WO2013121589A1 - 電力変換装置、及び電力変換システム - Google Patents

電力変換装置、及び電力変換システム Download PDF

Info

Publication number
WO2013121589A1
WO2013121589A1 PCT/JP2012/053880 JP2012053880W WO2013121589A1 WO 2013121589 A1 WO2013121589 A1 WO 2013121589A1 JP 2012053880 W JP2012053880 W JP 2012053880W WO 2013121589 A1 WO2013121589 A1 WO 2013121589A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power conversion
frequency
power
candidate
power converter
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/053880
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲 平良
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to DE112012005893.3T priority Critical patent/DE112012005893B4/de
Priority to PCT/JP2012/053880 priority patent/WO2013121589A1/ja
Priority to US13/641,381 priority patent/US8847442B2/en
Priority to CN201280001179.1A priority patent/CN103384964B/zh
Priority to JP2012519815A priority patent/JP5031130B1/ja
Publication of WO2013121589A1 publication Critical patent/WO2013121589A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/53Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device and a power conversion system.
  • information communication may be performed between the plurality of semiconductor power conversion devices in order to control the plurality of semiconductor power conversion devices in a coordinated manner.
  • information communication is performed between a plurality of semiconductor power converters, it is common to perform communication using a dedicated communication line.
  • a dedicated communication line is laid, man-hours are required, and noise current may flow through the communication line, causing trouble due to noise.
  • Patent Document 1 in a power line carrier communication system in which a plurality of lighting devices are connected to a power line, a lighting device of a parent device transmits a signal to the lighting devices of each child device by common mode communication. It is described that the lighting state of each slave unit is controlled to be interlocked with the lighting state of the unit. Specifically, in the lighting device of the master unit, the control unit controls the on / off of the field effect transistor according to a signal for controlling the lighting state of the lighting device of the slave unit, and is formed by the magnitude of the amplitude of the waveform flowing to the ground side. The transmitted signal is transmitted to the lighting device of the slave unit by common mode communication.
  • the detection circuit receives a signal transmitted by common mode communication by inputting a signal having a rectangular waveform by extracting a signal component through a ground capacitor to the control unit.
  • Patent Document 1 is a method for detecting the magnitude of the voltage amplitude with respect to the ground of the power line, it is difficult to perform bidirectional communication or communication between three or more devices on the same power line.
  • the amplitude changes depending on the impedance of the power line, depending on the system, there is a concern that the signal level needs to be individually adjusted or the reliability of communication is lowered.
  • This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the power converter device and power conversion system which can communicate the voltage signal to earth according to information, and can reduce the manufacturing cost of the transmission side .
  • a power converter is a power converter connected to a second power converter through a power supply line and a ground line.
  • a carrier signal generation unit that switches to a frequency selected from a plurality of candidate frequencies or candidate frequency ranges according to information to be transmitted to the second power conversion device and generates a carrier signal having the switched frequency.
  • a PWM signal generation unit that generates a PWM signal using the generated carrier signal, and a switching element for controlling a control target, and performs switching according to the generated PWM signal to perform power conversion.
  • a ground voltage signal corresponding to the information to be transmitted through the power supply line and the ground line. Characterized by comprising a switching element to be transmitted to the serial second power converter.
  • the switching operation of the switching element serves as both an operation for power conversion and an operation for transmitting an anti-ground voltage signal.
  • the ground voltage signal corresponding to the information to be transmitted is transmitted from the transmission-side power conversion device to the reception-side power conversion device without adding a large-scale circuit configuration dedicated to communication in the transmission-side power conversion device. Can be sent. That is, it is possible to communicate an anti-ground voltage signal corresponding to information and to reduce the manufacturing cost on the transmission side.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of the power conversion system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the switching element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the carrier signal frequency extraction unit in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the carrier signal frequency extraction unit in the modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the carrier signal frequency extraction unit in the modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a power conversion system according to another modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram of a configuration of the power conversion system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration and operation of the carrier signal frequency extraction unit in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a carrier signal frequency extraction unit in a modification of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the operation of the carrier signal frequency extraction unit in the modification of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram of a configuration of the power conversion system according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration and operation of the carrier signal frequency extraction unit in the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration and operation of the carrier signal frequency extraction unit in the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the operation of the carrier signal frequency extraction unit in the modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a comparative example.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a comparative example.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion system 1.
  • the power conversion system 1 performs a predetermined power conversion operation and controls a plurality of control objects M1 and M2.
  • the control objects M1 and M2 are, for example, a motor or a machine.
  • the power conversion system 1 includes a power supply device 2, a power conversion device 10, and a power conversion device 20.
  • the power supply device 2 is connected to the power conversion device 10 and the power conversion device 20 via the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 10 and the power conversion device 20 are connected to the power supply device 2 in parallel.
  • the power supply device 2 generates DC power, and supplies the generated DC power to each of the power conversion device 10 and the power conversion device 20 via the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 10 is connected to the power supply device 2 and the power conversion device 20 via the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 10 is connected to the ground potential via the ground wire Le.
  • the power conversion device 10 is connected to the control target M1 through power lines Lu1, Lv1, and Lw1.
  • the power conversion device 10 receives DC power from the power supply device 2 through the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power converter 10 performs a power conversion operation for converting DC power into AC power in the main circuit 10a. Specifically, the plurality of switching elements 15-up to 15-wn (see FIG. 4) in the main circuit 10a are turned on and off at predetermined timings.
  • the power converter 10 supplies the converted AC power to the control target M1 via the power lines Lu1, Lv1, and Lw1. Thereby, the power converter device 10 carries out drive control of the control object M1.
  • the power conversion device 20 is connected to the power supply device 2 and the power conversion device 10 via the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 10 is connected to the ground potential via the ground wire Le.
  • the power converter 20 is connected to the controlled object M2 via the power lines Lu2, Lv2, and Lw2.
  • the power conversion device 20 receives DC power from the power supply device 2 via the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 20 performs a power conversion operation for converting DC power into AC power in the main circuit 20a. Specifically, a plurality of switching elements (see FIG. 4) in the main circuit 20a are turned on and off at a predetermined timing.
  • the power conversion device 20 supplies the converted AC power to the control object M2. Thereby, the power converter device 20 carries out drive control of the control object M2.
  • the main circuit 10a and the ground line Le are equivalently connected via the stray capacitance Cf1.
  • the main circuit 20a and the ground line Le are equivalently connected via the stray capacitance Cf1 via the stray capacitance Cf2.
  • the power converter 10 transmits a ground voltage signal Ve corresponding to predetermined information (see FIG. 3C) to the power converter 20. That is, in the present embodiment, power conversion device 10 functions as a power conversion device on the transmission side, and power conversion device 20 functions as a power conversion device on the reception side.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration related to communication in the power conversion device 10.
  • the power conversion apparatus 10 includes a fundamental frequency generation unit 11, a PWM carrier signal generation unit 12, a PWM signal generation unit 13, a drive circuit 14, and switching elements 15 of the main circuit 10a. Since the plurality of switching elements 15-up to 15-wn in the main circuit 10a perform an equivalent operation with respect to transmission of the ground voltage signal Ve, in FIG. 2, each of the plurality of switching elements 15-up to 15-wn is performed. Is shown as each switching element 15.
  • the fundamental frequency generator 11 generates a reference signal having a fundamental frequency.
  • a transmitter or a crystal resonator is used for the fundamental frequency generator 11 to supply the generated reference signal to the PWM carrier signal generator 12.
  • the PWM carrier signal generator 12 receives a reference signal from fundamental frequency generator 11.
  • the PWM carrier signal generation unit 12 generates a carrier signal using the reference signal.
  • the PWM carrier signal generation unit 12 modulates the frequency of the carrier signal according to information (that is, a bit pattern) to be transmitted to the power conversion device 20. That is, the PWM carrier signal generation unit 12 includes a frequency modulation unit 12a and a generation unit 12b.
  • the frequency modulation unit 12a receives information to be transmitted to the power conversion device 20 from the outside (for example, a host controller (not shown)).
  • a plurality of candidate frequencies are preset in the frequency modulation unit 12a.
  • the number of candidate frequencies is set in advance so as to correspond to the number of bit values that can be taken by the ground voltage signal Ve to be transmitted.
  • a candidate frequency range having a certain degree of continuity may be set in advance instead of a plurality of discrete candidate frequencies.
  • the candidate frequency f1 corresponding to the bit value “0” and the candidate frequency f2 corresponding to the bit value “1” (FIG. 3 (a)) is set in the frequency modulation unit 12a.
  • correlation information between possible bit values and candidate frequencies is preset in the frequency modulation unit 12a for a plurality of candidate frequencies.
  • each of the plurality of candidate frequencies f1 and f2 is set to a value different from the frequency f3 of the carrier signal used in the power converter 20 on the receiving side (see FIG. 7).
  • the frequency modulation unit 12a selects, for example, one frequency from the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency ranges) according to information to be transmitted to the power conversion device 20, and requests the generation unit 12b. Switch the frequency to be used to the selected frequency. In other words, the frequency modulation unit 12a may digitally select and switch the frequency to be requested to the generation unit 12b, or may select and switch the analog frequency.
  • the frequency modulation unit 12a requests the generation unit 12b to generate a carrier signal at the switched frequency. In response to the request, the generation unit 12b generates a carrier signal having a switched frequency using the reference signal as a reference (for example, a clock).
  • the carrier signal is generated at the frequency f2 corresponding to the bit value “1” in the period TP2.
  • a carrier signal is generated at a frequency f1 corresponding to the bit value “0”. That is, information to be transmitted to the power conversion device 20 is embedded in the carrier signal in the form of a frequency.
  • the PWM carrier signal generation unit 12 supplies the generated carrier signal to the PWM signal generation unit 13.
  • the PWM signal generator 13 receives a carrier signal from the PWM carrier signal generator 12.
  • the PWM signal generation unit 13 generates a PWM signal using the carrier signal.
  • the PWM signal generation unit 13 modulates the pulse width (duty ratio) of the PWM signal in accordance with the frequency command. That is, the PWM signal generation unit 13 includes a PWM modulation unit 13a and a generation unit 13b.
  • the PWM modulator 13a receives a frequency command from the outside (for example, a host controller (not shown)).
  • the PWM modulation unit 13a generates a threshold value corresponding to the frequency command and supplies it to the generation unit 13b.
  • Generation unit 13b receives a carrier signal from PWM carrier signal generation unit 12, and receives a threshold value from PWM modulation unit 13a.
  • the generating unit 13b compares the carrier signal with a threshold value, and generates a PWM signal according to the comparison result. At this time, the frequency of the generated PWM signal corresponds to the frequency of the carrier signal.
  • the PWM signal is generated at the frequency f2a corresponding to the bit value “1”, and the pulse width (duty ratio) of the PWM signal is set according to the frequency command. It has changed into a thing. Further, in the period TP1, the PWM signal is generated at the frequency f1a corresponding to the bit value “0”, and the pulse width (duty ratio) of the PWM signal is changed according to the frequency command. That is, information to be transmitted to the power conversion device 20 is embedded in the PWM signal in the form of a frequency, and a parameter corresponding to the frequency command is embedded in the form of a pulse width (duty ratio).
  • the PWM signal generation unit 13 supplies the generated PWM signal to the drive circuit 14.
  • the drive circuit 14 receives the PWM signal from the PWM signal generation unit 13.
  • the drive circuit 14 generates a drive signal for each of the plurality of switching elements 15-up to 15-wn (see FIG. 4) in the main circuit 10a, that is, for each switching element 15 in the main circuit 10a, according to the PWM signal.
  • information to be transmitted to the power conversion device 20 is also embedded in the drive signal in the form of a frequency, and a parameter corresponding to the frequency command is embedded in the form of a pulse width (duty ratio).
  • Each switching element 15 of the main circuit 10 a receives a drive signal from the drive circuit 14. Each switching element 15 of the main circuit 10a is turned on and off at a predetermined timing in accordance with the drive signal. Thereby, the power converter device 10 converts DC power into AC power, supplies the converted AC power to the control target M1 via the power lines Lu1, Lv1, and Lw1, and drives and controls the control target M1. Each switching element 15 of the main circuit 10a is a switching element for controlling the control object M1.
  • each switching element 15 of the main circuit 10 a performs switching according to the PWM signal generated by the PWM signal generation unit 13. As a result, each switching element 15 of the main circuit 10a performs an operation for power conversion, and power-converts the ground voltage signal Ve corresponding to information to be transmitted through the power supply line Lp and the ground line Le, for example. Transmit to device 20.
  • each switching element 15 of the main circuit 10a has a switching operation (on / off operation) serving both as an operation for power conversion and an operation for transmitting the ground voltage signal Ve by embedding information.
  • the ground voltage signal Ve is transmitted at the frequency f2b corresponding to the bit value “1” in the period TP2.
  • the ground voltage signal Ve is transmitted at the frequency f1b corresponding to the bit value “0”. That is, information to be transmitted to the power conversion device 20 is embedded in the anti-ground voltage signal Ve in the form of a frequency.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration related to communication in the power conversion device 20.
  • the power conversion device 20 includes an anti-ground voltage detection unit 26, a carrier signal frequency extraction unit 27, a demodulation unit (restoration unit) 28, and an information processing unit 29.
  • the ground voltage detector 26 detects the ground voltage signal Ve via the power supply line Lp and the ground line Le.
  • the anti-earth voltage detection unit 26 acquires the electric potential of the power supply line Lp and the electric potential of the earth line Le, and detects the anti-earth voltage signal Ve by obtaining the difference between the two using, for example, a differential amplifier. May be.
  • the anti-ground voltage detector 26 may detect the potential of the node connected to the electrode on the main circuit 20a side of the stray capacitance Cf2 and the potential of the node connected to the electrode on the opposite side of the main circuit 20a of the stray capacitance Cf2.
  • the ground voltage signal Ve may be detected by obtaining a difference between the two using, for example, a differential amplifier.
  • the ground voltage detector 26 supplies the detected ground voltage signal Ve to the carrier signal frequency extractor 27.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 receives the ground voltage signal Ve from the ground voltage detection unit 26.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 extracts a frequency component corresponding to any frequency in a plurality of candidate frequencies (for example, f1, f2) (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal from the ground voltage signal Ve.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 includes a plurality of bandpass filters 27a and 27b and a specification unit 27c as illustrated in FIG.
  • the plurality of band pass filters 27a and 27b have pass bands corresponding to a plurality of candidate frequencies of the carrier signal.
  • the plurality of band-pass filters 27a and 27b are provided corresponding to the number of bit values that can be taken by the ground voltage signal Ve.
  • the band pass filter 27a has a pass band corresponding to the candidate frequency f1. That is, the band pass filter 27a has a pass band corresponding to the bit value “0”. In the cases shown in FIGS. 3A to 3C, the bandpass filter 27a has a pass band that selectively passes the vicinity of the frequency f1b corresponding to the candidate frequency f1, that is, the bit value “0”. is doing.
  • the band pass filter 27b has a pass band corresponding to the candidate frequency f2. That is, the band pass filter 27b has a pass band corresponding to the bit value “1”. In the cases shown in FIGS. 3A to 3C, the bandpass filter 27b has a pass band that selectively passes the vicinity of the frequency f2b corresponding to the candidate frequency f2, that is, corresponding to the bit value “1”. is doing.
  • the identifying unit 27c When the identifying unit 27c receives a signal from one of the plurality of bandpass filters 27a and 27b, the identifying unit 27c converts the received signal into a frequency component corresponding to any frequency among the plurality of candidate frequencies (or candidate frequency ranges). Identify if there is.
  • the specifying unit 27c when receiving the frequency component of the frequency f1b from the bandpass filter 27a, the specifying unit 27c specifies that the frequency component corresponds to the candidate frequency f1, that is, the bit value “0”.
  • the specifying unit 27c when receiving the frequency component of the frequency f2b from the bandpass filter 27b, specifies the frequency component corresponding to the candidate frequency f2, that is, the bit value “1”.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 extracts a frequency component corresponding to one of the plurality of candidate frequencies f1 and f2 by passing the anti-ground voltage signal Ve through the plurality of bandpass filters 27a and 27b.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 supplies the extracted frequency component to the demodulation unit 28.
  • the demodulation unit 28 receives the extracted frequency component and / or the corresponding candidate frequency identification result from the carrier signal frequency extraction unit 27.
  • the demodulator (restoration unit) 28 restores the information transmitted from the power converter 10 according to the extracted frequency component and / or the corresponding candidate frequency identification result.
  • a plurality of candidate frequencies (or candidate frequency ranges) corresponding to those set in the frequency modulator 12a are preset.
  • the number (or range length) corresponding to the number of possible bit values of the ground voltage signal Ve to be transmitted is set in advance in the same manner as that set in the frequency modulation unit 12a. Yes.
  • the candidate frequency f1 corresponding to the bit value “0” and the candidate frequency f2 corresponding to the bit value “1” (FIG. 3 ( a) see) is set in the demodulator 28.
  • correlation information between possible bit values and candidate frequencies corresponding to those set in the frequency modulator 12a is preset for a plurality of candidate frequencies.
  • the correlation information set in the frequency modulation part 12a is updated, it is preferable that the correlation information set in the demodulation part 28 is also updated synchronously.
  • the demodulator 28 when it is recognized that the anti-earth voltage signal Ve having the frequency f2b corresponding to the candidate frequency f2 is received in the period TP2, the demodulator 28 sets the frequency f2 to the corresponding frequency f2. The bit value is converted to “1”.
  • the demodulator 28 converts the frequency f1 into the corresponding bit value “0”. That is, the demodulator 28 restores information (that is, a bit pattern) embedded in the ground voltage signal Ve. The demodulator 28 supplies the restored information to the information processor 29.
  • the information processing unit 29 receives the restored information from the demodulation unit 28.
  • the information processing unit 29 performs predetermined information processing using the received information.
  • the information processing unit 29 performs information processing for controlling the power conversion device 20 in conjunction with the power conversion device 10 using the received information.
  • the carrier signal generation unit 912 does not have the frequency modulation unit 12a (see FIG. 2) in the power conversion device 910 on the transmission side, as shown in FIG.
  • the amplitude of the ground voltage signal is modulated in the power converter 910 on the transmission side according to the information to be transmitted. That is, it is necessary to change the impedance of the power supply line Lp with respect to the ground line Le according to information to be transmitted. Therefore, as shown in FIG. 17, a bypass line Lb that bypasses the line Lf that equivalently connects the main circuit 10a and the ground line Le via the stray capacitance Cf1 and connects the power supply line Lp and the ground line Le.
  • the impedance element 943 and the switching element 942 are connected in parallel to the bypass line Lb, and the impedance element 944 is inserted in series to the bypass line Lb. Furthermore, a drive circuit 941 for controlling on / off of the switching element 942 is added, and an ON / OFF control unit 941a for controlling on / off of the switching element 942 according to information to be transmitted is provided in the drive circuit 941. Become.
  • the transmission-side power conversion device 910 is increased in size, and the manufacturing cost of the transmission-side power conversion device 910 tends to increase.
  • the impedance element 943 and the impedance element 944 are capacitive elements, it is necessary to increase the electrode area in order to increase the capacitance. As a result, the transmission-side power conversion device 910 is further increased in size, and the manufacturing cost of the transmission-side power conversion device 910 tends to further increase.
  • the carrier signal generation unit 12 includes the frequency modulation unit 12a.
  • the carrier signal generation unit 12 switches to a frequency selected from among a plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) according to information to be transmitted to the power conversion device 20, and the switched frequency is changed. Having a carrier signal.
  • the PWM signal generation unit 13 generates a PWM signal using the generated carrier signal.
  • Each switching element 15 of the main circuit 10a performs an operation for power conversion by switching according to the generated PWM signal, and at the same time, a pair corresponding to information to be transmitted via the power supply line Lp and the ground line Le.
  • the ground voltage signal Ve is transmitted to the power converter 20.
  • each switching element 15 of the main circuit 10a has a switching operation (on / off operation) serving as an operation for power conversion and an operation for transmitting the ground voltage signal Ve with information embedded therein.
  • the power conversion device 10 converts the ground voltage signal corresponding to the information to be transmitted from the power conversion device 10 without adding a large-scale circuit configuration 940 (see FIG. 17) dedicated to communication in the power conversion device 10 on the transmission side. It can be transmitted to the device 20. That is, it is possible to communicate an anti-ground voltage signal corresponding to information and to reduce the manufacturing cost on the transmission side.
  • the ground voltage detection unit 26 detects the ground voltage signal Ve through the power supply line Lp and the ground line Le.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 corresponds to any one of a plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal from the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 26. Extract frequency components.
  • the demodulator 28 restores the information transmitted from the power conversion device 10 according to the frequency component extracted by the carrier signal frequency extractor 27. Thereby, the information embedded in the ground voltage signal Ve can be taken out, and the ground voltage signal Ve corresponding to the information transmitted from the power conversion device 10 on the transmission side as described above can be received. That is, it is possible to communicate an earth voltage signal according to information.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 includes a plurality of bandpass filters 27a and 27b corresponding to a plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or a candidate frequency range FR1).
  • the carrier signal frequency extraction unit 27 passes the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 26 through the plurality of bandpass filters 27a and 27b, so that the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or the candidate frequency range FR1). ) Is extracted.
  • the frequency component corresponding to any one of the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or the candidate frequency range FR1) of the carrier signal can be extracted from the ground voltage signal Ve.
  • the impedance of the power supply line Lp with respect to the ground line Le is changed according to the information to be transmitted, and the amplitude of the ground voltage signal according to the information to be transmitted. Since the amplitude varies depending on the impedance of the power supply line, depending on the system, there is a concern that the signal level needs to be individually adjusted or the reliability of communication is lowered.
  • the anti-ground voltage signal Ve in the form of a frequency for communication, and therefore the communication system does not depend on the impedance of the power supply line, so the signal level must be individually adjusted.
  • the versatility of communication can be improved.
  • the power conversion device 910 on the transmission side shown in FIG. 17 modulates the amplitude of the voltage signal to ground according to the information to be transmitted, the amplitude is affected when a single surge or the like flows from the outside. Therefore, there is a concern about the occurrence of communication errors.
  • the first embodiment is a communication method that does not depend on the amplitude of the ground voltage signal, and even if the amplitude changes temporarily, the communication is not affected, so that the communication reliability is unlikely to decrease.
  • the transmission-side power conversion device 910 shown in FIG. 17 when multi-value communication is attempted, a configuration corresponding to the impedance element 943, the switching element 942, the drive circuit 941, and the ON / OFF control unit 941 a is configured. It is necessary to increase the number of sets of bit values to be increased. As a result, the transmission-side power conversion device 910 is further increased in size, and the manufacturing cost of the transmission-side power conversion device 910 tends to further increase.
  • the frequency modulation unit 12a of the PWM carrier signal generation unit 12 has a plurality of pieces of correlation information between the bit values that can be taken by the ground voltage signal Ve and the candidate frequencies.
  • Candidate frequencies or candidate frequency ranges
  • correlation information between possible bit values and candidate frequencies corresponding to those set in the frequency modulator 12a is preset for a plurality of candidate frequencies.
  • multi-value communication since the number of possible bit values of the ground voltage signal Ve to be transmitted can be increased without updating the hardware, multi-value communication can be easily realized. In other words, multi-value communication can be realized while suppressing an increase in manufacturing cost of the power converter 10 on the transmission side.
  • the frequency command information embedded in the PWM wave at the same time is sufficiently small, usually about 1/100 of the frequency of the PWM carrier wave, and does not affect information transmission.
  • the frequency command is set to 60 Hz when the motor is operated.
  • the carrier wave frequency is usually in the order of kHz, it is easy to distinguish on the receiving side.
  • each switching element 15 of the main circuit 10a may be formed using a wide band gap semiconductor.
  • a SiC element may be applied to each switching element 15 of the main circuit 10a.
  • the carrier signal frequency extraction unit 27i of the power conversion device 20i on the receiving side performs frequency analysis on the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 26, thereby providing a plurality of candidates. You may extract the frequency component corresponding to any frequency of a frequency (or candidate frequency range).
  • the carrier signal frequency extraction unit 27i includes, for example, a Fourier transform unit 27ai and a specifying unit 27bi.
  • the Fourier transform unit 27ai performs a Fourier transform on the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 26 to obtain a frequency spectrum as shown in FIG.
  • the specifying unit 27bi specifies whether the obtained frequency spectrum is a frequency component corresponding to which of a plurality of candidate frequencies (or candidate frequency ranges).
  • the peak Pk1 when the peak Pk1 appears at the position of the frequency f1b corresponding to the candidate frequency f1 by the Fourier transform of the Fourier transform unit 27ai, the peak Pk1 corresponds to the candidate frequency f1, that is, corresponds to the bit value “0”. Specify that it is a frequency component.
  • the peak Pk2 when the peak Pk2 appears at the position of the frequency f2b corresponding to the candidate frequency f2 by the Fourier transform of the Fourier transform unit 27ai, the peak Pk2 corresponds to the candidate frequency f2, that is, corresponds to the bit value “0”. Specify that it is a frequency component.
  • a plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency ranges FR1) of the carrier signal can be obtained from the ground voltage signal Ve. ) Can be extracted.
  • each of the power conversion device 10 and the power conversion device 20 is an inverter
  • the power conversion device 10 and the power conversion device 20 are different from each other in the supplied power. Any other form may be used as long as it converts the power into the power and outputs the converted power.
  • each of the power conversion device 10 and the power conversion device 20 is a converter, for example, which converts supplied AC power into DC power and outputs the converted DC power to a predetermined control target (for example, an inverter). You may do it.
  • each of the power conversion device 10 and the power conversion device 20 is, for example, a step-up chopper or a step-down chopper, converts the supplied DC power into DC power having a different power level, and converts the converted DC power to a predetermined control target. May be output.
  • the power conversion device 10 and the power conversion device 20 are connected to the AC power (for example, three-phase AC power) from the power supply device 2j via the power supply lines Lr, Ls, and Lt. ),
  • the supplied AC power may be converted into AC power having a different power level, and the converted AC power may be output to the control objects M1 and M2.
  • Embodiment 2 the power conversion system 100 according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 the power conversion system 100 according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • the power conversion device 10 in the power conversion system 1, is a transmission-side power conversion device and the power conversion device 20 is a reception-side power conversion device.
  • the power converter 110 and the power converter 120 communicate bidirectionally.
  • the power conversion device 110 further has a configuration for receiving an anti-ground voltage signal. That is, the power conversion device 110 further includes an anti-ground voltage detection unit 116, a carrier signal frequency extraction unit 117, a demodulation unit (restoration unit) 118, and an information processing unit 119.
  • the functions of the ground voltage detection unit 116, the carrier signal frequency extraction unit 117, the demodulation unit (restoration unit) 118, and the information processing unit 119 are the same as those in the first embodiment, respectively. This is the same as the section 27, the demodulation section (restoration section) 28, and the information processing section 29 (see FIG. 2).
  • the power converter 120 further has a configuration for transmitting an anti-ground voltage signal. That is, the power conversion device 120 includes a fundamental frequency generation unit 121, a PWM carrier signal generation unit 122, a PWM signal generation unit 123, a drive circuit 124, and each switching element 125 of the main circuit 20a.
  • the functions of the fundamental frequency generator 121, the PWM carrier signal generator 122, the PWM signal generator 123, the drive circuit 124, and the switching elements 125 of the main circuit 20a are the fundamental frequency generator 11, the first embodiment, This is the same as the PWM carrier signal generation unit 12, the PWM signal generation unit 13, the drive circuit 14, and the switching elements 15 (see FIG. 2) of the main circuit 20a.
  • the carrier signal frequency extraction unit 117 of the power conversion device 110 includes, for example, a plurality of bandpass filters 117a and 117b and a specifying unit 117c as illustrated in FIG.
  • the plurality of band pass filters 117a and 117b have pass bands corresponding to the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or the candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power conversion device 120.
  • the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or the candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power conversion device 120 do not overlap with the plurality of candidate frequencies f1 and f1 of the carrier signal of the power conversion device 110 and can be distinguished from each other. It is preset to have a large difference (see FIG. 12).
  • the band pass filter 117a has a pass band corresponding to the candidate frequency f11. That is, the band pass filter 117a has a pass band corresponding to the bit value “0”.
  • the band pass filter 117b has a pass band corresponding to the candidate frequency f12. That is, the band pass filter 117b has a pass band corresponding to the bit value “1”.
  • the identifying unit 117c When the identifying unit 117c receives a signal from one of the plurality of bandpass filters 117a and 117b, the identifying unit 117c identifies which frequency of the plurality of candidate frequencies corresponds to the received signal.
  • the specifying unit 117c when receiving the frequency component of the frequency f1b from the bandpass filter 117a, the specifying unit 117c specifies that the frequency component corresponds to the candidate frequency f1, that is, the bit value “0”. For example, when receiving the frequency component of the frequency f2b from the bandpass filter 117b, the specifying unit 117c specifies that the frequency component corresponds to the candidate frequency f2, that is, the bit value “1”.
  • the carrier signal frequency extraction unit 117 passes the anti-ground voltage signal Ve through the plurality of bandpass filters 117a and 117b, thereby supporting any one of the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or the candidate frequency range FR11). Extracted frequency components.
  • the carrier signal frequency extraction unit 117 supplies the extracted frequency component to the demodulation unit 118.
  • power conversion device 110 further has a configuration for receiving an anti-ground voltage signal
  • power conversion device 120 further has a configuration for transmitting an anti-ground voltage signal.
  • the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal of power converter 110 and the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or candidate frequency range FR11) of the carrier signal of power converter 120 are mutually interchanged. Have a distinguishable difference (or frequency interval). Thereby, the power converter 110 and the power converter 120 can communicate bidirectionally.
  • the carrier signal frequency extraction unit 117i performs frequency analysis on the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 116, thereby obtaining a plurality of candidate frequencies (or candidate frequency ranges). A frequency component corresponding to any frequency may be extracted.
  • the carrier signal frequency extraction unit 117i includes, for example, a Fourier transform unit 117ai and a specifying unit 117bi.
  • the Fourier transform unit 117ai performs a Fourier transform on the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 116 to obtain a frequency spectrum as shown in FIG.
  • the specifying unit 117bi specifies whether the obtained frequency spectrum is a frequency component corresponding to any of the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or the candidate frequency range FR11).
  • the peak Pk11 when the peak Pk11 appears at the position of the frequency corresponding to the candidate frequency f11 by the Fourier transform of the Fourier transform unit 117ai, the peak Pk11 corresponds to the candidate frequency f11, that is, the frequency corresponding to the bit value “0”. Identify the ingredients.
  • the peak Pk12 when a peak Pk12 appears at a frequency corresponding to the candidate frequency f12 by the Fourier transform of the Fourier transform unit 117ai, the peak Pk12 corresponds to the candidate frequency f12, that is, the frequency corresponding to the bit value “0”. Identify the ingredients.
  • the frequency of the ground voltage signal Ve is changed to any one of the carrier signal candidate frequencies f11 and f12. Corresponding frequency components can be extracted.
  • Embodiment 3 the power conversion system 200 according to the third embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 the power conversion system 200 according to the third embodiment.
  • the power conversion system 1 includes one transmission-side power conversion device 10 and one reception-side power conversion device 20, but in Embodiment 3, the power conversion system 200 includes One transmission-side power conversion device 10 and a plurality of reception-side power conversion devices 20, 230 (see FIG. 13) are provided.
  • the power conversion system 200 further includes a power conversion device 230.
  • the power conversion device 10, the power conversion device 20, and the power conversion device 230 are commonly connected by the same power supply line Lp, commonly connected by the same power supply line Ln, and commonly connected by the same ground line Le. Has been.
  • the power conversion device 230 is connected to the power supply device 2, the power conversion device 10, and the power conversion device 20 via the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 230 is connected to the ground potential via the ground wire Le.
  • the power converter 230 is connected to the controlled object M3 via the power lines Lu3, Lv3, and Lw3.
  • the power converter 230 receives DC power from the power supply device 2 through the power supply line Lp and the power supply line Ln.
  • the power conversion device 230 performs a power conversion operation for converting DC power into AC power in the main circuit 230a. Specifically, a plurality of switching elements (see FIG. 4) in the main circuit 230a are turned on and off at a predetermined timing.
  • the power converter 230 supplies the converted AC power to the control object M3. Thereby, the power converter device 230 drives and controls the control object M3.
  • the main circuit 230a and the ground wire Le are equivalently connected via the stray capacitance Cf3.
  • the voltage to ground voltage Ve (see FIG. 3 (c)) is, for example, the power supply line Lp and It is transmitted not only to the power converter 20 but also to the power converter 230 via the ground wire Le. Therefore, in the present embodiment, using this, the ground voltage signal Ve (see FIG. 3C) corresponding to predetermined information is transmitted from the power conversion device 10 to the power conversion device 20 and the power conversion device 230.
  • the power conversion device 10 functions as a power conversion device on the transmission side
  • the power conversion device 20 and the power conversion device 230 function as power conversion devices on the reception side.
  • predetermined information can be simultaneously distributed from the power conversion device 10 to the power conversion device 20 and the power conversion device 230.
  • the case where there are two power conversion devices on the reception side is illustrated, but there may be three or more power conversion devices on the reception side.
  • Embodiment 4 FIG. Next, a power conversion system 300 according to the fourth embodiment will be described. Below, it demonstrates centering on a different part from Embodiment 1, 3. FIG.
  • the power conversion system 1 includes one power conversion device 10 on the transmission side and one power conversion device 20 on the reception side.
  • the power conversion system 300 includes A plurality of power conversion devices 10 and 230 on the transmission side (see FIG. 13) and a power conversion device 320 on the reception side (see FIG. 14) are provided.
  • the power conversion device 320 on the reception side distinguishes from which power conversion devices 10 and 230 on the transmission side the transmission is performed. There is a need.
  • the power converter 320 on the reception side includes a plurality of bandpass filters 327 a and 327 b corresponding to the plurality of candidate frequencies f1 and f2 of the carrier signal of the power converter 10, and the power converter A plurality of bandpass filters 327c and 327d corresponding to a plurality of candidate frequencies f11 and f12 of the 230 carrier signals and a specifying unit 327e are included.
  • the plurality of bandpass filters 327a and 327b have passbands corresponding to the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or the candidate frequency range FR1) of the carrier signal of the power conversion device 10.
  • the plurality of bandpass filters 327c and 327d have pass bands corresponding to the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power conversion device 230.
  • the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power conversion device 230 do not overlap with the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal of the power conversion device 10. And are set in advance so as to have a difference distinguishable from each other (see FIG. 12).
  • the identifying unit 327e When the identifying unit 327e receives a signal from any of the plurality of bandpass filters 327a, 327b, 327c, and 327d, the identifying unit 327e identifies from which power converter the received signal is transmitted. At the same time, the frequency component corresponding to any one of the plurality of candidate frequencies of the specified power conversion device is specified.
  • the carrier signal frequency extraction unit 327 passes the anti-ground voltage signal Ve through the plurality of bandpass filters 327a, 327b, 327c, and 327d, so that the plurality of candidate frequencies f1, f2, f11, f12 (or the candidate frequency range FR1 , FR11), a frequency component corresponding to one of the frequencies is extracted.
  • the carrier signal frequency extraction unit 117 supplies the extracted frequency component to the demodulation unit 118.
  • the power conversion device 10 in the power conversion system 300 capable of transmitting the ground voltage signal Ve from the plurality of transmission-side power conversion devices 10 and 230 to the reception-side power conversion device 320, the power conversion device 10
  • the difference between the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal and the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power converter 230 is different from each other.
  • the power converter 320 on the receiving side can correctly receive information from each of the power converter 10 and the power converter 1230.
  • the case where there are two power conversion devices on the transmission side is illustrated, but there may be three or more power conversion devices on the transmission side.
  • the candidate frequencies of the carrier signals of the power converters on each transmission side are set in advance so as not to overlap each other and have a difference that can be distinguished from each other.
  • the power converter 320 on the receiving side can correctly receive information from each power converter on the transmitting side.
  • the case where there is one power conversion device on the reception side is illustrated, but there may be two or more power conversion devices on the reception side. Or in the modification of said Embodiment 4, two or more power converters on the receiving side may be sufficient.
  • Embodiment 5 a power conversion system 400 according to the fifth embodiment will be described. Below, it demonstrates centering on a different part from Embodiment 2. FIG.
  • two power conversion devices 110 and 120 communicate bidirectionally in the power conversion system 100.
  • three or more power conversion devices 410 communicate bidirectionally.
  • the power conversion system 400 for example, when viewed from the power conversion device 410, there are a plurality of power conversion devices 20 and 230 that can be the transmission side, and thus which power conversion device 20 in the power conversion device 410 that can be the reception side. , 230 need to be distinguished.
  • the power converter 410 on the receiving side has a plurality of carrier frequencies corresponding to a plurality of candidate frequencies f21 and f22 (see FIG. 16) (or candidate frequency range FR21) of the carrier signal of the power converter 20.
  • the plurality of bandpass filters 427a and 427b have pass bands corresponding to the plurality of candidate frequencies f21 and f22 (or the candidate frequency range FR21) of the carrier signal of the power conversion device 20.
  • the plurality of bandpass filters 427c and 427d have pass bands corresponding to the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power conversion device 230.
  • the plurality of candidate frequencies f21 and f22 (or candidate frequency range FR21) of the carrier signal of the power converter 20 and the plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal of the power converter 410 and the power converter It is set in advance so as not to overlap with any of the plurality of candidate frequencies f11 and f11 (or candidate frequency range FR11) of the 230 carrier signals and to have a difference distinguishable from each other (see FIG. 16). .
  • the specifying unit 427e specifies from which power conversion device the received signal is transmitted. At the same time, the frequency component corresponding to any one of the plurality of candidate frequencies of the specified power conversion device is specified.
  • the carrier signal frequency extraction unit 417 passes the anti-ground voltage signal Ve through the plurality of band-pass filters 427a, 427b, 427c, and 427d, so that the plurality of candidate frequencies f1, f2, f21, f22, f11, f12 (or The frequency component corresponding to any frequency in the candidate frequency ranges FR1, FR11, FR21) is extracted.
  • the carrier signal frequency extraction unit 417 supplies the extracted frequency component to the demodulation unit 118.
  • the power converter device 410 was exemplarily described, the same applies to the other power converter devices 20 and 230.
  • a plurality of candidate frequencies f1 and f2 (or candidate frequency range FR1) of the carrier signal of power conversion apparatus 410 and a plurality of candidate frequencies f21 and f22 of the carrier signal of power conversion apparatus 20 (
  • the candidate frequency range FR21) and the plurality of candidate frequencies f11 and f12 (or candidate frequency range FR11) of the carrier signal of the power conversion device 230 have a difference that can be distinguished from each other. Thereby, when transmitting and receiving information bidirectionally between three or more power converters, the information can be correctly communicated.
  • the carrier signal frequency extraction unit 417i performs frequency analysis on the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 116, thereby obtaining a plurality of candidate frequencies (or candidate frequency ranges). A frequency component corresponding to any frequency may be extracted.
  • the carrier signal frequency extraction unit 417i includes, for example, a Fourier transform unit and a specifying unit (see FIG. 11).
  • the Fourier transform unit Fourier transforms the ground voltage signal Ve detected by the ground voltage detection unit 116 to obtain a frequency spectrum as shown in FIG.
  • the specifying unit specifies from which power conversion device the obtained frequency spectrum is transmitted, and a frequency component corresponding to which of the plurality of candidate frequencies of the specified power conversion device. Identify if there is.
  • a plurality of carrier signal candidate frequencies f1, f2, f21, f22, f11 A frequency component corresponding to any frequency in f12 (or candidate frequency ranges FR1, FR11, FR21) can be extracted.
  • the case where three power conversion devices are commonly connected by the same power supply lines Lp and Ln and the same ground line Le is illustrated, but the same power supply lines Lp and Ln are used. There may be four or more power converters connected in common by the same ground line Le.
  • the power conversion device and the power conversion system according to the present invention are useful for communication between a plurality of power conversion devices.

Abstract

 電力変換装置は、電力供給線及びアース線を介して第2の電力変換装置に接続された電力変換装置であって、前記第2の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第2の電力変換装置へ送信するスイッチング素子とを備えている。

Description

電力変換装置、及び電力変換システム
 本発明は、電力変換装置、及び電力変換システムに関する。
 従来から、複数の半導体電力変換装置を有するシステムにおいて、複数の半導体電力変換装置を協調して制御することなどのため、複数の半導体電力変換装置の間で情報通信を行うことがある。複数の半導体電力変換装置の間で情報通信を行う場合、専用の通信線にて通信することが一般的である。しかし、専用の通信線を敷設するため敷設工数が必要であり、また通信線を介してノイズ電流が流れノイズによるトラブルが発生することがある。
 それに対して、特許文献1には、電力線に複数の照明装置が接続された電力線搬送通信システムにおいて、親機の照明装置が、各子機の照明装置に信号をコモンモード通信により送信し、親機の照明状態とともに各子機の照明状態が連動するように制御することが記載されている。具体的には、親機の照明装置では、制御部が、子機の照明装置の照明状態を制御する信号に応じて電界効果トランジスタをオンオフ制御し、接地側に流れる波形の振幅の大小により形成される信号をコモンモード通信によって子機の照明装置へ送信する。子機の照明装置では、検出回路が、接地コンデンサを通じて信号成分を抽出して矩形波形とした信号を制御部に入力することで、コモンモード通信によって送信されてくる信号を受信する。これにより、特許文献1によれば、コモンモード通信によって信号を送受信できるので、電力線の給電を遮断することなく、電力線搬送通信ができるとされている。
特開2008-66828号公報
 特許文献1に記載の方式では、接地側に流れる波形(対アース電圧信号)の振幅の大小により形成される信号をコモンモード通信より送受信する。そのため、親機の照明装置では、電力線のアースに対するインピーダンスを変化させるための通信専用のスイッチング素子および周辺回路が必要になる。これにより、親機の照明装置(送信側の照明装置)の製造コストが増大する可能性がある。
 また、特許文献1に記載の方式は、電力線のアースに対する電圧の振幅の大小を検出する方式であるため、双方向通信や同一電力線においての3台以上の機器間での通信は困難である。また、電力線のインピーダンスより振幅は変化してしまうためシステムによっては個別に信号レベルの調整が必要であったり、通信の信頼性が低下したりする懸念がある。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、情報に応じた対アース電圧信号を通信でき、送信側の製造コストを低減できる電力変換装置、及び電力変換システムを得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる電力変換装置は、電力供給線及びアース線を介して第2の電力変換装置に接続された電力変換装置であって、前記第2の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第2の電力変換装置へ送信するスイッチング素子とを備えたことを特徴とする。
 本発明によれば、スイッチング素子は、そのスイッチング動作が、電力変換のための動作と対アース電圧信号を送信するための動作とを兼ねている。これにより、送信側の電力変換装置において通信専用の大規模な回路構成を追加することなく、送信すべき情報に応じた対アース電圧信号を送信側の電力変換装置から受信側の電力変換装置へ送信することができる。すなわち、情報に応じた対アース電圧信号を通信でき、送信側の製造コストを低減できる。
図1は、実施の形態1にかかる電力変換システムの構成を示す図である。 図2は、実施の形態1にかかる電力変換システムの構成を示す図である。 図3は、実施の形態1にかかる電力変換システムの動作を示す図である。 図4は、実施の形態1におけるスイッチング素子の構成を示す図である。 図5は、実施の形態1におけるキャリア信号周波数抽出部の構成を示す図である。 図6は、実施の形態1の変形例におけるキャリア信号周波数抽出部の構成を示す図である。 図7は、実施の形態1の変形例におけるキャリア信号周波数抽出部の動作を示す図である。 図8は、実施の形態1の他の変形例にかかる電力変換システムの構成を示す図である。 図9は、実施の形態2にかかる電力変換システムの構成を示す図である。 図10は、実施の形態2におけるキャリア信号周波数抽出部の構成及び動作を示す図である。 図11は、実施の形態2の変形例におけるキャリア信号周波数抽出部の構成を示す図である。 図12は、実施の形態2の変形例におけるキャリア信号周波数抽出部の動作を示す図である。 図13は、実施の形態3にかかる電力変換システムの構成を示す図である。 図14は、実施の形態4におけるキャリア信号周波数抽出部の構成及び動作を示す図である。 図15は、実施の形態5におけるキャリア信号周波数抽出部の構成及び動作を示す図である。 図16は、実施の形態5の変形例におけるキャリア信号周波数抽出部の動作を示す図である。 図17は、比較例を示す図である。 図18は、比較例を示す図である。
 以下に、本発明にかかる電力変換システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
 実施の形態1にかかる電力変換システム1について図1を用いて説明する。図1は、電力変換システム1の構成を示す図である。
 電力変換システム1は、所定の電力変換動作を行い、複数の制御対象M1、M2を制御する。制御対象M1、M2は、例えば、モータや機械などである。具体的には、電力変換システム1は、電源装置2、電力変換装置10、及び電力変換装置20を備える。
 電源装置2は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して電力変換装置10及び電力変換装置20に接続されている。電力変換装置10及び電力変換装置20は、電源装置2に対して並列に接続されている。
 電源装置2は、直流電力を発生させ、発生させた直流電力を電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して電力変換装置10及び電力変換装置20のそれぞれへ供給する。
 電力変換装置10は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して電源装置2及び電力変換装置20に接続されている。電力変換装置10は、アース線Leを介して接地電位に接続されている。電力変換装置10は、動力線Lu1、Lv1、Lw1を介して制御対象M1に接続されている。
 電力変換装置10は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して、電源装置2から直流電力を受ける。電力変換装置10は、直流電力を主回路10aで交流電力に変換する電力変換動作を行う。具体的には、主回路10aにおける複数のスイッチング素子15-up~15-wn(図4参照)がそれぞれ所定のタイミングでオンオフする。電力変換装置10は、変換された交流電力を、動力線Lu1、Lv1、Lw1を介して制御対象M1へ供給する。これにより、電力変換装置10は、制御対象M1を駆動制御する。
 電力変換装置20は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して電源装置2及び電力変換装置10に接続されている。電力変換装置10は、アース線Leを介して接地電位に接続されている。電力変換装置20は、動力線Lu2、Lv2、Lw2を介して制御対象M2に接続されている。
 電力変換装置20は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して、電源装置2から直流電力を受ける。電力変換装置20は、直流電力を主回路20aで交流電力に変換する電力変換動作を行う。具体的には、主回路20aにおける複数のスイッチング素子(図4参照)がそれぞれ所定のタイミングでオンオフする。電力変換装置20は、変換された交流電力を制御対象M2へ供給する。これにより、電力変換装置20は、制御対象M2を駆動制御する。
 ここで、電力変換装置10では、等価的に、主回路10aとアース線Leとが浮遊容量Cf1を介して接続されている。同様に、電力変換装置20では、等価的に、浮遊容量Cf2を介して主回路20aとアース線Leとが浮遊容量Cf1を介して接続されている。これにより、主回路10aにおける各スイッチング素子15(図2参照)がオンオフ動作を行った際に、図1に一点鎖線で示すように、対アース電圧信号Ve(図3(c)参照)が例えば電力供給線Lp及びアース線Leを介して電力変換装置20へ伝達される。そこで、本実施の形態では、このことを利用して、電力変換装置10から電力変換装置20へ所定の情報に対応した対アース電圧信号Ve(図3(c)参照)を送信する。すなわち、本実施の形態では、電力変換装置10は送信側の電力変換装置として機能し、電力変換装置20は受信側の電力変換装置として機能する。
 次に、電力変換装置10における通信に関連した構成について図2を用いて説明する。図2は、電力変換装置10における通信に関連した構成を示す図である。
 電力変換装置10は、図2に示すように、基本周波数生成部11、PWMキャリア信号生成部12、PWM信号生成部13、駆動回路14、及び主回路10aの各スイッチング素子15を有する。なお、主回路10aにおける複数のスイッチング素子15-up~15-wnが対アース電圧信号Veの送信に関して等価な動作を行うため、図2では、複数のスイッチング素子15-up~15-wnのそれぞれを各スイッチング素子15として示している。
 基本周波数生成部11は、基本周波数を有する基準信号を発生させる。基本周波数生成部11は、例えば、発信器や水晶振動子が使われる。基本周波数生成部11は、発生させた基準信号をPWMキャリア信号生成部12へ供給する。
 PWMキャリア信号生成部12は、基準信号を基本周波数生成部11から受ける。PWMキャリア信号生成部12は、基準信号を用いて、キャリア信号を発生させる。このとき、PWMキャリア信号生成部12は、電力変換装置20に送信すべき情報(すなわち、ビットパターン)に応じてキャリア信号の周波数を変調する。すなわち、PWMキャリア信号生成部12は、周波数変調部12a及び発生部12bを有する。
 周波数変調部12aは、電力変換装置20に送信すべき情報を外部(例えば、図示しない上位のコントローラ)から受ける。周波数変調部12aには、複数の候補周波数が予め設定されている。複数の候補周波数は、送信すべき対アース電圧信号Veの取りうるビット値の数に対応した個数が予め設定されている。なお、周波数変調部12aには、離散的な複数の候補周波数に代えてある程度の連続性を有する候補周波数範囲が予め設定されていてもよい。
 例えば、電力変換装置10から電力変換装置20へ2値の対アース電圧信号Veを送信する場合、ビット値“0”に対応した候補周波数f1とビット値“1”に対応した候補周波数f2(図3(a)参照)とが周波数変調部12aに設定されている。言い換えると、周波数変調部12aには、取りうるビット値と候補周波数との相関情報が複数の候補周波数について予め設定されている。なお、複数の候補周波数f1、f2は、いずれも、受信側の電力変換装置20で用いられるキャリア信号の周波数f3と異なる値に設定されている(図7参照)。
 周波数変調部12aは、複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲)のうちから、電力変換装置20に送信すべき情報に応じて例えば1つの周波数を選択し、発生部12bに対して要求すべき周波数をその選択された周波数へ切り替える。すなわち、周波数変調部12aは、発生部12bに対して要求すべき周波数をデジタル的に選択して切り替えてもよいし、アナログ的に選択して切り替えてもよい。周波数変調部12aは、切り替えられた周波数でキャリア信号を発生させるように発生部12bに要求する。発生部12bは、その要求を受けて、基準信号を基準(例えばクロック)として、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させる。
 例えば、図3(a)に示すように、期間TP2において、ビット値“1”に対応した周波数f2でキャリア信号を発生させる。また、期間TP1において、ビット値“0”に対応した周波数f1でキャリア信号を発生させる。すなわち、キャリア信号には、電力変換装置20に送信すべき情報が周波数の形態で埋め込まれている。
 PWMキャリア信号生成部12は、発生されたキャリア信号をPWM信号生成部13へ供給する。
 PWM信号生成部13は、キャリア信号をPWMキャリア信号生成部12から受ける。PWM信号生成部13は、キャリア信号を用いて、PWM信号を発生させる。このとき、PWM信号生成部13は、周波数指令に応じてPWM信号のパルス幅(デューティー比)を変調する。すなわち、PWM信号生成部13は、PWM変調部13a及び発生部13bを有する。
 PWM変調部13aは、周波数指令を外部(例えば、図示しない上位のコントローラ)から受ける。PWM変調部13aは、周波数指令に応じた閾値を生成し発生部13bへ供給する。発生部13bは、キャリア信号をPWMキャリア信号生成部12から受け、閾値をPWM変調部13aから受ける。発生部13bは、キャリア信号と閾値とを比較し、比較結果に応じてPWM信号を発生させる。このとき、発生されたPWM信号の周波数は、キャリア信号の周波数に対応したものとなっている。
 例えば、図3(b)に示すように、期間TP2において、ビット値“1”に対応した周波数f2aでPWM信号を発生させながら、そのPWM信号のパルス幅(デューティー比)を周波数指令に応じたものに変化させている。また、期間TP1において、ビット値“0”に対応した周波数f1aでPWM信号を発生させながら、そのPWM信号のパルス幅(デューティー比)を周波数指令に応じたものに変化させている。すなわち、PWM信号には、電力変換装置20に送信すべき情報が周波数の形態で埋め込まれているとともに、周波数指令に応じたパラメータがパルス幅(デューティー比)の形態で埋め込まれている。
 PWM信号生成部13は、発生されたPWM信号を駆動回路14へ供給する。
 駆動回路14は、PWM信号をPWM信号生成部13から受ける。駆動回路14は、PWM信号に従って、主回路10aにおける複数のスイッチング素子15-up~15-wn(図4参照)のそれぞれ、すなわち主回路10aの各スイッチング素子15に対する駆動信号を発生させる。このとき、駆動信号にも、電力変換装置20に送信すべき情報が周波数の形態で埋め込まれているとともに、周波数指令に応じたパラメータがパルス幅(デューティー比)の形態で埋め込まれている。
 主回路10aの各スイッチング素子15は、駆動信号を駆動回路14から受ける。主回路10aの各スイッチング素子15は、駆動信号に従って、所定のタイミングでオンオフする。これにより、電力変換装置10は、直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を、動力線Lu1、Lv1、Lw1を介して制御対象M1へ供給し、制御対象M1を駆動制御する。主回路10aの各スイッチング素子15は、制御対象M1を制御するためのスイッチング素子である。
 すなわち、主回路10aの各スイッチング素子15は、PWM信号生成部13により発生されたPWM信号に従ってスイッチングする。これにより、主回路10aの各スイッチング素子15は、電力変換のための動作を行うとともに、例えば電力供給線Lp及びアース線Leを介して送信すべき情報に対応した対アース電圧信号Veを電力変換装置20へ送信する。言い換えると、主回路10aの各スイッチング素子15は、そのスイッチング動作(オンオフ動作)が、電力変換のための動作と情報を埋め込んで対アース電圧信号Veを送信するための動作とを兼ねている。
 例えば、図3(c)に示すように、期間TP2において、ビット値“1”に対応した周波数f2bで対アース電圧信号Veを送信させている。また、期間TP1において、ビット値“0”に対応した周波数f1bで対アース電圧信号Veを送信させている。すなわち、対アース電圧信号Veには、電力変換装置20に送信すべき情報が周波数の形態で埋め込まれている。
 次に、電力変換装置20における通信に関連した構成について図2を用いて説明する。図2は、電力変換装置20における通信に関連した構成を示す図である。
 電力変換装置20は、図2に示すように、対アース電圧検出部26、キャリア信号周波数抽出部27、復調部(復元部)28、及び情報処理部29を有する。
 対アース電圧検出部26は、電力供給線Lp及びアース線Leを介して対アース電圧信号Veを検出する。例えば、対アース電圧検出部26は、電力供給線Lpの電位とアース線Leの電位とをそれぞれ取得し、例えば差動増幅器を用いて両者の差分を求めることにより、対アース電圧信号Veを検出してもよい。あるいは、例えば、対アース電圧検出部26は、浮遊容量Cf2の主回路20a側の電極に接続されたノードの電位と浮遊容量Cf2の主回路20aと反対側の電極に接続されたノードの電位とをそれぞれ取得し、例えば差動増幅器を用いて両者の差分を求めることにより、対アース電圧信号Veを検出してもよい。対アース電圧検出部26は、検出された対アース電圧信号Veをキャリア信号周波数抽出部27へ供給する。
 キャリア信号周波数抽出部27は、対アース電圧信号Veを対アース電圧検出部26から受ける。キャリア信号周波数抽出部27は、対アース電圧信号Veから、キャリア信号の複数の候補周波数(例えば、f1、f2)(又は候補周波数範囲FR1)におけるいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。
 例えば、キャリア信号周波数抽出部27は、図5に示すように、複数のバンドパスフィルタ27a、27b及び特定部27cを有する。
 複数のバンドパスフィルタ27a、27bは、キャリア信号の複数の候補周波数に対応した通過帯域を有している。言い換えると、複数のバンドパスフィルタ27a、27bは、対アース電圧信号Veの取りうるビット値の数に対応して設けられている。
 例えば、バンドパスフィルタ27aは、候補周波数f1に対応した通過帯域を有している。すなわち、バンドパスフィルタ27aは、ビット値“0” に対応した通過帯域を有している。図3(a)~(c)に示す場合、バンドパスフィルタ27aは、候補周波数f1に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数f1b近傍を選択的に通過させるような通過帯域を有している。
 例えば、バンドパスフィルタ27bは、候補周波数f2に対応した通過帯域を有している。すなわち、バンドパスフィルタ27bは、ビット値“1” に対応した通過帯域を有している。図3(a)~(c)に示す場合、バンドパスフィルタ27bは、候補周波数f2に対応した、すなわちビット値“1”に対応した周波数f2b近傍を選択的に通過させるような通過帯域を有している。
 特定部27cは、複数のバンドパスフィルタ27a、27bのうちの一方から信号を受けた場合、その受けた信号を複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 例えば、特定部27cは、バンドパスフィルタ27aから周波数f1bの周波数成分を受けた場合、候補周波数f1に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数成分であることを特定する。
 例えば、特定部27cは、バンドパスフィルタ27bから周波数f2bの周波数成分を受けた場合、候補周波数f2に対応した、すなわちビット値“1”に対応した周波数成分であることを特定する。
 すなわち、キャリア信号周波数抽出部27は、対アース電圧信号Veを複数のバンドパスフィルタ27a、27bに通すことにより、複数の候補周波数f1、f2のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。キャリア信号周波数抽出部27は、抽出された周波数成分を復調部28へ供給する。
 復調部28は、抽出された周波数成分及び/又はその対応する候補周波数の特定結果をキャリア信号周波数抽出部27から受ける。復調部(復元部)28は、抽出された周波数成分及び/又はその対応する候補周波数の特定結果に応じて、電力変換装置10から送信された情報を復元する。復調部28には、周波数変調部12aに設定されているものに対応した複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)が予め設定されている。複数の候補周波数は、周波数変調部12aに設定されているものと同様に、送信すべき対アース電圧信号Veの取りうるビット値の数に対応した個数(又は範囲長さ)が予め設定されている。
 電力変換装置10から電力変換装置20へ2値の対アース電圧信号Veを送信する場合、ビット値“0”に対応した候補周波数f1とビット値“1”に対応した候補周波数f2(図3(a)参照)とが復調部28に設定されている。言い換えると、復調部28には、周波数変調部12aに設定されているものに対応した、取りうるビット値と候補周波数との相関情報が複数の候補周波数について予め設定されている。なお、周波数変調部12aに設定されている相関情報が更新された場合、復調部28に設定されている相関情報もそれに同期して更新されることが好ましい。
 例えば、図3(c)に示すように、期間TP2において、候補周波数f2に対応した周波数f2bの対アース電圧信号Veを受信していることを認識すると、復調部28は、周波数f2をその対応するビット値“1”に変換する。また、期間TP1において、候補周波数f1に対応した周波数f1bの対アース電圧信号Veを受信していることを認識すると、復調部28は、周波数f1をその対応するビット値“0” に変換する。すなわち、復調部28は、対アース電圧信号Veに埋め込まれていた情報(すなわち、ビットパターン)を復元する。復調部28は、復元された情報を情報処理部29へ供給する。
 情報処理部29は、復元された情報を復調部28から受ける。情報処理部29は、受けた情報を用いて、所定の情報処理を行う。例えば、情報処理部29は、受けた情報を用いて、電力変換装置10に連動して電力変換装置20を制御するための情報処理を行う。
 ここで、仮に、図17に示すように、送信側の電力変換装置910において、キャリア信号生成部912が周波数変調部12a(図2参照)を有しない場合を考える。この場合、図18(a)、(b)に示すように、送信側の電力変換装置910において、送信すべき情報に応じて対アース電圧信号の振幅の大きさを変調することになる。すなわち、送信すべき情報に応じて、電力供給線Lpのアース線Leに対するインピーダンスを変化させる必要がある。そのため、図17に示すように、浮遊容量Cf1を介して主回路10aとアース線Leとを等価的に接続するラインLfをバイパスして電力供給線Lpとアース線Leとを接続するバイパスラインLbを設け、バイパスラインLbにインピーダンス素子943とスイッチング素子942との並列接続された構成を挿入するとともに、バイパスラインLbにその構成と直列にインピーダンス素子944を挿入することになる。さらに、スイッチング素子942をオンオフ制御するための駆動回路941を追加し、駆動回路941内に、送信すべき情報に応じてスイッチング素子942をオンオフ制御するためのON/OFF制御部941aを設けることになる。
 すなわち、送信側の電力変換装置910において、通信専用の大規模な回路構成940を追加することが必要になる。これにより、送信側の電力変換装置910が大型化し、送信側の電力変換装置910の製造コストが増大する傾向にある。
 また、インピーダンス素子943及びインピーダンス素子944が容量素子である場合、容量をかせぐために電極面積を大きくする必要がある。これにより、送信側の電力変換装置910がさらに大型化し、送信側の電力変換装置910の製造コストがさらに増大する傾向にある。
 それに対して、実施の形態1では、送信側の電力変換装置10において、キャリア信号生成部12が周波数変調部12aを有する。この場合、キャリア信号生成部12は、電力変換装置20に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させる。PWM信号生成部13は、発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させる。主回路10aの各スイッチング素子15は、発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、電力供給線Lp及びアース線Leを介して送信すべき情報に対応した対アース電圧信号Veを電力変換装置20へ送信する。このように、主回路10aの各スイッチング素子15は、そのスイッチング動作(オンオフ動作)が、電力変換のための動作と情報を埋め込んで対アース電圧信号Veを送信するための動作とを兼ねている。これにより、送信側の電力変換装置10において通信専用の大規模な回路構成940(図17参照)を追加することなく、送信すべき情報に応じた対アース電圧信号を電力変換装置10から電力変換装置20へ送信することができる。すなわち、情報に応じた対アース電圧信号を通信でき、送信側の製造コストを低減できる。
 また、実施の形態1では、受信側の電力変換装置20において、対アース電圧検出部26が、電力供給線Lp及びアース線Leを介して対アース電圧信号Veを検出する。キャリア信号周波数抽出部27は、対アース電圧検出部26により検出された対アース電圧信号Veから、キャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。復調部28は、キャリア信号周波数抽出部27により抽出された周波数成分に応じて、電力変換装置10から送信された情報を復元する。これにより、対アース電圧信号Veに埋め込まれた情報を取り出すことができ、上記のような送信側の電力変換装置10から送信されてきた情報に応じた対アース電圧信号Veを受信できる。すなわち、情報に応じた対アース電圧信号を通信できる。
 また、実施の形態1では、キャリア信号周波数抽出部27が、複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)に対応した複数のバンドパスフィルタ27a、27bを有する。キャリア信号周波数抽出部27は、対アース電圧検出部26により検出された対アース電圧信号Veを複数のバンドパスフィルタ27a、27bに通すことにより、複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。これにより、対アース電圧信号Veから、キャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出することができる。
 また、実施の形態1では、電力変換システム1において、すでに配線されている電力供給線Lp及びアース線Leを利用して通信を行うため、通信専用の配線作業が不要となる。また、通信線が不要となるため、長配線時などの通信線を回り込んでくるノイズによるトラブルの懸念がなくなる。
 あるいは、図17に示す送信側の電力変換装置910では、送信すべき情報に応じて、電力供給線Lpのアース線Leに対するインピーダンスを変化させ、送信すべき情報に応じて対アース電圧信号の振幅の大きさを変調するので、電力供給線のインピーダンスより振幅は変化してしまうため、システムによっては個別に信号レベルの調整が必要であったり、通信の信頼性が低下したりする懸念がある。
 それに対して、実施の形態1では、情報を周波数の形態で対アース電圧信号Veに埋め込んで通信するので、電力供給線のインピーダンスに依存しない通信方式であるため、個別に信号レベルの調整する必要がなく、通信の汎用性の向上できる。
 あるいは、図17に示す送信側の電力変換装置910では、送信すべき情報に応じて対アース電圧信号の振幅の大きさを変調するので、外部から単発サージなどが流入した場合、振幅に影響を及ぼすため、通信エラー発生が懸念される。
 それに対して、実施の形態1では、対アース電圧信号の振幅に依存しない通信方式であり、振幅が一時的に変化しても通信に影響は及ぼさないため、通信の信頼性が低下しにくい。
 あるいは、仮に、図17に示す送信側の電力変換装置910において、多値通信を行おうとした場合、インピーダンス素子943、スイッチング素子942、駆動回路941、及びON/OFF制御部941aに相当する構成を増やすビット値の個数分の組で増やす必要がある。これにより、送信側の電力変換装置910がさらに大型化し、送信側の電力変換装置910の製造コストがさらに増大する傾向にある。
 それに対して、実施の形態1では、電力変換システム1において、PWMキャリア信号生成部12の周波数変調部12aには、対アース電圧信号Veの取りうるビット値と候補周波数との相関情報が複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)について予め設定されている。復調部28には、周波数変調部12aに設定されているものに対応した、取りうるビット値と候補周波数との相関情報が複数の候補周波数について予め設定されている。これにより、周波数変調部12aに設定された相関情報と復調部28に設定された相関情報とを更新することで、送信すべき対アース電圧信号Veの取りうるビット値の数を増やすことができる。すなわち、ハードウェアの更新を行うことなく、送信すべき対アース電圧信号Veの取りうるビット値の数を増やすことができるので、多値通信を容易に実現できる。言い換えると、送信側の電力変換装置10の製造コストの増大を抑制しながら、多値通信を実現できる。
 なお、同時にPWM波に埋め込まれている周波数指令の情報は、通常PWMキャリア波の周波数に対して1/100程度と十分小さく、情報伝達に影響を及ぼすことはない。例えば、周波数指令はモータ運転する場合60Hzとすることが考えられるが、通常キャリア波周波数はkHzオーダであるため、受信側で区別が容易である。
 また、主回路10aの各スイッチング素子15は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されていてもよい。主回路10aの各スイッチング素子15は、例えば、SiC素子を適用してもよい。これにより、キャリア波の周波数を高く設定することができるため、使用できる周波数帯域を大幅に拡大でき、さらなる通信の信頼性向上、汎用性拡大が可能である。
 また、図6に示すように、受信側の電力変換装置20iのキャリア信号周波数抽出部27iは、対アース電圧検出部26により検出された対アース電圧信号Veを周波数解析することにより、複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出してもよい。この場合、キャリア信号周波数抽出部27iは、例えば、フーリエ変換部27ai及び特定部27biを有する。フーリエ変換部27aiは、対アース電圧検出部26により検出された対アース電圧信号Veをフーリエ変換して図7に示すような周波数スペクトルを求める。特定部27biは、求められた周波数スペクトルが、複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 例えば、フーリエ変換部27aiのフーリエ変換により、候補周波数f1に対応した周波数f1bの位置にピークPk1が現れた場合、そのピークPk1が、候補周波数f1に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数成分であることを特定する。
 例えば、フーリエ変換部27aiのフーリエ変換により、候補周波数f2に対応した周波数f2bの位置にピークPk2が現れた場合、そのピークPk2が、候補周波数f2に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数成分であることを特定する。
 このように、対アース電圧検出部26により検出された対アース電圧信号Veを周波数解析することによっても、対アース電圧信号Veから、キャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)におけるいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出することができる。
 また、実施の形態1では、電力変換装置10及び電力変換装置20がそれぞれインバータである場合について例示的に説明しているが、電力変換装置10及び電力変換装置20は、供給された電力を他の電力に変換し、変換された電力を出力するようなものであれば、他の形態であってもよい。例えば、電力変換装置10及び電力変換装置20は、それぞれ、例えばコンバータであり、供給された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を所定の制御対象(例えば、インバータなど)に出力するものでもよい。あるいは、電力変換装置10及び電力変換装置20は、それぞれ、例えば昇圧チョッパ又は降圧チョッパであり、供給された直流電力を電力レベルの異なる直流電力に変換し、変換された直流電力を所定の制御対象に出力するものであってもよい。
 あるいは、図8に示すように、電力変換システム1jにおいて、電力変換装置10及び電力変換装置20は、電源装置2jから電力供給線Lr、Ls、Ltを介して交流電力(例えば、3相交流電力)を受けて、供給された交流電力を電力レベルの異なる交流電力に変換し、変換された交流電力を制御対象M1、M2に出力するものであってもよい。
実施の形態2.
 次に、実施の形態2にかかる電力変換システム100について説明する。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1では、電力変換システム1において電力変換装置10が送信側の電力変換装置であり電力変換装置20が受信側の電力変換装置であるが、実施の形態2では、電力変換システム100において電力変換装置110と電力変換装置120とが双方向に通信を行う。
 具体的には、電力変換装置110は、対アース電圧信号を受信するための構成をさらに有する。すなわち、電力変換装置110は、対アース電圧検出部116、キャリア信号周波数抽出部117、復調部(復元部)118、及び情報処理部119をさらに有する。対アース電圧検出部116、キャリア信号周波数抽出部117、復調部(復元部)118、及び情報処理部119の機能は、それぞれ、実施の形態1における、対アース電圧検出部26、キャリア信号周波数抽出部27、復調部(復元部)28、及び情報処理部29(図2参照)と同様である。
 電力変換装置120は、対アース電圧信号を送信するための構成をさらに有する。すなわち、電力変換装置120は、基本周波数生成部121、PWMキャリア信号生成部122、PWM信号生成部123、駆動回路124、及び主回路20aの各スイッチング素子125を有する。基本周波数生成部121、PWMキャリア信号生成部122、PWM信号生成部123、駆動回路124、及び主回路20aの各スイッチング素子125の機能は、それぞれ、実施の形態1における、基本周波数生成部11、PWMキャリア信号生成部12、PWM信号生成部13、駆動回路14、及び主回路20aの各スイッチング素子15(図2参照)と同様である。
 また、電力変換装置110のキャリア信号周波数抽出部117は、例えば、図10に示すように、複数のバンドパスフィルタ117a、117b及び特定部117cを有する。
 複数のバンドパスフィルタ117a、117bは、電力変換装置120のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)に対応した通過帯域を有している。電力変換装置120のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)は、電力変換装置110のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f1と重ならず、かつ、互に区別可能な差を有するように予め設定されている(図12参照)。
 例えば、バンドパスフィルタ117aは、候補周波数f11に対応した通過帯域を有している。すなわち、バンドパスフィルタ117aは、ビット値“0” に対応した通過帯域を有している。例えば、バンドパスフィルタ117bは、候補周波数f12に対応した通過帯域を有している。すなわち、バンドパスフィルタ117bは、ビット値“1” に対応した通過帯域を有している。
 特定部117cは、複数のバンドパスフィルタ117a、117bのうちの一方から信号を受けた場合、その受けた信号を複数の候補周波数のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 例えば、特定部117cは、バンドパスフィルタ117aから周波数f1bの周波数成分を受けた場合、候補周波数f1に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数成分であることを特定する。例えば、特定部117cは、バンドパスフィルタ117bから周波数f2bの周波数成分を受けた場合、候補周波数f2に対応した、すなわちビット値“1”に対応した周波数成分であることを特定する。
 すなわち、キャリア信号周波数抽出部117は、対アース電圧信号Veを複数のバンドパスフィルタ117a、117bに通すことにより、複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。キャリア信号周波数抽出部117は、抽出された周波数成分を復調部118へ供給する。
 このように、実施の形態2では、電力変換装置110が、対アース電圧信号を受信するための構成をさらに有し、電力変換装置120は、対アース電圧信号を送信するための構成をさらに有し、電力変換装置110のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)と電力変換装置120のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)とが互に区別可能な差(又は周波数間隔)を有している。これにより、電力変換装置110と電力変換装置120とが双方向に通信を行うことができる。
 なお、図11に示すように、キャリア信号周波数抽出部117iは、対アース電圧検出部116により検出された対アース電圧信号Veを周波数解析することにより、複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出してもよい。この場合、キャリア信号周波数抽出部117iは、例えば、フーリエ変換部117ai及び特定部117biを有する。フーリエ変換部117aiは、対アース電圧検出部116により検出された対アース電圧信号Veをフーリエ変換して図12に示すような周波数スペクトルを求める。特定部117biは、求められた周波数スペクトルが、複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 例えば、フーリエ変換部117aiのフーリエ変換により、候補周波数f11に対応した周波数の位置にピークPk11が現れた場合、そのピークPk11が、候補周波数f11に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数成分であることを特定する。
 例えば、フーリエ変換部117aiのフーリエ変換により、候補周波数f12に対応した周波数の位置にピークPk12が現れた場合、そのピークPk12が、候補周波数f12に対応した、すなわちビット値“0”に対応した周波数成分であることを特定する。
 このように、対アース電圧検出部116により検出された対アース電圧信号Veを周波数解析することによっても、対アース電圧信号Veから、キャリア信号の複数の候補周波数f11、f12のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出することができる。
実施の形態3.
 次に、実施の形態3にかかる電力変換システム200について説明する。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1では、電力変換システム1が1台の送信側の電力変換装置10と1台の受信側の電力変換装置20とを備えているが、実施の形態3では、電力変換システム200が1台の送信側の電力変換装置10と複数台の受信側の電力変換装置20、230(図13参照)とを備えている。
 すなわち、電力変換システム200は、電力変換装置230をさらに備える。電力変換装置10、電力変換装置20、及び電力変換装置230は、同一の電力供給線Lpで共通に接続され、同一の電力供給線Lnで共通に接続され、同一のアース線Leで共通に接続されている。
 電力変換装置230は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して電源装置2、電力変換装置10、及び電力変換装置20に接続されている。電力変換装置230は、アース線Leを介して接地電位に接続されている。電力変換装置230は、動力線Lu3、Lv3、Lw3を介して制御対象M3に接続されている。
 電力変換装置230は、電力供給線Lp及び電力供給線Lnを介して、電源装置2から直流電力を受ける。電力変換装置230は、直流電力を主回路230aで交流電力に変換する電力変換動作を行う。具体的には、主回路230aにおける複数のスイッチング素子(図4参照)がそれぞれ所定のタイミングでオンオフする。電力変換装置230は、変換された交流電力を制御対象M3へ供給する。これにより、電力変換装置230は、制御対象M3を駆動制御する。
 ここで、電力変換装置230では、等価的に、主回路230aとアース線Leとが浮遊容量Cf3を介して接続されている。これにより、電力変換装置10の主回路10aにおける各スイッチング素子15(図2参照)がオンオフ動作を行った際に、対アース電圧信号Ve(図3(c)参照)が例えば電力供給線Lp及びアース線Leを介して電力変換装置20だけでなく電力変換装置230へも伝達される。そこで、本実施の形態では、このことを利用して、電力変換装置10から電力変換装置20及び電力変換装置230へ所定の情報に対応した対アース電圧信号Ve(図3(c)参照)を送信する。すなわち、本実施の形態では、電力変換装置10は送信側の電力変換装置として機能し、電力変換装置20及び電力変換装置230は受信側の電力変換装置として機能する。
 このように、実施の形態3では、電力変換装置10から電力変換装置20及び電力変換装置230へ所定の情報を同時に配信することができる。
 なお、実施の形態3では、受信側の電力変換装置が2台の場合について例示したが、受信側の電力変換装置は3台以上であってもよい。
実施の形態4.
 次に、実施の形態4にかかる電力変換システム300について説明する。以下では、実施の形態1、3と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1では、電力変換システム1が1台の送信側の電力変換装置10と1台の受信側の電力変換装置20とを備えているが、実施の形態4では、電力変換システム300が複数台の送信側の電力変換装置10、230(図13参照)と1台の受信側の電力変換装置320(図14参照)とを備えている。
 すなわち、電力変換システム300では、送信側の電力変換装置10、230が複数台存在するため、受信側の電力変換装置320においてどの送信側の電力変換装置10、230から送信されたのかを区別する必要がある。
 そこで、受信側の電力変換装置320は、例えば図14に示すように、電力変換装置10のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2に対応した複数のバンドパスフィルタ327a、327bと、電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12に対応した複数のバンドパスフィルタ327c、327dと、特定部327eとを有する。
 複数のバンドパスフィルタ327a、327bは、電力変換装置10のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)に対応した通過帯域を有している。複数のバンドパスフィルタ327c、327dは、電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)に対応した通過帯域を有している。電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)は、電力変換装置10のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)と重ならず、かつ、互に区別可能な差を有するように予め設定されている(図12参照)。
 特定部327eは、複数のバンドパスフィルタ327a、327b、327c、327dのうちのいずれかから信号を受けた場合、その受けた信号を、どの電力変換装置から送信されたものであるかを特定するとともに、特定された電力変換装置の複数の候補周波数のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 すなわち、キャリア信号周波数抽出部327は、対アース電圧信号Veを複数のバンドパスフィルタ327a、327b、327c、327dに通すことにより、複数の候補周波数f1、f2、f11、f12(又は候補周波数範囲FR1、FR11)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。キャリア信号周波数抽出部117は、抽出された周波数成分を復調部118へ供給する。
 このように、実施の形態4では、複数台の送信側の電力変換装置10、230から受信側の電力変換装置320へ対アース電圧信号Veが送信可能な電力変換システム300において、電力変換装置10のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)と電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)とが互に区別可能な差を有している。これにより、受信側の電力変換装置320が、電力変換装置10と電力変換装置1230とのそれぞれから情報を正しく受信できる。
 なお、実施の形態4では、送信側の電力変換装置が2台の場合について例示したが、送信側の電力変換装置は3台以上であってもよい。その場合、各送信側の電力変換装置のキャリア信号の候補周波数が互に重ならずかつ互に区別可能な差を有するように予め設定されているようにする。これにより、受信側の電力変換装置320が、各送信側の電力変換装置から情報を正しく受信できる。
 また、実施の形態4では、受信側の電力変換装置が1台の場合について例示したが、受信側の電力変換装置は2台以上であってもよい。あるいは、上記の実施の形態4の変形例において、受信側の電力変換装置は2台以上であってもよい。
実施の形態5.
 次に、実施の形態5にかかる電力変換システム400について説明する。以下では、実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態2では、電力変換システム100において2台の電力変換装置110、120が双方向に通信を行うが、実施の形態5では、電力変換システム400において3台以上の電力変換装置410(図15参照)、20(図1参照)、230(図13参照)が双方向に通信を行う。
 すなわち、電力変換システム400では、例えば電力変換装置410から見た場合に、送信側となり得る電力変換装置20、230が複数台存在するため、受信側となり得る電力変換装置410においてどの電力変換装置20、230から送信されたのかを区別する必要がある。
 そこで、受信側の電力変換装置410は、例えば図15に示すように、電力変換装置20のキャリア信号の複数の候補周波数f21、f22(図16参照)(又は候補周波数範囲FR21)に対応した複数のバンドパスフィルタ427a、427bと、電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)に対応した複数のバンドパスフィルタ427c、427dと、特定部427eとを有する。
 複数のバンドパスフィルタ427a、427bは、電力変換装置20のキャリア信号の複数の候補周波数f21、f22(又は候補周波数範囲FR21)に対応した通過帯域を有している。複数のバンドパスフィルタ427c、427dは、電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)に対応した通過帯域を有している。電力変換装置20のキャリア信号の複数の候補周波数f21、f22(又は候補周波数範囲FR21)は、電力変換装置410のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)と電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f11(又は候補周波数範囲FR11)とのいずれにも重ならず、かつ、互に区別可能な差を有するように予め設定されている(図16参照)。
 特定部427eは、複数のバンドパスフィルタ427a、427b、427c、427dのうちのいずれかから信号を受けた場合、その受けた信号を、どの電力変換装置から送信されたものであるかを特定するとともに、特定された電力変換装置の複数の候補周波数のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 すなわち、キャリア信号周波数抽出部417は、対アース電圧信号Veを複数のバンドパスフィルタ427a、427b、427c、427dに通すことにより、複数の候補周波数f1、f2、f21、f22、f11、f12(又は候補周波数範囲FR1,FR11、FR21)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する。キャリア信号周波数抽出部417は、抽出された周波数成分を復調部118へ供給する。
 なお、電力変換装置410について例示的に説明したが、他の電力変換装置20、230についても同様である。
 このように、実施の形態5では、電力変換装置410のキャリア信号の複数の候補周波数f1、f2(又は候補周波数範囲FR1)と、電力変換装置20のキャリア信号の複数の候補周波数f21、f22(又は候補周波数範囲FR21)と、電力変換装置230のキャリア信号の複数の候補周波数f11、f12(又は候補周波数範囲FR11)とが、互に区別可能な差を有している。これにより、3台以上の電力変換装置の間で双方向に情報を送受信する場合、情報を正しく通信できる。
 なお、図16に示すように、キャリア信号周波数抽出部417iは、対アース電圧検出部116により検出された対アース電圧信号Veを周波数解析することにより、複数の候補周波数(又は候補周波数範囲)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出してもよい。この場合、キャリア信号周波数抽出部417iは、例えば、フーリエ変換部及び特定部を有する(図11参照)。フーリエ変換部は、対アース電圧検出部116により検出された対アース電圧信号Veをフーリエ変換して図16に示すような周波数スペクトルを求める。特定部は、求められた周波数スペクトルが、どの電力変換装置から送信されたものであるかを特定するとともに、特定された電力変換装置の複数の候補周波数のうちいずれの周波数に対応した周波数成分であるのかを特定する。
 このように、対アース電圧検出部により検出された対アース電圧信号Veを周波数解析することによっても、対アース電圧信号Veから、キャリア信号の複数の候補周波数f1、f2、f21、f22、f11、f12(又は候補周波数範囲FR1、FR11、FR21)のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出することができる。
 なお、実施の形態5では、同一の電力供給線Lp、Ln、同一のアース線Leで共通に接続されている電力変換装置が3台の場合について例示したが、同一の電力供給線Lp、Ln、同一のアース線Leで共通に接続されている電力変換装置は4台以上存在してもよい。
 以上のように、本発明にかかる電力変換装置、及び電力変換システムは、複数の電力変換装置の間の通信に有用である。
 1 電力変換システム
 2 電源装置
 10 電力変換装置
 10a 主回路
 11 基本周波数生成部
 12 PWMキャリア信号生成部
 12a 周波数変調部
 12b 発生部
 13 PWM信号生成部
 13a PWM変調部
 13b 発生部
 14 駆動回路
 15 スイッチング素子
 20 電力変換装置
 20a 主回路
 26 対アース電圧検出部
 27 キャリア信号周波数抽出部
 27a、27b バンドパスフィルタ
 27ai フーリエ変換部
 27c 特定部
 28 復調部
 29 情報処理部
 100 電力変換システム
 110 電力変換装置
 116 対アース電圧検出部
 117、117i キャリア信号周波数抽出部
 117a、117b バンドパスフィルタ
 117ai フーリエ変換部
 117c 特定部
 118 復調部
 119 情報処理部
 120 電力変換装置
 121 基本周波数生成部
 122 PWMキャリア信号生成部
 123 PWM信号生成部
 124 駆動回路
 125 スイッチング素子
 200 電力変換システム
 230 電力変換装置
 230a 主回路
 300 電力変換システム
 320 電力変換装置
 327 キャリア信号周波数抽出部
 327a~327d バンドパスフィルタ
 327e 特定部
 400 電力変換システム
 410 電力変換装置
 417、417i キャリア信号周波数抽出部
 427a~427d バンドパスフィルタ
 427e 特定部
 910 電力変換装置
 912 キャリア信号生成部
 940 回路構成
 941 駆動回路
 941a ON/OFF制御部
 942 スイッチング素子
 943 インピーダンス素子
 944 インピーダンス素子
 Cf1、Cf2、Cf3 浮遊容量
 M1、M2、M3 制御対象

Claims (17)

  1.  電力供給線及びアース線を介して第2の電力変換装置に接続された電力変換装置であって、
     前記第2の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、
     前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、
     制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第2の電力変換装置へ送信するスイッチング素子と、
     を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  2.  前記電力供給線及び前記アース線を介して対アース電圧信号を検出する検出部と、
     前記検出された対アース電圧信号から、キャリア信号の複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する抽出部と、
     前記抽出された周波数成分に応じて、前記第2の電力変換装置から送信された情報を復元する復元部と、
     をさらに備えた
     ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されている
     ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 
  4.  電力供給線及びアース線を介して第1の電力変換装置に接続された電力変換装置であって、
     前記電力供給線及び前記アース線を介して対アース電圧信号を検出する検出部と、
     前記検出された対アース電圧信号から、キャリア信号の複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する抽出部と、
     前記抽出された周波数成分に応じて、前記第1の電力変換装置から送信された情報を復元する復元部と、
     を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  5.  前記抽出部は、前記複数の候補周波数又は候補周波数範囲に対応した複数のバンドパスフィルタを有し、前記検出された対アース電圧信号を前記複数のバンドパスフィルタに通すことにより、前記複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する
     ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
  6.  前記抽出部は、前記検出された対アース電圧信号を周波数解析することにより、前記複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する
     ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
  7.  第1の電力変換装置と、
     電力供給線及びアース線を介して第1の電力変換装置に接続された第2の電力変換装置と、
     を備え、
     前記第1の電力変換装置は、
     前記第2の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、
     前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、
     制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第2の電力変換装置へ送信するスイッチング素子と、
     を有し、
     前記第2の電力変換装置は、
     前記電力供給線及び前記アース線を介して対アース電圧信号を検出する検出部と、
     前記検出された対アース電圧信号から、キャリア信号の複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する抽出部と、
     前記抽出された周波数成分に応じて、前記第1の電力変換装置から送信された情報を復元する復元部と、
     を有する
     ことを特徴とする電力変換システム。
  8.  前記第1の電力変換装置は、
     前記電力供給線及び前記アース線を介して対アース電圧信号を検出する第1の検出部と、
     前記検出された対アース電圧信号から、キャリア信号の複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する抽出部と、
     前記抽出された周波数成分に応じて、前記第2の電力変換装置から送信された情報を復元する復元部と、
     をさらに有し、
     前記第2の電力変換装置は、
     前記第1の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、
     前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、
     第2の制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第1の電力変換装置へ送信するスイッチング素子と、
     をさらに有する
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  9.  前記第1の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲と、前記第2の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲とは、互に重ならないように調整されている
     ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換システム。
  10.  前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されている
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  11.  前記抽出部は、前記複数の候補周波数又は候補周波数範囲に対応した複数のバンドパスフィルタを有し、前記検出された対アース電圧信号を前記複数のバンドパスフィルタに通すことにより、前記複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  12.  前記抽出部は、前記検出された対アース電圧信号を周波数解析することにより、前記複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  13.  前記電力供給線及び前記アース線を介して前記第1の電力変換装置及び前記第2の電力変換装置に接続された第3の電力変換装置をさらに備え、
     前記第3の電力変換装置は、
     前記第2の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、
     前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、
     第3の制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第2の電力変換装置へ送信するスイッチング素子と、
     を有する
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  14.  前記第1の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲と、前記第2の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲とは、互に重ならないように調整されている
     ことを特徴とする請求項13に記載の電力変換システム。
  15.  前記電力供給線及び前記アース線を介して前記第1の電力変換装置及び前記第2の電力変換装置に接続された第3の電力変換装置をさらに備え、
     前記第3の電力変換装置は、
     前記電力供給線及び前記アース線を介して対アース電圧信号を検出する検出部と、
     前記検出された対アース電圧信号から、キャリア信号の複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する抽出部と、
     前記抽出された周波数成分に応じて、前記第1の電力変換装置から送信された情報を復元する復元部と、
     を有する
     ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換システム。
  16.  前記電力供給線及び前記アース線を介して前記第1の電力変換装置及び前記第2の電力変換装置に接続された第3の電力変換装置をさらに備え、
     前記第3の電力変換装置は、
     前記第1の電力変換装置又は前記第2の電力変換装置に送信すべき情報に応じて複数の候補周波数又は候補周波数範囲のうちから選択した周波数に切り替え、切り替えられた周波数を有するキャリア信号を発生させるキャリア信号生成部と、
     前記発生されたキャリア信号を用いてPWM信号を発生させるPWM信号生成部と、
     第3の制御対象を制御するためのスイッチング素子であって、前記発生されたPWM信号に従ってスイッチングすることにより、電力変換のための動作を行うとともに、前記電力供給線及び前記アース線を介して前記送信すべき情報に対応した対アース電圧信号を前記第1の電力変換装置又は前記第2の電力変換装置へ送信するスイッチング素子と、
     前記電力供給線及び前記アース線を介して対アース電圧信号を検出する検出部と、
     前記検出された対アース電圧信号から、キャリア信号の複数の候補周波数又は候補周波数範囲のいずれかの周波数に対応した周波数成分を抽出する抽出部と、
     前記抽出された周波数成分に応じて、前記第1の電力変換装置又は前記第2の電力変換装置から送信された情報を復元する復元部と、
     を有する
     ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換システム。
  17.  前記第1の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲と、前記第2の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲と、前記第3の電力変換装置のキャリア信号生成部が選択すべき複数の候補周波数又は候補周波数範囲とは、互に重ならないように調整されている
     ことを特徴とする請求項16に記載の電力変換システム。
PCT/JP2012/053880 2012-02-17 2012-02-17 電力変換装置、及び電力変換システム WO2013121589A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112012005893.3T DE112012005893B4 (de) 2012-02-17 2012-02-17 Stromumwandlungsvorrichtung und Stromumwandlungssystem
PCT/JP2012/053880 WO2013121589A1 (ja) 2012-02-17 2012-02-17 電力変換装置、及び電力変換システム
US13/641,381 US8847442B2 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Power converting apparatus and power converting system
CN201280001179.1A CN103384964B (zh) 2012-02-17 2012-02-17 功率转换装置及功率转换系统
JP2012519815A JP5031130B1 (ja) 2012-02-17 2012-02-17 電力変換装置、及び電力変換システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/053880 WO2013121589A1 (ja) 2012-02-17 2012-02-17 電力変換装置、及び電力変換システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013121589A1 true WO2013121589A1 (ja) 2013-08-22

Family

ID=47016603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/053880 WO2013121589A1 (ja) 2012-02-17 2012-02-17 電力変換装置、及び電力変換システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8847442B2 (ja)
JP (1) JP5031130B1 (ja)
CN (1) CN103384964B (ja)
DE (1) DE112012005893B4 (ja)
WO (1) WO2013121589A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011118044A1 (de) * 2011-11-09 2013-05-16 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Motors mittels Pulsweitenmodulation (PWM)
CN103607224B (zh) * 2013-12-02 2015-09-23 国家电网公司 建立电力线载波通信系统双向链路的方法
KR101684839B1 (ko) 2014-01-09 2016-12-08 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전력 변환 장치
CN104242992A (zh) * 2014-09-16 2014-12-24 郑瑞勇 电源开槽通讯
US10141876B2 (en) * 2014-11-18 2018-11-27 Mitsubishi Electric Corporation Power generator system, power generator control device, and power-generation balance control method for power generator system
US10449614B2 (en) 2014-12-18 2019-10-22 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for solid state sensor measurements of welding cables
US10682722B2 (en) * 2014-12-18 2020-06-16 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for measuring characteristics of a welding cable with a low power transceiver
CN105071770A (zh) * 2015-08-19 2015-11-18 杨舟 一种光伏电站运行状况的监控系统
CN106455198B (zh) * 2016-09-18 2018-10-19 深圳市山普龙科技有限公司 基于电力载波的照明调光方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08102369A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Toshiba Lighting & Technol Corp 照明制御装置
JP2000013382A (ja) * 1998-06-19 2000-01-14 Fujitsu General Ltd 家庭内インターネットシステム
JP2009117892A (ja) * 2007-11-01 2009-05-28 Toshiba Corp 可視光通信装置
JP2009260953A (ja) * 2008-03-28 2009-11-05 Planners Land Co Ltd 可視光通信装置
JP2011192481A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Toshiba Lighting & Technology Corp 調光装置および照明システム

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2887633B2 (ja) * 1993-03-25 1999-04-26 富士通電装株式会社 直流電源装置
JPH0773973A (ja) * 1993-08-31 1995-03-17 Toshiba Lighting & Technol Corp 照明装置
JP3882319B2 (ja) * 1998-03-10 2007-02-14 ソニー株式会社 電源供給アダプタ、電子機器および信号伝送システム
JP2001036592A (ja) * 1999-07-21 2001-02-09 Mitsubishi Electric Corp 配電線搬送装置及びその端末器
US6531970B2 (en) * 2001-06-07 2003-03-11 Analog Devices, Inc. Digital sample rate converters having matched group delay
JP4413469B2 (ja) * 2002-04-10 2010-02-10 富士通テレコムネットワークス株式会社 トラッキング制御電源システム
JP2003304690A (ja) * 2002-04-10 2003-10-24 Fujitsu Access Ltd 可変電源システム
JP4423157B2 (ja) * 2004-10-06 2010-03-03 キヤノン株式会社 電力線通信装置およびその制御方法
JP4665569B2 (ja) * 2004-11-30 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置および電圧変換装置における電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
US8223880B2 (en) * 2005-03-16 2012-07-17 Analog Devices, B.V. System and method for power line communication
JP2008066828A (ja) 2006-09-05 2008-03-21 Toshiba Lighting & Technology Corp 電力線搬送送信装置、電力線搬送受信装置および電力線搬送通信システム
GB2449427B (en) * 2007-05-19 2012-09-26 Converteam Technology Ltd Control methods for the synchronisation and phase shift of the pulse width modulation (PWM) strategy of power converters
US7602080B1 (en) * 2008-11-26 2009-10-13 Tigo Energy, Inc. Systems and methods to balance solar panels in a multi-panel system
JP4957538B2 (ja) * 2007-12-27 2012-06-20 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 コンバータ装置,回転電機制御装置および駆動装置
JP4730420B2 (ja) * 2008-10-09 2011-07-20 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法
US20100320014A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Automotive power electronics with wide band gap power transistors
AT508505B1 (de) * 2009-06-18 2013-03-15 Rp Technik E K Sicherheitsbezogenes kommunikationsverfahren auf energieversorgungsleitungen und ein dazugehöriges netz
JP5471259B2 (ja) * 2009-10-02 2014-04-16 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 制御装置
US8649923B2 (en) * 2010-01-12 2014-02-11 Ford Global Technologies, Llc E-drive PWM frequency strategy
WO2011096051A1 (ja) * 2010-02-03 2011-08-11 トヨタ自動車株式会社 回転電機の制御装置および回転電機の制御方法
JP5567381B2 (ja) * 2010-04-27 2014-08-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US8847542B2 (en) * 2010-05-27 2014-09-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device and method for controlling motor
US9035626B2 (en) * 2010-08-18 2015-05-19 Volterra Semiconductor Corporation Switching circuits for extracting power from an electric power source and associated methods
US9431825B2 (en) * 2011-07-28 2016-08-30 Tigo Energy, Inc. Systems and methods to reduce the number and cost of management units of distributed power generators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08102369A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Toshiba Lighting & Technol Corp 照明制御装置
JP2000013382A (ja) * 1998-06-19 2000-01-14 Fujitsu General Ltd 家庭内インターネットシステム
JP2009117892A (ja) * 2007-11-01 2009-05-28 Toshiba Corp 可視光通信装置
JP2009260953A (ja) * 2008-03-28 2009-11-05 Planners Land Co Ltd 可視光通信装置
JP2011192481A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Toshiba Lighting & Technology Corp 調光装置および照明システム

Also Published As

Publication number Publication date
US8847442B2 (en) 2014-09-30
US20130214599A1 (en) 2013-08-22
CN103384964B (zh) 2015-06-03
JP5031130B1 (ja) 2012-09-19
CN103384964A (zh) 2013-11-06
DE112012005893B4 (de) 2015-06-03
DE112012005893T5 (de) 2014-11-06
JPWO2013121589A1 (ja) 2015-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5031130B1 (ja) 電力変換装置、及び電力変換システム
KR101777434B1 (ko) 무선 전력 링크 상에서 데이터 통신을 검출하기 위한 시스템들 및 방법들
US9300225B2 (en) Solar photovoltaic power conversion system and method of operating the same
KR102036081B1 (ko) 펄스 위치변조를 이용한 전력선 통신방법 및 장치
CN1832314B (zh) 模拟控制专用集成电路设备及用于控制高电压电源的方法
CN109412276B (zh) 适用于无线电能传输装置的控制电路及控制方法
JPWO2016088261A1 (ja) 共振型電力伝送システム、送信装置及び給電位置制御システム
CN102890505A (zh) 边界系统
US10498395B2 (en) Power line communication apparatus and electronic control apparatus including power line communication apparatus
EP2446713A1 (en) Method and device for programming a microcontroller
CN107086893B (zh) 利用无线电接收器的车辆通信信号诊断
JP2008079309A (ja) Ac電源ラインを利用したデータ通信方法及び装置
TW201304343A (zh) 無線供電裝置
KR102151209B1 (ko) 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템.
CN114172543A (zh) 无线电能传输的调制解调器设计
KR101083679B1 (ko) 디지타이저
US11061384B2 (en) Methods, apparatus, and systems to facilitate multi-channel isolation
US20180115309A1 (en) Gate signals
JP5552978B2 (ja) 高圧電源装置
WO2013046354A1 (ja) 車両接近通報装置
JP2008066828A (ja) 電力線搬送送信装置、電力線搬送受信装置および電力線搬送通信システム
WO2005109667A1 (ja) 電力線を利用する通信方法
JP2015201946A (ja) 電力変換装置
US8638894B2 (en) Data communication apparatus, data communication system, and data communication method
US11374433B2 (en) Method for operating a circuit for generating an electromagnetic field, and circuit

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012519815

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13641381

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12868895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120120058933

Country of ref document: DE

Ref document number: 112012005893

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12868895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1