WO2007036379A2 - Verfahren und vorrichtung zur übertragung von signalen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for transmitting signals between a central controller and one or more decentralized controllers.
  • switching signals with a high time resolution and a low transmission delay time must be transferred jitter-free from a central controller to the power semiconductor switches of the converter.
  • the invention is therefore based on the object, reindeer a procedural ⁇ and to provide a device for transmitting signals for controlling power semiconductor switches in which the reliability of the signal transmission is improved and can be reduced in which costs.
  • Each power semiconductor switch has at least two switching states
  • the signals are transmitted from the central controller to the decentralized controllers by means of a radio interface or an optical waveguide, wherein in the case of the optical waveguide the decentralized controllers are all connected to the optical waveguide,
  • the central controller transmits transmission blocks as signals to a decentralized controller, the transmission blocks consisting of bits transmitted in a bit clock, the transmission block being followed by a bar code word followed by the switching information for at least one power semiconductor switch in a data block; Switching information contains switching states and / or switching times.
  • len controllers each drive only one power semiconductor switch. It is also conceivable that only a decentralized control is provided, which controls all power semiconductor switches. Intermediate forms with a plurality of decentralized controllers, which each control a plurality of power semiconductor switches, are also conceivable.
  • the power semiconductor switches can be eg IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) or transistors or also thyristors.
  • the switching information includes switching states and / or switching times, the switching times ben reasonable, are the times at which the switching states of the power semi-conductor switch is ⁇ apply. It can also be signaled that a switching state of a power semiconductor scarf ⁇ ters should remain the same by a switching state is transmitted, which is already present in the power semiconductor switch.
  • the optical waveguide may have a Trans ⁇ formatorübertragungsumble (from one or several transformers ren example, also consisting Planar) be replaced by an arbitrary line-connected data transmission path like.
  • the switching information is interleaved after channel coding in order to avoid burst errors.
  • the selected bar code has a Hamming distance of significantly greater than 1 against all possible combinations of the data transmitted over the same data channel.
  • the remote controller performs a Bitsyn- chronization through, so that the beginning and end of a bit be ⁇ are known to be able to correctly receive the transmitted transmission blocks.
  • Bit synchronization can be performed using a phase locked loop (PLL) unit.
  • PLL phase locked loop
  • the decentralized controller performs a sampling of the received signal, wherein the sampling frequency is greater than or equal to the bit clock.
  • the signal quality can advantageously be estimated.
  • the decentralized controller performs a synchronization by means of the Barkercodeworts, so that the beginning ei ⁇ nes Sendeblocks and / or a data block is known. But it can also be used alternatives that are similar to the property of the Barker codewords.
  • the barker codeword signals the beginning of a new send block and is easy to detect due to its autocorrelation properties.
  • the decentralized control unit If the decentralized control unit has received switching information for at least one power semiconductor switch assigned to it, then it electrically controls the power semiconductor switch so that it remains in its switching state or changes over to another switching state.
  • the remote controller receives switching information for supply least an associated power semiconductor switch and transmits the control information to the power semi-conductor switches ⁇ with any transmission method on. 200513310
  • At least one code word is sent in a data block, which is repeated until a new transmission block is transmitted, wherein the code word contains switching information for at least one power semiconductor switch and repetitions of the code word can be cut off by the beginning of a new transmission block.
  • the repetitions serve advantageously for checking in the decentralized control whether the switching information was received correctly.
  • further information can be integrated into the data stream together with the switching information of the power semiconductor switch.
  • the code word could also include additional measurement commands or
  • an advantageous embodiment results when word in the code only switching states are transmitted and the switching time ⁇ point of a predefined time delay and the reception time of the Barker code word is calculated.
  • the transmission is carried out efficiently, since no time for the transmission of the switching times must be used.
  • the information about the switching states for a plurality of power semiconductor switches can be transmitted by means of bits.
  • the bits can advantageously be arranged in the code word such that in each case firstly all n-th bits of the information about the switching states are transmitted for each power semiconductor switch before the (n + 1) -th bits are transmitted. That is, first the first bits of the switching information of all the power semiconductor switches are transmitted, and then the second bits, etc.
  • a further embodiment according to the invention results when switching states and switching times are transmitted in the code word, wherein the switching states in a first part and the associated switching times in a second part of the code 200513310
  • Signals are advantageously transferred from the remote controllers to the central controller via a radio interface or a further light waveguide, containing Sig ⁇ dimensional error messages and / or measured values, and wherein in case of the further light waveguide, the decentralized STEU ⁇ modified later are all connected to the further optical waveguide.
  • the signals from the remote controllers to the central controller is sent such that the error messages and / or measured values are summarized for each power semiconductor switch in a block and the blocks one after the other ⁇ be sent. That is, the data is sent block by block for each power semiconductor switch.
  • the transmission via a radio interface can advantageously be carried out by means of a WLAN (Wireless Local Area Network, WLAN).
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • the transmission methods according to the invention additionally also offer diagnostic possibilities with the aid of which the quality state of the optical waveguide can be checked.
  • the channel-coded signal transmission also offers the possibility, for example, to send trigger signals for sensors or to transmit diagnostic messages, such as the junction temperature of the power semiconductors, together with possible diagnostic messages to the central controller.
  • 1 shows an embodiment of the transmission system
  • 2 shows a further embodiment of the Questiontra ⁇ supply system
  • 4 shows the data protocol
  • 5 shows an embodiment of the data protocol
  • FIG. 6 shows another embodiment of the pro ⁇ protocol.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the transmission system with the central controller 1 and a decentralized control 3, which are connected to one another by means of the optical waveguide 2.
  • the central controller 1 controls the central controller 1 and a decentralized control 3, which are connected to one another by means of the optical waveguide 2.
  • the decentralized controller 3 power semiconductor switch 4 are connected.
  • the central controller 1 sends the switching information for the power semiconductor switch 4 via a line-connected data transmission path 2, which can be realized by a Lichtwellenlei ⁇ ter or a transformatory data transmission to the decentralized controller 3, which receives the switching information and the power semiconductor switch 4 accordingly, so that they remain in their switching state or change over to another switching state.
  • the transfer can with the help of Transforma ⁇ tors, including Planar, rather than be carried out with optical fibers.
  • each individual decentralized controller 3 may have an egg ⁇ gene optical fiber connection to the central controller 1, which is independent of the other optical fiber connections
  • FIG. 2 shows another embodiment for the Sprint ⁇ supply system.
  • several de ⁇ central controllers 3 are connected via the optical waveguide 2 with the central controller 1.
  • Each decentralized controller 3 are assigned one or more power semiconductor switches 4.
  • the central controller 1 sends the switching information for the power semiconductor switch 4 via the optical waveguide 2 to the decentralized controllers 3, which receive the switching information and the power semiconductor switch 4 accordingly, so that they remain in their switching state or go into another switching state.
  • FIG. 3 shows a further embodiment for the Sprint ⁇ supply system.
  • several de ⁇ central controllers 3 are connected via a radio interface 14 to the central controller 1.
  • Each decentralized controller 3 are assigned one or more power semiconductor switches 4.
  • the central controller has an antenna 5.
  • the decentralized controllers have antennas 6 for receiving the switching information.
  • the central controller 1 sends the switching information for the power semiconductor switches 4 via the radio interface 14 to the decentralized controllers 3, which receive the Weginformati ⁇ on and the power semiconductor switch 4 accordingly 200513310
  • the central Steue ⁇ tion 1 sends transmission blocks 7, which consist of a Barkercodewort 8 and a data block 9.
  • the transmission blocks 7 beinhal ⁇ th bits, which are sent in a bit clock.
  • the data blocks 9 contain the switching information to the power semiconductor switches 4, which consists of switching states and / or switching times.
  • the central controller 1 sends transmission blocks 7, which are ⁇ from a Barker codeword 8 and a data block 9.
  • the transmission blocks 7 include bits which are transmitted in a bit clock.
  • the data blocks 9 contain the
  • Switching information to the power semiconductor switch 4 which consists of switching states and / or switching times.
  • a code word 10 is at least det gesen- containing switching information for at least one power semiconductor switch ⁇ . 4
  • the codeword 10 is repeated until it is cut off by the beginning of a new send block 7. By cutting off the last repetition of the codeword 10 results in the fragment 11.
  • the transmission of a new transmission block 7 can also be used when a repetition of a codeword 10 is completed, so that no fragment 11 is formed.
  • a decentralized controller 3 can check whether a codeword has been received correctly.
  • FIG. 6 shows a further embodiment for the data ⁇ protocol.
  • this embodiment in a co ⁇ dewort 10 switching states and switching times transmitted WO 200513310

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Signalen zwischen einer zentralen Steuerung (1) und einer oder mehreren dezentralen Steuerungen (3), wobei jeder dezentralen Steuerung (3) ein oder mehrere Leistungshalbleiterschalter (4) zugeordnet sind, wobei jeder Leistungshalbleiterschalter (4) zumindest zwei Schaltzustände aufweist, die Signale von der zentralen Steuerung (1) zu den dezentralen Steuerungen (3) mittels einer Funkschnittstelle (14) oder eines Lichtwellenleiters (2) übertragen werden, wobei im Fall des Lichtwellenleiters (2) die dezentralen Steuerungen (3) alle mit dem Lichtwellenleiter (2) verbunden sind, die zentrale Steuerung (1) Sendeblöcke (7) als Signale zu einer dezentralen Steuerung sendet, wobei die Sendeblöcke (7) aus Bits bestehen, die in einem Bittakt gesendet werden und wobei ein Sendeblock (7) durch ein Barkercodewort (8) angeführt wird, welchem die Schaltinformation für zumindest einen Leistungshalbleiterschalter in einem Datenblock (9) folgt, wobei die Schaltinformation Schaltzustände und/oder Schaltzeitpunkte enthält.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Signalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Signalen zwischen einer zentralen Steuerung und einer oder mehreren dezentralen Steuerungen.
Zur Steuerung von Stromrichterschaltungen müssen Schaltsigna- Ie mit einer hohen Zeitauflösung und geringer Übertragungs- verzögerungszeit jitterfrei von einer zentralen Steuerung an die Leistungshalbleiterschalter des Stromrichters übertragen werden.
Um eine hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit eines Strom¬ richters zu gewährleisten, darf die Übertragung der Signale nicht gestört oder kurz unterbrochen werden. Eine Störung kann unter Umständen zur sofortigen Zerstörung des Stromrichters und der ihm zugeordneter Anlagen, z.B. elektrischen Ma- schinen, führen. Aus diesem Grund existieren extrem hohe Anforderungen an die Störsicherheit der Signalübertragung.
Zur Ansteuerung eines einzelnen Leistungshalbleiterschalters wird nach heutigem Stand ein Lichtwellenleiter oder Transfor- mator benötigt, was die Kosten erhöht. Bei Stromrichtern mit einer Vielzahl von unabhängigen Leistungshalbleiterschaltern ergeben sich dementsprechend viele Lichtwellenleiter, die zur Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter verwendet werden.
Entsprechend ist die Ausfallwahrscheinlichkeit der Gesamt¬ übertragung höher und darunter leidet wiederum die Verfügbarkeit des Stromrichters. Dies gilt insbesondere für Mehrpunkt¬ stromrichter mit einer sehr großen Anzahl von zu steuernden Leistungshalbleiterschaltern wie z.B. in der Schrift DE 101 03 031 Al vorgestellt.
Aufgrund der begrenzten Lebensdauer von Leuchtdioden, die die Lichtsignale über die Lichtwellenleiter senden, wird mit die- 200513310
ser Technik bei Mehrpunktstromrichtern mit einer Vielzahl an zu steuernden Leistungshalbleiterschaltern die Ausfallrate des gesamten Stromrichters empfindlich verschlechtert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah¬ ren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Signalen zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschaltern anzugeben, bei welchen die Zuverlässigkeit der Signalübertragung verbessert ist und bei welcher Kosten reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch ein Verfah¬ ren zur Übertragung von Signalen zwischen einer zentralen Steuerung und einer oder mehreren dezentralen Steuerungen, wobei jeder dezentralen Steuerung ein oder mehrere Leistungs- halbleiterschalter zugeordnet sind, wobei
• jeder Leistungshalbleiterschalter zumindest zwei Schaltzustände aufweist,
• die Signale von der zentralen Steuerung zu den dezentralen Steuerungen mittels einer Funkschnittstelle oder ei- nes Lichtwellenleiters übertragen werden, wobei im Fall des Lichtwellenleiters die dezentralen Steuerungen alle mit dem Lichtwellenleiter verbunden sind,
• die zentrale Steuerung Sendeblöcke als Signale zu einer dezentralen Steuerung sendet, wobei die Sendeblöcke aus Bits bestehen, die in einem Bittakt gesendet werden und wobei der Sendeblock durch ein Barkercodewort angeführt wird, welchem die Schaltinformation für zumindest einen Leistungshalbleiterschalter in einem Datenblock folgt, wobei die Schaltinformation Schaltzustände und/oder Schaltzeitpunkte enthält.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass im Fall einer Über¬ tragung der Signale über eine leitungsgebundene Datenübertra¬ gungsstrecke bzw. einen Lichtwellenleiter nur noch eine Da- tenübertragungsstrecke verwendet werden muss, um mehrere
Leistungshalbleiterschalter anzusteuern. Ggf. können mehrere dezentrale Steuerungen vorgesehen werden, welche alle an einem Lichtwellenleiter angeschlossen sind, wobei die dezentra- 200513310
len Steuerungen je nur einen Leistungshalbleiterschalter ansteuern. Denkbar ist auch, dass nur eine dezentrale Steuerung vorgesehen ist, welche alle Leistungshalbleiterschalter ansteuert. Auch Zwischenformen mit mehreren dezentralen Steue- rungen, welche jeweils mehrere Leistungshalbleiterschalter ansteuern, sind denkbar. Die Leistungshalbleiterschalter können dabei z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder Transistoren oder auch Thyristoren sein. Die Vorteile werden erzielt durch eine erfindungsgemäße digitale Übertragung der Schaltinformation an die dezentralen Steuerungen, bei welcher die Schaltinformation an mehrere Leistungshalbleiterschalter über einen oder mehrere unabhängige Lichtwellenleiter übertragen wird. Die Schaltinformation enthält Schaltzustände und/oder Schaltzeitpunkte, wobei die Schaltzeitpunkte ange- ben, zu welchen Zeiten die Schaltzustände der Leistungshalb¬ leiterschalter gelten sollen. Es kann auch signalisiert werden, dass ein Schaltzustand eines Leistungshalbleiterschal¬ ters gleich bleiben soll, indem ein Schaltzustand übertragen wird, welcher bereits im Leistungshalbleiterschalter vor- liegt.
Die Lichtwellenleiter können auch durch eine beliebige leitungsgebundene Datenübertragungsstrecke wie z.B. eine Trans¬ formatorübertragungsstrecke (bestehend aus einem oder mehre- ren Transformatoren z.B. auch Planartransformatoren) ersetzt werden.
Im Fall der Übertragung über eine Funkschnittstelle anstatt über eine leitungsgebundene Datenübertragungsstrecke werden Lichtwellenleiter eingespart und die Zuverlässigkeit der Ü- bertragung und/oder die Freiheiten bei der Stromrichterkonstruktion werden erhöht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Schalt- Information in der zentralen Steuerung kanalcodiert wird, so dass auftretende Fehler bei der Übertragung in einer dezentralen Steuerung korrigiert werden können. Damit wird die Ü- bertragung nochmals zuverlässiger ausgeführt. Die Schaltin- 200513310
formation kann mittels eines Faltungscodes oder zyklisch Co¬ des oder Blockcodes kanalcodiert werden. Vorteilhafter Weise wird die Schaltinformation nach dem Kanalcodieren einem In- terleaving unterzogen, um Bündelfehler zu vermeiden. Der ge- wählte Barkercode besitzt eine Hamming-Distanz von deutlich größer als 1 gegenüber allen möglichen Kombinationen der über den gleichen Datenkanal übertragenen Daten.
Erfindungsgemäß führt die dezentrale Steuerung eine Bitsyn- chronisation durch, so dass Anfang und Ende eines Bits be¬ kannt sind, um die übertragenen Sendeblöcke korrekt empfangen zu können. Die BitSynchronisation kann mit Hilfe einer Phase- Locked-Loop (PLL) -Einheit durchgeführt werden. Weiterhin nimmt die dezentrale Steuerung eine Abtastung des Empfangssignals vor, wobei die Abtastfrequenz größer oder gleich dem Bittakt ist. Damit kann vorteilhaft die Signalqualität eingeschätzt werden.
Vorteilhaft nimmt die dezentrale Steuerung eine Synchronisa- tion mittels des Barkercodeworts vor, so dass der Anfang ei¬ nes Sendeblocks und/oder eines Datenblocks bekannt ist. Es können aber auch Alternativen eingesetzt werden, die der Eigenschaft der Barkercodewörter ähneln. Das Barkercodewort signalisiert den Beginn eines neuen Sendeblocks und ist auf- grund seiner Autokorrelationseigenschaften leicht zu detek- tieren.
Hat die dezentrale Steuerung Schaltinformation für zumindest einen ihr zugeordneten Leistungshalbleiterschalter empfangen, so steuert sie den Leistungshalbleiterschalter entsprechend elektrisch an, so dass dieser in seinem Schaltzustand verbleibt oder in einen anderen Schaltzustand übergeht.
Die dezentrale Steuerung empfängt Schaltinformation für zu- mindest einen ihr zugeordneten Leistungshalbleiterschalter und übermittelt die Schaltinformationen an den Leistungshalb¬ leiterschalter mit einem beliebigen Übertragungsverfahren weiter. 200513310
Vorteilhafter Weise wird in einem Datenblock zumindest ein Codewort gesendet, welches wiederholt wird, bis ein neuer Sendeblock gesendet wird, wobei das Codewort Schaltinformati- on für zumindest einen Leistungshalbleiterschalter enthält und Wiederholungen des Codewortes durch den Beginn eines neuen Sendeblocks abgeschnitten werden können. Die Wiederholungen dienen dabei vorteilhafter Weise zur Überprüfung in der dezentralen Steuerung, ob die Schaltinformation korrekt emp- fangen wurde.
Vorteilhafter Weise können auch zusammen mit den Schaltinformationen der Leistungshalbleiterschalter weitere Informationen in den Datenstrom integriert werden. So könnte beispiels- weise das Codewort auch zusätzliche Messbefehle oder
Messtrigger bzw. weitere beliebige Befehle an die dezentralen Steuerungen oder die Leistungshalbleiterschalter enthalten.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn im Code- wort nur Schaltzustände übertragen werden und der Schaltzeit¬ punkt aus einer vorgebbaren Zeitverzögerung und dem Empfangszeitpunkt des Barkercodeworts errechnet wird. Damit wird die Übertragung effizient durchgeführt, da keine Zeit für die Ü- bertragung der Schaltzeitpunkte verwendet werden muss. Dann kann vorteilhaft auch die Information über die Schaltzustände für mehrere Leistungshalbleiterschalter mittels Bits übertragen werden. Die Bits können vorteilhafter Weise im Codewort derart angeordnet werden, dass jeweils zuerst alle n-ten Bits der Information über die Schaltzustände für jeden Leistungs- halbleiterschalter übertragen werden, bevor die (n+l)-ten Bits übertragen werden. D.h., es werden zuerst die ersten Bits der Schaltinformation aller Leistungshalbleiterschalter übertragen und dann die zweiten Bits usw..
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich, wenn im Codewort Schaltzustände und Schaltzeitpunkte übertragen werden, wobei die Schaltzustände in einem ersten Teil und die zugehörigen Schaltzeitpunkte in einem zweiten Teil des Code- 200513310
wortes übertragen werden. Damit ist vorteilhaft eine erhöhte Präzision bei den Schaltzeitpunkten zu erreichen.
Vorteilhafter Weise überprüft die dezentrale Steuerung anhand der Wiederholungen der Codewörter, ob die Schaltinformation korrekt empfangen wurde und misst die Qualität der Übertra¬ gung anhand der abgetasteten Bits und/oder der Kanaldecodie- rung. Damit sind Fehler beim Lichtwellenleiter frühzeitig erkennbar und z.B. an die zentrale Steuerung signalisierbar.
Vorteilhaft werden Signale von den dezentralen Steuerungen zur zentralen Steuerung mittels einer Funkschnittstelle oder eines weiteren Lichtwellenleiters übertragen, wobei die Sig¬ nale Fehlermeldungen und/oder Messwerte enthalten und wobei im Fall des weiteren Lichtwellenleiters die dezentralen Steu¬ erungen alle mit dem weiteren Lichtwellenleiter verbunden sind. Die Signale von den dezentralen Steuerungen zur zentralen Steuerung werden derart gesendet, dass die Fehlermeldungen und/oder Messwerte für jeden Leistungshalbleiterschalter in einem Block zusammengefasst werden und die Blöcke nachein¬ ander gesendet werden. D.h., die Daten werden Block für Block für jeden Leistungshalbleiterschalter gesendet.
Die Übertragung über eine Funkschnittstelle kann vorteilhaf- ter Weise mittels eines WLAN (Wireless Local Area Network, WLAN) ausgeführt werden.
Die erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren bieten zusätzlich auch noch Diagnosemöglichkeiten, mit deren Hilfe der Quali- tätszustand des Lichtwellenleiters überprüft werden kann.
Dies ermöglicht, dass bei routinemäßigen Wartungen gealterte Lichtwellenleiter bereits vor dem Ausfall der Signalübertra¬ gung ausgetauscht werden könnten. Zusätzlich eröffnet die kanalcodierte Signalübertragung noch die Möglichkeit, z.B. Triggersignale für Messaufnehmer zu versenden oder auch Diagnosemeldungen, wie z.B. die Sperrschichttemperatur der Leistungshalbleiter zusammen mit möglichen Diagnosemeldungen an die zentrale Steuerung zu übertragen. 200513310
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungs- beispielen in den Zeichnungen näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
FIG 1 ein Ausführungsbeispiel für das Übertragungssystem; FIG 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Übertra¬ gungssystem;
FIG 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Übertra¬ gungssystem;
FIG 4 das Datenprotokoll; FIG 5 ein Ausführungsbeispiel für das Datenprotokoll;
FIG 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Datenpro¬ tokoll.
FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Übertragungssys- tem mit der zentralen Steuerung 1 und einer dezentrale Steuerung 3, welche mittels des Lichtwellenleiters 2 miteinander verbunden sind. An der dezentralen Steuerung 3 sind Leistungshalbleiterschalter 4 angeschlossen.
Die zentrale Steuerung 1 sendet die Schaltinformation für die Leistungshalbleiterschalter 4 über eine leitungsgebundene Datenübertragungsstrecke 2, welche durch einen Lichtwellenlei¬ ter oder eine transformatorische Datenübertragung realisiert sein kann, an die dezentrale Steuerung 3, welche die Schalt- Information empfängt und die Leistungshalbleiterschalter 4 entsprechend ansteuert, so dass diese in ihrem Schaltzustand verbleiben oder in einen anderen Schaltzustand übergehen.
Zusätzlich zur Übertragung von Schaltinformationen an die Leistungshalbleiterschalter können auch weitere beliebige
Steuerbefehle (z.B. Messbefehle) an die dezentralen Steuerun¬ gen oder Leistungshalbleiterschalter (3) übertragen werden. 200513310
Generell kann die Übertragung auch mit Hilfe von Transforma¬ toren, auch Planartransformatoren, anstatt mit Lichtwellenleitern durchgeführt werden.
Weiterhin kann jede einzelne dezentrale Steuerung 3 eine ei¬ gene Lichtwellenleiterverbindung zur zentralen Steuerung 1 haben, die unabhängig von den anderen Lichtwellenleiterverbindungen ist
FIG 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Übertra¬ gungssystem. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere de¬ zentrale Steuerungen 3 über den Lichtwellenleiter 2 mit der zentralen Steuerung 1 verbunden. Jeder dezentralen Steuerung 3 sind dabei ein oder mehrere Leistungshalbleiterschalter 4 zugeordnet .
Die zentrale Steuerung 1 sendet die Schaltinformation für die Leistungshalbleiterschalter 4 über den Lichtwellenleiter 2 an die dezentrale Steuerungen 3, welche die Schaltinformation empfangen und die Leistungshalbleiterschalter 4 entsprechend ansteuern, so dass diese in ihrem Schaltzustand verbleiben oder in einen anderen Schaltzustand übergehen.
FIG 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Übertra¬ gungssystem. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere de¬ zentrale Steuerungen 3 über eine Funkschnittstelle 14 mit der zentralen Steuerung 1 verbunden. Jeder dezentralen Steuerung 3 sind dabei ein oder mehrere Leistungshalbleiterschalter 4 zugeordnet. Die zentrale Steuerung weist eine Antenne 5 auf. Die dezentralen Steuerungen weisen Antennen 6 zum Empfang der Schaltinformation auf.
Die zentrale Steuerung 1 sendet die Schaltinformation für die Leistungshalbleiterschalter 4 über die Funkschnittstelle 14 an die dezentralen Steuerungen 3, welche die Schaltinformati¬ on empfangen und die Leistungshalbleiterschalter 4 entspre- 200513310
chend ansteuern, so dass diese in ihrem Schaltzustand ver¬ bleiben oder in einen anderen Schaltzustand übergehen.
FIG 4 zeigt das Datenprotokoll, welches für die Übertragung der Schaltinformation von der zentralen Steuerung 1 zu den dezentralen Steuerungen 3 verwendet wird. Die zentrale Steue¬ rung 1 sendet Sendeblöcke 7, welche aus einem Barkercodewort 8 und einem Datenblock 9 bestehen. Die Sendeblöcke 7 beinhal¬ ten Bits, welche in einem Bittakt gesendet werden. Die Daten- blocke 9 enthalten die Schaltinformation an die Leistungshalbleiterschalter 4, welche aus Schaltzuständen und/oder Schaltzeitpunkten besteht.
FIG 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Datenprotokoll, welches für die Übertragung der Schaltinformation von der zentralen Steuerung 1 zu den dezentralen Steuerungen 3 verwendet wird. Die zentrale Steuerung 1 sendet Sendeblöcke 7, welche aus einem Barkercodewort 8 und einem Datenblock 9 be¬ stehen. Die Sendeblöcke 7 beinhalten Bits, welche in einem Bittakt gesendet werden. Die Datenblöcke 9 enthalten die
Schaltinformation an die Leistungshalbleiterschalter 4, welche aus Schaltzuständen und/oder Schaltzeitpunkten besteht.
In einem Datenblock 9 wird zumindest ein Codewort 10 gesen- det, welches Schaltinformation für zumindest einen Leistungs¬ halbleiterschalter 4 enthält. Das Codewort 10 wird solange wiederholt, bis es durch den Beginn eines neuen Sendeblocks 7 abgeschnitten wird. Durch das Abschneiden der letzten Wiederholung des Codewortes 10 ergibt sich das Fragment 11. Die Übertragung eines neuen Sendeblocks 7 kann auch einsetzen, wenn eine Wiederholung eines Codewortes 10 abgeschlossen ist, so dass kein Fragment 11 entsteht. Durch die Wiederholung des Codewortes 10 kann eine dezentrale Steuerung 3 überprüfen, ob ein Codewort korrekt empfangen wurde.
FIG 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Daten¬ protokoll. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden in einem Co¬ dewort 10 Schaltzustände und Schaltzeitpunkte übertragen, wo- 200513310
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bei die Schaltzustände in einem ersten Teil 12 und die zuge¬ hörigen Schaltzeitpunkte in einem zweiten Teil 13 des Code¬ wortes übertragen werden.

Claims

20051331011Patentansprüche
1. Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen einer zentralen Steuerung (1) und einer oder mehreren dezentralen Steuerungen (3) , wobei jeder dezentralen Steuerung (3) ein oder mehrere Leistungshalbleiterschalter (4) zugeordnet sind, wobei
• jeder Leistungshalbleiterschalter (4) zumindest zwei Schaltzustände aufweist, • die Signale von der zentralen Steuerung (1) zu den dezentralen Steuerungen (3) mittels einer Funkschnittstel¬ le (14) oder eines Lichtwellenleiters (2) übertragen werden, wobei im Fall des Lichtwellenleiters (2) die de¬ zentralen Steuerungen (3) alle mit dem Lichtwellenleiter (2) verbunden sind,
• die zentrale Steuerung (1) Sendeblöcke (7) als Signale zu einer dezentralen Steuerung sendet, wobei die Sendeblöcke (7) aus Bits bestehen, die in einem Bittakt ge¬ sendet werden und wobei ein Sendeblock (7) durch ein Barkercodewort (8) angeführt wird, welchem die Schaltin¬ formation für zumindest einen Leistungshalbleiterschal¬ ter in einem Datenblock (9) folgt, wobei die Schaltinformation Schaltzustände und/oder Schaltzeitpunkte ent¬ hält.
2. Verfahren zur Übertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltinformation in der zentralen Steuerung (1) kanalcodiert wird, so dass auftretende Fehler bei der Übertragung in einer dezentralen Steuerung (3) korrigiert werden können.
3. Verfahren zur Übertragung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltinformation mittels eines Faltungscodes oder zyklisch Codes oder Blockcodes ka- nalcodiert wird.
4. Verfahren zur Übertragung nach Anspruch 2 oder 3, 200513310
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dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltinformation nach dem Kanalcodieren einem Interleaving unterzogen wird, um Bündelfehler zu vermeiden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne Bitsynchronisation durchführt, so dass Anfang und Ende ei¬ nes Bits bekannt sind, um die übertragenen Sendeblöcke (7) korrekt empfangen zu können.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne Abtastung des Empfangssignals vornimmt, wobei die Abtast¬ frequenz größer oder gleich dem Bittakt ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne Synchronisation mittels des Barkercodeworts vornimmt, so dass der Anfang eines Sendeblocks (7) und/oder eines Daten- blocks (9) bekannt ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) Schaltinformation für zumindest einen ihr zugeordneten Leis- tungshalbleiterschalter (4) empfängt und den Leistungshalbleiterschalter (4) entsprechend elektrisch ansteuert, so dass dieser in seinem Schaltzustand verbleibt oder in einen ande¬ ren Schaltzustand übergeht.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Datenblock (9) zumindest ein Codewort (10) gesendet wird, welches wiederholt wird, bis ein neuer Sendeblock (7) gesendet wird, wobei das Codewort (10) Schaltinformation für zumindest einen Leis- tungshalbleiterschalter (4) enthält und Wiederholungen des
Codewortes (10) durch den Beginn eines neuen Sendeblocks (7) abgeschnitten werden können. 200513310
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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Codewort (10) nur Schaltzu¬ stände übertragen werden und der Schaltzeitpunkt aus einer vorgebbaren Zeitverzögerung und dem Barkercodewort (8) er- rechnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über die Schalt¬ zustände für mehrere Leistungshalbleiterschalter (4) mittels Bits übertragen wird und die Bits im Codewort (10) derart an¬ geordnet werden, dass jeweils zuerst alle n-ten Bits der In¬ formation über die Schaltzustände für jeden Leistungshalblei¬ terschalter (4) übertragen werden, bevor die (n+l)-ten Bits übertragen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Codewort (10) Schaltzustände und Schaltzeitpunkte übertragen werden, wobei die Schaltzu¬ stände in einem ersten Teil und die zugehörigen Schaltzeit- punkte in einem zweiten Teil des Codewortes (10) übertragen werden.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) an¬ hand der Wiederholungen der Codewörter (10) überprüft, ob die Schaltinformation korrekt empfangen wurde.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) die Qualität der Übertragung anhand der abgetasteten Bits und/oder der Kanaldecodierung misst.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Signale von den dezentralen Steuerungen (3) zur zentralen Steuerung (1) mittels einer 200513310
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Funkschnittstelle oder eines weiteren Lichtwellenleiters ü- bertragen werden, wobei die Signale Fehlermeldungen und/oder Messwerte enthalten und wobei im Fall des weiteren Lichtwel¬ lenleiters die dezentralen Steuerungen (3) alle mit dem wei- teren Lichtwellenleiter verbunden sind.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale von den dezentralen Steuerungen (3) zur zentralen Steuerung (1) derart gesendet werden, dass die Fehlermeldungen und/oder Messwerte für jeden Leistungshalbleiterschalter oder jede dezentrale Steuerung (3) in einem Block zusammengefasst werden und die Blöcke nachein¬ ander gesendet werden.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass alle Signale mittels eines WLAN übertragen werden.
18. Vorrichtung zur Übertragung von Signalen zwischen einer zentralen Steuerung (1) und einer oder mehreren dezentralen Steuerungen (3) , wobei jeder dezentralen Steuerung (3) ein oder mehrere Leistungshalbleiterschalter (4) zugeordnet sind, wobei • jeder Leistungshalbleiterschalter (4) zumindest zwei Schaltzustände aufweist,
• die Signale zu den dezentralen Steuerungen (3) mittels einer Funkschnittstelle (14) oder eines Lichtwellenlei¬ ters (2) übertragbar sind, wobei die dezentralen Steue- rungen (3) alle mit dem Lichtwellenleiter (2) verbunden sind,
• die zentrale Steuerung (1) eine Sendeeinheit aufweist, welche Sendeblöcke (7) als Signale zu einer dezentralen Steuerung (3) sendet, wobei die Sendeblöcke (7) aus Bits bestehen, die in einem Bittakt gesendet werden und wobei der Sendeblock (7) durch ein Barkercodewort (8) angeführt wird, welchem die Schaltinformation für zumindest einen Leistungshalbleiterschalter (4) in einem Daten- 200513310
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block (9) folgt, wobei die Schaltinformation Schaltzu¬ stände und/oder Schaltzeitpunkte enthält.
19. Vorrichtung zur Übertragung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit eine Einheit aufweist, welche die Schaltinformation kanalcodiert, so dass auftretende Fehler bei der Übertragung in einer dezentralen Steuerung (3) korrigiert werden können.
20. Vorrichtung zur Übertragung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne erste Synchronisationseinheit aufweist, welche eine Bit¬ synchronisation durchführt, so dass Anfang und Ende eines Bits bekannt sind, um die übertragenen Sendeblöcke (7) kor- rekt empfangen zu können.
21. Vorrichtung zur Übertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei- ne Abtasteinheit aufweist, welche eine Abtastung des Emp¬ fangssignals vornimmt, wobei die Abtastfrequenz größer oder gleich dem Bittakt ist.
22. Vorrichtung zur Übertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne zweite Synchronisationseinheit aufweist, welche eine Syn¬ chronisation vornimmt, so dass der Anfang eines Sendeblocks (7) und/oder eines Datenblocks (9) bekannt ist.
23. Vorrichtung zur Übertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne Empfangseinheit aufweist, welche die Schaltinformation für zumindest einen ihr zugeordneten Leistungshalbleiterschalter (4) empfängt und den Leistungshalbleiterschalter (4) entsprechend elektrisch ansteuert, so dass dieser in seinem Schalt- 200513310
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zustand verbleibt oder in einen anderen Schaltzustand über¬ geht .
24. Vorrichtung zur Übertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Steuerung (3) ei¬ ne Überprüfungseinheit aufweist, welche die Qualität der Ü- bertragung misst.
25. Vorrichtung zur Übertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass jede dezentrale Steuerung (3) eine Sendeeinheit aufweist, welche Fehlermeldungen und/oder Messwerte mittels einer Funkschnittstelle oder eines weiteren Lichtwellenleiters überträgt, wobei die Signale Fehlermeldun¬ gen und/oder Messwerte enthalten und wobei im Fall des weite¬ ren Lichtwellenleiters die dezentralen Steuerungen (3) alle mit dem weiteren Lichtwellenleiter verbunden sind.
26. Vorrichtung zur Übertragung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheiten WLAN- Sendeeinheiten sind.
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