JP7065021B2 - 電力線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は電力線通信装置に関し、電力線を介してシグナルを送受信する技術に関する。

電力線通信（以下、ＰＬＣとも称する）の環境は、場所・時刻等によって様々であり、ノイズやインピーダンスが劣悪な場所もある。法律又は規格等において厳密に出力レベルが制限されている通信チャネルを利用する無線通信とは異なり、電力線通信においては電力線に接続される様々な機器から発生するノイズが多く存在するからである。たとえば、太陽光発電を行う電力線通信システムでは、直流電力を交流電力に変換するためにＤＣ－ＡＣインバータ（以下、インバータとも称する）を使用し、そのＤＣ－ＡＣインバータが発生させる周期的ノイズ（以下、インバータノイズとも称する）が存在する。この種の周期的ノイズの影響を強く受ける電力線環境においても、品質が高く効率の良い電力線通信を行う必要がある。

特許文献１には、電力線を介してＰＬＣモデム間でデータをＯＦＤＭ方式により変調して送受信する電力線通信システム及びノイズ成分除去制御方法が開示されている。ＰＬＣモデムは、電力線を伝送して受信した受信信号に重畳されたノイズ成分を、副演算増幅器とＡ／Ｄコンバータと高速フーリエ変換部により検出する。キャリアスペクトル検出回路と連続信号化回路と高速逆フーリエ変換部とＤ／Ａコンバータが、一定周期の伝送休止期間に於いて検出したノイズ成分と同一の周波数かつ逆位相のキャンセル信号を生成する。演算増幅器が前記キャンセル信号と、入力する受信信号とを加算して、前記ノイズ成分をキャンセルする。

特開２００９－０２１６７８号公報

特許文献１に記載の電力線通信装置では、ノイズの原因について考慮されていないため、特定原因のノイズ、特にインバータノイズに対しては、必ずしも効果的なノイズ除去ができない。さらに、二系統の送受信装置を有する必要があり回路面積が増大するので、ノイズ除去効果の観点から、改善の余地がある。その他の課題及び新規な特徴は、本明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

実施の形態１に係る電力線通信装置は、送信処理部における送信信号の信号振幅と電力線の電圧波形から検出されたインバータノイズの出力振幅とを比較して出力可否を制御する。電力線通信装置は、送信処理部における送信信号の信号振幅が当該インバータノイズの出力振幅から予め定まる値を超えると判定した期間にのみ送信信号の出力を実行し、それ以外の期間では送信信号の出力を停止する。

他の実施の形態に係る電力線通信装置は、ＰＬＣ送受信信号からインバータノイズを検波し、当該インバータノイズの特性を利用したＰＬＣ受信又は送信信号処理を行う。

実施の形態に係る電力線通信装置では、インバータノイズの影響がある電力線を介した電力線通信において、インバータノイズの影響を低減できる。

図１は、電力線通信システム全体の構成図である。 図２は、電力線通信システムにおける電力変換装置の構成図である。 図３は、電力線通信システムにおける系統連系装置の構成図である。 図４は、実施の形態１に係る電力線通信装置の構成図である。 図５は、実施の形態１に係る電力線通信装置の動作波形を説明する図である。 図６は、実施の形態１の変形例に係る電力線通信装置の構成図である。 図７は、実施の形態２に係る電力線通信装置の構成図である。 図８は、実施の形態２に係る電力線通信装置の動作波形を説明する図である。 図９は、実施の形態２の変形例１に係る電力線通信装置の構成図である。 図１０は、実施の形態２の変形例１に係る電力線通信装置の動作波形を説明する図である。 図１１は、実施の形態２の変形例２に係る電力線通信装置の構成図である。 図１２は、実施の形態２の変形例２に係る電力線通信装置の動作波形を説明する図である。 図１３は、実施の形態２の変形例３に係る電力線通信装置の構成図である。 図１４は、実施の形態３に係る電力線通信装置の構成図である。 図１５は、実施の形態３に係る電力線通信装置の動作波形を説明する図である。 図１６は、実施の形態３の変形例１に係る電力線通信装置の構成図である。 図１７は、実施の形態３の変形例１に係る電力線通信装置の動作波形を説明する図である。 図１８は、実施の形態３の変形例２に係る電力線通信装置の構成図である。

以下、本実施の形態に係る電力線通信装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書及び図面において、同一の構成要件又は対応する構成要件には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略又は簡略化している場合もある。また、各実施の形態と変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。

（実施の形態１）
本実施の形態に係る電力線通信装置は、太陽光発電、風力発電、水力発電、若しくは原子力発電システムにおいて利用され得る。たとえば、図１には、実施の形態１に係る太陽光発電システムの構成が例示される。太陽光発電システム１００は、太陽電池パネル１Ａ、接続箱２Ａ、電力変換装置４、系統連系装置５、変圧器６、太陽光発電システム監視装置７、電気メーター１３、家庭内機器１４、ゲートウェイ１５を備え、電力線６Ａ、９、１０及び１１並びに送電網１２に接続されている。また、家庭内負荷１６が電力線１１に接続されている。

太陽電池パネル１Ａは、太陽電池がパネル状に多数配置されたものである。接続箱２Ａは、太陽電池パネル１Ａで発電された直流電力をまとめるための機器である。電力変換装置４は、直流電力を交流電力に変換するための装置である。系統連系装置５は、太陽光発電システム１００の発電状況と系統の状況により、図３に示す内蔵の連系リレー２１の開閉を行うための装置である。変圧器６は、交流電圧の電圧変換をするための機器である。太陽光発電システム監視装置７は、電力変換装置４と系統連系装置５の動作の監視と制御をするための装置である。電気メーター１３は、送電網１２と電力線１１との間を双方向に流れる電力を測定検針するための機器である。家庭内機器１４は、エアコンや冷蔵庫等のＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）によりネットワークに接続される様々な家庭用電化機器である。ゲートウェイ１５は、図示されていないイーサネット（登録商標）等の電力線通信とは異なる他のネットワークと接続するための中継装置である。家庭内負荷１６は、電力線１１に接続される家庭内機器１４以外の家庭内機器である。

太陽電池パネル１Ａは、電力線６Ａを介して接続箱２Ａと接続される。接続箱２Ａは、電力線９を介して電力変換装置４に接続される。電力変換装置４は、電力線１０を介して系統連系装置５と接続される。系統連系装置５は、電力線１１を介して変圧器６、太陽光発電システム監視装置７、電気メーター１３、家庭内機器１４、ゲートウェイ１５、家庭内負荷１６に接続される。変圧器６は、送電網１２に接続される。

電力変換装置４と系統連系装置５は、太陽光発電システム監視装置７により監視及び制御がされ、変圧器６は交流電圧を適切な電圧に変換して送電網１２へ送電する。この太陽光発電システム１００においては、電力変換装置４、系統連系装置５、太陽光発電システム監視装置７、電気メーター１３、電力線通信機能を有する家庭内機器１４及びゲートウェイ１５が相互に電力線１０、１１を介して電力線通信を行っている。

〈電力変換装置〉
図２に、実施の形態１に係る電力変換装置４の構成が例示される。電力変換装置４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７、ＤＣ－ＡＣインバータ１８、電力変換制御部１９、及び電力線通信装置２０を備えている。太陽電池パネル１Ａで発電され接続箱２Ａでまとめられた直流電力は、電力線９を介して電力変換装置４に入力する。

ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、直流電力の直流電圧を安定化するための回路である。ＤＣ－ＡＣインバータ１８は、交流電力を直流電力に変換するための回路である。電力変換制御部１９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７とＤＣ－ＡＣインバータ１８を制御するための回路である。電力線通信装置２０は、太陽光発電システム監視装置７から電力線１０、１１を介して電力線通信により取得した情報を電力変換制御部１９に伝達するための装置である。

ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、電力線９と、ＤＣ－ＡＣインバータ１８と、電力変換制御部１９と、に接続される。ＤＣ－ＡＣインバータ１８は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７と、電力変換制御部１９と、電力線１０と、に接続される。電力変換制御部１９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７と、ＤＣ－ＡＣインバータ１８と、電力線通信装置２０と、に接続される。電力線通信装置２０は、電力線１０と、電力変換制御部１９と、に接続される。

電力線９から入力した直流電力は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７により安定化され、インバータ１８により直流電力から交流電力に変換され、電力線１０に出力される。ＤＣ－ＤＣコンバータ１７とインバータ１８の動作は、電力変換制御部１９により制御される。電力線通信装置２０は電力変換装置４の動作を効率化するために、太陽光発電システムの発電状況と系統の状況についての情報を電力線通信により太陽光発電システム監視装置７から取得し、電力変換制御部１９にその情報を伝達する。

〈系統連系装置〉
図３に、実施の形態１に係る系統連系装置５の構成が例示される。系統連系装置５は、連系リレー２１、系統連系制御部２２、及び電力線通信装置２０を備える。連系リレー２１は、電力線１０と電力線１１との短絡可否を決定するスイッチ回路である。系統連系制御部２２は、連系リレー２１を制御するための回路である。電力線通信装置２０は、太陽光発電システム監視装置７から電力線通信により取得した情報を、系統連系制御部２２に伝達するための装置である。

連系リレー２１は、電力線１０と、系統連系制御部２２と、電力線１１と、に接続される。系統連系制御部２２は、前記連系リレー２１と、電力線通信装置２０と、に接続される。電力線通信装置２０は、系統連系制御部２２と、電力線１１と、に接続される。

電力変換装置４から出力された交流電力は、電力線１０を介して系統連系装置５に入力される。系統連系装置５は、太陽光発電システムの発電状況と系統の状況により、連系リレー２１の開閉を行う。連系リレー２１の動作は、系統連系制御部２２により制御される。電力線通信装置２０は、系統連系装置５の動作を効率化するために、太陽光発電システムの発電状況と系統の状況についての情報を電力線通信により太陽光発電システム監視装置７から取得し、系統連系制御部２２に情報を伝達する。

図４は、実施の形態１に係る電力線通信装置２０の構成例を示す。電力線通信装置２０は、他の電力線通信装置２０と電力線１０又は１１を介して接続される。それぞれの電力線通信装置２０は、フィルタ２３及び２５、受信処理部２４、インバータノイズ検波処理部２６、同期処理部２７、送信位置判定部２８、出力部２９、送信処理部３０、記憶装置３１、並びにＣＰＵ３２を備える。

フィルタ２３及び２５は、電力線１０又は１１から入力した信号に対して余剰な波形成分を除去するための回路である。受信処理部２４は、ＰＬＣ受信信号から受信データを取得するための処理回路である。インバータノイズ検波処理部２６は、入力信号からインバータノイズの検波を行うための回路である。同期処理部２７は、検波されたインバータノイズの波形と、電力線通信装置２０のシステムクロックと、の同期を取るための処理回路である。送信位置判定部２８は、ＰＬＣ送信期間を決定するための判定回路である。出力部２９はＰＬＣ送信信号を電力線１０又は１１に出力するための回路である。送信処理部３０は、記憶装置３１から読み出した送信データに基づくＰＬＣ送信信号を生成するための処理回路である。記憶装置３１は、送受信データを保持するための装置である。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３２は電力線通信装置２０全体を制御するための中央処理演算装置である。バス３３は、記憶装置３１とＣＰＵ３２を接続する内部バスであり、信号線３４は、ＣＰＵ３２と内部回路とを接続する内部信号線である。

フィルタ２３は、電力線１０又は１１と、受信処理部２４と、に接続される。また、受信処理部２４は記憶装置３１と接続され、記憶装置３１は、バス３３を介してＣＰＵ３２と接続される。さらに、ＣＰＵ３２は、内部の信号線３４と接続される。フィルタ２５は、電力線１０又は１１と、インバータノイズ検波処理部２６と、に接続される。また、インバータノイズ検波処理部２６は、同期処理部２７と接続され、同期処理部２７は、送信位置判定部２８と接続される。送信位置判定部２８は、出力部２９と接続される。さらに、出力部２９は、電力線１０又は１１と、送信処理部３０と、に接続される。送信処理部３０は記憶装置３１と接続される。

〈実施の形態１に係る送信動作〉
図４を用いて送信装置の動作を説明する。電力線１０又は１１における電圧波形はフィルタ２５で、インバータ１８の動作周波数から決まるインバータノイズ周波数以外の周波数成分が除去される。インバータノイズ検波処理部２６において、インバータノイズの有無が判定される。たとえば、インバータ１８の動作周波数２０ＫＨｚに相当するインバータノイズの有無が判定される。インバータノイズが有りと判定された際には、同期処理部２７は、インバータノイズ波形と、電力線通信装置２０のシステムクロックと、の同期を取る。同期されたインバータノイズ波形を基に、送信位置判定部２８が、送信処理部３０の送信信号振幅がインバータノイズ電圧振幅から予め定まる値を超える期間をＰＬＣ送信期間と判定する。出力部２９は、送信位置判定部２８の判定結果に基づき、ＰＬＣ送信期間に限り、送信処理部３０が出力したＰＬＣ送信信号を電力線１０又は１１に出力する。送信処理部３０は、記憶装置３１から読み出したＰＬＣ送信データのＰＬＣ送信信号を生成し出力部２９に出力する。

〈実施の形態１に係る受信動作〉
同様に、図４を用いて、受信装置の動作を説明する。受信装置は、電力線１０又は１１から入力したＰＬＣ受信信号から、フィルタ２３でＰＬＣ送信信号以外の周波数成分を除去する。受信処理部２４は、ＰＬＣ受信信号からＰＬＣ受信データを取得し、記憶装置３１に書き込み動作をする。

〈実施の形態１の動作波形例〉
図５は、実施の形態１に係る電力線通信装置の動作波形例を示す。図５のＡは、ＤＣ－ＡＣインバータ１８の出力波形を示す。図５のＢは、ＤＣ－ＡＣインバータ１８の動作により図５のＡの波形に重畳するインバータノイズ波形を示す。図５のＣは、送信位置判定部２８の論理出力結果を示す。図５のＤは、送信装置から電力線１０又は１１に出力されるＰＬＣ送信信号波形を示す。図５のＡに示すように、ＤＣ－ＡＣインバータ１８は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）による矩形波で交流電圧を出力する。インバータノイズは、この矩形波に同期して発生し、図５のＢに示されるインバータノイズの電圧振幅は、出力する交流電圧値の時間的変化率の大きさに比例する。出力する交流電圧値の絶対値が最小のとき時間的変化率は最大となるので、インバータノイズの電圧振幅が最大となり、逆に、交流電圧値の絶対値が最大のとき、インバータノイズの電圧振幅は最小となる。送信位置判定部２８は、図５のＣに示すように、図５のＤに示されるＰＬＣ送信信号の振幅が図５のＢに示されるインバータノイズの電圧振幅から予め定まる値を超える期間をＰＬＣ送信期間と判定し、それ以外の期間をＰＬＣ送信不能期間と判定する。ＰＬＣ送信信号は、図５のＤに示すように、ＰＬＣ送信期間にのみ、出力部２９から、電力線１０又は１１に出力される。

〈実施の形態１の効果〉
ＰＬＣ送信期間に電力線１０又は１１に出力されるＰＬＣ送信信号の振幅は、電力線１０又は１１で発生するインバータノイズ電圧振幅から予め定まる値より常に大きい。インバータノイズがＰＬＣ送信信号に重畳した場合でもＰＬＣ送信信号が論理反転等することがないため、インバータノイズの影響が低減され、通信特性が向上する。

［実施の形態１の変形例］
図６は、実施の形態１の変形例に係る電力線通信装置２０の構成例を示す。この変形例は、図４の構成に加えて、さらに、受信装置は、インバータノイズ検波処理部３５、同期処理部３６、受信位置判定部３７、入力部３８を備える。

インバータノイズ検波処理部３５は、インバータノイズの検波を行うための回路である。同期処理部３６は、インバータノイズ検波処理部３５により検波されたインバータノイズの波形との同期を取るための処理回路である。受信位置判定部３７は、ＰＬＣ受信期間を決定するための判定回路である。入力部３８はＰＬＣ受信信号を電力線１０又は１１から入力するための回路である。各回路の動作については、後述する。

フィルタ２３は、インバータノイズ検波処理部３５と、入力部３８と、に接続される。インバータノイズ検波処理部３５は、同期処理部３６に接続される。同期処理部３６は、受信位置判定部３７に接続される。受信位置判定部３７は、入力部３８に接続される。入力部３８は、受信処理部２４に接続される。

〈実施の形態１の変形例の動作〉
送信装置の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

図６を用いて、受信装置の動作を説明する。電力線１０又は１１から入力したＰＬＣ受信信号は、フィルタ２３により、ＤＣ－ＡＣインバータ１８の動作周波数から決まるインバータノイズ周波数以外の周波数成分が除去される。インバータノイズ検波処理部３５が、フィルタ２３を通過したＰＬＣ受信信号にインバータノイズの検波を行い、インバータノイズの有無を判定する。たとえば、インバータ１８の動作周波数２０ＫＨｚに相当するインバータノイズの有無が判定される。同期処理部３６は、インバータノイズが有りと判定された際に、インバータノイズの波形と、電力線通信装置２０のシステムクロックと、の同期を取る。受信位置判定部３７は、送信位置判定部２８の判定基準に基づいて、ＰＬＣ受信期間を判定する。たとえば、送信位置判定部２８と同様、受信信号振幅がインバータノイズ電圧振幅から予め定まる値を超える期間をＰＬＣ受信期間と判定する。送信位置判定部２８入力部３８は、受信位置判定部３７の結果に基づいて、ＰＬＣ受信期間に限り、フィルタ２３を通過したＰＬＣ受信信号を受信処理部２４に入力する。受信処理部２４は、ＰＬＣ受信信号から取得したＰＬＣ受信データを記憶装置３１に書き込み動作をする。

〈実施の形態１の変形例の効果〉
実施の形態１の変形例においては、受信位置判定部３７の判定結果によるＰＬＣ受信期間にのみ、ＰＬＣ受信信号が受信処理部２４に入力する。ＰＬＣ受信期間以外の期間は、ＰＬＣ受信信号が入力しないので、受信処理部２４が動作を停止できる。その結果、受信処理部２４の消費電力が低減できる。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係る電力線通信装置２０の構成例を示す。実施の形態２の構成は、実施の形態１の変形例と比して、送信装置の送信位置判定部が送信位置判定部１２８に置換されている。さらに、受信装置は、半波長シフト処理部３９と、加算部４０とを備えている。また、送信装置の送信位置判定部１２８、受信装置の半波長シフト処理部３９及び加算部４０以外の構成については実施の形態１の変形例とほぼ同様であるため、説明を省略する。

送信位置判定部１２８は、実施の形態１の変形例の送信位置判定部２８と同様、ＰＬＣ送信期間を決定するための判定回路である。しかし、送信位置判定部２８と異なり、送信位置判定部１２８は、インバータノイズの半波長に相当する期間をＰＬＣ通信実行期間と判定し、その直後の当該インバータノイズの半波長に相当する期間をＰＬＣ通信待機期間と判定する回路である。また、半波長シフト処理部３９は、インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成するための回路である。加算部４０は、当該半波長シフト信号とフィルタ２３を通過したＰＬＣ受信信号とを加算するための回路である。

受信装置のインバータノイズ検波処理部３５に接続される同期処理部３６は、本実施の形態では、半波長シフト処理部３９に接続される。半波長シフト処理部３９は、さらに、加算部４０に接続される。加算部４０は、フィルタ２３と受信処理部２４に接続される。

〈実施の形態２の動作〉
図７を用いて、送信装置の動作を説明する。電力線１０又は１１における電圧波形はフィルタ２５で、インバータ１８の動作周波数から決まるインバータノイズ周波数以外の周波数成分が除去される。インバータノイズ検波処理部２６において、インバータノイズの有無が判定される。たとえば、インバータ１８の動作周波数２０ＫＨｚに相当するインバータノイズの有無が判定される。インバータノイズが有りと判定された際には、同期処理部２７は、インバータノイズ波形と、電力線通信装置２０のシステムクロックと、の同期を取る。同期されたインバータノイズ波形を基に、送信位置判定部１２８は、インバータノイズの半波長に相当する期間をＰＬＣ通信実行期間と判定し、その直後に続くインバータノイズの半波長に相当する期間をＰＬＣ通信待機期間と判定する。出力部２９は、送信位置判定部１２８の判定結果に基づくＰＬＣ通信実行期間に、送信処理部３０から出力されたＰＬＣ送信信号を電力線１０又は１１に出力する。

同様に、図７を用いて、受信装置の動作を説明する。インバータノイズ検波処理部３５がＰＬＣ受信信号にインバータノイズが有りと判定した際に、半波長シフト処理部３９が当該ＰＬＣ受信信号に対し当該インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成する。加算部４０が、当該半波長シフト信号と、フィルタ２３を通過した、もとのＰＬＣ受信信号と、を加算する処理を行う。受信装置は、加算部４０の出力信号から、受信処理部２４がＰＬＣ受信データを取得し、記憶装置３１に書き込み動作をする。

〈実施の形態２の動作波形例〉
図８は、実施の形態２に係る電力線通信動作の波形例を示す。図８のＡはインバータ１８の出力波形を示す。図８のＢはインバータ１８の動作により電力線１０又は１１に発生するインバータノイズ波形を示す。図８のＣは送信位置判定部１２８の論理出力結果を示す。図８のＤは送信処理部３０の出力波形を示す。図８のＥは電力線１０又は１１を介して受信装置に入力するＰＬＣ受信信号波形を示す。図８のＦは半波長シフト処理部３９の出力波形を示す。図８のＧは加算部４０の出力波形を示す。送信位置判定部１２８は、図８のＣに示すように、インバータノイズの半波長に相当する期間を、順次交互に、ＰＬＣ通信実行期間ＰＬＣ通信待機期間と判定する。ＰＬＣ送信信号は、図８のＤに示すように、ＰＬＣ通信実行期間に送信処理部３０から出力される。電力線１０又は１１を介して受信装置に入力するＰＬＣ受信信号波形は、図８のＥに示されるように、図８のＢに示すインバータノイズが、図８のＤに示す送信処理部３０の出力波形に、重畳された波形となる。半波長シフト処理部３９の出力波形は、図８のＦに示すように、図８のＥに示すＰＬＣ受信信号波形が、インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをされた波形である。加算部４０の出力波形においては、図８のＧに示されるように、図８のＥに示されるインバータノイズ波形と、図８のＦに示されるインバータノイズ波形とがキャンセルする。

〈実施の形態２の効果〉
ＰＬＣ受信信号の半波長シフト処理部３９の出力波形に含まれるインバータノイズ成分が、もとのＰＬＣ受信信号に重畳されたインバータノイズ成分と逆位相の関係となる。半波長シフト処理部３９の出力波形と、もとのＰＬＣ受信信号波形と、が加算されることによりインバータノイズ成分が相殺されるため、インバータノイズの影響を低減することができる。

さらに、インバータノイズの周期は商用電源の周期と同一であるため、商用電源の周期で発生するインバータノイズ以外の周期性ノイズに対しても、その影響を低減することができる。

［実施の形態２の変形例１］
図９は、実施の形態２の変形例１の構成を示す。実施の形態２に比して、受信装置が、ノイズ波形記憶装置４３を追加された構成である。また、送信装置が、送信処理部３０のみを備える構成である。ノイズ波形記憶装置４３以外の回路は、実施の形態２と同様のため、説明を省略する。

受信装置のノイズ波形記憶装置４３は、インバータノイズ検波処理部３５が検波したインバータノイズのうち、ＰＬＣ信号周波数成分を除去したインバータノイズ周波数成分のみを有する波形を保持及び記憶するための装置である。

受信装置のインバータノイズ検波処理部３５は、同期処理部３６と、ノイズ波形記憶装置４３と、に接続される。ノイズ波形記憶装置４３が、半波長シフト処理部３９に接続される。半波長シフト処理部３９が加算部４０に接続される。

〈実施の形態２の変形例１の動作〉
実施の形態２の変形例１では、受信装置のノイズ波形記憶装置４３が、インバータノイズ検波処理部３５において検波したインバータノイズ波形から、ＰＬＣ信号周波数成分を除去したインバータノイズを多く含む波形を抽出して記憶する。又は、ノイズ波形記憶装置４３が、ＰＬＣ通信を行っていない時に取得した電力線１０又は１１のインバータノイズを多く含む波形を記憶する。半波長シフト処理部３９が、ノイズ波形記憶装置４３に記憶されたインバータノイズを多く含む波形に対し、当該インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをした半波長シフト信号を生成する。加算部４０が、当該半波長シフト信号と、フィルタ２３を通過して入力したもとのＰＬＣ受信信号と、を加算する。半波長シフト処理部３９の出力波形はインバータノイズを多く含む波形であり、いかなるＰＬＣ受信データも含まれないので、加算部４０の加算処理によって、もとのＰＬＣ送信信号に含まれるＰＬＣ通信データと干渉しない。受信処理部２４は、インバータノイズがキャンセルされた加算部４０の出力信号から、ＰＬＣ受信データを取得し、記憶装置３１に書き込み動作をする。

送信装置の動作は、送信処理部３０が、任意の時刻に、ＰＬＣ送信信号を電力線１０又は１１に出力する。本変形例１は、実施の形態２のように、同期されたインバータノイズ波形に基づくＰＬＣ待機期間が必要ない。本変形例１の受信装置が、前述の通り、電力線１０又は１１で発生したインバータノイズを全周期にわたってキャンセルでき、さらに、ＰＬＣ送信信号と干渉しないため、任意の時刻に、ＰＬＣ通信動作を実行できるからである。

〈実施の形態２の変形例１の動作波形例〉
図１０は、実施の形態２の変形例１に係る電力線通信動作の波形例を示す。図１０のＡは、インバータ１８の出力波形を示す。図１０のＢは、インバータ１８の動作により電力線１０又は１１に発生するインバータノイズ波形を示す。図１０のＣは、送信処理部３０の出力波形を示す。図１０のＤは、受信装置に入力するＰＬＣ受信信号波形を示す。図１０のＥは、半波長シフト処理部３９の出力波形を示す。図１０のＦは加算部４０の出力波形を示す。ＰＬＣ送信信号１～４は、図１０のＣに示されるように、インバータノイズの全周期にわたって、任意の時刻に、送信処理部３０から出力される。電力線１０又は１１を介して受信装置に入力するＰＬＣ受信信号波形は、図１０のＤに示されるように、図１０のＢに示すインバータノイズが、図１０のＣに示す送信処理部３０の出力波形に、重畳された波形となる。ＰＬＣ受信信号と加算される信号は、図１０のＥに示されるように、インバータノイズを多く含む波形である。加算部４０の出力信号は、図１０のＦに示すように、インバータノイズのみがキャンセルされた、ＰＬＣ送信信号１～４のみの波形となる。

〈実施の形態２の変形例１の効果〉
本変形例１は、実施の形態２のＰＬＣ通信待機期間を無くすことができる。電力線１０又は１１で発生したインバータノイズが全周期にわたってキャンセルされ、さらに、半波長シフト信号がＰＬＣ送信信号と干渉しないため、任意の時刻に、ＰＬＣ通信動作が実行できるからである。この結果、実施の形態２のＰＬＣ通信待機期間を不要にでき、ＰＬＣ通信実行時間、及びＰＬＣ通信待機期間の両期間にＰＬＣ通信ができるので、通信効率を２倍に向上させることができる。また、実施の形態２に比して、送信装置がフィルタ２５、インバータノイズ検波処理部２６、同期処理部２７、送信位置判定部１２８を備える必要がないので、回路面積の削減及び消費電力の削減効果がある。さらに、ノイズ波形記憶装置４３がインバータノイズを多く含む波形を記憶及び保持するため、初期化動作等により当該波形を取得及び記憶後は、半波長シフト処理部３９が再読出しをできるので、その都度インバータノイズを多く含む波形を再取得する必要がなく、受信装置の動作を高速かつ高効率化できる。

［実施の形態２の変形例２］
図１１は、実施の形態２の変形例２に係る電力線通信装置２０の構成を示す。実施の形態２の変形例２は、実施の形態２に比して、送信装置が送信処理部３０の代わりに送信処理部１３０を備えている。送信処理部１３０以外の構成については、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。

送信装置の送信処理部１３０は、送信処理部３０と同様、送信データに基づいてＰＬＣ送信信号を生成するための処理回路であるが、実施の形態２と異なり、連続するＰＬＣ通信実行期間及びＰＬＣ通信待機期間に、同一のＰＬＣ送信信号をそれぞれ１回ずつ計２回出力するための処理回路である。

図１１の構成の送信装置の動作は、電力線１０又は１１にインバータノイズが有りと判定された際に、送信処理部１３０が、送信位置判定部１２８において得られる判定結果を基に、連続するＰＬＣ通信実行期間及びＰＬＣ通信待機期間に、出力部２９から、同一のＰＬＣ送信信号をそれぞれ１回ずつ出力するように制御される。

〈実施の形態２の変形例２の動作波形〉
図１２は、実施の形態２の変形例２に係る電力線通信動作の波形例を示す。図１２のＡはインバータ１８の出力波形を、図１２のＢはインバータ１８の動作により電力線１０又は１１に発生するインバータノイズ波形を、図１２のＣは送信処理部１３０の出力波形を、図１２のＤは受信装置に入力するＰＬＣ受信信号波形を、図１２のＥは半波長シフト処理部３９の出力波形を、図１２のＦは加算部４０の出力波形を、それぞれ示す。

〈実施の形態２の変形例２の効果〉
実施の形態２による効果に加えて、インバータノイズの周期に同期して連続するＰＬＣ通信実行期間及びＰＬＣ通信待機期間に同一のＰＬＣ信号波形がそれぞれ出力されるため、ＰＬＣ受信装置において、同一のＰＬＣ受信信号と加算される結果、加算部４０から出力されるＰＬＣ受信信号が強め合うため約２倍の振幅となる。したがって、実施の形態２と比較して、インバータノイズの影響を一層低減することができる。

ノイズ耐性を向上させる効果としては、実施の形態２におけるインバータ１８によるインバータノイズを含む周期的ノイズを相殺させる効果に加え、送信処理部１３０のＰＬＣ通信待機期間にもＰＬＣ通信期間と同一のＰＬＣ送信信号を出力する機能により、ＰＬＣ通信信号が強調される効果を併せ持つため、一層の通信品質向上効果がある。

［実施の形態２の変形例３］
図１３は、実施の形態２の変形例３の構成を示す。この変形例３に係る受信装置は、実施の形態２の変形例２に加えて、さらに、受信位置判定部１３７、入力部３８を備える。受信位置判定部１３７、入力部３８以外の構成については、実施の形態２の変形例２と同様であるため、説明を省略する。

受信位置判定部１３７は、受信位置判定部３７と同様、ＰＬＣ受信期間を決定するための判定回路であるが、実施の形態１の変形例と異なり、連続するＰＬＣ通信実行期間及びＰＬＣ通信待機期間のうち、ＰＬＣ通信待機期間をＰＬＣ受信期間と判定するための回路である。入力部３８は、ＰＬＣ受信期間に加算部４０の出力信号を受信処理部２４に入力するための回路である。

〈実施の形態２の変形例３の動作〉
受信位置判定部１３７は、同期処理部３６の結果を基に、受信処理部２４を動作させるＰＬＣ受信期間を決定する。入力部３８は、受信位置判定部１３７の結果に基づいて、フィルタ２３及び加算部４０を通過したＰＬＣ受信信号の入力可否を制御し、強め合ったＰＬＣ受信信号が入力するＰＬＣ受信期間に限り、受信処理部２４が動作し、受信処理部２４は、取得したＰＬＣ受信データを記憶装置３１に書き込み動作をする。

〈実施の形態２の変形例３の効果〉
本変形例３の受信装置は、受信位置判定部１３７が、受信処理部２４が動作する期間を判定し、入力部３８により、受信処理部２４が、強め合ったＰＬＣ受信信号が入力するＰＬＣ受信期間に限り動作し、それ以外の期間は動作を停止できるので、消費電力が低減できる。

（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３に係る電力線通信装置２０の構成例を示す。実施の形態３に係る受信装置は、フィルタ２３及び受信処理部２４のみを備え、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態に係る送信装置は、実施の形態２に比し、さらに、半波長シフト処理部４１と、加算部４２とを備える。半波長シフト処理部４１、加算部４２以外の送信装置の構成については実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。

半波長シフト処理部４１は、受信装置の半波長シフト処理部３９と同様、インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成するための回路、加算部４２は、受信装置の加算部４０と同様、当該半波長シフト信号と出力部２９を通過したＰＬＣ送信信号とを加算するための回路である。

〈実施の形態３の送信動作〉
図１４の構成の送信装置の動作は、実施の形態２と同様、送信位置判定部１２８が、フィルタ２５、インバータノイズ検波処理部２６、同期処理部２７によって、電力線１０又は１１にインバータノイズが有りと判定された際に、インバータノイズの半波長に相当する期間をＰＬＣ通信実行期間と判定し、その直後に続くインバータノイズの半波長に相当する期間をＰＬＣ通信待機期間と判定する。出力部２９が、送信位置判定部１２８の判定結果に基づくＰＬＣ通信実行期間に、出力部２９からＰＬＣ送信信号を加算部４２に出力する。

半波長シフト処理部４１が、インバータノイズ検波処理部２６が検波したインバータノイズに対し、当該インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成する。加算部４２が当該半波長シフト信号と、出力部２９から出力されたＰＬＣ送信信号との加算信号を生成する。当該加算信号が電力線１０又は１１に送信される。

〈実施の形態３の動作波形例〉
図１５は、実施の形態３に係る電力線通信動作の波形例を示す。図１５のＡはインバータ１８の出力波形を、図１５のＢはインバータ１８の動作により電力線１０又は１１に発生するインバータノイズ波形を、図１５のＣは送信処理部３０（出力部２９）の出力波形を、図１５のＤは半波長シフト処理部４１の出力波形を、図１５のＥは加算部４２の出力波形を、図１５のＦはＰＬＣ受信装置での受信信号波形を、それぞれ示す。

〈実施の形態３の効果〉
送信装置の加算部４２から送信する信号に前もって重畳したインバータノイズ成分と、電力線１０又は１１で発生するインバータノイズが相殺する結果、図１５のＦに示すように、電力線１０又は１１において発生するインバータノイズの影響を最小化することができる。また、インバータノイズの周期は商用電源の周期と同一であるため、商用電源の周期で発生する周期性ノイズに対しても、ノイズ耐性を向上することができる。

さらに、実施の形態２に比して、受信装置がインバータノイズ検波処理部３５、同期処理部３６等を備える必要がないので、回路面積の削減及び消費電力の削減効果がある。
［実施の形態３の変形例１］
図１６は、実施の形態３の変形例１の構成を示す。この実施の形態３の変形例１は、送信装置が、実施の形態３における送信位置判定部１２８及び出力部２９を備えず、ノイズ波形記憶装置４４を追加した構成である。ノイズ波形記憶装置４４以外の構成については実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。

送信装置のノイズ波形記憶装置４４は、実施の形態２の変形例１におけるノイズ波形記憶装置４３と同様、インバータノイズ検波処理部２６が検波したインバータノイズのうち、ＰＬＣ信号周波数成分を除去したインバータノイズ周波数成分のみを有する波形を保持及び記憶するための装置である。

〈実施の形態３の変形例１の動作〉
図１６の構成では、送信装置のノイズ波形記憶装置４４が、インバータノイズ検波処理部２６において検波したインバータノイズ波形からＰＬＣ通信信号を除去したインバータノイズを多く含む波形、又は、ＰＬＣ通信を行っていない時に取得した電力線１０又は１１のインバータノイズを多く含む波形を保持及び記憶する。半波長シフト処理部４１が当該インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成し、加算部４２が当該半波長シフト信号と、送信処理部３０から出力されたＰＬＣ送信信号とを加算後、電力線１０又は１１に送信する。

〈実施の形態３の変形例１の動作波形例〉
図１７は、実施の形態３の変形例１に係る電力線通信動作の波形例を示す。図１７のＡはインバータ１８の出力波形を、図１７のＢはインバータ１８の動作により電力線１０又は１１に発生するインバータノイズ波形を、図１７のＣは送信処理部３０の出力波形を、図１７のＤは半波長シフト処理部４１の出力波形を、図１７のＥは加算部４２の出力波形を、図１７のＦは受信装置におけるＰＬＣ受信信号波形を、それぞれ示す。

実施の形態３の変形例１では、図１７のＤに示すように、半波長シフト処理部４１の出力波形がインバータノイズを多く含む波形のため、加算部４２の加算処理が、もとのＰＬＣ送信信号に含まれるＰＬＣ通信データと干渉しない。その結果、図１７のＦに示すように、受信装置に入力されるＰＬＣ受信信号において電力線１０又は１１で重畳されたインバータノイズ波形成分が相殺される。さらに、電力線通信装置が、ＰＬＣ通信待機期間等を設けることなく、全期間において、ＰＬＣ通信動作を実行できる。

〈実施の形態３の変形例１の効果〉
実施の形態３の変形例１では、実施の形態３の送信位置判定部１２８によるＰＬＣ通信待機期間を無くすことができるので、実施の形態３に比し、通信効率を２倍に向上させることができる。また、実施の形態３に比して、送信装置が送信位置判定部１２８、出力部２９を備える必要がないので、回路面積の削減及び消費電力の削減効果がある。さらに、ノイズ波形記憶装置４４がインバータノイズを多く含む波形を記憶及び保持するため、初期化動作等により当該波形を取得、記憶後は、半波長シフト処理部４１が再読出しをできるので、その都度インバータノイズを多く含む波形を再取得する必要がなく、送信装置の動作を高速・高効率化できる。

［実施の形態３の変形例２］
図１８は、実施の形態３の変形例２の構成を示す。実施の形態３の変形例２は、実施の形態３の構成に加えて、さらに、受信装置がインバータノイズ検波処理部３５、同期処理部３６、受信位置判定部３７及び入力部３８を備える。送信装置の構成については実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。

受信装置のインバータノイズ検波処理部３５は、同期処理部３６、受信位置判定部３７及び入力部３８は、実施の形態１の変形例と同様である。

〈実施の形態３の変形例２の動作〉
図１８の構成における受信装置の動作は、インバータノイズ検波処理部３５がフィルタ２３を通過したＰＬＣ受信信号からインバータノイズの検波を行い、インバータノイズの有無を判定する。同期処理部３６は、インバータノイズ検波処理部３５においてインバータノイズが有りと判定された際に、そのインバータノイズの波形と同期を取る。受信位置判定部３７は、同期処理部３６の結果を基に、ＰＬＣ受信期間を判定し、その間、受信処理部２４が動作をする。

本実施の形態３の変形例２では、図１５のＦに示すように、インバータノイズの半周期に相当する期間が２回連続する期間に、送信処理部３０から出力された同一信号が、２回受信されるので、たとえば、２回目のインバータノイズの半周期に相当する期間にのみ入力部３８が動作するようにできる。

〈実施の形態３の変形例２の効果〉
実施の形態３の変形例２の受信装置は、受信位置判定部３７が、ＰＬＣ受信期間を判定し、入力部３８が、インバータノイズの半周期に相当する期間にのみ動作し、その他の期間は、受信処理部２４が動作を停止できるので、消費電力が低減できる。

本システムの構成はいずれも、ハードウェアとソフトウェアのどちらにおいても実施することができる。また、特定の数値例について記載した場合であっても、理論的に明らかにその数値に限定される場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値であってもよい。

以上、実施の形態に説明したが、上述の電力線通信装置は、以下のように記述することもできる。

（付記１）
電力線のＤＣ－ＡＣインバータによるインバータノイズを検波するインバータノイズ検波処理部と、前記インバータノイズから、電力線通信の信号成分を除去したインバータノイズを実質的に多く含む波形を保持するノイズ波形記憶装置と、前記インバータノイズを実質的に多く含む波形に対し、前記インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成する半波長シフト処理部と、送信データから送信信号を生成する送信処理部と、前記送信信号と前記半波長シフト信号とを加算した加算信号を生成する加算部と、
を備え、前記加算信号を前記電力線に出力する、電力線通信装置。

１Ａ 太陽電池パネル
２Ａ 接続箱
４ 電力変換装置
５ 系統連系装置
６ 変圧器
７ 太陽光発電システム監視装置
６Ａ、９、１０、１１ 電力線
１２ 送電網
１３ 電気メーター
１４ 家庭内機器
１５ ゲートウェイ
１６ 家庭内負荷
１７ ＤＣ－ＤＣコンバータ
１８ ＤＣ－ＡＣインバータ（インバータ）
１９ 電力変換制御部
２０ 電力線通信装置
２１ 連系リレー
２２ 系統連系制御部
２３、２５ フィルタ
２４ 受信処理部
２６、３５ インバータノイズ検波処理部
２７、３６ 同期処理部
２８、１２８ 送信位置判定部
２９ 出力部
３０、１３０ 送信処理部
３１ 記憶装置
３２ ＣＰＵ
３３ バス
３４ 信号線
３７、１３７ 受信位置判定部
３８ 入力部
４０、４２ 加算部
４１ 半波長シフト処理部
４３、４４ ノイズ波形記憶装置
１００ 太陽光発電システム

Claims (13)

1. 電力線に出力する送信信号を生成する送信処理部と、
   前記送信信号の送信期間を決定する送信位置判定部と、
   前記送信期間において前記送信信号を出力する出力部と、
   を備え、
   前記送信位置判定部は、前記送信信号の振幅と前記電力線のノイズ電圧振幅とに基づいて前記送信期間を決定する、電力線通信装置。
2. 前記送信期間は、前記送信信号の振幅が、前記ノイズ電圧振幅から予め定まる値を超える期間である、請求項１記載の電力線通信装置。
3. さらに、
   ＤＣ－ＡＣインバータによるインバータノイズを検波するインバータノイズ検波処理部を備え、
   前記ノイズ電圧振幅は、前記インバータノイズの電圧振幅である、請求項２記載の電力線通信装置。
4. さらに、
   前記電力線からの受信信号から受信データを取得する受信処理部を備える、請求項１記載の電力線通信装置。
5. さらに、
   前記受信信号の受信期間を決定する受信位置判定部と、
   前記受信期間において前記受信信号を入力する入力部と、
   を備え、
   前記受信位置判定部は、前記受信信号の信号振幅と前記電力線のノイズ電圧振幅とに基づいて前記受信期間を決定する、請求項４記載の電力線通信装置。
6. ＤＣ－ＡＣインバータによるインバータノイズを検波するインバータノイズ検波処理部と、
   電力線からの受信信号に対し、前記インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成する半波長シフト処理部と、
   前記受信信号と前記半波長シフト信号とを加算した加算信号を生成する加算部と、
   前記加算信号に基づいて受信データを取得する受信処理部と、
   を備える、電力線通信装置。
7. さらに、
   前記インバータノイズから前記受信信号の周波数成分を除去した、インバータノイズを実質的に多く含む波形を保持するノイズ波形記憶装置と、
   を備え、
   前記半波長シフト処理部は、前記インバータノイズを実質的に多く含む波形に対し、前記インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた前記半波長シフト信号を生成する、請求項６記載の電力線通信装置。
8. さらに、
   前記電力線に出力する送信信号を生成する送信処理部と、
   前記送信信号の送信期間を決定する送信位置判定部と、
   前記送信期間において前記送信信号を出力する出力部と、
   を備え、
   前記送信位置判定部は、前記インバータノイズの半波長に相当する第１の期間を送信期間とする、請求項６記載の電力線通信装置。
9. 前記第１の期間に連続する、前記インバータノイズの半波長に相当する、第２の期間において前記第１の期間と同一の送信信号を出力する、請求項８記載の電力線通信装置。
10. さらに、
    前記受信信号の受信期間を決定する受信位置判定部と、
    前記受信期間において前記受信信号を入力する入力部と、
    前記入力部からの入力信号に基づいて受信データを取得する受信処理部と、
    を備え、
    前記受信位置判定部は、前記第２の期間に相当する期間を前記受信期間とする、請求項９記載の電力線通信装置。
11. 電力線のＤＣ－ＡＣインバータによるインバータノイズを検波するインバータノイズ検波処理部と、
    前記インバータノイズに対し、前記インバータノイズの半波長に相当する位相のシフトをさせた半波長シフト信号を生成する半波長シフト処理部と、
    送信データから送信信号を生成する送信処理部と、
    前記送信信号の送信期間を決定する送信位置判定部と、
    前記送信期間において前記送信信号を出力する出力部と、
    前記送信信号と前記半波長シフト信号とを加算した加算信号を生成する加算部と、
    を備え、
    前記加算信号を前記電力線に出力する、電力線通信装置。
12. 前記送信位置判定部は、前記インバータノイズの半波長に相当する第１の期間を送信期間とする、請求項１１記載の電力線通信装置。
13. さらに、
    受信信号の受信期間を決定する受信位置判定部と、
    前記受信期間において前記受信信号を入力する入力部と、
    を備え、
    前記受信位置判定部は、前記第１の期間又は前記インバータノイズの半波長に相当する第２の期間に相当する期間を前記受信期間とする、請求項１２記載の電力線通信装置。

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