JP6922576B2 - Synchronous control method of inverter system and inverter system - Google Patents

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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 technique for establishing a common synchronization timing by using a serial transmission line for interconnection operation of a plurality of inverters using pulse width modulation.

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) that realizes synchronization between two masters / slaves using serial communication. This synchronization method has a reference timer individually, measures the transmission time and the reception time, respectively, and further, the measurement is performed by transmitting the time information to each other by communication. Assuming that the delay times of the bidirectional transmission lines are equal, the delay times of the serial transmission lines are calculated and corrected so that the synchronization timings of the serial transmission lines are exactly matched (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。 Further, EtherCAT (registered trademark) and the like are known as a synchronization method for a large number of devices. This starts the transmission of serial communication data from the master, transmits a plurality of slaves in order, returns it at the terminal slave, and returns it to the master via the plurality of slaves. Then, the time of bidirectional (transmission and reception) communication between each slave is measured, and the time information is transmitted in order to match the synchronization timing between a large number of units.

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, technologies such as asynchronous communication and synchronism 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 come to be 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 8-bit data (1 byte) into 10-bit data and transmits it as serial data. Byte data (256 types) and about 10 special codes are transmitted by utilizing the redundancy increased by 2 bits. The 10-bit data is appropriately selected, and the byte data is selected so that the number of consecutive "1" or "0" is 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 the 10-bit data always contains several state changes, it is possible to restore the transmission clock (clock recovery) from the serial data. Since the frequencies [bps] of the transmission signals are 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 or the like based on 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。 Since the sample timing is determined based on the edge of the start bit in the pace synchronization detection and the like, erroneous packet data may be received if a large amount of 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 from continuous transmission signals by PLL control, the timing information of many bits is statistically processed, so it is not easily affected by jitter and even if 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, even in a transmission line where jitter exists, there is a feature that accurate time detection with statistical processing becomes possible, and since the influence of noise is not dragged, it is possible to repeat after a transmission abnormality. You can also return to synchronization 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。 Regarding the special code, the code in which "1" or "0" is continuous for 5 bits can be limited to the special code (K28.5, com). Then, instead of asynchronous communication (data is transmitted intermittently with a pause period in between), cyclic communication (data is always transmitted) is used, continuous transmission data is divided into blocks at equal intervals, and a COM code is inserted between them. do. By doing this, if a code in which "1" or "0" is continuous for 5 bits 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 cycle. Even if COM is erroneously detected due to noise, it can be easily identified as abnormal by using the consistency of the occurrence time. As a result, it is possible to identify the code delimiter in units of 10 bits and the block data delimiter, so data restoration (data recovery) can be performed by demarcating 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 many studies and practical applications have already been carried out. ..

特開2007−295647号公報JP-A-2007-295647

「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。 "IEEE 1588: 2008" and "EtherCAT" adopt high-speed communication standards such as 100BASE-TX, which is a network technology called Ethernet (registered trademark), and this has the following problems. In order to realize a communication speed of 100 Mbps, a dedicated circuit such as PHY (physical layer of communication circuit) is required. In addition, since the communication protocol is also Ethernet compliant, the bucket configuration is complicated and the amount of data transmitted per packet is large, so it cannot be effectively used for small-scale, small-volume transmission systems. 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, it is an object of the present invention to reduce unnecessary overhead and improve synchronization accuracy in a small-scale data transmission line 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, which is the master, synchronizes with the first carrier synchronization signal until the synchronization code indicating the synchronization timing and the slave circuit of the other inverter unit, which is the slave, receive and detect the synchronization code. Serial data including the predicted delay time and carrier cycle command of the other inverter unit is transmitted to the slave circuit of the other inverter unit.
The slave circuit of the other inverter unit generates the first reception timing signal of the synchronization code at the time when the synchronization code of the serial data is normally received or the entire block data including the synchronization code is received. 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 the second carrier synchronization signal is based on the time difference between the timings of the first reception timing signal and the second carrier synchronization signal. The difference time is measured, and then, in synchronization with the second carrier synchronization signal, the synchronization code and the serial data including the second difference time are transmitted as reply data to the master circuit of the one inverter unit.
The master circuit of one of the inverter units generates a second reception timing signal of the synchronization code at the time when the synchronization code of the reply data is normally received or when the entire block data including the synchronization code is received. Next, 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 predicted delay time is corrected based on the first difference time and the second difference time.
The carrier generation comparator of the one inverter unit performs pulse width modulation based on the first carrier signal synchronized with the first carrier synchronization signal, and then performs pulse width modulation.
The carrier generation 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 with the predicted delay time, and the master circuit of the one inverter unit performs the first difference. Synchronous control is performed to match the time with the second difference time.

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 has a synchronous control for matching the first difference time and the second difference time, and a synchronization control for matching the second difference time with the predicted delay time. And instead of correcting the predicted delay time based on the first difference time and the second difference time and storing it in the reply data, the second difference time and the predicted delay time are matched. The value of the output signal of the synchronous control to be caused is stored in the reply data, and the slave circuit of the other inverter unit has 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 based on the value of the output signal of the synchronization control that matches.

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 has a first frequency dividing circuit that divides the reference clock, and the first carrier synchronization signal is based on the output signal of the first frequency dividing circuit. And the first carrier signal are generated, and the slave circuit of the other inverter unit has a second frequency dividing circuit that divides the reference clock, and based on the output signal of the second frequency dividing circuit, the second 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 aspect of the present invention is an inverter system in which one of the above inverter units 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 functioning as a master or a slave, the first unit having the master circuit of the inverter unit functioning as the master, and the slave functioning as the slave. The number of the second unit is two or more, and the first unit corresponds to the number of the second unit. 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 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 the above-mentioned inverter unit master circuit that functions as the master, and the master of the first unit. A second unit having the above slave circuit connected in series with the circuit and functioning as a slave, and the above master circuit connected in series with the slave circuit and functioning as a master, and the master circuit of the second unit. It has at least a third unit having the above-mentioned slave circuit connected in series with and functions 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。 In 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 above invention, it is possible to reduce unnecessary overhead and improve synchronization accuracy in a small-scale data transmission line applied to a carrier synchronization system.

本発明のインバータシステムの適用例。An application example of the inverter system of the present invention. 本発明のインバータシステムの適用例。An application example of the inverter system of the present invention. 本発明のインバータシステムの適用例。An application example of the inverter system of the present 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。A signal waveform diagram illustrating various signals related to the pulse width modulation of the present 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。The circuit block diagram of the transmission circuit of Embodiment 1. 実施形態1の受信回路の回路構成図。The circuit block diagram of the receiving circuit of Embodiment 1. 実施形態1のクロック復元回路の回路構成図。The circuit block diagram of the clock restoration circuit of Embodiment 1. 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。The time chart of the synchronous control of Embodiment 1. 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。The time chart of the synchronization control of the master side and the slave side of Embodiment 1.

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。 An embodiment 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 of 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 expand the output current by about twice. It is a structure that can be done.

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。 Further, in the inverter system of the present embodiment, as shown in FIG. 5, one inverter unit 1 (hereinafter, unit 1) functions as a master, and the other inverter unit 2 (hereinafter, unit 2) serves as a slave. Function. Then, the second carrier signal Cry2 of the slave side unit 2 follows the first carrier signal Cry1 of the unit 1 on the master side, so that the time synchronization of the inverter system of the present embodiment is realized.

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 signal waveform diagram shown in FIG. 4, various signals (symbols) related 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。 Let Cry be the triangular wave carrier signal, and let Scry be the synchronization signal that has the carrier period (Tc) and is synchronized with the apex. (That is, Cry and Scry are synchronized.) Here, the synchronization timing is selected as the upper vertex of the triangular wave, but it may be the lower vertex or the intermediate 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。 As a principle of generating the output voltage of pulse width modulation (PWM), a digital value of "1/0" is generated by comparing the magnitude of the carrier signal Cry and the voltage command Vref, and the inverter is based on this digital value. It drives the semiconductor switch inside and outputs a square wavy voltage pulse (PWM waveform) with the voltage vdc of the DC power supply as the amplitude.

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, carrier oscillation can be continued even if synchronization control is stagnant 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 implements the 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, the symbols are numbered at the end, such as Scry2 on the master side and Scry2 on the slave side, so that the master and slave can be easily distinguished. Regarding the transmission line, the master-slave direction is represented as "12" and the reverse direction is represented as "21". The voltage command Vref is data with a value common to both the transmitting side and the receiving side, although there are differences such as transmission delay. Therefore, common symbols are attached without any 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。 In addition, the figure shows the configuration of full-duplex intercommunication (Cmd_line and Ack_line), and this mutual transmission information is synchronized with the synchronization signal Scry1 by performing synchronous control (PLL1 and PLL2) with each other. Feedback control is performed so that the signal Scry2 is synchronized. As an example of this operation, for example, the time charts shown in FIGS. 12 and 13 are used. The same circuit is applied to the master and slave transmission circuits (Cmd_line and Ack_line) and the delay time for detecting synchronization deviation (Tdly1 and Tdly2), and the carrier generator (CryGen1, CryGen2) and synchronization control (PLL1, PLL2). And only the contents of the transmitted 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 components common to and different from 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 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, to which a crystal oscillator is applied, and it is assumed that the frequency error is minute. In addition, each time (t1, t2) is the count of this reference clock.

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 sample transmission waveforms, a frequency that is several times higher than the serial transmission frequency [bps] is usually used, and the timing at which stable data can be sampled should be selected. There is.

(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 sends and receives data between each unit. Mutual transmission data is set in the data buffers TxBuf12 and TxBuf21, and these buffer data are selected in order and transmitted from the transmission circuit TX12 or the transmission circuit TX21. A configuration example of this transmitter 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 the details of FIG. 6 will be described later, a serial transmission signal is generated by selecting data, blocking and embedding a COM code, encoding (8B10B code conversion), serialization, and the like. In particular, the transmission of synchronization timing information is started at the same time when the synchronization signals Scry1 and Scry2 are generated. For example, synchronization timing information is embedded in serial data by transmitting a special synchronization code or a data block containing it. Data for synchronization timing is transmitted to each other. Information such as the carrier cycle command Tc_ref, the estimated transmission delay time Td_ref, and the voltage information Vref (current command if current control is used) is also transmitted from the master side (unit 1 side). On the other hand, from the slave side (unit 2 side), data including the time information Tdly2 that measures the time difference from the slave carrier synchronization timing (Ack_line transmission start timing) Scry2 to the reception timing Trx_12t is transmitted.

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。 In this way, although the transmission and reception data contents are different between the master and slave, the transmission and operation delays are made equal by making the amount of data to be transmitted and the packet configuration the same, and also by making the transmission / reception circuit a common configuration.

(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 line: Cmd_line, Ack_line
The serial transmission line is a transmission line that transmits the signals of 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) Reception circuit: RX12, RX21
The receiving circuit is a circuit that receives the data of the units 1 and 2, and FIG. 7 shows a detailed example of the RX12. The details of the receiving circuits RX12 and RX21 of the unit 1 will be described later, but the shifter (Deserializer) that converts serial data into 10-bit parallel data, the decoder (Decoder) that is the inverse conversion of 8B10B code, and the clock component from the received data It is equipped with a CDR circuit (CDR) that restores data components. 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 and Scry1, the receiving side normally receives the synchronization code, or the time when the entire block data including it is received, Srx21 and Srx12. Output the signal of. In the latter stage, the reception completion signal is used to latch the time t and measure the reception time T_rx required for synchronous control.

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。 Regarding the details of the CDR circuit, FIG. 8 shows a functional block that can explain the operation and operation necessary for explaining the synchronous control. The details 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 measurement circuit: Latch circuit for T_cry1, T_cry2, T_rx21, T_rx12
The latch circuit for T_cry1 latches the time t1 by the transmission start signal Scry1 on the master side and outputs the transmission start time T_cry1.

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 by the reception completion signal Srx21 on the master side and outputs the reception completion time T_rx21.

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 by the transmission start signal Scry2 on the slave side and outputs the transmission start time T_cry2.

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 by the reception completion signal Srx12 on the slave side and outputs the reception completion time T_rx12.

(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 differ In the Tdly1 differ on the master side, the difference time from the transmission start time T_cry1 to the reception completion time T_rx21 is 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 diff on the slave side, the difference time from the transmission start time T_cry2 to the reception completion time T_rx12 is 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, in the aspect of FIG. 5, the time of the difference is calculated after latching the time of each timing, but the purpose is to finally obtain the two delay times of Tdly1 and Tdly2, which is simple. 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 and the second carrier signal Cry2 with the voltage command (Vref, common to master / slave) and outputs a pulse width modulation PWM output signal. To generate. 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 typical 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 the signal corresponding to the output voltage of the pulse width modulation PWM is output from the carrier generation comparator PWMcomp, the pulse width that actually drives the load in the main circuits INV1 and INV2 configured by using a power semiconductor switch or the like. Modulation Generates PWM voltage for 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, modes of different components in 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 generation part: CryGen1, CryGen2
The carrier generation unit CryGen1 of the master (unit 1) generates the first carrier signal Cry1 having a fixed cycle set by the carrier cycle command Tc_ref set from the outside, and outputs the 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 treated as a digital value, and the up / down count is used as the first carrier signal Cry1.

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 section CryGen2 of the slave (unit 2) is based on the carrier cycle command Tc_ref2 transmitted from the master (unit 2), and the cycle is equal to the cycle correction output signal Tcomp2 output from the circuit of the synchronization control section PLL2. The cycle in which is increased or decreased is input as a command value, and the second carrier signal Cry2 of this corrected cycle is generated. Further, although the period of the second carrier signal Cry2 changes minutely, the signal Scry2 is output at the timing synchronized with the apex 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) Synchronous control unit on the slave (unit 2) side: PLL2
The synchronization control unit PLL2 inputs the estimated transmission delay time Td_ref transmitted from the master (unit 1), the carrier synchronization timing (Ack_line transmission start timing) Tcry2 of the slave described above, and the time difference Tdly2 of the reception timing Trx_12. .. If the delay time is longer than expected (Tdly2> Td_ref), a correction value that advances the phase of the second carrier signal Cry2 is output from the output signal Tcomp2, and conversely if it is shorter (Tdly2 <Td_ref), the output signal Tcomp2 is used. A correction value that delays the phase of the second carrier signal Cry2 is output. By the feedback loop of the correction command of PLL2 and the correction of the period of the carrier generator CryGen2, the signal Tdly2 = signal Td_ref is finally converged.

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。 As a result, on the slave side, it is assumed that the time retroactive to the past by the predicted transmission delay time Td_ref with respect to the reception time Srx12 is the synchronization timing, 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) Synchronous control unit on the master (unit 1) side: PLL1
The synchronization control unit PLL1 on the master side does not correct the carrier cycle as in the slave (unit 2), but corrects the predicted transmission delay time Td_ref to detect and correct the deviation component of the transmission delay time. .. As described above, the slave side synchronizes the carriers with respect to the reception time Srx12 based on the time retroactive by the predicted transmission delay time Td_ref, but the predicted delay amount Td_ref is the delay time of the actual transmission line. On the other hand, if there is an error, the synchronization state is not accurate. It appears as an error between the predicted delay amount Td_ref and the delay time Tdly1 on the master side, and includes the component of the slave synchronization delay time and the predicted deviation of the transmission delay from the slave. Assuming that the actual bidirectional transmission delays are equal, if the predicted delay amount Td_ref transmitted to the slave and the delay time Tdly1 on the master side are matched, the signal Scry1 and the signal Scry2, that is, the mutual transmission start timings are synchronized. .. Therefore, in PLL1, the value of Td_ref transmitted to the slave is slowly modified so as to approach the value of the measured value Tdly1. When this converges and Tdly1 = Tdly2 = Td_ref is finally established, the carrier synchronization of 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 over time. As mentioned above, there are PLL controls for two different components, master and slave, but in order for these controls to operate stably, the response characteristics of the PLL control gain are set high so that PLL2 converges first. However, it is necessary to consider setting the response of PLL1 lower than that, or setting all responses 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, the circuit configuration having the master function in the unit 1 (the portion surrounded by the alternate long and short dash line in the unit 1 in FIG. 5) is referred to as a master circuit MST. Similarly, the circuit configuration having the slave function in the unit 2 (the part surrounded by the 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. 6 to 8, 12, and 13.

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。 In order to explain the functions and operations of each part of FIG. 5, detailed configuration examples are shown in FIGS. 6, 7, and 8. Regarding the time relationship, FIG. 12 shows the relationship between the carrier synchronization signal and the transmission / reception data such as the transmission timing, and FIG. 13 shows the operation for a longer time to explain the process from the start of synchronization to the convergence. ..

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 showing a functional example 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 of applying the 8B10B code is shown. Dbus (wr) for writing transmission data, signal Scry which is the transmission start timing, and reference clock Clk1 of the transmission circuit are input to this block, and serial data TX 0 is output. Txbuf (0) to Txbuf (N-1) are buffers that store transmission data, Selector Sel is a selector that selects transmission data in order from Txbuf (0) to Txbuf (N-1), and 8B10B in the encoding section Encoder. Convert 8bit (1byte) data to 10bit serial transmission data using a code conversion table or the like.

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, in the Serializer that outputs the final serial signal, the encoded 10-bit data is converted into serial data and output while shifting by 1 bit in order. The operation sequence of these functions is controlled by TxSeq, which takes the trigger signal of the signal Scry and the reference clock Clk1 as inputs, the selection signal n of the data buffer, the timing Sconv to encode the selected data, and the input data of the serializer. Outputs latch timing Ld, shift operation timing clksft, etc.

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 the 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 to multi-bit data Dsft by a Deserializer such as a shift circuit, and it is restored to 8 bits (1 byte) by performing the inverse transformation of 8B10B coding by the code restoration unit Decoder. Then, the selector Sel stores (writes) in the receive buffer RxBuf corresponding to the address of the send 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。 In the CDR circuit, various timings are restored from the serial data, and the sample timing clksft (shift operation timing of the Deserializer) of the serial data and the timing LD to latch and convert the Dsft to the inverse code conversion (Decoder) are output. There is. Further, since the received data is updated by the LD signal, it is written to the buffer RxBuf (n) in order 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 the synchronization data (special code for the synchronization signal) embedded in the serial data Rxi is detected. 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 Shifter operating on the reference clock Clk2. Suppose that the width of 1 bit of the transmitted data is equivalent to 8 samples of the reference lock. The number of samples for one code (10 bits) of 8B10B encoding is (8 x 10) bits, and a shifter sequence that can store this is prepared. Then, when the data string of this shifter matches the pattern of the delimiter (K28.5, com) of the 8B10B code, SyncCodeDetecter outputs the detection signal of Scom_rx. Strictly speaking, COM detection has a time width of several samples, but processing such as detecting the intermediate time between rise and fall is performed inside PLLControl to recognize it as the timing of Scom_rx. Then, using this Scom_rx as a reference input, a sample timing LD of the received data is generated by the PLL operation. The method of restoring the clock (sample timing) by such COM detection and PLL function is less susceptible to jitter than the method based on the edge detection of the start bit such as RS232C's pace synchronization detection. You can get the timing. Since this "method of detecting COM code and generating Scom_rx timing" has already been put into practical use, the 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 the variable division counter ClkDriver which sets the division ratio based on the Ndiv from the PLL Control, the sample timing clksft is generated, and it is divided by 10 bits corresponding to 1 code. Furthermore, Scom_PLL corresponding to the self-oscillation signal of a general PLL configuration is generated by dividing by the insertion cycle of COM. Then, the occurrence time of Scom_PLL is finely adjusted by modifying the counter width of ClkDriver as Ndiv ± 1 so that the occurrence times of Scom_rx and Scom_PLL are synchronized. If this PLL is properly converged, it is possible to generate a stable sample timing clksft and a timing LD that latches 1 code (10 bits) of data even if some jitter is superimposed on the waveform of the serial signal. ..

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 a description of a 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 cycle to a short time width of about two times. FIG. 13 shows the process of activating carrier oscillation and establishing mutual carrier synchronization by showing the operation for a longer time than that. In the following description, FIG. 12 will be limited to the convergence operation of the synchronization timing.

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 in the second stage from the top and the data in the second stage from the bottom correspond to the signal on the master side, and the intermediate portion corresponds to the signal on the slave side. 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 master carrier oscillator, 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 carrier vertices, Tc_ref is the number of clocks indicating the carrier period, and Td_ref is the prediction of the delay time of the transmission line. , Vref is the operation information shared by the master and the slave, and here it assumes a three-phase voltage command. Although the COM code is omitted in FIG. 12, it is inserted before Sync_code or at the break of several data in order to realize the CDR function.

(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. It is shown a little later than Tx12_data to show the delay time of the transmission line.

(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 completing reception of the synchronization code by the receiving circuit. Along with restoring the 10-bit code from RX12_data, Sync_code reception completion signal Srx12 is also generated. This signal Srx12 does not have to be limited only to the completion of reception of Sync_code, and may be the reception time of block data including it, or the timing of COM generated before and after that. It suffices if a fixed position can be detected with respect to the transmission cycle. However, depending on the type of timing to be selected, the assumed delay time Td_ref, which will be described later, is corrected to correspond.

(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, this signal Scry2 is matched with the timing of the signal Scry1. Since we want to start this signal Scry2 from the time synchronized as much as possible, we use the carrier cycle Tc_ref and 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 formula (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 predicts the next reception time (T_rx12 + Tc_ref) using the information at time T_rx12, and assumes that the time that goes back by the estimated delay time Td_ref for transmission and detection is the synchronization timing. When the signal Scry2 is activated, the 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 reply data Tx21_data also includes the measured value of the signal Tdly2. Here, it is shown to be transmitted to the master immediately after the measurement of Tdly2, but since it is actually necessary to consider the processing time, it may be transmitted at the next transmission timing. The content of other transmission data is arbitrary, but it has the same data length as Tx12_data, and the data composition is equivalent by embedding Sync_code and COM in the same way and making the transmission and reply the same data composition (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: Received data on the master side. Similar to Tx12_data, this is also drawn by delaying the timing of the transmission line by the delay time of the transmission line.

(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: It is the reception timing of the synchronization code by the reception circuit on the master side, and it is generated by the reception completion timing of Sync_code by restoring the 10-bit code from RX21_data. This makes the detection delay time of the master and slave receiving circuits equal by using the same detection circuit as Srx12. When the carrier on the slave side starts and Srx21 starts to occur, the master side also starts measuring the time difference Tdly1 between the signal Scry1 and the signal Srx21.

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 operation example 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 oscillating, transmission from the master to the slave starts at the timing of signal Scry (1). The carrier cycle setting Tc_ref and the predicted reception delay Td_ref (Td_ref_ini) are included in this data. On the slave side, the timing of the synchronization signal reception timing Srx12 (1) is used as the 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 time of the signal Tc_ref elapses from the signal Scry1 (1), 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, the signal Scry2 (2) is output and transmission from the slave side to the master is started. The delay time Tdly2 is sent based on this reply data, but appropriate dummy data is sent before the measurement has started.

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, so the delay times Tdly1 (2) and Tdly2 (2) from the start of each other's transmission to the completion of reception of the synchronization code, etc. are measured, and synchronization control is performed from these delay time information. Initially, the synchronous control unit PLL1 does not operate, and on the slave side, the block of the synchronous control unit PLL2 works to reduce the carrier cycle so that the delay time Tdly2 (2) matches the value of the received signal Td_ref. 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)>
The signal Tdly2 is gradually converging to the signal Td_ref due to the operation of the synchronization control unit PLL2 on the slave side. 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 synchronization control unit PLL2 on the slave side converges and the signal Tdly2 matches the signal Td_ref, there may be a slight time lag with the master, but the carrier cycle on the slave side is stable and in synchronization. It becomes. Then, the difference between the signal Td_ref and the signal Tdly1 (p) whose delay time measurement value on the master side is predicted is only the error component of Td_ref predicted as the delay time of the actual transmission line. 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, the value of the signal Td_ref is only corrected so as to approach the value of the signal Tdly1 (p). Then, it waits for the 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)>
When 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 (q) while maintaining the state of signal Tdly2 (q) ≒ signal Td_ref (q). It converges 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 line is completed. do. After that, 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. If the master synchronization control unit PLL1 and the slave synchronization control unit PLL2 operate at the same time, they may interfere with each other and become unstable. Therefore, the convergence characteristic of the synchronization control unit PLL2 is increased (the response setting is increased). On the PLL1 side of the synchronization control unit, set the response setting low so that the signal Tdly1 does not change immediately even if it changes slightly.

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。 According to the above-mentioned inverter system of the first embodiment, the following effects are obtained.

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 coding 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 the transmission start signal. Compared to the two-step method that oscillates carriers based on the establishment of synchronization timing only like IEEE1588, the source signal of the carrier generator is used as the transmission timing, so the timing when passing through a multi-stage circuit. Misalignment is not mixed in, accurate timing can be measured, and accurate synchronization can be achieved. In addition, since the amount of calculation processing of transmission data and received data is small, it is not necessary to transfer a large amount of data at high speed such as 100 Mbps. Further, the transmission / reception circuit of FIGS. 6 and 7 and the CDR circuit of FIG. 8 do not use a special PHY circuit including an analog circuit, and a PLL control for extracting a clock from a serial signal is also performed by 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. The circuit is simplified as much as possible by using only the transmission line for digital communication with a relatively low transmission frequency and the digital logic circuit such as FPGA without using a special dedicated circuit such as PHY of the physical layer of Ethernet. At the same time, the number of parts and the mounting area can be reduced. Therefore, a special circuit such as PHY for 100BASE-TX is not required, and the digital transmission line and FPGA can be configured.

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。 Further, the transmission data required for synchronization may be about several bytes. In addition, a special code of 8B10B code (COM, etc.) makes it easy to detect abnormal data, and if data reception timing is generated by CDR, accurate sample timing that suppresses the influence of jitter can be generated. Therefore, the reliability of the transmission signal can be improved as compared with a method in which a start bit is added to simple byte data (binary number) and transmitted as in the pace synchronization method. In other words, the synchronization signal can be detected accurately without adding a special circuit or special data area to prevent false detection, reliability can be ensured, and in the conventional method, it is increased to detect errors. The amount of transmitted data can also 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, the amount of transmission data required to realize the synchronous control can be reduced. If the transmission frequency [bps] is kept low, the amount of data that can be transmitted during the synchronization cycle also decreases, but according to this embodiment, the amount of transmission data required 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。 Further, since the inverter unit is liable to generate electromagnetic noise, it is desirable that the inverter unit is one in which noise such as an optical fiber is hard to be conducted in the serial transmission line between a large number of units. Then, unlike the multi-drob wiring of RS485, many units cannot be connected by one transmission line, and many one-to-one serial transmissions are combined. In this case, it is desirable to use a method in which synchronous control can be easily configured in multiple stages. Furthermore, even if a transmission abnormality occurs somewhere in this multi-stage connection, even if the synchronization control at both ends of the transmission line is interrupted, the system operation is continued by continuing the oscillation of the synchronization signal for a short time. It is desirable to have a configuration in which synchronous control is restarted 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 the present embodiment, since all the transmission lines communicate on a one-to-one basis, an optical fiber or the like can be applied to the transmission lines, and conduction noise can be reduced as compared with metal wiring. In a multi-drop connection or the like, if noise is mixed in the transmission line, it is necessary to discard the received data of all the machines, but in this embodiment, even if there are many machines, only independent one-to-one communication is combined. Even if noise is mixed in one place, the synchronization is stopped only during that time, but the synchronization control of the other parts can be continuously operated 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。 Further, in the present 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 deviation time, the synchronization accuracy close to the resolution of this clock can be realized. The synchronization accuracy depends on the quality such as the frequency band of the transmission line and the waveform distortion characteristics, but according to the present embodiment, the synchronization timing can achieve a high accuracy of about submicroseconds. Specifically, for example, even when a transmission line 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。 Further, in the present embodiment, the transmission circuit and the reception circuit having the same configuration are used as the full-duplex (bidirectional) transmission / reception circuit. The only difference between the transmitting circuit and the receiving circuit is the function of finely adjusting the frequencies of the PLL control part and the carrier generation part. Therefore, even when three or more inverter units are provided as in the fourth and fifth embodiments described later, it is sufficient to duplicate the paired circuit of transmission / reception as much as necessary, and the circuit design is performed even if a large number of units are synchronized. Is easy, and the delay time can be adjusted.

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 time of transmission and reply is equal. Therefore, it is necessary to equalize the delay time in the digital circuit by sharing the transmission / reception circuits of the master and the slave as much as possible (circuit copy). On the other hand, according to the present embodiment, as described above, the variation and fluctuation of the delay time of the transmission line 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 unnecessary overhead and improve synchronization accuracy in the small-scale data transmission line applied to the 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]
In the inverter system of the second embodiment shown in FIG. 9, the function of the synchronous control unit PLL2 on the slave side is moved to the master side and further integrated with the function of the synchronous control unit PLL1 on the master side. It has the same mode as the inverter of.

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, two synchronous controls, a synchronous control unit PLL1 and a synchronous control unit PLL2, are configured, but if the response setting is set low, these may be operated at the same time. Further, the adjustment target of the synchronization control is only the period (phase) correction of the carrier generation part CryGen2 by Tcom2, and further, considering the stable state in which the synchronization is completed by converging with the two synchronization controls, the transmission delay time elapses. Only the correction, that is, 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 to move the function of the synchronization control unit PLL2 on the slave side to the master side, and further integrate the function with the synchronization control unit PLL1 to configure 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 line increases a little.

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 synchronous control unit PLL3 (that is, the output of the synchronous control unit PLL2) Tcomp2 is a value corresponding to the output signal Tcomp2 of the synchronous control unit PLL2 of the first embodiment, and this is transmitted to the slave via the transmission line Cmd_line. The value of this output signal Tcomp2 is stored in Vref, etc of the serial data Tx12_data in FIG. Then, 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。 Further, 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 the PLL3 and does not appear to the outside. However, since CryGen2 can be oscillated from the exact start time by using the initial value Td_ref_ini of the predicted delay time, this initial value Td_ref_ini is transmitted together with the 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 in the first embodiment, the description thereof will be 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 operations of the synchronous control units PLL1 and PLL2 and the data transmitted to each other are changed, and the other operations and operations 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 synchronous control unit PLL2 is transmitted from the synchronous control unit PLL3 to the slave through the transmission line. Further, since the adjustment value of the signal Td_ref is an internal variable of the synchronization control unit PLL3, only the correction information corresponding to the signal Td_ref (1) shown in FIG. 13 and used only at the start of the slave carrier is provided. It is transmitted as a signal Td_ref_ini. Other than that, the same operation as the time charts of FIGS. 12 and 13 is performed.

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 above embodiment, by moving the PLL calculation process on the slave side to the master side, in addition to the effect of the first embodiment, the circuit on the slave side can be simplified. That is, the configuration on the slave side is simplified by implementing 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 actually applying the PLL control, it is necessary to set the initial value, perform operations such as multiplying the gain, and perform processing such as abnormality determination, and complicated processing needs to be realized by software such as a CPU. When a CPU is installed, the mounting area and the number of parts such as peripheral circuits and software writing 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 desirable to implement a complicated circuit such as numerical calculation on the slave side. The system that requires establishment of synchronization is not limited to unit parallel, and the slave side may implement only the function of detecting the voltage or current in the remote part. When detecting the current or voltage component including the pulse width tuning ripple, a method of detecting at the 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 want to execute the PLL control operation only on the master side without implementing complicated PLL control operation on the slave side. Instead, we want to be able to transmit information such as time correction required for carrier synchronization correction to the slave side by adding it to the 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 only by FPGA if it is a counter or a simple sequence circuit, and if arithmetic processing is implemented only on the master side, the slave has a simple configuration, and the slave side has a simple configuration. The circuit scale can be significantly reduced. Also, even if the PLL processing is moved to the master side, the amount of CPU calculation does not increase so much, and the amount of data to be sent and received does not increase so much, so the effect of simplification on the slave side can be obtained as an advantage as it is from a system perspective. Be 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 employ a serial transmission between a master and a slave and a carrier synchronization method. Since the carrier generators 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 delays 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 by accurately synchronizing the carriers and generating the same pulse width modulation pattern between the parallel units.

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 requiring high time resolution such as communication and synchronous control, and a low frequency reference clock for circuits where other low operating clocks are sufficient. Operate with a clock. The purpose of this is to suppress the power supply current and the amount of heat generated (temperature rise) in a digital circuit such as 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。 Although the inverter system of the third embodiment illustrated in FIG. 10 has been modified in the inverter system of the second embodiment, 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。 Explaining the difference between the inverter system of the third embodiment and the second embodiment, the unit 1 on the master side divides the reference clock Clk1 by the first frequency divider circuit ClkDivider1 to generate a low frequency reference clock Clk1L. Then, this is used as the reference clock of the carrier generator CryGen1 and the PWM comp circuit. Therefore, the first carrier synchronization signal Scry1 and the first carrier signal Cry1 output by 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 generator CryGen1 and the PWM comp 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 unit 2 on the slave side divides the reference clock Clk2 by the second frequency divider circuit ClkDivider2 to generate a low frequency reference clock Clk2L, which is used as the reference clock of the carrier generator CryGen2 and the PWM comp circuit. Therefore, the second carrier synchronization signal Scry2 and the second carrier signal Cry2 output by the carrier generator CryGen2 are generated based on the low frequency reference clock Clk2L. However, the second frequency divider circuit ClkDivider2 on the slave side has a variable frequency divider function. If the output signal Tcomp2 is a command to advance the synchronization time, the second division circuit ClkDivider2 reduces the division ratio to generate a clock with a short cycle to advance the synchronization timing generation time, and the output signal Tcomp2 synchronizes the phase. If it is a command to delay the time, the second division circuit ClkDivider2 increases the division ratio to generate a clock with a long cycle to delay the occurrence time of the synchronization timing. In other words, by indirectly adjusting the division ratio, it was possible to finally adjust the synchronization timing of the carriers. As a result, the carrier generation 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 cycle is finely adjusted by increasing or decreasing the amplitude of the carrier counter. On the other hand, in the third embodiment, a low clock obtained by dividing the reference clock of the communication circuit is used as the reference clock of the carrier generation unit, and the correction (increase / decrease) of the carrier period is indirectly performed by the divided clock. It is controlled by intermittently fine-tuning the upper limit count value.

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。 Further, 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 / decreased and corrected to adjust the clock cycle. As a result, the carrier synchronization operation equivalent to the first and second embodiments is realized. Further, 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。 For FPGAs, the current consumption increases due to the reference clock and internal logic changes, and it is desirable to operate the logic at the lowest possible frequency. In addition, in order to reduce the power consumption and heat generation of the FPGA, the transmission circuit is operated with the reference clock close to the highest of the FPGA, but for the PWM generation circuit, that is, the carrier signal to be synchronized, the reference clock with a low frequency is used. May be used. Therefore, when the frequencies of the reference clock of the transmission circuit and the reference clock of the carrier signal circuit are different (for example, when Fclk_srl = 160MHz of the transmission circuit is divided by 4 and the pulse width modulation PWM clock Fclk_pwm = 40MHz is set. ), 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, a high-speed reference clock is adopted for the transmission circuit and the measurement circuit portion for the PLL to increase the measurement resolution of the transmission frequency and the time, and even at a low clock frequency (time resolution). The part related to the generation of good pulse width modulated PWM applies a low frequency reference clock. Therefore, the current consumption of the FPGA can be reduced, and as the clock cycle becomes longer, the allowable amount of propagation delay of the logic circuit increases, so that 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 that of the first and second embodiments can be maintained. In particular, if a crystal oscillator is applied to the reference clocks Clk1 and Clk2, the frequency error of the master and slave reference clocks becomes small.

[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 the mode of the combination, the same signal is transmitted from two master circuits, and a parallel connection mode (Embodiment 4) in which the same signal is synchronized with two individually connected slaves, and data and a synchronization signal are sequentially connected. Examples of the mode of serial connection to be transmitted (Embodiment 5 described later) can be mentioned.

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 of 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。 Expressing this aspect as a master / slave transmission line, as in the inverter system shown in FIG. 11, transmission between the master circuit MST1b of the first unit 11 and the slave circuit SLB2 of the second unit 12 and the first This corresponds to communication between the master circuit MST1a of the first unit 11 and the slave circuit SLB3 of the second unit 13. The master circuit MST in any unit 1 of embodiments 1 to 3 is applied to the master circuits MST1a and MST1b, and the slave circuit SLB in any unit 2 of embodiments 1 to 3 is applied to the slave circuits SLB2 and SLB3. Will be 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 the master circuit MST1a have a parallel connection configuration in which the same input signals Tc_ref, Scry, Vref, etc. are input. However, the CDR and synchronization control unit PLL1 and 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, in the inverter system of the fourth embodiment, the aspects of the first to third embodiments are connected in parallel and the same command is given, but synchronization can be established 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 the configuration of the inverter system of FIG. 3 in which synchronization is established from unit 1 to unit 3 and then synchronization between unit 3 and unit 4 is established. By the two-stage synchronization control of this embodiment, the second carrier signals of both the unit 3 and the unit 4 are finally synchronized with the first carrier signal of the 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。 Expressing this aspect as a transmission line 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. 11 and the transmission of the second unit 13 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, the synchronization on the first stage side (between the master circuit MST1a and the slave circuit SLB3) is established, and then the synchronization on the second stage (MST3-SLB4) is established. The master circuit MST in any of the units 1 of the first to third embodiments is applied to the master circuits MST1a and MST3, and the slave circuit SLB in the unit 2 of any of the first to third embodiments is applied to the slave circuits SLB3 and SLB4. Will be done. In this embodiment, the two stages may be converged at the same time, but the response gains of the PLL control of the first stage and the subsequent stage may be different to cause interference or instability of synchronous control between a large number of transmission lines connected in series. Care must be taken not to cause it.

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 required for the second stage synchronization of the serial connection are the carrier cycle setting value 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 described above, in the inverter system of the fifth embodiment, the aspects of the first to third embodiments are connected in series in multiple stages, and synchronization is established 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 mode of the inverter system of FIG. 11, and is 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 in the mode of.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments 1 to 5, and can be implemented in various embodiments within the scope of the claims of the present 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 ... 1st unit 12, 13 ... 2nd unit 14 ... 3rd unit
MST, MST1a, MST1b, MST3 ... Master circuit
SLB, SLB2, SLB3, SLB4 ... Slave circuit
TX12, TX21 ... Transmission circuit
RX12, RX21 ... Reception circuit
PWM comp… Carrier generation comparator
CryGen1, CryGen2 ... Carrier generation part
CDR ... Clock data recovery circuit
CryGen1, CryGen2 ... Carrier generation part
PLL1 ... Synchronous control unit on the master (unit 1) side
PLL2 ... Synchronous control unit on the slave (unit 2) side

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 synchronous control method for an inverter system having at least two or more inverter units.
The master circuit of one of the inverter units, which 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, which is a slave, receives and detects the synchronization code, and a carrier cycle command. Data is transmitted to the slave circuit of the other inverter unit,
The slave circuit of the other inverter unit is
The first reception timing signal of the synchronization code is generated at the time when the synchronization code of the serial data is normally received or the time when the entire block data including the synchronization code is completely received.
Next, a second carrier synchronization signal is generated based on the first reception timing signal, the carrier cycle command, and the predicted delay time.
The second difference time based on the time difference between the timing of the first reception timing signal and the timing of the second carrier synchronization signal is measured.
Next, in synchronization with the second carrier synchronization signal, the serial data including the synchronization code and the second difference time is transmitted as reply data to the master circuit of the one inverter unit.
The master circuit of one of the inverter units is
A second reception timing signal of the synchronization code is generated at the time when the synchronization code of the reply data is normally received or when the entire block data including the synchronization code is received.
Next, 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 predicted delay time is corrected based on the first difference time and the second difference time.
The carrier generation comparator of one of the inverter units is
Pulse width modulation is performed based on the first carrier signal synchronized with the first carrier synchronization signal, and the pulse width modulation is performed.
The carrier generation 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 synchronous control method for 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 difference time with the predicted delay time.
The synchronous control method for an inverter system according to claim 1, wherein the master circuit of one of the inverter units performs synchronous control for matching the first difference time with the second difference 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 synchronous control for matching the first difference time and the second difference time and synchronous control for matching the second difference time with the predicted delay time, and performs the first difference. Instead of correcting the predicted delay time based on the time and the second difference time and storing it in the reply data, the output signal of the synchronization control that matches the second difference time with the predicted delay time. The value is stored in the reply data and
The slave circuit of the other inverter unit is based on the value of the first reception timing signal, the carrier cycle command, the second difference time, and the output signal of the synchronization control that matches the predicted delay time. The synchronous control method for an inverter system according to claim 1, wherein a synchronous 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 frequency dividing circuit that divides the reference clock, and based on the output signal of the first frequency dividing circuit, the first carrier synchronization signal and the first carrier signal are combined. Generate and
The slave circuit of the other inverter unit has a second frequency dividing circuit that divides the reference clock, and based on the output signal of the second frequency dividing 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 the inverter system is generated.
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 that has multiple 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, which functions as a slave, is provided.
The number of the second unit is two or more,
The first unit is an inverter system characterized in that the master circuit is provided 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 that has multiple 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.
1. The slave circuit according to any one of claims 1 to 4, which is connected in series with the master circuit of the first unit and functions as a slave, and the slave circuit, which is connected in series with the slave circuit and functions as a master. A second unit having the master circuit according to any one of 4 to 4 and
An inverter system comprising at least a third unit having a slave circuit according to any one of claims 1 to 4, which is connected in series with the master circuit of the second unit and functions as a slave. ..
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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