(57)【要約】  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。
2013121589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。  
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、及び電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６６８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】図１７は、比較例を示す図である。
【図１８】図１８は、比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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）。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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）。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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）。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
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。
【符号の説明】
【０１１６】
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
【図１】
2013121589.tif 000003
【図２】
2013121589.tif 000004
【図３】
2013121589.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013121589.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013121589.tif 000009
【図８】
2013121589.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013121589.tif 000012
【図１１】
2013121589.tif 000013
【図１２】
2013121589.tif 000014
【図１３】
2013121589.tif 000015
【図１４】
2013121589.tif 000016
【図１５】
2013121589.tif 000017
【図１６】
2013121589.tif 000018
【図１７】
2013121589.tif 000019
【図１８】
2013121589.tif 000020
【国際調査報告】
2013121589.tif 000021
2013121589.tif 000022
2013121589.tif 000023
2013121589.tif 000024