JP2017220729A - Coupler for power line carrier communication - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に電力線搬送通信用カプラに関し、より詳細には、電力線を通して供給される交流電力に複数の通信装置間で伝送される通信信号が重畳される電力線搬送通信に用いられる電力線搬送通信用カプラに関する。 The present invention generally relates to a coupler for power line carrier communication, and more specifically, for power line carrier communication used for power line carrier communication in which a communication signal transmitted between a plurality of communication devices is superimposed on AC power supplied through the power line. Concerning couplers.
従来、フェライトコアを備えた電力線搬送信号処理装置が提供されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の電力線搬送信号処理装置は、トロイダル形のフェライトコアと、第一の導線と、第二の導線とを備えている。フェライトコアは、電力線が貫通する中空部を有している。第一の導線及び第二の導線は、それぞれ、フェライトコアに所定の巻数で巻かれている。
Conventionally, a power line carrier signal processing apparatus including a ferrite core has been provided (see, for example, Patent Document 1). The power line carrier signal processing device described in
特許文献1に記載の電力線搬送信号処理装置では、電力線に流れる電力線搬送信号がフェライトコアの中空部を通過するときに発生する磁界によって、第一の導線と第二の導線とにそれぞれ電流が流れる。第一の導線に流れる電流と第二の導線に流れる電流とは、互いに打ち消し合う向きに流れており、これにより電力線搬送信号処理装置はブロッキングフィルタとして機能する。
In the power line carrier signal processing device described in
ところで、特許文献1に記載の構成では、電力線に流れる交流電流の大きさによってはフェライトコアで磁気飽和が生じる可能性があった。また、フェライトコアで磁気飽和が生じないようにするためには、フェライトコアの断面積を大きくする必要があり、その結果、フェライトコアが大型化する可能性があった。
Incidentally, in the configuration described in
本発明は上記課題に鑑みてなされており、コアの小型化を図りながらもコアでの磁気飽和を生じにくくすることができる電力線搬送通信用カプラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power line carrier communication coupler capable of reducing magnetic saturation at the core while reducing the size of the core.
本発明の一態様に係る電力線搬送通信用カプラは、電源から電力線を通して供給される交流電力に複数の通信装置間で伝送される通信信号が重畳される電力線搬送通信に用いられる。この電力線搬送通信用カプラは、コアと、磁束低減部とを備えている。前記コアは、前記電力線と前記複数の通信装置の各々に接続される信号線とが貫通する貫通孔を有している。前記磁束低減部は、前記コアに装着されているコイルを含み、前記電力線に前記電源からの給電電流が流れることで前記コアに発生する磁束の向きと逆向きの磁束を前記コイルによって前記コアに発生させる。 A power line carrier communication coupler according to an aspect of the present invention is used for power line carrier communication in which a communication signal transmitted between a plurality of communication devices is superimposed on AC power supplied from a power source through a power line. The power line carrier communication coupler includes a core and a magnetic flux reduction unit. The core has a through hole through which the power line and a signal line connected to each of the plurality of communication devices pass. The magnetic flux reduction unit includes a coil attached to the core, and a magnetic flux in a direction opposite to the direction of the magnetic flux generated in the core when a feeding current from the power source flows through the power line is applied to the core by the coil. generate.
本発明は、コアの小型化を図りながらもコアでの磁気飽和を生じにくくすることができる、という効果がある。 The present invention has an effect that magnetic saturation at the core can be made difficult to occur while the core is downsized.
以下、本発明の実施形態に係る電力線搬送通信用カプラについて、図面を参照して具体的に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態1〜4に限定されない。したがって、これらの実施形態1〜4以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
Hereinafter, a power line carrier communication coupler according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the configuration described below is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following first to fourth embodiments. Therefore, various modifications can be made in accordance with the design and the like, as long as the embodiments are not within the scope of the technical idea of the present invention, except for
(実施形態1)
本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10(以下、カプラ10という。)について、図1及び図2を参照して具体的に説明する。カプラ10は、図2に示すように、一対の電力線3を通して供給される交流電力に複数の通信装置301,401間で伝送される通信信号S1が重畳される電力線搬送通信に用いられる。言い換えると、カプラ10は、受電盤30と配電盤40とを備えた通信システム100に用いられる。この通信システム100は、例えば大きな電力を必要とする商業施設、工場、オフィスビル、病院などの需要家施設に適用される。以下では、需要家施設がオフィスビルである場合について説明する。
(Embodiment 1)
A power line carrier communication coupler 10 (hereinafter referred to as a coupler 10) according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the
通信システム100は、図2に示すように、受電盤30と、配電盤40とを備えている。受電盤30には、電源としてのキュービクル(高圧受電設備)20から出力される交流電力が一対の電力線3を介して供給される。配電盤40には、受電盤30から出力される交流電力が一対の電力線3を介して供給される。
As shown in FIG. 2, the
キュービクル20は、トランス(変圧器)201を備えており、発電所から変電所を経由して供給される6600ボルトの交流電力を200ボルト(又は100ボルト)の交流電力に変圧(降圧)する。そして、キュービクル20は、トランス201で変圧した交流電力を、一対の電力線3を介して受電盤30に供給する。一対の電力線3のうち一方(図2における左側)の電力線3はキュービクル20の一方の出力(L1相)に電気的に接続され、他方(図2における右側)の電力線3はキュービクル20の他方の出力(L2相)に電気的に接続されている。キュービクル20は、例えばオフィスビルの屋上や電気室内などに設置される。
The
受電盤30は、少なくとも主遮断装置を備えている。主遮断装置は、キュービクル20の受電用遮断装置として用いられ、主遮断装置の二次側の電路において過負荷電流、短絡電流などが生じたときに自動的に電路を遮断する。また、本実施形態では、受電盤30は、一対のカプラ10と、通信装置301とをさらに備えている。受電盤30は、例えばオフィスビルの管理室等に設置される。
The power receiving
一対のカプラ10のうち一方(図2における左側)のカプラ10は、後述するコア1の貫通孔11にL1相の電力線3が通された状態で受電盤30に取り付けられる。また、一対のカプラ10のうち他方(図2における右側)のカプラ10は、貫通孔11にL2相の電力線3が通された状態で受電盤30に取り付けられる。
One of the pair of couplers 10 (the left side in FIG. 2) is attached to the
通信装置301は、例えば高速電力線通信(HD−PLC:High Definition Power Line Communication)を可能にするモデムである。通信装置301には、信号線302が電気的に接続されており、通信装置301と信号線302とで閉回路を構成している。信号線302の一端側は、一方(図2における左側)のカプラ10の貫通孔11に通された状態で通信装置301に電気的に接続されている。また、信号線302の他端側は、他方(図2における右側)のカプラ10の貫通孔11に通された状態で通信装置301に電気的に接続されている。通信装置301は、信号線302に対して、例えば周波数が2〔MHz〕〜30〔MHz〕の通信信号S1を出力する。
The
配電盤40は、主幹ブレーカ、複数の分岐ブレーカなどを備えている。主幹ブレーカは、例えば漏電ブレーカであり、複数の分岐ブレーカに対して、受電盤30からの交流電力を供給する状態と供給を停止する状態とが切り替えられるように構成されている。複数の分岐ブレーカの各々は、例えば過電流遮断器であり、一対の電力線3を介して電気的に接続される負荷50に対して交流電力を供給する状態と供給を停止する状態とが切り替えられるように構成されている。また、本実施形態では、配電盤40は、一対のカプラ10と、通信装置401とをさらに備えている。
The
ここで、図2では1つの配電盤40しか図示していないが、実際には、受電盤30に対して複数の配電盤40が接続されている。そして、複数の配電盤40の各々は、例えばオフィスビルの各階(各フロア)に設置される。なお、一対のカプラ10については受電盤30と同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。
Here, although only one
通信装置401は、通信装置301と同様に、例えば高速電力線通信を可能にするモデムである。この通信装置401には、信号線402が電気的に接続されており、通信装置401と信号線402とで閉回路を構成している。信号線402の一端側は、一方(図2における左側)のカプラ10の貫通孔11に通された状態で通信装置401に電気的に接続されている。また、信号線402の他端側は、他方(図2における右側)のカプラ10の貫通孔11に通された状態で通信装置401に電気的に接続されている。通信装置401は、信号線402に対して、例えば周波数が2〔MHz〕〜30〔MHz〕の通信信号S1を出力する。
Similar to the
次に、本実施形態のカプラ10について図1を参照して説明する。本実施形態のカプラ10は、コア1と、磁束低減部2とを備えている。
Next, the
コア1は、例えばフェライトなどの磁性材料により円環状に形成されている。コア1は、中央に円形の貫通孔11を有しており、電力線3及び信号線302(又は402)を貫通孔11に通した状態で設置される。
The
磁束低減部2は、図1に示すように、コイル21と、ローパスフィルタ22とを有している。コイル21は、コア1に装着されている。ここに、コイル21がコア1に装着されているとは、導線をコア1に巻くことでコイル21が形成されていることをいう。本実施形態では、コイル21は、コア1における貫通孔11の周方向の一部に装着されている(図1参照)。ローパスフィルタ22は、例えばインダクタである。このローパスフィルタ22のカットオフ周波数は、後述するように、電力線3に流れる給電電流I1の周波数と、通信装置301(又は401)から出力される通信信号S1の周波数との間の周波数であることが好ましい。磁束低減部2の動作については後述する。
As shown in FIG. 1, the magnetic
このカプラ10では、電力線3に給電電流I1が流れると、この給電電流I1によってコア1に磁束φ1が発生する。また、このカプラ10では、通信装置301(又は401)からの通信信号S1が信号線302(又は402)に印加されると、この通信信号S1によってコア1に磁束φ3が発生する。ここに、給電電流I1は交流電流であり、通信信号S1は交流信号であるため、図1に示した給電電流I1及び通信信号S1の向きは一例である。また、給電電流I1及び通信信号S1によってコア1に発生する磁束φ1,φ3の向きも一例である。
In this
次に、受電盤30の通信装置301と配電盤40の通信装置401との間で通信を行う場合について説明する。ここでは、通信装置301から通信装置401に通信信号S1を送信する場合について説明するが、通信装置401から通信装置301に通信信号S1を送信する場合も同様である。
Next, a case where communication is performed between the
通信装置301が信号線302に対して通信信号S1を出力すると、通信信号S1が一対のカプラ10の各々のコア1を通過するときに各コア1に磁束φ3(図1参照)が発生する。そして、各コア1で発生した磁束φ3によって各電力線3に流れる給電電流I1に通信信号S1が重畳される。給電電流I1に重畳された通信信号S1は、電力線3を通して配電盤40に伝送される。
When the
配電盤40では、給電電流I1に重畳された通信信号S1が一対のカプラ10の各々のコア1を通過するときに各コア1に磁束φ3が発生する。そして、各コア1で発生した磁束φ3によって信号線402に通信信号S1が印加され、通信装置401は通信信号S1を受信する。
In the
ところで、例えばオフィスビルなどのように大きな電力を必要とする需要家施設では、電力線3に流れる給電電流I1も大きくなる(例えば300A程度)。給電電流I1が大きくなると、給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ1も大きくなり、その結果、コア1で磁気飽和が生じる可能性がある。これに対して、コア1の断面積を大きくすることで磁気飽和の発生を防止することも考えられるが、この場合、コア1が大型化することでコストアップになったり、施工性が低下したりする問題がある。本実施形態のカプラ10では、コア1の小型化を図りながらもコア1での磁束飽和を生じにくくするために、磁束低減部2が設けられている。以下、磁束低減部2の動作について説明する。
By the way, in a customer facility that requires a large amount of power, such as an office building, the power supply current I1 flowing through the
電力線3に流れる給電電流I1の周波数は商用電源周波数であり、50〔Hz〕又は60〔Hz〕である。これに対して、通信信号S1の周波数は、上述したように、2〔MHz〕〜30〔MHz〕である。したがって、上述したローパスフィルタ22のカットオフ周波数は、給電電流I1の周波数と通信信号S1の周波数との間の周波数(例えば100〔Hz〕)であることが好ましい。つまり、このローパスフィルタ22によれば、通信信号S1によってコア1に磁束φ3が発生したときにコイル21に流れる電流については遮断し、給電電流I1によってコア1に磁束φ1が発生したときにコイル21に流れる電流については通過させる。
The frequency of the feeding current I1 flowing through the
電力線3に給電電流I1が流れると、コア1に磁束φ1が発生する。また、信号線302(又は402)に通信信号S1が印加されると、コア1に磁束φ3が発生する。コア1に磁束φ1,φ3が発生すると、コイル21に誘導電流が生じるが、コイルの両端にはローパスフィルタ22が接続されているため、誘導電流のうち磁束φ1に対応する低周波の電流のみがコイル21に流れる。その結果、磁束φ1を打ち消す向きの磁束φ2がコア1に発生し、これにより磁束φ1を低減することができる。とくに、磁束φ1と磁束φ2とが同じ大きさである場合には、磁束φ1を打ち消すことができる。そして、磁束φ1を低減することにより、コア1での磁気飽和を生じにくくすることができる。また、磁束低減部2によりコア1での磁気飽和を生じにくくすることができるため、コア1については小型化が可能になる。
When a feeding current I1 flows through the
ところで、従来の電力線搬送通信では、カプラの方式としてコンデンサを用いた静電結合方式が一般的であるが、この場合、電力線3に対してコンデンサを接続する作業が必要であり、施工に時間を要していた。これに対して、コア1を用いた誘導結合方式では、コア1の貫通孔11に電力線3及び信号線302(又は402)を通すだけでよく、施工時間を短縮することができる。とくに、コア1が分割式のコアである場合には、貫通孔に電力線3及び信号線302(又は402)を通さなくてもコアを取り付けることができるので、施工時に停電させなくてもよい、という利点もある。
By the way, in the conventional power line carrier communication, an electrostatic coupling method using a capacitor is generally used as a coupler method, but in this case, an operation of connecting a capacitor to the
以上説明したように、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10は、電源(キュービクル20)から電力線3を通して供給される交流電力に複数の通信装置301,401間で伝送される通信信号S1が重畳される電力線搬送通信に用いられる。電力線搬送通信用カプラ10は、コア1と、磁束低減部2とを備えている。コア1は、電力線3と複数の通信装置301,401の各々に接続される信号線302(又は402)とが貫通する貫通孔11を有している。磁束低減部2は、コア1に装着されているコイル21を含み、電力線3に電源からの給電電流I1が流れることでコア1に発生する磁束φ1の向きと逆向きの磁束φ2をコイル21によってコア1に発生させる。この構成によれば、電力線3に流れる給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ1を逆向きの磁束φ2によって低減することができ、これによりコア1での磁気飽和を生じにくくすることができる。また、給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ1を低減することでコア1での磁気飽和を生じにくくしているので、コア1の断面積を大きくしなくてもよく、コア1の小型化を図ることができる。すなわち、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10によれば、コア1の小型化を図りながらもコア1での磁気飽和を生じにくくすることができる。さらに、コア1にギャップを設けて磁気飽和を防止する場合に比べて、給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ1のみを低減することができるので、通信信号S1についての電力線3と信号線302(又は402)との結合度を高くすることができる。
As described above, in the power line
また、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10のように、磁束低減部2は、コイル21の両端間に電気的に接続されるローパスフィルタ22を有していることが好ましい。この場合、通信信号S1の周波数は、給電電流I1の周波数よりも高い。そして、ローパスフィルタ22のカットオフ周波数は、給電電流I1の周波数と通信信号S1の周波数との間の周波数である。この構成によれば、磁束φ1によってコイル21に流れる電流のみをローパスフィルタ22により通過させるので、通信信号S1によってコア1に発生する磁束φ3には影響を与えることなく、磁束φ1のみを低減することができる。つまり、この場合もコア1の小型化を図りながらもコア1での磁気飽和を生じにくくすることができる。また、この構成によれば、コイル21とローパスフィルタ22のみで磁束低減部2を実現することができ、低コスト化を図ることができる。ただし、この構成は電力線搬送通信用カプラ10の必須の構成ではなく、ローパスフィルタ22以外で磁束低減部2が構成されていてもよい。
Further, like the power line
以下、実施形態1の変形例について説明する。 Hereinafter, modifications of the first embodiment will be described.
上述の通信システム100の適用対象は、商業施設、工場、オフィスビル、病院などの規模の大きい需要家施設に限らず、例えば戸建住宅や集合住宅の各住戸であってもよい。また、通信装置の台数は2台に限らず、3台以上であってもよい。
The application target of the above-described
上述の実施形態1では、非分割のコア1を例に説明したが、分割式のコアであってもよい。また、コア1の形状は一例であり、例えばコア1が角筒状に形成されていてもよい。
In the first embodiment, the
さらに、上述の実施形態1では、ローパスフィルタ22がインダクタである場合を例に説明したが、ローパスフィルタ22はインダクタに限らず、例えばRC回路であってもよいし、オペアンプで構成されていてもよい。
Furthermore, in the above-described first embodiment, the case where the low-
(実施形態2)
実施形態2の電力線搬送通信用カプラ10Aについて、図3を参照して具体的に説明する。ただし、実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
The power line
本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10A(以下、カプラ10Aという。)は、図3に示すように、コア1と、磁束低減部2Aとを備えている。
The power line
磁束低減部2Aは、検出部25と、分離部26と、逆磁束発生部27とを有している。検出部25は、検出用コイル23と、検出回路24とを含む。
The magnetic
検出用コイル23は、コア1における貫通孔11の周方向の一部に装着されている。つまり、検出用コイル23は、導線をコア1に巻くことにより形成されている。検出用コイル23の両端部は、検出回路24に電気的に接続されている。
The detection coil 23 is attached to a part of the
検出回路24は、電気信号S2を検出する。電気信号S2は、電力線3に給電電流I1が流れることによってコア1に発生する磁束φ11と、信号線302(又は402)に通信信号S1が印加されることによってコア1に発生する磁束φ13とを含む磁束に対応している。本実施形態では、検出回路24は抵抗を有しており、検出回路24は、電気信号S2として、上記磁束を打ち消す向きの磁束を発生させる誘導電流によって抵抗の両端間に生じる電圧を検出する。つまり、本実施形態では、電気信号S2は電圧信号である。
The detection circuit 24 detects the electrical signal S2. The electric signal S2 includes a magnetic flux φ11 generated in the
分離部26は、例えばローパスフィルタである。このローパスフィルタは、実施形態1と同様に、インダクタであることが好ましい。そして、このローパスフィルタのカットオフ周波数は、給電電流I1の周波数と通信信号S1の周波数との間の周波数であることが好ましい。分離部26は、検出部25で検出される電気信号S2から電力線3に流れる給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ11に対応する成分を分離し、分離した上記成分を逆磁束発生部27に出力する。
The
逆磁束発生部27は、コイル28と、逆磁束発生回路29とを含む。コイル28は、上述の実施形態1のコイル21に相当し、コア1に装着されている。つまり、コイル28は、導線をコア1に巻くことにより形成されている。逆磁束発生回路29は、分離部26で分離された、磁束φ11に対応する成分に基づいて磁束φ11と逆向きの磁束をコイル28によってコア1に発生させる。本実施形態では、逆磁束発生回路29は、コイル28に対して電流I2を流すことで磁束φ12を発生させる。
The reverse
本実施形態のカプラ10Aでは、上述のように、電力線3に給電電流I1が流れることによってコア1に発生する磁束φ11に対応する成分に基づいて、磁束φ11と逆向きの磁束φ12をコア1に発生させている。そのため、磁束φ11と略同じ大きさの磁束φ12をコア1に発生させることができ、磁束φ11を打ち消すことが可能になる。言い換えると、本実施形態のカプラ10Aによれば、電力線3に給電電流I1が流れることによってコア1に発生する磁束φ11を相殺できるような大きさの磁束φ12を発生させることができる。また、磁束φ12によって磁束φ11を打ち消すことができるため、コア1の更なる小型化が可能になる。
In the
以上説明したように、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10Aでは、磁束低減部2Aは、検出部25(検出用コイル23及び検出回路24)と、分離部26と、逆磁束発生部27(コイル28及び逆磁束発生回路29)とを有している。検出部25は、コア1に発生する磁束φ11及び磁束φ13に対応する電気信号S2を検出する。分離部26は、検出部25で検出される電気信号S2から給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ11に対応する成分を分離する。逆磁束発生部27は、コイル28を含み、分離部26で分離された上記成分に基づいて磁束φ11と逆向きの磁束φ12をコイル28によってコア1に発生させる。この構成によれば、検出部25及び分離部26によって逆磁束発生部27にて発生させる逆向きの磁束φ12の大きさを、給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ11の大きさに近づけることができる。その結果、給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ11を相殺できるような大きさの磁束φ12を発生させることができる。また、磁束φ12によって磁束φ11を打ち消すことができるため、コア1の更なる小型化が可能になる。
As described above, in the power line
また、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10Aのように、検出部25は、コア1に装着されている検出用コイル23を含むことが好ましい。この構成によれば、コア1に発生する磁束φ11,φ13を、検出用コイル23を用いて検出しているので、電流センサを用いて磁束φ11,φ13を検出する場合に比べて、低コスト化を図ることができる。ただし、この構成は電力線搬送通信用カプラ10Aの必須の構成ではなく、検出部25に検出用コイル23が含まれていなくてもよい。
In addition, like the power line
また、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10Aのように、分離部26は、ローパスフィルタであることが好ましい。この場合、通信信号S1の周波数は、給電電流I1の周波数よりも高い。そして、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、給電電流I1の周波数と通信信号S1の周波数との間の周波数である。この構成によれば、給電電流I1によってコア1に発生する磁束φ11により検出用コイル23に流れる電流のみを通過させるので、通信信号S1によってコア1に発生する磁束φ13には影響を与えることなく、磁束φ11のみを低減することができる。また、この構成によれば、ローパスフィルタのみで分離部26を実現することができ、低コスト化を図ることができる。ただし、この構成は電力線搬送通信用カプラ10Aの必須の構成ではなく、ローパスフィルタ以外で分離部26が構成されていてもよい。
Further, like the power line
さらに、上述の実施形態2で説明した構成は、実施形態1で説明した変形例と適宜組み合わせて適用可能である。 Furthermore, the configuration described in the above-described second embodiment can be applied in appropriate combination with the modification described in the first embodiment.
(実施形態3)
実施形態3の電力線搬送通信用カプラ10Bについて、図4〜図6を参照して具体的に説明する。ただし、実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
The power line
本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10B(以下、カプラ10Bという。)は、図4に示すように、コア1と、磁束低減部2Bとを備えている。また、磁束低減部2Bは、コイル21と、ローパスフィルタ22とを有している。ここで、上述の実施形態1では、コイル21がコア1における貫通孔11の周方向の一部にしか装着されていないが、本実施形態では、コイル21がコア1における貫通孔11の全周に亘って装着されている(図4参照)。言い換えると、コイル21は、導線をコア1における貫通孔11の全周に亘って巻くことで形成されている。ここに、コア1における貫通孔11の全周とは、コア1において局所的な磁気飽和が生じない程度にコイル21が装着されている範囲のことをいい、例えばコア1の90%以上の領域にコイル21が装着されていればよい。
The power line
ところで、電力線3は、図5Aに示すように、コア1の貫通孔11の中心に位置していることが好ましい。この場合、電力線3に給電電流I1が流れることによって、均等な磁束φ1がコア1に発生する。これに対して、図5Bに示すように、電力線3がコア1の貫通孔11の中心からずれている場合、磁束φ1が偏って発生する。図5Bに示す例では、コア1において電力線3までの距離が短い部分では、磁束φ1が密になり、コア1において電力線3までの距離が長い部分では、漏れ磁束φ4が生じることで磁束φ1が疎になる。
Incidentally, the
上述の実施形態1で説明したカプラ10では、コイル21がコア1における貫通孔11の周方向の一部にしか装着されていない。そのため、カプラ10では、磁束φ1が密になる部分とコイル21が装着されている部分とが異なっている場合に、磁束φ1を低減することができず、コア1において局所的な磁気飽和が生じる可能性がある。
In the
また、上述の実施形態1で説明したカプラ10のように、コイル21がコア1における貫通孔11の周方向の一部にしか装着されていない場合、磁束低減部2によってコア1に発生する磁束φ2は、図6に示すようになる。つまり、コア1におけるコイル21が装着されている部分では、コア1内に磁束φ2が発生するが、電力線3に対してコイル21が装着されている部分と反対側では、漏れ磁束φ5となり、コア1において局所的な磁気飽和が生じる可能性がある。以上のことから、磁束低減部2の一部を構成するコイル21は、図4に示すように、コア1における貫通孔11の全周に亘って装着されていることが好ましい。
Further, as in the
以上説明したように、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10Bでは、コイル21は、コア1における貫通孔11の全周に亘って装着されている。この構成によれば、コア1における局所的な磁気飽和を生じにくくすることができる。
As described above, in the power line
上述の実施形態3で説明した構成は、実施形態2で説明した構成と適宜組み合わせて適用可能である。つまり、実施形態2のカプラ10Aにおいて、検出用コイル23及びコイル28がコア1における貫通孔11の全周に亘って装着されていてもよい。また、上述の実施形態3で説明した構成は、実施形態1で説明した変形例と適宜組み合わせて適用可能である。
The configuration described in
(実施形態4)
実施形態4の電力線搬送通信用カプラ10C,10Dについて、図7及び図8を参照して具体的に説明する。ただし、実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
The power line carrier communication couplers 10C and 10D of the fourth embodiment will be specifically described with reference to FIGS. However, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10C(以下、カプラ10Cという。)は、図7に示すように、コア1と、複数(図7では3つ)の磁束低減部2とを備えている。上述の実施形態1では、1つの磁束低減部2のコイル21をコア1における貫通孔11の周方向の一部に装着しているが、本実施形態では、3つの磁束低減部2のコイル21によってコア1における貫通孔11の全周に亘ってコイル21が装着されている。本実施形態でも、コア1における貫通孔11の全周とは、コア1において局所的な磁気飽和が生じない程度にコイル21が装着されている範囲のことをいう。
As shown in FIG. 7, the power line
例えば、図7に示すように、電力線3がコア1の貫通孔11の中心からずれている場合には、コア1に発生する磁束φ1が密となる部分では、対応する磁束低減部2によって磁束φ1の大きさに応じた逆向きの磁束φ2が発生する。また、コア1に発生する磁束φ1が疎となる部分では、対応する磁束低減部2によって磁束φ1の大きさに応じた逆向きの磁束φ2がコア1に発生する。つまり、本実施形態のカプラ10Cによれば、複数の磁束低減部2によって、コイル21が装着されている部分に発生する磁束φ1の大きさに応じた逆向きの磁束φ2を発生させることができる。これにより、上述の実施形態3で説明したカプラ10Bと同様に、局所的な磁気飽和を生じにくくすることができる。
For example, as shown in FIG. 7, when the
以上説明したように、本実施形態の電力線搬送通信用カプラ10Cは、磁束低減部2を複数備えている。複数の磁束低減部2における複数のコイル21は、コア1における貫通孔11の周方向に沿って並んでいる。この構成によれば、コア1における局所的な磁気飽和を生じにくくすることができる。
As described above, the power line
以下、実施形態4の変形例について説明する。 Hereinafter, modifications of the fourth embodiment will be described.
上述の実施形態4で説明した磁束低減部2の個数は一例であり、例えば図8に示すように、電力線搬送通信用カプラ10Dが12個の磁束低減部2を備えていてもよい。この場合、12個の磁束低減部2のコイル21によってコア1における貫通孔11の全周に亘ってコイル21が装着されていることが好ましい。つまり、磁束低減部2の個数は複数であればよい。この場合も同様に、コア1における局所的な磁気飽和を生じにくくすることができる。
The number of the magnetic
また、上述の実施形態4で説明した構成は、実施形態2で説明した構成と適宜組み合わせて適用可能である。つまり、実施形態2において、電力線搬送通信用カプラ10Aが複数の磁束低減部2Aを備えていてもよい。この場合、複数の磁束低減部2Aの検出用コイル23及びコイル28を一組として、複数組の検出用コイル23及びコイル28がコア1における貫通孔11の周方向に沿って並んでいることが好ましい。さらに、上述の実施形態で説明した構成は、実施形態1の変形例と適宜組み合わせて適用可能である。
In addition, the configuration described in the above-described fourth embodiment can be applied in appropriate combination with the configuration described in the second embodiment. That is, in the second embodiment, the power line
1 コア
2,2A,2B 磁束低減部
3 電力線
10,10A,10B,10C,10D 電力線搬送通信用カプラ
11 貫通孔
20 キュービクル(電源)
21 コイル
22 ローパスフィルタ
23 検出用コイル
24 検出回路
25 検出部
26 分離部
27 逆磁束発生部
28 コイル
29 逆磁束発生回路
301 通信装置
302 信号線
401 通信装置
402 信号線
I1 給電電流
S1 通信信号
S2 電気信号
φ1,φ2,φ11,φ12,φ13 磁束
DESCRIPTION OF
21
Claims (7)
前記電力線と前記複数の通信装置の各々に接続される信号線とが貫通する貫通孔を有するコアと、
前記コアに装着されているコイルを含み、前記電力線に前記電源からの給電電流が流れることで前記コアに発生する磁束の向きと逆向きの磁束を前記コイルによって前記コアに発生させる磁束低減部とを備えている
ことを特徴とする電力線搬送通信用カプラ。 A power line carrier communication coupler used for power line carrier communication in which a communication signal transmitted between a plurality of communication devices is superimposed on AC power supplied from a power source through a power line,
A core having a through hole through which the power line and a signal line connected to each of the plurality of communication devices pass;
A magnetic flux reduction unit that includes a coil attached to the core, and causes the coil to generate a magnetic flux in a direction opposite to the direction of the magnetic flux generated in the core when a feeding current from the power source flows through the power line. A power line carrier communication coupler comprising:
前記通信信号の周波数は、前記給電電流の周波数よりも高く、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記給電電流の周波数と前記通信信号の周波数との間の周波数である
ことを特徴とする請求項1記載の電力線搬送通信用カプラ。 The magnetic flux reduction unit has a low-pass filter electrically connected between both ends of the coil,
The frequency of the communication signal is higher than the frequency of the feeding current,
The power line carrier communication coupler according to claim 1, wherein the cutoff frequency of the low-pass filter is a frequency between the frequency of the feeding current and the frequency of the communication signal.
前記コアに発生する磁束に対応する電気信号を検出する検出部と、
前記検出部で検出される前記電気信号から前記給電電流によって前記コアに発生する磁束に対応する成分を分離する分離部と、
前記コイルを含み、前記分離部で分離された前記成分に基づいて前記給電電流によって前記コアに発生する磁束と逆向きの磁束を前記コイルによって前記コアに発生させる逆磁束発生部とを有している
ことを特徴とする請求項1記載の電力線搬送通信用カプラ。 The magnetic flux reduction unit is
A detection unit for detecting an electrical signal corresponding to the magnetic flux generated in the core;
A separation unit that separates a component corresponding to a magnetic flux generated in the core by the feeding current from the electrical signal detected by the detection unit;
A reverse magnetic flux generation unit that includes the coil and generates a magnetic flux in the core in the direction opposite to the magnetic flux generated in the core by the feeding current based on the component separated by the separation unit. The power line carrier communication coupler according to claim 1.
ことを特徴とする請求項3記載の電力線搬送通信用カプラ。 The power line carrier communication coupler according to claim 3, wherein the detection unit includes a detection coil attached to the core.
前記通信信号の周波数は、前記給電電流の周波数よりも高く、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記給電電流の周波数と前記通信信号の周波数との間の周波数である
ことを特徴とする請求項3又は4記載の電力線搬送通信用カプラ。 The separation unit is a low-pass filter;
The frequency of the communication signal is higher than the frequency of the feeding current,
The power line carrier communication coupler according to claim 3 or 4, wherein the cut-off frequency of the low-pass filter is a frequency between the frequency of the feeding current and the frequency of the communication signal.
ことを特徴とする1〜5のいずれか1項に記載の電力線搬送通信用カプラ。 The said coil is mounted over the perimeter of the said through-hole in the said core. The coupler for power line carrier communications of any one of 1-5 characterized by the above-mentioned.
前記複数の磁束低減部における複数の前記コイルは、前記コアにおける前記貫通孔の周方向に沿って並んでいる
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力線搬送通信用カプラ。 A plurality of the magnetic flux reduction units are provided,
6. The power line carrier communication according to claim 1, wherein the plurality of coils in the plurality of magnetic flux reduction units are arranged along a circumferential direction of the through hole in the core. Coupler.
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