CN105099240A - 诊断和控制电路 - Google Patents

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Abstract

提供了诊断和控制电路。用于自诊断和控制的电路包括每个都具有电压供给的多个处理设备,处理设备被布置成彼此进行通信并且被布置成与具有不同电压供给的每个处理设备电隔离。

Description

诊断和控制电路
技术领域
本发明涉及自诊断和控制。其特别适于但决不限于在逆变器驱动电路中进行辅助自诊断和控制。
背景技术
在典型的双电平逆变器驱动电路中,电路的某些部分以高电压进行工作,而电路的某些部分以通常被认为对于用户交互较安全的较低电压进行工作。
光学隔离是一种公知的用于确保用户安全的技术。然而,隔离的使用增加了产品成本并且引入了随批量制造和温度而变化的信号延迟。因此必须针对最坏情况的延迟留出余量,而这又降低了控制性能。
一些现有技术的逆变器驱动系统采用双处理器解决方案,在该方案中,处理器中的一个以负dc总线供给为基准,并且另一个处理器以通常为ELV(极低电压)的安全用户电压为基准。以负dc总线供给为基准的处理器还需要针对上栅极驱动器的光电隔离,并且如果需要任何上IGBT的Vce监测或者基于上线分流的电流感测,则以负dc总线供给为基准的处理器也需要隔离。以负dc总线供给为基准的处理器提供了与三个下IGBT栅极驱动器的非隔离接口,并且还可以提供与制动IGBT栅极驱动器和下线分流电流反馈的非隔离接口。
存在对于改进的驱动故障自诊断和更高的控制性能的日益增长的期望,其产生了对于可用于自诊断和控制系统的更多的电路数据和控制信号的需求。对于已知系统,增加数目的经受自诊断的电路数据和控制信号需要用于隔离和总体电路组织的不同方法。
发明内容
根据第一方面,提供了一种用于自诊断和控制的电路,该电路包括多个处理设备,多个处理设备中的每个处理设备都具有电压供给,处理设备被布置成彼此进行通信并且被布置成与具有不同电压供给的每个处理设备电隔离。
可选地,处理设备彼此串联耦接。
可选地,其中,处理设备被耦接成环。
可选地,其中,至少一个处理设备被布置成以ELV供给电平进行工作。
可选地,其中,电隔离包括光电隔离。
可选地,其中,处理设备被布置成彼此进行双向通信。
可选地,其中,处理设备被布置成传送包括用于自诊断和控制的数据的消息。
可选地,其中,该消息包括定时信息和电路参数信息。
可选地,其中,每个处理设备被布置成当将消息传送至其他处理设备时在发送输出端上输出该消息。
可选地,其中,发送端口和接收端口通过OR门被耦接,使得从上游处理设备接收的消息被传递至下游处理设备。
可选地,其中,由每个处理设备输出的消息被附加至正在处理设备之间被发送的数据。
可选地,其中,所述处理设备被布置成使得从上游处理设备接收的消息被回送至下游处理设备。
可选地,其中,每个处理设备基于在接收端口和/或传感器处从其他处理设备接收的消息以及从自诊断和控制下的电路接收的电路数据来添加消息。
可选地,其中,处理设备中的一个被布置成作为主设备进行工作,并且至少一个其他设备的每一个被布置成作为从属设备进行工作。
可选地,其中,主设备以ELV供给电平进行工作。
可选地,其中,主处理设备被布置成基于发送通信帧的同步脉冲与接收通信帧的同步脉冲之间的时间来确定处理设备之间的总通信延迟。
可选地,其中,主处理设备被布置成向每个从属设备提供信息,以便缓解自诊断和控制下的电路的总通信延迟。
可选地,其中,从属处理设备的至少一个被布置成基于总通信延迟来修改自诊断和控制下的电路的控制信号。
可选地,该电路还包括:处理设备中的包括输入端的至少一个处理设备,所述输入端用于接收指示自诊断和控制下的电路的至少一个参数的信号;以及所述处理器中的包括输出端的至少一个处理器,所述输出端用于提供自诊断和控制下的电路的控制信号。
可选地,在该电路中,自诊断和控制下的电路包括逆变器。
可选地,其中,自诊断和控制下的电路包括AC电机驱动电路。
根据第二方面,提供了一种对前述用于自诊断和控制的电路进行控制的方法,该方法包括以下步骤:第一处理设备向下游处理设备提供通信帧,该通信帧包括:同步脉冲、电路信息部分和消息部分。
可选地,该方法还包括:在下游设备处接收通信帧。
可选地,该方法还包括:下游设备将消息附加在通信帧内。
可选地,该方法还包括:向更下游设备提供包括同步脉冲、电路信息和消息的通信帧。
可选地,在该方法中,用于自诊断和控制的电路包括多个处理设备,该方法还包括在下游处理设备中每一个处执行以下步骤:接收通信帧;向更下游设备提供该通信帧;以及可选地附加消息。
可选地,在该方法中,更下游设备为第一处理设备。
可选地,在该方法中,最后的下游设备将通信帧发送至第一处理设备。
可选地,在该方法中,所附加的消息包括定时信息和电路参数信息。
可选地,该方法还包括:第一处理设备基于发送通信帧的同步脉冲与接收通信帧的同步脉冲之间的时间来计算处理设备之间的总通信延迟。
可选地,该方法还包括:第一处理设备向每个下游处理设备提供信息,以便缓解自诊断和控制下的电路的总通信延迟。
可选地,该方法还包括:下游处理设备中的至少一个基于总通信延迟来修改自诊断和控制下的电路的控制信号。
可选地,在该方法中,第一处理设备为主处理设备。
根据第三方面,提供了一种计算机可读介质。
对于所有方面,限定了优选特征和可选特征。
附图说明
现在将仅作为示例并且参照附图来描述实施例,在附图中:
图1示出了根据实施例的诊断和控制电路;
图2示出了根据实施例的消息流;
图3示出了根据实施例的消息流;
图4示出了根据实施例的方法;以及
图5示出了根据实施例的系统。
在图中,贯穿本说明书,相似的元件通过相似的附图标记来指示。
具体实施方式
概述
在概述中,提供了针对自诊断和控制下的电路(“电路”)的用户接口。该电路可以采用用于控制AC电机的电力转换器(驱动器)的形式,该电力转换器(驱动器)包括整流器、dc总线电容器和逆变器(如图5中所示)。该逆变器包括两组的多个半导体开关,一组连接至负dc总线供给,而另一组连接至正dc总线供给。多个处理设备与电路对接:该电路与每个处理设备共享共同的基准。每个处理设备和所共享的基准与该电路中的其他基准隔离开。通过优选地以环配置来提供每个处理设备之间的通信,可以在处理设备之间传送供该电路使用的定时、开关以及其他信息。每个处理设备可以对该电路的参数进行采样并且输出包含指示接收到的参数的信息的消息,使得每个处理设备可以知道该电路的不同部分的工作特性和状态。处理设备中的一个即主设备可以确定处理设备之间的通信延迟并且当构造消息以发送至其他从属处理设备时针对该延迟留出余量。该主设备提供了增加的量的电路诊断和控制信息,并且可以以ELV(极低电压)供电电平进行工作,因此向诊断和控制信息提供了安全的用户接口。
详细描述
转向图1,示出了包括三个处理设备11、12和13的实施例。该处理设备可以包括处理器、FPGA、PLD或任何其他可编程设备。每个处理设备可以包括定时器。可以使用另外多个处理设备。每个处理设备与电路对接,该电路与该处理设备共享共同的基准电压,例如ELV(14)、+DC(15)和-DC(16)。可以存在以相同的基准电压进行工作的两个或更多个处理设备。
每个处理设备可以向该电路提供一个或多个信号和/或接收来自该电路的一个或多个信号(以与相应处理设备相同的基准)。例如,在图1中,可以看出:处理设备12可以耦接至信号17,并且处理设备13可以耦接至信号18。在该实施例中,信号17和信号18包括IGBT的栅极驱动信号、总线电压测量、电流测量(例如经由分流电阻器比如分流器19)和其他监测信号。信号17和信号18可以包括如要由用于诊断和控制的电路或从该用于诊断和控制的电路接收的有用的任何其他信号。因此,在本实施例中处理设备12和处理设备13获知该电路的参数,并且可以将控制信号发送至该电路的多个部分。
处理设备11、12和13中的每一个优选地以环配置在通信上彼此耦接。如将要说明的,这样的环配置使得每个处理设备(节点)能够将信息添加至其间所传送的数据。每个处理设备可以利用针对处理设备间的通信的不同电压电平,例如但不限于5v或3.3v逻辑高电平。
分别通过每个设备上的发送端口(21、22、23)和接收端口(31、32、33)来提供每个处理设备之间的双向通信。发送端口和接收端口可以为串行的或并行的。如将会理解的,一个处理设备的发送端口馈入在通信上与该处理设备相耦接的下游设备的接收端口。该通信可以为异步的或同步的。
如可以从图1中看出的,以不同基准电压电平进行操作的每个处理设备与电路的一部分隔离开。这确保了用户安全。该隔离可以通过发送/接收路径中的光电隔离器26来实现。区域14'、15'、16'表示每个处理设备和相关联部件的所隔离的基准电压。在提供隔离的同时,隔离器还可以提供驻留在电路的不同基准电压电平中的各个处理设备的不同逻辑电平之间的转换。
隔离设备还可以针对数据准确性来提供对所传送的数据的缓冲并且缓解底层系统中的任何噪声。该缓冲还可以满足存在在通信上彼此耦接的许多处理器的实施例,并且因此在任一电压基准区域中的通信路径是具有显著长度的。在特别嘈杂的环境情况下和/或针对较长通信路径和/或针对数据完整性,可以在通信路径中放置附加缓冲器。在其他实施例中,被测电路的分离的部分可以被定位在不同的壳体中。这可以包括针对电路的不同电压基准的不同壳体。壳体间缓冲可以是期望的,这可以由隔离器和/或通过放置在通信路径中的附加缓冲器来提供。这样的缓冲可以包括通信协议例如LVDS(低电压差分信号)或用于辅助噪声缓解的其他差分通信例如RS485。可选地,壳体间通信可以包括光通信。
处理设备中的一个(优选地为正在以ELV基准电压电平进行工作的设备)被认为是主设备,而所有其他设备被认为是从属设备。
该主处理设备通常提供(ELV)用户接口。在电路为逆变器电机驱动器的实施例中,具有用户输入(例如速度基准)的主设备可以提供从电机控制算法得到的门信号。因此,该主设备通常为以ELV为基准的处理器,这是因为该处理器是提供最安全的用户接口的处理器。主设备从发送端口21发出通信帧(包括一个或多个消息的一组数据),该通信帧经由隔离而流向下游从属处理设备(图1的实施例中的12)的接收端口(32)。处理设备12从主设备接收通信帧并且可以将其自己的消息附加至通过发送端口22在该通信帧内所传送的数据。下一个处理设备可以以与关于图1中的处理设备13所示的方式类似的方式进行动作。
为了使从主设备发送的消息能够被传递至下一个设备(即传播至所有其他的下游处理设备),从属设备的发送端口和接收端口可以一起进行OR’运算(25、25')。如将要理解的,这使得每个从属设备能够从上游处理设备接收到消息,并且如果需要,将其自己的消息附加至消息流的末尾而不必再重新创建原始消息。一个或多个OR门还可以提供对通信数据的进一步的缓冲。替选地,处理器节点可以反射出已经接收到的数据,这将使得不需要该特定处理器的发送端口与接收端口之间的OR门。如可以从图1中看出的,消息流使来自每个后续的处理设备的消息能够传播至下一个处理设备。该流返回至主处理设备,在该情况下,该主设备可以对已经由从属设备附加的消息作出反应。因此,该主设备可以调整被发送至从属设备的后续一个或多个消息中的设置、定时和/或其他控制参数和/或信号。例如,当电路为逆变器时,主处理设备可以通过每个逆变器开关周期从发送端口21所发送的通信帧(消息)来提供逆变器开关信息。
转向图2并且还参照图4的方法步骤,现在将描述处理设备间的消息协议。图2假定在通信环路中不存在传播延迟的理想情况。通信帧40包括同步脉冲41(其优选地为低脉冲),并且该同步脉冲41从主处理设备的发送端口输出(参见图2的曲线图46和图4的步骤52)。该同步脉冲可以用于使每个处理设备中的定时器与主处理设备内的定时器同步。该同步脉冲还可以用于触发电流采样点以及例如IGBT栅极驱动信号的PWM开关周期的开始。如果需要也可以根据同步脉冲来触发制动IGBT开关(如将会理解的)。
在通信帧40的部分42内,主处理设备可以添加与电路的定时和/或控制信号有关的信息(图4的步骤53)。在该电路为逆变器的实施例中,如本领域技术人员将会理解的,在部分42内发送的栅极驱动定时信息可以由从属处理器用于提供栅极驱动脉冲和其他控制信号例如制动IGBT的控制。由主处理设备发送的定时信息可以包括要由从属处理设备使用以产生逆变器门信号的本地定时器值或者调制和角度信息。再者,在电路为逆变器的实施例中,包括PWM定时信息的部分42应当在下一个PWM周期开始之前由相关从属处理设备接收,以便将它们的定时器准备就绪以控制它们各自的IGBT。
此外,主处理设备还可以将第一消息(部分43)添加至通信帧。该第一消息可以包含例如:用于对从属处理器进行寻址的数据;用于控制从属处理器的数据;以及关于诊断和控制下的逆变器电路的开关周期持续时间的信息。取决于消息的长度,该第一消息可以被扩展在多于一个通信帧部分43上,其可以跨越多于一个通信帧40。
在针对该电路适当的时间处发送(图4的步骤54)每个通信帧40。例如,针对逆变器,在逆变器开关周期的开始处发送每个通信帧。在一个逆变器开关周期期间所发送的定时信息由从属处理设备在下一个开关周期期间利用。
图2的曲线47示出了从主设备开始的下一个从属设备的发送端口处的活动(在本实施例中,在从属设备12处)。显然,在设备12的接收端口32处接收(图4的步骤55)源自主设备的波形,因此,其在图2中被省略。从属设备12然后可以在通信帧40的部分44中附加第二消息(图4的步骤56),其通过OR门25与来自主设备的原始波形进行OR运算。部分44按时间顺序被定位在部分43之后,从而对于任何后续从属设备保持对部分43中的第一消息的可见性。由从属设备12所附加的第二消息可以包括传感器信息、该电路的参数信息或者可用于从属设备的关于自诊断和控制系统的操作的任何其他信息。
图2的曲线48示出了在从属设备13处接收到的波形,从属设备13为从设备12开始的下游的下一个从属设备。在该实施例中,图4的步骤57被肯定地回答,这是因为在该通信环路中留有其他从属设备。如所示的,从属设备13接收来自主设备的原始波形加上已经由之前的从属设备(12)附加的第二消息(如果该第二消息存在)——图4的步骤55的重复。以与设备12相同的方式,如曲线49中所示,设备13可以将其自己的消息作为第三消息添加在通信帧的部分45中(图4的步骤56的重复)。在附加该第三消息之后,整个通信帧被发送回主设备(因为在该通信环路中没有其他从属设备),其中,如曲线50中所示,在接收端口31上接收整个通信帧(图4的步骤58)。如所示的,曲线50包括具有同步脉冲41和定时信息部分42以及消息部分43、44和45的组合的最终通信帧。可以看出,通过处理设备间的通信环路来提供双向处理设备间的链路。
取决于每个消息的长度(将会理解的,例如返回类型),以与第一消息相同的方式,任何其他消息可以被扩展在多于一个通信帧部分上,其可以跨越多于一个通信帧40。在适当时,任何从属设备可以省略对消息附加。
可以与通信帧的任何部分一起使用CRC以缓解通信线路中的噪声。
通信帧40的部分42以及消息部分43、44和45的格式可以是<id或地址><数据有效载荷><CRC>的形式。
图3示出了除示出且考虑了通信环路内的传播延迟之外与图2的波形相同的波形(46'、47'、48'、49'、50')。如将理解的,在从当主设备在其发送输出端21处第一次输出同步脉冲41的下降沿时至当在该主设备的接收端口31处接收到相同的脉冲时(如时期51所示)将存在延迟。可以计算该延迟并且将其用于在随后的通信帧中修改从属处理设备的控制信号和/或定时信号(图4的步骤59)。例如,该延迟可以用于修改逆变器死区时间(例如在图5的实施例中),这是归因于至从属设备的本地定时器的同步脉冲也会被延迟的事实。
图5示出用户接口正在控制和诊断被耦接至AC电机的逆变器的实施例。该驱动器由三相AC电源60供电。该AC电源被整流61以产生正DC总线供给线和负DC总线供给线(分别为15、16)。如将会理解的,该驱动器还包括DC总线电容器79。在DC总线供给线之间连接有DC-DC转换器74,该DC-DC转换器74产生与DC总线供给线隔离开的ELV供给14。如也在图1中所示,该ELV供给14由处理器11使用。处理器11耦接至用户接口62。该用户接口可以包括显示器和用户输入设备,例如键盘或小键盘。处理器11和用户接口62二者耦接至ELV供给14并且因此对于与其交互的用户是安全的。
处理器12以正dc总线供给15为基准(如也在图1中所示),并且从dc至dc转换器(未示出)对处理器12进行馈电,以与针对处理器11的ELV供给相同的方式从DC总线供给对处理器12进行供电。处理器12通过包括光电耦合器261的隔离器被连接至处理器11。图5的光电耦合器也在图1中示出为附图标记26。
处理器13以负dc总线供给16为基准(如也在图1中所示),并且从dc至dc转换器(未示出)对处理器13进行馈电,以与针对处理器11和处理器12的相应供给相同的方式从DC总线供给对处理器13进行供电。
处理器13通过包括光电耦合器262的隔离器被连接至处理器11。处理器11通过包括光电耦合器263的隔离器被连接至处理器13。之前参照图1描述了三个处理器中的每个处理器之间的通信网络。
如已经关于图1说明的,处理器12可以通过串行通信网络接收来自处理器11的开关信息,并且使用该信息来确定何时对被视为“上”IGBT设备的IGTB1(64)、IGTB3(65)和IGTB5(66)进行切换。
以相同的方式,处理器13可以通过串行通信网络来接收来自处理器11的开关信息,并且使用该信息来确定何时对被视为“下”IGBT设备的IGTB2(67)、IGTB4(68)和IGBT6(69)进行切换。
如图1和图5所示,处理器12可以经由信号17来发送和/或接收电路状态和/或参数信息或指示其的信号(为清楚起见,在图5中示出了包括上栅极信号75和正DC总线电流信息76的信号17的子集)。例如,可以从正DC分流电阻器19收集电流测量信息76。该信息可以通过串行通信网络被传递至处理器11,并且该信息可以被显示在用户接口上和/或由处理器11使用以用于后续的定时计算和/或其他参数改变。
如图1和图5所示,处理器13可以经由信号18来发送和/或接收电路状态和/或参数信息或指示其的信号(为清楚起见,在图5中示出了包括下栅极信号77和下IGBT电流测量78的信号18的子集)。例如,可以从下分流电阻器(70、71、72)收集电流测量信息78或指示其的信号。该信息可以通过串行通信网络被传递至处理器11,并且该信息可以被显示在用户接口上和/或由处理器11使用以用于后续的定时计算和/或其他参数改变。
如将会理解的,IGBT设备64至69形成逆变器,该逆变器将dc总线供给15、16转换至3相输出73。IGBT形成两组:“上”为被连接至正DC分流器19和正DC总线供给15的IGBT64、IGBT65、IGBT66;“下”为被连接至负DC总线供给16的IGBT67、IGBT68、IGBT69。无论何时相应的下IGBT(67、68、69)导通时(当其正在将相应的输出相连接至负dc总线供给16时),下分流电阻器(70、71、72)测量电流。
如果发生故障状况,例如当下电流分流电阻器70、71、72提供指示过多电流通过三相输出被传递出去的信号时,处理器11可以根据经由通信路径从处理器13发送的信息来确定该故障状况。处理器11随后可以通过经由串行通信网络进行通信来停止逆变器IGBT的切换。处理器11然后可以指示用户接口来显示消息以向用户警告该故障状况。各个处理器之间的这样的通信和信息交换可以用于任何处理器可获得的信号17和信号18的任何参数和/或状态信息。
关于可以由处理器11基于从通信路径中收集的通信传播信息所计算的延迟时间51,在图5的实施例中,如将会理解的,通过经由IGBT64至69在每个开关周期中交替地将输出连接至正dc供给15并且然后连接至负dc供给16来产生三相逆变器输出电压73中的每一个。连接至正dc供给15与连接至负dc供给16之间的时间比率使得能够在一定程度上对所产生的输出73的平均输出相电压进行控制。
由以正总线供给为基准的处理器(处理器12)来控制至正dc供给15的连接。由以负总线供给为基准的处理器(处理器13)来控制至负dc供给16的连接。如果至正dc供给的连接和至负供给的连接二者同时发生,则将发生故障,这是因为这将在正dc供给15与负dc供给16之间提供低阻抗路径(或短路)。为了防止该故障,在每个IGBT所切换的连接之间插入无连接的时间间隔(或死区时间)。这也可以用于补偿在处理器、通信和控制电路以及半导体开关(64至69)中的延迟。如果由不同的处理器控制每个连接,则在连接周期中将存在另外的变化,该变化是由用于接收和采样由主处理器(处理器11,在该实施例中的ELV处理器)发送的定时信息的时间所引起的。
当测量通信环路延迟时,可以由主处理器控制和考虑这样的变化——延迟时间51。
上述的各种方法可以通过计算机程序来实现。该计算机程序可以包括被布置成指示一个或多个处理器来执行上述各种方法中的一种或多种方法的功能的计算机代码。可以将用于执行这样的方法的计算机程序和/或代码提供给装置,例如处理器、FPGA或计算机可读介质或计算机程序产品上的其他处理设备。该计算机可读介质可以为例如电子的、磁的、光的、电磁的、红外的、或半导体系统、或用于数据传输例如用于通过因特网来下载代码的传播介质。替选地,该计算机可读介质可以采取以下的物理计算机可读介质的形式:例如半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘、以及光盘例如CD-ROM、CD-R/W或DVD。
如所描述的,增加的自诊断和控制信息可用于以安全电压电平进行工作的用户接口。如本文中所描述的系统的其他优点包括:
·优于现有技术系统的减少的栅极光电隔离器的数量(这降低了成本并且减小了通信延迟)。
·可以在无需另外的隔离的情况下收集增多的诊断信息。
·在有用的基准电压基准处提供更多IO。
·通过添加以其他电压基准电平的更多处理设备,系统可以被扩展至其他拓扑(多电平转换器等)。
·通过提高最终产品的鲁棒性和可靠性,增大了用于保护诊断和控制下的电路的范围。
·从现有系统的上栅极驱动器移除光电隔离器以减少定时系统的变型所需的余量并且提高控制性能。
本技术还可以如下进行配置。
1一种用于自诊断和控制的电路,包括:
多个处理设备,所述多个处理设备中的每个处理设备都具有电压供给;
所述处理设备被布置成彼此进行通信,并且被布置成与具有不同电压供给的每个处理设备电隔离。
2.根据1所述的电路,其中,所述处理设备彼此串联耦接。
3.根据1或2所述的电路,其中,所述处理设备被耦接成环。
4.根据前述任一项所述的电路,其中,至少一个处理设备被布置成以ELV供给电平进行工作。
5.根据前述任一项所述的电路,其中,所述电隔离包括光电隔离。
6.根据前述任一项所述的电路,其中,所述处理设备被布置成彼此进行双向通信。
7.根据前述任一项所述的电路,其中,所述处理设备被布置成传送包括用于自诊断和控制的数据的消息。
8.根据7所述的电路,其中,所述消息包括定时信息和电路参数信息。
9.根据前述任一项所述的电路,其中,每个处理设备被布置成当将消息传送至其他处理设备时在发送输出端上输出所述消息。
10.根据前述任一项所述的电路,其中,发送端口和接收端口通过OR门被耦接,使得从上游处理设备接收的消息被传递至下游处理设备。
11.根据9或10所述的电路,其中,由每个处理设备输出的消息被附加至正在所述处理设备之间发送的数据。
12.根据1至9或11中任一项所述的电路,其中,所述处理设备被布置成使得从上游处理设备接收到的消息被回送至下游处理设备。
13.根据9至12中任一项所述的电路,其中,每个处理设备基于在所述接收端口和/或传感器处从其他处理设备接收的消息以及从自诊断和控制下的电路接收的电路数据来添加所述消息。
14.根据前述任一项所述的电路,其中,所述处理设备中的一个被布置成作为主设备进行工作,并且至少一个其它设备中的每一个被布置成作为从属设备进行工作。
15.根据14所述的电路,其中,所述主设备以ELV供给电平进行工作。
16.根据14或15所述的电路,其中,所述主处理设备被布置成基于发送通信帧的同步脉冲与接收通信帧的同步脉冲之间的时间来确定所述处理设备之间的总通信延迟。
17.根据16所述的电路,其中,所述主处理设备被布置成向每个从属设备提供信息,以便缓解自诊断和控制下的电路中的所述总通信延迟。
18.根据17所述的电路,其中,所述从属处理设备中的至少一个被布置成基于所述总通信延迟来修改自诊断和控制下的电路的控制信号。
19.根据前述任一项所述的电路,还包括:所述处理设备中的包括输入端的至少一个处理设备,所述输入端用于接收指示自诊断和控制下的电路的至少一个参数的信号;以及所述处理器中的包括输出端的至少一个处理器,所述输出端用于提供所述自诊断和控制下的电路的控制信号。
20.根据前述任一项所述的电路,其中,所述自诊断和控制下的电路包括逆变器。
21.根据前述任一项所述的电路,其中,所述自诊断和控制下的电路包括交流电机驱动电路。
22.一种对根据前述任一项所述的用于自诊断和控制的电路进行控制的方法,所述方法包括以下步骤:
第一处理设备向下游处理设备提供通信帧,所述通信帧包括:
同步脉冲;
电路信息部分;以及
消息部分。
23.根据22所述的方法,还包括:在下游设备处接收所述通信帧。
24.根据23所述的方法,还包括:所述下游设备将消息附加在所述通信帧内。
25.根据23或24所述的方法,还包括:向更下游设备提供包括所述同步脉冲、所述电路信息和所述消息的所述通信帧。
26.根据25所述的方法,其中,所述用于自诊断和控制的电路包括多个处理设备,所述方法还包括在所述下游处理设备中的每一个处执行以下步骤:接收所述通信帧;向更下游设备提供所述通信帧;以及可选地附加消息。
27.根据25所述的方法,其中,所述更下游设备为第一处理设备。
28.根据26所述的方法,其中,最后的下游设备将所述通信帧发送至所述第一处理设备。
29.根据24至28中任一项所述的方法,其中,所附加的消息包括定时信息和电路参数信息。
30.根据22至29中任一项所述的方法,还包括:所述第一处理设备基于发送所述通信帧的所述同步脉冲与接收所述通信帧的所述同步脉冲之间的时间来计算所述处理设备之间的总通信延迟。
31.根据30所述的方法,还包括:所述第一处理设备向每个下游设备提供信息,以便缓解自诊断和控制下的电路的所述总通信延迟。
32.根据30或31所述的方法,还包括:所述下游处理设备中的至少一个基于所述总通信延迟来修改自诊断和控制下的电路的控制信号。
33.根据22至32中任一项所述的方法,其中,所述第一处理设备为主处理设备。
34.一种包括指令的计算机可读介质,所述指令当由处理设备执行时使所述处理设备执行22至33中任一项所述的方法。
35.一种基本上如本文中参照附图所描述并且如在所述附图的任意组合中所示的电路。
36.一种基本上如本文中参照附图所描述并且如在所述附图的任意组合中所示的方法。

Claims (20)

1.一种用于自诊断和控制的电路,包括:
多个处理设备,所述多个处理设备中的每个处理设备都具有电压供给,所述处理设备被耦接成环;
所述处理设备被布置成彼此进行通信,并且被布置成与具有不同电压供给的每个处理设备电隔离。
2.根据权利要求1所述的电路,其中,所述处理设备彼此串联耦接。
3.根据前述任一项权利要求所述的电路,其中,至少一个处理设备被布置成以极低电压供给电平进行工作。
4.根据权利要求1或2所述的电路,其中,所述处理设备被布置成彼此进行双向通信。
5.根据权利要求1或2所述的电路,其中,所述处理设备被布置成传送包括用于自诊断和控制的数据的消息,并且可选地,其中,所述消息包括定时信息和电路参数信息。
6.根据权利要求1或2所述的电路,其中,每个处理设备被布置成当将消息传送至其他处理设备时在发送输出端上输出所述消息。
7.根据权利要求6所述的电路,其中,由每个处理设备输出的消息被附加至正在所述处理设备之间发送的数据。
8.根据权利要求1或2所述的电路,其中,所述处理设备被布置成使得从上游处理设备接收的消息被回送至下游处理设备。
9.根据权利要求6所述的电路,其中,每个处理设备基于在接收端口和/或传感器处从其他处理设备接收的消息以及从自诊断和控制下的电路接收的电路数据来添加所述消息。
10.根据权利要求1或2所述的电路,其中,所述处理设备中的一个被布置成作为主处理设备进行工作,并且至少一个其它设备中的每一个被布置成作为从属设备进行工作,并且可选地,其中,所述主处理设备以极低电压供给电平进行工作。
11.根据权利要求10所述的电路,其中,所述主处理设备被布置成基于发送通信帧的同步脉冲与接收所述通信帧的同步脉冲之间的时间来确定所述处理设备之间的总通信延迟,并且可选地,其中,所述主处理设备被布置成向每个从属设备提供信息,以便缓解自诊断和控制下的电路中的所述总通信延迟,并且还可选地,其中,所述从属处理设备中的至少一个被布置成基于所述总通信延迟来修改所述自诊断和控制下的电路的控制信号。
12.根据权利要求1或2所述的电路,还包括:所述处理设备中的包括输入端的至少一个处理设备,所述输入端用于接收指示自诊断和控制下的电路的至少一个参数的信号;以及所述处理器中的包括输出端的至少一个处理器,所述输出端用于提供所述自诊断和控制下的电路的控制信号。
13.一种对根据前述任一项权利要求所述的用于自诊断和控制的电路进行控制的方法,所述方法包括以下步骤:
第一处理设备向下游处理设备提供通信帧,所述通信帧包括:
同步脉冲;
电路信息部分;以及
消息部分。
14.根据权利要求13所述的方法,还包括:在下游设备处接收所述通信帧,并且可选地,还包括:所述下游设备将消息附加在所述通信帧内。
15.根据权利要求13或14所述的方法,还包括:向更下游设备提供包括所述同步脉冲、所述电路信息和所述消息的所述通信帧;并且可选地,其中,所述用于自诊断和控制的电路包括多个处理设备,所述方法还包括在所述下游处理设备中的每一个处执行以下步骤:接收所述通信帧;向更下游设备提供所述通信帧;以及可选地附加消息。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述更下游设备为所述第一处理设备,并且可选地,其中,最后的下游设备将所述通信帧发送至所述第一处理设备。
17.根据权利要求14所述的方法,其中,所附加的消息包括定时信息和电路参数信息。
18.根据权利要求13或14所述的方法,还包括:所述第一处理设备基于发送所述通信帧的所述同步脉冲与接收所述通信帧的所述同步脉冲之间的时间来计算所述处理设备之间的总通信延迟,并且可选地,还包括:所述第一处理设备向每个下游处理设备提供信息,以便缓解自诊断和控制下的电路中的所述总通信延迟。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括:所述下游处理设备中的至少一个基于所述总通信延迟来修改自诊断和控制下的电路的控制信号。
20.一种包括指令的计算机可读介质,所述指令当由处理设备执行时使所述处理设备执行权利要求13或14所述的方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6760046B2 (ja) * 2016-12-21 2020-09-23 トヨタ自動車株式会社 インバータの異常判定装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3106927B2 (ja) * 1995-01-18 2000-11-06 株式会社デンソー 通信システム
JP3412828B2 (ja) * 1997-11-25 2003-06-03 三菱電機株式会社 電力変換装置
US7409315B2 (en) * 2004-06-28 2008-08-05 Broadcom Corporation On-board performance monitor and power control system
JP2006139634A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Hitachi Ltd 設備管理装置、通信路診断装置及び設備管理方法
US7633284B2 (en) * 2005-03-08 2009-12-15 Tennessee Valley Authority Method and apparatus for managing ultracapacitor energy storage systems for a power transmission system
US7324354B2 (en) * 2005-07-08 2008-01-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Power supply with a digital feedback loop
BRPI1012165A2 (pt) * 2009-05-19 2019-04-02 Maxout Renewables, Inc. aparelhos para balancear saída de potência e de colheita de potência.
JP5449893B2 (ja) * 2009-07-21 2014-03-19 株式会社日立製作所 電力変換装置
US8380905B2 (en) * 2010-05-21 2013-02-19 National Semiconductor Corporation Isolated communication bus and related protocol
FI122473B (fi) * 2010-12-14 2012-02-15 Kone Corp Liitäntäyksikkö, kuljetusjärjestelmä sekä menetelmä
US20130214601A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 System General Corp. Interface circuits for cascade and series battery management and methods thereof
US8896333B2 (en) * 2012-05-18 2014-11-25 Honeywell International Inc. Automatic test equipment control device

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