JP6715464B2 - 電力送信装置及び電力受信装置 - Google Patents
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Description
[1.電力伝送システム]
図1は、参考形態に係る電力伝送システム100の構成を示す。電力伝送システム100は、発電機1と、符号変調器2と、伝送路3と、符号復調器4と、負荷5と、コントローラ10とを備える。
図2は、変調電流I2の波形の例を示す。また、図3は、比較例に係る変調電流I2aの波形の例を示す。図2中の“1”と“−1”は、変調電流I2の各期間の電流値に対応する符号を示している。図3中の“1”と“0”は、変調電流I2aの各期間の電流値に対応する符号を示している。“1”と“0”からなる符号系列は、典型的な通信システムにおいて用いられる変調符号に相当する。
図4は、符号変調器2の構成例を示す。
[4−1.制御信号]
表1は、符号変調器2のスイッチS1〜S4、S21〜S24に入力される制御信号m1〜m4の符号系列の例と、符号復調器4のスイッチS11〜S14、S31〜S34に入力される制御信号d1〜d4の符号系列の例を示す。
符号変調器2の動作について説明する。ここでは、発電電流I1が、第1半周期(すなわち、1周期の前半部分)において正となり、第2半周期(すなわち、1周期の後半部分)において負となる場合を想定する。
第1半周期において、スイッチS1〜S4は制御信号m1、m2によってオンオフされ、スイッチS21〜S24はオフ状態に維持される。
第2半周期において、スイッチS1〜S4はオフ状態に維持され、スイッチS21〜S24が制御信号m3、m4によってオンオフされる。
表1の制御信号m1〜m4に基づく一連のスイッチ動作は、発電電流I1を下記の変調符号M1で符号変調する操作に相当する。
符号復調器4の動作について説明する。
第1半周期において、スイッチS11〜S14は制御信号d1、d2によってオンオフされ、スイッチS31〜S34はオフ状態に維持される。
第2半周期において、スイッチS11〜S14はオフ状態に維持され、スイッチS31〜S34が制御信号d3、d4によってオンオフされる。
表1の制御信号d1〜d4に基づく一連のスイッチ動作は、変調電流I2を下記の復調符号D1で符号復調する操作に相当する。
図8A−8Cは、それぞれ、発電電流I1、変調電流I2、復調電流I3の波形の例を示す。
表2は、符号変調器2のスイッチS1〜S4、及びS21〜S24に入力される制御信号m1〜m4の符号系列の変形例と、符号復調器4のスイッチS11〜S14、及びS31〜S34に入力される制御信号d1〜d4の符号系列の変形例を示す。
図9は、符号変調器2におけるHブリッジ回路23の変形例を示す。図9に示されるHブリッジ回路23Aは、図6に示される双方向スイッチ回路SS21〜SS24の代わりに、双方向スイッチ回路SS21A〜SS24Aを備える。
以下では、第1の実施形態のうち、参考形態と異なる点について説明される。
[1−1.電力伝送システムの構成]
図11は、第1の実施形態に係る電力伝送システム100Aの構成例を示す。電力伝送システム100Aは、発電機1から負荷5a、5bの少なくとも一方に電力を伝送しうる。
コントローラ10Aは、例えば、種々の指示信号を生成するプログラムが格納されたメモリと、プログラムを実行するプロセッサとを含む。コントローラ10Aは、例えば、通信回路をさらに含む。
発電機1は、直流又は交流の電力を発電し、電力送信装置200に送る。直流電力を生成する発電機1は、例えば、太陽光発電機であってもよい。交流電力を生成する発電機1は、例えば、タービンの回転を利用する発電機であってもよい。そのような発電機の例としては、火力発電機、水力発電機、風力発電機、原子力発電機、及び潮力発電機が挙げられる。
電力送信装置200は、変換器201、電力分配器202、及び符号変調器203a、203bを備える。
これらの符号変調電力は重畳され、伝送路3を介して、電力送信装置200から電力受信装置400a、400bに伝送される。伝送路3は、例えば、有線伝送路である。
電力受信装置400aは、フィルタ401a、符号復調器402a、及び変換器403aを備える。電力受信装置400bは、フィルタ401b、符号復調器402b、及び変換器403bを備える。
負荷5a、5bは、例えば、負荷回路であってもよいし、モータであってもよい。
なお、図11には、発電電力、交流電力、第1の分配電力、第2の分配電力、第1の符号変調電力、第2の符号変調電力、第1の濾波電力、第2の濾波電力、第1の符号復調電力、第2の符号復調電力、第1の出力電力、及び、第2の出力電力の代わりに、それぞれ、発電電流I11、交流I12、第1の分配電流I13a、第2の分配電流I13b、第1の変調電流I14a、第2の変調電流I14b、第1の濾波電流I21a、第2の濾波電流I21b、第1の復調電流I22a、第2の復調電流I22b、第1の出力電流I23a、及び、第2の出力電流I23bが示されている。以下では、電流が変調/復調される例が説明されるが、本開示はこれに限定されず、例えば電圧が変調/復調されてもよい。以下の説明における「電流」は、適宜「電圧」又は「電力」に読み替えることができる。
図12A〜12Fは、電力伝送システム100Aの動作例を示す。図12A〜12Fは、それぞれ、発電電流I11、第1の分配電流I13a、第2の分配電流I13b、伝送電流I20(=I14a+I14b)、第1の復調電流I22a、第2の復調電流I22bの波形の例を示す。
複数の符号変調電力のそれぞれは、例えば、電力受信装置毎に割り当てられた固有の符号系列に基づいて識別される。これにより、複数の電力が、共通の伝送路を介して、同時かつ独立して伝送されうる。伝送路が共通化されるため、例えば、伝送路がケーブルである場合には、ケーブルの本数を減らすことができる。複数の電力が同時に伝送されるため、例えば、時分割で伝送される場合よりも短い時間で伝送することができる。複数の電力が独立して伝送されるため、他の電力伝送に影響を与えることなく、電力伝送を行うことができる。
以下では、第2の実施形態のうち、参考形態及び第1の実施形態と異なる点について説明される。
[1−1.電力伝送システムの構成]
図13は、第2の実施形態に係る電力伝送システム100Bの構成例を示す。電力伝送システム100Bは、発電機1a、1bの少なくとも一方から負荷5に電力を伝送しうる。
コントローラ10Bは、例えば、種々の指示信号を生成するプログラムが格納されたメモリと、プログラムを実行するプロセッサとを含む。コントローラ10Bは、例えば、通信回路をさらに含む。
発電機1a、1bのそれぞれは、第1の実施形態で説明された発電機1と同様に構成される。
電力送信装置210aは、変換器211a及び符号変調器213aを備える。電力送信装置210bは、変換器211b及び符号変調器213bを備える。
符号変調電力は重畳され、伝送路3を介して、電力送信装置210a、210bから電力受信装置410に伝送される。電力送信装置210a、210bから出力された符号変調電力は、互いに異なる周波数を有するので、電力受信装置410で適切に分離されうる。伝送路3は、例えば、有線伝送路である。
電力受信装置410は、フィルタ411a、411b、符号復調器412a、412b、変換器413a、413b、及び電力合成器414を備える。
負荷5は、参考形態又は第1の実施形態で説明された負荷5と同様に構成される。
複数の符号変調電力のそれぞれは、例えば、電力送信装置毎に割り当てられた固有の周波数に基づいて識別される。これにより、複数の電力が、共通の伝送路を介して、同時かつ独立して伝送されうる。
第3の実施形態は、第1及び第2の実施形態の組み合わせである。以下では、第3の実施形態のうち、参考形態、並びに、第1及び第2の実施形態と異なる点について説明される。
[1−1.電力伝送システムの構成]
図14は、第3の実施形態に係る電力伝送システム100Cの構成例を示す。電力伝送システム100Cは、発電機1a、1bの少なくとも一方から負荷5a、5bの少なくとも一方に電力を伝送しうる。
コントローラ10Cは、例えば、種々の指示信号を生成するプログラムが格納されたメモリと、プログラムを実行するプロセッサとを含む。コントローラ10Cは、例えば、通信回路をさらに含む。
発電機1a、1bのそれぞれは、第1の実施形態で説明された発電機1と同様に構成される。
電力送信装置220aは、第1の実施形態で説明された電力送信装置200と同様に構成される。変換器221aは、発電電力を第1の周波数を有する交流電力に変換する。符号変調器223aaは、第1の符号系列で第1の分配電力を符号変調し、符号変調器223abは、第2の符号系列で第2の分配電力を符号変調する。
符号変調電力は重畳され、伝送路3を介して、電力送信装置220a、220bから電力受信装置420a、420bに伝送される。電力送信装置220a、220bから出力された符号変調電力は互いに異なる周波数を有するので、伝送路3上で重畳されても、電力受信装置420a、420bで適切に分離されうる。伝送路3は、例えば、有線伝送路である。
電力受信装置420aは、第2の実施形態で説明された電力受信装置410と同様に構成される。フィルタ421aaは、第1の通過周波数を有する電力成分を通過させ、符号復調器422aaは、この濾波された電力成分を第1の符号系列で符号復調する。フィルタ421abは、第2の通過周波数を有する電力成分を通過させ、符号復調器422abは、この濾波された電力成分を第1の符号系列で符号復調する。
負荷5a、5bのそれぞれは、参考形態又は第1の実施形態で説明された負荷5と同様に構成される。
図15を参照しながら、電力伝送システム100Cにおける電力伝送を説明する。
複数の符号変調電力のそれぞれは、例えば、電力送信装置毎に割り当てられた固有の周波数と、電力受信装置毎に割り当てられた固有の符号系列との組み合わせに基づいて、識別される。これにより、複数の電力が、共通の伝送路を介して、同時かつ独立して伝送されうる。
[4−1.第1の変形例]
図16は、第3の実施形態の第1の変形例に係る電力伝送システム100Dの概略図である。
図17は、第3の実施形態の第2の変形例に係る電力伝送システム100Eの概略図である。
本開示は、上記の実施形態で説明された具体例に限定されない。本開示技術は、種々の実施形態で説明された特定の例に限定されず、それらの実施形態に対して、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った形態をも含む。また、本開示は、複数の実施形態及び/又は参考形態が組み合わされた形態をも含む。
第1の態様に係る電力送信装置は、
有線伝送路を介して少なくとも1つの電力受信装置に電力を送信する電力送信装置であって、
前記少なくとも1つの電力受信装置のそれぞれには、電力受信装置ごとに異なる少なくとも1つの固有の符号系列が割り当てられ、
前記電力送信装置は、
電力源から得た電力を、当該電力送信装置に固有の予め決められた周波数になるように周波数変換する周波数変換器と、
前記周波数変換された電力を1つ又は複数に分配する電力分配器と、
前記少なくとも1つの電力受信装置のうちの電力を送信すべき電力受信装置の符号系列により前記分配された電力をそれぞれ符号変調する少なくとも1つの符号変調器とを備える。
前記符号系列は所定の直交符号である。
前記電力源から得た電力は直流である。
前記電力源から得た電力は交流である。
前記電力分配器は、前記周波数変換された電力を、前記電力を送信すべき各電力受信装置の電力需要に応じて分配する。
有線伝送路を介して少なくとも1つの電力送信装置から電力を受信する電力受信装置であって、
前記少なくとも1つの電力送信装置は、電力送信装置ごとに異なる固有の周波数の電力を送信し、
前記電力受信装置は、当該電力受信装置に固有の予め決められた少なくとも1つの符号系列のうちの1つの符号系列により符号変調されて受信された電力を、前記1つの符号系列により符号復調する少なくとも1つの符号復調器を備える。
前記電力受信装置は、前記少なくとも1つの電力送信装置のうちの電力を受信すべき電力送信装置の周波数を有する電力をそれぞれ通過する少なくとも1つのフィルタをさらに備え、
前記少なくとも1つの符号復調器のそれぞれは、前記少なくとも1つのフィルタのうちの1つを通過した電力を、当該電力受信装置に固有の予め決められた共通の1つの符号系列により符号復調する。
前記電力受信装置は複数の符号復調器を備え、
前記複数の符号復調器のそれぞれは、符号復調器ごとに異なる複数の符号系列のうちの1つの符号系列により符号復調する。
前記符号系列は所定の直交符号である。
第1〜第5のうちの1つの態様に係る少なくとも1つの電力送信装置と、
第6〜第9のうちの1つの態様に係る少なくとも1つの電力受信装置とを備える。
前記電力伝送システムは、前記電力送信装置及び前記電力受信装置を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記符号系列の内容と、符号変調の開始時刻及び終了時刻とを通知する制御信号を前記符号変調器に送り、
前記符号系列の内容と、符号復調の開始時刻及び終了時刻とを通知する制御信号を前記符号復調器に送り、
前記符号変調器は、前記制御信号に基づいて、前記符号系列を生成し、前記分配された電力を符号変調し、
前記符号復調器は、前記制御信号に基づいて、前記符号系列を生成し、前記フィルタを通過した電力を符号復調する。
少なくとも1つの発電機から少なくとも1つの負荷となる電気設備に電力を送る電力伝送装置であって、
前記発電機から発電された電力を符号変調する符号変調器と、
前記符号変調器により符号変調された電力を符号復調し、前記電気設備に復調された電力を供給する符号復調器と、を備え、
前記符号変調器は予め設定された符号系列により前記発電された電力を符号変調し、前記符号復調器は予め設定された符号系列を用いて符号復調することで、
前記発電機で発電された電力を所望の電気設備に送電することができる。
前記発電機から発電された電力を周波数変換する周波数変換器と、
前記周波数変換された電力を電力分配する電力分配器とを備え、
前記発電機毎に発電された電力に予め設定された固有の周波数を与えて電力分配し、前記発電機及び前記電気設備毎に予め設定された固有の直交符号を与えることで、伝送される電力を符号復調器において所望の電力に電力分配することが可能になり、前記複数の電気設備毎に同時に電力を供給することが可能になる。
2、203a、203b、213a、213b、223aa、223ab、223ba、223bb 符号変調器
3 伝送路
4、402a、402b、412a、412b、422aa、422ab、422ba、422bb 符号復調器
5、5a、5b、5c 負荷
1m、1ma、1mb、5m、5ma、5mb、402ma、402mb、412ma、412mb、422maa、422mab、422mba、422mbb 電力測定器
10、10A、10B、10C コントローラ
20、30 制御IC
21、31 通信回路
22、32 ゲートドライバ
23、23A、33、33A Hブリッジ回路
25、35 制御回路
100、100A、100B、100C、100D、100E 電力伝送システム
200、210a、210b、220a、220b、220c、220A、220B 電力送信装置
201、211a、211b、221a、221b、403a、403b、413a、413b、423aa、423ab、423ba、423bb 変換器
202、222a、222b 電力分配器
400a、400b、410、420a、420b、420c、420A、420B 電力受信装置
401a、401b、411a、411b、421aa、421ab、421ba、421bb フィルタ
414、424a、424b 電力合成器
d1〜d4 制御信号
D1 復調符号
Di1〜Di4、Di11〜Di14、Di21〜Di24、Di31〜Di34 ダイオード
I1、I11 発電電流
I12 交流
I13a、I13b 分配電流
I2、I2a、I14a、I14b 変調電流
I20 伝送電流
I21a、I21b 濾波電流
I3、I22a、I22b 復調電流
I23a、I23b 出力電流
m1〜m4 制御信号
M1 変調符号
S1〜S4、S11〜S14、S21〜S24、S31〜S34、S41〜S44、S51〜S54、S61〜S64、S71〜S74 スイッチ
SS21〜SS24、SS31〜SS34、SS21A〜SS24A、SS31A〜SS34A スイッチ回路
T1〜T4、T11〜T14 端子
Claims (13)
- 入力電力を所定の周波数を有する交流電力に変換する変換器と、
前記交流電力を、第1の分配電力及び第2の分配電力を含む複数の分配電力に分配する電力分配器と、
前記第1の分配電力を第1の変調符号で符号変調して、第1の符号変調電力を生成する第1の符号変調器と、
前記第2の分配電力を第2の変調符号で符号変調して、第2の符号変調電力を生成する第2の符号変調器とを備え、
前記電力分配器は、電力の送信先の電力需要に関する情報に基づいて設定された分配比で、前記交流電力を前記複数の分配電力に分配する、
電力送信装置。 - 前記変換器は、インバータ、又は、周波数変換器である、
請求項1に記載の電力送信装置。 - 前記第1の符号変調器及び前記第2の符号変調器のそれぞれは、複数のスイッチを含むブリッジ回路と、前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路とを含み、
前記ブリッジ回路は、前記複数の制御信号に基づいて符号変調を行う、
請求項1又は2に記載の電力送信装置。 - 前記第1及び第2の変調符号は直交符号を含む、
請求項1から3のいずれか一項に記載の電力送信装置。 - 前記第1の変調符号と、前記第2の変調符号は互いに異なる、
請求項1から4のいずれか一項に記載の電力送信装置。 - 前記入力電力は、直流電力、又は、交流電力である、
請求項1から5のいずれか一項に記載の電力送信装置。 - 前記第1の変調符号は、第1の電力受信装置に固有の第1の符号系列に対応し、
前記第2の変調符号は、第2の電力受信装置に固有の第2の符号系列に対応し、
前記電力送信装置は、前記第1の符号変調電力と前記第2の符号変調電力を含む複数の符号変調電力を重畳し、重畳された電力を、伝送路を介して、前記第1の電力受信装置と前記第2の電力受信装置を含む複数の電力受信装置に送信する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の電力送信装置。 - 複数の符号変調電力を含む入力電力を濾波して、第1の周波数を有する第1の濾波電力を通過させる第1のフィルタと、
前記入力電力を濾波して、前記第1の周波数とは異なる第2の周波数を有する第2の濾波電力を通過させる第2のフィルタと、
前記第1の濾波電力を第1の復調符号で符号復調して、第1の符号復調電力を生成する第1の符号復調器と、
前記第2の濾波電力を第2の復調符号で符号復調して、第2の符号復調電力を生成する第2の符号復調器と、
前記第1の符号復調電力と前記第2の符号復調電力とを合成する電力合成器とを備える、
電力受信装置。 - 前記第1の符号復調器及び前記第2の符号復調器のそれぞれは、複数のスイッチを含むブリッジ回路と、前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路とを含み、
前記ブリッジ回路は、前記複数の制御信号に基づいて符号復調を行う、
請求項8に記載の電力受信装置。 - 前記第1及び第2の復調符号は直交符号を含む、
請求項8又は9に記載の電力受信装置。 - 前記第1の復調符号と、前記第2の復調符号は互いに異なる、
請求項8から10のいずれか一項に記載の電力受信装置。 - 前記第1の符号復調電力及び前記第2の符号復調電力のそれぞれは、交流電力である、
請求項8から11のいずれか一項に記載の電力受信装置。 - 前記第1の周波数は、第1の電力送信装置に固有の周波数であり、
前記第2の周波数は、第2の電力送信装置に固有の周波数であり、
前記入力電力は、前記第1の電力送信装置から送信された、前記第1の周波数を有する第1の符号変調電力と、前記第2の電力送信装置から送信された、前記第2の周波数を有する第2の符号変調電力とを含む、
請求項8から12のいずれか一項に記載の電力受信装置。
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