[发明专利]基于曼彻斯特码的电力电子变流系统的通信控制构架

权利要求书

1.一种基于曼彻斯特码的电力电子变流系统的通信控制构架，包括上位机控制器和功能控制器，功能控制器通过光纤与上位机控制器电连接，功能控制器通过光纤与功率开关器件电连接，其特征在于上位机控制器包括上位机和主控制器，上位机包括电连接的应用管理控制模块和信号处理模块，上位机的光纤接口与主控制器的光纤接口电连接，主控制器包括电连接的算法与信号处理模块和通信编解码模块，算法与信号处理模块与光纤接口电连接，通信编解码模块与高速光纤收发模块电连接；功能控制器包括高速光纤收发模块、光纤接口、PWM驱动信号模块、反馈信号模块、电连接的通信编解码模块和信号处理模块组成控制功能为核心的高速高密度FPGA，所述高速光纤收发模块与通信编解码模块和主控制器高速光纤收发模块电连接，信号处理模块的输出端与PWM驱动信号模块的输入端连接，反馈信号模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，PWM驱动信号模块的输出端、反馈信号模块的输入端与光纤接口电连接，所述光纤接口与对应的功率开关器件电连接。 

2.根据权利要求1所述的基于曼彻斯特码的电力电子变流系统的通信控制构架，其特征在于功能控制器包括三相功能控制器，主控制器的高速光纤收发模块通过光纤分别与A相功能控制器、B相功能控制器和C相功能控制器的高速光纤收发模块电连接，A相功能控制器、B相功能控制器和C相功能控制器的光纤接口分别与对应的功率单元器件电连接。 

3.根据权利要求1所述的基于曼彻斯特码的电力电子变流系统的通信控制构架，其特征在于功能控制器包括多相功能控制器，主控制器的高度光纤收发模块和各相功能控制器的高速光纤收发模块通过光纤相互串联，主控制器和多相功能控制器相互配合形成环型网络，各相功能控制器的光纤接口与对应功率模块单元相连接。 

4.一种曼彻斯特码编解码方法，其特征在于所述方法包括以下步骤： 

a.将待编码数据输入通信编码模块，当待编码数据为“1”时，将其编 码为“10”；当待编码数据为“0”时，将其编码为“01”，利用两倍数据频率的发送时钟将编码数据逐位发送至解码模块，同时为编码数据添加3bit“111”的同步帧头和3bit“000”的帧尾作为一帧数据的起始和结束； 

b.解码模块在接收到有效的串行编码码流时，利用5倍数据频率的高频计数时钟对编码码流中各电平持续时间进行采样、计数，同步本地计数时钟和编码码流合成同步数据，当同步数据的电平跳变时，复位计数器产生时钟复位脉冲； 

c.当计数时钟计数到当前同步数据中高电平持续时间为3bit位宽时，认为识别到同步帧头，并开始合成同步解码时钟； 

d.复位计数器根据编码码流中的同步数据，利用计数时钟计数，当计数器计数同步数据当前电平持续时间为1bit位宽时，保留同步数据当前跳变沿为有效跳变沿；当计数同步数据当前电平持续时间为2bit位宽时，保留同步数据当前跳变沿为有效跳变沿； 

e.当同步数据的有效跳变沿对应的复位脉冲产生下降沿的时刻，同步解码时钟产生上升沿； 

f.利用合成的同步解码时钟的上升沿采样同步数据的反码，当同步解码时钟信号产生上升沿时，解码数据输出该时刻对应的同步数据反码信号，并最终将解码数据输出。 

5.根据权利要求4所述的曼彻斯特码编解码方法，其特征在于编解码过程中数据传输的位速率为FPGA处理速率的五分之一。 

6.根据权利要求1-3所述的基于曼彻斯特码的电力电子变流系统的通信控制构架，其特征在于由通信编解码模块和信号处理模块组成的FPGA采用曼彻斯特编解码方法，所述主控制器和底层各相功能控制器的FPGA之间采用基于曼彻斯特编解码方法的高速光纤串行通信。