JP2022512129A - 高圧パルス発生器及びその通信方法 - Google Patents

Abstract

本願は高圧パルス発生器及びその通信方法を開示し、前記高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備え、前記メインコントローラと前記サブコントローラとの間で伝送されるデータは、少なくとも第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ前記第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、前記通信方法は、今回第１タイプのデータを送信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを送信することと、次回第１タイプのデータを送信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを送信し、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了するまで該ステップを繰り返し実行することとを含む。本願により、第１タイプのデータの高い伝送リアルタイム性を確保することができ、且つ、占有されるコントローラのピンリソースが少なく、コストが低く、データの競合の問題が発生しない。

Description

本願は高圧パルス発生器の技術分野に関し、具体的には、高圧パルス発生器及びその通信方法に関する。

高圧パルス技術とは、エネルギーを比較的長時間で蓄積した後、僅かな時間内に迅速に放出して高圧パルスを発生させることを指す。エネルギー蓄積コンデンサ、電圧制御回路は高圧パルス発生器の必要な部材であり、他の回路がエネルギー蓄積コンデンサに対して長時間のエネルギー蓄積を実現した後、電圧制御回路はエネルギー蓄積コンデンサを制御して放電させ、電圧パルスを得る。電圧制御回路は、通常、複数の制御可能なスイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）によりＨブリッジ等の形式の制御回路を形成し、これらの制御可能なスイッチは、該電圧制御回路に対応するサブコントローラにより制御される。高圧パルス発生器は、通常、１つのメインコントローラをさらに備え、サブコントローラとリアルタイムに通信し、高圧発生器を全体的に制御して所定の高圧パルスを生成する。サブコントローラは、メインコントローラから関連するデータ（例えば、キャリア信号データ、エネルギー蓄積コンデンサの電圧、起動／停止指令、リセット指令、パルス周波数、パルス数、パルス極性等）を取得し、且つ該関連するデータに基づき対応する電圧制御回路を制御して指定されたパラメータに応じて放電させる。

従来のメインコントローラとサブコントローラとの間にリアルタイムデータ通信を行う方法は、３種類があってもよい。方法１、メインコントローラとサブコントローラとの間に一本の伝送線路を採用し、伝送する必要があるデータがある場合、該線路で伝送する。この方法において、データの競合の問題が発生しやすいことがよくあり、例えば、２種類のデータが同時に線路を占有して伝送する必要がある場合、そのうちの１種類のデータを無視するか（これは重要なデータを紛失して故障をもたらす）、又は２種類のデータの一方を遅延して送信しなければならない（高圧パルス送信器のリアルタイム性に対する要求が非常に高いため、このような遅延は最終的なパルス波形が好ましくないことを引き起こす）。方法２、メインコントローラとサブコントローラとの間に一本の伝送線路を採用し、サブコントローラにすべてのデータをタイミングに送信する。メインコントローラとサブコントローラとの間に伝送する必要があるデータの種類が多いが、高圧発生器の制御システムの異なる種類のデータに対するリアルタイム性の要求が異なるため、方法２のデータ通信方式は、リアルタイム性の要求が高いデータ伝送速度が遅すぎることを引き起こし、それにより、最終的なパルス波形が好ましくないことを引き起こす。方法３、メインコントローラとサブコントローラとの間に複数本の伝送線路を採用し、複数本の線路でデータを伝送する。このような方法は、メインコントローラとサブコントローラとの間に複数本の伝送線路をメンテナンスする必要があり、コントローラのピンリソースが占有され、且つ各本の線路に対して、その伝送の信頼性を確保する必要があり、コストが高い。

これに鑑みて、本願の実施例は、従来技術におけるデータの競合が発生しやすく、リアルタイム性要求が高いデータの伝送速度が遅く、コントローラのピンリソースが占有され、コストが高いという問題を解決するために、高圧パルス発生器及びその通信方法を提供する。

第１態様によれば、本願の実施例は高圧パルス発生器の通信方法を提供し、前記高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備え、前記メインコントローラと前記サブコントローラとの間で伝送されるデータは、少なくとも第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ前記第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の前記第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が前記第２タイプのデータよりも高く、前記方法は、今回第１タイプのデータを送信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを送信することと、次回第１タイプのデータを送信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを送信し、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了するまで該ステップを繰り返し実行することとを含む。

あるいは、毎回第１タイプのデータを送信する時に、すべての種類の第１タイプのデータを送信する。

あるいは、毎回第１タイプのデータを送信する時に、一部の種類の第１タイプのデータを送信し、且つ、すべての種類の第１タイプのデータの送信が完了することに必要な送信回数Ｍは、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了することに必要な送信回数Ｎよりも小さく、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了する前に、すべての種類の第１タイプのデータの送信が完了している。

あるいは、毎回送信する時に、送信対象の第１タイプのデータ、第２タイプのデータをデータパケットに組み合わせて送信する。

あるいは、前記高圧パルス発生器は、それぞれに１つのサブコントローラが対応して設置される少なくとも２つの充放電制御回路を備え、前記データパケットがサブコントローラの識別子をさらに含む。

あるいは、前記第１タイプのデータは、変調波、コンデンサ電圧、起動・停止指令、リセット指令の少なくとも１つを含む。

あるいは、前記第２タイプのデータは、パルス周波数、パルス数、パルス極性の少なくとも１つを含む。

第２態様によれば、本願の実施例は高圧パルス発生器の通信方法を提供し、前記高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備え、前記メインコントローラと前記サブコントローラとの間で伝送されるデータは、少なくとも第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ前記第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の前記第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が前記第２タイプのデータよりも高く、前記方法は、今回第１タイプのデータを受信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを受信することと、次回第１タイプのデータを受信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを受信し、すべての種類の第２タイプのデータの受信が完了するまで該ステップを繰り返し実行することとを含む。

第３態様によれば、本願の実施例は、第１態様、第２態様又は選択可能な実施形態のいずれかに記載の通信方法を実行するコントローラを提供する。

第４態様によれば、本願の実施例は上記通信方法を採用する高圧パルス発生器を提供し、メインコントローラ及びサブコントローラにおいて、両者が通信可能に接続され、前記メインコントローラは高圧発生器を全体的に制御して所定の高圧パルスを生成し、前記サブコントローラはメインコントローラからデータを取得し、且つ前記データに基づき対応する電圧制御回路を制御して前記データにより指定されたパラメータに応じて放電させるメインコントローラ及びサブコントローラと、少なくとも１つの高圧側コイルを有する変圧器と、その一側が高圧側コイルの両端に接続される少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器と、両端がＡＣ／ＤＣ変換器の他側に接続される少なくとも１つのコンデンサと、その一側がコンデンサの両端に接続され、他側がパルス電圧を出力する少なくとも１つの電圧制御回路とを備える。

あるいは、前記メインコントローラと前記サブコントローラとの間は光ファイバーで通信する。

本願の実施例に係る高圧パルス発生器及びその通信方法は、毎回送信するデータの種類が少ないため、毎回データを送信することにかかる時間が従来技術に比べて短く、それにより、同じ時間内に、本実施例に係る通信方法のデータを送信できる回数が多く、すなわち、第１タイプのデータの送信間隔が短く、送信レートが高く、このため、第１タイプのデータの高い伝送リアルタイム性を確保することができる。且つ、本実施例に係る通信方法は一本の伝送線路を採用することで実現することができ、占有されるコントローラのピンリソースが少なく、コストが低く、且つデータの競合の問題が発生しない。
本願の具体的な実施形態又は従来技術の解決手段をより明瞭に説明するために、以下では具体的な実施形態又は従来技術の説明に必要な図面を用いて簡単に説明を行い、もちろん、以下に説明される図面は本願のいくつかの実施形態であり、当業者にとって、創造的な労働を必要とせずに、これらの図面に基づき他の図面を得ることもできる。

本願の実施例に係る高圧パルス発生器の構造原理図を示す。 本願の実施例に係る別の高圧パルス発生器の構造原理図を示す。 従来の通信方法でデータを送信する模式図を示す。 本願の実施例に係る高圧パルス発生器の通信方法でデータを送信する模式図を示す。 本願の実施例に係る別の高圧パルス発生器の通信方法でデータを送信する模式図を示す。 本願の実施例に係る高圧パルス発生器の通信方法のフローチャートを示す。 本願の実施例に係る別の高圧パルス発生器の通信方法のフローチャートを示す。 本願の実施例に係るさらに別の高圧パルス発生器の通信方法のフローチャートを示す。

本願の実施例の目的、解決手段及び利点をより明瞭にするために、以下では本願の実施例の図面を参照しながら、本願の実施例の解決手段を明瞭で、完全に説明する。もちろん、説明される実施例は本願の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本願の実施例に基づき、当業者が創造的な労働を必要とせずに得られる全ての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。

実施例１
図３は本願の実施例に係る高圧パルス発生器の通信方法のフローチャートである。図１Ａに示すように、高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備える。該方法は、メインコントローラがサブコントローラにデータを送信することに用いられてもよく、又は、サブコントローラがメインコントローラにデータを送信することに用いられてもよい。メインコントローラとサブコントローラとの間で伝送されるデータは、少なくとも第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が第２タイプのデータよりも高い。図３に示すように、該通信方法は、
今回第１タイプのデータを送信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを送信するＳ１０１と、
次回第１タイプのデータを送信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを送信し、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了するまで該ステップを繰り返し実行するＳ１０２とを含む。

第１タイプのデータがＡ１、Ａ２の２種類を含み、第２タイプのデータがＢ１、Ｂ２及びＢ３の３つの種類を含むと仮定する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、各格子が一回のデータ送信を表し、図２Ａは従来の通信方法でデータを送信する模式図を示し、例えば、１回目ですべてのデータＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を送信し（毎回１種類のデータを送信する）、２回目もすべてのデータＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を送信し、３回目もすべてのデータＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を送信する…。図２Ｂは本願の実施例に係る高圧パルス発生器の通信方法でデータを送信する模式図を示し、例えば、１回目でデータＡ１、Ａ２、Ｂ１を送信し、２回目でデータＡ１、Ａ２、Ｂ２を送信し、３回目でデータＡ１、Ａ２、Ｂ３を送信し、４回目でデータＡ１、Ａ２、Ｂ１を送信し、５回目でデータＡ１、Ａ２、Ｂ２を送信し、６回目でデータＡ１、Ａ２、Ｂ３を送信する…。

図２Ａ及び図２Ｂから分かるように、本実施例に係る通信方法は、毎回送信するデータの種類が少ないため、毎回データを送信することにかかる時間が従来技術に比べて短く、それにより、同じ時間内に、本実施例に係る通信方法のデータを送信できる回数が多く、すなわち、第１タイプのデータの送信間隔が短く、送信レートが高く、このため、第１タイプのデータの高い伝送リアルタイム性を確保することができる。且つ、本実施例に係る通信方法は一本の伝送線路を採用することで実現することができ、占有されるコントローラのピンリソースが少なく、コストが低く、且つデータの競合の問題が発生しない。

なお、上記毎回送信する時に、複数種類のデータを１つずつ送信してもよく、送信対象のデータ（第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含む）をデータパケットに組み合わせて送信してもよく、本実施例は、毎回送信する具体的な方式を限定しない。

なお、ステップＳ１０１及びＳ１０２における「第１タイプのデータを送信する」ことは、毎回すべての種類の第１タイプのデータを送信することもよいし（図２Ｂを参照）、毎回一部の種類の第１タイプのデータを送信することもよく、「すべての種類の第１タイプのデータの送信が完了することに必要な送信回数Ｍは、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了することに必要な送信回数Ｎよりも小さく、且つすべての種類の第２タイプのデータの送信が完了する前に、すべての種類の第１タイプのデータの送信が完了している」ことを確保すればよい。例えば、図２Ｃに示すように、１回目でデータＡ１、Ｂ１を送信し、２回目でデータＡ２、Ｂ２を送信し、３回目でデータＡ１、Ｂ３を送信し、４回目でデータＡ２、Ｂ１を送信し、５回目でデータＡ１、Ｂ２を送信し、６回目でデータＡ２、Ｂ３を送信し、７回目でデータＡ１、Ｂ１を送信、８回目でデータＡ２、Ｂ２を送信、９回目でデータＡ１、Ｂ３を送信する…。図２Ｂに示される通信方法に比べて、該通信方法は、毎回送信するデータの種類をさらに減少し、一回の送信にかかる時間をさらに減少する。

実施例２
図４は本願の実施例に係る別の高圧パルス発生器の通信方法のフローチャートを示す。高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備え、メインコントローラとサブコントローラとの間で伝送されるデータは、第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が第２タイプのデータよりも高い。図４に示すように、該通信方法は、
今回送信する時に、第１タイプのデータ及び一部の種類の第２タイプのデータを含む１つのデータパケットを送信するＳ２０１と、
次回送信する時に、第１タイプのデータ及び他の一部の種類の第２タイプのデータを含む１つのデータパケットを送信し、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了するまで該ステップを繰り返し実行するＳ２０２とを含む。

該実施例は、毎回送信する時に、第１タイプのデータ及び一部の第２タイプのデータをデータパケットに組み合わせて送信することをさらに限定している。具体的には、実施例１を参照する。

なお、各データパケットにおいて、すべての種類の第１タイプのデータを含んでもよく、又は一部の種類の第１タイプのデータを含んでもよい。具体的には、実施例１を参照する。

本実施例の選択可能な実施形態として、データパケットは、受信端がデータパケットが間違って送信されたか否かをチェックするためのＣＲＣチェックコード等のチェックコードをさらに含む。

本実施例の選択可能な実施形態として、図１Ｂに示すように、高圧パルス発生器は、それぞれに１つのサブコントローラが対応して設置される少なくとも２つの放電制御回路を備える。それに応じて、データパケットは、送信端がデータパケットが正確なサブコントローラに送信されたか否かを識別し、及び／又は受信端が特定のデータパケットを受信すべきであるか否かを識別するためのサブコントローラの識別子をさらに含む。特に、メインコントローラと各サブコントローラとの間がバスで通信する場合に好適である。

あるいは、実施例１、実施例２又は選択可能な実施形態のいずれかにおける第１タイプのデータは、変調波、コンデンサ電圧、起動・停止指令、リセット指令の少なくとも１つを含み、第２タイプのデータは、パルス周波数、パルス数、パルス極性の少なくとも１つを含む。第２タイプのデータに比べて、高圧発生器の第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求はより高い。

実施例３
図５は本願の実施例に係るさらに別の高圧パルス発生器の通信方法のフローチャート示す。図１Ａに示すように、高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備える。該方法は、メインコントローラがサブコントローラにデータを送信することに用いられてもよく、又は、サブコントローラがメインコントローラにデータを送信することに用いられてもよい。メインコントローラとサブコントローラとの間で伝送されるデータは、第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が第２タイプのデータよりも高い。図５に示すように、該通信方法は、
今回第１タイプのデータを受信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを受信するＳ３０１と、
次回第１タイプのデータを受信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを受信し、すべての種類の第２タイプのデータの受信が完了するまで該ステップを繰り返し実行するＳ３０２とを含む。

本実施例に係る通信方法は、実施例１、実施例２又は選択可能な実施形態のいずれかに対応する受信端が実行する方法であり、第１タイプのデータの高い伝送リアルタイム性を確保することができ、且つ、占有されるコントローラのピンリソースが少なく、コストが低く、データの競合の問題が発生しない。具体的には、実施例１又は２を参照する。

実施例４
本願の実施例は、実施例１、実施例２又は実施例３、又は選択可能な実施形態のいずれかに記載の通信方法を実行するコントローラを提供する。図１Ａ及び図１Ｂに示される高圧発生器のメインコントローラであってもよく、又はそのサブコントローラであってもよい。

実施例５
図１Ａは本願の実施例に係る高圧パルス発生器の構造原理図を示す。該高圧発生器は、実施例１、実施例２又は実施例３、又は選択可能な実施形態のいずれかに記載の通信方法を採用する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、該高圧発生器は、メインコントローラＨと、サブコントローラＧと、変圧器Ｃと、少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器Ｄと、少なくとも１つのコンデンサＥと、少なくとも１つの電圧制御回路Ｆとを備える。

メインコントローラＨは高圧発生器を全体的に制御して所定の高圧パルスを生成し、サブコントローラＧはメインコントローラＨからデータを取得し、且つ該データに基づき対応する電圧制御回路Ｆを制御して該データにより指定されたパラメータに応じて放電させる。メインコントローラＨとサブコントローラＧが通信可能に接続される。変圧器Ｃは少なくとも１つの高圧側コイルを有する。ＡＣ／ＤＣ変換器Ｄの一側が高圧側コイルの両端に接続される。コンデンサＥの両端がＡＣ／ＤＣ変換器Ｄの他側に接続される。電圧制御回路Ｆは、その一側がコンデンサの両端に接続され、他側がパルス電圧を出力する。

あるいは、メインコントローラＨとサブコントローラＧとの間は光ファイバーで通信する。

あるいは、図１Ｂに示すように、少なくとも２つの電圧制御回路Ｆの他側の両端は直列接続され、直列接続された両端はパルス電圧出力端として使用される。

あるいは、図１Ａに示すように、電圧制御回路はＨブリッジ回路である。

図面を参照しながら本願の実施例を説明したが、当業者は、本願の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な修正や変形を行うことができ、このような修正及び変形はいずれも添付の請求項に限定される範囲内に属する。

Claims (10)

1. 高圧パルス発生器の通信方法であって、前記高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備え、前記メインコントローラと前記サブコントローラとの間で伝送されるデータは、少なくとも第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ前記第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の前記第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が前記第２タイプのデータよりも高く、前記方法は、
   今回第１タイプのデータを送信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを送信することと、
   次回第１タイプのデータを送信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを送信し、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了するまで該ステップを繰り返し実行することとを含む、ことを特徴とする高圧パルス発生器の通信方法。
2. 毎回第１タイプのデータを送信する時に、すべての種類の第１タイプのデータを送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の高圧パルス発生器の通信方法。
3. 毎回第１タイプのデータを送信する時に、一部の種類の第１タイプのデータを送信し、且つ、
   すべての種類の第１タイプのデータの送信が完了することに必要な送信回数Ｍは、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了することに必要な送信回数Ｎよりも小さく、すべての種類の第２タイプのデータの送信が完了する前に、すべての種類の第１タイプのデータの送信が完了している、ことを特徴とする請求項１に記載の高圧パルス発生器の通信方法。
4. 毎回送信する時に、送信対象の第１タイプのデータ、第２タイプのデータをデータパケットに組み合わせて送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の高圧パルス発生器の通信方法。
5. 前記高圧パルス発生器は、それぞれに１つのサブコントローラが対応して設置される少なくとも２つの充放電制御回路を備え、前記データパケットがサブコントローラの識別子をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の高圧パルス発生器の通信方法。
6. 前記第１タイプのデータは、変調波、コンデンサ電圧、起動・停止コマンド、リセットコマンドの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の高圧パルス発生器の通信方法。
7. 前記第２タイプのデータは、パルス周波数、パルス数、パルス極性の少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の高圧パルス発生器の通信方法。
8. 高圧パルス発生器の通信方法であって、前記高圧パルス発生器はメインコントローラとサブコントローラを備え、前記メインコントローラと前記サブコントローラとの間で伝送されるデータは、少なくとも第１タイプのデータ及び第２タイプのデータを含み、且つ前記第２タイプのデータが少なくとも２種類を含み、高圧パルス発生器の前記第１タイプのデータに対するリアルタイム性要求が前記第２タイプのデータよりも高く、前記方法は、
   今回第１タイプのデータを受信する時に、一部の種類の第２タイプのデータを受信することと、
   次回第１タイプのデータを受信する時に、他の一部の種類の第２タイプのデータを受信し、すべての種類の第２タイプのデータの受信が完了するまで該ステップを繰り返し実行することとを含む、ことを特徴とする高圧パルス発生器の通信方法。
9. コントローラであって、請求項１～８のいずれか１項に記載の通信方法を実行する、ことを特徴とするコントローラ。
10. 請求項１～８のいずれか１項に記載の通信方法を採用する高圧パルス発生器であって、
    メインコントローラ及びサブコントローラにおいて、両者が通信可能に接続され、前記メインコントローラは高圧発生器を全体的に制御して所定の高圧パルスを生成し、前記サブコントローラはメインコントローラからデータを取得し、且つ前記データに基づき対応する電圧制御回路を制御して前記データにより指定されたパラメータに応じて放電させるメインコントローラ及びサブコントローラと、
    少なくとも１つの高圧側コイルを有する変圧器と、
    その一側が高圧側コイルの両端に接続される少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器と、
    両端がＡＣ／ＤＣ変換器の他側に接続される少なくとも１つのコンデンサと、
    その一側がコンデンサの両端に接続され、他側がパルス電圧を出力する少なくとも１つの電圧制御回路とを備える、ことを特徴とする高圧パルス発生器。

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