JP6788869B2 - 変換器、電力伝送システム、及び、コントローラ - Google Patents
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Description
[1.電力伝送システム]
図1は、第1の参考形態に係る電力伝送システム100の構成を示す。電力伝送システム100は、発電機1と、符号変調器2と、伝送路3と、符号復調器4と、負荷5と、コントローラ10とを備える。
図2は、変調電流I2の波形の例を示す。また、図3は、比較例に係る変調電流I2aの波形の例を示す。図2中の“1”と“−1”は、変調電流I2の各期間の電流値に対応する符号を示している。図3中の“1”と“0”は、変調電流I2aの各期間の電流値に対応する符号を示している。“1”と“0”からなる符号系列は、典型的な通信システムにおいて用いられる変調符号に相当する。
図4A〜4Cは、それぞれ、発電電流I1、変調電流I2、復調電流I3の波形の例を示す。
M1=[1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1]
D1=[1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1]
M1×D1=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]
図5は、符号変調器2の構成例を示す。
[5−1.制御信号]
表1は、符号変調器2のスイッチS1〜S4に入力される制御信号m1、m2の符号系列の例と、符号復調器4のスイッチS11〜S14に入力される制御信号d1、d2の符号系列の例を示す。
符号変調器2の動作について説明する。
Ma=[1 -1 1 1 1 -1 -1]
符号復調器4の動作について説明する。
Da=[1 -1 1 1 1 -1 -1]
表2は、制御信号m1、m2、d1、d2の符号系列の他の例を示す。
第2の参考形態に係る電力伝送システムは、発電電力が交流であることを除き、第1の参考の形態で説明された電力伝送システム100と同じである。以下では、第2の参考形態のうち、第1の参考形態と異なる点について説明される。
図8A−8Cは、それぞれ、発電電流I1、変調電流I2、復調電流I3の波形の例を示す。
図9は、第2参考形態に係る符号変調器2における制御回路25A及びHブリッジ回路23Aの構成例を示す。図9に示される回路は、図7に示される回路に対して、以下の点が異なる。
(2)図7に示される制御回路25の代わりに、制御回路25Aが設けられている。制御回路25Aは、符号系列m1〜m4をHブリッジ回路23Aに制御信号として出力する。
(2)図7に示される制御回路35の代わりに、制御回路35Aが設けられている。制御回路35Aは、符号系列d1〜d4をHブリッジ回路33Aに制御信号として出力する。
[3−1.制御信号]
表3は、符号変調器2のスイッチS1〜S4、S21〜S24に入力される制御信号m1〜m4の符号系列の例と、符号復調器4のスイッチS11〜S14、S31〜S34に入力される制御信号d1〜d4の符号系列の例を示す。
符号変調器2の動作について説明する。ここでは、発電電流I1が、第1半周期(すなわち、1周期の前半部分)において正となり、第2半周期(すなわち、1周期の後半部分)において負となる場合を想定する。
第1半周期において、スイッチS1〜S4は制御信号m1、m2によってオンオフされ、スイッチS21〜S24はオフ状態に維持される。
第2半周期において、スイッチS1〜S4はオフ状態に維持され、スイッチS21〜S24が制御信号m3、m4によってオンオフされる。
表3の制御信号m1〜m4に基づく一連のスイッチ動作は、発電電流I1を下記の変調符号Mbで符号変調する操作に相当する。
Mb=[1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1]
符号復調器4の動作について説明する。
第1半周期において、スイッチS11〜S14は制御信号d1、d2によってオンオフされ、スイッチS31〜S34はオフ状態に維持される。
第2半周期において、スイッチS11〜S14はオフ状態に維持され、スイッチS31〜S34が制御信号d3、d4によってオンオフされる。
表3の制御信号d1〜d4に基づく一連のスイッチ動作は、変調電流I2を下記の復調符号Dbで符号復調する操作に相当する。
Db=[1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1]
表4は、符号変調器2のスイッチS1〜S4、S21〜S24に入力される制御信号m1〜m4の符号系列の変形例と、符号復調器4のスイッチS11〜S14、S31〜S34に入力される制御信号d1〜d4の符号系列の変形例を示す。
図11は、第2参考形態に係る符号変調器2におけるHブリッジ回路23Bの変形例を示す。図11に示されるHブリッジ回路23Bは、図9に示される双方向スイッチ回路SS21〜SS24の代わりに、双方向スイッチ回路SS21A〜SS24Aを備える。
第3の参考形態に係る電力伝送システムは、DC−AC変換、又は、AC−DC変換を行うことを除き、第1及び/又は第2の参考の形態で説明された電力伝送システム100と同じである。以下では、第3の参考形態のうち、第1及び第2の参考形態と異なる点について説明される。
第3の参考形態の第1の動作例では、直流が符号変調され、その後、符号変調された電流が所定の交流に変換された。
第3の参考形態の第2の動作例では、交流が符号変調され、その後、符号変調された電流が所定の電流に変換された。
[1.電力伝送システム]
図15は、第4の参考形態に係る電力伝送システム200の構成例を示す。
[2−1.複数の直流電力の符号変復調]
第4の参考形態の第1の動作例として、発電機1a、1bが直流電力を出力し、負荷5aに直流電力が入力され、負荷5bに交流電力が入力される場合を示す。
第4の参考形態の第2の動作例として、発電機1a、1bが交流電力を出力し、負荷5aに直流電力が入力され、負荷5bに交流電力が入力される場合を示す。
[1.電力伝送システム]
第1の実施形態に係る電力伝送システムは、符号変調器2及び符号復調器4の制御内容を除き、第2の参考形態で説明された電力伝送システム100と同じである。例えば、第1の実施形態に係る電力システムは、符号変調器2及び符号復調器4を制御するためのプログラムが記録されたメモリを除き、第2の参考の形態で説明された電力伝送システム100と同じである。
[2−1.第1の動作例]
第1の実施形態の第1の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が2逓倍された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
Mc=[C1 C1 C1 C1]
Dc=[C1 C2 C2 C1]
C1=[1 -1 1 1 1 -1 -1],C2=[-1 1 -1 -1 -1 1 1]
第1の実施形態の第2の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が4逓倍された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
第1の実施形態の第3の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が2逓倍された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。ただし、第3の動作例は、第1の交流電力の周期と、変調符号及び復調符号の部分系列の周期との関係が、第1の動作例と異なる。
第1の実施形態の第4の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が3逓倍された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
第1の実施形態の第5の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が5逓倍された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
種々の動作例から示されるように、本実施形態に係る符号復調器は、例えば、発電電流I1の周波数のN逓倍(Nは2以上の整数)の周波数を有する復調電流I3を選択的に生成できる。そのため、本実施形態に係る電力伝送システムは、符号変復調によって、発電電流I1の周波数を異なる周波数へと逓倍することができ、所望の周波数を有する交流を負荷5に供給することができる。
本実施形態に係る逓倍動作は、例えば、第4の参考形態に係る電力伝送システム200によって実行されてもよい。例えば、図15に示される符号変調器2a及び符号復調器4aが、上記第1〜第5の動作例のいずれかを実行してもよい。
[1.電力伝送システム]
第2の実施形態に係る電力伝送システムは、符号変調器2及び符号復調器4の制御内容を除き、第2の参考形態で説明された電力伝送システム100と同じである。
[2−1.第1の動作例]
第2の実施形態の第1の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が2分の1に分周された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
Md=[C1 C2 C2 C1]
Dd=[C1 C1 C1 C1]
C1=[1 -1 1 1 1 -1 -1],C2=[-1 1 -1 -1 -1 1 1]
第2の実施形態の第2の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が4分の1に分周された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
第2の実施形態の第3の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が2分の1に分周された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。ただし、第3の動作例は、第1の交流電力の周期と、変調符号及び復調符号の部分系列の周期との関係が、第1の動作例と異なる。
第2の実施形態の第4の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が3分の1に分周された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
第2の実施形態の第5の動作例として、符号変調器2が、第1の周波数を有する第1の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器4が、符号変調電力から、第1の周波数が5分の1に分周された第2の周波数を有する第2の交流電力を生成する例を説明する。
種々の動作例から示されるように、本実施形態に係る符号復調器は、例えば、発電電流I1の周波数のN分の1倍(Nは2以上の整数)の周波数を有する復調電流I3を選択的に生成できる。そのため、本実施形態に係る電力伝送システムは、符号変復調によって、発電電流I1の周波数を異なる周波数へと分周することができ、所望の周波数を有する交流を負荷5に供給することができる。
本実施形態に係る分周動作は、例えば、第4の参考形態に係る電力伝送システム200によって実行されてもよい。例えば、図15に示される符号変調器2a及び符号復調器4aが、上記第1〜第5の動作例のいずれかを実行してもよい。
本開示は、上記の参考形態及び実施形態で説明された具体例に限定されない。本開示技術は、種々の参考形態及び実施形態で説明された特定の例に限定されず、それらの実施形態に対して、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った形態をも含む。また、本開示は、参考形態及び実施形態のうち少なくとも2つが組み合わされた形態をも含む。
第1の態様に係る電力送信装置は、電力を伝送路を介して電力受信装置に送信する電力送信装置であって、
第1の電力を、前記第1の電力の周波数よりも高い変調符号の周波数を有する所定の変調符号を用いて符号変調して交流の符号変調波を発生して伝送路を介して電力受信装置に送信する符号変調器を備える。
受信した交流の符号変調波を、符号復調後の第2の電力の周波数が前記第1の電力の周波数よりも高くなるように、前記第1の電力の周波数よりも高い復調符号の周波数を有する所定の復調符号を用いて符号復調して前記第2の電力に変換して出力する符号復調器を備える。
少なくとも1つの第1又は第2の態様に係る電力送信装置と、
少なくとも1つの第3又は第4の態様に係る電力受信装置とを備え、
前記変調符号と前記復調符号とは互いに同一である。
前記第1の電力は直流電力と交流電力とのうちの少なくとも1つであり、前記第2の電力は直流電力と交流電力とのうちの少なくとも1つである。
前記電力送信装置から前記電力受信装置に対して電力を順方向に伝送することに代えて、
前記電力送信装置の符号変調器を符号復調器として用い、
前記電力受信装置の符号復調器を符号変調器として用いることで逆方向で電力を伝送する。
前記符号変調器は、前記変調符号を生成する第1の生成回路を備え、
前記符号復調器は、前記復調符号を生成する第2の生成回路を備える。
前記電力伝送システムは当該電力伝送システムを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは前記符号変調器に対して、前記変調符号を生成するための制御信号、変調開始時刻及び変調終了時刻を出力し、
前記コントローラは前記符号復調器に対して、前記復調符号を生成するための制御信号、復調開始時刻及び復調終了時刻を出力し、
前記符号変調器は前記変調符号を生成するための制御信号、変調開始時刻及び変調終了時刻に基づいて前記第1の電力を符号変調し、
前記符号復調器は前記復調符号を生成するための制御信号、復調開始時刻及び復調終了時刻に基づいて前記第2の電力に符号復調する。
前記電力送信装置は、前記第1の電力の電力量を計測する第1の電力測定手段を備え、
前記電力受信装置は、前記第2の電力の電力量を計測する第2の電力測定手段を備える。
前記電力伝送システムは複数の符号変調器と複数の符号復調器を備え、
前記コントローラは、前記第1の電力測定手段により計測された前記第1の電力の電力量及び前記第2の電力測定手段により計測された前記第2の電力の電力量に基づいて、前記複数の符号変調器と前記複数の符号復調器の動作を制御することで、前記複数の符号変調器と前記複数の符号復調器の電力系統間で電力を融通する。
第1の交流電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路と、
伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子と、を備え、
前記変調符号は、複数の部分系列を含み、
前記複数の部分系列のそれぞれの周期は、前記第1の交流電力の4分の1以下である。
2、2a、2b 符号変調器
3 伝送路
4、4a、4b 符号復調器
5、5a、5b 負荷
1m、1ma、1mb、5m、5ma、5mb 電力測定器
10、10A コントローラ
20、30 制御IC
21、31 通信回路
22、32 ゲートドライバ
23、23A、23B、33、33A、33B Hブリッジ回路
25、35、25A、35A 制御回路
100、200 電力伝送システム
d1〜d4 制御信号
D1、Da、Db 復調符号
Di1〜Di4、Di11〜Di14、Di21〜Di24、Di31〜Di34 ダイオード
I1、I11、I12 発電電流
I2 変調電流
I3、I31、I32 復調電流
m1〜m4 制御信号
M1、Ma、Mb 変調符号
S1〜S4、S11〜S14、S21〜S24、S31〜S34、S41〜S44、S51〜S54、S61〜S64、S71〜S74 スイッチ
SS1〜SS4、SS11〜SS14、SS21〜SS24、SS31〜SS34、SS21A〜SS24A、SS31A〜SS34A スイッチ回路
T1〜T4、T11〜T14 端子
Claims (17)
- 第1の交流電力が変調符号で符号変調された符号変調電力を受信する端子と、
前記符号変調電力を変換符号で変換して第2の交流電力を生成する回路と、を備え、
前記変換符号は、前記変調符号に基づいて生成されており、
前記第2の交流電力の周波数は、前記第1の交流電力の周波数よりも高い、
変換器。 - 前記変換符号の符号系列は、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値と同じ値をとる、複数の第1の部分系列と、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値を反転させた値をとる、複数の第2の部分系列とを含む、
請求項1に記載の変換器。 - 前記複数の第1の部分系列及び前記複数の第2の部分系列のそれぞれの周期は、前記第2の交流電力の周期の半分以下である、
請求項2に記載の変換器。 - 前記第1の部分系列と前記第2の部分系列は、直交符号系列である、
請求項2又は3に記載の変換器。 - 前記第2の交流電力の周波数は、前記第1の交流電力の周波数のN倍(Nは2以上の整数)である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の変換器。 - 前記回路は、複数のスイッチを含む、
請求項1に記載の変換器。 - 前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含み、
前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記符号変調電力を変換する、
請求項6に記載の変換器。 - 前記回路は、4つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたHブリッジ回路である、
請求項1に記載の変換器。 - コントローラから指示信号を受信する通信回路をさらに含み、
前記指示信号は、前記符号変調電力を変換するタイミングを示すタイミング情報と、前記変換符号に関する符号情報とを含み、
前記制御回路は、前記指示信号に基づいて前記複数の制御信号を生成する、
請求項7に記載の変換器。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の変換器と、
前記第1の交流電力を前記変調符号で符号変調して、前記符号変調電力を生成する符号変調器とを備える、
電力伝送システム。 - プロセッサと、通信回路とを備え、
前記プロセッサは、
第1の交流電力を変調符号で符号変調させて符号変調電力を生成させるための第1の指示信号を生成し、
前記第1の指示信号を、前記通信回路を介して符号変調器に送信し、
前記符号変調電力を変換符号で変換させて第2の交流電力を生成させるための第2の指示信号を生成し、
前記第2の指示信号を、前記通信回路を介して変換器に送信し、
前記符号変調器と前記変換器は伝送路を介して接続されており、
前記変換符号は、前記変調符号に基づいて生成されており、
前記第2の交流電力の周波数は、前記第1の交流電力の周波数よりも高い、
コントローラ。 - 前記変換符号の符号系列は、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値と同じ値をとる、複数の第1の部分系列と、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値を反転させた値をとる、複数の第2の部分系列とを含む、
請求項11に記載のコントローラ。 - 前記複数の第1の部分系列及び前記複数の第2の部分系列のそれぞれの周期は、前記第2の交流電力の周期の半分以下である、
請求項12に記載のコントローラ。 - 前記第1の部分系列と前記第2の部分系列は、直交符号系列である、
請求項12又は13に記載のコントローラ。 - 前記第2の交流電力の周波数は、前記第1の交流電力の周波数のN倍(Nは2以上の整数)である、
請求項11から14のいずれか一項に記載のコントローラ。 - 前記第1の指示信号は、前記符号変調器に前記第1の交流電力を符号変調させるタイミングを示す第1のタイミング情報と、前記変調符号に関する第1の符号情報とを含み、
前記第2の指示信号は、前記変換器に前記符号変調電力を変換させるタイミングを示す第2のタイミング情報と、前記変換符号に関する第2の符号情報とを含む、
請求項11から15のいずれか一項に記載のコントローラ。 - 前記プロセッサは、さらに、
前記符号変調器に入力される前記第1の交流電力の量及び周波数の情報と、前記変換器が出力すべき前記第2の交流電力の量及び周波数の情報とを、前記通信回路を介して取得し、
取得された前記情報に応じて、前記第1の指示信号及び前記第2の指示信号を生成する、
請求項11から16のいずれか一項に記載のコントローラ。
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