WO2013111269A1 - 通信システム - Google Patents

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WO2013111269A1
WO2013111269A1 PCT/JP2012/051425 JP2012051425W WO2013111269A1 WO 2013111269 A1 WO2013111269 A1 WO 2013111269A1 JP 2012051425 W JP2012051425 W JP 2012051425W WO 2013111269 A1 WO2013111269 A1 WO 2013111269A1
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WO
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communication
cell
message
devices
communication system
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Application number
PCT/JP2012/051425
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English (en)
French (fr)
Inventor
中塚　康弘
井上　重徳
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/74—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for increasing reliability, e.g. using redundant or spare channels or apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage

Definitions

  • the present invention relates to a communication system in which a plurality of communication devices are connected in a daisy chain (daisy chain) and reliability is required.
  • the present invention relates to a communication system provided in a power converter.
  • Controllers that control devices and plants are required to have a function that ensures the reliability of operation of devices and plants so that the effects of failures are minimized even when failures occur, depending on the application. Moreover, it is necessary to control not only a single device but also a plant or system composed of a plurality of devices. In such a case, plants and systems are distributedly arranged, and in many cases, each device is controlled by communication from a central control device. For this purpose, various configurations are considered for the communication path from the central control unit to each device. Among them, it is easy to install wiring on a communication path that connects devices in a daisy chain. An example of utilizing such control communication is a modular multi-level cascade converter (MMCC).
  • MMCC modular multi-level cascade converter
  • the modular multi-level converter uses a switching element that can be turned on / off, such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and is a circuit system that can output a voltage exceeding the breakdown voltage of the switching element.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • STATCOM Static synchronous Compensator
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique regarding an MMCC circuit system.
  • the MMCC is configured by connecting a plurality of unit converters (referred to as “cells” as appropriate) in series (cascade).
  • Each cell is a bidirectional chopper circuit, for example, and includes a switching element and a DC capacitor.
  • Each cell is connected to the outside through at least two terminals, and the voltage between the two terminals can be controlled to the voltage of the DC capacitor of the cell or zero.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the potential of each cell is different from each other, and a cell having a high ground potential exists.
  • the ground potential of the cell ranges from several tens kV to several hundreds kV.
  • the ground potential of each cell changes from moment to moment.
  • Non-Patent Document 1 since a device at a laboratory level is targeted, consideration is not given to a withstand voltage between the control device of the MMCC and each switching element.
  • Non-Patent Document 2 discloses a technology in which a signal processing circuit is mounted in the vicinity of the same potential as each cell, and the central control device at the ground potential and each signal processing circuit are connected by an optical fiber cable. Yes.
  • Makoto Sugawara and Yasufumi Akagi “PWM control method and operation verification of modular multilevel converter (MMCC)”, IEEJ Transactions D, Vol. 957-965.
  • Non-Patent Document 1 In the case of the MMCC daisy chain disclosed in Non-Patent Document 1, there is a possibility that communication with a plurality of devices connected to the device may be impaired due to a failure of one device. Therefore, there is a problem that it may be difficult to continue operation of the plant or system.
  • Non-Patent Document 2 at least one optical fiber cable is connected to one cell from the central controller. In other words, an optical fiber cable is connected to each cell from the central control unit, and a star connection is established. Therefore, at least the same number of optical fiber cables as the number of cells are required, and there are problems of cost and installation.
  • all the optical fiber cables need to have a dielectric strength that can withstand a potential difference between the central control device at the ground potential and each cell. That is, it is necessary to make all the optical fiber cables special optical fiber cables having a dielectric strength against creeping discharge or the like (referred to as “high voltage optical fiber cables” as appropriate), and there is a problem of cost.
  • a high pressure-resistant optical fiber cable requires a special sheath material (Sheath material) to be used for the outer shell of the cable, and there is a problem that the manufacturing process is complicated and expensive.
  • Non-Patent Document 2 when the control device and each cell are star-connected with an optical fiber cable, there is a problem that each optical fiber cable becomes long.
  • the present invention solves such problems, and its purpose is communication that can avoid the occurrence of a communication failure due to equipment failure and continue operation of the plant or system. It is to provide a system at a low cost.
  • the communication system of the present invention is a communication system including a plurality of communication devices built in a plurality of distributed control devices, the communication device having at least two communication input ends and two communication output ends, One communication input terminal of the two communication input terminals of the kth communication device is connected to a communication output terminal of an adjacent (k ⁇ 1) th communication device, and the two communication input terminals of the kth communication device are connected.
  • the other communication input terminal of the communication input terminal is further connected to the communication output terminal of the adjacent (k-2) th communication device, and is one communication output terminal of the two communication output terminals of the kth communication device.
  • a plurality of communication devices including a communication device +2) is characterized by being linked together. Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.
  • FIG.2 shows the example of a connection with the system control apparatus of the central control apparatus of the communication path structure of the daisy chain connection of the some communication apparatus in the some distributed control apparatus of 1st Embodiment of this invention, and 2nd Embodiment.
  • A shows a one-way communication path configuration by a plurality of distributed control devices and two system control devices of the first embodiment, and
  • B shows a plurality of distributed control devices and four system controls of the second embodiment.
  • two-way communication path structure by the apparatus is shown. It is the figure which showed the mode of the cell failure avoidance corresponding to the structure of FIG. 1 of 1st Embodiment and 2nd Embodiment of the communication system of this invention, Fig.2 (a) is FIG.
  • FIG. 2B shows the case where the direction of propagation of the signal corresponding to (a) is one-way.
  • FIG. 2B shows the direction of propagation of the signal corresponding to FIG. 1B of the second embodiment. The case is shown in both directions.
  • Each cell provided in the arm of the power conversion device according to the third embodiment of the communication system of the present invention shows examples of various designation methods when a cell number is designated and turned on / off.
  • (b), (c), (d) are the on / off designation methods of the first example, the second example, and the third example, respectively
  • (d ) Is an on / off designation method of the fourth example corresponding to the current.
  • the first embodiment shows a communication system that can reduce the number of high-voltage optical fiber cables and can continue operation even when a cell failure occurs.
  • FIG. 1 shows an example of connection between a daisy chain communication path configuration by a cell controller (distributed controller) of a plurality of unit converters (cells) of the first embodiment and a system controller of a central controller.
  • A shows a one-way communication path configuration by a plurality of cell control devices (communication devices) C0 to Cm-1 (20400 to 20409) and two system control devices S0 and S1 (107S0 and 107S1).
  • (B) shows a bidirectional communication path configuration by a plurality of cell control devices C0 to Cm-1 (20400 to 20409) and four system control devices S0, S1, S0, S1 (107S0, 107S1). .
  • the unit converter (cell) 105 (FIG. 5) is configured to include a part that handles power and a part that handles communication, as will be described later, and the cell control device controls communication of the unit converter.
  • the cell control device includes a communication device and a communication device including a cell controller, but the cell control device is represented by a cell controller as appropriate, and is also referred to as a cell controller as appropriate.
  • system control devices referred to as “system controllers” as appropriate
  • 107S0 and 107S1 provided in the central control device (107, FIG. 4) are duplicated controllers and are identical in synchronization.
  • the system controllers 107S0 and 107S1 and the cell controllers 20400 to 20409 constitute a daisy chain.
  • the plurality of cell controllers 20400 to 20409 are daisy-chain connected to the cell controllers of adjacent cells or adjacent cells by medium-voltage optical fiber cables (or low-voltage optical fiber cables) 11204 to 11228.
  • the cell controller Ck (20404, the k-th communication device) is the next cell controller Ck-2 (20402, the (k-2) th communication device) next to the cell controller Ck-1 (20403, the (k-1) th communication device) are connected so as to input two outputs, respectively, and the next cell controller Ck + 2 (20406, the (k + 2) th communication device) and the next one It is connected to output to the adjacent cell controller Ck + 1 (20405, (k + 1) th communication device).
  • medium voltage optical fiber cables 11213, 11214, 11217, and 11216 are used for the connection between them.
  • the other cell controllers C1 to Ck-1 and Ck + 1 to Cm-3 are connected to adjacent cells with medium-voltage optical fiber cables 11204 to 11228 assigned with even numbers. Of the medium-voltage optical fiber cables 11204 to 11228, the odd-numbered ones are connected and connected to the next cell.
  • the system controllers 107S0 and 107S1 are connected to cell controllers 20400, 20401, 20408, and 20409 by two cells from both ends of the daisy chain through high-voltage optical fiber cables 11101, 11103, 11129, and 11131, respectively.
  • High-voltage optical fiber cables 11102 and 11130 (shown by broken lines) connect between the terminals of the system controllers 107S1 and 107S0 and the cell controllers 20400 and 20409.
  • the configuration of the daisy chain in FIG. 1A represents a configuration of connection using an optical fiber in one direction (direction of arrow ⁇ ), and a signal propagates from left to right in the drawing.
  • FIG. 1B shows a plurality of cell controllers (cell controllers) C0 to Cm-1 (20400 to 20409) and four system controllers (system controllers) S0, S1, S0, S1 (107S0, 107S1).
  • the communication channel configuration is shown.
  • the number of cell controllers C0 to Cm ⁇ 1 is the same as in FIG. 1A, but the number of inputs and outputs of each cell controller is increased to four.
  • the system controllers S0, S1, S0, and S1 are also increased to four.
  • the two inputs and outputs of each of the cell controllers C0 to Cm ⁇ 1 and the two system controllers S0 and S1 constitute a first series of daisy chains, and the other two of the cell controllers C0 to Cm ⁇ 1.
  • a daisy chain of the second series is configured by the input, the output, and the other two system controllers S0 and S1.
  • the signal propagates from left to right, and in the second series of daisy chains, the signal propagates from right to left.
  • FIG. 1B the signal flow in the high-voltage optical fiber cables 11141 to 11143, 11169 to 11171, and the medium-voltage optical fiber cables 11244 to 11268 is shown in the direction in which the signals of the second series daisy chain propagate. This is indicated by an arrow ( ⁇ ), which indicates that the direction of propagation of the first series of daisy chain signals is opposite.
  • ⁇ indicates that the direction of propagation of the first series of daisy chain signals is opposite.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state of cell failure avoidance corresponding to the configuration of FIG. 1, and FIG. 2 (a) shows a case where the signal propagation direction corresponding to FIG. 1 (a) is unidirectional.
  • FIG. 2B shows the case where the signal propagation direction corresponding to FIG. 1B is bidirectional.
  • Fig. 2 (a) the failure mode is No. 1, no. Two cases are described. Failure mode No. 1, no. 2 will be described in order.
  • No. 1 is a case where the daisy chain signal of FIG. 1A propagates in one direction.
  • the plurality of cell control apparatuses (cell controllers) 20400 to 20409 a plurality of cell controllers 20401, 20404, and 20407 are Shows a failed case.
  • a plurality of cell controllers 20400, 20402, 20403, 20405, 20406, 20408, and 20409 are functioning normally, in the vicinity of the faulty cell controllers 20401, 20404, and 20407, Communication can be propagated to the previous cell via the pressure-resistant optical fiber cables 11205, 11215, and 11221. That is, even if a plurality of cell control devices (cell controllers) fail, communication can be continued if a plurality of non-adjacent discontinuous cells fail.
  • ⁇ Discontinuous multiple + one continuous location, one direction ⁇ Failure mode is No. 2 is a case where the daisy chain signal of FIG. 1A propagates in one direction, and in a plurality of cell control devices (cell controllers) 20400 to 20409 (cell numbers correspond to No. 1), This shows a case where a plurality of cell controllers 20401, 20402, 20404, and 20407 have failed. No. In this case, the cell controller 20402 further fails from the case of 1. When the cell controller 20402 fails, the cell controller 20403 has no cell propagation path because the cell controllers 20401 and 20402 both fail.
  • the configuration of the daisy chain shown in FIG. 1 (a) is an effective configuration in which communication can be continued if there is a failure in a plurality of non-contiguous cells that are not adjacent to each other. If there is, it can be understood that the communication cannot be continued.
  • FIG. 2B No. 2 in FIG. Utilizing reverse communication to avoid problems when there are two consecutive cell failures.
  • FIG. 2B the failure mode No. in the case where the daisy chain signal shown in FIG. 1, no. 2, no. 3 will be described in order.
  • FIG. 1B shows a case where the daisy chain signal propagation direction of FIG. 1B is unidirectional, and in the plurality of cell controllers 20400 to 20409, a plurality of cell controllers 20401, 20404, and 20407 have failed. This is possible even when the daisy chain signal propagates in one direction because the signal can be propagated even in one direction. Therefore, detailed description is omitted.
  • ⁇ Discontinuous multiple + one continuous location ⁇ bidirectional ⁇ Failure mode is No. 2 shows a case where the signal propagation direction of the daisy chain in FIG. 1B is bidirectional, and a plurality of cell controllers 20400 to 20409 (cell numbers correspond to No. 1 in FIG. 2A). , A case where a plurality of cell controllers 20401, 20402, 20404, and 20407 have failed is shown. At this time, since the cell controllers 20401 and 20402 are continuously faulty, signals cannot be propagated through the cell controllers 20401 and 20402.
  • Controllers 107S0 and 107S1 can also receive communication results. From the above, when the signal propagation direction is bidirectional, it is possible for a daisy chain signal to propagate even if there are consecutive cell failures even if the number of consecutive points is one. It shows that there is.
  • ⁇ Discontinuous multiple + more than 2 consecutive locations ⁇ Bidirectional ⁇ Failure mode is No. 3 is a case where the signal propagation direction of the daisy chain in FIG. 1B is bidirectional, and a plurality of cell controllers 20400 to 20409 (cell numbers correspond to No. 1 in FIG. 2A). , A case where a plurality of cell controllers 20401, 20402, 20404, 20406, and 20407 have failed is shown. At this time, since the cell controllers 20401 and 20402 are continuously faulty, signals cannot be propagated through the cell controllers 20401 and 20402. Accordingly, the right communication (11102) needs to be switched to the left communication (11142) by the cell controller 20400. Further, since the cell controllers 20406 and 20407 are continuously malfunctioning, signals cannot be propagated through the cell controllers 20406 and 20407. Therefore, the left communication (11268) needs to be switched to the right communication (11228) by the cell controller 20408.
  • the cell controllers 20403 to 20405 cannot exchange communication with the system controllers 107S0 and 107S1, and the “island” state is set. turn into. However, this is the case when two or more consecutive faults occur in the same daisy chain. Moreover, it is a case where both occur separately, and the probability of occurrence is sufficiently smaller than a simple four-point failure.
  • the second embodiment has the effects described above.
  • the communication system that performs the daisy chain connection of the first and second embodiments shown in FIGS. 1A and 1B to the cell control device (cell controller), only the cell control device of the adjacent cell.
  • the same connection is also implemented in the reverse daisy chain connection, so that even when two adjacent cell controllers fail, the operation is continued by turning back and communication from the opposite end. Therefore, by applying the communication system according to the first and second embodiments of the present invention to an apparatus such as a power converter, for example, even when a communication failure occurs due to a device failure, this can be avoided, and the plant And system operation can be continued.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the internal structure of the cell controller 20404 used in the case of bidirectional communication in the second embodiment.
  • the one-way communication is performed according to the configuration of the blocks 30100 to 30109 indicated by the notation (a).
  • the configuration of the block codes 30140 to 30149 corresponding to the above-described configuration another one-way communication is performed, and the overall configuration indicated by the notation (b) including the block codes 30120 and 30130 is described above. Communication in both directions.
  • Communication telegrams (telegrams) input via the optical fiber cables 11213 and 11214 are clock-synchronized by clock synchronization (k-1) 30101 and clock synchronization (k-2) 30102. checking the content.
  • the message number collation unit 30107 records several message numbers (identification numbers) received in the past. When the numbers are the same, the message selection message merger 30108 stops the processing. If there is no same number, the number is recorded in the message number matching unit 30107 and the message is processed.
  • a message buffer (message storage unit) (k-2) 30106 temporarily stores an input from the optical fiber cable 11213, holds a message that needs to be synchronized with the message from the optical fiber cable 11214, and is an optical fiber.
  • the message selection message merging unit 30108 merges the message into one message.
  • Non-reception timers (non-reception counting units) 30103 and 30104 are timers (timers) that measure and detect a state in which a message is not received for a predetermined period.
  • the non-reception non-control determination unit 30105 causes the optical fiber cables 11214, The soundness of the communication path 11213 is confirmed. These are recorded in the descending turn-back unit 30120 and, as necessary, a non-reception report message at the input terminal and a non-control state report message as a result of the non-reception of both inputs are generated.
  • a plurality of messages stored in the message buffer (k-2) 30106 have a predetermined message type by the message selection message merging unit 30108 or the message interpretation unit 30109, priority is given to the output terminal (light May be transferred to the fiber cables 11216, 11217). If the non-reception timers 30103 and 30104 determine that the communication device (cell controller 20404) has not received a further message for a predetermined time, the message stored in the message buffer (k-2) 30106 first. However, the message may be transferred to the output terminals (optical fiber cables 11216 and 11217) via the message selection message merging unit 30108 and the message interpretation unit 30109 without waiting for reception of a later message.
  • a reverse function that performs similar processing is implemented. As described above, the bi-directional function is implemented with the entire configuration described in (b).
  • the no-reception / no-control determination unit 30105 determines that the communication states of the optical fiber cables 11214 and 11213 are not healthy, the cells 20402 and 20403 Since there is a possibility of continuous failure, the descending forward message input from the optical fiber cables 11256, 11257 is transferred to the ascending forward direction at the ascending turnback unit 30130, and the output end (optical fiber cable 11253, 11254).
  • the communication states of the communication input from the input ends are not healthy, it is determined in the no-reception / non-control determination unit 30145 and corresponds to the above-described procedure in the same manner. . Details of the system internal state unit 30100 related to ascending forward communication will be described later.
  • the system internal state portion is “internal state”
  • the clock synchronization portion is “clock synchronization (k ⁇ 1), clock synchronization (k ⁇ 2), clock synchronization (k + 1), clock synchronization (k + 2)”.
  • the non-reception / non-control determination unit is “determination”
  • the message buffer is “message buffer (k ⁇ 2), message buffer (k + 2)”
  • the message number verification unit is “message number verification”
  • the message selection message merge unit is “message” “Selected message merge”
  • “message interpretation” as the message interpretation unit, “descending order folding” as the descending order folding unit, and “ascending folding” as the ascending order folding unit are described for convenience of description.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an outline of the configuration of the power conversion device and the communication system when the third embodiment of the communication system of the present invention is applied to the power conversion device.
  • the power converter 103 is a three-phase MMCC linked to a three-phase power system.
  • the power conversion device 103 is linked to the three-phase power system 101 via the transformer 102. Further, the U point, the V point, and the W point in the power conversion device 103 are connected to the secondary side of the transformer 102.
  • a load device (load) 115 is connected between the point P and the point N of the power conversion device 103. With the configuration shown in the above outline, the power conversion device 103 exchanges AC power with the three-phase power system 101, and the power conversion device 103 exchanges DC power with the load device 115.
  • the load device 115 represents a direct current load, a direct current link of a motor drive inverter, a direct current power source, and the like.
  • phase voltages (system phase voltages) of the three-phase power system 101 are denoted as VR, VS, and VT, respectively.
  • the current of each phase flowing through the secondary side of the transformer 102 is expressed as IU, IV, and IW, respectively.
  • the neutral point of the secondary side of the transformer 102 (the side to which the power converter 103 is connected) is grounded (G).
  • the power conversion device 103 is configured by cascading N cells (unit converters) 105.
  • the converter arm 104 composed of a plurality of cells 105 connected in cascade has a configuration of three upper arms and three lower arms.
  • the power converter 103 is configured by connecting six converter arms 104 and six reactors 106 as shown in FIG.
  • arm currents IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, and IWL flow through each converter arm 104.
  • each cell 105 is composed of a bidirectional chopper circuit having a DC capacitor (FIG. 5).
  • Each cell 105 is connected to an external circuit through at least two terminals, and the voltage between the two terminals can be controlled to a DC capacitor voltage or zero. The voltage between the two terminals will be referred to as the cell output voltage or cell voltage.
  • a central control device 107 is installed for the purpose of controlling the power conversion device 103.
  • the central controller 107 includes a circuit that controls power conversion and a circuit that controls communication.
  • the central control unit 107 is grounded to a potential represented by a point G.
  • AC voltage sensor 108 detects system phase voltages VR, VS, and VT, and transmits the instantaneous value signals to system control devices 107S0 and 107S1 (FIG. 1) provided in central control device 107.
  • system control device provided in central control device 107 is also simply referred to as “central control device” as appropriate.
  • the current sensor 109 detects each arm current IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL, and transmits the instantaneous value signal to the central control device 107.
  • the central controller 107 includes two optical transceivers 110 and communicates with each cell 105 via the optical transceiver 110 and the optical fiber cable 111.
  • the central controller 107 detects the system phase voltages VR, VS, VT, the arm currents IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, IWL, and the DC capacitor voltage VC of each cell 105, and based on these information,
  • the modulation rate MOD to be transmitted to each cell 105 is determined, and the modulation rate MOD is transmitted to each cell.
  • the central controller 107 performs this series of operations approximately at a predetermined cycle. This cycle is called a control cycle.
  • the central control device 107 performs the series of operations described above to control the arm currents IUH, IVH, IWH, IUL, IVL, and IWL, thereby transferring power to and from the three-phase power system 101. Further, the DC capacitor voltage VC of each cell 105 is maintained within an appropriate voltage range. The central controller 107 transmits the modulation factor MOD to each cell 105 via the optical transceiver 110 and the optical fiber cables 111 to 114, and receives information on the DC capacitor voltage VC from each cell 105. Details of the communication will be described later.
  • optical fiber cable In the embodiment shown in FIG. 4, all the cells 105 are daisy chained (connected in a daisy chain) from the central controller 107 using optical fiber cables 111 to 114.
  • the optical fiber cable 111 that connects the central controller 107 and the cell 105 is an optical fiber cable having a dielectric strength that can withstand the sum of the output voltages of the plurality of cells 105.
  • An optical fiber cable 112 that connects two cells 105 adjacent to each other in the same converter arm 104 is an optical fiber cable 112 having a dielectric strength that can withstand the cell voltage of one cell 105.
  • An optical fiber cable 113 that connects two cells belonging to different converter arms 104 and connected to point P is an optical fiber cable 113 having a dielectric strength that can withstand the output voltage of one cell. It is.
  • An optical fiber cable 113 connecting two cells belonging to different converter arms 104 and connected to the N point is an optical fiber cable 113 having dielectric strength that can withstand the output voltage of one cell. It is.
  • An optical fiber cable 114 that connects two cells belonging to two converter arms 104 belonging to the same phase is an optical fiber cable having a dielectric strength that can withstand the sum of output voltages of a plurality of cells.
  • the optical fiber cables 111 and 114 are constituted by high-voltage optical fiber cables, and the optical fiber cables 112 and 113 are constituted by low-voltage optical fiber cables.
  • most of the optical fiber cables are low-voltage optical fiber cables 112 and 113, and the high-voltage optical fiber cables 111 and 114 are only five in total.
  • the physical length of the low-voltage optical fiber cables 112 and 113 can be reduced to a length that is substantially equal to the physical dimension of the cell 105.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cell configuration.
  • the main circuit of the cell 105 is a bidirectional chopper circuit including a high-side switching element 201 serving as an upper arm, a low-side switching element 202 serving as a lower arm, and a DC capacitor 203.
  • the voltage of the DC capacitor 203 is referred to as VC.
  • the high side switching element 201 and the low side switching element 202 are collectively referred to as switching elements.
  • the cell 105 includes a cell control device 204.
  • the cell controller 204 is connected to the two optical transceivers 205 via the optical fiber cables 111, 112, 113, or the optical fiber cable 114.
  • the cell control device 204 generates a gate pulse for the switching element 201 and the switching element 202 and transmits it to the gate driver 206.
  • the gate driver 206 applies an appropriate voltage between the gate and the emitter of the switching element 201 and the switching element 202 to turn on or off the switching element 201 and the switching element 202.
  • the DC voltage sensor 207 detects the DC capacitor voltage VC and transmits the instantaneous value signal to the cell control device 204. Further, the temperature sensor (209, FIG. 6) detects the temperature of the cell, and transmits the instantaneous value signal to the cell controller 204.
  • the self-powered power supply 208 supplies power to the cell control device 204 and the gate driver 206.
  • the potential of the cell control device 204 is the same as that of the emitter terminal of the low-side switching element 202. In FIG. 5, this point is represented by a G (CELL) point. The potential of this G (CELL) point is common to each cell including other cells. Note that a point G (CELL) in FIG. 5 is a point of a different potential isolated from the point G in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of functions of the system internal state unit 30100 or the system internal state unit 30140 of the cell control device 204 (FIG. 5) in the cell 105 (FIG. 5).
  • the system internal state unit 30100 or the system internal state unit 30140 stores registers 30161 to 30672 described later.
  • the correction calculation unit 30180 takes in the value of the DC voltage sensor 207 that measures the capacitor voltage of the cell 105 and the value of the temperature sensor 209 and separately uses a correction table 30181 that is provided with or holds a correction value.
  • the correction table 30181 may be set by a message, or may be set when a cell is manufactured, and the correction calculation unit 30180 may be a table lookup or a simple linear correction.
  • the capacitor voltage comparison & counting unit 30182 reads the corrected capacitor voltage of the cell 105 and the message that reads the register corresponding to the capacitor voltage, and the cell 105 located upstream of the communication extracted by the message interpretation units 30109 and 30149.
  • the capacitor voltage value is compared, and a numerical value corresponding to the result is stored in the counting information sections 30183, 30184, and 30185.
  • the count information unit 30183 is expressed as “voltage is large”
  • the count information unit 30184 is expressed as “voltage is equal”
  • the count information unit 30185 is expressed as “voltage is small”.
  • the relationship with the other cells 105 downstream of the communication can be obtained in the same way by the communication in the reverse direction.
  • the position of the capacitor voltage of the cell 105 among all the cells 105 in the communication loop is determined.
  • the information, or the count information of the count information sections 30183, 30184, and 30185 that are the basis of the information, can be obtained from the system controller 107S0, 107S1 (FIG. 1) of the central controller 107 (FIG. 4) by a register read message. ).
  • system control devices 107S0 and 107S1 (FIG. 1) of the central control device 107 use a method described later, and a plurality of cells 105 configured in a daisy chain (communication loop) are included in all the cells 105.
  • the plurality of cells 105 in the loop can be rearranged in the order of the capacitor voltage, and comparison information can be generated.
  • system control devices 107S0 and 107S1 of the central control device 107 acquire comparison information arranged in the order of capacitor voltages of a plurality of cells 105 configured in a daisy chain (communication loop) by a method described later. Integrated comparison information obtained by integrating comparison information can be generated.
  • system control devices 107S0 and 107S1 of the central control device 107 are based on the integrated comparison information, the output voltage command of the cell 105, and the current flowing in the integrated cell 105 group separately measured by the current sensor 109 (FIG. 4). In addition, it is possible to determine the priority order for outputting the voltage of each cell in the cell 105 group.
  • the system control devices 107S0 and 107S1 of the central control device 107 as a priority order for outputting the voltage of each cell 105 in the cell 105 group, if the current flowing through the cell 105 group is in the charge direction based on the integrated comparison information. For example, the cell 105 having a low DC capacitor voltage provided in the cell 105 can be selected, and the cell 105 having a high DC capacitor voltage provided in the cell 105 can be selected in the discharge direction.
  • system control devices 107S0 and 107S1 of the central control device 107 can rearrange them in the order of voltage using the integrated comparison information, and set the priority order of outputting the voltages of the cells.
  • system control devices 107S0 and 107S1 of the central control device 107 classify each cell 105 into a predetermined voltage range using the integrated comparison information, and set the priority order in which the voltages are output in this classification unit. Can do.
  • one arm is described as being composed of one communication loop (a daisy chain).
  • the loops are rearranged. Then, the entire arm can be rearranged at a higher speed by a known algorithm.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method for integrating the rearrangement results 10700, 10710, 10720, and 10730 obtained by importing the results of rearrangement by four cells into the integrated rearrangement result 10740 in the cell rearrangement method. It is.
  • the elements in each line (cell voltages V00... V02... V34... V39) are sequentially taken into the comparison table 10750.
  • the comparison table 10750 there are six large and small comparison results 10751 to 10756, and in the arrow shown in FIG. 7, the element where three arrows gather is the largest or smallest.
  • V33 (10733) is copied to the integrated rearrangement result 10740, and then V34 (10734) is newly incorporated.
  • V34 (10734) is compared with the three elements V02 (10702), V13 (10713), and V21 (10721) on the comparison table 10750, and the magnitude relations 10553, 10755, and 10756 are updated.
  • the integrated rearrangement result 10740 is completed by repeating this.
  • the rearrangement results 10700, 10710, 10720, and 10730 are numbered according to the rule that the number increases by one (lower one digit) when moved to the right, and the lower two digits are ( V00... V02... V34... V39) are numbered according to a rule corresponding to a two-digit number.
  • FIG. 8 shows examples of various designation methods when each cell provided in the arm is turned on / off with a cell number designated.
  • (A) is a voltage waveform of the arm.
  • (B), (c), and (d) correspond to the on / off designation method of the first example, the second example, and the third example, respectively,
  • (e) corresponds to the current waveform of the arm, and (d) corresponds to the current.
  • This is an on / off designation method of the fourth example.
  • FIG. 8A shows the voltage waveform of the arm as described above, the horizontal axis is the voltage angle (electrical angle) corresponding to time, and the vertical axis is the combined voltage of the arm.
  • Waveforms TV1, TV2, TV3, and TV4 indicate voltage waveforms at 0 to ⁇ , ⁇ to 2 ⁇ , 2 ⁇ to 3 ⁇ , and 3 ⁇ to 4 ⁇ , respectively, and generally indicate a negative cosine waveform (the waveform is equivalent to a sine wave). Yes. It is desirable to output this cosine waveform or equivalent sine waveform.
  • FIG. 8B shows a first example of the cell designation method, where the horizontal axis represents voltage angles (electrical angles) corresponding to time, and the vertical axis represents N cell numbers # 0 to # (N ⁇ 1), the waveforms S11 and S13 represent the timing when the corresponding cell number is turned on, and the waveforms S12 and S14 represent the timing when the cell is turned off.
  • the horizontal axis represents voltage angles (electrical angles) corresponding to time
  • the vertical axis represents N cell numbers # 0 to # (N ⁇ 1)
  • the waveforms S11 and S13 represent the timing when the corresponding cell number is turned on
  • the waveforms S12 and S14 represent the timing when the cell is turned off.
  • Voltage ( ⁇ Vdc) is output. Note that when the cell is turned off, the output voltage becomes zero. Then, with time (voltage angle), as the cells # 0, # 1,...
  • the voltage rises like the waveform TV1.
  • the voltage angle electric angle
  • ⁇ all the cells # 0 to # (N ⁇ 1) are turned on, so that the maximum voltage (+ Vdc) is output.
  • the voltage is positive, it means that the cell is discharged, and when the voltage is negative, it means that the cell is charged.
  • the cells # 0, # 1,... are sequentially turned off according to the timing of the waveform S12. Then, as the number of cells to be turned off increases, the voltage decreases to a voltage waveform TV2.
  • the voltage angle is 2 ⁇ , all cells # 0 to # (N ⁇ 1) are turned off, so that the lowest voltage ( ⁇ Vdc) is output.
  • the ON / OFF timings of the cells # 0 to # (N ⁇ 1) are also shown in the waveforms S11 and S12. It is necessary to follow the waveform as shown.
  • the cells # 0 to # (N ⁇ 1) are turned on / off according to the timing of similar waveforms S13 and S14.
  • the on / off of each cell is switched once per cycle, and the period is half of the cycle.
  • FIG. 8C shows a second example of the cell designation method, where the horizontal axis represents voltage angles (electrical angles) corresponding to time, and the vertical axis represents N cell numbers # 0 to # (N ⁇ 1), waveforms S21 and S22 indicate that the corresponding numbered cell is on, and waveforms S23 and S24 indicate that the cell is off.
  • the cell numbers # 0 to # (N ⁇ 1) are sequentially turned on according to the timing of the waveform S21, and the maximum voltage (+ Vdc) is output when the voltage angle is ⁇ . .
  • the ON state is canceled in order of # (N ⁇ 1) and # (N ⁇ 2) in accordance with the timing of the waveform S22.
  • the voltage angle is 2 ⁇ , there is no cell in the on state, so that the lowest voltage ( ⁇ Vdc) is output.
  • the waveform S23 shows a state in which the cells are off, and all the cells were off when the voltage angle was 2 ⁇ .
  • the cells Since the OFF state of is eliminated, the voltage increases, and the maximum voltage (+ Vdc) is output when the voltage angle is 3 ⁇ .
  • the cell off state increases according to the timing of the waveform S24, so that the voltage decreases.
  • the voltage angle is 4 ⁇ , the voltage is the lowest voltage ( ⁇ Vdc). ) Is output.
  • the length of the ON period is provided, and the period is changed every period. There is also a control method based on the above method and viewpoint.
  • FIG. 8D shows a third example of the cell designation method, where the horizontal axis represents voltage angles (electrical angles) corresponding to time, and the vertical axis represents N cell numbers # 0 to # (N ⁇ 1), waveforms S31 and S32 indicate that the corresponding numbered cell is on, and waveforms S33A, S33B, S34A, and S34B indicate that the cell is off.
  • the section where the voltage angle is 0 to 2 ⁇ is the same as the section where the voltage angle is 0 to 2 ⁇ in FIG.
  • the designation number is shifted and designated. That is, in FIG. 8C, # (N ⁇ 1), # (N ⁇ 2)... Are sequentially removed from the OFF state, but FIG. The OFF state is canceled from the cell number considerably smaller than the cell number according to the waveform S33A.
  • the cell numbers are largely left according to the timing of the waveform S33B # (N ⁇ 1), # (N ⁇ 2)..
  • the maximum voltage (+ Vdc) is also output when the voltage angle is 3 ⁇ .
  • the cell number designation is changed according to the waveforms S34A and S34B to turn it off. As described above, in the third example of the cell designating method in FIG. 8D, the cell number is circulated at the timing when all the cells are turned off, and the effect of the periodic replacement is increased.
  • FIG. 8E shows the current waveform of the arm, the horizontal axis is the voltage angle (electrical angle) corresponding to time, and the vertical axis is the current flowing through the arm.
  • Waveforms TI1, TI2, TI3, and TI4 indicate voltage waveforms at 0 to ⁇ , ⁇ to 2 ⁇ , 2 ⁇ to 3 ⁇ , and 3 ⁇ to 4 ⁇ , respectively, and are generally cosine waves or sine waves.
  • an electric circuit usually includes a reactance component, there is generally a phase difference between a current waveform and a voltage waveform. Therefore, the current waveform in FIG. 8 (e) has a phase difference from the voltage waveform in FIG.
  • FIG. 8A is shifted from ⁇ / 2 to 3 ⁇ / 2 where the voltage is a positive interval and 3 ⁇ / 2 to 5 ⁇ / 2 where the voltage is a negative interval.
  • FIG. 8F shows a fourth example of the cell designation method, where the horizontal axis represents voltage angles (electrical angles) corresponding to time, and the vertical axis represents N cell numbers # 0 ′ to # (N -1) ′, and the waveforms S41C, S41D, 42A, 42B, S43C, S43D, S44A, and S44B indicate that the cells with the corresponding numbers are on, and the waveforms S41A, S41B, S42C, 42D, S43A, S43B, S44C, and S44D show a state where the cell is off.
  • Waveforms S41C, S41D, 42A, 42B, S43C, S43D, S44A, S44B, S41A, S41B, S42C, 42D, S43A, S43B, S44C, which designate ON / OFF of the cell number of the fourth example in FIG. S44D considers the timing at which the current waveform in FIG. 8E switches from negative to positive or from positive to negative.
  • the cell designation method of the first example, the second example, and the third example of FIGS. 8B, 8C, and 8D is the timing at which the voltage waveform of FIG. 8A is switched to increase or decrease. Is taken into account.
  • FIG. 8 (f) the cell numbers # 0 'to # (N-1)' and "'(dash)" are added to the numbers after the cells are rearranged as described above. It is shown that.
  • the waveform S41A, the waveform S41B, and the waveforms S41C and S41 are designated locations where numbers are jumped on / off for the rearranged cells.
  • the two characteristic lines of the waveform S41A and the waveform S41B exist because the number is skipped and the cell off state is specified, so the relationship between time and cell number may not be on one curve. For it to happen.
  • the waveform S41A, the waveform S41B, and the waveforms S41C and S41 exist in the same time zone because the designation of ON and the designation of OFF may be mixed.
  • the waveforms 42A, 42B, S43C, S43D, S44A, S44B and the waveforms S42C, 42D, S43A, S43B, S44C, S44D in the other sections have the same relationship.
  • the method of FIG. 8F is compared with the methods of FIGS. 8B, 8C, and 8D as follows.
  • section (A) shown in FIG. 8E the direction of current is positive, and in section (B), the direction of current is negative.
  • each cell in the method of FIG. 8B is always turned on at a specific current pattern, a cell having a long period (B) is discharged and a cell having a long period (A) is continuously charged.
  • the cell voltage fluctuates and the voltage variation between the cells also increases.
  • the methods of FIGS. 8C and 8D the voltage fluctuation of the cell is suppressed, but the effect of suppressing the voltage variation between the cells may be small.
  • the vertical axis indicates the cell numbers # 0 ′ to # (N ⁇ 1) ′ rearranged in order of voltage as described above. Further, the cells to be turned on are replaced according to the sections (A) and (B). By doing so, the low voltage cell is in the charging direction, and the high voltage cell is in the discharging direction, voltage fluctuation is suppressed, and voltage variation between the cells is also reduced.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the power conversion device and the communication system when the fourth embodiment of the communication system of the present invention is applied to the power conversion device.
  • the basic structure as a power converter is the same as that of the third embodiment of FIG. The difference is that the optical fiber cable 111 is daisy chain connected for each phase (three phases) of the power converter.
  • the central control unit 107 has six optical transceivers 110 and is connected to the three daisy chains according to the phases.
  • all cells are daisy chain connected by optical fiber cables.
  • the number of cells communicating with one optical transceiver 110 is N / 3, where N is the third embodiment. Therefore, the length of the optical serial signal frame can also be shortened to about 1/3 compared with the third embodiment.
  • the number of high-voltage optical fibers is increased compared to the third embodiment, but most of the optical fiber cables connecting adjacent cells have a higher voltage resistance than the medium-voltage optical fiber cable. A low-voltage optical fiber cable that requires less can be used.
  • the effect that communication time can be shortened compared with 3rd Embodiment is acquired.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating detailed examples of registers in the system internal state unit 30100 (FIG. 3) related to ascending forward communication.
  • the system internal state unit 30140 (FIG. 3) of the descending forward communication has the same structure. In the following, not all functions are frequently used, but those that may be used are listed below.
  • register 30160 denotes a legend for register explanation.
  • the upper 0 to 7 indicate 8-bit positions.
  • CSNOR CSNOR
  • W0, R1, etc. are examples, and “W” is dedicated to writing, and “R” is dedicated to reading. When both writing and reading are possible, “WR” is used.
  • the numerical values 0 and 1 in “W0” and “R1” indicate initial values.
  • the following registers are described according to the above rules. In the following, alphabetic names and numerical values are described by mixing full-width and half-width as appropriate.
  • the register 30161 is CSN [0: 1] R (Command Serial Number Zero / One Register). This holds the value of the number field of the received message. The new value is held in CSN0 and the previous value is held in CSN1. Since transfer of the distributed message is controlled according to this numerical value, a value different from the value held in this register is described in the number area of the message to be delivered.
  • RFF R represents read-only (READ ONLY), and FF represents an initial value (1111 1111), but also represents that the initial value FF is invalid. Therefore, control is performed so as not to transmit a message whose number area is FF. Note that the operation when such a message is received is undefined.
  • the register 30162 is an RXSR (Receive Transaction Status Register). This maintains the state of the two receiving ends. Writing to register RXSR is ignored and writing to RXCR resets the value. Also, RXN [1: 0]: 1: Indicates that there was no reception from the input end for a certain period indicated by CTTR. 0: Indicates that a message has been received in the past shorter than a certain period indicated by CTTR. RXD [1: 0]: 1 indicates that the input terminal is closed. Set when the same report message is received continuously from Ck-1 / k-2. 0: The input end is not closed. RXE [1: 0]: 1 indicates that the input terminal is not healthy.
  • RXSR Receiveive Transaction Status Register
  • the register 30163 is an RXCR (Receive Transaction Clear Register). Writing 1 to each bit resets the corresponding RXSR state to 0. The read value of RXSR is undefined.
  • the register 30164 is CTT [1: 0] [1: 0] R (Command Timeout Time Register). This sets the input end determination waiting time. This register is common to bidirectional communication. Holds the value set later. The unit is 256 cycles (2.5 ⁇ s at 100 MHz). CTT1 [1: 0] R corresponds to the input terminal 1 and CTT0 [1: 0] R corresponds to the input terminal 0.
  • the register 30165 is a CTC [1: 0] [1: 0] R (Command Timeout Counter Register). This adds 1 to CTC [1: 0] 0 every 256 cycles (2.5 ⁇ s at 100 MHz). When CTC [1: 0] 0 is incremented by 254, 1 is added to CTC [1: 0] 1, and CTC [1: 0] 0 returns to 00. This is to avoid 255 representing an interruption.
  • CTC1 [1: 0] corresponds to the input terminal 1 and CTC0 [1: 0] corresponds to the input terminal 0. When a message is received at each input terminal, these values are 00.
  • the register 30166 is an RMTR (Report Meeting Register). This indicates the waiting time for a report-type message. This register is common for bidirectional communication. Holds the value set later.
  • the RMT is set to a value smaller than the CTT. When one of the CTC [1: 0] 0 exceeds the RMT, the waiting is discarded and the transmission of the contents of the BUF is started in order from the BUF0.
  • the register 30167 is an RIR (Report Interval Register). This indicates the non-reception report repetition interval. The unit is 4 cycles, and the default value is 16.
  • RN Report Number
  • RN Report Number
  • the register 30168 is a BUFR (Buffer Register). This temporarily stores the collected telegrams in full for waiting for the collected telegrams. Message storage starts from BUF0. When the waiting message arrives, the message is taken out from BUF00 in order, synthesized, and transferred.
  • BUFR Buffer Register
  • Register 30169 is a BUFE (Buffer Enable). This indicates that BUF0 is valid.
  • the register 30170 is a gate pulse designation (GATER).
  • GATER gate pulse designation
  • GP [1: 0] and GN [1: 0] hold P-side and N-side gate pulse signal command values, respectively.
  • GPP [1: 0] and GNP [1: 0] hold the previous GP [1: 0] and GN [1: 0].
  • GN1 and GP1 are control bits for the bridge circuit.
  • GN1 represents a gate signal of a commutation thyristor
  • GP1 represents a closing signal of a short-circuit switch (fixed type).
  • Resistor 30171 represents the cell state and capacitor voltage. This register is common for bidirectional communication. TMP (Temperature) indicates that the temperature is high. PE (P-side Error) and NE (N-side Error) indicate that each is abnormal. VC1 / 0 (Voltage of Capacitor) R holds the upper 4 bits and lower 8 bits of the capacitor voltage.
  • Register 30172 is CN [3: 0]. This is common in bidirectional communication and records the cell number. The number is recorded in the nonvolatile memory area at the time of factory shipment.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating detailed examples of registers in the system internal state unit 30100 (FIG. 3) related to the type of electronic message (communication message).
  • the registers in FIG. 11A will be described in order.
  • CHK [7: 0] is a confirmation area and describes the parity of the message. Here, odd parity is used. This area may have a value of FF.
  • END [7: 0] is the message end area, and the value is always FF.
  • the cell controller detects FF in the message, it recognizes that the message ends in the next CHK area. Since the CHK area itself may become FF, FF following FF is not recognized as END. END may be used for forced termination due to message contention. Forcibly terminated messages are discarded. At that time, the CHK area is checked, and if it is abnormal, a report-type message is generated and reported.
  • MID [7: 0] is a message identifier. The first 8 bits of the message.
  • the register 40101 is CMD [3: 0]. Indicates the instruction type of this message.
  • CN [3: 0] are the lower 4 bits of the cell number. Identify the issuer of the report-type message. Since only 16 cells can be identified by this alone, the remaining cell identification information is included in the following 8 bits. However, only the first 8 bits are used to determine whether or not the message transfer is possible. Therefore, there is a possibility that a report message from a cell 16n away from the cell with the same CID [5: 4] is interpreted as the same message and the upstream message is discarded. For this reason, the CID [5: 4] is hashed with the cell number [5: 4] so that the CIDs are different.
  • CID [5: 4] is an instruction identifier. The instruction identifier is incremented each time an instruction is issued. As a result, the cell controller recognizes continuously issued instructions as separate instructions.
  • the register 40102 is an on / off command for the in-cell IGBT.
  • L [3: 0]: Message length. The length of the message is expressed in units of 4B (bytes). When LEN 1, the whole is 4B.
  • GP / GN P / N side gate control command. Each control is commanded with 2 bits. 1 is on and 2 is off. In the case of a chopper cell, only even bits are valid.
  • Register 40103 The register 40103 writes to the registers of all cells in units of 2 bytes.
  • FIG. 11B is a continuation of the message (message format) of FIG. 11A.
  • FIG. 11B will be described.
  • Register 40104 writes the register value of the designated cell in units of 64 bytes.
  • Register 40105 The register 40105 reads register values of all cells in units of 2 bytes.
  • Register 40107 reads the register value of the designated cell in units of 64 bytes.
  • the register 40108 specifies the address of the target cell with CA [7: 0]: cell address. When a value larger than the minimum power of 2 that exceeds the number of cells in the communication loop is specified, the upper bits corresponding to the power are ignored.
  • RA [7: 0] Register address.
  • Non-reception report MID [7: 0] '0x40': RXS Report that a no-reception condition has been detected by sending out the RXSR value.
  • the three-phase MMCC linked to the three-phase power system has been described as the power converter, but the present invention is also applicable to a single-phase MMCC linked to the single-phase grid and an MMCC that drives the motor. Is possible.
  • the present invention can also be applied to CMC (Cascade Multi-level Converters).
  • the communication system that connects not only the control device of the adjacent cell but also the further cell thereof is the above-described power conversion device.
  • the present invention can be applied to a general device having a plurality of control device configurations.
  • the switching elements 201 and 202 have been described using IGBTs. However, the switching elements 201 and 202 are not limited to IGBTs, but are not limited to IGBTs. Oxide-Semiconductor (Field-Effect Transistor) and other on / off control elements (switching elements) are also applicable.
  • the communication between the system control device and the cell control device has been described using the optical fiber cable.
  • the “adjacent control devices in the daisy chain connection” are adjacent to each other.
  • a communication system that connects not only to the cell control apparatus, but also to further cells can be applied.
  • the communication between the system control device and the cell control device has been described in the form of a communication telegram (telegram) using a register, but it can also be applied to general telecommunication that does not depend on the “telegram” form.
  • the control circuit of the system control device and the cell control device may be a software configuration, a hardware configuration, or a configuration in which software and hardware are mixed.

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Abstract

【解決手段】複数の分散制御装置に内蔵される複数の通信装置を備える通信システムであって、前記複数の分散制御装置は、分散制御装置間の通信路、及び、中央制御装置との通信路によって数珠繋ぎ（デイジーチェーン）され、さらに分散制御装置間の通信路中央制御装置との別の数珠繋ぎの通信路を備え、隣接するセルの制御装置だけでなく、そのさらに先のセルとも接続することにより、幾つかの分散制御装置が故障する場合にも迂回して通信経路を確保する。

Description

通信システム
　本発明は、複数の通信装置を数珠繋ぎ（デイジーチェーン：daisy chain）にする構成で、信頼性が要求される通信システムに関する。殊に、電力変換装置に備えられた通信システムに関する。
　機器やプラントを制御するコントローラには、用途に応じて、故障発生時にも故障の影響を最小とするように、機器およびプラントの運転の継続ができ、信頼性を担保する機能が求められる。
　また、単一の機器のみならず、複数の機器からなるプラントやシステムをまとめて制御することも必要になる。このような場合には、プラントやシステムは分散配置され、中央制御装置から通信によって各機器を制御する場合が多い。
　そのために、中央制御装置から各機器への通信路は、各種の構成が考えられている。そのなかでも各機器を数珠繋ぎにする通信路は、配線の設置が容易である。
　このような制御通信を活用する一例として、モジュラー・マルチレベル変換器（ＭＭＣＣ：Modular Multi-level Cascade Converters）がある。
　モジュラー・マルチレベル変換器は、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのオン・オフ制御可能なスイッチング素子を使用し、前記スイッチング素子の耐圧以上の電圧を出力できる回路方式であり、直流送電システム（ＨＶＤＣ： High Voltage Direct Currentシステム）や無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ：Static synchronous Compensator）、モータドライブインバータなどへの応用が期待されている回路方式である。
　非特許文献１は、ＭＭＣＣの回路方式について技術を開示している。
　非特許文献１によれば、ＭＭＣＣは、複数の単位変換器（適宜、「セル」と呼ぶ）を直列（カスケード）接続して構成されている。各セルは、例えば双方向チョッパ回路であり、スイッチング素子と直流コンデンサを備えている。各セルは、少なくとも２端子を介して外部と接続しており、前記２端子間の電圧を、該セルの有する直流コンデンサの電圧か、または零に制御できる。
　ＭＭＣＣが各セルをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御している場合、各セルに与える三角波キャリアの位相を適切にシフトすることによって、ＭＭＣＣの出力電圧波形をマルチレベル波形にできる。これによって、２レベル変換器に比較して高調波成分を低減できる。
　ＭＭＣＣの特徴として、各セルの電位は互いに異なっており、対地電位の高いセルが存在する点が挙げられる。特に、ＭＭＣＣをＨＶＤＣなどに応用した場合、セルの対地電位が数１０ｋＶ～数１００ｋＶに及ぶ。さらに、各セルの対地電位は時々刻々と変化する。
　なお、非特許文献１では、実験室レベルでの装置を対象としているため、ＭＭＣＣの制御装置と各スイッチング素子の間の絶縁耐圧についての考慮はされていない。
　また、非特許文献２は、各セルと同電位の近傍に信号処理回路を搭載し、接地電位にある中央制御装置と各信号処理回路との間を光ファイバケーブルで接続する技術を開示している。
萩原誠・赤木泰文：「モジュラー・マルチレベル変換器（ＭＭＣＣ）のＰＷＭ制御法と動作検証」、電気学会論文誌Ｄ、１２８巻７号、ｐｐ．９５７－９６５。 Ｂ．　Ｇｅｍｍｅｌｌ他：「Prospects of multilevel VSC technologies for power transmission」、IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition ２００８、１～１６ページ。
　しかしながら、非特許文献１に開示されたＭＭＣＣの数珠繋ぎの場合は、ひとつの機器の故障により、その先に接続されている複数の機器との通信が損なわれる可能性を秘めている。したがって、プラントやシステムの運転を継続することが困難になる場合もあり得るという問題がある。
　また、非特許文献２では、中央制御装置から１つのセルに対して少なくとも１本の光ファイバケーブルが接続されている。すなわち、中央制御装置から各セルに光ファイバケーブルが接続されていて、スター接続となっている。したがって、少なくともセルの数と同数の光ファイバケーブルが必要であり、コストおよび敷設の問題がある。
　また、この場合、全ての光ファイバケーブルは、接地電位にある前記中央制御装置と、各セルの間の電位差に耐える絶縁耐力を備えている必要がある。すなわち、すべての光ファイバケーブルを沿面放電などに対する絶縁耐力を持った特殊な光ファイバケーブル（適宜、「高耐圧光ファイバケーブル」と呼ぶ）とする必要があり、コストの問題がある。
　また、高耐圧光ファイバケーブルには、ケーブルの外殻に特殊なシース材料（Sheath material）を用いる必要があり、製造工程が複雑、かつ高価になるという問題がある。
　さらに、非特許文献２のように、制御装置と各セルを光ファイバケーブルでスター接続する場合、個々の光ファイバケーブルが長大になるという問題がある。
　そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、その目的は、機器の故障に伴う通信の不具合が発生する場合でも、これを回避し、プラントやシステムの運転を継続できる通信システムを安価に提供することである。
　前記の目的を達成するために、各発明を以下のような構成にした。
　すなわち、本発明の通信システムは、複数の分散制御装置に内蔵される複数の通信装置を備える通信システムであって、前記通信装置は少なくとも２つの通信入力端と２つの通信出力端を有し、第ｋの前記通信装置の前記２つの通信入力端の一方の通信入力端は、隣接する第（ｋ－１）の通信装置の通信出力端に接続され、第ｋの前記通信装置の前記２つの通信入力端の他方の通信入力端は、更に隣の第（ｋ－２）の通信装置の通信出力端に接続され、前記第ｋの通信装置の前記２つの通信出力端の一方の通信出力端は、隣接する第（ｋ＋１）の通信装置の通信入力端に接続され、前記第ｋの前記通信装置の前記２つの通信出力端の他方の通信出力端は、更に隣の第（ｋ＋２）の通信装置の通信入力端に接続され、前記第（ｋ－２）乃至第（ｋ＋２）の通信装置を含む複数の通信装置は数珠繋ぎされ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、機器の故障に伴う通信の不具合が発生する場合でも、これを回避し、プラントやシステムの運転を継続できる通信システムを安価に提供できる。
本発明の通信システムの第１実施形態と第２実施形態の複数の分散制御装置における複数の通信装置の数珠繋ぎの通信路構成と中央制御装置のシステム制御装置との接続の例を示す図であり、（ａ）は第１実施形態の複数の分散制御装置と２つのシステム制御装置による片方向の通信路構成を示し、（ｂ）は第２実施形態の複数の分散制御装置と４つのシステム制御装置による双方向の通信路構成を示している。 本発明の通信システムの第１実施形態と第２実施形態の図１の構成に対応したセル故障回避の様子を示した図であり、図２（ａ）は、第１実施形態である図１（ａ）に対応した信号が伝播する方向が片方向の場合について示したものであり、図２（ｂ）は、第２実施形態である図１（ｂ）に対応した信号が伝播する方向が双方向に場合について示したものである。 本発明の通信システムの第２実施形態における双方向の通信の場合において用いられるセルコントローラの内部構造の一例を示したブロック図である。 本発明の通信システムの第３実施形態を電力変換装置に適用したときの電力変換装置と通信システムの構成の概要の一例を示した図である。 本発明の通信システムの第３実施形態を電力変換装置に適用したときの電力変換装置のセルの構成の一例を示す図である。 本発明の通信システムの第３実施形態を電力変換装置に適用したときのセルの制御装置の内部状態の機能の一例を示す図である。 本発明の通信システムの第３実施形態を電力変換装置に適用したときのセルの並べ替え方法において、４つのセルによる並べ替え結果を、統合する方法の一例を示す図である。 本発明の通信システムの第３実施形態を電力変換装置のアームに備えられた各セルが、セル番号を指定されてオン・オフする際に各種の指定方法の例を示すものであり、（ａ）はアームの電圧波形、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ第１例、第２例、第３例のオン・オフの指定方法、（ｅ）はアームの電流波形、（ｄ）は電流に対応した第４例のオン・オフの指定方法である。 本発明の通信システムの第４実施形態を電力変換装置に適用したときの電力変換装置と通信システムの構成の概要の一例を示した図である。 本発明の通信システムの第３、第４実施形態における昇順方向通信に関わる内部状態レジスタの詳細の例を示した図である。 本発明の通信システムの第３、第４実施形態における昇順方向通信に関わる内部状態のレジスタの詳細の例を示した図である。 本発明の通信システムの第３、第４実施形態における昇順方向通信の電文の種類に関わる内部状態のレジスタの詳細の例を示した図である。 本発明の通信システムの第３、第４実施形態における昇順方向通信の電文の種類に関わる内部状態のレジスタの詳細の例を示した図である。
　以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。
(第１実施形態)
　本発明の通信システムの第１実施形態について説明する。
　第１実施形態では、高耐圧光ファイバケーブルの本数を削減でき、かつ、セル故障時にも運転を継続できる通信システムを示す。
＜通信路構成＞
　図１は、第１実施形態の複数の単位変換器（セル）のセル制御装置（分散制御装置）による数珠繋ぎ（デイジーチェーン）の通信路構成と中央制御装置のシステム制御装置との接続の例を示す図であり、（ａ）は複数のセル制御装置（通信装置）Ｃ０～Ｃｍ－１（２０４００～２０４０９）と２つのシステム制御装置Ｓ０、Ｓ１（１０７Ｓ０、１０７Ｓ１）による片方向の通信路構成を示し、（ｂ）は複数のセル制御装置Ｃ０～Ｃｍ－１（２０４００～２０４０９）と４つのシステム制御装置Ｓ０、Ｓ１、Ｓ０、Ｓ１（１０７Ｓ０、１０７Ｓ１）による双方向の通信路構成を示している。
　なお、単位変換器（セル）１０５（図５）は、後記するように電力を扱う部分と通信を扱う部分を備えて構成され、セル制御装置は単位変換器の通信を司るものである。また、セル制御装置には、セルコントローラを含む通信機器、通信装置が備えられているが、セル制御装置を、セルコントローラが代表して、適宜、セルコントローラとも表記する。
《通信路・片方向》
　図１（ａ）において、中央制御装置（１０７、図４）に備えられたシステム制御装置（適宜、「システムコントローラ」と呼ぶ）１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、２重化されたコントローラで、同期して同一の処理を行う。システムコントローラ１０７Ｓ０及び１０７Ｓ１とセルコントローラ２０４００～２０４０９からデイジーチェーンが構成される。
　複数のセルコントローラ２０４００～２０４０９は、隣接、または、その先の近接したセルのセルコントローラと中耐圧光ファイバケーブル（もしくは低耐圧光ファイバケーブル）１１２０４～１１２２８によってデイジーチェーン接続されている。
　例えば、セルコントローラＣｋ（２０４０４、第ｋの通信装置）は、２つ前隣のセルコントローラＣｋ－２（２０４０２、第（ｋ－２）の通信装置）と１つ前隣のセルコントローラＣｋ－１（２０４０３、第（ｋ－１）の通信装置）の２つの出力をそれぞれ入力するように接続され、それぞれ２つ後隣のセルコントローラＣｋ＋２（２０４０６、第（ｋ＋２）の通信装置）と１つ後隣のセルコントローラＣｋ＋１（２０４０５、第（ｋ＋１）の通信装置）に出力するように接続されている。なお、この間の接続には、中耐圧光ファイバケーブル１１２１３、１１２１４、１１２１７、１１２１６が用いられている。
　他のセルコントローラＣ１～Ｃｋ－１およびＣｋ＋１～Ｃｍ－３は、同様に中耐圧光ファイバケーブル１１２０４～１１２２８のうち、偶数の番号を振られたもので隣接するセルと接続される。
　また、中耐圧光ファイバケーブル１１２０４～１１２２８のうち、奇数の番号を振られたもので、ひとつ先のセルと接続する。
　また、システムコントローラ１０７Ｓ０及び１０７Ｓ１は、デイジーチェーンの両端から２セルずつのセルコントローラ２０４００、２０４０１、２０４０８、２０４０９に対して、高耐圧光ファイバケーブル１１１０１、１１１０３、１１１２９、１１１３１で接続される。
　また、高耐圧光ファイバケーブル１１１０２、１１１３０（破線表示）は、システムコントローラ１０７Ｓ１、１０７Ｓ０とセルコントローラ２０４００、２０４０９との端子間を接続する。
　以上、図１（ａ）のデイジーチェーンの構成は、接続は片方向（矢印→の方向）の光ファイバによる接続の構成を表しており、図中、左から右へ信号が伝播する。
　なお、図１（ａ）のデイジーチェーンの構成の作用、効果、課題については後記する。
（第２実施形態）
　第２実施形態として、通信路が双方向となる場合について説明する。
《通信路・双方向》
　次に、図１（ｂ）の構成について説明する。
　図１（ｂ）は、複数のセル制御装置（セルコントローラ）Ｃ０～Ｃｍ－１（２０４００～２０４０９）と４つのシステム制御装置（システムコントローラ）Ｓ０、Ｓ１、Ｓ０、Ｓ１（１０７Ｓ０、１０７Ｓ１）による双方向の通信路構成を示している。
　セルコントローラＣ０～Ｃｍ－１の個数は、図１（ａ）と同じであるが、各セルコントローラの入力と出力はそれぞれ４つに増加している。
　また、システムコントローラＳ０、Ｓ１、Ｓ０、Ｓ１も４つに増加している。
　セルコントローラＣ０～Ｃｍ－１のそれぞれの２つの入力と出力と２つのシステムコントローラＳ０、Ｓ１によって、第１の系列のデイジーチェーンが構成され、セルコントローラＣ０～Ｃｍ－１のそれぞれの他の２つの入力と出力と他の２つのシステムコントローラＳ０、Ｓ１によって、第２の系列のデイジーチェーンが構成されている。
　第１の系列のデイジーチェーンでは左から右へ信号が伝播し、第２の系列のデイジーチェーンでは右から左へ信号が伝播するように構成されている。
　図１（ｂ）では、第２の系列のデイジーチェーンの信号が伝播する方向を、高耐圧光ファイバケーブル１１１４１～１１１４３、１１１６９～１１１７１、及び、中耐圧光ファイバケーブル１１２４４～１１２６８における信号の流れを矢印（←）で示し、第１の系列のデイジーチェーンの信号が伝播する方向とは逆であることを示している。
　以上の構成によって、セルコントローラＣ０～Ｃｍ－１は、双方向の信号を入出力している。
　なお、図１（ｂ）のデイジーチェーンの構成の作用、効果、課題については後記する。
＜セル故障回避＞
　次に、図１（ａ）、（ｂ）のデイジーチェーンの構成において、セル（セルコントローラ、もしくはセル制御装置内の通信機器、通信装置）の故障が起きた際に、どのように故障回避ができるかについて説明する。
　図２は、図１の構成に対応したセル故障回避の様子を示した図であり、図２（ａ）は、図１（ａ）に対応した信号が伝播する方向が片方向の場合について示したものであり、図２（ｂ）は、図１（ｂ）に対応した信号が伝播する方向が双方向に場合について示したものである。
　図２（ａ）では、故障モードがＮｏ．１、Ｎｏ．２の２つのケースについて説明している。故障モードＮｏ．１、Ｎｏ．２について順に説明する。
《不連続複数・片方向》
　故障モードがＮｏ．１は、図１（ａ）のデイジーチェーンの信号が伝播する方向が片方向の場合であって、複数のセル制御装置（セルコントローラ）２０４００～２０４０９において、複数のセルコントローラ２０４０１、２０４０４、２０４０７が故障したケースを示している。
　このようなケースであっても、複数のセルコントローラ２０４００、２０４０２、２０４０３、２０４０５、２０４０６、２０４０８、２０４０９が正常に機能していれば、故障のセルコントローラ２０４０１、２０４０４、２０４０７の近傍においては、中耐圧光ファイバケーブル１１２０５、１１２１５、１１２２１を経由して先のセルへ通信を伝播させることができる。つまり、複数のセル制御装置（セルコントローラ）が故障しても、隣接しない不連続複数のセルの故障であれば、通信は継続できる。
《不連続複数＋連続１箇所・片方向》
　故障モードがＮｏ．２は、図１（ａ）のデイジーチェーンの信号が伝播する方向が片方向の場合であって、複数のセル制御装置（セルコントローラ）２０４００～２０４０９（セル番号はＮｏ．１に対応）において、複数のセルコントローラ２０４０１、２０４０２、２０４０４、２０４０７が故障したケースを示している。Ｎｏ．１の場合から、さらにセルコントローラ２０４０２が故障したケースである。
　セルコントローラ２０４０２が故障すると、セルコントローラ２０４０３には、セルコントローラ２０４０１、２０４０２がともに故障しているので、信号を伝播する経路がなくなる。したがって、セルコントローラ２０４０３より右に位置する複数のセルコントローラ２０４０３～２０４０９には信号が伝播されない「島」状態となる。このとき、システムコントローラ１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、複数のセルコントローラ２０４０３～２０４０９との通信の授受ができない。
　以上より、図１（ａ）に示したデイジーチェーンの構成は、隣接しない不連続複数のセルの故障であれば、通信は継続できるという効果のある構成であるが、連続した複数のセルの故障があれば、通信の継続はできなくなる構成であることも解る。
　次に、図２（ｂ）では、図２（ａ）のＮｏ．２の連続した複数のセルの故障があるときの問題を回避する目的で逆方向の通信を活用する。図２（ｂ）では、図１（ｂ）で示したデイジーチェーンの信号が伝播する方向が、双方向の場合の故障モードＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３について順に説明する。
《不連続複数・双方向》
　図２（ｂ）における故障モードがＮｏ．１は、図１（ｂ）のデイジーチェーンの信号が伝播する方向が片方向の場合であって、複数のセルコントローラ２０４００～２０４０９において、複数のセルコントローラ２０４０１、２０４０４、２０４０７が故障したケースであって、これは、デイジーチェーンの信号が伝播する方向が、片方向の場合でも信号の伝播は可能であるので、双方向の場合でも可能である。したがって、詳細な説明は省略する。
《不連続複数＋連続１箇所・双方向》
　故障モードがＮｏ．２は、図１（ｂ）のデイジーチェーンの信号が伝播する方向が双方向の場合であって、複数のセルコントローラ２０４００～２０４０９（セル番号は図２（ａ）のＮｏ．１に対応）において、複数のセルコントローラ２０４０１、２０４０２、２０４０４、２０４０７が故障したケースを示している。
　このときには、セルコントローラ２０４０１、２０４０２が連続して、故障しているので、セルコントローラ２０４０１、２０４０２を経由する信号の伝播はできない。
　しかしながら、右向きの通信（１１１０２）はセルコントローラ２０４００で左向きの通信（１１１４２）に乗り換え、左向きの通信（１１２５９）はセルコントローラ２０４０３で右向きの通信（１１２１５）へ乗り換えることで、通信を継続し、システムコントローラ１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、通信結果を受けることもできる。
　以上より、信号が伝播する方向が双方向の場合には、セルの故障が連続していても、その連続する箇所が１箇所までの場合には、デイジーチェーンの信号が伝播することは可能であるということを示している。
《不連続複数＋連続２箇所以上・双方向》
　故障モードがＮｏ．３は、図１（ｂ）のデイジーチェーンの信号の伝播する方向が双方向の場合であって、複数のセルコントローラ２０４００～２０４０９（セル番号は図２（ａ）のＮｏ．１に対応）において、複数のセルコントローラ２０４０１、２０４０２、２０４０４、２０４０６、２０４０７が故障したケースを示している。
　このときには、セルコントローラ２０４０１、２０４０２が連続して、故障しているので、セルコントローラ２０４０１、２０４０２を経由する信号の伝播はできない。したがって、右向きの通信（１１１０２）はセルコントローラ２０４００で左向きの通信（１１１４２）に乗り換える必要がある。
　また、セルコントローラ２０４０６、２０４０７が連続して、故障しているので、セルコントローラ２０４０６、２０４０７を経由する信号の伝播はできない。したがって、左向きの通信（１１２６８）はセルコントローラ２０４０８で右向きの通信（１１２２８）に乗り換える必要がある。
　しかしなから、前述したようにセルコントローラ２０４００とセルコントローラ２０４０８でそれぞれ信号は折り返してしまうので、セルコントローラ２０４０３～２０４０５は、システムコントローラ１０７Ｓ０、１０７Ｓ１との通信の授受はできず、「島」状態となってしまう。
　しかし、これは連続２箇所故障が２つ以上、同じデイジーチェーン内で起こる場合である。しかも、その両者が離れて発生する場合であり、その発生確率は、単純な４箇所故障よりも充分に小さい。
　第２実施形態は、以上に述べた効果がある。
　以上、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１、第２実施形態のデイジーチェーン接続を行う通信システムをセル制御装置（セルコントローラ）に適用することによって、隣接するセルのセル制御装置だけでなく、その更に先のセルとも接続することで、セルの制御装置が故障する場合でも当該セルの制御装置を迂回しての通信を可能にする。
　更には、同様の接続を逆方向の数珠繋ぎにも実装することで、隣接する２つのセルコントローラが故障する場合でも、折り返しと逆端からの通信により、運転を継続する。
　したがって、本発明の第１、第２実施形態の通信システムを、例えば電力変換器などの装置に適用することにより、機器の故障に伴う通信の不具合が発生する場合でも、これを回避し、プラントやシステムの運転を継続できる。
＜セルコントローラの内部構造＞
　次に、単位変換器１０５（図４、図５）のセル制御装置（分散制御装置）２０４に備えられたセルコントローラ２０４０４（２０４００～２０４０９）について説明する。
　図３は、第２実施形態における双方向の通信の場合において用いられるセルコントローラ２０４０４の内部構造の一例を示したブロック図である。
　図３において、（ａ）の表記で示したブロックの符号３０１００～３０１０９の構成によって、上記片方向通信を行う。また、前記の構成に対応するブロックの符号３０１４０～３０１４９の構成によって、他の片方向通信を行い、ブロックの符号３０１２０、３０１３０を併せた（ｂ）の表記で示した全体の構成で、前述した両方向の通信を行う。
　まず、（ａ）の表記で示した部分の構成について説明する。
　光ファイバケーブル１１２１３、１１２１４を経由して入力される通信電文（電文）は、クロック同期（ｋ－１）３０１０１、クロック同期（ｋ－２）３０１０２でクロック同期され、電文番号照合部３０１０７で電文の内容を確認する。
　電文番号照合部３０１０７には過去に受信した数回の電文番号（識別番号）が記録されており、同じ番号の場合には電文選択電文併合部３０１０８にて処理は中止される。同じ番号がない場合には、電文番号照合部３０１０７に番号を記録して電文を処理する。
　電文バッファ（電文記憶部）（ｋ－２）３０１０６は、光ファイバケーブル１１２１３からの入力を一時的に記憶するもので、光ファイバケーブル１１２１４からの電文と同期が必要な電文を保持し、光ファイバケーブル１１２１４からの電文を受信する際に電文選択電文併合部３０１０８にて１つの電文に併合される。
　電文に含まれる命令は、電文解釈部３０１０９で解釈、実行され、結果がシステム内部状態部３０１００へ反映されたり、システム内部状態部３０１００の内容が電文に追記されたりする。
　その後、電文は光ファイバケーブル１１２１６、１１２１７を経由してセルコントローラ２０４０５、２０４０６（図１）へ同報される。
　無受信タイマ（無受信計数部）３０１０３、３０１０４は、所定の期間、電文を受信しない状態を、計測して検知するタイマ（timer）で、無受信無制御判定部３０１０５により、光ファイバケーブル１１２１４、１１２１３の通信路としての健全性を確認する。
　これらは降順折り返し部３０１２０に記録され、必要に応じて、当該入力端の無受信報告電文、両入力無受信の結果としての無制御状態報告電文を発生する。
　なお、電文バッファ（ｋ－２）３０１０６に記憶された複数の電文が、電文選択電文併合部３０１０８または電文解釈部３０１０９によって、所定の電文の種類を備えていれば、優先されて出力端（光ファイバケーブル１１２１６、１１２１７）へ転送されることもある。
　また、無受信タイマ３０１０３、３０１０４によって所定の時間、通信装置（セルコントローラ２０４０４）がさらなる電文を受信していないと判定した場合には、先に電文バッファ（ｋ－２）３０１０６に記憶された電文が、電文選択電文併合部３０１０８と電文解釈部３０１０９を介して、後の電文の受信を待つことなく、出力端（光ファイバケーブル１１２１６、１１２１７）に転送されることもある。
　また、前述した（ａ）の表記で示した部分の構成に対応する、光ファイバケーブル１１２５６、１１２５７、クロック同期（ｋ＋１）３０１４１、クロック同期（ｋ＋２）３０１４２、電文番号照合３０１４７、電文選択電文併合部３０１４８、電文バッファ（ｋ＋２）３０１４６、電文解釈部３０１４９、システム内部状態部３０１４０、光ファイバケーブル１１２５４、１１２５３、無受信タイマ３０１４３、３０１４４、無受信無制御判定部３０１４５、昇順折り返し部３０１３０で基本的に同様の処理を行う逆方向の機能が実装される。
　以上、（ｂ）で表記した全体の構成で双方向の機能が実装される。
　片方向の通信で無制御状態を検出する場合には、例えば、無受信無制御判定部３０１０５で光ファイバケーブル１１２１４、１１２１３の通信状態がともに健全でないことを判定した場合は、セル２０４０２、２０４０３が連続故障している可能性があるため、昇順折り返し部３０１３０にて光ファイバケーブル１１２５６、１１２５７から入力する降順方向の電文を昇順方向へ乗り換えて、反対の通信方向へ出力端（光ファイバケーブル１１２５３、１１２５４）から送信する。
　また、入力端（光ファイバケーブル１１２５７、１１２５６）から入力した通信の通信状態がともに健全でない場合には、無受信無制御判定部３０１４５で判定されて前述した手順に相当することが同様に行われる。
　なお、昇順方向通信に関わるシステム内部状態部３０１００の詳細については、後記する。
　なお、図３においては、システム内部状態部を「内部状態」、クロック同期部を「クロック同期（ｋ－１）、クロック同期（ｋ－２）、クロック同期（ｋ＋１）、クロック同期（ｋ＋２）」、無受信無制御判定部を「判定」、電文バッファを「電文バッファ（ｋ－２）、電文バッファ（ｋ＋２）」、電文番号照合部を「電文番号照合」、電文選択電文併合部を「電文選択電文併合」、電文解釈部を「電文解釈」、降順折り返し部を「降順折り返し」、昇順折り返し部を「昇順折り返し」と表記上の都合により記載している。
（第３実施形態）
　次に、本発明の通信システムの第３実施形態として、通信システム電力変換装置に適用した例を示す。
　図４は、本発明の通信システムの第３実施形態を電力変換装置に適用したときの電力変換装置と通信システムの構成の概要の一例を示した図である。
　なお、電力変換装置１０３として三相電力系統に連系する三相ＭＭＣＣを例とする。
＜電力変換装置の全体の構成＞
　図４において、電力変換装置１０３は、変圧器１０２を介して三相電力系統１０１に連系している。
　また、電力変換装置１０３におけるＵ点、Ｖ点、Ｗ点は、変圧器１０２の２次側に接続されている。また、電力変換装置１０３のＰ点とＮ点の間に、負荷装置（負荷）１１５が接続されている。
　以上の概要で示した構成により、電力変換装置１０３は、三相電力系統１０１と交流電力授受を行い、また、電力変換装置１０３は、負荷装置１１５と直流電力授受を行う。
　なお、負荷装置１１５は、直流負荷、モータドライブインバータの直流リンク、直流電源などを代表したものである。
《電力変換装置の各部の構成》
　電力変換装置の各部の構成について、さらに詳しく説明する。
　図４において、三相電力系統１０１の相電圧（系統相電圧）をそれぞれＶＲ、ＶＳ、ＶＴと表記する。
　また、変圧器１０２の２次側を流れる各相の電流を、それぞれＩＵ、ＩＶ、ＩＷと表記する。また、変圧器１０２の２次側（電力変換装置１０３が接続している側）の中性点は、接地（Ｇ）されている。
　電力変換装置１０３は、Ｎ個のセル（単位変換器）１０５をカスケード接続して構成されている。このカスケード接続された複数のセル１０５からなる変換器アーム１０４は、上アーム３本と下アーム３本の構成である。
　電力変換装置１０３は、６つの変換器アーム１０４と６つのリアクトル１０６を、図４に示すように接続することによって構成されている。
　また、各変換器アーム１０４には、アーム電流ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨ、ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬが流れる。
　詳細は後述するが、各セル１０５は、直流コンデンサを備えた双方向チョッパ回路で構成されている（図５）。各セル１０５は、少なくとも２端子を介して外部の回路と接続しており、前記２端子の間の電圧を、直流コンデンサ電圧か、または零に制御できる。
　なお、前記２端子の間の電圧を、セルの出力電圧またはセル電圧と呼ぶことにする。
《中央制御装置（システム制御装置）》
　また、電力変換装置１０３を制御する目的で、中央制御装置１０７が設置されている。中央制御装置１０７は、電力変換を制御する回路と通信を制御する回路を備えている。また、中央制御装置１０７はＧ点で表した電位に接地している。
　交流電圧センサ１０８は、系統相電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを検出し、その瞬時値信号を中央制御装置１０７に備えられたシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１（図１）に伝送する。なお、通信を主としてとらえる場合には、「中央制御装置１０７に備えられたシステム制御装置」を適宜、単に「中央制御装置」とも表記する。
　また、電流センサ１０９は、各アーム電流ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨ、ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬを検出し、その瞬時値信号を中央制御装置１０７に伝送する。
　図４において、中央制御装置１０７は、２つの光トランシーバ１１０を備えており、光トランシーバ１１０と光ファイバケーブル１１１とを介して、各セル１０５と通信する。
　また、中央制御装置１０７は、系統相電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴ、アーム電流ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨ、ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬ、各セル１０５の直流コンデンサ電圧ＶＣを検出し、これらの情報に基づいて、各セル１０５に送信する変調率ＭＯＤを決定し、変調率ＭＯＤを各セルに送信する。中央制御装置１０７はこの一連の動作をおおよそ所定の周期で行う。この周期を制御周期と呼ぶことにする。
　また、中央制御装置１０７は、前述した一連の動作を行うことにより、アーム電流ＩＵＨ、ＩＶＨ、ＩＷＨ、ＩＵＬ、ＩＶＬ、ＩＷＬを制御することで、三相電力系統１０１と電力を授受する。また、各セル１０５の直流コンデンサ電圧ＶＣを適正電圧範囲内に維持する。
　また、中央制御装置１０７は、光トランシーバ１１０と光ファイバケーブル１１１～１１４を介して、各セル１０５に変調率ＭＯＤを送信し、また、各セル１０５から直流コンデンサ電圧ＶＣの情報を受信する。通信の詳細については後述する。
《光ファイバケーブル》
　図４に示した実施形態では、全てのセル１０５を、中央制御装置１０７から光ファイバケーブル１１１～１１４を用いてデイジーチェーン接続（数珠繋ぎ）している。
　また、中央制御装置１０７とセル１０５を接続する光ファイバケーブル１１１は、複数のセル１０５の出力電圧の和に耐える絶縁耐力を備えた光ファイバケーブルである。
　同一の変換器アーム１０４の内部で隣接するセル２つのセル１０５を接続する光ファイバケーブル１１２は、１つのセル１０５のセル電圧に耐える絶縁耐力を備えた光ファイバケーブル１１２である。
　また、異なる変換器アーム１０４に属する２つのセルであって、Ｐ点に接続する２つのセルを接続する光ファイバケーブル１１３は、１つのセルの出力電圧に耐える絶縁耐力を備えた光ファイバケーブル１１３である。
　また、異なる変換器アーム１０４に属する２つのセルであって、Ｎ点に接続する２つのセルを接続する光ファイバケーブル１１３は、１つのセルの出力電圧に耐える絶縁耐力を備えた光ファイバケーブル１１３である。
　また、同一相に属する２つの変換器アーム１０４に属する２つのセルを接続する光ファイバケーブル１１４は、複数のセルの出力電圧の和に耐える絶縁耐力を備えた光ファイバケーブルである。
　なお、本実施形態においては、光ファイバケーブル１１１と１１４とを高耐圧光ファイバケーブル、光ファイバケーブル１１２と１１３とを低耐圧光ファイバケーブルで構成する。
　図４において、大部分の光ファイバケーブルは低耐圧光ファイバケーブル１１２、１１３であり、高耐圧光ファイバケーブル１１１、１１４は合計５本のみである。
　さらに、低耐圧光ファイバケーブル１１２、１１３の物理的な長さは、セル１０５の物理的な寸法とほぼ等しい長さまで縮減できる。
＜セルの構成＞
　次に電力部と通信部を備えたセル（単位変換器）の構成について説明する。
　図５は、セルの構成の一例を示す図である。
　図５において、セル１０５の主回路は、上アームとなるハイサイド・スイッチング素子２０１と、下アームとなるローサイド・スイッチング素子２０２と、直流コンデンサ２０３とからなる双方向チョッパ回路である。直流コンデンサ２０３の電圧をＶＣと呼ぶことにする。
　また、ハイサイド・スイッチング素子２０１とローサイド・スイッチング素子２０２を総称して、スイッチング素子と呼ぶことにする。
　また、セル１０５は、セル制御装置２０４を備えている。セル制御装置２０４は２つの光トランシーバ２０５と光ファイバケーブル１１１、１１２、１１３、または光ファイバケーブル１１４を介して接続する。
　また、セル制御装置２０４は、スイッチング素子２０１とスイッチング素子２０２とのためのゲートパルスを生成し、これをゲートドライバ２０６に送信する。
　ゲートドライバ２０６は、スイッチング素子２０１とスイッチング素子２０２とのそれぞれのゲート・エミッタ間に適切な電圧を印加し、スイッチング素子２０１とスイッチング素子２０２とをターンオンまたはターンオフさせる。
　直流電圧センサ２０７は、直流コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その瞬時値信号をセル制御装置２０４に伝送する。
　また、温度センサ（２０９、図６）はセルの温度を検出し、その瞬時値信号をセル制御装置２０４に伝送する。
　また、自給電源２０８は、セル制御装置２０４とゲートドライバ２０６に電源を供給する。
　セル制御装置２０４の電位は、ローサイド・スイッチング素子２０２のエミッタ端子と同電位であり、図５ではこの点をＧ（ＣＥＬＬ）点で表わしている。このＧ（ＣＥＬＬ）点の電位は、他のセルを含む各セルで共通である。
　なお、図５中のＧ（ＣＥＬＬ）点は、図４におけるＧ点とは隔離された異なる電位の点である。
＜セル制御装置の機能＞
　次にセルの制御装置の機能について説明する。
　図６は、セル１０５（図５）におけるセル制御装置２０４（図５）のシステム内部状態部３０１００またはシステム内部状態部３０１４０の機能の一例を示す図である。
　図６において、システム内部状態部３０１００またはシステム内部状態部３０１４０は、後記するレジスタ３０１６１～３０６７２を格納している。
　補正演算部３０１８０は、セル１０５のコンデンサ電圧を測定する直流電圧センサ２０７の値と、温度センサ２０９の値とを取り込み、別途、補正値を備えられた、もしくは保持される補正表３０１８１を用いてセル１０５のコンデンサ電圧を補正する演算をして、あらかじめ定められたレジスタの番地へ結果を格納する。
　ここで、補正表３０１８１は、電文によって設定されても良いし、セルの製作時に設定されても良く、また、補正演算部３０１８０は表引きでも良いし、単純な線形補正でも構わない。
　コンデンサ電圧比較＆計数部３０１８２は、前記補正されたセル１０５のコンデンサ電圧と、コンデンサ電圧に対応するレジスタを読み出す電文から、電文解釈部３０１０９、３０１４９によって切り出された通信の上流に位置するセル１０５のコンデンサ電圧値とを比較し、その結果に応じた数値を計数情報部３０１８３、３０１８４、３０１８５に格納する。
　なお、図６において、計数情報部３０１８３は「電圧大きい」、計数情報部３０１８４は「電圧等しい」、計数情報部３０１８５は「電圧小さい」と表記している。
　このようにすることで、当該セル１０５は、そのコンデンサ電圧の大きさが、通信上流の他セル１０５の何番目かを判定できる。
　また、通信下流の他セル１０５との関係は逆方向の通信によって、同様に求めることができ、結果として当該セル１０５のコンデンサ電圧が、通信ループの全セル１０５のうちの何番目に位置するかを知ることができ、その情報、または、その元になる計数情報部３０１８３、３０１８４、３０１８５の計数情報は、レジスタ読み出し電文で中央制御装置１０７（図４）のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１（図１）から読み出すことができる。
　また、後述する方法によって、中央制御装置１０７（図４）のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１（図１）は、これら数珠繋ぎに構成（通信ループ）された複数のセル１０５が、全セル１０５のうちの何番目に位置するかの計数情報を基に、ループ内の複数のセル１０５をそのコンデンサ電圧順に並べなおし、比較情報を生成することができる。
　また、後述する方法によって、中央制御装置１０７のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、数珠繋ぎに構成（通信ループ）された複数のセル１０５のコンデンサ電圧順に並べられた比較情報を取得し、これらの複数の比較情報を統合した統合比較情報を生成することができる。
　また、中央制御装置１０７のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、前記統合比較情報、セル１０５の出力電圧指令、および別途、電流センサ１０９（図４）によって計測する統合したセル１０５群に流れる電流を基に、このセル１０５群における各セルの電圧を出力する優先順を決定することができる。
　また、中央制御装置１０７のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、前記のセル１０５群における各セル１０５の電圧を出力する優先順として、前記統合比較情報に基づき、セル１０５群に流れる電流が充電方向ならば、セル１０５に備えられた直流コンデンサ電圧の低いセル１０５を選択し、放電方向ならセル１０５に備えられた直流コンデンサ電圧の高いセル１０５を選択することができる。
　また、中央制御装置１０７のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、前記統合比較情報を用いて電圧順に並べ替えて、前記セルの電圧を出力する優先順とすることができる。
　また、中央制御装置１０７のシステム制御装置１０７Ｓ０、１０７Ｓ１は、前記統合比較情報を用いて各セル１０５をあらかじめ定められた電圧範囲に分類し、この分類単位で前記電圧を出力する優先順とすることができる。
　なお、以上の説明は、ひとつのアームがひとつの通信ループ（数珠繋ぎ）で構成される場合として述べたが、ひとつのアームが複数のループで構成される場合においても、ループ内が並べ替えられていれば、既知のアルゴリズムによって、より高速にアーム全体の並べ替えることができる。
＜セルの並べ替え方法＞
　次に、電圧のばらつきのある複数のセル１０５（図４）の並べ替え方法について説明する。
　図７は、セルの並べ替え方法において、４つのセルによる並べ替えの結果をレジスタに取り込んだ並替結果１０７００、１０７１０、１０７２０、１０７３０を、統合並替結果１０７４０へ統合する方法の一例を示す図である。
　図７において、各並びの要素（セル電圧Ｖ００・・・Ｖ０２・・・Ｖ３４・・・Ｖ３９）は、順次、比較テーブル１０７５０へ取り込まれる。比較テーブル１０７５０では、６つの大小比較結果１０７５１～１０７５６があり、図７に示した矢印において、３本の矢印が集まる要素が、最も大きい、または、最も小さいことを示している。
　そのように指された要素、この場合はＶ３３(１０７３３)が統合される統合並替結果１０７４０へ写され、その後にＶ３４(１０７３４)が新たに組み込まれる。
　Ｖ３４(１０７３４)は、比較テーブル１０７５０上の３要素Ｖ０２(１０７０２)、Ｖ１３(１０７１３)、Ｖ２１(１０７２１)、と比較され、大小関係１０７５３、１０７５５、１０７５６を更新する。これを繰り返すことで統合並替結果１０７４０が完成する。
　なお、図７では、並替結果１０７００、１０７１０、１０７２０、１０７３０は、右に１つ移動すると番号が１つ（下１桁）大きくなる規則で番号がつけられており、また下２桁が（Ｖ００・・・Ｖ０２・・・Ｖ３４・・・Ｖ３９）の２桁の数字に対応する規則で番号がつけられている。
　次に、前述した方法によって得られたセルの情報をどのように活用するかの例を示す。
　図８は、アームに備えられた各セルが、セル番号を指定されてオン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）する際に各種の指定方法の例を示すものであり、（ａ）はアームの電圧波形、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ第１例、第２例、第３例のオン・オフの指定方法、（ｅ）はアームの電流波形、（ｄ）は電流に対応した第４例のオン・オフの指定方法である。
　図８（ａ）は前記したようにアームの電圧波形を示し、横軸は時間に相当する電圧角（電気角）であり、縦軸はアームの合成電圧である。
　波形ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３、ＴＶ４は、それぞれ０～π、π～２π、２π～３π、３π～４πにおける電圧波形を示しており概ね負の余弦波形（波形としては正弦波と等価）を示している。この余弦波形もしくは等価の正弦波形を出力することが望ましい。
　図８（ｂ）は、セルの指定方法の第１例であり、横軸は時間に相当する電圧角（電気角）であり、縦軸はＮ個のセルの番号＃０～＃（Ｎ－１）を表し、波形Ｓ１１、Ｓ１３は、該当する番号のセルがオン（ＯＮ）するタイミングを表し、波形Ｓ１２、Ｓ１４は、オフ（ＯＦＦ）するタイミングを表している。
　例えば、電圧角０においては、＃０～＃（Ｎ－１）のセルがすべてオフの状態であるので上アームからは電圧が出力されず、下アームからの出力が支配的になるので、最低の電圧（－Ｖｄｃ）が出力される。なお、セルがオフするとは出力電圧が０となることに相当する。
　そして時間（電圧角）とともに＃０、＃１・・・のセルが波形Ｓ１１にしたがって順にオンするにつれて電圧が波形ＴＶ１のように上昇していく。そして、電圧角（電気角）がπのときに＃０～＃（Ｎ－１）のセルがすべてオンするので最大の電圧（＋Ｖｄｃ）が出力される。
　なお、電圧が正のときは、セルが放電することを意味し、電圧が負のときは、セルが充電されることを意味する。
　また、電圧角がπをすぎて２πに向かうときには、＃０、＃１・・・のセルが、波形Ｓ１２のタイミングにしたがって順にオフしていく。するとオフするセルの数が増加するにしたがって、電圧は減少し電圧波形ＴＶ２となる。
　電圧角が２πとなるときは、＃０～＃（Ｎ－１）のすべてのセルがオフするので、電圧は最低の電圧（－Ｖｄｃ）が出力される。
　なお、前記したように、出力電圧は、余弦波形もしくは等価の正弦波形を出力する必要があるので、＃０～＃（Ｎ－１）のセルのオン・オフのタイミングも波形Ｓ１１や波形Ｓ１２に示すような波形に従う必要がある。
　また、電圧角が２π～４πの区間においても同様な波形Ｓ１３、Ｓ１４のタイミングにしたがって、＃０～＃（Ｎ－１）のセルをオン・オフする。
　以上、図８（ｂ）のセルの指定方法の第１例では、各セルのオン・オフは１周期に１回ずつ切り替わり、その期間は周期の半分である。
　図８（ｃ）は、セルの指定方法の第２例であり、横軸は時間に相当する電圧角（電気角）であり、縦軸はＮ個のセルの番号＃０～＃（Ｎ－１）を表し、波形Ｓ２１、Ｓ２２は、該当する番号のセルがオンの状態を示しており、波形Ｓ２３、Ｓ２４はセルがオフの状態を示している。
　電圧角が０～πの区間においてセルの番号＃０～＃（Ｎ－１）は波形Ｓ２１のタイミングにしたがって、順にオンしていき、電圧角がπにおいて最大の電圧（＋Ｖｄｃ）が出力される。
　そして、電圧角がπ～２πの区間においては、オン状態を波形Ｓ２２のタイミングにしたがって、＃（Ｎ－１）、＃（Ｎ－２）を順番に解消していく。そして電圧角が２πのときにオン状態のセルがなくなるので、電圧は最低の電圧（－Ｖｄｃ）が出力される。
　また、波形Ｓ２３はセルがオフの状態を示しており、電圧角が２πのときすべてのセルがオフであったが、電圧角が２π～３πの区間においては、波形Ｓ２３のタイミングにしたがって、セルのオフ状態が解消されていくので、電圧は上昇していき、電圧角が３πのとき最大の電圧（＋Ｖｄｃ）が出力される。
　また、電圧角が３π～４πの区間においては、セルのオフ状態が波形Ｓ２４のタイミングにしたがって増加していくので電圧は減少していき、電圧角が４πのとき電圧は最低の電圧（－Ｖｄｃ）が出力される。
　以上、図８（ｃ）のセルの指定方法の第２例では、オン期間の長短を設け、周期毎に入れ替える。以上のような方法と観点による制御方法もある。
　図８（ｄ）は、セルの指定方法の第３例であり、横軸は時間に相当する電圧角（電気角）であり、縦軸はＮ個のセルの番号＃０～＃（Ｎ－１）を表し、波形Ｓ３１、Ｓ３２は、該当する番号のセルがオンの状態を示しており、波形Ｓ３３Ａ、Ｓ３３Ｂ、Ｓ３４Ａ、Ｓ３４Ｂは、セルがオフの状態を示している。
　電圧角が０～２πの区間においては、図８（ｃ）の電圧角が０～２πの区間と同じであるので、説明を省略する。
　電圧角が２π～３πの区間においては、指定する番号をずらして指定する。つまり、図８（ｃ）では、＃（Ｎ－１）、＃（Ｎ－２）・・・を順番にオフ状態を解消していたが、図８（ｄ）は＃（Ｎ－１）のセル番号よりかなり少ないセル番号から波形Ｓ３３Ａにしたがってオフ状態を解消していく。
　このとき、波形Ｓ３３Ａでは、電圧角が３πに至る前に小さなセル番号が無くなってしまうので、波形Ｓ３３Ｂのタイミングにしたがって、セル番号が大きく残されていた＃（Ｎ－１）、＃（Ｎ－２）・・・を順番にオフ状態を解消していく。このとき電圧角が３πのときに同じく最大の電圧（＋Ｖｄｃ）が出力される。
　また、電圧角が３π～４πの区間においては、波形Ｓ３４Ａ、Ｓ３４Ｂにしたがって、セル番号の指定を変えてオフ状態にしていく。
　以上、図８（ｄ）のセルの指定方法の第３例では、全セルがオフのタイミングでセル番号を巡回し、周期的入れ替えの効果を大きくする。
　図８（ｅ）は、アームの電流波形を示し、横軸は時間に相当する電圧角（電気角）であり、縦軸はアームに流れる電流である。
　波形ＴＩ１、ＴＩ２、ＴＩ３、ＴＩ４は、それぞれ０～π、π～２π、２π～３π、３π～４πにおける電圧波形を示しており概ね余弦波もしくは正弦波である。ただし、電気回路において、通常はリアクタンス成分が含まれるので、電流波形と電圧波形との間には位相差があるのが一般的である。したがって、図８（ｅ）の電流波形は、図８（ａ）の電圧波形とは位相差があり、電流が正の区間となる（Ａ）区間、および負の区間となる（Ｂ）区間は、図８（ａ）の電圧がそれぞれ正の区間となるπ／２～３π／２、および負の区間となる３π／２～５π／２とは、ずれている。
　図８（ｆ）は、セルの指定方法の第４例であり、横軸は時間に相当する電圧角（電気角）であり、縦軸はＮ個のセルの番号＃０’～＃（Ｎ－１）’を表し、波形Ｓ４１Ｃ、Ｓ４１Ｄ、４２Ａ、４２Ｂ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４３Ｄ、Ｓ４４Ａ、Ｓ４４Ｂは、該当する番号のセルがオンの状態を示しており、波形Ｓ４１Ａ、Ｓ４１Ｂ、Ｓ４２Ｃ、４２Ｄ、Ｓ４３Ａ、Ｓ４３Ｂ、Ｓ４４Ｃ、Ｓ４４Ｄは、セルがオフの状態を示している。
　図８（ｆ）における第４例のセル番号のオン・オフを指定する波形Ｓ４１Ｃ、Ｓ４１Ｄ、４２Ａ、４２Ｂ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４３Ｄ、Ｓ４４Ａ、Ｓ４４Ｂ、Ｓ４１Ａ、Ｓ４１Ｂ、Ｓ４２Ｃ、４２Ｄ、Ｓ４３Ａ、Ｓ４３Ｂ、Ｓ４４Ｃ、Ｓ４４Ｄは、図８（ｅ）の電流波形が負から正、または正から負へ切り替わるタイミングを考慮したものである。
　なお、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の第１例、第２例、第３例のセルの指定方法は、図８（ａ）の電圧波形が増加、または減少へ切り替わるタイミングを考慮したものである。
　また、図８（ｆ）において、セルの番号＃０’～＃（Ｎ－１）’と番号に「’（ダッシュ）」がついているのは、セルが前述したように並べ換えられた後の番号であることを示している。
　この並べ換えられたセルに対して、番号を跳び跳びにオン・オフをした指定した箇所が、例えば、波形Ｓ４１Ａと波形Ｓ４１Ｂ、そして波形Ｓ４１Ｃ、Ｓ４１である。
　波形Ｓ４１Ａと波形Ｓ４１Ｂとの２本の特性線が存在するのは、番号を跳び跳びにセルのオフの状態を指定するので、時間とセル番号の関係では１つの曲線上にのらないことが起こるためである。
　また 、同じ時間帯において、波形Ｓ４１Ａと波形Ｓ４１Ｂ、波形Ｓ４１Ｃ、Ｓ４１が存在するのは、オンの指定とオフの指定が混在することがあるためである。
　なお、他の区間における波形４２Ａ、４２Ｂ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４３Ｄ、Ｓ４４Ａ、Ｓ４４Ｂおよび波形Ｓ４２Ｃ、４２Ｄ、Ｓ４３Ａ、Ｓ４３Ｂ、Ｓ４４Ｃ、Ｓ４４Ｄについても同様な関係がある。
　以上のように、図８（ｆ）における第４例のように複雑なセル番号のオン・オフを指定する方法もあり、その他、様々なセルの指定方法がある。
　なお、図８（ｆ）の方法を、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の方法と比較すると次のようになる。
　図８（ｅ）に示した区間（Ａ）は電流の向きが正、区間（Ｂ）は電流の向きが負である。この場合、図８（ｂ）の方法ではある各セルは、常に特定の電流パタンの時にオンとなるため、（Ｂ）期間が長いセルは放電、（Ａ）の期間が長いセルは充電され続け、セルの電圧は変動し、セル間の電圧ばらつきも大きくなる。
　また、図８（ｃ）、（ｄ）の方法では、セルの電圧変動は抑制されるが、セル間の電圧ばらつきへの抑制効果は少ない可能性がある。
　これに対し、図８（ｆ）では縦軸に、前記したように、電圧順に並べ替えられたセル番号＃０’～＃（Ｎ－１）’を示している。更に、区間（Ａ）、（Ｂ）に応じて、オンにするセルを入れ替えたものである。このようにすることによって、電圧の低いセルは充電方向、電圧の高いセルは放電方向になり、電圧変動が抑えられ、セル間の電圧ばらつきも小さくなる。
　また、区間（Ａ）、（Ｂ）の切り替え時に多くのセルが同時に切り替わるのを防ぐ目的で、（ｆ）に示したとおり、＃０’と＃（Ｎ－１）’、＃１’と＃（Ｎ－２）’、＃２’と＃（Ｎ－３）’、というように順次置き換える。
　さらには、並べ替えの切り替えの仕方であるが、同時切り替えを防ぎ、切り替え回数を管理するために、全セルがオン、または、全セルがオフのタイミング、即ち、電圧角ｎπのタイミングで行う。
　また、並べ替えの計算においては、電圧計測後に流れた電流で補正した予測電圧で実施しても良い。
　更に、これらの並べ替えも、アームの全セル電圧による並べ替えでなくてもよく、大中小等のような数段階の区分で分けても良い。
また、部分的にこれらの組み合わせによって実施しても良い。
(第４実施形態)
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。
　図９は、本発明の通信システムの第４実施形態を電力変換装置に適用したときの電力変換装置と通信システムの構成の概要の一例を示した図である。
　図９において、電力変換器としての基本構造は、図４の第３実施形態と同じである。
　異なるのは、電力変換装置の相（３相）毎に光ファイバケーブル１１１をデイジーチェーン接続している。そして、中央制御装置１０７が６つの光トランシーバ１１０を有して、前記の相別の３つのデイジーチェーンと接続されていることである。
　なお、第３実施形態（図４）では、全セルを光ファイバケーブルでデイジーチェーン接続していた。
　図９に示した前記の構成をとることにより、１つの光トランシーバ１１０と通信するセルの数が、第３実施形態をＮ台として、Ｎ／３台となる。
　したがって、光シリアル信号フレームの長さも、第３実施形態と比較して略１／３に短縮できる。
　また、第４実施形態では、第３実施形態に比較して高耐圧光ファイバの本数が増加するが、隣接するセルを接続する大部分の光ファイバケーブルには、中耐圧光ファイバケーブルよりも耐圧が少なくてすむ低耐圧光ファイバケーブルを採用できる。
　また、第４実施形態では、第３実施形態に比較して通信時間を短縮できるという効果が得られる。
　なお、第３実施形態と同じ構成や機能、効果についての重複する説明は省略する。
＜昇順方向通信に関わるシステム内部状態部３０１００の詳細＞
　次に、第２、第３、第４実施形態における昇順方向通信に関わるシステム内部状態部３０１００（図３）の詳細について、図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂを参照して説明する。
　図１０Ａ、１０Ｂは、昇順方向通信に関わるシステム内部状態部３０１００（図３）のレジスタの詳細の例を示した図である。なお、降順方向通信のシステム内部状態部３０１４０（図３）も同様の構造を持つ。
　以下において、すべての機能が頻繁に使用される訳ではないが、使用の可能性のあるものについて、以下に列挙する。
《レジスタ３０１６０》
　図１０Ａにおいて、３０１６０はレジスタ説明の凡例を示すものである。上段の０～７は８ビットの位置を示す。
　また、「ＣＳＮＯＲ（CSNOR）」は例であって、レジスタのフィールドを占める機能の名称を示す。
　また、Ｗ０、Ｒ１、等は例であって、「Ｗ」の場合は書き込み専用であり、「Ｒ」の場合は読み出し専用である。書き込みと読み出しが共に可能な場合には「ＷＲ」と表記するものとする。
　また、「Ｗ０」や「Ｒ１」における０、１の数値は初期値を示すものである。
　以上の規則にしたがって、以下のレジスタについての説明がなされている。
　なお、以下においては、アルファベットの名称や数値は、適宜、全角と半角を混在させて表記する。
《レジスタ３０１６１》
　レジスタ３０１６１は、CSN[0:1]R(Command Serial Number Zero/One Register)である。これは受信した電文の番号領域の値を保持する。
　前記のCSN0に新しい値、CSN1にその前の値を保持する。この数値に従って分配型電文の転送を制御するので、配送する電文の番号領域にはこのレジスタに保持されている値とは異なる値を記載する。
　RFFのＲは、読み出し専用（READ ONLY）、ＦＦは初期値（1111 1111）を表すが、また初期値FFは無効ということも表している。したがって、番号領域がFFの電文は送信しないように制御する。
　なお、このような電文を受信した場合の動作は未定義である。
《レジスタ３０１６２》
　レジスタ３０１６２は、RXSR(Receive Transaction Status Register)である。これは２つの受信端の状態を保持する。レジスタRXSRへの書き込みは無視され、RXCRへの書き込みで値がリセットされる。また、
　RXN[1:0]：1：入力端からCTTRで示される一定の期間受信が無かったことを示す。
　　　　　　0：CTTRで示される一定の期間より短い過去に電文を受信したことを示す。
　RXD[1:0]：1で入力端が閉鎖状態を示す。
　　　　　　Ck-1/k-2から同じ報告電文を連続で受信した場合に設定される。
　　　　　　0：入力端は閉鎖状態ではない。
　RXE[1:0]：1で入力端が健全でない状態を示す。
　　　　　　電文の確認領域の評価で設定される。
　　　　　　0で入力端が健全な状態を示す。
　NOC[0:1]：1：無制御状態を示す。
　　　　　　両方の入力端ともにRXN、RXEもしくはRXDの場合に設定される。
　　　　　　0：無制御状態ではないことを示す。
《レジスタ３０１６３》
　レジスタ３０１６３は、RXCR(Receive Transaction Clear Register)である。この各ビットへ１を書き込むことで対応するRXSRの状態を0にする。
　RXSRの読み出し値は未定義である。
《レジスタ３０１６４》
　レジスタ３０１６４は、CTT[1:0][1:0]R(Command Timeout Time Register)である。これは入力端判定待ち時間を設定する。このレジスタは、双方向の通信で共通である。後から設定される値を保持する。また、単位は２５６サイクル（１００ＭＨｚで２．５μｓ)である。CTT1[1:0]Rは入力端１に、CTT0[1:0]Rは入力端０に対応する。
《レジスタ３０１６５》
　レジスタ３０１６５は、CTC[1:0][1:0]R(Command Timeout Counter Register)である。これは２５６サイクル（１００ＭＨｚで２．５μｓ)毎にCTC[1:0]0に１を加える。CTC[1:0]0が２５４で１を加えられたときにはCTC[1:0]1に１を加え、CTC[1:0]0は00へ戻る。これは中断を表す２５５を避ける目的である。
　CTC1[1:0]は入力端１に、CTC0[1:0]が入力端０に対応する。夫々の入力端で電文を受信した場合、これらの値は00になる。
　CTC[1:0][1:0]の値が対応するCTT[1:0][1:0]を超えたときには対応するNOC[1:0]を１にする。既にNOC[1:0]が１の場合にはその旨の報告電文を発生する。
　図１０Ｂにおいても、同様のレジスタの続きの説明をする。
《レジスタ３０１６６》
　レジスタ３０１６６は、RMTR(Report Meeting Register)である。これは報告型電文の待ち合わせ時間を示す。このレジスタは双方向の通信で共通である。後から設定される値を保持する。このRMTには前記CTTよりも小さな値を設定する。
　前記CTC[1:0]0のどちらかがRMTを超えた場合に待ち合わせを破棄してBUFの内容をBUF0から順に送出をはじめる。
《レジスタ３０１６７》
　レジスタ３０１６７は、RIR(Report Interval Register)である。これは無受信報告繰り返し間隔を示す。単位は４サイクルで、既定値は１６である。
　RN(Report Number)は報告電文発信回数を表す。報告電文を４回報告し、00に戻った段階で報告電文の送信を停止する。
《レジスタ３０１６８》
　レジスタ３０１６８は、BUFR(Buffer Register)である。これは収集型電文の待ち合わせのために、一時的に収集型電文を全文保存する。電文の格納はBUF0から始まる。待ち合わせの電文が届いた段階でBUF00から順に取り出して電文を合成して転送する。
《レジスタ３０１６９》
　レジスタ３０１６９は、BUFE(Buffer Enable)である。これはBUF0が有効であることを示す。
《レジスタ３０１７０》
　レジスタ３０１７０はゲートパルス指定（GATER）である。GP[1:0]、GN[1:0]は夫々、Ｐ側、Ｎ側のゲートパルス信号指令値を保持する。GPP[1:0]、GNP[1:0]は一回前のGP[1:0]、GN[1:0]を保持する。GN1、GP1はブリッジ回路用の制御ビットである。これらは、チョッパ回路の時のGN1は転流サイリスタのゲート信号、GP1は短絡スイッチ(固着式)の閉信号を表す。
《レジスタ３０１７１》
　レジスタ３０１７１はセルの状態とコンデンサ電圧を表す。このレジスタは双方向の通信で共通である。
　TMP(Temperature)は温度が高いことを示す。PE(P-side Error)、NE(N-side Error)は夫々が異常であることを示す。VC１/0(Voltage of Capacitor)Rはコンデンサ電圧の上位４ビット、及び下位８ビットの値を保持する。
《レジスタ３０１７２》
　レジスタ３０１７２はCN[3:0]である。これは双方向の通信で共通で、セルの番号を記録する。番号は工場出荷時に不揮発性メモリ領域に記録される。
　次に、電文（通信電文）の種類に係るレジスタについて図１１Ａ、１１Ｂを参照して説明する。
　図１１Ａ、１１Ｂは、電文（通信電文）の種類に関わるシステム内部状態部３０１００（図３）のレジスタの詳細の例を示した図である。
　図１１Ａにおけるレジスタについて順に説明する。
《レジスタ４０１００》
　レジスタ４０１００に基本構造を示す。
　CHK[7:0]は確認領域で、電文のパリティを記載する。ここでは奇パリティを用いる。この領域は値がFFになることがある。
　END[7:0]は電文終了領域で、値は常にFFとする。セルコントローラは電文中にFFを検出すると、次のCHK領域で電文が終了すると認識する。尚、CHK領域自体がFFになることがあるので、FFに続くFFはENDとは認識しない。
　ENDは電文の競合による強制終了に用いられることがある。強制終了させられた電文は破棄される。その際、CHK領域の確認は行われ、異常であれば報告型電文を発生して報告する。
　MID[7:0]は電文識別子である。電文の先頭８ビットである。
《レジスタ４０１０１》
　レジスタ４０１０１は、CMD[3:0]である。この電文の命令種を示す。
　CN[3:0]はセル番号の下位４ビットである。報告型電文の発行元を識別する。これだけでは１６セルしか識別できないので、これに続く８ビット中に残りのセル識別情報を持つ。但し、電文転送可否判断には先頭の８ビットのみを使用する。
　したがって、16nセル離れたセルからの報告電文でCID[5:4]が偶然同じものは同じ電文と解釈され、上流のものが破棄される可能性がある。このため、CIDが異なるように、セル番号の[5:4]でCID[5:4]をハッシュする。
　CID[5:4]は命令識別子である。命令識別子は命令発行毎に値を加算する。これにより、セルコントローラは連続発行される命令を別命令として認識する。
　次に、分配型、収集型電文の詳細を示す。簡単のためにCID[5:4]=’b00’とする。
《レジスタ４０１０２》
　レジスタ４０１０２は、セル内IGBTのon/off命令である。
　L[3:0]：電文長。電文の長さを４Ｂ（バイト）単位で表す。LEN=1の場合は全体が４Ｂである。通信ループが４０セルで構成される場合はL=6である。この場合、8L-7=41なので、4L-3番目のバイトは不使用となる。また、通信ループが３２セルで構成される場合はL=5である。この場合、8L-7=33なので4L-3番目のバイトは不使用となる。
　GP/GN：P側/N側ゲート制御指令である。２ビットにてそれぞれの制御を指令す。１がon、２がoffである。チョッパセルの場合は偶数ビットのみが有効である。ブリッジセルの場合は奇数ビットも有効である。GPの偶数ビットとGNの偶数ビット、GPの奇数ビットとGNの奇数ビットがともに‘１’になる指令は禁止である。これは直流短絡を引き起こす設定であることと、電文中に0xFFのバイトが混入して電文が強制終了されることを防ぐ必要があることとによるものである。
《レジスタ４０１０３》
　レジスタ４０１０３は、全セルのレジスタへ２バイト単位で書き込む。
　図１１Ｂは、図１１Ａの電文（電文フォーマット）の続きである。図１１Ｂについて説明する。
《レジスタ４０１０４》
　レジスタ４０１０４は、指定セルのレジスタ値を６４バイト単位で書き込む。
《レジスタ４０１０５》
　レジスタ４０１０５は、全セルのレジスタ値を２バイト単位で読み出す。
《レジスタ４０１０６》
　レジスタ４０１０６は、RA[7:0]レジスタアドレスである。最下位ビットRA[0]は常に’b0’とする。読み出しは偶数、奇数の順に２バイトずつ読み出す。
　CnRD0/1：セルnのレジスタデータ0及び１。
　2≦Lである。L=2の場合は全体が８Ｂである。この場合、１番目のセルのデータC0RD0、C0RD1のみを返す。通信ループが４０セルで構成される場合はL=22である。この場合、2L-4=40なので、4L-4番目、及び、4L-3番目の２バイトは不使用となる。通信ループが３２セルで構成される場合はL=18である。この場合、2L-4=32なので4L-4番目、及び、4L-3番目の２バイトは不使用となる。
　この電文を発信する場合には当該領域にはオールゼロを設定する。各セルはそのセルが担当する部分にのみ当該レジスタの値を組み込んで下流セルへと転送する。
《レジスタ４０１０７》
　レジスタ４０１０７は、指定セルのレジスタ値を６４バイト単位で読み出す。
　以下、図示していないが、次のレジスタもある。
《レジスタ４０１０８》
　レジスタ４０１０８は、CA[7:0]：セルアドレスで、対象セルのアドレスを指定する。
　通信ループのセル数を超える最小の２のべき乗よりも大きな値を指定した場合、そのべき乗に対応する上位ビットは無視される。
　RA[7:0]：レジスタアドレス。レジスタの読み出し単位を６４Ｂとする。したがって、L=18である。2L-4=32なので4L-4番目、及び、4L-3番目の２バイトは未定義で変更されない。尚、RA[5:0]は’b000000’とする。
　この電文を発信する場合には当該領域にはオールゼロを設定する。各セルはそのセルが担当する部分にのみ当該レジスタ値を組み込んで下流セルへと転送する。
　無受信報告
　MID[7:0]=’0x40’：RXS
　無受信状態を検出したことをRXSRの値を送出することで報告する。
（その他の実施形態）
　本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。以下に例をあげる。
　本実施形態では、電力変換装置として三相電力系統に連系する三相ＭＭＣＣで説明をしたが、本発明は、単相系統に連系する単相ＭＭＣＣや、モータを駆動するＭＭＣＣにも適用可能である。また、本発明は、ＣＭＣ（Cascade Multi-level Converters）にも適用可能である。
　また、本実施形態で用いた数珠繋ぎ（デイジーチェーン接続）の構成の複数の制御装置において、隣接するセルの制御装置だけでなく、そのさらに先のセルとも接続する通信システムは、前記した電力変換装置のみならず、複数の制御装置の構成による一般の装置にも適用できる。
　また、本実施形態では、スイッチング素子２０１、２０２をＩＧＢＴで説明をしたが、ＩＧＢＴに限らず、ＧＴＯ（Gate-Turn-Off Thyristor）、ＧＣＴ（Gate-Commutated turn-off Thyristor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、などのオン・オフ制御素子（スイッチング素子）の場合にも適用可能である。
　また、システム制御装置とセル制御装置の間の通信は、光ファイバケーブルを用いて説明したが、電気ケーブルによる電気通信においても、「数珠繋ぎ（デイジーチェーン接続）の構成の複数の制御装置において、隣接するセルの制御装置だけでなく、そのさらに先のセルとも接続する通信システム」が適用できる。
　また、システム制御装置とセル制御装置の通信は、レジスタを用いた通信電文（電文）の形態で説明したが、「電文」の形態によらない一般の電気通信の場合にも適用できる。
　システム制御装置とセル制御装置の制御回路は、ソフトによる構成でもハードによる構成でも、またソフトとハードが混載した構成であってもよい。
（本発明、本実施形態の補足）
　本実施形態で用いた数珠繋ぎ（デイジーチェーン接続）の構成の複数の制御装置においては、隣接するセルの制御装置だけでなく、そのさらに先のセルとも接続することで、セルの制御装置が故障する場合でも、当該セルの制御装置を迂回して通信を可能にするものである。
　さらには、同様の接続を逆方向の数珠繋ぎにも適用することで、隣接２セルが故障する場合でも、折り返しによる通信、または逆方向の出力端からの通信により、通信と運転を継続可能とするものである。
　１０１　　三相電力系統
　１０２　　変圧器
　１０３　　電力変換装置
　１０４　　アーム、変換器アーム
　１０５　　セル、単位変換器
　１０６　　リアクトル
　１０７　　中央制御装置
　１０８　　交流電圧センサ
　１０９　　電流センサ
　１１０　　光トランシーバ
　１１１、１１４、１１１０１～１１１７１　　光ファイバケーブル、高耐圧光ファイバケーブル
　１１２０４～１１２６８　　光ファイバケーブル、中耐圧光ファイバケーブル（低耐圧光ファイバケーブル）
　１１２、１１３　　光ファイバケーブル、低耐圧光ファイバケーブル
　１１５　　負荷、負荷装置
　１０７００、１０７１０、１０７２０、１０７３０　　並替結果
　１０７４０　　統合並替結果
　１０７５０　　比較テーブル
　１０７５１～１０７５６　　大小比較結果　　
　１０７Ｓ０、１０７Ｓ１　　システムコントローラ、システム制御装置
　２０１　　スイッチング素子、ハイサイド・スイッチング素子
　２０２　　スイッチング素子、ローサイド・スイッチング素子
　２０３　　直流コンデンサ
　２０４　　セル制御装置（分散制御装置）
　２０５　　光トランシーバ
　２０６　　ゲートドライバ
　２０７　　直流電圧センサ
　２０９　　温度センサ
　２０４００～２０４０９　　セルコントローラ、セル制御装置（通信装置）
　３０１００、３０１４０　　内部状態、内部状態部、システム内部状態部
　３０１０１、３０１０２、３０１４１、３０１４２　　クロック同期、クロック同期部
　３０１０３、３０１０４、３０１４４、３０１４５　　無受信タイマ、無受信計数部
　３０１０５、３０１４５　　無受信無制御判定部、（判定）
　３０１０６、３０１４６　　電文バッファ、電文記憶部
　３０１０７、３０１４７　　電文番号照合部
　３０１０８、３０１４８　　電文選択電文併合部
　３０１０９、３０１４９　　電文解釈実行部（電文解釈）
　３０１００、３０１４０　　システム内部状態部
　３０１２０　　降順折り返し部
　３０１３０　　昇順折り返し部
　３０１６０～３０１７２　　レジスタ、システム内部状態部の詳細
　３０１８０　　補正演算部（補正演算部）
　３０１８１　　補正表
　３０１８２　　コンデンサ電圧比較＆計数部
　３０１８３　　計数情報部（電圧大きい）
　３０１８４　　計数情報部（電圧等しい）
　３０１８５　　計数情報部（電圧小さい）
　４０１００～４０１０７　　電文の詳細

Claims (20)

  1. 　複数の分散制御装置に内蔵される複数の通信装置を備える通信システムであって、
    　前記通信装置は少なくとも２つの通信入力端と２つの通信出力端を有し、
    　第ｋの前記通信装置の前記２つの通信入力端の一方の通信入力端は、隣接する第（ｋ－１）の通信装置の通信出力端に接続され、
    　第ｋの前記通信装置の前記２つの通信入力端の他方の通信入力端は、更に隣の第（ｋ－２）の通信装置の通信出力端に接続され、
    　前記第ｋの通信装置の前記２つの通信出力端の一方の通信出力端は、隣接する第（ｋ＋１）の通信装置の通信入力端に接続され、
    　前記第ｋの前記通信装置の前記２つの通信出力端の他方の通信出力端は、更に隣の第（ｋ＋２）の通信装置の通信入力端に接続され、
    　前記第（ｋ－２）乃至第（ｋ＋２）の通信装置を含む複数の通信装置は数珠繋ぎされることを特徴とする通信システム。
  2. 　請求の範囲第１項に記載の通信システムにおいて、
    　さらに前記複数の分散制御装置を統括制御する中央制御装置に内蔵されるシステム制御装置を備え、
    　該システム制御装置は、前記数珠繋ぎされた複数の通信装置の両端、またはひとつ前に位置する２つの通信装置と接続されることを特徴とする通信システム。
  3. 　請求の範囲第１項に記載の通信システムにおいて、
    　さらに、それぞれ同一の処理を２重化して実施する２つのシステム制御装置を備え、
    　該２つのシステム制御装置のひとつのシステム制御装置は、前記数珠繋ぎされた複数の通信装置の一端に位置する通信装置と他端のひとつ前に位置する通信装置とに接続され、
    　該２つのシステム制御装置の他のシステム制御装置は、前記数珠繋ぎされた複数の通信装置の一端のひとつ前に位置する通信装置と他端に位置する通信装置とに接続され
    ることを特徴とする通信システム。
  4. 　請求の範囲第２項に記載の通信システムにおいて、
    　前記システム制御装置を複数個と、
    　前記複数の通信装置の数珠繋ぎを複数系列と、を有し、
    　それぞれの系列の数珠繋ぎの複数の通信装置を別々の前記システム制御装置へ接続することを特徴とする通信システム。
  5. 　請求の範囲第３項に記載の通信システムにおいて、
    　前記システム制御装置を４以上の複数個と、
    　前記複数の通信装置の数珠繋ぎを複数系列と、を有し、
    　それぞれの系列の数珠繋ぎの複数の通信装置を別々の前記システム制御装置へ接続することを特徴とする通信システム。
  6. 　請求の範囲第５項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の各通信装置が更に２つの入力端と２つの出力端を有し、先の入力端と出力端とは反対方向に通信が伝達されるように接続することで双方向通信を可能にすることを特徴とする通信システム。
  7. 　請求の範囲第５項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の各通信装置が入力の無い時間を計る無受信計数部を有し、
    　該無受信計数部が所定の時間、入力が無かったことを検出した際には、その検出結果を前記システム制御装置へ通知する電文を発生して出力することを特徴とする通信システム。
  8. 　請求の範囲第６項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の各通信装置が入力の無い時間を計る無受信計数部を有し、
    　該無受信計数部が前記双方向通信のひとつの通信方向の入力端において、所定の時間、入力が無かったことを検出した際には、その検出結果を通知する電文を前記ひとつの通信方向の反対側の通信方向の出力端から出力することを特徴とする通信システム。
  9. 　請求の範囲第６項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の各通信装置は、前記双方向通信のそれぞれの方向への出力端には同じ通信電文を送出し、
    　該通信電文は、個別の識別番号を有し、
    　前記複数の各通信装置の入力端は、前記識別番号を記録し判定する電文番号照合部を有し、
    　ひとつの前記通信装置の前記電文番号照合部が同一の識別番号の通信電文を受信した際に、後で受信した通信電文は、前記通信装置の出力端へ転送されないことを特徴とする通信システム。
  10. 　請求の範囲第９項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の各通信装置は、前記通信電文を一時的に記憶する電文記憶部を有し、
    　該電文記憶部に記憶された複数の通信電文において、所定の電文の種類の通信電文が優先されて出力端へ転送されることを特徴とする通信システム。
  11. 　請求の範囲第１０項に記載の通信システムにおいて、
    　前記通信装置が先に受信して前記電文記憶部に記憶された通信電文が、所定の時間、前記通信装置がさらなる通信電文を受信しない際には後の通信電文の受信を待つことなく、出力端へ転送されることを特徴とする通信システム。
  12. 　請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれか一項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の通信装置が電力変換装置に備えられたことを特徴とする通信システム。
  13. 　請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれか一項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の通信装置が、複数の単位変換器がカスケード接続され該単位変換器と同電位の近傍に設置した分散制御装置と該分散制御装置を統括制御する中央制御装置を具備する電力変換装置に、
    備えられることを特徴とする通信システム。
  14. 　請求の範囲第２項に記載の通信システムにおいて、
    　前記複数の通信装置が、
    複数の単位変換器がカスケード接続され該単位変換器と同電位の近傍に設置した分散制御装置と該分散制御装置を統括制御する中央制御装置と、前記分散制御装置が前記単位変換器のデータの計測する手段と該データを補正する手段と、該データを通信機能によって中央制御装置のシステム制御装置へ送信する手段とを具備する電力変換装置に、
    備えられることを特徴とする通信システム。
  15. 　請求の範囲第１４項に記載の通信システムにおいて、
    　数珠繋ぎに構成された前記複数の分散制御装置の通信装置における送信方向の下流の通信装置は、
    前記補正済みの計測データを中央制御装置のシステム制御装置へ送信する際に、併せて前記補正済みの計測データと送信方向の上流の通信装置の計測データと比較した結果を保持する
    ことを特徴とする通信システム。
  16. 　請求の範囲第１５項に記載の通信システムにおいて、
    　前記中央制御装置のシステム制御装置は、各前記数珠繋ぎに構成された複数の分散制御装置の通信装置内の比較情報を前記数珠繋ぎされた前記通信装置群から取得し、これら複数の比較情報を統合した統合比較情報を生成することを特徴とする通信システム。
  17. 　請求の範囲第１６項に記載の通信システムにおいて、
    　前記中央制御装置のシステム制御装置は、前記統合比較情報、前記単位変換器の出力電圧指令、および別途計測し統合した前記単位変換器群に流れる電流をもとに、該単位変換器群における各単位変換器の電圧を出力する優先順を決定することを特徴とする通信システム。
  18. 　請求の範囲第１６項に記載の通信システムにおいて、
    　前記優先順は、前記統合比較情報に基づき、前記電流が充電方向ならば、単位変換器に備えられた直流コンデンサ電圧の低い単位変換器を選択し、前記電流が放電方向なら単位変換器に備えられた直流コンデンサ電圧の高い単位変換器を選択することを特徴とする通信システム。
  19. 　請求の範囲第１８項に記載の通信システムにおいて、
    　前記統合比較情報を用いて前記複数の単位変換器を電圧順に並べ替えて、前記単位変換器の電圧を出力する優先順とすることを特徴とする通信システム。
  20. 　請求の範囲第１８項に記載の通信システムにおいて、
    　前記統合比較情報を用いて前記複数の単位変換器をあらかじめ定められた電圧範囲に分類し、この分類単位で前記単位変換器の電圧を出力する優先順とすることを特徴とする通信システム。
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