JP2014027722A - 電源システムおよび電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のフィルタでも出力電圧のリップルの振幅を小さくすることができる電源システムを提供する。
【解決手段】電源システムに複数の電力変換装置を設け、送信側の電力変換装置は、同期信号を送信する予告時間を電文にて送信し、次に当該予告時間に相当するタイミングにて同期信号を送信する。受信側の電力変換装置は、電文を受信し電文中の予告時間に相当するタイミングで同期信号を受信し、当該同期信号から所定の時間シフトした時間にて、パルス幅変調された矩形波状の電圧を出力する。電力変換装置を複数用いた電源システム全体として、矩形波状の電圧の発生頻度を上げ、見かけ上、出力される矩形波状の電圧の周波数を高くするようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力された電圧を半導体素子のスイッチングにより所望の電圧に変換する、インバータ等の交流または直流の電力を供給する電源システムに関する。

従来より、一般家庭や工場、事業所にて直流電圧を交流電圧に変換するインバータや、直流電圧を昇圧するステップアップコンバータ等の電源システムが普及してきている。当該電源システムでは、入力された電圧がトランジスタ等のスイッチング素子により、パルス幅変調等にてオン・オフ制御されることにより、所望の出力電圧を得ている。当該電源システムは所望の電圧を出力するためのトランジスタ等のスイッチング素子と、当該スイッチング素子のオン・オフ制御を行う制御部とを具備している。（例えば特許文献１）

特開２００１−２４５４７９公報（第８頁、図１）

一般的にインバータやステップアップコンバータ等の電源システムには、入力された電圧を、交流または直流の所望の電圧に変換するトランジスタ等のスイッチング素子が用いられている。当該トランジスタ等のスイッチング素子は、オン・オフ信号により制御されるため、その出力は、矩形波状の電圧となるが、当該矩形波状の電圧を平滑するために、コンデンサやリアクトルからなるフィルタが必要である。当該フィルタは、外形が大きく、高価なものとなっていた。当該フィルタを小型化した場合、フィルタ効果を十分に得ることができず、出力される電圧波形はリップルの振幅が大きいものとなってしまうという欠点があった。

本発明は前記問題点に鑑み、小型のフィルタでも出力電圧のリップルの振幅を小さくすることができる電源システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による電源システムは、同期信号を送信する時間を予告する予告時間を含む電文を送信する電文送信手段と、前記電文送信手段により送信された電文中の前記予告時間に対応するタイミングにて前記同期信号を送信する同期信号送信手段とを具備した送信装置と、前記送信装置の前記電文送信手段から送信された電文を受信する電文受信手段と、前記電文受信手段により受信された電文中の前記予告時間に対応するタイミングにて前記同期信号を受信する同期信号受信手段と、負荷に印加される電圧に対応したパルス幅を有する矩形波状電圧を出力する電圧出力手段と、前記同期信号受信手段にて受信された前記同期信号を基準にしたタイミングにて矩形波状電圧を出力するように前記電圧出力手段を制御する制御手段とを具備した電力変換装置と、を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による電力変換装置は、電文を受信する電文受信手段と、前記電文受信手段により受信された電文中の前記予告時間に対応するタイミングにて前記同期信号を受信する同期信号受信手段と、負荷に印加される電圧に対応したパルス幅を有する矩形波状電圧を出力する電圧出力手段と、前記同期信号受信手段にて受信された前記同期信号を基準にしたタイミングにて矩形波状電圧を出力するように前記電圧出力手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、小型のフィルタでも出力電圧のリップルの振幅を小さくすることができる電源システムを提供することができる。

本発明による電源システムの実施例１のシステム構成を示す図 本発明による電源システムの実施例１の内部構成を示す図 実施例１にかかる電力変換装置１０２Ａのプログラムを示すフロー図 実施例１にかかる電力変換装置１０２Ｂのプログラムを示すフロー図 本発明による電源システムの実施例１の動作波形を示す図 本発明による電源システムの実施例１の変形例のシステム構成を示す図

以下、本発明の実施例を説明する。

本発明による電源システムの実施例１につき、図１を参照して説明する。図１は本発明による電源システムの実施例１を示すシステム図であり、一例として直流電圧を交流電圧に変換するインバータにかかる電源システムについて記載する。本実施例にかかる電源システムは電源装置１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ、フィルタ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄにより構成されている。なお、本実施例は単相２線式の電源システムについて示されているが、単相３線式、三相３線式等異なる相線式の電源システムにも同様に適用可能である。
図１において、電源装置１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄは、蓄電池や太陽光発電装置や燃料電池等により構成されており、直流の電圧を出力する。なお、電源装置１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄは交流電圧を発生するものであっても構わない。

電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄは、インバータ等の電力変換器により構成されており、それぞれ電源装置１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄから出力された直流電圧を、所望の交流電圧に変換して出力する。なお、電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄは直流電圧を交流電圧に変換するもの、交流電圧を異なる交流電圧に変換するもの、直流電圧を異なる直流電圧に変換するものであっても構わない。

フィルタ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄはコンデンサやリアクトルからなるフィルタ回路により構成されており、それぞれ電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄから出力された電圧のリップルを濾波した電圧を出力する。

電力線１０４は、系統に連結された、電力供給線であり、フィルタ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄから出力された電圧を負荷１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄに伝達する。

次に本発明による電源システムの実施例１にかかる電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄにつき、図２を参照して説明する。図２は、本発明による電源システムの実施例１にかかる電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄの内部を示す構成図であり、一例として直流電圧を交流電圧に変換するインバータについて記載されている。本実施例にかかる電源システムの電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄは、通信部２０１、制御部２０２、パルス幅変調部２０３、検出部２０４、スイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８により構成されている。電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄの内部構成は同様であるが、設置時等に制御部２０２内部の設定部（図中不示）に異なる設定がなされることにより、それぞれ異なるタイミングにより、パルス幅変調部２０３からパルスが出力され、その結果異なるタイミングにてスイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８がオン・オフ制御される。なお、通信部２０１、制御部２０２、パルス幅変調部２０３、検出部２０４、スイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８等の電力変換装置の各部の符号は、通信部２０１Ａ、通信部２０１Ｂのように末尾にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを表記し電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄの区別を行うものとする。

入力端子２０９、２１０は、電源装置１０１に接続され、電源装置１０１により発生された直流電圧が入力される。

出力端子２１１、２１２は、フィルタ１０３、電力線１０４を介し負荷１０５に接続されている。

通信部２０１は、無線電波や電力線搬送や専用線による通信回路により構成されており、他の電力変換装置と無線電波や電力線搬送や専用線による有線通信にて、通信を行う。通信部２０１は、「予告時間Ｔ１に関するコード」を含む「電文Ｒ」、ならびに「同期信号Ｓ」を送信し、他の電力変換装置から送信された「予告時間Ｔ１に関するコード」を含む「電文Ｒ」、「同期信号Ｓ」を受信する。

制御部２０２は、マイクロコンピュータ等により構成され、プログラムを内蔵している。制御部２０２は、通信部２０１の電文の送受信の制御、後述するパルス幅変調部２０３のパルス発生タイミングの制御を行う。制御部２０２には、外部からの通信や操作により、または工場出荷時に「シフト時間Ｔ２」が設定される。制御部２０２は、前記通信部２０１にて受信された「同期信号Ｓ」を基準に「シフト時間Ｔ２」を計時する。当該「シフト時間Ｔ２」は、パルス幅変調部２０３にて発生されるパルスのタイミングを決定する時間であり、電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄごとに異なる数値とされることが望ましい。制御部２０２は、「シフト時間Ｔ２」経過後、パルス幅変調部２０３に対し、パルス幅変調部２０３から発生されるパルスのスタートタイミングを指示する。また制御部２０２は、通信部２０１から送信される電文の送信タイミングの制御を行う。

パルス幅変調部２０３は、マイクロコンピュータや演算増幅器からなるパルス幅変調回路により構成されており、前記制御部２０２に指示されたタイミングで、後述する検出部２０４の出力に応じたパルス幅信号を出力し、スイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８のオン・オフを制御する。パルス幅変調部２０３は、負荷１０５に正弦波状の交流電力が供給されるように、正側の交流電力を供給する場合にはスイッチング素子２０５、２０６をオン・オフし、負側の交流電力を供給する場合にはスイッチング素子２０７、２０８をオン・オフするよう制御を行う。また、パルス幅変調部２０３は、外部の交流電力波形（図中不示）と連系させるため、後述する検出部２０４にて電力供給線１０４の電圧を検出し、当該外部の交流電力波形と同期させるようにスイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８のオン・オフを制御する。なお、各電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄのパルス幅変調部２０３は、同一の周波数にてパルスを発生している。

検出部２０４は、コンパレータ等の電圧検出回路等により構成されており、電力線１０４に現れる電圧を検出し、当該電圧にかかる情報をパルス幅変調部２０３に伝達する。

スイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８は、トランジスタ等の半導体からなる抵抗可変素子により構成されており、そのオン・オフをパルス幅変調部２０３に制御され、電源装置１０１から供給される直流電圧を所望の交流電圧に変換し、電力線１０４を介し負荷１０５に供給する。正側の交流電力を供給する場合にはスイッチング素子２０５、２０６が、負側の交流電力を供給する場合にはスイッチング素子２０７、２０８がオン・オフ制御される。

次に、本実施例の動作について図１〜５を参照しつつ説明する。

一般に電力変換装置１０２の出力電圧は、スイッチング素子２０５、２０６、２０７、２０８がオン・オフ制御されることにより作られるため、フィルタ１０３がない状態では、矩形波状の電圧となっている。当該矩形波状の電圧は、フィルタ１０３により正弦波状になるようにフィルタリングされるが、当該フィルタは負荷の消費電力が大きくなると、外形も大きく、値段も高価なものになる。当該フィルタを小型化するためには、フィルタの時定数を小さくすることが必要とされ、そのためには電力変換装置１０２から出力される矩形波状の電圧の周波数を高くすること、つまりパルス幅変調部２０３の周波数を高くすることが必要とされる。しかしながら、電力変換装置１０２の内部回路の応答速度等の関係で、出力される矩形波状の電圧の周波数を一定値以上高くすることは困難であった。

そこで、本実施例では、図１に示すように複数の電力変換装置１０２を電力線１０４に並列に接続し、各電力変換装置から異なるタイミングにて矩形波状の電圧を出力し、電源システム全体として、見かけ上出力される矩形波状の電圧の周波数を高くすることによりフィルタを小型化、低価格化することとした。

従って各電力変換装置から異なるタイミングにて、矩形波状の電圧が出力されることが必要となる。各電力変換装置間で時間の同期を取り、出力される矩形波状の電圧の出力タイミングが各電力変換装置ごとに意図的にシフトされることが必要となる。各電力変換装置から異なるタイミングにて、矩形波状の電圧を出力する方法としては、センタ装置から送信された同期信号に基づき、各電力変換装置固有のシフト時間にて出力タイミングを決定し、矩形波状の電圧を出力する方法が考えられる。

しかしながら、微弱無線電波による通信や、電灯線搬送方式の通信を用いた場合、通信信号が減衰するため通信距離が制限され、長距離の通信を行うことができない。微弱無線電波による通信や、電灯線搬送方式の通信にて長距離の通信を行うには、電文を受信した通信装置が、当該電文と同様の電文を他の通信装置に対して送信する所謂リピータを用いたリレー方式による通信方法が有効であるが、当該通信方法は受信を行った後に送信を行うため遅延時間が発生し、システム全体として通信の同時性が失われるといった問題があった。そこで本実施例では、システム全体として同時性が確保された同期信号の通信を行うことができる電源システムとした。

一実施例として、特定小電力等の微弱無線電波により通信を行う電源システムの動作について説明を行う。

図３に電力変換装置１０２Ａの制御部２０２Ａに内蔵されているプログラムのフローチャート、図４に電力変換装置１０２Ｂの制御部２０２Ｂに内蔵されているプログラムのフローチャートを示す。

図５のＡ１に電力変換装置１０２Ａのパルス幅変調部２０３Ａ、Ｂ１に電力変換装置１０２Ｂのパルス幅変調部２０３Ｂ、Ｃ１に電力変換装置１０２Ｃのパルス幅変調部２０３Ｃ、Ｄ１に電力変換装置１０２Ｄのパルス幅変調部２０３Ｄのパルス出力タイミングを、図５のＡ２に電力変換装置１０２Ａの通信部２０１Ａ、Ｂ２に電力変換装置１０２Ｂの通信部２０１Ｂ、Ｃ２に電力変換装置１０２Ｃの通信部２０１Ｃの送信タイミングを示す。図５はパルス幅変調部２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ、２０３Ｄのそれぞれが、約１０％程度のパルスデューティのパルスを出力している場合について記載されている。

特定小電力等の微弱無線電波による通信は、送信電力が小さいため長距離の通信を行うことができない。そこで本システムでは無線電波にて電力変換装置１０２Ａから電力変換装置１０２Ｂへ、さらに電力変換装置１０２Ｂから電力変換装置１０２Ｃへ、さらに電力変換装置１０２Ｃから電力変換装置１０２Ｄへ通信が行われるリレー方式による通信方式を採用している。

各電力変換装置内の制御部２０２には、リレー方式による通信方式の受信順である「ホップ数」にかかるコードが設定されている。当該「ホップ数」にかかるコードは、外部からの通信や操作により、または工場出荷時に各電力変換装置内の制御部２０２に設定される。なお本実施例では、最大４リンク（最大３ホップ）の通信を行うことができるものとする。

電力変換装置１０２Ａ内の制御部２０２Ａには、マスターである旨の「ホップ数：０」が、電力変換装置１０２Ｂ内の制御部２０２Ｂには、１ホップ目である旨の「ホップ数：１」が、電力変換装置１０２Ｃ内の制御部２０２Ｃには、２ホップ目である旨の「ホップ数：２」が、電力変換装置１０２Ｄ内の制御部２０２Ｄには、３ホップ目である旨の「ホップ数：３」が設定されている。「ホップ数：０」が設定された電力変換装置１０２Ａはマスターとなる。本実施例では、各電力変換装置で重複しないような「ホップ数」にかかるコードを設定するものとしたが、重複した「ホップ数」にかかるコードを設定するものとしてもよい。例えば「ホップ数：２」が設定される電力変換装置が複数あるものとしてもよい。

また、各電力変換装置内の制御部２０２には、パルス幅変調部２０３がパルスを発生するタイミングである「シフト時間Ｔ２」にかかるコードが設定されている。当該「シフト時間Ｔ２」は、「同期信号Ｓ」の受信後、パルス幅変調部２０３がパルスを発生するまでの時間であり、外部からの通信や操作により、または工場出荷時に各電力変換装置内の制御部２０２に設定される。電力変換装置１０２Ａ内の制御部２０２Ａには、「シフト時間Ｔ２」として「０」が、電力変換装置１０２Ｂ内の制御部２０２Ｂには、「シフト時間Ｔ２」として「Ｔ２Ｂ」が、電力変換装置１０２Ｃ内の制御部２０２Ｃには、「シフト時間Ｔ２」として「Ｔ２Ｃ」が、電力変換装置１０２Ｄ内の制御部２０２Ｄには、「シフト時間Ｔ２」として「Ｔ２Ｄ」が設定されている。当該「シフト時間Ｔ２」は各電力変換装置１０２から出力される矩形波状の電圧が重ならないような時間を選択し設定することが望ましい。

また、本実施例においては電力変換装置に対し、個別に「ホップ数」にかかるコードを設定するものとしたが、例えば電力変換装置が現場に設置された順に通信を開始する構成とし、プログラムにて通信の開始順により「ホップ数」を決定するようにしても良い。

また、本実施例においては一つの電力変換装置に対し、「ホップ数」と「シフト時間Ｔ２」にかかる２つのコードを電力変換装置１０２内の制御部２０２に設定するものとしたが、「シフト時間Ｔ２」にかかるコードを設定することなく、設定された「ホップ数」にかかるコードから「シフト時間Ｔ２」を算出するようなプログラムとしても良い。

もしくは、電文にて各電力変換装置にかかる「シフト時間」を指示するようなシステムとしてもよい。

電力変換装置１０２Ａの制御部２０２Ａは図３に示すプログラムに沿って動作する。

まず、電力変換器１０２Ａの制御部２０１Ａは、設定されている「ホップ数」を参照し電力変換器１０２Ａがマスターであることを認識する（ステップ３０１）。

次に、制御部２０２Ａは、「予告時間Ｔ１Ａ」を計算する（ステップ３０２）。「予告時間Ｔ１Ａ」とは、電力変換器１０２Ａの通信部２０１Ａが「電文ＲＡ」を送信した後、「同期信号ＳＡ」が送信されるまでの時間である（図５のＡ２）。制御部２０２Ａには「ホップ数：０」が設定されており、本システムは最大４リンク（最大３ホップ）の通信を行うことができるシステムであるところ、制御部２０２Ａは「４（最大ホップ数）−０（制御部２０１Ａに設定されたホップ数）−２」に「１電文の送信に要する時間」を乗じた値以上の時間を「予告時間Ｔ１Ａ」とする。つまり、電力変換装置１０２Ｂから電力変換装置１０２Ｃへ「電文ＲＢ」が送信される時間と、電力変換装置１０２Ｃから電力変換装置１０２Ｄへ「電文ＲＣ」が送信される時間との和以上の値が「予告時間Ｔ１Ａ」として選択される。無線電波による信号は他のノイズ信号と識別しにくいが、電文を受信する電力変換装置１０２Ｂは、当該「予告時間Ｔ１Ａ」をたよりに、「同期信号ＳＡ」を受信することができる。なお、「予告時間Ｔ１Ａ」は前述に限られることではなく、例えば「電文ＲＡ」の「ＳＴＸ」のスタートビット送信から「同期信号ＳＡ」の送信までの時間を「予告時間Ｔ１Ａ」とすることも可能である。

次に制御部２０２Ａは、通信部２０１Ａを介し、無線電波にて「予告時間Ｔ１Ａ」を含む「電文ＲＡ」を送信する（ステップ３０３）。なお当該「電文ＲＡ」には「予告時間Ｔ１Ａ」の他、例えば、運転の停止、開始を指示するコードや、動作時間を表すコード、出力電力の上限や下限を指示するコード、パルス幅変調部２０３の周波数を制御するコード等の制御コードや、現在の運転状況を示すコードが含められていても構わない。

その後、制御部２０２Ａは、他の電力変換装置から送信される電文とのキャリアの重複を避けるため、「予告時間Ｔ１Ａ」にかかる時間の間、無線電波のキャリアの送信を中断するよう通信部２０１Ａを制御する（ステップ３０４）。

制御部２０２Ａは、「予告時間Ｔ１Ａ」にかかる時間の経過後、「同期信号ＳＡ」の送信を開始する（ステップ３０５）。当該「同期信号ＳＡ」は、特に電文である必要はなく、電文のマーク信号またはスペース信号等であっても構わない。

制御部２０２Ａは、「同期信号ＳＡ」の送信時間長である時間Ｔ０の経過後、「同期信号ＳＡ」の送信を停止する（ステップ３０６）。当該「同期信号ＳＡ」は、電力変換装置１０２Ａ内のパルス幅変調部２０３の出力パルスに同期したものとすると、精度の良い同期信号とすることができる。

以上は、電力変換装置１０２Ａの動作であるが、当該電力変換装置１０２Ａの動作を受け、各電力変換装置は以下のように動作する。

電力変換装置１０２Ｂの制御部２０２Ｂは図４に示すプログラムに沿って動作する。

まず、制御部２０２Ｂは電力変換装置１０２Ａからの「電文ＲＡ」を受信したか、判断を行う（ステップ４０１）。当該「電文ＲＡ」を受信していないと判断した場合は、受信待ち状態に戻る。

当該「電文ＲＡ」を受信したと判断した場合、制御部２０２Ｂは、「予告時間Ｔ１Ｂ」を計算し「電文ＲＢ」を送信する（ステップ４０２）。「予告時間Ｔ１Ｂ」とは、電力変換器１０２Ｂの通信部２０１Ｂが「電文ＲＢ」を送信した後、「同期信号ＳＢ」が送信されるまでの時間である（図５のＢ２）。制御部２０２Ｂには「ホップ数：１」が設定されており、電力変換装置１０２Ｂはマスターでないことが認識される。制御部２０２Ｂは、電力変換装置１０２Ａから送信された「電文ＲＡ」中の「予告時間Ｔ１Ａ」から電力変換装置１０２Ｂから送信される「電文ＲＢ」の送信終了時間を減算した値を「予告時間Ｔ１Ｂ」とする。つまり、電力変換装置１０２Ｃから電力変換装置１０２Ｄへの「電文ＲＣ」が送信される時間以上の値が「予告時間Ｔ１Ｂ」となる。無線電波による信号は他のノイズ信号と識別しにくいが、電文を受信する電力変換装置１０２Ｃは、当該「予告時間Ｔ１Ｂ」をたよりに、「同期信号ＳＢ」を受信することができる。

「予告時間Ｔ１Ｂ」算出の後、制御部２０２Ｂは、通信部２０１Ｂを介し、無線電波にて「予告時間Ｔ１Ｂ」を含む「電文ＲＢ」を送信する。なお当該「電文ＲＢ」には「予告時間Ｔ１Ｂ」の他、例えば、運転の停止、開始を指示するコードや、動作時間を表すコード、出力電力の上限や下限を指示するコード、パルス幅変調部２０３の周波数を制御するコード等の制御コードや、現在の運転状況を示すコードが含められていても構わない。

その後、制御部２０２Ｂは、「予告時間Ｔ１Ｂ」にかかる時間の間、無線電波のキャリアの送信を中断するよう通信部２０１Ｂを制御する（ステップ４０３）。

次に制御部２０２Ｂは、電力変換装置１０２Ａからの「電文ＲＡ」の受信後「予告時間Ｔ１Ａ」に相当する時間に、通信部２０１Ｂが「同期信号ＳＡ」を受信したか判断する（ステップ４０４）。制御部２０２Ｂは、具体的には例えば「予告時間Ｔ１Ａ」の前後数ミリ秒以内に通信部２０１Ｂが「同期信号ＳＡ」を受信したか監視を行う。

電力変換装置１０２Ａからの「同期信号ＳＡ」を受信したと判断した場合、制御部２０２Ｂは、即時に通信部２０１Ｂから「同期信号ＳＢ」を送信する（ステップ４０５）。当該「同期信号ＳＢ」は、電力変換装置１０２Ａから送信された「同期信号ＳＡ」と同様の信号であり、特に電文である必要はなく、電文のマーク信号またはスペース信号等であっても構わない。

電文のマーク信号またはスペース信号であり、特に電文である必要はない。

制御部２０２Ｂは、「同期信号ＳＢ」の送信時間長である時間Ｔ０を計時し（ステップ４０６）、時間Ｔ０経過後、即時に「同期信号ＳＢ」の送信を停止する（ステップ４０６）。当該動作により「同期信号ＳＢ」は「同期信号ＳＡ」と送信開始時刻、送信停止時刻、送信周波数とも同様となる。

その後、制御部２０２Ｂは、「シフト時間Ｔ２Ｂ」経過の後、パルスを出力するようパルス幅変調部２０３Ｂを制御する（ステップ４０７）。当該動作により、電力変換装置１０２Ｂは電力変換装置１０２Ａから出力された矩形波状の電圧に比べ、「シフト時間Ｔ２Ｂ」だけシフトされた時間にて、矩形波状の電圧を出力するようになる。

電力変換装置１０２Ｃは電力変換装置１０２Ｂの制御部２０２Ｂの動作に準じた以下の動作を行う。

電力変換装置１０２Ｂから送信された「電文ＲＢ」を受信したと判断した場合、電力変換装置１０２Ｃの制御部２０２Ｃは、「予告時間Ｔ１Ｃ」を計算し「電文ＲＣ」を送信する。制御部２０２Ｃは、電力変換装置１０２Ｂから送信された「電文ＲＢ」中の「予告時間Ｔ１Ｂ」から電力変換装置１０２Ｃから送信される「電文ＲＣ」の送信終了時間を減算した値を「予告時間Ｔ１Ｃ」とする。無線電波による信号は他のノイズ信号と識別しにくいが、電文を受信する電力変換装置１０２Ｄは、当該「予告時間Ｔ１Ｃ」をたよりに、「同期信号ＳＣ」を受信することができる。「予告時間Ｔ１Ｃ」算出の後、制御部２０２Ｃは、通信部２０１Ｃを介し、無線電波にて「予告時間Ｔ１Ｃ」を含む「電文ＲＣ」を送信する。

次に制御部２０２Ｃは、電力変換装置１０２Ｂからの「電文ＲＢ」の受信後「予告時間Ｔ１Ｂ」に相当する時間に、通信部２０１Ｃが「同期信号ＳＢ」を受信したか判断する。電力変換装置１０２Ｂからの「同期信号ＳＢ」を受信したと判断した場合、制御部２０２Ｃは、即時に通信部２０１Ｃから「同期信号ＳＣ」を送信する。当該「同期信号ＳＣ」は、電力変換装置１０２Ｂから送信された「同期信号ＳＢ」と同様の信号であり、電文のマーク信号またはスペース信号であり、特に電文である必要はない。

制御部２０２Ｃは、「同期信号ＳＣ」の送信時間長である時間Ｔ０を計時し、時間Ｔ０経過後、即時に「同期信号ＳＣ」の送信を停止する。当該動作により「同期信号ＳＣ」は「同期信号ＳＡ」、「同期信号ＳＢ」と送信開始時刻、送信停止時刻、送信周波数とも同様となる。

その後、制御部２０２Ｃは、「シフト時間Ｔ２Ｃ」経過の後、パルスを出力するようパルス幅変調部２０３Ｃを制御する。当該動作により、電力変換装置１０２Ｃは電力変換装置１０２Ａから出力された矩形波状の電圧に比べ、「シフト時間Ｔ２Ｃ」だけシフトされた時間にて、矩形波状の電圧を出力するようになる。

電力変換装置１０２Ｄは、以下の動作を行う。

電力変換装置１０２Ｃから送信された「電文ＲＣ」を受信したと判断した場合、電力変換装置１０２Ｄの制御部２０２Ｄは、「電文ＲＣ」の受信後「予告時間Ｔ１Ｃ」に相当する時間に、通信部２０１Ｄが「同期信号ＳＣ」を受信したか判断する。電力変換装置１０２Ｃから「同期信号ＳＣ」を受信したと判断した場合、制御部２０２Ｄは、時間Ｔ０を計時し、さらに「シフト時間Ｔ２Ｄ」経過の後、パルスを出力するようパルス幅変調部２０３Ｄを制御する。当該動作により、電力変換装置１０２Ｄは電力変換装置１０２Ａから出力された矩形波状の電圧に比べ、「シフト時間Ｔ２Ｄ」だけシフトされた時間にて、矩形波状の電圧を出力するようになる。

本実施例を用いれば、小型のフィルタでも出力電圧のリップルの振幅を小さくすることができる電源システムを提供することができる。

各電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃから送信される同期信号は同時性を有しており、当該同期信号から所定の「シフト時間」だけシフトしたタイミングにて各電力変換装置のパルス幅変調部２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ、２０３Ｄはパルスを発生する。このためパルス幅変調部２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ、２０３Ｄから出力されるパルスは重複することがないため、電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄから出力される矩形波状の電圧は、図５のＥ１に示すように相互にオフの区間を補償することができる。従って電力変換装置を複数用いた電源システム全体として、見かけ上、出力される矩形波状の電圧の周波数を高くすることができ、その結果フィルタを小型化、低価格化することが可能である。

また、本実施例によれば、微弱無線電波による通信や、電灯線搬送方式の通信のように長距離の通信を行うことができない通信方式を用い、電力変換装置間でリレー方式の通信を行うシステムとした場合でも、同期信号が遅延しないため、当該同期信号に基づき所望の時間に各電力変換装置は矩形波状の電圧を出力することができ、その結果フィルタを小型化、低価格化することが可能である。

また、微弱無線電波による通信や、電灯線搬送方式の通信による信号は他のノイズ信号と識別しにくいが、電文を受信する電力変換装置は、電文中の「予告時間」にて「同期信号」の送信時刻が予告されるため、ノイズと区別して同期信号を受信しやすい。

なお図１に記載された実施例１では電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄごとにフィルタ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄを設置するものとしたが、図６に示すように電力変換装置１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄに対し、一つのフィルタ１０７を配置することも可能である。この場合、複数のフィルタを必要としないため、電源システム全体として更にフィルタを小型化・低価格化することが可能である。

また、実施例１では電力変換装置１０２Ａから「同期信号ＳＡ」（第一の同期信号）を送信するものとしたが。電力変換装置１０２Ａに代えて、単に送信装置から「同期信号ＳＡ」（第一の同期信号）を送信するものとしても良い。

以上のように本発明を用いれば、小型のフィルタでも出力電圧のリップルの振幅を小さくすることができる電源システムを提供することができる。

１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ 電源装置
１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ 電力変換装置
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ フィルタ
１０４ 電力線
１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄ 負荷
１０６ 電力線
１０７ フィルタ
２０１ 通信部
２０２ 制御部
２０３ パルス幅変調部
２０４ 検出部
２０５、２０６、２０７、２０８ スイッチング素子
２０９、２１０ 入力端子
２１１、２１２ 出力端子

Claims (4)

1. 同期信号を送信する時間を予告する予告時間を含む電文を送信する電文送信手段と、
   前記電文送信手段により送信された電文中の前記予告時間に対応するタイミングにて前記同期信号を送信する同期信号送信手段と
   を具備した送信装置と、
   前記送信装置の前記電文送信手段から送信された電文を受信する電文受信手段と、
   前記電文受信手段により受信された電文中の前記予告時間に対応するタイミングにて前記同期信号を受信する同期信号受信手段と、
   負荷に印加される電圧に対応したパルス幅を有する矩形波状電圧を出力する電圧出力手段と、
   前記同期信号受信手段にて受信された前記同期信号を基準にしたタイミングにて矩形波状電圧を出力するように前記電圧出力手段を制御する制御手段と
   を具備した電力変換装置と、
   を有することを特徴とする電源システム。
2. 第一の同期信号を送信する時間を予告する第一の予告時間を含む第一の電文を送信する第一の電文送信手段と、
   前記第一の電文送信手段により送信された前記第一の電文中の前記第一の予告時間に対応するタイミングにて前記第一の同期信号を送信する第一の同期信号送信手段と、
   前記第一の電文送信手段から前記第一の電文を送信の後、前記第一の同期信号送信手段が前記第一の同期信号を送信する前に、通信キャリアの出力を停止する第一の送信停止手段と
   を具備した送信装置と、
   前記送信装置の前記第一の電文送信手段から送信された前記第一の電文を受信する電文受信手段と、
   前記電文受信手段により受信された前記第一の電文中の前記第一の予告時間に対応するタイミングにて前記第一の同期信号を受信する同期信号受信手段と、
   前記送信装置の前記第一の送信停止手段により通信キャリアが停止されている時間に、
   第二の同期信号を送信する時間を予告する第二の予告時間を含む第二の電文を送信する第二の電文送信手段と、
   前記第二の電文送信手段により送信された前記第二の電文中の前記第二の予告時間に対応するタイミングで、かつ前記第一の同期信号送信手段から前記第一の同期信号が送信されるのと重複するタイミングにて第二の同期信号を送信する第二の同期信号送信手段と、
   負荷に印加される電圧に対応したパルス幅を有する矩形波状電圧を出力する電圧出力手段と、
   前記同期信号受信手段にて受信された前記第一の同期信号を基準にしたタイミングにて矩形波状電圧を出力するように前記電圧出力手段を制御する制御手段と
   を具備した電力変換装置と、
   を有することを特徴とする電源システム。
3. 電文を受信する電文受信手段と、
   前記電文受信手段により受信された電文中の前記予告時間に対応するタイミングにて前記同期信号を受信する同期信号受信手段と、
   負荷に印加される電圧に対応したパルス幅を有する矩形波状電圧を出力する電圧出力手段と、
   前記同期信号受信手段にて受信された前記同期信号を基準にしたタイミングにて矩形波状電圧を出力するように前記電圧出力手段を制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする電力変換装置。
4. 第一の電文を受信する電文受信手段と、
   前記電文受信手段により受信された前記第一の電文中の前記第一の予告時間に対応するタイミングにて第一の同期信号を受信する同期信号受信手段と、
   前記電文受信手段による第一の電文受信後の通信キャリアが停止されている時間に、
   第二の同期信号を送信する時間を予告する第二の予告時間を含む第二の電文を送信する電文送信手段と、
   前記電文送信手段により送信された前記第二の電文中の前記第二の予告時間に対応するタイミングで、かつ前記第一の同期信号が送信されるのと重複するタイミングにて第二の同期信号を送信する同期信号送信手段と、
   負荷に印加される電圧に対応したパルス幅を有する矩形波状電圧を出力する電圧出力手段と、
   前記同期信号受信手段にて受信された前記第一の同期信号を基準にしたタイミングにて矩形波状電圧を出力するように前記電圧出力手段を制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする電力変換装置。

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