專利名稱：一種用于電力電子系統(tǒng)的新型通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造屬于通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及應(yīng)用于復(fù)雜中大型功率電力電子系統(tǒng)集成的通訊網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，通用數(shù)字控制功率變換器的控制結(jié)構(gòu)尚未充分利用數(shù)字通訊的優(yōu)點。分布式數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是復(fù)雜中大型功率電力電子系統(tǒng)集成的方向。近來，一種新興的帶有菊花鏈結(jié)構(gòu)的模塊化的相橋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋫涫荜P(guān)注。已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟跃栈ㄦ湱h(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，網(wǎng)絡(luò)通訊速率較高，適合用于實時性要求較高的電力電子變換器裝置，電力電子復(fù)雜系統(tǒng)可基于該控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分布式控制，為復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成提供合適的控制平臺。該網(wǎng)絡(luò)以單元節(jié)點為網(wǎng)絡(luò)通訊的基本單元，每單元節(jié)點實現(xiàn)對基于系統(tǒng)集成的電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊的功能控制，作為底層標(biāo)準(zhǔn)模塊的硬件控制器，即實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊的基本功能。該網(wǎng)絡(luò)大大降低了成本，并且適合采用新興前沿的傳輸媒質(zhì)。
但是，該環(huán)形通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)涑松鲜鰞?yōu)點之外，還具有它本身網(wǎng)絡(luò)特性所帶來的致命弱點，即整個網(wǎng)絡(luò)將會有累積延時存在，造成實時控制功能的同步特性變差，導(dǎo)致電力電子系統(tǒng)運行故障。此外，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于信號在經(jīng)過每個節(jié)點時均需要經(jīng)過光纖接收轉(zhuǎn)換器，節(jié)點信號接收器，節(jié)點控制器，節(jié)點信號發(fā)送器和光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器，且信號經(jīng)過的節(jié)點越多則累積延時越多，實際網(wǎng)絡(luò)通訊信道容量大大減小，因此網(wǎng)絡(luò)使用場合受到限制，特別是開關(guān)頻率要求較高的電力電子系統(tǒng)不適合采用該網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)通用性能差。
因此有必要發(fā)明一種具有較高信道容量且能解決同步問題的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得新網(wǎng)絡(luò)能夠保留結(jié)構(gòu)簡單的以及通訊速率高的特點，且能大大減小累積通訊延時。
發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種新穎的高速智能通訊網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，既保留現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡單、通訊速率高，適用于以電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊為基礎(chǔ)的系統(tǒng)集成等全部優(yōu)點，同時本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠艽蟠鬁p小網(wǎng)絡(luò)傳輸累積延時，增加信道容量，使得網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合得到拓展，能有效克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造采取的技術(shù)方案該高速智能通訊網(wǎng)絡(luò)由基本單元網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和光纖通訊媒質(zhì)構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為該智能高速通訊網(wǎng)絡(luò)中的信號接收和發(fā)送的起點和終點、中間傳輸點。網(wǎng)絡(luò)信號傳輸媒質(zhì)光纖作為該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元之間的連接的媒質(zhì)，承載網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元內(nèi)部，節(jié)點控制器(130)與節(jié)點信號發(fā)送器(140)以及節(jié)點信號接收器(150)連接，并控制發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)的工作模式；光纖發(fā)送器(170)與發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)以及節(jié)點信號發(fā)送器(140)連接；光纖接收器(180)與節(jié)點信號接收器(150)以及發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)連接。該網(wǎng)絡(luò)基本單元(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)包含一節(jié)點控制器來控制本節(jié)點信號發(fā)送器和信號接收器的工作模式并發(fā)送和接收每個節(jié)點的數(shù)據(jù)，完成與其它節(jié)點的通訊；如果該節(jié)點被定義為網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點控制器另外承擔(dān)與上層次網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊任務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)基本單元(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)包括節(jié)點信號發(fā)送器將從節(jié)點控制器得到發(fā)送數(shù)據(jù)按照工作模式命令，轉(zhuǎn)換為串行差分信號模式發(fā)送。該網(wǎng)絡(luò)基本單元(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)包括節(jié)點信號接收器將來自光纖接收器的串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號并接收。該該網(wǎng)絡(luò)基本單元(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)包含發(fā)送信號選擇開關(guān)作為光纖發(fā)送器的發(fā)送信號的選擇開關(guān)，確定該節(jié)點的發(fā)送信號源。該網(wǎng)絡(luò)基本單元(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)包含光纖發(fā)送器將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，使之在光纖媒質(zhì)上傳輸。該網(wǎng)絡(luò)基本單元(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)光纖接收器將來自光纖的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
本發(fā)明創(chuàng)造的顯著優(yōu)點一種基于電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊的高速智能通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其網(wǎng)絡(luò)中每個單元節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送源可以根據(jù)該單元當(dāng)前狀態(tài)選擇，即每個節(jié)點的光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器的發(fā)送信號源由開關(guān)控制，即可以直接來自本節(jié)點的光纖接收轉(zhuǎn)換器或者直接來自本節(jié)點的節(jié)點控制器。該智能通訊網(wǎng)絡(luò)可大大提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速度，減小傳輸延時，可以顯著縮短通訊周期，減小由環(huán)形網(wǎng)絡(luò)累積延時所造成的影響，更好的解決電力電子高速通訊中由環(huán)形網(wǎng)絡(luò)本身特性所帶來的同步問題；該網(wǎng)絡(luò)大大增加了網(wǎng)絡(luò)信道容量，拓展了該通訊網(wǎng)絡(luò)的使用場合，對開關(guān)頻率要求較高的場合同樣適用；該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，能顯著降低光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)成本。


圖1為現(xiàn)有典型的菊花鏈環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有包含四個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點基于菊花鏈環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞沫h(huán)形網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖3為本發(fā)明創(chuàng)造包含四個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的高速智能環(huán)形網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖4為同步信號在包含三個從節(jié)點的已知環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中累積到接收終點時傳輸延時的示意圖；圖5為本發(fā)明創(chuàng)造高速智能環(huán)形網(wǎng)絡(luò)同步信號在包含三個從節(jié)點的結(jié)構(gòu)中同步信號到達接收終點時的傳輸延時的示意圖；圖6為本發(fā)明創(chuàng)造高速智能環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中各單元節(jié)點的構(gòu)成示意圖。
具體實施例方式
圖3顯示了本發(fā)明創(chuàng)造智能高速高隔離性能的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)簡圖。此智能高速通訊網(wǎng)絡(luò)包含網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元110，網(wǎng)絡(luò)信號傳輸媒質(zhì)光纖120。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含節(jié)點控制器130，節(jié)點信號發(fā)送器140，節(jié)點信號接收器150，發(fā)送信號選擇開關(guān)160，光纖發(fā)送器170，光纖接收器180。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元內(nèi)部，節(jié)點控制器(130)與節(jié)點信號發(fā)送器(140)以及節(jié)點信號接收器(150)連接，并控制發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)的工作模式；光纖發(fā)送器(170)與發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)以及節(jié)點信號發(fā)送器(140)連接；光纖接收器(180)與節(jié)點信號接收器(150)以及發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)連接。在實施例中，網(wǎng)絡(luò)信號傳輸媒質(zhì)光纖120采用單模塑料光纖。節(jié)點控制器130采用美國Altera的CycloneTM系列FPGA。節(jié)點信號發(fā)送器140采用美國Advanced Micro Devices的TAXIchipTM的異步發(fā)送器AM7968。節(jié)點信號發(fā)送器150采用美國Advanced Micro Devices的TAXIchipTM的異步接收器AM7969。發(fā)送信號選擇開關(guān)160采用由節(jié)點控制器根據(jù)接收命令控制本節(jié)點光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器的信號源。光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器170采用將信號由電向光轉(zhuǎn)換。光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器170采用美國安捷倫公司的通訊速率為125Mbps的器件，型號為HFBR一1527。將信號由光向電轉(zhuǎn)換光纖接收轉(zhuǎn)換器180采用安捷倫公司的通訊速率為125Mbps的器件，型號為HFBR-2526。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元110，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的基本單元，作為該智能高速通訊網(wǎng)絡(luò)中的信號接收和發(fā)送的起點、終點和中間傳輸點；網(wǎng)絡(luò)信號傳輸媒質(zhì)光纖120，將網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點單元連接，承載網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸，并提供高抗干擾特性；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含的FPGA節(jié)點控制器130，控制本節(jié)點的信號發(fā)送器和信號接收器的工作模式，發(fā)送和接收每個節(jié)點的數(shù)據(jù)，是每個節(jié)點成功接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的控制核心，從而完成與其他節(jié)點的通訊。如果該節(jié)點被定義為網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點，則該節(jié)點控制器還承擔(dān)與上層次網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含的AM7968節(jié)點信號發(fā)送器140，將從節(jié)點控制器得到發(fā)送數(shù)據(jù)按照工作模式命令，轉(zhuǎn)換為串行差分信號模式發(fā)送；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含的AM7969節(jié)點信號接收器150，將來自光纖接收器的串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號并接收；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含的發(fā)送信號選擇開關(guān)160，作為光纖發(fā)送器的發(fā)送信號的選擇開關(guān)，確定該節(jié)點的發(fā)送信號源；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含的光纖發(fā)送器170，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，使之在光纖媒質(zhì)上傳輸；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包含的光纖接收器180，將來自光纖的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。圖3中所示為信號單項流動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此外利用該環(huán)形結(jié)構(gòu)還可以構(gòu)成信號雙向流動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是信號發(fā)送轉(zhuǎn)換器和信號接受轉(zhuǎn)換器的個數(shù)需要加倍，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成本提高。此外，圖3中給出了包含四個通訊節(jié)點的智能高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，一般根據(jù)電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的個數(shù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點個數(shù)可配置。根據(jù)電力電子復(fù)雜系統(tǒng)的分層控制原理，該層網(wǎng)絡(luò)作為復(fù)雜電力電子系統(tǒng)硬件控制層中硬件控制器間的通訊網(wǎng)絡(luò)，而硬件控制層通?？刂乒芾硐到y(tǒng)底層模塊的正常運行，必須與上一層(系統(tǒng)管理器)進行通訊。因此通常在硬件通訊層內(nèi)設(shè)置通訊主節(jié)點，作為應(yīng)用管理層，管理硬件層控制器與系統(tǒng)管理器的通訊和數(shù)據(jù)交換，而主節(jié)點和各個作為硬件控制器的從節(jié)點單元構(gòu)成單主節(jié)點電力電子高速智能通訊網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)工作過程以及該新網(wǎng)絡(luò)和原網(wǎng)絡(luò)累積延時時間比較的分析如下。在分析該網(wǎng)路過程中，基于具體應(yīng)用場合，一般都設(shè)定單主網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點和多主從節(jié)點，因此基于圖3結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)絡(luò)假定其中一個節(jié)點為主節(jié)點，其余為從節(jié)點，應(yīng)用于典型的電力電子三相系統(tǒng)(假定根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進行定義命令幀，數(shù)據(jù)幀，同步幀)命令幀由主節(jié)點發(fā)送到從節(jié)點，當(dāng)該幀經(jīng)過光纖接收轉(zhuǎn)換器到達從節(jié)點時，該數(shù)據(jù)幀通過兩個通道分別到達每個節(jié)點的控制器和光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器。和原通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥鲗Ρ龋瑪?shù)據(jù)到達下一個從節(jié)點時無需經(jīng)過上個節(jié)點的串-并，并-串轉(zhuǎn)換器以及節(jié)點控制器，而是直接從光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器串行傳輸?shù)较聜€節(jié)點，數(shù)據(jù)傳輸延時可以大大減小，節(jié)省了傳輸時間，因此可以大大縮短通訊周期。主節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)幀，網(wǎng)絡(luò)開關(guān)仍按照原方向確定信息源。從節(jié)點控制器接收到數(shù)據(jù)信號后，根據(jù)同步信息產(chǎn)生PWM信號。主節(jié)點發(fā)送同步序列幀，由于同步序列的收發(fā)模式和上述模式一樣，所以同步序列的傳輸延時大大縮小。如圖4和圖5所示，以主節(jié)點發(fā)送同步幀指令為例，比較了原通訊網(wǎng)絡(luò)和本發(fā)明提出的智能通訊網(wǎng)絡(luò)各個從節(jié)點接收到同步指令的延時。圖4為現(xiàn)有技術(shù)中通訊網(wǎng)絡(luò)各從節(jié)點接收同步命令的模式，圖5為本發(fā)明的高速智能通訊網(wǎng)絡(luò)各從節(jié)點接收同步命令的模式。圖4中原網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詈笠粋€接收節(jié)點的同步序列地址放在整個同步序列的第一個發(fā)送位置，以此來緩解傳輸延時。圖5中采用的新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也可以通過此方法使得每個節(jié)點的傳輸滯后現(xiàn)象得到緩解。通過本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑪?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延時大大縮減，提高了系統(tǒng)的帶寬，通訊周期大大減小，系統(tǒng)開關(guān)頻率和動態(tài)響應(yīng)都能夠得到相應(yīng)得大幅度提高，擴大了通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合，大大減小了由于開關(guān)頻率限制所帶來的影響。
如圖4中的系統(tǒng)，同步指令和地址域在到達其相對應(yīng)的從節(jié)點時必須經(jīng)過該從節(jié)點之前的從節(jié)點，因此對每個接收節(jié)點來說，在主節(jié)點發(fā)送指令之后到該節(jié)點接收到該指令，存在其前面節(jié)點接收和發(fā)送的延時，其與主節(jié)點距離越遠(yuǎn)，則相應(yīng)延時也越長。而本發(fā)明圖5中的系統(tǒng)，當(dāng)主節(jié)點發(fā)送指令給接收節(jié)點時，數(shù)據(jù)始終在光纖的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)路徑中，數(shù)據(jù)到達目標(biāo)節(jié)點時不需要經(jīng)過其前面節(jié)點的接收和發(fā)送。因此兩個網(wǎng)絡(luò)比較，顯然，本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點接收到主節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的延時要比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)小的多。當(dāng)主節(jié)點需要從某從節(jié)點采集數(shù)據(jù)時，該從節(jié)點控制器將該節(jié)點的光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)源切換為控制器。系統(tǒng)網(wǎng)路可以構(gòu)建雙環(huán)和單環(huán)，單環(huán)網(wǎng)絡(luò)信息流只能在單方向上流動，但是雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)的成本要高的多，每個節(jié)點需要兩個發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換器。此網(wǎng)絡(luò)通過靈活選擇節(jié)點光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)源，同樣大大縮短了主節(jié)點作為應(yīng)用控制器時的傳輸延時。
電力電子系統(tǒng)實時性高，要構(gòu)建智能標(biāo)準(zhǔn)模塊，需要高速的通訊網(wǎng)絡(luò)與之相匹配。
下面根據(jù)系統(tǒng)開關(guān)頻率來估算網(wǎng)絡(luò)通道容量。每個開關(guān)周期，假定主節(jié)點執(zhí)行的控制算法需要每個模塊的電壓和電流反饋值，通訊網(wǎng)絡(luò)需要的通道容量C，可以近似為如下式子C＝Nvar/node*nn*nb*fsw*(1+koh) (1)上述式子中C為通道容量，nn為系統(tǒng)從節(jié)點個數(shù)，nb每個字長的位數(shù)，fsw系統(tǒng)開關(guān)頻率，koh伴隨每個數(shù)據(jù)幀發(fā)送的幀頭數(shù)據(jù)位(一般取50％)，Nvar/node為每個節(jié)點需要傳送的變量個數(shù)。通常，A/D轉(zhuǎn)換器的精度為8到12位。最小的通道容量，假定以一個簡單的三相系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)，三個從節(jié)點，每個節(jié)點需要四個變量，8位數(shù)據(jù)精度和10K的開關(guān)頻率，設(shè)定50％的幀頭數(shù)據(jù)位，可以得到C的最小數(shù)據(jù)容量為1.44M/s。涉及到較復(fù)雜的系統(tǒng)，如六相變頻調(diào)速系統(tǒng)，假定每個節(jié)點10個變量，一共6個節(jié)點，12位的精度，開關(guān)頻率為50K，同樣的幀頭數(shù)據(jù)位，可得所需通訊數(shù)據(jù)帶寬為54Mb/s。
基于上述討論和分析，通道帶寬必須為至少1.5Mb/s，但是這樣的通訊系統(tǒng)使用場合非常狹小。100Mb/s的通訊能力將使得系統(tǒng)的設(shè)計更加靈活，可以應(yīng)用于多種不同需求的場合，對于開關(guān)頻率要求較高且有較高動態(tài)響應(yīng)需求的場合同樣適用。
本發(fā)明從分析基本的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出了一種基于電力電子模塊的高速智能通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，該拓?fù)涞淖畲髢?yōu)點是每個通訊單元的數(shù)據(jù)發(fā)送源可以根據(jù)該單元的當(dāng)前狀態(tài)進行選擇。該通訊網(wǎng)絡(luò)可以大大提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速度，從而減小傳輸延時，可以更好的解決電力電子高速通訊中由環(huán)形網(wǎng)絡(luò)本身特性所帶來的同步問題，也對降低光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的成本起到了極大的促進作用。
雖然已就目前的較佳實施例說明本發(fā)明，應(yīng)了解到這些說明內(nèi)容不應(yīng)解釋為有限制意味。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者在閱讀過以上說明內(nèi)容后毫無疑問地會理解到眾多替代方案和修改。因此，預(yù)期中所附權(quán)利要求范圍是闡釋為涵蓋在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的所有替代方案和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于電力電子系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元為網(wǎng)絡(luò)通訊的基本單元，其特征在于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元包括節(jié)點控制器、節(jié)點信號發(fā)送器、節(jié)點信號接收器、發(fā)送信號選擇開關(guān)、光纖發(fā)送器和光纖接收器。
2.按權(quán)利要求1所述通訊網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，其特征是由網(wǎng)絡(luò)信號傳輸媒質(zhì)光纖(120)，將網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點單元(110)連接；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元內(nèi)部，節(jié)點控制器(130)與節(jié)點信號發(fā)送器(140)以及節(jié)點信號接收器(150)連接，并控制發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)的工作模式；光纖發(fā)送器(170)與發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)以及節(jié)點信號發(fā)送器(140)連接；光纖接收(180)與節(jié)點信號接收器(150)以及發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)連接；其中節(jié)點控制器(130)，控制本節(jié)點的信號發(fā)送器和信號接收器的工作模式，發(fā)送和接收每個節(jié)點的數(shù)據(jù)，若該節(jié)點被定義為網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點，則該節(jié)點控制器還承擔(dān)與上層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊；節(jié)點信號發(fā)送器(140)，將從節(jié)點控制器得到發(fā)送數(shù)據(jù)按照工作模式命令，轉(zhuǎn)換為串行差分信號模式發(fā)送；節(jié)點信號接收器(150)，將來自光纖接收器的串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號并接收；作為光纖發(fā)送器的發(fā)送信號的選擇開關(guān)(160)，確定該節(jié)點的發(fā)送信號源；光纖發(fā)送器(170)，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，使之在光纖媒質(zhì)上傳輸；光纖接收器(180)，將來自光纖的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
3.按權(quán)利要求1所述通訊網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，其特征在于節(jié)點信號發(fā)送器(140)采用帶并-串編碼功能芯片系列、節(jié)點信號接收器(150)采用帶對應(yīng)串-并解碼功能芯片系列。
4.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于節(jié)點信號發(fā)送器(140)和節(jié)點信號接收器(150)分別采用TAXIchipTM系列異步發(fā)送和接收芯片。
5.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于信號進入光纖接受器(180)，在該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需經(jīng)兩通道分流。
6.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于信號到達目的節(jié)點時，經(jīng)帶串-并解碼功能的節(jié)點信號接收器(150)由該節(jié)點單元的節(jié)點控制器(130)接收。
7.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，其特征在于信號在到達目的節(jié)點前，經(jīng)帶串-并解碼功能的節(jié)點信號接收器(150)由該節(jié)點單元的節(jié)點控制器(130)接收并保留或丟棄。
8.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于發(fā)送信號選擇開關(guān)(160)，該開關(guān)的狀態(tài)根據(jù)通訊協(xié)議以及信號具體類型確定。
9.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于信號在到達目的節(jié)點前在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，從上個從節(jié)點光纖接收器到達下一個從節(jié)點時直接從上一個從節(jié)點的光纖接收器(180)和光纖發(fā)送器(170)串行傳輸?shù)较聜€節(jié)點的光纖接收器(180)。
10.按權(quán)利要求1所述的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于信號從節(jié)點控制器出發(fā)，經(jīng)過節(jié)點信號發(fā)送器140，將并行信號轉(zhuǎn)換為串行差分信號發(fā)送；信號經(jīng)光纖發(fā)送轉(zhuǎn)換器，由電信號轉(zhuǎn)換為光信號，進入光纖媒質(zhì)；信號經(jīng)光纖媒質(zhì)進入下一個節(jié)點光纖接收轉(zhuǎn)換器，信號重新轉(zhuǎn)換為電信號，進入該節(jié)點；該節(jié)點光纖發(fā)送器的信號源由信號選擇開關(guān)決定，即可以來自本節(jié)點的節(jié)點控制器或來自本節(jié)點的光纖接收器所接收到的上個節(jié)點的發(fā)送信號。
全文摘要
本發(fā)明適用于復(fù)雜的中大型功率電力電子系統(tǒng)集成的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元和通訊媒質(zhì)。其中節(jié)點單元，包括節(jié)點控制器，節(jié)點信號發(fā)送器，節(jié)點信號接收器，發(fā)送信號選擇開關(guān)，光纖發(fā)送器，光纖接收器。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點根據(jù)需要定義為主從節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)具有突出的智能化和高速化特點，并提供可靠的電氣隔離特性。最大優(yōu)點是每個通訊單元的數(shù)據(jù)發(fā)送源可以根據(jù)該單元當(dāng)前狀態(tài)選擇，每個節(jié)點的光纖發(fā)送器的信號源由開關(guān)控制，即可以直接來自本節(jié)點的光纖接收器或者直接來自本節(jié)點的節(jié)點信號發(fā)送器。該通訊網(wǎng)絡(luò)可大大提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速度，減小累積傳輸延時，并降低光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的成本。
文檔編號H04L12/42GK1885749SQ20061005080
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者杭麗君, 胡海兵, 呂征宇, 錢照明 申請人:浙江大學(xué)