CN110192316A - 电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

编码调制器(2)的控制电路(20)对编码调制电路(23)设定第一状态、第二状态以及第三状态,其中,第一状态是将第一开关电路和第四开关电路接通、并且将第二开关电路和第三开关电路断开的状态,第二状态是将第一开关电路和第四开关电路断开、并且将第二开关电路和第三开关电路接通的状态,第三状态是在从第一状态向第二状态转变时以及在从第二状态向第一状态转变时将第一开关电路至第四开关电路全部接通的状态。编码解调器(4)的控制电路(30)对编码解调电路(33)设定第四状态、第五状态以及第六状态,其中,第四状态是将第五开关电路和第八开关电路断开、并且将第六开关电路和第七开关电路接通的状态,第五状态是将第五开关电路和第八开关电路接通、并且将第六开关电路和第七开关电路断开的状态,第六状态是在从第四状态向第五状态转变时以及在从第五状态向第四状态转变时将第五开关电路至第八开关电路全部接通的状态。

Description

电力传输系统
技术领域
本公开涉及一种用于经由传输线路发送电力的电力发送装置、用于经由传输线路接收电力的电力接收装置以及包括电力发送装置和电力接收装置的电力传输系统。
背景技术
近年来,除了电力公司提供的火力发电、水力发电以及原子力发电等以往以来的电力供给以外,正在加速导入以太阳能发电、风力发电以及生物燃料发电等为代表的可再生能源电源。另外,与当前铺设的大规模的商用电网不同,以减少因远程送电造成的损失为目的,在世界范围内正在广泛导入用于实现电力的地产地消的局部的小规模电网。
在小规模电网的情况下,使用利用了自然能的发电机,通过在作为负载的电气设备中进行高效的电力回收,能够实现电力自给。该小规模电网作为用于消除沙漠的绿洲或离岛等无电化地区的电力传输系统而备受期待。
例如专利文献1~3公开了一种从电源经由电力线向负载传输电力的电力传输系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5612718号公报
专利文献2:日本专利第5612920号公报
专利文献3:日本特开2011-91954号公报
发明内容
发明要解决的问题
在电力传输系统中,为了从电源经由电力线向负载传输电力而包括用于经由传输线路发送从电源供给的电力的电力发送装置以及用于经由传输线路接收电力并将该电力供给到负载的电力接收装置。在这种电力传输系统中,在从电力发送装置向电力接收装置传输电力时,有时要求电力发送装置与电力接收装置的可靠的同步。当由于某些原因导致在电力发送装置与电力接收装置之间发生延迟时,电力传输的效率有可能降低。
本公开的目的在于解决以上的问题点,提供一种不容易发生由于电力发送装置与电力接收装置之间的延迟导致的电力传输的效率降低的电力发送装置。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的电力发送装置经由传输线路向至少一个电力接收装置发送电力,所述电力发送装置具备:编码调制电路,其经由第一电抗器连接于电源,来从所述电源接受电源电力的供给,所述编码调制电路使用基于规定的编码序列的调制编码对所述电源电力进行编码调制来生成编码调制波,并经由所述传输线路向所述电力接收装置发送所述编码调制波;以及控制电路,其控制所述编码调制电路,其中,所述编码调制电路具备:经由所述第一电抗器连接于所述电源的第一端子和第二端子;连接于所述传输线路的第三端子和第四端子;连接于所述第一端子与所述第三端子之间的第一开关电路;连接于所述第二端子与所述第三端子之间的第二开关电路;连接于所述第一端子与所述第四端子之间的第三开关电路;以及连接于所述第二端子与所述第四端子之间的第四开关电路,所述控制电路对所述编码调制电路设定第一状态和第二状态,其中,所述第一状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路接通、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路断开的状态,所述第二状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路断开、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路接通的状态,所述控制电路对所述编码调制电路设定第三状态,其中,所述第三状态是如下状态:在从所述第一状态向所述第二状态转变时以及在从所述第二状态向所述第一状态转变时,将所述第一开关电路至所述第四开关电路全部接通。
这些概括性的且特定的方式也可以通过系统、方法或系统与方法的任意的组合来实现。
发明的效果
根据本公开的一个方式所涉及的电力发送装置,能够不容易发生由于电力发送装置与电力接收装置之间的延迟导致的电力传输的效率降低。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的电力传输系统的结构的框图。
图2是示出图1的电力传输系统的调制电流I2的信号波形例的波形图。
图3是示出比较例所涉及的通信系统的调制电流I2的信号波形例的波形图。
图4是示出图1的电力传输系统中的例示性的信号波形的波形图,(a)示出发电电流I1的信号波形,(b)示出调制电流I2的信号波形,(c)示出解调电流I3的信号波形。
图5是示出图1的编码调制器2的结构的框图。
图6是示出图1的编码解调器4的结构的框图。
图7是示出图1的编码调制电路23和编码解调电路33的结构的框图。
图8A是示出在图1的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例1所涉及的编码调制器2的调制编码以及编码解调器4的解调编码的一例的图。
图8B是示出在图1的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例2所涉及的编码调制器2的调制编码以及编码解调器4的解调编码的一例的图。
图9是示出实施方式2所涉及的电力传输系统中的例示性的信号波形的波形图,(a)示出发电电流I1的信号波形,(b)示出调制电流I2的信号波形,(c)示出解调电流I3的信号波形。
图10是示出实施方式2所涉及的电力传输系统的编码调制器2A的一部分结构的框图。
图11是示出实施方式2所涉及的电力传输系统的编码解调器4A的一部分结构的框图。
图12A是示出在实施方式2所涉及的电力传输系统中发送交流电力并接收交流电力的实施例3所涉及的编码调制器2A的调制编码以及编码解调器4A的解调编码的一例的图。
图12B是示出在实施方式2所涉及的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例4所涉及的编码调制器2A的调制编码以及编码解调器4A的解调编码的一例的图。
图13A是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS21A的结构的电路图。
图13B是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS22A的结构的电路图。
图13C是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS23A的结构的电路图。
图13D是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS24A的结构的电路图。
图14A是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS31A的结构的电路图。
图14B是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS32A的结构的电路图。
图14C是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS33A的结构的电路图。
图14D是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS34A的结构的电路图。
图15是示出实施方式3所涉及的电力传输系统的结构的框图。
图16A是示出在图15的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例5所涉及的编码调制器2A-1的调制编码以及编码解调器4A-1的解调编码的一例的图。
图16B是示出在图15的电力传输系统中发送直流电力并接收交流电力的实施例6所涉及的编码调制器2A-2的调制编码以及编码解调器4A-2的解调编码的一例的图。
图17是示出实施方式3所涉及的电力传输系统中的例示性的信号波形的波形图,(a)示出发电电流I11的信号波形,(b)示出发电电流I12的信号波形,(c)示出调制电流I2的信号波形,(d)示出解调电流I31的信号波形,(e)示出解调电流I32的信号波形。
图18是示出实施方式4所涉及的电力传输系统的结构的电路图。
图19是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图,(a)示出无延迟的情况,(b)示出发生了延迟的情况。
图20是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中发生了延迟的情况下的电流的流动的图。
图21是示出实施方式4的实施例及比较例所涉及的电力传输系统的结构的框图。
图22是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中无延迟地传输电力的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图23是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中发生了延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图24是示出在实施方式4所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。
图25是示出图24的时间期间P1内的电流的流动的图。
图26是示出图24的时间期间P2、P4内的电流的流动的图。
图27是示出图24的时间期间P3内的电流的流动的图。
图28是示出在实施方式4所涉及的电力传输系统中发生了比同时接通时间短的延迟的情况下的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。
图29是示出图28的时间期间P2a内的电流的流动的图。
图30是示出在实施方式4的实施例所涉及的电力传输系统中无延迟地传输电力的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图31是示出在实施方式4的实施例所涉及的电力传输系统中发生了延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图32是实施方式4所涉及的电力传输系统处于图25和图27的状态时的等效电路图。
图33是实施方式4所涉及的电力传输系统处于图26的状态时的等效电路图。
图34是示出使图32的时间期间和图33的时间期间交替地重复时的输出电压的变化的概要图。
图35是示出在实施方式4所涉及的电力传输系统中发生了比同时接通时间长的延迟的情况下的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。
图36是示出在实施方式5所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图,(a)示出发生了容许延迟时间以下的延迟的情况,(b)示出发生了超过容许延迟时间的延迟的情况。
图37是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中没有发生超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图38是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中没有发生超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图39是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中发生了超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图40是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中发生了超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图41是示出在实施方式5的比较例所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。
图42是示出在实施方式6所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图,(a)示出发生了与容许延迟时间相等的延迟的情况,(b)示出发生了少于容许延迟时间的延迟的情况。
图43是示出在实施方式6的实施例所涉及的电力传输系统中没有发生超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。
图44是示出在实施方式4~6所涉及的电力传输系统中使控制器10、编码调制器2以及编码解调器4同步的处理的时序图。
图45是示出实施方式7所涉及的电力传输系统的结构的电路图。
图46是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45a、45b的电路图。
图47是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45c的电路图。
图48是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45d的电路图。
图49是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45d的电路图。
图50是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第一例的电路图。
图51是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第二例的电路图。
图52是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第三例的电路图。
图53是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第四例的电路图。
图54是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第五例的电路图。
图55是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第六例的电路图。
图56是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第七例的电路图。
图57是示出包括实施方式7的第八例所涉及的滤波器电路的电力传输系统的结构的电路图。
图58是示出包括实施方式7的第九例所涉及的滤波器电路的电力传输系统的结构的框图。
图59是示出包括实施方式7的第九例所涉及的滤波器电路的电力传输系统的结构的电路图。
图60是示出实施方式8所涉及的电力传输系统中的调制编码与滤波器电路的谐振波形之间的关系的曲线图。
图61是用于说明实施方式8所涉及的电力传输系统中的滤波器电路的谐振的图。
图62是示出实施方式8所涉及的电力传输系统中的滤波器电路的谐振频率与调制时钟频率一致时的、编码调制器2的输出电压与编码解调器4的输入电压之间的关系的图。
图63是示出实施方式7的比较例所涉及的电力传输系统的模拟结果的曲线图,即,(a)是示出开关元件S1、S4的栅极电压的曲线图,(b)是示出流过开关元件S1、S4的电流的曲线图,(c)是示出开关元件S1、S4的两端电压的曲线图。
图64是示出实施方式7的第一实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果的曲线图,即,(a)是示出开关元件S1、S4的栅极电压的曲线图,(b)是示出流过开关元件S1、S4的电流的曲线图,(c)是示出开关元件S1、S4的两端电压的曲线图。
图65是示出图63和图64的电流及电压的测定方法的图。
图66是示出实施方式7的比较例所涉及的电力传输系统的模拟结果、即对开关电路的二极管D101的两端施加的电压的曲线图。
图67是示出图66的局部放大图的曲线图。
图68是示出实施方式7的比较例所涉及的电力传输系统的模拟结果、即对开关电路的开关元件S101的两端施加的电压的曲线图。
图69是示出图68的局部放大图的曲线图。
图70是示出实施方式7的第二实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果的曲线图,即,(a)是示出对开关电路的二极管D101的两端施加的电压的曲线图,(b)是示出对开关电路的开关元件S101的两端施加的电压的曲线图。
图71是示出图66~图70的电压的测定方法的图。
图72是示出实施方式7的第三实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果的曲线图,即,(a)是示出开关元件S1~S4的两端电压的曲线图,(b)是示出开关元件S1~S4的栅极电压的曲线图,(c)是示出流过开关元件S1~S4的电流的曲线图。
图73是示出图72的局部放大图的曲线图。
具体实施方式
作为本公开的基础的见解.
在专利文献1中,公开了一种在电力传输装置中能够在多个电力系统之间实现电力的融通的协作装置。在专利文献1中,所述协作装置具备转换器和逆变器,在送电时利用所述转换器将送电电力从交流转换为直流,并向与用于接收电力的电力系统连接的协作装置发送电力。在用于接收所述电力的电力系统的协作装置中,通过利用逆变器转换为期望的频率,能够向所述协作装置所连接的电力系统提供最佳频率的电力。另外,在专利文献2中,公开了一种相对于专利文献1而言具备电力储存装置的结构。
另一方面,在专利文献3中公开了一种在电力传输装置中从多个送电装置向多个受电装置传输电力的方法。在专利文献3中,从所述多个送电装置向所述多个受电装置的电力传输以时间分割方式来进行。此外,在专利文献3中,在实现电力融通时,所述送电装置与受电装置之间的控制通信是通过以无线通信方式进行来实现的。
然而,在专利文献1和专利文献2中,所述协作装置具备逆变器和转换器,且基本上针对要进行电力融通的系统间的所有组合,需要单独的电力传输线缆。还记载了一种通过协作装置的结构来减少电力传输线缆的方法,但无论如何都需要许多电力传输线缆。由此,导致铺设成本的增加、线缆的材料费的增加,并且需要在协作装置中具备与所要连接的系统的个数相同个数的逆变器与转换器的组。由此,除了线缆的成本增加以外,还有可能由于协作装置的规模增大而导致成本的增加。
另外,专利文献3具有以下优点:能够在多个送电装置与受电装置之间以时间分割方式融通电力,电力传输线缆的根数少即可。然而,由于以时间分割方式进行送电,因此无法将多个系统间的电力的融通同时进行。即,有可能无法立即应对连接于受电侧的负载的电力的请求。并且,在实施许多电力融通的情况下,对每一个电力融通分配的时间变短,因此以脉冲方式向电力传输线缆发送大的电力。因而,要求送电线缆的耐电力性,有可能导致成本的增加。另外,由于产生无法接收电力的时间段,因此受电装置有可能需要针对大电力的缓冲功能。并且,为了实现时间分割方式的电力融通,多个送电装置与受电装置之间需要时间上的同步,为了实现该时间上的同步,要求精度非常高的设备间控制,有可能导致系统整体上成本的增加。
如上所述,专利文献1、2均使用许多电力传输线缆,由于电力传输的多重化而无法实现电力传输线缆的省线化。并且,在协作装置中,每一根电力传输线缆都需要逆变器与转换器的组,从而不可能减小协作装置的规模。因此,许多电力系统间的电力融通困难。另一方面,在专利文献3中,通过在电力传输线缆中将多个电力融通以时间分割方式进行来实现电力传输线缆的省线化,但无法提供将多个电力融通同时进行的传输系统。因而,期望一种电力传输系统,能够在实现送电装置和受电装置的小型、薄型化的同时,实现电力传输线缆的省线化,且能够将从多个送电装置向多个受电装置的电力融通同时地更加可靠地进行。
并且,如上所述,在电力传输系统中从电力发送装置向电力接收装置传输电力时,有时要求电力发送装置与电力接收装置的可靠的同步。当由于某些原因导致在电力发送装置与电力接收装置之间发生延迟时,电力传输的效率有可能降低。
基于以上的考察,本发明人想到以下的发明的各方式。
下面,参照附图来说明本公开所涉及的实施方式。此外,在下面的各实施方式中,对同样的构成要素标注了同一附图标记。
本公开的目的在于,提供一种不容易发生由于电力发送装置与电力接收装置之间的延迟导致的电力传输的效率降低的电力发送装置、电力接收装置以及电力传输系统。在实施方式1~3中,对作为其前提的电力传输系统的概要进行说明。之后,在实施方式4~8中对用于解决问题的电力传输系统进行说明。
实施方式1.
图1是示出实施方式1所涉及的电力传输系统的结构的框图。在图1中,实施方式1所涉及的电力传输系统具备发电机1、编码调制器2、传输线路3、编码解调器4、负载5以及控制器10。传输线路3例如是包括两根电力线的有线或无线的传输线路。
控制器10具备控制电路11和通信电路12。控制电路11经由通信电路12来与编码调制器2及编码解调器4进行通信,从而控制它们的动作。
在图1的电力传输系统中,编码调制器2作为电力发送装置进行动作,编码解调器4作为电力接收装置进行动作。编码调制器2使用基于规定的编码序列的调制编码对第一电力进行编码调制,来生成编码调制波,并将编码调制波经由传输线路3发送到编码解调器4。编码解调器4从编码调制器2经由传输线路3接收编码调制波,并使用基于与在进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对接收到的编码调制波进行编码解调,来生成第二电力。第一电力例如是由发电机1发电产生的直流电力,在图1中表示为发电电流I1。编码调制波是进行编码调制得到的交流电力,在图1中表示为调制电流I2。第二电力例如是向负载5供给的直流电力,在图1中表示为解调电流I3。
图1的电力传输系统还具备电力测定器1m、5m。电力测定器1m是测定第一电力的电力量的第一电力测定单元。即,电力测定器1m对发电机1的发电量、即从发电机1向编码调制器2发送的直流电力的电力量进行测定。电力测定器1m既可以设置于发电机1,也可以设置在发电机1与编码调制器2之间。电力测定器5m是测定第二电力的电力量的第二电力测定单元。即,电力测定器5m对负载5中的电力使用量、即从编码解调器4向负载5发送的直流电力的电力量进行测定。电力测定器5m既可以设置于负载5,也可以设置在编码解调器4与负载5之间。由电力测定器1m、5m测定出的电力量被发送到控制器10。
控制器10基于从电力测定器1m、5m接收到的各电力量来控制编码调制器2及编码解调器4的动作。例如,控制器10向编码调制器2和编码解调器4发送包含用于使编码调制器2与编码解调器4彼此同步的同步信号的控制信号,由此,实现准确地同步的电力的编码调制和编码解调。
控制器10基于一个编码序列,来对编码调制器2设定调制编码,并对编码解调器4设定解调编码。用于在编码调制器2中进行调制的调制编码的编码序列以及用于在编码解调器4中进行解调的解调编码的编码序列也可以在编码调制器2和编码解调器4中被预先设定。另外,例如,控制器10也可以在上述控制信号中发送用于在编码调制器2中进行调制的调制编码的编码序列以及用于在编码解调器4中进行解调的解调编码的编码序列。并且,控制器10还可以不在上述控制信号中发送编码序列,而只发送编码序列的指定信息来在编码调制器2和编码解调器4中生成编码序列。在该情况下,能够在相向的编码调制器2与编码解调器4之间以准确地同步的方式进行编码调制和编码解调。
图2是示出图1的电力传输系统的调制电流I2的信号波形例的波形图。另外,图3是示出比较例所涉及的通信系统的调制电流I2的信号波形例的波形图。
图1的编码调制器2使用基于预先决定的编码序列的调制编码,来对在发电机1中发电产生的电力的电流进行编码调制。此时,如图2所示,编码调制器2生成由向与“1”及“-1”的编码值对应的方向流动的电流构成的交流的编码调制波。关于该编码调制波,无论是正电流流动的期间,还是负电流流动的期间(例如,图2的期间T01),都能够传输电力。此外,在实施方式1中,作为一例,示出对直流电力进行编码调制的例子,但也可以如后述的实施方式2所示那样对交流电力进行编码调制。
例如,在通信中使用的比较例所涉及的数据传输系统中,通常如图3所示那样使用“1”和“0”的编码值来进行编码调制。然而,在图3所示的编码调制波中,在调制编码的编码值为“0”时(例如,图3的期间T02)进行调制所得到的电流或电压为0,导致产生不传输电力的时间。因此,有可能由于该不传输电力的时间的区间而导致电力的传输效率整体上降低。即,在通信的情况下,期望准确同步地传输数据等信息,因此只要能够在编码解调器中准确地判别为“0”或“1”即可,但是在电力的传输中,基于能量的高效利用的观点,不能允许由于该不传输电力的时间的区间而导致的电力的损失。根据以上说明,如图2所示,通过使用向与“1”及“-1”的编码值对应的方向流动的交流的编码调制波,能够以相比于比较例而言更高的传输效率来传输电力。
图4的(a)~图4的(c)是示出图1的电力传输系统中的例示性的信号波形的波形图。图4的(a)示出发电电流I1的信号波形,图4的(b)示出调制电流I2的信号波形,图4的(c)示出解调电流I3的信号波形。发电机1生成直流的发电电流I1。编码调制器2通过对发电电流I1乘以调制编码m0,来生成交流的调制电流I2。编码解调器4对调制电流I2乘以与调制编码m0相同的解调编码d0,由此能够将由发电机1发电产生的直流的电力恢复后供给到负载5。
此外,在图4中,T10表示调制编码m0及解调编码d0的一个周期的期间,在下面的附图中也同样。
在图4的信号波形例中,对直流的发电电流I1(图4的(a))乘以具有频率35kHz的调制编码m0,来生成编码调制波的调制电流I2(图4的(b))。在该情况下,调制编码m0中的各个位的时间长度是1/(35kHz)/2=14.2微秒。
调制编码m0及解调编码d0中的各个位具有编码值“1”或“-1”。在此,关于调制编码m0,编码值“1”表示编码调制器2输出与被输入的电流的方向相同的方向的电流,编码值“-1”表示编码调制器2输出与被输入的电流的方向相反的方向的电流。同样地,关于解调编码d0,编码值“1”表示编码解调器4输出与被输入的电流的方向相同的方向的电流,编码值“-1”表示编码解调器4输出与被输入的电流的方向相反的方向的电流。
作为一例,调制编码m0和解调编码d0分别用下面的式子表示。
mO=[1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1] (1)
dO=mO=[1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1] (2)
接着,对使用调制编码m0生成的编码调制波的调制电流I2乘以解调编码d0。通过下面的式子来表示上述的乘法运算。
mO×dO=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1] (3)
如根据式(3)显而易见的那样,可知能够获得与原始的发电电流I1相同的直流的解调电流I3(图4的(c))。
如以上所说明的那样,通过使用本实施方式所涉及的编码调制器2和编码解调器4,能够实现准确地同步且无电力损失的直流的电力传输。另外,例如通过重复使用上述的调制编码m0和解调编码d0,能够高效地进行更长时间的电力传输。
并且,调制编码m0能够如下面的式子那样分割为其前半的编码部分m0a和其后半的编码部分m0b。
mOa=[1 -1 1 1 1 -1 -1] (4)
mOb=[-1 1 -1 -1 -1 1 1] (5)
在此,将编码部分m0a中的各个位的编码值分别进行编码反转来生成编码部分m0b。即,如果编码部分m0a中的某一位的编码值是“1”,则编码部分m0b中的对应的位的编码值是“-1”。同样地,如果编码部分m0a中的某一位的编码值是“-1”,则编码部分m0b中的对应的位的编码值是“1”。
图5是示出图1的编码调制器2的结构的框图。在图5中,编码调制器2具备控制电路20、通信电路21、编码生成电路22以及编码调制电路23。通信电路21从控制器10接收同步信号、以及包含编码序列或其指定信息的控制信号,并将这些信号输出到控制电路20。在此,同步信号例如既可以是调制开始和调制结束的触发信号,也可以是调制开始时刻和调制结束时刻的时间信息。控制电路20基于上述控制信号来使编码生成电路22生成基于规定的编码序列的调制编码,并将该调制编码输出到编码调制电路23,并且控制编码调制电路23的动作开始和动作结束。此外,编码调制电路23具有连接于发电机1的输入端子T1、T2(第一端子和第二端子)以及连接于传输线路3的输出端子T3、T4(第三端子和第四端子)。
图6是示出图1的编码解调器4的结构的框图。在图6中,编码解调器4具备控制电路30、通信电路31、编码生成电路32以及编码解调电路33。通信电路31从控制器10接收同步信号、以及包含编码序列或其指定信息的控制信号,并将这些信号输出到控制电路30。在此,同步信号例如既可以是解调开始和解调结束的触发信号,也可以是解调开始时刻和解调结束时刻的时间信息。控制电路30基于上述控制信号来使编码生成电路32生成基于规定的编码序列的解调编码,并将该解调编码输出到编码解调电路33,并且控制编码解调电路33的动作开始和动作结束。此外,编码解调电路33具有连接于传输线路3的输入端子T11、T12(第五端子和第六端子)以及连接于负载5的输出端子T13、T14(第七端子和第八端子)。
此外,在图1的电力传输系统中,关于从控制器10向编码调制器2和编码解调器4发送的控制信号,既可以利用与传输线路3不同的控制信号线路进行传输,也可以使用传输线路3将该控制信号与编码调制波以规定的多重化方式多重化地进行传输。在后者的情况下,能够削减在从控制器10向编码调制器2和编码解调器4的通信时使用的线缆,从而能够降低成本。
图7是示出图1的编码调制电路23和编码解调电路33的结构的框图。在图7中,编码调制电路23具备以桥形状连接的第一开关电路~第四开关电路SS1~SS4。开关电路SS1~SS4分别具备例如由MOS晶体管构成的方向性开关元件S1~S4。另外,编码解调电路33具备以桥形状连接的第五开关电路~第八开关电路SS11~SS14。开关电路SS11~SS14分别具备例如由MOS晶体管构成的方向性开关元件S11~S14。
为了如上述那样使编码调制器2按照调制编码m0进行动作,编码生成电路22在控制电路20的控制下生成规定的调制编码m1、m2,并将调制编码m1、m2输出到编码调制电路23。按照调制编码m1来控制编码调制电路23中的开关元件S1、S4,并按照调制编码m2来控制编码调制电路23中的开关元件S2、S3。各调制编码m1、m2具有编码值“1”和“0”。例如,在向各开关元件S1~S4输入了编码值“1”的信号时,各开关元件S1~S4被接通,在向各开关元件S1~S4输入了编码值“0”的信号时,各开关元件S1~S4被断开。此外,在本说明书中说明的开关元件S1~S4以外的开关元件以下也同样地进行动作。在此,各开关元件S1~S4如以下那样具有方向性。开关元件S1在被接通时,将从端子T1输入的发电电流输出到端子T3,开关元件S3在被接通时,将从端子T1输入的发电电流输出到端子T4,开关元件S2在被接通时,将从端子T3输入的调制电流输出到端子T2,开关元件S4在被接通时,将从端子T4输入的调制电流输出到端子T2。
为了如上述那样使编码解调器4按照解调编码d0进行动作,编码生成电路32在控制电路30的控制下生成规定的解调编码d1、d2,并将解调编码d1、d2输出到编码解调电路33。按照解调编码d2来控制编码解调电路33的开关元件S11、S14,并按照解调编码d1来控制编码解调电路33的开关元件S12、S13。各解调编码d1、d2具有编码值“1”和“0”。在此,各开关元件S11~S14如以下那样具有方向性。开关元件S11在被接通时,将从端子T12输入的调制电流输出到端子T13,开关元件S13在被接通时,将从端子T11输入的调制电流输出到端子T13,开关元件S12在被接通时,将从端子T14输入的解调电流输出到端子T12,开关元件S14在被接通时,将从端子T14输入的解调电流输出到端子T11。
此外,在图7的表述中记载为,在编码解调器4的开关元件S11~S14中电流流动的方向与在编码调制器2的开关元件S1~S4中电流流动的方向为相反方向。
图8A是示出在图1的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例1所涉及的编码调制器2的调制编码以及编码解调器4的解调编码的一例的图。即,图8A示出向编码调制器2的开关元件S1~S4输入的调制编码m1和m2、以及向编码解调器4的开关元件S11~S14输入的解调编码d1和d2的一例。
如图8A所示,调制编码m1与解调编码d1彼此相同,分别由编码序列c1a构成。另外,调制编码m2与解调编码d2彼此相同,分别由编码序列c1b构成。另外,以如下方式设定编码序列c1a和c1b:在编码序列c1a中的某一位的编码值为“1”时,将编码序列c1b中的对应的位的编码值设为“0”,在编码序列c1a中的某一位的编码值为“0”时,将编码序列c1b中的对应的位的编码值设为“1”。
因而,在图7的开关元件S1~S4、S11~S14中的被输入编码序列c1a中的某一位的编码值的开关元件被接通时,被输入编码序列c1b中的对应的位的编码值的开关元件被断开。另外,在被输入编码序列c1a中的某一位的编码值的开关元件被断开时,被输入编码序列c1b中的对应的位的编码值的开关元件被接通。
在图7的编码调制电路23中,在开关元件S1、S4被接通时,开关元件S2、S3被断开,在开关元件S1、S4被断开时,开关元件S2、S3被接通。由此,在开关元件S1、S4被接通且开关元件S2、S3被断开时,在传输线路3中向正的方向即实线箭头的方向流过调制电流I2。另一方面,在开关元件S1、S4被断开且开关元件S2、S3被接通时,在传输线路3中向负的方向即虚线箭头的方向流过调制电流I2。由此,如图4所示,在向编码调制器2输入了直流的发电电流I1时,能够向传输线路3传输被调制成交流的调制电流I2。
在图7的编码解调电路33中,开关元件S11~S14与编码调制电路23同步地、响应于解调编码d1、d2地被接通或断开。在此,根据与调制编码m1相同的解调编码d1来将开关元件S12、S13接通或断开,根据与调制编码m2相同的解调编码d2来将开关元件S11、S14接通或断开。由此,在调制编码m1的编码值是“1”且调制编码m2的编码值是“0”时、即在传输线路3中流过正的方向的调制电流I2时,解调编码d1的编码值为“1”,且解调编码d1的编码值为“0”。因而,开关元件S13、S12被接通且开关元件S11、S14被断开,由此在编码解调电路33的输出端子T13、T14处向正的方向即实线箭头的方向流过解调电流I3。另外,当调制编码m1的编码值是“0”且调制编码m2的编码值是“1”时、即在传输线路3中流过负的方向的调制电流I2时,解调编码d1的编码值为“0”,且解调编码d1的编码值为“1”。因而,开关元件S11、S14被接通且开关元件S12、S13被断开,由此,在该情况下也是在编码解调电路33的输出端子T13、T14处向正的方向即实线箭头的方向流过解调电流I3。
如以上所说明的那样,通过使用图8A的调制编码m1、m2和解调编码d1、d2,等效为编码调制器2按照式(1)的调制编码m0来进行动作,编码解调器4按照式(2)的解调编码d0来进行动作。
如以上所说明的那样,根据图7和图8A,当向编码调制器2输入了直流的发电电流I1时,能够从编码解调器4引出与被输入到编码调制器2的发电电流I1相同的直流的解调电流I3。因而,根据本实施方式1,能够在将直流的发电电流I1编码调制成交流的调制电流I2之后,经由传输线路3传输调制电流I2,并将调制电流I2解调成直流的解调电流I3。
图8B是示出在图1的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例2所涉及的编码调制器2的调制编码以及编码解调器4的解调编码的一例的图。关于编码序列c1a和c1b,在具有编码值“1”的位的个数与具有编码值“0”的位的个数相同的情况下,流向传输线路3的进行编码调制得到的调制电流I2在平均上不存在直流分量而仅为交流分量。然而,根据编码序列不同,还有时具有编码值“1”的位的个数与具有编码值“0”的位的个数互不相同而产生直流分量。在使用这样的编码序列的情况下,通过将该编码序列与使该编码序列中的各个位的编码值反转所得到的编码序列连结,能够生成具有编码值“1”的位的个数与具有编码值“0”的位的个数相同的调制编码和解调编码。在图8B的例子中,将调制编码m1和解调编码d1设为将编码序列c1a与编码序列c1b连结所得到的编码序列“c1a c1b”,将调制编码m2和解调编码d2设为将编码序列c1b与编码序列c1a连结所得到的编码序列“c1b c1a”。由此,流向传输线路3的进行编码调制得到的调制电流I2的平均值为0,调制电流I2仅包含交流分量。
此外,发电机1或负载5也可以是电池、电容器等蓄电装置。通过在本实施方式的电力传输系统中组装蓄电装置,能够高效地灵活利用在电力消耗少或无电力消耗的时间段发电产生的电力,能够提高整体的电力效率。
实施方式2.
在实施方式1中,说明了用于将直流的发电电流进行编码调制后进行传输的电力传输系统。另一方面,在实施方式2中,说明用于将交流的发电电流进行编码调制后进行传输的电力传输系统。
实施方式2所涉及的电力传输系统具备参照图10和图11来在后面记述的编码调制器2A和编码解调器4A,来代替图1的编码调制器2和编码解调器4。关于其它部分,实施方式2所涉及的电力传输系统与实施方式1所涉及的电力传输系统同样地构成。
图9的(a)~图9的(c)是示出实施方式2所涉及的电力传输系统中的例示性的信号波形的波形图,图9的(a)示出发电电流I1的信号波形,图9的(b)示出调制电流I2的信号波形,图9的(c)示出解调电流I3的信号波形。即,图9是利用编码调制器2A对交流(单相交流)的发电电流I1进行编码调制后,经由传输线路3传输调制电流I2,并利用编码解调器4A对调制电流I2进行编码解调时的信号波形例。
发电机1生成交流的发电电流I1。在此,作为一例,交流的发电电流I1具有以200微秒在正与负之间周期性地重复的频率为5kHz的矩形波形。此时也与对图4所示的直流的发电电流I1进行编码调制时同样地,编码调制器2A通过对发电电流I1乘以调制编码m0来生成交流的调制电流I2。编码解调器4A对调制电流I2乘以与调制编码m0相同的解调编码d0,由此,能够将由发电机1发电产生的交流电力恢复后供给到负载5。
调制编码m0的频率和解调编码d0的频率被设定得高于发电电流I1的频率及解调电流I3的频率。在图9的信号波形例中,对交流的发电电流I1(图9的(a))乘以具有频率35kHz的调制编码m0,来生成编码调制波的调制电流I2(图9的(b))。在该情况下,调制编码m0中的各个位的时间长度为1/(35kHz)/2=14.2微秒。
调制编码m0及解调编码d0中的各个位具有编码值“1”或“-1”。在传输交流的发电电流I1的情况下,在发电电流I1为正的期间(图9的(a)的0μ秒~100μ秒的期间)编码值“1”或“-1”具有的意义与在发电电流I1为负的期间(图9的(a)的100μ秒~200μ秒的期间)编码值“1”或“-1”具有的意义不同。在发电电流I1为正的期间,关于调制编码m0,编码值“1”表示编码调制器2A输出与被输入的电流的方向相同的方向的电流,编码值“-1”表示编码调制器2A输出与被输入的电流的方向相反的方向的电流。同样地,在发电电流I1为正的期间,关于解调编码d0,编码值“1”表示编码解调器4A输出与被输入的电流的方向相同的方向的电流,编码值“-1”表示编码解调器4A输出与被输入的电流的方向相反的方向的电流。在发电电流I1为负的期间,关于调制编码m0,编码值“1”表示编码调制器2A输出与被输入的电流的方向相反的方向的电流,编码值“-1”表示编码调制器2A输出与被输入的电流的方向相同的方向的电流。同样地,在发电电流I1为负的期间,关于解调编码d0,编码值“1”表示编码解调器4A输出与被输入的电流的方向相反的方向的电流,编码值“-1”表示编码解调器4A输出与被输入的电流的方向相同的方向的电流。
作为一例,调制编码m0和解调编码d0分别用下面的式子表示。
mO=[1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1] (6)
dO=mO=[1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1] (7)
与实施方式1所涉及的编码解调同样地,对根据调制编码m0生成的编码调制波的调制电流I2乘以解调编码d0。用下面的式子表示上述的乘法运算。
mO×dO=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1] (8)
如根据式(8)显而易见的那样,可知能够获得与原始的发电电流I1相同的交流的解调电流I3(图8的(c))。
如以上所说明的那样,通过使用本实施方式所涉及的编码调制和编码解调的方法,能够实现准确地同步且无电力损失的电力传输。另外,通过重复使用上述的调制编码m0和解调编码d0,能够高效地进行更长时间的电力传输。
图10是示出实施方式2所涉及的电力传输系统的编码调制器2A的一部分结构的框图。图10的编码调制器2A具备编码生成电路22A和编码调制电路23A,来代替图5的编码生成电路22和编码调制电路23。图10的编码调制器2A与图5的编码调制器2同样地,还具备控制电路20和通信电路21,但在图10中为了使图示简单化而省略这些电路。
图10的编码生成电路22A和编码调制电路23A相比于图7的编码生成电路22和编码调制电路23而言,以下方面不同。
(1)编码生成电路22A生成四个调制编码m1~m4来代替两个调制编码m1、m2,并将这四个调制编码m1~m4输出到编码调制电路23A。
(2)编码调制电路23A具备以桥形式连接的第一双向开关电路~第四双向开关电路SS21~SS24,来分别代替单向开关电路SS1~SS4。
为了如上述那样使编码调制器2A按照调制编码m0进行动作,编码生成电路22A在控制电路20的控制下生成规定的调制编码m1~m4,并将调制编码m1~m4输出到编码调制电路23A。各调制编码m1~m4具有编码值“1”和“0”。
在编码调制电路23A中,开关电路SS21除了具备响应于调制编码m1而被接通断开的图7的开关元件S1以外,还具备开关元件S21,该开关元件S21具有与开关元件S1相反的方向性且与开关元件S1并联连接,响应于调制编码m3而被接通断开。开关电路SS22除了具备响应于调制编码m2而被接通断开的图7的开关元件S2以外,还具备开关元件S22,该开关元件S22具有与开关元件S2相反的方向性且与开关元件S2并联连接,响应于调制编码m4而被接通断开。开关电路SS23除了具备响应于调制编码m2而被接通断开的图7的开关元件S3以外,还具备开关元件S23,该开关元件S23具有与开关元件S3相反的方向性且与开关元件S3并联连接,响应于调制编码m4而被接通断开。开关电路SS24除了具备响应于调制编码m1而被接通断开的图7的开关元件S4以外,还具备开关元件S24,该开关元件S24具有与开关元件S4相反的方向性且与开关元件S4并联连接,响应于调制编码m3而被接通断开。此外,开关元件S21~S24各自由例如MOS晶体管构成。编码调制电路23A具有连接于发电机1的端子T1、T2(第一端子和第二端子)以及连接于传输线路3的端子T3、T4(第三端子和第四端子)。向编码调制电路23A输入来自发电机1的交流电力,编码调制电路23A在对交流电力进行编码调制之后,向传输线路3输出进行编码调制所得到的调制波。
图11是示出实施方式2所涉及的电力传输系统的编码解调器4A的一部分结构的框图。图11的编码解调器4A具备编码生成电路32A和编码解调电路33A,来代替图6的编码生成电路32和编码解调电路33。图11的编码解调器4A与图5的编码解调器4同样地,还具备控制电路30和通信电路31,但在图11中为了使图示简单化而省略这些电路。
图11的编码生成电路32A和编码解调电路33A相比于图7的编码生成电路32和编码解调电路33而言,以下方面不同。
(1)编码生成电路32A生成四个解调编码d1~d4来代替两个解调编码d1、d2,并将这四个解调编码d1~d4输出到编码解调电路33A。
(2)编码解调电路33A具备以桥形式连接的第五双向开关电路~第八双向开关电路SS31~SS34,来分别代替单向开关电路SS11~SS14。
为了如上述那样使编码解调器4A按照解调编码d0进行动作,编码生成电路32A在控制电路30的控制下生成规定的解调编码d1~d4,并将解调编码d1~d4输出到编码解调电路33A。各解调编码d1~d4具有编码值“1”和“0”。
在编码解调电路33A中,开关电路SS31除了具备响应于解调编码d2而被接通断开的图7的开关元件S11以外,还具备开关元件S31,该开关元件S31具有与开关元件S11相反的方向性且与开关元件S11并联连接,响应于解调编码d4而被接通断开。开关电路SS32除了具备响应于解调编码d1而被接通断开的图7的开关元件S12以外,还具备开关元件S32,该开关元件S32具有与开关元件S12相反的方向性且与开关元件S12并联连接,响应于解调编码d3而被接通断开。开关电路SS33除了具备响应于解调编码d1而被接通断开的图7的开关元件S13以外,还具备开关元件S33,该开关元件S33具有与开关元件S13相反的方向性且与开关元件S13并联连接,响应于解调编码d3而被接通断开。开关电路SS34除了具备响应于解调编码d2而被接通断开的图7的开关元件S14以外,还具备开关元件S34,该开关元件S34具有与开关元件S14相反的方向性且与开关元件S14并联连接,响应于解调编码d4而被接通断开。此外,开关元件S31~S34各自由例如MOS晶体管构成。编码解调电路33A具有连接于传输线路3的端子T11、T12(第五端子和第六端子)以及连接于负载5的端子T13、T14(第七端子和第八端子)。向编码解调电路33A输入来自传输线路3的交流的编码调制波,编码解调电路33A在将编码调制波编码解调成交流的解调电力之后输出到负载5。
图12A是示出在实施方式2所涉及的电力传输系统中发送交流电力并接收交流电力的实施例3所涉及的编码调制器2A的调制编码以及编码解调器4A的解调编码的一例的图。即,图12A示出向编码调制电路23A的双向开关电路SS21~SS24输入的调制编码m1~m4、以及向编码解调电路33A的双向开关电路SS31~SS34输入的解调编码d1~d4的一例。
如图12A所示,调制编码m1与解调编码d1彼此相同,调制编码m2与解调编码d2彼此相同。同样地,调制编码m3与解调编码d3彼此相同,调制编码m4与解调编码d4彼此相同。另外,与传输直流电力时同样地,以如下方式设定编码序列c1a和c1b:在编码序列c1a中的某一位的编码值为“1”时,将编码序列c1b中的对应的位的编码值设为“0”,在编码序列c1a中的某一位的编码值为“0”时,将编码序列c1b中的对应的位的编码值设为“1”。
在图12A中示出使编码序列c1a的时间长度及编码序列c1b的时间长度与交流的发电电流I1的半个周期一致的情况。在交流的发电电流I1为正的期间(在图12A的例子中为各周期的前半段期间),调制编码m1、m2分别由编码序列c1a、c1b构成,另一方面,调制编码m3、m4的编码值始终为“0”。在交流的发电电流I1为负的期间(在图12A的例子中为各周期的后半段期间),调制编码m1、m2的编码值始终为“0”,另一方面,调制编码m3、m4分别由编码序列c1a、c1b构成。通过将各周期的前半段期间的位与各周期的后半段期间的位连结,来分别生成一个周期的调制编码m1~m4。由此,在各周期的前半段期间,开关元件S1~S4按照调制编码m1、m2被接通断开,另一方面,开关元件S21~S24被切断,从而不流通电流。另外,在各周期的后半段期间,开关元件S1~S4被切断,从而不流通电流,另一方面,开关元件S21~S24按照调制编码m3、m4被接通断开。与调制编码m1~m4同样地,一个周期的解调编码d1~d4也通过将各周期的前半段期间的位与各周期的后半段期间的位连结而生成。
在此,下面说明编码调制电路23A的动作。
首先,说明在输入端子T1、T2处向正的方向即实线箭头A1的方向流过发电电流I1的情况下的动作。在该情况下,在被输入调制编码m1的编码值“1”的开关元件S1、S4被接通时,被输入调制编码m2的编码值“0”的开关元件S2、S3被断开。另外,在被输入调制编码m1的编码值“0”的开关元件S1、S4被断开时,被输入调制编码m2的编码值“1”的开关元件S2、S3被接通。由此,在开关元件S1、S4接通且开关元件S2、S3断开时,在传输线路3中向正的方向即实线箭头A1的方向流过调制电流I2。另一方面,在开关元件S1、S4断开且开关元件S2、S3接通时,在传输线路3中向负的方向即虚线箭头A2的方向流过调制电流I2。由此,在交流的发电电流I1中的正的期间的电流被输入到编码调制电路23A时,能够如图9的(b)所示那样向传输线路3传输交流的调制电流I2。
接着,下面,说明在输入端子T1、T2处向负的方向即单点划线箭头B1的方向流过发电电流I1的情况下的动作。在该情况下,在被输入调制编码m3的编码值“1”的开关元件S21、S24被接通时,被输入调制编码m4的编码值“0”的开关元件S22、S23被断开。另外,在被输入调制编码m3的编码值“0”的开关元件S21、S24被断开时,被输入调制编码m4的编码值“1”的开关元件S22、S23被接通。由此,在开关元件S21、S24接通且开关元件S22、S23断开时,在传输线路3中向负的方向即单点划线箭头B1的方向流过调制电流I2。另一方面,在开关元件S21、S24断开且开关元件S22、S23接通时,在传输线路3中向正的方向即双点划线箭头B2的方向流过调制电流I2。由此,在交流的发电电流I1中的负的期间的电流被输入到编码调制电路23A时,能够如图9的(b)所示那样向传输线路3传输交流的调制电流I2。
如参照图10所说明的那样,编码调制电路23A能够在交流的发电电流I1中的正的期间和负的期间分别如图9的(b)所示的那样生成交流的调制电流I2。
接着,下面说明图11的编码解调电路33A的动作。
首先,考虑在编码调制电路23A的输入端子T1、T2处向正的方向即实线箭头A1的方向流过发电电流I1的情况。此时,经由传输线路3向编码解调电路33A的输入端子T11、T12输入向正的方向和负的方向流动的交流的调制电流I2。在编码解调电路33A正确地进行了解调动作的情况下,在编码解调电路33A的输出端子T13、T14处向正的方向即实线箭头C1的方向流过解调电流I3。下面,对这些动作进行说明。在该情况下,解调编码d3的编码值和解调编码d4的编码值全部为“0”,从而开关元件S31~S34全部被断开。
首先,说明在编码调制电路23A的输入端子T1、T2处向正的方向流过发电电流I1且在编码解调电路33A的输入端子T11、T12处被输入了向正的方向即实线箭头C1的方向流动的调制电流I2的情况下的编码解调电路33A的动作。在该情况下,编码序列c1a的编码值是“1”,编码序列c1b的编码值是“0”。因而,被输入解调编码d1的编码值“1”的开关元件S12、S13被接通,被输入解调编码d2的编码值“0”的开关元件S11、S14被断开。因而,在输出端子T13、T14处向正的方向即实线箭头C1的方向流过解调电流I3。
接着,说明在编码调制电路23A的输入端子T1、T2处向正的方向流过发电电流I1且在编码解调电路33A的输入端子T11、T12处被输入了向负的方向即虚线箭头C2的方向流动的调制电流I2的情况下的编码解调电路33A的动作。在该情况下,编码序列c1a的编码值是“0”,编码序列c1b的编码值是“1”。因而,被输入解调编码d1的编码值“0”的开关元件S12、S13被断开,被输入解调编码d2的编码值“1”的开关元件S11、S14被接通。因而,在输出端子T13、T14处向正的方向即实线箭头C1的方向流过解调电流I3。由此,在交流的发电电流I1中的正的期间的电流被输入到编码调制电路23A时,能够将被编码解调电路33A如图9的(c)所示那样正确地解调成具有正的极性的解调电流I3输出到负载5。
接着,考虑在编码调制电路23A的输入端子T1、T2处向负的方向即单点划线箭头B1的方向流过发电电流I1的情况。在该情况下,也是经由传输线路3向编码解调电路33A的输入端子T11、T12输入向正的方向和负的方向流动的交流的调制电流I2。在编码解调电路33A正确地进行了解调动作的情况下,在编码解调电路33A的输出端子T13、T14处向负的方向即虚线箭头C2的方向流过解调电流I3。下面,对这些动作进行说明。在该情况下,解调编码d1的编码值和解调编码d2的编码值全部为“0”,从而开关元件S11~S14全部被断开。
首先,说明在编码调制电路23A的输入端子T1、T2处向负的方向流过发电电流I1且在编码解调电路33A的输入端子T11、T12处被输入了向负的方向即虚线箭头C2的方向流动的调制电流I2的情况下的编码解调电路33A的动作。在该情况下,编码序列c1a的编码值是“1”,编码序列c1b的编码值是“0”。因而,被输入解调编码d3的编码值“1”的开关元件S32、S33被接通,被输入解调编码d4的编码值“0”的开关元件S31、S34被断开。因而,在输出端子T13、T14处向负的方向即虚线箭头C2的方向流过解调电流I3。
接着,说明在编码调制电路23A的输入端子T1、T2处向负的方向流过发电电流I1且在编码解调电路33A的输入端子T11、T12处被输入了向正的方向即实线箭头C1的方向流动的调制电流I2的情况下的编码解调电路33A的动作。在该情况下,编码序列c1a的编码值是“0”,编码序列c1b的编码值是“1”。因而,被输入解调编码d3的编码值“0”的开关元件S32、S33被断开,被输入解调编码d4的编码值“1”的开关元件S31、S34被接通。因而,在输出端子T13、T14处向负的方向即虚线箭头C2的方向流过解调电流I3。由此,在交流的发电电流I1中的负的期间的电流被输入到编码调制电路23A时,能够将被编码解调电路33A如图9的(c)所示那样正确地解调为具有负的极性的解调电流I3输出到负载5。
如以上所说明过那样,通过使用图12A的调制编码m1~m4和解调编码d1~d4,等效为编码调制器2A按照式(6)的调制编码m0来进行动作,编码解调器4A按照式(7)的解调编码d0来进行动作。
如以上所说明的那样,根据图10、图11以及图12A,在向编码调制器2A输入了交流的发电电流I1时,能够从编码解调器4A引出与被输入到编码调制器2A的发电电流I1相同的交流的解调电流I3。因而,根据本实施方式2,能够在将交流的发电电流I1编码调制成交流的调制电流I2之后,经由传输线路3传输调制电流I2,并将调制电流I2解调成交流的解调电流I3。
图12B是示出在实施方式2所涉及的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施例4所涉及的编码调制器2A的调制编码以及编码解调器4A的解调编码的一例的图。在此,在图10的编码调制电路23A和图11的编码解调电路33A中,通过如图12B所示那样将调制编码m3、m4的编码值和解调编码d3、d4的编码值始终设定为“0”,来将开关元件S21~S24、S31~S34断开。由此,能够使图10的编码调制电路23A和图11的编码解调电路33A分别作为图7的编码调制电路23和编码解调电路33进行动作。因而,通过如图12B所示那样基于编码序列c1a、c1b来生成调制编码m1、m2和解调编码d1、d2,能够实现图4所示的直流电力传输。像这样,通过变更调制编码m1~m4和解调编码d1~d4,能够实现一种能够使用图10的编码调制电路23A和图11的编码解调电路33A来支持直流的电力传输和交流的电力传输这两者的优异的电力传输系统。
直流的发电机1例如包括太阳能发电装置。交流的发电机1例如包括火力、水力、风力、原子力、潮力等利用涡轮等的旋转的发电机。
如上所述,实施方式2所涉及的电力传输系统通过使用彼此相同的调制编码和解调编码,能够将直流的发电电流I1进行调制后进行传输,并解调成直流的解调电流I3,并且能够将交流的发电电流I1进行调制后进行传输,并解调成交流的解调电流I3。另外,实施方式2所涉及的电力传输系统通过使用与调制编码不同的解调编码,能够将直流的发电电流I1进行调制后进行传输,并解调成交流的解调电流I3,并且能够将交流的发电电流I1进行调制后进行传输,并解调成直流的解调电流I3。
图10的编码调制电路23A和图11的编码解调电路33A具备双向开关电路SS21~SS24、SS31~SS34,因此是可逆的。即,编码调制电路23A还能够作为编码解调电路进行动作,将从端子T3、T4输入的调制电流进行解调后从端子T1、T2输出。编码解调电路33A还能够作为编码调制电路进行动作,将从端子T13、T14输入的发电电流进行调制后从端子T11、T12输出。由此,能够从具备编码解调电路33A的编码解调器4A向具备编码调制电路23A的编码调制器2A传输电力。
在图10~图11中示出了各个双向开关电路SS21~SS34由以流过彼此相反的方向的电流的方式并联连接的各一对开关元件(S1、S21;S2、S22;S3、S23;S4、S24;S11、S31;S12、S32;S13、S33;S14、S34)构成的例子。作为代替,双向开关电路SS21~SS34还能够由如下面的图13A~图14D所示的那样串联连接的各一对开关元件(S41、S51;S42、S52;S43、S53;S44、S54)构成。在图13A~图14D中,在各图中将自上而下的方向称为“正方向”,将自下而上的方向称为“负方向”。
图13A是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS21A的结构的电路图。在图13A中,开关电路SS21A与图10的开关电路SS21对应,构成为开关元件S41与开关元件S51串联连接,其中,
(1)该开关元件S41与使电流向负方向流动的二极管D1并联连接,该开关元件S41基于调制编码m1而被接通断开,
(2)该开关元件S51与使电流向正方向流动的二极管D11并联连接,该开关元件S51基于调制编码m3而被接通断开。
图13B是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS22A的结构的电路图。在图13B中,开关电路SS22A与图10的开关电路SS22对应,构成为开关元件S42与开关元件S52串联连接,其中,
(1)该开关元件S42与使电流向负方向流动的二极管D2并联连接,该开关元件S42基于调制编码m2而被接通断开,
(2)该开关元件S52与使电流向正方向流动的二极管D12并联连接,该开关元件S52基于调制编码m4而被接通断开。
图13C是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS23A的结构的电路图。在图13C中,开关电路SS23A与图10的开关电路SS23对应,构成为开关元件S43与开关元件S53串联连接,其中,
(1)该开关元件S43与使电流向负方向流动的二极管D3并联连接,该开关元件S43基于调制编码m2而被接通断开,
(2)该开关元件S53与使电流向正方向流动的二极管D13并联连接,该开关元件S53基于调制编码m4而被接通断开。
图13D是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码调制电路23A所需的双向开关电路SS24A的结构的电路图。在图13D中,开关电路SS24A与图10的开关电路SS24对应,构成为开关元件S44与开关元件S54串联连接,其中,
(1)该开关元件S44与使电流向负方向流动的二极管D4并联连接,该开关元件S44基于调制编码m1而被接通断开,
(2)该开关元件S54与使电流向正方向流动的二极管D14并联连接,该开关元件S54基于调制编码m3而被接通断开。
图14A是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS31A的结构的电路图。在图14A中,开关电路SS31A与图11的开关电路SS31对应,构成为开关元件S61与开关元件S71串联连接,其中,
(1)该开关元件S61与使电流向正方向流动的二极管D31并联连接,该开关元件S61基于解调编码d2而被接通断开,
(2)该开关元件S71与使电流向负方向流动的二极管D21并联连接,该开关元件S71基于解调编码d4而被接通断开。
图14B是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS32A的结构的电路图。在图14B中,开关电路SS32A与图11的开关电路SS32对应,构成为开关元件S62与开关元件S72串联连接,其中,
(1)该开关元件S62与使电流向正方向流动的D32并联连接,该开关元件S62基于解调编码d1而被接通断开,
(2)该开关元件S72与使电流向负方向流动的二极管D22并联连接,该开关元件S72基于解调编码d3而被接通断开。
图14C是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS33A的结构的电路图。在图14C中,开关电路SS33A与图11的开关电路SS33对应,构成为开关元件S63与开关元件S73串联连接,其中,
(1)该开关元件S63与使电流向正方向流动的二极管D33并联连接,该开关元件S63基于解调编码d1而被接通断开,
(2)该开关元件S73与使电流向负方向流动的二极管D23并联连接,该开关元件S73基于解调编码d3而被接通断开。
图14D是示出在实施方式2的变形例所涉及的电力传输系统中使用的编码解调电路33A所需的双向开关电路SS34A的结构的电路图。在图14D中,开关电路SS34A与图11的开关电路SS34对应,构成为开关元件S64与开关元件S74串联连接,其中,
(1)该开关元件S64与使电流向正方向流动的二极管D34并联连接,该开关元件S64基于解调编码d2而被接通断开,
(2)该开关元件S74与使电流向负方向流动的二极管D24并联连接,该开关元件S74基于解调编码d4而被接通断开。
在图13A~图14D中,开关元件S41~S74还能够由例如MOS晶体管构成,并且各自并联的二极管能够使用MOS晶体管的寄生(主体)二极管D1~D34。例如,当利用MOS晶体管的开关元件和一个二极管来实现图13A~图14D的各开关电路SS21A~SS34A时,在一个双向开关电路SS21A~SS34A中需要两个MOS晶体管和两个二极管。另一方面,正在普及一种在MOS晶体管中内置有特性良好的反向特性二极管的封装体,如果使用该封装体,则能够由两个开关元件构成一个双向开关电路SS21A~SS34A,从而能够实现小型化。
实施方式3.
在实施方式1和实施方式2中,说明了从一个发电机1向一个负载5传输电力的电力传输系统。另一方面,在实施方式3中,说明从多个发电机向多个负载传输电力的电力传输系统。
图15是示出实施方式3所涉及的电力传输系统的结构的框图。在图15中,实施方式3所涉及的电力传输系统具备多个发电机1-1、1-2、多个编码调制器2A-1、2A-2、传输线路3、多个编码解调器4A-1、4A-2、多个负载5-1、5-2以及控制器10A。
控制器10A具备控制电路11和通信电路12A。控制电路11经由通信电路12A来与编码调制器2A-1、2A-2及编码解调器4A-1、4A-2进行通信,从而控制它们的动作。
在图15的电力传输系统中,编码调制器2A-1、2A-2作为电力发送装置分别进行动作,编码解调器4A-1、4A-2作为电力接收装置分别进行动作。编码调制器2A-1、2A-2中的每一个编码调制器使用基于规定的编码序列的调制编码对第一电力进行编码调制来生成编码调制波,并将编码调制波经由传输线路3发送到编码解调器4A-1、4A-2中的一个编码解调器。编码解调器4A-1、4A-2中的每一个编码解调器从编码调制器2A-1、2A-2中的一个编码调制器经由传输线路3接收编码调制波,并使用基于与在进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对接收到的编码调制波进行编码解调,来生成第二电力。第一电力例如是由发电机1-1、1-2发电产生的电力,在图15中表示为发电电流I11、I12。编码调制波是进行编码调制所得到的交流电力,在图15中表示为调制电流I2。第二电力例如是向负载5-1、5-2供给的电力,在图1中表示为解调电流I31、I32。
在此,图15的编码调制器2A-1、2A-2及编码解调器4A-1、4A-2与实施方式2所涉及的编码调制器2A及编码解调器4A同样地构成,并同样地进行动作。
图15的电力传输系统还具备电力测定器1m-1、1m-2、5m-1、5m-2。电力测定器1m-1、1m-2是测定第一电力的电力量的第一电力测定单元。即,电力测定器1m-1、1m-2对发电机1-1、1-2的发电量、即从发电机1-1、1-2向编码调制器2A-1、2A-2发送的电力的电力量进行测定。电力测定器5m-1、5m-2是测定第二电力的电力量的第二电力测定单元。即,电力测定器5m-1、5m-2对负载5-1、5-2中的电力使用量、即从编码解调器4A-1、4A-2向负载5-1、5-2发送的电力的电力量进行测定。由电力测定器1m-1、1m-2、5m-1、5m-2测定出的电力量被发送到控制器10A。
控制器10A基于从电力测定器1m-1、1m-2、5m-1、5m-2接收到的各电力量,来控制编码调制器2A-1、2A-2及编码解调器4A-1、4A-2的动作。例如,控制器10A向编码调制器2A-1、2A-2和编码解调器4A-1、4A-2发送包含用于使编码调制器2A-1、2A-2与编码解调器4A-1、4A-2彼此同步的同步信号的控制信号,由此,实现准确地同步的电力的编码调制和编码解调。
控制器10A向编码调制器2A-1、2A-2中的应发送电力的编码调制器发送调制编码的编码序列或其指定信息,另一方面,向编码解调器4A-1、4A-2中的应接收电力的编码解调器发送解调编码的编码序列或其指定信息。例如,在从编码调制器2A-1向编码解调器4A-1传输电力的情况下,控制器10A基于一个编码序列,来对编码调制器2A-1设定调制编码,并对编码解调器4A-1设定解调编码。与此同时,在从编码调制器2A-2向编码解调器4A-2传输电力的情况下,控制器10A基于不同的另一个编码序列,来对编码调制器2A-2设定调制编码,并对编码解调器4A-2设定解调编码。在从多个编码调制器2A-1、2A-2向多个编码解调器4A-1、4A-2同时传输电力的情况下,也可以使用彼此低相关(例如,彼此正交)的多个编码序列。
由此,能够从多个发电机1-1、1-2向多个负载5-1、5-2传输电力。
下面,说明用于将由发电机1-1、1-2发电产生的电力向负载5-1、5-2进行传输的编码调制器2A-1、2A-2及编码解调器4A-1、4A-2的例示性的动作。
在实施方式3中示出以下情况:发电机1-1及1-2的输出电力为直流,向负载5-1输入的输入电力为直流,向负载5-2输入的输入电力为交流。即,从发电机1-2向负载5-2的电力传输为从直流变换为交流的变换动作。
图16A是示出在图15的电力传输系统中发送直流电力并接收直流电力的实施方式3所涉及的编码调制器2A-1的调制编码以及编码解调器4A-1的解调编码的一例的图。另外,图16B是示出在图15的电力传输系统中发送直流电力并接收交流电力的实施方式3所涉及的编码调制器2A-2的调制编码以及编码解调器4A-2的解调编码的一例的图。
图16A示出向编码调制器2A-1及编码解调器4A-1的开关元件S1~S44输入的调制编码和解调编码。在此,调制编码m1a~m4a分别对应于图10中示出的编码调制电路23A的调制编码m1~m4,解调编码d1a~d4a分别对应于图11中示出的编码解调电路33A的解调编码d1~d4。在该情况下,如使用图12B说明的那样,通过将调制编码m3a、m4a的编码值和解调编码d3a、d4a的编码值始终设定为“0”,来使开关元件S21~S24、S31~S34断开。另外,如使用图12B说明的那样,基于编码序列c1a和编码序列c1b来生成调制编码m1a、m2a及解调编码d1a、d2a。
并且,在图16B中示出向编码调制器2A-2及编码解调器4A-2的开关元件S1~S44输入的调制编码和解调编码。在此,调制编码m1b~m4b分别对应于图10中示出的编码调制电路23A的调制编码m1~m4,解调编码d1b~d4b分别对应于图11中示出的编码解调电路33A的解调编码d1~d4。在该情况下,通过将调制编码m3b、m4b的编码值始终设定为“0”,来使开关元件S21~S24断开。另外,基于编码序列c2a和编码序列c2b来生成调制编码m1b、m2b及解调编码d1b~d4b。电流的编码调制及编码解调的原理与实施方式1~2相同,因此在此省略说明。
下面,参照图17来说明从多个发电机1-1、1-2向多个负载5-1、5-2传输电力的动作。
图17的(a)~图17的(e)是示出实施方式3所涉及的电力传输系统中的例示性的信号波形的波形图。图17的(a)示出发电电流I11的信号波形,图17的(b)示出发电电流I12的信号波形,图17的(c)示出调制电流I2的信号波形,图17的(d)示出解调电流I31的信号波形,图17的(e)示出解调电流I32的信号波形。
直流的发电电流I11被编码调制器2A-1进行编码调制而成为交流的编码调制波。同样地,直流的发电电流I12被编码调制器2A-2进行编码调制而成为交流的编码调制波。如图17的(c)所示,由编码调制器2A-1生成的编码调制波和由编码调制器2A-2生成的编码调制波作为被彼此合成得到的调制电流I2经由传输线路3进行传输。
如上所述,编码调制器2A-1和2A-2具有彼此相同的结构,分别与图10的编码调制器2A同样地构成。另外,编码解调器4A-1和4A-2也具有彼此相同的结构,分别与图11的编码解调器4A同样地构成。编码调制器2A-1与2A-2之间的不同点以及编码解调器4A-1与4A-2之间的不同点在于,使用了互不相同的编码序列c1a、c1b和编码序列c2a、c2b。编码调制器2A-1和编码解调器4A-1使用编码序列c1a、c1b,编码调制器2A-2和编码解调器4A-2使用编码序列c2a、c2b。在此,编码序列c1a与c2a彼此正交,因而,编码序列c1b与c2b也彼此正交。在此,使用7级的Gold序列,将互不相同的Gold序列设定为编码序列c1a、c2a。
编码解调器4A-1、4A-2能够通过使用彼此正交的编码序列c1a、c2a,来将由对应的编码调制器2A-1、2A-2生成的电力分别进行解调后从调制电流I2取出。由此,如图17的(d)和图17的(e)所示的那样,被输入到编码调制器2A-1、2A-2的发电电流I11、I12在被作为编码调制波传输之后,在对应的编码解调器4A-1、4A-2中被准确地解调成解调电流I31、I32来进行输出。由此,具有期望的波形(直流或交流)和期望的大小的解调电流I31、I32被分别供给到负载5-1和5-2。
如以上所说明的那样,根据本实施方式,通过使用编码调制器2A-1、2A-2和编码解调器4A-1、4A-2,能够在一个传输线路3中将被多重化后的两种电力传输同时进行,然后使被传输的电力分离。因而,能够实现能够从两个发电机1-1、1-2向两个负载5-1、5-2同时传输期望的大小的电流的优异的电力传输系统。
此外,在编码调制器2A-1和2A-2、或者编码解调器4A-1和4A-2中测定瞬时电力,并将瞬时电力与编码序列进行对照,由此能够掌握从哪个发电机1-1、1-2向哪个负载传输了多少电力。由此,能够实现在连接有具有不同的发电成本的多个不同的发电机1-1、1-2的情况下收取与作为送电源的发电机1-1、1-2相应的电费那样的电力业务的运营。或者,在根据从哪个发电机1-1、1-2向哪个负载5-1、5-2发送电力来改变送电效率那样的系统中,能够通过管理并分析电力传输的信息来实现最佳的电力供给。
如以上所说明的那样,根据本实施方式,能够提供如下一种电力传输系统:通过使用编码调制器2A-1、2A-2和编码解调器4A-1、4A-2,能够从一个以上的发电机1-1、1-2向一个以上的负载5-1、5-2高效地供给电力。
在以上的实施方式中,列举具备两个发电机1-1、1-2和两个负载5-1、5-2的电力传输系统为例来进行了说明,但本公开不限于此。还能够是具备一个发电机1-1和两个以上的负载5-1、5-2的结构,还能够构成由两个以上的发电机1-1、1-2和两个以上的负载5-1、5-2构成的电力传输系统。在该情况下,能够在一个传输线路3中集中地进行多种电力传输,具有减少传输线路3的铺设成本、通过传输线路3的根数削减实现的成本减少等效果。
在上述的实施方式的说明中,作为一例,示出了图15中的编码调制器2A-1、2A-2由图10所示的编码调制电路23A构成的情况,但不限于此。例如,在发电机1-1、1-2的输出电力是直流的情况下,编码调制器2A-1、2A-2也可以使用图7所示的编码调制电路23构成。另外,在向负载5-1、5-2输入的输入电力是直流的情况下,编码解调器4A-1、4A-2也可以使用图7所示的编码解调电路33构成。在这些情况下,能够使编码调制器2A-1、2A-2及编码解调器4A-1、4A-2的电路结构简化,因此具有能够削减部件个数来实现成本的削减和装置的小型化这一效果。
此外,在实施方式3中,作为一例,说明了从具有直流的输出电力的两个发电机向具有直流的输入电力的一个负载和具有交流的输入电力的一个负载传输电力的电力传输系统,但不限于此。电力传输系统也可以从具有直流的输出电力的任意个数的发电机和具有交流的输出电力的任意个数的发电机接受电力供给。另外,电力传输系统也可以向具有直流的输入电力的任意个数的负载和具有交流的输入电力的任意个数的负载供给电力。
在占自然能的大部分的太阳能发电中生成直流的电力。另一方面,在风力和地热发电中生成交流的电力。在该情况下,不希望在电网内直流的电源与交流的电源混合,因此在以往的电力传输系统中,需要使发电机(电源)和负载统一为直流或交流。
与此相对,在本实施方式所涉及的电力传输系统中,通过使用编码调制和编码解调,能够将从直流的电源向直流的负载的电力传输、从直流的电源向交流的负载的电力传输、从交流的电源向直流的负载的电力传输以及从交流的电源向交流的负载的电力传输在一个传输线路上同时地进行。
由此,在实施方式1至3的电力传输系统中,能够提供如下一种优异的电力传输系统:除了能够进行准确地实现电力的编码调制和编码解调的电力传输以外,还能够将多种电力传输在一个传输线路中以多重化方式同时地进行。
实施方式4.
图18是示出实施方式4所涉及的电力传输系统的结构的电路图。图18的发电机1、编码调制器2、传输线路3、编码解调器4以及负载5与图1的对应的构成要素同样地构成。发电机1将直流的发电电流供给到编码调制器2,负载5从编码解调器4接受直流的负载电流的供给。在图18中,为了简化图示,省略了图1的控制器10、电力测定器1m、5m、编码调制器2中的除开关元件S1~S4以外的构成要素以及编码解调器4中的除开关元件S11~S14以外的构成要素。
图18的电力传输系统还具备连接于编码调制器2与发电机1之间的第一电抗器L1以及连接于编码解调器4与负载5之间的第二电抗器L2。通过具备电抗器L1,使在编码调制器2的编码调制电路23中产生的开关噪声不易到达发电机1。另外,通过具备电抗器L2,使在编码解调器4的编码解调电路33中产生的开关噪声不易到达负载5。另外,通过具备电抗器L1、L2,即使在将各开关元件S1~S4、S11~S14接通/断开时也能够维持电流的连续性。由此,能够提高电力传输的质量和安全性。
通常,编码调制器2的开关元件S1~S4与编码解调器的开关元件S11~S14在时间上同步,来对开关元件S1~S4和开关元件S11~S14同时进行接通/断开的切换。然而,难以持续维持完全的时间同步,有时发生时间延迟和时间提前。在电力传输系统具备电抗器L1、L2的情况下,当在开关元件S1~S4的接通/断开的切换与S11~S14的接通/断开的切换之间发生延迟时,产生无法进行电力传输的时间,因此在编码解调器4侧电压不再升高。
图19是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。图19的(a)示出无延迟的情况,图19的(b)示出发生了延迟的情况。在图19的(b)中,解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2发生了延迟。
延迟是例如由于以下原因发生的。
·编码调制器2与编码解调器4之间的同步的丧失
·编码调制器2、编码解调器4以及控制器10之间的信号传输的延迟
·编码调制器2与编码解调器4之间的电力传输的延迟
·编码调制器2与编码解调器4的时钟频率的不一致
图20是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中发生了延迟的情况下的电流的流动的图。在如图19的(b)那样发生了延迟的情况下,即使编码调制器2的开关元件S2、S3被接通,但是由于编码解调器4的开关元件S11、S14被断开,因此也无法向负载5供给电力。
图21是示出实施方式4的实施例及比较例所涉及的电力传输系统的结构的框图。图21的电力传输系统具备发电机1-1、1-2、编码调制器2-1、2-2、传输线路3、编码解调器4-1、4-2、负载5-1、5-2以及电抗器L1-1、L1-2、L2-1、L2-2。针对图21的电力传输系统,在以下条件下进行了模拟。发电机1-1、1-2产生了115V的直流电压。电抗器L1-1、L2-1的电感为10mH,电抗器L1-2、L2-2的电感为100mH。负载5-1具有4.3Ω的阻抗,负载5-2具有60Ω的阻抗。编码调制器2-1、2-2及编码解调器4-1、4-2的调制时钟频率为20kHz。在此,调制时钟频率表示调制编码及解调编码的位速率。编码调制器2-1、2-2及编码解调器4-1、4-2的各开关元件的损耗为0.2Ω。从编码调制器2-1向编码解调器4-1传输电力,并从编码调制器2-2向编码解调器4-2传输电力。
图22是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中无延迟地传输电力的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。图23是示出在实施方式4的比较例所涉及的电力传输系统中发生了延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。在图21的电力传输系统中进行了模拟。在图22的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对以及由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对的各个对中,调制编码及解调编码的状态用图19的(a)表示。另一方面,在图23的情况下,在由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对中,调制编码及解调编码的状态用图19的(a)表示,但在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对中,调制编码及解调编码的状态用图19的(b)表示。在后者的情况下,解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了调制时钟周期(调制编码及解调编码的1位的时间长度)的1%。
如根据图22和图23可知的那样,在电力传输系统具备电抗器L1、L2的情况下,当在编码调制器2与编码解调器4之间发生了延迟时,负载电压不升高,从而无法传输电力。即使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2仅延迟了调制时钟周期的1%,也无法传输电力。因而,为了传输电力而被布置了必须使编码调制器2与编码解调器4完全同步这一不现实的必要条件。
与此相对,下面说明不容易发生由于延迟导致的电力传输的效率降低的实施方式4所涉及的电力传输系统的动作。
图24是示出在实施方式4所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。
当参照图24时,在编码调制器2中,控制电路20对编码调制电路23设定具有不同的开关元件S1~S4(图7的开关电路SS1~SS4)的状态的第一状态、第二状态以及第三状态。在第一状态下,将开关元件S1、S4接通,并且将开关元件S2、S3断开(时间期间P1)。在第二状态下,将开关元件S1、S4断开,并且将开关元件S2、S3接通(时间期间P3)。在第三状态下,在从第一状态向第二状态转变时以及在从第二状态向第一状态转变时,将开关元件S1~S4全部接通(时间期间P2、P4)。在本说明书中,将第三状态也称为编码调制器2的“同时接通状态”。
另外,当参照图24时,在编码解调器4中,控制电路30对编码解调电路33设定具有不同的开关元件S11~S14(图7的开关电路SS11~SS14)的状态的第四状态、第五状态以及第六状态。在第四状态下,将开关元件S11、S14断开,并且将开关元件S12、S13接通(时间期间P1)。在第五状态下,将开关元件S11、S14接通,并且将开关元件S12、S13断开(时间期间P3)。在第六状态下,在从第四状态向第五状态转变时以及在从第五状态向第四状态转变时,将开关元件S11~S14全部接通(时间期间P2、P4)。在本说明书中,将第六状态也称为编码解调器4的“同时接通状态”。
第三状态和第六状态(时间期间P2、P4)具有预先决定的时间长度,在本说明书中,将该时间长度称为“同时接通时间”。
图25是示出图24的时间期间P1内的电流的流动的图。在时间期间P1内,编码调制器2的开关元件S1、S4被接通,并且编码解调器4的开关元件S12、S13被接通,因此电流如图24那样流动,来向负载5供给电力。
图26是示出图24的时间期间P2、P4内的电流的流动的图。在编码调制电路23处于第三状态时,端子T1与端子T2在编码调制器2的内部发生短路,从而在编码调制器2的内部流过从端子T1向端子T2返回的电流。此时,通过各开关元件S1~S4的电阻分配而在编码调制器2的内部的所有路径流过电流,但是电流的能量被电抗器L1吸收,因此电流的路径上的开关元件S1~S4等受到了保护。另外,编码调制电路23被设定为第三状态的时间长度在以电抗器L1的电感为基准时非常短,因此即使电流如图26那样流动,电流的路径上的开关元件S1~S4等也不容易发生破坏。此外,实际上在编码调制电路23处于第三状态时,编码调制器2的电流的一部分还流过传输线路3。该电流量根据各开关元件S1~S4的电阻分配的关系而小于从端子T1向端子T2返回的电流,并且与被电抗器L1吸收的能量相比较小,因此可以忽略该电流量。同样地,在编码解调电路33处于第六状态时,端子T13与端子T14在编码解调器4的内部发生短路,从而在编码解调器4的内部流过从端子T13向端子T14返回的电流。
图27是示出图24的时间期间P3内的电流的流动的图。在时间期间P3内,编码调制器2的开关元件S2、S3被接通,并且编码解调器4的开关元件S11、S14被接通,因此电流如图27那样流动,来向负载5供给电力。
图24~图27示出在电力传输系统中无延迟地传输电力的情况。在图24的时间期间P1内,编码调制电路23处于第一状态,且编码解调电路33处于第四状态(图25)。在图24的时间期间P2、P4内,编码调制电路23处于第三状态,且编码解调电路33处于第六状态(图26)。在图24的时间期间P3内,编码调制电路23处于第二状态,且编码解调电路33处于第五状态(图27)。
图28是示出在实施方式4所涉及的电力传输系统中发生了比同时接通时间短的延迟的情况下的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。在图28的情况下,解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了比同时接通时间P2短的时间长度。在图28的时间期间P2a内,编码调制电路23处于第三状态(同时接通状态),且编码解调电路33处于第四状态。在图28的时间期间P2b内,编码调制电路23处于第三状态(同时接通状态),且编码解调电路33处于第六状态(同时接通状态)。在图28的时间期间P2c内,编码调制电路23处于第二状态,且编码解调电路33处于第六状态(同时接通状态)。另外,在图28的时间期间P1’内,编码调制电路23处于第一状态,且编码解调电路33处于第四状态。在图28的时间期间P3’内,编码调制电路23处于第二状态,且编码解调电路33处于第五状态。
因而,在时间期间P2a内,只有编码调制器2为同时接通状态。在时间期间P2b内,编码调制器2和编码解调器4两者都为同时接通状态。在时间期间P2c内,只有编码解调器4为同时接通状态。
图29是示出图28的时间期间P2a内的电流的流动的图。发电电流的一部分经由传输线路3被供给到负载5,发电电流的另一部分在编码调制器2的内部从端子T1向端子T2返回。
在时间期间P2c内,从发电机1经由传输线路3向负载5供给电流,并且在编码解调器4的内部流过从端子T13向端子T14返回的电流。
像这样,在图28的时间期间P1’、P2a、P2b(电流如图26那样流动的时间期间)、P2c以及P3’中的任一时间期间内,流过电抗器L1、L2的电流都不为零。
只要解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2的延迟时间不超过同时接通时间(时间期间P2的时间长度),电力传输就不会停止。
图30是示出在实施方式4的实施例所涉及的电力传输系统中无延迟地传输电力的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。图31是示出在实施方式4的实施例所涉及的电力传输系统中发生了延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。在图21的电力传输系统中进行了模拟。在图30和图31的各图中,将编码调制器2及编码解调器4的同时接通时间设定为调制时钟周期的10%。在图30的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对以及由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对的各个对中,调制编码及解调编码的状态用图24表示。另一方面,在图31的情况下,在由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对中,调制编码及解调编码的状态用图24表示,但在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对中,调制编码及解调编码的状态用图28表示。在后者的情况下,使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了调制时钟周期的10%的延迟时间、即延迟了同时接通时间以下的延迟时间。如图30和图31所示,通过导入编码调制器2及编码解调器4的同时接通状态,不会产生发电电流及负载电流为零的时间,因此即使发生延迟,只要延迟时间不超过同时接通时间,电力传输就不会停止。
在此,对决定同时接通状态的时间长度的两种方法进行说明。
首先,对决定同时接通状态的时间长度的第一方法进行说明。在上述中,作为一例,举例说明了编码调制器2与编码解调器4之间的延迟,但时间提前也同样可能成为电力传输停止的主要原因。另外,除了编码调制器2与编码解调器4之间的延迟以外,编码调制器2的开关元件S1~S4的动作的时间偏差(延迟或提前)、以及编码解调器4的开关元件S11~S14的动作的时间偏差(延迟或提前)也同样可能成为电力传输停止的主要原因。因此,用Δt_Tx表示编码调制器2的各开关元件S1~S4的动作的时间偏差(延迟或提前)。用Δt_Rx表示编码解调器4的各开关元件S11~S14的动作的时间偏差(延迟或提前)。用Δt_Tx-Rx表示编码调制器2与编码解调器4之间的时间偏差(延迟或提前)。这些时间偏差表示相对于电力传输系统的基准时间的延迟或提前。在该情况下,通过下面的式子决定同时接通时间。
同时接通时间≥Δt_Tx+Δt_Tx-Rx+Δt_Rx
因而,同时接通状态的时间长度被设定为编码调制器2的开关元件S1~S4的动作的时间偏差、编码调制器2与编码解调器4之间的时间偏差以及编码解调器4的开关元件S11~S14的动作的时间偏差之和以上。
另外,考虑电力传输系统包括多个编码调制器2-i(1≤i≤M)和多个编码解调器4-j(1≤j≤N)的情况。用Δt_Txi表示编码调制器2-i的开关元件S1~S4的动作的时间偏差。用Δt_Rxj表示编码解调器4-j的开关元件S11~S14的动作的时间偏差。用Δt_Txi-Rxj表示编码调制器2-i与编码解调器4-j之间的时间偏差。在该情况下,通过下面的式子决定同时接通时间。
同时接通时间≥max(Δt_Txi+Δt_Txi-Rxj+Δt_Rxj)
在此,使i、j变化,来计算右边的最大值。
因而,同时接通状态的时间长度被设定为各编码调制器2中的开关元件S1~S4的动作的时间偏差的最大值、各编码调制器与各编码解调器之间的时间偏差的最大值以及各编码解调器4中的开关元件S11~S14的动作的时间偏差的最大值之和以上。
接着,参照图32~图34来说明决定同时接通状态的时间长度的第二方法。
图32是实施方式4所涉及的电力传输系统处于图25和图27的状态时的等效电路图。图33是实施方式4所涉及的电力传输系统处于图26的状态时的等效电路图。图34是示出使图32的时间期间和图33的时间期间交替地重复时的输出电压的变化的概要图。
一般来说,在包括具有电感值L的电抗器的电路中,通过下面的式子给出时间期间Δt内的电流的变化量Δi和输出电压的变化量ΔVo。
电流的变化量:Δi=1/L×Δv×Δt
输出电压的变化量:ΔVo=Z×Δi=Z×Δv×Δt/L
在此,Δv表示微小时间Δt内的电抗器的电压的变化量,Z表示负载5的阻抗。
在图32的情况下,时间期间Δt_1内的负载电压的变化量ΔVo_1与Δt_1/(L1+L2)成比例。在图33的情况下,时间期间Δt_2内的负载电压的变化量ΔVo_2与Δt_2/L2成比例。在此,时间期间Δt_2表示编码解调器4的同时接通时间,时间期间Δt_1表示从编码解调器4的调制时钟周期减去同时接通时间所得到的剩余的时间。由于ΔVo_1>ΔVo_2始终成立,因此能够获得下面的式子。
Δt_1/(L1+L2)>Δt_2/L2
对该式进行变形,获得下面的式子来作为同时接通状态的时间长度的条件。
Δt_2/Δt_1<L2/(L1+L2)
因而,在编码解调器4中,第六状态的时间长度相对于第四状态和第五状态的合计时间长度的比的值被设定为小于第二电抗器的电感相对于第一电抗器的电感与第二电抗器的电感之和的比的值。
图35是示出在实施方式4所涉及的电力传输系统中发生了比同时接通时间长的延迟的情况下的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。在图35的情况下,解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了比同时接通时间P2长的时间长度。由此,与图19的(b)同样地产生无法从发电机1向负载5供给电力的时间期间。在图35的时间期间P2内,编码调制电路23处于第三状态(同时接通状态),且编码解调电路33处于第四状态。在图35的时间期间P5内,编码调制电路23处于第二状态,且编码解调电路33处于第四状态。在图35的时间期间P6内,编码调制电路23处于第二状态,且编码解调电路33处于第六状态(同时接通状态)。在时间期间P5内,如图20所示,即使编码调制器2的开关元件S2、S3被接通,但是由于编码解调器4的开关元件S11、S14被断开,因此也无法向负载5供给电力。
根据实施方式4所涉及的电力传输系统,通过导入编码调制器2及编码解调器4的同时接通状态,能够不容易发生由于编码调制器2与编码解调器4之间的延迟导致的电力传输的效率降低。
根据实施方式4所涉及的电力传输系统,即使发生延迟,只要延迟时间不超过同时接通时间,电力传输就不会停止。
在各个编码调制器2和编码解调器4中,当存在所有的开关元件被断开的时间期间时,有可能发生浪涌或者噪声增加。根据实施方式4所涉及的电力传输系统,不存在所有开关元件被断开的时间期间,从而能够提高编码调制器2和编码解调器4的安全性。
实施方式5.
在实施方式4中,对编码调制器2和编码解调器4双方设定了同时接通状态,但在实施方式4中说明仅对编码调制器2设定同时接通状态的情况。
图36是示出在实施方式5所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。图36的(a)示出发生了容许延迟时间以下的延迟的情况,图36的(b)示出发生了超过容许延迟时间的延迟的情况。容许延迟时间例如表示编码解调器4的开关元件S11~S14的动作的时间偏差。在电力传输系统包括多个编码解调器4的情况下,容许延迟时间表示各编码解调器4中的开关元件S11~S14的动作的时间偏差的最大值。编码调制器2的同时接通时间P11被设定为容许延迟时间的2倍以上。即使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟,只要延迟时间不超过容许延迟时间,电力传输就不会停止。
图37是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中没有发生超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。图38是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中没有发生超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。图39是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中发生了超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。图40是示出在实施方式5的实施例所涉及的电力传输系统中发生了超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。在图21的电力传输系统中进行了模拟。在图37~图40的各图中,将编码调制器2的同时接通时间设定为调制时钟周期的10%。
在图37的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对以及由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对的各对中,使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了调制时钟周期的1%。
在图38的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对中,使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了调制时钟周期的5%,在由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对中,使解调编码d1、d2与调制编码m1、m2同步。
在图39的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对中,使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了调制时钟周期的6%,在由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对中,使解调编码d1、d2与调制编码m1、m2同步。
在图40的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对中,使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟了调制时钟周期的10%,在由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对中,使解调编码d1、d2与调制编码m1、m2同步。
通过如图37~图40所示那样导入编码调制器2的同时接通状态,即使发生延迟,只要延迟时间不超过容许延迟时间,电力传输就不会停止。
编码调制器2的同时接通状态的时间长度被设定为编码解调器4中的延迟时间的2倍以上。在电力传输系统包括多个编码解调器4的情况下,编码调制器2的同时接通状态的时间长度被设定为各编码解调器4中的延迟时间的最大值的2倍以上。
图41是示出在实施方式5的比较例所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。在实施方式5中,在编码解调器4中,当由于解调编码d1、d2的同步偏差等而哪怕只存在一点点所有开关元件S11~S14被断开的时间期间P12,也无法传输电力。
根据实施方式5所涉及的电力传输系统,通过导入编码调制器2的同时接通状态,能够不容易发生由于编码调制器2与编码解调器4之间的延迟导致的电力传输的效率降低。
实施方式6.
在实施方式5中,仅对编码调制器2设定了同时接通状态,在实施方式6中说明仅对编码解调器4设定同时接通状态的情况。
图42是示出在实施方式6所涉及的电力传输系统中使用的调制编码m1、m2以及解调编码d1、d2的时间图。图42的(a)示出发生了与容许延迟时间相等的延迟的情况,图42的(b)示出发生了少于容许延迟时间的延迟的情况。容许延迟时间例如表示编码调制器2的开关元件S1~S4的动作的时间偏差。在电力传输系统包括多个编码调制器2的情况下,容许延迟时间表示各编码调制器2中的开关元件S1~S4的动作的时间偏差的最大值。编码调制器2的同时接通时间P21被设定为容许延迟时间的2倍以上。即使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟,只要延迟时间不超过容许延迟时间,电力传输就不会停止。
图43是示出在实施方式6的实施例所涉及的电力传输系统中没有发生超过容许延迟时间的延迟的情况下的负载电压Vout1、Vout2的变化的曲线图。在图21的电力传输系统中进行了模拟。在图43中,将编码解调器4的同时接通时间设定为调制时钟周期的10%。在图43的情况下,在由编码调制器2-1和编码解调器4-1组成的对中,使解调编码d1、d2相对于调制编码m1、m2延迟调制时钟周期的1%,在由编码调制器2-2和编码解调器4-2组成的对中,使解调编码d1、d2与调制编码m1、m2同步。通过如图43所示那样导入编码解调器4的同时接通状态,即使发生延迟,只要延迟时间不超过容许延迟时间,电力传输就不会停止。
编码解调器4的同时接通状态的时间长度被设定为编码调制器2中的延迟时间的2倍以上。在电力传输系统包括多个编码调制器2的情况下,编码解调器4的同时接通状态的时间长度被设定为各编码调制器2中的延迟时间的最大值的2倍以上。
根据实施方式6所涉及的电力传输系统,通过导入编码解调器4的同时接通状态,能够不容易发生由于编码调制器2与编码解调器4之间的延迟导致的电力传输的效率降低。
在实施方式4~6中,说明了电力传输系统与实施方式1同样地包括直流的电源和直流的负载的情况,但在电力传输系统与实施方式2同样地包括交流的电源和交流的负载的情况下也同样能够应用。在具备图10的编码调制电路23A的编码调制器2A中,控制电路20对编码调制电路23A设定具有不同的开关电路SS21~SS24的状态的第一状态~第三状态。在第一状态下,将开关电路SS21、SS24接通,并且将第二开关电路SS22和第三开关电路SS23断开。在第二状态下,将开关电路SS21、SS24断开,并且将开关电路SS22、SS23接通。在第三状态下,在从第一状态向第二状态转变时以及在从第二状态向第一状态转变时,将SS21~SS24开关电路全部接通。在具备图11的编码解调电路33A的编码解调器4A中,控制电路30对编码解调电路33A设定具有不同的开关电路SS31~SS34的状态的第四状态~第六状态。在第四状态下,将开关电路SS31、SS34断开,并且将开关电路SS32、SS33接通。在第五状态下,将开关电路SS31、SS34接通,并且将开关电路SS32、SS33断开。在第六状态下,在从第四状态向第五状态转变时以及在从第五状态向第四状态转变时,将开关电路SS31~SS34全部接通。
在实施方式4~6中,编码调制器2、编码解调器4以及控制器10在开始进行电力传输之前通过某些方法同步。接着,说明在实施方式4~6所涉及的电力传输系统中发送和接收用于准备电力传输、特别是用于使编码调制器2与编码解调器4同步的控制信号的动作。
在专利文献1~3中,对电力传输系统整体的时间上的同步进行了说明。然而,在传输通过编码调制进行调制后的电力的情况下,不仅使电力传输系统整体在时间上同步,还要求考虑从编码调制器2向编码解调器4传输的传输时间来使编码解调器4的解调动作与所接收到的电力的相位同步。如果编码解调器4的解调动作没有与所接收到的电力的相位同步,则在对所接收到的电力进行解调时产生损耗。在图1的电力传输系统中,通过编码解调器4的电力线通信电路24与编码解调器4的电力线通信电路34互相通信,来实现该相位同步。
在图1的电力传输系统中,利用编码调制器2对由发电机1发电产生的电力进行调制,被进行调制后的电力经由传输线路3被传输到编码解调器4来被进行解调,被解调后的电力被供给到负载5。在此,关于编码解调器4的相位同步,以以下情况为例进行说明:编码调制器2与编码解调器4之间的传输线路3具有路径长度L1,为了经由传输线路3传输被编码解调器4进行调制后的电力而花费Δt1秒的传输时间。在该情况下,通过使编码解调器4的解调开始时刻相对于编码解调器4的调制开始时刻延迟Δt1秒,能够与在传输线路3中传输来的调制电力到达编码解调器4的时刻在时间上一致地开始进行解调动作,来高效地对电力进行解调。如以上所说明的那样,在图1的电力传输系统中,使编码解调器4的解调动作与所接收到的电力的相位可靠地同步是重要的。
图44是示出在实施方式4~6所涉及的电力传输系统中使控制器10、编码调制器2以及编码解调器4同步的处理的时序图。在此,用于建立同步的控制信号从编码调制器2经由传输线路3被发送到编码解调器4。为了发送和接收该控制信号,编码调制器2和编码解调器4也可以分别具备电力线通信电路。控制信号被从编码调制器2的电力线通信电路发送出,经由传输线路3被编码解调器4的电力线通信电路接收。编码解调器4通过从编码调制器2经由传输线路3接收控制信号,能够测定经由传输线路3从编码调制器2到编码解调器4的传输时间Δt1。
具体地说,例如从控制器10发送系统同步信号,来作为用于取电力传输系统整体的同步的基准信号,预先使编码调制器2及编码解调器4的动作分别与控制器10的动作同步。由此,编码调制器2及编码解调器4的动作在系统同步时刻t0彼此在时间上同步。编码调制器2向编码解调器4发送信标,来作为用于使编码解调器4的解调动作与接收到的电力的相位同步的控制信号。信标包含表示以系统同步时刻t0为基准的该信标的发送时刻(或者,从系统同步时刻t0到发送时刻为止的时间长度Δτ0)的信息。编码解调器4接收信标,来决定以系统同步时刻t0为基准的该接收时刻(或者,从系统同步时刻t0到接收时刻为止的时间长度Δτ1)。编码解调器4通过Δt1=Δτ1-Δτ0来求出在传输线路3中的传输时间Δt1。编码解调器4的控制电路30使编码解调电路33的解调开始时刻相对于编码调制电路23的调制开始时刻(即,电力的发送开始时刻)延迟传输时间Δt1。编码解调器4在从编码调制器2经由传输线路3接收到电力时,基于传输时间Δt1来与该电力的相位同步地对该电力进行解调,由此,能够与从编码调制器2接收到的电力的相位同步地高效地对电力进行解调。
此外,系统同步信号不限于从控制器10发送的信号,例如也可以使用如GPS信号或标准电波(电波钟表)那样的从其它信号源发送来的信号。由此,具有能够实现电力传输系统整体的更准确的同步的优点。并且,不需要具备从控制器10发送系统同步信号的功能,因此具有削减控制器10的成本的效果。
此外,如上所述,在由于编码调制器2与编码解调器4的时钟频率的不一致而发生了延迟的情况下,编码调制器2和编码解调器4也可以定期地对时钟频率进行校正(频率同步)。例如,也可以是,控制器10通过定期地向编码调制器2和编码解调器4发送基准时钟信号来对编码调制器2及编码解调器4的时钟频率进行校正。
实施方式7.
在实施方式4~6所涉及的电力传输系统中,在编码调制器2和编码解调器4处于同时接通状态(第三状态和第六状态)时,按照下面的式子产生陡峭的电流峰。
[数1]
在此,E表示编码调制器2及编码解调器4的输入电压。L表示电抗器L1、L2的电感。R表示各开关元件S1~S4、S11~S14的内阻。
在通过将某个开关元件断开而从同时接通状态转变为其它状态(第一状态、第二状态、第四状态以及第五状态)的瞬间,由于电抗器L1、L2中蓄积的能量而在开关元件中产生陡峭的电压峰。由于产生包含这样的电压峰的高频噪声而有可能产生如下问题。
·编码调制器2及编码解调器4的开关元件等由于过电压而导致的损坏
·编码调制器2及编码解调器4的误动作
·高频噪声向电源、负载或经由传输线路3连接的其它装置的传输
与此相对,在实施方式7中,提供一种能够降低由高频噪声产生的影响的电力传输系统。
图45是示出实施方式7所涉及的电力传输系统的结构的电路图。在图45的电力传输系统中,发电机1、编码调制器2、传输线路3、编码解调器4、负载5以及电抗器L1、L2与图18的对应的构成要素同样地构成。在图45中,为了简化图示,省略了图1的控制器10、电力测定器1m、5m、编码调制器2中的除开关元件S1~S4以外的构成要素、编码解调器4中的除开关元件S11~S14以外的构成要素。
在图45的电力传输系统中,编码调制器2也可以还具备连接于端子T1与端子T2之间的第一滤波器电路41、以及连接于端子T3与端子T4之间的第二滤波器电路42。另外,编码调制器2也可以如图46~图49所示那样还具备与各开关元件S1~S4并联连接的第三滤波器电路45a~45d。编码解调器4也可以还具备连接于端子T11与端子T12之间的第四滤波器电路43、以及连接于端子T13与T14之间的第五滤波器电路44。另外,编码解调器4也可以如图46~图49所示那样还具备与各开关元件S11~S14并联连接的第六滤波器电路45a~45d。
图46是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45a、45b的电路图。在各开关元件S1~S4、S11~S14具备彼此串联连接的二极管D101和开关元件S101的情况下,也可以如图46所示那样将滤波器电路45a、45b分别与二极管D101和开关元件S101并联连接。
图47是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45c的电路图。在各开关元件S1~S4、S11~S14具备彼此串联连接的二极管D101和开关元件S101的情况下,也可以如图47所示那样将一个滤波器电路45c与二极管D101及开关元件S101并联连接。
图48是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45d的电路图。图48的开关电路SS110具备二极管D111、D112以及开关元件S111、S112,与图13A~图13D的开关电路SS21A~SS24A同样地构成。在将实施方式7应用于实施方式2所涉及的电力传输系统的情况下,也可以将一个滤波器电路45d与二极管D111及开关元件S111并联连接,将另一个滤波器电路45d与二极管D112及开关元件S112并联连接。
图49是示出在图45的电力传输系统中使用的滤波器电路45d的电路图。图49的开关电路SS120具备二极管D121、D122以及开关元件S121、S122,与图14A~图14D的开关电路SS31A~SS34A同样地构成。在将实施方式7应用于实施方式2所涉及的电力传输系统的情况下,也可以将一个滤波器电路45d与二极管D121及开关元件S121并联连接,将另一个滤波器电路45d与二极管D122及开关元件S122并联连接。
编码调制器2也可以具备第一滤波器电路41、第二滤波器电路42以及第三滤波器电路45a~45d中的至少一者的滤波器电路。编码解调器4也可以具备第四滤波器电路43、第五滤波器电路44以及第六滤波器电路45a~45d中的至少一者的滤波器电路。
滤波器电路41连接于编码调制器2与电抗器L1之间。同样地,滤波器电路44连接于编码解调器4与电抗器L2之间。将滤波器电路41、44设置于上述的场所的情况在为了以个数少的部件减少由电抗器L1、L2引起的浪涌时最为有效。在设计滤波器电路41、44时,也可以考虑电抗器L1、L2的电感。
滤波器电路42、43连接于传输线路3的两端。将滤波器电路42、43设置于上述的场所的情况在为了以个数少的部件减少主要由传输线路3的布线电感引起的浪涌时最为有效。在设计滤波器电路42、43时,也可以考虑传输线路3的布线电感。
电抗器L1、L2的电感相比于传输线路3的布线电感而言非常大,因此滤波器电路41、44相比于滤波器电路42、43而言更有效。
滤波器电路45a~45d与各开关元件S1~S4、S11~S14并联连接。将滤波器电路41、44设置于该场所的情况对于减少由电抗器L1、L2引起的浪涌以及主要由传输线路3的布线电感引起的浪涌这双方而言是有效的。
各滤波器电路41~44既可以单独设置,也可以进行组合。图46的滤波器电路45a、45b通常被进行组合来使用。在将电动机的再生电流用作电源的情况下,例如使用滤波器41和42的组合是有效的。
在图45中示出与发电机1并联连接的电容器Ca1、以及与负载5并联连接的电容器Ca2,但也可以根据需要去除这些电容器Ca1、Ca2。
接着,参照图50~图56来说明滤波器电路41~45d的例子。
图50是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第一例的电路图。图50的滤波器电路具备包括彼此串联连接的电阻R201和电容器C201的缓冲电路。在图50的滤波器电路中,对电容器C201充入作为产生浪涌电压的原因的急剧的电流。由于在针对电容器C201的充放电的过程中在电阻R201中也流过电流,因此消耗作为产生浪涌电压的原因的能量。但是,在图50的滤波器电路中,电阻R201中的损耗大。
图51是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第二例的电路图。图51的滤波器电路除了具备图50的电阻R201和电容器C201以外,还具备与电阻R201并联连接的二极管D201。在图51的滤波器电路中也同样地,对电容器C201充入作为产生浪涌电压的原因的急剧的电流。由于在对电容器C201的充电时电流流过低损耗的二极管D201,因此相比于仅包括电阻R201和电容器C201的缓冲电路而言更有效。
图52是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第三例的电路图。图52的滤波器电路具备齐纳二极管ZD。在图52的滤波器电路中,利用了齐纳二极管的反向特性。齐纳二极管的正向特性与通常的PN接合二极管的正向特性相同,但当反向地施加电压时,与流过的电流无关地维持固定电压。通过以向齐纳二极管ZD的反向施加浪涌电压的方式进行连接,来抑制浪涌电压。
图53是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第四例的电路图。图53的滤波器电路具备包括电阻R211、R212以及电容器C211的缓冲电路,还具备由二极管D211~D214构成的二极管桥电路。在图53的滤波器电路中,对电容器C211充入作为产生浪涌电压的原因的急剧的电流。通过二极管桥电路来限制针对电容器C211的充放电,因此电阻损耗减少。
图54是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第五例的电路图。图54的滤波器电路除了具备图50的电阻R201和电容器C201以外,还具备与电阻R201分别并联连接的二极管D221、D222以及开关元件S221、S222。二极管D221、D222彼此反向地连接。在图54的滤波器电路中,对电容器C201充入作为产生浪涌电压的原因的急剧的电流。在缓冲电路的两端电压为正时,将开关元件S221接通,在缓冲电路的两端电压为负时,将开关元件S222接通。由此,在缓冲电路的两端电压无论是正还是负时,都能够通过二极管D221、D222来限制针对电容器C201的充放电,因此电阻损耗减少。
在处理直流电力的情况下,能够应用图50~图54中的任一滤波器电路。另一方面,在处理交流电力的情况下,由于对滤波器电路施加正负两种电压,因此能够应用如图50、图53以及图54那样的无极性的滤波器电路。
浪涌电压的频率远远高于调制后的电力的频率,因此为了抑制高频的噪声信号成分,也可以由低通滤波器或带通滤波器构成滤波器电路。
图55是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第六例的电路图。图55的滤波器电路是包括电感器L211和电容器C211的低通滤波器。图55的滤波器电路使低于截止频率的信号通过。
图56是示出图45~图49的滤波器电路41~45d的第七例的电路图。图56的滤波器电路是包括电感器L221、电容器C221以及电阻R221的带通滤波器。图56的滤波器电路使特定频带的信号通过。
图55和图56的滤波器电路是LC谐振电路,因此电压容易发生振动。
图55和图56的滤波器电路中的电感也可以与电抗器L1、L2的电感和/或传输线路3的布线电感共用。
图57是示出包括实施方式7的第八例所涉及的滤波器电路的电力传输系统的结构的电路图。图57的电力传输系统具备连接于端子T3与端子T4之间的电容器Ca3、以及连接于端子T11与端子T12之间的电容器Ca4。电容器Ca3与电抗器L1及传输线路3一起构成具有由电容器Ca3的容量、电抗器L1的电感以及传输线路3的布线电感决定的谐振频率的滤波器电路。同样地,电容器Ca4与电抗器L2及传输线路3一起构成具有由电容器Ca4的容量、电抗器L2的电感以及传输线路3的布线电感决定的谐振频率的滤波器电路。
在电力传输系统中,电抗器L1、L2为设计要素,因此具有已知的电感,能够根据电感的值来设计滤波器电路。另一方面,传输线路3的电感有可能是未知的。特别是在包括多个编码调制器2和多个编码解调器4的电力传输系统中,假定由于用于传输电力的编码调制器2与编码解调器4的组合而使传输线路3的路径长度发生变化,其结果,传输线路3的电感发生变化。因此,难以使用固定容量的电容器Ca3、Ca4来设计有效的滤波器。
图58是示出包括实施方式7的第九例所涉及的滤波器电路的电力传输系统的结构的框图。在图58中,说明电力传输系统具备可变容量电容器来替代图57的电容器Ca3、Ca4的情况。图58的电力传输系统具备发电机1、编码调制器2B、传输线路3、编码解调器4B、负载5以及控制器10B。编码调制器2B和编码解调器4B分别具备可变容量电容器,在控制器10B的控制下分别设定可变容量电容器的容量。控制器10B具备控制电路11和通信电路12B。控制电路11经由通信电路12B来与编码调制器2B及编码解调器4B进行通信,从而控制它们的动作。
图59是示出包括实施方式7的第九例所涉及的滤波器电路的电力传输系统的结构的电路图。编码调制器2B具备连接于端子T3与端子T4之间的可变容量电容器Ca5、电流测定器51以及电压测定器52。电流测定器51测定从编码调制器2B向传输线路3输出的电流。电压测定器52测定从编码调制器2向传输线路3输出的电压。编码调制器2B将由电流测定器51和电压测定器52测定出的电流值和电压值发送到控制器10B,并且在控制器10B的控制下设定可变容量电容器Ca5的容量。编码解调器4B具备连接于端子T11与端子T12之间的可变容量电容器Ca6、电压测定器53以及电流测定器54。电压测定器53测定从传输线路3向编码解调器4B输入的电压。电流测定器54测定从传输线路3向编码解调器4B输入的电流。编码解调器4B将由电压测定器53和电流测定器54测定出的电压值和电流值发送到控制器10B,并且在控制器10B的控制下设定可变容量电容器Ca6的容量。
控制器10B以如下方式决定可变容量电容器Ca5、Ca6的容量。
首先,在某一时刻ta,测定从编码调制器2B向传输线路3输出的电压V1,并测定从传输线路3向编码解调器4B输入的电压V2。
在从某一时刻ta起直到某一时刻tb为止的整个固定时间Δt=tb-ta,对从编码调制器2B向传输线路3输出的电流的变化量ΔI1=I1b-I1a或者从传输线路3向编码解调器4B输入的电流的变化量ΔI2=I2b-I2a进行测定。
通过下面的式子表示对传输线路3的布线电感值L施加的电压V=V2-V1。
[数2]
使用该式子来求出未知的电感值L。
基于可变容量电容器Ca5、Ca6的容量值C以及电感值L,通过下面的式子表示滤波器电路的截止频率fc。
[数3]
以使截止频率fc高于调制编码及解调编码的频率的方式来决定可变容量电容器Ca5、Ca6的容量值C。
由此,即使在传输线路3具有未知的电感的情况下,也能够提供适当的滤波器电路。
根据实施方式7所涉及的电力传输系统,能够不容易发生由于编码调制器2与编码解调器4之间的延迟导致的电力传输的效率降低,并且通过设置滤波器电路,能够降低由高频噪声产生的影响。
实施方式8.
在实施方式8中,对在实施方式7所涉及的电力传输系统具备作为LC谐振电路的滤波器电路的情况下降低编码调制器2及编码解调器4的开关损耗的情况进行说明。
实施方式8所涉及的电力传输系统与图57~图59的电力传输系统同样地构成。
图60是示出实施方式8所涉及的电力传输系统中的调制编码与滤波器电路的谐振波形之间的关系的曲线图。以使由电抗器L1、L2的电感和电容器Ca3、Ca4的容量决定的谐振波形的半个周期与调制编码及解调编码的1位(调制时钟频率)一致的方式来决定电容器Ca3、Ca4的容量。在该情况下,在各开关元件的漏极-源极电压为零的瞬间对各开关元件的接通/断开进行切换,因此开关损耗变得非常小。
图61是用于说明实施方式8所涉及的电力传输系统中的滤波器电路的谐振的图。图62是示出实施方式8所涉及的电力传输系统中的滤波器电路的谐振频率与调制时钟频率一致时的、编码调制器2的输出电压与编码解调器4的输入电压之间的关系的图。如图61所示,在滤波器电路的谐振频率下,阻抗Z变得非常小。因而,如图62所示,在编码调制器2或编码解调器4的各开关元件以与滤波器电路的谐振频率相等的频率进行动作时,与矩形波的输入电压相对应地产生正弦波的输出电压。
电力传输系统的谐振频率由存在于包括编码调制器2、传输线路3以及编码解调器4的电流路径上的合计电感及合计容量来决定。针对具有非常大的电感的电抗器L1、L2设置具有容量值C的电容器Ca3或Ca4。此时,以使由下面的式子决定的谐振波形(谐振频率fres)的波节与调制编码及解调编码的1位一致的方式来决定容量值C。
[数4]
在fsw为调制时钟频率、N为任意的整数时,通过下面的式子决定谐振频率fres
[数5]
此时,调制编码和解调编码的转变时的电压为零。
也可以在编码调制器2和编码解调器4中分别设置至少一个电容器。因而,也可以通过下面的式子决定电容器Ca3或Ca4的容量。
[数6]
此外,在实际的设计中,存在半导体器件的寄生成分、基板以及传输线路3的布线电感,因此需要还考虑寄生成分来决定容量。
像这样,通过将包括电抗器L1、L2和电容器Ca3、Ca4的谐振电路构成为具有与调制时钟频率的N/2倍相等的谐振频率,能够降低编码调制器2及编码解调器4的开关损耗。
接着,参照图63~图73来说明实施方式7所涉及的电力传输系统的模拟结果。
针对实施方式7和实施方式8所涉及的电力传输系统包括实施方式2所涉及的一个编码调制器2A和一个编码解调器4A的情况进行了模拟。对编码调制器2A连接了115V的直流电压源。对编码解调器4A连接了12Ω的负载5。电抗器L1、L2的电感为15mH。调制编码和解调编码为7级的Gold编码序列,其调制时钟频率为20kHz。
首先,参照图63~图65来说明实施方式7的第一实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果。图65是示出图63和图64的电流及电压的测定方法的图。
图63是实施方式7的比较例所涉及的电力传输系统的模拟结果。图63的(a)是示出开关元件S1、S4的栅极电压的曲线图,图63的(b)是示出流过开关元件S1、S4的电流的曲线图,图63的(c)是示出开关元件S1、S4的两端电压的曲线图。在图63中示出不具备滤波器电路的电力传输系统的电流和电压。当参照图63的(c)时,可知在将开关元件S1、S4断开的瞬间产生了大的电压峰。
图64是实施方式7的第一实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果。图64的(a)是示出开关元件S1、S4的栅极电压的曲线图,图64的(b)是示出流过开关元件S1、S4的电流的曲线图,图64的(c)是示出开关元件S1、S4的两端电压的曲线图。在图64中,示出具备连接于端子T3与端子T4之间的电容器Ca3以及连接于端子T11与端子T12之间的电容器Ca4的电力传输系统的电流和电压。当将图63的(c)与图64的(c)进行比较时,可知在实施例所涉及的电力传输系统中,通过具备滤波器电路,对开关元件S1、S4施加的电压波形从矩形波变为正弦波,从而大幅地降低了将开关元件S1、S4断开的瞬间的电压峰。由此,能够降低开关损耗。
首先,参照图66~图70来说明实施方式7的第二实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果。图71是示出图66~图70的电压的测定方法的图。
图66是示出实施方式7的比较例所涉及的电力传输系统的模拟结果、即对开关电路的二极管D101的两端施加的电压的曲线图。图67是示出图66的局部放大图的曲线图。图68是示出实施方式7的比较例所涉及的电力传输系统的模拟结果、即对开关电路的开关元件S101的两端施加的电压的曲线图。图69是示出图68的局部放大图的曲线图。在图66~图69中示出不具备滤波器电路的电力传输系统的电流和电压。当参照图66~图69时,可知对二极管D101和开关元件S101这双方施加了大的过电压。
图70是实施方式7的第二实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果。图70的(a)是示出对开关电路的二极管D101的两端施加的电压的曲线图,图70的(b)是示出对开关电路的开关元件S101的两端施加的电压的曲线图。在图70中,示出电力传输系统具备滤波器电路41、44并且滤波器电路41、44分别具备包括彼此串联连接的20Ω的电阻和22μF的电容器的缓冲电路的情况下的电压。
在图70的模拟中,使用了以下模型。
[数7]
[数8]
[数9]
[数10]
[数11]
在此,使用以下注释。
ipeak:编码调制器2处于同时接通状态时的浪涌电流
E:编码调制器2的输入电压
L:电抗器L1的电感
Ron:各开关元件S1~S4的内阻
iout:编码调制器2的输出电流
Rout:负载5的阻抗
Cs:缓冲电容器
Vcap:缓冲电容器的钳位电压
is:向缓冲电容器的充电电流
Rs:缓冲电阻
fsw:开关频率
根据图70,可知通过具备滤波器电路41、44,向二极管D101的两端施加的电压从对开关元件S101的两端施加的电压-2500V降低至-115V,从25000V降低至115V。通过具备滤波器电路41、44,能够大幅地抑制在开关元件S1~S4中产生的浪涌电压。
接着,参照图72~图73来说明实施方式7的实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果。
图72是实施方式7的第三实施例所涉及的电力传输系统的模拟结果。图72的(a)是示出开关元件S1~S4的两端电压的曲线图,图72的(b)是示出开关元件S1~S4的栅极电压的曲线图,图72的(c)是示出流过开关元件S1~S4的电流的曲线图。图73是示出图72的局部放大图的曲线图。如图73所示,能够测定在整个固定时间Δt内从编码调制器2向传输线路3输出的电流的变化量ΔI1。同样地,还能够测定在整个固定时间Δt内从传输线路3向编码解调器4输入的电流的变化量ΔI2。由此可知,能够如上述的那样根据电流的波形对传输线路3的布线电感进行反算。
其它实施方式.
在实施方式3中,也可以是,多个编码调制器使用相同的编码序列,多个编码解调器使用相同的编码序列。由此,既可以从一个编码调制器向多个编码解调器传输电力,也可以从多个编码调制器向一个编码解调器传输电力,还可以从多个编码调制器向多个编码解调器传输电力。
在实施方式1~8中,作为一例,示出了对电流进行编码调制和编码解调后传输电力的例子,但不限于此。还能够对直流或交流的电压进行编码调制和编码解调后传输电力,能够获得同样的效果。
本公开的方式所涉及的电力发送装置、电力接收装置以及电力传输系统具备以下结构。
第1方式所涉及的电力发送装置经由传输线路向至少一个电力接收装置发送电力,所述电力发送装置具备:编码调制电路,其经由第一电抗器连接于电源,来从所述电源接受电源电力的供给,所述编码调制电路使用基于规定的编码序列的调制编码对所述电源电力进行编码调制来生成编码调制波,并经由所述传输线路向所述电力接收装置发送所述编码调制波;以及控制电路,其控制所述编码调制电路,其中,所述编码调制电路具备:经由所述第一电抗器连接于所述电源的第一端子和第二端子;连接于所述传输线路的第三端子和第四端子;连接于所述第一端子与所述第三端子之间的第一开关电路;连接于所述第二端子与所述第三端子之间的第二开关电路;连接于所述第一端子与所述第四端子之间的第三开关电路;以及连接于所述第二端子与所述第四端子之间的第四开关电路,所述控制电路对所述编码调制电路设定第一状态和第二状态,其中,所述第一状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路接通、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路断开的状态,所述第二状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路断开、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路接通的状态,所述控制电路对所述编码调制电路设定第三状态,其中,所述第三状态是如下状态:在从所述第一状态向所述第二状态转变时以及在从所述第二状态向所述第一状态转变时,将所述第一开关电路至所述第四开关电路全部接通。
第2方式所涉及的电力接收装置从至少一个电力发送装置经由传输线路接收包含使用基于规定的编码序列的调制编码进行编码调制所得到的电力的编码调制波,所述电力接收装置具备:编码解调电路,其经由第二电抗器连接于负载,所述编码解调电路使用基于与在对接收到的所述编码调制波进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对所述编码调制波进行编码解调,来生成解调电力,并将所述解调电力供给到所述负载;以及控制电路,其控制所述编码解调电路,其中,所述编码解调电路具备:连接于所述传输线路的第五端子和第六端子;经由所述第二电抗器连接于所述负载的第七端子和第八端子;连接于所述第六端子与所述第七端子之间的第五开关电路;连接于所述第六端子与所述第八端子之间的第六开关电路;连接于所述第五端子与所述第七端子之间的第七开关电路;以及连接于所述第五端子与所述第八端子之间的第八开关电路,所述控制电路对所述编码解调电路设定第四状态和第五状态,其中,所述第四状态是将所述第五开关电路和所述第八开关电路断开、并且将所述第六开关电路和所述第七开关电路接通的状态,所述第五状态是将所述第五开关电路和所述第八开关电路接通、并且将所述第六开关电路和所述第七开关电路断开的状态,所述控制电路对所述编码解调电路设定第六状态,其中,所述第六状态是如下状态:在从所述第四状态向所述第五状态转变时以及在从所述第五状态向所述第四状态转变时,将所述第五开关电路至所述第八开关电路全部接通。
第3方式所涉及的电力传输系统包括:至少一个第1方式所涉及的电力发送装置;以及至少一个第2方式所涉及的电力接收装置。
关于第4方式所涉及的电力传输系统,在第3方式所涉及的电力传输系统中,所述第三状态的时间长度和所述第六状态的时间长度被设定为各所述电力发送装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值、各所述电力发送装置与各所述电力接收装置之间的时间偏差的最大值以及各所述电力接收装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值之和以上。
关于第5方式所涉及的电力传输系统,在第3方式或第4方式所涉及的电力传输系统中,所述第六状态的时间长度相对于所述第四状态与所述第五状态的合计时间长度的比的值被设定为小于所述第二电抗器的电感相对于所述第一电抗器的电感与所述第二电抗器的电感之和的比的值。
第6方式所涉及的电力传输系统包括至少一个第1方式所涉及的电力发送装置;以及至少一个电力接收装置,其中,所述电力接收装置从所述电力发送装置经由所述传输线路接收所述编码调制波,使用基于与在对接收到的所述编码调制波进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对所述编码调制波进行编码解调,来生成解调电力,并将所述解调电力供给到负载。
关于第7方式所涉及的电力传输系统,在第6方式所涉及的电力传输系统中,所述第三状态的时间长度被设定为各所述电力接收装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值的2倍以上。
第8方式所涉及的电力传输系统包括至少一个电力发送装置;以及至少一个第2方式所涉及的电力接收装置,其中,所述电力发送装置使用基于规定的编码序列的调制编码对电力进行编码调制来生成编码调制波,并经由所述传输线路向所述电力接收装置发送所述编码调制波。
关于第9方式所涉及的电力传输系统,在第8方式所涉及的电力传输系统中,所述第六状态的时间长度被设定为各所述电力发送装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值的2倍以上。
第10方式所涉及的电力发送装置经由传输线路向至少一个电力接收装置发送电力,所述电力发送装置具备:编码调制电路,其经由第一电抗器连接于电源,来从所述电源接受电源电力的供给,所述编码调制电路使用基于规定的编码序列的调制编码对所述电源电力进行编码调制来生成编码调制波,并经由所述传输线路向所述电力接收装置发送所述编码调制波;以及控制电路,其控制所述编码调制电路,其中,所述编码调制电路具备:经由所述第一电抗器连接于所述电源的第一端子和第二端子;连接于所述传输线路的第三端子和第四端子;连接于所述第一端子与所述第三端子之间的第一开关电路;连接于所述第二端子与所述第三端子之间的第二开关电路;连接于所述第一端子与所述第四端子之间的第三开关电路;以及连接于所述第二端子与所述第四端子之间的第四开关电路,所述控制电路对所述编码调制电路设定第一状态和第二状态,其中,所述第一状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路接通、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路断开的状态,所述第二状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路断开、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路接通的状态,所述控制电路对所述编码调制电路设定第三状态,其中,所述第三状态是如下状态:在从所述第一状态向所述第二状态转变时以及在从所述第二状态向所述第一状态转变时,将所述第一开关电路至所述第四开关电路全部接通,所述电力发送装置还具备第一滤波器电路、第二滤波器电路以及第三滤波器电路中的至少一者的滤波器电路,其中,所述第一滤波器电路连接于所述第一端子与所述第二端子之间,所述第二滤波器电路连接于所述第三端子与所述第四端子之间,所述第三滤波器电路与各所述第一开关电路至所述第四开关电路分别并联连接。
关于第11方式所涉及的电力发送装置,在第10方式所涉及的电力发送装置中,所述滤波器电路具备缓冲电路,该缓冲电路包括彼此串联连接的电阻和电容器。
关于第12方式所涉及的电力发送装置,在第11方式所涉及的电力发送装置中,所述滤波器电路还具备与所述电阻并联连接的二极管。
关于第13方式所涉及的电力发送装置,在第11方式所涉及的电力发送装置中,所述滤波器电路还具备二极管桥电路。
关于第14方式所涉及的电力发送装置,在第10方式所涉及的电力发送装置中,所述滤波器电路具备齐纳二极管。
关于第15方式所涉及的电力发送装置,在第10方式所涉及的电力发送装置中,所述滤波器电路是包括电感器和电容器的低通滤波器。
关于第16方式所涉及的电力发送装置,在第10方式所涉及的电力发送装置中,所述滤波器电路是包括电感器、电容器以及电阻的带通滤波器。
第17方式所涉及的电力接收装置从至少一个电力发送装置经由传输线路接收包含使用基于规定的编码序列的调制编码进行编码调制所得到的电力的编码调制波,所述电力接收装置具备:编码解调电路,其经由第二电抗器连接于负载,所述编码解调电路使用基于与在对接收到的所述编码调制波进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对所述编码调制波进行编码解调,来生成解调电力,并将所述解调电力供给到所述负载;以及控制电路,其控制所述编码解调电路,其中,所述编码解调电路具备:连接于所述传输线路的第五端子和第六端子;经由所述第二电抗器连接于所述负载的第七端子和第八端子;连接于所述第六端子与所述第七端子之间的第五开关电路;连接于所述第六端子与所述第八端子之间的第六开关电路;连接于所述第五端子与所述第七端子之间的第七开关电路;以及连接于所述第五端子与所述第八端子之间的第八开关电路,所述控制电路对所述编码解调电路设定第四状态和第五状态,其中,所述第四状态是将所述第五开关电路和所述第八开关电路断开、并且将所述第六开关电路和所述第七开关电路接通的状态,所述第五状态是将所述第五开关电路和所述第八开关电路接通、并且将所述第六开关电路和所述第七开关电路断开的状态,所述控制电路对所述编码解调电路设定第六状态,其中,所述第六状态是如下状态:在从所述第四状态向所述第五状态转变时以及在从所述第五状态向所述第四状态转变时,将所述第五开关电路至所述第八开关电路全部接通,所述电力接收装置还具备第四滤波器电路、第五滤波器电路以及第六滤波器电路中的至少一者的滤波器电路,其中,所述第四滤波器电路连接于所述第五端子与所述第六端子之间,所述第五滤波器电路连接于所述第七端子与所述第八端子之间,所述第六滤波器电路与各所述第五开关电路至所述第八开关电路分别并联连接。
关于第18方式所涉及的电力接收装置,在第17方式所涉及的电力接收装置中,所述滤波器电路具备缓冲电路,该缓冲电路包括彼此串联连接的电阻和电容器。
关于第19方式所涉及的电力接收装置,在第18方式所涉及的电力接收装置中,所述滤波器电路还具备与所述电阻并联连接的二极管。
关于第20方式所涉及的电力接收装置,在第18方式所涉及的电力接收装置中,所述滤波器电路还具备二极管桥电路。
关于第21方式所涉及的电力接收装置,在第17方式所涉及的电力接收装置中,所述滤波器电路具备齐纳二极管。
关于第22方式所涉及的电力接收装置,在第17方式所涉及的电力接收装置中,所述滤波器电路是包括电感器和电容器的低通滤波器。
关于第23方式所涉及的电力接收装置,在第17方式所涉及的电力接收装置中,所述滤波器电路是包括电感器、电容器以及电阻的带通滤波器。
第24方式所涉及的电力传输系统包括:至少一个第10方式~第16方式中的任一方式所涉及的电力发送装置;以及至少一个第17方式~第23方式中的任一方式所涉及的电力接收装置。
第25方式所涉及的电力传输系统包括至少一个第10方式所涉及的电力发送装置以及至少一个第17方式所涉及的电力接收装置,其中,所述滤波器电路包括电容器,包括所述第一电抗器、所述第二电抗器以及所述电容器的谐振电路构成为,在N为整数时,所述谐振电路具有与所述调制编码及所述解调编码的时钟频率的N/2倍相等的谐振频率。
产业上的可利用性
本公开所涉及的电力传输系统在从太阳能发电、风力发电、水力发电等的发电机向铁道、EV车辆等的负载传输电力时是有用的。
附图标记说明
1、1-1~1-2:发电机;1m、1m-1、1m-2:电力测定器;2、2-1、2-2、2A、2A-1~2A-2、2B:编码调制器;3:传输线路;4、4-1、4-2、4A、4A-1~4A-2、4B:编码解调器;5、5-1~5-2:负载;5m、5m-1~5m-2:电力测定器;10、10A~10B:控制器;11:控制电路;12、12A、12B:通信电路;20:控制电路;21:通信电路;22、22A:编码生成电路;23、23A:编码调制电路;30:控制电路;31:通信电路;32、32A:编码生成电路;33、33A:编码解调电路;41~45d:滤波器电路;51、54:电流测定器;52、53:电压测定器;Ca1~Ca4、C201~C221:电容器;Ca5、Ca6:可变容量电容器;D1~D34、D101~D222:二极管;L1、L2:电抗器;R201~R221:电阻;S1~S74、S101~S222:开关元件;SS1~SS34、SS21A~SS34A:开关电路;T1~T14:端子;ZD:齐纳二极管。

Claims (9)

1.一种电力发送装置,经由传输线路向至少一个电力接收装置发送电力,所述电力发送装置具备:
编码调制电路,其经由第一电抗器连接于电源,来从所述电源接受电源电力的供给,所述编码调制电路使用基于规定的编码序列的调制编码对所述电源电力进行编码调制来生成编码调制波,并经由所述传输线路向所述电力接收装置发送所述编码调制波;以及
控制电路,其控制所述编码调制电路,
其中,所述编码调制电路具备:
经由所述第一电抗器连接于所述电源的第一端子和第二端子;
连接于所述传输线路的第三端子和第四端子;
连接于所述第一端子与所述第三端子之间的第一开关电路;
连接于所述第二端子与所述第三端子之间的第二开关电路;
连接于所述第一端子与所述第四端子之间的第三开关电路;以及
连接于所述第二端子与所述第四端子之间的第四开关电路,
所述控制电路对所述编码调制电路设定第一状态和第二状态,其中,所述第一状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路接通、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路断开的状态,所述第二状态是将所述第一开关电路和所述第四开关电路断开、并且将所述第二开关电路和所述第三开关电路接通的状态,
所述控制电路对所述编码调制电路设定第三状态,其中,所述第三状态是如下状态:在从所述第一状态向所述第二状态转变时以及在从所述第二状态向所述第一状态转变时,将所述第一开关电路至所述第四开关电路全部接通。
2.一种电力接收装置,从至少一个电力发送装置经由传输线路接收包含使用基于规定的编码序列的调制编码进行编码调制所得到的电力的编码调制波,所述电力接收装置具备:
编码解调电路,其经由第二电抗器连接于负载,所述编码解调电路使用基于与在对接收到的所述编码调制波进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对所述编码调制波进行编码解调,来生成解调电力,并将所述解调电力供给到所述负载;以及
控制电路,其控制所述编码解调电路,
其中,所述编码解调电路具备:
连接于所述传输线路的第五端子和第六端子;
经由所述第二电抗器连接于所述负载的第七端子和第八端子;
连接于所述第六端子与所述第七端子之间的第五开关电路;
连接于所述第六端子与所述第八端子之间的第六开关电路;
连接于所述第五端子与所述第七端子之间的第七开关电路;以及
连接于所述第五端子与所述第八端子之间的第八开关电路,
所述控制电路对所述编码解调电路设定第四状态和第五状态,其中,所述第四状态是将所述第五开关电路和所述第八开关电路断开、并且将所述第六开关电路和所述第七开关电路接通的状态,所述第五状态是将所述第五开关电路和所述第八开关电路接通、并且将所述第六开关电路和所述第七开关电路断开的状态,
所述控制电路对所述编码解调电路设定第六状态,其中,所述第六状态是如下状态:在从所述第四状态向所述第五状态转变时以及在从所述第五状态向所述第四状态转变时,将所述第五开关电路至所述第八开关电路全部接通。
3.一种电力传输系统,包括:
至少一个根据权利要求1所述的电力发送装置;以及
至少一个根据权利要求2所述的电力接收装置。
4.根据权利要求3所述的电力传输系统,其特征在于,
所述第三状态的时间长度和所述第六状态的时间长度被设定为各所述电力发送装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值、各所述电力发送装置与各所述电力接收装置之间的时间偏差的最大值、以及各所述电力接收装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值之和以上。
5.根据权利要求3或4所述的电力传输系统,其特征在于,
所述第六状态的时间长度相对于所述第四状态与所述第五状态的合计时间长度的比的值被设定为小于所述第二电抗器的电感相对于所述第一电抗器的电感与所述第二电抗器的电感之和的比的值。
6.一种电力传输系统,包括:
至少一个根据权利要求1所述的电力发送装置;以及
至少一个电力接收装置,
其中,所述电力接收装置从所述电力发送装置经由所述传输线路接收所述编码调制波,使用基于与在对接收到的所述编码调制波进行编码调制时使用的调制编码的编码序列相同的编码序列的解调编码,对所述编码调制波进行编码解调,来生成解调电力,并将所述解调电力供给到负载。
7.根据权利要求6所述的电力传输系统,其特征在于,
所述第三状态的时间长度被设定为各所述电力接收装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值的2倍以上。
8.一种电力传输系统,包括:
至少一个电力发送装置;以及
至少一个根据权利要求2所述的电力接收装置,
其中,所述电力发送装置使用基于规定的编码序列的调制编码对电力进行编码调制来生成编码调制波,并经由所述传输线路向所述电力接收装置发送所述编码调制波。
9.根据权利要求8所述的电力传输系统,其特征在于,
所述第六状态的时间长度被设定为各所述电力发送装置中的各开关电路的动作的时间偏差的最大值的2倍以上。
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