開關(guān)控制系統(tǒng)信號發(fā)送技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了適用于控制例如幾百安培的千伏電壓的控制系統(tǒng)中傳輸開關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)。該系統(tǒng)包括被耦合至子控制器(120)的中央控制器(110)，并因此被耦合至優(yōu)選地在樹結(jié)構(gòu)中的多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器(SD，130)，每個(gè)SD控制諸如IGBT的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備。該方法包括將開關(guān)控制數(shù)據(jù)格式化為包括用于控制設(shè)備組合的開關(guān)的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組，將這些分組從中央控制器發(fā)送至開關(guān)設(shè)備控制器，在SD將代表在組合中受控的開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)格式化為多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組，以及將這些分組發(fā)送回中央控制器。該技術(shù)可以被用于控制可能的幾十、幾百或幾千個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的同步開關(guān)。
【專利說明】開關(guān)控制系統(tǒng)信號發(fā)送技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)和方法，并且尤其涉及用于該系 統(tǒng)和方法中的信號發(fā)送技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我們所關(guān)心的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備典型地具有大于1安培的載流能力和大于100 伏特的可操作電壓。我們所關(guān)心的設(shè)備的實(shí)施例能夠承載大于10安培、50安培或100安培 的電流和/或能夠維持大于500伏特或1KV的設(shè)備兩端的壓差。
[0003] 該設(shè)備的示例包括絕緣柵雙極晶體管（IGBT)，以及諸如M0SFETS (垂直或橫向）和 JFET的FET，以及諸如LILET (橫向反轉(zhuǎn)層發(fā)射極三極管）、SCR等的可能設(shè)備。我們描述 的技術(shù)不限于任何特定類型的設(shè)備結(jié)構(gòu)，并且因此功率開關(guān)設(shè)備可以例如為垂直或橫向設(shè) 備；其可以在包括但不僅限于硅和碳化硅的技術(shù)范圍內(nèi)被制造。
[0004] 該類型的開關(guān)設(shè)備具有包括在高電壓傳輸線（尤其是可以例如運(yùn)載來自離岸風(fēng) 設(shè)施的功率的該類型的直流傳輸線）中開關(guān)以及在用于諸如機(jī)車發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)等的中 等電壓（例如大于1KV)中開關(guān)的應(yīng)用。
[0005] 在該類型的應(yīng)用中，典型地幾十或幾百個(gè)設(shè)備可以被串聯(lián)和/或并聯(lián)地連接從而 以期望的電壓/電流進(jìn)行操作。對該設(shè)備的開關(guān)的控制存在特別的問題，由于電環(huán)境相對 地嘈雜并且由于被開關(guān)的電壓/電流大，導(dǎo)致了設(shè)備故障的重大風(fēng)險(xiǎn)。此外，當(dāng)在該系統(tǒng)中 的一個(gè)設(shè)備失效（fail)，系統(tǒng)中的其它開關(guān)設(shè)備可能很容易會因而失效。
[0006] 我們將描述致力于這些和其它問題的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)內(nèi)傳輸開 關(guān)數(shù)據(jù)的方法，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制 器，每一個(gè)多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制 器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備；該方法包括：將開關(guān)控制數(shù)據(jù)格式化為一個(gè) 或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組，其中所述開關(guān)控制數(shù)據(jù)包括用于控制所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備 的組合的開關(guān)的數(shù)據(jù)；從所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向控制各自的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的所述 開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組；將代表了多個(gè)所述功率半導(dǎo)體開 關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)格式化為來自所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組，其 中所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備由所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組進(jìn)行組合控制；以及從所 述多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組。
[0008] -般來說，在低遲延是重要的情況下一般不采用分組數(shù)據(jù)通信技術(shù)。然而反直觀 地，發(fā)明人已經(jīng)建立了分組數(shù)據(jù)信號發(fā)送技術(shù)可以被有益地在控制系統(tǒng)中采用以控制幾 十、可能幾百或幾千個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的同步開關(guān)。此外，在技術(shù)的實(shí)施方式中，我們 描述的分組處理時(shí)間相比較于系統(tǒng)中的傳播延時(shí)是小的。
[0009] 我們描述的分組數(shù)據(jù)通信技術(shù)在控制系統(tǒng)架構(gòu)的環(huán)境中是尤其有用的，其中，中 央控制器通過共享總線被耦合至一個(gè)或多個(gè)子控制器，并且優(yōu)選地，其中，每個(gè)子控制器各 自通過單獨(dú)的專用總線被耦合至多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器。接下來開關(guān)控制器數(shù)據(jù)可以從中 央控制器被廣播，優(yōu)選為包括用于對開關(guān)設(shè)備控制器組（例如所有被連接至特定子控制器 的控制器）進(jìn)行尋址的組地址數(shù)據(jù)的開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組。優(yōu)選地，開關(guān)控制器數(shù)據(jù)分組還 包括用于定義開關(guān)設(shè)備的保持狀態(tài)組中的一者的開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括至少全關(guān)閉狀 態(tài)、飽和開啟狀體以及至少一個(gè)中間狀態(tài)。該中間狀態(tài)可以包括中間電流狀態(tài)和/或中間 電壓狀態(tài)，其中在中間電流狀態(tài)中經(jīng)過設(shè)備的電流在全關(guān)閉和飽和開啟電流之間（以允許 串聯(lián)連接的設(shè)備中的電壓平衡），其中在中間電壓狀態(tài)中在設(shè)備兩端的電壓在全關(guān)閉和飽 和開啟電壓之間以允許電流在并聯(lián)連接的設(shè)備中平衡。
[0010] 在一些優(yōu)選實(shí)施方式中，確認(rèn)數(shù)據(jù)分組結(jié)合了代表半導(dǎo)體功率開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的 狀態(tài)數(shù)據(jù)，用于確認(rèn)設(shè)備已經(jīng)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)，優(yōu)選地，該狀態(tài)數(shù)據(jù)與由一個(gè)或多個(gè)故障數(shù)據(jù) 比特代表的故障數(shù)據(jù)相結(jié)合，該故障數(shù)據(jù)代表了在開關(guān)中的潛在故障。例如，該故障數(shù)據(jù)可 以被用于確定是否繼續(xù)進(jìn)行至故障設(shè)備或者包括故障設(shè)備的設(shè)備組的隨后的開關(guān)狀態(tài)。在 一些優(yōu)選實(shí)施方式中，可以通過對功率開關(guān)設(shè)備組（例如在子控制器中）組合，尤其是或運(yùn) 算一個(gè)或多個(gè)故障數(shù)據(jù)比特來檢測故障。這提供了識別設(shè)備組中的故障的快速處理。
[0011] 在優(yōu)選實(shí)施方式中，由于故障數(shù)據(jù)本身可能是故障的，尤其當(dāng)巨大數(shù)量的開關(guān)設(shè) 備處于噪聲環(huán)境時(shí)，優(yōu)選地，確認(rèn)數(shù)據(jù)分組包括錯(cuò)誤檢測和/或糾正數(shù)據(jù)，尤其用于故障數(shù) 據(jù)的錯(cuò)誤檢測/糾正。接下來識別潛在故障的處理可以包括故障數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤的檢測和/ 或糾正（例如在子控制器）。在一些優(yōu)選方法中，錯(cuò)誤檢測和/或糾正數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)是交 錯(cuò)的，因此錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)一起被漸進(jìn)地接收。在這種方法中，錯(cuò)誤檢測/糾正數(shù) 據(jù)可以被漸進(jìn)地處理，并且接下來當(dāng)故障檢測數(shù)據(jù)的最后數(shù)據(jù)比特到達(dá)時(shí)，大部分錯(cuò)誤檢 測/糾正數(shù)據(jù)已經(jīng)被處理，從而可以快速地做出錯(cuò)誤是否存在的確定。適合的漸進(jìn)錯(cuò)誤檢 測碼的一個(gè)示例是海明碼。
[0012] 在我們描述的基于分組數(shù)據(jù)的通信技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方式中，采用了兩種類型 的數(shù)據(jù)分組：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組是實(shí)時(shí)的還是非實(shí)時(shí)的由一個(gè)或 多個(gè)標(biāo)記比特在數(shù)據(jù)分組中標(biāo)識。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級高于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，從而保證 了低延時(shí)。非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組可以被用于測量數(shù)據(jù)，例如用于調(diào)查潛在故障。這種非實(shí)時(shí)測 量數(shù)據(jù)可以例如包括關(guān)于穿過開關(guān)設(shè)備/開關(guān)設(shè)備兩端的電流或電壓和/或該電流或電壓 的改變率和/或設(shè)備的溫度等的數(shù)據(jù)。在實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)分組的往返延時(shí)時(shí)間小于在開 關(guān)設(shè)備的兩種（中間）狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變花費(fèi)的時(shí)間。進(jìn)一步優(yōu)選的是，對于開關(guān)設(shè)備來說往 返延時(shí)時(shí)間不大于故障時(shí)間，代表性地為?l-2ys(這可以從設(shè)備數(shù)據(jù)表中確定，并且可 以依賴于設(shè)備的操作條件）。
[0013] 在控制系統(tǒng)的實(shí)施方式中，開關(guān)設(shè)備控制器被配置，例如以定義電壓或電流鉗位 或穩(wěn)定級別（用于定義一個(gè)或多個(gè)中間或保持狀態(tài)）和/或電流或電壓轉(zhuǎn)換率，可選擇的 過溫閾值等。特別地，定義開關(guān)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)保持狀態(tài)（例如中間電流和/或電壓級 另IJ)的數(shù)據(jù)可能影響設(shè)備的開關(guān)操作，并且因此同步改變該數(shù)據(jù)是重要的。因此，在一些 優(yōu)選實(shí)施方式中，開關(guān)設(shè)備控制器被提供有一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，例如一對寄存器儲備 (bank)，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)（一個(gè)或多個(gè)比特的）配置寄存器以用于為開關(guān)設(shè)備控制 器儲存配置數(shù)據(jù)。在任意特定時(shí)間，寄存器儲備中的一者是激活的，控制開關(guān)設(shè)備控制器的 配置，并且另一者不控制配置并因此可用于刷新。接下來一個(gè)或一組開關(guān)設(shè)備控制器可以 通過使用一個(gè)或多個(gè)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組向可用于刷新的寄存器儲備發(fā)送適合的配置數(shù)據(jù)而 被配置，并且接下來當(dāng)配置數(shù)據(jù)被更新時(shí)，用于開關(guān)設(shè)備控制器組的配置數(shù)據(jù)的同步轉(zhuǎn)換 可以通過使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組控制在寄存器儲備之間的交換或復(fù)制來實(shí)現(xiàn)。更新由開關(guān)設(shè)備 控制器使用的配置數(shù)據(jù)可以通過開關(guān)寄存器儲備是"激活的"和"陰影"寄存器儲備或者通 過將陰影寄存器儲備的內(nèi)容復(fù)制至激活的寄存器儲備來執(zhí)行。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)方面，提供了一種用于在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中傳輸 開關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，以及多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每 一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制 各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備；所述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括：用于將開關(guān)控制數(shù)據(jù)格式化為一個(gè) 或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組的裝置，其中所述開關(guān)控制數(shù)據(jù)包括用于控制所述功率半導(dǎo)體開 關(guān)設(shè)備的組合的開關(guān)的數(shù)據(jù)；用于從所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向控制各自的所述功率半導(dǎo)體開關(guān) 設(shè)備的所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組的裝置；用于將代表了多個(gè) 所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)格式化為來自所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的多 個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的裝置，其中所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備由所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分 組進(jìn)行組合控制；以及用于從所述多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述多個(gè) 確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的裝置。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種處理在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中的開關(guān)數(shù)據(jù)的方法， 所述控制系統(tǒng)包括：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，以及多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合 至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè) 備；所述方法包括：通過將代表了所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)與代表了在 開關(guān)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備時(shí)的潛在故障的故障數(shù)據(jù)相結(jié)合，對從所述開關(guān)設(shè)備控制器 發(fā)送到所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，其中所述故障數(shù)據(jù)由所格式化的數(shù)據(jù)的一個(gè) 或多個(gè)故障數(shù)據(jù)比特代表；從多個(gè)所述開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述格式 化的數(shù)據(jù)；在所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)處接收所述格式化的數(shù)據(jù)；以及通過將所接收到的格式化 的數(shù)據(jù)的所述故障數(shù)據(jù)比特或運(yùn)算在一起，來檢測在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備中的所述潛 在故障。
[0016] 在優(yōu)選實(shí)施方式中，錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)被用于檢測和/或糾正在故障數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤， 優(yōu)選地使用漸進(jìn)錯(cuò)誤檢測碼并在故障數(shù)據(jù)中穿插錯(cuò)誤檢測比特中的一者或多者。本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解的是，這可以但不必須采用上述的基于分組數(shù)據(jù)的通信技術(shù)。
[0017] 本發(fā)明的相關(guān)方面提供了一種用于處理在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中的開 關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，以及多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一 個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各 自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括：用于通過將代表了所述功率半導(dǎo)體開 關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)與代表了在開關(guān)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備時(shí)的潛在故障的故障 數(shù)據(jù)相結(jié)合來對從所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送到所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化的裝 置，其中所述故障數(shù)據(jù)由所格式化的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)故障數(shù)據(jù)比特代表；用于從多個(gè)所 述開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述格式化的數(shù)據(jù)的裝置；用于在所述協(xié)調(diào)控 制系統(tǒng)接收所述格式化的數(shù)據(jù)的裝置；以及用于通過將所接收到的格式化的數(shù)據(jù)的所述故 障數(shù)據(jù)比特或運(yùn)算在一起，來檢測在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備中的所述潛在故障的裝置。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中配置開關(guān)設(shè)備控制器的 方法，所述控制系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器 耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開 關(guān)設(shè)備；該方法包括：為所述開關(guān)設(shè)備控制器提供一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有 至少一個(gè)配置寄存器，該配置寄存器用于儲存定義了開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)；使用 在第一、激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)來控制所述開關(guān)設(shè)備控制器的配置；以及 通過下述來配置所述開關(guān)設(shè)備控制器：i)向所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送承載了配置數(shù)據(jù)的 非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，該配置數(shù)據(jù)用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的更新的配置；ii)將所述配置數(shù) 據(jù)寫入第二、非激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域；以及iii)使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來交換在所述 第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間交換所述開關(guān)設(shè)備控制器的控制或在所述第一和第二 配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控 制器的所述更新的配置。
[0019] 本發(fā)明還提供了一種在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中配置開關(guān)設(shè)備控制器的 系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及多個(gè)開關(guān)控制設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)控制設(shè) 備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)控制設(shè)備控制器被配置為控制各自的 功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備；用于配置開關(guān)設(shè)備控制器的系統(tǒng)包括：用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的 一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)配置寄存器，該配置寄存器用于儲存定義 了開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)，并且其中所述開關(guān)設(shè)備控制器的配置由在第一、激活的 所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)控制；以及用于通過下述來配置所述開關(guān)設(shè)備控制器的裝 置：i)向所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送承載了配置數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，該配置數(shù)據(jù)用于所 述開關(guān)設(shè)備控制器的更新的配置；ii)將所述配置數(shù)據(jù)寫入第二、非激活的所述配置數(shù)據(jù) 存儲區(qū)域；以及iii)使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來交換在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間 交換所述開關(guān)設(shè)備控制器的控制或在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開 關(guān)設(shè)備控制器的所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述更新的配置。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種開關(guān)設(shè)備控制器，該開關(guān)設(shè)備控制器包括：用于所述開關(guān)設(shè) 備控制器的一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)配置寄存器，該配置寄存器用 于儲存定義了開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)，其中所述開關(guān)設(shè)備控制器的配置由在第一、 激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)控制；用于接收承載了配置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組的裝 置，該配置數(shù)據(jù)用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述更新的配置；用于將所述配置數(shù)據(jù)寫入第 二、非激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域的裝置；以及用于接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來在所述第一和 第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間交換所述開關(guān)設(shè)備控制器的控制或在所述第一和第二配置數(shù) 據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的 所述更新的配置。
[0021] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，上述的數(shù)據(jù)分組和故障/錯(cuò)誤數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以在 任何硬件、軟件或二者的結(jié)合中被實(shí)現(xiàn)。因此可以通過在諸如磁盤的物理載體上使用處理 器控制碼實(shí)現(xiàn)上述的功能。該控制碼可以包括傳統(tǒng)編程語言中的代碼或者該碼可以包括用 于硬件描述語言或用于構(gòu)建或控制ASIC的代碼。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解上述方面的功能， 并且本發(fā)明的實(shí)施方式可以分布在多個(gè)彼此通信的耦合的組件之間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的開關(guān)設(shè)備控制器（SD)與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)相結(jié)合 的示例，該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括耦合至子控制器的中央控制器；
[0023] 圖2a和2b分別示出了在用于橋應(yīng)用的示例中的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的功率半 導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)，以及圖2a的具體配置；
[0024] 圖3a至3c分別示出了示意了設(shè)備的六個(gè)定義狀態(tài)和五次轉(zhuǎn)變的用于功率半導(dǎo)體 開關(guān)設(shè)備的柵極電壓對應(yīng)柵極電荷的曲線，以及狀態(tài)和轉(zhuǎn)變的對應(yīng)表格，以及集電極電流 和集電極-發(fā)射極電壓對應(yīng)IGBT (絕緣柵雙極晶體管）功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的開啟時(shí)間的 曲線圖；
[0025] 圖4a和4b分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng) 的第一和第二示例性通信拓?fù)洌?br> [0026] 圖5a至5c分別示出了用于處理在子控制器的由多個(gè)連接至子控制器的開關(guān) 設(shè)備控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的方案的概念示意圖，在小控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分配地址 (address)的示例性示意圖，以及用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系 統(tǒng)的子控制器的框圖；以及
[0027] 圖6a至6c分別示出了用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的開關(guān)設(shè)備控制器的一對配置寄 存器儲備（bank)的細(xì)節(jié)，用于在從協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送至定址的設(shè)備的數(shù)據(jù)分組中寫入非 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的過程的示意圖，以及補(bǔ)充非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取過程的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 參照圖la，功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)100的實(shí)施方式包括中央控制器110,該 中央控制器110被耦合至多個(gè)子控制器120,其中一個(gè)被示出的子控制器120依次被耦合至 多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器130 (再次僅示出一個(gè)）。在下面的描述中，開關(guān)設(shè)備控制器130有時(shí) 指的是開關(guān)設(shè)備（SD);并且中央控制器和子控制器有時(shí)分別被簡寫為CC和SC。雖然在圖 la的示例中提供有子控制器，但這并不是必要的并且控制系統(tǒng)的實(shí)施方式可以僅采用中央 控制器?？刂葡到y(tǒng)的其它實(shí)施方式可以采用多級別（嵌套的）的子控制器。
[0029] 功率電子系統(tǒng)或電路通常包括多個(gè)開關(guān)，其中每個(gè)開關(guān)可以包括一個(gè)或典型的多 個(gè)開關(guān)設(shè)備。
[0030] 雖然諸如MOSFET、JFET等的其它設(shè)備也可以被采用，但在圖la的示例中，功率半 導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備是IGBT132。
[0031] 如圖所示，開關(guān)設(shè)備控制器（開關(guān)設(shè)備）130包括數(shù)字邏輯來與總線122接合，該 總線122將設(shè)備控制器130連接至子控制器120。在優(yōu)選實(shí)施方式中，設(shè)備控制器130也在 總線上接收功率，并且數(shù)字邏輯140包括用于從總線傳遞功率來為設(shè)備控制器/開關(guān)設(shè)備 130的低電壓部分供電的電路。如在下文中將詳細(xì)描述的，在操作中，數(shù)字邏輯140通過總 線122接收指令和配置信息，并且用確認(rèn)或其它數(shù)據(jù)來回復(fù)。
[0032] 數(shù)字邏輯140與在示出的示例中耦合至驅(qū)動IGBT132的門驅(qū)動器136的模擬控制 電路138接合。我們已經(jīng)在先前的于2011年3月7日提交的英國專利申請GB1103806.4(在 此以引用結(jié)合）中描述過一些示例性IGBT驅(qū)動電路。在我們與該申請同日提交的題為 "Power Semiconductor Device Controllers"（在此以引用結(jié)合）的共同待決的英國專利 申請中描述了特別的優(yōu)選電路。如圖1所示，這采用了結(jié)合的電流和電壓反饋，與激活的控 制系統(tǒng)一起，使得開關(guān)設(shè)備（IGBT)有效地類似于無源電阻。因此兩個(gè)激活的中間狀態(tài)被目 標(biāo)阻抗值、針對激活的低電流狀態(tài)的高阻抗值以及針對激活的低電壓狀態(tài)（下文中描述的 狀態(tài)3和4)的低阻抗值來定義。優(yōu)選地，第二控制環(huán)路也在控制器中被提供以將門電壓隨 動至閾值，一個(gè)僅低于設(shè)備開始開啟的電壓，第二個(gè)僅高于設(shè)備開始飽和的電壓（下文中 所描述的狀態(tài)2和5)。
[0033] 更一般地，圖la的開關(guān)設(shè)備控制器130的優(yōu)選實(shí)施方式包括電壓感測電路142,用 于感測在半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備上的電壓；以及電流感測電路144,用于感測通過設(shè)備的電流。在 一些優(yōu)選實(shí)施方式中，來自這些感測電路中的任意一者或兩者的數(shù)據(jù)選擇性地應(yīng)要求而反 饋至子控制器120和中央控制器110中的一者或兩者。
[0034] 在諸如全（H-)橋、半橋或3相逆變器的電功率逆變器中，每個(gè)開關(guān)位置可以包括 一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備。在介紹中描述的該類型的高電壓和/或高電流應(yīng)用中，許多 半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接，每一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備與各自的開關(guān)設(shè)備控制 器連接。圖2a示出了 H-橋電功率變頻器200的示例，該H-橋電功率轉(zhuǎn)換器200可以被采 用以例如將DC轉(zhuǎn)換至AC，或相反的轉(zhuǎn)換。如在圖2b中更詳細(xì)地顯示的，在該示例中，H-橋 204的每個(gè)開關(guān)202a-d包括半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備管芯組。在圖2b的延展圖示中，單可控開關(guān) 202包括9個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備210,例如，每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備210包括碳化硅管 芯，多個(gè)設(shè)備被并聯(lián)地連接以構(gòu)建電壓電平，接下來多個(gè)設(shè)備組被串聯(lián)地連接以串聯(lián)連接 電壓電平。在其它實(shí)施方式中，單個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器可以控制兩個(gè)或更多開關(guān)或設(shè)備管芯。 每個(gè)開關(guān)210具有各自的開關(guān)設(shè)備控制器130,該開關(guān)設(shè)備控制器130順次被耦合至子控制 器120a、b中的一個(gè)。
[0035] 如圖所示，單獨(dú)的總線運(yùn)行在子控制器和開關(guān)設(shè)備控制器之間，從而對于每個(gè)開 關(guān)設(shè)備控制器有一個(gè)這種總線。在一種示例性實(shí)施方式中，子控制器向各自的開關(guān)設(shè)備控 制器提供30個(gè)獨(dú)立總線連接并且因此對于圖2a的采用36個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的示例性H-橋， 兩個(gè)子控制器被采用。技術(shù)人員將領(lǐng)會的是，在具有多個(gè)開關(guān)的高電壓和/或電流功率電 路中，幾百或者可能的幾千個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備可以被采用。在該配置中，功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè) 備可以是可串聯(lián)和并聯(lián)連接的，并且開關(guān)設(shè)備控制器系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠控制這些設(shè)備的開關(guān)從 而同步地開關(guān)，實(shí)際上是基本同時(shí)的。
[0036] 為了促進(jìn)同時(shí)控制，多個(gè)開關(guān)狀態(tài)被定義。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中如下所示 (雖然更多或更少的狀態(tài)可以在最終實(shí)現(xiàn)中被采用）：
[0037] 狀態(tài)1 :全關(guān)閉-開關(guān)被關(guān)閉，只有漏電流流通；
[0038] 狀態(tài)2 :低柵極電壓關(guān)閉-開關(guān)被關(guān)閉但接近柵極閾值電壓；
[0039] 狀態(tài)3 :激活低電流-開關(guān)是激活的，但處在被定義的低電流經(jīng)過設(shè)備的狀態(tài)；
[0040] 狀態(tài)4 :激活低電壓-開關(guān)是激活的，但是處在設(shè)備兩端有被定義的低電壓（高于 飽和電壓）的狀態(tài)；
[0041] 狀態(tài)5 :高柵極電壓開啟-開關(guān)被打開并且處于飽和但可以不是全飽和的；
[0042] 狀態(tài)6 :飽和開啟-開關(guān)處于飽和開啟情況。
[0043] 在激活低電流狀態(tài)中，設(shè)備兩端會有高電壓，但可能的是設(shè)備兩端會有任意電壓 (如果逆向并聯(lián)二極管正導(dǎo)通這甚至?xí)秦?fù)極的，因?yàn)殡S著當(dāng)驅(qū)動電感負(fù)載時(shí)會發(fā)生電流 逆向通過開關(guān)）。在激活低電壓狀態(tài)中，流經(jīng)設(shè)備的可能接近全電流，但再一次地，原則上來 說在這種狀態(tài)中會有任何流經(jīng)設(shè)備的電流。
[0044] 所需的開關(guān)狀態(tài)的傳輸是通過從中央控制器至開關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)消息。此外，配置 和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以通過非實(shí)時(shí)消息交換。
[0045] 廣義地來說，當(dāng)設(shè)備關(guān)閉時(shí)設(shè)備兩端會有例如1KV的高電壓和基本上零電流（只 有漏電流）以及，例如基本零柵極電壓。向柵極注入電流少量地增加了柵極電壓，從而開始 流經(jīng)例如級別為0.1-1安培的小電流；這有效地使得串聯(lián)耦合的設(shè)備同時(shí)激活。為了達(dá)到 這種狀態(tài)，例如可以花費(fèi)級別為50ns-l μ S的時(shí)間，包括對柵極充電的時(shí)間和傳播延時(shí)。從 這種狀態(tài)開始，進(jìn)一步向柵極注入電流進(jìn)一步增加?xùn)艠O電壓以達(dá)到設(shè)備基本流經(jīng)更大電流 的狀態(tài)，例如級別為100安培的電流，并且設(shè)備兩端還有例如級別為10伏特的剩余的或"激 活的"低電壓。最終，柵極電壓被驅(qū)動至其可以達(dá)到的全電壓，例如為用于硅設(shè)備的級別為 15伏特或者用于碳化硅設(shè)備的20伏特，其中在該電壓下設(shè)備是飽和的，流經(jīng)其全電流并且 設(shè)備兩端具有最小的飽和開啟電壓，例如級別為2伏特的電壓。
[0046] 在實(shí)施方式中，上述的概要描述為簡化的尤其采用IGBT功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的 各種保持狀態(tài)和傳輸。因此參照圖3a和3b，標(biāo)記為1-6的六種狀態(tài)可以在二者之間采用標(biāo) 記為A-E的5個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)域。圖3b中的表格描述了這些狀態(tài)和轉(zhuǎn)變：在狀態(tài)1和2中設(shè)備關(guān) 閉；在狀態(tài)3和4中設(shè)備是中間的"激活"狀態(tài)；以及在狀態(tài)5和6中設(shè)備開啟。
[0047] 更特別的是在狀態(tài)1中柵極電壓Vg = 0或?yàn)樨?fù)，取決于設(shè)備是否以零或負(fù)柵極電 壓關(guān)閉。在狀態(tài)2中柵極電壓等于第一（低）閾值電壓：Vg = Vth(低），伴隨著柵極電壓在 轉(zhuǎn)變A期間提高。在狀態(tài)3中，IGBT的集電極電流是定義的最小值I min，也就是I。= Imin。 在狀態(tài)4中，集電極-發(fā)射機(jī)電壓是定義的最小電壓值Vmin，也就是= Vmin。轉(zhuǎn)變B從狀 態(tài)2轉(zhuǎn)移至狀態(tài)3,并且轉(zhuǎn)變C從狀態(tài)3至狀態(tài)4。在狀態(tài)5中，柵極電壓等于第二（高）閾 值電壓，即V g = Vth(高），以及在狀態(tài)6中，柵極電壓是最大飽和電壓Vs，即Vg = Vs，以及轉(zhuǎn) 變E在狀態(tài)5和6之間。在狀態(tài)1和6之間的轉(zhuǎn)移中，設(shè)備從全關(guān)閉切換至飽和開啟（反 之亦然）。在每種狀態(tài)，開關(guān)設(shè)備控制器從中央或子控制器接收轉(zhuǎn)變至鄰近狀態(tài)的狀態(tài)改變 指令并接著在轉(zhuǎn)變完成時(shí)發(fā)送確認(rèn)。中央或子控制器在繼續(xù)發(fā)送出用于下一個(gè)狀態(tài)改變的 指令之前等待來自所有節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)。由于在狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移是可逆的，設(shè)備或設(shè)備組可以 從目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)回至較早的狀態(tài)，例如以將開關(guān)設(shè)備組返回（或者可替換地向前移動）至故 障可以被指示或檢測的已知良好狀態(tài)。
[0048] 因此在實(shí)施方式中，中央或子控制器可以向開關(guān)設(shè)備控制器（在后文中也被描述 為"節(jié)點(diǎn)"）發(fā)送請求將狀態(tài)改變至六種狀態(tài)之一的RT分組。當(dāng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成狀態(tài)轉(zhuǎn)變并 且該信息告知控制器何時(shí)所有所連接的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到期望狀態(tài)時(shí)發(fā)送返回確認(rèn)。
[0049] 如圖3b所示，6種狀態(tài)可以被分解為3個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域兩種狀態(tài)，關(guān)閉、激活及開 啟，狀態(tài)之間具有轉(zhuǎn)變。
[0050] 在實(shí)施方式中，該信息以4數(shù)據(jù)比特來被編碼，例如在實(shí)時(shí)分組內(nèi)的4連續(xù)數(shù)據(jù)比 特。返回分組具有一個(gè)標(biāo)記來指示在兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變正在進(jìn)行。接下來控制器可以彼 此"或"或比特接比特的連接，分組隨著從每個(gè)節(jié)點(diǎn)到達(dá)來創(chuàng)建復(fù)合分組。在這種方式中， 任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)仍在轉(zhuǎn)變中，組合的效果是整個(gè)塊的狀態(tài)仍在轉(zhuǎn)變中，直到最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)完 成到下一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。
[0051] 如下文中進(jìn)一步描述的，如同該四比特有效載荷，數(shù)據(jù)分組也可以包括額外有效 載荷數(shù)據(jù)比特和優(yōu)選地至少一個(gè)分組類型（T)比特來定義至少兩個(gè)不同類型的分組，實(shí)時(shí) 分組和非實(shí)時(shí)分組。在優(yōu)選實(shí)施方式中，分組還包括至少一個(gè)接收錯(cuò)誤標(biāo)記和/或至少一 個(gè)指示分組有效的標(biāo)記。優(yōu)選地，除了上文中描述的數(shù)據(jù)比特，分組括還包括一個(gè)或多個(gè)用 于錯(cuò)誤檢測（和可能的糾錯(cuò)）碼的比特。
[0052] 如同實(shí)時(shí)開關(guān)控制數(shù)據(jù)，從控制器發(fā)送至節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)也可以包括非實(shí)時(shí)配置數(shù)據(jù) 以及可選的其它數(shù)據(jù)，例如定義了總體系統(tǒng)狀態(tài)的狀態(tài)改變數(shù)據(jù)（諸如進(jìn)入睡眠模式、關(guān) 機(jī)模式等的指令）。該狀態(tài)改變數(shù)據(jù)（被稱為動作指令）優(yōu)選地作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)被發(fā)送。從 節(jié)點(diǎn)返回至控制器的數(shù)據(jù)可以包括如上文中所描述的實(shí)時(shí)開關(guān)確認(rèn)數(shù)據(jù)、非實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) 以及諸如過電流數(shù)據(jù)、過壓、或過溫?cái)?shù)據(jù)的警報(bào)數(shù)據(jù)（實(shí)時(shí)發(fā)送）。如上文中提到的，分組 類型標(biāo)記可以被用于指示諸如開關(guān)控制/確認(rèn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如定義了實(shí)時(shí)分組的零 和定義了非實(shí)時(shí)分組的一。在實(shí)施方式中，額外分組類型比特被用于定義分組子類型，尤其 用于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組。非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組可以例如包括配置或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。由于這種更晚的數(shù) 據(jù)類型可以采用更大的有效載荷，可選擇地一個(gè)或多個(gè)序列數(shù)據(jù)比特可以用來定義NRT消 息?，F(xiàn)在參照圖3c，示出了在轉(zhuǎn)移通過先前描述的開始于初始開啟指令并結(jié)束于在保持狀 態(tài)6的開啟完成的6個(gè)狀態(tài)時(shí)針對IGBT的集電極電流I。和集電極電流發(fā)射極電壓對 應(yīng)時(shí)間的示意圖。因此，可以看到的是，在初始自由關(guān)閉狀態(tài)1，I。是〇安培并且轉(zhuǎn)變至在 保持狀態(tài)3的可以是級別為0. 1-1安培的Imin，接下來在轉(zhuǎn)變狀態(tài)C期間增長至最大值。同 樣在轉(zhuǎn)變狀態(tài)C期間，U拳至低電壓V min(在狀態(tài)4)，例如為大于飽和開啟飽和電壓的級別 為10-50伏特的電壓。在轉(zhuǎn)變狀態(tài)D期間，Vce降至最終飽和開啟飽和值V s，該值可以例如 是級別為1至5伏特的電壓。因此在保持狀態(tài)6,設(shè)備是飽和開啟的。開關(guān)關(guān)閉序列實(shí)質(zhì)上 是圖3c中所示的反向。
[0053] 廣義地說，如上文中所概述的，中央控制器的任務(wù)是安排功率轉(zhuǎn)換器中的所有開 關(guān)設(shè)備的開關(guān)。其通過二級通信系統(tǒng)來進(jìn)行：
[0054] 實(shí)時(shí)（RT)數(shù)據(jù)分組系統(tǒng)，保證了實(shí)時(shí)狀態(tài)改變指令的及時(shí)到達(dá)以及實(shí)時(shí)狀態(tài)和 故障標(biāo)記的返回。
[0055] 非實(shí)時(shí)（NRT)消息發(fā)送服務(wù)被用于配置開關(guān)設(shè)備和將時(shí)間戳監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳遞回至 中央控制器。
[0056] 中央控制器具有多個(gè)可以任意連接至開關(guān)設(shè)備或子控制器的端口，但是優(yōu)選地每 個(gè)端口以某些方式映射至轉(zhuǎn)換器的拓?fù)?。在中央控制器上的端口的地址位于硬件中，并?因此，數(shù)據(jù)分組可以被發(fā)送出并且在這些端口上獨(dú)立地被接收以及彼此異步。
[0057] 如上文中所述，每個(gè)端口具有兩個(gè)信道"A"和"B"以用于冗余；這些信道也可以被 獨(dú)立地使用。中央控制器具有安排同時(shí)NRT(非實(shí)時(shí)）消息事務(wù)的能力。該雙信道設(shè)置還 可以被用于輔助RT數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查：開關(guān)設(shè)備在兩個(gè)信道上同時(shí)接收相同的RT數(shù)據(jù)，并且 每個(gè)開關(guān)設(shè)備比較這兩個(gè)接收到的分組來在執(zhí)行動作前保證RT數(shù)據(jù)是相同的。由于分組 的RT數(shù)據(jù)部分應(yīng)當(dāng)是相同的，中央控制器也可以將這種方法應(yīng)用于接收到的分組。然而需 要注意的是，然而，如果信道A和B正獨(dú)立地被用于至相同端口上的不同設(shè)備的NRT消息事 務(wù)，則來自信道A和B的分組的NRT部分將不會相同。
[0058] 在實(shí)施方式中，所有端口可以是半雙工的：數(shù)據(jù)分組從中央控制器被發(fā)送至子控 制器和開關(guān)設(shè)備，并且接下來返回分組被從所有接收開關(guān)設(shè)備發(fā)送至中央控制器。這是一 個(gè)完整的分組交換。中央控制器啟動分組交換并且開關(guān)設(shè)備被給定在其內(nèi)發(fā)送回復(fù)的時(shí)間 窗。
[0059] NRT消息被以類似的方式處理：中央控制器通過交換一系列數(shù)據(jù)分組來啟動消息 事務(wù)直到完整的消息被發(fā)送。消息可以包含單個(gè)開關(guān)設(shè)備、子控制器或開關(guān)設(shè)備組的地址。 被分配地址址的設(shè)備處理消息并且可以以其自身消息來應(yīng)答（但是只有一個(gè)設(shè)備可以在 一個(gè)硬件端口 /信道上隨時(shí)應(yīng)答）。因此如果應(yīng)答被期望，中央控制器保持端口 /信道開啟 等待來自接收NRT消息的開關(guān)設(shè)備的應(yīng)答。在開關(guān)設(shè)備已經(jīng)發(fā)送應(yīng)答消息時(shí)，消息事務(wù)完 成。
[0060] 在端口 /信道被鎖期間，中央控制器可能需要等待開關(guān)設(shè)備來發(fā)送應(yīng)答消息，并 且可以不被用于向任何其它開關(guān)設(shè)備發(fā)送或從任何其它開關(guān)設(shè)備接收NRT消息。然而，中 央控制器自由地具有同時(shí)地在其他可用硬件端口和信道上開啟的消息事務(wù)。
[0061] 廣義地來說，子控制器的功能是從中央控制器向開關(guān)設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)分組，并且合 并來自返回?cái)?shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，該任務(wù)在比特內(nèi)比特外基上被快速地執(zhí)行，而不等待 完整數(shù)據(jù)分組的到達(dá)。子控制器可以改變在比特接比特基礎(chǔ)上的外出分組數(shù)據(jù)的內(nèi)容來在 任意方向上執(zhí)行任務(wù)。
[0062] 再一次地，每個(gè)子控制器具有多個(gè)端口，并且在實(shí)施方式中，每個(gè)端口具有兩個(gè)信 道，"A"和"B"，以用于冗余。因此，子控制器和中央控制器可以具有類似的接口和/或包括 類似的硬件。在實(shí)施方式中，功率和通信通過這些端口連接被路由。
[0063] 在實(shí)施方式中，分配地址方案（隨后被描述）保證了每個(gè)子控制器和開關(guān)設(shè)備具 有唯一的地址。優(yōu)選地，信道A或B的選擇由中央控制器自動地執(zhí)行并且不是分配地址方 案的一部分（由于兩個(gè)信道都路由至相同的端開關(guān)設(shè)備）。即使中央控制器中的第一層端 口通過硬件路由被分配地址，第一級列舉優(yōu)選地被包括在以路由和檢查為目的的消息地址 中。
[0064] 通過示例的方式，為了分配具有4級通信結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的地址，20比特地址被采用。 具有三相腳的逆變器可以被按照如下配置：
[0065] 級別1 :中央控制器端口 1- > 4連接至在半相腳1H上的四個(gè)主子控制器，端口 5- > 8連接至在半相腳1L上的四個(gè)主子控制器，以及同樣對于相2和3 (即端口 1- > 24)。
[0066] 級別2 :每個(gè)主子控制器連接至24個(gè)次級子控制器（即1. 1- > 24. 24)。
[0067] 級別3 :次級子控制器連接至進(jìn)一步的24個(gè)子級，實(shí)現(xiàn)總計(jì)每半相腳2304級（即 1. 1. 1- > 24. 24. 24)。
[0068] 級別4 :第三極子控制器連接至24個(gè)并聯(lián)開關(guān)設(shè)備中的每一個(gè)，實(shí)現(xiàn)總計(jì)331776 個(gè)被連接的開關(guān)設(shè)備（即1. 1. 1. 1- > 24. 24. 24. 24)。
[0069] 該系統(tǒng)代表了適用于創(chuàng)建具有2400A的能夠輸出1KV/100A的開關(guān)設(shè)備的+/-1MV HVDC的系統(tǒng)的連通性級別。
[0070] 應(yīng)當(dāng)注意的是這種分配地址方案僅用于NRT消息，并且在實(shí)施方式中沒有被用于 RT數(shù)據(jù)分組傳遞。
[0071] 在實(shí)施方式中，所有開關(guān)設(shè)備在給定的中央控制器端口接收所有數(shù)據(jù)分組，并且 接下來以其自身數(shù)據(jù)分組來應(yīng)答（子控制器將正在進(jìn)行的路由合并回至中央控制器）。每 個(gè)中央控制器端口 /信道的僅一個(gè)開關(guān)設(shè)備被允許隨時(shí)以包含非空NRT數(shù)據(jù)的分組應(yīng)答。 如果這確實(shí)發(fā)生了，則接收兩個(gè)NRT數(shù)據(jù)塊的子控制器向返回分組中插入邏輯1 "合并錯(cuò) 誤"標(biāo)記來向中央控制器警告有通信錯(cuò)誤發(fā)生。（數(shù)據(jù)塊包括一個(gè)或多個(gè)比特并且可以小 于1個(gè)字節(jié)或8比特字節(jié)）。
[0072] 類似地，在實(shí)施方式中，所有在給定的中央控制器端口上的消息由所有開關(guān)設(shè)備 來接收。
[0073] 如上所述，每個(gè)開關(guān)設(shè)備包括數(shù)字和模擬電路的組合以保證功率設(shè)備（IGBT或 M0SFET)轉(zhuǎn)移通過6個(gè)開關(guān)狀態(tài)中的每一個(gè)。
[0074] 如果開關(guān)僅包含單個(gè)開關(guān)設(shè)備，則不需要激活_低_電流（ACTIVE_LOW_CURRENT) 和激活_低_電壓（ACTIVE_L0W_V0LTAGE)狀態(tài)，這是由于其被用于同步的多開關(guān)設(shè)備。 [0075] 狀態(tài)3 :當(dāng)功率設(shè)備兩端有高電壓時(shí)激活_低_電流被使用。該受控的低電流狀 態(tài)保證了當(dāng)功率設(shè)備是激活的時(shí)在打開期間具有低功率消耗。
[0076] 狀態(tài)4 :當(dāng)高電流流經(jīng)功率設(shè)備時(shí)激活_低_電壓被使用。該受控的低電壓狀態(tài) 保證了當(dāng)功率設(shè)備是激活的時(shí)在關(guān)閉期間具有低功率消耗。
[0077] 接下來參照圖4a，示出了功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)400的第一示例性拓?fù)涞?拓?fù)洌疽饬巳哂嘈诺赖牡谝慌渲?。在圖4a的示例中，中央控制器402具有多個(gè)（例如30 個(gè)）邏輯輸出/輸入404,其中每一個(gè)邏輯輸出/輸入404分成一對冗余信道A和B404a、 b。該系統(tǒng)還包括多個(gè)子控制器406,各自子控制器處理A-信道和B-信道，以在子控制器故 障時(shí)提供冗余，每個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器（SD) 408具有兩個(gè)冗余輸入/輸出410a、b，一個(gè)用于A 和B信道中的每一者。在實(shí)施方式中，可以采用多層子控制器，例如多至三層的子控制器。
[0078] 在示意性示例中，在每個(gè)設(shè)備/控制器之間的連接為高速點(diǎn)對點(diǎn)鏈接，但是在可 替換的配置中，可以在中央控制器和子控制器之間采用共享總線。在一種實(shí)施方式中，連接 包括雙絞銅線對；相同對或附加對可以被用來向開關(guān)設(shè)備控制器提供電力?？商鎿Q地，在中 央控制器和子控制器之間和/或至/來自開關(guān)設(shè)備控制器可以采用光纖連接。這種配置允 許了高速數(shù)據(jù)傳遞，例如大于l〇〇Mbit/s或lGbit/s。網(wǎng)絡(luò)連接412也被提供至中央控制器 402以用于系統(tǒng)的整體配置/控制；在實(shí)施方式中，這可以是以太網(wǎng)連接。
[0079] 在圖4b中，與圖4a中的元件類似的元件以相同的參考數(shù)字指示，圖4示意了第二 示例性拓?fù)?，其中在該第二示例性拓?fù)渲袕闹醒肟刂破髦灵_關(guān)設(shè)備控制器的A和B信道均 由相同的子控制器來處理。雖然這減少了冗余卻具有其他優(yōu)勢，例如簡化了布線并降低了 設(shè)備被連接至網(wǎng)絡(luò)A和B上的不同地址的機(jī)會。以太拓?fù)淇梢员徊捎谩?br> [0080] 本領(lǐng)域技術(shù)人員從上文中的描述中可以理解的是開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)的拓?fù)湓试S 單個(gè)中央控制器可能地通過樹結(jié)構(gòu)控制巨大數(shù)量的功率半導(dǎo)體設(shè)備，其中如將在下文中所 描述的，在樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)被分配了地址以促進(jìn)傳遞非實(shí)時(shí)消息。通信協(xié)議在該樹上進(jìn)行 操作，優(yōu)選地提供下述特征：用于以盡可能小的總通信延時(shí)從中央控制器向開關(guān)設(shè)備控制 器傳送短實(shí)時(shí)請求，以及接收該請求何時(shí)被完成的指示，以同步功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備組的 開關(guān)的機(jī)制。用于中央控制器從開關(guān)設(shè)備控制器接收高級別故障信息的機(jī)制，再次優(yōu)選地 具有盡可能短的延時(shí)，這是用于檢測故障條件從而采取校正動作。中央控制器為了故障診 斷而詢問開關(guān)設(shè)備控制器（SDs)和子控制器（SCs)、初始設(shè)備配置以及為了故障預(yù)報(bào)而讀 取測量數(shù)據(jù)等的機(jī)制一這可以采用更長的潛在多字節(jié)事務(wù)并且不需要是"實(shí)時(shí)"的。通信 協(xié)議將總體上在電噪聲環(huán)境中操作，在通信節(jié)點(diǎn)之間具有相對高度的電分離。
[0081] 為了支持低時(shí)延實(shí)時(shí)需求，協(xié)議使用短幀結(jié)構(gòu)和請求/響應(yīng)協(xié)議。CC向所有設(shè)備 發(fā)送出單個(gè)幀，SC將該單個(gè)幀轉(zhuǎn)發(fā)至所有其輸出端口，SD接收該單個(gè)幀。SD發(fā)送立即響 應(yīng)，SC從所有端口接收這些并且在將合并的響應(yīng)發(fā)送回至CC之前將其合并。這是非對稱 的：SC從上層接收單個(gè)數(shù)據(jù)幀并且將其廣播出至所有端口；SC從下層接收多個(gè)數(shù)據(jù)幀并且 在向上發(fā)送單個(gè)幀之前將多個(gè)數(shù)據(jù)幀合并在一起。
[0082] 用于低遲延的短幀長度不直接允許NRT(非實(shí)時(shí)）消息發(fā)送，其中請求或響應(yīng)可能 需要多字節(jié)分組被傳送。為了達(dá)到這一點(diǎn)，當(dāng)NRT事務(wù)在多個(gè)短幀上分離時(shí)，需要更高級的 協(xié)議。
[0083] 示例性低級幀結(jié)構(gòu)在后文中被描述；一些特征為：
[0084] ?下游（CC至SD)和上游（SD至CC)幀在內(nèi)容和其尺寸上均是不同的。
[0085] ?兩個(gè)幀均包含海明碼以允許錯(cuò)誤檢測和糾正。
[0086] ?在下游幀中的類型比特⑴指示了其是否包含實(shí)時(shí)（RT)和非實(shí)時(shí)（NRT)數(shù)據(jù)。
[0087] ?上游幀包含RT和NRT數(shù)據(jù)二者（S卩，沒有類型比特）。
[0088] CC始終負(fù)責(zé)將RT業(yè)務(wù)優(yōu)先于NRT業(yè)務(wù)。因此狀態(tài)改變將在NRT數(shù)據(jù)之前發(fā)生。 SD不將發(fā)送（RT)故障數(shù)據(jù)優(yōu)先于發(fā)送NRT數(shù)據(jù)（因?yàn)榉駝t將不能使用NRT機(jī)制檢查到在 故障狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)），并且因此RT和NRT數(shù)據(jù)二者均存在于上游幀中。
[0089] 海明碼（在更多傳統(tǒng)CRC上）的選擇是為了減少當(dāng)合并來自下層的幀時(shí)在SC內(nèi) 的延時(shí)以及提供錯(cuò)誤糾正度。
[0090] 實(shí)時(shí)請求從CC被發(fā)送至在實(shí)時(shí)組內(nèi)的所有設(shè)備（在一個(gè)實(shí)施方式中是32個(gè)）。 請求為所有在組內(nèi)的所有SD應(yīng)該改變開關(guān)狀態(tài)或應(yīng)該執(zhí)行某些實(shí)時(shí)動作。實(shí)時(shí)響應(yīng)包含 "狀態(tài)改變進(jìn)行中"和"動作進(jìn)行中"比特以指示切換或動作何時(shí)被完成，并且包含故障標(biāo)記 來指示SD的故障狀態(tài)。
[0091] SC對來自所有下游節(jié)點(diǎn)的比特執(zhí)行或操作以向CC提供"子系統(tǒng)狀態(tài)"。如果CC發(fā) 布狀態(tài)改變，可以確定當(dāng)SIP比特變成為清零時(shí)所有設(shè)備已經(jīng)完成該操作。示例性RT幀在 隨后被描述。
[0092] 在實(shí)施方式中，用于實(shí)時(shí)分組的往返延時(shí)時(shí)間小于在開關(guān)設(shè)備的兩個(gè)（中間） 狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變所花費(fèi)的時(shí)間。進(jìn)一步優(yōu)選的是，往返時(shí)間不大于用于開關(guān)設(shè)備的故障 時(shí)間；優(yōu)選地，往返時(shí)間延時(shí)時(shí)間比該故障時(shí)間小的級別為幾十倍。典型的故障時(shí)間為? 1-10 μ s (例如短路時(shí)間可以從設(shè)備數(shù)據(jù)表中被確定；這可以取決于設(shè)備的操作條件）。通 常，開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)在?1 μ s的時(shí)間范圍上改變，并且因此優(yōu)選地，信號發(fā)送能夠更快地 操作。
[0093] 非實(shí)時(shí)請求作為多幀在網(wǎng)絡(luò)上被傳送。NRT幀結(jié)構(gòu)包含8-比特的數(shù)據(jù)以及指示 是否是普通數(shù)據(jù)字節(jié)的比特，或者是指示消息結(jié)構(gòu)的控制字節(jié)（例如，開始或停止信號，或 用于流控制的暫停）。下游NRT幀還包含序列號（總線的不對稱特性意味著不被需要的下 游）。
[0094] 在實(shí)施方式中，每次只有單個(gè)SD/SC可以響應(yīng)于NRT請求，從而當(dāng)數(shù)據(jù)在SC合并 時(shí)不會被毀壞。所有其它設(shè)備傳送被定義為具有所有零比特的空-控制分組并且因此可以 被無害地合并。
[0095] CC使用NRT層來訪問在SD內(nèi)的寄存器。NRT消息包含NRT設(shè)備地址以及操作（讀 或?qū)懀╊愋秃鸵L問的寄存器地址。對于寫操作，要被寫入的數(shù)據(jù)也被傳送；對于讀操作， 要讀取的寄存器的數(shù)量被傳送。來自SD/SC的響應(yīng)包含狀態(tài)以及在讀請求的情況中的任何 需要的數(shù)據(jù)。
[0096] NRT分配地址模型優(yōu)選地包括廣播和組地址來允許操作應(yīng)用至多個(gè)節(jié)點(diǎn)。只有一 個(gè)傳送SD/SC的優(yōu)選限制意味著SD/SC不應(yīng)該響應(yīng)于組請求來傳送數(shù)據(jù)；因此這些請求僅 用于寫操作，例如用于設(shè)備組的初始配置。
[0097] 現(xiàn)在參照圖5a，概念地示出了在子控制器接收到的來自多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器的數(shù) 據(jù)分組的合并。來自開關(guān)設(shè)備控制器的狀態(tài)數(shù)據(jù)由RT(實(shí)時(shí)）標(biāo)記組來代表，在實(shí)施方式 中，如上文所述有6個(gè)標(biāo)記。這被或運(yùn)算500在一起來合并來自可能多至10 4級別的個(gè)數(shù) 的設(shè)備的數(shù)據(jù)。這是由于轉(zhuǎn)變（SIP)比特（在轉(zhuǎn)變期間為激活的）被提供的。將來自開關(guān) 設(shè)備控制器的狀態(tài)數(shù)據(jù)或運(yùn)算在一起指示了何時(shí)所有設(shè)備已經(jīng)達(dá)到了隨后狀態(tài)，這是因?yàn)?只有在那時(shí)沒有設(shè)備具有SIP比特設(shè)置。在這種方式中可以做出狀態(tài)改變完成502確定。 在實(shí)施方式中，采用例如接近lGbit/s的比特率的串行數(shù)據(jù)通信，每個(gè)實(shí)時(shí)分組花費(fèi)接近 24ns到達(dá)并且因此狀態(tài)改變完成確定可以被快速做出。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是， 并行或部分并行的非串行通信可以使用相同的方法被可選擇地采用。
[0098] 在實(shí)施方式中，來自開關(guān)設(shè)備控制器的數(shù)據(jù)還包括故障數(shù)據(jù)，在故障數(shù)據(jù)中一個(gè) 或多個(gè)比特是激活的（高或低）來指示故障。再次地，接下來該故障數(shù)據(jù)可以被或運(yùn)算500 在一起來為開關(guān)設(shè)備控制器組識別是否有故障存在504。在實(shí)施方式中，結(jié)果狀態(tài)改變完 成，并且接下來可選故障數(shù)據(jù)可以在被裝配至一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組之后被轉(zhuǎn)發(fā)至中央控制 器。
[0099] 在實(shí)施方式中，從開關(guān)設(shè)備控制器接收到的數(shù)據(jù)還包括錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)，在實(shí)施方 式中是用于海明碼的校驗(yàn)數(shù)據(jù)。接下來過程包括錯(cuò)誤解碼處理506來對海明碼解碼，這可 以在接下來被測試以檢測在來自樹的相關(guān)分支中的任何開關(guān)設(shè)備控制器的確認(rèn)數(shù)據(jù)分組 中的錯(cuò)誤。接下來錯(cuò)誤標(biāo)記可以被相應(yīng)地設(shè)置在至中央控制器的分組中。本領(lǐng)域技術(shù)人員 將理解的是，具有可以用于處理錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)的可替換方法，尤其是由于合并該數(shù)據(jù)潛在 地隱藏了哪一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器確認(rèn)分組包含錯(cuò)誤（雖然優(yōu)選地預(yù)先合并的數(shù)據(jù)可以進(jìn) 行本地存儲以用于識別這一點(diǎn)的詢問）。在一些優(yōu)選實(shí)施方式中錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)還被包括在 從子控制器轉(zhuǎn)發(fā)至中央控制器的數(shù)據(jù)中；在實(shí)施方式中這為檢測二比特錯(cuò)誤和糾正一比特 錯(cuò)誤（在子控制器至控制器鏈路上）提供了便利。
[0100] 圖5a還概念地示出了當(dāng)校驗(yàn)比特被包含在來自開關(guān)設(shè)備控制器的狀態(tài)或其它數(shù) 據(jù)中，則輸入的數(shù)據(jù)可以隨著到達(dá)被錯(cuò)誤檢測，減少了錯(cuò)誤解碼延時(shí)。這是由于當(dāng)輸入（串 行）數(shù)據(jù)的最終部分已經(jīng)到達(dá)時(shí)，一些錯(cuò)誤解碼已經(jīng)被執(zhí)行，并且因此可能僅有小的附加 延時(shí)來確定完成分組是良好（有效）或無效，在隨后的情況中，為被附加至在優(yōu)先于或運(yùn)算 的錯(cuò)誤解碼處理506以外的數(shù)據(jù)的一比特錯(cuò)誤標(biāo)志E。在實(shí)施方式中，可以具有1-5比特的 錯(cuò)誤解碼延時(shí)，其中相比較于控制系統(tǒng)內(nèi)的信號的傳播延時(shí)，在每納秒一比特通常是小的。 最重要的是，由于每比特在整個(gè)分組被驗(yàn)證之前被轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)分組在幾乎被發(fā)送出之后處于 錯(cuò)誤時(shí)，需要有機(jī)制來進(jìn)行標(biāo)記。這由附加的錯(cuò)誤標(biāo)記來提供，該錯(cuò)誤標(biāo)記被海明碼的最后 三比特覆蓋。
[0101] 在實(shí)施方式中，由子控制器從開關(guān)設(shè)備控制器接收到的確認(rèn)數(shù)據(jù)包括24比特幀。 子控制器可以例如接收30個(gè)這種幀，該幀通過或運(yùn)算數(shù)據(jù)比特來合并以確定子系統(tǒng)狀態(tài)。 在實(shí)施方式中，一個(gè)通信信道被提供給每個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器；這可以被實(shí)施為一個(gè)或多個(gè) "有線"或光纖電纜。如上所述，實(shí)時(shí)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組尤其包括六個(gè)標(biāo)記。在其它方向，發(fā)送至 開關(guān)設(shè)備控制器（節(jié)點(diǎn)或SD)的開關(guān)狀態(tài)或其它指令包括組地址，在實(shí)施方式中包括5比 特。這種指令分組廣播自中央控制器，并且由一個(gè)或多個(gè)子控制器轉(zhuǎn)發(fā)至開關(guān)設(shè)備控制器， 該開關(guān)設(shè)備控制器解譯該指令并且例如相應(yīng)地改變狀態(tài)。然而可替換地，并行總線配置可 以被采用而不需要數(shù)據(jù)分組或者在實(shí)施方式中的這種分配地址（addressing)技術(shù)。
[0102] 下面我們將更詳細(xì)地描述數(shù)據(jù)鏈路層的示例性優(yōu)選實(shí)施方式。
[0103] 數(shù)據(jù)鏈路層
[0104] 廣義地講，數(shù)據(jù)鏈接層提供了從CC至D的不可靠的廣播數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)以及從SD至 CC的不可靠單播數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)（SD不能在他們之間直接通信，所有通信由主機(jī)控制）。從控 制器至節(jié)點(diǎn)（CC- > N)的數(shù)據(jù)幀以及相反（N- > CC)的總體格式如下：
[0105]

【權(quán)利要求】
1. 一種在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)內(nèi)傳輸開關(guān)數(shù)據(jù)的方法，所述功率半導(dǎo)體開關(guān) 設(shè)備控制系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所 述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備； 該方法包括： 將開關(guān)控制數(shù)據(jù)格式化為一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組，其中所述開關(guān)控制數(shù)據(jù)包括 用于控制所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的組合的開關(guān)的數(shù)據(jù)； 從所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向控制各自的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的所述開關(guān)設(shè)備控制器 發(fā)送所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組； 將代表了多個(gè)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)格式化為來自所述功率半 導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組，其中所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備由所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān) 控制數(shù)據(jù)分組進(jìn)行組合控制；以及 從所述多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括中央控制器，該中央控制 器被耦合至一個(gè)或多個(gè)子控制器，其中所述一個(gè)或多個(gè)子控制器經(jīng)由共享總線被耦合至所 述中央控制器，并且其中所述子控制器經(jīng)由專用總線被耦合至所述開關(guān)設(shè)備控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組包括用于 對所述開關(guān)設(shè)備控制器中的一者或多者進(jìn)行尋址的設(shè)備或設(shè)備組地址數(shù)據(jù)， 其中所述發(fā)送所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組包括廣播所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制 數(shù)據(jù)分組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中格式化所述確認(rèn)數(shù)據(jù)分組包括將代表了所 述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的所述狀態(tài)數(shù)據(jù)與代表了在開關(guān)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備 時(shí)的潛在故障的故障數(shù)據(jù)相結(jié)合，其中所述故障數(shù)據(jù)由所述確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的一個(gè)或多個(gè)故 障數(shù)據(jù)比特代表。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括通過將所述確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的所接收到的格式化 的數(shù)據(jù)的所述故障數(shù)據(jù)比特或運(yùn)算在一起，以檢測在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備中的所述潛在故 障。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的所述格式化還包括針對所述 狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)中的一者或二者增加錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)；所述方法還包括處理所述錯(cuò) 誤檢測數(shù)據(jù)來檢測和/或糾正在所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)中的一者或二者中的錯(cuò)誤。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括處理所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)來檢測和/或糾正在所述 故障數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤；并且其中所述檢測潛在故障是響應(yīng)于所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)處理的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)包括用于漸進(jìn)錯(cuò)誤檢測碼 的數(shù)據(jù)；并且其中所述增加所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)包括在所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)中的一 者或二者的比特中增加所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)比特。
9. 根據(jù)前面的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組和所述確認(rèn)數(shù)據(jù) 分組包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組；該方法還包括從所述開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送非 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，其中所述非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組包括關(guān)于所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的測量數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)前面的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組和所述確認(rèn)數(shù) 據(jù)分組包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組；所述方法還包括從所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā) 送非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，其中所述非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組包括用于配置所述開關(guān)設(shè)備控制器的配置數(shù) 據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括： 為所述開關(guān)設(shè)備控制器提供一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)配置寄存 器，該配置寄存器用于儲存定義了開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)； 使用在第一、激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)來控制所述開關(guān)設(shè)備控制器的配 置；以及 通過下述來配置所述開關(guān)設(shè)備控制器： i) 向所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送承載了配置數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，該配置數(shù)據(jù)用于所 述開關(guān)設(shè)備控制器的更新的配置； ii) 將所述配置數(shù)據(jù)寫入第二、非激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域；以及 iii) 使用所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間交換所述開 關(guān)設(shè)備控制器的控制或在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開關(guān)設(shè)備控制 器的所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述更新的配置。
12. -種用于在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中傳輸開關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，該控 制系統(tǒng)包括： 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；以及 多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè) 開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備； 所述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括： 用于將開關(guān)控制數(shù)據(jù)格式化為一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組的裝置，其中所述開關(guān)控 制數(shù)據(jù)包括用于控制所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的組合的開關(guān)的數(shù)據(jù)； 用于從所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向控制各自的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的所述開關(guān)設(shè)備控 制器發(fā)送所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組的裝置； 用于將代表了多個(gè)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)格式化為來自所述功 率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的裝置，其中所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備由所述一個(gè) 或多個(gè)開關(guān)控制數(shù)據(jù)分組進(jìn)行組合控制；以及 用于從所述多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述多個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的 裝直。
13. -種處理在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中的開關(guān)數(shù)據(jù)的方法，所述控制系統(tǒng)包 括： 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；以及 多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè) 開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備； 所述方法包括： 通過將代表了所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)與代表了在開關(guān)所述功率 半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備時(shí)的潛在故障的故障數(shù)據(jù)相結(jié)合，對從所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送到所述協(xié) 調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，其中所述故障數(shù)據(jù)由所述格式化的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)故障 數(shù)據(jù)比特代表； 從多個(gè)所述開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述格式化的數(shù)據(jù)； 在所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)處接收所述格式化的數(shù)據(jù)；以及 通過將所述所接收到的格式化的數(shù)據(jù)的所述故障數(shù)據(jù)比特或運(yùn)算在一起，檢測在所述 功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備中的所述潛在故障。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述格式化還包括針對所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述故 障數(shù)據(jù)中的一者或二者增加錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)；該方法還包括處理所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)來檢測和 /或糾正在所述故障數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤；并且其中所述潛在故障的檢測是響應(yīng)于所述錯(cuò)誤檢測 數(shù)據(jù)處理的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述發(fā)送所述格式化的數(shù)據(jù)包括在串行通信路 徑上發(fā)送所述格式化的數(shù)據(jù)的至少一部分；其中所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)包括用于漸進(jìn)錯(cuò)誤檢測 碼的數(shù)據(jù)；并且其中增加所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)包括在所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)中的一者 或二者的比特中增加所述錯(cuò)誤檢測數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)比特。
16. -種用于處理在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中的開關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該 控制系統(tǒng)包括： 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；以及 多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè) 開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備； 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括： 用于通過將代表了所述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)與代表了在開關(guān)所述 功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備時(shí)的潛在故障的故障數(shù)據(jù)相結(jié)合來對從所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送到 所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化的裝置，其中所述故障數(shù)據(jù)由所述格式化的數(shù)據(jù)的一 個(gè)或多個(gè)故障數(shù)據(jù)比特代表； 用于從多個(gè)所述開關(guān)設(shè)備控制器向所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送所述格式化的數(shù)據(jù)的裝 置； 用于在所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)接收所述格式化的數(shù)據(jù)的裝置；以及 用于通過將所述接收到的格式化的數(shù)據(jù)的所述故障數(shù)據(jù)比特或運(yùn)算在一起，檢測在所 述功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備中的所述潛在故障的裝置。
17. -種在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中配置開關(guān)設(shè)備控制器的方法，所述控制系 統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及多個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器耦合至所述協(xié)調(diào)控 制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備；該方法包 括： 為所述開關(guān)設(shè)備控制器提供一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)配置寄存 器，該配置寄存器用于儲存定義了開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)； 使用在第一、激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)來控制所述開關(guān)設(shè)備控制器的配 置；以及 通過下述來配置所述開關(guān)設(shè)備控制器： i) 向所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送承載了配置數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，該配置數(shù)據(jù)用于所 述開關(guān)設(shè)備控制器的更新的配置； ii) 將所述配置數(shù)據(jù)寫入第二、非激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域；以及 iii)使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間交換所述開關(guān)設(shè) 備控制器的的控制或在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開關(guān)設(shè)備控制器 的所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述更新的配置。
18. -種用于在功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)中配置開關(guān)設(shè)備控制器的系統(tǒng)，所述控 制系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及多個(gè)開關(guān)控制設(shè)備控制器，每一個(gè)開關(guān)控制設(shè)備控制器耦合 至所述協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并且每一個(gè)開關(guān)控制設(shè)備控制器被配置為控制各自的功率半導(dǎo)體開 關(guān)設(shè)備；用于配置開關(guān)設(shè)備控制器的系統(tǒng)包括： 用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)配置寄存 器，該配置寄存器用于儲存定義了開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)，并且其中所述開關(guān)設(shè)備 控制器的配置由在第一、激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)控制；以及 用于通過下述來配置所述開關(guān)設(shè)備控制器的裝置： i) 向所述開關(guān)設(shè)備控制器發(fā)送承載了配置數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組，該配置數(shù)據(jù)用于所 述開關(guān)設(shè)備控制器的更新的配置； ii) 將所述配置數(shù)據(jù)寫入第二、非激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域；以及 iii) 使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間交換所述開關(guān)設(shè) 備控制器的的控制或在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開關(guān)設(shè)備控制器 的所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述更新的配置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的開關(guān)設(shè)備控制器，該開關(guān)設(shè)備控制器包括： 用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的一對配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)配置寄存 器，該配置寄存器用于儲存定義了所述開關(guān)設(shè)備控制器的配置的數(shù)據(jù)，其中所述開關(guān)設(shè)備 控制器的配置由在第一、激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的數(shù)據(jù)控制； 用于接收承載了配置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組的裝置，該配置數(shù)據(jù)用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的 所述更新的配置； 用于將所述配置數(shù)據(jù)寫入第二、非激活的所述配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域的裝置；以及 用于接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分組來在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間交換所述開關(guān)設(shè) 備控制器的控制或在所述第一和第二配置數(shù)據(jù)存儲區(qū)域之間復(fù)制所述開關(guān)設(shè)備控制器的 所述配置，以激活用于所述開關(guān)設(shè)備控制器的所述更新的配置。
【文檔編號】G08C15/06GK104067516SQ201280063919
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】M·斯努克, E·謝爾頓, S·帕克, M·威特 申請人:阿曼提斯有限公司