JP2791501B2 - Power line carrier transmitter - Google Patents

Power line carrier transmitter

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JP2791501B2
JP2791501B2 JP2009594A JP959490A JP2791501B2 JP 2791501 B2 JP2791501 B2 JP 2791501B2 JP 2009594 A JP2009594 A JP 2009594A JP 959490 A JP959490 A JP 959490A JP 2791501 B2 JP2791501 B2 JP 2791501B2
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芳文 松岡
秀樹 吉武
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電力線を用いて信号の伝送を行なう電力線
搬送送信装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power line carrier transmitting apparatus for transmitting a signal using a power line.

従来の技術 従来、電力線を用いて信号の伝送を行なう装置として
は、商用周波数の60Hzまたは50Hzとは別に、200〜500Hz
の帯域の周波数の交流信号を搬送周波数として用い、そ
の周波数を変えることにより信号の伝送を行なう装置が
一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for transmitting a signal using a power line, apart from a commercial frequency of 60 Hz or 50 Hz, 200 to 500 Hz
In general, an apparatus that uses an AC signal having a frequency in the band as a carrier frequency and transmits a signal by changing the frequency is used.

第3図はこのような従来の電力線搬送装置の構成を示
している。第3図において、1は交流電源、2は整流
器、3は平滑用コンデンサ、4、5はトランジスタ、6
はコンデンサ、7は疎結合のリアクトル、8はコンデン
サである。
FIG. 3 shows the configuration of such a conventional power line carrier. In FIG. 3, 1 is an AC power supply, 2 is a rectifier, 3 is a smoothing capacitor, 4 and 5 are transistors, 6
Is a capacitor, 7 is a loosely coupled reactor, and 8 is a capacitor.

この従来例における動作は次の通りである。交流電源
1を整流器2で整流した後、コンデンサ3で平滑して直
流にし、トランジスタ4、5を交互に導通させることに
よりリアクトル7の1次側および2次側に所望の交流波
形を得る。
The operation of this conventional example is as follows. After the AC power supply 1 is rectified by the rectifier 2, the DC power is smoothed by the capacitor 3 and the transistors 4 and 5 are alternately turned on to obtain a desired AC waveform on the primary side and the secondary side of the reactor 7.

コンデンサ6とリアクトル7およびコンデンサ8とリ
アクトル7は、それぞれ駆動周波数に直列共振するよう
にその値を設定しておく。信号の伝送としては、例えば
第4図に示すように、伝送データが“1"のときは搬送周
波数を低減側(260Hz)とし、“0"のときは高域側(280
Hz)とすることで、リアクトル7の1次側及び2次側に
は、それぞれB,Cのようなほぼ正弦波の交流波形が得ら
れる。
The values of the capacitor 6 and the reactor 7 and of the capacitor 8 and the reactor 7 are set so as to resonate in series with the driving frequency. As shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 4, when the transmission data is “1”, the carrier frequency is set to the lower side (260 Hz), and when the transmission data is “0”, the carrier frequency is set to the higher side (280 Hz).
Hz), a substantially sinusoidal AC waveform such as B or C is obtained on the primary side and the secondary side of the reactor 7, respectively.

発明が解決しようとする課題 前記した従来例においては、搬送周波数に直列共振す
るようリアクトル7とコンデンサ6、8を選ぶので、ト
ランジスタ4、5のベースを方形波でスイッチングさせ
ても正弦波に近い交流波形が得られ、且つ商用周波数成
分をカットすることができる利点がある。反面、低域
側、高域側の両周波数に共振するリアクトルとしては疎
結合となることから寸法および重量が大きくなり、また
漏洩磁束が多いことや電流に低次の高調波が含まれるこ
とから騒音の発生が避けられないという問題がある。
Problems to be Solved by the Invention In the above-described conventional example, the reactor 7 and the capacitors 6 and 8 are selected so as to resonate in series with the carrier frequency. There is an advantage that an AC waveform can be obtained and a commercial frequency component can be cut. On the other hand, as a reactor that resonates at both low and high frequencies, it is loosely coupled, so its size and weight are large.Moreover, it has a large amount of leakage magnetic flux and its current contains low-order harmonics. There is a problem that generation of noise is inevitable.

また、搬送信号を商用電源に注入するときの電流値は
商用電源のインピーダンスに依存するので、設置場所の
線路条件に応じて、設計基準値から増加または減少させ
る必要が生じるが、従来例ではリアクトルのタップを代
えるか、または直流電圧を増減させることで対応させて
おり、構成が複雑になる問題があった。
In addition, since the current value when the carrier signal is injected into the commercial power supply depends on the impedance of the commercial power supply, it is necessary to increase or decrease from the design reference value according to the line conditions at the installation location. However, there is a problem in that the configuration is complicated by changing the taps or increasing or decreasing the DC voltage.

本発明はこのような従来の問題点を解決するものであ
り、小型化、低騒音化を図り、線路への注入電源の増減
を簡単に行なうことのできるすぐれた電力線搬送送信装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve such a conventional problem, and to provide an excellent power line carrier transmission device that can be reduced in size and noise and that can easily increase and decrease the power supply injected into a line. With the goal.

課題を解決するための手段 本発明は前記目的を達成するために、交流電源を整流
し、平滑後インバータを介し、パルス幅変調したPWM信
号により変圧器の1次巻線を駆動し、変圧器2次巻線を
フィルターを介して前記交流電源に接続する構成とした
ものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention rectifies an AC power supply, drives the primary winding of the transformer with a pulse width modulated PWM signal via an inverter after smoothing, and converts the transformer into a transformer. The secondary winding is connected to the AC power supply via a filter.

作用 二つの交流周波数をインバータでパルス幅変調して変
圧器の1次巻線に入力することで、2次巻線からいずれ
も低次の高調波成分の少ない正弦波を得ることができる
ため、結合変圧器を小型化し、騒音の発生を少なくでき
るとともに、PWMインバータの特長である出力電圧を簡
単に可変することができるので、線路条件に応じて信号
注入電流を容易に増減することができる効果がある。
Operation Since two AC frequencies are pulse width modulated by an inverter and input to the primary winding of the transformer, a sine wave with less low-order harmonic components can be obtained from the secondary winding. In addition to reducing the size of the coupling transformer and reducing noise, the output voltage, which is a feature of the PWM inverter, can be easily varied, so that the signal injection current can be easily increased or decreased according to the line conditions. There is.

実施例 第1図は本発明の一実施例の構成を示している。第1
図において、11は交流電源、12は交流電源11を整流する
ための整流器、13は整流器12によ り整流された直流出
力を平滑するための平滑用コンデンサである。14、15、
16、17はパワートランジスタであり、これらでブリッジ
インバータ18を構成している。19は変圧器であり、ブリ
ッジインバータ18の出力は変圧器19の1次巻線に接続さ
れている。20はコンデンサであり、変圧器19の2次巻線
に並列に持続されるとともに、さらに別のコンデンサ21
およびリアクトル22を直列接続して交流電源11の両端に
接続されている。コンデンサ21とリアクトル22とは、商
用電源のブリッジインバータ18への逆流を防ぐフィルタ
ー23を構成する。これらブリッジインバータ18、変圧器
19、コンデンサ20およびフィルター23により搬送信号発
生手段が構成されている。
Embodiment FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. First
In the figure, 11 is an AC power supply, 12 is a rectifier for rectifying the AC power supply 11, and 13 is a smoothing capacitor for smoothing the DC output rectified by the rectifier 12. 14, 15,
Reference numerals 16 and 17 denote power transistors, which constitute a bridge inverter 18. Reference numeral 19 denotes a transformer, and the output of the bridge inverter 18 is connected to the primary winding of the transformer 19. Reference numeral 20 denotes a capacitor which is maintained in parallel with the secondary winding of the transformer 19 and further includes another capacitor 21.
And a reactor 22 connected in series to both ends of the AC power supply 11. The capacitor 21 and the reactor 22 constitute a filter 23 for preventing backflow of commercial power to the bridge inverter 18. These bridge inverter 18, transformer
The carrier signal generating means is constituted by 19, the capacitor 20, and the filter 23.

次に前記実施例の動作について説明する。まず、交流
電源11を整流器12で整流し、平滑コンデンサ13で直流に
した上、トランジスタ14、15、16、17をPWM(Pulse Wid
th Modulation)すなわちパルス幅変調駆動して、変圧
器19の1次巻線を励磁する。PWMのトランジスタベース
駆動回路は図示を省略されているが、例えばキャリア周
波数を15KHz程度にして、低域側(260Hz)及び高域側
(280Hz)のそれぞれの正弦波をパルス幅変調して各ト
ランジスタ14、15、16、17を駆動する。
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, the AC power supply 11 is rectified by the rectifier 12 and converted to DC by the smoothing capacitor 13, and the transistors 14, 15, 16, 17 are PWM (Pulse Wid
th Modulation), that is, pulse width modulation drive to excite the primary winding of the transformer 19. Although the transistor base drive circuit of the PWM is not shown, for example, the carrier frequency is set to about 15 KHz, and the sine waves of the low band side (260 Hz) and the high band side (280 Hz) are pulse-width modulated, and each transistor is driven. Drive 14, 15, 16, 17

第2図は、各トランジスタ14、15、16、17を駆動する
時の駆動波形を示している。第2図のAは伝送データが
“1"と“0"の場合を示し、それに対応した変圧器19の1
次巻線の電圧波形がBに、2次巻線の電圧波形がCにそ
れぞれ示されている。変圧器19の1次巻線電圧は波形B
のようにPWM電圧波形であるが、2次巻線電圧波形C
は、コンデンサ20が高調波成分をカットするので、基本
波周波数成分の正弦波となる。そしてこの正弦波電圧
を、コンデンサ21とリアクトル22とを介して交流電源11
に注入する。コンデンサ21とリアクトル22とで構成され
るフィルター23は、商用周波数に対してインピーダンス
が高く、搬送周波数(260〜280Hz)に対しては充分イン
ピーダンスが低いことが望ましいので、搬送周波数に直
列共振するようにその値を選ぶことにより、搬送周波数
成分のみ効果的に電源に注入でき商用電源の影響を少な
くすることができる。
FIG. 2 shows drive waveforms when driving the transistors 14, 15, 16, and 17. FIG. 2A shows the case where the transmission data is "1" and "0", and the corresponding one of the transformers 19 is shown in FIG.
The voltage waveform of the secondary winding is shown in B, and the voltage waveform of the secondary winding is shown in C. The primary winding voltage of the transformer 19 is waveform B
, But the secondary winding voltage waveform C
Is a sine wave of the fundamental frequency component because the capacitor 20 cuts the harmonic component. Then, the sine wave voltage is supplied to the AC power supply 11 via the capacitor 21 and the reactor 22.
Inject into It is desirable that the filter 23 composed of the capacitor 21 and the reactor 22 has a high impedance with respect to the commercial frequency and a sufficiently low impedance with respect to the carrier frequency (260 to 280 Hz). By selecting such a value, only the carrier frequency component can be effectively injected into the power supply, and the influence of the commercial power supply can be reduced.

この実施例の特長は、出力電流の調整が簡単にできる
ことであるが、これはPWMインバータが有する機能であ
り、第2図で波形Bのパルスの導通幅をすべてX%にす
ることにより、波形Cは波高値がX%の正弦波となるこ
とで理解できる。
The feature of this embodiment is that the output current can be easily adjusted. This is a function of the PWM inverter. By setting the conduction width of the pulse of waveform B to X% in FIG. C can be understood from a sine wave having a peak value of X%.

発明の効果 以上のように、本発明の電力線搬送送信装置によれ
ば、PWMインバータを用いることにより、搬送周波数の
高域側及び低域側のいずれも歪みの少ない正弦波を送信
することができるので、高調波による騒音を減少させる
ことができる。また、従来のような疎結合のリアクトル
と違って密結合の変圧器を用いるので、漏洩磁束の共鳴
による騒音発生も無く、変圧器も小型化できるという利
点がある。さらにまた、インバータの出力電圧をPWMの
導通時間を比例制御することで簡単に変えることができ
るので、線路条件に応じて信号注入電流を容易に増減さ
せることができる利点がある。
Effect of the Invention As described above, according to the power line carrier transmitting apparatus of the present invention, by using the PWM inverter, it is possible to transmit a sine wave with little distortion on both the high frequency side and the low frequency side of the carrier frequency. Therefore, noise due to harmonics can be reduced. Further, unlike a conventional loosely coupled reactor, a tightly coupled transformer is used, so that there is no noise generation due to resonance of leakage magnetic flux, and the transformer can be downsized. Furthermore, since the output voltage of the inverter can be easily changed by proportionally controlling the conduction time of the PWM, there is an advantage that the signal injection current can be easily increased or decreased according to line conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す電力線搬送送信装置の
概略ブロック図、第2図は同装置における駆動波形を示
す波形図、第3図は従来の電力搬送送信装置の一例を示
す概略ブロック図、第4図は同従来例における駆動波形
を示す波形図である。 11……交流電源、12……整流器 13……コンデンサ 14、15、16、17……パワートランジスタ 18……ブリッジインバータ、19……変圧器 20、21……コンデンサ、22……リアクトル 23……フィルター A……伝送信号波形 B……変圧器1次側電圧波形 C……変圧器2次側電圧波形。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a power line carrier transmitting apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing driving waveforms in the apparatus, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a conventional power carrier transmitting apparatus. FIG. 4 is a block diagram and FIG. 4 is a waveform diagram showing driving waveforms in the conventional example. 11 ... AC power supply, 12 ... Rectifier 13 ... Capacitor 14, 15, 16, 17 ... Power transistor 18 ... Bridge inverter, 19 ... Transformer 20, 21 ... Capacitor, 22 ... Reactor 23 ... Filter A: Transmission signal waveform B: Transformer primary voltage waveform C: Transformer secondary voltage waveform

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】交流電源を整流するための整流器と、整流
された直流出力を平滑するための平滑用コンデンサと、
平滑された直流出力から搬送信号を発生する搬送信号発
生手段とからなり、前記搬送信号発生手段は、パルス幅
変調するためのインバータと、前記インバータからの出
力電圧波形を変換するための変圧器と、前記変圧器の2
次巻線と前記交流電源との間に接続された商用電源が前
記インバータに逆流するのを防ぐフィルターとを備えた
電力線搬送送信装置。
A rectifier for rectifying an AC power supply, a smoothing capacitor for smoothing a rectified DC output,
Carrier signal generating means for generating a carrier signal from the smoothed DC output, wherein the carrier signal generating means includes an inverter for pulse width modulation, and a transformer for converting an output voltage waveform from the inverter. , The transformer 2
A power line carrier transmitting device comprising: a filter that prevents a commercial power supply connected between a next winding and the AC power supply from flowing back to the inverter.
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