(57)【要約】【課題】  金属等で形成された閉空間内において、固定体と高速回転可能な回転体が、簡単な構成で高品質に通信する無線通信装置を提供する。【解決手段】  固定体と、前記固定体に取付けられた回転軸を中心に回転する略円柱形状の回転体と、前記固定体に設置された固定側通信部と、前記回転体に設置された回転側通信部と、を備えた無線通信装置でおいて、前記回転側通信部は、前記固定側通信部から無線信号を受信し、受信された信号を可変利得増幅器により増幅する受信部と、複数の角度と複数の制御電圧との対応付けを予め保持する記録部から、前記回転体の回転角に相当する角度に対応する制御電圧を取得して、前記可変利得増幅器を制御する信号処理部と、を含む。【選択図】図１
2017212827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、
前記固定体に取付けられた回転軸を中心に回転する略円柱形状の回転体と、
前記固定体に設置された固定側通信部と、
前記回転体に設置された回転側通信部と、を備えた無線通信装置でおいて、
前記回転側通信部は、
前記固定側通信部から無線信号を受信し、受信された信号を可変利得増幅器により増幅する受信部と、
複数の角度と複数の制御電圧との対応付けを予め保持する記録部から、前記回転体の回転角に相当する角度に対応する制御電圧を取得して、前記可変利得増幅器を制御する信号処理部と、を含む
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載された無線通信装置において、
前記固定側通信部は、
計測された回転角に基づいて回転角に関する情報を前記回転側通信部へ送信し、
前記回転側通信部では、
前記受信部が回転角に関する情報を受信し、
前記信号処理部が回転角に関する情報から前記回転体の回転角を取得する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載された無線通信装置において、
前記回転側通信部では、
前記信号処理部が前記受信部での信号の強度を計測し、前記記録部から取得された制御電圧と、計測された信号の強度とのいずれかにより前記可変利得増幅器を制御する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２に記載された無線通信装置において、
前記固定側通信部では、
計測された回転角に基づき回転速度を計算し、計測された回転角と計算された回転速度を、回転角に関する情報として前記回転側通信部へ送信し、
前記回転側通信部では、
前記信号処理部が回転角に関する情報に含まれる計測された回転角と計算された回転速度に基づいて現在の回転角を計算し、計算された現在の回転角に相当する角度に対応する制御電圧を前記記録部から取得する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項３に記載された無線通信装置において、
前記回転側通信部では、
前記信号処理部が計測された信号の強度に応じて前記記録部に保持された制御電圧を変更する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項３に記載された無線通信装置において、
前記回転側通信部では、
前記信号処理部が前記回転体の回転速度に応じて所定時間を変更し、計測された信号の強度を所定時間で平均化して、平均化された強度により前記可変利得増幅器を制御する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
請求項３に記載された無線通信装置において、
前記回転側通信部では、
前記信号処理部が前記記録部から取得された制御電圧により前記可変利得増幅器に第１の制御を行い、
前記受信部が前記第１の制御の行われた前記可変利得増幅器により、受信された信号を増幅して第１の信号とし、
前記信号処理部が第１の信号の強度を計測し、計測された第１の信号強度により前記可変利得増幅器に第２の制御を行う
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
請求項３に記載された無線通信装置において、
前記回転側通信部では、
前記信号処理部が前記回転体の回転速度が所定値以下であると判定すると、前記受信部での信号の強度を計測し、計測された信号の強度により前記可変利得増幅器を制御する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
回転軸を中心として外力により回転し、供給された電力により磁界を発生する回転子と、前記回転軸を位置決めて、前記回転子の磁界の変化により発生した電力を電力系統へ送電する固定子と、を有する主発電機と、
電力系統から電力が供給されて磁界を発生する補助固定子と、前記回転子とともに回転し、前記補助固定子の磁界により電力を発生する補助回転子と、を有する補助発電機と、
前記補助回転子に発生した電力の電圧および周波数を変換し、前記回転子へ供給する電力変換器と、
前記回転子とともに回転する回転側コントローラと、
前記固定子とともに固定され、前記回転側コントローラと無線通信する固定側コントローラと、を備えた発電システムにおいて、
前記固定側コントローラは、
前記電力変換器の変換を制御する情報を無線信号として前記回転側コントローラへ送信し、
前記回転側コントローラは、
前記固定側コントローラから無線信号を受信し、受信された信号を可変利得増幅器により増幅する受信部と、
増幅された信号から情報を抽出して、前記電力変換器の変換を制御し、複数の角度と複数の制御電圧との対応付けを保持する記録部から、前記回転子の回転角に相当する角度に対応する制御電圧を取得して、前記可変利得増幅器を制御する信号処理部と、を含む
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１０】
請求項９に記載された発電システムにおいて、
前記固定側コントローラは、
計測された回転角に基づいて回転角に関する情報を前記回転側コントローラへ送信し、
前記回転側コントローラでは、
前記受信部が回転角に関する情報を受信し、
前記信号処理部が回転角に関する情報から前記回転子の回転角を取得する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
請求項９に記載された発電システムにおいて、
前記回転側コントローラでは、
前記信号処理部が前記受信部での信号の強度を計測し、前記記録部から取得された制御電圧と、計測された信号の強度とのいずれかにより前記可変利得増幅器を制御する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載された発電システムにおいて、
前記固定側コントローラは、
計測された回転角に基づき回転速度を計算し、計測された回転角と計算された回転速度を、回転角に関する情報として前記回転側コントローラへ送信し、
前記回転側コントローラでは、
前記信号処理部が回転角に関する情報に含まれる計測された回転角と計算された回転速度に基づいて現在の回転角を計算し、計算された現在の回転角に相当する角度に対応する制御電圧を前記記録部から取得する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載された発電システムにおいて、
前記回転側コントローラでは、
前記信号処理部が計測された信号の強度に応じて前記記録部に保持された制御電圧を変更する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載された発電システムにおいて、
前記回転側コントローラでは、
前記信号処理部が前記回転子の回転速度に応じて所定時間を変更し、計測された信号の強度を、変更された所定時間で平均化して、平均化された強度により前記可変利得増幅器を制御する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載された発電システムにおいて、
前記回転側コントローラでは、
前記信号処理部が前記記録部から取得された制御電圧により前記可変利得増幅器に第１の制御を行い、
前記受信部が前記第１の制御の行われた前記可変利得増幅器により、受信された信号を増幅して第１の信号とし、
前記信号処理部が第１の信号の強度を計測し、計測された第１の信号強度により前記可変利得増幅器に第２の制御を行う
ことを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギー利用への取組みは、地球温暖化の原因物質の一つであるＣＯ２の排出量削減やエネルギーの安定的供給に向けて年々活発化している。特に、風力発電は環境適合性や採算性の観点から注目されており、その中でも、大規模化、風量安定化のため、洋上風車の導入量が今後増加すると予測されている。しかしながら、陸上風車に比べ、洋上風車は、同じメンテナンス内容であってもメンテナンスコストが増大するという課題がある。
【０００３】
以下に、図１４に示す、交流励磁発電機（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｆｅｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＤＦＧ）を用いた従来の風力発電システム３０１の例を説明する。風力発電システム３０１は、風を受けて回転軸３０２経由で回転子３０５を回転させるブレード３０３と、電力系統３０９に発電電力を送る発電機３０７と、発電機３０７の回転子３０５を可変周波数で励磁する電力変換器３０８を備える。
【０００４】
発電機３０７への励磁用電力は、回転子３０５にブラシ３０４を物理的に接触させて供給されている。電力変換器３０８は、例えば、数ｋＶで動作するパワーデバイスで構成されており、これらへの制御信号は、フォトカプラ等の絶縁素子３１０ｂを介してコントローラ３１１から送られる。これらの制御信号は電力変換器３０８等からのセンサ信号を元にコントローラ３１１で生成されており、これらのセンサ信号の伝送にも同様に絶縁素子３１０ａが用いられている。
【０００５】
また、コントローラ３１１へは、電力変換器３０８等からのセンサ信号の他に、回転計３１２で検出された回転子３０５の回転速度情報も、制御信号生成に用いられている。なお、電力変換器３０８は３相インバータと３相コンバータで構成されるため、１２個のパワーデバイスを有する（１相当り２個×３相×２）。
【０００６】
電力変換器３０８では、制御信号に従い、系統から供給された電力を６個のパワーデバイスによりＡＣ／ＤＣ変換し、さらに６個のパワーデバイスによりＤＣ／ＡＣ変換して発電機３０７の回転子３０５に励磁用電力を供給する。このパワーデバイスにはマイクロ秒オーダーのリアルタイム制御が求められるため、制御信号の低遅延性も重要となる。
【０００７】
風力発電システム３０１では、可変速する発電機３０７の固定子３０６から系統の周波数の電力を供給する。そのため、電力変換器３０８により、ブラシ３０４を介してすべり周波数（発電機３０７の回転周波数と系統の周波数の差であるすべり）に応じて回転子３０５を励磁することで、固定子３０６の周波数と同期した回転磁界を発生するように制御する。
【０００８】
このように、電力変換器３０８の周波数制御によって、風速変動に対する可変速運転が可能になり、広風速域の風エネルギーを電力に変換することができる。このようなシステムは可変速水力発電システムで技術的に実績があり、可変速運転に必要な電力変換器３０８の容量が回転機容量の例えば３０％程度でよいことから、電力変換損失が小さく、高効率で、低コストの発電システムを実現することができる。
【０００９】
しかし、回転子３０５への給電にはブラシ３０４が必要であり、ブラシ３０４の摩耗により約１年程度で交換および磨耗くずの除去作業が必要となる。これに対し、例えば、特許文献１には、メンテナンスを容易にしつつ発電効率向上可能な回転発電機等を提供することを目的として、ブラシを用いない交流励磁発電機が記載されている。
【００１０】
特許文献１では、交流励磁発電機と同じ軸に回転励磁機と電力変換器を設け、系統の電力を回転励磁機の固定子に通電させ、同期発電機の原理により回転子に電力を供給した後、電力変換器により電圧及び周波数を変換した電力を交流励磁同期発電機の回転子に供給し、発電運転を行うように構成することが開示されている。
【００１１】
この構成によると、電力変換器は回転子に取り付けられるため、回転子の回転にともない、電力変換器も回転する。この電力変換器は，風車の回転や，系統の電圧や電流等に応じた制御を必要としており、特許文献１には、外部からブラシレスに制御信号や各種情報を受信できるように無線通信を用いることが記載されている。
【００１２】
一方、回転体と固定体との間で行われる無線通信技術について、例えば、特許文献２にその詳細が開示されている。固定体に取り付けられた送信装置と、回転体に取り付けられた受信装置が、回転運動中で両者が対向した際に無線通信を行うため、一の対の送信装置と受信装置による無線通信と、他の対の送信装置と受信装置による無線通信による干渉が抑制されることが記載されている。なお、送信装置と受信装置が対向しているか否かは、送信装置から送られた位置情報を元に判断するとある。
【００１３】
また、携帯電話等の移動通信システムで使用する無線通信装置では、フェージング等の影響により無線信号の受信信号強度が数１０ｄＢの範囲で変動する。このため、この種の装置の受信系には、アンテナでの受信信号強度によらず良好な受信感度を維持するために、自動利得制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）回路が用いられる。
【００１４】
特許文献３では、そのようなＡＧＣ回路構成の一例として以下が開示されている。無線回路から出力された中間周波帯の受信信号は、可変利得増幅器（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＶＧＡ）で電圧レベルが調整されたのち二分岐されて直交検波用の乗算器に入力される。これらの乗算器では、それぞれ上記入力された中間周波帯の受信信号と、局部発振器およびπ／２移相器により生成された位相が互いにπ／２異なる局部発振信号との乗算が行なわれ、これによりベースバンドの受信信号が得られる。
【００１５】
これらのベースバンドの受信信号は、それぞれ低域通過フィルタ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）で不要波成分が除去されたのちＶＧＡに入力され、ここで電圧レベルが制御されたのち電力検出回路に入力される。電力検出回路は、上記入力されたベースバンドの受信信号の受信電力を検出し、その検出値に応じて利得制御信号を生成して上記各ＶＧＡの利得を可変制御する。
【００１６】
電力検出回路において、ベースバンドの受信信号は、アナログ／デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）により１シンボル当たり複数回サンプリングされてデジタル信号となり電力検出器に入力される。電力検出器は、デジタル化されたベースバンド受信信号を用いて二乗和演算を行なうことにより瞬時の信号電力を得る。この検出された信号電力は差分回路に入力され、ここで基準値との差が検出される。そして、この検出された差分値は平均化回路で平均化され、これにより利得制御信号となって上記ＶＧＡに供給される。
【００１７】
さらに、特許文献４には、回転体、固定体間の電波を用いた通信装置において、固定体用通信器は複数の固定体用アンテナに接続され、回転体用通信器は少なくとも一つの回転体用アンテナに接続され、固定体用アンテナと回転体用アンテナは互いに対向するように配置され、回転体用通信器は受信信号の強度を検出する信号強度検出部を備え、固定体用通信器は、回転体用通信器の受信信号強度が所定値以上となるように送信信号の位相角を位相シフト量分増減させる位相角調整部と、位相シフト量分増減させるよう位相角調整部を制御する位相角制御部と、信号を分配合成する分配合成部と、を備えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１３−１１０８０１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１６９５４号公報
【特許文献３】特開平９−３０７３８０号公報
【特許文献４】国際公開第２０１４／１１８９０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献１に記載の交流励磁発電機を高効率、高信頼化するには、電力変換器との非接触な通信手段として用いられる無線通信の高品質化が重要課題となる。特に、発電効率を向上させるには、フィードバック制御をリアルタイムに行う必要があり、低遅延に制御信号やセンサ信号の無線通信を行うことが必要になるが、これらに関する技術の記載は見当たらない。
【００２０】
また、一般的に発電機は金属筐体で保護されるため、特許文献２が、暗に前提としているような開放空間では無く、閉空間で無線通信が行われる。このような閉空間内の電波伝搬においては、複数の反射波の合成の結果として定在波が発生するため、回転変位により信号強度が変動する。信号強度低下時には通信エラー率が増大するため、信号を再送する必要が発生し、通信が成功するまでの通信遅延が増大してしまう。
【００２１】
また、特許文献３に記載のＡＧＣ回路技術においては、利得制御信号の生成の中で信号が平均化される時間が必要であるため、受信信号強度が時間的に緩やかに変動する場合、つまり無線通信装置の移動速度が低速である場合、ＶＧＡの利得制御が受信信号強度の変動に追従でき、ＶＧＡの出力電力はほぼ一定とすることができる。
【００２２】
しかし、仮に発電機の回転子の回転速度が１５００ｒｐｍ（回転／分）まで上がるとすると、回転軸からの距離が１．５ｍの位置での移動速度は約８５０ｋｍ／ｈとなるため、一般的な携帯電話等の移動通信システムと比較して発電機内の無線通信システムは移動速度が大きく、受信信号強度が高速に変動して、ＶＧＡの利得制御が追従できない可能性がある。
【００２３】
さらに、特許文献４に記載の通信装置では、送信側で制御するため、構成が複雑になる可能性もある。
【００２４】
本発明は、以上の点に鑑み、金属等で形成された閉空間内において、固定体と高速回転可能な回転体が、簡単な構成で高品質に通信する無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明に係る代表的な無線通信装置は、固定体と、前記固定体に取付けられた回転軸を中心に回転する略円柱形状の回転体と、前記固定体に設置された固定側通信部と、前記回転体に設置された回転側通信部と、を備えた無線通信装置でおいて、前記回転側通信部は、前記固定側通信部から無線信号を受信し、受信された信号を可変利得増幅器により増幅する受信部と、複数の角度と複数の制御電圧との対応付けを予め保持する記録部から、前記回転体の回転角に相当する角度に対応する制御電圧を取得して、前記可変利得増幅器を制御する信号処理部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、金属等で形成された閉空間内において、固定体と高速回転可能な回転体が、簡単な構成で高品質に通信する無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】無線通信装置の例を示すブロック図である。
【図２Ａ】回転側コントローラの例を示すブロック図である。
【図２Ｂ】センサ情報処理器の例を示すブロック図である。
【図２Ｃ】固定側コントローラの例を示すブロック図である。
【図３】無線通信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】電力変換器の例を示すブロック図である。
【図５】実施例１に係る無線通信装置のアンテナの例を示すブロック図である。
【図６】無線通信装置を用いた風力発電システムの例を示す図である。
【図７】実施例２に係る受信部および信号処理部の例を示すブロック図である。
【図８】実施例２に係る無線通信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図９】実施例２に係る無線通信装置の初期動作例を示すフローチャートである。
【図１０】実施例３に係る無線通信装置の例を示すブロック図である。
【図１１】実施例３に係る固定側コントローラの例を示すブロック図である。
【図１２】実施例４に係る無線通信装置の例を示すブロック図である。
【図１３】実施例４に係る無線通信装置のアンテナの例を示すブロック図である。
【図１４】交流励磁発電機を用いた従来の風力発電システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（Ａ．概要）
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２９】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００３０】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一構造を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態の代表的なものの一例を示せば、次のとおりである。
【００３２】
固定部材と、固定部材と電気的に絶縁された回転部材と、複数のセンサと複数のパワーデバイスを有し、電力系統から供給された電力を元に、制御信号に基づき電圧及び周波数を変換した電力を、回転部材に供給する電力変換器と、回転部材の回転角、回転速度、回転加速度等の回転情報を計測する回転計と、複数のセンサおよび回転計から得られた情報を基に、制御信号を生成し、制御信号により前記電力変換器の前記複数のパワーデバイスをオンオフ制御するコントローラを備え、前記コントローラは前記固定部材側、前記回転部材側にそれぞれ固定側コントローラ、回転側コントローラとして分離して配置され、  前記固定側コントローラ、前記回転側コントローラ、前記センサはそれぞれ無線通信部を有し、前記無線通信部は、ＶＧＡと、ＶＧＡへ制御電圧を出力しＶＧＡの利得を制御するＶＧＡ制御部と、前記回転部材の回転角とＶＧＡ制御電圧との対応付けを保持する記録部を備え、前記回転計からの回転情報から、前記記録部の対応付けに従い、ＶＧＡ制御部によってＶＧＡを制御し、前記無線通信部の受信信号の強度を調節することを特徴とする。
【００３３】
（Ｂ．実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
以下、実施例１に係る無線通信装置を図１〜６を用いて説明する。
【００３５】
（１）発電システム
以下、一例として風力発電システムの場合について説明するが、本実施例は、これに限らず、水力、火力、揚力等の発電システムであってもよい。
【００３６】
図６は、無線通信装置を含む風力発電システム３２１の例を示す図である。なお、公知の発電システムについては、例えば特許文献１、４等に記載されている。回転子３２２と固定子３２３を有する主発電機３２４が電力変換器１０４を介して、回転子３２５と固定子３２６から成る補助発電機３２７に接続されている。電力系統３０９の電力が補助発電機３２７の固定子３２６に通電され、同期発電機の原理により回転子３２５に電力が供給される。
【００３７】
回転子３２２及び回転子３２５は、共通のシャフトに固定され、共通のシャフトと共に回転する。回転軸３０２は共通のシャフトの一部である。共通のシャフトで回転することにより、同一軸上・同一速度で回転することが担保され、回転子３２２、３２５あるいはシャフトに配置された電力変換器１０４は、回転子３２２、３２５の両方に対して相対的に回転しない。
【００３８】
主発電機３２４の固定子３２３の巻線と補助発電機３２７の固定子３２６の巻線は電力系統３０９と接続されている。電力系統３０９は商用周波数をもった交流電流が流れていることから、電圧が時間的に変化し、励磁用の補助発電機３２７の回転子３２５が回転することにより、回転子３２５の巻線内には回転速度に応じた誘導電流が発生する。回転子３２５の回転により発生した誘導電流により、主発電機３２４の励磁電流が回転子３２２に流れる。
【００３９】
また、所定の電力を定常的に発電するには、主発電機３２４の回転子３２２が同期速度と異なる回転速度で回転している場合でも、主発電機３２４の回転子３２２に生ずる回転磁界の回転速度は、系統周波数に等しくする。このために、回転磁界の回転速度の系統同期化は、補助発電機３２７の回転子３２５から、すべり周波数相当の周波数成分を有する電流を、電力変換器１０４を通じて主発電機３２４の回転子３２２に供給する。
【００４０】
なお、すべり周波数が負になる場合、正のすべり周波数の電流とは電流の流れが逆方向になる。つまり、主発電機３２４の回転子３２２から、すべり周波数の絶対値相当の周波数成分を有する電流を、電力変換器１０４を通じて補助発電機３２７の回転子３２５に供給することで系統同期化が実現される。電力変換器１０４では固定側コントローラ１０１からの制御信号に従い、供給された電力をパワーデバイスによりＡＣ／ＤＣ変換し、さらに他のパワーデバイスによりＤＣ／ＡＣ変換する。
【００４１】
固定側コントローラ１０１は、後で述べる複数のセンサから得られた回転子３２２、３２５間の電流値、電圧値等の情報および、回転計３１２で検出された回転子３２２、３２５の回転速度情報を基に生成された制御信号により、電力変換器１０４のパワーデバイスを制御する。この制御に従って、電力変換器１０４が、電圧、周波数を変換した電流を出力する。
【００４２】
このようにして、回転磁界の回転速度の系統同期化が実現され、これにより、ブレード３０３が受けた風のエネルギーを風力発電システム３２１が電気エネルギーに変換し、電力系統３０９に送電することができる。
【００４３】
この構成において、電力変換器１０４は回転子３２２、３２５に有線接続されるため、回転子３２２、３２５の回転にともない、電力変換器１０４も回転する。この電力変換器１０４は固定側コントローラ１０１からブラシレスの無線通信により制御するため、電力変換器１０４、および電力変換器１０４と共に回転する回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３により回転側ユニットが構成される。
【００４４】
また、ブレード３０３で受けた風力により回転する回転軸３０２の回転角度を検出する回転計３１２と固定側コントローラ１０１により固定側ユニットが構成される。回転計３１２で検出された角度情報は、固定側コントローラ１０１により回転角情報（基準となる回転角の情報）および回転速度情報として回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３へ送信される。
【００４５】
回転子３２２、３２５間の電流値、電圧値等のセンサ情報は、電力変換器１０４内のセンサから得られて、センサ情報処理器１０３により固定側コントローラ１０１へ送信される。以上のように、固定側ユニットと回転側ユニットとは無線通信装置を構成する。なお、電力変換器１０４には並列に遮断機が設けられてもよい。これにより、系統故障時に加わる過大な電力から、電力変換器１０４を保護できる。また、風力発電システム３２１には増速機が付加されてもよい。
【００４６】
（２）無線通信装置の構成
図１は、無線通信装置の例を示すブロック図である。以下、無線通信の回路として、ダイレクトコンバージョン受信器を用いた周波数多重の全二重通信の例を説明する。無線通信装置は、発電機の筐体等の固定部材に取り付けられた固定側コントローラ１０１および回転計３１２を有する固定側ユニットと、回転部材に取り付けられた回転側コントローラ１０２、センサ情報処理器１０３および電力変換器１０４を有する回転側ユニットを備える。
【００４７】
電力変換器１０４は、１２個のパワーデバイス、６個の電流センサおよび１個の電圧センサを備えており、詳細については後述する。固定側コントローラ１０１は、６個の電流センサおよび１個の電圧センサから得られた電流値、電圧値等の情報を基に制御信号を生成して電力変換器１０４のパワーデバイスを制御する。
【００４８】
固定側コントローラ１０１は、信号合成分配器１、送信部２、受信部３、信号生成部４、信号処理部５およびＡＤＣ６から成る。受信部３は、電圧および電流情報を含むパケット化された信号（以下、電圧電流パケット信号とする）を受信し、信号処理部５へ出力する。信号処理部５は、電圧電流パケット信号から電圧および電流情報を抽出し、信号生成部４へ送る。また、信号生成部４は、回転計３１２で検出された回転子３２２、３２５の角度情報も、ＡＤＣ６でアナログ／デジタル変換されて受け取る。
【００４９】
信号生成部４は、これらの情報と、図示を省略した情報であって予め設定された電力系統の周波数等の情報を基に、電力変換器１０４の各パワーデバイスを制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パルスの波形情報、すなわちＰＷＭ情報を生成する。このＰＷＭ情報は、パルスの立上り時間と立下り時間、立上り時間とパルス幅、デューティ比等、ＰＷＭパルスの波形を表現する情報であれば、特に組合せが限定されるものではない。
【００５０】
信号生成部４は、このＰＷＭ情報と回転子３２２、３２５の回転角情報および回転速度情報を含むパケット化された信号（以下、ＰＷＭパケット信号とする）を送信部２に送る。送信部２は、１２個の異なる周波数の無線キャリアに、各パワーデバイス固有のＰＷＭパケット信号をそれぞれ重畳して、回転側コントローラ１０２それぞれへ送信する。
【００５１】
さらに信号生成部４は、回転子３２２、３２５の回転角情報および回転速度情報がパケット化された信号（以下、回転角パケット信号）を送信部２に送る。送信部２は、１２個の周波数とは異なる周波数の無線キャリアに重畳して、センサ情報処理器１０３へ送信する。なお、信号合成分配器１は、送信部２から出力される信号と受信部３に入力される信号を束ねるものであり、文字通りの合成分配器であってもよいし、デュプレクサであってもよい。
【００５２】
１２個の回転側コントローラ１０２のそれぞれは、電力変換器１０４内の１２個のパワーデバイスのそれぞれに接続され、受信部１１ａ、信号処理部１２ａおよびゲートドライバ１３を備え、各回転側コントローラ１０２の間は絶縁される。回転側コントローラ１０２の受信部１１ａは、固定側コントローラ１０１から送信されたＰＷＭパケット信号の中から、無線キャリアの周波数に基づいて、接続されたパワーデバイス用のＰＷＭパケット信号を選択して受信する。
【００５３】
回転側コントローラ１０２の信号処理部１２ａは、受信したＰＷＭパケット信号からＰＷＭ情報を抽出してゲートドライバ１３へ送り、受信したＰＷＭパケット信号から回転角情報および回転速度情報を抽出して利得情報へ変換し、受信の利得を制御する。
【００５４】
センサ情報処理器１０３は、電力変換器１０４内の６個の電流センサおよび１個の電圧センサに接続され、信号合成分配器３１、受信部１１ｂ、信号処理部１２ｂ、送信部１５、信号生成部１６およびＡＤＣ３６を備える。信号合成分配器３１は、送信部１５から出力される信号と受信部１１ｂに入力される信号を束ねるものであり、文字通り合成分配器であってもよいし、デュプレクサであってもよい。
【００５５】
固定側コントローラ１０１から送信され、信号合成分配器３１を経由した回転角パケット信号を、受信部１１ｂが受信して信号処理部１２ｂへ出力する。受信部１１ｂおよび信号処理部１２ｂは、回転側コントローラ１０２で説明した受信部１１ａおよび信号処理部１２ａと同じであるので説明を省略する。（以下で、受信部１１ａと受信部１１ｂとを特に区別することなく表す場合は受信部１１と表し、他の符号も同様に表現する。）
ＡＤＣ３６は電圧、電流情報を受け取り、デジタル信号に変換して信号生成部１６へ送る。信号生成部１６は、回転角パケット信号を受けたタイミングで、電圧、電流情報を電圧電流パケット信号にパケット化して送信部１５へ送る。送信部１５は信号合成分配器３１を経由で、無線信号として固定側コントローラ１０１へ送信する。
【００５６】
図２Ａは回転側コントローラ１０２の例を示すブロック図である。受信部１１ａは、ＬＮＡ２１ａ、ミキサ２２ａ、ＬＰＦ２３ａ、ＶＧＡ２４ａ、ＡＤＣ２５ａおよびＤＡＣ２６ａで構成される。ＬＮＡ２１ａは低雑音増幅器（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＮＡ）であり、固定側コントローラ１０１から送られてきた１２個のＰＷＭパケット信号が混在した無線信号を増幅し、ミキサ２２ａへ出力する。
【００５７】
ミキサ２２ａは、図示を省略したローカル発振器が接続されている。このローカル発振器は、各パワーデバイス固有のＰＷＭパケット信号が重畳された無線キャリアの周波数で発振するように設定されている。これにより、ミキサ２２ａはＬＮＡ２１ａから受け取った無線信号をダウンコンバートし、ベースバンド信号をＬＰＦ２３ａへ出力する。ＬＰＦ２３ａは、各ＰＷＭパケット信号が混在したベースバンド信号から、各パワーデバイス固有のＰＷＭパケット信号のみを抽出し、ＶＧＡ２４ａへ出力する。
【００５８】
ＶＧＡ２４ａは、次に説明するＤＡＣ２６ａによって設定された利得値で、ＬＰＦ２３ａから受け取ったＰＷＭパケット信号を増幅し、ＡＤＣ２５ａへ出力する。ＡＤＣ２５ａは、ＶＧＡ２４ａから受け取ったＰＷＭパケット信号をアナログ／デジタル変換し、信号処理部１２へ出力する。
【００５９】
信号処理部１２ａは、パケット処理部２８ａ、ＶＧＡ制御部２９ａおよびテーブル３０ａで構成される。パケット処理部２８ａは、固定側コントローラ１０１から送られてきたＰＷＭパケット信号に含まれる回転角情報もしくは回転速度情報と内部カウンタにより回転子３２２、３２５の現在の回転角を計算し、ＶＧＡ制御部２９ａに送る。
【００６０】
テーブル３０は、回転角とＶＧＡ制御電圧の対比表を保持しており、ＶＧＡ制御部２９ａは、パケット処理部２８ａから受け取った回転角に対応するＶＧＡ制御電圧をテーブル３０から読み取り、読み取られたＶＧＡ制御電圧をＤＡＣ２６ａで変換してＶＧＡ２４ａに設定する。ここで、ＤＡＣ２６ａは、デジタル／アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）であり、デジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００６１】
また、信号処理部１２ａのパケット処理部２８ａは、ＰＷＭパケット信号に含まれるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）等のエラー検出符号を用いて信号エラーの有無を検出する。信号エラーが検出された場合、パケット処理部２８ａはゲートドライバ１３へはゲートをオフする信号を送り、パワーデバイスを強制的にオフして、インバータを構成する２つのパワーデバイスの同時オンを防止する。
【００６２】
信号エラーが検出されなかった場合、パケット処理部２８ａは、ＰＷＭパケット信号からＰＷＭ情報を抽出してＰＷＭパルスを復元し、ゲートドライバ１３へ送る。ゲートドライバ１３は、受け取ったＰＷＭパルスを基に、パワーデバイスをオン／オフさせる電流や電圧を生成し、電力変換器１０４内のパワーデバイスへ送る。
【００６３】
この例では、ベースバンド信号を増幅するアンプを利得可変すなわちＶＧＡ２４ａとして、利得が制御されたが、ＬＮＡ２１ａを利得可変として利得が制御されてもよいし、ＶＧＡ２４ａと利得可変なＬＮＡ２１ａの両方を併せて利得が制御されてもよい。パケット処理部２８ａは、予め実測もしくは計算された通信遅延分を補正し、回転角を計算するようにしてもよい。
【００６４】
図２Ｂはセンサ情報処理器１０３の例を示すブロック図である。センサ情報処理器１０３の受信部１１ｂは、ＬＮＡ２１ｂ、ミキサ２２ｂ、ＬＰＦ２３ｂ、ＶＧＡ２４ｂ、ＡＤＣ２５ｂおよびＤＡＣ２６ｂで構成されるが、これらはＰＷＭパケット信号の代わりに回転角パケット信号を処理の対象とするものの、回転側コントローラ１０２のＬＮＡ２１ａ、ミキサ２２ａ、ＬＰＦ２３ａ、ＶＧＡ２４ａ、ＡＤＣ２５ａおよびＤＡＣ２６ａのそれぞれと同じ動作をするものであるので説明を省略する。
【００６５】
センサ情報処理器１０３の信号処理部１２ｂは、パケット処理部２８ｂ、ＶＧＡ制御部２９ｂおよびテーブル３０ｂで構成されるが、ＶＧＡ制御部２９ｂおよびテーブル３０ｂは回転側コントローラ１０２のＶＧＡ制御部２９ａおよびテーブル３０ａのそれぞれと同じ動作をするものであるので説明を省略する。パケット処理部２８ｂは、固定側コントローラ１０１から送られてきた回転角パケット信号に含まれる回転角情報もしくは回転速度情報と内部カウンタにより回転子３２２、３２５の現在の回転角を計算し、ＶＧＡ制御部２９ｂに送る。
【００６６】
センサ情報処理器１０３の信号生成部１６とＡＤＣ３６は、図１を用いて説明したとおりである。センサ情報処理器１０３の送信部１５は、パワーアンプ３２、ミキサ３３、ＬＰＦ３４およびＤＡＣ３５で構成される。ＤＡＣ３５は、信号生成部１６から受け取った電圧電流パケット信号をデジタル／アナログ変換し、ＬＰＦ３４を経由して、ミキサ３３へ送る。
【００６７】
ミキサ３３は、図示を省略したローカル発振器が接続されている。このローカル発振器は、ＰＷＭパケット信号とは異なる無線キャリアの周波数で発振するように設定されているが、回転角パケット信号と同じ無線キャリア周波数でもよい。ミキサ３３は、受け取った電圧電流パケット信号をアップコンバートし、パワーアンプ３２へ出力する。パワーアンプ３２は、受け取った信号を増幅し、信号合成分配器３１を経由して、無線信号として固定側コントローラ１０１へ送信する。
【００６８】
図２Ｃは、固定側コントローラ１０１の例を示すブロック図である。固定側コントローラ１０１は、信号合成分配器１、送信部２、受信部３、信号生成部４、信号処理部５およびＡＤＣ６から成る。信号生成部４は図１を用いて説明したとおりであり、ＰＷＭパケット信号と回転角パケット信号を送信部２へ送る。送信部２は、パワーアンプ４１、ミキサ４２、ＬＰＦ４３およびＤＡＣ４４で構成される。
【００６９】
ＤＡＣ４４は、信号生成部４で生成されたＰＷＭパケット信号１２個と回転角パケット信号１個のＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）データをデジタル／アナログ変換し、ＬＰＦ４３を経由して、ミキサ４２に入力する。ミキサ４２には、図示を省略したローカル発振器が接続される。
【００７０】
このローカル発振器は、ＯＦＤＭデータがアップコンバートされてＯＦＤＭ信号となった後に、ＰＷＭパケット信号および回転角パケット信号が各無線キャリアに重畳されるように発振周波数が設定されている。パワーアンプ４１は、このＯＦＤＭ信号を増幅し、信号合成分配器１を経由して、無線信号として回転側ユニットへ送信する。
【００７１】
受信部３は、ＬＮＡ４５、ミキサ４６、ＬＰＦ４７、ＶＧＡ４８、ＡＤＣ４９およびＤＡＣ５０で構成される。信号処理部５には、パケット処理部５２、ＶＧＡ制御部５３およびテーブル５４が含まれる。テーブル５４は、回転角とＶＧＡ制御電圧の対比表を保持している。ＶＧＡ制御部５３は、信号生成部４から現在の回転角を受け取り、現在の回転角に対応したＶＧＡ制御電圧をテーブル５４から読み取って、読み取られたＶＧＡ制御電圧をＤＡＣ５０で変換してＶＧＡ４８に設定する。
【００７２】
ＬＮＡ４５は、センサ情報処理器１０３から無線信号として送られてきた電圧電流パケット信号を増幅し、ミキサ４６へ出力する。ミキサ４６には、図示を省略したローカル発振器が接続されており、このローカル発振器は、センサ情報処理器１０３内の送信部１５のローカル発振器と同一周波数で発振するように設定されている。
【００７３】
ミキサ４６は、無線信号をダウンコンバートし、ＬＰＦ４７を介して、ベースバンド信号をＶＧＡ４８へ出力する。ＶＧＡ４８は、ベースバンド信号となった電圧電流パケット信号をＤＡＣ５０経由で設定された利得値で増幅し、ＡＤＣ４９へ出力する。ＡＤＣ４９は、受け取った電圧電流パケット信号をアナログ／デジタル変換し、信号処理部５へ出力する。
【００７４】
信号処理部５のパケット処理部５２は、電圧電流パケット信号に含まれるＣＲＣ等のエラー検出符号を用いて信号エラーの有無を検出する。信号エラーが検出されなかった場合は、電圧電流パケット信号に含まれる電圧および電流情報により、信号生成部４のＰＷＭ情報を生成するための情報が更新される。
【００７５】
この例では、ベースバンド信号を増幅するアンプを利得可変すなわちＶＧＡ４８として、利得が制御されたが、ＬＮＡ４５を利得可変として利得が制御されてもよいし、ＶＧＡ４８と利得可変なＬＮＡ４５の両方を併せて利得可変として利得が制御されてもよい。
【００７６】
また、この例のように、ＰＷＭパケット信号および回転角パケット信号が異なる周波数の無線キャリアで送ることに限定されるものではない。異なる周波数の無線キャリアで送られるべきかどうかはシステムの許容遅延時間次第である。許容遅延時間に余裕があるシステムでは、全ての信号もしくは全ての信号を２〜６分割したものに、ＩＤをつけてまとめてパケット化し、回転側ユニットで自身の信号だけを抽出させてもよく、これは周波数有効活用の点で効果的である。
【００７７】
次に、無線通信装置の動作の例について、図３のフローチャートを用いて説明する。説明の簡素化のため、固定側ユニット、回転側ユニットで分けて図示し、回転側ユニットの中の回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３を分けずに記載し、パワーデバイスおよびセンサは複数個あるうちの一つであるとして記載している。
【００７８】
まず、固定側ユニットの固定側コントローラ１０１は、回転子３２２、３２５の回転角情報を回転計３１２より取得し、回転速度を計算する（ステップＳ１０１）。次に、固定側コントローラ１０１は、電力変換器１０４のセンサで検出された電圧および電流情報、ステップＳ１０１で計算された回転速度等の情報を基に各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報を生成し、回転角情報、回転速度情報と誤り検出符号もしくは誤り訂正符号をまとめてパケット化したＰＷＭパケット信号を生成する（ステップＳ１０２）。
【００７９】
また、ステップＳ１０２で、回転角情報、回転速度情報と誤り検出符号もしくは誤り訂正符号をまとめてパケット化した回転角パケット信号も生成する。そして、固定側コントローラ１０１は、生成されたＰＷＭパケット信号を無線キャリアに重畳して、回転側コントローラ１０２へ送信し、生成された回転角パケット信号を無線キャリアに重畳して、センサ情報処理器１０３へ送信する（ステップＳ１０３）。
【００８０】
固定側コントローラ１０１は、回転角とＶＧＡ制御電圧の対比表を保持したテーブル５４を参照し、現在の回転角に対応したＶＧＡ制御電圧を読み取り、読み取られたＶＧＡ制御電圧をＶＧＡ４８に設定し（ステップＳ１０４）、回転側ユニットからの信号を待機する（ステップＳ１０５）。
【００８１】
一方、受信待機状態（ステップＳ２０１）であった回転側ユニットの回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３は、固定側ユニットから、それぞれＰＷＭパケット信号と回転角パケット信号を受信する（ステップＳ２０２）。そして、回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３のそれぞれは、各パケット信号に含まれたＣＲＣ等のエラー検出符号を用いたエラー検出により信号エラーの有無を検出する（ステップＳ２０３）。
【００８２】
信号エラーが検出された場合すなわちステップＳ２０３でＹＥＳの場合、回転側コントローラ１０２においては、パケットを破棄して、パワーデバイスを強制的にオフし（ステップＳ２０４）、インバータを構成する二つのパワーデバイスの同時オンを防止する。センサ情報処理器１０３においては、パケットを破棄し、電圧、電流情報を送信するために後述するステップＳ２１０へ移行する。
【００８３】
信号エラーが検出されなかった場合すなわちステップＳ２０３でＮＯの場合、回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３が持つ内部カウンタがリセットされる（ステップＳ２０５）。次に、回転側コントローラ１０２のそれぞれは、それぞれ受信されたＰＷＭパケット信号から各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報を抽出し、ＰＷＭパルスを生成し（ステップＳ２０６）、各パワーデバイスへ送る（ステップＳ２０７）。
【００８４】
その後、回転側コントローラ１０２は、ＰＷＭパケット信号に含まれる回転角情報、もしくは回転速度情報と内部カウンタにより現在の回転子の回転角を計算し、センサ情報処理器１０３は、回転角パケット信号に含まれる回転角情報、もしくは回転速度情報と内部カウンタにより現在の回転角を計算する（ステップＳ２０８）。
【００８５】
回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３は、回転角とＶＧＡ制御電圧の対比表を保持したテーブル３０を参照して、計算された現在の回転角に対応するＶＧＡ制御電圧を読み取り、ＤＡＣ２６を介して、その電圧をＶＧＡ２４に設定する（ステップＳ２０９）。ここで、ステップＳ２０８〜Ｓ２０９は、ステップＳ２０６〜Ｓ２０７と並列に進めてもよい。
【００８６】
センサ情報処理器１０３は、回転角パケット信号を受けたタイミングで、電圧電流パケット信号として、センサから送られる電圧および電流情報を、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し（ステップＳ２１０）、パケット化された電圧電流パケット信号を固定側コントローラ１０１に送信する（ステップＳ２１１）。
【００８７】
ステップＳ１０５から受信待機状態であった固定側ユニットの固定側コントローラ１０１は、センサ情報処理器１０３から電圧電流パケット信号を受信すると（ステップＳ１０６）、ステップＳ２０３と同様に、電圧電流パケット信号に含まれたＣＲＣ等のエラー検出符号を用いたエラー検出により信号エラーの有無を検出する（ステップＳ１０７）。
【００８８】
信号エラーが検出されなかった場合、固定側コントローラ１０１においては、電圧および電流情報を更新し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１に戻って一連の動作フローを繰り返す。また、信号エラーが検出されれば、固定側コントローラ１０１においては、電圧および電流情報を更新することなく、ステップＳ１０１へ戻る。
【００８９】
現在の回転角の計算は、内部カウンタがリセット後に時間をカウントし、カウントされた時間と回転速度情報とを乗算することにより、リセット後に生じた回転角を計算し、計算された回転角と基準の回転角に関する回転角情報とを加算する計算であってもよい。乗算されるカウントされた時間は、リセット時点から乗算時点までの時間であってもよいし、この時間に、回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３の所定の動作の時間であって予め設定された時間が加減算された時間であってもよい。
【００９０】
なお、ＰＷＭパケット信号と回転角パケット信号には回転角に関する情報として、回転角情報と回転速度情報が含まれるが、より高精度の回転角度演算を行うために、回転加速度の情報が追加されてもよい。このために、ステップＳ１０１で回転加速度が計算されてもよい。
【００９１】
テーブル３０は、回転角の微小なピッチごとに回転角とＶＧＡ制御電圧値との対応付けを含み、３６０度を網羅してもよいし、代表的な回転角を含んでその間の回転角は補間されてもよい。また、テーブル３０に含まれるＶＧＡ制御電圧値は数値でなく、回転角の関数式であってもよい。そして、テーブル３０は図示を省略した入力装置あるいはネットワークから設定されてもよい。
【００９２】
以上のような定常動作に移る前に、固定側コントローラ１０１と回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３との間で、回転角情報の同期（同期した回転角情報に基づくＶＧＡ設定電圧）が必要となる。この同期には、風力発電の場合、風力によってブレードが回り始めるスタート風速から、発電運転が始まるカットイン風速に達するまでの間に以下の処理を実施すればよい。
【００９３】
まず、回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３は、予め決められた基準角に対応したＶＧＡ設定電圧を設定して待機する。一方、固定側コントローラ１０１は、回転計３１２からの回転角情報をモニタしておき、回転側コントローラ１０２等と同じ基準角に達するタイミングで、トリガ信号を回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３へ送信する。
【００９４】
回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３は、このトリガ信号を基準角で同期して受信することができ、内部カウンタの動作を開始させ、以降は現在の回転角を計算し、正常受信したことを示す信号（ＡＣＫ信号）を固定側コントローラ１０１へ送信する。固定側コントローラ１０１は、カットイン風速後に通信する回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３からのＡＣＫ信号を受信した後、カットイン風速まで待機する。
【００９５】
また、基準角での同期に限定されるものではなく、以下の処理を実施してもよい。回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３は、テーブル３０に設定されたＶＧＡ設定電圧の範囲の中心値をＶＧＡ２４設定して待機する。固定側コントローラ１０１は、常に現在の回転角情報を回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３を送り続ける。
【００９６】
回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３は、固定側コントローラ１０１から常に送信される回転角情報を正常に受信すると、内部カウンタの動作を開始させ、以降は現在の回転角を計算し、ＡＣＫ信号を固定側コントローラ１０１へ送信する。固定側コントローラ１０１は、カットイン風速後に通信する回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３からのＡＣＫ信号が揃った後、カットイン風速まで待機する。
【００９７】
図４は、電力変換器１０４の例を示すブロック図である。電力変換器１０４は１２個のパワーデバイス１７、６個の電流センサ１８および１個の電圧センサ１９を備える。例えば、風力発電システム３２１の電力変換器１０４は、２レベルの３相インバータ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と２レベルの３相コンバータ（Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相）で構成されるため、１２個のパワーデバイスを有する（１相当り２個×３相×２）。また、３相の各電流値を２系統分（３×２個）、及び、インバータの電圧値（１個）をセンシングするため、７個のセンサを有する。
【００９８】
無線通信装置の構成は以上のとおりであるが、固定側コントローラ１０１は、無線キャリアごとに異なるＰＷＭ情報を送信する代わりに、複数の無線キャリアに同じＰＷＭ情報を重畳させて送信してもよい。回転側コントローラ１０２は、複数の無線キャリアのＰＷＭ情報が一致するかを検証することにより、通信の高信頼化が図れる。
【００９９】
また、発電機内は１ＧＨｚ程度までの周波数領域を持つインバータのスイッチングノイズや、モータから磁界ノイズが存在し、これらのノイズは通信品質に大きく影響する。このため、固定側コントローラ１０１、回転側コントローラ１０２およびセンサ情報処理器１０３は、無線信号を送受信するアンテナを除き、それぞれ電磁波や磁界に対してシールド効果のある材料でパッケージングされることが望ましい。
【０１００】
（３）アンテナの構成
次に、固定側および回転側に実装されるアンテナについて説明する。図６に示した例において、円柱形状をした回転子３２２、３２５は、中空円筒形状をした固定子３２３、３２６内で回転軸３０２に支えられて、回転軸３０２を中心にブレード３０３の受けた風力によって回転される。
【０１０１】
図５は、アンテナの例を示すブロック図である。図５に示した例では、説明を簡単にするため、回転側アンテナ部２０５を４個、回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３の合計を４個として説明するが、４個に限定されるものではなく、３個以下でも５個以上でもよい。また、固定側アンテナ部２０４と回転側アンテナ部２０５の配置についての理解を容易にするため、アンテナ実装部分を透視図で示している。
【０１０２】
図５に示した固定側コントローラ１０９ａと固定側アンテナ部２０４は、図１、６に示した固定側コントローラ１０１を構成し、固定子３２３、３２６と物理的に結合された固定部材２０１に実装される。図５に示した回転側コントローラ１０５と回転側アンテナ部２０５ａ〜２０５ｃは、図１、６に示した回転側コントローラ１０２を構成し、回転子３２２、３２５と物理的に結合された回転部材２０２に実装されている。図５に示したセンサ情報処理器１０６と回転側アンテナ部２０５ｄは、センサ情報処理器１０３を構成し、回転部材２０２に実装されている。
【０１０３】
固定側コントローラ１０９ａから出力されたＰＷＭパケット信号と回転角パケット信号は、固定側アンテナ部２０４に入力され、固定側アンテナ部２０４から回転側アンテナ部２０５が実装された面に向かって同一の無線信号が放射される。放射された無線信号は、４個の回転側アンテナ部２０５のそれぞれで受信され、回転側コントローラ１０５とセンサ情報処理器１０６へ送られる。
【０１０４】
一方、センサ情報処理器１０６から出力された電圧電流パケット信号は、回転側アンテナ部２０５ｄに入力され、回転側アンテナ部２０５ｄから固定側アンテナ部２０４が実装された面に向かって無線信号が放射される。放射された無線信号は、固定側アンテナ部２０４にて受信され、固定側コントローラ１０９ａへ送られる。
【０１０５】
ここで、固定部材２０１、回転部材２０２および回転軸２０３は電波を反射する金属等の材料で構成されるため、図５に示すように、いわゆる閉空間内で無線信号が送受信されることになる。風力発電機の発電容量にも依存するが、固定部材２０１の半径は数メートルにも及び、それに応じた閉空間が構成される。
【０１０６】
例えば、無線ＬＡＮ等で一般的に用いられる２．５ＧＨｚ帯の電波の波長は１２ｃｍであるので、１０波長以上の規模の閉空間が構成されることになる。このような大規模な閉空間内の電波伝搬においては、複数の反射波の合成の結果として定在波が発生し、閉空間内の送信と受信の相対位置に応じて、受信される無線信号の強度が大きく異なる。
【０１０７】
図５に示した例では、回転部材２０２の回転角にしたがって、送信と受信の相対位置が決まるため、回転角にしたがって、受信される無線信号の強度も決まり、回転角に応じて利得を制御することにより、無線信号を安定した信号に変換することができる。
【０１０８】
また、４個の回転側アンテナ部２０５の間、４個の回転側コントローラ１０５およびセンサ情報処理器１０６の間には絶縁が不可欠であり、安全規格（例えば、ＪＩＳＣ１０１０−１）で決められている最小沿面距離以上離す。これは、気体と誘電体の境界に２つの電極があるケースにおいて、コロナ放電あるいは火花放電によって誘電体の表面に沿って樹枝状の放電路が形成される、いわゆる沿面放電の発生を防止するための規格である。
【０１０９】
一般的に沿面放電は空間放電よりも短い電極間距離、低い印加電圧で発生するため、重要な設計項目であり、同じく絶縁の観点から、４個の回転側アンテナ部２０５のそれぞれは絶縁材を介して回転部材２０２に固定されることが有効である。
【０１１０】
以上のように本実施の形態に係る無線通信装置は、金属等で形成された閉空間内において、固定側ユニットと回転側ユニットの間で無線通信器による通信を、低遅延かつ高品質に行うことができる。特に受信信号を調整できるため、回転角パケット信号、ＰＷＭパケット信号、電圧電流パケット信号の信号エラーを減らすことができ、再送による正しい受信までの遅延時間を低減できる。また、受信側で処理することにより、複数の送信用のアンテナ部は不要であり、簡単な構成で実現できる。
【実施例２】
【０１１１】
以下、図７〜９を用いて実施例２を説明する。実施例１では常に回転角を使用する例であったが、実施例２では回転速度に応じて回転角を使用する例である。図７は、受信部１１ｃおよび信号処理部６０の例を示すブロック図である。受信部１１ｃは、図２Ａに示した受信部１１ａおよび図２Ｂに示した受信部１１ｂと同じ構成であり、同じ動作をするため、説明を省略する。
【０１１２】
信号処理部６０は、図２Ａに示した信号処理部１２ａおよび図２Ｂに示した信号処理部１２ｂの代わりとなるものである。そして、図１に示した無線通信装置において、回転側コントローラ１０２の信号処理部１２ａおよびセンサ情報処理器１０３の信号処理部１２ｂを信号処理部６０に置き換えたものが、実施例２の無線通信装置となる。なお、固定側コントローラ１０１の信号処理部５を信号処理部６０に置き換えてもよい。
【０１１３】
信号処理部６０は、パケット処理部２８ｃ、ＶＧＡ制御部２９ｃ、テーブル３０ｃおよび信号モニタ部５９を含む。パケット処理部２８ｃは、ＰＷＭパケット信号あるいは回転角パケット信号に含まれる回転速度情報の値が所定値以上であるかを判定し、所定値以上であると判定すると、実施例１と同様に、回転角を計算してＶＧＡ制御部２９ｃへ送る。
【０１１４】
また、パケット処理部２８ｃは、ＡＤＣ２５ｃから入力された信号を信号モニタ部５９へ転送する。パケット処理部２８ｃのその他の処理は、パケット処理部２８ａ、２８ｂのそれぞれと同じであり、例えばＰＷＭパケット信号の信号エラーを検出して、信号処理部６０の外のゲートドライバ１３を制御したりするが、実施例１で既に説明したため、説明を省略する。
【０１１５】
ＶＧＡ制御部２９ｃは、パケット処理部２８ｃから回転角が送られると、その回転角に対応するＶＧＡ制御電圧をテーブル３０ｃから読み取り、読み取られたＶＧＡ制御電圧をＤＡＣ２６ｃで変換してＶＧＡ２４ｃに設定する。ここで、テーブル３０ｃはテーブル３０ａ、３０ｂと同じである。また、パケット処理部２８ｃから回転角が送られないと、信号モニタ部５９から送られた値をＤＡＣ２６ｃへ転送し、ＤＡＣ２６ｃで変換してＶＧＡ２４ｃに設定する。
【０１１６】
すなわち、回転速度情報の値が所定値よりも小さければ、ＡＧＣの処理に移行し、信号モニタ部５９は、パケット処理部２８ｃから転送される信号の強度を、一定時間モニタし続け、その平均値を計算してＶＧＡ制御部２９ｃへ送る。ここで、ＶＧＡ制御部２９ｃは、信号モニタ部５９から送られた値を変換してもよく、その変換は、ＶＧＡ２４ｃの出力がＡＤＣ２５ｃの入力レンジの例えば９０％となるような変換であってもよい。
【０１１７】
さらに、ＶＧＡ制御部２９ｃは、信号モニタ部５９から値が送られる場合、送られた値に基づいてテーブル３０ｃに保持されているＶＧＡ制御電圧を更新してもよい。このように更新する場合、パケット処理部２８ｃは、回転速度情報の値が所定値未満であると判定しても、計算した回転角をＶＧＡ制御部２９ｃへ送り、回転速度情報の値が所定値未満であったという情報をＶＧＡ制御部２９ｃへ送ってもよい。
【０１１８】
次に、実施例２の無線通信装置の動作の例について、図８のフローチャートを用いて説明する。説明の簡素化のため、図３と同じように記載している。また、図８に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ２０１〜Ｓ２０７は、図３を用いて説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ２０１〜Ｓ２０７と同じであるので、同じ符号を付して説明を省略する。ただし、ステップＳ２０４の後は、ステップＳ２２５へ移行される。
【０１１９】
ステップＳ２０７の後、パケット処理部２８ｃは、ＰＷＭパケット信号あるいは回転角パケット信号に含まれる回転速度情報の値が所定値以上であるかを判定する（ステップＳ２２１）。所定値以上であると判定すると、ステップＳ２０８と同じように現在の回転角を計算する（ステップＳ２２２）。そして、テーブル３０ｃを参照して、計算された現在の回転角に対応するＶＧＡ制御電圧を読み取り、ＤＡＣ２６ｃを介して、その電圧をＶＧＡ２４ｃに設定する（ステップＳ２２４）。
【０１２０】
一方、所定値よりも小さいと判定すると、信号モニタ部５９が信号の強度を一定時間モニタし続け、その平均値を計算する（ステップＳ２２３）。そして、その計算された平均値に基づき、ＶＧＡ２４ｃの出力がＡＤＣ２５ｃの入力レンジの例えば９０％となるように、ＶＧＡ制御部２９ｃがＤＡＣ２６ｃ経由でＶＧＡ２４ｃを制御する（ステップＳ２２４）。
【０１２１】
ステップＳ２２３あるいはステップ２２４において、このＶＧＡ２４ｃを制御するためのＶＧＡ制御電圧に基づき、テーブル３０ｃに保持されているＶＧＡ制御電圧が更新されてもよい。また、ステップＳ２２１〜Ｓ２２４は、ステップＳ２０６〜Ｓ２０７と並列に進められてもよい。
【０１２２】
センサ情報処理器１０３は、回転角パケット信号を受けたタイミングで、電圧電流パケット信号として、センサから送られる電圧および電流情報を、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し（ステップＳ２２５）、パケット化された電圧電流パケット信号を固定側コントローラ１０１に送信する（ステップＳ２２６）。
【０１２３】
図８に示したステップＳ１０５から受信待機状態であった固定側ユニットの固定側コントローラ１０１のステップＳ１０６、Ｓ１０７は、図３を用いて説明したステップＳ１０６、Ｓ１０７と同じであるので、同じ符号を付して説明を省略する。ステップＳ１０７で信号エラーが検出されなかった場合、ステップＳ２２１と同じように、回転速度が所定値以上であるかを判定する（ステップＳ１１０）。
【０１２４】
所定値以上であると判定すると、固定側コントローラ１０１のテーブル５４を参照して、現在の回転角に対応したＶＧＡ制御電圧を読み取り、ＤＡＣ５０を介して、その電圧をＶＧＡ４８に設定する（ステップＳ１１２）。
【０１２５】
一方、回転速度が所定値よりも小さいと判定すると、図７に示した信号モニタ部５９に相当する図２Ｃでは図示を省略した信号モニタ部が信号の強度を一定時間モニタし続け、その平均値を計算する（ステップＳ１１１）。その計算された平均値に基づき、ＶＧＡ４８の出力がＡＤＣ４９の入力レンジの例えば９０％となるように、ＶＧＡ制御部５３がＤＡＣ５０経由でＶＧＡ４８を制御する（ステップＳ１１２）。
【０１２６】
ここで、ステップＳ１１１あるいはステップ１１２において、このＶＧＡ４８を制御するためのＶＧＡ制御電圧に基づき、テーブル５４に保持されているＶＧＡ制御電圧が更新されてもよい。
【０１２７】
次に、固定側コントローラ１０１は、電圧および電流情報を更新し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１に戻って一連の動作フローを繰り返す。また、ステップＳ１０７で、信号エラーが検出されれば、電圧および電流情報を更新せずにステップＳ１０１ステップへ戻る。
【０１２８】
なお、回転速度の判定に使用される所定値は、一回のＰＷＭパケット信号の通信時間において、回転により移動する回転側アンテナ部２０５が、無線キャリアの波長の２０分の１の移動距離となる速度であってもよい。
【０１２９】
また、信号モニタ部５９が平均化のために信号の強度をモニタし続ける時間は、回転速度に応じて変更されてもよい。回転速度が大きい時は時間を短くし、回転速度が小さい時は時間を長くしてもよく、これにより制御精度を上げることができる。さらに、回転速度が小さく、ＡＧＣの処理を実施する際にも、ＶＧＡ制御電圧の初期値をテーブル３０ｃから読み取って用いることは、システム高信頼化に大きく貢献するものである。
【０１３０】
また、実施例２の構成を用いると、風力発電システム３２１を動作させてテーブル３０ｃの値を入力することができる。図９は、無線通信装置のテーブル３０ｃへの入力動作の例を示すフローチャートである。風力発電システム３２１の構成は、図１〜７を用いて説明した構成である。
【０１３１】
風力によってブレード３０３が回り始めるスタート風速となったら、まず、固定側ユニットの固定側コントローラ１０１は、回転計３１２から回転角情報を取得し（ステップＳ３０１）、回転側ユニットの回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３へ回転角パケット信号を送信する（ステップＳ３０２）。その後、固定側コントローラ１０１は、回転側ユニットから信号が来るまで、ステップＳ３０１とステップＳ３０２を繰り返して、現在の回転角に基づく回転角パケット信号を送り続ける。
【０１３２】
一方、受信待機状態（ステップＳ４０１）であった回転側ユニットの回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３は、回転角パケット信号を受信すると（ステップＳ４０２）、送り続けられる回転角パケット信号を受信し続けて、信号モニタ部５９にて信号の強度を一定時間モニタし続け、その平均値を計算する（ステップＳ４０３）。
【０１３３】
そして、回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３は、計算された平均値が所定範囲以内（例えばＶＧＡ２４ｃの出力がＡＤＣ２５ｃの入力レンジの７５〜９５％となるＶＧＡ制御電圧の範囲内）であるかを判定する（ステップＳ４０４）。所定範囲以内ではないと判定した場合、所定範囲以内となるようにＶＧＡ制御電圧を更新し（ステップＳ４０５）、ステップＳ４０３に戻る。
【０１３４】
一方、所定範囲以内であると判定した場合、回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３は、回転角パケット信号から現在の回転角を計算し（ステップＳ４０６）、内部カウンタを更新する。計算された回転角とＶＧＡ制御電圧の情報をテーブル３０ｃに入力する（ステップＳ４０７）。そして、テーブル３０ｃに入力された情報を信号として固定側コントローラ１０１へ送信する（ステップＳ４０８）。
【０１３５】
固定側コントローラ１０１は、ステップＳ４０８で送信された信号を受信し（ステップＳ３０４）、信号に含まれる回転角の情報に基づいて、所定角度単位で３６０度のテーブル３０ｃが作成完了したか判定し（ステップＳ３０４）、完了したと判定すると、カットイン風速となるまで待機する（ステップＳ３０５）。
【０１３６】
以上では、回転側ユニットのテーブル３０ｃの入力について説明したが、テーブル３０ｃに相当する固定側ユニットのテーブル５４の入力についても、回転側ユニットから、回転角パケット信号の代わりにダミー信号を常に送信するようにしておけば、同様の処理で実現できる。
【０１３７】
以上のように、本実施の形態に係る無線通信装置は、回転速度に応じてＶＧＡの制御を選択でき、その結果、システム高信頼化に貢献できる。また、風力発電機として組み付けた後にテーブルを入力することができるため、一部の準備工程を省くことができる。テーブルの入力においても、受信側で処理することにより、送信側のように一つの回転角に対して複数のパラメタが関係することはない。
【実施例３】
【０１３８】
以下、図１０、図１１を用いて実施例３を説明する。実施例１、２では回転側コントローラ１０２とセンサ情報処理器１０３を分けた例であったが、実施例３では両方の動作をする回転側コントローラ１０７の例である。図１０は、実施例３の無線通信装置の例を示すブロック図である。以下、無線通信の回路方式として、ダイレクトコンバージョン受信器を用いた周波数多重の全二重通信を例に取り説明する。
【０１３９】
回転側コントローラ１０７の個数は例えば１２個であり、１２個の回転側コントローラ１０７は電力変換器１０４内の１２個のパワーデバイスにそれぞれ接続されている。また、１２個の中の７個の回転側コントローラ１０７は７個のセンサにそれぞれ接続されている。なお、センサの接続されない５個の回転側コントローラ１０７は、図１を用いて説明した回転側コントローラ１０２であってもよい。
【０１４０】
回転側コントローラ１０７は、信号合成分配器３１、受信部１１、信号処理部１２、ゲートドライバ１３、送信部１５、信号生成部１６およびＡＤＣ３６を備える。これらの中で信号処理部１２ｄ、１２ｅと信号生成部１６ｄ、１６ｅ以外は、図１を用いて説明した各部と同じ動作をするため、説明を省略する。ただし、送信部１５ｄ、１５ｅそれぞれのローカル発振器は、ＰＷＭパケット信号および他の電圧電流パケット信号とは異なる無線キャリアの周波数で発信するように設定されている。
【０１４１】
信号処理部１２ｄ、１２ｅは、図１を用いて説明した回転側コントローラ１０２の信号処理部１２ａと同じ動作をするとともに、センサ情報処理器１０３の信号処理部１２ｂと同じ動作をする。信号生成部１６ｄ、１６ｅは、ＡＤＣ３６ｄ、３６ｅから７個のセンサのいずれかの電圧情報あるいは電流情報を受け取り、回転角情報を含むＰＷＭパケット信号を受けたタイミングで、電圧情報もしくは電流情報を、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し、電圧電流パケット信号として送信部１５ｄ、１５ｅへ送る。
【０１４２】
固定側コントローラ１１１は、信号合成分配器１ｄ、送信部２、受信部３、信号生成部４ｄ、信号処理部５およびＡＤＣ６から成り、ＰＷＭ情報と回転角情報を含むＰＷＭパケット信号を送信し、電圧電流パケット信号を受信する。受信部３と信号処理部５は複数であり、信号生成部４ｄは複数の信号処理部５と接続し、信号合成分配器１ｄは複数の受信部３と接続するので、図１１を用いて説明する。
【０１４３】
図１１は、固定側コントローラ１１１の例を示すブロック図である。固定側コントローラ１１１のパワーアンプ４１、ミキサ４２、ＬＰＦ４３およびＤＡＣ４４を含む送信部２とＡＤＣ６は、それぞれ図２Ｃを用いて説明したとおりである。また、固定側コントローラ１１１のＬＮＡ４５、ＶＧＡ４８、ＬＰＦ４７、ＡＤＣ４９およびＤＡＣ５０を含む受信部３と、パケット処理部５２、ＶＧＡ制御部５３およびテーブル５４を含む信号処理部５も、それぞれ図２Ｃを用いて説明したとおりであるが、受信部３と信号処理部５はそれぞれ並列に７個備えられる。
【０１４４】
ミキサ４６ｄ、４６ｅには、図示を省略したローカル発振器がそれぞれ接続されており、これらの発振器は、回転側コントローラ１０７内の送信部１５ｄ、１５ｅのローカル発振器とそれぞれ同一周波数で発振するように設定されている。また、信号合成分配器１ｄは、回転側コントローラ１０７ｄ、１０７ｅからの電圧電流パケット信号を区別することなく受信部３ｄ、３ｅへ入力する。これにより、受信部３ｄ、３ｅのそれぞれは、回転側コントローラ１０７ｄ、１０７ｅのそれぞれが送信する電圧電流パケット信号を、信号処理部５ｄ、５ｅへ送る。
【０１４５】
固定側コントローラ１１１の信号生成部４ｄは、回転計３１２からＡＤＣ６を介して送られてきた回転角情報に基づき、図５に示した回転側アンテナ部２０５のように、複数の回転側コントローラ１０７ｄ、１０７ｅそれぞれで異なる回転側アンテナ部の相対回転角を計算し、各回転側アンテナ部の現在の角度をＶＧＡ制御部５３ｄ、５３ｅのそれぞれに送る。
【０１４６】
以上のように、各センサの電圧および電流情報を一つにまとめず個別に、複数個ある回転側コントローラにそれぞれ入力し、システムの小型化を図ることができる。このように、回転子ユニットの送信部、受信部、信号処理部および信号生成部はそれぞれに必要な機能を持ちさえすれば共用することができる。
【実施例４】
【０１４７】
以下、図１２、図１３を用いて実施例３を説明する。実施例１〜３では回転側コントローラ１０２、１０７が複数である例を示したが、実施例４では回転側コントローラ１０８が１個である例を示す。図１２は、実施例４の無線通信装置の例を示すブロック図である。以下、無線通信の回路方式として、ダイレクトコンバージョン受信器を用いた周波数多重の全二重通信を例に取り説明する。
【０１４８】
回転側コントローラ１０８は電力変換器１０４内の１２個のパワーデバイスに接続されている。このために、回転側コントローラ１０８は１２個のゲートドライバ１３ｆ、１３ｇおよび１２個の絶縁素子５７ｆ、５７ｇを備える。また、回転側コントローラ１０８は、信号合成分配器３１ｆ、受信部１１ｆ、信号処理部１２ｆ、送信部１５ｆ、信号生成部１６ｆおよびＡＤＣ３６ｆを備え、これらの中で信号処理部１２ｆ以外は、図１、２Ａ、２Ｂを用いて説明した各部と同じ動作をするため、説明を省略する。
【０１４９】
信号処理部１２ｆは、図１０を用いて説明した回転側コントローラ１０７の信号処理部１２と同じ動作をするが、１個のＰＷＭパケット信号から１２個のＰＷＭ情報を抽出し、抽出されたＰＷＭ情報を絶縁素子５７経由で各ゲートドライバ１３へ送る。ここで、絶縁素子５７ｆ、５７ｇは回転側コントローラ１０８の内部回路とゲートドライバ１３ｆ、１３ｇそれぞれとを絶縁し、これによりゲートドライバ１３ｆ、１３ｇ間も絶縁する。絶縁素子５７ｆ、５７ｇはパルストランスやフォトカプラ、光ファイバを伝送路とした光通信器などでもよい。
【０１５０】
なお、受信部１１ｆでは、図２Ａを用いて説明したように、ＬＮＡを利得可変として利得が制御されてもよい。実施例４の構成においては、妨害波が少ないため、ミキサが飽和しない範囲で、ダウンコンバート前のＬＮＡの利得を制御することが有効である。これにともない、ＶＧＡを固定利得のベースバンドアンプとしてもよい。
【０１５１】
固定側コントローラ１２１は、信号合成分配器１、送信部２ｆ、受信部３、信号生成部４ｆ、信号処理部５およびＡＤＣ６を備え、回転計３１２に接続されている。これらの中で送信部２ｆと信号生成部４ｆ以外は、図１、２Ｃを用いて説明した各部と同じ動作をするため、説明を省略する。
【０１５２】
信号生成部４ｆは、パワーデバイス１２個のＰＷＭ情報と回転子３２２、３２５の回転角情報および回転速度情報を含むパケット化されたＰＷＭパケット信号を送信部２ｆに送る。１個のＰＷＭパケット信号に含まれる１２個のＰＷＭ情報それぞれにＩＤを付けて識別できるようにしてもよい。送信部２ｆは、電圧電流パケット信号とは異なる周波数の無線キャリアに、ＰＷＭパケット信号を重畳して、回転側コントローラ１０８へ送信する。
【０１５３】
ここで、ＰＷＭ情報は必ずしもパワーデバイス個数分を含める必要はなく、例えば、各相１個ずつのＰＷＭ情報を送り、デッドタイム分を考慮して他方のＰＷＭパルスを生成してもよい。
【０１５４】
図１３は、実施例４のアンテナの例を示すブロック図である。固定側アンテナ部２０４と回転側アンテナ部２０５ｆの配置についての理解を容易にするため、アンテナ実装部分を透視図で示し、固定部材２０１、回転部材２０２、回転軸２０３は、図５と同じであるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５５】
図１３に示した固定側コントローラ１０９ｆと固定側アンテナ部２０４は、図１２に示した固定側コントローラ１２１を構成し、図１３に示した回転側コントローラ１１０ｆと回転側アンテナ部２０５ｆは、図１２に示した回転側コントローラ１０８を構成する。
【０１５６】
固定側コントローラ１０９ｆから出力されたＰＷＭパケット信号と回転角パケット信号は、固定側アンテナ部２０４に入力され、固定側アンテナ部２０４から回転側アンテナ部２０５ｆが実装された面に向かって同一の無線信号が放射される。放射された無線信号は、回転側アンテナ部２０５ｆで受信され、回転側コントローラ１１０ｆへ送られる。
【０１５７】
一方、回転側コントローラ１１０ｆから出力された電圧電流パケット信号は、回転側アンテナ部２０５ｆに入力され、回転側アンテナ部２０５ｆから固定側アンテナ部２０４が実装された面に向かって無線信号が放射される。放射された無線信号は、固定側アンテナ部２０４にて受信され、固定側コントローラ１０９ｆへ送られる。このように、実施例１での説明と同様に、固定部材２０１、回転部材２０２および回転軸２０３で構成された閉空間内で無線信号が送受信されることになる。
【０１５８】
以上のように、妨害波が少ない構成の場合には、利得が制御される増幅回路をアンテナに近い位置に設けて、全体のＳＮ改善を図ることができる。また、回転側ユニットに絶縁素子５７ｆ、５７ｇを介して各ゲートドライバ１３ｆ、１３ｇにＰＷＭパルスを出力することで、固定側ユニットと回転側ユニットとの間の無線通信を少ないチャネル数（無線キャリアの周波数の個数）で実現でき、無線通信部の簡素化に貢献できる。さらに、ＰＷＭパルスを回転側コントローラ１０８で生成できるため、通信エラーや遅延に対しての許容性が増し、より堅牢なシステムを実現できる。
【０１５９】
（Ｃ．実施例の効果）
以上の実施例に係る無線通信装置は、金属等で形成された閉空間内において、回転体と固定体の間で信号を送受する無線通信装置による通信を、低遅延かつ高品質に行い、風力、水力、火力等の発電システムの回転電機等に高信頼な無線通信装置を提供することができる。
【０１６０】
（Ｄ．付記）
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１６１】
また、ある実施例の構成例の一部を、同じ実施例の他の構成例または他の実施例の構成例に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成例に、同じ実施例の他の構成例または他の実施例の構成例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１６２】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現されてもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【０１６３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１１：          受信部
１２：          信号処理部
２４：          ＶＧＡ
２８：          パケット処理部
２９：          ＶＧＡ制御部
３０：          テーブル
１０１：        固定側コントローラ
１０２：        回転側コントローラ
１０３：        センサ情報処理器
１０４：        電力変換器
３２１：        風力発電システム
３２２：        回転子
３２３：        固定子
３２４：        主発電機
３２５：        回転子
３２６：        固定子
３２７：        補助発電機
【図１】
2017212827.tif 000003
【図２Ａ】
2017212827.tif 000004
【図２Ｂ】
2017212827.tif 000005
【図２Ｃ】
2017212827.tif 000006
【図３】
2017212827.tif 000007
【図４】
2017212827.tif 000008
【図５】
2017212827.tif 000009
【図６】
2017212827.tif 000010
【図７】
2017212827.tif 000011
【図８】
2017212827.tif 000012
【図９】
2017212827.tif 000013
【図１０】
2017212827.tif 000014
【図１１】
2017212827.tif 000015
【図１２】
2017212827.tif 000016
【図１３】
2017212827.tif 000017
【図１４】
2017212827.tif 000018