JP6423743B2 - 高信頼通信方法、及びそれを用いた電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、高信頼通信方法、及びそれを用いた電力変換装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１〜３がある。
特許文献１には、「カスケード接続された複数のセルから構成される電力変換装置１０３であって、該電力変換装置１０３の制御装置は、中央制御装置１０７と、各セルと同電位の近傍に設置したセル制御装置２０４とから構成されており、前記中央制御装置１０７と各セル制御装置２０４は光ファイバケーブル１１１〜１１４でデイジーチェーン接続されていることを特徴とする電力変換装置（要約の［解決手段］参照）。」として、電力変換装置の技術が開示されている。
また、特許文献２には、「加入者間の２つの伝送路を有する、データを伝送するための少なくとも３つの加入者を有するシステムであって、その場合に伝送路がそれぞれ逆の伝送方向を有する第１のリングと第２のリングを形成する、前記システムは、加入者内に第１の接続と第２の接続が設けられており、前記第１の接続によって第１のリングが第２のリングと接続可能であり、かつ前記第２の接続によって第２のリングが第１のリングと接続可能であって、その場合に２つのリングのデータが各加入者内で処理されることを特徴としている（［要約］を参照）。」として、データを伝送するシステムの技術が開示されている。
また、特許文献３には、「互いに同方向に伝送が行われる単方向性の第１と第２のループ伝送路を有する二重系ループ伝送装置において、上記両ループ伝送路上のそれぞれ互いに対応する上記伝送制御装置を双方向伝送路により接続し、上記第１のループ伝送路において、該ループ伝送路が伝送不能となったとき、その直前の伝送制御装置より上記双方向伝送路を介して対応した制御装置に移り、上記第２のループ伝送路を経由して、第１のループ伝送路上の以後の伝送可能な伝送制御装置に対応した第２の伝送ループ上の伝送制御装置より双方向伝送路を介して第１の伝送路にもどることを特徴とする伝送制御方式（［特許請求の範囲］を参照）。」として、伝送制御方式の技術が開示されている。

特開２０１１−２４３９３号公報 特表２００７−５３３２２７号公報 特開昭６０−１００８５３号公報

しかしながら、前記特許文献１〜３には、次のような問題、課題がある。
特許文献１に開示された技術による電力変換装置では、中央制御装置とセル制御装置の間の伝送路上で一カ所でも故障があると通信が行えないという問題がある。例えば、光ファイバケーブルの断線やセル制御装置の電源に故障があると、正しく制御を行えなくなり、速やかに運転を停止しなくてはいけない。また、稼働率を上げるためには、故障があっても通信を継続できることが望ましい。
特許文献２に開示された技術によるデータを伝送するシステムでは、故障部位まで往復する通信路を辿るため、通信時間は最大で通常時の二倍になってしまうという問題がある。電力変換装置は、数十μ秒の応答特性を有するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子を用いるため、それを制御するためにはできるだけ高速で信頼性の高い通信方法であることが望ましい。
特許文献３に開示された技術による伝送制御方式では、伝送ループの一部の断線や、各局にある二つの伝送制御装置の一方が故障しても通信を継続できるが、それら伝送制御装置を制御する共通部になるホストに故障が発生すると、システム全体の通信が行えなくなってしまうという問題がある。

本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであり、マスターノードと複数のスレーブノードを有する伝送路において、一部故障があっても通信を継続可能であり、かつ、適切な通信性能による高信頼通信方法、及びそれを用いた電力変換装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明の高信頼通信方法は、第１系列および第２系列のそれぞれの情報を送信および受信するマスターノードと、前記第１系列の情報を受信および送信する複数の第１系列のスレーブノードと、前記第２系列の情報を受信および送信する複数の第２系列のスレーブノードと、複数の前記第１系列のスレーブノードと前記マスターノードの間を複数の伝送手段を介して環状に結ばれた第１系列の伝送路と、複数の前記第２系列のスレーブノードと前記マスターノードの間を複数の伝送手段を介して環状に結ばれた第２系列の伝送路と、前記マスターノードからの配置される順番で第１系列のスレーブノードと第２系列のスレーブノードの間を順次、伝送手段で双方向に結ばれて対の組となる複数の組の第３の伝送路と、を有し、前記マスターノードから発信された情報が格納された伝送フレームは、複数の前記第１系列および第２系列のスレーブノードを、前記第１系列の伝送路、第２系列の伝送路、第３の伝送路のいずれかを介して、伝送され、複数の前記第１系列および第２系列の各スレーブノードは、それぞれ前記伝送フレームに格納された情報を取り込み、かつ、前記伝送フレームに前記各スレーブノードの情報をセットして、順に伝送し、前記マスターノードに戻し、前記マスターノードは、互いに双方向の伝送路で結ばれた２個のマスターノードを備えて構成され、一方のマスターノードが主系のマスターノードとして、前記伝送フレームを生成して、前記第１系列の伝送路、および他方のマスターノードに前記伝送フレームを発信し、前記他方のマスターノードは、従系のマスターノードとして、前記伝送フレームを前記第２系列の伝送路に転送し、前記マスターノードは、主系のマスターノードと従系のマスターノードとに切替える主従切替手段と、伝送路を選択する伝送路選択手段と、を有し、前記主従切替手段と前記伝送路選択手段とによって、前記主系と前記従系の二つのマスターノードは、それぞれ互いを通過しないで全てのスレーブノードを経由する伝送路を選択できる構成であることを特徴とする。

また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、マスターノードと複数のスレーブノードを有する伝送路において、一部故障があっても通信を継続可能であり、かつ、適切な通信性能による高信頼通信方法、及びそれを用いた電力変換装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法のマスターノードと複数のスレーブノードの通信経路の構成例を示す図である。 比較例としての信頼性を高める通信方法を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の複数の変換セルを用いたマルチモジュラー型の電力変換装置の構成例と、当該の電力変換装置が電力の供給を受ける電力源と、電力変換装置が変換した出力電力を供給する負荷との関連を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置に用いられる変換セルの構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置のＰＷＭ制御部の構成例を詳細に示した図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の送信回路が生成して出力する伝送フレームの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置における二重系制御部で、ＰＷＭ制御と変換セル制御部との間の故障を判定するフローの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の第１〜第６制御出力部であるＰＷＭ１〜ＰＷＭ６の動作、および関連する各信号の波形の概要を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置におけるスレーブノードの詳細な構成例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系のマスターノードと６個のスレーブノードの通信経路の構成例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系のマスターノードとスレーブノード数が４の倍数の場合の通信経路の構成例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系の構成時のマスターノードの構成例を示す図である。 本発明の第３および第４実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系の構成時のマスターノードの主系から従系への伝送に用いる伝送フレームの構成例を示す図である。 本発明の第１〜第４実施形態に係る高信頼通信方法、または電力変換装置におけるマスターノードＡのプリント基板の一例を示す図である。 本発明の第１〜第４実施形態に係る高信頼通信方法、または電力変換装置におけるスレーブノードのプリント基板の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法におけるマスターノードとスレーブノードとに伝送路の接続と、正常な状態における伝送経路を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード１とスレーブノード３の間の伝送路が断線した場合の信号の経路、および状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、経路探索モードの動作と伝送フレームの流れを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、定常状態の動作と伝送フレームの流れを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、マスターノードとスレーブノードとに伝送路の接続と、正常な通信が行われている状態における伝送経路を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３が故障した場合の信号の経路、および状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３が故障した場合の経路探索モードの動作と伝送フレームの流れを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３の入力に異常が発生した場合の信号の経路、および状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、経路探索モードの一過程の信号の経路、および状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、最も有効な入力情報が多い経路が定常状態となった場合の信号の経路、および状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３が故障した場合の信号の経路、および状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、経路探索モードの信号の経路、および状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、図面を参照して説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、重複する説明は、適宜、省略する。

≪第１実施形態：高信頼通信方法≫
本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法について以下に説明する。

＜通信経路の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法のマスターノード（１００）と６個（複数）のスレーブノード（２０１〜２０６）の通信経路の構成例を示す図である。
図１に示すように、マスターノード１００は、第１のリング状（環状）の伝送路（第１系列）である信号線（伝送手段）３０１〜３０４を使用して、３個のスレーブノード１、３、５（２０１、２０３、２０５）と通信することができる。
また、マスターノード１００は、第２のリング状（環状）の伝送路（第２系列）である信号線（伝送手段）３１１〜３１４を使用して、３個のスレーブノード２、４、６（２０２、２０４、２０６）と通信することができる。

さらに、マスターノード１００から２本のリング状の伝送とつながるスレーブノード１（２０１）とスレーブノード２（２０２）をペア（対の組）として、これらのスレーブノード１とスレーブノード２との間を信号線３４１と信号線３４２とを用いて双方向に接続する。
また、続くスレーブノード３（２０３）とスレーブノード４（２０４）をペアとして、これらのスレーブノード３とスレーブノード４との間を信号線３４３と信号線３４４とを用いて双方向に接続する。
また、続くスレーブノード５（２０５）とスレーブノード６（２０６）をペアとして、これらのスレーブノード５とスレーブノード６との間を信号線３４５と信号線３４６とを用いて双方向に接続する。
以上の双方向のペアの信号線を第３の伝送路（伝送手段）と称するものとする。

各スレーブノード（１〜６）には、それぞれ二つの入力と二つの出力があり、マスターノードから出力される二つの伝送フレームのうち、ひとつは、スレーブノード１、スレーブノード３、スレーブノード５の経路を順次辿りながら二つのマスターノードの入力として戻ってくる。なお、この通信経路を第１系列の伝送路と称するものとする。
また、もうひとつは、スレーブノード２、スレーブノード４、スレーブノード６の経路をそれぞれ順次辿りながら二つのマスターノードの入力として戻ってくる。なお、この通信経路を第２系列の伝送路と称するものとする。
これらの通信経路における情報を伝送する際の伝送フレームには、マスターノードからの各スレーブノードに対する出力情報を与え、各スレーブノードはマスターノードへの入力情報をセットして出力する。

マスターノードは、戻ってきた二つの伝送フレームを参照することで各スレーブノードからの入力情報を取り込むことができる。
ここでマスターノードからのスレーブノードに対する出力情報としては、例えば、運転状態を指定するモード情報や、変換セルのスイッチング素子のゲートに与えるオン・オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）情報などがある。
また、スレーブノードからの入力情報の例としては、出力情報が正しく伝達されたかどうかを確認するための与えられた出力情報のエコー情報や、変換セルにおけるコンデンサの電圧情報、変換セルの温度情報などがある。

次に、図１に示した高信頼通信方法の伝送経路において、正常な（故障が無い）場合や、故障が起きた場合の伝送方法や各部の動作について、説明する。

＜故障の無い通常運転の場合＞
故障の無い通常運転の場合は、例えばマスターノードの第１のリング状の伝送路（第１系列の伝送路）に対して信号線３０１からスレーブノード１（２０１）とスレーブノード３（２０３）、スレーブノード５（２０５）に対する出力情報を与えた伝送フレームを出力する。そしてスレーブノード１（２０１）は、前記の伝送フレームから、スレーブノード１（２０１）への出力情報を取り込み、スレーブノード１（２０１）からの入力情報を伝送フレームにセットして信号線３０２に出力する。
同様にスレーブノード３（２０３）は、受け取った伝送フレームからスレーブノード３（２０３）への出力情報を取り込み、スレーブノード３（２０３）からの入力情報を伝送フレームにセットして信号線３０３に出力する。
同様にスレーブノード５（２０５）は、受け取った伝送フレームからスレーブノード５（２０５）への出力情報を取り込み、スレーブノード５（２０５）からの入力情報を伝送フレームにセットして信号線３０４に出力する。
以上の動作により、マスターノード１００は、信号線３０４からスレーブノード１（２０１）、スレーブノード３（２０３）、スレーブノード５（２０５）の入力情報を受け取ることができる。

第２のリング状の伝送路（第２系列の伝送路）に接続されたスレーブノードも同様に動作する。そのため、マスターノード１００が信号線３１１に送出した伝送フレームにセットした各スレーブノードに対する出力情報は、それぞれのスレーブノードで受け取り、スレーブノード２（２０２）、スレーブノード４（２０４）、スレーブノード６（２０６）の入力情報がセットされ信号線３１４からマスターノード１００に戻ってくる。
マスターノード１００は、信号線３０４と信号線３１４から戻ってくる二つの伝送フレームから全てのスレーブノードの入力情報を得ることができる。

なお、第１、第２のリング状の伝送路に故障の無い通常運転においても、スレーブノード１、２間の信号線３４１、３４２、スレーブノード３、４間の信号線３４３、３４４、スレーブノード５、６間の信号線３４５、３４６においても、信号の伝送は行われ、この信号は前記のペア（対の組）となっている双方向の各信号線が正常か否かの検出に用いられる。また、このペアとなっている双方向の信号線を第３の伝送路と称するものとする。

＜故障が発生した場合：経路探索モード＞
次に、どこかで故障が発生した場合について説明する。
前述の通常の故障のない運転時に二つのリング状の伝送路が一部断線するか、スレーブノードが故障した場合、信号線３０４か信号線３１４のどちらかに伝送フレームが戻ってこなくなる。
例えば、連続して正しく伝送フレームが戻ってこない状態になった時、故障が発生したと判断する。このように、故障と判断した時、通常運転の状態から故障時の経路探索モードに切替えて伝送フレームを送信する。
経路探索モードの伝送フレームは、信号線３０１と信号線３１１に同じ伝送フレームを送出する。この伝送フレームには、各スレーブノード１〜６（２０１〜２０６）に対する出力情報を与えるフィールド（領域）、および各スレーブノード１〜６からの入力情報をセットするフィールドがある。

各スレーブノードは、リング状の伝送路から受け取った経路探索モードの伝送フレームを、基本的には双方向の伝送路に出力する。また、双方向の伝送路から受信した伝送フレームをリング状の伝送路に出力する。
このようにすると、信号線３０１で受け取った伝送フレームは信号線３４１を経由しスレーブノード２（２０２）に渡り、以降、スレーブノード４（２０４）、スレーブノード３（２０３）、スレーブノード５（２０５）、スレーブノード６（２０６）と経由して信号線（３１４）を介してマスターノード（１００）に戻る。
一方、信号線３１１に出力された同じ内容の伝送フレームは、スレーブノード２（２０２）、スレーブノード１（２０１）、スレーブノード３（２０３）、スレーブノード４（２０４）、スレーブノード６（２０６）、スレーブノード５（２０５）と経由して信号線（３０４）を介してマスターノード１００に戻ってくる。

もし、リング状の伝送路である信号線３０１、３１２、３０３、３１４のどこにも断線などの故障がない場合には、信号線３１４に戻ってくる伝送フレームには全てのスレーブノードの入力情報がセットされた状態で戻ってくる。
また、信号線３１１、３０２、３１３、３０４のどこにも断線などの故障がない場合には、信号線３０４に戻ってくる伝送フレームには全てのスレーブノードの入力情報をセットした状態で戻ってくる。
したがって、故障が伝送路の信号線の１本である場合には、マスターノード１００に戻って来る二つの伝送フレームの少なくともどちらか一方に完全なものがある。この場合には、伝送路の信号線の１本の故障であると判定できる。
また、前記の二つの伝送フレームの両方とも不完全であれば、伝送路の信号線の１本の故障ではなく、スレーブノードの機能が故障していると判定できる。

＜伝送路の信号線の故障の場合＞
前記の経路探索モードで説明した方法で伝送を実施する。前記したように、故障が伝送路の信号線の１本である場合には、マスターノード１００に戻って来る二つの伝送フレームの少なくともどちらか一方に完全なものがある。
したがって、マスターノード１００は、二つの戻ってくる伝送フレームの完全な方を選択して使用する。
なお、この伝送路の信号線の故障の場合については、その詳細な過程を、図１６Ａ〜図１６Ｄを参照して後記する。

＜スレーブノードが機能を失った場合＞
もし、スレーブノードが電源の喪失などのために機能を失った場合には、上記の伝送経路だけでは、信号線３０４、３１４ともに伝送フレームが戻ってこない。これは、ペアになるスレーブノードが故障している場合、双方向の伝送路からの伝送フレームが入力されないため、リング状の伝送路に伝送フレームが出力されず、二つのリング状の伝送路とも、伝送フレームが無くなるからである。
これを避けるために、双方向の伝送路からの伝送フレームが来ないとき、リング状の伝送路から入力された伝送フレームを双方向の伝送路に出力するとともにリング状の伝送路に出力する。
双方向の伝送路から伝送フレームがこないことは、リング状の伝送路からの入力が受信された後、一定時間以内に受信されないことで認識できる。
このようにすることで、故障したスレーブノードを避けて伝送フレームを伝送できる。

例えば、スレーブノード１（２０１）が故障している場合、信号線３４１から伝送フレームが来ない。そのため、スレーブノード２（２０２）は、信号線３１１からの伝送フレームを信号線３１２に伝送し、スレーブノード４（２０４）は、スレーブノード３（２０３）からの伝送フレームが無いため信号線３４４と信号線３１３にも信号線３１２からの伝送フレームを出力する。
最終的に信号線３０４には、スレーブノード２（２０２）、スレーブノード４（２０４）、スレーブノード６（２０６）、スレーブノード５（２０５）の入力情報がセットされた伝送フレームが戻ってくる。
信号線３１４には、スレーブノード２（２０２）、スレーブノード４（２０４）、スレーブノード３（２０３）、スレーブノード５（２０５）、スレーブノード６（２０６）の入力情報がセットされた伝送フレームが戻ってくる。
マスターノード１００は、この二つの伝送フレームを比較し、より入力情報の多い信号線３１４からの伝送フレームを選択して使用する。また、共通して入力情報が無いスレーブノード１（２０１）が故障していると判断できる。
なお、このスレーブノードの故障の場合については、その詳細な過程を、図１７Ａ〜図１７Ｃを参照して後記する。

＜故障が発生した場合の対処方法の補足＞
前記のように、故障が発生した場合に経路探索モードに入り、＜伝送路の信号線の故障の場合＞と＜スレーブノードが機能を失った場合＞によって、信号伝達方法を選択して、どちらの場合でも、本発明の第１実施形態の高信頼通信方法によって、情報を伝達するように機能する。
これらの動作は、マスターノード１００が独自に判断するのではなく、マスターノード１００、およびスレーブノード１〜６（２０１〜２０６）がそれぞれ連携して判断し、最終的な信号の伝送経路と伝送方法を選択し、全体として機能する。

＜比較例＞
次に、前記した本発明の第１実施形態の高信頼通信方法が、従来の技術に対して、如何に優れているかを示すために、比較例として、他の信頼性を高める通信方法を説明する。
図２は、比較例としての信頼性を高める通信方法を説明する図である。
図２において、マスターノードと複数のスレーブノード（１〜６）を、ノードの番号順に互いに反対方向の二重のリング（対の伝送路）で接続している。
このような接続方法をとることによって、スレーブノード間のどこかで伝送路が断線した場合においても、互いに反対方向の二重のリングとして有している対の伝送路の片方を用いることによって、通信を継続することが可能である。
また、スレーブノード（１〜６）の装置が１個故障しても、故障部位の前後で伝送フレームを反対のリングを使ってマスターノードに戻すことが可能であるため、通信を継続することが可能である。
しかし、図２に示した比較例の方法では、故障部位まで往復する通信路を辿るため、通信時間は最大で通常時の二倍になってしまうという問題がある。
また、故障がない場合においても、比較例では、スレーブノード（１〜６）を順にたどるため、通信情報を伝達する時間が遅くなるスレーブノードがあるという問題点がある。

＜第１実施形態の比較例に対する効果＞
前記したように、本発明の第１実施形態では、正常な場合においても、伝送路やスレーブノードの故障の場合においても、比較例よりも速く通信情報を伝達することが可能であるという効果がある。
高信頼通信方法を複数の変換セルを有する電力変換装置に用いる場合には、数十μ秒の応答特性を有するＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子を用いるため、それを制御するためにはできるだけ高速で信頼性の高い通信方法であることが望ましい。
すなわち、比較例の通信方法よりも、本発明の第１実施形態の高信頼通信方法は、高速性において優れている。

≪第２実施形態：電力変換装置≫
次に、本発明の第２実施形態に係る高信頼通信方法を用いた電力変換装置について、図３〜図９を参照して、以下に説明する。

＜電力変換装置の構成＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の複数の変換セル（電力変換用の変換セル）４１１〜４１６を用いたマルチモジュラー型の電力変換装置３０の構成例と、当該の電力変換装置３０が電力の供給を受ける電力源３７２と、電力変換装置３０が変換した出力電力を供給する負荷３７１との関連を示す図である。
図３において、電力変換装置３０は、縦列に接続されて電力を変換する変換セル１〜６（４１１〜４１６）と、これらの変換セル１〜６を制御する電力変換制御装置３１とを備えて構成される。
また、電力変換装置３０には電力源３７２から電力が供給される。例えば電力源３７２が高電圧の交流電力の電源の場合は、電力変換装置３０で交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換して、この直流電力（電圧）を負荷３７１に供給する。この場合には、電力変換装置３０は、コンバータ（交流→直流変換）の機能を果たす。

また、電力源３７２が三相交流であって、この三相交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換する場合もある。この場合には、電力変換装置３０における変換セル１〜６は、三相の内の一相分（例えばＵ相）のみについての回路構成であり、他の相（例えばＶ相、Ｗ相）を変換する回路構成については記載を省略している。
また、電力源３７２が直流電力（電圧）であって、電力変換装置３０で直流電力（電圧）を三相交流電力（電圧）に変換して、この三相交流電力（電圧）を負荷３７１に供給する場合もある。この場合には、電力変換装置３０は、インバータ（直流→交流変換）の機能を果たす。
以上のように、電力変換装置３０は複数の機能を有する場合がある。また、電力変換装置３０と電力源３７２と負荷３７１との実際の回路構成と配線接続は、複雑になるので図３においては、抽象的な表記で電力変換装置３０と電力源３７２と負荷３７１との関係を示している。

なお、図３において、電力源３７２と負荷３７１を流れる電流を測定するセンサ３８２と、その検出値をＰＷＭ制御部（電力変換制御部）１１０に伝送する信号線３７３がある。また、負荷３７１にかかる電位差を測定するセンサ（不図示）と、その検出値をＰＷＭ制御部１１０に伝送する信号線３７４がある。

《変換セル１〜６》
変換セル１〜６（４１１〜４１６）は、縦列に接続される。そして、電力源３７２と負荷３７１との間に接続される。
変換セル１〜６の各変換セルのＯＮ／ＯＦＦを個別に制御することによって、前記したように、交流を直流に変換したり、直流を交流に変換したりすることができる。
また、複数の変換セル１〜６を用いることで、高電圧かつ大容量の電力（電圧）を変換できる。
また、変換セル１〜６は、電力変換制御装置３１の変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）によって、それぞれ制御される。

《変換セルの構成》
次に、変換セル（１〜６）の具体的な構成例について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置に用いられる変換セル（電力変換用の変換セル）４００の構成例を示す図である。
図４において、変換セル４００は、半導体スイッチ素子であるＩＧＢＴ４６３、４６４と、コンデンサ４６５と、ドライバ４６２と、センサ４６８と、受信部（受信）４６１と、送信部（送信）４６９とを備えて構成される。なお、ＩＧＢＴとは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

ＩＧＢＴ４６３とＩＧＢＴ４６４とは、直列に接続されている。ＩＧＢＴ４６３とＩＧＢＴ４６４には、それぞれ還流ダイオードが逆並列に接続されている。
また、ＩＧＢＴ４６４のエミッタとＩＧＢＴ４６３のコレクタとの間に、コンデンサ４６５が接続されている。
ＩＧＢＴ４６４のエミッタは、第１端子４６６に接続されている。
また、ＩＧＢＴ４６４のコレクタとＩＧＢＴ４６３のエミッタの接続点は、第２端子４６７に接続されている。
コンデンサ４６５の両端の端子は、ともにセンサ４６８に入力している。
センサ４６８の検出信号は、送信部４６９に入力している。
受信部４６１の信号は、ドライバ４６２に入力している。
ドライバ４６２の２本の出力がＩＧＢＴ４６３、ＩＧＢＴ４６４のそれぞれのゲートに入力している。

変換セル４００をＯＮ／ＯＦＦする制御信号は、光ファイバの信号線Ａｎにより受信部４６１で受け、ドライバ４６２を介して、ＩＧＢＴ４６３、４６４をＯＮ、ＯＦＦする。
第１端子４６６、第２端子４６７には、電力源３７２（図３）からの電圧がかかる。ＩＧＢＴ４６３をＯＦＦするとコンデンサ４６５に電荷が蓄積し、ＯＮにすると放電し、第１端子４６６、第２端子４６７を介して、負荷３７１（図３）に電力を供給する。
コンデンサ４６５の電位差は、センサ４６８でデジタル化し送信部４６９でシリアル信号にして光ファイバの信号線Ｂｎに出力する。
なお、電力源３７２および負荷３７１との電力（電圧）のやりとりは、１個の変換セル４００で行うのではなく、縦列に接続された複数の変換セル（１〜６：図３）で行う。
また、図３の変換セル１〜６（４１１〜４１６）がそれぞれ図４に示した変換セル４００である。

《電力変換制御装置》
図３において、電力変換制御装置３１は、変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）と、これら変換セル制御部１〜６をパルス幅制御するＰＷＭ制御部（電力変換制御部）１１０を備えて構成されている。

《変換セル制御部》
図３において、変換セル１〜６（４１１〜４１６）を制御するのが、変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）であり、図１におけるスレーブノード１〜６（２０１〜２０６）に対応する。
図３に示すように、変換セル制御部１（２１１）から変換セル１（４１１）に信号線Ａ１と信号線Ｂ１を接続する。
なお、信号線Ａ１と信号線Ｂ１は、前記のように光ファイバで構成されており、図４における光ファイバの信号線Ａｎと信号線Ｂｎに相当する。また、信号線Ａ１と信号線Ｂ１に光ファイバを用いる主な理由は、電力変換装置３０が高電圧を変換するので、その電気的なノイズの影響を避けるためである。
同様に、変換セル制御部２〜６（２１２〜２１６）から変換セル２〜６（４１２〜４１６）に信号線Ａ２〜Ａ６、および信号線Ｂ２〜Ｂ６を接続する。
なお、信号線Ａ２〜Ａ６、および信号線Ｂ２〜Ｂ６は、前記のように光ファイバで構成されており、それぞれ、図４における信号線Ａｎ（ｎ＝２〜６）と信号線Ｂｎ（ｎ＝２〜６）に相当する。

変換セル制御部１（２１１）は、ＰＷＭ制御部１１０からの信号を入力する信号線３０１Ｓと接続されている。変換セル制御部１は変換セル制御部３（２１３）と信号線３０２Ｓとで接続されている。変換セル制御部３は変換セル制御部５（２１５）と信号線３０３Ｓとで接続されている。変換セル制御部５は、信号線３０４ＳでＰＷＭ制御部１１０に接続されている。
変換セル制御部２（２１２）は、ＰＷＭ制御部１１０からの信号を入力する信号線３１１Ｓと接続されている。変換セル制御部２は変換セル制御部４（２１４）と信号線３１２Ｓとで接続されている。変換セル制御部４は変換セル制御部６（２１６）と信号線３１３Ｓとで接続されている。変換セル制御部６は、信号線３１４ＳでＰＷＭ制御部１１０に接続されている。
変換セル制御部１と変換セル制御部２との間は、信号線３４１Ｓと信号線３４２Ｓとで双方向に接続されている。
変換セル制御部３と変換セル制御部４との間は、信号線３４３Ｓと信号線３４４Ｓとで双方向に接続されている。
変換セル制御部５と変換セル制御部６との間は、信号線３４５Ｓと信号線３４６Ｓとで双方向に接続されている。

《ＰＷＭ制御部》
図３において、ＰＷＭ制御部（電力変換制御部）１１０には、信号線３７３から電力源３７２と負荷３７１を流れる電流の情報と、信号線３７４から負荷３７１にかかる電位差の情報が入力する。
また、ＰＷＭ制御部１１０は、上位コントローラ（不図示）からの指令Ｃ１を入力しているとともに、電力変換制御装置３１に関連データを信号Ｃ２で上位コントローラに送っている。すなわち、上位コントローラは電力変換装置（３０）全体を統括して制御する。
また、ＰＷＭ制御部１１０は、変換セル制御部１と変換セル制御部２に、それぞれ信号線３０１Ｓと信号線３１１Ｓを介して、変換セル制御部１〜６を制御するための情報が入力された伝送フレームを出力する。それとともに、変換セル制御部５と変換セル制御部６から、それぞれ信号線３０４Ｓと信号線３１４Ｓを介して、変換セル制御部１〜６の状況を示す情報を有する伝送フレームを入力する。

図３の電力変換制御装置３１におけるＰＷＭ制御部１１０と変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）の通信の構成は、図１で示した高信頼通信方法の構成に相当する。
すなわち、図３のＰＷＭ制御部１１０は、図１のマスターノード１００に相当する。図３の変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）は、図１のスレーブノード１〜６（２０１〜２０６）に相当する。
図３の信号線３０１Ｓ〜３０４Ｓは、図１の信号線３０１〜３０４に相当する。
図３の信号線３１１Ｓ〜３１４Ｓは、図１の信号線３１１〜３１４に相当する。
図３の信号線３４１Ｓ〜３４６Ｓは、図１の信号線３４１〜３４６に相当する。
したがって、電力変換制御装置３１におけるＰＷＭ制御部１１０と変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）の通信の構成は、故障に対して、高信頼な通信を確保できる。
つまり、信号線３０１Ｓ〜３０４Ｓ、３１１Ｓ〜３１４Ｓ、３４１Ｓ〜３４６Ｓや、変換セル制御部１〜６（２１２〜２１６）の１箇所に故障があったとしても、通信が可能である。また、故障を検出できる。

《ＰＷＭ制御部の詳細構成：その１》
次に、ＰＷＭ制御部１１０について、さらに詳しく説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置のＰＷＭ制御部１１０の構成例を詳細に示した図である。
図５において、ＰＷＭ制御部１１０は、電力制御演算部１２０と、第１〜第６制御出力部であるＰＷＭ１〜６（１２１〜１２６）と、送信回路１３０と、二重系制御部１３１と、受信回路１３２と、応答データ格納部１３３とを備えて構成される。

電力制御演算部１２０は、上位コントローラ（不図示）からの指令（Ｃ１）と、電流センサからの入力信号３７３と電圧センサからの入力信号３７４、通常入力１（３０４Ｓ）と通常入力２（３１４Ｓ）を受信する。また、電力制御演算部１２０は、応答データ格納部１３３から受信回路１３２でスレーブノードである変換セル制御からの入力情報を抽出し格納した応答データと、二重系制御部１３１で判定する変換セル制御の故障状態を入力する（詳細は後記する）。
そして、電力制御演算部１２０は、前記指令Ｃ１と、電圧センサからの入力３７４と、応答データ格納部１３３の応答データと、二重系制御部１３１の変換セル制御１〜６（図３）の故障状態に基づいて、第１〜第６制御出力部であるＰＷＭ１〜６（１２１〜１２６）に変調波とキャリアを出力する（詳細は後記する）。

図５の第１〜第６制御出力部であるＰＷＭ１〜６（１２１〜１２６）は、図３の変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）のそれぞれの制御信号を生成して出力する。
送信回路１３０は、ＰＷＭ１〜６（１２１〜１２６）の各信号から、通常出力１（３０１Ｓ）と通常出力２（３１１Ｓ）を生成して出力する。送信回路１３０は、次に説明する伝送フレームを出力として用いる。

《伝送フレームの構成》
図６は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の送信回路１３０が生成して出力する伝送フレーム６００の構成を示す図である。
図６において、伝送フレーム６００は、フレームの開始を示すプリアンブル（Ｐｒｅ．）６０１、フレームの種別を示すコマンド６０２、変換セルのＯＮ／ＯＦＦを与える制御データ６０３、各変換セル制御からの入力情報をセットする部分である応答データ６０４、伝送フレーム（６００）が正しいことを示すＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）コード（ＣＲＣ）６０５のフィールドから構成されている。

コマンド６０２には、故障が無い通常運転のモードと故障を認識した後の経路探索のモードを指定できる。
制御データ６０３は、通常運転モードの場合、第１のリング状の伝送路に接続する通常出力１にはＰＷＭ１（１２１）、ＰＷＭ３（１２３）、ＰＷＭ５（１２５）の出力情報をセットする。また、制御データ６０３は、第２のリング状の伝送路に接続する通常出力２にはＰＷＭ２（１２２）、ＰＷＭ４（１２４）、ＰＷＭ６（１２６）の出力情報をセットする。
また、制御データ６０３は、経路探索モードの場合には、ＰＷＭ１（１２１）〜ＰＷＭ６（１２６）の出力情報をセットする。あるいは、ＰＷＭ1（１２１）からＰＷＭ６（１２６）の出力情報は同時に変化する事が無いため、変換セルに対する出力情報を１個だけ順次入れ替えてセットすることもできる。
また、各変換セル制御部が伝送フレーム６００を転送する際に、変換セル制御部が制御する変換セルに対する制御情報が、順次、次の変換セルの制御情報に変更される方法でもよい。
応答データ６０４は、通常運転モードでは、３個分の入力情報のフィールド（領域）を用意する。経路探索モードでは６個分の入力情報のフィールドを用意する。
ＣＲＣコード６０５は、各変換セル制御部が伝送フレーム６００を転送する際に再計算される。

《ＰＷＭ制御部の詳細構成：その２》
図５において、送信回路１３０からの伝送フレームの送信は、送信された伝送フレームが戻ってきて受信回路１３２で受信される時間より長い所定の周期に行われる。
故障が認識されるまでの通常運転の周期と、故障が発見された時の経路探索モードでは異なる周期で送信しても良い。
この送信してから受信するまでの時間は、ほぼ決まった所定の時間となるため受信回路１３２では、所定の時間内に伝送フレームを受信できなかったことに相当するタイムアウトを認識することができる。
通常運転モードでは、通常入力１と通常入力２にほぼ同時に受信され、それぞれの伝送フレームの応答データを全部の変換セル制御からの応答データ（入力情報）として応答データ格納部１３３にセットする。
ＰＷＭ制御部１１０と変換セル制御部（１〜６：図３）の間で故障が発生すると、受信回路１３２でタイムアウトが発生し、連続してタイムアウトした場合、故障が発生したと二重系制御部１３１は判断し、経路探索モードに運転状態を切り替える。

《故障を判定するフロー》
次に、二重系制御部１３１で前記の故障を判定する方法について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置における二重系制御部１３１（図５）で、ＰＷＭ制御１１０（図５）と変換セル制御部（１〜６：図３）の間の故障を判定するフローの一例を示す図である。

図７において、フロー開始Ｂ７００から、まず通常運転を行う（ステップＳ７０１の「通常運転モード」）。そして、次のステップＳ７０２に進む。

次に、双方向の伝送路（３４１Ｓ〜３４６Ｓ：図３）に故障があるか否かを判定する（ステップＳ７０２の「双方向の伝送路に異常検出？」）。
ステップＳ７０２において、双方向の伝送路に異常が検出された（Ｙｅｓ）ならば、次のステップＳ７０３に進む。
また、ステップＳ７０２において、双方向の伝送路に異常が検出されない（Ｎｏ）ならば、ステップＳ７０４に進む。

前記のステップＳ７０２において、双方向の伝送路に異常が検出された場合に、ステップＳ７０３で、電力制御演算部１２０（図５）を介して上位コントローラに警告する（ステップＳ７０３の「双方向の伝送路の異常を通報」）。
そして、次のステップＳ７０４に進む。

ステップＳ７０４では、変換セル制御部間の伝送路であるリング状の伝送路（<３０１Ｓ〜３０４Ｓ>もしくは<３１１Ｓ〜３１４Ｓ>：図３）に連続の異常があるか否かを判定する（ステップＳ７０４で「リング状の伝送路に連続の異常を検出？」）。
もし、前記のリング状の伝送路に故障が発見された（Ｙｅｓ）なら、ステップＳ７０５に進む。
また、ステップＳ７０４において、リング状の伝送路に連続の異常が検出されなければ、フロー開始Ｂ７００に戻り、ステップＳ７０１から再度、前記のフローの工程を繰り返す。

ステップＳ７０５で、経路探索モードである双方向の伝送を使った運転に切り替える（ステップＳ７０５の「経路探索モード」）。
そして、次のステップＳ７０６に進む。

ステップＳ７０６では、変換セル制御部（１〜６：図３）をノードとして、２ノード以上の異常があるか否かを検出する（ステップ７０６の「２ノード以上の異常検出？」）。
もし、２ノード以上の異常が検出（認識）されない（Ｎｏ）ならば、前記のステップＳ７０５に戻り、経路探索モードである双方向の伝送を使った運転を継続する。
ステップＳ７０６で、もし、２ノード以上の異常が検出（認識）された（Ｙｅｓ）ならば、運転が継続できないため、電力制御演算部１２０（図５）を介して上位コントローラ（不図示）に報告し、伝送フレームのコマンドに異常終了の指示を与える送信を続ける（Ｅ７０７）。

なお、前記の双方向の伝送路に故障のある場合の検出は、各変換セル制御部１〜６（図３）からの応答データの一部に、双方向の伝送路からの伝送フレームが受信されていない情報を含めることで実現できる。

《制御出力部であるＰＷＭ１〜ＰＷＭ６の動作の概要》
次に、図５における第１〜第６制御出力部であるＰＷＭ１〜６（１２１〜１２６）の動作について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置における第１〜第６制御出力部であるＰＷＭ１（１２１）〜ＰＷＭ６（１２６）の動作、および関連する各信号の波形の概要を示す図である。ただし、ＰＷＭ１とＰＷＭ２の波形についてのみ表記し、ＰＷＭ３〜ＰＷＭ６についての記載は省略している。
図８において、変調波（ＭＷ）、ＰＷＭ１のキャリア（ＰＷＭ１Ｃ）、ＰＷＭ２のキャリア（ＰＷＭ２Ｃ）、ＰＷＭ１のＯＮ／ＯＦＦ（ＰＷＭ１ＨＬ）、ＰＷＭ２のＯＮ／ＯＦＦ（ＰＷＭ２ＨＬ）の各波形を示している。
また、図８において、横軸は時間の経緯であり、縦軸は電圧である。ただし、ＰＷＭ１のＯＮ／ＯＦＦ（ＰＷＭ１ＨＬ）、ＰＷＭ２のＯＮ／ＯＦＦ（ＰＷＭ２ＨＬ）は、縦軸に示した電圧とは、直接には関係なく、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗの信号、つまり１、０の信号波形で表記している。

変調波（ＭＷ）と三角波（例えばＰＷＭ１Ｃ）によるキャリア（搬送波）との電圧を比較して、変調波（ＭＷ）が三角波（ＰＷＭ１Ｃ）より高い電圧の区間は、Ｈｉｇｈ（１）とする。また、変調波（ＭＷ）が三角波（ＰＷＭ１Ｃ）より低い電圧の区間は、Ｌｏｗ（０）とする。以上の演算によって、ＰＷＭ１のＯＮ／ＯＦＦ（ＰＷＭ１ＨＬ）の信号波形が生成される。
この演算は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）であって、前記のように、三角波のキャリア信号に対する変調波との大小の演算結果でパルス幅を変調してＰＷＭパルスを生成する。

同じ変調波（ＭＷ）に対して、ＰＷＭ２のキャリア（ＰＷＭ２Ｃ）は、ＰＷＭ１のキャリア（ＰＷＭ１Ｃ）よりも位相（時間）をずらすと、ＰＷＭ２のＯＮ／ＯＦＦ（ＰＷＭ２ＨＬ）の信号波形が生成される。
また、図８には、図示していないが、ＰＷＭ３からＰＷＭ６についても、同じ変調波（ＭＷ）に対して、キャリア（ＰＷＭ３Ｃ〜ＰＷＭ６Ｃ：不図示）の位相を少しずつずらしたもので、パルス幅変調の制御信号を生成できる。
これらＰＷＭ１〜ＰＷＭ６で、パルス幅変調の制御信号ＰＷＭ１ＨＬ〜ＰＷＭ６ＨＬを生成し、それぞれ変換セル１〜６（４１１〜４１６）のスイッチングを分散して行えば、電力変換装置３０（図３）を、所望の動作で機能させることができる。

なお、図８において、変調波（ＭＷ）の電圧を高くすると、パルスがハイレベルになっている期間（幅）が広くなり、電力変換装置３０（図３）の出力電圧は、相対的に電圧が上昇する。
また、電力制御演算部１２０（図５）は、電流センサの信号３７３、電圧センサの信号３７４の状態と、各変換セルの電圧を参照しながら、そして、故障した変換セルがあるかを検出して、各ＰＷＭ回路に与える変調波を演算する。
また、図８において、キャリア信号（ＰＷＭ１Ｃ〜ＰＷＭ６Ｃ）も、決められた周期、例えば６０Ｈｚの５倍である３００Ｈｚの場合、通常はその周期を６等分した約５５６μ秒ずつずれたキャリア信号を使用する。ただし、１個の変換セル制御部が故障した場合は、５等分６６７μ秒ずれたキャリア信号を使う。また、故障していないＰＷＭ１〜ＰＷＭ６は、ＯＮの場合の電圧が高くして、故障した変換セル制御部を補うように動作させる。

《スレーブノード（変換セル制御部）の構成》
図３における変換セル制御部１〜６（２１１〜２１６）は、前記したように、図１のスレーブノード１〜６（２０１〜２０６）に相当する。また、図３におけるＰＷＭ制御部１１０は、図１におけるマスターノード１００に相当する。
そのため、図３の変換セル制御部を「スレーブノード」とも表記して、より一般的なスレーブノードの構成について以下に説明する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置のスレーブノード（変換セル制御部）の詳細な構成例を示す図である。
図９において、スレーブノード９００は、第１受信器９１１、第２受信器９２１、第３受信器９３１、第１セレクタ９４０、第２セレクタ９５１、第３セレクタ９５２、第１送信器９６１、第２送信器９６２、第３送信器９６３を備えて構成されている。
また、第１、第２受信器（９１１、９２１）は、それぞれ有効フラグ（９１２、９２２）と、伝送フレームとなるフレーム（９１３、９２３）とを有している。
なお、第１〜第３受信器（９１１、９２１、９３１）は、図９において共に「受信器」と表記している。また、第１〜第３送信器（９６１〜９６３）は、図９において共に「送信器」と表記している。また、第１〜第３セレクタ（９４０、９５１、９５２）は、図９において共に「ＳＥＬ」と表記している。

また、図９における双方向の伝送路からの入力信号線３４２Ｔと双方向の伝送路からの出力の信号線３４１Ｔは、それぞれ図３における例えば信号線３４２Ｓ、信号線３４１Ｓに対応する。
また、図９におけるリング状の伝送路からの入力の信号線３０１Ｔとリング状の伝送路からの出力の信号線３０２Ｔは、それぞれ図３における例えば信号線３０１Ｓ、信号線３０２Ｓに対応する。
また、図９における制御データ線（制御データ）Ａ１Ｔは、それぞれ図３における例えば信号線Ａ１に対応する。
また、図９における応答データ線（応答データ）Ｂ１Ｔは、それぞれ図３における例えば信号線Ｂ１に対応する。

図９において、第１セレクタ９４０は、リング状の伝送路（３０１Ｔ）から受信した有効フラグ９１２とフレーム（伝送フレーム）９１３を状況に応じて選択し、第１送信器９６１と第２セレクタ９５１に出力する。
第３受信器９３１は、応答データ線（Ｂ１Ｔ）から受信した応答データを第２セレクタ９５１と第３セレクタ９５２に出力する。
第２セレクタ９５１は、第１セレクタ９４０の出力と第３受信器９３１の出力とを選択して第２送信器９６２へ出力する。
第３セレクタ９５２は、第２受信器９２１が受信したフレーム（伝送フレーム）９２３と第３受信器９３１が受信した応答データとを選択して第３送信器９６３へ出力する。

以上の構成から、スレーブノード９００（図９）、すなわち変換セル制御部１〜６（図３）は、マスターノードであるＰＷＭ制御部１１０（図３）が出力する２本のリング状の伝送路（第１系列<３０１Ｓ〜３０４Ｓ>、もしくは第２系列<３１１Ｓ〜３１４Ｓ>）の一方に接続され、伝送フレームを受信し、送信する。
また、スレーブノード９００において、第１〜第３セレクタ（９４０、９５１、９５２）を適切に選択（伝送路選択回路、伝送路選択手段）することによって、ペアになる変換セル制御部の間で双方向の伝送路で接続され、もう一方のリング状の伝送路との間で伝送フレームを送信、受信できるようになる。
また、変換セル１〜６（４１１〜４１６：図３）とは、例えばスイッチング素子のＩＧＢＴのゲートを制御する制御データを制御データ線（制御データ）Ａ１Ｔから出力し、また変換セル１〜６の電圧や温度の状態である応答データを応答データ線（応答データ）Ｂ１Ｔから入力する。
なお、制御データ線Ａ１Ｔと応答データ線Ｂ１Ｔは光ファイバを用いている。

《通常運転モードの場合》
スレーブノード９００（例えば変換セル制御部１：図３）は、リング状の伝送路から受信した伝送フレームを受信したとき、スレーブノード９００が通常運転モード状態であれば、リング状の伝送路（例えば３０２Ｓ）と、双方向の伝送路（例えば３４１Ｓ）にリング状の伝送路から受信した伝送フレーム（例えば３０１Ｓからの伝送フレーム）を送信する。
このとき、変換セル（例えば変換セル１）の出力する応答データ（例えばＢ１）はスレーブノード９００（例えば変換セル制御部１）で受信すると、最新の応答データを内部のレジスタに保持されている。そして、この応答データ（６０４：図６）を伝送フレーム（６００：図６）の該当するフィールドに入れ替え、ＣＲＣ（６０５：図６）を計算し直して送信する。
また、このとき、リング状の伝送路から受信した伝送フレーム６００にセットされた当該の変換セル制御部（例えば変換セル制御部１）に対する制御データ６０３は、送信回路１３０（図５）を介して変換セル（例えば変換セル１）に送信する。

図６では示していないが、変換セル制御部１〜６が何番目の変換セル制御部かを識別する識別子が存在し、伝送フレーム６００のフィールドの中から、自ノード宛ての制御データ６０３であることを選択し、応答データ６０４のフィールドにおける自ノードに割り当てられた領域を認識することができる。
前記の識別子を実現する手段には、外部ピンで外部から直接与える方法や、予めＬＳＩ内で記憶素子に固定して設定する方法、通信で自動的に設定するなどの方法がある。

《経路探索モードの指示を受け取った場合》
次に、リング状の伝送路からの伝送フレームに経路探索モードの指示を受け取った場合について説明する。
この場合には、双方向の伝送路には、リング状の伝送路からの伝送フレームを送信し、リング状の伝送路には双方向の伝送路から受信した伝送フレームを送出する。
このとき、変換セルへの制御データは、双方向の伝送路からの伝送フレームから抽出した制御データを使用する。また、リング状の伝送路へ送信する伝送フレームと、双方向の伝送路に送信する伝送フレームには、格納されている最新の応答データをセットする。

また、スレーブノードには、二つの受信ポート（入力ポート）があり一方からの受信が無いことを確認する手段がある。
リング状の伝送路からの伝送フレームと双方向の伝送路からの伝送フレームの到着時刻の差は、一つのスレーブノードを通過する時間と伝送路の遅延時間の和であるから、問題が無ければその数倍の時間以内には伝送フレームが到着するはずである。
間欠的なノイズによるタイムアウトでない場合、連続的にタイムアウトになるため、このとき故障が発生したと判断し、有効フラグ（９１２、９２２：図９）をリセットする。

マスターノードから通常運転モードのコマンドを受け付け、通常運転モードで前記のように動作しているときでも、リング状の伝送路からの受信が無い場合には、リング状の伝送路に送信する伝送フレームは、双方向の伝送路から受信した伝送フレームが選択され、送信される。そして、制御データも有効な双方向の伝送路から受信した伝送フレームを抽出して送信がされる。
逆に、双方向の伝送路からの受信が無い場合には、経路探索モードでもリング状の伝送路への伝送フレームはリング状の伝送路からの伝送フレームを選択して送信する。制御データも有効なリング状の伝送路から受信した伝送フレームを抽出して送信する。

＜第２実施形態の電力変換装置の補足＞
後記するように、スレーブノードに相当する変換セル制御部が故障する（図１７Ｂ、図１７Ｃ参照）ことがある。
この場合には、図３に示す電力変換装置３０の変換セル制御部の１個が故障することに相当する。この場合においても、故障した変換セル制御部を除いて、他の変換セル制御部には情報（伝送フレーム）が伝達される。しかしながら、１個の変換セル制御部が故障すると、この変換セル制御部が制御する１個の変換セルが正常な動作ができなくなる。
この場合には、前記の１個の変換セルの動作を停止して、残りの変換セル制御部および変換セルによって、電力変換装置３０の所定の特性、機能を確保するように動作する。
例えば、１個の変換セルが停止した場合において、出力電圧が確保できない場合には、図８を参照して説明したように、変調波（ＭＷ）の電圧を高くする。するとパルスがハイレベルになっている期間（幅）が広くなり、電力変換装置３０の出力電圧が相対的に上昇する。すなわち、１個の変換セルが停止した場合にも、残りの変換セルで電力変換装置３０の所定の特性、機能を確保することができる。

＜第１、第２実施形態の高信頼通信方法、および電力変換装置の効果＞
以上に示したように、本実施形態によれば、マスターノードと複数のスレーブノードを通信して制御するシステムが、どこか一箇所が故障してもスレーブノードの数に２を加えた数の光ファイバで接続し、制御のための通信を継続することができる。
このとき、伝送フレームは、各スレーブノードを一度だけ通過するため、スレーブノードの数の通過時間で通信を行うことができる。
また、本実施形態によれば、伝送路またはスレーブノードが故障した場合に、各スレーブノードは伝送路の異常を認識し正常に受信した伝送フレームを次段、あるいはペアのスレーブノード、あるいはその両方に送信し、マスターノードに伝送フレームが戻り、その伝送フレームからスレーブノードと故障状態を判断することができる。

すなわち、故障の部位を探索するような手続きが不要であり、マスターノードから二つの伝送路を故障していないルートを選んで辿るという簡便な方法で通信を継続することができる。
また、図３における負荷３７１、電力源３７２、変換セル１〜６、変換セル制御部１〜６が設置される場所には、数万ボルトから数十万ボルトの電位差が発生することがある。本実施形態では、変換セル制御部１〜６とＰＷＭ制御部１１０との間を４本の光ファイバで通信をすることが可能であるので、前記の高電圧に起因する問題を回避することが可能である。

≪第３実施形態：高信頼通信方法≫
次に、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法について以下に説明する。第３実施形態は、マスターノードが主従二重系の通信方法である。

《マスターノードが主従二重系の通信経路の構成と動作》
図１０は、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系のマスターノードと６個のスレーブノード１〜６の通信経路の構成例を示す図である。なお、スレーブノードの数は６個であって、図１１を参照して後記する４の倍数の場合と異なる。
図１０において、マスターノードはマスターノードＡ（１０１）とマスターノードＢ（１０２）に分かれ、一方を主系、もう一方を従系として動作させる。また、スレーブノード１〜６（２０１Ｔ〜２０６Ｔ）は、６個で構成されている。
また、スレーブノード１〜６（２０１Ｔ〜２０６Ｔ）は、リング状の伝送路３０１Ｔ〜３０４Ｔ、３１１Ｔ〜３１４Ｔと、双方向の伝送路３４１Ｔ〜３４６Ｔとに接続されている。

マスターノードＡ（１０１）とマスターノードＢ（１０２）との間は、双方向の伝送路ＭＡ１、ＭＢ１で接続する。ここでは、最初、マスターノードＡ（１０１）が主系になっているとして説明する。
マスターノードＡ（１０１）は、上位コントローラＡ（不図示）からの指示（ＣＡ１）に従って各スレーブノードへの指令を算出し伝送フレームを送信する。送信された伝送フレームによって各スレーブノードからその状態が収集され、マスターノードＡ（１０１）は、上位コントローラＡにその情報を返す（ＣＡ２）。
従系であるマスターノードＢ（１０２）は、同じように各スレーブノードの状態を収集し上位コントローラＢ（不図示）に返す（ＣＢ２）が、各スレーブノードに指令は出さない。
上位コントローラＢは、各スレーブノードの状態を入力し、各スレーブコントローラに対する指令を演算しマスターノードＢ（１０２）に送り（ＣＢ１）、上位コントローラＡと同じ動作をする。
このように、上位コントローラＡと上位コントローラＢは、常時同じ処理を行っており、マスターノードＡ（１０１）とマスターノードＢ（１０２）で出力の主従切替を行う役目を担っている。

このような二つのマスターノードとスレーブノードは、図１０に示すようにマスターノードＡ（１０１）から第１のリング状の伝送路に出力し、スレーブノード１、スレーブノード３、スレーブノード５とつながり、マスターノードＢ（１０２）を経由してマスターノードＡ（１０１）に戻る。
第２のリング状の伝送路はマスターノードＡ（１０１）からマスターノードＢ（１０２）を経由し、スレーブノード２、スレーブノード４、スレーブノード６を通過してマスターノードＡ（１０１）に戻る。
マスターノードＡ（１０１）からみれば、前記の第１実施形態に対してマスターノードＢ（１０２）が追加になった構成となっている。したがって、マスターノードＡ（１０１）は、第１実施形態のマスターノード１００（図１）と同じように動作すればよい。

一方、マスターノードＢ（１０２）は、第１のリング状の伝送路からの伝送フレームを第１のリング状の伝送路にそのまま送信し、第２のリング状の伝送路からの伝送フレームをそのまま第２のリング状の伝送路に送信する。
このようにして、マスターノードＡ（１０１）には、二つの伝送フレームが戻ってきて各スレーブノードの入力情報を得ることができる。
マスターノードＡ（１０１）は入力情報を上位コントローラＡに送ることで処理を完了するが、マスターノードＢ（１０２）は、この入力情報の全てを取得してはいないため、マスターノードＡ（１０１）の処理の完了後にマスターノードＡ（１０１）から入力情報を別途送信してもらう必要がある。
これによってマスターノードＢ（１０２）も入力情報を取得できるため、上位コントローラＢに対して入力情報を出力することができる。

以上では、マスターノードＡ（１０１）が主系の場合の動作を示した。マスターノードＡ（１０１）は、例えば図示していない直接の信号で主系を指示される。マスターノードＢ（１０２）も同様に直接の信号で指示される。
あるいは、マスターノードＡ（１０１）とマスターノードＢ（１０２）の間の光ファイバを介して専用の伝送フレームを用いて、それぞれに対する指示を交換しても良い。

《マスターノードＡまたはＢが故障した場合》
次に、マスターノードＡ（１０１）またはマスターノードＢ（１０２）が故障した時の動作について説明する。
例えば、マスターノードＡ（１０１）が故障した時は、マスターノードＢ（１０２）は所定の期間、伝送フレームが受信されないため、異常と判定できる。
マスターノードＢ（１０２）は、その上位コントローラＢに連絡し、更に上位の主従切替を管理するコントローラは、上位コントローラＡ側から異常が確認できたならマスターノードＢ（１０２）を主系に切り替えるように前記直接の信号で指示をする。
この状態になるとマスターノードＢ（１０２）は経路探索モードで伝送フレームを送信する。マスターノードＢから発せられた伝送フレームは、スレーブノード２、スレーブノード１、スレーブノード３、スレーブノード４、スレーブノード６、スレーブノード５の順に伝送し、マスターノードＢ（１０２）に戻ってくる。

一方、マスターノードＢ（１０２）が故障した場合には、主系であるマスターノードＡ（１０１）は二つのリング状の伝送路から伝送フレームが戻ってこないことで異常を検知できる。
このときは、上位コントローラＡにマスターノードＢ（１０２）の異常を連絡すると伴に、経路探索モードで伝送フレームを送出する。
この場合、マスターノードＡ（１０１）から発した伝送フレームは、スレーブノード１、スレーブノード２、スレーブノード４、スレーブノード３、スレーブノード５、スレーブノード６の順に伝送され、マスターノードＡ（１０１）に戻ってくる。
また、マスターノードＡ（１０１）とマスターノードＢ（１０２）の間の信号線に異常が生じた場合には、マスターノードＡ（１０１）に戻ってくる二つの伝送フレームが一方しか戻ってこないことから検知できる。これも、経路探索モードで伝送フレームを送出することで通信を継続することができる。

なお、図１０に示したマスターノードが主従二重系の通信経路において、マスターノード間の信号線に異常が発生した場合や、マスターノードが故障した場合については、その詳細な過程を、図１８Ａ〜１８Ｃ、図１９Ａ〜１９Ｂを参照して後記する。

≪第４実施形態：高信頼通信方法≫
次に、本発明の第４実施形態に係る高信頼通信方法について以下に説明する。第４実施形態は、マスターノードが主従二重系で、スレーブノード数が４の倍数の場合の通信方法である。

《主従二重系のマスターノードと４の倍数のスレーブノードの通信経路の構成》
図１１は、本発明の第４実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系のマスターノードとスレーブノード数が４の倍数の場合の通信経路の構成例を示す図である。
図１１において、スレーブノード１〜８（２０１Ｕ〜２０８Ｕ）は８個であって、４の倍数である。このスレーブノードの総数が４の倍数の場合には、主系のマスターノードＡから出力された伝送フレームが図１１の場合のスレーブノード７からマスターノードＡに戻る。
また、スレーブノード１〜８（２０１Ｕ〜２０８ＵＴ）は、リング状の伝送路３０１Ｕ〜３０５Ｕ、３１１Ｕ〜３１５ＵＴと、双方向の伝送路３４ＵＴ〜３４８Ｕとに接続されている。
なお、前記したように、スレーブノード数が６であって、４の倍数でない図１０の場合には、スレーブノード５から従系のマスターノードＢに戻っていた。
すなわち、図１１と図１０の構成では、主系のマスターノードＡに戻るか従系のマスターノードＢに戻るかの相違がある。以下に、詳しく説明する。

《通常運転の状態》
図１１において、マスターノードＡ（１０１）の出力する第１のリング状の伝送路への伝送フレームは、スレーブノード１、スレーブノード３、スレーブノード５、スレーブノード７と経由しマスターノードＡ（１０１）に戻る。
第２のリング状の伝送路への伝送フレームは、マスターノードＡ（１０１）で出力（信号線ＭＡ１）され、マスターノードＢ（１０２）に伝わり、それからスレーブノード２、スレーブノード４、スレーブノード６、スレーブノード８を経由し、マスターノードＢ（１０２）を通過（信号線ＭＢ１）し、マスターノードＡ（１０１）に戻る。
伝送フレームの伝送が正常に行われる通常運転の状態では、二つのリング状の伝送路を使ってマスターノードＡ、Ｂとスレーブノード１〜８が通信可能である。

《故障が認識された後の経路探索モード》
一方、故障が認識された後の経路探索モードにおける伝送は、マスターノードＡ（１０１）からスレーブノード１に送信された伝送フレームは、スレーブノード２、スレーブノード４、スレーブノード３、スレーブノード５、スレーブノード６、スレーブノード８、スレーブノード７と経由し、マスターノードＡ（１０１）に戻る。
一方、マスターノードＡ（１０１）からマスターノードＢ（１０２）に出力した伝送フレームは、スレーブノード２、スレーブノード１、スレーブノード３、スレーブノード４、スレーブノード６、スレーブノード５、スレーブノード７、スレーブノード８、マスターノードＢ（１０２）と通過しマスターノードＡ（１０１）に戻る。

このように、図１０のスレーブノードが６個の場合に比べ最終段のスレーブノードと、マスターノードＡ（１０１）、マスターノードＢ（１０２）とにおけるリング状の伝送路の接続方法が異なっている。
図１１の構成方法は、マスターノードＡ（１０１）、あるいはマスターノードＢ（１０２）自体が故障した時に、全てのスレーブノードを通過する伝送路が確保できるようにしたものである。

図１０に示したスレーブノードが６個の場合も、図１１に示した８個の場合も、マスターノードＢ（１０２）が故障しても、マスターノードＡ（１０１）から出力する伝送フレームはマスターノードＡ（１０１）に戻る伝送路が確保されている。
逆にマスターノードＡ（１０１）が故障しても、マスターノードＢ（１０２）から出力した伝送フレームはマスターノードＢ（１０２）に戻ってくる伝送路が確保されている。
すなわち、スレーブノード数が４の倍数の場合か否かによって、最終段および最終段のひとつ前のスレーブノードの出力の接続がマスターノードＡかマスターノードＢかの相違がある。

＜主従二重系の構成時のマスターノードの構成と動作＞
次に、主従二重系の構成時のマスターノードの構成と動作について説明する。
図１２は、本発明の第３および第４実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系の構成時のマスターノード１１１の構成例を示す図である。
基本的には、図５に示したマスターノード１１０の構成を継承しているが、主従切替の手段であるセレクタ１３４とセレクタ１３５、およびそれを切り替える主従切替信号１３７と、応答データ信号１３６が追加されている。

《マスターノードが主系である場合》
まず、図１２のマスターノード１１１が主系（マスターノードＡ）である場合は、通常出力１には送信回路１３０からの出力情報（信号線１３８）がセットされた伝送フレームをセレクタ１３４で選択し出力する。
通常出力２も同様に送信回路１３０からの出力情報（信号線１３９）がセットされた伝送フレームをセレクタ１３５で選択し出力する。
送信した伝送フレームは、複数の伝送路およびスレーブノードを経由して、所定時間の後、通常入力１、通常入力２から戻ってきて受信回路１３２に入る。
受信回路１３２で取り出された伝送フレームの情報は、応答データ格納部１３３にセットされる。このセットされた入力情報は、電力制御演算部１２０に入力する。電力制御演算部１２０は、この入力情報を演算処理して、上位コントローラ（不図示）が必要な情報を算出し、信号Ｃ２として、上位コントローラに送信する。

また、電力制御演算部１２０が入力情報を演算処理した情報には、各変換セル１〜６（４１１〜４１６：図３）上のコンデンサの電圧を積算したものが含まれる。
この情報を、応答データ信号１３６を用いて、セレクタ１３５を介して通常出力２から従系のマスターノード（Ｂ）に送信する。
その時の伝送フレームの例を図１３に示す。コマンドのフィールドに従系への伝送であることを示し、選択した応答データを該当フィールドにセットして送信する。なお、図１３の伝送フレームの詳細は後記する。

《マスターノードが従系である場合》
図１２において、マスターノード１１１が従系（マスターノードＢ）である場合の動作について説明する。
図１０または図１１の最終段のスレーブノード（５もしくは８）からの伝送フレームを図１２におけるマスターノード１１１の通常入力１に入力する。
通常入力１に入力した情報（伝送フレーム）は、セレクタ１３５を介して、主系のマスターノードＡに戻るパスである通常出力２に出力する。
また、通常入力２は、主系のマスターノードＡから伝送フレームを受け取るパスであり、セレクタ１３４を介して、前記の伝送フレームを通常出力１に出力する。なお、通常出力１から伝送フレームが、スレーブノード２（図１０、図１１）に送られる。

ただし、通常入力２からは、図１３に示す従系のマスターノードへの応答データを送信する伝送フレームが来る。そのため、その場合には、受信回路１３２で伝送フレームを受信し、応答データ格納部１３３に格納する。
従系のマスターノードＢ（１１１）は、応答データ格納部１３３を使って上位コントローラ（不図示）に入力情報を伝送する（Ｃ２）。従系のマスターノードＢ（１１１）は、ＰＷＭへの変調信号や、キャリア信号を生成して与え、伝信フレームを生成するが、最終段のセレクタ１３４、１３５で、主従切替信号１３７によって、選択されないようになっている。

《伝送フレーム》
図１３は、本発明の第３および第４実施形態に係る高信頼通信方法の主従二重系の構成時のマスターノードの主系（１０１：図１０）から従系（１０２：図１０）への伝送に用いる伝送フレームの構成例を示す図である。
図１３において、伝送フレーム６００Ｂは、フレームの開始を示すプリアンブル（Ｐｒｅ．）６０１Ｂ、従系伝送のフレームの種別を示すコマンド６０２Ｂ、各変換セル制御部からの入力情報をセットする部分である応答データ６０４Ｂ、伝送フレーム（６００Ｂ）が正しいことを示すＣＲＣコード（ＣＲＣ）６０５Ｂ、等のフィールドから構成されている。
以上の構成によって、主系のマスターノードＡから従系のマスターノードＢに伝送フレームが送られる。

＜第３および第４実施形態の効果＞
以上、第３および第４実施形態でマスターノードを二重系にした場合の構成と動作を示した。前記のように、本（第３および第４）実施形態によれば、二重化したマスターノード、複数のスレーブノードにおいて、どこかに故障が発生しても運転が継続できる。
また、二つのマスターノードは、双方向の光ファイバで接続されるため、上位コントローラを含め、マスターノード間と複数のスレーブノードを十分離して設置することができる。特に、電力変換装置の変換セルは、数十万ボルトという高電圧を扱うため、近くに配置すると、マスターノードが同時に故障する危険があり、前記のこのマスターノード間と複数のスレーブノードを十分離して設置する対策が有効となる効果がある。

＜マスターノード、スレーブノードを実装するプリント基板＞
次に、図１４、図１５を参照して、マスターノード、スレーブノードを実装するプリント基板の例について説明する。

《マスターノードＡのプリント基板》
図１４は、本発明の第１〜第４実施形態に係る高信頼通信方法、または電力変換装置におけるマスターノードＡのプリント基板の一例を示す図である。
図１４において、マスターノードＡ基板５０１は、マスターノードＬＳＩ（５１１）、３個のＰＨＹチップ５２１〜５２３、光電変換器（Ｅ／Ｏ、及び、Ｏ／Ｅ）５４１、５４２、５５１、５５２、ＲＪ４５コネクタ５６１を備えて構成されている。
マスターノードＬＳＩ（５１１）が、図３、図５に示したＰＷＭ制御部１１０（および１１１：図１２）のマスターノードを実現するＬＳＩである。
また、通信の物理層であるＰＨＹチップが３個あり、ＰＨＹチップ５２１は、シールドされたツイストペアケーブル（ＳＴＰケーブル）で上位コントローラ（不図示）と接続される。

また、スレーブノード１へ出力する光ファイバ、スレーブノード６から戻ってくる光ファイバは光電変換器（Ｅ／Ｏ及びＯ／Ｅ）５４１、５５１によって変換され、ＰＨＹチップ５２２を介してマスターノードＬＳＩ（５１１）に接続される。
マスターノードＢと接続する光ファイバ（ＭＡ１、ＭＢ１）も同様に、光電変換器５４２、５５２、ＰＨＹチップ５２３を介して接続する。
この他に、絶縁されたアナログ信号である電流センサからの信号線３７３と電圧センサからの信号線３７４が接続されるが、図１４では記載を省略している。

また、マスターノードＢのプリント基板も、マスターノードＡ基板５０１と同様の構成とすることができる。

《スレーブノードのプリント基板》
図１５は、本発明の第１〜第４実施形態に係る高信頼通信方法、または電力変換装置におけるスレーブノードのプリント基板の一例を示す図である。
図１５において、スレーブノード基板５０２は、スレーブノードＬＳＩ（５１２）、２個のＰＨＹチップ、光電変換器（Ｅ／Ｏ、及び、Ｏ／Ｅ）５４３〜５４５、５５３〜５５５を備えて構成されている。
スレーブノードＬＳＩ（５１２）が図１、図９に示したスレーブノードを実現するＬＳＩである。

図１４、図１５に示すように、全二重の通信が可能な双方向のＰＨＹチップを使うことにより、プリント基板をコンパクトに実装できる。

（第１実施形態と第３実施形態における故障時の動作の例）
次に、図１６（Ａ〜Ｄ）から図１９（Ａ、Ｂ）を参照して、第１実施形態と第３実施形態における故障時の動作の例について、詳細に説明する。

＜スレーブノード１とスレーブノード３の間の伝送路が断線した場合の動作＞
まず、図１６Ａ〜図１６Ｄを参照して、本発明の第１実施形態の高信頼通信方法において、正常に通信が行われている状態から、スレーブノード１とスレーブノード３の間に異常が発生し、異常経路を探索する経路探索モードに移行し、異常に対応した伝送経路を確立することによって、伝送が可能となる定常状態になるまでの動作を説明する。
図１６Ａ〜図１６Ｄにおいて、マスターノード１００と、スレーブノード１〜６（２０１〜２０６）によって構成される。また、スレーブノード１〜６は、リング状の伝送路３０１〜３０４、３１１〜３１４と、双方向の伝送路３４１〜３４６とを有している。

《正常通信》
図１６Ａは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法におけるマスターノード１００とスレーブノード１〜６（２０１〜２０６）とに伝送路の接続と、正常な状態における伝送経路を示す図である。
図１６Ａにおいて、マスターノード１００とスレーブノード１〜６、伝送経路３０１〜３０４、３１１〜３１４、３４１〜３４６はすべて正常であるので、マスターノード１００の第１のリング状（第１系列）の伝送路に送る信号を信号線３０１〜３０４およびスレーブノード１、３、５（２０１、２０３、２０５）を介して、マスターノード１００の第１の入力に届けている（伝送信号Ｓ１３５）。なお、第１の入力に該当する箇所には、スレーブノード１、３、５を経由したことを示すノード番号１３５を参考に表記している。
また、マスターノード１００の第２のリング状（第２系列）の伝送路に送る信号を信号線３１１〜３１４およびスレーブノード２、４、６（２０２、２０４、２０６）を介して、マスターノード１００の第２の入力に届けている（伝送信号Ｓ２４６）。なお、第２の入力に該当する箇所には、スレーブノード２、４、６を経由したことを示すノード番号２４６を参考に表記している。
以上のように、通常運転では、伝送フレームが伝送され、マスターノード１００には、二つの伝送フレームが戻ってきて、両方合わせて各スレーブノードの入力情報が取得できている。

《異常発生》
図１６Ｂは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード１とスレーブノード３の間の伝送路が断線した場合の信号の経路、および状態を示す図である。
図１６において、スレーブノード１とスレーブノード３の間の伝送路の信号線３０２が断線している。この断線の状態を信号線３０２における「×」の符号で表現している。
信号線３０２が断線の状態であることによって、スレーブノード３には、信号線３０２から伝送フレームが入力せずに、所定の時間が経過してタイムアウトとなる。信号線３０２がスレーブノード３に入力する箇所に「○」の符号を記載したのは、そこでタイムアウトが発生することを示している。
この結果、信号線３０３がスレーブノード５に入力する箇所、および信号線３４３がスレーブノード４に入力する箇所においても伝送フレームが入力せずに、所定の時間が経過してタイムアウトが発生する。このタイムアウトが発生する箇所を前記と同様に「○」の符号で表現している。

なお、スレーブノード４からスレーブノード３へ伝送する信号線３４４からの伝送フレームは、図４Ｂに示した段階では、スレーブノード３からスレーブノード５への伝送には用いられない。
この結果、マスターノード１００の第１のリング状（第１系列）の伝送路に送る伝送フレームは、信号線３０１から送りだすものの、信号線３０４からマスターノード１００に戻ることはない。
ただし、マスターノード１００の第２のリング状（第２系列）の伝送路に送る伝送フレームは、信号線３１１〜３１４およびスレーブノード２、４、６を介してマスターノード１００に戻ってきている（伝送信号Ｓ２４６）。

《経路探索モード》
図１６Ｃは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、経路探索モードの動作と伝送フレームの流れを示す図である。
マスターノード１００は、前記のタイムアウトを認識すると、経路探索モードで伝送フレームを送信する。
経路探索モードの伝送フレームは、基本的にリング状の伝送路（３０１〜３０４、３１１〜３１４）と双方向の伝送路（３４１〜３４６）を交差するように伝搬する。
ただし、スレーブノード４やスレーブノード６のように、双方向の伝送路でタイムアウトを認識している場合（図１６Ｂ）は、リング状の伝送路からの伝送フレームをリング状の伝送路と双方向の伝送路の両方に送信する。
このリング状の伝送路からの伝送フレームをリング状の伝送路と双方向の伝送路の両方に送信する状態では、図１６Ｃに示すように第１のリング状の伝送路（３０４）には、スレーブノード３を除く入力情報がセットされた伝送フレーム（Ｓ１２４６５）が戻ってくる。また、第２のリング状の伝送路（３１４）には、スレーブノード３とスレーブノード５を除く入力情報がセットされた伝送フレーム（Ｓ１２４６）が戻ってくる。
マスターノードはこの二つから有効な入力情報が多い第１のリング状の伝送路から戻ってきた伝送フレーム（伝送信号Ｓ１２４６５）を選択して採用する。

《定常状態》
図１６Ｄは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、定常状態の動作と伝送フレームの流れを示す図である。
図１６Ｄにおいて、次の伝送フレームを送る際には、スレーブノード６の信号線３４５を介する入力ポートにタイムアウト「○」のフラグが消えている。そのためスレーブノード６の双方向の伝送路（３４５）から受信した伝送フレームは、図１６Ｄに示すように第２のリング状の伝送路（３１４）、およびスレーブノード５へ転送される。
この第２のリング状の伝送路（３１４）に転送される伝送信号Ｓ１２４３５６は、マスターノード１００から、信号線３０１、スレーブノード１、信号線３４１、スレーブノード２、信号線３１２、スレーブノード４、信号線３４４、スレーブノード３、信号線３０３、スレーブノード５、信号線３４５、スレーブノード６、信号線３１４を経てマスターノード１００に戻る経路である。
この伝送信号Ｓ１２４３５６は、信号線３０２が故障しているにもかかわらずスレーブノード１〜６の情報をすべて有しているので、マスターノード１００は、前記の経路で伝送される伝送信号Ｓ１２４３５６を選択し、前記の経路が定常状態して用いられる。

以上において、図１６Ａ〜図１６Ｄを参照して、スレーブノード１とスレーブノード３の間の伝送路の「信号線３０２が断線」している場合として説明した。
しかし、図１６Ｂ〜図１６Ｄについては、「信号線３０２が断線」でなくとも、スレーブノード３の「入力ポートの異常」であっても、同様である。また、「信号線３０２とスレーブノード３の入力ポートとの間の結合素子の不具合」でも同様である。

また、以上において、図１６Ａ〜図１６Ｄを参照して、「スレーブノード１とスレーブノード３の間」の伝送路の信号線３０２が断線している場合として説明した。
しかしながら、スレーブノード１とスレーブノード３の間ではなくとも、他のスレーブノード間の伝送路の信号線が断線している場合でも、基本的には同一である。重複する説明は省略する。

＜スレーブノード３が故障してしまった時の動作＞
次に、図１７Ａ〜図１７Ｃを参照して、本発明の第１実施形態の高信頼通信方法において、正常に通信が行われている状態からスレーブノード３に異常が発生し、異常経路を探索する経路探索モードに移行するまでの動作を説明する。
図１７Ａ〜図１７Ｃにおいて、マスターノード１００と、スレーブノード１〜６（２０１〜２０６）によって構成される。また、スレーブノード１〜６は、リング状の伝送路３０１〜３０４、３１１〜３１４と、双方向の伝送路３４１〜３４６とを有している。

《正常通信》
図１７Ａは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、マスターノード１００とスレーブノード１〜６（２０１〜２０６）とに伝送路の接続と、正常な通信が行われている状態における伝送経路を示す図である。図１６Ａと同じに故障が発生していない時の状態を示している。動作は同様であるので、重複する説明は省略する。

《異常発生》
図１７Ｂは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３が故障した場合の信号の経路、および状態を示す図である。
図１７Ｂにおいて、スレーブノード３（２０３）が故障したことを「×」の符号で表現している。スレーブノード３が故障したことによって、スレーブノード３の伝送フレームを入力するスレーブノード４とスレーブノード５、およびスレーブノード５の伝送フレームを入力するスレーブノード６の入力において、伝送フレームが入力せずに、所定の時間が経過してタイムアウトとなる。スレーブノード４〜６において、「○」の符号を記載したのは、そこでタイムアウトが発生することを示している。
また、マスターノード１００においても、第１のリング状の伝送路から伝送フレームが戻ってこないため故障を認識できる。なお、この伝送フレームが戻ってこない状況をマスターノード１００において「×」の符号で表現している。

《経路探索モード》
図１７Ｃは、本発明の第１実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３が故障した場合の経路探索モードの動作と伝送フレームの流れを示す図である。
マスターノード１００は、前記のタイムアウトによる故障を認識すると、経路探索モードで伝送フレームを送信する。
図１７Ｃにおいて、第１のリング状の伝送路からの伝送フレームを次段の伝送路に伝送する（３０１〜３０４、３１１〜３１４）のみならず、双方向の伝送路３４１〜３４６で入手できた伝送フレームを活用して次段の伝送路に送ることによって、マスターノード１００に伝送フレームが戻ることが可能である。
図１７Ｃにおいては、伝送信号Ｓ１２４６と伝送信号Ｓ１２４６５が正常通信時とは異なる伝送経路を経てマスターノード１００に伝送フレームを戻している。

伝送信号Ｓ１２４６は、信号線３０１、スレーブノード１、信号線３４１、スレーブノード２、信号線３１２、スレーブノード４、信号線３１３、スレーブノード６、信号線３１４を介してマスターノード１００に戻っている。この過程で、伝送信号Ｓ１２４６は、スレーブノード１、２、４、６の情報を有している。
また、伝送信号Ｓ１２４６５は、信号線３０１、スレーブノード１、信号線３４１、スレーブノード２、信号線３１２、スレーブノード４、信号線３１３、スレーブノード６、信号線３４６、スレーブノード５、信号線３０４を介してマスターノード１００に戻っている。この過程で、伝送信号Ｓ１２４６５は、スレーブノード１、２、４、６、５の情報を有している。

マスターノード１００は、前記の伝送信号Ｓ１２４６と伝送信号Ｓ１２４６５によって、入力情報が搭載された伝送フレームを得る。
伝送信号Ｓ１２４６と伝送信号Ｓ１２４６５とでは、伝送信号Ｓ１２４６５の方がスレーブノード５に関する情報が含まれている分だけデータが豊富であるので、マスターノード１００は、伝送信号Ｓ１２４６５を採用して用いる。
また、伝送信号Ｓ１２４６と伝送信号Ｓ１２４６５には、共にスレーブノード３に関する情報がない。以降においても継続的に、スレーブノード３の入力情報が取得されないため、スレーブノード３が故障したと認識できる。

また、以上において、図１７Ａ〜図１７Ｃを参照して、「スレーブノード３」が故障している場合として説明した。
しかしながら、スレーブノード３ではなくとも、他のスレーブノードが故障している場合でも、基本的には同一である。重複する説明は省略する。

（マスターノードが主従二重系の通信路の故障の場合）
次に、第３実施形態のマスターノードが主系と従系を有する主従二重系の通信路の場合の故障について詳しく説明する。

＜スレーブノード３の入力に故障が発生した場合の動作＞
次に、図１８Ａ〜図１８Ｃを参照して、主系と従系のマスターノードを有する本発明の第３実施形態の高信頼通信方法において、スレーブノード３の入力（入力ポート）に異常が発生し、異常経路を探索する経路探索モードに移行し、異常に対応した伝送経路を確立することによって、伝送が可能となる定常状態になるまでの動作の例を詳細に説明する。
図１８Ａ〜図１８Ｃにおいて、マスターノードは、主系のマスターノードＡ（１０１）と従系のマスターノードＢ（１０２）とによって構成されている。マスターノードＡとマスターノードＢは、双方向の伝送路である信号線ＭＡ１、ＭＢ１で、相互に情報を交換している。
また、マスターノードＡ（１０１）は、信号線ＣＡ１によって上位コントローラＡからの指示を受ける。また、信号線ＣＡ２で上位コントローラＡに情報を返す。
また、スレーブノード１〜６（２０１Ｔ〜２０６Ｔ）は、リング状の伝送路３０１Ｔ〜３０４Ｔ、３１１Ｔ〜３１４Ｔと、双方向の伝送路３４１Ｔ〜３４６Ｔとを有している。

《異常発生》
図１８Ａは、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３の入力に異常が発生した場合の信号の経路、および状態を示す図である。
図１８Ａにおいて、マスターノードＡが主系であるとして、正常であれば、マスターノードＡの生成した伝送フレームが信号線３０１Ｔを介してスレーブノード１へ伝送され、そしてスレーブノード１から信号線３０２Ｔを介してスレーブノード３へ伝送される。
しかし、図１８Ａにおいては、信号線３０２Ｔが故障して、スレーブノード３の入力に伝送フレームが入力しない異常が発生している状況を示している。
このスレーブノード３の入力の異常にともない、スレーブノード３の入力と、スレーブノード４の信号線３４３Ｔからの入力と、スレーブノード５の入力と、スレーブノード６の信号線３４５Ｔからの入力と、に伝送フレームが届かず、タイムアウトが発生する。図１８Ａでは、このタイムアウトの発生を「○」で表記している。
このため、マスターノードＡには、マスターノードＡ、マスターノードＢ、スレーブノード２、４、６を経由した伝送信号Ｓ２４６が届くが、マスターノードＢには、マスターノードＡ、スレーブノード１、３、５を経由するはずの伝送信号が届かない。
このタイムアウトの発生によって、マスターノードＡ、Ｂは、異常の発生を感知する。また、マスターノードＡの入手した伝送信号Ｓ２４６には、スレーブノード１、３、５の情報がないことを検知する。

《経路探索モード》
マスターノードＡ、Ｂは、異常の発生を感知したため、経路探索モードに切替える。
図１８Ｂは、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、経路探索モードの一過程の信号の経路、および状態を示す図である。
図１８Ｂにおいて、スレーブノード２は、信号線３４１を介したスレーブノード１の情報（伝送フレーム）を用いてスレーブノード４に、信号線３１２Ｔからスレーブノード１、２の情報を有する伝送フレームを伝送する。
また、スレーブノード６においては、信号線３１４Ｔを介して、スレーブノード１、２、４、６の情報を有する伝送信号Ｓ１２４６をマスターノードＡに送るとともに、このスレーブノード１、２、４、６の情報を、信号線３４６Ｔを介して、スレーブノード５に送る。
スレーブノード５は、スレーブノード１、２、４、６の情報にスレーブノード５の情報を加え、伝送信号Ｓ１２４６５として、信号線３０４Ｔを介してマスターノードＢに伝送フレームを伝送する。
マスターノードＢは、この伝送信号Ｓ１２４６５を、信号線ＭＢ１を介して、マスターノードＡに送る。
マスターノードＡは。戻ってきた二つの伝送フレームの内、有効な入力情報が多い方、すなわち、スレーブノード１、２、４、６、５の情報を有する伝送信号Ｓ１２４６５を選択し採用する。

ただし、図１８Ｂに示した経路は、経路探索モードの一過程にすぎない。より有効な入力情報が得られる経路をマスターノードＡ、Ｂ、スレーブノード１〜６は、共同して探索する。
そして、最も有効な入力情報が多い（例えばスレーブノード１〜６の情報をすべて含む）経路において、定常的な経路、動作として伝送を行う。

《定常状態》
前記のように、経路探索モードを行った結果、最も有効な入力情報が多い経路が定常状態となって、伝送が継続的に行われる。
図１８Ｃは、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、最も有効な入力情報が多い経路が定常状態となった場合の信号の経路、および状態を示す図である。
図１８Ｃにおいて、スレーブノード３の入力に異常があること、そのため、スレーブノード３の入力と、スレーブノード４の信号線３４３Ｔを介する入力にタイムアウト「○」が発生していることは図１８Ａと同じである。ただし、スレーブノード３からはスレーブノード４からの情報を信号線３０３Ｔを介してスレーブノード５に送ることによって、スレーブノード５のタイムアウトは解消されている。また、スレーブノード５のタイムアウトが解消されたことによって、スレーブノード６の信号線３４５Ｔを介する入力もタイムアウトは解消されている。

図１８Ｃにおいて、第１の経路として、マスターノードＡから、信号線３０１Ｔ、スレーブノード１、信号線３４１Ｔ、スレーブノード２、信号線３１２Ｔ、スレーブノード４、信号線３４４Ｔ、スレーブノード３、信号線３０３Ｔ、スレーブノード５、信号線３４５Ｔ、スレーブノード６、信号線３１４Ｔを経てマスターノードＡに戻る経路がある。この経路は、伝送信号Ｓ１２４３５６となる。
また、第２の経路として、マスターノードＡから、信号線３０１Ｔ、スレーブノード１、信号線３４１Ｔ、スレーブノード２、信号線３１２Ｔ、スレーブノード４、信号線３１３Ｔ、スレーブノード６、信号線３４６Ｔ、スレーブノード５、信号線３０４Ｔ、マスターノードＢ、信号線ＭＢ１を経てマスターノードＡに戻る経路がある。この経路は、伝送信号Ｓ１２４６５となる。

この二つの経路によって得られる伝送信号Ｓ１２４３５６と伝送信号Ｓ１２４６５とにおいて、第１の経路の伝送信号Ｓ１２４３５６は、信号線３０２Ｔが故障しているにもかかわらずスレーブノード１〜６の情報をすべて有しているので、第１の経路の伝送信号Ｓ１２４３５６が定常状態の経路として用いられる。
なお、以上によって得られた全てのスレーブノード１〜６の入力情報は、そのまま、あるいは、上位コントローラ（不図示）へ送る形式に変換した応答データ（ＣＡ２、ＣＢ２）としてマスターノードＢに送信して一回の転送が終了する。

また、以上において、図１８Ａ〜図１８Ｃを参照して、「スレーブノード１とスレーブノード３の間」の伝送路の信号線３０２Ｔが断線している場合として説明した。
しかしながら、スレーブノード１とスレーブノード３の間ではなくとも、他のスレーブノード間の伝送路の信号線が断線している場合でも、基本的には同一である。重複する説明は省略する。

＜スレーブノード３が故障した場合の動作＞
次に、図１９Ａ、図１９Ｂを参照して、主系と従系のマスターノードを有する本発明の第３実施形態の高信頼通信方法において、スレーブノード３の故障が発生し、異常経路を探索する経路探索モードに移行するまでの動作の例を詳細に説明する。
図１９Ａ、図１９Ｂにおいて、マスターノードは、主系のマスターノードＡ（１０１）と従系のマスターノードＢ（１０２）とによって構成されている。また、スレーブノード１〜６（２０１Ｔ〜２０６Ｔ）は、リング状の伝送路３０１Ｔ〜３０４Ｔ、３１１Ｔ〜３１４Ｔと、双方向の伝送路３４１Ｔ〜３４６Ｔとを有している。
以上の構成は、前記した図１８Ａ〜図１８Ｃにおける伝送形態と同様であるので、詳細な構成の説明は重複するので省略する。

《異常発生》
図１９Ａは、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、スレーブノード３が故障した場合の信号の経路、および状態を示す図である。
図１９Ａにおいて、スレーブノード３が故障すると、スレーブノード３の入力、スレーブノード３の情報を受け取るスレーブノード４の入力、およびスレーブノード３の情報を受け取るスレーブノード５の入力にタイムアウト「○」が発生している。
このため、スレーブノード５から信号線３０４Ｔを介してマスターノードＢへの情報の伝達が行われない。
したがって、マスターノードＡは、伝送信号Ｓ２４６によるスレーブノード２、４、６の情報しか得られないと共に、タイムアウトによる異常の発生を感知する。
この異常の感知により、マスターノードＡは経路探索モードに移行する。

《経路探索モード》
図１９Ｂは、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法において、経路探索モードの信号の経路、および状態を示す図である。
図１９Ｂにおいて、スレーブノード２は、信号線３４１を介したスレーブノード１の情報（伝送フレーム）を用いてスレーブノード４に、信号線３１２Ｔからスレーブノード１、２の情報を有する伝送フレームを伝送する。
また、スレーブノード６においては、信号線３１４Ｔを介して、スレーブノード１、２、４、６の情報を有する伝送信号Ｓ１２４６をマスターノードＡに送る。それとともに、このスレーブノード１、２、４、６の情報を、信号線３４６Ｔを介して、スレーブノード５に送る。
スレーブノード５は、スレーブノード１、２、４、６の情報にスレーブノード５の情報を加え、伝送信号Ｓ１２４６５として、信号線３０４Ｔを介してマスターノードＢに伝送フレームを伝送する。
マスターノードＢは、この伝送信号Ｓ１２４６５を、信号線ＭＢ１を介して、マスターノードＡに送る。
マスターノードＡは。戻ってきた二つの伝送フレームの内、有効な入力情報が多い方、すなわち、スレーブノード１、２、４、６、５の情報を有する伝送信号Ｓ１２４６５を選択し採用する。

図１９Ｂにおける経路探索モードでは、スレーブノード３そのものが故障しているので、他の経路探索を行ってもスレーブノード３の情報は得られない。したがって、スレーブノード３が故障していると判定するとともに、図１９Ｂに示す経路で、スレーブノード１、２、４、６、５を対象として定常動作を行う。
そして、主系であるマスターノードＡは、従系であるマスターノードＢに対してスレーブノード３を除くスレーブノードの入力情報を、そのまま、あるいは、上位プロセッサ（不図示）へ送る形式に変換した応答データ（ＣＡ２、ＣＢ２）としてマスターノードＢに送信して一回の転送が終了する。

また、以上において、図１９Ａ〜図１９Ｂを参照して、「スレーブノード３」が故障している場合として説明した。
しかしながら、スレーブノード３ではなくとも、他のスレーブノードが故障している場合でも、基本的には同一である。重複する説明は省略する。

＜マスターノードが故障した場合＞
本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法におけるスレーブノード間の異常の場合について、図１８Ａ〜図１８Ｃを参照して説明した。また、スレーブノードそのものの故障場合について、図１９Ａ〜図１９Ｂを参照して説明した。
しかし、それのみならず、図１２を参照して前記したように、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法では、それらのみならずマスターノードＡ、マスターノードＢのいずれかが故障した場合にも、対応することが可能である。
概略を再記すれば、マスターノードＡ、マスターノードＢは、共に図１２に示したマスターノード１１１によって構成されている。そして、上位コントローラ（不図示）によって主従切替信号１３７（図１２）によって、主系か従系かを切替えられる。
すなわち、マスターノードＡが主系の場合に、マスターノードＡが故障した場合において上位コントローラ（不図示）の指示によって、主従切替信号１３７（図１２）でマスターノードＢが主系のマスターノードとなって、伝送を継続する。また、マスターノードＢが主系の場合で故障した場合にも、マスターノードＡが主系となって伝送を継続する。

なお、本発明の第３実施形態に係る高信頼通信方法の特徴は、主系と従系のマスターノードを有することに起因しているので、主系と従系のマスターノードを有する本発明の第４実施形態に係る高信頼通信方法についても、前記と同様の故障に対して同じような効果が期待できる。事実上、重複する説明は省略する。

＜第３および第４実施形態の効果＞
本発明の第３および第４実施形態に係る高信頼通信方法によれば、スレーブノード間（マスターノードとスレーブノード間を含む）の信号線に関する異常や、スレーブノードの故障に対応するのみならず、主系と従系のマスターノードを有するマスターノードの片方の故障に対しても対応できる効果がある。
すなわち、マスターノードと複数のスレーブノード間で一部故障があっても通信を継続可能で、故障があっても著しく通信性能が下がらない高信頼性通信方法を提供できる。

≪その他の実施形態≫
以上、本発明は、前記した実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々、変更可能である。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。

《高信頼通信方法を適用する装置》
第２実施形態では、第１実施形態の高信頼通信方法を用いた電力変換装置に関して説明したが、適用範囲は電力変換装置に限定されない。
例えば、一般的なマスタースレーブ方式のコントローラにもそのまま適用可能であり、該マスタースレーブ方式のコントローラを用いた様々な装置、機器に応用できる。
また、第１〜第４実施形態において、スレーブノードが同じものを多数使用している形態の例で説明したが、スレーブノードの装置の構成や機能や使用目的が異なるものが含まれてもよい。例えば、センサ専用のスレーブノードや、モータなどのアクチュエータを含むスレーブノードなどが混在しても良い。

《スレーブノード、変換セル制御部の個数》
図１、図１０、図１６Ａ〜１６Ｄ、図１７Ａ〜１７Ｃ、図１８Ａ〜１８Ｃ、図１９Ａ〜１９図におけるスレーブノードは、６個の場合で説明した。また、図３においても、スレーブノードに相当する変換セル制御部１〜６は、６個の場合で説明した。
しかし、この６個としたのは、説明上の便宜のためであって、２個〜４個でも、８個以上であってもよい。
また、スレーブノードや変換セル制御部が故障した場合や、様々な用途に対応するために、予備のスレーブノードや変換セル制御部を有していてもよい。

《信号線》
第２実施形態の電力変換装置において、伝送路の信号線は、光ファイバであることを例示したが、高電圧に対応する高耐圧が必要とされない用途においては、伝送路の通信線が光ファイバに限定されない。一般的な電気信号を伝送する信号線でもよい。

《スイッチング素子》
第２実施形態の電力変換装置の図４で示す変換セルにおいて、スイッチング素子としてＩＧＢＴで説明したが、ＩＧＢＴに限定されない。
例えば、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴによるスイッチング素子でもよい。また、高電圧を使用しない用途の機器、装置であれば、スイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタやＢｉＣＭＯＳトランジスタ等を用いてもよい。

３０ 電力変換装置
３１ 電力変換制御装置
１００、１０１、１０２ マスターノード
１１０ ＰＷＭ制御部、電力変換制御部、マスターノード
１２０ 電力制御演算部
１２１〜１２６ 制御出力部
１３０、４６９、９６１、９６２、９６３ 送信回路、送信部、送信器
１３１ 二重系制御部
１３２、４６１、９１１、９２１、９３１ 受信回路、受信部、受信器
１３３ 応答データ格納部
１３４、１３５ セレクタ、主従切替回路、主従切替手段
９４０、９５１、９５２ セレクタ、伝送路選択回路、伝送路選択手段
２０１〜２０６、２０１Ｔ〜２０６Ｔ、２０１Ｕ〜２０８Ｕ、９００ スレーブノード、
２１１〜２１６ 変換セル制御部
３０１〜３０４、３０１Ｓ〜３０４Ｓ、３０１Ｔ〜３０４Ｔ、３０１Ｕ〜３０５Ｕ、３１１〜３１４、３１１Ｓ〜３１４Ｓ、３１１Ｔ〜３１４Ｔ、３１１Ｕ〜３１５Ｕ、３４１〜３４６、３４１Ｓ〜３４６Ｓ、３４１Ｔ〜３４６Ｔ、３４１Ｕ〜３４８Ｕ 信号線、伝送路、伝送手段
３７１ 負荷
３７２ 電力源
３８２、４６８ センサ
４００、４１１〜４１６ 変換セル
４６３、４６４ スイッチング素子、ＩＧＢＴ
４６５ コンデンサ
５０１、５０２ 基板
５１１、５１２ ＬＳＩ
５２１〜５２５ ＰＨＹチップ
５４１〜５４５、５５１〜５５５ 光電変換器
５６１ コネクタ

Claims (6)

1. 第１系列および第２系列のそれぞれの情報を送信および受信するマスターノードと、
   前記第１系列の情報を受信および送信する複数の第１系列のスレーブノードと、
   前記第２系列の情報を受信および送信する複数の第２系列のスレーブノードと、
   複数の前記第１系列のスレーブノードと前記マスターノードの間を複数の伝送手段を介して環状に結ばれた第１系列の伝送路と、
   複数の前記第２系列のスレーブノードと前記マスターノードの間を複数の伝送手段を介して環状に結ばれた第２系列の伝送路と、
   前記マスターノードからの配置される順番で第１系列のスレーブノードと第２系列のスレーブノードの間を順次、伝送手段で双方向に結ばれて対の組となる複数の組の第３の伝送路と、
   を有し、
   前記マスターノードから発信された情報が格納された伝送フレームは、複数の前記第１系列および第２系列のスレーブノードを、前記第１系列の伝送路、第２系列の伝送路、第３の伝送路のいずれかを介して、伝送され、
   複数の前記第１系列および第２系列の各スレーブノードは、それぞれ前記伝送フレームに格納された情報を取り込み、かつ、前記伝送フレームに前記各スレーブノードの情報をセットして、順に伝送し、前記マスターノードに戻し、
   前記マスターノードは、互いに双方向の伝送路で結ばれた２個のマスターノードを備えて構成され、
   一方のマスターノードが主系のマスターノードとして、前記伝送フレームを生成して、前記第１系列の伝送路、および他方のマスターノードに前記伝送フレームを発信し、
   前記他方のマスターノードは、従系のマスターノードとして、前記伝送フレームを前記第２系列の伝送路に転送し、
   前記マスターノードは、主系のマスターノードと従系のマスターノードとに切替える主従切替手段と、
   伝送路を選択する伝送路選択手段と、
   を有し、
   前記主従切替手段と前記伝送路選択手段とによって、前記主系と前記従系の二つのマスターノードは、それぞれ互いを通過しないで全てのスレーブノードを経由する伝送路を選択できる構成である
   ことを特徴とする高信頼通信方法。
2. 請求項１において、
   前記第１系列および第２系列に異常がない通常運転モードのときには、前記各スレーブノードは、前段の前記第１系列または第２系列の伝送路からの伝送フレームを、次段の前記第１系列または第２系列の伝送路と、前記第３の伝送路に転送し、
   異常が検出され、該異常を回避する経路を探索する経路探索モードのときには、前記各スレーブノードは、前段の前記第１系列または第２系列の伝送路からの伝送フレームを前記第３の伝送路に転送するとともに、前記第３の伝送路からの伝送フレームを次段の前記第１系列または第２系列の伝送路に転送し、
   前記第３の伝送路からの伝送フレームが来ないときには、前記各スレーブノードは、前段の前記第１系列または第２系列の伝送路から入力された伝送フレームを前記第３の伝送路に出力するとともに、次段の前記第１系列または第２系列の伝送路に転送する
   ことを特徴とする高信頼通信方法。
3. 電力源から電力を受けて負荷に変換された電力を供給する、縦列に接続された２Ｎ（Ｎは正の整数）個の変換セルと、
   前記２Ｎ個の変換セルに対して、それぞれを制御する第１系列にＮ個および第２系列にＮ個の計２Ｎ個の変換セル制御部と、
   前記２Ｎ個の変換セル制御部を介して前記２Ｎ個の変換セルの状態情報を取得し、該状態情報に基づいて前記２Ｎ個の変換セルを制御する情報を生成し、該情報を前記２Ｎ個の変換セル制御部に与えて前記２Ｎ個の変換セルを制御する電力変換制御装置と
   前記第１系列のＮ個の変換セル制御部と前記電力変換制御装置の間を環状に結ばれた第１系列の伝送路と、
   前記第２系列のＮ個の変換セル制御部と前記電力変換制御装置の間を環状に結ばれた第２系列の伝送路と、
   前記電力変換制御装置からの配置される順番で順次、対の組となる第１系列の変換セル制御部と第２系列の変換セル制御部の間を双方向に結ばれた複数の組の第３の伝送路と、
   を備え、
   前記電力変換制御装置の電力変換制御部から発信された情報を格納した伝送フレームが、前記第１系列および第２系列のそれぞれＮ個の変換セル制御部をそれぞれ順に経由して伝送され、
   前記第１系列および第２系列のそれぞれＮ個の各変換セル制御部は、それぞれ前記伝送フレームに格納された情報を取り込み、あるいは前記伝送フレームに前記各変換セル制御部の情報をセットして、前記電力変換制御部に伝送して戻し、
   前記電力変換制御装置は、互いに双方向の伝送路で結ばれた２個の電力変換制御部を備えて構成され、
   一方の電力変換制御部が主系の電力変換制御部として、前記伝送フレーム生成して、前記第１系列の伝送路および他方の電力変換制御部に前記伝送フレームを発信し、
   他方の電力変換制御部が従系の電力変換制御部として、前記伝送フレームを前記第２系列の伝送路に転送し、
   前記電力変換制御部は、主系の電力変換制御部と従系の電力変換制御部とに切替える主従切替回路と、
   前記伝送路を選択する伝送路選択回路と、
   を有し、
   前記主従切替回路と前記伝送路選択回路とによって、前記主系と前記従系の二つの電力変換制御部は、それぞれ互いを通過しないで全ての前記変換セル制御部を経由する伝送路を選択できる構成である
   ことを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項３において、
   前記第１系列および第２系列に異常がない通常運転モードのとき、前記各変換セル制御部は、前段の前記第１系列または第２系列の伝送路からの伝送フレームを、次段の前記第１系列または第２系列の伝送路と、前記第３の伝送路に転送し、
   前記異常を回避する経路を探索する経路探索モードのとき、前記各変換セル制御部は、前段の前記第１系列または第２系列の伝送路からの伝送フレームを前記第３の伝送路に転送するとともに、前記第３の伝送路からの伝送フレームを次段の前記第１系列または第２系列の伝送路に転送し、
   前記第３の伝送路からの伝送フレームが来ないとき、前記各変換セル制御部は、前段の前記第１系列または第２系列の伝送路から入力された伝送フレームを前記第３の伝送路に出力するとともに、次段の前記第１系列または第２系列の伝送路に転送する
   ことを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項３において、
   前記変換セル制御部が取り込む伝送フレームに格納された情報に、前記変換セル制御部が制御する変換セルに対する制御情報が含まれ、
   前記各変換セル制御部が前記伝送フレームを転送するときに、前記変換セルに対する制御情報は、順次、次の変換セルの制御情報に変更される
   ことを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、
   前記第１、第２系列の伝送路、または前記第３の伝送路、または前記変換セルと前記変換セル制御部との間の伝送路に、光ファイバによる伝送路を有する
   ことを特徴とする電力変換装置。

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