Elektrotechnisches Institut (ETI)

Konzeptionierung und Implementierung einer LVDS-basierten Kommunikationsschnittstelle für Umrichtersysteme

  • Motivation

    Am Elektrotechnischen Institut (ETI) werden hochleistungsfähige elektrische Antriebssysteme von der Signalverarbeitung und Regelung, über die Leistungselektronik bis hin zu elektrischen Maschinen ausgelegt, simuliert und aufgebaut. Um hochdynamische und stabile Regelergebnisse zu erzielen, werden verstärkt Messwertvorverarbeitung und Teilregelkreise auf die FPGAs der Stromrichter verlagert. Bisher konnten die Messwerte jedoch nur in komprimierter Form an die überlagerte Regelungs- und Steuereinheit übertragen werden. Dieser Nachteil soll mit einer neuen, störsicheren LVDS-Highspeed-Kommunikationsschnittstelle umgangen werden.

    Aufgabenstellung

    Innerhalb der Arbeit soll ein Protokoll für die Kommunikation zwischen Umrichter und überlagerter Regelungseinheit basierend auf LVDS (Low Voltage Differential Signaling) für die hochfrequente Übertragung von Mess- und Statuswerten konzeptioniert, implementiert und getestet werden. Im Protokoll soll neben der reinen Datenübertragung auch die passende Codierung der Werte, Fehlererkennung, Taktrückgewinnung sowie Laufzeitsynchronisation zwischen den Umrichtersystemen berücksichtigt werden. Nach Recherche und Protokolldefinition soll die Kommunikationsschnittstelle in VHDL implementiert und zuerst in der Simulation getestet werden. Die LVDS-Erweiterungskarten für das am Institut verwendete Rapid-Prototyping-System sind bereits vorhanden und können für erste Tests verwendet werden.  Abschließende Messungen, wie z.B. Datenrate, Störsicherheit sowie die Synchronisation zwischen Umrichter und überlagerter Regelungseinheit schließen die Arbeit ab.