(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝送ケーブル（３）を介した第１の装置（２）の電源（２Ａ）から第２の装置（４）のパワーシンク（４Ａ）への電力（Ｐ）の電力伝送のための電力伝送システム（１）であって、前記電力伝送システム（１）は、前記電力伝送ケーブル（３）を介して前記第２の装置（４）に接続された前記第１の装置（２）を含み、
前記電源（２Ａ）および前記パワーシンク（４Ａ）は、 それぞれ、第１の電位を有する第１の極と、第２の電位を有する第２の極とを含み、
前記電力伝送ケーブル（３）は、２組の導電対を含み、各前記組が２つの平行な電流線（３−１，３−２，３−３，３−４）を有し、
前記第１の極は、第１の電流線（３−１）および第２の電流線（３−２）からなる第１の導電対の平行な複数の電流線（３−１，３−２）を介して接続され、
複数の前記電流線を介する前記電力伝送中において、ユーザデータ信号は、前記電源（２Ａ）と前記パワーシンク（４Ａ）との間で、同じ電位の複数の前記電流線を有する少なくとも１つの前記導電対を介して送信可能であり、
前記第２の極は、第３の電流線（３−３）および第４の電流線（３−４）からなる第２の導電対の平行な複数の電流線（３−３，３−４）を介して接続され、
前記電力伝送ケーブル（３）の第１端において、第１の巻線（５Ａ）および第２の巻線（５Ｂ）を有し、複数の前記電流線の接続点から前記ユーザデータ信号を分離する第１の電流補償チョーク（５）が設けられ、
前記電力伝送ケーブル（３）の第２端において、第１の巻線（７Ａ）および第２の巻線（７Ｂ）を有し、複数の前記電流線の接続点から前記ユーザデータ信号を分離する第２の電流補償チョーク（７）が設けられ、
前記第１の電流補償チョーク（５）の前記第１の巻線（５Ａ）および前記第２の電流補償チョーク（７）の前記第１の巻線（７Ａ）は、前記第２の電流線（３−２）上に設けられ、
前記第１の電流補償チョーク（５）の前記第２の巻線（５Ｂ）および前記第２の電流補償チョーク（７）の前記第２の巻線（７Ｂ）は、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第３の電流線（３−３）上に設けられる、電力伝送システム。
【請求項２】
前記電力伝送ケーブル（３）は、前記電源（２Ａ）側および前記パワーシンク（４Ａ）側の両方に、取り付けられているかまたは接続可能なユーザデータモデム（２Ｃ，４Ｃ）を含み、
前記ユーザデータモデム（２Ｃ，４Ｃ）は、予め設定されたユーザデータ周波数帯域でユーザデータ信号を送信および／または受信するように設けられる、請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
同じ電位の複数の前記電流線を介して送信される前記ユーザデータ信号の前記ユーザデータ周波数帯域は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲に含まれる、請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記電源（２Ａ）の第１の電位を有する第１の極は、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第１端に設けられた第１の分岐点（ＧＰ１）を介して、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第１の電流線（３−１）、および前記電力伝送ケーブル（３）の前記第２の電流線（３−２）に接続され、
前記第１の電流線（３−１）および前記第２の電流線（３−２）は、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第２端に設けられた第２の分岐点（ＧＰ２）を介して、前記パワーシンク（４Ａ）の前記第１の極に接続され、
前記電源（２Ａ）の第２の電位を有する第２の極は、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第１端に設けられた第３の分岐点（ＧＰ３）を介して、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第３の電流線（３−３）、および前記電力伝送ケーブル（３）の前記第４の電流線（３−４）に接続され、
前記第３の電流線（３−３）および前記第４の電流線（３−４）は、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第２端に設けられた第４の分岐点（ＧＰ４）を介して、前記パワーシンク（４Ａ）の前記第２の極に接続される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記電力伝送ケーブル（３）の複数の前記電流線は、いずれの場合においても少なくとも１ＫＷの電力を伝送するように配置されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記電源（２Ａ）は、溶接装置（２）の溶接電源であり、
前記溶接装置（２）は、前記電力伝送ケーブル（３）の各前記電流線を介して前記パワーシンク（４Ａ）としてのワイヤー送り装置へ溶接電流を送る、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項７】
前記第１の装置（２）は、前記電流線に接続されるユーザデータモデム（２Ｃ）を含み、
前記第２の装置（４）は、前記電流線に接続されるユーザデータモデム（４Ｃ）を含み、
前記ユーザデータモデム（４Ｃ，２Ｃ）は、前記ユーザデータ信号を送信するためのコントローラ（２Ｂ，４Ｂ）に接続される、請求項６に記載の電力伝送システム。
【請求項８】
前記電源は、太陽光発電システムの太陽電池モジュール（ＰＶＭ）であり、
前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）は、前記電力伝送ケーブル（３）の各前記電流線を介して、前記太陽光発電システムのインバータ（ＷＲ）へ直流電流を送る、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項９】
前記電源は、前記電力伝送ケーブル（３）の各前記電流線を介して、パワーシンクとしての充電可能なアキュムレータ（ＡＫＫ）へ充電電流を送る充電装置（ＬＧ）である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項１０】
前記電力伝送システムは、
前記第１の電流線（３−１）上に設けられた第１の巻線、および前記第４の電流線（３−４）上に設けられた第２の巻線を有する、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第１端に設けられた更なる電流補償チョークと、
前記第１の電流線（３−１）上に設けられた第１の巻線、および前記第４の電流線（３−４）上に設けられた第２の巻線を有する、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第２端に設けられた更なる電流補償チョークとを有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力伝送システム。
【請求項１１】
電源（２Ａ）を有する第１の装置（２）と、パワーシンク（４Ａ）を有する第２の装置（４）との間でユーザデータ信号の送信方法であって、
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電力伝送システム（１）が用いられる、送信方法。
【請求項１２】
前記ユーザデータ信号は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの予め設定されたユーザデータ周波数帯域で送信される、請求項１１に記載の送信方法。
【請求項１３】
前記ユーザデータ信号は、前記電力伝送ケーブル（３）の少なくとも２つの同じ電位を有する平行な電流線を介して片方向または双方向に伝送される、請求項１１または請求項１２に記載の送信方法。
【請求項１４】
第１の装置（２）の電源（２Ａ）から第２の装置（４）のパワーシンク（４Ａ）への電力（Ｐ）伝送のための電力伝送ケーブル（３）であって、
前記電力伝送ケーブル（３）は、２つの平行な電流線（３−１，３−２）、すなわち第１の電流線（３−１）および第２の電流線（３−２）を有する少なくとも１つの第１の導電対を含み、
各前記導電対の２つの平行な前記電流線は、前記電力伝送中において同じ電位を有し、前記電力伝送ケーブル（３）の両端において互いに電気的に接続され、
前記電力伝送ケーブル（３）の両端に設けられた少なくとも１つの前記導電対において、ユーザデータモデム（２Ｃ，４Ｃ）の接続のためのユーザデータ接続部がそれぞれ設けられ、前記ユーザデータ接続部は、前記導電対の２つの前記電流線を介して伝送されるユーザデータ信号の送信および／または受信に適し、
前記電力伝送ケーブル（３）は、２つの平行な電流線（３−３，３−３）、すなわち第３の電流線（３−３）および第４の電流線（３−４）を有する少なくとも１つの第２の導電対を含み、
前記電力伝送ケーブル（３）の第１端において、第１の巻線（５Ａ）および第２の巻線（５Ｂ）を有し、複数の前記電流線の接続点から前記ユーザデータ信号を分離する第１の電流補償チョーク（５）が設けられ、
前記電力伝送ケーブル（３）の第２端において、第１の巻線（７Ａ）および第２の巻線（７Ｂ）を有し、複数の前記電流線の接続点から前記ユーザデータ信号を分離する第２の電流補償チョーク（７）が設けられ、
前記第１の電流補償チョーク（５）の前記第１の巻線（５Ａ）および前記第２の電流補償チョーク（７）の前記第１の巻線（７Ａ）は、前記第２の電流線（３−２）上に設けられ、
前記第１の電流補償チョーク（５）の前記第２の巻線（５Ｂ）および前記第２の電流補償チョーク（７）の前記第２の巻線（７Ｂ）は、前記電力伝送ケーブル（３）の前記第３の電流線（３−３）上に設けられる、電力伝送ケーブル（３）。
【請求項１５】
前記電源（２Ａ）は、溶接電流源であり、
前記パワーシンク（４Ａ）は、溶接トーチである、請求項１４に記載の電力伝送ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力伝送ケーブルを介した電源からパワーシンクへの電力伝送のための電力伝送システム、特に溶接システムに関する発明であり、電力伝送中にユーザデータ信号を伝送することのできるシステム、および電力伝送ケーブルを介したユーザデータ伝送の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途において、電力は電源からパワーシンクへ伝送される。電源たとえば電流源は、パワーシンクたとえば電気消費者へ電力伝送ケーブルを介して伝送される電力を生成する。電気溶接システムでは、溶接装置は、溶接トーチ用の電気溶接電流を供給する溶接電流源を有し、溶接電流は、電力伝送ケーブルの複数の電流線を介して溶接装置から溶接トーチへ伝送される。
【０００３】
国際公開第２０１２／０５８１６４号は、ケーブルを介して溶接電流源から溶接電力を得るための接続部を有する溶接システムを開示しており、信号ケーブルを介して溶接電流源と溶接動作データのやりとりを行う制御信号接続部が設けられている。この溶接システムは、さらに、溶接電流源からワイヤーフィードへ溶接電力を送り、ワイヤーフィードケーブルを介してワイヤーフィードと溶接動作制御データのやりとりを行うために設けられたワイヤーフィード接続部を有する。通信回路は、溶接電流源の溶接電力とワイヤーフィード接続部へ供給される電流からのデータとを結合し、制御信号接続部への通信のためにワイヤーフィード接続部からデータを分離するように構成される。
米国特許出願公開第２００８／０８４９３７号明細書には、バンドル内電力線搬送システムを有する電流伝送システムが記載されており、第１の伝送経路は、並列かつ円状に配置された複数の導体を介して設けられ、複数の導体の中心に配置された１つまたは複数の導体は第２の伝送路を介して設けられている。
米国特許第３８１５０５４号明細書は、中心導体の周りにリング状に配置された、同じ直径を有する多数の個々の導体を有する周波数伝送線を記載している。
【０００４】
米国特許第７３８１９２２号明細書は、ワイヤー供給ユニットと溶接装置の電流源との間のデータ伝送が溶接ケーブルを介して行われる溶接システムを開示している。データは、溶接ケーブルを介して連続して送信される。しかしながら、このような従来の溶接システムでは、電力伝送中、すなわち溶接中においてはデータ伝送が行われず、電気溶接電流がケーブルを介して溶接トーチに伝送されない一定の時間間隔でデータ伝送が行われる。従って、この溶接システムは、溶接プロセスの間において、溶接装置と溶接トーチ、特にそのワイヤー供給ユニットとの間でデータ伝送が行われないという欠点を有する。その結果、従来の溶接システムでは、溶接中に溶接トーチで溶接パラメータなどを調整することができず、溶接装置は溶接トーチから溶接プロセスに関するデータを受け取ることもできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえ、本発明の目的は、電源からパワーシンクへの電力伝送のための電力伝送システムであって、電力伝送中において、電源とパワーシンクとの間でユーザデータが確実に伝送可能な電力伝送システムを提供することである。
【０００６】
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴を有する電力伝送システムによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電力伝送ケーブルを介した、電源から、電源に接続されたパワーシンクへの電力伝送のための電力伝送システムであって、電源およびパワーシンクは、それぞれ、第１の電位を有する第１の極と、第２の電位を有する第２の極とを備え、各極は、電力伝送ケーブルの第１の導電対の平行な複数の電流線および第２の導電対の平行な複数の電流線を介して接続され、電力伝送中において、ユーザデータ信号は、電源とパワーシンクとの間で、電力伝送によって影響されない同じ電位の複数の電流線を有する少なくとも１つの導電対を介して送信可能である。
【０００８】
本発明による電力伝送システムは、電源とパワーシンクとの間の電力伝送によって影響されず、同一の電力伝送ケーブルを介して電力伝送中にユーザデータ信号を送信できるという利点を提供する。このようにして、電源を含む装置のコントローラは、パワーシンクを含むもう一つの装置への電力伝送中に制御データを第２の装置へ同時に送信することができ、さらに、電力伝送ケーブルを介して例えば第２の装置からのセンサデータを同時に受信することができる。このことは、プロセスパラメータ、特に溶接プロセスのパラメータが電力の伝達を保ちながら送信されることが可能であるため、溶接製品の品質を高めるという利点を提供する。同時に、溶接装置のコントローラは、溶接プロセス中に例えばセンサデータを受けることができるため、溶接プロセス中または溶接環境中の変化に迅速に反応する。このようにして、溶接工程で製造された製品の品質を高めることもできる。
【０００９】
本発明による電力伝送システムの１つの可能な実施形態では、電源を含む装置およびパワーシンクを含む装置はそれぞれ、ユーザデータモデムを備え、ユーザデータモデムは、ユーザデータ信号の伝送のための電力伝送ケーブルの導電対の複数の電流線に取り付けられているか、または接続可能である。
【００１０】
このユーザデータモデムは、好ましくは、予め設定されたユーザデータ周波数帯域でユーザデータ信号を送信および／または受信するために設けられる。
【００１１】
１つの可能な実施形態では、同じ電位である複数の電流線を介して送信されるユーザデータ信号のユーザデータ周波数帯域は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲に含まれる。
【００１２】
本発明による電力伝送システムの１つの可能な実施形態では、このユーザデータ周波数帯域が提供される。さらなる可能な実施形態では、ユーザデータ周波数帯域は、電力伝送中におけるユーザデータ信号の送信のために選択可能な異なる周波数帯域範囲に分割される。
【００１３】
本発明による電力伝送システムのさらなる可能な実施形態では、第１の電位を有する電源の第１の極は、電力伝送ケーブルの第１端に設けられた第１の分岐点を介して、電力伝送ケーブルの第１の電流線と電力伝送ケーブルの第２の電流線との間に接続され、第２の電位を有する電源の第２の極は、電力伝送ケーブルの第２端に設けられた第２の分岐点を介して、ケーブルの第１端に設けられた第３の分岐点を介して電力伝送ケーブルの第３の電流線または電力伝送ケーブルの第４の電流線に接続され、これらは両方とも電力伝送ケーブルの第２端に設けられた第４の分岐点を介してパワーシンクの第２の極に接続される。
【００１４】
デカップリング目的のためのチョークが、電力伝送ケーブルの両端に設けられている。
【００１５】
電力伝送ケーブルの両端に設けられたチョークは、それぞれ電流補償チョークである。
【００１６】
本発明による電力伝送システムのさらなる可能な実施形態では、電力伝送ケーブルの複数の電流線は、少なくとも１ＫＷの電力を伝送することができるように配置される。
【００１７】
本発明による電力伝送システムの他の可能な実施形態では、電源は、電力伝送ケーブルの複数の電流線を介して溶接電流をパワーシンクとしての溶接トーチへ伝送する溶接装置の溶接電流源である。溶接トーチを取り付けたワイヤーフィードが、溶接トーチの代わりに、連続して使用される。
【００１８】
本発明による電力伝送システムのさらなる可能な実施形態では、ユーザデータ信号の送信のためのユーザデータモデムに取り付けられた制御ユニットが提供される。
【００１９】
本発明による電力伝送システムの別の可能な実施形態では、電源は、少なくとも１つの太陽光発電モジュールに接続され、電力伝送ケーブルの各電流線を介して太陽光発電システムのインバータへ直流電流を送る太陽光発電システムの、急速停止ボックス、ストリングコレクタ、ストリングコントローラなどの少なくとも１つの接続構成要素を有する。
【００２０】
本発明による電力伝送システムの別の可能な実施形態では、電源は、電力伝送ケーブルの各電流線を介して、パワーシンクとして充電電流を充電可能な蓄電装置へ送信する充電装置を含む。
【００２１】
本発明は、さらに、さらなる態様によれば、請求項１１に記載の特徴を含むユーザデータ信号を送信するための方法を提供する。
【００２２】
したがって、本発明は、電源を有する第１の装置と、パワーシンクを備える第２の装置との間でユーザデータ信号を送信する方法を提供し、２つの装置は、第１の装置の電源から第２の装置のパワーシンクへの電力伝送のために電力伝送ケーブルを介して互いに接続され、ユーザデータ信号は、同時に実行される電力伝送によって影響されない同じ電位を有する電力伝送ケーブルの平行な複数の電流線を介して送信される。
【００２３】
本発明による方法の１つの可能な実施形態では、ユーザデータ信号は、２〜３０ＭＨｚの予め設定されたユーザデータ周波数帯域で送信される。
【００２４】
本発明による方法のさらなる可能な実施形態では、ユーザデータ信号は、電力伝送ケーブルの同じ電位を有する少なくとも２つの平行な電流線を介して、電力伝送中に片方向または双方向に伝送される。
【００２５】
本発明は、さらなる態様によれば、請求項１４に記載の特徴を含む電力を伝送するための電力伝送ケーブルをさらに提供する。
【００２６】
したがって、本発明は、電源、特に溶接電流源から、パワーシンク、特に溶接トーチへ電力を伝送するための電力伝送ケーブルを提供し、電力伝送ケーブルは、２つの平行な電流線を有する少なくとも２つの導電対を有し、各導電対の平行な複数の電流線は電力伝送中に同じ電位を有し、電力伝送ケーブルの両端で互いに電気的に接続されており、少なくとも１つの導電対について、電力伝送ケーブルの両端には、導電対の２つの電流線を介して送信されるユーザデータ信号を送信および／または受信するのに適したユーザデータモデムの接続のためのそれぞれのユーザデータ接続部がそれぞれ設けられる。
【００２７】
電源とパワーシンクとの間のユーザデータの伝送のための、本発明による電力伝送システムおよび本発明による方法の可能な実施形態は、添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明による電力伝送システムの例示的な実施形態を示すブロック回路図である。
【図２】図２は、本発明による電力伝送システムの例示的な実施形態を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明による電力伝送システムのさらなる例示的な実施形態を示すさらなる回路図である。
【図４】図４は、本発明による電力伝送システムのさらなる例示的な実施形態を示す回路図である。
【図５】図５は、本発明による電力伝送システムの様々な用途を示す。
【図６】図６は、本発明による電力伝送システムの様々な用途を示す。
【図７】図７は、本発明による電力伝送システムの様々な用途を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示された実施形態において、電力Ｐの電力伝送のための電力伝送システム１は、電源２Ａを内蔵した第１の装置２を備え、電源２Ａは、電力伝送ケーブル３を介して、電力伝送システム１の第２の装置４に含まれるパワーシンク４Ａに接続されている。１つの可能な実施形態では、第１の装置２は、電源ＬＱとしての溶接電流源２Ａを有する溶接装置である。この溶接電流源２Ａは、溶接電流をパワーシンクＬＳとしてのワイヤー送り装置４Ａへ伝送する。溶接工程を実施するために、溶接トーチがワイヤー送り装置４Ａに接続されている。ワイヤー送り装置４Ａは、コントローラ４Ｂを有することが好ましい。
第２の装置４のコントローラ４Ｂは、図１に示すように、ユーザデータ信号を送信および／または受信するためのユーザデータモデム４Ｃに接続されている。第１の装置２、たとえば溶接装置は、同様に、第１の装置２のユーザデータモデム２Ｃに接続された内部コントローラ２Ｂを有する。電力伝送ケーブル３を介して互いに接続された２つの装置２，４の２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃは、予め設定されたユーザデータ周波数帯域でユーザデータ信号を送信または受信することができる。図１に示すように、本発明による電力伝送システム１の電力伝送ケーブル（ＬＴＫ）３は、２本の平行な電流線をそれぞれ有する２つの導電対を有する、すなわち合計４本の電流線３−１，３−２，３−３，３−４を有する。
最初の２つの電流線３−１，３−２は、第１の導電対を形成し、残りの２つの電流線３−３，３−４は、第２の導電対を形成する。電源２Ａは、第１の電位を有する第１の電極を有し、この第１の電極は、電力伝送ケーブル３内の第１の導電対の２つの平行な電流線３−１，３−２を介して、第２の装置４のリモ−トパワーシンク４Ａの第１の電極に接続されている。
電源２Ａは、また、第２の電位を有する第２の電極を有し、この第２の電極は、電力伝送ケーブル３内の第２の導電対の２つの平行な電流線３−３，３−４を介して、リモートパワーシンク４Ａの第２の電極に接続されている。
電力伝送システム１では、電源２Ａからパワーシンク４Ａへの電力Ｐの電力伝送中に、電力伝送によって影響されない同じ電位の複数の電流線を有する少なくとも１つの導電対を介して、２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃを利用して、２つの装置２，４の間でユーザデータ信号を同時に送信することができる。したがって、データ伝送は、電力伝送システム１の長さに実質的に依存せず、例えば造船では数１０ｍも可能である。
【００３０】
図１に例示する実施形態の場合、ユーザデータ信号は、いずれも第１の電位にある電流線３−１，３−２を介して、第１の装置２と第２の装置４との間で伝送される。同様の電位の電極へユーザデータ信号を送信することにより、プッシュプル干渉が回避される。１つの可能な実施形態では、ユーザデータの送信は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲にある予め設定されたユーザデータ周波数帯域で行われる。
１つの可能な実施形態では、ユーザデータ周波数帯域は、ユーザデータ伝送のために選択可能な低周波数範囲に分割される。図１に例示する実施形態では、装置２，４の２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃは、電力伝送ケーブル３内の第１の導電対の２本の電流線３−１，３−２に固定的に接続されている。
本発明による電力伝送システム１のさらなる可能な実施形態では、ユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃの両方を、電力伝送ケーブル３の複数の電流線３−ｉに接続することができる。ユーザデータモデムは、それぞれの装置２，４の内部コントローラ２Ｂ，４Ｂを介してオンおよびオフを切り替えることができる。本発明による電力伝送システム１の１つの可能な実施形態では、ユーザデータ信号の送信は、一方の装置から他方の装置へ片方向で行われる。
本発明による電力伝送システム１の１つの代替的な実施形態では、ユーザデータ信号の送信は、２つの装置２，４間で双方向に行うこともできる。片方向または双方向伝送は、両方の場合において、電力伝送ケーブル３内の導電対の同じ電位を有する２つの平行な電流線を介して行われる。したがって、データ通信は、同じ電位の２つの電流線を介して行われる。このようにして、搬送電流Ｉ、例えば溶接電流が同時に送信された結果としての送信データの干渉が回避される。
【００３１】
ユーザデータ信号が短絡されないようにするために、デカップリング目的のためのチョークは、以下の図に関連して詳細に説明するように、電力伝送ケーブル３の両端に設けられることが好ましい。このチョークは、好ましくは、処理特性に有害な影響を及ぼさず、ユーザデータ信号を接続点から分離する電流補償チョークである。１つの可能な実施形態では、たとえば図２に示すチョーク５，７のように、フェライトコアを有する電流補償チョークが、電力伝送ケーブル３の両端に設けられている。
図３に示すように、２つのチョーク（５−１／５−２および７−１／７−２）を、各端部にそれぞれ配置することができる。１つの可能な実施形態において、フェライトコアは、スリーブと同様に複数の電流線に取り付けられ、複数の電流線を囲む折り畳み可能なフェライトコアである。可能な一実施形態では、取り付けられたフェライトコアは交換可能である。コークスは、好ましくは、電力Ｐを伝送している電流Ｉ、例えば溶接電流に対する電流補償を行うように構成されている一方で、ユーザデータ信号に対する電流補償をもたらさない。
したがって、チョークは、導電対の２つの電流線が互いに電気的に接続されているか、または相互に電気的に結合されている分岐点での、ユーザデータ信号の短絡を防止する。したがって、電源、チョーク、モデム、電力伝送ケーブル、モデム、チョーク、パワーシンクのような電力伝送システム１のための以下の構成が提供される。スロットルおよびモデムは、電源ＬＱおよびパワーシンクＬＳに対応する方法で統合することもできる。
チョークは、好ましくは電流補償チョークとして設計され、溶接プロセスの実施のためのインダクタンスは高すぎず、または低く保たれる。電力または電流源２Ａをスイッチオフするために、チョークのインダクタンスＬは、電流源のスイッチオフが完了した後、溶接トーチにおいて溶接プロセスが可能な限り迅速に終了するように、十分に低く設定される。曲線上昇および曲線降下時間が、これに対応して短くなるので、溶接プロセスで生成された溶接シームは高品質である。
１つの可能な実施形態では、ユーザデータは、符号化および／または暗号化の方法で送信される。装置２，４の両方において、それぞれの符号化／復号化ユニット、および／または、暗号化／復号化ユニットが提供される。
【００３２】
電力伝送ケーブル３の複数の電流線３−ｉは、電源２Ａからパワーシンク４Ａへ少なくとも１ＫＷの電力Ｐを送信できるように配置されることが好ましい。
【００３３】
図２は、溶接電流源２Ａを有する溶接装置２を有する本発明の電力伝送システム１の実施形態を例示しており、溶接電流源２Ａは、複数の電流線を含む電力伝送ケーブル３を介してワイヤーフィードユニットに接続される。
溶接装置２の電源２Ａは、電力伝送ケーブル３の第１の導電対の２つの平行な電流線３−１，３−２を介してパワーシンク４Ａの第１の極（＋）に接続される、第１の電位を有する第１の極（＋）、および、電力伝送ケーブル３の第２の導電対の２つの平行な電流線３−３，３−４を介してパワーシンク４Ａの第２の極（−）に接続される、第２の電位を有する第２の極（−）を有する。
図２に示すように、正電位（＋）にある第１の導電対の２つの電流線３−１，３−２は、その両側に、ユーザデータ信号を送信するユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃが接続されている。電源または溶接電流源２Ａの第１の電位を有する第１の極（＋）は、電力伝送ケーブル３の第１端に設けられた第１の分岐点ＧＰ１を介して、電力伝送ケーブル３の第１の電流線３−１に接続され、また、電力伝送ケーブル３の第２の電流線３−２に接続されている。
これら２本の電流線３−１，３−２は、図２に示すように、電力伝送ケーブル３の第２端に設けられた第２分岐ポイントＧＰ２を介してパワーシンク４Ａの第１の正極（＋）に接続されている。
同様に、電源または溶接電流源２Ａの第２の負電位（−）を有する第２の負極（−）は、電力伝送ケーブル３の第１端に設けられた第３分岐点ＧＰ３を介して第３の電流線３−３に電気的に接続され、また、電力伝送ケーブル３の第４電流線３−４に電気的に接続され、電流線３−３，３−４は、パワーシンク４Ａの第２の負極に、第４分岐点ＧＰ４を介して接続される。負荷ケーブルの電位が二重で伝達されることにより、同じ電位を有する２つの溶接電流線３−１，３−２を介して電力線通信、すなわちＰＬＣが行われる。
図２に示すように、２つの第１の電流線３−１，３−２は正の電位（＋）にあり、残りの２つの電流線３−３，３−４は負の電位（−）にある。図２に例示する実施形態では、第１の電流補償チョーク５が電力伝送ケーブル３の第１端に設けられ、第２の電流補償チョーク７が電力伝送ケーブル３の第２端に設けられる。第１の電流補償チョーク５は２つの巻線５Ａ，５Ｂを有し、巻線５Ａは第２の電流線３−２上に設けられ、巻線５Ｂは第３の電流線３−３上に設けられる。同様に、電力伝送ケーブル３の他端に取り付けられた第２のチョーク７は、第１の巻線７Ａと第２の巻線７Ｂとを有する。
第２のチョーク７の第１の巻線７Ａは、第２の電流線３−２上に設けられ、第２のチョーク７の第２の巻線７Ｂは、電力伝送ケーブル３の第３の電流線３−３上に設けられる。したがって、２つの電流補償チョーク５，７は、前後に流れる電力伝達電流、特に溶接電流に起因する磁界を補償する。ユーザデータ信号の短絡は、電流補償チョーク５，７によって防止される。チョーク５，７はＨＦ信号を遮断する。電流補償チョーク５，７の使用はまた、電力伝送および／または溶接プロセスを損なうこともない。
【００３４】
図３は、本発明の電力伝送システム１の更なる変形例を示し、電極対が両方とも補償されている。図３に示す実施形態は、その対称構造によって特徴付けられる。この場合、電流線の数によって電流補償チョークの数が決まる。したがって、図３に例示する実施形態では、チョーク５は、電源ＬＱの側に配置された２つのチョーク５−１，５−２からなり、チョーク７は、パワーシンクＬＳの側に配置された２つのチョーク７−１，７−２からなる。
チョーク５−１，５−２，７−１，７−２は、図示されたフェライトコアに対応する方法で示される。その結果、巻線が電流線の各端部に配置される。図２および図３に示す両方の実施形態では、２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃを利用して、溶接装置２とワイヤー送り装置との間でユーザデータを送信することができる。このようにして、電力伝送中または溶接電流が流れるときに、同時に、溶接装置２からワイヤー送り装置へ、または逆にワイヤー送り装置から溶接装置２へユーザデータ信号を送信することが可能である。
このようにして、好ましくは２〜３０ＭＨｚの広帯域周波数帯域、すなわちＢＢＦＢ内の有用な信号は、片方向または双方向に、半二重方式または全二重方式で送信される。１つの可能な実施形態では、提供されるユーザデータの周波数範囲は、データ伝送チャネルとして選択的に使用され得る低周波数帯域に分割される。このようにして、電力伝送ケーブル３を介して、溶接プロセスを制御するための異なるプロセスパラメータ、すなわちＰＰをシリアルに送信することが可能である。さらに、他のデータ伝送チャネルまたは周波数帯域では、センサを介して溶接トーチにおいて得られるセンサデータ、すなわちＳＤは、溶接プロセスの進行にフィードバックを提供するために、溶接装置２のコントローラ２Ｂへ送信されることが可能である。
したがって、溶接プロセスの進行中に、制御信号または溶接パラメータ設定を溶接装置２からワイヤー送り装置４に送信することが可能である。可能な一実施形態では、データ通信またはデータ伝送が双方向に行われるので、溶接装置２から溶接トーチ４への制御データの伝送中に、異なるセンサ信号またはセンサデータ、すなわちＳＤをコントローラ２Ｂへ送信することができる。送信されたユーザデータは、同時に送信される溶接電流Ｉによって妨害されたり、損なわれたりすることはない。
これは、特に、ユーザデータが、同一の干渉レベルを有する同極ライン上で送信され、干渉がモデムに見えないためである。対応する方法では、信号対雑音比は、ユーザデータが同極でないライン上で送信される場合と比較して、倍大きい。
【００３５】
図４は、本発明の電力伝送システム１の更なる変形例を示す。図示の例示的な実施形態では、２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃが２つの導電対に接続されている。２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃは、２つの電流線３−１，３−２を有する第１の導電対、および２つの電流線３−３，３−４を有する第２の導電対に接続される。この実施形態では、両方の導電対をデータ送信に使用できるので、送信されるユーザデータの範囲が増大する。
【００３６】
図５、図６および図７は、本発明の電力伝送システム１の異なる例示的な実施形態を概略的に示す。図５に例示する実施形態では、電力Ｐは、溶接トーチＳＢが接続されているワイヤー送り装置ＤＶＧへ、溶接装置ＳＧからの電力伝送ケーブル３、すなわちＬＴＫを介して伝送される。１つの可能な実施形態では、電力伝送ケーブル３は４本の電流線を有する。電力伝送ケーブル３は、それぞれが同じ電位にある２本の電流線を有する２つの導電対を有する。したがって、ユーザデータのデータ伝送は、同じ電位を有する電流線を介した電力伝送の間に実行されるため、電力伝送中において影響を受けないままである。
【００３７】
図６は、電源としてのさらなる用途として、電源における接続構成要素ＡＫに接続された太陽電池モジュールＰＶＭを示し、接続構成要素ＡＫは、電力伝送ケーブルＬＴＫ３を介して太陽光発電システムＰＶＭのインバータＷＲに接続されている。太陽電池モジュールＰＶＭは、電力伝送ケーブル３を介して電力ＰをインバータＷＲへ送信し、インバータＷＲは、受け取った直流電流を交流電流に変換することができる。
【００３８】
図７は、さらなる応用例として、電力伝送ケーブル３、すなわちＬＴＫを介する、電源としての充電装置ＬＧからパワーシンクとしてのアキュムレータＡＫＫへの電力伝送を示す。図５、図６および図７に概略的に示すように、全ての用途において、電力伝送ケーブル３を介して互いに接続された２つの装置は、電力Ｐの電力伝送中に片方向または双方向に互いに通信することができる。この場合、「双方向」は、全二重および半二重の両方を含む。いずれの場合においても、本発明の電力伝送ケーブル３における２つの導電対に２つの電流線が設けられることが好ましい。
本発明の電力伝送ケーブル３の代替の実施形態では、さらに導電対を設けることもできる。各導電対は、電力伝送中に両方とも同じ電位にある２本の電流伝送線からなる。本発明の電力伝送ケーブル３の可能な一実施形態では、電力伝送ケーブル３の両端に、ユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃの接続のためのデータ接続部が設けられる。
本発明による電力伝送ケーブル３の他の可能な実施形態では、２つのユーザデータモデム２Ｃ，４Ｃが電力伝送ケーブル３の端部にそれぞれ集積され、ユーザデータインタフェースを介して、電源および／またはパワーシンクを有する装置に接続されることが可能である。この実施形態では、電力伝送ケーブル３は、装置の電源および／またはパワーシンクに接続するための電流インタフェース、およびそれぞれの装置の制御ユニットに接続するためのデータインタフェースを有する。電力伝送ケーブル３は、好ましくは、様々な導電対を含む保護ケーシングを有する。電力伝送ケーブル３の保護ケーシングは、より好ましくはスクリーニングすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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