持星型(300)或雏菊链(400)互连构造。此外，任一种串行接口选择可以支持所述主控制单元(204)(主(全局)时钟)和所述功率栈的本地(从)时钟之间的主到本地(从)时钟同步。
[0063]图3显示了串行接口星型构造(300)，在其中所述主控制单元(302)驱动多端口开关单元(308)，其而又驱动各个接口板(314)(或更一般地，所述功率栈控制系统)。所述多端口开关单元(308 )的功能可以取决于所使用的串行接口的类型。
[0064]针对诸如RS422的串行接口实现，所述多端口开关(308)可以简单地重复将从所述主控制单元(302)到任意数量的输出端口的输入发送到所述接口板(314)(或更一般地，所述功率栈控制系统)。针对所述接收端口，其可以多路复用从所述接口板(314)(或更一般地，所述功率栈控制系统)回到所述主控制单元(302)的接收器输入。
[0065]针对以太网串行接口方案，所述多端口开关(308)可以是以太网开关。其也可以重复将从所述主控制单元(302)到任意数量的输出端口的输入发送到所述接口板(314)(或更一般地，所述功率栈控制系统)。并且针对所述接收端口，其可以多路复用从所述接口板(314)(或更一般地，所述功率栈控制系统)回到所述主控制单元(302)的接收器输入。针对以太网，这是所述开关(308)的标准功能。也可以提供RS422实现。
[0066]串行接口的实现也可以支持时钟同步方案，其可以保持所述功率栈本地(从)时钟与位于所述主控制单元(204)中的主(全局)时钟同步。此时钟同步可以支持变化的精确度等级并且可以取决于所述功率系统的特定需求。较高等级的时钟同步精确度可以允许更精确地控制实时功率产生、转换和/或控制过程。
[0067]合适的时钟同步方案可以是IEEE 1588精确时间协议、或IEEE 802.1 AS精确时间协议。其他合适的时间协议也是可能的。
[0068]图4显示了所述串行接口雏菊链构造(400)，在其中所述主控制单元(402)驱动该链中的第一(最左边的)接口板(408)(或更一般地，所述功率栈控制系统)，其随后将所述主控制单元(402)的控制信息连同其状态/错误信息一起传递至该链中的下一个(在右方)接口板(408)，等等。该链中的最后(最右边)的接口板(408)可以将所有先前的接口板(408)的状态/错误信息转发回到所述主控制单元(402)。所述串行接口雏菊链构造的状态/错误信息随后可以被发送或显示到监视所述系统的部件。
[0069]任一种串行接口实现可以支持控制和状态/错误数据包两者。这些包的结构和内容可以依据应用需求和实现而变化。针对控制包的实例参考图6，针对状态包的实例参考图7，针对错误包的实例参考图9，并且针对中断包的实例参考图10。也可以使用定制的包头部信息实施其他串行接口实现(RS232、RS422等)。针对串行电缆实现和引出线的实例参考图12、图13、图14以及图15。
[0070]所述串行接口包典型地包括用于标记各种控制/状态包的时间的全局时钟时间戳(秒和毫微秒)。所述主控制单元(204)和所述功率栈典型地被同步至全局时钟时间，其包括进入所述控制和状态包的全局时钟时间戳。这允许通过所述主控制单元精确控制和监视所有功能。图5A和5B呈现了主(主控制单元(204))和从(功率栈)操作的概要。所述主控制单元(204)将控制信息(IGBT触发器开/关)存储到所述主事件缓冲器(500A)内。所述主事件缓冲器(500A)是用于来自所述主控制单元(204)的发送包的数据源。所述从(功率栈)维持从事件缓冲器(500B )，所述从事件缓冲器(500B )包含从所述主控制单元(204 )发送的数据。所述主事件缓冲器和从事件缓冲器(500A，500B)两者跟踪所述全局时钟时间戳。当其本地(从)全局时钟时间戳匹配如从所述主控制单元(204)接收的被记录在所述从事件缓冲器(500B)内的全局时钟时间戳时，所述从(功率栈)可以输出从所述主控制单元(204)接收的控制数据。所述从事件缓冲器操作在图11中被更详细地概述，其显示了时间戳比较器控制器(1120)，其监视被记录在所述从事件缓冲器(1102)中的时间戳并且将这些时间戳与其本地(从)全局时钟时间(1118)相比较。当发生时间戳匹配时，其可以针对该时间戳开始从所述从事件缓冲器(1102)输出所述数据。在所述实例中，一旦所述全局时钟时间戳达到500000 (1104)，所述数据AAAAA (十六进制格式)可以被一次一个比特地输出到特定的IGBT驱动器(1126)。所述数据模式AAAAA (十六进制格式)代表20个单独的IGBT驱动器(1126)触发器值，其中每个单独的触发器以I微秒的间隔发生。
[0071]在此实例中，所述数据是用于控制IGBT驱动器(1126)的被标记的触发器I。此数据也可以被用于控制在所述功率栈控制系统内需要精确控制的任何事。
[0072]时钟同步。所述时钟同步方案后的主要概念是:所述主器件和所有从器件具有以一些指定的精确度与相同时间同步的时钟。此全局时钟时间与常规的挂钟的概念相同，其中差异仅是时间单位。针对挂钟，所述时间单位可以是小时、分钟和秒。针对各种实施例(包括IEEE精确时间协议的使用)，所述单位可以是秒和毫微秒，其允许所述主器件和从器件之间更大程度的时钟同步。此全局时间单位上的更大程度的精确度也可以允许针对控制包和状态包两者的更大程度的精确度。此方案在控制和监视功率栈方面以及在功率产生、转换和/或控制过程方面提供了更大程度的精确度。
[0073]合适的主时钟器件可以是所述主控制单元(204 )并且所述(一个或多个)从时钟器件可以是所述(一个或多个)功率栈。在IEEE1588协议中，首先从支持所述精确时间协议的网络上的所有器件中动态地选择所述主时钟。所述主器件随后负责生成所述主(全局)时钟时间，并且所述从器件使用在所述器件的初始化时间上的功率处开始的特定协议将其自身同步至此全局时钟时间。在所述IEEE1588精确时间协议规范中充分描述了所述时钟同步协议，但是与所述主时钟的时钟时间同步简要地以两步完成(参考图8)。
[0074]所述通信路径延迟由所述从器件(806)计算。这通过记录当在所述主器件(804)与从器件(806)之间发送IEEE 1588包(路径延迟请求(808)、路径延迟响应(814)以及路径延迟响应跟踪(820))时所生成的时间戳而被进行。
[0075]所述从时钟偏差由所述从器件(806)计算。这通过使用当所述主器件(804)发送同步帧(828)时生成的时间戳而被完成。所述主器件(804)可以以特定的时间间隔(其通常是一秒)发送同步帧(828)。在所述同步帧(828)、同步跟踪帧(832)以及所述通信路径延迟(822)中发送的时间戳可以被用于计算所述主时钟计数器和所述从时钟计数器之间的偏差。所述时钟偏差(834)随后被用于调节从时钟计数器增加率以减慢或加速所述从时钟计数器以便向所述主时钟聚合。
[0076]这是不间断的过程，因为所述主器件(804)可以周期性地发送出同步帧(828)并且所述从器件(806)可以连续地监视和调节其从时钟计数以保持其与所述主时钟计数同步。
[0077]参考图8，针对如在所述IEEE 1588规范中描述的初始全局时钟同步过程的概要。
[0078]也可以针对各种应用定制所述时钟同步协议。
[0079]所述从时钟时间对所述主(全局)时钟时间的精确度取决于所述设计。该精确度可以小到I毫微秒到几毫秒，并且取决于应用的需求。针对较低成本的系统，所述同步协议可以在软件中被实施并且产生毫秒或微秒范围内的同步精确度。针对较高端系统或需要更高精确度的系统，所述同步协议可以在硬件中被实施并且产生低的微秒或毫微秒范围内的同步精确度。
[0080]所述主器件和所述从器件两者中的主(全局)时钟时间可以被实施为能够保持秒和毫微秒时钟计数的计数器。此计时器代表所述系统(主器件和从器件两者)的全局时间并且此时间可以被用作所述事件时间。所述事件时间可以被用于利用在所述串行接口包(图6)中发送的控制数据驱动所述IGBT (218)的开或关。在所述包中发送的所述控制数据可以被转换成毫微秒或微秒事件(取决于所述系统精确度需求)，其可以被用于直接驱动所述IGBT栅极(218)。此数据可以被存储在事件缓冲器中并且可以通过所述全局时钟时间戳来触发事件缓冲器输出。参见图5和图11，图5针对所述主(500A)和所述从(500B)事件缓冲器操作的概要，图11针对所述从事件缓冲器(1102)操作的更详细的图。
[0081]IEEE 1588精确时间协议。所述IEEE 1588精确时间协议被开发为针对在其中期望精确控制设备的各种部件的应用的标准。例如，像工厂自动化、装配线等等工业控制应用。该标准可应用于在设备的多个部件之间具有期望的精确时间控制的任何产品类型。当前存在两种不同的版本(版本I和2)。最近的版本(2)包括用以改进所述主到从时钟同步的精确度的变化。
[0082]所述IEEE 802.1 AS精确时间协议是将所述IEEE 1588精确时间协议在以太网上应用于音频/视频领域的合适的标准。
[0083]所述IEEE 1588精确时间协议可以被应用于功率栈控制系统的领域，所述功率栈控制系统被使用在风力、太阳能、汽车、电机控制和工业金属工业中。所述精确时间协议可以被用于在所述功率栈控制系统内精确地控制所述IGBT驱动器和错误以及状态报告。这样的精确时间控制有助于控制功率产生和控制过程的控制环。
[0084]串行接口包。所述串行接口包可以包含来自所述主控制单元的针对所述功率栈的控制数据或从所述功率栈到所述主控制单元的状态/错误信息。
[0085]不同的包类型可以被实施并且这些包类型可以针对各种应用而被修改，并且也可以提供现场更新。所述包类型中的一些可以被用于系统控制，例如维持所述主器件和所述从器件之间的全局时钟同步，而其他包类型可以被用于器件控制，例如驱动IGBT栅极、报告IGBT状态等等。一些可能的包类型是:
I)全局时钟同步-被用于维持主全局时间计数器和从全局时间计数器之间的锁定。此包特定于所述IEEE 1588精确时间协议规范并且不能传