JP2011234051A - Power line communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電力線通信システムに関し、特にエアギャップを介して非接触で所定の通信とエネルギーの授受を行う場合に適用して有用なものである。 The present invention relates to a power line communication system, and is particularly useful when applied to predetermined communication and energy transfer in a contactless manner through an air gap.
電力線通信(Power Line Communication:PLC)を電力線に適用すると、2本の導体で通信とエネルギー伝送を同時に行えることから、スマートグリッドを実現するインターフェイスの一つとして注目されている。また、これは交流送配電網に用いる有線通信として古くから知られている技術でもある。 When power line communication (PLC) is applied to a power line, communication and energy transmission can be performed simultaneously with two conductors. Therefore, the power line communication (PLC) is attracting attention as one of the interfaces for realizing a smart grid. This is also a technique that has been known for a long time as wired communication used for AC transmission and distribution networks.
RJ−45コネクタを用いた有線LANは、代表的な通信手段であるが、一般家庭の視点に立つと、現状では電力線ほど必要とはされない屋内配線の一つであると考えられている。このため、一般家庭では配線工事の要らない無線LANが最も普及している通信手段である。ただし、無線LANではエネルギー伝送ができないため、結局のところ電力線が必要となり、PLCは交流配電網が存在する限り本質的な通信手段であると言える。 A wired LAN using an RJ-45 connector is a typical communication means, but from the viewpoint of a general household, it is considered to be one of indoor wiring that is not required as much as a power line at present. For this reason, wireless LAN, which does not require wiring work, is the most popular communication means in ordinary homes. However, since energy transmission is not possible in a wireless LAN, a power line is eventually required, and it can be said that the PLC is an essential communication means as long as an AC power distribution network exists.
しかしながら、近年は直流給電やプラグインハイブリッド自動車(Plug−in Hybrid Vehicle;PHV)や電気自動車(Electricle Vehicle;EV )に関連して非接触給電技術の開発が盛んに行われており、前述の如きPLCの本質性が失われる系統事例が認められるようになってきた。 However, in recent years, contactless power supply technology has been actively developed in connection with DC power supply, plug-in hybrid vehicle (PHV), and electric vehicle (EV). There have been recognized cases in which the essence of PLC is lost.
これまで、一般家庭の屋内配線には負荷のみが接続され、交流をそのまま利用したり、必要に応じて順変換(整流)したりされてきた。しかしながら、近年は太陽電池、燃料電池、EV等、負荷以外のパワーエレクトロニクス機器が接続される事例が増加し、交流配電網そのものを根本的に見直す試みがなされている。 Until now, only the load is connected to the indoor wiring of ordinary households, and AC has been used as it is or forward-converted (rectified) as necessary. However, in recent years, cases in which power electronics devices other than loads such as solar cells, fuel cells, and EVs are connected are increasing, and attempts have been made to fundamentally review the AC distribution network itself.
太陽電池、燃料電池、EVは、いずれも本質的な直流電源であることや、白熱電球や誘導電動機など交流をそのまま利用する家電が減少していることから、順変換回路(整流回路)を省いた直流給電が主流となると、PLCの本質性が失われる可能性がある。 Since solar cells, fuel cells, and EVs are all essentially direct current power supplies and there are fewer home appliances that use alternating current such as incandescent bulbs and induction motors, forward conversion circuits (rectifier circuits) are eliminated. If the DC power supply that has been used becomes mainstream, the nature of the PLC may be lost.
さらに、安全・簡便に屋外EVへエネルギー伝送できる非接触給電は、そもそも導体を介さないため、元来、有線通信であるPLCとは相容れない系統となる可能性がある。 Furthermore, since non-contact power feeding that can safely and easily transmit energy to an outdoor EV does not involve a conductor in the first place, there is a possibility that the system is originally incompatible with PLC that is wired communication.
有線であればエネルギー伝送も通信も可能であるが、非接触給電の場合のように導体が接触しない場合には電力線通信ができなかった。 If wired, energy transmission and communication are possible, but power line communication could not be performed when the conductor was not in contact as in the case of contactless power feeding.
そこで、電力線通信の概念を拡張し、エアギャップを介して非接触で所定の通信とエネルギーの授受を行い得る新たな電力線通信システムの出現が待望されている。 Therefore, the concept of power line communication has been expanded, and the emergence of a new power line communication system that can perform predetermined communication and energy transfer through an air gap in a non-contact manner is awaited.
本発明は、上記従来技術に鑑み、所定の電力線通信をエアギャップを介して非接触で行いつつ非接触で電力エネルギーの授受も簡易且つ適切に行い得る新たな電力線通信システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a new power line communication system capable of easily and appropriately transferring power energy in a non-contact manner while performing predetermined power line communication through an air gap in a non-contact manner in view of the above-described conventional technology. And
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、一方側と他方側とで非接触で双方向の電気エネルギーの授受を行うよう相互に離隔して配設されている前記一方側及び他方側のコイルを有する非接触給電部と、前記各コイルにそれぞれ接続されるとともにインバータ又はコンバータとしてそれぞれ動作する一方側及び他方側の電力変換装置と、前記各電力変換装置にそれぞれ接続されて電源又は負荷となる電源/負荷と、前記一方側と前記他方側とで電場を介して非接触の電力線通信を行うようエアギャップを介し相対向させてある平板電極と、前記平板電極に、電力線を介して接続されている電力線通信用のアダプタと、前記アダプタ及び前記平板電極を介して相手側との通信を行うことにより前記相手側の機器の制御を行うよう前記少なくとも一方に配設された制御手段とを有することを特徴とする電力線通信システムにある。 The first aspect of the present invention that achieves the above object is that the one side and the other side are arranged so as to be separated from each other so as to transfer and receive bidirectional electrical energy in a non-contact manner between the one side and the other side. A non-contact power feeding unit having coils, a power converter on one side and the other connected to each coil and operating as an inverter or a converter, and a power source or a load connected to each power converter, respectively. A power source / load, a flat plate electrode opposed to each other through an air gap so as to perform non-contact power line communication between the one side and the other side via an electric field, and the flat plate electrode via a power line The connected power line communication adapter, and at least the control of the counterpart device by performing communication with the counterpart side through the adapter and the flat plate electrode. On the other hand in the power line communication system characterized by having a disposed control means.
本態様によれば、一方側のコイルと他方側のコイルとの間の磁場結合により一方側と他方側との間で電力エネルギーの伝送を行わせることができる。同時に、アダプタ及び平板電極を介して比較的限定された近距離空間であるエアギャップを介した相手側との電力線通信を行うことにより相手側の機器の制御を行うことで、一方の電力変換装置をインバータとして機能させるとともに、他方の電力機器をコンバータとして機能させることができる。 According to this aspect, electric power energy can be transmitted between the one side and the other side by magnetic field coupling between the one side coil and the other side coil. At the same time, one of the power conversion devices can be controlled by performing power line communication with the other party via the air gap, which is a relatively limited short-distance space via the adapter and the plate electrode. Can function as an inverter, and the other power device can function as a converter.
この結果、電波を用いることなく、所定の通信を行うことができ、電力線通信を空間的に離隔された状態での非接触通信に適用して非接触給電との組み合わせにより実質的な非接触の電力線通信システムを構築することができる。 As a result, predetermined communication can be performed without using radio waves, and power line communication can be applied to non-contact communication in a spatially separated state and combined with non-contact power feeding to achieve substantially non-contact power transmission. A power line communication system can be constructed.
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載する電力線通信システムにおいて、前記制御手段を、他方側にも配設し、他方側からも相手側の機器の制御を行うよう構成したことを特徴とする電力線通信システムにある。 According to a second aspect of the present invention, in the power line communication system described in the first aspect, the control means is arranged on the other side, and the other side device is controlled from the other side. The power line communication system is characterized by the following.
本態様によれば、一方側にも他方側にも制御手段があるため、一方側から他方側の機器の制御も、他方側から一方側の機器の制御も容易且つ適正に行うことができる。 According to this aspect, since the control means is provided on one side and the other side, it is possible to easily and appropriately control the device from one side to the other side and the device from the other side to the one side.
この結果、一方側も他方側も互いに対等な構成となり、冗長性を備えたシステムが実現し得る。 As a result, the one side and the other side have the same configuration, and a system with redundancy can be realized.
本発明の第3の態様は、第1の態様又は第2の態様の何れか一つに記載する電力線通信システムにおいて、前記各電力変換装置は、同様のスイッチング素子と、前記スイッチング素子の電流方向に対する逆方向が順方向となるように前記スイッチング素子に並列に接続された同様のダイオードとを有する同様のスイッチングユニットを4個組み合わせ、さらに電解コンデンサにより直流電圧を安定にした前記電源/負荷の一方が供給する直流電力を交流電力に変換するインバータ回路か、前記電源/負荷の他方に直流電力を供給する全波整流回路として機能するように構成したことを特徴とする電力線通信システムにある。 According to a third aspect of the present invention, in the power line communication system according to any one of the first aspect or the second aspect, each of the power conversion devices includes a similar switching element and a current direction of the switching element. One of the power supplies / loads in which four similar switching units having similar diodes connected in parallel to the switching elements are combined so that the reverse direction to the forward direction is the forward direction, and the DC voltage is stabilized by an electrolytic capacitor The power line communication system is configured to function as an inverter circuit that converts the DC power supplied by the AC to AC power or a full-wave rectifier circuit that supplies DC power to the other of the power source / load.
本態様によれば、良好な交流電圧と良好な直流電圧とを適切に得ることができる。 According to this aspect, a good alternating voltage and a good direct voltage can be obtained appropriately.
本発明の第4の態様は、第1乃至第3の態様の何れか一つに記載する電力線通信システムにおいて、前記各平板電極には前記電力線からの交流電力の供給を遮断するコンデンサを直列にそれぞれ接続したことを特徴とする電力線通信システムにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power line communication system according to any one of the first to third aspects, a capacitor that cuts off the supply of AC power from the power line is connected in series to each plate electrode. The power line communication system is characterized by being connected to each other.
本態様によれば、電力線の商用周波数の交流を良好に遮断することができる。 According to this aspect, the alternating current of the commercial frequency of a power line can be interrupted | blocked favorably.
本発明の第5の態様は、第1乃至第4の態様の何れか一つに記載する電力線通信システムにおいて、前記各コイルと前記各電力変換装置との間に直列にコンデンサを接続し、各コンデンサによる静電容量と前記各コイルの漏れインダクタンスとがそれぞれ等しくなるように構成したことを特徴とする電力線通信システムにある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the power line communication system according to any one of the first to fourth aspects, a capacitor is connected in series between the coils and the power converters. The power line communication system is characterized in that the capacitance by the capacitor and the leakage inductance of each coil are equal to each other.
本態様によれば、静電容量と漏れインダクタンスとの組み合わせにより共振条件を満足させることができるので、電力エネルギーの伝送効率が最も良好なものとなる。 According to this aspect, since the resonance condition can be satisfied by the combination of the capacitance and the leakage inductance, the power energy transmission efficiency is the best.
本発明の第6の態様は、第1乃至第5の態様の何れか一つに記載する電力線通信システムにおいて、前記各平板電極は、前記各コイルの内周側又は外周側に配設された平行平板で構成したことを特徴とする電力線通信システムにある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the power line communication system according to any one of the first to fifth aspects, each of the plate electrodes is disposed on an inner peripheral side or an outer peripheral side of each of the coils. The power line communication system is characterized by comprising parallel plates.
本態様によれば平板電極とコイルとをほぼ同一面内に配設することができるので、スペースファクタを良好にすることができる。 According to this aspect, since the plate electrode and the coil can be disposed in substantially the same plane, the space factor can be improved.
本発明の第7の態様は、第1乃至第5の態様の何れか一つに記載する電力線通信システムにおいて、前記各平板電極は、前記各コイルの導体を兼用させて構成されていることを特徴とする電力線通信システムにある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the power line communication system according to any one of the first to fifth aspects, each plate electrode is configured to also serve as a conductor of each coil. The power line communication system is characterized.
本態様によれば、コイルを平板電極としても機能させることができるので、非接触部分の構造を最も簡潔にすることができる。 According to this aspect, since the coil can function as a flat plate electrode, the structure of the non-contact portion can be simplified most.
本発明の第8の態様は、第1乃至第6の態様の何れか一つに記載する電力線通信システムにおいて、前記平板電極は、前記電力線通信における往路の一部を形成する一対の平板電極と、復路の一部を形成する他の一対の平板電極で構成したことを特徴とする電力線通信システムにある。 According to an eighth aspect of the present invention, in the power line communication system according to any one of the first to sixth aspects, the flat plate electrode includes a pair of flat plate electrodes that form part of a forward path in the power line communication. The power line communication system is characterized by comprising a pair of other plate electrodes forming part of the return path.
本態様によれば、電力線通信における往路の非接触部分と復路の非接触部分とを何れも相対向する平板電極で構成することができるので、閉じた伝送路を容易且つ適確に構成することができる。また、非接触部分の情報の漏洩も可及的に低減し得るので、システム間の干渉等による誤制御も未然に防止することができる。 According to this aspect, since the non-contact part of the forward path and the non-contact part of the return path in the power line communication can be configured by the plate electrodes facing each other, the closed transmission path can be easily and accurately configured. Can do. In addition, since leakage of information in the non-contact portion can be reduced as much as possible, erroneous control due to interference between systems can be prevented.
本発明によれば、元来有線通信である電力線通信の非接触化ができ、エアギャップが存在してもエネルギーと通信の授受が可能となる。さらに、通信の授受を行う範囲がエアギャップという比較的限定された近距離空間であるため、電波を用いることなく所定の通信が可能となる。 According to the present invention, power line communication, which is originally wired communication, can be made non-contact, and energy and communication can be exchanged even if an air gap exists. Furthermore, since the communication range is an air gap, which is a relatively limited short-distance space, predetermined communication can be performed without using radio waves.
このように、本発明によれば、電波を用いることなく、所定の通信を行うことができるので、1)漏洩電波の被曝を最少にできる、2)セキュリティーが強固なものとなる、3)隣接する同様のシステムとの干渉を生起する可能性を可及的に低減し得るという効果を奏する。ちなみに、2)及び3)に関しては無線LANの問題点として指摘されている。 As described above, according to the present invention, since predetermined communication can be performed without using radio waves, 1) exposure to leaked radio waves can be minimized, 2) security can be strengthened, and 3) adjacent. There is an effect that the possibility of causing interference with a similar system can be reduced as much as possible. Incidentally, 2) and 3) are pointed out as problems of the wireless LAN.
この結果、本発明によれば、多方面への応用が期待されている電力線通信を空間的に離隔された状態での非接触通信に適用でき、非接触給電との組み合わせにより実質的な非接触の電力線通信システムを構築することができる。すなわち、電力の伝送及び通信を二本の導体を介して行う電力線通信の概念を非接触の態様にまで拡張することができる。 As a result, according to the present invention, power line communication, which is expected to be applied in various fields, can be applied to non-contact communication in a spatially separated state, and substantially non-contact by combining with non-contact power feeding. It is possible to construct a power line communication system. That is, the concept of power line communication in which power transmission and communication are performed via two conductors can be extended to a non-contact mode.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の実施の形態に係る電力線通信システムの全体を示すブロック線図である。同図に示すように、非接触給電部1は一方側と他方側とで磁場により非接触で双方向の電気エネルギーの授受を行うよう相互に離隔して配設されている一方側及び他方側のコイル1A,1Bを有する。
FIG. 1 is a block diagram showing an entire power line communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the non-contact
一方側及び他方側の電力変換装置2,3は各コイル1A,1Bにそれぞれ接続されるとともに一方側がインバータとして動作される場合には他方側がコンバータとして動作される。
The
ここで、各コイル1A,1Bと各電力変換装置2,3との間には直列にコンデンサC1,C2が接続されており、各コンデンサC1,C2による静電容量と各コイル1A,1Bの漏れインダクタンスとがそれぞれ等しくなるように調整してある。このように、コンデンサC1,C2を設けることは本発明において必須ではないが、適切な静電容量のコンデンサC1,C2を設けることにより、静電容量と漏れインダクタンスとの組み合わせにより共振条件を満足させることができるので、この場合の非接触給電における電力エネルギーの伝送効率を可及的に良好なものとすることができる。
Here, capacitors C1 and C2 are connected in series between the
DC電源4、6は本形態においては、例えば蓄電池等の直流電源で構成してある。負荷5,7は本形態においては、例えば抵抗等の直流負荷で構成してある。ここで、DC電源4及び負荷5は何れか一方が動作されるようになっている。すなわち、リレー開閉器19でON/OFF制御されるリレー8,9により何れか一方が選択的に動作されるように制御される。同様に、DC電源6及び負荷7は何れか一方が動作されるようにリレー開閉器21でON/OFF制御されるリレー10,11により何れか一方が選択的に動作されるように制御される。
In this embodiment, the
パルス発生器20,22は電力変換装置2,3にインバータ動作をさせる場合のスイッチングパルスを供給するものである。かかるパルス発生器20,22は何れか一方がON状態とされて電力変換装置2,3にスイッチングパルスを供給してインバータ動作を行わせる。残りのパルス発生器22,20はOFF状態とされる。この結果、電力変換装置3,2には何の信号も供給されないのでコンバータとして動作される。すなわち、何れか一方がスイッチングパルスによりインバータ動作される場合には他方はコンバータとして動作される。
The
本実施形態における平板電極(11A,11B)、(11C,11D)は、一方側と他方側とで各2枚ずつがエアギャップを介して配設されており、電力線(12A,12B)、(13A,13B)を介してPLCアダプタ14,15にそれぞれ接続されている。この結果、平板電極(11A,11B)、(11C,11D)間にエアギャップが存在していても、電力線通信に使用される高周波帯では、これらが平行平板コンデンサとして機能し、電場を介して非接触の電力線通信を行い得る。すなわち、平板電極(11A,11B)で電力線通信における往路の伝送路の一部がエアギャップを介して形成されるとともに、平板電極(11C,11D)が復路の伝送路の一部がエアギャップを介して形成されている。
The plate electrodes (11A, 11B) and (11C, 11D) in the present embodiment are arranged on the one side and the other side through two air gaps, and the power lines (12A, 12B), ( 13A, 13B) to the
本形態においては、片側2枚ずつの平板電極(11A,11C)、(11B,11D)を有するので、閉じた伝送路を容易且つ適確に構成することができる。ただ、本形態のように片側2枚ずつの平板電極(11A,11C)、(11B,11D)で伝送路の非接触部分を構成することは,必須ではない。一方側と他方側とにそれぞれ配設される平板電極11A,11Bを相対向させるだけでもエアギャップを介しての所定の電力線通信は可能である。この場合には、電力線12B,13Bが大地に対して浮かしてあるので、電力線12B,13Bと大地との間で形成される浮遊容量が復路のコンデンサとなるからである。ただ、この場合には、形成される電場の領域が広がるので、若干の情報の漏洩は発生する。
In this embodiment, since the two flat plate electrodes (11A, 11C) and (11B, 11D) are provided on each side, a closed transmission line can be configured easily and appropriately. However, it is not essential to form the non-contact portion of the transmission line with two flat-plate electrodes (11A, 11C) and (11B, 11D) on each side as in this embodiment. Predetermined power line communication via the air gap is possible only by making the
すなわち、片側2枚ずつの平板電極(11A,11C)、(11B,11D)を有する本形態によれば、閉じた伝送路を容易且つ適確に構成することができるばかりでなく、非接触部分の情報の漏洩も可及的に低減し得るので、システム間の干渉等による誤制御も未然に防止することができる。 That is, according to the present embodiment having two flat electrodes (11A, 11C) and (11B, 11D) on each side, not only can a closed transmission line be configured easily and accurately, but also a non-contact portion. Since the information leakage can be reduced as much as possible, it is possible to prevent erroneous control due to interference between systems.
また、本形態において、電力線12A,13AにはコンデンサC3,C4が、また電力線12B,13BにはコンデンサC5,C6が、それぞれ直列に接続してあり、電力線12A,12B,13A,13Bの商用周波数の交流を平板電極11A乃至11Dから良好に遮断するようになっている。すなわち、万一平板電極(11A,11B)、(11C,11D)同士が接触しても、平板電極(11A,11B)、(11C,11D)間の電力線短絡が発生しないように構成してある。なお、コンデンサC3乃至C6を接続する代わりに平板電極(11A,11B)、(11C,11D)の表面に絶縁性の塗料を塗布するか、または平板電極(11A,11B)、(11C,11D)の各表面を絶縁部材で覆う等の対策により同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, capacitors C3 and C4 are connected to the
PLCアダプタ14,15の一つの端子には制御装置としてのパソコン17,18が接続してある。この結果、パソコン17,18は、PLCアダプタ14,15を介して電力線通信により相手側の機器に所定の制御信号を送出することができ、かかる制御信号で相手側の機器を適宜制御することができるようになっている。PLCアダプタ14,15の残りの二つの端子にはLANケーブル23,24,25,26が接続されており、各LANケーブル23乃至26がリレー開閉器19,パルス発生器20,リレー開閉器21,パルス発生器22にそれぞれ接続されている。かくして、パソコン17,18はリレー開閉器19,21及びパルス発生器20,22の動作を制御する制御装置としても機能する。
かかる制御装置として機能するパソコン17,18による各機器の制御は種々の態様が考えられる。具体例を挙げれば次の通りである。
Various modes of control of each device by the
例えばパソコン17のみを用いて電力変換装置2をインバータとして動作させるとともに、電力変換装置3をコンバータとして動作させるように制御する場合には、パソコン17でリレー開閉器19を制御してリレー開閉器19でリレー8を動作させることによりDC電源4を電力変換装置2に接続するとともに、パルス発生器20をONする。このことによりパルス発生器20は所定のスイッチングパルスを発生して電力変換装置2の各素子(後で詳述する)を所定のタイミングでON/OFFさせる。この結果、電力変換装置2がインバータとして動作される。
For example, when operating the
同時にパソコン17は、PLCアダプタ14、電力線12A、平板電極11A,11B、電力線13A、PLCアダプタ15、電力線13B、平板電極11D,11C、電力線12Bを介した非接触の電力線通信によりリレー開閉器21の制御信号を送出する。すなわち、パソコン17から送出された制御信号は電力線12A、平板電極11A,11B、電力線13A,PLCアダプタ15及びLANケーブル25を介してリレー開閉器21に送出される。この結果リレー開閉器21を介してリレー11を動作させることにより負荷7、または充電のためのDC電源6が電力変換装置3に接続される。
At the same time, the
かかる態様の制御はパソコン18を使用すれば全く逆の態様で同様に行うことができる。
The control in this manner can be performed in the same way in the opposite manner if the
一方、上述の場合と同様に、電力変換装置2をインバータとして動作させるとともに、電力変換装置3をコンバータとして動作させる場合、パソコン17で、上述の如き非接触の電力線通信によりパソコン18を遠隔操作し、当該パソコン18が自己の側のリレー開閉器21を所定通り制御するようにしても良い。
On the other hand, when the
何れにしても、パソコン17,18をPLCアダプタ14,15に接続する制御装置として利用することにより非接触の電力線通信により電力変換装置2,3を制御し、コイル1A,1Bを介した双方向の電力エネルギーの伝送を良好に行うことができる。
In any case, by using the
図2は電力変換装置の具体的な構成例を、非接触給電部とともに抽出して示すブロック線図である。本実施例に係る電力変換装置2,3は、同様のスイッチング素子と、該スイッチング素子の電流方向に対する逆方向が順方向となるように前記スイッチング素子に並列に接続された同様のダイオードとを有するスイッチングユニットGU1,GV1,GX1,GY1,GU2,GV2,GX2,GY2をそれぞれ4個組み合わせてDC電源4又はDC電源6の一方が供給する直流電力を交流電力に変換するインバータ回路か、負荷7又は負荷5、さらには、充電のためのDC電源4又はDC電源6に直流電力を供給する全波整流回路として機能するように構成したものである。なお、電解コンデンサC7,C8は平滑用のコンデンサであり、これらにより直流電圧の安定化を図っている。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of the power conversion device together with the non-contact power feeding unit. The
かかる本実施例において電力変換装置2がインバータとして動作される際には、スイッチングユニット(GU1,GY1),および(GV1,GX1)が順次この順序で導通されて交流電流に変換され、このときコンバータとして動作される電力変換装置3がスイッチングユニット(GU2,GY2),および(GV2,GX2)のダイオードを介して順次この順序で電流を流すことにより交流電流が全波整流されて直流電流に変換される。電力変換装置2,3のインバータ、コンバータの機能を逆転させた場合には、逆の動作により同態様の電力変換が行われる。したがって、本実施例によれば、良好な交流電流と良好な直流電流を適切に得ることができる。
In this embodiment, when the
上記実施の形態におけるコイル1A,1B及び平板電極11A,11Bの構造は種々考えられるが、代表的な3種類に関し、図3に基づき、実施例1乃至実施例3として説明しておく。
Various structures of the
図3(a)に示す実施例1は、磁場結合されるように相対向させたコイル1A、1Bと電場結合されるように相対向させた平板電極(11A,11C)、(11B,11D)とを独立させて別々に配設したものである。本実施例1は最も原理的な構成ではあるが、確実に非接触給電及び非接触の電力線通信を行うことができる。
In Example 1 shown in FIG. 3A, flat electrodes (11A, 11C), (11B, 11D) opposed to each other so as to be electric field coupled to
図3(b)に示す実施例2は、各平板電極(11A,11C)、(11B,11D)を、各コイル1A,1Bの内周側および外周側にそれぞれ配設された一対の平行平板コンデンサで構成したものである。本実施例2によれば平板電極(11A,11C)、(11B,11D)とコイル1A,1Bとをほぼ同一面内に配設することができるので、スペースファクタを良好にすることができる。
Example 2 shown in FIG. 3 (b) is a pair of parallel flat plates in which the flat plate electrodes (11A, 11C) and (11B, 11D) are arranged on the inner and outer peripheral sides of the
図3(c)に示す実施例3は、各平板電極11A,11Bを、各コイル1A,1Bの導体を兼用させて構成したものである。本実施例3では各コイル1A,1Bを導体の塊として等価的な平行平板が形成されていると見做すことができる。本実施例3によれば、コイル1A,1Bを平板電極11A,11Bとしても機能させることができるので、非接触部分の構造を最も簡潔にすることができる。
In Example 3 shown in FIG. 3C, each of the
なお、実施例1および実施例2においては各平板電極11C、11Dを省略し、2枚の相対向する平板電極として構成することもできる。実施例3は、はじめからこの構成となる。
In the first and second embodiments, the
また、上記実施の形態においては、一方側から他方側、他方側から一方側を相互に制御し得るように、制御装置であるパソコン17,18を一方側及び他方側の両側にそれぞれ設けたが、これは何れか一方側のみでも成立する。本発明によれば制御装置がたとえ一方のみでも非接触の電力線通信により相手側の機器を適切に制御するように構成することが可能であるからである。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施の形態において電気エネルギーの非接触での授受は電磁誘導を利用して行うように構成したが、これに限るものではない。例えば磁気共鳴等を利用した構成とすることもできる。 Further, in the above embodiment, the non-contact transmission / reception of electric energy is configured to be performed using electromagnetic induction, but the present invention is not limited to this. For example, a configuration using magnetic resonance or the like may be used.
本発明は電力線通信システムを適用する、例えばスマートグリッド等を構築する配電線系統を有する電気事業において適用し得る。 The present invention can be applied to an electric utility that uses a power line communication system, for example, a distribution line system that constructs a smart grid or the like.
1 非接触給電部
1A,1B コイル
2,3 電力変換装置
4,6 電源
5、7 負荷
11A,11B,11C,11D 平板電極
12A,12B,13A,13B 電力線
14,15 PLCアダプタ
17,18 パソコン
DESCRIPTION OF
12A, 12B, 13A,
Claims (8)
前記各コイルにそれぞれ接続されるとともにインバータ又はコンバータとしてそれぞれ動作する一方側及び他方側の電力変換装置と、
前記各電力変換装置にそれぞれ接続されて電源又は負荷となる電源/負荷と、
前記一方側と前記他方側とで電場を介して非接触の電力線通信を行うようエアギャップを介し相対向させてある平板電極と、
前記平板電極に、電力線を介して接続されている電力線通信用のアダプタと、
前記アダプタ及び前記平板電極を介して相手側との通信を行うことにより前記相手側の機器の制御を行うよう前記少なくとも一方に配設された制御手段とを有することを特徴とする電力線通信システム。 A non-contact power feeding unit having coils on the one side and the other side that are arranged apart from each other so as to exchange electric energy bidirectionally without contact between the one side and the other side;
Power converters on one side and the other side respectively connected to the coils and operating as inverters or converters,
A power source / load that is connected to each of the power converters and serves as a power source or a load;
Plate electrodes that are opposed to each other via an air gap so as to perform non-contact power line communication via an electric field between the one side and the other side;
An adapter for power line communication connected to the plate electrode via a power line;
A power line communication system comprising: control means disposed on the at least one side to control the counterpart device by performing communication with the counterpart side through the adapter and the flat plate electrode.
前記制御手段を、他方側にも配設し、他方側からも相手側の機器の制御を行うよう構成したことを特徴とする電力線通信システム。 In the power line communication system according to claim 1,
A power line communication system, characterized in that the control means is arranged also on the other side and the other side device is controlled from the other side.
前記各電力変換装置は、同様のスイッチング素子と、前記スイッチング素子の電流方向に対する逆方向が順方向となるように前記スイッチング素子に並列に接続された同様のダイオードとを有する同様のスイッチングユニットを4個組み合わせ、さらに電解コンデンサにより直流電圧を安定にした前記電源/負荷の一方が供給する直流電力を交流電力に変換するインバータ回路か、前記電源/負荷の他方に直流電力を供給する全波整流回路として機能するように構成したことを特徴とする電力線通信システム。 In the power line communication system according to claim 1 or 2,
Each of the power conversion devices includes four similar switching units each having a similar switching element and a similar diode connected in parallel to the switching element so that a reverse direction to the current direction of the switching element is a forward direction. An inverter circuit that converts DC power supplied from one of the power supplies / loads, which has been stabilized by an electrolytic capacitor, to DC power, into AC power, or a full-wave rectifier circuit that supplies DC power to the other power supply / load A power line communication system configured to function as:
前記各平板電極には前記電力線からの交流電力の供給を遮断するコンデンサを直列にそれぞれ接続したことを特徴とする電力線通信システム。 In the power line communication system according to any one of claims 1 to 3,
A power line communication system, wherein a capacitor for interrupting the supply of AC power from the power line is connected in series to each plate electrode.
前記各コイルと前記各電力変換装置との間に直列にコンデンサを接続し、各コンデンサによる静電容量と前記各コイルの漏れインダクタンスとがそれぞれ等しくなるように構成したことを特徴とする電力線通信システム。 In the power line communication system according to any one of claims 1 to 4,
A power line communication system, wherein a capacitor is connected in series between each of the coils and each of the power converters, and a capacitance of each capacitor and a leakage inductance of each of the coils are equal to each other. .
前記各平板電極は、前記各コイルの内周側又は外周側に配設された平行平板で構成したことを特徴とする電力線通信システム。 In the power line communication system according to any one of claims 1 to 5,
Each said flat electrode is comprised with the parallel plate arrange | positioned at the inner peripheral side or the outer peripheral side of each said coil, The power line communication system characterized by the above-mentioned.
前記各平板電極は、前記各コイルの導体を兼用させて構成されていることを特徴とする電力線通信システム。 In the power line communication system according to any one of claims 1 to 5,
Each of the flat plate electrodes is configured to serve also as a conductor of each of the coils.
前記平板電極は、前記電力線通信における往路の一部を形成する一対の平板電極と、復路の一部を形成する他の一対の平板電極で構成したことを特徴とする電力線通信システム。
In the power line communication system according to any one of claims 1 to 6,
2. The power line communication system according to claim 1, wherein the flat plate electrode includes a pair of flat plate electrodes that form part of an outward path in the power line communication and another pair of flat plate electrodes that form a part of a return path.
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