JP2011040829A - 電力線通信装置、通信機能付き電源回路、電気機器及び制御監視システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力線と接続された電路上に存在する半導体スイッチング素子Sxを変調部12によって駆動する構成とし、この変調部12は、半導体スイッチング素子Sxのオン・オフを制御することで、変調された矩形波の通信信号を電力線に所定期間出力させる。
【選択図】図2
Description
かかる課題に鑑み、本発明は、家電機器等の電気機器へ搭載されるPLCモデムにおいて、より簡素で安価な回路構成によって電力線通信の送信機能を実現することを目的とする。
この場合、電源回路を利用して電力線通信装置を構成することができる。
この場合、並列共振によってLC並列回路のインピーダンスが極めて大きくなるので、整流出力端子間の短絡を防止することができる。
この場合、これらのトランジスタはいずれもスイッチング損失が少ないため、本来のスイッチングに電力線通信用のスイッチングを追加しても、電源回路としての変換効率低下を抑制することができる。
この場合、各種の電気機器に対して、モジュール化された電源回路を装着することにより容易に、電力線通信の機能を付加することができる。
この場合、消費電力に関する情報を、容易に、管理機器(集中制御監視装置やパソコン等)に提供することができる。
この場合、当該電気機器を、電力線通信により遠隔制御又は電力管理の対象とすることが可能となる。
この場合、新たに通信専用線を設けることなく、管理機器(集中制御監視装置やパソコン等)によって集中的に各電気機器の制御や監視を行うことができる。
また、本発明の通信機能付き電源回路によれば、電力線通信の信号を電力線に送出するためのラインドライバや高周波トランスが不要となる他、電源回路を利用することによって、より簡素で安価な回路構成によって、電力線通信の機能を実現した電源回路を提供することができる。本発明の電気機器、制御監視システムについても同様である。
なお、ダイオード21,24,25はFET等のトランジスタに代替し、同期整流を行うことによっても実現することができる。
まず、受信に関しては、電力線に重畳された電力線通信の信号(2MHz〜30MHzの高周波)が、ハイパスフィルタ14,15を介して復調部13により復調される。復調された信号は、デジタル通信処理部11によって解読される。
一方、送信は、デジタル通信処理部11から変調部12を経て、半導体スイッチング素子Sxをスイッチングすることにより行われる。このスイッチングは、2MHz以上の高周波で行われる。
上記の信号挿入が行われる頻度は、送信する情報量によって異なるが、例えば数値データ等であれば1秒に1回程度でも十分である。従って、信号挿入が電源回路としての変換効率等に与える影響を、無視できる程度に抑制することができる。
また、電源回路2を利用することにより電力線通信機能専用の電源部を併設する必要がなく、しかも電源回路2の半導体スイッチング素子Sxを利用することができるので、より簡素で安価な回路構成によって、電力線通信の機能を実現することができる。
fs=1/{2π・(Lx・Cx)1/2}
である。この場合、並列共振によってLC並列回路22のインピーダンスが極めて大きくなるので、高周波でコンデンサCsのインピーダンスが0に近くなっても、図2の整流出力端子C−D間の短絡を防止することができる。
なお、電力線通信に用いる周波数は、単一の周波数であってもよいし、複数の周波数又はOFDM(直交周波数分割多重)であってもよい。但し、使用する周波数帯域が広い場合には、図2のようなLC並列回路22(1個のインダクタLx及び1個のコンデンサCx)ではなく、共振周波数の異なる複数のLC並列回路をさらに並列に接続する必要がある。
この場合、各種の家電機器その他の電気機器に対して、モジュール化された電源回路2を装着することにより容易に、電力線通信の機能を付加することができる。
例えば、本通信方式は交流電源線のみならず、直流電源線においてもダイオード21を省略することにより適用できる。また位相変調のみならず、FSK,QPSK,QAM,OFDM,SS(Spread Spectrum)変調も適用できる。
2 電源回路
3 家電機器
5 電力線
12 変調部
13 復調部
22 LC並列回路
301〜303 エアコン
306 集中制御監視装置(管理機器)
Sx 半導体スイッチング素子
Claims (9)
- 電力線を信号伝送路として利用する電力線通信装置であって、
前記電力線と接続された電路上に存在する半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子のオン・オフを制御することで、変調された矩形波の通信信号を前記電力線に所定期間出力させる変調部と
を備えたことを特徴とする電力線通信装置。 - 前記半導体スイッチング素子は、前記電力線から交流電圧の供給を受ける電源回路におけるスイッチングにも用いられ、
前記変調部は、前記半導体スイッチング素子により前記電源回路による電力信号の空き時間に前記通信信号を出力させる、請求項1記載の電力線通信装置。 - 電力線から供給される交流電圧に基づいて、スイッチングによるAC/DC変換を行う電源回路であって、
前記スイッチングを行う半導体スイッチング素子と、
前記電力線を信号伝送路として送信されて来た電力線通信の信号を抽出して復調する復調部と、
前記AC/DC変換のためのスイッチングの空き時間を利用して、前記半導体スイッチング素子のオン・オフを制御することで、変調された矩形波の通信信号を前記電力線に所定期間出力させる変調部と
を備えたことを特徴とする通信機能付き電源回路。 - 前記電源回路内で整流に用いられるコンデンサと直列に、インダクタとコンデンサとのLC並列回路が挿入され、当該LC並列回路は、電力線通信のためのスイッチング周波数によって並列共振するようインダクタンス及びキャパシタンスが設定されている請求項3記載の通信機能付き電源回路。
- 前記半導体スイッチング素子は、SiCトランジスタ、GaNトランジスタ及びダイヤモンドトランジスタのいずれか1つを用いたものである請求項3又は4に記載の通信機能付き電源回路。
- 電気機器に装備可能にモジュール化された請求項3〜5のいずれか1項に記載の通信機能付き電源回路。
- 請求項3〜6のいずれか1項に記載の通信機能付き電源回路を搭載し、自己の消費電力に関する情報を、前記通信信号に含める電気機器。
- 請求項3〜6のいずれか1項に記載の通信機能付き電源回路を搭載し、復調して得た電力線通信の信号に基づいて自己の動作制御又は電力管理を行う電気機器。
- 請求項3〜6のいずれか1項に記載の通信機能付き電源回路を搭載し、自己の消費電力に関する情報を前記通信信号に含めるとともに、復調して得た電力線通信の信号に基づいて自己の動作制御又は電力管理を行うことが可能な電気機器と、電力線通信の機能を有する管理機器と、によって電力線通信のネットワークを構成し、
前記管理機器は、前記電気機器について制御及び情報の監視を行う制御監視システム。
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