，且第三数量大于或等于第一数量时，从第三数量中第二数量以外的目标电源控制器中选出目标数量差的目标电源控制器，以及，将目标数量差的目标电源控制器和第二数量的目标电源控制器，确定为目标数量的目标电源控制器；目标数量差为第一数量与第二数量的差值。

在另一种可能的实现方式中，对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，包括：按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的通信运行状态进行检测；在预设程序的返回值为预设异常值时，确定预设程序所检测的目标电源控制器处于通信故障状态；在预设程序的返回值为预设正常值时，确定预设程序所检测的目标电源控制器处于非通信故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

在另一种可能的实现方式中，对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，还包括：按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的服务器工作状态进行检测；在检测不到服务器返回的工作信号时，确定服务器对应的目标电源控制器处于服务器故障状态；在检测到服务器返回的工作信号时，确定服务器对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

在另一种可能的实现方式中，对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，还包括：按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的硬件运行状态进行检测；在检测到的硬件状态信号指示硬件异常时，确定硬件状态信号对应的目标电源控制器处于硬件故障状态；在检测到的硬件状态信号指示硬件正常时，确定硬件状态信号对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

在另一种可能的实现方式中，预设程序在各个目标电源控制器对应的第二预设硬件端上运行；该方法还包括：当第一预设硬件端未收到目标指令时，控制对应的第二预设硬件端的计数器加一，以记录未接收指令次数在计数器记录的数值达到预设阈值时，输出故障信号。

在另一种可能的实现方式中，该方法还包括：采用预设程序进行检测前，按照预设频次，控制第二预设硬件端的计数器执行清零操作；在预设时长内，第二预设硬件端的计数器未执行清零操作，确定预设程序故障。

在另一种可能的实现方式中，该方法还包括：在确定第一控制器的剩余负载能力小于第二控制器的实际控制负载时，控制至少两个目标电源控制器均停止运行，以及，触发加速器机器保护系统切断束流。

在另一种可能的实现方式中，控制数据至少包括以下一种或多种：电流、电压、功率、温度、电源使用寿命和告警信息。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电源控制装置，应用于电源系统，电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，该装置包括：检测单元，用于对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器；控制单元，用于在确定第一控制器的剩余负载能力大于或等于第二控制器的实际控制负载时，控制第一控制器对第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制第一控制器采用第二控制器的控制数据，对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电源系统，该电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，被配置执行上述第一方面及其任一种可能的实施方式的电源控制方法。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，当计算机可读存储介质中的指令由电源系统的处理器执行时，使得电源系统能够执行如第一方面及其任一种可能的实施方式的电源控制方法。

本发明的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：根据各个电源控制器不同的运行状态和非故障状态的电源控制器的剩余负载能力，对各个电源控制器之间相互动态备份，以使各个电源控制器在不受主备关系的限制的情况下，当同时为一个电源系统服务的至少两个电源控制器中，任意电源控制器发生故障时，其他没有发生故障的电源控制器可以立即接替它的工作，以保证电源系统不受影响，继续正常运行，从而降低了电源系统的故障率、提高了电源系统的可靠度。

另外，基于上述双主控互为备份或多主控互为备份的热备份的技术方案，采用至少两个目标电源控制器对目标电源机柜进行控制时，每台目标电源控制器实际控制机柜内一半以下的功率模块，这样减轻了单台控制器的控制负载，提升了控制器的运行可靠度，并且为后续控制模式的升级预留了足够的运行空间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电源系统的示意图一；

图2是根据一示例性实施例示出的一种UART协议帧格式示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种电源控制方法的流程图一；

图4是根据一示例性实施例示出的一种电源控制方法的流程图二；

图5是根据一示例性实施例示出的一种电源控制装置的框图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种电源系统的示意图二。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在对本申请实施例提供的电源控制方法进行详细介绍之前，先对本申请实施例涉及的应用场景和实施架构进行简单介绍。

首先，对本申请的应用场景作以下介绍。

加速器磁铁电源系统为加速器磁铁提供满足装置精度和稳定度要求的励磁电流，以实现束流的偏转、聚焦和轨道校正。磁铁电源的故障会造成束流损失，严重时会导致加速器停束，甚至会对装置造成不可挽回的损害，因此电源系统是加速器系统中至关重要的一部分。

电源控制器是电源系统的控制核心，其为电源提供控制、监测以及联锁保护，并负责与加速器中央控制系统进行信息交互，使电源系统与其余子系统协同工作，提升加速器运行品质。

电源控制器主要采用嵌入式技术，目前主流形式是以Zynq7000系列为代表的片上系统(System on Chip，SoC)，即将ARM(Advanced RISC Machine，先进的精简指令集计算机)与FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)整合在一起，ARM部分主要运行操作系统，FPGA部分主要执行逻辑运算，两者通过AXI高速总线进行数据交互。采用该形式的电源控制器可以有效地完成对电源的控制、监测、联锁保护以及与中央控制系统的通信任务。

为满足新一代强流超导直线加速器的运行需求并提升其运行品质，采用一台电源控制器控制多个功率模块的系统架构。在这种架构下，每个功率模块自带闭环控制单元，可以根据指令输出给定电流，控制器对功率模块进行群组划分、控制、监测以及联锁保护，并将关键信息上传至中央控制网络。

加速器磁铁电源系统需要具备较高的可靠性以保证加速器的高可靠运行，尤其对于新一代强流超导直线加速器，其可靠性和可用性显得尤为重要。单台电源控制器若出现故障，则其所控制的功率模块将无法正常工作，因此采用单台电源控制器的方案将无法保障电源系统的高可靠运行，对电源控制器进行冗余备份是十分有必要的。

针对上述问题，本申请提供了一种电源控制方法，在电源系统电源控制器发生故障时，确定处于非故障状态的电源控制器的剩余负载能力是否能负载发生故障的电源控制器原先控制的功率模块，若能，则利用非故障状态的电源控制器，对发生故障的电源控制器原先控制的功率模块进行接管和控制。基于此，根据各个电源控制器不同的运行状态和非故障状态的电源控制器的剩余负载能力，对各个电源控制器之间相互动态备份，以使各个电源控制器在不受主备关系的限制的情况下，同时为一个电源系统服务的至少两个电源控制器中，任意电源控制器发生故障时，其他没有发生故障的电源控制器可以立即接替它的工作，以保证电源系统不受影响，继续正常运行，从而降低了电源系统的故障率、提高了电源系统的可靠度。

另外，基于上述双主控互为备份或多主控互为备份的热备份的技术方案，采用至少两个目标电源控制器对目标电源机柜进行控制时，每台目标电源控制器实际控制机柜内一半以下的功率模块，这样减轻了单台控制器的控制负载，提升了控制器的运行可靠度，并且为后续控制模式的升级预留了足够的运行空间。

其次，对本申请的实施架构作以下介绍。

本申请是基于一种新式的加速器电源架构，在这种架构下，多台功率模块会并联运行为一台磁铁励磁，这与传统的单台电源为单台磁铁励磁的方式不同；采用这种方式的好处是便于进行功率模块冗余运行、便于更换故障模块、便于设计统一的标准化功率模块准则以减少对单一厂家的技术依赖等等，但这样做会大大增加单台电源机柜内的功率模块数量，对控制器来说，即意味着需要控制的电源数量大大增加了。

在这种架构下，传统的主从热备份方式，即每台控制器控制所有模块，该方式会令控制器花费较多资源(通信资源、运算资源等)；因此提出了的新式的双主控互为备份方式，即每台控制器只控制机柜内一半的模块，只有当其中一台控制器发生故障时，另一台控制器才会控制所有模块，当故障恢复后，每台控制器又会控制一半的模块，这样做的好处是节省了控制器的运行资源。

目前功率模块工作在直流状态，即输出直流电流和电压，后续的控制模式是指功率模块后续会工作在脉冲模式下，即根据外部触发信号输出电流和电压，在这种模式下，控制器会占用更多的运行资源，主从备份的方式可能会出现控制器运行资源不够的情况，而双主控互为备份的方式可以为这种模式升级提供较为充足的空间。

示例性地，以一个电源机柜的多个功率模块组成的功率模块组由两个控制器(控制器#1和控制器#2)控制为例，对本申请的电源系统对具体说明。如图1所示，两台控制器(控制器#1和控制器#2)之间有四根信号线，分别是两根状态信号线和两根RS485数据备份线，状态信号线用于接收和告知对侧控制器的运行状态，数据备份线用于备份对侧控制器的关键数据。控制器与功率模块通过CAN总线进行通信，两台控制器共享同一条CAN总线，因为只有这样才能满足其中一台控制器出现故障后，另一台控制器立刻接管其余功率模块。

两个控制器之间通过RS485进行通信，在每个自检周期内，将彼此关于所控制的功率模块的关键信息传递给对方，这些关键信息是功率模块的电流电压值、温度、运行寿命等。只需要备份一个自检周期的关键信息，即让控制器知道对侧功率模块组之前的运行状态即可，后续可以通过轮询方式获取最新的状态信息。

需要备份数据有：功率模块电流电压值、功率、温度、电源寿命和警告状态累计次数，均为32位数据。通信速率可以根据实际测试情况进行设定。RS485遵从UART协议帧格式，格式如图2所示：UART协议帧格式包括空闲位、起始位、数据位、校验位和停止位，该数据位包括LSB(Least Significant Bit，最低有效位)和MSB(Most Significant Bit，最高有效位)。其中，数据位一般是8位，即一次传输一个字节。传输一个字节至少需要12位，则4个字节需要48位，则备份一次需要传输288位。选择115200bps作为RS485通信速率，则备份一次需要的时间为2.5ms。通常情况是两台控制器互相备份一次的时间为5ms。

本申请实施例提供的电源控制方法可以应用于如图1所示的电源系统。该电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制。

为了便于理解，以下结合附图对本申请提供的电源控制方法进行具体介绍。

图3是根据一示例性实施例示出的一种电源控制方法的流程图，如图3所示，该电源控制方法包括以下步骤。

S31，对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器。

上述目标电源机柜由多个功率模块服务，而多个功率模块由两个或更多个目标电源控制器控制。

对于一个目标电源机柜包括两个目标电源控制器还是多个目标电源控制器，本申请不作具体限定。该目标电源控制器的数量可以是由电源系统中为电源控制器预置空间和实际控制负载需求所确定的。

运行状态为用于指示出现故障的故障状态和非故障状态。该出现的故障可以为周期自检程序可检测故障和周期自检程序不可检测故障。上述程序可检测故障分为三类，分别是：通信类故障，具体包括CAN通信故障、RS485通信故障、以太网通信故障和底板通信故障；硬件类故障，具体包括ARM端故障和FPGA端故障；服务类故障，具体包括IOC服务器故障。上述周期自检程序不可检测故障指的是由于该程序本身的故障，导致其无法正常监测控制器状态的情况。

将至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的目标电源控制器统称为第一控制器，也可以称为第一控制器组；将至少两个目标电源控制器中处于故障状态的目标电源控制器统称为第二控制器，也可以称为第二控制器组。

S32，在确定第一控制器的剩余负载能力大于或等于第二控制器的实际控制负载时，控制第一控制器对第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制第一控制器采用第二控制器的控制数据，对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

其中，第一功率模块为第一控制器中各个目标电源控制器对应控制的多个功率模块，即，第一功率模块也可以称为第一功率模块组；第二功率模块为第二控制器中各个目标电源控制器原本对应控制的多个功率模块，即，第二功率模块也可以称为第二功率模块组。

第一控制器的剩余负载能力是指第一控制器包括的各个目标电源控制器的额定负载能力与实际负载的差的总和。第二控制器的实际控制负载是指第二控制器包括的各个目标电源控制器的实际负载的总和。

判断未出现故障的目标电源控制器在承受自身控制的功率模块之外，是否还能额外承受已出现故障的目标电源控制器对应的功率模块，若能，则采用未出现故障的目标电源控制器对已出现故障的目标电源控制器进行控制。

在一些实施方式中，上述控制数据至少包括以下一种或多种：电流、电压、功率、温度、电源使用寿命和告警信息。

S33，在确定第一控制器的剩余负载能力小于第二控制器的实际控制负载时，控制至少两个目标电源控制器均停止运行，以及，触发加速器机器保护系统切断束流。

在判断未出现故障的目标电源控制器在承受自身控制的功率模块之外，不能额外承受已出现故障的目标电源控制器对应的功率模块时，触发加速器机器保护系统切断束流，以保证加速器不会因为电源系统的故障而出现损坏。

通过上述实施方式，根据各个电源控制器不同的运行状态和非故障状态的电源控制器的剩余负载能力，对各个电源控制器之间相互动态备份，以使各个电源控制器在不受主备关系的限制的情况下，同时为一个电源系统服务的至少两个电源控制器中，任意电源控制器发生故障时，其他没有发生故障的电源控制器可以立即接替它的工作，以保证电源系统不受影响，继续正常运行，从而降低了电源系统的故障率、提高了电源系统的可靠度。

另外，基于上述双主控互为备份或多主控互为备份的热备份的技术方案，采用至少两个目标电源控制器对目标电源机柜进行控制时，每台目标电源控制器实际控制机柜内一半以下的功率模块，这样减轻了单台控制器的控制负载，提升了控制器的运行可靠度，并且为后续控制模式的升级预留了足够的运行空间。

示例性地，功率模块工作在直流状态，即输出直流电流和电压，后续的控制模式是指功率模块后续会工作在脉冲模式下，即根据外部触发信号输出电流和电压，在这种模式下，控制器会占用更多的运行资源，主从备份的方式可能会出现控制器运行资源不够的情况，而双主控互为备份或多主控互为备份的方式可以为这种模式升级提供较为充足的空间。

作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明本实施例的具体施过程，本申请实施例提供了另一种电源控制方法。

在一种可能的实施方式中，为了保证其中至少一台目标电源控制器出现故障后，其他非故障状态的目标电源控制器能立刻接管其余功率模块，将至少两个目标电源控制器之间设置为共享同一CAN总线，以及，将各个目标电源控制器与各个功率模块之间设置为通过同一CAN总线进行通信。

基于此实施方式，对上述步骤S32中第一控制器对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制的过程作如下说明。

从第一控制器中，选出能与第二控制器的实际控制负载匹配的目标数量的目标电源控制器。可以理解的是，只用从第一控制器包括的至少一个目标电源控制器中，选出能与发生故障的第一数量的目标电源控制器匹配数量的目标电源控制器即可，则目标数量小于或等于第一数量。从而控制目标数量的目标电源控制器采用第二控制器的控制数据，对第二功率模块进行控制。

示例性的，第一控制器包括两个目标电源控制器；第二控制器包括三个目标电源控制器。且第一控制器包括的两个目标电源控制器能负载第二控制器包括的三个目标电源控制器关联控制的多个功率模块。如此情况一下，目标数量的目标电源控制器为第一控制器包括的两个目标电源控制器。

又一示例地，第一控制器包括三个目标电源控制器；第二控制器包括三个目标电源控制器。且第一控制器包括的三个目标电源控制器能负载第二控制器包括的三个目标电源控制器关联控制的多个功率模块。如此情况二下，目标数量的目标电源控制器为第一控制器包括的三个目标电源控制器。

又一示例地，第一控制器包括四个目标电源控制器；第二控制器包括两个目标电源控制器。且第一控制器包括的四个目标电源控制器任意一个目标电源控制器能负载第二控制器包括的两个目标电源控制器关联控制的多个功率模块。如此情况三下，目标数量的目标电源控制器为第一控制器包括的任意两个目标电源控制器。

进一步地，基于以下三种方式对上述目标数量的确定方式作如下说明。

在一种实施方式中，预先设置有表征存在预设关联关系的目标电源控制器之间优先相互热备份的预设关联关系。基于各个目标电源控制器之间的预设关联关系，从第一控制器包括的第三数量的目标电源控制器中，确定出与第二控制器的各个目标电源控制器关联的第二数量的目标电源控制器；在第二数量大于或等于第一数量时，将从第二数量的目标电源控制器中选出第一数量的目标电源控制器，作为目标数量的目标电源控制器。

在另一种实施方式中，在第二数量小于第一数量，且第三数量小于第一数量时，将第三数量的目标电源控制器，确定为目标数量的目标电源控制器；第三数量为第一控制器中包括目标电源控制器的数量，以保证确定的目标数量为第一控制器中与第二控制器的实际控制负载匹配的数量最多的目标电源控制器，从而提高热备份速率。

在另一种实施方式中，在第二数量小于第一数量，且第三数量大于或等于第一数量时，从第三数量中第二数量以外的目标电源控制器中选出目标数量差的目标电源控制器，以及，将目标数量差的目标电源控制器和第二数量的目标电源控制器，确定为目标数量的目标电源控制器，从而保证确定的目标数量为第一控制器中与第二控制器的实际控制负载匹配的数量最多的目标电源控制器，从而提高热备份速率。其中，目标数量差为第一数量与第二数量的差值。

可选的，作为一种故障检测方式，按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的通信运行状态进行检测。在预设程序的返回值为预设异常值时，确定预设程序所检测的目标电源控制器处于通信故障状态；在预设程序的返回值为预设正常值时，确定预设程序所检测的目标电源控制器处于非通信故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

可选的，作为另一种故障检测方式，按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的服务器工作状态进行检测。在检测不到服务器返回的工作信号时，确定服务器对应的目标电源控制器处于服务器故障状态；在检测到服务器返回的工作信号时，确定服务器对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

上述服务器可以是IOC服务器，或者，也可以理解为一种分布式控制程序。

可选的，作为另一种故障检测方式，按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的硬件运行状态进行检测。在检测到的硬件状态信号指示硬件异常时，确定硬件状态信号对应的目标电源控制器处于硬件故障状态；在检测到的硬件状态信号指示硬件正常时，确定硬件状态信号对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

可选的，作为另一种故障检测方式，预设程序在各个目标电源控制器对应的第二预设硬件端上运行，当第一预设硬件端未收到目标指令时，控制对应的第二预设硬件端的计数器加一，以记录未接收指令次数在计数器记录的数值达到预设阈值时，输出故障信号。基于上述在多次故障检测结果达到预设阈值时再确定故障信号，以减少对故障误判的可能性，从而保证故障检测的准确性。

上述第一预设硬件端可以为FPGA端，第二预设硬件端可以为ARM端。其中，ARM端是控制器的一部分，其作用是控制器的中央处理器(CPU)，控制器的操作系统、网络通信、功率模块控制检测程序、周期自检程序(即预设程序)等都运行在ARM端。

可理解的是，两个目标电源控制器之间的两根状态线初始状态是“高”，预设程序(也可称为周期自检程序)确认两个目标电源控制器均没有故障时会向FPGA端发送指令，令其周期性拉低状态线电平，即规定状态线高电平表示故障，脉冲电平表示正常。预设程序运行在ARM端，当正常工作时，ARM端会周期性地让FPGA端拉低状态线电平，这样做的好处是当ARM端或FPGA端出现故障时，FPGA端会停止拉低状态线电平，从而让对侧控制器知晓本控制器故障。

进一步地，通过硬件自带的看门狗来进行故障置位，即控制器在初始化时启动看门狗，周期自检程序将周期性执行“喂狗”操作，若周期自检程序出现故障，则在规定时间内无法“喂狗”，看门狗将会禁止FPGA端拉低状态线电平。其中，看门狗本质上是个计时器，当计时值超过设定阈值后会输出故障信号，“喂狗”是指清空计时器的值，以此避免看门狗输出故障信号。“拉低状态线电平”是FPGA端的操作，相关功能是在FPGA端编写硬件描述语言实现的，当看门狗输出故障信号后，会禁止FPGA端拉低状态线电平。

可选的，作为另一种故障检测方式，采用预设程序进行检测前，按照预设频次，控制第二预设硬件端的计数器执行清零操作；在预设时长内，第二预设硬件端的计数器未执行清零操作，确定预设程序故障。

在另一种可能的实现方式中，该方法还包括：在确定第一控制器的剩余负载能力小于第二控制器的实际控制负载时，表明此时的电源机柜控制已失去作用，控制至少两个目标电源控制器均停止运行，以及，触发加速器机器保护系统切断束流。

若当第一控制器和第二控制器均出现故障时，表明此时的电源机柜控制已失去作用，则通过触发加速器机器保护系统切断束流来保证加速器装置的安全。

作为一种具体实施方式，如图4所示，以两个目标电源控制器服务同一目标电源机柜为例，对两个目标电源控制器热备份切换流程作如下说明。

S41，对两个目标电源控制器上电后进行初始化。

两个目标电源控制器上电后进行初始化，初始化时状态信号线为高电平，并启动看门狗程序。

S42，按照预设周期，执行预设程序，以按照预设周期使两个目标电源控制器关键的控制数据相互发送至两个目标电源控制器的对侧控制器。

关键的控制数据也简称为关键数据。

将预设周期设定为合理的自检周期，执行周期自检程序，周期发送关键数据给对侧控制器。

S43，两个目标电源控制器互相获取对侧控制器的状态信号和关键数据。

S44，两个目标电源控制器通过自身运行的周期自检程序判断本侧控制器的运行状态是否正常，如果是，则维持现状，并进入步骤S42；如果否，则进入步骤S45。

S45，禁止本侧控制器的写操作。

S46，判断对侧控制器的运行状态，如果是正常，对侧控制器将接管控制本侧控制器关联控制的所有功率模块，并进入步骤S42；如果否，则进入步骤S47。

S47，两台目标电源控制器的状态信号均为高，触发加速器机器保护系统切断束流。

两台目标电源控制器均出现故障，则触发加速器机器保护系统切断束流，保证加速器不会因为电源系统的故障而出现损坏。

为了实现上述功能，电源控制装置包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本公开实施例还提供一种如图5所示的一种电源控制装置50，应用于电源系统，电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，该装置包括：检测单元501和控制单元502

检测单元501，用于对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器。

控制单元502，用于在确定第一控制器的剩余负载能力大于或等于第二控制器的实际控制负载时，控制第一控制器对第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制第一控制器采用第二控制器的控制数据，对第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

在一种可能的实施方式中，至少两个目标电源控制器与同一CAN总线连接；控制单元502具体用于：从第一控制器中，确定出与第二控制器的实际控制负载匹配的目标数量的目标电源控制器；目标数量小于或等于第二控制器包括目标电源控制器的第一数量；控制目标数量的目标电源控制器采用第二控制器的控制数据，对第二功率模块进行控制。

在另一种可能的实施方式中，控制单元502具体用于：基于各个目标电源控制器之间的预设关联关系，从第一控制器中，确定出与第二控制器的各个目标电源控制器关联的第二数量的目标电源控制器；预设关联关系表征存在预设关联关系的目标电源控制器之间优先相互热备份；在第二数量大于或等于第一数量时，将从第二数量的目标电源控制器中选出第一数量的目标电源控制器，作为目标数量的目标电源控制器。

在另一种可能的实施方式中，控制单元502具体用于：在第二数量小于第一数量，且第三数量小于第一数量时，将第三数量的目标电源控制器，确定为目标数量的目标电源控制器；第三数量为第一控制器中包括目标电源控制器的数量；在第二数量小于第一数量，且第三数量大于或等于第一数量时，从第三数量中第二数量以外的目标电源控制器中选出目标数量差的目标电源控制器，以及，将目标数量差的目标电源控制器和第二数量的目标电源控制器，确定为目标数量的目标电源控制器；目标数量差为第一数量与第二数量的差值。

在另一种可能的实施方式中，检测单元501具体用于：按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的通信运行状态进行检测；在预设程序的返回值为预设异常值时，确定预设程序所检测的目标电源控制器处于通信故障状态；在预设程序的返回值为预设正常值时，确定预设程序所检测的目标电源控制器处于非通信故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

在另一种可能的实施方式中，检测单元501具体用于：按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的服务器工作状态进行检测；在检测不到服务器返回的工作信号时，确定服务器对应的目标电源控制器处于服务器故障状态；在检测到服务器返回的工作信号时，确定服务器对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

在另一种可能的实施方式中，检测单元501具体用于：按照预设周期采用预设程序，分别对至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的硬件运行状态进行检测；在检测到的硬件状态信号指示硬件异常时，确定硬件状态信号对应的目标电源控制器处于硬件故障状态；在检测到的硬件状态信号指示硬件正常时，确定硬件状态信号对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

在另一种可能的实施方式中，预设程序在各个目标电源控制器对应的第二预设硬件端上运行；检测单元501具体用于：当第一预设硬件端未收到目标指令时，控制对应的第二预设硬件端的计数器加一，以记录未接收指令次数在计数器记录的数值达到预设阈值时，输出故障信号。

在另一种可能的实施方式中，检测单元501具体用于：采用预设程序进行检测前，按照预设频次，控制第二预设硬件端的计数器执行清零操作；在预设时长内，第二预设硬件端的计数器未执行清零操作，确定预设程序故障。

在另一种可能的实施方式中，控制单元502具体用于：在确定第一控制器的剩余负载能力小于第二控制器的实际控制负载时，控制至少两个目标电源控制器均停止运行，以及，触发加速器机器保护系统切断束流。

在另一种可能的实施方式中，控制数据至少包括以下一种或多种：电流、电压、功率、温度、电源使用寿命和告警信息。

关于上述实施例中的装置，其中各个单元模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图6是本申请提供的一种电源系统的示意图。如图6，该电源系统60可以包括至少一个处理器601以及用于存储处理器可执行指令的存储器603。其中，处理器601被配置为执行存储器603中的指令，以实现以下实施例中的电源控制方法。

另外，电源系统60还可以包括通信总线602、至少一个通信接口604、输入设备606和输出设备605。

处理器601可以是一个处理器(central processing units，CPU)，微处理单元，ASIC，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。

通信总线602可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

通信接口604，使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信，如以太网，无线接入网(radio access network，RAN)，无线局域网(wireless local areanetworks，WLAN)等。

输入设备606用于接收输入信号和输出设备605用于输出信号。

存储器603可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electricallyerasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理单元相连接。存储器也可以和处理单元集成在一起。

其中，存储器603用于存储执行本申请方案的指令，并由处理器601来控制执行。处理器601用于执行存储器603中存储的指令，从而实现本申请方法中的功能。

在具体实现中，作为一种实施例，处理器601可以包括一个或多个CPU，例如图6中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，电源系统60可以包括多个处理器，例如图6中的处理器601和处理器607。这些处理器中的每一个可以是一个单核(single-CPU)处理器，也可以是一个多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。

该电源系统如图6所示包括：处理器601和用于存储处理器601可执行指令的存储器603；其中，处理器601被配置为执行可执行指令，以实现如上述任一种可能的实施方式的电源控制方法。且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，当计算机可读存储介质中的指令由电源控制装置或电源系统的处理器执行时，使得电源控制装置或电源系统能够执行如上述任一种可能的实施方式的电源控制方法。且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，计算机程序或指令被处理器执行如上述任一种可能的实施方式的电源控制方法。且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种电源控制方法，其特征在于，应用于电源系统，所述电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，所述方法包括：

对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出所述至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器；

在确定所述第一控制器的剩余负载能力大于或等于所述第二控制器的实际控制负载时，控制所述第一控制器对所述第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制所述第一控制器采用所述第二控制器的控制数据，对所述第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个目标电源控制器与同一CAN总线连接；

所述控制所述第一控制器采用所述第二控制器的控制数据，对所述第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制，包括：

从所述第一控制器中，确定出与所述第二控制器的实际控制负载匹配的目标数量的目标电源控制器；所述目标数量小于或等于所述第二控制器包括目标电源控制器的第一数量；

控制所述目标数量的目标电源控制器采用所述第二控制器的控制数据，对所述第二功率模块进行控制。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述第一控制器中，确定出与所述第二控制器的实际控制负载匹配的目标数量的目标电源控制器，包括：

基于各个目标电源控制器之间的预设关联关系，从所述第一控制器中，确定出与所述第二控制器的各个目标电源控制器关联的第二数量的目标电源控制器；所述预设关联关系表征存在所述预设关联关系的目标电源控制器之间优先相互热备份；

在所述第二数量大于或等于所述第一数量时，将从所述第二数量的目标电源控制器中选出所述第一数量的目标电源控制器，作为所述目标数量的目标电源控制器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第二数量小于所述第一数量，且第三数量小于所述第一数量时，将所述第三数量的目标电源控制器，确定为所述目标数量的目标电源控制器；所述第三数量为所述第一控制器中包括目标电源控制器的数量；

在所述第二数量小于所述第一数量，且所述第三数量大于或等于所述第一数量时，从所述第三数量中所述第二数量以外的目标电源控制器中选出目标数量差的目标电源控制器，以及，将所述目标数量差的目标电源控制器和所述第二数量的目标电源控制器，确定为所述目标数量的目标电源控制器；所述目标数量差为所述第一数量与所述第二数量的差值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，包括：

按照预设周期采用预设程序，分别对所述至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的通信运行状态进行检测；

在所述预设程序的返回值为预设异常值时，确定所述预设程序所检测的目标电源控制器处于通信故障状态；

在所述预设程序的返回值为预设正常值时，确定所述预设程序所检测的目标电源控制器处于非通信故障状态，以及向所述预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，还包括：

按照预设周期采用预设程序，分别对所述至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的服务器工作状态进行检测；

在检测不到服务器返回的工作信号时，确定所述服务器对应的目标电源控制器处于服务器故障状态；

在检测到服务器返回的工作信号时，确定所述服务器对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向所述预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，还包括：

按照预设周期采用预设程序，分别对所述至少两个目标电源控制器中各个目标电源控制器的硬件运行状态进行检测；

在检测到的硬件状态信号指示硬件异常时，确定所述硬件状态信号对应的目标电源控制器处于硬件故障状态；

在检测到的硬件状态信号指示硬件正常时，确定所述硬件状态信号对应的目标电源控制器处于非服务器故障状态，以及向所述预设程序所检测的目标电源控制器对应的第一预设硬件端发送目标指令。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设程序在各个目标电源控制器对应的第二预设硬件端上运行；所述方法还包括：

当所述第一预设硬件端未收到所述目标指令时，控制对应的所述第二预设硬件端的计数器加一，以记录未接收指令次数；

在所述计数器记录的数值达到预设阈值时，输出故障信号。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

采用预设程序进行检测前，按照预设频次，控制所述第二预设硬件端的计数器执行清零操作；

在预设时长内，所述第二预设硬件端的计数器未执行清零操作，确定所述预设程序故障。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述第一控制器的剩余负载能力小于所述第二控制器的实际控制负载时，控制所述至少两个目标电源控制器均停止运行，以及，触发加速器机器保护系统切断束流。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制数据至少包括以下一种或多种：电流、电压、功率、温度、电源使用寿命和告警信息。

12.一种电源控制装置，其特征在于，应用于电源系统，所述电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，所述装置包括：

检测单元，用于对控制目标电源机柜的至少两个目标电源控制器的运行状态进行检测，以确定出所述至少两个目标电源控制器中处于非故障状态的第一控制器和处于故障状态的第二控制器；

控制单元，用于在确定所述第一控制器的剩余负载能力大于或等于所述第二控制器的实际控制负载时，控制所述第一控制器对所述第一控制器关联控制的第一功率模块继续控制，并控制所述第一控制器采用所述第二控制器的控制数据，对所述第二控制器关联控制的第二功率模块进行控制。

13.一种电源系统，其特征在于，所述电源系统的一个电源机柜包括多个功率模块；多个功率模块由至少两个电源控制器同时控制，所述电源系统用于实现如权利要求1-11中任一项所述的电源控制方法。

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由电源系统的控制器执行时，使得所述控制器能够执行如权利要求1-11中任一项所述的电源控制方法。