[go: up one dir, main page]

JP2024082574A - Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device - Google Patents

Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP2024082574A
JP2024082574A JP2022196520A JP2022196520A JP2024082574A JP 2024082574 A JP2024082574 A JP 2024082574A JP 2022196520 A JP2022196520 A JP 2022196520A JP 2022196520 A JP2022196520 A JP 2022196520A JP 2024082574 A JP2024082574 A JP 2024082574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
optical
input signal
unit
receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022196520A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智之 山川
Tomoyuki Yamakawa
航平 柏木
Kohei Kashiwagi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TMEIC Corp
Original Assignee
TMEIC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TMEIC Corp filed Critical TMEIC Corp
Priority to JP2022196520A priority Critical patent/JP2024082574A/en
Publication of JP2024082574A publication Critical patent/JP2024082574A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

【課題】より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受できる光信号送受信装置及び電力変換装置を提供する。【解決手段】光信号の送信を行う光送信部と、光伝送路を介して光送信部と接続され、光信号を受信し、光信号の発光量に応じた大きさの電気信号に変換することにより、電気信号の受信信号を出力する光受信部と、所定の周波数を有する第1入力信号と、第1入力信号よりも低い周波数を有する第2入力信号と、の入力を受け、第1入力信号に第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成し、重畳信号を光送信部に入力することにより、重畳信号に応じた光信号を光送信部に送信させる発光制御部と、光受信部から出力された受信信号を基に、第1入力信号に応じた第1復元信号と、第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成する受光制御部と、を備えた光信号送受信装置が提供される。【選択図】図1[Problem] To provide an optical signal transmitting/receiving device and a power conversion device capable of transmitting and receiving a plurality of signals with different frequencies with a simpler configuration. [Solution] An optical signal transmitting/receiving device is provided that includes an optical transmitting unit that transmits optical signals, an optical receiving unit that is connected to the optical transmitting unit via an optical transmission line, receives the optical signal, and converts it into an electrical signal having a magnitude corresponding to the amount of light emitted by the optical signal, thereby outputting a received signal that is an electrical signal, an emission control unit that receives a first input signal having a predetermined frequency and a second input signal having a lower frequency than the first input signal, generates a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal, and inputs the superimposed signal to the optical transmitting unit, thereby causing the optical transmitting unit to transmit an optical signal corresponding to the superimposed signal, and a light receiving control unit that generates a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal, based on the received signal output from the optical receiving unit. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、光信号送受信装置及び電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to an optical signal transmitting/receiving device and a power conversion device.

光信号を送信する光送信部と、光信号を受信する光受信部と、光送信部と光受信部とを接続する光伝送路と、を備えた光信号送受信装置がある。光信号送受信装置は、例えば、電力変換装置などに用いられている。電力変換装置では、例えば、絶縁のために、信号の送受に光信号を用いている。 There is an optical signal transmitting/receiving device that includes an optical transmitting unit that transmits an optical signal, an optical receiving unit that receives the optical signal, and an optical transmission path that connects the optical transmitting unit and the optical receiving unit. Optical signal transmitting/receiving devices are used, for example, in power conversion devices. In power conversion devices, for example, optical signals are used to send and receive signals for the purpose of insulation.

こうした光信号送受信装置において、周波数の異なる複数の信号を送受する場合がある。この際、複数の信号毎に光送信部、光受信部、及び光伝送路の各部を設けた場合には、部品点数が増加し、装置の大型化やコスト増の要因となってしまうことが懸念される。このため、光信号送受信装置、及びこれを用いた電力変換装置では、より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受できるようにすることが望まれる。 In such optical signal transmitting/receiving devices, multiple signals with different frequencies may be transmitted and received. In such cases, if an optical transmitting section, an optical receiving section, and an optical transmission line section are provided for each of the multiple signals, there is a concern that the number of parts will increase, leading to an increase in the size and cost of the device. For this reason, it is desirable to have an optical signal transmitting/receiving device and a power conversion device using the same that are able to transmit and receive multiple signals with different frequencies with a simpler configuration.

特開2020-99022号公報JP 2020-99022 A

本発明の実施形態は、より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受できる光信号送受信装置及び電力変換装置を提供する。 Embodiments of the present invention provide an optical signal transmitting/receiving device and a power conversion device that can transmit and receive multiple signals with different frequencies with a simpler configuration.

本発明の実施形態によれば、光信号の送信を行う光送信部と、前記光送信部に接続された光伝送路と、前記光伝送路を介して前記光送信部と接続され、前記光信号を受信し、前記光信号の発光量に応じた大きさの電気信号に変換することにより、前記電気信号の受信信号を出力する光受信部と、所定の周波数を有する第1入力信号と、前記第1入力信号よりも低い周波数を有する第2入力信号と、の入力を受け、前記第1入力信号に前記第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成し、前記重畳信号を前記光送信部に入力することにより、前記重畳信号に応じた前記光信号を前記光送信部に送信させる発光制御部と、前記光受信部から出力された前記受信信号を基に、前記第1入力信号及び前記第2入力信号の復元を行うことにより、前記第1入力信号に応じた第1復元信号と、前記第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成する受光制御部と、を備えた光信号送受信装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, an optical signal transmitting and receiving device is provided, which includes an optical transmitting unit that transmits an optical signal, an optical transmission path connected to the optical transmitting unit, an optical receiving unit that is connected to the optical transmitting unit via the optical transmission path, receives the optical signal, and converts it into an electrical signal having a magnitude corresponding to the amount of light emitted by the optical signal, thereby outputting a received signal of the electrical signal, an emission control unit that receives an input of a first input signal having a predetermined frequency and a second input signal having a frequency lower than the first input signal, generates a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal, and inputs the superimposed signal to the optical transmitting unit, thereby causing the optical signal corresponding to the superimposed signal to be transmitted to the optical transmitting unit, and a light receiving control unit that restores the first input signal and the second input signal based on the received signal output from the optical receiving unit, thereby generating a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal.

より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受できる光信号送受信装置及び電力変換装置が提供される。 An optical signal transmitting/receiving device and a power conversion device are provided that can transmit and receive multiple signals with different frequencies with a simpler configuration.

第1の実施形態に係る光信号送受信装置を模式的に表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an optical signal transmitting and receiving device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る光信号送受信装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating an example of an operation of the optical signal transmitting and receiving device according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a power conversion device according to a second embodiment. 第3の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a power conversion device according to a third embodiment. 変換器を模式的に表すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a converter.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as in reality. Even when the same part is shown, the dimensions and ratios of each part may be different depending on the drawing.
In this specification and each drawing, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are given the same reference numerals and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る光信号送受信装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、光信号送受信装置10は、光送信部11と、光伝送路12と、光受信部13と、発光制御部14と、受光制御部15と、を備える。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram illustrating an optical signal transmitting and receiving device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the optical signal transmitting and receiving device 10 includes an optical transmitting section 11, an optical transmission line 12, an optical receiving section 13, an emission control section 14, and a light reception control section 15.

光送信部11は、光信号の送信を行う。光送信部11は、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光素子を有し、発光素子の点灯及び消灯により、光信号の送信を行う。光信号は、例えば、発光期間と消光期間とを有する。発光期間は、例えば、発光素子を点灯させた期間であり、消光期間は、例えば、発光素子を消灯させた期間である。消光期間は、発光素子を消灯させた状態に限ることなく、例えば、発光素子から照射される光の発光量を十分に小さくした状態でもよい。換言すれば、発光期間は、発光素子から照射される光の光量が閾値以上の状態であり、消光期間は、発光素子から照射される光の光量が閾値未満の状態である。 The optical transmitter 11 transmits an optical signal. The optical transmitter 11 has a light-emitting element such as a light-emitting diode or a laser diode, and transmits an optical signal by turning on and off the light-emitting element. The optical signal has, for example, an emission period and an extinction period. The emission period is, for example, a period during which the light-emitting element is turned on, and the extinction period is, for example, a period during which the light-emitting element is turned off. The extinction period is not limited to a state in which the light-emitting element is turned off, and may be, for example, a state in which the amount of light emitted from the light-emitting element is sufficiently small. In other words, the emission period is a state in which the amount of light emitted from the light-emitting element is equal to or greater than a threshold, and the extinction period is a state in which the amount of light emitted from the light-emitting element is less than the threshold.

光伝送路12の一端は、光送信部11に接続されている。光伝送路12の他端は、光受信部13に接続されている。換言すれば、光伝送路12は、光送信部11と光受信部13とを接続する。光伝送路12は、例えば、光ファイバである。光伝送路12は、光送信部11から送信された光信号の光受信部13への伝送を可能にする。光伝送路12は、例えば、光中継器や光分配器などを有してもよい。光伝送路12の構成は、光送信部11から送信された光信号を光受信部13に伝送可能な任意の構成でよい。 One end of the optical transmission path 12 is connected to the optical transmitter 11. The other end of the optical transmission path 12 is connected to the optical receiver 13. In other words, the optical transmission path 12 connects the optical transmitter 11 and the optical receiver 13. The optical transmission path 12 is, for example, an optical fiber. The optical transmission path 12 enables the transmission of the optical signal transmitted from the optical transmitter 11 to the optical receiver 13. The optical transmission path 12 may have, for example, an optical repeater or an optical distributor. The configuration of the optical transmission path 12 may be any configuration that allows the transmission of the optical signal transmitted from the optical transmitter 11 to the optical receiver 13.

光受信部13は、光伝送路12を介して光送信部11と接続され、光信号を受信し、光信号の発光量に応じた大きさの電気信号に変換することにより、電気信号の受信信号を出力する。光受信部13は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子を有し、受光素子により、光信号を電気信号の受信信号に変換する。 The optical receiving unit 13 is connected to the optical transmitting unit 11 via the optical transmission path 12, receives an optical signal, and converts it into an electrical signal whose magnitude corresponds to the amount of light emitted by the optical signal, thereby outputting an electrical reception signal. The optical receiving unit 13 has a light receiving element, such as a photodiode, and converts the optical signal into an electrical reception signal using the light receiving element.

発光制御部14は、所定の周波数を有する第1入力信号と、第1入力信号よりも低い周波数を有する第2入力信号と、の入力を受ける。第1入力信号は、例えば、高周波信号であり、第2入力信号は、例えば、低周波信号である。第1入力信号の周波数は、例えば、1kHz以上である。第2入力信号の周波数は、例えば、1kHz未満である。第1入力信号は、例えば、1kHz以上の周波数を有する信号であり、第2入力信号は、例えば、1kHz未満の周波数を有する信号である。但し、第1入力信号の周波数及び第2入力信号の周波数は、上記に限ることなく、任意の周波数でよい。第1入力信号の周波数は、第2入力信号の周波数よりも高い任意の周波数でよい。第2入力信号の周波数は、第1入力信号の周波数よりも低い任意の周波数でよい。 The light emission control unit 14 receives a first input signal having a predetermined frequency and a second input signal having a frequency lower than the first input signal. The first input signal is, for example, a high-frequency signal, and the second input signal is, for example, a low-frequency signal. The frequency of the first input signal is, for example, 1 kHz or more. The frequency of the second input signal is, for example, less than 1 kHz. The first input signal is, for example, a signal having a frequency of 1 kHz or more, and the second input signal is, for example, a signal having a frequency less than 1 kHz. However, the frequencies of the first input signal and the second input signal are not limited to the above and may be any frequency. The frequency of the first input signal may be any frequency higher than the frequency of the second input signal. The frequency of the second input signal may be any frequency lower than the frequency of the first input signal.

発光制御部14は、第1入力信号に第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成し、重畳信号を光送信部11に入力することにより、重畳信号に応じた光信号を光送信部11に送信させる。 The light emission control unit 14 generates a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal, and inputs the superimposed signal to the optical transmission unit 11, causing the optical transmission unit 11 to transmit an optical signal corresponding to the superimposed signal.

受光制御部15は、光受信部13から出力された受信信号を基に、第1入力信号及び第2入力信号の復元を行うことにより、第1入力信号に応じた第1復元信号と、第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成する。受光制御部15は、生成した第1復元信号及び第2復元信号を外部に出力する。 The light-receiving control unit 15 generates a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal by restoring the first input signal and the second input signal based on the received signal output from the light-receiving unit 13. The light-receiving control unit 15 outputs the generated first restored signal and second restored signal to the outside.

図2は、第1の実施形態に係る光信号送受信装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図2は、第1入力信号、第2入力信号、重畳信号、第1復元信号、及び第2復元信号のそれぞれの一例を模式的に表す。
FIG. 2 is a timing chart illustrating an example of the operation of the optical signal transmitting and receiving device according to the first embodiment.
FIG. 2 illustrates an example of each of the first input signal, the second input signal, the superimposed signal, the first restored signal, and the second restored signal.

図2に表したように、第1入力信号及び第2入力信号は、例えば、電圧の低い状態と、電圧の高い状態と、を有するデジタル信号である。電圧の低い状態(Lo)は、例えば、デジタル値の「0」に対応し、電圧の高い状態(Hi)は、例えば、デジタル値の「1」に対応する。 As shown in FIG. 2, the first input signal and the second input signal are, for example, digital signals having a low voltage state and a high voltage state. The low voltage state (Lo) corresponds, for example, to a digital value of "0," and the high voltage state (Hi) corresponds, for example, to a digital value of "1."

発光制御部14は、入力された第1入力信号及び第2入力信号を基に、デジタル信号の重畳信号を生成し、生成した重畳信号を光送信部11に入力する。光送信部11は、例えば、入力された重畳信号の電圧の低い状態の時に光信号を消光期間とし、入力された重畳信号の電圧の高い状態の時に光信号を発光期間とすることにより、デジタル信号に対応した光信号の送信を行う。消光期間は、例えば、デジタル値の「0」に対応し、発光期間は、例えば、デジタル値の「1」に対応する。光受信部13は、光信号を電気信号に変換することにより、デジタル信号の受信信号を出力する。 The light emission control unit 14 generates a digital superimposed signal based on the input first input signal and second input signal, and inputs the generated superimposed signal to the optical transmission unit 11. The optical transmission unit 11 transmits an optical signal corresponding to a digital signal, for example, by setting the optical signal to an extinction period when the voltage of the input superimposed signal is low, and setting the optical signal to an emission period when the voltage of the input superimposed signal is high. The extinction period corresponds to, for example, a digital value of "0", and the emission period corresponds to, for example, a digital value of "1". The optical receiving unit 13 converts the optical signal into an electrical signal, thereby outputting a received digital signal.

このように、光信号送受信装置10は、例えば、デジタル信号を光信号に変換して伝送するとともに、光信号のデジタル信号への復元を行う。換言すれば、光信号送受信装置10は、例えば、光信号を用いたデジタル通信を行うための装置である。 In this way, the optical signal transmission/reception device 10 converts, for example, a digital signal into an optical signal for transmission, and also restores the optical signal to a digital signal. In other words, the optical signal transmission/reception device 10 is a device for performing digital communication using, for example, an optical signal.

発光制御部14は、例えば、排他的論理和回路(XOR回路)20を有する。排他的論理和回路20は、入力されたデジタル信号の第1入力信号及び第2入力信号の排他的論理和を演算することにより、第1入力信号及び第2入力信号からデジタル信号の重畳信号を生成する。 The light emission control unit 14 has, for example, an exclusive OR circuit (XOR circuit) 20. The exclusive OR circuit 20 generates a superimposed digital signal from the first input signal and the second input signal by calculating the exclusive OR of the first input signal and the second input signal of the input digital signal.

排他的論理和の演算では、第1入力信号及び第2入力信号の一方のデジタル値の変化に応じて、出力信号のデジタル値が変化する。これにより、第1入力信号に第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成することができる。但し、重畳信号の生成の方法は、排他的論理和回路20による方法に限ることなく、第1入力信号に第2入力信号を重畳させた重畳信号を適切に生成可能な任意の方法でよい。発光制御部14の構成は、第1入力信号及び第2入力信号から重畳信号を生成し、重畳信号を光送信部11に入力することにより、重畳信号に応じた光信号を光送信部11に送信させることが可能な任意の構成でよい。 In the exclusive OR operation, the digital value of the output signal changes in response to a change in the digital value of one of the first and second input signals. This makes it possible to generate a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal. However, the method of generating the superimposed signal is not limited to the method using the exclusive OR circuit 20, and any method capable of appropriately generating a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal may be used. The configuration of the light emission control unit 14 may be any configuration capable of generating a superimposed signal from the first and second input signals, inputting the superimposed signal to the optical transmission unit 11, and causing the optical transmission unit 11 to transmit an optical signal corresponding to the superimposed signal.

受光制御部15は、例えば、ワンショット回路30と、フィルタ回路32と、を有する。受光制御部15は、光受信部13から出力された受信信号をワンショット回路30及びフィルタ回路32のそれぞれに入力する。 The light receiving control unit 15 has, for example, a one-shot circuit 30 and a filter circuit 32. The light receiving control unit 15 inputs the received signal output from the optical receiving unit 13 to each of the one-shot circuit 30 and the filter circuit 32.

ワンショット回路30は、受信信号の変化に応じて所定の幅のパルスを出力する回路である。ワンショット回路30は、例えば、デジタル信号である受信信号の立ち上がりのエッジ及び立ち下がりのエッジに応じて所定の幅のパルスを出力する。換言すれば、ワンショット回路30は、例えば、デジタル信号である受信信号の立ち上がりのエッジ及び立ち下がりのエッジに応じて出力信号を電圧の高い状態に所定時間設定する。 The one-shot circuit 30 is a circuit that outputs a pulse of a predetermined width in response to a change in the received signal. The one-shot circuit 30 outputs a pulse of a predetermined width in response to the rising edge and falling edge of the received signal, which is, for example, a digital signal. In other words, the one-shot circuit 30 sets the output signal to a high voltage state for a predetermined time in response to the rising edge and falling edge of the received signal, which is, for example, a digital signal.

ワンショット回路30は、パルスの出力を行った後、パルス幅に応じた所定時間が経過する前に受信信号の次の変化を検出した場合には、その時点において次のパルスの出力を行うことにより、出力信号の電圧の高い状態を維持する。一方、ワンショット回路30は、パルスの出力を行った後、パルス幅に応じた所定時間が経過するまでに受信信号の次の変化を検出しなかった場合には、所定時間の経過に応じて出力信号を電圧の高い状態から電圧の低い状態に切り替える。 If the one-shot circuit 30 detects the next change in the received signal before a predetermined time corresponding to the pulse width has elapsed after outputting a pulse, it outputs the next pulse at that point in time, thereby maintaining the high voltage state of the output signal. On the other hand, if the one-shot circuit 30 does not detect the next change in the received signal before a predetermined time corresponding to the pulse width has elapsed after outputting a pulse, it switches the output signal from a high voltage state to a low voltage state as the predetermined time elapses.

ワンショット回路30は、換言すれば、受信信号から第1入力信号の復元を行い、第1復元信号を生成する第1復元回路である。受光制御部15は、ワンショット回路30の出力を第1入力信号に応じた第1復元信号として出力する。 In other words, the one-shot circuit 30 is a first restoration circuit that restores the first input signal from the received signal and generates a first restored signal. The light receiving control unit 15 outputs the output of the one-shot circuit 30 as the first restored signal corresponding to the first input signal.

フィルタ回路32は、受信信号に含まれる第1入力信号の周波数成分の信号を減衰させ、第2入力信号の周波数成分の信号を通過させる処理を行う。換言すれば、フィルタ回路32は、受信信号に含まれる第2入力信号の周波数成分の信号のみを出力することにより、第2入力信号の復元を行う。フィルタ回路32は、例えば、ローパスフィルタである。フィルタ回路32は、換言すれば、受信信号から第2入力信号の復元を行い、第2復元信号を生成する第2復元回路である。受光制御部15は、フィルタ回路32の出力を第2入力信号に応じた第2復元信号として出力する。 The filter circuit 32 performs a process of attenuating the signal of the frequency component of the first input signal contained in the received signal and passing the signal of the frequency component of the second input signal. In other words, the filter circuit 32 restores the second input signal by outputting only the signal of the frequency component of the second input signal contained in the received signal. The filter circuit 32 is, for example, a low-pass filter. In other words, the filter circuit 32 is a second restoration circuit that restores the second input signal from the received signal and generates a second restored signal. The light receiving control unit 15 outputs the output of the filter circuit 32 as a second restored signal corresponding to the second input signal.

図2に表したように、第1入力信号は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期T1で繰り返す信号である。第1入力信号は、換言すれば、所定の周期T1で発振するパルス状の信号である。第1入力信号は、例えば、送信側の機器の異常を受信側の機器で検出できるようにするための信号である。第1入力信号は、例えば、ハートビート信号である。受信側の機器は、例えば、信号の発振が停止したり、信号の発振の間隔が所定の周期T1から変化したりした際に、送信側の機器の異常を検出する。 As shown in FIG. 2, the first input signal is, for example, a signal that repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined period T1. In other words, the first input signal is a pulsed signal that oscillates at a predetermined period T1. The first input signal is, for example, a signal that enables the receiving device to detect an abnormality in the transmitting device. The first input signal is, for example, a heartbeat signal. The receiving device detects an abnormality in the transmitting device when, for example, the signal oscillation stops or the interval between signal oscillations changes from the predetermined period T1.

第2入力信号は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期T2で繰り返すとともに、電圧の高い状態及び電圧の低い状態の比率を変化させることによって制御を行うための制御信号である。第2入力信号は、例えば、PWM制御用の制御信号である。第2入力信号の周期T2は、第1入力信号の周期T1よりも長い。第2入力信号の周期T2は、例えば、第1入力信号の周期T1の10倍以上である。 The second input signal is, for example, a control signal for repeating a high voltage state and a low voltage state at a predetermined period T2 and for controlling by changing the ratio of the high voltage state to the low voltage state. The second input signal is, for example, a control signal for PWM control. The period T2 of the second input signal is longer than the period T1 of the first input signal. The period T2 of the second input signal is, for example, 10 times or more the period T1 of the first input signal.

ワンショット回路30は、受信信号の変化に応じて幅T3のパルスを出力する。ワンショット回路30の出力するパルスの幅T3は、例えば、第1入力信号の周期T1よりも長く、かつ第2入力信号の周期T2の半分以下に設定される。これにより、第1入力信号が所定の周期T1で正常に出力されている場合には、幅T3の時間の経過の前に次の周期T1のタイミングが来るため、ワンショット回路30の出力信号である第1復元信号は、電圧の高い状態のまま維持されることとなる。そして、第1復元信号は、第1入力信号の発振が停止した場合、あるいは第1入力信号の周期が周期T1よりも長くなった際に、電圧の低い状態となる。 The one-shot circuit 30 outputs a pulse of width T3 in response to changes in the received signal. The width T3 of the pulse output by the one-shot circuit 30 is set, for example, to be longer than the period T1 of the first input signal and less than half the period T2 of the second input signal. As a result, when the first input signal is normally output at a predetermined period T1, the timing of the next period T1 arrives before the time of width T3 has elapsed, so that the first restored signal, which is the output signal of the one-shot circuit 30, remains in a high voltage state. Then, when the oscillation of the first input signal stops or when the period of the first input signal becomes longer than period T1, the first restored signal goes into a low voltage state.

このため、受信側の機器は、第1復元信号が電圧の高い状態の時に、送信側の機器が正常であると判断し、第1復元信号が電圧の低い状態となった時に、送信側の機器の異常を検出する。これにより、ワンショット回路30によって、第1入力信号の復元を行い、第1入力信号に応じた第1復元信号を生成することができる。 Therefore, when the first restored signal is in a high voltage state, the receiving device determines that the transmitting device is normal, and when the first restored signal is in a low voltage state, it detects an abnormality in the transmitting device. This allows the one-shot circuit 30 to restore the first input signal and generate a first restored signal corresponding to the first input signal.

このように、受光制御部15は、必ずしも第1入力信号及び第2入力信号の形をそのまま復元する構成でなくてもよい。第1復元信号は、少なくとも第1入力信号と同様の機能を有する任意の信号でよい。第2復元信号は、少なくとも第2入力信号と同様の機能を有する任意の信号でよい。 In this way, the light receiving control unit 15 does not necessarily have to be configured to restore the shapes of the first input signal and the second input signal as they are. The first restored signal may be any signal that has at least the same function as the first input signal. The second restored signal may be any signal that has at least the same function as the second input signal.

受光制御部15の構成は、上記に限定されるものではない。受光制御部15は、例えば、受信信号に含まれる第1入力信号の周波数成分の信号のみを出力することにより、受信信号から第1入力信号の復元を行い、第1復元信号を生成するハイパスフィルタを第1復元回路としてもよい。第1復元回路及び第2復元回路は、第1入力信号及び第2入力信号の内容や、重畳信号の内容などに応じて適宜設定すればよい。受光制御部15の構成は、光受信部13から出力された受信信号を基に、第1入力信号及び第2入力信号の復元を行うことにより、第1入力信号に応じた第1復元信号と、第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成可能な任意の構成でよい。受光制御部15の構成は、少なくとも第1入力信号と同様の機能を有する第1復元信号を生成可能であるとともに、第2入力信号と同様の機能を有する第2復元信号を生成可能な任意の構成でよい。 The configuration of the light receiving control unit 15 is not limited to the above. For example, the light receiving control unit 15 may be a high-pass filter that restores the first input signal from the received signal by outputting only the signal of the frequency component of the first input signal contained in the received signal, and generates the first restored signal, as the first restoration circuit. The first restoration circuit and the second restoration circuit may be set appropriately according to the contents of the first input signal and the second input signal, the contents of the superimposed signal, and the like. The configuration of the light receiving control unit 15 may be any configuration that can generate a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal by restoring the first input signal and the second input signal based on the received signal output from the optical receiving unit 13. The configuration of the light receiving control unit 15 may be any configuration that can generate a first restored signal having at least the same function as the first input signal, and can generate a second restored signal having the same function as the second input signal.

以上、説明したように、本実施形態に係る光信号送受信装置10では、発光制御部14が、第1入力信号に第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成し、重畳信号を光送信部11に入力することにより、重畳信号に応じた光信号を光送信部11に送信させ、受光制御部15が、光受信部13から出力された受信信号を基に、第1入力信号及び第2入力信号の復元を行うことにより、第1入力信号に応じた第1復元信号と、第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成する。 As described above, in the optical signal transmitting/receiving device 10 according to this embodiment, the light emission control unit 14 generates a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal, and inputs the superimposed signal to the optical transmitting unit 11, causing the optical transmitting unit 11 to transmit an optical signal corresponding to the superimposed signal. The light reception control unit 15 restores the first input signal and the second input signal based on the received signal output from the optical receiving unit 13, thereby generating a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal.

これにより、光信号送受信装置10では、1つの光伝送路12で第1入力信号及び第2入力信号の2つの信号の送信を行うことができる。従って、光信号送受信装置10では、例えば、2つの信号のそれぞれに対応した2つの光送信部11、2つの光伝送路12、及び2つの光受信部13を設ける場合と比べて、より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受することができる。 As a result, the optical signal transmitting/receiving device 10 can transmit two signals, a first input signal and a second input signal, over a single optical transmission path 12. Therefore, the optical signal transmitting/receiving device 10 can transmit and receive multiple signals with different frequencies with a simpler configuration than, for example, a configuration in which two optical transmitting units 11, two optical transmission paths 12, and two optical receiving units 13 corresponding to the two signals are provided.

なお、重畳信号に重畳させる信号は、必ずしも2つに限定されるものではない。発光制御部14は、例えば、3つ以上の信号を重畳させた重畳信号を生成してもよい。受光制御部15は、3つ以上の信号のそれぞれを復元してもよい。重畳信号に重畳させる信号の数は、2つに限ることなく、受光制御部15において適切に復元可能であれば、3つ以上でもよい。例えば、それぞれ周波数の異なる3つ以上の信号を重畳させ、各信号の周波数に応じた複数のバンドパスフィルタによって各信号を復元してもよい。発光制御部14は、少なくとも2つの信号を重畳させた重畳信号を生成可能に構成されていればよい。受光制御部15は、重畳信号に重畳する信号の数に応じた少なくとも2つの信号を復元可能に構成されていればよい。 The number of signals superimposed on the superimposed signal is not necessarily limited to two. The light emission control unit 14 may generate a superimposed signal by superimposing three or more signals, for example. The light reception control unit 15 may restore each of the three or more signals. The number of signals superimposed on the superimposed signal is not limited to two, and may be three or more as long as the light reception control unit 15 can appropriately restore the signals. For example, three or more signals with different frequencies may be superimposed, and each signal may be restored by multiple bandpass filters according to the frequency of each signal. The light emission control unit 14 may be configured to generate a superimposed signal by superimposing at least two signals. The light reception control unit 15 may be configured to restore at least two signals according to the number of signals to be superimposed on the superimposed signal.

(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図3に表したように、電力変換装置100は、主回路部101と、制御装置102と、光信号送受信装置104と、を備える。
Second Embodiment
FIG. 3 is a block diagram illustrating a power conversion device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 3 , the power conversion device 100 includes a main circuit unit 101 , a control device 102 , and an optical signal transmitting/receiving device 104 .

主回路部101は、変換器101aを有し、変換器101aの動作により、電力の変換を行う。制御装置102は、主回路部101の動作を制御する。換言すれば、制御装置102は、変換器101aによる電力の変換の動作を制御する。光信号送受信装置104は、主回路部101と制御装置102との間の通信を行う。 The main circuit section 101 has a converter 101a, and performs power conversion by the operation of the converter 101a. The control device 102 controls the operation of the main circuit section 101. In other words, the control device 102 controls the operation of the power conversion by the converter 101a. The optical signal transmitting/receiving device 104 performs communication between the main circuit section 101 and the control device 102.

変換器101aは、三相ブリッジ接続された6つのスイッチング素子111~116と、6つのスイッチング素子111~116のそれぞれに対して逆並列に接続された6つの整流素子121~126と、6つのスイッチング素子111~116のそれぞれに対して並列に接続された電荷蓄積素子130と、6つのスイッチング素子111~116のそれぞれのオン・オフの切り替えを行う6つの駆動回路131~136と、を有する。 The converter 101a has six switching elements 111-116 connected in a three-phase bridge, six rectifier elements 121-126 connected in anti-parallel to each of the six switching elements 111-116, a charge storage element 130 connected in parallel to each of the six switching elements 111-116, and six drive circuits 131-136 that switch each of the six switching elements 111-116 on and off.

変換器101aでは、各スイッチング素子111~116の両端が、一対の直流端子106a、106bとなり、スイッチング素子111とスイッチング素子112との接続点、スイッチング素子113とスイッチング素子114との接続点、及びスイッチング素子115とスイッチング素子116との接続点が、それぞれ3つの交流端子108a~108cとなる。変換器101aは、いわゆる三相2レベルインバータである。 In converter 101a, both ends of each of switching elements 111 to 116 form a pair of DC terminals 106a, 106b, and the connection point between switching element 111 and switching element 112, the connection point between switching element 113 and switching element 114, and the connection point between switching element 115 and switching element 116 form three AC terminals 108a to 108c, respectively. Converter 101a is a so-called three-phase two-level inverter.

変換器101aは、各交流端子108a~108cを介して交流電力系統と接続される。各交流端子108a~108cは、例えば、図示を省略した遮断器や変圧器などを介して交流電力系統と接続される。また、変換器101aは、一対の直流端子106a、106bを介して直流電源あるいは直流負荷と接続される。これにより、主回路部101は、変換器101aの動作により、電力の変換を行う。主回路部101は、例えば、変換器101aの各スイッチング素子111~116のスイッチングにより、直流から交流への変換及び交流から直流への変換の少なくとも一方を行う。 The converter 101a is connected to an AC power system via each of the AC terminals 108a to 108c. Each of the AC terminals 108a to 108c is connected to the AC power system, for example, via a circuit breaker or a transformer (not shown). The converter 101a is also connected to a DC power source or a DC load via a pair of DC terminals 106a, 106b. As a result, the main circuit unit 101 converts power by the operation of the converter 101a. The main circuit unit 101 converts DC to AC or AC to DC, for example, by switching each of the switching elements 111 to 116 of the converter 101a.

光信号送受信装置104は、上記第1の実施形態の光信号送受信装置10と同様に、光送信部11と、光伝送路12と、光受信部13と、発光制御部14と、受光制御部15と、を有する。光送信部11、光伝送路12、光受信部13、発光制御部14、及び受光制御部15の各部の構成は、上記第1の実施形態に関して説明したものと実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。 The optical signal transmitting/receiving device 104, like the optical signal transmitting/receiving device 10 of the first embodiment, has an optical transmitting unit 11, an optical transmission path 12, an optical receiving unit 13, an emission control unit 14, and a light receiving control unit 15. The configurations of the optical transmitting unit 11, the optical transmission path 12, the optical receiving unit 13, the emission control unit 14, and the light receiving control unit 15 are substantially the same as those described in relation to the first embodiment, and therefore detailed description will be omitted.

発光制御部14は、主回路部101と接続される。受光制御部15は、制御装置102と接続される。これにより、光信号送受信装置104は、主回路部101から制御装置102への信号の送信を可能にする。また、光信号送受信装置104は、図示を省略した別の光送信部、光伝送路、及び光受信部などさらに有し、制御装置102から主回路部101への信号の送信も可能にする。光信号送受信装置104は、例えば、主回路部101と制御装置102との間の双方向の通信を可能にしつつ、主回路部101と制御装置102とを電気的に絶縁する。但し、光信号送受信装置104は、必ずしも双方向の通信を可能にするものでなくてもよい。光信号送受信装置104は、主回路部101から制御装置102、あるいは制御装置102から主回路部101へのいずれか一方向への通信のみを行う構成でもよい。例えば、制御装置102から主回路部101への信号の送信は、光信号送受信装置104とは別の光信号送受信装置で行う構成としてもよい。 The light emission control unit 14 is connected to the main circuit unit 101. The light reception control unit 15 is connected to the control device 102. This allows the optical signal transmission/reception device 104 to transmit a signal from the main circuit unit 101 to the control device 102. The optical signal transmission/reception device 104 also has another optical transmission unit, an optical transmission path, and an optical reception unit, which are not shown, and also allows the transmission of a signal from the control device 102 to the main circuit unit 101. The optical signal transmission/reception device 104 electrically insulates the main circuit unit 101 and the control device 102 while enabling, for example, bidirectional communication between the main circuit unit 101 and the control device 102. However, the optical signal transmission/reception device 104 does not necessarily have to enable bidirectional communication. The optical signal transmission/reception device 104 may be configured to perform communication only in one direction, either from the main circuit unit 101 to the control device 102 or from the control device 102 to the main circuit unit 101. For example, the transmission of signals from the control device 102 to the main circuit unit 101 may be performed by an optical signal transmission/reception device other than the optical signal transmission/reception device 104.

制御装置102は、光信号送受信装置104を介して駆動回路131~136に制御信号を送信する。制御信号は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返すとともに、電圧の高い状態及び電圧の低い状態の比率を変化させることによって各スイッチング素子111~116のスイッチングの制御を行うための制御信号である。制御信号は、例えば、PWM制御用の制御信号である。制御信号は、例えば、デジタル信号である。制御信号は、例えば、ゲート信号、あるいはゲート指令などと呼ばれる場合もある。 The control device 102 transmits a control signal to the drive circuits 131-136 via the optical signal transmitting/receiving device 104. The control signal is, for example, a control signal for controlling the switching of each switching element 111-116 by repeating a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle and changing the ratio of the high voltage state to the low voltage state. The control signal is, for example, a control signal for PWM control. The control signal is, for example, a digital signal. The control signal may also be called, for example, a gate signal or a gate command.

駆動回路131~136は、制御装置102から入力された制御信号に基づいて、各スイッチング素子111~116のオン・オフを切り替える。各スイッチング素子111~116は、例えば、一対の主端子と、制御端子と、を有する。また、各スイッチング素子111~116は、オン状態と、オフ状態と、を有する。オン状態は、一対の主端子間に電流を流す状態である。オフ状態は、一対の主端子間の電流の流れを遮断する状態である。各スイッチング素子111~116は、一対の主端子間の電圧、及び制御端子の電圧に応じて、オン状態及びオフ状態を切り替える。なお、オフ状態は、一対の主端子間に完全に電流が流れない状態に限ることなく、主回路部101の動作に影響の無い範囲の微弱な電流が一対の主端子間に流れる状態でもよい。各スイッチング素子111~116は、例えば、IGBTやMOSFETなどの自励式の半導体素子である。但し、各スイッチング素子111~116は、これに限ることなく、オン状態及びオフ状態を任意に切り替えることが可能な任意の素子でよい。 The drive circuits 131 to 136 switch each of the switching elements 111 to 116 on and off based on a control signal input from the control device 102. Each of the switching elements 111 to 116 has, for example, a pair of main terminals and a control terminal. Each of the switching elements 111 to 116 also has an on state and an off state. The on state is a state in which a current flows between the pair of main terminals. The off state is a state in which the flow of current between the pair of main terminals is blocked. Each of the switching elements 111 to 116 switches between the on state and the off state depending on the voltage between the pair of main terminals and the voltage of the control terminal. Note that the off state is not limited to a state in which no current flows between the pair of main terminals, but may be a state in which a weak current flows between the pair of main terminals within a range that does not affect the operation of the main circuit unit 101. Each of the switching elements 111 to 116 is, for example, a self-excited semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET. However, each of the switching elements 111 to 116 is not limited to this and may be any element that can be arbitrarily switched between an on state and an off state.

制御装置102は、光信号送受信装置104を介して各駆動回路131~136に制御信号を送信し、各スイッチング素子111~116のスイッチングを制御することにより、主回路部101による電力の変換を制御する。 The control device 102 transmits control signals to each of the drive circuits 131-136 via the optical signal transmitting/receiving device 104, and controls the switching of each of the switching elements 111-116, thereby controlling the power conversion by the main circuit unit 101.

各駆動回路131~136は、制御装置102から入力された制御信号に応じて各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧の大きさを変化させることにより、各スイッチング素子111~116のオン状態及びオフ状態を切り替える。各駆動回路131~136は、例えば、制御信号の電圧の低い状態の時に、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧を低くすることにより、各スイッチング素子111~116をオフ状態にし、制御信号の電圧の高い状態の時に、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧を高くすることにより、各スイッチング素子111~116をオン状態にする。 Each drive circuit 131-136 switches between the on and off states of each switching element 111-116 by changing the magnitude of the voltage at the control terminal of each switching element 111-116 in response to a control signal input from the control device 102. For example, when the voltage of the control signal is low, each drive circuit 131-136 turns each switching element 111-116 off by lowering the voltage at the control terminal of each switching element 111-116, and when the voltage of the control signal is high, each drive circuit 131-136 turns each switching element 111-116 on by raising the voltage at the control terminal of each switching element 111-116.

このように、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧の大きさは、制御信号に応じて変化する。但し、制御信号の電圧の大きさ、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧の大きさ、及び各スイッチング素子111~116のオン・オフの関係は、上記に限定されるものではない。制御信号の電圧の大きさ、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧の大きさ、及び各スイッチング素子111~116のオン・オフの関係は、各スイッチング素子111~116の特性に応じて適宜設定すればよい。 In this way, the magnitude of the voltage at the control terminal of each switching element 111-116 changes in response to the control signal. However, the magnitude of the voltage of the control signal, the magnitude of the voltage at the control terminal of each switching element 111-116, and the on/off relationship of each switching element 111-116 are not limited to the above. The magnitude of the voltage of the control signal, the magnitude of the voltage at the control terminal of each switching element 111-116, and the on/off relationship of each switching element 111-116 may be set appropriately in response to the characteristics of each switching element 111-116.

光信号送受信装置104は、例えば、駆動回路131~136のそれぞれに対応して設けられた複数の光送信部11、複数の光伝送路12、複数の光受信部13、複数の発光制御部14、及び複数の受光制御部15を有する。各駆動回路131~136から出力された信号は、光信号送受信装置104を介して制御装置102に入力される。 The optical signal transmitting/receiving device 104 has, for example, a plurality of optical transmitting units 11, a plurality of optical transmission paths 12, a plurality of optical receiving units 13, a plurality of light emission control units 14, and a plurality of light reception control units 15, each of which is provided corresponding to one of the driving circuits 131 to 136. The signals output from each of the driving circuits 131 to 136 are input to the control device 102 via the optical signal transmitting/receiving device 104.

各駆動回路131~136は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返し、各駆動回路131~136の異常を制御装置102で検出できるようにするためのハートビート信号を第1入力信号として各発光制御部14に入力する。ハートビート信号は、例えば、デジタル信号である。 Each of the drive circuits 131 to 136, for example, repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle, and inputs a heartbeat signal to each of the light emission control units 14 as a first input signal so that the control device 102 can detect an abnormality in each of the drive circuits 131 to 136. The heartbeat signal is, for example, a digital signal.

また、各駆動回路131~136は、例えば、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧を測定し、制御端子の電圧の測定結果に応じたフィードバック信号を第2入力信号として各発光制御部14に入力する。制御端子の電圧は、例えば、ゲート電圧などと呼ばれる場合もある。上記のように、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧は、制御信号に応じて変化する。例えば、各スイッチング素子111~116及び各駆動回路131~136などが正常である場合には、フィードバック信号は、制御信号と同様に変化する信号である。フィードバック信号は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返すとともに、電圧の高い状態及び電圧の低い状態の比率を変化させる信号である。フィードバック信号は、例えば、PWM信号である。フィードバック信号は、例えば、デジタル信号である。フィードバック信号は、換言すれば、制御信号が各スイッチング素子111~116の制御端子に適切に入力されたか否かを制御装置102で確認できるようにするための信号である。 In addition, each of the drive circuits 131 to 136 measures the voltage of the control terminal of each of the switching elements 111 to 116, for example, and inputs a feedback signal corresponding to the measurement result of the voltage of the control terminal to each of the light emission control units 14 as a second input signal. The voltage of the control terminal may be called, for example, a gate voltage. As described above, the voltage of the control terminal of each of the switching elements 111 to 116 changes according to the control signal. For example, when each of the switching elements 111 to 116 and each of the drive circuits 131 to 136 are normal, the feedback signal is a signal that changes in the same way as the control signal. For example, the feedback signal is a signal that repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle and changes the ratio of the high voltage state and the low voltage state. The feedback signal is, for example, a PWM signal. The feedback signal is, for example, a digital signal. In other words, the feedback signal is a signal that allows the control device 102 to check whether the control signal has been properly input to the control terminal of each of the switching elements 111 to 116.

換言すれば、主回路部101は、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返し、主回路部101の異常を制御装置102で検出できるようにするためのハートビート信号を第1入力信号として発光制御部14に入力する。そして、主回路部101は、各スイッチング素子111~116の制御端子の電圧を測定し、制御端子の電圧の測定結果に応じたフィードバック信号を第2入力信号として発光制御部14に入力する。上記第1の実施形態の図2に関して説明したように、フィードバック信号(制御信号)の周期は、ハートビート信号の周期よりも長い。換言すれば、第2入力信号の周期T2は、第1入力信号の周期T1よりも長い。 In other words, the main circuit unit 101 repeats high voltage and low voltage states at a predetermined cycle, and inputs a heartbeat signal to the light emission control unit 14 as a first input signal so that the control device 102 can detect an abnormality in the main circuit unit 101. The main circuit unit 101 then measures the voltages at the control terminals of the switching elements 111-116, and inputs a feedback signal corresponding to the measurement results of the control terminal voltages to the light emission control unit 14 as a second input signal. As described with reference to FIG. 2 of the first embodiment above, the cycle of the feedback signal (control signal) is longer than the cycle of the heartbeat signal. In other words, the cycle T2 of the second input signal is longer than the cycle T1 of the first input signal.

これにより、本実施形態に係る電力変換装置100では、1つの光伝送路12で第1入力信号及び第2入力信号の2つの信号の送信を行うことができる。従って、電力変換装置100では、例えば、2つの信号のそれぞれに対応した2つの光送信部11、2つの光伝送路12、及び2つの光受信部13を設ける場合と比べて、より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受することができる。 As a result, the power conversion device 100 according to this embodiment can transmit two signals, a first input signal and a second input signal, over a single optical transmission path 12. Therefore, the power conversion device 100 can transmit and receive multiple signals with different frequencies with a simpler configuration than, for example, a case in which two optical transmitters 11, two optical transmission paths 12, and two optical receivers 13 corresponding to the two signals are provided.

また、電力変換装置100では、例えば、複数の駆動回路131~136のそれぞれに対応して設けられた複数の光送信部11、複数の光伝送路12、複数の光受信部13、複数の発光制御部14、及び複数の受光制御部15が設けられる。この場合、1つの光伝送路12で第1入力信号及び第2入力信号の2つの信号を送信できるようにすることで、光伝送路12の数をより削減し、電力変換装置100の部品点数の増加をより抑制することができる。 The power conversion device 100 is provided with, for example, a plurality of optical transmitters 11, a plurality of optical transmission paths 12, a plurality of optical receivers 13, a plurality of light emission control units 14, and a plurality of light reception control units 15, each of which corresponds to a respective one of the plurality of drive circuits 131 to 136. In this case, by making it possible to transmit two signals, the first input signal and the second input signal, over one optical transmission path 12, the number of optical transmission paths 12 can be further reduced, and an increase in the number of parts in the power conversion device 100 can be further suppressed.

なお、この例では、光信号送受信装置104を主回路部101及び制御装置102とは別に設けている。光信号送受信装置104は、これに限ることなく、主回路部101又は制御装置102に組み込んでもよい。換言すれば、光信号送受信装置104は、主回路部101に一体的に設けてもよいし、制御装置102に一体的に設けてもよい。また、例えば、光送信部11と発光制御部14とを主回路部101に設け、光受信部13と受光制御部15とを制御装置102に設けるといったように、光信号送受信装置104は、主回路部101及び制御装置102に分割して設けてもよい。換言すれば、光信号送受信装置104は、一部を主回路部101(例えば各駆動回路131~136)に設け、別の一部を制御装置102に設けてもよい。光信号送受信装置104の構成は、上記に限ることなく、主回路部101と制御装置102との間の通信を適切に行うことが可能な任意の構成でよい。 In this example, the optical signal transmission/reception device 104 is provided separately from the main circuit section 101 and the control device 102. The optical signal transmission/reception device 104 may be incorporated into the main circuit section 101 or the control device 102 without being limited thereto. In other words, the optical signal transmission/reception device 104 may be provided integrally with the main circuit section 101 or the control device 102. The optical signal transmission/reception device 104 may also be provided separately in the main circuit section 101 and the control device 102, for example, by providing the optical transmission section 11 and the light emission control section 14 in the main circuit section 101 and the optical reception section 13 and the light reception control section 15 in the control device 102. In other words, the optical signal transmission/reception device 104 may be provided partially in the main circuit section 101 (for example, each drive circuit 131 to 136) and another part in the control device 102. The configuration of the optical signal transmitting/receiving device 104 is not limited to the above, and may be any configuration that allows appropriate communication between the main circuit section 101 and the control device 102.

(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図4に表したように、電力変換装置200は、主回路部212と、制御装置214と、光信号送受信装置216と、を備える。電力変換装置200は、例えば、直流送電システムに用いられる。電力変換装置200は、直流送電システムにおいて、交流電力系統202及び一対の直流送電線203、204に接続される。
Third Embodiment
FIG. 4 is a block diagram illustrating a power conversion device according to the third embodiment.
4, the power conversion device 200 includes a main circuit unit 212, a control device 214, and an optical signal transmission/reception device 216. The power conversion device 200 is used in, for example, a DC power transmission system. The power conversion device 200 is connected to an AC power system 202 and a pair of DC transmission lines 203 and 204 in the DC power transmission system.

直流送電システムは、例えば、変圧器206を有する。電力変換装置200の主回路部212は、変圧器206を介して交流電力系統202に接続される。交流電力系統202の交流電力は、三相交流電力である。より詳しくは、対称三相交流電力である。変圧器206は、交流電力系統202の三相交流電力を主回路部212に対応した交流電力に変換する。変圧器206は、主回路部212に合わせて三相交流電力の各相の実効値を変化させる。変圧器206は、三相変圧器である。変圧器206は、必要に応じて設けられ、省略可能である。主回路部212には、交流電力系統202の三相交流電力を直接供給してもよい。 The DC transmission system has, for example, a transformer 206. The main circuit section 212 of the power conversion device 200 is connected to the AC power system 202 via the transformer 206. The AC power of the AC power system 202 is three-phase AC power. More specifically, it is symmetrical three-phase AC power. The transformer 206 converts the three-phase AC power of the AC power system 202 into AC power corresponding to the main circuit section 212. The transformer 206 changes the effective value of each phase of the three-phase AC power in accordance with the main circuit section 212. The transformer 206 is a three-phase transformer. The transformer 206 is provided as necessary and can be omitted. The three-phase AC power of the AC power system 202 may be directly supplied to the main circuit section 212.

電力変換装置200は、交流電力系統202から供給された三相交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力を直流送電線203、204に供給する。また、電力変換装置200は、直流送電線203、204から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、変換後の三相交流電力を交流電力系統202に供給する。このように、電力変換装置200は、交流から直流への交直変換、及び、直流から交流への交直変換を行う。 The power conversion device 200 converts three-phase AC power supplied from the AC power system 202 into DC power, and supplies the converted DC power to the DC transmission lines 203 and 204. The power conversion device 200 also converts DC power supplied from the DC transmission lines 203 and 204 into three-phase AC power, and supplies the converted three-phase AC power to the AC power system 202. In this way, the power conversion device 200 performs AC-to-DC conversion from AC to DC, and from DC to AC.

例えば、直流送電線203は、直流電力の高圧側の送電線であり、直流送電線204は、直流電力の低圧側の送電線である。電力変換装置200は、直流送電線203側が高圧、直流送電線204側が低圧となるように、変換後の直流電力を直流送電線203、204に出力する。 For example, DC transmission line 203 is a high-voltage side transmission line for DC power, and DC transmission line 204 is a low-voltage side transmission line for DC power. Power conversion device 200 outputs converted DC power to DC transmission lines 203 and 204 so that DC transmission line 203 side is high voltage and DC transmission line 204 side is low voltage.

主回路部212は、交流電力系統202と各直流送電線203、204との間に設けられる。主回路部212は、三相交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から三相交流電力への変換を行う。主回路部212は、例えば、直列に接続された複数の変換器を有するマルチレベル電力変換器である。主回路部212は、例えば、MMC(Modular Multilevel Converter)型の電力変換器である。MMC型の主回路部212は、直列に接続された複数の変換器を有する。各変換器は、ハーフブリッジ接続又はフルブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続された電荷蓄積素子と、を有する。主回路部212は、複数の変換器の動作により、電力の変換を行う。主回路部212は、例えば、複数の変換器の各スイッチング素子のスイッチングにより、交直変換を行う。 The main circuit unit 212 is provided between the AC power system 202 and each of the DC transmission lines 203 and 204. The main circuit unit 212 converts three-phase AC power to DC power and converts DC power to three-phase AC power. The main circuit unit 212 is, for example, a multilevel power converter having multiple converters connected in series. The main circuit unit 212 is, for example, an MMC (Modular Multilevel Converter) type power converter. The MMC type main circuit unit 212 has multiple converters connected in series. Each converter has multiple switching elements connected in half-bridge or full-bridge connection, and a charge storage element connected in parallel to each switching element. The main circuit unit 212 converts power by the operation of the multiple converters. The main circuit unit 212 converts AC to DC by, for example, switching each switching element of the multiple converters.

制御装置214は、主回路部212の動作を制御する。光信号送受信装置216は、主回路部212と制御装置214との間の通信を行う。制御装置214は、光信号送受信装置216を介して主回路部212と通信を行い、各スイッチング素子のオン・オフを制御することにより、主回路部212による三相交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から三相交流電力への変換を制御する。 The control device 214 controls the operation of the main circuit section 212. The optical signal transmitting/receiving device 216 communicates between the main circuit section 212 and the control device 214. The control device 214 communicates with the main circuit section 212 via the optical signal transmitting/receiving device 216, and controls the on/off of each switching element to control the conversion of three-phase AC power to DC power and the conversion of DC power to three-phase AC power by the main circuit section 212.

主回路部212は、第1及び第2の一対の直流端子220a、220bと、第1~第3の3つの交流端子221a~221cと、第1~第6の6つのアーム部222a~222fと、を有する。 The main circuit section 212 has a pair of first and second DC terminals 220a, 220b, three AC terminals (first to third) 221a to 221c, and six arm sections (first to sixth) 222a to 222f.

第1直流端子220aは、高圧側の直流送電線203に接続される。第2直流端子220bは、低圧側の直流送電線204に接続される。これにより、主回路部212によって変換された直流電力が直流送電線203、204に供給されるとともに、直流送電線203、204から供給された直流電力が主回路部212に入力される。 The first DC terminal 220a is connected to the high-voltage side DC transmission line 203. The second DC terminal 220b is connected to the low-voltage side DC transmission line 204. As a result, the DC power converted by the main circuit unit 212 is supplied to the DC transmission lines 203 and 204, and the DC power supplied from the DC transmission lines 203 and 204 is input to the main circuit unit 212.

第1アーム部222aは、第1直流端子220aに接続される。第2アーム部222bは、第1アーム部222aと第2直流端子220bとの間に接続される。第1アーム部222a及び第2アーム部222bは、各直流端子220a、220bの間に直列に接続される。 The first arm portion 222a is connected to the first DC terminal 220a. The second arm portion 222b is connected between the first arm portion 222a and the second DC terminal 220b. The first arm portion 222a and the second arm portion 222b are connected in series between the DC terminals 220a and 220b.

第3アーム部222cは、第1直流端子220aに接続される。第4アーム部222dは、第3アーム部222cと第2直流端子220bとの間に接続される。第3アーム部222c及び第4アーム部222dは、第1アーム部222a及び第2アーム部222bに対して並列に接続される。 The third arm portion 222c is connected to the first DC terminal 220a. The fourth arm portion 222d is connected between the third arm portion 222c and the second DC terminal 220b. The third arm portion 222c and the fourth arm portion 222d are connected in parallel to the first arm portion 222a and the second arm portion 222b.

第5アーム部222eは、第1直流端子220aに接続される。第6アーム部222fは、第5アーム部222eと第2直流端子220bとの間に接続される。すなわち、第5アーム部222e及び第6アーム部222fは、第1アーム部222a及び第2アーム部222bに対して並列に接続されるとともに、第3アーム部222c及び第4アーム部222dに対して並列に接続される。 The fifth arm portion 222e is connected to the first DC terminal 220a. The sixth arm portion 222f is connected between the fifth arm portion 222e and the second DC terminal 220b. That is, the fifth arm portion 222e and the sixth arm portion 222f are connected in parallel to the first arm portion 222a and the second arm portion 222b, and are connected in parallel to the third arm portion 222c and the fourth arm portion 222d.

主回路部212では、第1アーム部222a及び第2アーム部222bによって第1レグLG1が構成され、第3アーム部222c及び第4アーム部222dによって第2レグLG2が構成され、第5アーム部222e及び第6アーム部222fによって第3レグLG3が構成される。すなわち、この例において、主回路部212は、3レグ、6アームの三相インバータである。第1アーム部222a、第3アーム部222c及び第5アーム部222eは、上側アームである。第2アーム部222b、第4アーム部222d及び第6アーム部222fは、下側アームである。このように、主回路部212は、複数のスイッチング素子によって構成される複数のアーム部及び複数のレグを有する。主回路部212は、例えば、2レグ、4アームの単相インバータなどでもよい。アーム部及びレグの数は、上記に限ることなく、任意の数でよい。 In the main circuit unit 212, the first leg LG1 is formed by the first arm portion 222a and the second arm portion 222b, the second leg LG2 is formed by the third arm portion 222c and the fourth arm portion 222d, and the third leg LG3 is formed by the fifth arm portion 222e and the sixth arm portion 222f. That is, in this example, the main circuit unit 212 is a three-phase inverter with three legs and six arms. The first arm portion 222a, the third arm portion 222c, and the fifth arm portion 222e are upper arms. The second arm portion 222b, the fourth arm portion 222d, and the sixth arm portion 222f are lower arms. In this way, the main circuit unit 212 has a plurality of arms and a plurality of legs formed by a plurality of switching elements. The main circuit unit 212 may be, for example, a single-phase inverter with two legs and four arms. The number of arms and legs is not limited to the above and can be any number.

第1アーム部222aは、直列に接続された複数の変換器UP1、UP2…UPMを有する。第2アーム部222bは、直列に接続された複数の変換器UN1、UN2…UNMを有する。第3アーム部222cは、直列に接続された複数の変換器VP1、VP2…VPMを有する。第4アーム部222dは、直列に接続された複数の変換器VN1、VN2…VNMを有する。第5アーム部222eは、直列に接続された複数の変換器WP1、WP2…WPMを有する。第6アーム部222fは、直列に接続された複数の変換器WN1、WN2…WNMを有する。 The first arm section 222a has a plurality of converters UP1, UP2... UPM1 connected in series. The second arm section 222b has a plurality of converters UN1, UN2... UNM2 connected in series. The third arm section 222c has a plurality of converters VP1, VP2... VPM3 connected in series. The fourth arm section 222d has a plurality of converters VN1, VN2... VNM4 connected in series. The fifth arm section 222e has a plurality of converters WP1, WP2... WPM5 connected in series. The sixth arm section 222f has a plurality of converters WN1, WN2... WNM6 connected in series.

但し、以下では、各変換器UP1、UP2…UPM、UN1、UN2…UNM、VP1、VP2…VPM、VN1、VN2…VNM、WP1、WP2…WPM、WN1、WN2…WNMをまとめて呼称する場合に、「変換器CEL」と称す。 However, in the following, when referring to the converters UP1, UP2... UPM1 , UN1, UN2... UNM2 , VP1, VP2... VPM3 , VN1, VN2... VNM4 , WP1, WP2... WPM5 , and WN1, WN2... WNM6 collectively, they will be referred to as "converter CEL".

各アーム部222a~222fにおいて、M、M、M、M、M、Mは、直列接続された変換器CELの台数を表す。各アーム部222a~222fにおいて、直列接続される変換器CELの台数は、例えば、100台~120台程度である。但し、直列接続される変換器CELの台数は、これに限ることなく、任意の台数でよい。 In each of the arm sections 222a to 222f, M1 , M2 , M3 , M4 , M5 , and M6 represent the number of converters CEL connected in series. In each of the arm sections 222a to 222f, the number of converters CEL connected in series is, for example, about 100 to 120. However, the number of converters CEL connected in series is not limited to this and may be any number.

各アーム部222a~222fに設けられる変換器CELの台数は、実質的に同じである。例えば、多数の各変換器CELが接続される場合には、主回路部212の動作に影響のない範囲において、各アーム部222a~222fに設けられる変換器CELの台数が異なってもよい。例えば、1つのアーム部に100台の変換器CELを直列に接続する場合、別のアーム部に設ける変換器CELの台数は、1~2台異なってもよい。 The number of converters CEL provided in each arm section 222a to 222f is substantially the same. For example, when multiple converters CEL are connected, the number of converters CEL provided in each arm section 222a to 222f may differ as long as it does not affect the operation of the main circuit section 212. For example, when 100 converters CEL are connected in series to one arm section, the number of converters CEL provided in another arm section may differ by one or two.

各アーム部222a~222fのそれぞれは、バッファリアクトル223a~223fと、複数の電流検出器224a~224fと、をさらに有する。また、電力変換装置200は、電圧検出部225をさらに有する。 Each of the arm sections 222a to 222f further includes a buffer reactor 223a to 223f and a plurality of current detectors 224a to 224f. The power conversion device 200 further includes a voltage detection section 225.

各バッファリアクトル223a~223fは、各アーム部222a~222fのそれぞれにおいて、各変換器CELに直列に接続される。第1アーム部222aのバッファリアクトル223aは、第1アーム部222a及び第2アーム部222bとの接続点と変換器UP1との間に設けられる。第2アーム部222bのバッファリアクトル223bは、第1アーム部222a及び第2アーム部222bとの接続点と変換器UN1との間に設けられる。第3アーム部222cのバッファリアクトル223cは、第3アーム部222c及び第4アーム部222dとの接続点と変換器VP1との間に設けられる。第4アーム部222dのバッファリアクトル223dは、第3アーム部222c及び第4アーム部222dとの接続点と変換器VN1との間に設けられる。第5アーム部222eのバッファリアクトル223eは、第5アーム部222e及び第6アーム部222fとの接続点と変換器WP1との間に設けられる。第6アーム部222fのバッファリアクトル223fは、第5アーム部222e及び第6アーム部222fとの接続点と変換器WN1との間に設けられる。 Each of the buffer reactors 223a to 223f is connected in series to each converter CEL in each of the arm sections 222a to 222f. The buffer reactor 223a of the first arm section 222a is provided between the connection point between the first arm section 222a and the second arm section 222b and the converter UP1. The buffer reactor 223b of the second arm section 222b is provided between the connection point between the first arm section 222a and the second arm section 222b and the converter UN1. The buffer reactor 223c of the third arm section 222c is provided between the connection point between the third arm section 222c and the fourth arm section 222d and the converter VP1. The buffer reactor 223d of the fourth arm section 222d is provided between the connection point between the third arm section 222c and the fourth arm section 222d and the converter VN1. The buffer reactor 223e of the fifth arm portion 222e is provided between the connection point between the fifth arm portion 222e and the sixth arm portion 222f and the converter WP1. The buffer reactor 223f of the sixth arm portion 222f is provided between the connection point between the fifth arm portion 222e and the sixth arm portion 222f and the converter WN1.

電流検出器224aは、第1アーム部222aに設けられ、第1アーム部222aに流れる電流を検出する。すなわち、電流検出器224aは、第1アーム部222aのアーム電流を検出する。電流検出器224aは、図示を省略した配線などを介して制御装置214に接続されている。電流検出器224aは、検出した第1アーム部222aの電流値を制御装置214に入力する。これにより、制御装置214には、第1アーム部222aの電流値が入力される。 The current detector 224a is provided in the first arm portion 222a and detects the current flowing through the first arm portion 222a. That is, the current detector 224a detects the arm current of the first arm portion 222a. The current detector 224a is connected to the control device 214 via wiring or the like (not shown). The current detector 224a inputs the detected current value of the first arm portion 222a to the control device 214. As a result, the current value of the first arm portion 222a is input to the control device 214.

以下同様に、電流検出器224bは、第2アーム部222bに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置214に入力する。電流検出器224cは、第3アーム部222cに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置214に入力する。電流検出器224dは、第4アーム部222dに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置214に入力する。電流検出器224eは、第5アーム部222eに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置214に入力する。電流検出器224fは、第6アーム部222fに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置214に入力する。 Similarly, current detector 224b detects the current flowing through the second arm portion 222b and inputs the detected current value to the control device 214. Current detector 224c detects the current flowing through the third arm portion 222c and inputs the detected current value to the control device 214. Current detector 224d detects the current flowing through the fourth arm portion 222d and inputs the detected current value to the control device 214. Current detector 224e detects the current flowing through the fifth arm portion 222e and inputs the detected current value to the control device 214. Current detector 224f detects the current flowing through the sixth arm portion 222f and inputs the detected current value to the control device 214.

電圧検出部225は、交流電力系統202の各相の交流電圧(相電圧)を検出し、検出値を制御装置214に入力する。電圧検出部225は、変圧器206の一次側に接続してもよいし、二次側に接続してもよい。 The voltage detection unit 225 detects the AC voltage (phase voltage) of each phase of the AC power system 202 and inputs the detected value to the control device 214. The voltage detection unit 225 may be connected to the primary side or the secondary side of the transformer 206.

主回路部212では、第1アーム部222aと第2アーム部222bとの接続点、第3アーム部222cと第4アーム部222dとの接続点、及び、第5アーム部222eと第6アーム部222fとの接続点のそれぞれが、交流出力点となる。 In the main circuit section 212, the connection point between the first arm section 222a and the second arm section 222b, the connection point between the third arm section 222c and the fourth arm section 222d, and the connection point between the fifth arm section 222e and the sixth arm section 222f are each an AC output point.

第1交流端子221aは、第1アーム部222aと第2アーム部222bとの接続点に接続される。第2交流端子221bは、第3アーム部222cと第4アーム部222dとの接続点に接続される。第3交流端子221cは、第5アーム部222eと第6アーム部222fとの接続点に接続される。各交流端子221a~221cは、例えば、変圧器206に接続される。 The first AC terminal 221a is connected to the connection point between the first arm portion 222a and the second arm portion 222b. The second AC terminal 221b is connected to the connection point between the third arm portion 222c and the fourth arm portion 222d. The third AC terminal 221c is connected to the connection point between the fifth arm portion 222e and the sixth arm portion 222f. Each of the AC terminals 221a to 221c is connected to, for example, a transformer 206.

各変換器CELは、例えば、光信号送受信装置216を介して制御装置214と通信を行う。制御装置214は、光信号送受信装置216を介して変換器CELに制御信号を入力することにより、変換器CELの動作を制御する。また、変換器CELは、例えば、変換器CELの制御及び動作保護に関する制御信号や保護信号を光信号送受信装置216を介して制御装置214に入力する。なお、制御装置214と各変換器CELとの間の通信方式は、上記に限定されるものではない。例えば、直列に接続された複数の変換器CELをデイジーチェーン接続し、制御装置214は、デイジーチェーン接続された一端の変換器CEL及び他端の変換器CELのみと通信を行ってもよい。制御装置214と各変換器CELとの間の通信方式は、制御装置214と各変換器CELとの間で適切に通信を行うことができる任意の通信方式でよい。 Each converter CEL communicates with the control device 214, for example, via the optical signal transmission/reception device 216. The control device 214 controls the operation of the converter CEL by inputting a control signal to the converter CEL via the optical signal transmission/reception device 216. The converter CEL also inputs, for example, control signals and protection signals related to the control and operation protection of the converter CEL to the control device 214 via the optical signal transmission/reception device 216. Note that the communication method between the control device 214 and each converter CEL is not limited to the above. For example, multiple converters CEL connected in series may be daisy-chained, and the control device 214 may communicate only with the converter CEL at one end of the daisy-chain and the converter CEL at the other end. The communication method between the control device 214 and each converter CEL may be any communication method that can appropriately communicate between the control device 214 and each converter CEL.

図5は、変換器を模式的に表すブロック図である。
図5に表したように、変換器CELは、複数のスイッチング素子241、242と、複数の整流素子251、252と、複数の駆動回路261、262と、一対の接続端子271、272と、電荷蓄積素子274と、給電回路276と、電圧検出回路278と、制御回路280と、を有する。
FIG. 5 is a block diagram that illustrates a schematic representation of a converter.
As shown in FIG. 5, the converter CEL has a plurality of switching elements 241, 242, a plurality of rectifying elements 251, 252, a plurality of driving circuits 261, 262, a pair of connecting terminals 271, 272, a charge storage element 274, a power supply circuit 276, a voltage detection circuit 278, and a control circuit 280.

各スイッチング素子241、242には、上記第2の実施形態の各スイッチング素子111~116と同様の素子を用いることができる。従って、各スイッチング素子241、242の素子構成についての詳細な説明は省略する。 Each of the switching elements 241 and 242 may be the same as the switching elements 111 to 116 of the second embodiment. Therefore, a detailed description of the element configuration of each of the switching elements 241 and 242 will be omitted.

スイッチング素子242の一対の主端子は、スイッチング素子241の一対の主端子に対して直列に接続される。この例において、変換器CELは、直列に接続された2つのスイッチング素子241、242を有する。この例において、変換器CELは、ハーフブリッジ構成の変換器である。 A pair of main terminals of the switching element 242 is connected in series to a pair of main terminals of the switching element 241. In this example, the converter CEL has two switching elements 241 and 242 connected in series. In this example, the converter CEL is a converter in a half-bridge configuration.

整流素子251は、スイッチング素子241の一対の主端子に対して逆並列に接続されている。整流素子251の順方向は、スイッチング素子241の一対の主端子間に流れる電流の向きに対して逆向きである。同様に、整流素子252は、スイッチング素子242の一対の主端子に対して逆並列に接続されている。整流素子251、252は、いわゆる還流ダイオードである。 The rectifier element 251 is connected in anti-parallel to a pair of main terminals of the switching element 241. The forward direction of the rectifier element 251 is opposite to the direction of the current flowing between the pair of main terminals of the switching element 241. Similarly, the rectifier element 252 is connected in anti-parallel to a pair of main terminals of the switching element 242. The rectifier elements 251 and 252 are so-called freewheel diodes.

接続端子271は、スイッチング素子241とスイッチング素子242との間に接続される。接続端子272は、スイッチング素子241のスイッチング素子242に接続された主端子と反対側の主端子に接続される。 The connection terminal 271 is connected between the switching element 241 and the switching element 242. The connection terminal 272 is connected to the main terminal of the switching element 241 opposite to the main terminal connected to the switching element 242.

同一アーム部内の複数の変換器CELは、一対の接続端子271、272を介して直列に接続される。変換器CELに対する電力の供給は、各接続端子271、272を介して行われる。スイッチング素子241は、いわゆるローサイドスイッチであり、スイッチング素子242は、いわゆるハイサイドスイッチである。 The multiple converters CEL in the same arm are connected in series via a pair of connection terminals 271, 272. Power is supplied to the converters CEL via each of the connection terminals 271, 272. The switching element 241 is a so-called low-side switch, and the switching element 242 is a so-called high-side switch.

制御回路280は、光信号送受信装置216を介して制御装置214と通信を行う。制御装置214は、各スイッチング素子241、242のオン・オフを制御するための制御信号を光信号送受信装置216を介して制御回路280に送信する。制御回路280は、入力された制御信号に基づいて、各スイッチング素子241、242のオン・オフを切り替えるための駆動信号を駆動回路261、262に入力する。 The control circuit 280 communicates with the control device 214 via the optical signal transmission/reception device 216. The control device 214 transmits a control signal for controlling the on/off of each switching element 241, 242 to the control circuit 280 via the optical signal transmission/reception device 216. The control circuit 280 inputs a drive signal for switching the on/off of each switching element 241, 242 to the drive circuits 261, 262 based on the input control signal.

駆動回路261は、スイッチング素子241の制御端子に接続されている。駆動回路262は、スイッチング素子242の制御端子に接続されている。駆動回路261、262は、制御回路280から入力された駆動信号に基づいて、各スイッチング素子241、242のオン・オフを切り替える。これにより、制御装置214からの制御信号に応じて、各スイッチング素子241、242のオン・オフが制御される。制御装置214は、各変換器CEL毎に制御信号を生成し、各変換器CELのそれぞれの各スイッチング素子241、242のオン・オフを制御する。これにより、制御装置214は、主回路部212による電力の変換を制御する。 The drive circuit 261 is connected to the control terminal of the switching element 241. The drive circuit 262 is connected to the control terminal of the switching element 242. The drive circuits 261, 262 switch the on/off of each switching element 241, 242 based on the drive signal input from the control circuit 280. This controls the on/off of each switching element 241, 242 in response to a control signal from the control device 214. The control device 214 generates a control signal for each converter CEL and controls the on/off of each switching element 241, 242 of each converter CEL. This allows the control device 214 to control the conversion of power by the main circuit unit 212.

なお、駆動回路261、262及び制御回路280の構成は、上記に限ることなく、各スイッチング素子241、242のオン・オフを制御可能な任意の構成でよい。例えば、制御装置214からの制御信号を駆動回路261、262に直接的に入力してもよい。この場合、制御回路280は、省略可能である。 The configuration of the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280 is not limited to the above, and may be any configuration capable of controlling the on/off of each switching element 241, 242. For example, a control signal from the control device 214 may be input directly to the drive circuits 261, 262. In this case, the control circuit 280 can be omitted.

電荷蓄積素子274は、スイッチング素子241及びスイッチング素子242に対して並列に接続される。電荷蓄積素子274は、例えば、コンデンサである。 The charge storage element 274 is connected in parallel to the switching element 241 and the switching element 242. The charge storage element 274 is, for example, a capacitor.

スイッチング素子241がオフ状態で、スイッチング素子242がオン状態の時には、電荷蓄積素子274の電圧が各接続端子271、272間に現れる。スイッチング素子241がオン状態で、スイッチング素子242がオフ状態の時には、各接続端子271、272間が導通し、各接続端子271、272間の電圧は、実質的にゼロになる。 When switching element 241 is in the OFF state and switching element 242 is in the ON state, the voltage of charge storage element 274 appears between each connection terminal 271, 272. When switching element 241 is in the ON state and switching element 242 is in the OFF state, each connection terminal 271, 272 is conductive, and the voltage between each connection terminal 271, 272 is substantially zero.

このように、変換器CELは、制御装置214からの制御信号に基づく各スイッチング素子241、242のスイッチングにより、電荷蓄積素子274の電圧を各接続端子271、272間に出力する出力状態と、各接続端子271、272間を導通させたバイパス状態と、各スイッチング素子241、242をオフ状態とした停止状態と、を切り替える。 In this way, the converter CEL switches between an output state in which the voltage of the charge storage element 274 is output between each of the connection terminals 271 and 272, a bypass state in which the connection terminals 271 and 272 are conductive, and a stop state in which the switching elements 241 and 242 are turned off, by switching each of the switching elements 241 and 242 based on a control signal from the control device 214.

各アーム部222a~222fにおいては、出力状態となった変換器CELの合計の電圧が、各アーム部222a~222fの電圧となる。主回路部212及び制御装置214は、出力状態とする変換器CELの台数を制御することにより、マルチレベルの電力変換を行う。 In each arm section 222a to 222f, the total voltage of the converters CEL that are in the output state becomes the voltage of the arm section 222a to 222f. The main circuit section 212 and the control device 214 perform multi-level power conversion by controlling the number of converters CEL that are in the output state.

各スイッチング素子241、242がともにオフ状態の時(変換器CELが停止状態の時)には、アーム電流の向きによって各接続端子271、272間の電圧が決まる。例えば、接続端子272から接続端子271に向かう向きにアーム電流が流れている時には、整流素子251がオンし、各接続端子271、272間の電圧は、実質的にゼロになる。反対に、接続端子271から接続端子272に向かう向きにアーム電流が流れている時には、整流素子252がオンし、電荷蓄積素子274が充電され、各接続端子271、272間には、電荷蓄積素子274の電圧が現れる。 When both switching elements 241, 242 are in the off state (when converter CEL is in the stopped state), the voltage between each connection terminal 271, 272 is determined by the direction of the arm current. For example, when the arm current flows from connection terminal 272 to connection terminal 271, rectifier element 251 turns on, and the voltage between each connection terminal 271, 272 becomes substantially zero. Conversely, when the arm current flows from connection terminal 271 to connection terminal 272, rectifier element 252 turns on, charge storage element 274 is charged, and the voltage of charge storage element 274 appears between each connection terminal 271, 272.

給電回路276は、電荷蓄積素子274に対して並列に接続されている。給電回路276は、電荷蓄積素子274に蓄積された電荷を基に、駆動回路261、262及び制御回路280の駆動電源を生成し、生成した駆動電源を駆動回路261、262及び制御回路280に供給する。駆動回路261、262及び制御回路280は、給電回路276からの駆動電源の供給に応じて動作する。 The power supply circuit 276 is connected in parallel to the charge storage element 274. The power supply circuit 276 generates a drive power supply for the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280 based on the charge stored in the charge storage element 274, and supplies the generated drive power supply to the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280. The drive circuits 261, 262 and the control circuit 280 operate in response to the supply of drive power from the power supply circuit 276.

なお、駆動回路261、262及び制御回路280への給電方式は、上記に限定されるものではない。例えば、電荷蓄積素子274とは別の電源から駆動回路261、262及び制御回路280に対して給電を行ってもよい。駆動回路261、262及び制御回路280への給電方式は、駆動回路261、262及び制御回路280に対して適切に給電を行うことができる任意の方式でよい。 The method of supplying power to the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280 is not limited to the above. For example, power may be supplied to the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280 from a power source separate from the charge storage element 274. The method of supplying power to the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280 may be any method that can appropriately supply power to the drive circuits 261, 262 and the control circuit 280.

電圧検出回路278は、電荷蓄積素子274に対して並列に接続されている。電圧検出回路278は、制御回路280と接続されている。電圧検出回路278は、電荷蓄積素子274の直流電圧を検出し、電荷蓄積素子274の直流電圧の電圧検出値を制御回路280に入力する。 The voltage detection circuit 278 is connected in parallel to the charge storage element 274. The voltage detection circuit 278 is connected to the control circuit 280. The voltage detection circuit 278 detects the DC voltage of the charge storage element 274 and inputs the voltage detection value of the DC voltage of the charge storage element 274 to the control circuit 280.

光信号送受信装置216は、上記第1の実施形態の光信号送受信装置10と同様に、光送信部11と、光伝送路12と、光受信部13と、発光制御部14と、受光制御部15と、を有する。光送信部11、光伝送路12、光受信部13、発光制御部14、及び受光制御部15の各部の構成は、上記第1の実施形態に関して説明したものと実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。 The optical signal transmitting/receiving device 216, like the optical signal transmitting/receiving device 10 of the first embodiment, has an optical transmitting unit 11, an optical transmission path 12, an optical receiving unit 13, an emission control unit 14, and a light receiving control unit 15. The configurations of the optical transmitting unit 11, the optical transmission path 12, the optical receiving unit 13, the emission control unit 14, and the light receiving control unit 15 are substantially the same as those described in relation to the first embodiment, and therefore detailed description will be omitted.

発光制御部14は、主回路部212と接続される。受光制御部15は、制御装置214と接続される。これにより、光信号送受信装置216は、主回路部212から制御装置214への信号の送信を可能にする。また、光信号送受信装置216は、図示を省略した別の光送信部、光伝送路、及び光受信部などさらに有し、制御装置214から主回路部212への信号の送信も可能にする。光信号送受信装置216は、例えば、主回路部212と制御装置214との間の双方向の通信を可能にしつつ、主回路部212と制御装置214とを電気的に絶縁する。但し、光信号送受信装置216は、必ずしも双方向の通信を可能にするものでなくてもよい。 The light emission control unit 14 is connected to the main circuit unit 212. The light reception control unit 15 is connected to the control device 214. This allows the optical signal transmission/reception device 216 to transmit a signal from the main circuit unit 212 to the control device 214. The optical signal transmission/reception device 216 also has another optical transmission unit, an optical transmission path, an optical reception unit, etc., which are not shown, and also allows the transmission of a signal from the control device 214 to the main circuit unit 212. The optical signal transmission/reception device 216, for example, allows two-way communication between the main circuit unit 212 and the control device 214 while electrically insulating the main circuit unit 212 and the control device 214. However, the optical signal transmission/reception device 216 does not necessarily have to allow two-way communication.

制御装置214は、光信号送受信装置216を介して主回路部212の各変換器CELに制御信号を送信する。制御信号は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返すとともに、電圧の高い状態及び電圧の低い状態の比率を変化させることによって各スイッチング素子241、242のスイッチングの制御を行うための制御信号である。制御信号は、例えば、PWM制御用の制御信号である。制御信号は、例えば、デジタル信号である。 The control device 214 transmits a control signal to each converter CEL of the main circuit unit 212 via the optical signal transmitting/receiving device 216. The control signal is, for example, a control signal for controlling the switching of each switching element 241, 242 by repeating a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle and changing the ratio of the high voltage state and the low voltage state. The control signal is, for example, a control signal for PWM control. The control signal is, for example, a digital signal.

各変換器CELの制御回路280は、制御装置214から入力された制御信号に基づいて、各スイッチング素子241、242のオン・オフを切り替える。制御装置214は、光信号送受信装置216を介して各変換器CELの制御回路280に制御信号を送信し、各スイッチング素子241、242のスイッチングを制御することにより、主回路部212による電力の変換を制御する。 The control circuit 280 of each converter CEL switches each switching element 241, 242 on and off based on a control signal input from the control device 214. The control device 214 transmits a control signal to the control circuit 280 of each converter CEL via the optical signal transmitting/receiving device 216, and controls the switching of each switching element 241, 242, thereby controlling the power conversion by the main circuit unit 212.

各変換器CELの制御回路280は、制御装置214から入力された制御信号に応じて各スイッチング素子241、242の制御端子の電圧の大きさを変化させることにより、各スイッチング素子241、242のオン状態及びオフ状態を切り替える。制御信号の電圧の大きさ、各スイッチング素子241、242の制御端子の電圧の大きさ、及び各スイッチング素子241、242のオン・オフの関係は、上記第2の実施形態に関する説明と同様とすることができる。 The control circuit 280 of each converter CEL switches between the on and off states of each switching element 241, 242 by changing the magnitude of the voltage at the control terminal of each switching element 241, 242 in response to a control signal input from the control device 214. The magnitude of the voltage of the control signal, the magnitude of the voltage at the control terminal of each switching element 241, 242, and the on/off relationship of each switching element 241, 242 can be the same as those described for the second embodiment above.

光信号送受信装置216は、例えば、各変換器CELのそれぞれに対応して設けられた複数の光送信部11、複数の光伝送路12、複数の光受信部13、複数の発光制御部14、及び複数の受光制御部15を有する。複数の発光制御部14は、例えば、各変換器CELのそれぞれの制御回路280と接続される。各変換器CELのそれぞれの制御回路280から出力された信号は、光信号送受信装置216を介して制御装置214に入力される。 The optical signal transmitting/receiving device 216 has, for example, a plurality of optical transmitting units 11, a plurality of optical transmission paths 12, a plurality of optical receiving units 13, a plurality of light emission control units 14, and a plurality of light reception control units 15, each of which is provided corresponding to each of the converters CEL. The plurality of light emission control units 14 are, for example, connected to the respective control circuits 280 of each of the converters CEL. The signals output from the respective control circuits 280 of each of the converters CEL are input to the control device 214 via the optical signal transmitting/receiving device 216.

各変換器CELの制御回路280は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返し、各変換器CELの異常を制御装置214で検出できるようにするためのハートビート信号を第1入力信号として各発光制御部14に入力する。ハートビート信号は、例えば、デジタル信号である。 The control circuit 280 of each converter CEL, for example, repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle, and inputs a heartbeat signal to each light emission control unit 14 as a first input signal so that the control device 214 can detect an abnormality in each converter CEL. The heartbeat signal is, for example, a digital signal.

また、各変換器CELの制御回路280は、例えば、各スイッチング素子241、242の制御端子の電圧を測定し、制御端子の電圧の測定結果に応じたフィードバック信号を第2入力信号として各発光制御部14に入力する。フィードバック信号は、例えば、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返すとともに、電圧の高い状態及び電圧の低い状態の比率を変化させる信号である。フィードバック信号は、例えば、PWM信号である。フィードバック信号は、例えば、デジタル信号である。フィードバック信号は、換言すれば、制御信号が各スイッチング素子241、242の制御端子に適切に入力されたか否かを制御装置214で確認できるようにするための信号である。 The control circuit 280 of each converter CEL measures, for example, the voltage of the control terminal of each switching element 241, 242, and inputs a feedback signal corresponding to the measurement result of the voltage of the control terminal to each light emission control unit 14 as a second input signal. The feedback signal is, for example, a signal that repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle and changes the ratio of the high voltage state to the low voltage state. The feedback signal is, for example, a PWM signal. The feedback signal is, for example, a digital signal. In other words, the feedback signal is a signal that allows the control device 214 to check whether the control signal has been appropriately input to the control terminal of each switching element 241, 242.

換言すれば、主回路部212は、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返し、主回路部212の異常を制御装置214で検出できるようにするためのハートビート信号を第1入力信号として発光制御部14に入力する。そして、主回路部212は、各スイッチング素子241、242の制御端子の電圧を測定し、制御端子の電圧の測定結果に応じたフィードバック信号を第2入力信号として発光制御部14に入力する。上記第1の実施形態の図2に関して説明したように、フィードバック信号(制御信号)の周期は、ハートビート信号の周期よりも長い。換言すれば、第2入力信号の周期T2は、第1入力信号の周期T1よりも長い。 In other words, the main circuit unit 212 repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle, and inputs a heartbeat signal to the light emission control unit 14 as a first input signal so that the control device 214 can detect an abnormality in the main circuit unit 212. The main circuit unit 212 then measures the voltage of the control terminals of each switching element 241, 242, and inputs a feedback signal corresponding to the measurement result of the control terminal voltage to the light emission control unit 14 as a second input signal. As described with respect to FIG. 2 of the first embodiment above, the cycle of the feedback signal (control signal) is longer than the cycle of the heartbeat signal. In other words, the cycle T2 of the second input signal is longer than the cycle T1 of the first input signal.

これにより、本実施形態に係る電力変換装置200では、1つの光伝送路12で第1入力信号及び第2入力信号の2つの信号の送信を行うことができる。従って、電力変換装置200では、例えば、2つの信号のそれぞれに対応した2つの光送信部11、2つの光伝送路12、及び2つの光受信部13を設ける場合と比べて、より簡単な構成で周波数の異なる複数の信号を送受することができる。 As a result, the power conversion device 200 according to this embodiment can transmit two signals, a first input signal and a second input signal, over a single optical transmission path 12. Therefore, the power conversion device 200 can transmit and receive multiple signals with different frequencies with a simpler configuration than, for example, a case in which two optical transmitters 11, two optical transmission paths 12, and two optical receivers 13 corresponding to the two signals are provided.

また、電力変換装置200では、例えば、複数の変換器CELのそれぞれに対応して設けられた複数の光送信部11、複数の光伝送路12、複数の光受信部13、複数の発光制御部14、及び複数の受光制御部15が設けられる。この場合、1つの光伝送路12で第1入力信号及び第2入力信号の2つの信号を送信できるようにすることで、光伝送路12の数をより削減し、電力変換装置200の部品点数の増加をより抑制することができる。多数の変換器CELを直列に接続した電力変換装置200では、光送信部11、光伝送路12、光受信部13などの光部品の数も多数になる。従って、このような電力変換装置200において、上記のように1つの光伝送路12で第1入力信号及び第2入力信号の2つの信号を送信できるようにすることで、部品点数の増加を大幅に抑制することができる。例えば、光部品の増加にともなうコストの増加を大幅に抑えることができる。 In addition, in the power conversion device 200, for example, a plurality of optical transmitters 11, a plurality of optical transmission paths 12, a plurality of optical receivers 13, a plurality of light emission control units 14, and a plurality of light reception control units 15 are provided corresponding to each of the plurality of converters CEL. In this case, by making it possible to transmit two signals, the first input signal and the second input signal, through one optical transmission path 12, the number of optical transmission paths 12 can be further reduced, and the increase in the number of parts of the power conversion device 200 can be further suppressed. In the power conversion device 200 in which a large number of converters CEL are connected in series, the number of optical parts such as the optical transmitters 11, the optical transmission paths 12, and the optical receivers 13 is also large. Therefore, in such a power conversion device 200, by making it possible to transmit two signals, the first input signal and the second input signal, through one optical transmission path 12 as described above, the increase in the number of parts can be significantly suppressed. For example, the increase in cost due to the increase in optical parts can be significantly suppressed.

上記第2の実施形態と同様に、光信号送受信装置216は、主回路部212又は制御装置214に組み込んでもよい。換言すれば、光信号送受信装置216は、主回路部212に一体的に設けてもよいし、制御装置214に一体的に設けてもよい。また、例えば、光送信部11と発光制御部14とを主回路部212に設け、光受信部13と受光制御部15とを制御装置214に設けるといったように、光信号送受信装置216は、主回路部212及び制御装置214に分割して設けてもよい。換言すれば、光信号送受信装置216は、一部を主回路部212(例えば各変換器CEL)に設け、別の一部を制御装置214に設けてもよい。光信号送受信装置216の構成は、上記に限ることなく、主回路部212と制御装置214との間の通信を適切に行うことが可能な任意の構成でよい。 As in the second embodiment, the optical signal transmitting/receiving device 216 may be incorporated in the main circuit section 212 or the control device 214. In other words, the optical signal transmitting/receiving device 216 may be provided integrally with the main circuit section 212 or may be provided integrally with the control device 214. The optical signal transmitting/receiving device 216 may be provided separately in the main circuit section 212 and the control device 214, for example, by providing the optical transmitting section 11 and the light emission control section 14 in the main circuit section 212 and the optical receiving section 13 and the light reception control section 15 in the control device 214. In other words, the optical signal transmitting/receiving device 216 may be provided partially in the main circuit section 212 (for example, each converter CEL) and partially in the control device 214. The configuration of the optical signal transmitting/receiving device 216 is not limited to the above, and may be any configuration that can appropriately perform communication between the main circuit section 212 and the control device 214.

なお、MMC型の主回路部212において、変換器CELの構成は、ハーフブリッジ回路の構成に限ることなく、フルブリッジ接続された4つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路の構成としてもよい。 In addition, in the MMC type main circuit section 212, the configuration of the converter CEL is not limited to a half-bridge circuit configuration, but may be a full-bridge circuit configuration having four switching elements connected in a full bridge.

上記第3の実施形態では、主回路部212にMMC型の電力変換器を用いている。主回路部212は、MMC型に限ることなく、例えば、複数の変換器CELを直列に接続する他の方式の電力変換器でもよい。 In the third embodiment, an MMC type power converter is used for the main circuit unit 212. The main circuit unit 212 is not limited to the MMC type, and may be, for example, another type of power converter in which multiple converters CEL are connected in series.

電力変換装置200は、直流送電システムに限ることなく、交流から直流への変換及び直流から交流への変換が必要な他の任意のシステムなどに適用してもよい。主回路部212による交直変換は、交流から直流及び直流から交流の双方に限ることなく、交流から直流又は直流から交流の一方のみでもよい。また、主回路部212は、例えば、交流交流直接変換回路などでもよい。 The power conversion device 200 is not limited to DC transmission systems, but may also be applied to any other system requiring conversion from AC to DC and from DC to AC. The AC/DC conversion by the main circuit unit 212 is not limited to both AC to DC and DC to AC, but may be only AC to DC or DC to AC. The main circuit unit 212 may also be, for example, an AC-AC direct conversion circuit.

主回路部212の構成は、例えば、複数のアーム部をスター結線、デルタ結線、あるいはマトリックス結線した構成などでもよい。主回路部212は、例えば、モジュラーマトリックスコンバータなどでもよい。主回路部212は、必ずしも複数のレグを有しなくてもよい。主回路部212は、少なくとも複数のアーム部を有していればよい。主回路部212の構成は、電力の変換が可能な任意の構成でよい。電力変換装置は、例えば、周波数変換装置、直流送電装置、無効電力補償装置、あるいは電力潮流制御装置などでもよい。 The main circuit section 212 may be configured, for example, with multiple arm sections in a star connection, delta connection, or matrix connection. The main circuit section 212 may be, for example, a modular matrix converter. The main circuit section 212 does not necessarily have to have multiple legs. It is sufficient for the main circuit section 212 to have at least multiple arm sections. The main circuit section 212 may be configured in any manner that allows power conversion. The power conversion device may be, for example, a frequency conversion device, a direct current transmission device, a reactive power compensation device, or a power flow control device.

このように、主回路部の構成は、上記第2の実施形態で表した三相2レベルインバータの構成に限ることなく、複数の変換器CELを直列に接続した構成などでもよい。主回路部の構成は、三相2レベルインバータに限ることなく、単相2レベルインバータ、単相3レベルインバータ、三相3レベルインバータなどでもよい。主回路部の構成は、上記各実施形態に表した構成に限ることなく、変換器を有し、変換器の動作によって電力の変換を行う任意の構成でよい。 In this way, the configuration of the main circuit unit is not limited to the three-phase two-level inverter configuration shown in the second embodiment above, but may be a configuration in which multiple converters CEL are connected in series. The configuration of the main circuit unit is not limited to a three-phase two-level inverter, but may be a single-phase two-level inverter, a single-phase three-level inverter, a three-phase three-level inverter, etc. The configuration of the main circuit unit is not limited to the configurations shown in each of the above embodiments, but may be any configuration that has a converter and converts power by the operation of the converter.

上記実施形態では、光信号送受信装置を電力変換装置に適用した例を示している。光信号送受信装置は、電力変換装置に限ることなく、他の如何なる装置に用いられるものであってもよい。 The above embodiment shows an example in which the optical signal transmission/reception device is applied to a power conversion device. The optical signal transmission/reception device is not limited to being used in a power conversion device, and may be used in any other device.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

10…光信号送受信装置、 11…光送信部、 12…光伝送路、 13…光受信部、 14…発光制御部、 15…受光制御部、 20…排他的論理和回路、 30…ワンショット回路、 32…フィルタ回路、 100…電力変換装置、 101…主回路部、 101a…変換器、 102…制御装置、 104…光信号送受信装置、 111~116…スイッチング素子、 121~126…整流素子、 130…電荷蓄積素子、 131~136…駆動回路、 200…電力変換装置、 202…交流電力系統、 203、204…直流送電線、 206…変圧器、 212…主回路部、 214…制御装置、 216…光信号送受信装置、 220a…第1直流端子、 220b…第2直流端子、 221a…第1交流端子、 221b…第2交流端子、 221c…第3交流端子、 222a…第1アーム部、 222b…第2アーム部、 222c…第3アーム部、 222d…第4アーム部、 222e…第5アーム部、 222f…第6アーム部、 223a~223f…バッファリアクトル、 224a~224f…電流検出器、 225…電圧検出部、 241、242…スイッチング素子、 251、252…整流素子、 261、262…駆動回路、 271、272…接続端子、 274…電荷蓄積素子、 276…給電回路、 278…電圧検出回路、 280…制御回路、 CEL…変換器、 LG1…第1レグ、 LG2…第2レグ、 LG3…第3レグ 10...optical signal transmitting/receiving device, 11...optical transmitting unit, 12...optical transmission path, 13...optical receiving unit, 14...light emission control unit, 15...light reception control unit, 20...exclusive OR circuit, 30...one-shot circuit, 32...filter circuit, 100...power conversion device, 101...main circuit unit, 101a...converter, 102...control device, 104...optical signal transmitting/receiving device, 111-116...switching elements, 121-126...rectifying elements, 130...charge storage elements, 131-136...drive circuits, 200...power conversion device, 202...AC power system, 203, 204...DC transmission line, 206...transformer, 212...main circuit unit, 214...control device, 216...optical signal transmitting/receiving device, 220a...first DC terminal, [0033] 220b...second DC terminal, 221a...first AC terminal, 221b...second AC terminal, 221c...third AC terminal, 222a...first arm portion, 222b...second arm portion, 222c...third arm portion, 222d...fourth arm portion, 222e...fifth arm portion, 222f...sixth arm portion, 223a to 223f...buffer reactor, 224a to 224f...current detector, 225...voltage detection portion, 241, 242...switching element, 251, 252...rectifier element, 261, 262...drive circuit, 271, 272...connection terminal, 274...charge storage element, 276...power supply circuit, 278...voltage detection circuit, 280...control circuit, CEL...converter, LG1...first leg, LG2: 2nd leg, LG3: 3rd leg

Claims (7)

光信号の送信を行う光送信部と、
前記光送信部に接続された光伝送路と、
前記光伝送路を介して前記光送信部と接続され、前記光信号を受信し、前記光信号の発光量に応じた大きさの電気信号に変換することにより、前記電気信号の受信信号を出力する光受信部と、
所定の周波数を有する第1入力信号と、前記第1入力信号よりも低い周波数を有する第2入力信号と、の入力を受け、前記第1入力信号に前記第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成し、前記重畳信号を前記光送信部に入力することにより、前記重畳信号に応じた前記光信号を前記光送信部に送信させる発光制御部と、
前記光受信部から出力された前記受信信号を基に、前記第1入力信号及び前記第2入力信号の復元を行うことにより、前記第1入力信号に応じた第1復元信号と、前記第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成する受光制御部と、
を備えた光信号送受信装置。
an optical transmitter for transmitting an optical signal;
an optical transmission line connected to the optical transmitter;
an optical receiving unit connected to the optical transmitting unit via the optical transmission line, receiving the optical signal, and converting the optical signal into an electrical signal having a magnitude corresponding to an amount of light emitted from the optical signal, thereby outputting a received signal of the electrical signal;
a light emission control unit that receives a first input signal having a predetermined frequency and a second input signal having a frequency lower than that of the first input signal, generates a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal, and inputs the superimposed signal to the optical transmission unit, thereby causing the optical transmission unit to transmit the optical signal corresponding to the superimposed signal;
a light-receiving control unit that generates a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal by restoring the first input signal and the second input signal based on the received signal output from the optical receiving unit;
An optical signal transmitting and receiving device comprising:
前記第1入力信号及び前記第2入力信号は、電圧の低い状態と、電圧の高い状態と、を有するデジタル信号であり、
前記発光制御部は、入力されたデジタル信号の前記第1入力信号及び前記第2入力信号の排他的論理和を演算することにより、前記第1入力信号及び前記第2入力信号からデジタル信号の前記重畳信号を生成する排他的論理和回路を有する請求項1記載の光信号送受信装置。
the first input signal and the second input signal are digital signals having a low voltage state and a high voltage state,
2. The optical signal transmitting and receiving device according to claim 1, wherein the light emission control unit has an exclusive-OR circuit that generates the superimposed signal, which is a digital signal, from the first input signal and the second input signal by calculating the exclusive-OR of the first input signal and the second input signal, which are input digital signals.
前記第1入力信号及び前記第2入力信号は、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返す信号であり、
前記第2入力信号の周期は、前記第1入力信号の周期よりも長く、
前記受光制御部は、ワンショット回路と、フィルタ回路と、を有し、前記光受信部から出力された受信信号を前記ワンショット回路及び前記フィルタ回路のそれぞれに入力し、
前記ワンショット回路は、前記受信信号の変化に応じて所定の幅のパルスを出力することにより、前記第1復元信号を生成し、
前記ワンショット回路の出力する前記パルスの幅は、前記第1入力信号の周期よりも長く、かつ前記第2入力信号の周期の半分以下に設定され、
前記フィルタ回路は、前記受信信号に含まれる前記第1入力信号の周波数成分の信号を減衰させ、前記第2入力信号の周波数成分の信号を通過させる処理を行うことにより、前記第2復元信号を生成する請求項2記載の光信号送受信装置。
the first input signal and the second input signal are signals that repeat a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle,
The period of the second input signal is longer than the period of the first input signal,
the light receiving control unit has a one-shot circuit and a filter circuit, and inputs a reception signal output from the light receiving unit to each of the one-shot circuit and the filter circuit;
the one-shot circuit generates the first restored signal by outputting a pulse of a predetermined width in response to a change in the received signal;
the width of the pulse output by the one-shot circuit is set to be longer than the period of the first input signal and equal to or less than half the period of the second input signal;
3. The optical signal transmitting and receiving device according to claim 2, wherein the filter circuit generates the second restored signal by performing a process of attenuating a signal of a frequency component of the first input signal contained in the received signal and passing a signal of a frequency component of the second input signal.
変換器を有し、前記変換器の動作により、電力の変換を行う主回路部と、
前記主回路部の動作を制御する制御装置と、
前記主回路部と前記制御装置との間の通信を行う光信号送受信装置と、
を備え、
前記光信号送受信装置は、
光信号の送信を行う光送信部と、
前記光送信部に接続された光伝送路と、
前記光伝送路を介して前記光送信部と接続され、前記光信号を受信し、前記光信号の発光量に応じた大きさの電気信号に変換することにより、前記電気信号の受信信号を出力する光受信部と、
所定の周波数を有する第1入力信号と、前記第1入力信号よりも低い周波数を有する第2入力信号と、の入力を受け、前記第1入力信号に前記第2入力信号を重畳させた重畳信号を生成し、前記重畳信号を前記光送信部に入力することにより、前記重畳信号に応じた前記光信号を前記光送信部に送信させる発光制御部と、
前記光受信部から出力された前記受信信号を基に、前記第1入力信号及び前記第2入力信号の復元を行うことにより、前記第1入力信号に応じた第1復元信号と、前記第2入力信号に応じた第2復元信号と、を生成する受光制御部と、
を有する電力変換装置。
A main circuit unit having a converter and converting power by the operation of the converter;
A control device for controlling the operation of the main circuit unit;
an optical signal transmitting/receiving device for performing communication between the main circuit unit and the control device;
Equipped with
The optical signal transmitting and receiving device comprises:
an optical transmitter for transmitting an optical signal;
an optical transmission line connected to the optical transmitter;
an optical receiving unit connected to the optical transmitting unit via the optical transmission line, receiving the optical signal, and converting the optical signal into an electrical signal having a magnitude corresponding to an amount of light emitted from the optical signal, thereby outputting a received signal of the electrical signal;
a light emission control unit that receives a first input signal having a predetermined frequency and a second input signal having a frequency lower than that of the first input signal, generates a superimposed signal by superimposing the second input signal on the first input signal, and inputs the superimposed signal to the optical transmission unit, thereby causing the optical transmission unit to transmit the optical signal corresponding to the superimposed signal;
a light-receiving control unit that generates a first restored signal corresponding to the first input signal and a second restored signal corresponding to the second input signal by restoring the first input signal and the second input signal based on the received signal output from the optical receiving unit;
A power conversion device having the following:
前記変換器は、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチングにより、電力の変換を行い、
前記発光制御部は、前記主回路部と接続され、
前記受光制御部は、前記制御装置と接続され、
前記主回路部は、ハートビート信号を前記第1入力信号として前記発光制御部に入力するとともに、フィードバック信号を前記第2入力信号として前記発光制御部に入力し、
前記ハートビート信号は、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返し、前記主回路部の異常を前記制御装置で検出できるようにするための信号であり、
前記フィードバック信号は、電圧の高い状態と、電圧の低い状態と、を所定の周期で繰り返すとともに、電圧の高い状態及び電圧の低い状態の比率を変化させる信号であり、
前記フィードバック信号の周期は、前記ハートビート信号の周期よりも長い請求項4記載の電力変換装置。
The converter has a switching element and performs power conversion by switching the switching element.
the light emission control unit is connected to the main circuit unit,
The light receiving control unit is connected to the control device,
the main circuit unit inputs a heartbeat signal as the first input signal to the light-emission control unit, and inputs a feedback signal as the second input signal to the light-emission control unit;
the heartbeat signal is a signal that repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle, and enables the control device to detect an abnormality in the main circuit unit;
the feedback signal is a signal that repeats a high voltage state and a low voltage state at a predetermined cycle and changes the ratio of the high voltage state to the low voltage state,
The power conversion device according to claim 4 , wherein a period of the feedback signal is longer than a period of the heartbeat signal.
前記変換器は、複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン・オフの切り替えを行う複数の駆動回路と、を有し、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより、電力の変換を行い、
前記光信号送受信装置は、前記複数の駆動回路のそれぞれに対応して設けられた複数の前記光送信部、複数の前記光伝送路、複数の前記光受信部、複数の前記発光制御部、及び複数の前記受光制御部を有する請求項4記載の電力変換装置。
The converter includes a plurality of switching elements and a plurality of drive circuits that switch on and off the plurality of switching elements, and performs power conversion by switching the plurality of switching elements.
5. The power conversion device according to claim 4, wherein the optical signal transmitting/receiving device has a plurality of the optical transmitting units, a plurality of the optical transmission paths, a plurality of the optical receiving units, a plurality of the light emission control units, and a plurality of the light reception control units, each of which is provided corresponding to one of the plurality of driving circuits.
前記主回路部は、直列に接続された複数の前記変換器を有し、
複数の前記変換器のそれぞれは、
一対の接続端子と、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子に対して並列に接続された電荷蓄積素子と、
を有し、前記一対の接続端子を介して直列に接続されるとともに、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより、前記電荷蓄積素子の電圧を前記一対の接続端子間に出力する出力状態と、前記一対の接続端子間を導通させたバイパス状態と、前記複数のスイッチング素子をオフ状態とした停止状態と、を切り替え可能であり、
前記光信号送受信装置は、前記主回路部の複数の前記変換器のそれぞれに対応して設けられた複数の前記光送信部、複数の前記光伝送路、複数の前記光受信部、複数の前記発光制御部、及び複数の前記受光制御部を有する請求項4記載の電力変換装置。
the main circuit unit has a plurality of the converters connected in series,
Each of the plurality of converters comprises:
A pair of connection terminals;
A plurality of switching elements;
a charge storage element connected in parallel to the plurality of switching elements;
and the charge storage element is connected in series via the pair of connection terminals, and is capable of switching between an output state in which a voltage of the charge storage element is output between the pair of connection terminals, a bypass state in which the pair of connection terminals are electrically connected, and a stop state in which the plurality of switching elements are in an off state by switching the plurality of switching elements;
5. The power conversion device according to claim 4, wherein the optical signal transmitting/receiving device has a plurality of the optical transmitting units, a plurality of the optical transmission paths, a plurality of the optical receiving units, a plurality of the light emission control units, and a plurality of the light reception control units, each of which is provided corresponding to a plurality of the converters of the main circuit unit.
JP2022196520A 2022-12-08 2022-12-08 Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device Pending JP2024082574A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022196520A JP2024082574A (en) 2022-12-08 2022-12-08 Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022196520A JP2024082574A (en) 2022-12-08 2022-12-08 Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024082574A true JP2024082574A (en) 2024-06-20

Family

ID=91539165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022196520A Pending JP2024082574A (en) 2022-12-08 2022-12-08 Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024082574A (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56168462A (en) * 1980-05-29 1981-12-24 Fujitsu Ltd Data transmitting system
JPH11356035A (en) * 1998-06-04 1999-12-24 Hitachi Ltd Gate drive device for voltage-driven self-extinguishing element
JP2011193615A (en) * 2010-03-15 2011-09-29 Hitachi Ltd Electric power conversion apparatus
JP2017153148A (en) * 2017-05-09 2017-08-31 日本電信電話株式会社 Optical transmission device, optical multiplex reception device, and signal superposition system
JP2018133689A (en) * 2017-02-15 2018-08-23 三菱電機株式会社 Visible light communication system and visible light communication method
US20190036637A1 (en) * 2016-01-25 2019-01-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and Apparatus for Multiplexing Signals
JP2019140772A (en) * 2018-02-08 2019-08-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 Power conversion device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56168462A (en) * 1980-05-29 1981-12-24 Fujitsu Ltd Data transmitting system
JPH11356035A (en) * 1998-06-04 1999-12-24 Hitachi Ltd Gate drive device for voltage-driven self-extinguishing element
JP2011193615A (en) * 2010-03-15 2011-09-29 Hitachi Ltd Electric power conversion apparatus
US20190036637A1 (en) * 2016-01-25 2019-01-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and Apparatus for Multiplexing Signals
JP2018133689A (en) * 2017-02-15 2018-08-23 三菱電機株式会社 Visible light communication system and visible light communication method
JP2017153148A (en) * 2017-05-09 2017-08-31 日本電信電話株式会社 Optical transmission device, optical multiplex reception device, and signal superposition system
JP2019140772A (en) * 2018-02-08 2019-08-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 Power conversion device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9214877B2 (en) Gate driving circuit having a fault detecting circuit for a semiconductor switching device
CN108566101B (en) Modular power supply system
US11489432B2 (en) Self-power feed circuit and power conversion device
CN103959624A (en) DC to DC Converter Components
KR101725087B1 (en) Power control device for sub-module of mmc converter
CN111587526A (en) DC-DC converter device
WO2018158935A1 (en) Power conversion device and communication method
US11621650B2 (en) Method for current limitation in the event of transient voltage variations at an AC output of a multi-level inverter and a multi-level inverter
JP2024082574A (en) Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device
JP2008187874A (en) Phase interruption detector of three-phase ac power supply
CN110829802B (en) Three-level half-bridge driving circuit and converter
US9647571B2 (en) Internal inverter communications
EP3591825A1 (en) Hybrid flyback converter
JP2019213382A (en) Power conversion apparatus
JP7672774B2 (en) Optical signal transmitting/receiving device and power conversion device
CN106067723A (en) Handover module and the transducer with at least one handover module
JP7266373B2 (en) power converter
US20220239231A1 (en) Power conversion device
JP2021016261A (en) Power conversion device
JP7541962B2 (en) Power Conversion Equipment
JP7608029B2 (en) Power Conversion Equipment
KR20190111550A (en) Power converter and overcurrent protection method thereof
JP2025072748A (en) Power Conversion Equipment
JP2025067140A (en) Electric power conversion device
KR101766676B1 (en) Control Apparatus for modular multilevel converter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20251006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20251023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20251210