JP2019054568A - Synchronization control method of inverter system, and inverter system - Google Patents

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昌司 滝口
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Abstract

To reduce useless overhead and improve synchronization accuracy in a transmission path of small scale data applied to a carrier synchronization system.SOLUTION: A master circuit of a unit 1 that is a master synchronizes with a first carrier synchronization signal. A slave circuit of a unit 2 that is an inverter unit at a slave side of a synchronization code creates serial data including a predictive lag time of receiving the synchronization code and a carrier-period command. The unit 2 outputs serial data including the synchronization code and a second differential time between a second carrier synchronization signal and a first reception timing signal on the basis of the first reception timing signal created at the time of completing the reception of the serial data, the carrier-period command, and the predictive lag time. The master circuit of the unit 1 corrects the predictive lag time on the basis of the second differential time and a first differential time based on a time difference between the first carrier synchronization signal and a second reception timing signal created at the time of completing the reception of the serial data.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、パルス幅変調を用いたインバータの複数台連系運転、特に、シリアル伝送路を用いて共通な同期タイミングの確立を図る技術に関する。   The present invention relates to a multi-unit operation of an inverter using pulse width modulation, and more particularly to a technique for establishing a common synchronization timing using a serial transmission line.

2台のマスタ/スレーブ間において,シリアル通信を用いて同期を実現する方式(高精度時間プロトコル)としては「IEEE1588:2008」が知られている。この同期方式は、個別に基準タイマを有し、それぞれ伝送時刻と受信時刻を計測し、さらに、その時刻情報を通信により相互に伝送し合うことにより計測を行う。双方向の伝送路の遅延時間は等しいと仮定し、シリアル伝送路の遅延時間を計算して補正することにより、お互いの同期タイミングを正確に一致させている(特許文献1)。    “IEEE 1588: 2008” is known as a method (high precision time protocol) for realizing synchronization between two masters / slave units using serial communication. This synchronization method has a reference timer individually, measures transmission time and reception time, and performs measurement by transmitting the time information to each other by communication. Assuming that the delay times of the two-way transmission paths are equal, the delay times of the serial transmission paths are calculated and corrected so that the synchronization timings of the two transmission paths are matched exactly (Patent Document 1).

さらに、多数台機器における同期方法としては、EtherCAT(登録商標)などが知られている。これは、マスタからシリアル通信データの送信を開始して複数台のスレーブを順に伝送させ、末端のスレーブにてそれを折り返し、また複数台のスレーブを経由してマスタまで返送する。そして、各スレーブ間の双方向(送信と受信)通信の時刻を計測して、順にその時刻情報を伝送し合うことにより、多数台間の同期タイミングを合わせる。   Furthermore, EtherCAT (registered trademark) is known as a synchronization method in a large number of devices. This starts transmission of serial communication data from the master, transmits a plurality of slaves in order, returns them at the end slave, and returns them to the master via the plurality of slaves. And the time of bidirectional | two-way (transmission and reception) communication between each slave is measured, and the synchronous timing between many units | sets is matched by transmitting the time information in order.

一般的なシリアル通信であるRS-232Cなどにおいては、非同期通信と調歩同期検出などの技術が使用されている。    In general serial communication such as RS-232C, techniques such as asynchronous communication and asynchronous detection are used.

近年では、USB3やPCI-Expreeなどの伝送方法として、8B10B符号化やクロックデータリカバリ(CDR)回路が使用されるようになっている。   In recent years, 8B10B encoding and clock data recovery (CDR) circuits have been used as transmission methods such as USB3 and PCI-Expree.

8B10B符号は8bitデータ(1byte)を10bitのデータに変換してシリアルデータとして伝送するものである。2bit分だけ増えた冗長性を利用して、バイトデータ(256種類)と10個程度の特殊コードを伝送する。10bitデータを適切に選択して、バイトデータに関しては“1”または“0”の連続回数は4bitまでのものを選定している。   The 8B10B code converts 8bit data (1 byte) into 10bit data and transmits it as serial data. Using redundancy increased by 2 bits, byte data (256 types) and about 10 special codes are transmitted. Appropriately select 10-bit data, and for byte data, select “1” or “0” up to 4 bits.

これにより、10bitデータの中に必ず数回の状態変化が含まれるので、シリアルデータから伝送クロックの 復元(クロックリカバリ)も可能になる。伝送信号の周波数[bps]はお互いに分かっているので、データ変化時刻を同期基準とするPLL制御などを適用してサンプル時刻(PLLの位相に相当)を調整すると、サンプルタイミングを生成できる。   As a result, since 10-bit data always includes several state changes, it is possible to restore the transmission clock (clock recovery) from serial data. Since the frequency [bps] of the transmission signal is known to each other, the sample timing can be generated by adjusting the sample time (corresponding to the phase of the PLL) by applying PLL control using the data change time as a synchronization reference.

調歩同期検出などは、スタートbitのエッジに基づきサンプルタイミングを決めるので、大きなジッタやノイズなどが混入すると誤ったパケットデータを受信することがある。   Asynchronous detection or the like determines the sample timing based on the edge of the start bit, and therefore erroneous packet data may be received if large jitter or noise is mixed.

これに対して、連続した伝送信号からPLL制御によってサンプルタイミングを生成すると、多数bitのタイミング情報を統計的に処理しているので、ジッタの影響を受けにくく、また単発なノイズが発生してもそのデータが異常になるだけであり、次の受信データのサンプルには影響を与えない。   On the other hand, when sample timing is generated by PLL control from continuous transmission signals, timing information of many bits is statistically processed, so it is not easily affected by jitter and even if a single noise occurs. The data only becomes abnormal and does not affect the next sample of received data.

つまり、同期タイミングの観点からは、ジッタが存在する伝送路であっても、統計処理した正確な時刻検出が可能になるという特長があるし、ノイズの影響を引きずらないので、伝送異常後の再同期への復帰も高速に行える。   In other words, from the viewpoint of synchronization timing, there is a feature that accurate time detection with statistical processing is possible even on a transmission line with jitter, and it does not drag the influence of noise. Recovery to synchronization can be performed at high speed.

特殊コードについても“1”またば“0”が5bit連続するコードに関しては、特殊コード(K28.5,com)のみに限定することができる。そして、非同期通信(休止期間をはさんで間欠的にデータを送信)ではなく、サイクリック通信(常にデータを送信)とし,連続した送信データを等間隔なブロックに区切り,その間にCOMコードを挿入する。こうすると、“1”または“0”が5bit連続するコードを検出すればCOMコードを確実に分離でき、非同期通信のスタートビットやストップビットの代わりになるだけでなく、周期が一定であることから、ノイズによってCOMを誤検出しても発生時刻の整合性を利用して簡単に異常であると識別できる。これにより、10bit単位のコードの区切りやブロックデータの区切りを識別することができるので、連続したシリアルデータを区切ることによりデータの復元(データリカバリ)が行える。   As for the special code, a code in which “1” or “0” continues for 5 bits can be limited to only the special code (K28.5, com). Then, instead of asynchronous communication (transmitting data intermittently across pauses), cyclic communication (always transmitting data) is used to divide continuous transmission data into equally spaced blocks and insert a COM code between them To do. In this way, if a code in which “1” or “0” is 5 bits in succession is detected, the COM code can be reliably separated, which not only replaces the start bit and stop bit of asynchronous communication, but also has a constant period. Even if COM is erroneously detected due to noise, it can be easily identified as abnormal using the consistency of the time of occurrence. This makes it possible to identify code breaks and block data breaks in units of 10 bits, and data recovery (data recovery) can be performed by separating continuous serial data.

以上のようなシリアルデータに埋め込まれた情報を利用してサンプルタイミングやデータ分離を行う方式は「クロックデータリカバリ(CDR)」と称されており、既に多くの研究や実用化が行われている。   The method of performing sample timing and data separation using the information embedded in the serial data as described above is called "clock data recovery (CDR)" and has already been studied and put into practical use. .

特開2007−295647号公報JP 2007-295647 A

「IEEE1588:2008」や「EtherCAT」などは、Ethernet(登録商標)というネットワーク技術の100BASE-TXなどの高速な通信規格を採用しており、これには次の問題がある。100Mbpsの通信速度を実現するためには、PHY(通信系回路の物理階層)などの専用回路が必要である。また、通信プロトコルもEthernetに準拠しているので、バケット構成が複雑でパケット単位の送信データ量も多いため、小規模かつデータ量の少ない伝送を行うシステムに対しては、有効に利用しきれない無駄なオーバーヘッドが大きい。   “IEEE1588: 2008”, “EtherCAT”, and the like employ high-speed communication standards such as Ethernet (registered trademark) network technology 100BASE-TX, which have the following problems. In order to realize a communication speed of 100 Mbps, a dedicated circuit such as PHY (physical layer of communication system circuit) is required. In addition, because the communication protocol is compliant with Ethernet, the bucket configuration is complex and the amount of transmitted data per packet is large, so it cannot be used effectively for a small-scale transmission system with a small amount of data. There is a lot of wasted overhead.

本発明は、以上の事情に鑑み、キャリア同期システムに適用される小規模データの伝送路において、無駄なオーバーヘッドの低減と同期精度の向上を図ることを課題とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to reduce wasteful overhead and improve synchronization accuracy in a small-scale data transmission path applied to a carrier synchronization system.

そこで、本発明の一態様は、少なくとも二つ以上のインバータユニットを有するインバータシステムの同期制御方法であって、
マスタである一方のインバータユニットのマスタ回路は、第一キャリア同期信号に同期して、同期タイミングを示す同期コードとスレーブである他方のインバータユニットのスレーブ回路が当該同期コードを受信して検出するまでの予測遅れ時間とキャリア周期指令とを含むシリアルデータを当該他方のインバータユニットのスレーブ回路に送信し、
前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、前記シリアルデータの同期コードを正常に受信完了した時刻若しくはこれを含むブロックデータ全体が受信完了した時刻に、当該同期コードの第一受信タイミング信号を生成し、次いで、この第一受信タイミング信号と前記キャリア周期指令と前記予測遅れ時間に基づき第二キャリア同期信号を生成し、前記第一受信タイミング信号と前記第二キャリア同期信号のタイミングの時間差に基づく第二差分時間を計測し、次いで、前記第二キャリア同期信号に同期して、前記同期コードと前記第二差分時間を含むシリアルデータを返信データとして前記一方のインバータユニットのマスタ回路に送信し、
前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、前記返信データの同期コードを正常に受信完了した時刻若しくはこれを含むブロックデータ全体が受信完了した時刻に、当該同期コードの第二受信タイミング信号を生成し、次いで、この第二受信タイミング信号と前記第一キャリア同期信号との時間差に基づく第一差分時間を計測し、この第一差分時間と前記第二差分時間とに基づき前記予測遅れ時間を補正し、
前記一方のインバータユニットのキャリア発生用比較器は、前記第一キャリア同期信号に同期した第一キャリア信号に基づきパルス幅変調を行い、
前記他方のインバータユニットのキャリア発生用比較器は、前記第二キャリア同期信号に同期した第二キャリア信号に基づきパルス幅変調を行う。
Therefore, one aspect of the present invention is a synchronous control method for an inverter system having at least two or more inverter units,
The master circuit of one inverter unit that is the master is synchronized with the first carrier synchronization signal until the slave circuit of the other inverter unit that is the slave receives and detects the synchronization code indicating the synchronization timing. Serial data including the predicted delay time and the carrier cycle command to the slave circuit of the other inverter unit,
The slave circuit of the other inverter unit generates a first reception timing signal of the synchronization code at a time when the synchronization code of the serial data is normally received or at a time when reception of the entire block data including this is completed, Next, a second carrier synchronization signal is generated based on the first reception timing signal, the carrier cycle command, and the predicted delay time, and a second time based on a timing difference between the first reception timing signal and the second carrier synchronization signal. Measure the difference time, and then, in synchronization with the second carrier synchronization signal, send the serial data including the synchronization code and the second difference time as a return data to the master circuit of the one inverter unit,
The master circuit of the one inverter unit generates the second reception timing signal of the synchronization code at the time when the reception of the synchronization code of the reply data is completed normally or when the entire block data including the reception data is completed, Then, the first difference time based on the time difference between the second reception timing signal and the first carrier synchronization signal is measured, and the prediction delay time is corrected based on the first difference time and the second difference time,
The comparator for carrier generation of the one inverter unit performs pulse width modulation based on the first carrier signal synchronized with the first carrier synchronization signal,
The carrier generating comparator of the other inverter unit performs pulse width modulation based on the second carrier signal synchronized with the second carrier synchronization signal.

本発明の一態様は、前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、前記第二差分時間と前記予測遅れ時間とを一致させる同期制御を行い、前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、前記第一差分時間と前記第二差分時間とを一致させる同期制御を行う。   In one aspect of the present invention, the slave circuit of the other inverter unit performs synchronous control to match the second difference time and the predicted delay time, and the master circuit of the one inverter unit Synchronous control for matching the time with the second differential time is performed.

本発明の一態様は、前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、前記第一差分時間と前記第二差分時間を一致させる同期制御と、前記第二差分時間と前記予測遅れ時間を一致させる同期制御とを行い、第一差分時間と前記第二差分時間とに基づき前記予測遅れ時間を補正することと前記返信データ内に格納することの代わりに、前記第二差分時間と前記予測遅れ時間を一致させる同期制御の出力信号の値を、前記返信データ内に格納し、前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、前記第一受信タイミング信号と前記キャリア周期指令と前記第二差分時間と前記予測遅れ時間を一致させる同期制御の出力信号の値とに基づいて前記第二キャリア同期信号を生成する。   In one aspect of the present invention, the master circuit of the one inverter unit includes a synchronization control for matching the first difference time and the second difference time, and a synchronization control for matching the second difference time and the predicted delay time. Instead of correcting the predicted delay time based on the first differential time and the second differential time and storing it in the reply data, the second differential time and the predicted delay time are matched. The value of the output signal of the synchronous control to be stored is stored in the reply data, and the slave circuit of the other inverter unit is configured to receive the first reception timing signal, the carrier cycle command, the second difference time, and the predicted delay time. The second carrier synchronization signal is generated on the basis of the value of the output signal of the synchronization control for matching the two.

本発明の一態様は、前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、基準クロックを分周する第一分周回路を有し、この第一分周回路の出力信号に基づき、前記第一キャリア同期信号と前記第一キャリア信号を生成し、前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、基準クロックを分周する第二分周回路を有し、この第二分周回路の出力信号に基づき、前記第二キャリア同期信号と前記第二キャリア信号とを生成する。   In one aspect of the present invention, the master circuit of the one inverter unit includes a first frequency dividing circuit that divides a reference clock, and the first carrier synchronization signal is based on an output signal of the first frequency dividing circuit. And the slave circuit of the other inverter unit has a second divider circuit that divides the reference clock, and based on the output signal of the second divider circuit, the second carrier circuit generates the first carrier signal. A carrier synchronization signal and the second carrier signal are generated.

本発明の一態様は、上記の一方のインバータユニットと他方のインバータユニットとを並列接続したインバータシステムである。   One embodiment of the present invention is an inverter system in which the one inverter unit and the other inverter unit are connected in parallel.

本発明の一態様は、マスタまたはスレーブとして機能するインバータユニットを複数有するインバータシステムであって、前記マスタとして機能する上記のインバータユニットのマスタ回路を有する第一のユニットと、前記スレーブとして機能する上記のインバータユニットのスレーブ回路を有する第二のユニットとを備え、前記第二のユニットの数は二つ以上であり、前記第一のユニットは前記第二のユニットの数に対応して前記マスタ回路を並列に備える。   One aspect of the present invention is an inverter system having a plurality of inverter units that function as masters or slaves, the first unit having a master circuit of the inverter unit that functions as the master, and the above that functions as the slave. A second unit having a slave circuit of the inverter unit, wherein the number of the second units is two or more, and the first unit corresponds to the number of the second units. Are provided in parallel.

本発明の一態様は、マスタまたはスレーブとして機能するインバータユニットを複数有するインバータシステムであって、前記マスタとして機能する上記のインバータユニットマスタ回路を有する第一のユニットと、この第一のユニットのマスタ回路と直列に接続されてスレーブとして機能する上記のスレーブ回路とこのスレーブ回路と直列に接続されてマスタとして機能する上記のマスタ回路とを有する第二のユニットと、この第二のユニットのマスタ回路と直列に接続されてスレーブとして機能する上記のスレーブ回路を有する第三のユニットとを少なくとも有する。   One embodiment of the present invention is an inverter system including a plurality of inverter units that function as masters or slaves, the first unit including the inverter unit master circuit that functions as the master, and the master of the first unit. A second unit having the slave circuit connected in series with the circuit and functioning as a slave; and the master circuit connected in series with the slave circuit and functioning as a master; and a master circuit of the second unit And at least a third unit having the above-described slave circuit functioning as a slave.

本発明の一態様は、前記インバータシステムにおいて、前記第二のユニットは複数直列に接続されている。   According to one aspect of the present invention, in the inverter system, a plurality of the second units are connected in series.

以上の本発明によれば、キャリア同期システムに適用される小規模データの伝送路において、無駄なオーバーヘッドの低減と同期精度の向上を図ることができる。   According to the present invention described above, it is possible to reduce wasteful overhead and improve synchronization accuracy in a small-scale data transmission path applied to a carrier synchronization system.

本発明のインバータシステムの適用例。The application example of the inverter system of this invention. 本発明のインバータシステムの適用例。The application example of the inverter system of this invention. 本発明のインバータシステムの適用例。The application example of the inverter system of this invention. 本発明のパルス幅変調に関する各種の信号を説明した信号波形図。The signal waveform diagram explaining the various signals regarding the pulse width modulation of this invention. 本発明の実施形態1のインバータシステムのブロック図。The block diagram of the inverter system of Embodiment 1 of this invention. 実施形態1の伝送回路の回路構成図。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a transmission circuit according to the first embodiment. 実施形態1の受信回路の回路構成図。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a receiving circuit according to the first embodiment. 実施形態1のクロック復元回路の回路構成図。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a clock restoration circuit according to the first embodiment. 本発明の実施形態2のインバータシステムのブロック図。The block diagram of the inverter system of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3のインバータシステムのブロック図。The block diagram of the inverter system of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4のインバータシステムのブロック図。The block diagram of the inverter system of Embodiment 4 of this invention. 実施形態1の同期制御のタイムチャート。4 is a time chart of synchronization control according to the first embodiment. 実施形態1のマスタ側及びスレーブ側の同期制御のタイムチャート。4 is a time chart of synchronization control on the master side and the slave side according to the first embodiment.

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施形態1]
実施形態1のインバータシステムは、図1,2に例示した2台のインバータユニットを備えたインバータシステムであって、2台のインバータユニットの出力を並列接続して、出力電流を約2倍に拡大できる構成となっている。
[Embodiment 1]
The inverter system according to the first embodiment is an inverter system including the two inverter units illustrated in FIGS. 1 and 2, and the outputs of the two inverter units are connected in parallel to increase the output current by about twice. It can be configured.

また、本実施形態のインバータシステムは、図5に示されたように、一方のインバータユニット1(以下、ユニット1)がマスタとして機能し、他方のインバータユニット2(以下、ユニット2)はスレーブとして機能する。そして、マスタ側のユニット1の第一キャリア信号Cry1に対してスレーブ側のユニット2の第二キャリア信号Cry2が追従することにより、本実施形態のインバータシステムの時刻同期が実現する。   In the inverter system of the present embodiment, as shown in FIG. 5, one inverter unit 1 (hereinafter referred to as unit 1) functions as a master, and the other inverter unit 2 (hereinafter referred to as unit 2) serves as a slave. Function. Then, the second carrier signal Cry2 of the slave unit 2 follows the first carrier signal Cry1 of the master unit 1, thereby realizing time synchronization of the inverter system of the present embodiment.

図4に示された信号の波形図において、一般的なパルス幅変調(PWM)に関する各種の信号(記号)が定義されている。   In the waveform diagram of the signal shown in FIG. 4, various signals (symbols) relating to general pulse width modulation (PWM) are defined.

三角波キャリア信号をCryとし、キャリア周期(Tc)で且つ頂点に同期した同期信号をScryとする。(つまり、CryとScryは同期している。)ここでは、同期タイミングを三角波の上側の頂点に選定しているが、下側の頂点でも中間レベルでも良く、任意の場所を定義してもよい。   The triangular wave carrier signal is Cry, and the synchronization signal synchronized with the apex at the carrier cycle (Tc) is Scry. (In other words, Cry and Scry are synchronized.) Here, the synchronization timing is selected at the upper vertex of the triangular wave, but it may be at the lower vertex or at the middle level, and any location may be defined. .

パルス幅変調(PWM)の出力電圧の生成原理としては、キャリア信号Cryと電圧指令Vrefとの大小を比較することにより、“1/0”のディジタル値を生成し、このディジタル値に基づいてインバータ内の半導体スイッチなどを駆動して,直流電源の電圧vdcを振幅とする方形波状の電圧パルス(PWM波形)を出力する。   The principle of generation of the output voltage of pulse width modulation (PWM) is that a digital value of “1/0” is generated by comparing the magnitude of the carrier signal Cry and the voltage command Vref, and an inverter is generated based on this digital value. Drives the internal semiconductor switch and outputs a square-wave voltage pulse (PWM waveform) whose amplitude is the voltage vdc of the DC power supply.

図5に示されたインバータシステムにおいては、伝送異常により同期制御が停滞してもキャリア発振が継続できるようになっている。すなわち、一方のユニット1は、キャリア発生部CryGen1を実装し、同期信号Scry1を継続して発生させる。他方のユニット2は、キャリア発生部CryGen2を実装し、同期信号Scry2を継続して発生させる。   In the inverter system shown in FIG. 5, the carrier oscillation can be continued even if the synchronization control is stagnated due to a transmission abnormality. That is, one unit 1 mounts the carrier generation unit CryGen1 and continuously generates the synchronization signal Scry1. The other unit 2 is equipped with a carrier generation unit CryGen2, and continuously generates the synchronization signal Scry2.

同図においては、マスタとスレーブを区別しやすいように、記号にマスタ側がScry1,スレーブ側がScry2のように末尾に番号が付されている。また、伝送路についてはマスタからスレーブ方向を”12”,逆方向を”21”として表し、電圧指令Vrefは,伝送の遅延などの差異はあるが、送信側も受信側も共通な値のデータであるので、特に区別を付けずに共通な記号が付されている。   In the figure, numbers are added to the end of the symbols so that the master and the slave can be easily distinguished from each other, such as Scry on the master side and Scry2 on the slave side. For the transmission path, the master-to-slave direction is represented as “12”, and the reverse direction is represented as “21”. The voltage command Vref is data having a common value on both the transmission side and the reception side although there is a difference in transmission delay. Therefore, common symbols are given without particular distinction.

また、同図には、全二重の相互通信(Cmd_lineとAck_line)の構成が示され、この相互伝送情報が、相互に同期制御(PLL1とPLL2)が行われることにより、同期信号Scry1と同期信号Scry2が同期するようにフィードバック制御が行われる。この動作例としては、例えば、図12,13に示されたタイムチャートとなる。このマスタとスレーブの伝送回路(Cmd_lineとAck_line)及び同期ずれを検出する遅延時間(Tdly1とTdly2)などは同じ回路 が適用され、キャリア発生部(CryGen1,CryGen2)と、同期制御(PLL1,PLL2)および伝送データの内容だけは機能が異なる。   This figure also shows the configuration of full-duplex mutual communication (Cmd_line and Ack_line), and this mutual transmission information is synchronized with the synchronization signal Scry1 by performing synchronization control (PLL1 and PLL2). Feedback control is performed so that the signal Scry2 is synchronized. An example of this operation is the time chart shown in FIGS. The same circuit is applied to the master and slave transmission circuits (Cmd_line and Ack_line) and the delay time (Tdly1 and Tdly2) to detect the synchronization error. Only the contents of transmission data have different functions.

図5のユニット1,2の共通及び相違の構成要素について説明する。   The common and different components of the units 1 and 2 in FIG. 5 will be described.

先ず、ユニット1,2において共通の構成要素の態様について説明する。   First, aspects of the components common to the units 1 and 2 will be described.

(1)基準クロック:Clk1,Clk2
ディジタル回路の基準クロック信号であり、これらは水晶振動子が適用されており、周波数の誤差は微小であるものとする。また、この基準クロックをカウントしたものを各時刻(t1,t2)とする。
(1) Reference clock: Clk1, Clk2
It is a reference clock signal of a digital circuit, and a crystal oscillator is applied to these, and it is assumed that a frequency error is minute. The reference clock is counted as each time (t1, t2).

基準クロック(Clk1,Clk2)は、伝送波形のサンプルにも使用されるので、通常はシリアル伝送周波数[bps]の数倍以上の周波数が使用され、安定状態のデータがサンプルできるタイミングを選定している。   Since the reference clocks (Clk1, Clk2) are also used for transmission waveform samples, a frequency several times higher than the serial transmission frequency [bps] is usually used. Select the timing at which stable data can be sampled. Yes.

(2)伝送回路:TX12,TX21
伝送回路は、各ユニット間でデータを送受信する。相互の送信データはデータバッファTxBuf12,TxBuf21に設定され、このバッファデータを順に選択して伝送回路TX12または伝送回路TX21より送信する。この送信部の構成例を図6に示す。
(2) Transmission circuit: TX12, TX21
The transmission circuit transmits and receives data between the units. Mutual transmission data is set in the data buffers TxBuf12 and TxBuf21, and the buffer data is sequentially selected and transmitted from the transmission circuit TX12 or the transmission circuit TX21. A configuration example of this transmission unit is shown in FIG.

図6の詳細は後述するが、データの選択,ブロック化とCOMコードの埋め込み、エンコード(8B10B符号変換)やシリアライズなどを行って、シリアル伝送信号を生成する。また、特に、同期信号Scry1,Scry2が発生すると同時に同期タイミング情報の送信を開始する。例えば、特殊な同期コードやそれを含むデータブロックを送信することにより、シリアルデータに同期タイミング情報を埋め込んでいる。同期タイミング用のデータは相互に送信される。マスタ側(ユニット1側)からは、キャリア周期指令Tc_refと伝送遅延時間の予測時間Td_ref及び電圧情報Vref(もし電流制御なら電流指令)などの情報も送信する。一方、スレーブ側(ユニット2側)からは、スレーブのキャリア同期タイミング(Ack_line送信開始タイミング)Scry2から受信タイミングTrx_12tまでの時間差を計測した時間情報Tdly2を含むデータを送信する。   Although details of FIG. 6 will be described later, serial transmission signals are generated by performing data selection, blocking, COM code embedding, encoding (8B10B code conversion), serialization, and the like. In particular, transmission of synchronization timing information is started simultaneously with the generation of the synchronization signals Scry1 and Scry2. For example, the synchronization timing information is embedded in the serial data by transmitting a special synchronization code or a data block including it. Data for synchronization timing is transmitted to each other. The master side (unit 1 side) also transmits information such as a carrier cycle command Tc_ref, a transmission delay time prediction time Td_ref, and voltage information Vref (current command if current control). On the other hand, the slave side (unit 2 side) transmits data including time information Tdly2 obtained by measuring the time difference from the slave carrier synchronization timing (Ack_line transmission start timing) Scry2 to the reception timing Trx_12t.

このように,マスタとスレーブでは送信と受信のデータ内容は異なるが,送信するデータ量やパケット構成を等しくし、さらに、送受信回路も共通な構成とすることにより伝送および動作遅延を等しくする。   As described above, although the data contents of transmission and reception are different between the master and the slave, the amount of data to be transmitted and the packet configuration are made equal, and the transmission and reception circuits are made to have the same configuration, so that the transmission and operation delays are made equal.

(3)シリアル伝送路:Cmd_line,Ack_line
シリアル伝送路は、ユニット1,2の送信部から出力されるTx12_data,Tx21_dataの信号をもう一方のユニットに伝送する伝送路であって、光伝送用の送受信モジュールや光ファイバなどに相当する。
(3) Serial transmission path: Cmd_line, Ack_line
The serial transmission path is a transmission path for transmitting signals Tx12_data and Tx21_data output from the transmission units of the units 1 and 2 to the other unit, and corresponds to a transmission / reception module for optical transmission, an optical fiber, or the like.

(4)受信回路:RX12,RX21
受信回路は、ユニット1,2のデータを受信する回路であり、図7にRX12の詳細例を示す。ユニット1の受信回路RX12,RX21は、その詳細は後述するが、シリアルデータを10bitの並列データに変換するシフタ(Deserializer)や8B10B符号の逆変換であるデコーダ(Decoder)及び受信データからクロック成分やデータ成分を復元するCDR回路(CDR)を備える。この受信データはセレクタ(Sel)によりバッファRxBuf12に格納する。このバッファRxBuf12は外部の制御部から読み出される。また、Scry2やScry1のトリガにより同期タイミング用のデータが送信されているので、受信側ではその同期コードを正常に受信完了した時刻、またはそれを含むブロックデータ全体が受信完了した時刻にSrx21やSrx12の信号を出力する。後段では、この受信完了信号を利用して時刻tをラッチして同期制御に必要な受信時刻T_rxを計測する。
(4) Receiver circuit: RX12, RX21
The receiving circuit is a circuit that receives the data of units 1 and 2, and FIG. 7 shows a detailed example of RX12. The receiving circuits RX12 and RX21 of the unit 1 will be described in detail later, but a shifter (Deserializer) that converts serial data into 10-bit parallel data, a decoder (Decoder) that performs inverse conversion of 8B10B code, and clock components and A CDR circuit (CDR) for restoring data components is provided. This received data is stored in the buffer RxBuf12 by the selector (Sel). This buffer RxBuf12 is read from an external control unit. In addition, since the data for synchronization timing is transmitted by the trigger of Scry2 or Scry1, Srx21 or Srx12 is received at the time when reception of the synchronization code is completed normally on the receiving side or when the entire block data including it is received. The signal is output. In the subsequent stage, using this reception completion signal, the time t is latched and the reception time T_rx necessary for the synchronization control is measured.

CDR回路の詳細については,同期制御の説明に必要な作用や動作を説明できる程度の機能ブロックを図8に示した。その詳細は後述する。   As for the details of the CDR circuit, FIG. 8 shows functional blocks that can explain the operations and operations necessary for the description of the synchronization control. Details thereof will be described later.

(5)時刻計測回路:T_cry1,T_cry2,T_rx21,T_rx12用のラッチ回路
T_cry1用のラッチ回路は、マスタ側の送信開始信号Scry1により、時刻t1をラッチして送信開始時刻T_cry1を出力する。
(5) Time measuring circuit: T_cry1, T_cry2, T_rx21, T_rx12 latch circuit
The latch circuit for T_cry1 latches the time t1 and outputs the transmission start time T_cry1 by the transmission start signal Scry1 on the master side.

T_rx21用のラッチ回路は、マスタ側の受信完了信号Srx21により、時刻t1をラッチして受信完了時刻T_rx21を出力する。   The latch circuit for T_rx21 latches the time t1 and outputs the reception completion time T_rx21 based on the reception completion signal Srx21 on the master side.

T_cry2用のラッチ回路は、スレーブ側の送信開始信号Scry2により、時刻t2をラッチして送信開始時刻T_cry2を出力する。   The latch circuit for T_cry2 latches the time t2 and outputs the transmission start time T_cry2 by the transmission start signal Scry2 on the slave side.

T_rx12用のラッチ回路は、スレーブ側の受信完了信号Srx12により、時刻t2をラッチして受信完了時刻T_rx12を出力する。   The latch circuit for T_rx12 latches the time t2 and outputs the reception completion time T_rx12 by the reception completion signal Srx12 on the slave side.

(6)時間差分:Tdly1,Tdly2の差分器
マスタ側のTdly1の差分器では、送信開始時刻T_cry1から受信完了時刻T_rx21までの差分時間をTdly1とする。
(6) Time difference: Tdly1 and Tdly2 differencer The Tdly1 differencer on the master side sets the difference time from the transmission start time T_cry1 to the reception completion time T_rx21 as Tdly1.

スレーブ側のTdly2の差分器では、送信開始時刻T_cry2から受信完了時刻T_rx12までの差分時間をTdly2とする。   In the Tdly2 difference unit on the slave side, the difference time from the transmission start time T_cry2 to the reception completion time T_rx12 is set as Tdly2.

ここで、図5の態様は、各タイミングの時刻をラッチしてから差分の時間を計算しているが、最終的にはTdly1とTdly2という2個の遅延時間を求めることが目的であり、簡単な遅延時間計測カウンタに置き換えてもよい。   Here, the mode of FIG. 5 calculates the difference time after latching the time of each timing, but the purpose is finally to obtain two delay times Tdly1 and Tdly2. It may be replaced with a delay time measurement counter.

(7)キャリア発生用比較器:PWMcomp
キャリア発生用比較器PWMcompは、図4に示したように、第一キャリア信号Cry1や第二キャリア信号Cry2と電圧指令(Vref,マスタ/スレーブ共通)とを比較してパルス幅変調PWMの出力信号を生成する。ここで、共通な電圧指令でなくても、各ユニットの電流制御からの出力電圧指令などでもよいが、それらの代表例として共通な電圧指令を送信する例としている。
(7) Carrier generation comparator: PWMcomp
As shown in FIG. 4, the carrier generation comparator PWMcomp compares the first carrier signal Cry1 or the second carrier signal Cry2 with the voltage command (Vref, common to master / slave) and outputs an output signal of pulse width modulation PWM. Is generated. Here, the output voltage command from the current control of each unit may be used instead of the common voltage command, but a common voltage command is transmitted as a representative example thereof.

(8)インバータ主回路:INV1,INV2
キャリア発生用比較器PWMcompからパルス幅変調PWMの出力電圧に相当する信号を出力するので、電力用半導体スイッチなどを用いて構成された主回路INV1,INV2にて、実際に負荷を駆動するパルス幅変調PWM1,PWM2のPWM電圧を生成する。
(8) Inverter main circuit: INV1, INV2
Since a signal equivalent to the output voltage of pulse width modulation PWM is output from the carrier generation comparator PWMcomp, the pulse width that actually drives the load in the main circuit INV1, INV2 configured using a power semiconductor switch, etc. Generates PWM voltage for modulation PWM1 and PWM2.

次に、ユニット1,2において相違の構成要素の態様について説明する。    Next, aspects of the different constituent elements in the units 1 and 2 will be described.

(9)キャリア発生部:CryGen1,CryGen2
マスタ(ユニット1)のキャリア発生部CryGen1は、外部から設定されるキャリア周期指令Tc_refにて設定された定周期の第一キャリア信号Cry1を発生し、それに同期したタイミング信号Scry1を出力する。
(9) Carrier generator: CryGen1, CryGen2
The carrier generation unit CryGen1 of the master (unit 1) generates a first carrier signal Cry1 having a fixed period set by a carrier cycle command Tc_ref set from the outside, and outputs a timing signal Scry1 synchronized with the first carrier signal Cry1.

通常は、Clk1はディジタル値として取り扱い、アップダウンカウントしたものを第一キャリア信号Cry1とする。   Normally, Clk1 is handled as a digital value, and the first carrier signal Cry1 is counted up and down.

スレーブ(ユニット2)のキャリア発生部CryGen2は、マスタ(ユニット2)から伝送されるキャリア周期指令Tc_ref2を基準とし、それに対して同期制御部PLL2の回路から出力される周期補正の出力信号Tcomp2だけ周期を増減した周期が指令値として入力され、この補正された周期の第二キャリア信号Cry2を発生する。また、第二キャリア信号Cry2の周期は微小に変化するが、第二キャリア信号Cry2の頂点に同期したタイミングで信号Scry2は出力される。   The carrier generation unit CryGen2 of the slave (unit 2) uses the carrier cycle command Tc_ref2 transmitted from the master (unit 2) as a reference, and the cycle is output by the cycle correction output signal Tcomp2 output from the circuit of the synchronization control unit PLL2. The period obtained by increasing / decreasing is input as a command value, and the second carrier signal Cry2 having the corrected period is generated. Further, the cycle of the second carrier signal Cry2 slightly changes, but the signal Scry2 is output at a timing synchronized with the vertex of the second carrier signal Cry2.

尚、本態様は、後述するが、Cry1は常に一定周波数としておき、キャリア同期制御(周期の微調整)はスレーブ側のCry2のみに適用する構成となっている。   Although this aspect will be described later, Cry1 is always set to a constant frequency, and carrier synchronization control (fine adjustment of the cycle) is applied only to Cry2 on the slave side.

(10)スレーブ(ユニット2)側の同期制御部:PLL2
同期制御部PLL2は、マスタ(ユニット1)から伝送される伝送遅延時間の予測時間Td_refと、前述のスレーブのキャリア同期タイミング(Ack_line送信開始タイミング)Tcry2と受信タイミングTrx_12の時間差Tdly2とが入力される。遅延時間が予測より長い場合(Tdly2>Td_ref)には出力信号Tcomp2から第二キャリア信号Cry2の位相が進むような補正値を出力し、逆に短い場合(Tdly2<Td_ref)には出力信号Tcomp2から第二キャリア信号Cry2の位相が遅れるような補正値を出力する。このPLL2の補正指令とキャリア発生部CryGen2の周期の補正とのフィードバックループによって、最終的には信号Tdly2=信号Td_refとなるように収束する。
(10) Synchronization control unit on the slave (unit 2) side: PLL2
The synchronization control unit PLL2 receives the estimated transmission delay time Td_ref transmitted from the master (unit 1) and the time difference Tdly2 between the slave carrier synchronization timing (Ack_line transmission start timing) Tcry2 and the reception timing Trx_12. . When the delay time is longer than expected (Tdly2> Td_ref), a correction value is output so that the phase of the second carrier signal Cry2 advances from the output signal Tcomp2, and conversely, when the delay time is short (Tdly2 <Td_ref), the output signal Tcomp2 A correction value is output so that the phase of the second carrier signal Cry2 is delayed. The feedback loop of the PLL2 correction command and the carrier generation unit CryGen2 period correction finally converges so that signal Tdly2 = signal Td_ref.

これにより、スレーブ側では、受信時刻Srx12に対して予測伝送遅延時間Td_refだけ過去に遡った時刻が追従するべき同期タイミングであると想定し、これに第二キャリア信号や伝送開始タイミングを同期させる。   Thereby, on the slave side, it is assumed that the time that is traced back in the past by the predicted transmission delay time Td_ref with respect to the reception time Srx12 is the synchronization timing that should follow, and the second carrier signal and the transmission start timing are synchronized with this.

(11)マスタ(ユニット1)側の同期制御部:PLL1
マスタ側の同期制御部PLL1は、スレーブ(ユニット2)のようにキャリア周期を補正するのではなく、予測伝送遅延時間Td_refを修正することにより、伝送遅延時間のずれ成分を検出して補正を行う。前述のように、スレーブ側は、受信時刻Srx12に対して予測伝送遅延時間Td_refだけ過去に遡った時刻を基準にキャリアを同期させているが、予測遅延量Td_refが実際の伝送路の遅延時間に対して誤差があると、正確な同期状態にはなっていない。それは、予測遅延量Td_refとマスタ側の遅延時間Tdly1の誤差として表れ、スレーブの同期ずれ時間と、スレーブからの送信遅延の予測ずれの成分が含まれている。実際の双方向の伝送遅延が等しいと仮定すれば、スレーブに送信した予測遅延量Td_refとマスタ側の遅延時間Tdly1とを一致させれば、信号Scry1と信号Scry2つまり相互の伝送開始タイミングが同期する。そこで、PLL1では、スレーブに送信するTd_refの値をゆっくりと計測値Tdly1の値に近づくように修正する。これが収束して最終的にTdly1=Tdly2=Td_refが成立すれば、信号Scry1と信号Scry2のキャリア同期が完了した状態になる。
(11) Master (unit 1) side synchronization controller: PLL1
The master-side synchronization control unit PLL1 does not correct the carrier period like the slave (unit 2), but corrects the predicted transmission delay time Td_ref to detect and correct the transmission delay time shift component. . As described above, the slave side synchronizes the carrier with respect to the reception time Srx12 on the basis of a time that is traced back by the predicted transmission delay time Td_ref, but the predicted delay amount Td_ref is the actual transmission path delay time. On the other hand, if there is an error, it is not in an accurate synchronization state. This appears as an error between the predicted delay amount Td_ref and the master-side delay time Tdly1, and includes a slave synchronization shift time and a component of a predicted shift in transmission delay from the slave. Assuming that the actual two-way transmission delay is equal, if the predicted delay amount Td_ref sent to the slave and the delay time Tdly1 on the master side match, the signal Scry1 and the signal Scry2, that is, the transmission start timing of each other are synchronized . Therefore, in PLL1, the value of Td_ref transmitted to the slave is corrected so as to slowly approach the value of measured value Tdly1. If this converges and finally Tdly1 = Tdly2 = Td_ref is established, carrier synchronization between the signal Scry1 and the signal Scry2 is completed.

換言すると、同期制御部PLL1は、伝送遅延のバラツキや経時変化を検出して補正する。上述のように、マスタとスレーブの2つの異なる成分に対するPLL制御が存在するが、これらの制御を安定に 動作させるためには、PLL2が先に収束するようにPLL制御ゲインの応答特性を高く設定しておき、PLL1はそれよりも応答を低く設定するか、全ての応答をかなり低く設定するなどの配慮も必要である。   In other words, the synchronization control unit PLL1 detects and corrects variations in transmission delay and changes with time. As described above, there are PLL controls for two different components, master and slave. To make these controls operate stably, set the response characteristic of the PLL control gain high so that PLL2 converges first. In addition, it is necessary to consider that the response of PLL1 is set lower than that, or all responses are set considerably lower.

尚、図5において、ユニット1内のマスタ機能を備える回路構成(図5のユニット1内の一点鎖線で囲った箇所)を、マスタ回路MSTと称する。同様に、ユニット2内のスレーブ機能を備える回路構成(図5のユニット2内の一点鎖線で囲った箇所)を、スレーブ回路SLBと称する。   In FIG. 5, a circuit configuration having a master function in the unit 1 (a portion surrounded by a one-dot chain line in the unit 1 in FIG. 5) is referred to as a master circuit MST. Similarly, a circuit configuration having a slave function in the unit 2 (a portion surrounded by an alternate long and short dash line in the unit 2 in FIG. 5) is referred to as a slave circuit SLB.

図6〜8,12,13を参照しながら実施形態1の作用及び動作例について説明する。   The operation and operation example of the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図5の各部の機能や動作を説明するために、詳細な構成例を示したものが図6,図7,図8である。また、時間の関係については、図12によりキャリア同期信号と送受信データとの伝送タイミングなどの関係を示し、図13ではそれより長い時間の動作を示して同期開始から収束するまでの過程を説明する。   FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8 show detailed configuration examples in order to explain the function and operation of each part in FIG. As for the time relationship, FIG. 12 shows the relationship between the transmission timing of the carrier synchronization signal and the transmission / reception data, and FIG. 13 shows the operation from the start of synchronization to the convergence by showing the operation for a longer time. .

図6は伝送回路TX12の機能例を示すブロック図である。    FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of functions of the transmission circuit TX12.

ここでは8B10B符号を適用する例として示す。このブロックには、送信データを書き込むDbus(wr)、送信開始タイミングである信号Scry及び送信回路の基準クロックClk1が入力され、シリアルデータTX0を出力する。Txbuf(0)〜Txbuf(N-1)は送信データを蓄積するバッファであり、セレクタSelはTxbuf(0)〜Txbuf(N-1)から順に送信データを選択するセレクタ、符号化部Encoderでは8B10B符号変換テーブルなどを使用して8bit(1byte)データを10bitのシリアル送信データなどに変換する。 Here, an example in which the 8B10B code is applied is shown. The block, Dbus writing transmit data (wr), the reference clock Clk1 signal Scry and transmission circuit is a transmission start timing, and outputs a serial data TX 0. Txbuf (0) to Txbuf (N-1) is a buffer for storing transmission data, and selector Sel is a selector for selecting transmission data in order from Txbuf (0) to Txbuf (N-1). 8B10B in the encoder Encoder Convert 8bit (1byte) data to 10bit serial transmission data using code conversion table.

そして、最終的なシリアル信号を出力するSerializerでは、符号化された10bitのデータを順に1bitずつシフトしながらシリアルデータに変換して出力する。これら機能の動作シーケンスはTxSeqで制御されており、信号Scryのトリガ信号と基準クロックClk1を入力とし、データバッファの選択信号n,選択されたデータを符号化するタイミングSconv,およびシリアライザの入力データのラッチタイミングLdやシフト動作のタイミングclksftなどを出力する。   Then, the serializer that outputs the final serial signal converts the encoded 10-bit data into serial data while sequentially shifting the data one bit at a time. The operation sequence of these functions is controlled by TxSeq. The trigger signal of the signal Scry and the reference clock Clk1 are input. The selection signal n of the data buffer, the timing Sconv for encoding the selected data, and the input data of the serializer The latch timing Ld, shift operation timing clksft, and the like are output.

図7は受信回路の機能を示すブロック図である。    FIG. 7 is a block diagram showing functions of the receiving circuit.

シリアルデータRxiをシフト回路などのDeserializerにて多bitデータDsftに変換し、それを符号復元部Decoderにて8B10B符号化の逆変換を行って8bit(1byte)に復元する。そして、セレクタSelにより、送信バッファタのアドレスに対応した受信バッファRxBufに格納(書き込み)する。   The serial data Rxi is converted into multi-bit data Dsft by a deserializer such as a shift circuit, and then it is restored to 8 bits (1 byte) by inverse conversion of 8B10B encoding by a code restoration unit Decoder. Then, the selector Sel stores (writes) in the reception buffer RxBuf corresponding to the address of the transmission buffer.

CDR回路では、シリアルデータから各種のタイミングを復元し、シリアルデータのサンプルタイミングclksft(Deserializerのシフト動作タイミング)や、逆符号変換(Decoder)に対してDsftをラッチ及び変換するタイミングLDを出力している。さらに、LD信号にて受信データが更新されるので、それを格納バッファ制御RxDataSel及びセレクタSelにより、バッファRxBuf(n)に順番に書き込む。   The CDR circuit restores various timings from serial data, and outputs serial data sampling timing clksft (deserializer shift operation timing) and timing LD that latches and converts Dsft for inverse code conversion (Decoder) Yes. Further, since the received data is updated by the LD signal, it is sequentially written in the buffer RxBuf (n) by the storage buffer control RxDataSel and the selector Sel.

また、CDR回路では、シリアルデータRxiに埋め込まれている同期データ(同期信号用の特殊コード)を検出すると、同期タイミング信号Srxを出力する機能も有している。このタイミング信号Srxは、タイマカウンタtの値をラッチして受信時刻t_rxを計測時刻するために利用される。   The CDR circuit also has a function of outputting a synchronization timing signal Srx when detecting synchronization data (a special code for a synchronization signal) embedded in the serial data Rxi. This timing signal Srx is used to latch the value of the timer counter t and measure the reception time t_rx.

CDR回路の構成例を示したものが図8である。この構成要素と機能は次のとおりである。受信したシリ アルデータRxiを、基準クロックClk2で動作するShifterで受信する。送信データの1bitの幅が基準ク ロックの8サンプル分である場合を仮定すると。8B10B符号化の1コード分(10bit)のサンプル数は(8×10)bitとなり、これを格納できるシフタ列を用意する。そして、このシフタのデータ列が8B10B符号の区切り記号(K28.5,com)のパターンと一致したら、SyncCodeDetecterはScom_rxの検出信号を出力する。厳密には、COM検出には数サンプルの時間幅があるが、PLLControlの内部にて立ち上がりと立下りの中間時刻を検出するなどの処理を行って、Scom_rxのタイミングと認識させる。そして,このScom_rxを基準入力としてPLL演算により受信データのサンプルタイミングLDを生成する。このようなCOM検出とPLL機能でクロック(サンプルタイミング)を復元する方式は、RS232Cの調歩同期検出のようなスタートbitのエッジ検出を基準とする方式に比べて、よりジッタの影響を受けにくい受信タイミングを得ることができる。この「COMコードを検出してScom_rxのタイミングを生成する方式」はすでに実用化されているのでここでは説明を省略する。   FIG. 8 shows a configuration example of the CDR circuit. The components and functions are as follows. The received serial data Rxi is received by the shifter operating with the reference clock Clk2. Assume that the 1-bit width of the transmission data is 8 samples of the reference clock. The number of samples for one code (10 bits) of 8B10B encoding is (8 × 10) bits, and a shifter sequence capable of storing them is prepared. When the shifter data string matches the pattern of the delimiter (K28.5, com) of the 8B10B code, SyncCodeDetecter outputs a detection signal of Scom_rx. Strictly speaking, the COM detection has a time width of several samples. However, processing such as detecting an intermediate time between rising and falling is performed inside the PLLControl to recognize it as the timing of Scom_rx. Then, sample timing LD of received data is generated by PLL calculation using this Scom_rx as a reference input. This method of recovering the clock (sample timing) using the COM detection and PLL function is less susceptible to jitter than methods based on edge detection of the start bit such as RS232C asynchronous detection. Timing can be obtained. Since this “method of detecting the COM code and generating the timing of Scom_rx” has already been put into practical use, description thereof is omitted here.

図8の例では、基準クロックをPLLControlからのNdivに基づき分周比とする可変分周カウンタClkDriverにより分周し、サンプルタイミングclksftを生成し、それを1codeに相当する10bit分だけ分周し、さらにCOMの挿入周期分だけ分周して一般的なPLL構成の自己発振信号に相当するScom_PLLを生成する。そして、Scom_rxとScom_PLLの発生時刻が同期するようにClkDriverのカウンタ幅をNdiv±1のように修正することにより、Scom_PLLの発生時刻を微調整するものである。このPLLが適切に収束していれば,シリアル信号の波形に多少のジッタが重畳しても、安定なサンプルタイミングclksftと,1code分(10bit)のデータをラッチするタイミングLDを生成することができる。   In the example of FIG. 8, the reference clock is divided by a variable division counter ClkDriver that uses a division ratio based on Ndiv from PLLControl to generate a sample timing clksft, which is divided by 10 bits corresponding to 1 code, Further, the frequency is divided by the COM insertion period to generate a Scom_PLL corresponding to a self-oscillation signal of a general PLL configuration. Then, the generation time of Scom_PLL is finely adjusted by correcting the counter width of ClkDriver to Ndiv ± 1 so that the generation times of Scom_rx and Scom_PLL are synchronized. If this PLL is properly converged, a stable sample timing clksft and timing LD that latches 1 code (10 bits) of data can be generated even if some jitter is superimposed on the serial signal waveform. .

以上が、実施形態1(図5)を補足するための詳細回路例の説明である。    The above is the description of the detailed circuit example for supplementing the first embodiment (FIG. 5).

以上で定義した信号を利用して、図12と図13のタイムチャートの動作を説明する。   The operation of the time charts of FIGS. 12 and 13 will be described using the signals defined above.

図12は、キャリア周期が2回程度の短い時間幅に限定し、キャリアの同期タイミングとその他の信号との関係を示したものである。図13はそれよりも長い時間の動作を示すことにより、キャリア発振の起動や相互のキャリア同期の確立過程を示したものである。以降の説明では、図12において、同期タイミングの収束動作に限定して説明する。   FIG. 12 shows the relationship between the carrier synchronization timing and other signals by limiting the carrier period to a short time width of about twice. FIG. 13 shows the process of starting carrier oscillation and establishing mutual carrier synchronization by showing the operation for a longer time. In the following description, only the convergence operation of the synchronization timing will be described with reference to FIG.

図12では、上から2段と下から2段のデータがマスタ側の信号、中間部分がスレーブ側の信号に相当する。以下に各信号について説明する。    In FIG. 12, the data from the top two stages and the bottom two stages correspond to the master side signal and the middle part corresponds to the slave side signal. Each signal will be described below.

(1)キャリア同期信号Scry:マスタのキャリア発振器の同期タイミングであり、スレーブはこれに追従する。   (1) Carrier synchronization signal Scry: This is the synchronization timing of the carrier oscillator of the master, and the slave follows this.

(2)TX12_data:Cmd_lineを利用してマスタから送信するシリアルデータであり、Sync_codeはキャリア頂点を識別するための特殊コード、Tc_refはキャリア周期を示すクロック数、Td_refは伝送路の遅延時間の予 測量、Vrefはマスタとスレーブで共有する運転情報であり、ここでは三相電圧指令を想定している。図12においてCOMコードは省略しているが、CDR機能を実現するために、Sync_codeの前や数個のデータの区切りに挿入されている。   (2) TX12_data: Serial data transmitted from the master using Cmd_line, Sync_code is a special code for identifying the carrier vertex, Tc_ref is the number of clocks indicating the carrier period, and Td_ref is a prediction of the delay time of the transmission path , Vref is operation information shared by the master and the slave, and a three-phase voltage command is assumed here. Although the COM code is omitted in FIG. 12, in order to realize the CDR function, it is inserted before Sync_code or at several data breaks.

(3)RX12_data:スレーブの受信データを示す。伝送路の遅延時間を示すため、Tx12_dataより少し遅らせて示されている。   (3) RX12_data: Indicates the received data of the slave. In order to show the delay time of the transmission path, it is shown with a slight delay from Tx12_data.

(4)Srx12:受信回路による同期コードの受信完了のタイミング信号である。RX12_dataから、10bitのコードを復元するとともに、Sync_codeの受信完了信号Srx12も発生する。この信号Srx12はSync_codeの受信完了だけに限定する必要は無く、それを含むブロックデータの受信時刻でもよいし、その前後に発生するCOMのタイミングなどでもよい。伝送周期に対して固定した位置を検出できればよい。但し、選定するタイミングの種類に応じて、後述する想定遅延時間Td_refの方を補正して対応させる。   (4) Srx12: a timing signal for completion of reception of the synchronization code by the receiving circuit. A 10-bit code is restored from RX12_data, and a Sync_code reception completion signal Srx12 is also generated. The signal Srx12 need not be limited to the completion of reception of Sync_code, but may be the reception time of block data including the signal, or the timing of COM generated before and after that. It is only necessary to detect a fixed position with respect to the transmission cycle. However, an expected delay time Td_ref, which will be described later, is corrected to correspond to the type of timing to be selected.

(5)Scry2:スレーブ側のキャリア発生部CryGen2の同期タイミング信号である。同期確立により、この信号Scry2を信号Scry1のタイミングと一致させる。この信号Scry2をできるだけ同期した時刻から起動したいので、マスタからの送信データのうちのキャリア周期Tc_refや予測遅延時間Td_ref(内容は初期設定値Td_ref_ini)と、前回の受信タイミングSrx12の時刻T_rx12を用いて、以下の式(1)により開始時刻を計算する。   (5) Scry2: A synchronization timing signal of the carrier generation unit CryGen2 on the slave side. By establishing synchronization, the signal Scry2 is made to coincide with the timing of the signal Scry1. Since we want to start this signal Scry2 from the synchronized time as much as possible, use the carrier cycle Tc_ref and the predicted delay time Td_ref (contents are the initial setting value Td_ref_ini) of the transmission data from the master and the time T_rx12 of the previous reception timing Srx12 The start time is calculated by the following equation (1).

T_cry2'=( T_rx12 + Tc_ref )−Td_ref …(1)
これは,時刻T_rx12の情報を利用して次の受信時刻( T_rx12 + Tc_ref )を予測し、さらに、伝送や検出の予想遅延時間Td_ref分だけ遡った時刻が同期タイミングであると想定している。信号Scry2が起動したら、信号Scry2と信号Srx12との時間差Tdly2の計測も開始する。
T_cry2 '= (T_rx12 + Tc_ref) −Td_ref (1)
This is based on the assumption that the next reception time (T_rx12 + Tc_ref) is predicted using the information of time T_rx12, and that the time that is further back by the expected delay time Td_ref for transmission and detection is the synchronization timing. When the signal Scry2 is activated, measurement of the time difference Tdly2 between the signal Scry2 and the signal Srx12 is also started.

(6)Tx21_data:Ack_lineを利用してスレーブ側からマスタ側に返信するシリアルデータである。信号Scry2が起動したら、それに同期してシリアル伝送を開始する。ここで、返信データTx21_dataには、信号Tdly2の計測値も含めてある。ここでは、Tdly2の計測直後にマスタに伝送するように示されているが、実際には処理時間を考慮する必要があるので、その次の伝送タイミングに送信されることもある。その他の送信データの内容は任意であるが、Tx12_dataと同じデータ長であり、また、同じようにSync_codeやCOMを埋め込んで、送信と返信を同じデータ構成とすることによりデータの構成を等価(時間経過を対称)にさせる。   (6) Tx21_data: Serial data returned from the slave side to the master side using Ack_line. When the signal Scry2 is activated, serial transmission is started in synchronization with it. Here, the measured value of the signal Tdly2 is included in the reply data Tx21_data. Here, it is shown that the data is transmitted to the master immediately after the measurement of Tdly2. However, in actuality, it is necessary to consider the processing time, so the data may be transmitted at the next transmission timing. The contents of other transmission data are arbitrary, but the data length is the same as Tx12_data, and Sync_code and COM are embedded in the same way so that the data structure is equivalent (time) Make the process symmetrical).

(7)Rx21_data:マスタ側の受信データである。これもTx12_dataと同様に、送信元のタイミングに対して伝送路の遅延時間分だけ遅らせて描いてある。   (7) Rx21_data: Receive data on the master side. Similar to Tx12_data, this is also drawn with a delay of the transmission path with respect to the transmission source timing.

(8)Srx21:マスタ側の受信回路による同期コードの受信タイミングであり、RX21_dataから10bitのコードを復元して、Sync_codeの受信完了タイミングなどにより発生する。これは、Srx12と同じ検出回路を使用することにより、マスタとスレーブの受信回路の検出遅れ時間を等しくする。スレーブ側のキャリアが開始して、Srx21が発生し始めたら、マスタ側でも信号Scry1と信号Srx21との時間差Tdly1の計測も開始する。   (8) Srx21: This is the reception timing of the synchronization code by the receiving circuit on the master side, which is generated when the 10-bit code is restored from RX21_data and Sync_code reception is completed. This makes the detection delay times of the master and slave receiving circuits equal by using the same detection circuit as Srx12. When the slave-side carrier starts and Srx21 starts to be generated, measurement of the time difference Tdly1 between the signal Scry1 and the signal Srx21 is also started on the master side.

以上が各信号や時刻および時間差の定義である。    The above is the definition of each signal, time and time difference.

図13を参照しながら送受信情報に基づく同期制御部PLL1,PLL2の動作例について説明する。      An example of the operation of the synchronization control units PLL1 and PLL2 based on transmission / reception information will be described with reference to FIG.

<Scry1(1)>
CryGen1が発振を開始すると、信号Scry(1)のタイミングでマスタからスレーブに送信が開始される。このデータの中に、キャリア周期設定Tc_ref、予測受信遅延Td_ref(Td_ref_ini)を含ませている。スレーブ側では、同期信号の受信タイミングSrx12(1)のタイミングを、キャリア発振開始の基準とする。
<Scry1 (1)>
When CryGen1 starts oscillation, transmission from the master to the slave is started at the timing of the signal Scry (1). This data includes carrier cycle setting Tc_ref and predicted reception delay Td_ref (Td_ref_ini). On the slave side, the timing of the synchronization signal reception timing Srx12 (1) is used as a reference for starting carrier oscillation.

<Scry1(2)>
マスタ側では、信号Scry1(1)から信号Tc_refの時間経過後に信号Scry1(2)を発生して、次の送信を開始する。スレーブ側でも、信号Srx12(1)の時刻から前述の式(1)によりマスタ側の信号Scry1(2)に対応するタイミングを予測して、その予測時刻からキャリア発振を開始する。それと同時に信号Scry2(2)を出力してスレーブ側からマスタヘの伝送を開始する。この返信データにより遅延時間Tdly2を送信するのだが、まだ計測が始まっていないうちは適当なダミーデータを送っておく。
<Scry1 (2)>
On the master side, the signal Scry1 (2) is generated after the lapse of time from the signal Scry1 (1) to the signal Tc_ref, and the next transmission is started. Also on the slave side, the timing corresponding to the signal Scry1 (2) on the master side is predicted from the time of the signal Srx12 (1) by the above equation (1), and carrier oscillation is started from the predicted time. At the same time, a signal Scry2 (2) is output to start transmission from the slave side to the master. Although the delay time Tdly2 is transmitted by this reply data, appropriate dummy data is transmitted before the measurement has started yet.

これにより、相互の伝送が開始するので、お互いの送信開始から同期コードなどの受信完了までの遅延時間Tdly1(2),Tdly2(2)を計測し、これらの遅延時間情報から同期制御を行う。最初のうちは同期制御部PLL1の動作は行わず、スレーブ側では、遅延時間Tdly2(2)が受信した信号Td_refの値と一致するように、同期制御部PLL2のブロックが働いてキャリア周期を微調整(PLL制御)する。   As a result, mutual transmission starts, and therefore, delay times Tdly1 (2) and Tdly2 (2) from the start of transmission to the completion of reception of the synchronization code and the like are measured, and synchronization control is performed from these delay time information. At the beginning, the operation of the synchronization control unit PLL1 is not performed, and on the slave side, the block of the synchronization control unit PLL2 works so that the delay time Tdly2 (2) matches the value of the received signal Td_ref so that the carrier period is reduced. Adjust (PLL control).

<Scry1(3)>
スレーブ側の同期制御部PLL2の動作により信号Tdly2が信号Td_refに徐々に収束している状態である。このとき、信号Td_refと信号Tdly1(3)の差異には、同期制御部PLL2の追従誤差成分と信号Td_refが予測している伝送遅れ時間の誤差成分の両方が含まれている。
<Scry1 (3)>
This is a state in which the signal Tdly2 gradually converges to the signal Td_ref by the operation of the slave-side synchronization control unit PLL2. At this time, the difference between the signal Td_ref and the signal Tdly1 (3) includes both the tracking error component of the synchronization control unit PLL2 and the error component of the transmission delay time predicted by the signal Td_ref.

<Scry1(p)>
スレーブ側の同期制御部PLL2の動作が収束して、信号Tdly2が信号Td_refに一致すれば、マスタとは微小な時間ずれは存在するかもしれないが、スレーブ側のキャリア周期が安定して同期状態となる。そうすると、マスタ側の遅延時間計測値が信号Td_refと信号Tdly1(p)の差分は、実際の伝送路の遅延時間と予測しているTd_refの誤差成分だけになる。そこで、今度はマスタ側の方にて信号Td_ref=信号Tdly1(p)が成立するように補正を行う。ここで、マスタ側ではキャリア周波数を修正するのではなく、具体的には信号Td_refの値が信号Tdly1(p)の値に近づくように修正するだけである。そして、スレーブ側の同期制御部PLL2の収束を待つ。
<Scry1 (p)>
If the operation of the slave-side synchronization controller PLL2 converges and the signal Tdly2 matches the signal Td_ref, there may be a slight time shift from the master, but the slave-side carrier cycle is stable and synchronized. It becomes. Then, the difference between the signal Td_ref and the signal Tdly1 (p) in the delay time measurement value on the master side is only the error component of the delay time of the actual transmission path and the predicted Td_ref. Therefore, this time, correction is performed so that the signal Td_ref = signal Tdly1 (p) is established on the master side. Here, on the master side, the carrier frequency is not corrected, but specifically, it is only corrected so that the value of the signal Td_ref approaches the value of the signal Tdly1 (p). Then, it waits for convergence of the synchronization control unit PLL2 on the slave side.

<Scry1(q)>
マスタの同期制御部PLL1とスレーブの同期制御部PLL2の両方が動作を継続し続けると、信号Tdly2(q)≒信号Td_ref(q)の状態を維持しながら、信号Tdly1(q)が信号Td_ref(q)に収束する。
<Scry1 (q)>
If both the master synchronization control unit PLL1 and the slave synchronization control unit PLL2 continue to operate, the signal Tdly1 (q) becomes the signal Td_ref ( converge to q).

<Scry1(r)>
最終的には、Td_ref(r)=Tdly1(q)=Tdly2(r)に収束し、マスタとスレーブ間の同期が確立してキャリア周波数が安定になり、同時に伝送路の遅延時間の補正も完了する。以降は、遅延時間が変動しても、同期制御部PLL1が動作して信号Td_refの値を変化させて補正を継続するので、正確なキャリア同期を維持することができる。尚、マスタの同期制御部PLL1とスレーブの同期制御部PLL2が同時に動作すると、干渉して不安定になる可能性があるで、同期制御部PLL2の収束特性を高く(応答設定を高く)して、同期制御部PLL1側は信号Tdly1が多少変化しても直ぐには変化しないように応答設定を低く設定しておく。
<Scry1 (r)>
Eventually, it converges to Td_ref (r) = Tdly1 (q) = Tdly2 (r), synchronization between the master and slave is established, the carrier frequency becomes stable, and at the same time, correction of the delay time of the transmission path is also completed. To do. Thereafter, even if the delay time fluctuates, the synchronization control unit PLL1 operates to change the value of the signal Td_ref and continue the correction, so that accurate carrier synchronization can be maintained. Note that if the master synchronization controller PLL1 and the slave synchronization controller PLL2 operate at the same time, they may become unstable due to interference, so the convergence characteristics of the synchronization controller PLL2 should be increased (response setting increased). The synchronization control unit PLL1 side sets the response setting low so that the signal Tdly1 does not change immediately even if it slightly changes.

以上の実施形態1のインバータシステムによれば、以下の効果を奏する。   The inverter system according to the first embodiment has the following effects.

本実施形態においては、8B10B符号化とCDR回路を使用して受信側のクロック復元精度を高め、また、キャリア同期信号を直接に送信開始信号に利用している。IEEE1588のように同期タイミングだけを確立した後、それに基づいてキャリアを発振する2段階方式に比べて、送信タイミングとしてキャリア発生部の源信号を用いているので、多段の回路を経由する際のタイミングずれなどが混入しなくなり、正確なタイミングを計測でき正確な同期を実現できる。また、伝送データや受信データの演算処理量も少ないので、100Mbpsのように高速でかつ多くのデータを転送する必要がなくなる。さらに、図6,7の送受信回路及び図8のCDR回路では、アナログ回路などを含んだ特殊なPHYなどの回路は使用しておらず、シリアル信号からクロックを抽出するPLL制御などもFPGAなどのディジタル演算回路のみ構成できる。   In this embodiment, 8B10B encoding and a CDR circuit are used to improve the clock recovery accuracy on the receiving side, and the carrier synchronization signal is directly used as a transmission start signal. Compared with the two-stage method that oscillates the carrier based on it after establishing only the synchronization timing as in IEEE1588, the source signal of the carrier generation unit is used as the transmission timing, so the timing when passing through a multi-stage circuit Deviations are not mixed, and accurate timing can be measured and accurate synchronization can be realized. In addition, since the amount of calculation processing of transmission data and reception data is small, it is not necessary to transfer a large amount of data at a high speed such as 100 Mbps. 6 and 7 and the CDR circuit of FIG. 8 do not use a special PHY circuit including an analog circuit or the like, and PLL control for extracting a clock from a serial signal is also possible with an FPGA or the like. Only digital arithmetic circuits can be configured.

したがって、本実施形態によれば、通信回路の簡素化を図ることができる。Ethernetの物理層のPHYなどの特殊な専用回路を使用しないで、比較的伝送周波数の低いディジタル通信用の伝送路とFPGAなどのディジタルロジック回路だけを利用するだけの構成とし、できるだけ回路を簡素化するとともに部品点数や実装面積を削減できる。よって、100BASE-TX用のPHYなどの特殊回路が不要となり、ディジタル伝送路とFPGAなどで構成できる。   Therefore, according to the present embodiment, the communication circuit can be simplified. Without using a special dedicated circuit such as PHY in the physical layer of Ethernet, it is configured to use only a digital communication transmission line with relatively low transmission frequency and a digital logic circuit such as FPGA, and simplify the circuit as much as possible. In addition, the number of parts and mounting area can be reduced. Therefore, a special circuit such as a 100BASE-TX PHY is not required, and it can be constituted by a digital transmission line and an FPGA.

また、同期に必要な伝送データは、数バイト程度でよい。また、8B10B符号の特殊コード(COMなど)によって異常データの検出が容易になり、さらに、CDRによるデータ受信タイミングを生成すれば、ジッタの影響を抑制した正確なサンプルタイミングを生成できる。よって、調歩同期方式のように単純なバイトデータ(2進数)にスタートbitを付加して送信するだけの方式に比べて伝送信号の信頼性を高くできる。換言すると、誤検出防止ために特殊回路や特殊データ領域を付加しなくても、同期信号を正確に検出することができ、信頼性を確保できるとともに、従来方式では誤りを検出するために増やしていた送信データ量なども削減できる。    The transmission data necessary for synchronization may be about several bytes. In addition, detection of abnormal data is facilitated by a special code (such as COM) of the 8B10B code. Furthermore, if data reception timing by CDR is generated, accurate sample timing can be generated while suppressing the influence of jitter. Therefore, the reliability of the transmission signal can be increased as compared with a method in which a start bit is added to simple byte data (binary number) as in the asynchronous method. In other words, the synchronization signal can be accurately detected without adding a special circuit or special data area to prevent erroneous detection, and reliability can be ensured. The amount of transmitted data can be reduced.

したがって、本実施形態によれば、同期制御を実現するために必要な伝送データ量を低減できる。伝送周波数[bps]を低く抑えると同期周期間に伝送可能なデータ量も少なくなるが、本実施形態によれば同期確立に必要な伝送データ量を削減できる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the amount of transmission data necessary for realizing synchronous control. If the transmission frequency [bps] is kept low, the amount of data that can be transmitted during the synchronization period is reduced. However, according to the present embodiment, the amount of transmission data necessary for establishing synchronization can be reduced.

また、インバータユニットは、電磁ノイズが発生しやすいので、多数台間のシリアル伝送路には光ファイバなどのノイズが伝導しにくいものが望ましい。そうするとRS485のマルチドロッブ配線のように、多数台を1本の伝送路で接続することができず、1対1間のシリアル伝送を多数組み合わせることになる。この場合は、同期制御も多段に構成しやすい方式が望ましくなる。さらに、この多段接続のどこかに伝送異常が発生しても、その伝送路の両端の同期制御は中断するとしても、短時間であれば同期信号の発振を継続することによりシステムの運転を継続でき、伝送異常が解消されると同期制御が再開される構成が望まれる。   In addition, since the inverter unit is likely to generate electromagnetic noise, it is desirable that the serial transmission path between multiple units is less likely to conduct noise such as an optical fiber. Then, unlike RS485 multi-drop wiring, many units cannot be connected by one transmission line, and many serial transmissions between one to one are combined. In this case, it is desirable that the synchronization control be easily configured in multiple stages. Furthermore, even if a transmission error occurs somewhere in this multi-stage connection, even if the synchronization control at both ends of the transmission path is interrupted, the system operation is continued by continuing the oscillation of the synchronization signal for a short time. A configuration is desired in which the synchronization control is resumed when the transmission abnormality is resolved.

これに対して、本実施形態においては、伝送路は全て1対1で通信させるので、伝送路に光ファイバなどを適用でき、メタル配線に比べて伝導ノイズが少なくできる。マルチドロップ接続などでは伝送路にノイズが混入するとすべての機台の受信データを破棄する必要があったが、本実施形態は、多数台でも独立した1対1の通信を組み合わせているだけなので、1箇所にノイズが混入しても、その間だけの同期が停止するが、他の部分の同期制御は停止せずに継続して動作できる。   On the other hand, in this embodiment, since all the transmission lines are made to communicate one-to-one, an optical fiber or the like can be applied to the transmission line, and conduction noise can be reduced as compared with the metal wiring. In the case of multi-drop connection or the like, if noise is mixed in the transmission path, it is necessary to discard the received data of all the machines. However, since this embodiment only combines independent one-to-one communication even with a large number of machines, Even if noise is mixed in one place, the synchronization is stopped only during that period, but the synchronization control of other parts can be continued without stopping.

さらに、本実施形態においては、同期タイミングのずれ時間の計測は、高速な伝送回路の基準クロック(CDRと同じ周波数)が適用されているので、このクロックの分解能に近い同期精度が実現できる。同期精度は伝送路の周波数帯域や波形歪特性などの品質に左右されるが、本実施形態によれば、同期タイミングはサブマイクロ秒程度の高い精度を実現きる。具体的には、例えば、20〜50Mbps程度の伝送路を使用する場合でも、0.1μs程度の同期精度が得られる。   Furthermore, in this embodiment, since the reference clock (the same frequency as the CDR) of the high-speed transmission circuit is applied to the measurement of the synchronization timing shift time, the synchronization accuracy close to the resolution of this clock can be realized. Although the synchronization accuracy depends on the quality such as the frequency band of the transmission line and the waveform distortion characteristics, according to the present embodiment, the synchronization timing can achieve a high accuracy of about sub-microseconds. Specifically, for example, even when a transmission path of about 20 to 50 Mbps is used, a synchronization accuracy of about 0.1 μs can be obtained.

そして、本実施形態において、全二重(双方向)の送受信回路は、同じ構成の送信回路と受信回路が使用されている。この送信回路と受信回路で異なるのは、PLL制御部分とキャリア発生部の周波数を微調整する機能だけである。したがって、後述の実施形態4,5のように、3台以上のインバータユニットが具備されている場合でも、送受信という対回路を必要なだけ複製すればよく、多数台の同期であっても回路設計は容易であり、遅延時間なども揃えることができる。   In this embodiment, a full-duplex (bidirectional) transmission / reception circuit uses a transmission circuit and a reception circuit having the same configuration. The only difference between the transmission circuit and the reception circuit is the function of finely adjusting the frequencies of the PLL control part and the carrier generation part. Therefore, as in Embodiments 4 and 5 described later, even when three or more inverter units are provided, it is only necessary to duplicate the counter circuit of transmission / reception as necessary, and circuit design is possible even with synchronization of multiple units. Is easy and the delay time can be aligned.

マスタとスレーブ間の伝送遅延を計測するためには、送信と返信の伝送遅延時間が等しいという前提が必要である。そのため、マスタとスレーブの伝受信回路はできるだけ共通化(回路コピー)することにより、ディジタル回路内の遅延時間を同等する必要がある。これに対して、 本実施形態によれば、上述のように、伝送路の遅延時間のバラツキや変動を計測して補正でき、さらに、通信回路をできるだけ共通化できる。   In order to measure the transmission delay between the master and the slave, it is necessary to assume that the transmission delay times for transmission and reply are equal. Therefore, it is necessary to equalize the delay time in the digital circuit by sharing the master and slave transmission / reception circuits as much as possible (circuit copy). On the other hand, according to the present embodiment, as described above, variations and fluctuations in the delay time of the transmission path can be measured and corrected, and the communication circuit can be shared as much as possible.

以上のように実施形態1のインバータシステムによれば、キャリア同期システムに適用される小規模データの伝送路において、無駄なオーバーヘッドの低減と同期精度の向上を図ることができる。   As described above, according to the inverter system of the first embodiment, it is possible to reduce useless overhead and improve synchronization accuracy in a small-scale data transmission path applied to a carrier synchronization system.

[実施形態2]
図9に示された実施形態2のインバータシステムは、スレーブ側の同期制御部PLL2の機能をマスタ側に移動し、さらにマスタ側の同期制御部PLL1の機能と統合すること以外は、実施形態1のインバータと同じ態様となる。
[Embodiment 2]
The inverter system of the second embodiment shown in FIG. 9 is the same as the first embodiment except that the function of the slave-side synchronization control unit PLL2 is moved to the master side and further integrated with the function of the master-side synchronization control unit PLL1. It becomes the same mode as the inverter.

実施形態1では、同期制御部PLL1と同期制御部PLL2という2個の同期制御で構成していたが、応答設定を低くしておけばこれらは同時に動作させてもよい。また、同期制御の調整対象はTcom2によるキャリア発生部CryGen2の周期(位相)補正だけであり、さらに、2個の同期制御とも収束して同期が完了した安定状態を考えれば、伝送遅延時間の経時補正つまり信号Td_refしか変化していない。このことから、PLL制御は1個に集約することができる。そこで、スレーブ側の同期制御部PLL2の機能をマスタ側に移動させ、さらに、同期制御部PLL1と機能を統合して同期制御部PLL3として構成することが実施形態2の要点である。これは、伝送路の情報量は少し増えたとしても、できるだけスレーブ側の回路構成を簡素化することを目的としたものである。   In the first embodiment, the synchronization control unit PLL1 and the synchronization control unit PLL2 are configured by two synchronization controls. However, if the response setting is low, these may be operated simultaneously. The adjustment target of the synchronization control is only the period (phase) correction of the carrier generation unit CryGen2 by Tcom2. Further, considering the stable state in which the two synchronization controls converge and the synchronization is completed, the transmission delay time elapses. Only the correction, ie the signal Td_ref, has changed. From this, the PLL control can be integrated into one. Therefore, the main point of the second embodiment is that the function of the synchronization control unit PLL2 on the slave side is moved to the master side, and further, the function is integrated with the synchronization control unit PLL1 and configured as the synchronization control unit PLL3. This is intended to simplify the circuit configuration on the slave side as much as possible even if the amount of information on the transmission path is slightly increased.

同期制御部PLL3の出力(すなわち、同期制御部PLL2の出力)Tcomp2は実施形態1の同期制御部PLL2の出力信号Tcomp2に相当する値であり、これを伝送路Cmd_line経由でスレーブまで伝送する。尚、この出力信号Tcomp2の値は、図12のシリアルデータTx12_dataのVref,etc内に格納される。そして、スレーブ側では受信した出力信号Tcomp2の値により実施形態1と同様にキャリア発生部CryGen2の位相を補正する。   The output of the synchronization control unit PLL3 (that is, the output of the synchronization control unit PLL2) Tcomp2 is a value corresponding to the output signal Tcomp2 of the synchronization control unit PLL2 of the first embodiment, and this is transmitted to the slave via the transmission line Cmd_line. The value of the output signal Tcomp2 is stored in Vref, etc of the serial data Tx12_data in FIG. On the slave side, the phase of the carrier generation unit CryGen2 is corrected by the value of the received output signal Tcomp2 as in the first embodiment.

また、実施形態1では、同期制御部PLL1にてTd_ref値を変更していたが、図9の構成ではこの信号はPLL3のブロックの中に含まれてしまい外部には表れない。しかし、予測遅延時刻の初期値Td_ref_iniを使用すればCryGen2を正確な開始時刻から発振できるので、Tc_refなどの初期設定値と一緒にこの初期値Td_ref_iniを送信する。   In the first embodiment, the Td_ref value is changed by the synchronization control unit PLL1, but in the configuration of FIG. 9, this signal is included in the block of PLL3 and does not appear outside. However, if the initial value Td_ref_ini of the predicted delay time is used, CryGen2 can be oscillated from an accurate start time, so this initial value Td_ref_ini is transmitted together with an initial setting value such as Tc_ref.

その他の構成や機能については実施形態1と同じであるので説明は省略する。   Since other configurations and functions are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

同期制御部PLL1,PLL2の動作及び相互に伝送するデータのみ変更があり、その他の動作や作用は実施形態1とほぼ同じである。特に、実施形態2においては、同期制御部PLL2の演算をマスタ側に移動し、同期制御部PLL1と統合して同期制御部PLL3としていることである。同期制御部PLL2の出力信号Tcomp2は、同期制御部PLL3から伝送路を通してスレーブに伝送される。また、信号Td_refの調整値は、同期制御部PLL3の内部変数となるので、図13に示された信号Td_ref(1)に相当する、スレーブのキャリア開始時のみ使用する補正用の情報のみを、信号Td_ref_iniとして伝送している。その他は、図12,13のタイムチャートと同じ動作を行う。   Only the operation of the synchronization control units PLL1 and PLL2 and the data to be transmitted to each other are changed, and other operations and actions are almost the same as those in the first embodiment. In particular, in the second embodiment, the operation of the synchronization control unit PLL2 is moved to the master side and integrated with the synchronization control unit PLL1 to form the synchronization control unit PLL3. The output signal Tcomp2 of the synchronization control unit PLL2 is transmitted from the synchronization control unit PLL3 to the slave through the transmission path. Further, since the adjustment value of the signal Td_ref becomes an internal variable of the synchronization control unit PLL3, only correction information used only at the start of the slave carrier corresponding to the signal Td_ref (1) shown in FIG. It is transmitted as a signal Td_ref_ini. Other operations are the same as those in the time charts of FIGS.

以上の本実施形態によれば、スレーブ側のPLL演算処理をマスタ側に移動したことにより、実施形態1の効果に加えて、スレーブ側の回路を簡素化できる。すなわち、マスタ側にのみ演算処理機能が実装されることによりスレーブ側の構成が簡素化される。   According to the present embodiment, the slave-side circuit can be simplified in addition to the effects of the first embodiment by moving the slave-side PLL arithmetic processing to the master side. That is, the configuration on the slave side is simplified by mounting the arithmetic processing function only on the master side.

実際にPLL制御を適用する際には、初期値の設定やゲインを乗算するなどの演算及び異常判定などの処理なども必要になり、複雑な処理はCPUなどのソフトウェアで実現する必要が生じる。CPUを搭載するとなると、周辺回路やソフトウェアの書き込み端子などの実装面積や部品点数が増える。   When the PLL control is actually applied, it is necessary to perform processing such as calculation of an initial value and multiplication by a gain, abnormality determination, and the like, and complicated processing needs to be realized by software such as a CPU. When a CPU is mounted, the mounting area and the number of components such as peripheral circuits and software write terminals increase.

また、スレーブ側には数値演算などの複雑な回路を実装したくない場合がある。同期の確立が必要なシステムはユニット並列だけに限るものではなく、スレーブ側は遠隔部の電圧や電流を検出する機能だけを実装する場合もある。パルス幅同調リプルを含む電流や電圧成分を検出する際には,キャリア周波数の高調波成分が除去しやすいように、パルス幅同調と同期したタイミングで検出する方式を適用する場合などである。この場合は,センサとAD変換器及びFPGA回路程度のような簡素な構成が望ましい。換言すると、スレーブ側には複雑なPLL制御演算を実装せず、マスタ側のみでPLL制御演算を実行したい。その代わり、キャリアの同期補正に必要な時刻補正などの情報は通信データに追加するおとによりスレーブ側に伝送できるものとしたい。    In addition, there are cases where it is not desired to mount a complicated circuit such as a numerical operation on the slave side. The system that needs to establish synchronization is not limited to unit parallel only, and the slave side may implement only the function of detecting the voltage and current of the remote part. When detecting a current or voltage component including a pulse width tuning ripple, a method of detecting at a timing synchronized with the pulse width tuning is applied so that the harmonic component of the carrier frequency can be easily removed. In this case, a simple configuration such as a sensor, an AD converter, and an FPGA circuit is desirable. In other words, we do not want to implement complex PLL control calculations on the slave side, but want to execute PLL control calculations only on the master side. Instead, information such as time correction required for carrier synchronization correction should be transmitted to the slave side each time it is added to communication data.

これに対して、本実施形態は、カウンタや簡単なシーケンス回路程度であれば、FPGAだけでも実現できるようになり、マスタ側にのみ演算処理を実装すればスレーブが簡素な構成となり、スレーブ側の回路規模を大幅に削減できる。また、PLL処理をマスタ側に移行しても、CPUの演算量がそれほど増えるわけでは無く、送受信するデータ量もそれほど増加しないので、システムとしてみるとスレーブ側の簡素化による効果がそのまま利点として得られる。    On the other hand, this embodiment can be realized with only the FPGA if it is about a counter or a simple sequence circuit. If arithmetic processing is implemented only on the master side, the slave has a simple configuration. The circuit scale can be greatly reduced. Also, even if the PLL processing is shifted to the master side, the amount of computation of the CPU does not increase so much and the amount of data to be transmitted and received does not increase so much. It is done.

[実施形態3]
実施形態1,2はマスタとスレーブとの間のシリアル伝送及びキャリアの同期方式を採用している。ここでのキャリア発生部CryGen1,CryGen2は、基準クロックClk1,Clk2をアップダウンカウントする構成としたので、パルス幅変調PWMのパターンの分解能は通信の基準クロックと同じ高い分解能に設定されている。
[Embodiment 3]
Embodiments 1 and 2 adopt a serial transmission and carrier synchronization method between a master and a slave. Since the carrier generation units CryGen1 and CryGen2 are configured to count up and down the reference clocks Clk1 and Clk2, the resolution of the pulse width modulation PWM pattern is set to the same high resolution as the communication reference clock.

しかし、後段の主回路などにはスイッチング遅れなどの外乱が混入するので、パルス幅変調のパターンの時間分解能を高くしても実用的にはその効果は得られない。前記パターンの分解能が粗くても、キャリアを正確に同期させて並列ユニット間で同じパルス幅変調のパターンを発生させれば横流抑制効果は得られる。   However, since disturbances such as switching delay are mixed in the main circuit in the subsequent stage, even if the time resolution of the pulse width modulation pattern is increased, the effect cannot be obtained practically. Even if the resolution of the pattern is coarse, the cross current suppression effect can be obtained if the same pulse width modulation pattern is generated between the parallel units by accurately synchronizing the carriers.

そこで、実施形態3のインバータシステムは、通信や同期制御など高い時間分解能が必要な回路には高い周波数の基準クロックを使用し、それ以外の低い動作クロックでも十分な回路には、低い周波数の基準クロックで動作させる。これは、FPGAなどのディジタル回路において電源電流や発熱量(温度上昇)を抑制することが目的であり、実施形態3ではこの機能を実現する。   Therefore, the inverter system of the third embodiment uses a high-frequency reference clock for circuits that require high time resolution, such as communication and synchronization control, and a low-frequency reference for circuits that are sufficient for other low operation clocks. Operate with clock. This is for the purpose of suppressing power supply current and heat generation (temperature rise) in a digital circuit such as an FPGA, and this function is realized in the third embodiment.

図10に例示された実施形態3のインバータシステムは、実施形態2のインバータシステムにおいて変更が加えられたものとなっているが、実施形態1のインバータシステムにおいて同様の変更を適用できる。   The inverter system of the third embodiment illustrated in FIG. 10 is a modification of the inverter system of the second embodiment, but the same modification can be applied to the inverter system of the first embodiment.

実施形態3のインバータシステムについて、実施形態2の態様との差異について説明すると、マスタ側のユニット1は、基準クロックClk1を第一分周回路ClkDivider1で分周して低い周波数の基準クロックClk1Lを生成し、これをキャリア発生部CryGen1やPWMcomp回路の基準クロックとする。よって、キャリア発生部CryGen1が出力する第一キャリア同期信号Scry1と前記第一キャリア信号Cry1は、低い周波数の基準クロックClk1Lに基づいて生成される。これによりキャリア発生部CryGen1やPWMcomp回路の動作周波数さらには消費電流を抑制できる。   The difference between the inverter system of the third embodiment and the aspect of the second embodiment will be described. The master unit 1 divides the reference clock Clk1 by the first frequency dividing circuit ClkDivider1 to generate a low-frequency reference clock Clk1L. This is used as a reference clock for the carrier generation unit CryGen1 and the PWMcomp circuit. Therefore, the first carrier synchronization signal Scry1 and the first carrier signal Cry1 output from the carrier generation unit CryGen1 are generated based on the low-frequency reference clock Clk1L. As a result, the operating frequency and current consumption of the carrier generation unit CryGen1 and the PWMcomp circuit can be suppressed.

スレーブ側のユニット2も同様に、基準クロックClk2を第二分周回路ClkDivider2にて分周して低い周波数の基準クロックClk2Lを生成し、これをキャリア発生部CryGen2やPWMcomp回路の基準クロックとする。よって、キャリア発生部CryGen2が出力する第二キャリア同期信号Scry2と第二キャリア信号Cry2は、低い周波数の基準クロックClk2Lに基づいて生成される。但し、スレーブ側の第二分周回路ClkDivider2には可変分周機能を持たせている。出力信号Tcomp2が同期時刻を進める指令であれば、第二分周回路ClkDivider2では分周比を小さくして短い周期のクロックを発生させて同期タイミングの発生時刻を進め、出力信号Tcomp2が位相の同期時刻を遅らせる指令であれば、第二分周回路ClkDivider2では分周比を大きくして長い周期のクロックを発生させて同期タイミングの発生時刻を遅れさせる。つまり、間接的に分周比を調整することにより、最終的にはキャリアの同期タイミングを調整できるようにした。これにより、低い周波数の基準クロックにてキャリア発生回路を動作させることができ、かつ、キャリア同期精度については高い周波数基準クロックの時間分解能もまま制御することができる。   Similarly, the slave-side unit 2 divides the reference clock Clk2 by the second frequency dividing circuit ClkDivider2 to generate a low-frequency reference clock Clk2L, which is used as a reference clock for the carrier generation unit CryGen2 and the PWMcomp circuit. Therefore, the second carrier synchronization signal Scry2 and the second carrier signal Cry2 output from the carrier generation unit CryGen2 are generated based on the low-frequency reference clock Clk2L. However, the second frequency dividing circuit ClkDivider2 on the slave side has a variable frequency dividing function. If the output signal Tcomp2 is a command to advance the synchronization time, the second divider circuit ClkDivider2 reduces the division ratio to generate a short cycle clock to advance the generation time of the synchronization timing, and the output signal Tcomp2 is synchronized in phase. If it is a command to delay the time, the second frequency dividing circuit ClkDivider2 increases the frequency division ratio to generate a clock with a long cycle, thereby delaying the generation time of the synchronization timing. That is, by adjusting the frequency division ratio indirectly, the carrier synchronization timing can finally be adjusted. As a result, the carrier generating circuit can be operated with a low-frequency reference clock, and the carrier synchronization accuracy can be controlled while maintaining the time resolution of the high frequency reference clock.

実施形態1,2は、キャリアカウンタの振幅を増減するなどして周期の微調整を行う。これに対して、実施形態3は、通信回路の基準クロックを分周した低いクロックをキャリア発生部の基準クロックとして使用し、キャリア周期の補正(増減)は、間接的に、この分周クロックの上限カウント値を間欠的に微調整することにより制御する。   In the first and second embodiments, the period is finely adjusted by increasing or decreasing the amplitude of the carrier counter. On the other hand, the third embodiment uses a low clock obtained by dividing the reference clock of the communication circuit as the reference clock of the carrier generation unit, and correction (increase / decrease) of the carrier period is indirectly performed by this divided clock. Control is performed by finely adjusting the upper limit count value intermittently.

また、実施形態1,2は、キャリアの周期を変更する場合にはカウンタ上限値を±1クロックのように調整する。実施形態3においても、実施形態1,2と等価な動作として、キャリアカウンタが上限に達するときに、クロック分周カウンタの上限値を増減補正して、クロック周期を調整する。これにより、実施形態1,2と等価なキャリア同期動作が実現する。さらに、キャリア信号を利用したPWM発生回路などの基準周波数を低くすることもできる。   In the first and second embodiments, when the carrier cycle is changed, the counter upper limit value is adjusted to ± 1 clock. Also in the third embodiment, as an operation equivalent to the first and second embodiments, when the carrier counter reaches the upper limit, the upper limit value of the clock division counter is increased or decreased to adjust the clock cycle. Thereby, carrier synchronous operation equivalent to the first and second embodiments is realized. Furthermore, the reference frequency of a PWM generation circuit using a carrier signal can be lowered.

FPGAなどは、基準クロックや内部の論理変化により消費電流が増加し、できるだけ低い周波数でのロジックの動作が望ましい。また、FPGAの消費電力や発熱量を削減するために、伝送回路はFPGAの最高に近い基準クロックで動作されるが、PWM発生回路つまり同期をさせたいキャリア信号については,周波数の低い基準クロックを使用する場合がある。したがって、伝送回路の基準クロックとキャリア信号用回路の基準クロックの周波数が異なる場合(例えば、伝送回路のFclk_srl=160MHzを4分周して、パルス幅変調PWMのクロックFclk_pwm=40MHzとするなどの場合)、高い同期精度が望まれる。   In the FPGA or the like, current consumption increases due to a reference clock or an internal logic change, and logic operation at a frequency as low as possible is desirable. In order to reduce the power consumption and heat generation amount of the FPGA, the transmission circuit is operated with a reference clock that is close to the highest of the FPGA. May be used. Therefore, when the frequency of the reference clock of the transmission circuit and the reference clock of the carrier signal circuit are different (for example, when Fclk_srl = 160 MHz of the transmission circuit is divided by 4 so that the pulse width modulation PWM clock Fclk_pwm = 40 MHz) ), High synchronization accuracy is desired.

これに対して、実施形態3では、伝送回路およびPLL用の計測回路部分については高速な基準クロックを採用して伝送周波数と時刻の計測分解能を高めておき、低速なクロック周波数(時間分解能)でもよいパルス幅変調PWMの生成関連の部分は低い周波数の基準クロックを適用している。したがって、FPGAの消費電流を削減できるし、クロックの周期が長くなると、論理回路の伝搬遅延の許容量が増えるので、より大量で複雑な演算も1クロック内に実行できるようになる。また、本実施形態の同期制御部は高速な基準クロックを使用して計測および位相補正を行っているので、実施形態1,2と同じ同期精度が維持できる。特に、基準クロックClk1,Clk2において水晶振動子を適用すれば、マスタとスレーブの基準クロックは周波数誤差が微小となる。   On the other hand, in the third embodiment, the transmission circuit and the measurement circuit part for PLL employ a high-speed reference clock to increase the measurement resolution of the transmission frequency and time, and even with a low-speed clock frequency (time resolution). The part related to the generation of a good pulse width modulated PWM applies a low frequency reference clock. Therefore, the consumption current of the FPGA can be reduced, and the longer the clock cycle, the greater the allowable amount of propagation delay of the logic circuit. Therefore, a larger amount of complicated operations can be executed within one clock. Further, since the synchronization control unit of the present embodiment performs measurement and phase correction using a high-speed reference clock, the same synchronization accuracy as in the first and second embodiments can be maintained. In particular, if a crystal oscillator is applied to the reference clocks Clk1 and Clk2, the master and slave reference clocks have a very small frequency error.

[実施形態4]
実施形態4のインバータシステムは、実施形態1〜3のいずれかのユニットを組み合わせたものである。前記組み合わせの態様としては、同一の信号を二つのマスタ回路から送信し、個別に接続された二つのスレーブと同期させる並列的な接続の態様(実施形態4)やデータや同期信号を縦続して伝送する直列的な接続の態様(後述の実施形態5)が挙げられる。
[Embodiment 4]
The inverter system of the fourth embodiment is a combination of any of the units of the first to third embodiments. As an aspect of the combination, the same signal is transmitted from two master circuits and synchronized with two individually connected slaves (embodiment 4), and data and synchronization signals are cascaded. A mode of serial connection for transmission (embodiment 5 described later) is included.

図3に示された実施形態4のインバータシステムにおいて、前記並列接続の方式は、ユニット1からユニット2とユニット3に対して同期を確立することに相当する。   In the inverter system according to the fourth embodiment shown in FIG. 3, the parallel connection method corresponds to establishing synchronization from unit 1 to unit 2 and unit 3.

本態様をマスタ/スレーブの伝送路として表すと、図11に示されたインバータシステムのように、第一のユニット11のマスタ回路MST1bと第二のユニット12のスレーブ回路SLB2間の伝送と、第一のユニット11のマスタ回路MST1aと第二のユニット13のスレーブ回路SLB3との通信に相当する。マスタ回路MST1a,MST1bには実施形態1〜3のいずれかのユニット1内のマスタ回路MSTが、スレーブ回路SLB2,SLB3には実施形態1〜3のいずれかのユニット2内のスレーブ回路SLBが適用される。   When this mode is expressed as a master / slave transmission path, transmission between the master circuit MST1b of the first unit 11 and the slave circuit SLB2 of the second unit 12, as in the inverter system shown in FIG. This corresponds to communication between the master circuit MST1a of one unit 11 and the slave circuit SLB3 of the second unit 13. The master circuit MST in any unit 1 of the first to third embodiments is applied to the master circuits MST1a and MST1b, and the slave circuit SLB in any unit 2 of the first to third embodiments is applied to the slave circuits SLB2 and SLB3. Is done.

この2つのマスタ回路MST1bとマスタ回路MST1aには同じ入力信号Tc_ref,Scry,Vrefなどが入力されるような並列接続構成となる。但し、各スレーブ 回路内のCDRや同期制御部PLL1と同期制御部PLL2(またはPLL3のみ)は、個別に動作して同期が確立される。   The two master circuits MST1b and master circuit MST1a have a parallel connection configuration in which the same input signals Tc_ref, Scry, Vref, and the like are input. However, the CDR, the synchronization control unit PLL1 and the synchronization control unit PLL2 (or only PLL3) in each slave circuit operate individually to establish synchronization.

以上のように実施形態4のインバータシステムは、実施例1〜3の態様を並列接続しておき、同じ指令を与えるが、独立に同期を確立させることできる。   As described above, the inverter system of the fourth embodiment can connect the aspects of the first to third embodiments in parallel and give the same command, but can establish synchronization independently.

[実施形態5]
本実施形態の直列的な接続は、図3のインバータシステムのうち、ユニット1からユニット3に対して同期を確立し、その後、ユニット3とユニット4の同期を確立する構成に相当する。本態様の2段で構成した同期制御により、最終的にはユニット1の第一キャリア信号に対して、ユニット3とユニット4の両方の第二キャリア信号が同期する。
[Embodiment 5]
The serial connection of the present embodiment corresponds to a configuration in which synchronization is established from unit 1 to unit 3 in the inverter system of FIG. 3 and then synchronization between unit 3 and unit 4 is established. By the synchronization control configured in two stages of this aspect, the second carrier signals of both unit 3 and unit 4 are finally synchronized with the first carrier signal of unit 1.

本態様をマスタとスレーブ間の伝送路として表すと、図11に示された第一のユニット11のマスタ回路MST1aと第二のユニット13のスレーブ回路SLB3間の伝送と、第二のユニット13のマスタ回路MST3と第三のユニット14のスレーブ回路SLB4とを直列に接続した部分に相当する。最初に初段側(マスタ回路MST1a−スレーブ回路SLB3間)の同期を確立し、その後、後段(MST3−SLB4)の同期を確立するものである。マスタ回路MST1a,MST3には実施形態1〜3のいずれかのユニット1内のマスタ回路MSTが、スレーブ回路SLB3,SLB4には実施形態1〜3のいずれかのユニット2内のスレーブ回路SLBが適用される。本態様においては、2段を同時に収束動作させてもよいが、初段と後段のPLL制御の応答ゲインに差をつけて、直列に接続した多数の伝送路間で同期制御の干渉や不安定を起さないように配慮する必要がある。   When this mode is expressed as a transmission path between the master and the slave, the transmission between the master circuit MST1a of the first unit 11 and the slave circuit SLB3 of the second unit 13 shown in FIG. This corresponds to a portion in which the master circuit MST3 and the slave circuit SLB4 of the third unit 14 are connected in series. First, synchronization on the first stage side (between the master circuit MST1a and slave circuit SLB3) is established, and then synchronization on the subsequent stage (MST3-SLB4) is established. The master circuit MST in any unit 1 of Embodiments 1 to 3 is applied to the master circuits MST1a and MST3, and the slave circuit SLB in any unit 2 of Embodiments 1 to 3 is applied to the slave circuits SLB3 and SLB4. Is done. In this mode, the two stages may converge at the same time, but there is a difference in the response gains of the PLL control in the first stage and the latter stage, so that synchronization control interference and instability occur between multiple transmission lines connected in series. It is necessary to consider not to occur.

直列的な接続の2段目の同期に必要な信号としては、スレーブ回路SLB3が受信した信号Tc_refのキャリア周期の設定値と電圧指令およびユニット1と同期した同期信号Scryであり、これらを前段の受信情報をそのまま転送すればよい。   The signals necessary for the synchronization of the second stage of the serial connection are the set value of the carrier cycle of the signal Tc_ref received by the slave circuit SLB3, the voltage command, and the synchronization signal Scry synchronized with the unit 1, The received information may be transferred as it is.

以上のように実施形態5のインバータシステムは、実施例1〜3の態様を多段に直列に接続しておき、マスタ側から順に同期を確立させる。   As mentioned above, the inverter system of Embodiment 5 connects the aspect of Examples 1-3 in series in multiple stages, and establishes synchronization in order from the master side.

また、本発明のインバータシステムは、図11のインバータシステムの態様に限定することなく、第一のユニット11と第三のユニット14と間で第二のユニット13が複数直列に接続されたインバータシステムの態様とすることもできる。   Further, the inverter system of the present invention is not limited to the aspect of the inverter system of FIG. 11, and an inverter system in which a plurality of second units 13 are connected in series between the first unit 11 and the third unit 14. It can also be set as this aspect.

尚、本発明は、上述の実施形態1〜5の態様に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で様々な態様で実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to the aspect of above-mentioned Embodiment 1-5, It can implement in a various aspect within the claim of this invention.

1,2…ユニット(インバータユニット)
11…第一のユニット
12、13…第二のユニット
14…第三のユニット
MST,MST1a,MST1b,MST3…マスタ回路
SLB,SLB2,SLB3,SLB4…スレーブ回路
TX12,TX21…伝送回路
RX12,RX21…受信回路
PWMcomp…キャリア発生用比較器
CryGen1,CryGen2…キャリア発生部
CDR…クロックデータリカバリ回路
CryGen1,CryGen2…キャリア発生部
PLL1…マスタ(ユニット1)側の同期制御部
PLL2…スレーブ(ユニット2)側の同期制御部
1, 2 ... Unit (Inverter unit)
11 ... first unit 12, 13 ... second unit 14 ... third unit
MST, MST1a, MST1b, MST3 ... Master circuit
SLB, SLB2, SLB3, SLB4 ... Slave circuit
TX12, TX21 ... Transmission circuit
RX12, RX21 ... Receiver circuit
PWMcomp ... Comparator for carrier generation
CryGen1, CryGen2 ... Carrier generator
CDR ... clock data recovery circuit
CryGen1, CryGen2 ... Carrier generator
PLL1 ... Synchronous control unit on the master (unit 1) side
PLL2 ... Slave (unit 2) side synchronization control unit

Claims (8)

少なくとも二つ以上のインバータユニットを有するインバータシステムの同期制御方法であって、
マスタである一方のインバータユニットのマスタ回路は、
第一キャリア同期信号に同期して、同期タイミングを示す同期コードとスレーブである他方のインバータユニットのスレーブ回路が当該同期コードを受信して検出するまでの予測遅れ時間とキャリア周期指令とを含むシリアルデータを当該他方のインバータユニットのスレーブ回路に送信し、
前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、
前記シリアルデータの同期コードを正常に受信完了した時刻若しくはこれを含むブロックデータ全体が受信完了した時刻に、当該同期コードの第一受信タイミング信号を生成し、
次いで、この第一受信タイミング信号と前記キャリア周期指令と前記予測遅れ時間に基づき第二キャリア同期信号を生成し、
前記第一受信タイミング信号と前記第二キャリア同期信号のタイミングの時間差に基づく第二差分時間を計測し、
次いで、前記第二キャリア同期信号に同期して、前記同期コードと前記第二差分時間を含むシリアルデータを返信データとして前記一方のインバータユニットのマスタ回路に送信し、
前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、
前記返信データの同期コードを正常に受信完了した時刻若しくはこれを含むブロックデータ全体が受信完了した時刻に、当該同期コードの第二受信タイミング信号を生成し、
次いで、この第二受信タイミング信号と前記第一キャリア同期信号との時間差に基づく第一差分時間を計測し、この第一差分時間と前記第二差分時間とに基づき前記予測遅れ時間を補正し、
前記一方のインバータユニットのキャリア発生用比較器は、
前記第一キャリア同期信号に同期した第一キャリア信号に基づきパルス幅変調を行い、
前記他方のインバータユニットのキャリア発生用比較器は、
前記第二キャリア同期信号に同期した第二キャリア信号に基づきパルス幅変調を行うこと

を特徴とするインバータシステムの同期制御方法。
A method for synchronous control of an inverter system having at least two inverter units,
The master circuit of one inverter unit that is the master is
A serial including a synchronization code indicating the synchronization timing in synchronization with the first carrier synchronization signal, a predicted delay time until the slave circuit of the other inverter unit as a slave receives and detects the synchronization code, and a carrier cycle command Send the data to the slave circuit of the other inverter unit,
The slave circuit of the other inverter unit is
At the time when the reception of the synchronization code of the serial data is normally completed or the time when the entire block data including the reception is completed, the first reception timing signal of the synchronization code is generated,
Next, a second carrier synchronization signal is generated based on the first reception timing signal, the carrier cycle command, and the predicted delay time,
Measuring a second differential time based on a time difference between the timing of the first reception timing signal and the second carrier synchronization signal;
Next, in synchronization with the second carrier synchronization signal, the serial data including the synchronization code and the second differential time is transmitted as reply data to the master circuit of the one inverter unit,
The master circuit of the one inverter unit is
Generate a second reception timing signal of the synchronization code at the time when the reception of the synchronization code of the reply data is completed normally or at the time when the entire block data including the reception is completed,
Then, the first difference time based on the time difference between the second reception timing signal and the first carrier synchronization signal is measured, and the prediction delay time is corrected based on the first difference time and the second difference time,
The carrier generating comparator of the one inverter unit is
Perform pulse width modulation based on the first carrier signal synchronized with the first carrier synchronization signal,
The carrier generating comparator of the other inverter unit is
Performing pulse width modulation based on the second carrier signal synchronized with the second carrier synchronization signal

A method for synchronous control of an inverter system.
前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、前記第二差分時間と前記予測遅れ時間とを一致させる同期制御を行い、
前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、前記第一差分時間と前記第二差分時間とを一致させる同期制御を行うこと
を特徴とする請求項1に記載のインバータシステムの同期制御方法。
The slave circuit of the other inverter unit performs synchronous control to match the second differential time and the predicted delay time,
2. The synchronous control method for an inverter system according to claim 1, wherein the master circuit of the one inverter unit performs synchronous control for matching the first differential time with the second differential time.
前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、前記第一差分時間と前記第二差分時間を一致させる同期制御と、前記第二差分時間と前記予測遅れ時間を一致させる同期制御とを行い、第一差分時間と前記第二差分時間とに基づき前記予測遅れ時間を補正することと前記返信データ内に格納することの代わりに、前記第二差分時間と前記予測遅れ時間を一致させる同期制御の出力信号の値を、前記返信データ内に格納し、
前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、前記第一受信タイミング信号と前記キャリア周期指令と前記第二差分時間と前記予測遅れ時間を一致させる同期制御の出力信号の値とに基づいて前記第二キャリア同期信号を生成すること
を特徴とする請求項1に記載のインバータシステムの同期制御方法。
The master circuit of the one inverter unit performs synchronization control for matching the first difference time and the second difference time, and synchronization control for matching the second difference time and the predicted delay time, and the first difference Instead of correcting the predicted delay time based on the time and the second differential time and storing it in the reply data, an output signal of a synchronous control for matching the second differential time with the predicted delay time Store the value in the reply data,
The slave circuit of the other inverter unit includes the second carrier based on the first reception timing signal, the carrier cycle command, the second differential time, and the value of the synchronous control output signal for matching the predicted delay time. The synchronization control method for an inverter system according to claim 1, wherein the synchronization signal is generated.
前記一方のインバータユニットのマスタ回路は、基準クロックを分周する第一分周回路を有し、この第一分周回路の出力信号に基づき、前記第一キャリア同期信号と前記第一キャリア信号を生成し、
前記他方のインバータユニットのスレーブ回路は、基準クロックを分周する第二分周回路を有し、この第二分周回路の出力信号に基づき、前記第二キャリア同期信号と前記第二キャリア信号とを生成すること
を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のインバータシステムの同期制御方法。
The master circuit of the one inverter unit has a first divider circuit that divides the reference clock, and based on the output signal of the first divider circuit, the first carrier synchronization signal and the first carrier signal are Generate
The slave circuit of the other inverter unit has a second divider circuit that divides the reference clock, and based on the output signal of the second divider circuit, the second carrier synchronization signal and the second carrier signal The synchronous control method for an inverter system according to any one of claims 1 to 3, wherein:
請求項1から4のいずれか1項に記載の一方のインバータユニットと他方のインバータユニットとを並列接続したインバータシステム。   An inverter system in which one inverter unit according to any one of claims 1 to 4 and the other inverter unit are connected in parallel. マスタまたはスレーブとして機能するインバータユニットを複数有するインバータシステムであって、
前記マスタとして機能する請求項1から4のいずれか1項に記載のインバータユニットのマスタ回路を有する第一のユニットと、
前記スレーブとして機能する請求項1から4のいずれか1項に記載のインバータユニットのスレーブ回路を有する第二のユニットと
を備え、
前記第二のユニットの数は二つ以上であり、
前記第一のユニットは前記第二のユニットの数に対応して前記マスタ回路を並列に備えたこと
を特徴とするインバータシステム。
An inverter system having a plurality of inverter units that function as masters or slaves,
A first unit having a master circuit of the inverter unit according to any one of claims 1 to 4, which functions as the master;
A second unit having a slave circuit of the inverter unit according to any one of claims 1 to 4 functioning as the slave,
The number of the second unit is two or more,
The inverter system according to claim 1, wherein the first unit includes the master circuit in parallel corresponding to the number of the second units.
マスタまたはスレーブとして機能するインバータユニットを複数有するインバータシステムであって、
前記マスタとして機能する請求項1から4のいずれか1項に記載のインバータユニットのマスタ回路を有する第一のユニットと、
この第一のユニットのマスタ回路と直列に接続されてスレーブとして機能する請求項1から4のいずれか1項に記載のスレーブ回路とこのスレーブ回路と直列に接続されてマスタとして機能する請求項1から4のいずれか1項に記載のマスタ回路とを有する第二のユニットと、
この第二のユニットのマスタ回路と直列に接続されてスレーブとして機能する請求項1から4のいずれか1項に記載のスレーブ回路を有する第三のユニットと
を少なくとも有すること
を特徴とするインバータシステム。
An inverter system having a plurality of inverter units that function as masters or slaves,
A first unit having a master circuit of the inverter unit according to any one of claims 1 to 4, which functions as the master;
5. The slave circuit according to claim 1, wherein the slave circuit is connected in series with the master circuit of the first unit and functions as a master connected in series with the slave circuit. To a second unit having the master circuit according to any one of 4 to 4,
An inverter system comprising at least a third unit having a slave circuit according to any one of claims 1 to 4 which functions as a slave connected in series with a master circuit of the second unit. .
前記第二のユニットは複数直列に接続されたことを特徴とする請求項7に記載のインバータシステム。   The inverter system according to claim 7, wherein a plurality of the second units are connected in series.
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