DE112017006847T5

DE112017006847T5 - Integrierte serielle kommunikation

Info

Publication number: DE112017006847T5
Application number: DE112017006847.9T
Authority: DE
Inventors: Petri Ylirinne; Trygve Björkgren; Stefan Strandberg
Original assignee: Vacon Oy
Current assignee: Vacon Oy
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2019-09-26
Also published as: CN110050442A; US10917269B2; WO2018133920A1; US20200153665A1; CN110050442B

Abstract

Ein elektrisches System, das eine Kommunikationsverbindung zwischen einem Signalsendeende und einem Signalempfangsende umfasst, wobei am Signalsendeende eine Anzahl von Datenbits in ein Niederfrequenzsignal integriert wird, um ein integriertes Signal zu bilden. Jedes Datenbit wird als Teil eines Symbols übertragen. Jedes Symbol umfasst eine vordefinierte Anzahl von Bits, die mindestens ein Datenbit codieren, wobei der Zustand einiger der Bits jedes Symbols vom Zustand des Niederfrequenzsymbols abhängt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft serielle Kommunikation.
Hintergrund
Bei vielen elektrischen Vorrichtungen besteht ein Bedarf an verschiedenen Arten der Kommunikation zwischen Teilen des Systems. Beispielsweise umfasst ein Umrichter der Leistungselektronik wie z. B. ein Frequenzumrichter im Allgemeinen Steuer- und Leistungsteile, die in diesem Dokument als Steuereinheit und Leistungseinheit bezeichnet werden. Diese Teile können eine gegenseitige Signalkommunikation auf einer relativ niedrigen Frequenz (z. B. Leistungsschaltersteuerung, in der Regel unter 20 kHz) und eine gegenseitige serielle Kommunikation mit einer relativ hohen Frequenz (z. B. Status- und Messdaten, die in seriellen Kommunikationsnachrichten untergebracht sind, in der Regel über 10 Mbit/s) aufweisen.
Der normale Weg zur Anordnung der Kommunikation zwischen Teilen des Systems besteht darin, für jede Art der Kommunikation eine eigene Verbindungshardware zu verwenden. Beispielsweise steuert die Steuereinheit bei einem Umrichter der Leistungselektronik normalerweise die Leistungseinheit, indem leistungsschalterspezifische Gate-Steuerleitungen verwendet werden, und ebenso kann eine ähnliche individuelle Leitung-Signal-Anordnung durch einige zeitkritische Rückmeldesignale vom Leistungsteil verwendet werden, z. B. durch ein Fehlersignal. Um die Anzahl physischer Leitungen zu begrenzen, werden die nicht zeitkritischen Steuerdaten von der Steuereinheit zur Leistungseinheit und die Rückmeldedaten von der Leistungseinheit zur Steuereinheit normalerweise über eine Hochfrequenzdatenverbindung im seriellen Kommunikationsnachrichtenformat übertragen.
Ein möglicher Unterschied zwischen den Teilen, die Signale senden und empfangen, erfordert eine Signaltrennung. Bei einer Vorrichtung der Leistungselektronik liegt die Steuereinheit normalerweise auf Massepotenzial und die Leistungseinheit auf einem gefährlichen Potenzial des Hauptstromkreises, wobei der Potenzialunterschied eine Trennung aller Signale zwischen diesen Einheiten durch z. B. die Verwendung von Optokopplern erfordert. Dies kann aus Kosten-, Platz- und Zuverlässigkeitsgründen ein Problem sein, sodass es zweckmäßig ist, die Anzahl von Signalen zwischen den Einheiten so niedrig wie möglich zu halten.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Kommunikationsverfahren und eine neuartige Kommunikationsanordnung für ein elektrisches System bereitzustellen, das einen gleichzeitigen Bedarf an unterschiedlichen Arten der gegenseitigen Kommunikation zwischen Systemteilen aufweist. Erfindungsgemäß werden serielle Kommunikationsnachrichten in Niederfrequenzsignale integriert, wodurch die Anzahl notwendiger Leitungen bei der Kommunikation zwischen den Teilen verringert wird. Der Begriff „Niederfrequenzsignal“ in diesem Kontext könnte zum Beispiel ein Signal bedeuten, dessen Frequenz weniger als 10 % der Taktfrequenz beträgt, die zur Bildung der seriellen Kommunikationsnachrichten verwendet wird. Es folgt eine Kurzfassung, um ein grundlegendes Verständnis einiger Aspekte verschiedener Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen, wobei eine ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen später folgt. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das erreicht, was in den Hauptansprüchen dargelegt ist, andere bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird am Signalsendeende der Kommunikationsverbindung eine serielle Kommunikationsnachricht in ein Niederfrequenzsignal integriert, um gemäß zumindest einigen der folgenden Betriebsregeln ein integriertes Signal zu bilden:

- Jedes Datenbit der seriellen Kommunikationsnachricht wird als Teil eines sogenannten Symbols übertragen. Ein Symbol kann eine vordefinierte Anzahl von Bits zum Kennzeichnen des Symbolstarts und eine vordefinierte Anzahl von Bits zum Kennzeichnen des Datenbitzustands umfassen. Ein Bit in diesem Kontext entspricht in der Regel einem Taktzyklus. Ein Symbol kann ein oder mehrere Datenbits beinhalten. Aufgrund der vordefinierten Anzahl von Bits ist die Dauer eines Symbols in der Regel konstant.
- Der Zustand des integrierten Signals während zumindest einiger der Symbolbits hängt vorteilhafterweise vom Zustand des Niederfrequenzsignals ab.
- Eine Anzahl von Symbolen bildet ein Byte. Ein Byte kann durch ein separates Bytestartsymbol oder durch ein separates Bytestoppsymbol gekennzeichnet sein, oder ein Byte kann diese beiden Kennzeichnungssymbole umfassen.
- Die Symbole sind durch eine Zeitverzögerung voneinander getrennt, die länger als die Filterungsverzögerung des Niederfrequenzsignals am Empfangsende der Kommunikationsverbindung ist. Die Zeitverzögerung zwischen Symbolen kann verlängert werden, wenn eine Impulsflanke des Niederfrequenzsignals innerhalb einer Sicherheitsspanne eines Symbols auftritt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das integrierte Signal am Empfangsende der Kommunikationsverbindung gemäß zumindest einigen der folgenden Betriebsregeln in eine separate serielle Kommunikationsnachricht und ein separates Niederfrequenzsignal aufgeteilt werden:

- Die in dem Symbol des integrierten Signals enthaltenen Datenbits werden in einem Decodierer dekomprimiert, der die Bits in einem Symbol gemäß den oben beschriebenen Regeln erkennen kann.
- Das integrierte Signal wird durch eine konstante Filterungsverzögerung verzögert, um zu gewährleisten, dass im gefilterten Signal kein Symbol sichtbar ist. Vorteilhafterweise kann die Filterungsverzögerung länger als die Dauer eines Symbols sein. Aufgrund der konstanten Filterungsverzögerungszeit bleibt der interne zeitliche Verlauf des Signalmusters unverändert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Übertragen einer in ein Niederfrequenzsignal integrierten seriellen Kommunikationsnachricht die Realisierung der obigen Betriebsregeln am Sendeende bzw. am Empfangsende der Kommunikation umfassen. Das Verfahren kann bei der Kommunikation zwischen der Steuer- und Leistungseinheit in beiden Richtungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit eine serielle Kommunikationsnachricht in das Leistungsschaltersteuersignal integrieren, um Status-Rückmeldeinformationen anzufordern, und die Leistungseinheit kann die Status-Rückmeldeinformationen, z. B. die Kühlkörpertemperatur, in eine serielle Kommunikationsnachricht integrieren, die in ein Fehler-Rückmeldesignal integriert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Einrichtung oder ein System zum Übertragen einer in ein Niederfrequenzsignal integrierten seriellen Kommunikationsnachricht digitale Logikschaltungen am Sendeende der Kommunikationsverbindung, die die Datenbits einer seriellen Kommunikationsnachricht in Symbole codieren und die Symbole gemäß den obigen Betriebsregeln in ein Niederfrequenzsignal integrieren können. Die Einrichtung oder ein System kann auf digitalen Logikschaltungen mit einer im Voraus festgelegten Funktion beruhen, z. B. auf einer CPLD (Complex Programmable Logic Device), oder die Einrichtung oder das System kann auf einer digitalen Logikschaltung mit einer downloadfähigen Software beruhen, d. h. auf einem programmierbaren Mikroprozessor. Die Einrichtung bzw. ein System am Empfangsende der Kommunikationsverbindung kann digitale Logikschaltungen umfassen, die eines oder mehrere umfassen aus:

- einer Verzögerungsfunktion zum Trennen des Niederfrequenzsignals vom empfangenen integrierten Signal gemäß den obigen Betriebsregeln, und
- einem Kommunikationsdecodierer zum Trennen der Datenbits der seriellen Kommunikationsnachricht vom empfangenen integrierten Signalbitstrom gemäß den obigen Betriebsregeln.

Bei der Kommunikation zwischen Systemteilen, z. B. zwischen der Steuer- und Leistungseinheit eines Frequenzumrichters, kann die Anordnung zum Übertragen integrierter Signale in beiden Richtungen verwendet werden.
Bei einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf einer digitalen Logikschaltung mit downloadfähiger Software beruht, z. B. auf einem Mikroprozessor, umfasst die vorliegende Erfindung außerdem ein neues Computerprogramm, d. h. ein Softwarepaket, das in eine Speichervorrichtung heruntergeladen werden kann. Das Computerprogramm umfasst computerausführbare Anweisungen zum Realisieren der obigen Betriebsregeln zum Übertragen einer in ein Niederfrequenzsignal integrierten seriellen Kommunikationsnachricht.
Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein neues Computerprogrammprodukt, das ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium umfasst, z. B. eine Compact Disc (CD), auf der ein Computerprogramm zum Übertragen einer in ein Niederfrequenzsignal integrierten seriellen Kommunikationsnachricht codiert ist.
Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem einen Umrichter der Leistungselektronik wie z. B. ein Frequenzumrichter, wobei das Verfahren und die Anordnung zum Übertragen einer in ein Niederfrequenzsignal integrierten seriellen Kommunikationsnachricht realisiert sind.
Die vorliegende Erfindung ist im Vergleich zur Technologie nach dem Stand der Technik in der Weise nützlich, dass die Anzahl physischer Leitungen zwischen Vorrichtungen mit gegenseitiger Kommunikation verringert werden kann. Somit werden Montagearbeiten vereinfacht sowie Systemkosten und die Möglichkeit zur fehlerhaften Installation verringert und die Servicearbeiten erleichtert.
Die Erfindung wird am besten auf der Grundlage der folgenden Beschreibung und beigefügten Zeichnungen verständlich, die verschiedene beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen zusammen mit deren weiteren Aufgaben und Vorteilen umfassen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlicher erläutert, wobei

1 Kommunikationskanäle in einer elektrischen Vorrichtung darstellt.
2 Kommunikationsanordnungen in einer elektrischen Vorrichtung darstellt.
3 Signalströme veranschaulicht, die zur Verwendung in der elektrischen Vorrichtung von 2 geeignet sind.
4 Einzelheiten eines kombinierten Signaldatenstroms veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 stellt eine vereinfachte schematische Veranschaulichung einer Leistungselektronikvorrichtung 10 dar, die aus einer Steuereinheit 11 und einer Leistungseinheit 13 besteht. Die Steuereinheit 11 beinhaltet einen Controller 12, bei dem es sich z. B. um einen Mikroprozessor handeln kann, der ein Programm ausführt, das festlegt, wie die Leistungselektronikvorrichtung 10 arbeitet. Der Controller 12 sendet über das Steuerkabel CB₁₂ , das eine Steuerleitung für jeden Leistungselektronikschalter umfasst, Steuersignale (z. B. Einschalten/Ausschalten) an den Leistungselektronikschalter 14 in der Leistungseinheit. Die Signalfrequenz bei dieser Art einer Kommunikationsverbindung zwischen der Steuer- und Leistungseinheit ist normalerweise aufgrund der Einschränkungen bei der Betriebsfrequenz (die auch als Schaltfrequenz bezeichnet wird) der Leistungselektronikschalter ziemlich niedrig. Beispielsweise liegt die von IGBTs normalerweise verwendete Schaltfrequenz unter 20 kHz.
Das Beispiel von 1 stellt außerdem eine weitere Kommunikationsverbindung zwischen der Steuer- und Leistungseinheit dar, eine bidirektionale Kommunikationsverbindung CB₁₁ . Sie kann z. B. zum Anfordern und Senden von Rückmeldedaten FB₁ von der Leistungseinheit 13 zur Steuereinheit verwendet werden. Die Daten werden durch einen Controller 15 der Leistungseinheit erfasst und in Form serieller Kommunikationsnachrichten übertragen. Eine normale Kommunikationsgeschwindigkeit bei dieser Art eines Informationskanals ist höher als 100 kbit/s.
2 stellt eine vereinfachte schematische Veranschaulichung einer Leistungselektronikvorrichtung 20 dar, die der in 1 dargestellten ähnelt und eine Steuereinheit 21 und eine Leistungseinheit 23 umfasst. Die Steuereinheit 21 beinhaltet einen Controller 22 und die Leistungseinheit 23 beinhaltet einen Controller 25. Bei dieser Anordnung sendet der Controller 22 der Steuereinheit 21 einen serielle Kommunikationsnachrichten umfassenden ersten Datenstrom HF₂₁ und einen ein Steuersignal für einen Leistungselektronikschalter umfassenden zweiten Datenstrom LF₂₁ an einen Codierer EC₁ , der beide Datenströme in einen erfindungsgemäßen integrierten Signalstrom codiert. Vom Codierer EC₁ wird der integrierte Signalstrom über eine unidirektionale serielle Kommunikationsverbindung CB₂₂ zur Leistungseinheit 23 gesendet. Der erste und zweite Datenstrom werden am Ende der Leistungseinheit 23 durch einen Verzögerungsblock DL₂ und einen Decodiererblock DC₂ getrennt. Im Verzögerungsblock DL₂ werden die seriellen Kommunikationsnachrichten herausgefiltert, sodass nur der zweite Datenstrom LF₂₁ verzögert zum Steuern eines Leistungselektronikschalters 24 zurückbleibt. Im Decodiererblock DC₂ wird der erste Datenstrom, d. h. die seriellen Kommunikationsnachrichten, vom integrierten Signalstrom getrennt und dem Controller 25 der Leistungseinheit 23 zugeführt. Die serielle Kommunikationsnachricht kann z. B. eine angegebene Anforderung von Rückmeldedaten von der Leistungseinheit zur Steuereinheit beinhalten.
Der Controller 25 der Leistungseinheit kann zum Senden von Rückmeldedaten FB₂ an die Steuereinheit 21 ein ähnliches Kommunikationsverfahren und eine ähnliche Kommunikationsanordnung wie oben erläutert verwenden. Bei dem dargestellten Beispiel werden ein serieller Kommunikationsdatenstrom HF₂₃ und ein Niederfrequenzdatenstrom LF₂₃ in einem Codierer EC₂ in einen integrierten Signalstrom codiert, der über eine unidirektionale serielle Kommunikationsverbindung CB₂₁ an die Steuereinheit 21 gesendet und dort wie oben dargestellt im Verzögerungsblock DL₁ und im Decodiererblock DC₁ getrennt. Das Niederfrequenzsignal bei dieser Datenübertragung kann z. B. ein Fehlersignal sein.
Die logischen Funktionen in der Steuereinheit 21 sowie in der Leistungseinheit 23 können in die Praxis umgesetzt werden, indem digitale Logikschaltungen verwendet werden, die auf einer im Voraus festgelegten Funktion beruhen, z. B. eine CPLD, oder indem digitale Schaltungen verwendet werden, die auf einer downloadfähigen Software beruhen, z. B. ein Mikroprozessor.
3 veranschaulicht ein Beispiel von Signalbitströmen gemäß der vorliegenden Verbindung. CBS ist ein integriertes Signal, das besteht aus

- einem Niederfrequenzsignal LF, das sich bis zum Zeitpunkt t₁ im logischen „0“-Zustand befindet, von t₁ bis t₂ im „1“-Zustand bleibt und nach dem Zeitpunkt t₂ in die „0“-Position zurückkehrt, und
- einem seriellen Kommunikationssignal, das gepulste Signalzyklen S5, S6... umfasst, die in diesem Dokument als Symbole bezeichnet werden. Die Dauer eines Symbols beträgt konstant t_S und jedes Symbol ist durch eine Zeitverzögerung t_B vom vorhergehenden Symbol getrennt.

Eine vordefinierte Anzahl von Datensymbolen, bei diesem Beispiel 8 (S0...S7), bildet ein Datenbyte (BT1, BT2), das ein festgelegtes Startsymbol SS und ein festgelegtes Stoppsymbol BS aufweist.
Wenn die Impulsflanke des Niederfrequenzsignals LF innerhalb einer Sicherheitsspanne ab einem Symbol auftritt, wird dieses Symbol erfindungsgemäß nicht in seinem ursprünglichen Zeitfenster gesendet, sondern eine Periode später (in 3 ist S6 wegen einer Überlappung mit der LF-Signalflanke bei t₂ von S6' verschoben).
Im Verzögerungsblock (DL₁ , DL₂ in 2) wird das integrierte Signal um eine konstante Filterungszeit t_F verzögert. Da die Verzögerung t_F länger als die Dauer t_S ist, kommt der Symbolstrom nicht im verzögerten Signalmuster LFS vor. Aufgrund der konstanten Filterungsverzögerung t_F und der oben beschriebenen Sicherheitsspannenregel behält das verzögerte Signalmuster LFS stets dieselbe Form wie das ursprüngliche Signalmuster LF bei, was von Bedeutung ist, wenn diese Erfindung bei zeitkritischen Anwendungen angewendet wird, z. B. beim Steuern von IGBTs (IGBT - Insulated-Gate Bipolar Transistor, Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) in PWM-Frequenzumrichtern (PWM - Pulse Width Modulation, Impulsbreitenmodulation).
Im Decodiererblock (DC₁ , DC₂ in 2) wird der Datenbitinhalt HFS (B0...B7) jedes Bytes von den Symbolen getrennt. Zur Verdeutlichung sind in 3 alle Datenbitzustände als „1“ angegeben und jedes Symbol transportiert nur ein Datenbit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das integrierte Signal CBS durch eine konstante Filterungsverzögerung t_F verzögert, um zu gewährleisten, dass im gefilterten Signal LFS kein Symbol zu sehen ist. Vorteilhafterweise ist die Filterungsverzögerung t_F länger als die Dauer t_S eines Symbols. Diese Regel garantiert, dass die internen Signalflanken eines Symbols nicht mit der Signalflanke des Niederfrequenzsignals LF verwechselt werden. Eine weitere den zeitlichen Verlauf betreffende Regel gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Verzögerung t_B zwischen den Symbolen länger als die Filterungsverzögerung t_F ist. Diese Regel gewährleistet, dass die Signalflanken während einer Symbolperiode den zeitlichen Verlauf der Verzögerung t_F des Niederfrequenzsignals nicht stören.
4 veranschaulicht ein Beispiel, wie die Symbole (SS und SO in 3) im Datenstrom des integrierten Signals CBS gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden können. CLK bezeichnet einen internen Takt von Codiererblöcken (EC₁ , EC₂ in 2) und jedes Symbol dauert 4 Taktzyklen, die mit a, b, c und d bezeichnet sind. Die Regeln für die Signalzustände während jedes Symbolzyklus sind bei diesem Beispiel die folgenden:

a = invertierter Zustand des Niederfrequenzsignals
b = nicht invertierter Zustand des Niederfrequenzsignals
c = „1“ im Datensymbol, wenn entweder das Datenbit „0“ ist oder das Symbol ein Bytestartsymbol ist „0“ im Datensymbol, wenn entweder das Datenbit „1“ ist oder das Symbol ein Bytestoppsymbol ist
d = „1“ im Datensymbol, wenn entweder das Datenbit „1“ ist oder das Symbol ein Bytestartsymbol ist „0“ im Datensymbol, wenn entweder das Datenbit „0“ ist oder das Symbol ein Bytestoppsymbol ist

Gemäß der obigen Regel betragen die Werte a und b des Startsymbols SS 10 (da der Zustand des Niederfrequenzsignals vor dem Symbol SS 0 war) und die Werte c und d des Startsymbols SS betragen 11 (da das Symbol ein Bytestartsymbol ist). Somit ist das Startsymbol SS eine Bitfolge 1011, wie in 4 veranschaulicht.
Gemäß der obigen Regel betragen die Werte a und b des ersten Datensymbols S0 01 (da der Zustand des Niederfrequenzsignals vor dem Symbol S0 1 betrug) und die Werte c und d des ersten Datensymbols S0 betragen 01 (da das übertragene Datenbit „1“ ist). Somit ist das erste Datensymbol S0 eine Bitfolge 0101, wie in 4 veranschaulicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Regel, wie das Symbol gebildet werden soll, eine andere als die obige sein, solange die Bytestart- und/oder Bytestoppbits und die Datenbits erkannt werden können. Beispielsweise können die Bytestoppbits weggelassen werden, wenn die Anzahl von Symbolen nach dem Bytestart fest ist. Außerdem ist es möglich, dass unterschiedliche Arten von Symbolen unterschiedliche Anzahlen von Bits umfassen, sodass z. B. mehr als ein Datenbit in einem Datensymbol enthalten ist.
Dimensionierungsbeispiel: Gemäß dem obigen Beispiel dauert jedes Symbol 4 Taktzyklen. Somit beträgt bei einer Taktfrequenz von 10 MHz eine Symboldauer t_S 400 ns. Die Filterungsverzögerung t_F sollte deutlich länger als dieser Wert sein, z. B. 1 µs, um eine Fehlinterpretation einer Symbolsignalflanke als Niederfrequenzsignalflanke zu vermeiden. Und ferner sollte die Verzögerung t_B zwischen den Bytes deutlich länger als die Filterungsverzögerung sein, z. B. 4 µs, um eine Störung des zeitlichen Verlaufs der Filterungsverzögerung zu vermeiden. Das Übertragen eines Symbols bei diesem Beispiel dauert 4 µs + 400 ns, d. h., die Frequenz der Datensignalübertragung beträgt 1/4,4 = 0,23 Mbit/s.
Das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung legt keinerlei Grenzen für die Frequenzen der Signale fest, aber in der Praxis hat es sich als am besten erwiesen, wenn die Signalfrequenz von LF weniger als 10 % der Taktfrequenz CLK beträgt (z. B. LF niedriger als 50 kHz und CLK höher als 1 MHz).
Die in der obigen Beschreibung bereitgestellten konkreten Beispiele sind weder erschöpfend, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, noch sollten sie als den Schutzumfang und/oder die Anwendbarkeit der beigefügten Ansprüche einschränkend ausgelegt werden. Die in den beigefügten Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind gegenseitig frei kombinierbar, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Die Verben „umfassen“ und „beinhalten“ werden in diesem Dokument als offene Einschränkungen verwendet, die das Vorhandensein auch nicht aufgeführter Merkmale weder ausschließen noch erfordern. Des Weiteren versteht es sich, dass die Verwendung von „ein/eine“, d. h. einer Einzahlform, im gesamten vorliegenden Dokument eine Vielzahl nicht ausschließt.

Claims

Verfahren zum Integrieren einer seriellen Kommunikationsnachricht, die eine Anzahl von Datenbits umfasst, in ein Niederfrequenzsignal, um ein integriertes Signal an einem Sendeende einer Kommunikationsverbindung eines elektrischen Systems zu bilden, wobei das integrierte Signal vom Sendeende der Kommunikationsverbindung an ein Empfangsende der Kommunikationsverbindung gesendet wird, wobei: - jedes Datenbit als Teil eines Symbols übertragen wird, - jedes Symbol eine vordefinierte Anzahl von Bits umfasst, die mindestens ein Datenbit codieren, - der Zustand einiger der Bits jedes Symbols vom Zustand des Niederfrequenzsignals abhängt, - die Symbole in Form von Bytes gebildet werden, die durch ein separates Startsymbol oder durch ein separates Stoppsymbol oder durch sowohl ein Start- als auch ein Stoppsymbol gekennzeichnet sind, und - die Symbole durch eine Zeitverzögerung voneinander getrennt sind, die länger als eine Filterungsverzögerung des integrierten Signals am Empfangsende der Kommunikationsverbindung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei am Empfangsende der Kommunikationsverbindung: - die in den Symbolen des integrierten Signals enthaltenen Datenbits in einem Decodierer aus dem Bitstrom des integrierten Signals dekomprimiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei am Empfangsende der Kommunikationsverbindung: - das Niederfrequenzsignal vom integrierten Signal getrennt wird, indem das integrierte Signal durch eine Filterungsverzögerung verzögert wird, die länger als die Dauer eines Symbols ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes Symbol zwei oder mehr Bits umfasst, die zur Markierung des Beginns eines Symbols verwendet werden, und zwei oder mehr Bits, die verwendet werden, um das Datenbit zu codieren oder anzugeben, dass das Symbol ein Startsymbol oder ein Stoppsymbol ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zur Markierung des Beginns eines Symbols (unten als a, b bezeichnet) verwendeten Bits sind: a = invertierter Zustand des Niederfrequenzsignals b = nicht invertierter Zustand des Niederfrequenzsignals
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die Bits, die verwendet werden, um das Datenbit zu codieren oder anzugeben, dass das Symbol ein Stoppsymbol oder ein Stoppsymbol (unten als c, d bezeichnet) ist, Folgendes sind: c = „1“, wenn das Datenbit „0“ ist oder das Symbol ein Bytestartsymbol ist „0“, wenn das Datenbit „1“ ist oder das Symbol ein Bytestoppsymbol ist d = „1“, wenn das Datenbit „1“ ist oder das Symbol ein Bytestartsymbol ist „0“, wenn das Datenbit „0“ ist oder das Symbol ein Bytestartsymbol ist
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei bei Auftreten einer Impulsflanke des Niederfrequenzsignals innerhalb einer Sicherheitsspanne eines Symbols die Übertragung dieses Symbols vom Sendeende der Kommunikationsverbindung zum Empfangsende der Kommunikationsverbindung verzögert wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Filterungsverzögerung des integrierten Signals am Empfangsende der Kommunikationsverbindung länger als die Dauer jedes Symbols ist.
Einrichtung zum Integrieren einer seriellen Kommunikationsnachricht, die eine Anzahl von Datenbits umfasst, in ein Niederfrequenzsignal, um ein integriertes Signal an einem Sendeende einer Kommunikationsverbindung eines elektrischen Systems zu bilden, das einen Sender, einen Empfänger und eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger umfasst, wobei die Vorrichtung mindestens eine Logikschaltung umfasst, die dafür eingerichtet ist: - jedes zu übertragende Datenbit in Symbole zu codieren; - die Symbole in das Niederfrequenzsymbol zu integrieren, um das integrierte Signal zu bilden, wobei der Zustand einiger der Bits jedes Symbols vom Zustand des Niederfrequenzsymbols abhängt, - die Symbole in Form von Bytes zu bilden, die durch ein separates Startsymbol oder durch ein separates Stoppsymbol oder durch sowohl ein Start- als auch ein Stoppsymbol gekennzeichnet sind, und - die Symbole durch eine Zeitverzögerung voneinander zu trennen, die länger als eine Filterungsverzögerung des integrierten Signals am Empfangsende der Kommunikationsverbindung ist.
Einrichtung nach Anspruch 9, wobei mindestens eine Logikschaltung ferner dafür eingerichtet ist, jedes Symbol so zu erzeugen, dass zwei oder mehr Bits verwendet werden, um den Beginn eines Symbols zu markieren, und zwei oder mehr Bits verwendet werden, um das Datenbit zu codieren oder um anzugeben, dass das Symbol ein Startsymbol oder ein Stoppsymbol ist.
System, umfassend eine Kommunikationsverbindung, die ein Signalsendeende und ein Signalempfangsende aufweist, wobei am Signalsendeende eine Anzahl von Datenbits in ein Niederfrequenzsignal integriert werden, um ein integriertes Signal zu bilden, wobei das System umfasst: - mindestens eine digitale Logikschaltung am Signalsendeende der Kommunikationsverbindung, wobei die mindestens eine digitale Logikschaltung dafür eingerichtet ist, die Symbole in das Niederfrequenzsignal zu integrieren, um das integrierte Signal zu bilden, wobei der Zustand einiger der Bits jedes Symbols vom Zustand des Niederfrequenzsymbols abhängt, die Symbole in Form von Bytes gebildet werden, die durch ein separates Startsymbol oder durch ein separates Stoppsymbol oder durch sowohl ein Start- als auch ein Stoppsymbol identifiziert werden, und die Symbole durch eine Zeitverzögerung voneinander zu trennen, die länger als eine Filterungsverzögerung des integrierten Signals am Empfangsende der Kommunikationsverbindung ist; - einen Decodierer am Signalempfangsende der Kommunikationsverbindung, der dafür eingerichtet ist, die in den Symbolen des integrierten Signals enthaltenen Datenbits des integrierten Signals aus dem Bitstrom des integrierten Signal zu dekomprimieren, und - einen Filterungsverzögerungsblock am Empfangsende der Kommunikationsverbindung, der eingerichtet ist, um das Niederfrequenzsignal vom integrierten Signal zu trennen, indem das integrierte Signal durch eine Filterungsverzögerung verzögert wird, die länger als die Dauer eines Symbols ist.
Einrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10 oder System nach Anspruch 11, wobei der Betrieb der mindestens einen digitalen Logikschaltung auf einer im Voraus festgelegten Funktion beruht.
Einrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10 oder System nach Anspruch 11, wobei der Betrieb der mindestens einen digitalen Logikschaltung auf einer downloadfähigen Software beruht.
Computerprogrammprodukt zum Integrieren einer seriellen Kommunikationsnachricht, die eine Anzahl von Datenbits umfasst, in ein Niederfrequenzsignal, um ein integriertes Signal an einem Sendeende einer Kommunikationsverbindung eines elektrischen Systems zu bilden, das einen Sender, einen Empfänger und eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger umfasst, wobei das Computerprogrammprodukt dafür eingerichtet ist: - jedes zu übertragende Datenbit in Symbole zu codieren; - die Symbole in das Niederfrequenzsymbol zu integrieren, um das integrierte Signal zu bilden, wobei der Zustand einiger der Bits jedes Symbols vom Zustand des Niederfrequenzsymbols abhängt, - die Symbole in Form von Bytes zu bilden, die durch ein separates Startsymbol oder durch ein separates Stoppsymbol oder durch sowohl ein Start- als auch ein Stoppsymbol identifiziert werden, und - die Symbole durch eine Zeitverzögerung voneinander zu trennen, die länger als eine Filterungsverzögerung des integrierten Signals am Empfangsende der Kommunikationsverbindung ist.
Einrichtung oder System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Einrichtung oder das System ein Umrichter der Leistungselektronik wie z. B. ein Frequenzumrichter ist, umfassend eine Steuereinheit und eine Leistungseinheit mit gleichzeitiger gegenseitiger Niederfrequenzsignal-Kommunikation mit einer Frequenz von unter 50 kHz und gegenseitiger serieller Kommunikation mit einer Datenübertragungsfrequenz von über 1 Mbit/s.