JP2016136821A - Power supply device and power supply system - Google Patents

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貴裕 野崎
Takahiro Nozaki
貴裕 野崎
康孝 藤本
Yasutaka Fujimoto
康孝 藤本
誠通 下野
Akimichi Shimono
誠通 下野
清也 水島
Seiya Mizushima
清也 水島
栄寿 永井
Hidetoshi Nagai
栄寿 永井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To supply power for controlling a plurality of loads simultaneously and independently by one power supply device.SOLUTION: The power supply device converts a DC voltage into a pulse-shaped voltage, to generate a multiplexed output voltage in which a plurality of output voltages are multiplexed. A plurality of output voltages are multiplexed in the generated multiplexed output voltage, and by demultiplexing the transmitted multiplexed output voltage on the load side, the output voltage is demultiplexed into a plurality of output voltages. Because the plurality of output voltages in the multiplexed output voltage are multiplexed in mutually independent states, it is possible to acquire the plurality of demultiplexed output voltages simultaneously in mutually independent states. With this, the supply of the demultiplexed output voltages to each load enables controlling each load simultaneously and independently.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願発明は、電力供給装置、及び電力供給システムに関する。   The present invention relates to a power supply device and a power supply system.

近年の電気駆動技術の発展に伴い、複数の電動機を備えたシステムの導入が進められている。複数台の電動機を備えたシステムの一例としては、液晶ディスプレイや半導体の製造装置が挙げられる。これらの製造装置では、複数台の電動機を同時に制御することで精密な位置決めを実現しており、モデルに基づく非干渉化制御手法などが報告されている。同様に、製鉄における熱間帯鋼仕上圧延設備においても、送り速度や張力を制御するために複数台の電動機が用いられており、フィードバック線形化に基づく複数電動機の制御手法などが研究されている。また、遠隔操作システムは手術支援や災害救助を目的として研究が進められているが、操作用ロボットと作業用ロボットで構成されていることから複数台の電動機が必要となる。   With the recent development of electric drive technology, introduction of a system including a plurality of electric motors has been promoted. An example of a system including a plurality of electric motors includes a liquid crystal display and a semiconductor manufacturing apparatus. In these manufacturing apparatuses, precise positioning is realized by simultaneously controlling a plurality of electric motors, and a decoupling control method based on a model has been reported. Similarly, in hot strip steel finishing rolling equipment in steelmaking, multiple motors are used to control the feed rate and tension, and control methods for multiple motors based on feedback linearization are being studied. . The remote operation system is being studied for the purpose of surgery support and disaster relief. However, since it is composed of an operation robot and a work robot, a plurality of electric motors are required.

複数の電動機を備えたシステムにおいては、各電動機に1台の電力供給装置を接続する必要があるため、従来、複数台の電動機を駆動する場合には電動機と等しい数の電力供給装置を設置しなければならなかった。   In a system having a plurality of motors, it is necessary to connect one power supply device to each motor. Therefore, conventionally, when a plurality of motors are driven, the same number of power supply devices as the motors are installed. I had to.

しかし、近年のパワーエレクトロニクスやマイクロコントローラ、デジタル信号処理技術の進歩により、1台の電力供給装置によって複数台の電動機を駆動することが可能となり、研究が進められている。1台の電力供給装置によって複数台の電動機を同時に制御することができれば、電力供給装置やそれに付随する電子部品を削減することが可能となり、システムの費用低減や軽量化、小型化に有効である。   However, recent advances in power electronics, microcontrollers, and digital signal processing technologies have made it possible to drive a plurality of electric motors with a single power supply device, and research is ongoing. If a plurality of electric motors can be controlled simultaneously by a single power supply device, it is possible to reduce the power supply device and its associated electronic components, which is effective for reducing system costs, weight reduction, and miniaturization. .

複数台駆動の例としては、鉄道の車輪を想定した電動機制御に関する研究が挙げられ、1台の3レグインバータによって2台の誘導電動機を制御することに成功している。また、1台の電力供給装置によって、固定子巻線が直列に接続された2台の5相誘導電動機を独立に駆動する手法が報告されているほか、1台の5レグインバータにより2台の永久磁石同期電動機を駆動する手法や2台の三相誘導電動機を駆動する手法が提案されている。   As an example of multiple drive, research on motor control assuming railroad wheels is given, and two induction motors have been successfully controlled by one three-leg inverter. In addition, a method of independently driving two five-phase induction motors having stator windings connected in series with one power supply device has been reported. A method of driving a permanent magnet synchronous motor and a method of driving two three-phase induction motors have been proposed.

一方、電力変換回路の制御で広く使われているパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)に関する研究分野では、PWM制御の電力変換機能に新たな機能を付与する取り組みが行われている。PWM制御に電力変換以外の機能を持たせる例としては、電力線を通信回線としても利用する電力線搬送通信に関する研究が挙げられる。電力線搬送通信に関連する研究としては、産業用PWMネットワークを用いて電動機の状態をインバータ側に伝える通信方法(非特許文献1)やPWMネットワークのケーブル長による通信信頼性に関する研究、PWMネットワークに混入するノイズの除去技術などが報告されている。   On the other hand, in a research field related to pulse width modulation (PWM) widely used in control of a power conversion circuit, efforts are being made to add a new function to the power conversion function of PWM control. As an example of imparting functions other than power conversion to PWM control, research on power line carrier communication that uses a power line as a communication line can be cited. Research related to power line carrier communications includes communication methods (Non-patent Document 1) that communicate the state of the motor to the inverter side using an industrial PWM network, communication reliability based on the cable length of the PWM network, mixed into the PWM network Noise removal technology has been reported.

また、電力線上において、スイッチ操作に関連する制御情報の制御信号を電力線上において電力線搬送信号によって重畳させて電源側に伝送する技術も知られている(特許文献1)。   In addition, a technique is known in which a control signal of control information related to switch operation is superimposed on a power line by a power line carrier signal on the power line and transmitted to the power supply side (Patent Document 1).

特開2005−184555号JP 2005-184555 A

N.Gnot, M.A.Mannash, C.Batarad, and M.Machmoum, “Application of power line communication for data transmission over PWM network”, IEEE Trans, Smart Grid, Vol.1, No.2, PP.178-185, Sep.2010.N.Gnot, MAMannash, C.Batarad, and M.Machmoum, “Application of power line communication for data transmission over PWM network”, IEEE Trans, Smart Grid, Vol.1, No.2, PP.178-185, Sep.2010.

一台の電力供給装置によって複数の負荷に対して電力を供給すると共に、複数の負荷を同時にかつ独立して制御することが求められている。   There is a demand for supplying power to a plurality of loads by a single power supply apparatus and controlling the plurality of loads simultaneously and independently.

1台の電力供給装置に対し、複数台の電動機を並列接続すれば、電力供給装置の設置台数を削減することは可能である。しかしながら、各電動機は同じ駆動条件で同時駆動するに過ぎず、各電動機を異なる駆動条件で駆動することはできない。そのため、複数の負荷を同時にかつ独立して制御するという要求に対しては、上記した複数台の電動機を同時駆動する電力供給装置は対応することができない。   If a plurality of electric motors are connected in parallel to one power supply device, the number of installed power supply devices can be reduced. However, the electric motors are only driven simultaneously under the same driving conditions, and the electric motors cannot be driven under different driving conditions. For this reason, the above-described power supply apparatus that simultaneously drives a plurality of electric motors cannot respond to the request to control a plurality of loads simultaneously and independently.

また、産業用PWMネットワークを用いて電動機の状態をインバータ側に伝える通信技術や、電力線上において制御信号を電力線搬送信号に重畳させて電源側に伝送する技術が知られているが、これら技術の目的の多くは負荷側から電力供給側に向かって情報を伝送する技術であり、電力供給側から各負荷に向かって電力供給を制御する情報を伝送するものではない。   In addition, there are known communication technology that transmits the state of the motor to the inverter side using an industrial PWM network, and technology that superimposes the control signal on the power line carrier signal on the power line and transmits it to the power source side. Many of the purposes are techniques for transmitting information from the load side to the power supply side, and do not transmit information for controlling power supply from the power supply side to each load.

仮に、制御信号を電力線搬送信号に重畳させる技術を、電力供給側から負荷側への電力供給に適用させた場合には、負荷側において電力線搬送信号に重畳された制御信号を分離し、制御信号に基づいて電力供給装置から送られた電力を各負荷に分配する必要がある。この電力配分では、重畳された信号から制御信号を分離する信号分離の構成と、分離した制御信号を用いて電力を分配する電力分配の構成が必要であり、各構成に付随する電子部品が増加し、システムの費用増加、重量化、大型化等の課題が生じることになる。   If the technology for superimposing the control signal on the power line carrier signal is applied to the power supply from the power supply side to the load side, the control signal superimposed on the power line carrier signal is separated on the load side, and the control signal Therefore, it is necessary to distribute the power sent from the power supply device to each load. This power distribution requires a signal separation configuration that separates the control signal from the superimposed signal and a power distribution configuration that distributes power using the separated control signal, and the number of electronic components associated with each configuration increases. However, problems such as an increase in system cost, weight increase, and size increase occur.

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、一台の電力供給装置によって複数の負荷に対し、同時かつ独立に電力を供給することを目的とし、電力供給側から制御信号を送信することなく電力供給を制御することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described conventional problems, and transmits a control signal from the power supply side for the purpose of supplying power to a plurality of loads simultaneously and independently by a single power supply device. The purpose is to control the power supply without.

本願発明は、電力供給装置において、電源により印加される電源電圧をパルス化し、パルスのパルス特性を調整することによって、複数の出力電圧が多重化された多重化出力電圧を生成する。以下、電圧をパルス化し、そのパルスのパルス特性を調整することをパルス調整で表す。ここで、パルス特性は、パルス幅、一周期内のパルス位置、パルスの電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相である。生成された多重化出力電圧には複数の出力電圧が多重化されているため、負荷側において伝送された多重化出力電圧を多重化分離することによって多重化された出力電圧を分離することができる。   The present invention generates a multiplexed output voltage in which a plurality of output voltages are multiplexed by pulsing the power supply voltage applied by the power supply and adjusting the pulse characteristics of the pulse in the power supply device. In the following, the pulse adjustment means that the voltage is pulsed and the pulse characteristics of the pulse are adjusted. Here, the pulse characteristics are the pulse width, the pulse position within one period, the symmetry of the voltage polarity of the pulse, and the pulse phase between each period. Since a plurality of output voltages are multiplexed in the generated multiplexed output voltage, the multiplexed output voltage can be separated by demultiplexing the multiplexed output voltage transmitted on the load side. .

多重化出力電圧において複数の出力電圧は互いに独立した状態で多重化されているため、多重化分離した複数の出力電圧は互いに独立した状態で同時に取得することができる。したがって、分離した出力電圧を各負荷に供給することによって各負荷を同時にかつ独立して制御することができる。   In the multiplexed output voltage, since the plurality of output voltages are multiplexed in an independent state, the plurality of multiplexed output voltages can be simultaneously acquired in an independent state. Therefore, each load can be controlled simultaneously and independently by supplying a separate output voltage to each load.

電源電圧のパルス調整は、複数の出力電圧を周波数や位相等の出力電圧特性によって多重化されており、パルス調整後の多重化出力電圧は、多重化された複数の出力電圧を多重化状態から分離するための情報を多重化出力電圧自体に内包している。   In the pulse adjustment of the power supply voltage, a plurality of output voltages are multiplexed by the output voltage characteristics such as frequency and phase, and the multiplexed output voltage after the pulse adjustment is obtained by multiplexing the plurality of output voltages from the multiplexed state. Information for separation is included in the multiplexed output voltage itself.

したがって、多重化出力電圧は、多重化出力電圧が備える出力電圧特性に基づいて多重化分離することができ、多重化分離することによって多重化された出力電圧を分離して出力することができる。この多重化分離では多重化出力電圧を分離するための制御信号は不要である。   Therefore, the multiplexed output voltage can be demultiplexed based on the output voltage characteristic of the multiplexed output voltage, and the multiplexed output voltage can be separated and output by demultiplexing. This demultiplexing does not require a control signal for demultiplexing the multiplexed output voltage.

本願発明によれば、電力供給側において、多重化された出力電圧を負荷側において分離処理を行うための制御信号を別途形成しておく必要がなく、また、負荷側においても多重化された出力電圧を多重化分離する際に、制御信号を別途用意することなく各出力電圧に分離することができる。   According to the present invention, it is not necessary to separately form a control signal for separating the multiplexed output voltage on the load side on the power supply side, and the multiplexed output is also provided on the load side. When the voltages are multiplexed and separated, the output signals can be separated without preparing a control signal separately.

本願発明は、多重化出力電圧を生成する電力供給装置の形態と、多重化出力電圧を生成する電力供給側の多重化部の構成と多重化出力電圧から出力電圧を多重化分離して負荷に分配する負荷側の多重化分離部の構成とを含む電力供給システムの形態とを含んでいる。   The present invention provides a power supply device that generates a multiplexed output voltage, a configuration of a multiplexing unit on the power supply side that generates the multiplexed output voltage, and a load that is multiplexed and demultiplexed from the multiplexed output voltage. And a configuration of a power supply system including a configuration of a demultiplexing unit on a load side to be distributed.

[電力供給装置]
本願発明の電力供給装置は、電源と、電源の電源電圧をパルス化し、そのパルスのパルス特性を調整して多重化して得られる多重化出力電圧を出力する多重化回路とを備える。
[Power supply equipment]
The power supply device of the present invention includes a power supply and a multiplexing circuit that pulsates the power supply voltage of the power supply and outputs a multiplexed output voltage obtained by adjusting and multiplexing the pulse characteristics of the pulse.

本願発明の多重化回路は、多重化状態から分離するための情報を内包した多重化出力電圧を出力するパルス形成回路と、パルス形成回路がパルス形成するタイミングを制御し、多重化出力電圧のパルスについて、一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅の少なくとも一つのパルス特性を調整する制御信号を発生する制御信号発生器とを備える。   The multiplexing circuit of the present invention controls a pulse forming circuit that outputs a multiplexed output voltage including information for separating from a multiplexed state, and controls the timing at which the pulse forming circuit forms a pulse. A control signal generator for generating a control signal for adjusting at least one pulse characteristic of a pulse position within one period, symmetry of voltage polarity, a pulse phase between periods, and a pulse width.

パルス形成回路は、電源の電源電圧の両端間にスイッチング素子を設けたスイッチング回路で構成することができ、スイッチング素子を開閉することによって電源電圧をパルス化して多重化出力電圧を出力する。制御信号発生器は、スイッチング回路のスイッチング素子の開閉時期を制御する制御信号を発生する。スイッチング回路は、電源の電源電圧の両端間にスイッチング素子のブリッジ構成で接続したブリッジ回路で構成することができる。   The pulse forming circuit can be configured by a switching circuit in which a switching element is provided between both ends of the power supply voltage of the power supply. The power supply voltage is pulsed by opening and closing the switching element to output a multiplexed output voltage. The control signal generator generates a control signal for controlling the opening / closing timing of the switching element of the switching circuit. The switching circuit can be constituted by a bridge circuit in which the power supply voltage of the power supply is connected between both ends in a bridge configuration of a switching element.

電源電圧は直流電圧又は交流電圧とすることができる。スイッチング回路は、電源電圧が直流電圧である場合にはインバータで構成することができ、電源電圧が交流電圧である場合には、交流電圧をオンオフ制御して変換するマトリクスコンバータ等の交換回路で構成することができる。   The power supply voltage can be a DC voltage or an AC voltage. The switching circuit can be configured with an inverter when the power supply voltage is a DC voltage, and when the power supply voltage is an AC voltage, it is configured with an exchange circuit such as a matrix converter that converts the AC voltage by on / off control. can do.

スイッチング回路は、制御信号発生器により供給される制御信号に基づいてスイッチング素子の開閉を制御し、多重化出力電圧を生成する。スイッチング回路のスイッチング素子の開閉時期を制御することによって多重化出力電圧のパルス特性を調整する。   The switching circuit controls opening and closing of the switching element based on a control signal supplied from the control signal generator, and generates a multiplexed output voltage. The pulse characteristic of the multiplexed output voltage is adjusted by controlling the switching timing of the switching element of the switching circuit.

生成された多重化出力電圧は、さらに、周波数、位相、振幅の少なくとも一つの出力電圧特性を用いて多重化することも可能である。多重化された複数の出力電圧は、当該出力電圧特性に基づいて多重化出力電圧を多重化分離することができる。   The generated multiplexed output voltage can be further multiplexed using at least one output voltage characteristic of frequency, phase, and amplitude. Multiplexed output voltages can be multiplexed and separated based on the output voltage characteristics.

本願発明の電力供給装置は、多重化回路において多重化出力電圧のパルスのパルス特性を調整することによって出力電圧を多重化する態様として、周波数により多重化する周波数多重化の態様、位相により多重化する位相多重化の態様、振幅により多重化する振幅多重化の態様の他、周波数多重化を時分割で行う態様、周波数多重化と位相多重化とを組み合わせて行う態様等の複数の態様とすることができる。   In the power supply device of the present invention, in the multiplexing circuit, the output voltage is multiplexed by adjusting the pulse characteristics of the pulses of the multiplexed output voltage, the frequency multiplexing mode that multiplexes by frequency, and the phase multiplexing In addition to the aspect of phase multiplexing to be performed, the aspect of amplitude multiplexing to be multiplexed by amplitude, a plurality of aspects such as an aspect in which frequency multiplexing is performed in a time division manner, and an aspect in which frequency multiplexing and phase multiplexing are performed in combination be able to.

(周波数多重化の態様)
周波数多重化の態様では、制御信号によってパルスのパルス幅や一周期内のパルス位置を調整することによって周波数で多重化した多重化出力電圧を生成する。
(Frequency multiplexing mode)
In the frequency multiplexing mode, a multiplexed output voltage multiplexed by frequency is generated by adjusting the pulse width of the pulse and the pulse position within one period by the control signal.

パルス調整において、パルスのパルス幅や一周期内のパルス位置を調整することによって周波数情報に基づいた多重化が行われ、基本周波数成分及び高調波周波数成分の電圧出力が多重化される。多重化された多重化出力電圧を周波数で多重化分離することによって、多重化出力電圧を基本周波数成分と高調波周波数成分に分離して複数の出力電圧を出力することができる。   In the pulse adjustment, multiplexing based on the frequency information is performed by adjusting the pulse width of the pulse and the pulse position within one period, and the voltage outputs of the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are multiplexed. By multiplexing and separating the multiplexed output voltage by frequency, it is possible to separate the multiplexed output voltage into a fundamental frequency component and a harmonic frequency component and output a plurality of output voltages.

パルス形成回路が備えるスイッチング回路のスイッチング素子の開閉を制御する制御信号は、多重化出力電圧のパルス特性の内、一周期内のパルス位置をパラメータとしてパルス形成を制御する。   A control signal for controlling the opening and closing of the switching element of the switching circuit included in the pulse forming circuit controls the pulse formation using the pulse position in one cycle as a parameter in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage.

パルス調整は、パルス位置をパラメータとして直流電圧を周波数多重化し、異なる周波数の出力電圧を多重化した多重化出力電圧を生成する。   In the pulse adjustment, the DC voltage is frequency-multiplexed using the pulse position as a parameter, and a multiplexed output voltage is generated by multiplexing output voltages of different frequencies.

多重化出力電圧のパルス特性において、パルスの電圧極性が一周期内において半周期について同極である場合には多重化される複数の出力電圧は奇関数となり、一方、パルスの電圧極性が一周期内において半周期について異極である場合には、多重化される複数の出力電圧は偶関数となる。   In the pulse characteristics of the multiplexed output voltage, when the voltage polarity of the pulse is the same for half a cycle, the multiple output voltages multiplexed are odd functions, while the voltage polarity of the pulse is one cycle In the case where the polarity is different with respect to the half cycle, the plurality of output voltages to be multiplexed are even functions.

(周波数多重化を時分割で行う態様)
パルス調整において、多重化出力電圧のパルス特性の変更を、周期を単位として時分割で行うことによって、周波数情報に基づく出力電圧の多重化を時分割で行うことができる。
(Mode of performing frequency multiplexing in time division)
In the pulse adjustment, the change of the pulse characteristics of the multiplexed output voltage is performed in a time division manner with a period as a unit, so that the output voltage based on the frequency information can be multiplexed in a time division manner.

パルス調整は、スイッチング回路を制御する制御信号の周期を単位として行うことができるため、各周期のパルス調整は、多重化出力電圧のパルスについて、一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅等のパルス特性を変えることによって、出力電圧の多重化を時分割で行うことができる。この態様によれば、各周期内で行う周波数の多重化と時分割による多重化との2種類の多重化を組み合わせることができる。   Since the pulse adjustment can be performed in units of the cycle of the control signal that controls the switching circuit, the pulse adjustment of each cycle is performed with respect to the pulse of the multiplexed output voltage, the pulse position within one cycle, the symmetry of the voltage polarity, By changing the pulse characteristics such as the pulse phase and pulse width between the periods, the output voltage can be multiplexed in a time division manner. According to this aspect, it is possible to combine two types of multiplexing, frequency multiplexing performed in each period and time division multiplexing.

(位相による多重化の態様)
位相による多重化の態様では、制御信号によって各周期間のパルス位相を調整することによって位相で多重化した多重化出力電圧を生成する。
(Mode of multiplexing by phase)
In the aspect of multiplexing by phase, a multiplexed output voltage multiplexed by phase is generated by adjusting the pulse phase between each period by a control signal.

パルス調整において、多重化出力電圧の各周期間のパルス位相を調整することによって多重化出力電圧を位相の出力電圧特性で多重化する。位相多重化された多重化出力電圧を位相情報に基づいて多重化分離することによって、多重化された複数の出力電圧を分離し出力することができる。   In the pulse adjustment, the multiplexed output voltage is multiplexed with the phase output voltage characteristic by adjusting the pulse phase between each cycle of the multiplexed output voltage. By multiplexing and separating the phase-multiplexed multiplexed output voltage based on the phase information, a plurality of multiplexed output voltages can be separated and output.

位相多重化の態様は2つの態様とすることができる。
第1の位相多重化の態様は、出力電圧を奇関数による多重化と偶関数による多重化とする態様であり、第2の位相多重化の態様は多重化出力電圧のパルス特性の位相によって多重化する態様である。
There can be two modes of phase multiplexing.
The first phase multiplexing mode is a mode in which the output voltage is multiplexed by an odd function and the even function, and the second phase multiplexing mode is multiplexed by the phase of the pulse characteristic of the multiplexed output voltage. It is the aspect which becomes.

第1の位相多重化の態様では、スイッチング回路のスイッチング素子の開閉を制御する制御信号は、多重化出力電圧のパルス特性において、一周期内のパルス位置を一周期内において半周期について対称として電圧極性の対称性をパラメータとし、この電圧極性の対称性をパラメータによって位相多重化を行い、位相多重化によって直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成する。多重化出力電圧は、電圧極性を一周期内において半周期について同極性又は異極性とすることで位相多重化される。   In the first phase multiplexing mode, the control signal for controlling the switching of the switching element of the switching circuit is a voltage in which the pulse position within one cycle is symmetrical with respect to the half cycle within one cycle in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage. Polarity symmetry is used as a parameter, phase multiplexing is performed using the voltage polarity symmetry as a parameter, and a multiplexed output voltage is generated by multiplexing DC voltages into output voltages of different phases by phase multiplexing. The multiplexed output voltage is phase multiplexed by setting the voltage polarity to the same polarity or different polarity for a half cycle within one cycle.

多重化出力電圧のパルスの電圧極性を同極性とする場合には、異なる周波数の奇関数の複数の出力電圧によって多重化し、一方、パルスの電圧極性を異極性とする場合には、異なる周波数の偶関数の複数の出力電圧によって多重化する。   When the voltage polarity of the pulse of the multiplexed output voltage is the same polarity, it is multiplexed with multiple output voltages of odd functions of different frequencies, while when the voltage polarity of the pulse is different polarity, Multiplexed by multiple output voltages of even function.

第2の位相多重化の態様では、スイッチング回路のスイッチング素子の開閉を制御する制御信号は、多重化出力電圧のパルス特性において、各周期間のパルス位相を半周期又は1/4周期ずらすパルス位相をパラメータとする。位相多重化によって直流電圧を多重化して、異なる位相の出力電圧が多重化された多重化出力電圧を生成する。パルス調整においてパルス位相をパラメータとして位相多重化を行い、位相多重化によって直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成する。   In the second phase multiplexing mode, the control signal for controlling the opening and closing of the switching elements of the switching circuit is a pulse phase that shifts the pulse phase between the periods by a half period or a quarter period in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage. Is a parameter. The DC voltage is multiplexed by phase multiplexing to generate a multiplexed output voltage in which output voltages of different phases are multiplexed. In the pulse adjustment, phase multiplexing is performed using the pulse phase as a parameter, and a multiplexed output voltage is generated by multiplexing the DC voltage into an output voltage of a different phase by the phase multiplexing.

パルス位相の周期が半周期ずれた多重化出力電圧は、位相が半周期分ずれた2つの出力電圧を多重化し、パルス位相の周期が1/4周期ずれた多重化出力電圧は、位相が1/4周期分ずれた4つの出力電圧を多重化する。   A multiplexed output voltage whose pulse phase period is shifted by a half cycle multiplexes two output voltages whose phases are shifted by a half period, and a multiplexed output voltage whose pulse phase period is shifted by a quarter period has a phase of 1 / 4 Output voltages that are shifted by 4 cycles are multiplexed.

パルス調整による多重化において、位相多重化と共に周波数多重化も合わせて行うことができ、多重化出力電圧は位相多重化と周波数多重化の2種の多重化を行うことができる。多重化出力電圧は、位相情報及び周波数で多重化分離することによって複数の出力電圧に分離して出力することができる。   In multiplexing by pulse adjustment, frequency multiplexing can be performed together with phase multiplexing, and the multiplexed output voltage can be subjected to two types of multiplexing, phase multiplexing and frequency multiplexing. The multiplexed output voltage can be output after being separated into a plurality of output voltages by demultiplexing with phase information and frequency.

(振幅による多重化の態様)
制御信号は、多重化出力電圧のパルス特性において、各周期間のパルス幅を異ならせる。パルス調整において、直流電圧を振幅多重化し、異なる振幅の出力電圧を多重化した多重化出力電圧を生成する。
(Mode of multiplexing by amplitude)
The control signal varies the pulse width between the periods in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage. In pulse adjustment, the DC voltage is amplitude-multiplexed to generate a multiplexed output voltage in which output voltages having different amplitudes are multiplexed.

振幅多重化の態様では、スイッチング回路のスイッチング素子の開閉を制御する制御信号の各周期間のパルスのパルス幅を調整することによって多重化出力電圧を生成する。   In the aspect of amplitude multiplexing, a multiplexed output voltage is generated by adjusting the pulse width of a pulse between each cycle of a control signal that controls opening and closing of the switching element of the switching circuit.

制御信号の各周期間のパルス幅を調整することによって、多重化出力電圧はパルス幅の出力電圧特性で多重化される。多重化出力電圧は位相情報に基づいて多重化分離することによって多重化された複数の出力電圧を分離し出力する。   By adjusting the pulse width between the periods of the control signal, the multiplexed output voltage is multiplexed with the output voltage characteristic of the pulse width. The multiplexed output voltage is multiplexed and separated based on the phase information to separate and output a plurality of multiplexed output voltages.

(位相多重化と周波数多重化との組み合わせによる態様)
制御信号は、多重化出力電圧のパルス特性において、各周期間のパルス位相を半周期又は1/4周期ずらすと共に、一周期内のパルス位置を一周期内において半周期を挟んで対称な位置とし、電圧極性を一周期内において半周期を挟んで同極性又は異極性とする。
(Aspect by combining phase multiplexing and frequency multiplexing)
In the pulse characteristics of the multiplexed output voltage, the control signal shifts the pulse phase between each cycle by a half cycle or a quarter cycle, and makes the pulse position within one cycle symmetrical with respect to the half cycle within one cycle. The voltage polarity is the same or different across a half cycle within one cycle.

パルス調整は、パルス位置をパラメータとして周波数多重化を行って直流電圧を異なる周波数の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成すると共に、パルス位相をパラメータとして位相多重化を行って直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成する。したがって、周波数多重化による異なる周波数の出力電圧の多重化と、位相多重化による異なる位相の出力電圧の多重化とによって多重化した多重化出力電圧が生成される。   In pulse adjustment, frequency multiplexing is performed using the pulse position as a parameter to generate a multiplexed output voltage in which the DC voltage is multiplexed to an output voltage of a different frequency, and phase multiplexing is performed using the pulse phase as a parameter to generate the DC voltage. A multiplexed output voltage is generated by multiplexing the output voltages of different phases. Accordingly, a multiplexed output voltage is generated by multiplexing output voltages of different frequencies by frequency multiplexing and multiplexing of output voltages of different phases by phase multiplexing.

[電力供給システム]
本願発明の電力供給システムは、多重化出力電圧を生成する電力供給側の多重化部の構成と、多重化出力電圧から多重化された出力電圧を多重化分離し、多重化分離した出力電圧を負荷に分配する負荷側の多重化分離部の構成とを含む。
[Power supply system]
The power supply system according to the present invention includes a configuration of a power supply-side multiplexing unit that generates a multiplexed output voltage, a multiplexed output voltage that is multiplexed from the multiplexed output voltage, and a multiplexed separated output voltage. And a configuration of a load-side demultiplexing unit that distributes the load.

電力供給側の多重化部の構成は、電源と、電源の電源電圧をパルス化し、そのパルスのパルス特性を調整して多重化して得られる多重化出力電圧を出力する多重化回路とを備える。   The configuration of the multiplexing unit on the power supply side includes a power supply and a multiplexing circuit that pulsates the power supply voltage of the power supply and outputs a multiplexed output voltage obtained by adjusting and multiplexing the pulse characteristics of the pulse.

負荷側の多重化分離部の構成は、多重化出力電圧を複数の出力電圧に多重化分離する多重化分離回路と、多重化分離回路が多重化分離した複数の出力電圧を各負荷に分配する分配器とを備える。   The configuration of the load side demultiplexing unit includes a demultiplexing circuit that demultiplexes the demultiplexed output voltage into a plurality of output voltages, and a plurality of output voltages demultiplexed by the demultiplexing circuit is distributed to each load. And a distributor.

本願発明の多重化回路は、多重化状態から分離するための情報を内包した多重化出力電圧を供給するパルス形成回路と、パルス形成回路がパルス形成するタイミングを制御し、多重化出力電圧のパルスについて、一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅の少なくとも一つのパルス特性を調整する制御信号を発生する制御信号発生器とを備える。   The multiplexing circuit of the present invention controls a pulse forming circuit that supplies a multiplexed output voltage that includes information for separation from the multiplexed state, and controls the timing at which the pulse forming circuit forms a pulse. A control signal generator for generating a control signal for adjusting at least one pulse characteristic of a pulse position within one period, symmetry of voltage polarity, a pulse phase between periods, and a pulse width.

パルス形成回路は、電源の電源電圧の両端間にスイッチング素子を設けたスイッチング回路で構成することができ、スイッチング素子を開閉することによって電源電圧をパルス化して多重化出力電圧を出力する。制御信号発生器は、スイッチング回路のスイッチング素子の開閉時期を制御する制御信号を発生する。スイッチング回路は、電源の電源電圧の両端間にスイッチング素子のブリッジ構成で接続したブリッジ回路で構成することができる。   The pulse forming circuit can be configured by a switching circuit in which a switching element is provided between both ends of the power supply voltage of the power supply. The power supply voltage is pulsed by opening and closing the switching element to output a multiplexed output voltage. The control signal generator generates a control signal for controlling the opening / closing timing of the switching element of the switching circuit. The switching circuit can be constituted by a bridge circuit in which the power supply voltage of the power supply is connected between both ends in a bridge configuration of a switching element.

電源電圧が直流電圧である場合には、スイッチング素子の開閉によって直流電圧をパルス調整した多重化出力電圧を出力するインバータで構成することができる。インバータは、制御信号によって多重化出力電圧のパルス特性を調整し、そのパルス特性の調整によって複数の出力電圧を一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅の少なくとも一つの出力電圧特性で多重化し、多重化した多重化出力電圧を出力する。   When the power supply voltage is a DC voltage, it can be constituted by an inverter that outputs a multiplexed output voltage obtained by pulse-adjusting the DC voltage by opening and closing the switching element. The inverter adjusts the pulse characteristics of the multiplexed output voltage according to the control signal, and by adjusting the pulse characteristics, the multiple output voltages are converted into pulse positions within one period, symmetry of voltage polarity, pulse phase between each period, and pulse width. Are multiplexed with at least one output voltage characteristic, and a multiplexed output voltage is output.

制御信号発生器は、インバータのスイッチング素子の開閉時期を制御し、多重化出力電圧のパルス幅、一周期内のパルス位置、電圧の極性、各周期間のパルス位相の少なくとも一つのパルス特性を調整する制御信号を発生する。   The control signal generator controls the switching timing of the switching elements of the inverter and adjusts the pulse width of the multiplexed output voltage, the pulse position within one period, the polarity of the voltage, and at least one pulse characteristic of the pulse phase between each period A control signal is generated.

多重化分離回路は、多重化回路で多重化した多重化出力電圧を、その多重化出力電圧を多重化した出力電圧特性に基づいて各出力電圧に多重化分離する。   The demultiplexing circuit demultiplexes the multiplexed output voltage multiplexed by the multiplexing circuit into output voltages based on output voltage characteristics obtained by multiplexing the multiplexed output voltage.

以上説明したように、本願発明の電力供給装置及び電力供給システムによれば、一台の電力供給装置によって複数の負荷に対して電力を供給すると共に、各負荷を個別に独立して制御することができる。   As described above, according to the power supply device and the power supply system of the present invention, power is supplied to a plurality of loads by one power supply device, and each load is controlled independently. Can do.

また、伝送された電力の各負荷への分配を、制御信号を用いることなく行うことができ、電力を各負荷に供給するための負荷側の装置構成を簡易とすることができる。   In addition, distribution of the transmitted power to each load can be performed without using a control signal, and the load-side device configuration for supplying power to each load can be simplified.

電力供給装置の台数を削減することによって、コスト、耐故障性、設置面積、保守点検を向上させることができる。   By reducing the number of power supply devices, cost, fault tolerance, installation area, and maintenance inspection can be improved.

制御信号のための配線を不要として配線数を削減することによって、コスト、耐故障性、設置面積、保守点検を向させることができる。   By eliminating the wiring for the control signal and reducing the number of wirings, cost, fault tolerance, installation area, and maintenance can be improved.

負荷側において供給された電力を分配するための構成を一構成とすることができるため、電力供給装置及び配線網に対する負荷機器の脱着を容易とし、機器脱着の利便性を向上させることができる。   Since the configuration for distributing the power supplied on the load side can be made one configuration, the load device can be easily detached from the power supply device and the wiring network, and the convenience of the device desorption can be improved.

負荷側の電力分配の制御を、電力供給装置側で行うことができるため、負荷側の使用状況に応じた電力の融通性を向上させることができ、システムの低コスト及び電力の有効利用を図ることができる。   Since the power distribution control on the load side can be performed on the power supply device side, the power flexibility according to the use situation on the load side can be improved, and the low cost of the system and the effective use of the power are achieved. be able to.

本願発明の電力供給装置及び電力供給システムの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the electric power supply apparatus and electric power supply system of this invention. 周波数多重化を行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the power supply apparatus and power supply system which perform frequency multiplexing. 周波数多重化の信号状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal state of frequency multiplexing. 周波数多重化の多重化出力電圧例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the multiplexing output voltage of frequency multiplexing. 位相多重化を行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a structure of the electric power supply apparatus and electric power supply system which perform phase multiplexing. 位相多重化の多重化出力電圧の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the multiplexing output voltage of a phase multiplexing. 位相多重化の信号状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal state of a phase multiplexing. 位相多重化の信号状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal state of a phase multiplexing. 位相多重化の信号状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal state of a phase multiplexing. 振幅多重化、及び周波数多重化を時間分割で行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the power supply apparatus and power supply system which perform amplitude multiplexing and frequency multiplexing by a time division. 周波数多重化を時間分割で行う信号状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal state which performs frequency multiplexing by a time division. 振幅多重化の信号状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal state of amplitude multiplexing. 電力供給装置及び電力供給システムの実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Example of an electric power supply apparatus and an electric power supply system. スイッチング素子を駆動する制御信号の一例である。It is an example of the control signal which drives a switching element. インバータを構成するスイッチング素子の駆動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive of the switching element which comprises an inverter. 多重化出力電圧の電圧波形の設計例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a design of the voltage waveform of a multiplexed output voltage. 多重化出力電圧の電圧波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage waveform of a multiplexed output voltage. 周波数分離を行うための帯域通過フィルタのボード線図である。It is a Bode diagram of a band pass filter for performing frequency separation. 帯域通過フィルタの出力電圧の電圧波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage waveform of the output voltage of a band pass filter. 整流器の出力電圧の電圧波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage waveform of the output voltage of a rectifier. 直流電動機のステップ応答の電流を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric current of the step response of a DC motor. 直流電動機のステップ応答の電流を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric current of the step response of a DC motor. 本願発明の交流電源における電力供給装置及び電力供給システムの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the electric power supply apparatus and electric power supply system in the alternating current power supply of this invention.

以下、本願発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下、図1を用いて本願発明の電力供給装置及び電力供給システムの概略構成を説明し、図2〜4を用いて本願発明の電力供給装置による周波数多重化を説明し、図5〜9を用いて本願発明の電力供給装置による位相多重化を説明し、図10〜12を用いて本願発明の電力供給装置の他の多重化例を説明し、図13〜22を用いて本願発明の電力供給装置による周波数多重化の一例を説明し、図23を用いて本願発明の交流電源における電力供給装置及び電力供給システムの概略構成を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, the schematic configuration of the power supply apparatus and power supply system of the present invention will be described with reference to FIG. 1, frequency multiplexing by the power supply apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4, and FIGS. The phase multiplexing by the power supply apparatus of the present invention will be described, and other examples of multiplexing of the power supply apparatus of the present invention will be described by using FIGS. 10 to 12, and the power of the present invention will be described by using FIGS. An example of frequency multiplexing by the supply device will be described, and a schematic configuration of the power supply device and the power supply system in the AC power supply according to the present invention will be described with reference to FIG.

[電力供給装置の概略構成]
本願発明の電力供給装置1は、電源2と、電源2の電源電圧を多重化して多重化出力電圧を出力する多重化回路3とを備える。
[Schematic configuration of power supply device]
The power supply device 1 of the present invention includes a power supply 2 and a multiplexing circuit 3 that multiplexes power supply voltages of the power supply 2 and outputs a multiplexed output voltage.

多重化回路3は、電源電圧をパルス化することで多重化した多重化出力電圧を出力するパルス形成回路4と、パルス形成回路4の駆動を制御する制御信号を発生する制御信号発生器5とを備える。パルス形成回路4は、スイッチング素子(図1には図示していない)を含むスイッチング回路4Aを電源2の電源電圧の両端間に接続されて構成される。スイッチング回路4Aは、電源が直流電源である場合には、4つのスイッチング素子をフルブリッジ接続したインバータで構成することによって、直流電圧をパルス化して多重化した交流の多重化出力電圧を出力する。   The multiplexing circuit 3 includes a pulse forming circuit 4 that outputs a multiplexed output voltage by pulsing the power supply voltage, and a control signal generator 5 that generates a control signal for controlling driving of the pulse forming circuit 4. Is provided. The pulse forming circuit 4 is configured by connecting a switching circuit 4A including a switching element (not shown in FIG. 1) between both ends of the power supply voltage of the power supply 2. When the power source is a DC power source, the switching circuit 4A is configured by an inverter in which four switching elements are connected in a full bridge, and outputs an AC multiplexed output voltage obtained by pulsing and multiplexing the DC voltage.

制御信号発生器5は、スイッチング回路4Aのスイッチング素子の開閉時期を制御し、多重化出力電圧のパルスの一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅の少なくとも一つのパルス特性を調整する制御信号を発生する。   The control signal generator 5 controls the switching timing of the switching element of the switching circuit 4A, and determines the pulse position within one period of the pulse of the multiplexed output voltage, the symmetry of the voltage polarity, the pulse phase between each period, and the pulse width. A control signal for adjusting at least one pulse characteristic is generated.

スイッチング回路4Aは、制御信号発生器5が発生する制御信号によって多重化出力電圧のパルス特性を調整し、そのパルス特性の調整によって、複数の出力電圧を周波数、位相、振幅の少なくとも一つの出力電圧特性において多重化し、多重化した一つの多重化出力電圧を出力する。   The switching circuit 4A adjusts the pulse characteristics of the multiplexed output voltage according to the control signal generated by the control signal generator 5, and adjusts the pulse characteristics to convert the plurality of output voltages into at least one output voltage of frequency, phase, and amplitude. Multiplexed in the characteristic, one multiplexed output voltage is output.

本願発明の電力供給システム10は、多重化出力電圧を生成する電力供給側の多重化部10Aの構成と、多重化出力電圧から出力電圧を多重化分離し、負荷に分配する負荷側の多重化分離部10Bの構成とを含む。   The power supply system 10 of the present invention includes a configuration of a power supply side multiplexing unit 10A for generating a multiplexed output voltage, and a load side multiplexing for demultiplexing the output voltage from the multiplexed output voltage and distributing it to the load Including the configuration of the separation unit 10B.

電力供給側は、電源2と、電源2の電源電圧をパルス化及び多重化して多重化出力電圧を出力する多重化回路3とを備えた電力供給装置1により構成される。   The power supply side is configured by a power supply device 1 including a power supply 2 and a multiplexing circuit 3 that outputs a multiplexed output voltage by pulsing and multiplexing the power supply voltage of the power supply 2.

負荷側は、多重化回路3で多重化された多重化出力電圧を分離し、多重化出力電圧から多重化された出力電圧を複数の出力電圧に多重化分離する多重化分離回路11と、多重化分離回路11が多重化分離した複数の出力電圧を負荷20に分配する分配器13とを備える。   The load side separates the multiplexed output voltage multiplexed by the multiplexing circuit 3, and demultiplexes the multiplexed output voltage from the multiplexed output voltage into a plurality of output voltages. The demultiplexer 11 includes a distributor 13 that distributes the plurality of output voltages multiplexed and separated to the load 20.

多重化分離回路11は、多重化回路3でパルス化し多重化した多重化出力電圧を複数の出力電圧に多重化分離する。多重化出力電圧の多重化分離は、その多重化出力電圧の多重化に用いた出力電圧特性に基づいて行う。例えば、多重化回路3において周波数で多重化した場合には、多重化分離回路11は帯域通過フィルタ等によって周波数分離する。   The demultiplexing circuit 11 demultiplexes the multiplexed output voltage pulsed and multiplexed by the multiplexing circuit 3 into a plurality of output voltages. The demultiplexing of the multiplexed output voltage is performed based on the output voltage characteristics used for multiplexing the multiplexed output voltage. For example, when the multiplexing circuit 3 multiplexes the frequency, the multiplexing / separating circuit 11 performs frequency separation by a band pass filter or the like.

負荷20に直流電圧を供給する場合には、多重化分離回路11で多重化分離した出力電圧を整流器12によって整流する。   When a DC voltage is supplied to the load 20, the output voltage multiplexed and separated by the demultiplexing circuit 11 is rectified by the rectifier 12.

分配器13は、多重化分離回路11で多重化分離した各出力電圧を各負荷20に分配する。出力電圧の分配において、分配先の負荷20の特定は、多重化の際に用いた出力電圧特性と各負荷とを対応付けておくことで行うことができる。   The distributor 13 distributes each output voltage multiplexed and separated by the demultiplexing circuit 11 to each load 20. In the distribution of the output voltage, the load 20 as the distribution destination can be specified by associating the output voltage characteristics used at the time of multiplexing with each load.

多重化出力電圧が周波数で多重化されている場合には、各電圧出力の周波数と負荷とを予め対応付けておくことによって、多重化分離した所定の電圧出力を所定の負荷に供給する。   When the multiplexed output voltage is multiplexed at a frequency, the predetermined voltage output multiplexed and separated is supplied to the predetermined load by associating the frequency of each voltage output with the load in advance.

多重化出力電圧が位相で多重化されている場合には、各電圧出力の位相と負荷とを予め対応付けておくことによって、多重化分離した所定の電圧出力を所定の負荷に供給する。   When the multiplexed output voltage is multiplexed in phase, the predetermined voltage output multiplexed and separated is supplied to the predetermined load by associating the phase of each voltage output with the load in advance.

多重化出力電圧が振幅で多重化されている場合には、各電圧出力の振幅と負荷とを予め対応付けておくことによって、多重化分離した所定の電圧出力を所定の負荷に供給する。   When the multiplexed output voltage is multiplexed with the amplitude, the predetermined voltage output multiplexed and separated is supplied to the predetermined load by associating the amplitude of each voltage output with the load in advance.

制御信号発生器5には各負荷20から負荷に供給される出力電圧の情報を帰還し、得られた情報に基づいて発生する制御信号を調整する。帰還する情報は出力電圧の有無や出力電圧の電圧値等とすることができ、例えば、負荷に供給される出力電圧の電圧値が所定電圧値から乖離している場合には、負荷に供給する出力電圧の電圧値が所定電圧値となるように制御信号を調整する。   Information on the output voltage supplied from each load 20 to the load is fed back to the control signal generator 5, and a control signal generated based on the obtained information is adjusted. The information to be fed back can be the presence or absence of the output voltage, the voltage value of the output voltage, etc. For example, when the voltage value of the output voltage supplied to the load deviates from a predetermined voltage value, the information to be fed is supplied to the load. The control signal is adjusted so that the voltage value of the output voltage becomes a predetermined voltage value.

図23(a)は、電源が交流電源である場合の概略構成を示している。電源が交流電源2Bである場合には、パルス形成回路4が備えるスイッチング回路4Bは、交流電圧をオンオフ制御して変換するマトリクスコンバータ等の交換回路で構成することができる。   FIG. 23A shows a schematic configuration when the power source is an AC power source. When the power source is the AC power source 2B, the switching circuit 4B included in the pulse forming circuit 4 can be configured by an exchange circuit such as a matrix converter that converts the AC voltage by on / off control.

以下、周波数多重化、位相多重化等の各多重化の態様について、電源が直流電源の場合について説明する。   Hereinafter, each multiplexing mode such as frequency multiplexing and phase multiplexing will be described in the case where the power source is a DC power source.

[周波数多重化の態様]
周波数多重化の態様について図2〜4を用いて説明する。図2は周波数多重化を行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を示し、図3は各部の信号状態を示し、図4は多重化出力電圧の例を示している。
[Frequency multiplexing mode]
A mode of frequency multiplexing will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a configuration example of a power supply apparatus and a power supply system that perform frequency multiplexing, FIG. 3 shows signal states of each unit, and FIG. 4 shows an example of multiplexed output voltage.

図2(a)に示す電力供給装置1において、多重化回路3は直流電源2の直流電圧を周波数多重化し、異なる周波数で複数の出力電圧が多重化された多重化出力電圧を出力する。負荷側において、電力供給装置1から伝送された多重化出力電圧を受けると、多重化分離回路11は帯域通過フィルタ(バンドパスフィルタ)11Aによって多重化出力電圧に周波数多重化されている複数の出力電圧を周波数で多重化分離する。帯域通過フィルタ11Aの周波数範囲は、多重化されている出力電圧の各周波数に基づいて設定され、各出力電圧を周波数分離する。   In the power supply device 1 shown in FIG. 2A, the multiplexing circuit 3 frequency-multiplexes the DC voltage of the DC power supply 2 and outputs a multiplexed output voltage in which a plurality of output voltages are multiplexed at different frequencies. When receiving the multiplexed output voltage transmitted from the power supply device 1 on the load side, the demultiplexing circuit 11 outputs a plurality of outputs frequency-multiplexed to the multiplexed output voltage by a bandpass filter (bandpass filter) 11A. Demultiplex voltage by frequency. The frequency range of the band pass filter 11A is set based on each frequency of the multiplexed output voltage, and frequency-separates each output voltage.

図2(b)に示す電力供給装置1は、図2(a)に示した多重化回路3中のパルス形成回路4のスイッチング回路4Aを構成するインバータ4a、及び制御信号発生器5に加えて周波数多重化器6を備える。周波数多重化器6は、インバータ4aで多重化した複数の出力電圧の周波数を周波数で多重化する。周波数で多重化することによって多重化出力電圧の周波数帯域を狭帯域化し、これによって多重化出力電圧の送信速度を高速化することができる。その他の構成については図1で示した構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。   The power supply device 1 shown in FIG. 2B is in addition to the inverter 4a and the control signal generator 5 that constitute the switching circuit 4A of the pulse forming circuit 4 in the multiplexing circuit 3 shown in FIG. A frequency multiplexer 6 is provided. The frequency multiplexer 6 multiplexes the frequencies of the plurality of output voltages multiplexed by the inverter 4a by frequency. Multiplexing by frequency makes it possible to narrow the frequency band of the multiplexed output voltage, thereby increasing the transmission speed of the multiplexed output voltage. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, and thus the description thereof is omitted here.

図3は電力供給システムの周波数多重化における各部の信号状態を示し、図3(a)は制御信号発生器5が発生する制御信号の一例を示し、図3(b)は多重化回路3の多重化出力電圧を示し、図3(c)は多重化分離回路11の分離出力電圧を示し、図3(d)は整流器12の整流出力電圧を示している。   FIG. 3 shows signal states of the respective parts in frequency multiplexing of the power supply system, FIG. 3A shows an example of a control signal generated by the control signal generator 5, and FIG. 3C shows the multiplexed output voltage, FIG. 3C shows the separated output voltage of the demultiplexing circuit 11, and FIG. 3D shows the rectified output voltage of the rectifier 12.

図3(a)の制御信号は、スイッチング回路4Aを構成するインバータ4aの各スイッチング素子の開閉を制御し、高電圧時にはスイッチング素子を閉じてオン状態とし、低電圧時にはスイッチング素子を開いてオフ状態とする。(a1)と(a3)の制御信号は、高電圧側に接続されるスイッチング素子を制御し、(a2)と(a4)の制御信号は、低電圧側に接続されるスイッチング素子を制御する。また、(a1)と(a2)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続され、(a3)と(a4)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続される。   3A controls the opening and closing of each switching element of the inverter 4a constituting the switching circuit 4A. When the voltage is high, the switching element is closed and turned on, and when the voltage is low, the switching element is opened and turned off. And The control signals (a1) and (a3) control the switching elements connected to the high voltage side, and the control signals (a2) and (a4) control the switching elements connected to the low voltage side. The switching elements controlled by the control signals (a1) and (a2) are connected in series, and the switching elements controlled by the control signals (a3) and (a4) are connected in series.

これによって、(a1)と(a4)の制御信号を高電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を低電圧とすることによって多重化出力電圧に正のパルス(図3(b))を生成し、(a1)と(a4)の制御信号を低電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を高電圧とすることによって多重化出力電圧に負のパルス(図3(b))を生成する。   Thus, by setting the control signals (a1) and (a4) to a high voltage and the control signals (a2) and (a3) to a low voltage, a positive pulse (FIG. 3 (b)) is added to the multiplexed output voltage. Generate a negative pulse (FIG. 3 (b)) in the multiplexed output voltage by setting the control signals (a1) and (a4) to a low voltage and the control signals (a2) and (a3) to a high voltage. Generate.

多重化出力電圧は[0,T]の周期を一周期とし、この周期の逆数を周波数とする基本周波数成分と高調波成分を周波数成分として含むため、多重化出力電圧は基本周波数成分と高調波成分が多重化された状態にある。基本周波数成分及び高調波数成分の波高値は一周期内におけるパルスの位置、パルス幅によって調整することができる。パルス幅で多重化した多重化出力電圧は、PWM出力電圧となる。   Since the multiplexed output voltage includes a fundamental frequency component and a harmonic component having a frequency of [0, T] as a cycle and a frequency that is the reciprocal of this cycle, the multiplexed output voltage includes a fundamental frequency component and a harmonic. The component is in a multiplexed state. The peak values of the fundamental frequency component and the harmonic number component can be adjusted by the pulse position and pulse width within one period. The multiplexed output voltage multiplexed with the pulse width becomes the PWM output voltage.

多重化出力電圧に多重化された基本周波数成分と高調波成分は、周波数の電気的特性に基づいて多重化分離することで分離することができる。図3(c)は分離出力電圧を示し、実線は基本周波数成分を示し、破線は3次高調波成分を示している。   The fundamental frequency component and the harmonic component multiplexed on the multiplexed output voltage can be separated by demultiplexing based on the electrical characteristics of the frequency. FIG. 3C shows the separated output voltage, the solid line shows the fundamental frequency component, and the broken line shows the third harmonic component.

高調波成分として3次高調波成分を示すのは、高調波成分は3次高調波成分よりも高次の周波数成分を含むが高次の周波数成分ほど電圧値は低下するため、高調波成分として3次高調波成分のみを示し、より高次の周波数成分を省略したためであり、また、多重化された多重化出力電圧が奇関数である場合の周波数成分は奇数次の成分となるためである。   The third harmonic component is shown as the harmonic component because the harmonic component includes a higher-order frequency component than the third-order harmonic component, but the voltage value decreases as the higher-order frequency component. This is because only the third-order harmonic component is shown and the higher-order frequency component is omitted, and the frequency component when the multiplexed output voltage is an odd function is an odd-order component. .

図3(d)は多重化分離した周波数成分を整流して得られる整流出力電圧を示し、実線は基本周波数成分を整流した整流出力電圧を示し、破線は3次高調波成分を整流した整流出力電圧を示している。   FIG. 3 (d) shows the rectified output voltage obtained by rectifying the demultiplexed frequency component, the solid line shows the rectified output voltage obtained by rectifying the fundamental frequency component, and the broken line shows the rectified output obtained by rectifying the third harmonic component. The voltage is shown.

図4は多重化出力電圧の一例を示し、図4(a)、(b)は多重化出力電圧が奇関数の例を示し、図4(c)、(d)は多重化力電圧が偶関数の例を示している。   4 shows an example of the multiplexed output voltage, FIGS. 4A and 4B show examples of the multiplexed output voltage having an odd function, and FIGS. 4C and 4D show the multiplexed power voltage even. An example of a function is shown.

図4(a)は[0,T]の一周期において、半周期(T/2)を境にパルスの電圧極性が異極となる奇関数の多重化出力電圧の例を示している。[0,T/2]の半周期のパルスは正極性であり、[T/2,T]の半周期のパルスは負極性であり、[0,T/2]の半周期では[α,α]の位置と[π−α,π−α]の位置に正極のパルスを有し、[T/2,T]の半周期では[π+α,π+α]の位置と[2π−α,2π−α]の位置に負極のパルスを有している。このパルスにおいてα及びαを変更することによってパルス位置、パルス幅を調整し、基本周波数成分及び高調波成分の出力電圧値を制御することができる。図4(b)はαをT/4(=π/2)としたときの多重化出力電圧を示している。 FIG. 4A shows an example of an odd-function multiplexed output voltage in which the voltage polarity of the pulse is different from that of the half cycle (T / 2) in one cycle of [0, T]. [0, T / 2] half-cycle pulses have a positive polarity, [T / 2, T] half-cycle pulses have a negative polarity, and [0, T / 2] half-cycles have [α 1 , Α 2 ] and [π-α 2 , π-α 1 ] positions, and in the half cycle [T / 2, T], the positions [π + α 1 , π + α 2 ] and [ It has a negative pulse at a position of 2π-α 2 , 2π-α 1 ]. By changing α 1 and α 2 in this pulse, the pulse position and the pulse width can be adjusted, and the output voltage values of the fundamental frequency component and the harmonic component can be controlled. FIG. 4B shows a multiplexed output voltage when α 2 is T / 4 (= π / 2).

図4(c)は[0,T]の一周期において、半周期(T/2)を境にパルスの電圧極性を同極となる偶関数の多重化出力電圧の例を示している。[0,T/2]の半周期のパルス、及び[T/2,T]の半周期のパルスは正極性であり、[0,T/2]の半周期では[α,α]の位置と[π−α,π−α]の位置に正極のパルスを有し、[T/2,T]の半周期では[π+α,π+α]の位置と[2π−α,2π−α]の位置に正極のパルスを有している。このパルスにおいてα及びαを変更することによってパルス位置、パルス幅を調整し、基本周波数成分及び高調波成分の出力電圧値を制御することができる。図4(d)はαをT/4(=π/2)としたときの多重化出力電圧を示している。 FIG. 4C shows an example of an even function multiplexed output voltage in which the voltage polarity of the pulse has the same polarity at a half cycle (T / 2) in one cycle of [0, T]. [0, T / 2] half-cycle pulse and [T / 2, T] half-cycle pulse are positive, and [0, T / 2] half-cycle is [α 1 , α 2 ]. And the position of [π-α 2 , π-α 1 ], and the position of [π + α 1 , π + α 2 ] and the position of [2π-α 2 ] in the half cycle of [T / 2, T]. , 2π−α 1 ] has a positive pulse. By changing α 1 and α 2 in this pulse, the pulse position and the pulse width can be adjusted, and the output voltage values of the fundamental frequency component and the harmonic component can be controlled. FIG. 4D shows the multiplexed output voltage when α 2 is T / 4 (= π / 2).

[位相多重化の態様]
位相多重化の態様について図5〜9を用いて説明する。図5は位相多重化を行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を示し、図6は多重化出力電圧の例を示し、図7〜図9は各部の信号状態を示している。
[Mode of phase multiplexing]
A mode of phase multiplexing will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a configuration example of a power supply apparatus and a power supply system that perform phase multiplexing, FIG. 6 shows an example of a multiplexed output voltage, and FIGS. 7 to 9 show signal states of respective parts.

図5(a)に示す電力供給装置1において、多重化回路3は直流電源2の直流電圧を位相多重化して位相を異にする複数の出力電圧が多重化された多重化出力電圧を出力し、多重化分離回路11は位相弁別器11Bによって多重化出力電圧に多重化されている複数の出力電圧を位相情報で多重化分離する。位相弁別器11Bは、周期弁別器11Cによって多重化出力電圧から抽出した周期位置に基づいて、多重化出力電圧の位相を弁別する。   In the power supply device 1 shown in FIG. 5 (a), the multiplexing circuit 3 outputs a multiplexed output voltage in which a plurality of output voltages having different phases are multiplexed by phase multiplexing the DC voltage of the DC power supply 2. The demultiplexing circuit 11 demultiplexes the plurality of output voltages multiplexed into the multiplexed output voltage by the phase discriminator 11B based on the phase information. The phase discriminator 11B discriminates the phase of the multiplexed output voltage based on the periodic position extracted from the multiplexed output voltage by the periodic discriminator 11C.

図5(b)に示す電力供給装置1は、多重化分離回路11において位相弁別器11Bで位相分離した出力を帯域通過フィルタ11Aで周波数分離する構成を示している。   The power supply device 1 shown in FIG. 5B shows a configuration in which the output separated in the phase discriminator 11B in the demultiplexing circuit 11 is frequency-separated by the band-pass filter 11A.

位相多重化では、位相による多重化と共に周波数による多重化も合わせて行われるため、位相多重化された多重化出力電圧を位相情報で多重化分離した後の出力電圧には周波数多重化れた多重化分が含まれれている。帯域通過フィルタ11Aは位相弁別器11Bで位相分離した多重化出力電圧をさらに周波数分離する。その他の構成については図1で示した構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。   In phase multiplexing, since multiplexing by frequency is performed together with multiplexing by phase, the multiplexed output voltage that has been phase-multiplexed is multiplexed and separated by phase information. The chemical component is included. The band pass filter 11A further frequency-separates the multiplexed output voltage phase-separated by the phase discriminator 11B. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, and thus the description thereof is omitted here.

図4は前記したように周波数多重化の例において、図4(a)の奇関数の多重化出力電圧と図4(c)の偶関数の多重化出力電圧とは互いに位相が90度ずれた関係にある。この位相の違いを用いて、一周期Tを単位として両多重化出力電圧を切り換えることによって2つの相によって位相多重化を行うことができる。   4, as described above, in the example of frequency multiplexing, the odd-function multiplexed output voltage in FIG. 4A and the even-function multiplexed output voltage in FIG. 4C are out of phase with each other by 90 degrees. There is a relationship. Using this phase difference, phase multiplexing can be performed by two phases by switching both multiplexed output voltages in units of one period T.

図6(a),(b)は2つの相で位相多重化する他の例を示し、図6(c),(d)は4つの相で位相多重化する例を示している。   6A and 6B show another example of phase multiplexing with two phases, and FIGS. 6C and 6D show examples of phase multiplexing with four phases.

図6(a)に示す例は、奇関数の多重化出力電圧を、一周期Tを単位としてパルス出力の極性を反転させることによって位相多重化する例である。図6(a)では一方の相状態をA相で示し、位相を反転させた他方の相状態をB相で示している。図6(b)はA相とB相の相関係を示している。   The example shown in FIG. 6A is an example in which the multiplexed output voltage of the odd function is phase multiplexed by inverting the polarity of the pulse output in units of one period T. In FIG. 6A, one phase state is shown as A phase, and the other phase state where the phase is inverted is shown as B phase. FIG. 6B shows the phase relationship between the A phase and the B phase.

図6(a)は奇関数の多重化出力電圧の例を示しているが、図4(c)で示した偶関数の多重化出力電圧を用いて位相多重化することもできる。   FIG. 6A shows an example of the multiplexed output voltage of the odd function, but phase multiplexing can also be performed using the multiplexed output voltage of the even function shown in FIG.

図6(c)に示す例は、奇関数の多重化出力電圧を、一周期Tを単位としてパルス出力の極性を45度分ずらすことによって位相多重化する例である。図6(c)A相で表した相状態に対して、順に45度分だけ位相をずらしたC相、B相、及びD相の相状態を示している。図6(d)はA相、B相、C相、D相の相関係を示している。   The example shown in FIG. 6C is an example in which the multiplexed output voltage of the odd function is phase multiplexed by shifting the polarity of the pulse output by 45 degrees with one period T as a unit. FIG. 6C shows the phase states of the C phase, the B phase, and the D phase in which the phases are sequentially shifted by 45 degrees with respect to the phase state represented by the A phase. FIG. 6D shows the phase relationship of the A phase, B phase, C phase, and D phase.

図7は図5に示す電力供給システムの位相多重化における各部の信号状態を示し、図7(a)は制御信号発生器5が発生する制御信号の一例を示し、図7(b)は多重化回路3の多重化出力電圧を示し、図7(c)は多重化分離回路11Bで位相弁別した後の多重化分離出力電圧を示し、図7(d)は位相弁別器11Bで位相分離した出力電圧を帯域通過フィルタ11Aを通して周波数で多重化分離した後のフィルタ出力電圧を示し、図7(e)は整流器12の整流出力電圧を示している。   FIG. 7 shows signal states of respective parts in the phase multiplexing of the power supply system shown in FIG. 5, FIG. 7 (a) shows an example of a control signal generated by the control signal generator 5, and FIG. FIG. 7C shows the multiplexed output voltage after phase discrimination by the demultiplexing circuit 11B, and FIG. 7D shows the phase separation by the phase discriminator 11B. FIG. 7 (e) shows the rectified output voltage of the rectifier 12 after the output voltage is multiplexed and separated by frequency through the band pass filter 11A.

図7(a)の制御信号は、スイッチング回路4Aを構成するインバータ4aの各スイッチング素子の開閉を制御し、高電圧時にはスイッチング素子を閉じてオン状態とし、低電圧時にはスイッチング素子を開いてオフ状態とする。(a1)と(a3)の制御信号は、高電圧側に接続されるスイッチング素子を制御し、(a2)と(a4)の制御信号は、低電圧側に接続されるスイッチング素子を制御する。また、(a1)と(a2)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続され、(a3)と(a4)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続される。   7A controls the opening and closing of each switching element of the inverter 4a constituting the switching circuit 4A. When the voltage is high, the switching element is closed and turned on, and when the voltage is low, the switching element is opened and turned off. And The control signals (a1) and (a3) control the switching elements connected to the high voltage side, and the control signals (a2) and (a4) control the switching elements connected to the low voltage side. The switching elements controlled by the control signals (a1) and (a2) are connected in series, and the switching elements controlled by the control signals (a3) and (a4) are connected in series.

図7(b)に示す多重化出力電圧は、位相が90度ずれた位相多重化分離出力電圧を生成するためのA相とB相の位相状態を示している。   The multiplexed output voltage shown in FIG. 7B indicates the phase states of the A phase and the B phase for generating a phase multiplexed separated output voltage whose phase is shifted by 90 degrees.

A相の位相状態では、(a1)と(a4)の制御信号を高電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を低電圧とすることによって多重化出力電圧に正のパルス(図7(b)のA相)を生成し、(a1)と(a4)の制御信号を低電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を高電圧とすることによって多重化出力電圧に負のパルス(図7(b)のA相)を生成する。   In the phase state of the A phase, the control signals (a1) and (a4) are set to a high voltage, and the control signals (a2) and (a3) are set to a low voltage, whereby the multiplexed output voltage is positively pulsed (FIG. 7 ( b) phase A), and the control signals of (a1) and (a4) are set to a low voltage, and the control signals of (a2) and (a3) are set to a high voltage so that a negative pulse ( (Phase A in FIG. 7B) is generated.

B相の位相状態では、(a1)と(a4)の制御信号を低電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を高電圧とすることによって多重化出力電圧に負のパルス(図7(b)のB相)を生成し、(a1)と(a4)の制御信号を高電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を低電圧とすることによって多重化出力電圧に正のパルス(図7(b)のB相)を生成する。   In the phase state of the B phase, the control signal of (a1) and (a4) is set to a low voltage, and the control signal of (a2) and (a3) is set to a high voltage, so that a negative pulse (FIG. b) phase B), the control signals (a1) and (a4) are set to a high voltage, and the control signals (a2) and (a3) are set to a low voltage, whereby a positive pulse ( 7B) is generated.

図7(c)の位相多重化分離出力電圧において、(c1)はA相の多重化出力電圧を多重化分離した出力電圧を示し、(c2)はB相の多重化出力電圧を多重化分離した出力電圧を示している。A相とB相とは位相分離される。   In the phase multiplexed output voltage of FIG. 7C, (c1) shows the output voltage obtained by multiplexing and separating the A phase multiplexed output voltage, and (c2) shows the multiplexed output voltage of the B phase. The output voltage is shown. A phase and B phase are phase-separated.

A相とB相の各位相多重化分離出力電圧において、多重化分離出力電圧は[0,T]の周期を一周期とし、この周期の逆数を周波数とする基本周波数成分と高調波数成分を周波数成分として含むため、多重化出力電圧は基本周波数成分と高調波成分が多重化された状態にある。基本周波数成分及び高調波成分の波高値は一周期内におけるパルスの位置によって調整することができる。   In each phase multiplexed separated output voltage of A phase and B phase, the multiplexed separated output voltage has a period of [0, T] as one period, and a fundamental frequency component and a harmonic number component whose frequency is the reciprocal of this period. Since it is included as a component, the multiplexed output voltage is in a state where the fundamental frequency component and the harmonic component are multiplexed. The peak values of the fundamental frequency component and the harmonic component can be adjusted by the position of the pulse within one period.

多重化出力電圧に多重化された基本周波数成分と高調波成分は、周波数の電気的特性に基づいて多重化分離することで分離することができる。図7(d)はフィルタ出力電圧を示し、実線は基本周波数成分を示し、破線は3次高調波成分を示している。(d1)と(d3)はA相のフィルタ出力電圧の基本周波数成分と高調波成分を示し、(d2)と(d4)はB相のフィルタ出力電圧の基本周波数成分と高調波成分を示している。   The fundamental frequency component and the harmonic component multiplexed on the multiplexed output voltage can be separated by demultiplexing based on the electrical characteristics of the frequency. FIG. 7D shows the filter output voltage, the solid line shows the fundamental frequency component, and the broken line shows the third harmonic component. (d1) and (d3) show the fundamental frequency and harmonic components of the A-phase filter output voltage, and (d2) and (d4) show the fundamental frequency and harmonic components of the B-phase filter output voltage. Yes.

図7(e)は多重化分離した各周波数成分を整流して得られる整流出力電圧を示し、実線は基本周波数成分の整流出力電圧を示し、破線は3次高調波成分の整流出力電圧を示している。   FIG. 7E shows the rectified output voltage obtained by rectifying each frequency component that has been multiplexed and separated, the solid line shows the rectified output voltage of the fundamental frequency component, and the broken line shows the rectified output voltage of the third harmonic component. ing.

図8,9に示す位相多重化は、奇関数の多重化出力電圧と偶関数の多重化出力電圧とによって位相多重化を行う例を示している。   The phase multiplexing shown in FIGS. 8 and 9 shows an example in which phase multiplexing is performed using an odd function multiplexed output voltage and an even function multiplexed output voltage.

図8は、異なる周期において奇関数の多重化出力電圧と偶関数の多重化出力電圧とを生成することによって位相多重化を行う例である。図8(a)は位相多重化出力電圧を示し、図8(b)は位相多重化分離出力電圧を示し、図8(c)は奇関数と偶関数による位相による多重化分離と、周波数による多重化分離を行った後の出力電圧を示している。   FIG. 8 shows an example in which phase multiplexing is performed by generating an odd function multiplexed output voltage and an even function multiplexed output voltage in different periods. FIG. 8A shows the phase multiplexed output voltage, FIG. 8B shows the phase multiplexed separated output voltage, and FIG. 8C shows the multiplexed separation based on the phase by the odd function and the even function, and the frequency. The output voltage after demultiplexing is shown.

図8(c)において、(c1)は奇関数の基本周波数の出力電圧を示し、(c3)は奇関数の3次高調波成分の出力電圧を示し、(c2)は偶関数の直流分の出力電圧を示し、(c4)は偶関数の2次高調波成分の出力電圧を示している。   In FIG. 8 (c), (c1) shows the output voltage of the fundamental frequency of the odd function, (c3) shows the output voltage of the third harmonic component of the odd function, and (c2) shows the DC component of the even function. The output voltage is shown, and (c4) shows the output voltage of the second harmonic component of the even function.

図8(d)は整流出力電圧を示し、(d1)は奇関数の基本周波数の出力電圧の整流出力電圧を示し、(d3)は奇関数の3次高調波成分の出力電圧の整流出力電圧を示し、(d2)は偶関数の直流分の出力電圧の整流出力電圧を示し、(d4)は偶関数の2次高調波成分の出力電圧の整流出力電圧を示している。   FIG. 8D shows the rectified output voltage, (d1) shows the rectified output voltage of the output voltage having the odd fundamental frequency, and (d3) shows the rectified output voltage of the output voltage of the third harmonic component of the odd function. (D2) indicates the rectified output voltage of the output voltage corresponding to the DC of the even function, and (d4) indicates the rectified output voltage of the output voltage of the second harmonic component of the even function.

図9は、同一の周期内において奇関数の多重化出力電圧と偶関数の多重化出力電圧とを生成することによって位相多重化を行う例である。   FIG. 9 shows an example in which phase multiplexing is performed by generating an odd function multiplexed output voltage and an even function multiplexed output voltage within the same period.

図9(a)は位相多重化出力電圧を示し、図9(b)は位相多重化分離した出力電圧を示している。図9において、太い実線は奇関数の場合を示し、細い実線は偶関数の場合を示している。図9(a)において、太い実線で示す多重化出力電圧と細い実線で示す多重化出力電圧とは、パルス位置を異ならせると共に、一方は奇関数とし他方は偶関数としている。   FIG. 9A shows the phase multiplexed output voltage, and FIG. 9B shows the phase multiplexed output voltage. In FIG. 9, a thick solid line indicates an odd function, and a thin solid line indicates an even function. In FIG. 9A, a multiplexed output voltage indicated by a thick solid line and a multiplexed output voltage indicated by a thin solid line have different pulse positions, one being an odd function and the other being an even function.

図9(b)において、(b1)は奇関数で多重化した多重化出力電圧を多重化分離したときの位相多重化分離出力電圧を示し、(b2)は偶関数で多重化した多重化出力電圧を多重化分離したときの位相多重化分離出力電圧を示している。奇関数の多重化出力電圧と偶関数の多重化出力電圧は同一期間内で多重化されているが、互いに位相が90度ずれているため位相による多重化分離によって分離することができる。   In FIG. 9B, (b1) shows the phase multiplexed separated output voltage when the multiplexed output voltage multiplexed with the odd function is multiplexed and separated, and (b2) is the multiplexed output multiplexed with the even function. The phase multiplexing separation output voltage when the voltage is multiplexed and separated is shown. The odd-function multiplexed output voltage and the even-function multiplexed output voltage are multiplexed within the same period, but can be separated by demultiplexing by phase because the phases are shifted by 90 degrees.

図9(c)において、(c1)は奇関数で多重化したときの基本周波数の出力電圧を示し、(c3)は奇関数で多重化したときの3次高調波成分の出力電圧を示し、(c2)は偶関数で多重化したときの直流分の出力電圧を示し、(c4)は偶関数で多重化したときの2次高調波成分の出力電圧を示している。   In FIG. 9 (c), (c1) shows the output voltage of the fundamental frequency when multiplexed with an odd function, (c3) shows the output voltage of the third harmonic component when multiplexed with an odd function, (c2) shows the output voltage of the DC component when multiplexed with the even function, and (c4) shows the output voltage of the second harmonic component when multiplexed with the even function.

図9(d)は整流出力電圧を示し、(d1)は奇関数の基本周波数の出力電圧の整流出力電圧を示し、(d3)は奇関数の3次高調波成分の出力電圧の整流出力電圧を示し、(d2)は偶関数の直流分の出力電圧の整流出力電圧を示し、(d4)は偶関数の2次高調波成分の出力電圧の整流出力電圧を示している。   FIG. 9 (d) shows the rectified output voltage, (d1) shows the rectified output voltage of the output voltage of the odd function fundamental frequency, and (d3) shows the rectified output voltage of the output voltage of the third harmonic component of the odd function. (D2) indicates the rectified output voltage of the output voltage corresponding to the DC of the even function, and (d4) indicates the rectified output voltage of the output voltage of the second harmonic component of the even function.

[周波数多重化の時分割態様]
周波数多重化を時間分割で行う態様について図10,11を用いて説明する。図10(a)は周波数多重化を時間分割で行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を示し、図11は各部の信号状態を示している。
[Time division mode of frequency multiplexing]
A mode of performing frequency multiplexing by time division will be described with reference to FIGS. FIG. 10A shows a configuration example of a power supply apparatus and a power supply system that perform frequency multiplexing in a time division manner, and FIG. 11 shows signal states of respective units.

図10(a)に示す電力供給装置1において、多重化回路3は直流電源2Aの直流電圧を位相多重化して位相を異にする複数の出力電圧が多重化された多重化出力電圧を出力する。多重化分離回路11は、時分割器11D及び周期弁別器11Cによって多重化出力電圧に多重化されている複数の多重化出力電圧に時分割した後、帯域通過フィルタ11Aによって多重化出力電圧を多重化分離して出力電圧に分離する。時分割器11Dは、周期弁別器11Cによって多重化出力電圧から抽出した周期に基づいて、多重化出力電圧を時分割する。帯域通過フィルタ11Aは時分割器11Dで時分割した多重化出力電圧を周波数で多重化分離する。   In the power supply device 1 shown in FIG. 10 (a), the multiplexing circuit 3 outputs a multiplexed output voltage in which a plurality of output voltages having different phases are multiplexed by phase multiplexing the DC voltage of the DC power supply 2A. . The demultiplexing circuit 11 time-divides the multiplexed output voltage multiplexed into the multiplexed output voltage by the time divider 11D and the period discriminator 11C, and then multiplexes the multiplexed output voltage by the band pass filter 11A. Separated into output voltages. The time divider 11D time-divisions the multiplexed output voltage based on the period extracted from the multiplexed output voltage by the period discriminator 11C. The bandpass filter 11A multiplexes and demultiplexes the multiplexed output voltage time-divided by the time divider 11D by frequency.

図11は電力供給システムの周波数多重化を時分割で行う例の各部の信号状態を示し、図11(a)は制御信号発生器5が発生する制御信号の一例を示し、図11(b)は多重化回路3の多重化出力電圧を示し、図11(c)は多重化分離回路11の時分割器11Dで時分割によって多重化分離した出力電圧を示し、図11(d)は帯域通過フィルタ11Aで周波数分離によって多重化分離した出力電圧を示し、図11(e)は整流器12の整流出力電圧を示している。   FIG. 11 shows signal states of each part of an example in which frequency multiplexing of the power supply system is performed in a time division manner, FIG. 11 (a) shows an example of a control signal generated by the control signal generator 5, and FIG. 11 shows the multiplexed output voltage of the multiplexing circuit 3, FIG. 11C shows the output voltage multiplexed and separated by the time division 11D of the multiplexing separation circuit 11, and FIG. 11D shows the band pass. The output voltage multiplexed and separated by the frequency separation by the filter 11A is shown, and FIG. 11 (e) shows the rectified output voltage of the rectifier 12.

図11(a)の制御信号は、スイッチング回路4Aを構成するインバータ4aの各スイッチング素子の開閉を制御し、高電圧時にはスイッチング素子を閉じてオン状態とし、低電圧時にはスイッチング素子を開いてオフ状態とする。(a1)と(a3)の制御信号は、高電圧側に接続されるスイッチング素子を制御し、(a2)と(a4)の制御信号は、低電圧側に接続されるスイッチング素子を制御する。また、(a1)と(a2)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続され、(a3)と(a4)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続される。   11A controls the opening and closing of each switching element of the inverter 4a constituting the switching circuit 4A. When the voltage is high, the switching element is closed and turned on, and when the voltage is low, the switching element is opened and turned off. And The control signals (a1) and (a3) control the switching elements connected to the high voltage side, and the control signals (a2) and (a4) control the switching elements connected to the low voltage side. The switching elements controlled by the control signals (a1) and (a2) are connected in series, and the switching elements controlled by the control signals (a3) and (a4) are connected in series.

図11(b)に示す多重化出力電圧は、期間A及び期間Bでは奇関数又は偶関数によって周波数多重化を行う。図11(b)は奇関数で周波数多重化する場合を示している。   The multiplexed output voltage shown in FIG. 11B performs frequency multiplexing in the period A and the period B using an odd function or an even function. FIG. 11B shows the case of frequency multiplexing with an odd function.

期間Aでは、(a1)と(a4)の制御信号を高電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を低電圧とすることによって多重化出力電圧に正のパルス(図11(b)の期間A)を生成し、(a1)と(a4)の制御信号を低電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を高電圧とすることによって多重化出力電圧に負のパルス(図11(b)の期間A)を生成する。   In the period A, the control signals (a1) and (a4) are set to a high voltage, and the control signals (a2) and (a3) are set to a low voltage so that the multiplexed output voltage has a positive pulse (as shown in FIG. 11B). Period A) is generated, and the control signals of (a1) and (a4) are set to a low voltage, and the control signals of (a2) and (a3) are set to a high voltage, thereby negative pulses in the multiplexed output voltage (FIG. 11 ( Generate period A) of b).

期間Bにおいても、(a1)と(a4)の制御信号を高電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を低電圧とすることによって多重化出力電圧に正のパルス(図11(b)の期間B)を生成し、(a1)と(a4)の制御信号を低電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を高電圧とすることによって多重化出力電圧に負のパルス(図11(b)の期間B)を生成する。   Also in the period B, by setting the control signals (a1) and (a4) to a high voltage and the control signals (a2) and (a3) to a low voltage, the multiplexed output voltage has a positive pulse (FIG. 11B). Period B), the control signals (a1) and (a4) are set to a low voltage, and the control signals (a2) and (a3) are set to a high voltage, thereby causing a negative pulse in the multiplexed output voltage (FIG. 11). Generate period B) of (b).

期間Aと期間Bにおいて、多重化出力電圧のパルス位置やパルス幅を変えることによって、各期間で生成される出力電圧のパルスの電圧値を調整することができる。   In the period A and the period B, the voltage value of the pulse of the output voltage generated in each period can be adjusted by changing the pulse position and the pulse width of the multiplexed output voltage.

図11(c)の時分割出力電圧において、期間Aと期間Bの出力電圧は周期を単位として時間分割することができる。さらに、期間Aと期間Bの各多重化出力電圧は [0,T]の周期を一周期とし、この周期の逆数を周波数とする基本周波数成分と高調波数成分の周波数成分が多重化された状態にあるため、期間Aと期間Bとを時分割で多重化分離によって分離することができ、さらに、時分割で多重化分離した期間A及び期間Bの周波数で多重化されている周波数多重化出力電圧はそれぞれ周波数で多重化分離することができる。例えば、時分割によって多重化分離された多重化出力電圧が奇関数である場合には、基本周波数成分と奇数次の高調波成分とに周波数分離することができ、また、時分割によって多重化分離された多重化出力電圧が偶関数である場合には、直流分と偶数次の高調波成分とに周波数分離することができる。   In the time-division output voltage of FIG. 11C, the output voltages of the periods A and B can be time-divided in units of periods. Further, each of the multiplexed output voltages in the period A and the period B is a state in which the frequency component of the fundamental frequency component and the harmonic component having the frequency of [0, T] as one cycle and the frequency of the reciprocal of this cycle are multiplexed Therefore, the period A and the period B can be separated by multiplexing and demultiplexing in a time division manner, and further, the frequency multiplexed output multiplexed by the frequency of the period A and the period B demultiplexed by the time division Each voltage can be demultiplexed by frequency. For example, when the multiplexed output voltage multiplexed and separated by time division is an odd function, it can be frequency-separated into a fundamental frequency component and odd harmonic components, and multiplexed and separated by time division. When the multiplexed output voltage is an even function, the frequency can be separated into a direct current component and an even-order harmonic component.

図11(d)はフィルタ出力電圧を示し、実線は基本周波数成分を示し、破線は高調波成分を示している。(d1)と(d3)は期間Aのフィルタ出力電圧の基本周波数成分と高調波成分を示し、(d2)と(d4)は期間Bのフィルタ出力電圧の基本周波数成分と高調波成分を示している。図11(e)は多重化分離した各周波数成分を整流して得られる整流出力電圧を示し、実線は期間Aの基本周波数成分(e1)及び期間Bの基本周波数成分(e2)の出力電圧を示し、破線は期間Aの3次高調波成分(e3)及び期間Bの3次高調波成分(e4)の整流出力電圧を示している。   FIG. 11D shows the filter output voltage, the solid line shows the fundamental frequency component, and the broken line shows the harmonic component. (d1) and (d3) show the fundamental frequency components and harmonic components of the filter output voltage in period A, and (d2) and (d4) show the fundamental frequency components and harmonic components of the filter output voltage in period B. Yes. FIG. 11E shows the rectified output voltage obtained by rectifying each frequency component that has been demultiplexed and separated, and the solid line shows the output voltage of the fundamental frequency component (e1) in period A and the fundamental frequency component (e2) in period B. The broken line indicates the rectified output voltage of the third harmonic component (e3) in period A and the third harmonic component (e4) in period B.

[振幅多重化の態様]
振幅多重化を行う態様について図10,12を用いて説明する。図10(b)は振幅多重化を行う電力供給装置及び電力供給システムの構成例を示し、図12は信号例を示している。
[Amplitude multiplexing mode]
A mode of performing amplitude multiplexing will be described with reference to FIGS. FIG. 10B shows a configuration example of a power supply apparatus and a power supply system that perform amplitude multiplexing, and FIG. 12 shows a signal example.

図10(b)に示す電力供給装置1において、多重化回路3は直流電源2Aの直流電圧を振幅多重化して振幅を異にする複数の出力電圧を多重化した多重化出力電圧を出力する。振幅多重化では、直流電圧のパルス化において、周波数多重化が合わせて行われる。したがって、振幅多重化された多重化出力電圧の多重化分離は、周波数による多重化分離と振幅による多重化分離とを行う。多重化分離回路11は、帯域通過フィルタ11Aで周波数多重化分離した後、振幅弁別器11Eによって振幅多重化で多重化されている複数の出力電圧を振幅によって振幅多重化分離する。   In the power supply apparatus 1 shown in FIG. 10B, the multiplexing circuit 3 outputs a multiplexed output voltage obtained by multiplexing a plurality of output voltages having different amplitudes by amplitude multiplexing the DC voltage of the DC power supply 2A. In amplitude multiplexing, frequency multiplexing is performed together with DC voltage pulsing. Therefore, demultiplexing of the multiplexed output voltage subjected to amplitude multiplexing performs demultiplexing by frequency and demultiplexing by amplitude. The demultiplexing circuit 11 performs frequency multiplexing and demultiplexing by the band-pass filter 11A, and then amplitude demultiplexes and separates a plurality of output voltages multiplexed by amplitude multiplexing by the amplitude discriminator 11E.

図12は電力供給システムの振幅多重化を行う例の各部の信号状態を示し、図12(a)は制御信号発生器5が発生する制御信号の一例を示し、図12(b)は多重化分離出力電圧を示し、図12(c)は多重化分離回路11の帯域通過フィルタ11Aで周波数多重化分離した出力電圧を示し、図12(d)は周波数多重化分離した後の出力電圧を振幅弁別器11Eで振幅多重化分離した出力電圧を示している。図12(e)は、周波数多重化分離と振幅多重化分離の2つの多重化分離電圧得られた出力電圧を整流器12で整流した整流出力電圧を示している。   FIG. 12 shows the signal state of each part of an example of performing amplitude multiplexing of the power supply system, FIG. 12 (a) shows an example of the control signal generated by the control signal generator 5, and FIG. 12 (b) shows the multiplexing. FIG. 12C shows the output voltage that has been frequency-multiplexed and separated by the band-pass filter 11A of the demultiplexing circuit 11, and FIG. 12D shows the amplitude of the output voltage that has been frequency-multiplexed and separated. The output voltage subjected to amplitude multiplexing and separation by the discriminator 11E is shown. FIG. 12 (e) shows a rectified output voltage obtained by rectifying the output voltage obtained from two demultiplexed voltages of frequency multiplexing separation and amplitude multiplexing separation by the rectifier 12.

図12(a)の制御信号は、スイッチング回路4Aを構成するインバータ4aの各スイッチング素子の開閉を制御し、高電圧時にはスイッチング素子を閉じてオン状態とし、低電圧時にはスイッチング素子を開いてオフ状態とする。(a1)と(a3)の制御信号は、高電圧側に接続されるスイッチング素子を制御し、(a2)と(a4)の制御信号は、低電圧側に接続されるスイッチング素子を制御する。また、(a1)と(a2)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続され、(a3)と(a4)の制御信号が制御するスイッチング素子は直列接続される。   The control signal in FIG. 12A controls the opening and closing of each switching element of the inverter 4a constituting the switching circuit 4A. When the voltage is high, the switching element is closed and turned on, and when the voltage is low, the switching element is opened and turned off. And The control signals (a1) and (a3) control the switching elements connected to the high voltage side, and the control signals (a2) and (a4) control the switching elements connected to the low voltage side. The switching elements controlled by the control signals (a1) and (a2) are connected in series, and the switching elements controlled by the control signals (a3) and (a4) are connected in series.

期間C及び期間Dにおいて、(a1)と(a4)の制御信号を高電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を低電圧とすることによって多重化出力電圧に正のパルスを生成し、(a1)と(a4)の制御信号を低電圧とし(a2)と(a3)の制御信号を高電圧とすることによって多重化出力電圧に負のパルスを生成する。多重化出力電圧は、パルス幅の調整することによって周波数及び振幅において多重化される。   In period C and period D, a positive pulse is generated in the multiplexed output voltage by setting the control signals (a1) and (a4) to a high voltage and the control signals (a2) and (a3) to a low voltage, Negative pulses are generated in the multiplexed output voltage by setting the control signals (a1) and (a4) to a low voltage and the control signals (a2) and (a3) to a high voltage. The multiplexed output voltage is multiplexed in frequency and amplitude by adjusting the pulse width.

なお、期間Cと期間Dの両期間を偶関数で周波数多重化及び振幅多重化する態様、あるいは期間Cと期間Dの一方の期間を偶関数で周波数多重化及び振幅多重化し、他方の期間を奇関数で周波数多重化及び振幅多重化する態様としてもよい。   It should be noted that both the period C and the period D are frequency-multiplexed and amplitude-multiplexed with an even function, or one of the periods C and D is frequency-multiplexed and amplitude-multiplexed with an even function, and the other period is A mode of frequency multiplexing and amplitude multiplexing with an odd function may be adopted.

各期間C,Dの多重化出力電圧は[0,T]の周期を一周期とし、この周期を周波数とする基本周波数成分と高調波数成分を周波数成分が多重化されると共に、振幅で多重化された状態にある。奇関数で周波数多重化されている場合には、多重化出力電圧は基本周波数成分と奇数次の高調波成分に周波数多重化分離することができ、偶関数で周波数多重化されている場合には、多重化出力電圧は直流分と偶数次の高調波成分に周波数多重化分離することができる。   The multiplexed output voltage of each period C and D has a period of [0, T] as one period, and the frequency component is multiplexed with the frequency component of the fundamental frequency component and the harmonic number component having this period as the frequency, and multiplexed with the amplitude. It is in the state that was done. When frequency-multiplexed with an odd function, the multiplexed output voltage can be frequency-multiplexed and separated into a fundamental frequency component and an odd-order harmonic component, and when frequency-multiplexed with an even function The multiplexed output voltage can be frequency-multiplexed and separated into a DC component and an even-order harmonic component.

図12(b)は、期間C及び期間Dにおいて奇関数で周波数多重化及び振幅多重化を行って得られる多重化出力電圧を多重化分離した多重化分離出力電圧を示している。   FIG. 12B shows a demultiplexed output voltage obtained by demultiplexing the multiplexed output voltage obtained by performing frequency multiplexing and amplitude multiplexing with an odd function in the period C and the period D.

周波数多重化分離された出力電圧は振幅で多重化されている。振幅弁別器11Eは、フィルタ出力電圧をしきい値と比較することによって振幅多重化された多重化出力電圧を多重化分離する。   The output voltage subjected to frequency multiplexing and separation is multiplexed with amplitude. The amplitude discriminator 11E multiplexes and demultiplexes the multiplexed output voltage that has been amplitude multiplexed by comparing the filter output voltage with a threshold value.

図12(c)は周波数多重化分離したフィルタ出力電圧を示し、実線は基本周波数成分を示し、破線は高調波成分を示している。(c1)は期間C,Dのフィルタ出力電圧の基本周波数成分を示し、(c2)は期間C,Dのフィルタ出力電圧の高調波成分を示している。一点鎖線はしきい値を示している。図12(d)は振幅多重化分離した振幅弁別出力電圧を示し、実線は基本周波数成分を振幅弁別した出力電圧を示し、破線は高調波成分を振幅弁別した出力電圧を示している。(d1)は期間Cにおいて基本周波数成分を振幅弁別した出力電圧を示し、(d2)は期間Dにおいて基本周波数成分を振幅弁別した出力電圧を示し、(d3)は期間Cにおいて高調波周波数成分を振幅弁別した出力電圧を示し、(d2)は期間Dにおいて高調波周波数成分を振幅弁別した出力電圧を示している。   FIG. 12C shows the filter output voltage subjected to frequency multiplexing and separation, the solid line shows the fundamental frequency component, and the broken line shows the harmonic component. (c1) shows the fundamental frequency component of the filter output voltage in periods C and D, and (c2) shows the harmonic component of the filter output voltage in periods C and D. A one-dot chain line indicates a threshold value. FIG. 12D shows an amplitude discrimination output voltage subjected to amplitude multiplexing, a solid line shows an output voltage obtained by amplitude discrimination of the fundamental frequency component, and a broken line shows an output voltage obtained by amplitude discrimination of the harmonic component. (d1) shows the output voltage obtained by amplitude discrimination of the fundamental frequency component in period C, (d2) shows the output voltage obtained by amplitude discrimination of the fundamental frequency component in period D, and (d3) shows the harmonic frequency component in period C. The output voltage obtained by amplitude discrimination is shown, and (d2) shows the output voltage obtained by amplitude discrimination of harmonic frequency components in period D.

図12(e)は周波数及び振幅で多重化分離した出力電圧を整流して得られる整流出力電圧を示し、実線は(e1)は期間Cの基本周波数成分の整流出力電圧を示し、(e2)は期間Dの基本周波数成分の整流出力電圧を示し、(e3)は期間Cの高調波成分の整流出力電圧を示し、(e4)は期間Dの高調波成分の整流出力電圧を示している。(e1)の整流出力電圧と(e2)の整流出力電圧は振幅によって多重化分離され、(e3)の整流出力電圧と(e4)の整流出力電圧は振幅によって多重化分離される。   FIG. 12E shows the rectified output voltage obtained by rectifying the output voltage multiplexed and separated by frequency and amplitude, the solid line (e1) shows the rectified output voltage of the fundamental frequency component in period C, and (e2) Represents the rectified output voltage of the fundamental frequency component of period D, (e3) represents the rectified output voltage of the harmonic component of period C, and (e4) represents the rectified output voltage of the harmonic component of period D. The rectified output voltage (e1) and the rectified output voltage (e2) are demultiplexed by amplitude, and the rectified output voltage (e3) and the rectified output voltage (e4) are demultiplexed by amplitude.

[周波数多重化の実施例]
図13〜図22を用いて本願発明の電力供給装置及び電力供給システムの実施例について説明する。ここで説明する実施例は周波数多重化を行う例であり、直流電源を用いた構成例である。図13は電力供給装置及び電力供給システムの実施例を説明するための図であり、図14はスイッチング素子を駆動する制御信号の一例であり、図15はインバータを構成するスイッチング素子の駆動を説明するための図であり、図16は周波数で多重化する際の多重化出力電圧の電圧波形の設計例を説明するための図であり、図17は多重化出力電圧の電圧波形を説明するための図であり、図18は周波数多重化分離を行うための帯域通過フィルタのボード線図であり、図19は帯域通過フィルタの出力電圧の電圧波形を説明するための図であり、図20は整流器の出力電圧の電圧波形を説明するための図であり、図21は直流電動機のステップ応答の電流を説明するための図であり、図22は直流電動機のステップ応答の電流を説明するための図である。
[Example of frequency multiplexing]
Embodiments of the power supply apparatus and the power supply system according to the present invention will be described with reference to FIGS. The embodiment described here is an example in which frequency multiplexing is performed, and is a configuration example using a DC power supply. FIG. 13 is a diagram for explaining an embodiment of the power supply apparatus and the power supply system, FIG. 14 is an example of a control signal for driving the switching element, and FIG. 15 is a diagram for explaining the driving of the switching element constituting the inverter. FIG. 16 is a diagram for explaining a design example of the voltage waveform of the multiplexed output voltage when multiplexing by frequency, and FIG. 17 is a diagram for explaining the voltage waveform of the multiplexed output voltage. FIG. 18 is a Bode diagram of a band pass filter for performing frequency multiplexing and separation, FIG. 19 is a diagram for explaining a voltage waveform of an output voltage of the band pass filter, and FIG. FIG. 21 is a diagram for explaining a voltage waveform of the output voltage of the rectifier, FIG. 21 is a diagram for explaining a step response current of the DC motor, and FIG. 22 is a diagram explaining a step response current of the DC motor. It is a diagram of the eye.

ここでは負荷として直流電動機を用いた場合を例として説明する。図13において、1台の電力供給装置1により、複数台の直流電動機21a,21bを独立かつ同時に駆動する。複数台の直流電動機21a,21bを駆動する複数の出力電圧を一台の電力供給装置1で供給するために、複数の出力電圧を周波数によってパルス化し多重化する。この実施例において、周波数でパルス化し多重化を行う周波数多重化を周波数分割多重方式パルス幅変調制御(FPM:Frequency−division−multiplexed Pulse width Modulation)の名称で称する。   Here, a case where a DC motor is used as a load will be described as an example. In FIG. 13, a single power supply device 1 drives a plurality of DC motors 21 a and 21 b independently and simultaneously. In order to supply a plurality of output voltages for driving a plurality of DC motors 21a, 21b by a single power supply device 1, the plurality of output voltages are pulsed and multiplexed according to frequency. In this embodiment, frequency multiplexing, which is pulsed by frequency and multiplexed, is referred to as frequency division multiplexing pulse width modulation (FPM) frequency-multiplexed pulse width modulation (FPM).

この周波数分割多重方式パルス幅変調制御では、各周波数帯城に所望の電圧を印加するパルス幅変調出力電圧(PWM出力電圧)パターンを設計し、そのパターン設計に基づいて電力供給装置側で多重化出力電圧を生成した後、負荷側において多重化出力電圧を帯域通過フィルタに通すことによって各周波数成分に出力電圧を多重化分離する。周波数成分を多重化分離することにより得られた出力電圧は矩形波形の交流電圧であるため、出力電圧を整流および平滑した後に負荷である各直流電動機21a,21bに印加する。これによって、複数台の直流電動機21a,21bを独立かつ同時に駆動する。   In this frequency division multiplexing pulse width modulation control, a pulse width modulation output voltage (PWM output voltage) pattern that applies a desired voltage to each frequency band is designed and multiplexed on the power supply device side based on the pattern design. After generating the output voltage, the output voltage is multiplexed and separated into each frequency component by passing the multiplexed output voltage through a band-pass filter on the load side. Since the output voltage obtained by demultiplexing the frequency components is an AC voltage having a rectangular waveform, the output voltage is rectified and smoothed and then applied to each DC motor 21a, 21b as a load. Thus, the plurality of DC motors 21a and 21b are driven independently and simultaneously.

(周波数分割多重方式パルス幅変調制御)
図13は電力供給装置及び電力供給システムの実施例を説明するための図であり、2台の直流電動機21a,21bを駆動する場合の周波数分割多重方式パルス幅変調制御の構成例を示している。以下の構成例において、パルス幅変調出力電圧は多重化出力電圧に対応する。
(Frequency division multiplexing pulse width modulation control)
FIG. 13 is a diagram for explaining an embodiment of the power supply device and the power supply system, and shows a configuration example of frequency division multiplexing pulse width modulation control in the case of driving two DC motors 21a and 21b. . In the following configuration example, the pulse width modulation output voltage corresponds to the multiplexed output voltage.

電力供給システム10は、電力供給装置1、多重化分離回路11、及び整流器12を備え、整流器12の出力は直流電動機21a,21bに印加される。電力供給装置1は、直流電源2Aと直流電源2Aの正負の出力端の間に接続されるパルス形成回路4とパルス形成回路4の駆動を制御する制御信号発生器5とから構成される多重化回路3を備える。図に示すパルス形成回路4のスイッチング回路はフルブリッジ回路の例であり、4つのスイッチング素子S〜Sをブリッジ接続することでインバータを構成する。インバータの各スイッチング素子S〜Sは制御信号発生器5で発生した制御信号によって駆動制御される。 The power supply system 10 includes a power supply device 1, a demultiplexing circuit 11, and a rectifier 12, and the output of the rectifier 12 is applied to DC motors 21a and 21b. The power supply device 1 is a multiplexing circuit composed of a DC power source 2A and a pulse forming circuit 4 connected between the positive and negative output terminals of the DC power source 2A and a control signal generator 5 for controlling the driving of the pulse forming circuit 4. A circuit 3 is provided. The switching circuit of the pulse forming circuit 4 shown in the figure is an example of a full bridge circuit, and an inverter is configured by bridge-connecting the four switching elements S 1 to S 4 . Each switching element S 1 to S 4 of the inverter is driven and controlled by a control signal generated by the control signal generator 5.

多重化分離回路11は、インダクタンスLとコンデンサCの直流接続と抵抗Rの並列接続とをラダー状に接続してなる帯域通過フィルタ11A(11Aa,11Ab)で構成される。整流器12(12a,12b)は負荷である直流電動機21(21a,21b)に対応して用意され、帯域通過フィルタ11A(11Aa,11Ab)を通過して出力電圧を、それぞれ変圧、整流、及び平滑した後、直流電動機21(21a,21b)に印加する。図13において、R,L,C,S,iはそれぞれレジスタンス、インダクタンス、キャパシタンス、スイッチ、電流を表し、Vおよびeは電圧を表している。また、Eは直流電源電圧を表している。   The demultiplexing circuit 11 is composed of a band pass filter 11A (11Aa, 11Ab) in which a DC connection of an inductance L and a capacitor C and a parallel connection of a resistor R are connected in a ladder shape. The rectifiers 12 (12a, 12b) are prepared corresponding to the DC motors 21 (21a, 21b) as loads, and pass through the band-pass filters 11A (11Aa, 11Ab) to transform, rectify, and smooth the output voltages, respectively. After that, it is applied to the DC motor 21 (21a, 21b). In FIG. 13, R, L, C, S, and i represent resistance, inductance, capacitance, switch, and current, respectively, and V and e represent voltage. E represents a DC power supply voltage.

周波数分割多重方式パルス幅変調制御は以下の手順1〜手順8にしたがって行われる。
1.各負荷に印加する所望の電圧と当該電圧に割り当てる周波数帯域とを定め、各周波数帯域について所望の電圧を印加するPWM出力電圧パターンを設計する。
2.設計したPWM出力電圧パターンをインバータで生成するための制御信号を設定する。
3.制御信号発生器から設定した制御信号を発生させ、制御信号によってインバータのフルブリッジ回路に含まれる4つのスイッチング素子S〜Sを切り替え、パルス幅変調出力電圧(PWM出力電圧)パターンを生成する。
4.パルス幅変調出力電圧を帯域通過フィルタに通し各周波数成分に分離する。
5.単相ブリッジ形全波整流回路により、帯域通過フィルタの出力電圧である交流電圧を直流電圧に変換する。
6.直流電圧を平滑回路に通し、電圧変動を低減する。
7.得られた出力電圧を各直流電動機に印加し、各直流電動機に印加される電圧を独立に調整する。
8.直流電動機に印加される電圧状態を検出し、検出信号を制御信号発生器にフィードバックし、制御信号を調整する。
The frequency division multiplexing pulse width modulation control is performed according to the following procedure 1 to procedure 8.
1. A desired voltage to be applied to each load and a frequency band to be assigned to the voltage are determined, and a PWM output voltage pattern for applying the desired voltage for each frequency band is designed.
2. A control signal for generating the designed PWM output voltage pattern by the inverter is set.
3. A control signal set from the control signal generator is generated, and the four switching elements S 1 to S 4 included in the full bridge circuit of the inverter are switched by the control signal to generate a pulse width modulation output voltage (PWM output voltage) pattern. .
4). The pulse width modulation output voltage is passed through a band pass filter and separated into frequency components.
5. A single-phase bridge type full-wave rectifier circuit converts an AC voltage, which is an output voltage of the bandpass filter, into a DC voltage.
6). A DC voltage is passed through a smoothing circuit to reduce voltage fluctuation.
7). The obtained output voltage is applied to each DC motor, and the voltage applied to each DC motor is adjusted independently.
8). The voltage state applied to the DC motor is detected, the detection signal is fed back to the control signal generator, and the control signal is adjusted.

上記手順の内、手順3〜手順8は直流電動機を駆動する制御工程であり、手順1及び手順2は直流電動機の制御工程の前工程である。   Of the above procedures, steps 3 to 8 are control steps for driving the DC motor, and steps 1 and 2 are pre-steps for the control step of the DC motor.

(パルス幅変調出力電圧(PWM出力電圧)パターンの設計)
以下、パルス幅変調出力電圧(PWM出力電圧)パターンの設計について説明する。
インバータのフルブリッジ回路はS〜Sの4つのスイッチング素子を備えており、これらのスイッチング素子を切り替えることで、直流電源の直流電圧Eに基づいて、E,−E,0の3段階の電圧を出力させる。
(Pulse width modulation output voltage (PWM output voltage) pattern design)
Hereinafter, the design of the pulse width modulation output voltage (PWM output voltage) pattern will be described.
The full bridge circuit of the inverter includes four switching elements S 1 to S 4. By switching these switching elements, three stages of E, −E, 0 are generated based on the DC voltage E of the DC power supply. Output voltage.

図15はスイッチング素子S〜Sの駆動順例を示している。スイッチング素子SおよびSがオンのとき(図15(a),図15(c))出力電圧はEとなり、スイッチング素子SおよびSがオンのとき(図15(e),図15(g))出力電圧は−Eとなる。また、スイッチング素子SおよびSがオンのとき出力電圧は0となる。 FIG. 15 shows an example of the driving order of the switching elements S 1 to S 4 . When the switching elements S 1 and S 4 are on (FIGS. 15A and 15C), the output voltage is E, and when the switching elements S 2 and S 3 are ON (FIG. 15E and FIG. 15). (G)) The output voltage is -E. Further, when the switching elements S 1 and S 3 are on, the output voltage is zero.

図14に示されるスイッチング制御信号をインバータに入力した場合、ブリッジ回路の電圧波形は図16となる。   When the switching control signal shown in FIG. 14 is input to the inverter, the voltage waveform of the bridge circuit is as shown in FIG.

図16において、周期内におけるパルスの位置α,αをパラメータとしてPWM出力電圧パターンを設計する。ここでは、半周期を境にパルスの電圧極性が反転する対称性を有する奇関数の場合について示している。 In FIG. 16, a PWM output voltage pattern is designed using the pulse positions α 1 and α 2 in the cycle as parameters. Here, a case of an odd function having symmetry in which the voltage polarity of a pulse is reversed at a half cycle is shown.

図16の出力電圧にフーリエ級数展開を施すことでフーリエ級数の係数bは以下の式で表される。 By applying a Fourier series expansion to the output voltage of FIG. 16, the coefficient b n of the Fourier series is expressed by the following equation.

Figure 2016136821
で表される。
ここで、nは周期をTとする基本波に対する高調波の次数である。
Figure 2016136821
It is represented by
Here, n is the order of the harmonic with respect to the fundamental wave whose period is T.

出力電圧vは係数bを用いた奇関数の式(4)で表される。なお、波高値は次数が高い高調波ほど低下するため、ここでは出力電圧vを基本波と3次高調波までで表している。
v=b・sinωT+b・sin3ωT+・・・ …(4)
The output voltage v is expressed by the odd function equation (4) using the coefficient b n . Since the peak value decreases with higher harmonics, the output voltage v is expressed here up to the fundamental wave and the third harmonic.
v = b 1 · sinωT + b 3 · sin3ωT + (4)

式(1)のnに1,3を代入し、基本波および3次高調波におけるフーリエ級数の係数bは以下の式(5),(6)となる。

Figure 2016136821
Substituting 1 and 3 into n in the equation (1), the Fourier series coefficient b n in the fundamental wave and the third harmonic is expressed by the following equations (5) and (6).
Figure 2016136821

基本波電圧をv、3次高調波電圧をvとするとそれぞれ以下の式(7),(8)で表される。

Figure 2016136821
When the fundamental voltage is v 1 and the third harmonic voltage is v 2 , they are represented by the following equations (7) and (8), respectively.
Figure 2016136821

式(5)の右辺を(6)式に代入することによって以下の式(9)が得られる。

Figure 2016136821
By substituting the right side of equation (5) into equation (6), the following equation (9) is obtained.
Figure 2016136821

また、(4)式より得られる式(10)を式(9)に代入すると、式(11)が得られる。

Figure 2016136821
Further, when Expression (10) obtained from Expression (4) is substituted into Expression (9), Expression (11) is obtained.
Figure 2016136821

式(11)を解くことによって式(12)が得られ、得られた式(12)を式(10)に代入することで式(13)が得られる。

Figure 2016136821
Equation (12) is obtained by solving equation (11), and equation (13) is obtained by substituting the obtained equation (12) into equation (10).
Figure 2016136821

したがって、αおよびαは以下の式(14),(15)で表される。

Figure 2016136821
Therefore, α 1 and α 2 are expressed by the following formulas (14) and (15).
Figure 2016136821

αおよびαを式(14),(15)で設定することによって、PWM出力電圧の基本波電圧v、3次高調波電圧vを設定することができる。 By setting α 1 and α 2 by the equations (14) and (15), the fundamental wave voltage v 1 and the third harmonic voltage v 2 of the PWM output voltage can be set.

(シミュレーション例)
以下、“PSIM”による開ループ電流制御のシミュレーション例について説明する。表1にシミュレーションに使用するパラメータを示す。
(Simulation example)
A simulation example of open loop current control by “PSIM” will be described below. Table 1 shows the parameters used for the simulation.

Figure 2016136821
Figure 2016136821

PWM出力電圧パターンの設計に用いるパラメータα,αの算出に必要となる電圧参照値となる基本波電圧vおよび3次高調波電圧vは、電流指令値i −cmd,i −cmdに直流電動機の抵抗値Rおよび帯域通過フィルタと整流器の効率ηを乗じることによって以下の式(16),(17)で導出される。

Figure 2016136821
The fundamental voltage v 1 and the third harmonic voltage v 2 that are voltage reference values necessary for calculating the parameters α 1 and α 2 used for designing the PWM output voltage pattern are the current command values i 1 -cmd and i 2. the following equation by multiplying the efficiency η of the rectifier resistance R n and a band pass filter of the DC motor to -cmd (16), is derived by (17).
Figure 2016136821

図17はPWM制御の出力電圧波形を示している。インバータのブリッジ回路を用いたPWM制御によって設計した電圧波形(図16)を生成した後、帯域通過フィルタを用いて基本波成分と低次高調波成分とに分離する。図18は帯域通過フィルタのボード線図を示している。   FIG. 17 shows an output voltage waveform of PWM control. A voltage waveform (FIG. 16) designed by PWM control using an inverter bridge circuit is generated, and then separated into a fundamental wave component and a low-order harmonic component using a band-pass filter. FIG. 18 shows a Bode diagram of the bandpass filter.

シミュレーションでは2台の直流電動機に対し、基本波である6250Hz帯域および3次高調波である18750Hz帯域を通じて電圧を印加しているため、帯域通過フィルタはこれらの周波数帯に通過帯域に持つ2つのパッシブフィルタを使用している。   In the simulation, voltage is applied to the two DC motors through the 6250 Hz band that is the fundamental wave and the 18750 Hz band that is the third harmonic, so the band pass filter has two passive bands in the pass band in these frequency bands. You are using a filter.

図19に帯域通過フィルタの出力電圧波形を示す。太い実線の出力電圧vは基本波成分を通過させる帯域通過フィルタの出力電圧であり、細い実線の出力電圧vは3次高調波成分を通過させる帯域通過フィルタの出力電圧である。図19はPWM出力電圧が周波数によるvとvの分離が確認される。 FIG. 19 shows the output voltage waveform of the band pass filter. The thick solid line output voltage v 1 is the output voltage of the bandpass filter that passes the fundamental component, and the thin solid line output voltage v 2 is the output voltage of the bandpass filter that passes the third harmonic component. FIG. 19 shows that the PWM output voltage is separated from v 1 and v 2 by frequency.

PWM出力電圧は交流電圧であって、その平均値は零であるため、この交流電圧では直流電動機を駆動することはできない。直流電動機を駆動するために、整流器を用いて交流電圧を直流電圧にAC−DC変換を行う。図20は整流器の出力電圧波形を示している。このとき、電圧変動を抑制するため平滑コンデンサを使用している。   Since the PWM output voltage is an AC voltage and its average value is zero, the DC motor cannot be driven by this AC voltage. In order to drive the DC motor, AC-DC conversion is performed from an AC voltage to a DC voltage using a rectifier. FIG. 20 shows the output voltage waveform of the rectifier. At this time, a smoothing capacitor is used to suppress voltage fluctuation.

図21にステップ入力に対する直流電動機の電流応答を示し、図22に正弦波入力に対する直流電動機の電流応答を示している。   FIG. 21 shows the current response of the DC motor to the step input, and FIG. 22 shows the current response of the DC motor to the sine wave input.

図21,22において、i1commandは基本波側電動機の電流指令値を表し、iは基本波側電動機の電流応答値を表し、i2commandは3次高調波側電動機の電流指令値を表し、iは3次高調波側電動機の電流応答値を表している。 21 and 22, i 1command represents the current command value of the fundamental wave side motor, i 1 represents the current response value of the fundamental wave side motor, i 2command represents the current command value of the third harmonic side motor, i 2 represents the current response values of the third harmonic side motor.

図21,22により、1台の電力供給装置によって2台の直流電動機の電流を独立かつ同時に制御できることが確認される。   21 and 22 confirm that the currents of the two DC motors can be controlled independently and simultaneously by one power supply device.

シミュレーションは、本願の電力供給装置において周波数分割多重方式パルス幅変調制御により複数の電圧を異なる周波数帯に割り当てることで、複数の直流電動機を独立かつ同時に制御できることを示している。   The simulation shows that a plurality of DC motors can be controlled independently and simultaneously by assigning a plurality of voltages to different frequency bands by frequency division multiplexing pulse width modulation control in the power supply apparatus of the present application.

上記では、直流電源の直流電圧をパルス化し多重化する例を示しているが、本願発明は交流電源の交流電圧をパルス化し多重化する場合にも適用することができる。図23は電源が交流電源である場合を示し、図23(a)は構成例を示し、図23(b)は電源電圧を示し、図23(c)は多重化出力電圧を示し、図23(d)は多重化分離出力電圧を示している。なお、図23では周波数多重化の場合について示している。   In the above, an example in which the DC voltage of the DC power supply is pulsed and multiplexed is shown, but the present invention can also be applied to the case where the AC voltage of the AC power supply is pulsed and multiplexed. 23 shows a case where the power source is an AC power source, FIG. 23 (a) shows a configuration example, FIG. 23 (b) shows a power source voltage, FIG. 23 (c) shows a multiplexed output voltage, and FIG. (D) shows the demultiplexed output voltage. FIG. 23 shows the case of frequency multiplexing.

電源が交流電源2Bである場合には、パルス形成回路4が備えるスイッチング回路4Bは、交流電圧をオンオフ制御して変換するマトリクスコンバータ等の交換回路で構成することができ、電源電圧(図23(b))の交流電圧を制御信号発生器5の制御信号に基づいてオンオフ制御してパルス化し、周波数で多重化した多重化出力電圧(図23(c))を形成する。多重化分離回路11に帯域通過フィルタ(バンドパスフィルタ)11Aは、多重化出力電圧に含まれる基本周波数成分及び高調波成分を周波数分離する。図23(d)中の実線は基本周波数成分を表し、破線は3高調波成分を示している。交流電源への適用は周波数多重化に限らず、位相多重化や振幅多重化にも適応することができる。   When the power source is the AC power source 2B, the switching circuit 4B included in the pulse forming circuit 4 can be configured by an exchange circuit such as a matrix converter that converts the AC voltage by on / off control, and the power source voltage (FIG. 23 ( The alternating voltage of b)) is turned on and off based on the control signal of the control signal generator 5 and pulsed to form a multiplexed output voltage (FIG. 23 (c)) multiplexed at the frequency. A bandpass filter (bandpass filter) 11A in the demultiplexing circuit 11 frequency-separates the fundamental frequency component and the harmonic component contained in the multiplexed output voltage. The solid line in FIG. 23 (d) represents the fundamental frequency component, and the broken line represents the third harmonic component. Application to an AC power supply is not limited to frequency multiplexing, but can also be applied to phase multiplexing and amplitude multiplexing.

本願発明によれば、1台の電力供給装置により複数の負荷を制御することができ、電力供給装置やそれに付随する電子部品を削減することが可能となり、システムの費用や重量、大きさの削減に寄与することができる。   According to the present invention, it is possible to control a plurality of loads with a single power supply device, and it is possible to reduce the power supply device and its associated electronic components, thereby reducing the cost, weight and size of the system. Can contribute.

なお、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   The present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

本願発明の電力供給装置及び電力供給システムは、直流電動機等の直流電圧で駆動される直流負荷に限らず、交流電圧で駆動される交流負荷に適用することができる。   The power supply device and the power supply system of the present invention can be applied not only to a DC load driven by a DC voltage such as a DC motor but also to an AC load driven by an AC voltage.

1 電力供給装置
2 電源
2A 直流電源
2B 交流電源
3 多重化回路
4 パルス形成回路
4A,4B スイッチング回路
4a インバータ
5 制御信号発生器
6 周波数多重化器
10 電力供給システム
11 多重化分離回路
11A 帯域通過フィルタ
11B 位相弁別器
11C 同期弁別器
11D 時分割器
11E 振幅弁別器
12 整流器
13 分配器
20 負荷
21 直流電動機
21a,21b 直流電動機
-S スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Power supply 2A DC power supply 2B AC power supply 3 Multiplex circuit 4 Pulse formation circuit 4A, 4B Switching circuit 4a Inverter 5 Control signal generator 6 Frequency multiplexer 10 Power supply system 11 Demultiplexing circuit 11A Band pass filter 11B phase discriminator 11C synchronous discriminator 11D at divider 11E amplitude discriminator 12 rectifier 13 divider 20 load 21 DC motor 21a, 21b DC motor S 1 -S 4 switching elements

Claims (10)

電源と、
前記電源の電源電圧をパルス化し、パルス化したパルスのパルス特性を調整して、複数の出力電圧を多重化した多重化出力電圧を出力する多重化回路とを備え、
前記多重化回路は、
前記電源の電源電圧をパルス化した多重化出力電圧を出力するパルス形成回路と、
前記パルス形成回路のパルス形成のタイミングを制御し、前記多重化出力電圧の一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅の少なくとも一つのパルス特性を調整する制御信号を発生する制御信号発生器とを備え
前記パルス形成回路は、前記制御信号によって多重化出力電圧のパルス特性を調整し、当該パルス特性の調整によって、複数の出力電圧を周波数、位相、振幅の少なくとも一つの出力電圧特性において多重化することを特徴とする電力供給装置。
Power supply,
The power supply voltage of the power supply is pulsed, the pulse characteristics of the pulsed pulse are adjusted, and a multiplexing circuit that outputs a multiplexed output voltage obtained by multiplexing a plurality of output voltages, and
The multiplexing circuit is:
A pulse forming circuit for outputting a multiplexed output voltage obtained by pulsing the power supply voltage of the power supply;
Controls the pulse formation timing of the pulse forming circuit and adjusts the pulse position within one period of the multiplexed output voltage, the symmetry of voltage polarity, the pulse phase between each period, and at least one pulse characteristic of the pulse width A control signal generator for generating a control signal, wherein the pulse forming circuit adjusts a pulse characteristic of the multiplexed output voltage according to the control signal, and the plurality of output voltages are adjusted in frequency, phase, and amplitude by adjusting the pulse characteristic. A power supply device that multiplexes at least one output voltage characteristic.
前記パルス形成回路は、前記電源の電源電圧の両端間にスイッチング素子のブリッジ回路を接続し、前記スイッチング素子の開閉によって前記電源電圧をパルス化した多重化出力電圧を出力するスイッチング回路を備え、
前記制御信号発生器は、前記スイッチング回路のスイッチング素子の開閉時期を制御する制御信号を発生することを特徴とする、請求項1に記載の電力供給装置。
The pulse forming circuit includes a switching circuit that connects a bridge circuit of a switching element between both ends of the power supply voltage of the power supply, and outputs a multiplexed output voltage obtained by pulsing the power supply voltage by opening and closing the switching element,
The power supply device according to claim 1, wherein the control signal generator generates a control signal for controlling a switching timing of a switching element of the switching circuit.
前記制御信号は、前記多重化出力電圧のパルス特性において前記一周期内のパルス位置をパラメータとし、
前記パルス化は、前記パルス位置をパラメータとして周波数多重化を行い、直流電圧を異なる周波数の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成し、異なる周波数の出力電圧を多重化することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力供給装置。
The control signal has a pulse position within the one cycle as a parameter in the pulse characteristic of the multiplexed output voltage,
The pulsing is characterized in that frequency multiplexing is performed using the pulse position as a parameter, a multiplexed output voltage is generated by multiplexing a DC voltage to an output voltage of a different frequency, and an output voltage of a different frequency is multiplexed. The power supply device according to claim 1 or 2.
前記制御信号は、前記多重化出力電圧のパルス特性において前記一周期内のパルス位置を一周期内において半周期について対称として前記電圧極性の対称性をパラメータとし、
前記パルス化は、前記電圧極性の対称性をパラメータとして位相多重化を行い、位相多重化によって直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成し、
前記多重化出力電圧は、
前記電圧極性を一周期内において半周期について同極性又は異極性とし、
同極性の電圧極性では、異なる周波数の奇関数の複数の出力電圧が多重化された出力電圧であり、
異極性の電圧極性では、異なる周波数の偶関数の複数の出力電圧が多重化された出力電圧であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力供給装置。
The control signal uses the symmetry of the voltage polarity as a parameter with the pulse position within the one cycle in the pulse characteristic of the multiplexed output voltage as symmetric with respect to a half cycle within one cycle,
The pulsing performs phase multiplexing using the symmetry of the voltage polarity as a parameter, and generates a multiplexed output voltage in which a DC voltage is multiplexed into an output voltage of a different phase by phase multiplexing,
The multiplexed output voltage is
The voltage polarity is the same polarity or different polarity for a half cycle within one cycle,
In the same polarity voltage polarity, it is an output voltage in which multiple output voltages of odd functions of different frequencies are multiplexed,
3. The power supply device according to claim 1, wherein a plurality of output voltages of even functions having different frequencies are output voltages obtained by multiplexing the voltage polarities having different polarities.
前記制御信号は、前記多重化出力電圧のパルス特性において前記各周期間のパルス位相を半周期又は1/4周期ずらすパルス位相をパラメータとし、
前記パルス化は、前記パルス位相をパラメータとして位相多重化を行い、位相多重化によって直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成し、
パルス位相の周期が半周期ずれた多重化出力電圧は、位相が半周期分ずれた2つの出力電圧が多重化された出力電圧であり、
パルス位相の周期が1/4周期ずれた多重化出力電圧は、位相が1/4周期分ずれた4つの出力電圧が多重化された出力電圧であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力供給装置。
The control signal has, as a parameter, a pulse phase that shifts the pulse phase between the periods in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage by a half period or a quarter period,
The pulsation is performed by phase multiplexing with the pulse phase as a parameter, and a multiplexed output voltage is generated by multiplexing the DC voltage into an output voltage of a different phase by phase multiplexing,
The multiplexed output voltage whose pulse phase period is shifted by a half period is an output voltage obtained by multiplexing two output voltages whose phases are shifted by a half period,
3. The multiplexed output voltage whose pulse phase period is shifted by a quarter period is an output voltage obtained by multiplexing four output voltages whose phases are shifted by a quarter period. The power supply device described.
前記制御信号は、前記多重化出力電圧のパルス特性において前記各周期間のパルス幅をパラメータとし、
前記パルス化は、前記パルス幅をパラメータとして振幅多重化を行い、振幅多重化によって直流電圧を異なる振幅の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成し、
前記多重化出力電圧は、出力電圧の振幅が異なる複数の出力電圧が多重化された出力電圧であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力供給装置。
The control signal uses the pulse width between the periods in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage as a parameter,
The pulsation performs amplitude multiplexing using the pulse width as a parameter, and generates a multiplexed output voltage obtained by multiplexing a DC voltage to an output voltage of a different amplitude by amplitude multiplexing,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the multiplexed output voltage is an output voltage obtained by multiplexing a plurality of output voltages having different output voltage amplitudes.
前記パルス化は、各周期の多重化出力電圧のパルス特性を、周期を単位として時分割で変更することを特徴とする請求項3に記載の電力供給装置。   4. The power supply apparatus according to claim 3, wherein the pulsing is performed by changing the pulse characteristics of the multiplexed output voltage in each period in a time division manner with the period as a unit. 前記制御信号は、前記多重化出力電圧のパルス特性において前記一周期内のパルス位置、及び前記各周期間のパルス位相を半周期又は1/4周期ずらすパルス位相をパラメータとし、
前記パルス化は、前記パルス位置をパラメータとして周波数多重化を行い、直流電圧を異なる周波数の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成して異なる周波数の出力電圧を多重化し、
前記パルス位相をパラメータとして位相多重化を行い、位相多重化によって直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成し、
前記周波数多重化によって直流電圧を異なる周波数の出力電圧に多重化し、前記位相多重化によって直流電圧を異なる位相の出力電圧に多重化した多重化出力電圧を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力供給装置。
The control signal has, as parameters, a pulse position within the one cycle in the pulse characteristics of the multiplexed output voltage, and a pulse phase that shifts the pulse phase between each cycle by a half cycle or a quarter cycle,
The pulsing is performed by frequency multiplexing using the pulse position as a parameter, generating a multiplexed output voltage obtained by multiplexing a DC voltage to an output voltage of a different frequency, and multiplexing output voltages of different frequencies,
Phase multiplexing is performed using the pulse phase as a parameter, and a multiplexed output voltage is generated by multiplexing a DC voltage into an output voltage of a different phase by phase multiplexing,
2. The output voltage of different frequency is multiplexed by the frequency multiplexing, and the multiplexed output voltage is generated by multiplexing the DC voltage to the output voltage of different phase by the phase multiplexing. 2. The power supply apparatus according to 2.
電源と、
前記電源の電源電圧をパルス化し、前記電源の電源電圧をパルス化し、パルス化したパルスのパルス特性を調整して、複数の出力電圧を多重化した多重化出力電圧を出力する多重化回路と、
前記多重化回路の多重化出力電圧を多重化分離し、多重化された出力電圧を複数の出力電圧に分離する多重化分離回路と、
前記多重化分離路で分離した複数の出力電圧を分配する分配器とを備え、
前記多重化回路は、
前記電源の電源電圧をパルス化した多重化出力電圧を出力するパルス形成回路と、
前記パルス形成回路のパルス形成のタイミングを制御し、前記多重化出力電圧の一周期内のパルス位置、電圧極性の対称性、各周期間のパルス位相、パルス幅の少なくとも一つのパルス特性を調整する制御信号を発生する制御信号発生器とを備え
前記パルス形成回路は、前記制御信号によって多重化出力電圧のパルス特性を調整し、当該パルス特性の調整によって、複数の出力電圧を周波数、位相、振幅の少なくとも一つの出力電圧特性において多重化し、
前記多重化分離回路は、前記多重化回路で多重化した多重化出力電圧を、当該多重化出力電圧が多重化された出力電圧特性に基づいて各出力電圧に多重化分離することを特徴とする電力供給システム。
Power supply,
A power supply voltage of the power supply is pulsed, a power supply voltage of the power supply is pulsed, a pulse characteristic of the pulsed pulse is adjusted, and a multiplexing circuit that outputs a multiplexed output voltage obtained by multiplexing a plurality of output voltages;
A demultiplexing circuit for demultiplexing the multiplexed output voltage of the multiplexing circuit and separating the multiplexed output voltage into a plurality of output voltages;
A distributor for distributing a plurality of output voltages separated by the multiplexing separation path;
The multiplexing circuit is:
A pulse forming circuit for outputting a multiplexed output voltage obtained by pulsing the power supply voltage of the power supply;
Controls the pulse formation timing of the pulse forming circuit and adjusts the pulse position within one period of the multiplexed output voltage, the symmetry of voltage polarity, the pulse phase between each period, and at least one pulse characteristic of the pulse width A control signal generator for generating a control signal, wherein the pulse forming circuit adjusts a pulse characteristic of the multiplexed output voltage according to the control signal, and the plurality of output voltages are adjusted in frequency, phase, and amplitude by adjusting the pulse characteristic. Multiplexing at least one output voltage characteristic of
The demultiplexing circuit demultiplexes the multiplexed output voltage multiplexed by the multiplexing circuit into output voltages based on output voltage characteristics obtained by multiplexing the multiplexed output voltage. Power supply system.
前記パルス形成回路は、前記電源の電源電圧の両端間にスイッチング素子のブリッジ回路を接続し、前記スイッチング素子の開閉によって前記電源電圧をパルス化した多重化出力電圧を出力するスイッチング回路を備え、
前記制御信号発生器は、前記スイッチング回路のスイッチング素子の開閉時期を制御する制御信号を発生することを特徴とする、請求項9に記載の電力供給システム。
The pulse forming circuit includes a switching circuit that connects a bridge circuit of a switching element between both ends of the power supply voltage of the power supply, and outputs a multiplexed output voltage obtained by pulsing the power supply voltage by opening and closing the switching element,
The power supply system according to claim 9, wherein the control signal generator generates a control signal for controlling an opening / closing timing of a switching element of the switching circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018088379A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
WO2018105695A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electric power transmission system
WO2018128109A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018088379A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
JPWO2018088379A1 (en) * 2016-11-08 2019-10-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
US10770917B2 (en) 2016-11-08 2020-09-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power transmission system transmitting powers from multiple power transmitter apparatuses to multiple power receiver apparatuses, and capable of distinguishing and separating transmitted powers
WO2018105695A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electric power transmission system
CN110062997A (en) * 2016-12-09 2019-07-26 松下知识产权经营株式会社 Electrical power transmission system
JPWO2018105695A1 (en) * 2016-12-09 2019-10-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
US11038373B2 (en) 2016-12-09 2021-06-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power transmission system including power transmitter apparatus, power receiver apparatus, or power transmitter and receiver apparatus easily attachable and detachable to/from transmission path
JP6990886B2 (en) 2016-12-09 2022-01-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
WO2018128109A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
JPWO2018128109A1 (en) * 2017-01-06 2019-11-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmission system
US11336095B2 (en) 2017-01-06 2022-05-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power transmission system including multiphase alternating-current power supplies and loads, and capable of transmitting power between different types of power supplies and loads
JP7122652B2 (en) 2017-01-06 2022-08-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 power transmission system

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