特許 6788869 変換器、電力伝送システム、及び、コントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6788869

(24)【登録日】2020年11月5日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】変換器、電力伝送システム、及び、コントローラ

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/02 20060101AFI20201116BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/02

   H02J13/00 C

【請求項の数】17

【全頁数】46

(21)【出願番号】特願2016-218814(P2016-218814)

(22)【出願日】2016年11月9日

(65)【公開番号】特開2017-143719(P2017-143719A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2019年5月21日

(31)【優先権主張番号】特願2016-22503(P2016-22503)

(32)【優先日】2016年2月9日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(72)【発明者】

【氏名】山岡 正拓

(72)【発明者】

【氏名】加納 潤一

(72)【発明者】

【氏名】嶺岸 瞳

(72)【発明者】

【氏名】山本 温

(72)【発明者】

【氏名】増田 耕平

【審査官】 佐藤 卓馬

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０７９０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５５１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９２９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００８４６４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／０２

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の交流電力が変調符号で符号変調された符号変調電力を受信する端子と、
前記符号変調電力を変換符号で変換して第２の交流電力を生成する回路と、を備え、
前記変換符号は、前記変調符号に基づいて生成されており、
前記第２の交流電力の周波数は、前記第１の交流電力の周波数よりも高い、
変換器。

【請求項2】

前記変換符号の符号系列は、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値と同じ値をとる、複数の第１の部分系列と、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値を反転させた値をとる、複数の第２の部分系列とを含む、
請求項１に記載の変換器。

【請求項3】

前記複数の第１の部分系列及び前記複数の第２の部分系列のそれぞれの周期は、前記第２の交流電力の周期の半分以下である、
請求項２に記載の変換器。

【請求項4】

前記第１の部分系列と前記第２の部分系列は、直交符号系列である、
請求項２又は３に記載の変換器。

【請求項5】

前記第２の交流電力の周波数は、前記第１の交流電力の周波数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の変換器。

【請求項6】

前記回路は、複数のスイッチを含む、
請求項１に記載の変換器。

【請求項7】

前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含み、
前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記符号変調電力を変換する、
請求項６に記載の変換器。

【請求項8】

前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路である、
請求項１に記載の変換器。

【請求項9】

コントローラから指示信号を受信する通信回路をさらに含み、
前記指示信号は、前記符号変調電力を変換するタイミングを示すタイミング情報と、前記変換符号に関する符号情報とを含み、
前記制御回路は、前記指示信号に基づいて前記複数の制御信号を生成する、
請求項７に記載の変換器。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の変換器と、
前記第１の交流電力を前記変調符号で符号変調して、前記符号変調電力を生成する符号変調器とを備える、
電力伝送システム。

【請求項11】

プロセッサと、通信回路とを備え、
前記プロセッサは、
第１の交流電力を変調符号で符号変調させて符号変調電力を生成させるための第１の指示信号を生成し、
前記第１の指示信号を、前記通信回路を介して符号変調器に送信し、
前記符号変調電力を変換符号で変換させて第２の交流電力を生成させるための第２の指示信号を生成し、
前記第２の指示信号を、前記通信回路を介して変換器に送信し、
前記符号変調器と前記変換器は伝送路を介して接続されており、
前記変換符号は、前記変調符号に基づいて生成されており、
前記第２の交流電力の周波数は、前記第１の交流電力の周波数よりも高い、
コントローラ。

【請求項12】

前記変換符号の符号系列は、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値と同じ値をとる、複数の第１の部分系列と、
前記変換符号の各ビット値が前記変調符号の対応するビット値を反転させた値をとる、複数の第２の部分系列とを含む、
請求項１１に記載のコントローラ。

【請求項13】

前記複数の第１の部分系列及び前記複数の第２の部分系列のそれぞれの周期は、前記第２の交流電力の周期の半分以下である、
請求項１２に記載のコントローラ。

【請求項14】

前記第１の部分系列と前記第２の部分系列は、直交符号系列である、
請求項１２又は１３に記載のコントローラ。

【請求項15】

前記第２の交流電力の周波数は、前記第１の交流電力の周波数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）である、
請求項１１から１４のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項16】

前記第１の指示信号は、前記符号変調器に前記第１の交流電力を符号変調させるタイミングを示す第１のタイミング情報と、前記変調符号に関する第１の符号情報とを含み、
前記第２の指示信号は、前記変換器に前記符号変調電力を変換させるタイミングを示す第２のタイミング情報と、前記変換符号に関する第２の符号情報とを含む、
請求項１１から１５のいずれか一項に記載のコントローラ。

【請求項17】

前記プロセッサは、さらに、
前記符号変調器に入力される前記第１の交流電力の量及び周波数の情報と、前記変換器が出力すべき前記第２の交流電力の量及び周波数の情報とを、前記通信回路を介して取得し、
取得された前記情報に応じて、前記第１の指示信号及び前記第２の指示信号を生成する、
請求項１１から１６のいずれか一項に記載のコントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、符号変調器、変換器、コントローラ、並びに、それらを備える電力伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電力会社からの商用電力の供給に加え、自然エネルギーによって発電された電力の供給が急激に増加しつつある。また、遠距離送電による損失を軽減させるために、局所的な小規模電力網の導入が提案されている。

【0003】

特許文献１は、電力を非同期で融通するための多端子電力変換装置を開示している。

【0004】

特許文献２は、他の装置と情報信号を送受信する通信部と、当該他の装置に電力を供給する電力供給部とを備える電力供給装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６１２７１８号公報

【特許文献2】特開２０１１−９１９５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、伝送される電力を識別でき、所望の周波数に変換できる電力伝送システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る変換器は、第１の交流電力が変調符号で符号変調された符号変調電力を受信する端子と、前記符号変調電力を変換符号で変換して第２の交流電力を生成する回路と、を備える。前記変換符号は、前記変調符号に基づいて生成されている。前記第２の交流電力の周波数は、前記第１の交流電力の周波数よりも高い。

【0008】

これらの包括的かつ特定の態様は、変換器、符号変調器、コントローラ、電力伝送システム、及び、電力伝送方法として実現されてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係る電力伝送システムによれば、伝送される電力を識別でき、所望の周波数に変換できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１の参考形態に係る電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１の参考形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である。

【図3】図３は、変調電流の波形の比較例を示す図である。

【図4A】図４Ａは、第１の参考形態に係る発電電流の波形の一例を示す図である。

【図4B】図４Ｂは、第１の参考形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である。

【図4C】図４Ｃは、第１の参考形態に係る復調電流の波形の一例を示す図である。

【図5】図５は、第１の参考形態に係る符号変調器の構成の一例を示すブロック図である。

【図6】図６は、第１の参考形態に係る符号復調器の構成の一例を示すブロック図である。

【図7】図７は、第１の参考形態に係る符号変調器、伝送路、及び符号復調器の構成の一例を示す模式的な回路図である。

【図8A】図８Ａは、第２の参考形態に係る発電電流の波形の一例を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、第２の参考形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である。

【図8C】図８Ｃは、第２の参考形態に係る復調電流の波形の一例を示す図である。

【図9】図９は、第２の参考形態に係る符号変調器の構成の一例を示す模式的な回路図である。

【図10】図１０は、第２の参考形態に係る符号復調器の構成の一例を示す模式的な回路図である。

【図11】図１１は、第２の参考形態の変形例に係る符号変調器の構成を示す模式的な回路図である。

【図12】図１２は、第２の参考形態の変形例に係る符号復調器の構成を示す模式的な回路図である。

【図13A】図１３Ａは、第３の参考形態の第１の動作例に係る発電電流の波形を示す図である。

【図13B】図１３Ｂは、第３の参考形態の第１の動作例に係る変調電流の波形を示す図である。

【図13C】図１３Ｃは、第３の参考形態の第１の動作例に係る復調電流の波形を示す図である。

【図14A】図１４Ａは、第３の参考形態の第２の動作例に係る発電電流の波形を示す図である。

【図14B】図１４Ｂは、第３の参考形態の第２の動作例に係る変調電流の波形を示す図である

【図14C】図１４Ｃは、第３の参考形態の第２の動作例に係る復調電流の波形を示す図である。

【図15】図１５は、第４の参考形態に係る電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。

【図16A】図１６Ａは、第４の参考形態の第１の動作例に係る第１の発電電流の波形を示す図である。

【図16B】図１６Ｂは、第４の参考形態の第１の動作例に係る第２の発電電流の波形を示す図である。

【図16C】図１６Ｃは、第４の参考形態の第１の動作例に係る変調電流の波形を示す図である。

【図16D】図１６Ｄは、第４の参考形態の第１の動作例に係る第１の復調電流の波形を示す図である。

【図16E】図１６Ｅは、第４の参考形態の第１の動作例に係る第２の復調電流の波形を示す図である。

【図17A】図１７Ａは、第４の参考形態の第２の動作例に係る第１の発電電流の波形を示す図である。

【図17B】図１７Ｂは、第４の参考形態の第２の動作例に係る第２の発電電流の波形を示す図である。

【図17C】図１７Ｃは、第４の参考形態の第２の動作例に係る変調電流の波形例を示す図である。

【図17D】図１７Ｄは、第４の参考形態の第２の動作例に係る第１の復調電流の波形を示す図である。

【図17E】図１７Ｅは、第４の参考形態の第２の動作例に係る第２の復調電流の波形を示す図である。

【図18】図１８は、第１の実施形態の第１の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図19】図１９は、第１の実施形態の第２の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図20】図２０は、第１の実施形態の第３の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図21】図２１は、第１の実施形態の第４の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図22】図２２は、第１の実施形態の第５の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図23】図２３は、第２の実施形態の第１の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図24】図２４は、第２の実施形態の第２の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図25】図２５は、第２の実施形態の第３の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図26】図２６は、第２の実施形態の第４の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【図27】図２７は、第２の実施形態の第５の動作例に係る発電電流及び復調電流の波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示に係る参考形態及び実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の参考形態及び実施形態において、同様の構成要素については同一の符号及び／又は同一の名称を付している。

【0012】

以下の説明は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下に示される数値、符号、波形、素子の種類、素子の配置及び接続、信号の流れ、回路ブロックなどは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。加えて、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、任意の構成要素である。

【0013】

（第１の参考形態）
［１．電力伝送システム］
図１は、第１の参考形態に係る電力伝送システム１００の構成を示す。電力伝送システム１００は、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３と、符号復調器４と、負荷５と、コントローラ１０とを備える。

【0014】

発電機１は、電力（例えば直流電力）を発電する。符号変調器２は、発電電力を変調符号で符号変調し、これによって符号変調電力（すなわち符号変調波）を生成する。符号変調電力は、伝送路３を介して符号変調器２から符号復調器４に送電される。伝送路３は、例えば、有線伝送路である。符号復調器４は、符号変調電力を復調符号で符号復調し、これによって電力（例えば直流電力）を得る。得られた電力は、例えば、負荷５に供給される。

【0015】

変調符号及び復調符号は、それぞれ、所定の符号系列からなる信号である。

【0016】

符号変調電力は、電流の向き又は電圧の極性が周期的又は非周期的に反転するような電力である。符号変調電力は、例えば、その極性が所定の期間（例えば、ある単位期間の整数倍となる期間）毎に変化するような波形を有する。

【0017】

発電機１は、例えば、電力測定器１ｍを有する。電力測定器１ｍは、発電機１の発電量を測定し、これをコントローラ１０に送信する。この発電量は、例えば、発電機１から符号変調器２に送電される電力量に相当する。なお、電力測定器１ｍは、符号変調器２の前段に設けられてもよい。

【0018】

負荷５は、例えば、電力測定器５ｍを有する。電力測定器５ｍは、負荷５の電力使用量を測定し、これをコントローラ１０に送信する。この電力使用量は、例えば、符号復調器４から負荷５に送電される電力量に相当する。なお、電力測定器５ｍは、符号復調器４の後段に設けられてもよい。

【0019】

発電機１及び負荷５は、例えば、電池やキャパシタ等の蓄電装置であってもよい。この場合、例えば、消費電力が少ない時間帯に発電された電力が蓄電され、この蓄電された電力が有効に活用されうる。これにより、システム全体の電力効率を向上させることができる。

【0020】

コントローラ１０は受信した各電力量に基づいて、符号変調器２と符号復調器４の動作を制御する。例えば、コントローラ１０は、符号変調器２及び符号復調器４に、指示信号を送信する。

【0021】

指示信号は、符号変調器２の動作と符号復調器４の動作とを同期させるための同期信号を含む。符号変調器２に送信される指示信号は、例えば、発電電力を符号変調するタイミングを示すタイミング情報を含む、符号復調器４に送信される指示信号は、例えば、符号変調電力を符号復調するタイミングを示すタイミング情報を含む。これにより、電力の符号変調及び符号復調を正確に同期させることができる。

【0022】

符号変調器２に送信される指示信号は、例えば、変調符号に関する符号情報を含み、符号復調器４に送信される指示信号は、例えば、復調符号に関する符号情報を含む。本開示において、「符号情報」とは、符号系列そのものであってもよいし、複数の符号系列から特定の１つを指定するための指定情報であってもよいし、符号系列を生成するためのパラメータ情報であってもよい。

【0023】

例えば、コントローラ１０は、符号変調器２に、変調符号の符号系列を送信し、符号復調器４に復調符号の符号系列を送信してもよい。

【0024】

例えば、コントローラ１０は、変調符号の符号系列を指定する指定情報を符号変調器２に送信し、符号変調器２はこの指定情報に基づいて変調符号を生成してもよい。コントローラ１０は、復調符号の符号系列を指定する指定情報を符号復調器４に送信し、符号復調器４はこの指定情報に基づいて復調符号を生成してもよい。

【0025】

あるいは、変調符号は符号変調器２において予め設定されていてもよく、復調符号は符号復調器４において予め設定されていてもよい。

【0026】

例えば、電力伝送システム１００が、複数の発電機１と、複数の符号変調器２と、複数の符号復調器４と、複数の負荷５とを備える場合を想定する。この場合、例えば、コントローラ１０が、複数の符号変調器２から選択された１つに対して変調符号の符号情報を送信し、かつ、複数の符号復調器４から選択された１つに対して復調符号の符号情報を送信する。これにより、選択された符号変調器２に接続されている発電機１から、選択された符号復調器４に接続されている負荷５へ、電力が伝送されうる。

【0027】

なお、図１には、発電電力、符号変調電力、及び符号復調電力の代わりに、発電電流Ｉ１、符号変調電流Ｉ２、及び符号復調電流Ｉ３が示されている。以下では、電流が変調／復調される例が説明されるが、本開示はこれに限定されず、例えば電圧が変調／復調されてもよい。以下の説明における「電流」は、適宜「電圧」又は「電力」に読み替えることができる。

【0028】

［２．符号変調電力の伝送効率］
図２は、変調電流Ｉ２の波形の例を示す。また、図３は、比較例に係る変調電流Ｉ２ａの波形の例を示す。図２中の“１”と“−１”は、変調電流Ｉ２の各期間の電流値に対応する符号を示している。図３中の“１”と“０”は、変調電流Ｉ２ａの各期間の電流値に対応する符号を示している。“１”と“０”からなる符号系列は、典型的な通信システムにおいて用いられる変調符号に相当する。

【0029】

図２に示される例では、符号変調器２は、発電電流Ｉ１を、“１”と“−１”の符号を有する変調波（すなわち変調電流Ｉ２）に変換している。そのため、変調電流Ｉ２が符号“１”を示す期間には、符号変調器２から符号復調器４へ正の電流が伝送され、変調電流Ｉ２が符号“−１”を示す期間（例えば図２中の期間Ｔａ）には、符号変調器２から符号復調器４へ負の電流が伝送される。したがって、いずれの期間においても電力が伝送され、これにより、高い伝送効率が得られる。

【0030】

図３に示される例では、変調電流Ｉ２ａは、“１”と“０”の符号を有する変調波である。この場合、変調電流Ｉ２ａが符号“０”を示す期間（例えば図３中の期間Ｔｂ）には、変調電流Ｉ２ａが０となり、電力が伝送されない。したがって、電力の伝送効率が低下する。

【0031】

図２及び３の比較から、符号変調電力の電流及び／又は電圧が正の値と負の値とを選択的にとる場合、特に、変調符号の符号系列が“０”を含まない場合には、高い伝送効率で電力が伝送されうることが分かる。

【0032】

［３．直流電力の符号変復調］
図４Ａ〜４Ｃは、それぞれ、発電電流Ｉ１、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３の波形の例を示す。

【0033】

図４Ａに示される発電電流Ｉ１は、直流であった。

【0034】

図４Ｂに示される変調電流Ｉ２は、発電電流Ｉ１に変調符号Ｍ１を乗算することで得られた。この例において、変調符号Ｍ１は、次に示される符号系列を有していた。

【0035】

［数１］
Ｍ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1］

【0036】

変調符号の周波数は３５ｋＨｚであり、各符号の時間幅は、{１／（３５ｋＨｚ）}／２＝１４．３マイクロ秒であった。図４Ｂに示される期間Ｔは、変調符号Ｍ１の符号系列の１周期を示している。

【0037】

図４Ｃに示される復調電流Ｉ３は、変調電流Ｉ２に復調符号Ｄ１を乗算することで得られた。この例において、変調符号Ｍ１と復調符号Ｄ１とは同一の符号系列を有していた。すなわち、復調符号Ｄ１は、次に示される符号系列を有していた。

【0038】

［数２］
Ｄ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1］

【0039】

復調符号の周波数は３５ｋＨｚであり、各符号の時間幅は１４．３マイクロ秒であった。

【0040】

変調電流Ｉ２に復調符号Ｄ１を乗算した結果は、発電電流Ｉ１にＭ１×Ｄ１を乗算した結果に相当する。ここで、Ｍ１×Ｄ１は、次に示される符号系列を有する。

【0041】

［数３］
Ｍ１×Ｄ１＝［1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1］

【0042】

したがって、図４Ｃに示されるように、符号変調と符号復調によって、発電電流Ｉ１と同等の直流電流が、復調電流Ｉ３として復元された。

【0043】

以上説明したように、本参考形態に係る変復調方法によれば、正確に同期し、かつ、電力損失の少ない電力伝送が実現されうる。

【0044】

例えば、図４Ｂに示されるように、変調符号Ｍ１が繰り返し使用されることにより、長時間、かつ、高効率で電力を伝送できる。

【0045】

上記の例において、変調符号Ｍ１の８番目から１４番目までの数字（ｄｉｇｉｔ）は、それぞれ、変調符号Ｍ１の１番目から７番目までの数字の正負を反転させたものに相当する。

【0046】

［４．符号変調器と符号復調器］
図５は、符号変調器２の構成例を示す。

【0047】

図５において、符号変調器２は、通信回路２１と、制御回路２５と、Ｈブリッジ回路２３とを備える。制御回路２５は、例えば、制御ＩＣ２０とゲートドライバ２２とを含む。

【0048】

通信回路２１は、コントローラ１０からの指示信号を受信して制御ＩＣ２０に出力する。通信回路２１は、例えば、アンテナと、同調回路と、検波器とを含む。

【0049】

指示信号は、例えば、同期信号と、変調符号の符号情報とを含む。同期信号は、例えば、変調を開始させるトリガー信号であってもよいし、変調を終了させるトリガー信号であってもよい。あるいは、同期信号は、例えば、変調を開始すべき時刻を示す時刻情報であってもよいし、変調を終了すべき時刻を示す時刻情報であってもよい。これらのトリガー信号及び時刻情報は、本開示における「タイミング情報」の例である。

【0050】

制御ＩＣ２０は、指示信号に基づいて変調符号を生成し、この変調符号に応じた制御信号をゲートドライバ２２に生成させる。制御ＩＣ２０は、プロセッサを含む。制御ＩＣ２０は、例えばマイコンである。

【0051】

ゲートドライバ２２は、制御信号をＨブリッジ回路２３に出力し、これにより、Ｈブリッジ回路２３に符号変調動作を実行させる。

【0052】

符号変調器２は、発電機１に接続される入力端子Ｔ１、Ｔ２と、伝送路３に接続される出力端子Ｔ３、Ｔ４とを有する。

【0053】

図６は、符号復調器４の構成例を示す。

【0054】

図６において、符号復調器４は、通信回路３１と、制御回路３５と、Ｈブリッジ回路３３とを備える。制御回路３５は、例えば、制御ＩＣ３０とゲートドライバ３２とを含む。

【0055】

通信回路３１は、コントローラ１０から指示信号を受信して制御ＩＣ３０に出力する。通信回路３１は、例えば、アンテナと、同調回路と、検波器とを含む。

【0056】

指示信号は、例えば、同期信号と、復調符号の符号情報とを含む。同期信号は、例えば、復調を開始させるトリガー信号であってもよいし、復調を終了させるトリガー信号であってもよい。あるいは、同期信号は、例えば、復調を開始すべき時刻を示す時刻情報であってもよいし、復調を終了すべき時刻を示す時刻情報であってもよい。これらのトリガー信号及び時刻情報は、本開示における「タイミング情報」の例である。

【0057】

制御ＩＣ３０は、指示信号に基づいて復調符号を生成し、この復調符号に応じた制御信号をゲートドライバ３２に生成させる。制御ＩＣ３０は、プロセッサを含み、例えばマイコンである。

【0058】

ゲートドライバ３２は、制御信号をＨブリッジ回路３３に出力し、これにより、Ｈブリッジ回路３３に符号復調動作を実行させる。

【0059】

符号復調器４は、伝送路３に接続される入力端子Ｔ１１、Ｔ１２と、負荷５に接続される出力端子Ｔ１３、Ｔ１４とを有する。

【0060】

図１において、コントローラ１０は、伝送路３とは異なる経路で、符号変調器２及び符号復調器４に制御信号を送信している。しかし、コントローラ１０は、伝送路３を介して、符号変調器２及び符号復調器４に制御信号を送信してもよい。この場合、制御信号は、例えば、符号変調電力と多重化されて伝送されうる。これにより、例えば、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４への通信経路が削減され、コストが低減されうる。

【0061】

図７は、符号変調器２における制御回路２５及びＨブリッジ回路２３、並びに、符号復調器４における制御回路３５及びＨブリッジ回路３３の構成例を示す。

【0062】

図７において、Ｈブリッジ回路２３は、フルブリッジ接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４を備える。例えば、スイッチ回路ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、及びＳＳ４は、それぞれ、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を含む。

【0063】

図７において、Ｈブリッジ回路３３は、フルブリッジ接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４を備える。例えば、スイッチ回路ＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ１３、及びＳＳ１４は、それぞれ、スイッチＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、及びＳ１４を含む。

【0064】

スイッチＳ１〜Ｓ４及びＳ１１〜Ｓ１４のそれぞれは、例えば、双方向スイッチであってもよく、ＭＯＳトランジスタであってもよい。

【0065】

制御回路２５は、所定の符号系列ｍ１、ｍ２を生成する。制御回路２５は、符号系列ｍ１をスイッチＳ１、Ｓ４に制御信号として出力し、符号系列ｍ２をスイッチＳ２、Ｓ３に制御信号として出力する。

【0066】

例えば、スイッチＳ１〜Ｓ４は、“１”を示す信号が入力されている間、オン状態となり、“０”を示す信号が入力されている間、オフ状態となる。スイッチＳ１がオン状態のとき、端子Ｔ１から端子Ｔ３に電流が流れる。スイッチＳ３がオン状態のとき、端子Ｔ１から端子Ｔ４に電流が流れる。スイッチＳ２がオン状態のとき、端子Ｔ３から端子Ｔ２に電流が流れる。スイッチＳ４がオン状態のとき、端子Ｔ４から端子Ｔ２に電流が流れる。

【0067】

制御回路３５は、所定の符号系列ｄ１、ｄ２を生成する。制御回路３５は、符号系列ｄ１をスイッチＳ１２、Ｓ１３に制御信号として出力し、符号系列ｄ２をスイッチＳ１１、Ｓ１４に制御信号として出力する。

【0068】

例えば、スイッチＳ１１〜Ｓ１４は、“１”を示す信号が入力されている間、オン状態となり、“０”を示す信号が入力されている間、オフ状態となる。スイッチＳ１１がオン状態のとき、端子Ｔ１２から端子Ｔ１３に電流が流れる。スイッチＳ１３がオン状態のとき、端子Ｔ１１から端子Ｔ１３に電流が流れる。スイッチＳ１２がオン状態のとき、端子Ｔ１４から端子Ｔ１２に電流が流れる。スイッチＳ１４がオン状態のとき、端子Ｔ１４から端子Ｔ１１に電流が流れる。

【0069】

図７において、実線矢印で示される方向に流れる電流は、正の電流と見なされる。図７において、符号変調器２と符号復調器４は、電流の流れる向きが互いに反対である点を除き、対称な構造を有する。

【0070】

［５．動作］
［５−１．制御信号］
表１は、符号変調器２のスイッチＳ１〜Ｓ４に入力される制御信号ｍ１、ｍ２の符号系列の例と、符号復調器４のスイッチＳ１１〜Ｓ１４に入力される制御信号ｄ１、ｄ２の符号系列の例を示す。

【0071】

【表1】

【0072】

この例において、制御信号ｍ１の符号系列と、制御信号ｄ１の符号系列は、同じ符号系列ｃ１ａであり、制御信号ｍ２の符号系列と、制御信号ｄ２の符号系列は、同じ符号系列ｃ１ｂである。符号系列ｃ１ｂは、符号系列ｃ１ａの全ビットをビット反転したものである。

【0073】

［５−２．符号変調器の動作］
符号変調器２の動作について説明する。

【0074】

制御信号ｍ１が“１”であって、かつ、制御信号ｍ２が“０”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオン状態であり、かつ、スイッチＳ２、Ｓ３はオフ状態である。このとき、符号変調器２に入力された正の発電電流Ｉ１は、図７の実線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に正の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“１”で符号変調される。

【0075】

一方、制御信号ｍ１が“０”であって、かつ、制御信号ｍ２が“１”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオフ状態であり、かつ、スイッチＳ２、Ｓ３はオン状態である。このとき、符号変調器２に入力された正の発電電流Ｉ１は、図７の点線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に負の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“−１”で符号変調される。

【0076】

なお、表１の制御信号ｍ１、ｍ２に基づく一連のスイッチ動作は、発電電流Ｉ１を下記の変調符号Ｍａで符号変調する操作に相当する。

【0077】

［数４］
Ｍａ＝［1 -1 1 1 1 -1 -1］

【0078】

したがって、符号変調器２は、発電電流Ｉ１を変調符号Ｍａで符号変調し、変調電流Ｉ２を、端子Ｔ３、Ｔ４を介して伝送路３に出力する。

【0079】

［５−３．符号復調器の動作］
符号復調器４の動作について説明する。

【0080】

制御信号ｄ１、ｄ２は、制御信号ｍ１、ｍ２と同期している。したがって、正の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“１”であって、かつ、制御信号ｄ２は“０”である。このとき、スイッチＳ１３、Ｓ１２はオン状態であって、かつ、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオフ状態である。そのため、正の変調電流Ｉ２は、図７実線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“１”で符号復調される。

【0081】

一方、負の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“０”であって、かつ、制御信号ｄ２は“１”である。このとき、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオン状態であって、かつ、スイッチＳ１２、Ｓ１３はオフ状態である。そのため、負の変調電流Ｉ２は、図７の実線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“−１”で符号復調される。

【0082】

なお、表１の制御信号ｄ１、ｄ２に基づく一連のスイッチ動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄａで符号復調する操作に相当する。

【0083】

［数５］
Ｄａ＝［1 -1 1 1 1 -1 -1］

【0084】

したがって、符号復調器４は、変調電流Ｉ２を復調符号Ｄａで符号復調し、正の復調電流Ｉ３を端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して出力する。

【0085】

［５−４．制御信号の他の例］
表２は、制御信号ｍ１、ｍ２、ｄ１、ｄ２の符号系列の他の例を示す。

【0086】

【表2】

【0087】

表１に示される制御信号ｍ１、ｍ２の符号系列は、“１”の数と“０”の数が等しくない。そのため、変調符号Ｍａの符号系列は、“１”の数と“−１”の数が等しくない。このような場合、変調電流Ｉ２の平均は０とならず、変調電流Ｉ２は、交流成分以外にわずかに直流成分を含む。

【0088】

一方、表２において、制御信号ｍ１、ｄ１は、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂが縦続に連結された符号系列［ｃ１ａ ｃ１ｂ］を有し、制御信号ｍ２、ｄ２は、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ１ａが縦続に連結された符号系列［ｃ１ｂ ｃ１ａ］を有する。上述の通り、符号系列ｃ１ｂは、符号系列ｃ１ａの全ビットをビット反転させたものであるため、これらが連結された符号系列では、“１”の数と“０”の数とが等しくなる。これにより、変調電流Ｉ２は、直流成分を含まないようにすることもできる。

【0089】

（第２の参考形態）
第２の参考形態に係る電力伝送システムは、発電電力が交流であることを除き、第１の参考の形態で説明された電力伝送システム１００と同じである。以下では、第２の参考形態のうち、第１の参考形態と異なる点について説明される。

【0090】

［１．交流電力の符号変復調］
図８Ａ−８Ｃは、それぞれ、発電電流Ｉ１、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３の波形の例を示す。

【0091】

図８Ａに示される発電電流Ｉ１は、周波数５ｋＨｚの矩形波形を有する交流であった。図８Ｂに示される変調電流Ｉ２は、発電電流Ｉ１に変調符号Ｍ１を乗算することによって得られた。図８Ｃに示される復調電流Ｉ３は、変調電流Ｉ２に復調符号Ｄ１を乗算することによって得られた。変調符号Ｍ１及び復調符号Ｄ１は、第１の参考形態で説明されたものと同じであった。図８Ｃに示されるように、符号変調と符号復調によって、発電電流Ｉ１と同等の交流電流が、復調電流Ｉ３として復元された。

【0092】

したがって、発電電力が交流電力の場合にも、発電電力が直流電力である場合と同様に、高い伝送効率で電力が伝送されうる。

【0093】

［２．符号変調器と符号復調器］
図９は、第２参考形態に係る符号変調器２における制御回路２５Ａ及びＨブリッジ回路２３Ａの構成例を示す。図９に示される回路は、図７に示される回路に対して、以下の点が異なる。

【0094】

（１）図７に示されるスイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４が設けられている。
（２）図７に示される制御回路２５の代わりに、制御回路２５Ａが設けられている。制御回路２５Ａは、符号系列ｍ１〜ｍ４をＨブリッジ回路２３Ａに制御信号として出力する。

【0095】

スイッチ回路ＳＳ２１は、図７に示されるようなスイッチＳ１に加えて、スイッチＳ１と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２１を含む。スイッチＳ２１は、制御信号ｍ３に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ２２は、図７に示されるようなスイッチＳ２に加えて、スイッチＳ２と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２２を含む。スイッチＳ２２は、制御信号ｍ４に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ２３は、図７に示されるようなスイッチＳ３に加えて、スイッチＳ３と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２３を含む。スイッチＳ２３は、制御信号ｍ４に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ２４は、図７に示されるようなスイッチＳ４に加えて、スイッチＳ４と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２４を含む。スイッチＳ２４は、制御信号ｍ３に応答してオンオフされる。

【0096】

スイッチＳ２１〜Ｓ２４は、例えば、ＭＯＳトランジスタである。

【0097】

図１０は、第２参考形態に係る符号復調器４における制御回路３５Ａ及びＨブリッジ回路３３Ａの構成例を示す。図１０に示される回路は、図７に示される回路に対して、以下の点が異なる。

【0098】

（１）図７に示されるスイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４が設けられている。
（２）図７に示される制御回路３５の代わりに、制御回路３５Ａが設けられている。制御回路３５Ａは、符号系列ｄ１〜ｄ４をＨブリッジ回路３３Ａに制御信号として出力する。

【0099】

スイッチ回路ＳＳ３１は、図７に示されるようなスイッチＳ１１に加えて、スイッチＳ１１と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３１を含む。スイッチＳ３１は、制御信号ｄ４に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ３２は、図７に示されるようなスイッチＳ１２に加えて、スイッチＳ１２と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３２を含む。スイッチＳ３２は、制御信号ｄ３に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ３３は、図７に示されるようなスイッチＳ１３に加えて、スイッチＳ１３と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３３を含む。スイッチＳ３３は、制御信号ｄ３に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ３４は、図７に示されるようなスイッチＳ１４に加えて、スイッチＳ１４と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３４を含む。スイッチＳ３４は、制御信号ｄ４に応答してオンオフされる。

【0100】

スイッチＳ３１〜Ｓ３４は、例えば、ＭＯＳトランジスタである。

【0101】

［３．動作］
［３−１．制御信号］
表３は、符号変調器２のスイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ２１〜Ｓ２４に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列の例と、符号復調器４のスイッチＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ３１〜Ｓ３４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列の例を示す。

【0102】

【表3】

【0103】

この例において、制御信号ｍ１、ｍ２、ｍ３、及びｍ４の符号系列は、それぞれ、制御信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４の符号系列と同一である。表３において、符号系列ｃ１ｂは、符号系列ｃ１ａの全ビットをビット反転させたものであり、符号系列ｃ０は、全ビットが“０”の符号系列である。符号系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０の時間幅は、交流の発電電流Ｉ１の半周期と一致している。

【0104】

［３−２．符号変調器の動作］
符号変調器２の動作について説明する。ここでは、発電電流Ｉ１が、第１半周期（すなわち、１周期の前半部分）において正となり、第２半周期（すなわち、１周期の後半部分）において負となる場合を想定する。

【0105】

［３−２−１．第１半周期における符号変調器の動作］
第１半周期において、スイッチＳ１〜Ｓ４は制御信号ｍ１、ｍ２によってオンオフされ、スイッチＳ２１〜Ｓ２４はオフ状態に維持される。

【0106】

制御信号ｍ１が“１”であって、かつ、制御信号ｍ２が“０”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオン状態であり、スイッチＳ２、Ｓ３がオフ状態である。このとき、正の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ａ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に正の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“１”で符号変調される。

【0107】

一方、制御信号ｍ１が“０”であって、かつ、制御信号ｍ２が“１”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオフ状態であり、かつ、スイッチＳ２、Ｓ３はオン状態である。このとき、正の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ａ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に負の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“−１”で符号変調される。

【0108】

したがって、符号変調器２は、第１半周期において、端子Ｔ３、Ｔ４を介して伝送路３に変調電流Ｉ２を出力する。

【0109】

［３−２−２．第２半周期における符号変調器の動作］
第２半周期において、スイッチＳ１〜Ｓ４はオフ状態に維持され、スイッチＳ２１〜Ｓ２４が制御信号ｍ３、ｍ４によってオンオフされる。

【0110】

制御信号ｍ３が“１”であって、かつ、制御信号ｍ４が“０”のとき、スイッチＳ２１、Ｓ２４はオン状態であり、かつ、スイッチＳ２２、Ｓ２４はオフ状態である。このとき、符号変調器２に入力された負の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ｂ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に負の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“１”で符号変調される。

【0111】

一方、制御信号ｍ３が“０”であって、かつ、制御信号ｍ４が“１”のとき、スイッチＳ２１、Ｓ２４はオフ状態であり、かつ、スイッチＳ２２、Ｓ２３はオン状態である。このとき、符号変調器２に入力された負の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ｂ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に正の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“−１”で符号変調される。

【0112】

したがって、符号変調器２は、第２半周期においても、端子Ｔ３、Ｔ４を介して伝送路３に変調電流Ｉ２を出力する。

【0113】

［３−２−３．補足］
表３の制御信号ｍ１〜ｍ４に基づく一連のスイッチ動作は、発電電流Ｉ１を下記の変調符号Ｍｂで符号変調する操作に相当する。

【0114】

［数６］
Ｍｂ＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1］

【0115】

変調符号Ｍｂにおいて、“１”の数は“−１”の数よりも多い。しかし、変調電流Ｉ２の平均は０となりうる。なぜなら、発電電流Ｉ１は第１半周期で正、第２半周期で負となり、かつ、変調符号Ｍｂの第１半周期の部分系列と第２半周期の部分系列は同一であるためである。

【0116】

［３−３．符号復調器の動作］
符号復調器４の動作について説明する。

【0117】

［３−３−１．第１半周期における符号復調器の動作］
第１半周期において、スイッチＳ１１〜Ｓ１４は制御信号ｄ１、ｄ２によってオンオフされ、スイッチＳ３１〜Ｓ３４はオフ状態に維持される。

【0118】

第１半周期において正の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“１”であって、かつ、制御信号ｄ２は“０”である。このとき、スイッチＳ１２、Ｓ１３はオン状態であって、かつ、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオフ状態である。そのため、正の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“１”で符号復調される。

【0119】

第１半周期において負の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“０”であって、かつ、制御信号ｄ２は“１”である。このとき、スイッチＳ１２、Ｓ１３はオフ状態であって、かつ、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオン状態である。そのため、負の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“−１”で符号復調される。

【0120】

したがって、符号復調器４は、第１半周期の間、端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して正の復調電流Ｉ３を出力する。

【0121】

［３−３−２．第２半周期における符号復調器の動作］
第２半周期において、スイッチＳ１１〜Ｓ１４はオフ状態に維持され、スイッチＳ３１〜Ｓ３４が制御信号ｄ３、ｄ４によってオンオフされる。

【0122】

第２半周期において正の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ３は“１”であって、かつ、制御信号ｄ４は“０”である。このとき、スイッチＳ３２、Ｓ３３はオン状態であり、かつ、スイッチＳ３１、Ｓ３４はオフ状態である。そのため、正の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に負の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“−１”で符号復調される。

【0123】

第２半周期において負の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ３は“０”であって、かつ、制御信号ｄ４は“１”である。このとき、スイッチＳ３２、Ｓ３３はオフ状態であって、かつ、スイッチＳ３１、Ｓ３４はオン状態である。そのため、負の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に負の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“１”で符号復調される。

【0124】

したがって、符号復調器４は、第２半周期の間、端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して負の復調電流Ｉ３を出力する。言い換えると、符号復調器４は、復調電流Ｉ３は、第１半周期において正となり、第２半周期において負となるような交流を生成し、その波形は発電電流Ｉ１の波形と概ね一致する。

【0125】

［３−３−３．補足］
表３の制御信号ｄ１〜ｄ４に基づく一連のスイッチ動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄｂで符号復調する操作に相当する。

【0126】

［数７］
Ｄｂ＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1］

【0127】

［４．動作の変形例］
表４は、符号変調器２のスイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ２１〜Ｓ２４に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列の変形例と、符号復調器４のスイッチＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ３１〜Ｓ３４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列の変形例を示す。

【0128】

【表4】

【0129】

表４に示される制御信号ｍ３、ｍ４、ｄ３、ｄ４は、スイッチＳ２１〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４をオフ状態に維持する。これにより、図９に示されるＨブリッジ回路２３Ａ及び図１０に示されるＨブリッジ回路３３Ａは、それぞれ、図７に示されるＨブリッジ回路２３及び３３と同一の回路となる。

【0130】

加えて、表４に示される制御信号ｍ１、ｍ２、ｄ１、ｄ２は、表２に示される制御信号ｍ１、ｍ２、ｄ１、ｄ２と同一である。そのため、本参考形態に係る符号変調器２及び符号復調器４は、第１の参考形態で説明されたような直流電力の変復調を実現することができる。

【0131】

したがって、本参考形態に係る符号変調器及び符号復調器は、制御信号を変更することで、直流電力の変復調と、交流電力の変復調の両方に対応しうる。

【0132】

直流電力を生成する発電機１は、例えば、太陽光発電機であってもよい。交流電力を生成する発電機１は、例えば、タービンの回転を利用する発電機であってもよい。そのような発電機の例としては、火力発電機、水力発電機、風力発電機、原子力発電機、及び潮力発電機が挙げられる。

【0133】

［５．符号変調器と符号復調器の変形例］
図１１は、第２参考形態に係る符号変調器２におけるＨブリッジ回路２３Ｂの変形例を示す。図１１に示されるＨブリッジ回路２３Ｂは、図９に示される双方向スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ２４Ａを備える。

【0134】

双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａは、スイッチＳ４１、スイッチＳ５１、ダイオードＤｉ１、及びダイオードＤｉ１１を含む。スイッチＳ４１及びスイッチＳ５１は直列に接続されている。ダイオードＤｉ１は、スイッチＳ４１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ１１は、スイッチＳ５１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ１は、端子Ｔ３から端子Ｔ１に電流を流す。ダイオードＤｉ１１は、端子Ｔ１から端子Ｔ３に電流を流す。双方向スイッチ回路ＳＳ２２Ａ〜ＳＳ２４Ａは、双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａと類似の構造を有するため、その説明が省略される。

【0135】

制御回路２５Ａは、制御信号ｍ１をスイッチＳ４１、Ｓ４４に出力し、制御信号ｍ２をスイッチＳ４２、Ｓ４３に出力し、制御信号ｍ３をスイッチＳ５１、Ｓ５４に出力し、制御信号ｍ４をスイッチＳ５２、Ｓ５３に出力する。制御信号ｍ１〜ｍ４は、例えば、表３に示されるものであってもよい。

【0136】

図１２は、第２参考形態に係る符号復調器４におけるＨブリッジ回路３３Ｂの変形例を示す。図１２に示されるＨブリッジ回路３３Ｂは、図１０に示される双方向スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ３１Ａ〜ＳＳ３４Ａを備える。

【0137】

双方向スイッチ回路ＳＳ３１Ａは、スイッチＳ６１、スイッチＳ７１、ダイオードＤｉ２１、及びダイオードＤｉ３１を含む。スイッチＳ６１及びスイッチＳ７１は直列に接続されている。ダイオードＤｉ２１は、スイッチＳ６１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ３１は、スイッチＳ７１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ２１は、端子Ｔ１３から端子Ｔ１２に電流を流す。ダイオードＤｉ３１は、端子Ｔ１２から端子Ｔ１３に電流を流す。双方向スイッチ回路ＳＳ３２Ａ〜ＳＳ３４Ａは、双方向スイッチ回路ＳＳ３１Ａと類似の構造を有するため、その説明が省略される。

【0138】

制御回路３５Ａは、制御信号ｄ１をスイッチＳ６２、Ｓ６３に出力し、制御信号ｄ２をスイッチＳ６１、Ｓ６４に出力し、制御信号ｄ３をスイッチＳ７２、Ｓ７３に出力し、制御信号ｄ４をスイッチＳ７１、Ｓ７４に出力する。制御信号ｄ１〜ｄ４は、例えば、表３に示されるものであってもよい。

【0139】

スイッチＳ４１〜Ｓ４４、Ｓ５１〜Ｓ５４、Ｓ６１〜Ｓ６４、Ｓ７１〜Ｓ７４は、例えばＭＯＳトランジスタであってもよい。その場合、ダイオードＤｉ１〜Ｄｉ４、Ｄｉ１１〜Ｄｉ１４、Ｄｉ２１〜Ｄｉ２４、Ｄｉ３１〜Ｄｉ３４は、例えば、ＭＯＳトランジスタのボディダイオードであってもよい。これにより、双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ２４Ａ、ＳＳ３１Ａ〜ＳＳ３４Ａが小型化されうる。

【0140】

（第３の参考形態）
第３の参考形態に係る電力伝送システムは、ＤＣ−ＡＣ変換、又は、ＡＣ−ＤＣ変換を行うことを除き、第１及び／又は第２の参考の形態で説明された電力伝送システム１００と同じである。以下では、第３の参考形態のうち、第１及び第２の参考形態と異なる点について説明される。

【0141】

［１．ＤＣ−ＡＣ変換を含む符号変復調］
第３の参考形態の第１の動作例では、直流が符号変調され、その後、符号変調された電流が所定の交流に変換された。

【0142】

本動作例において、符号変調器２の制御信号ｍ１〜ｍ４は上記の表４に示される符号系列を有し、符号復調器４の制御信号ｄ１〜ｄ４は上記の表３に示される符号系列を有していた。

【0143】

図１３Ａ〜１３Ｃは、それぞれ、本動作例に係る、発電電流Ｉ１、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３の波形を示す。復調電流Ｉ３の周期は、符号系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０の時間幅の２倍であった。図１３Ａ及び１３Ｃの比較から分かるように、直流の発電電流Ｉ１が、符号変復調によって、交流の復調電流Ｉ３に変換された。

【0144】

なお、本開示における「復調」は、符号変調電力から変調前の電力を復元することに限定されない。「復調」は、例えば、符号変調電力を符号復調して、さらに、その正負を部分的かつ周期的に反転するような所定の変換操作であってもよい。

【0145】

［２．ＡＣ−ＤＣ変換を含む符号変復調］
第３の参考形態の第２の動作例では、交流が符号変調され、その後、符号変調された電流が所定の電流に変換された。

【0146】

本動作例において、符号変調器２の制御信号ｍ１〜ｍ４は上記の表３に示される符号系列を有し、符号復調器４の制御信号ｄ１〜ｄ４は上記の表４に示される符号系列を有していた。

【0147】

図１４Ａ〜１４Ｃは、それぞれ、本動作例に係る、発電電流Ｉ１、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３の波形を示す。発電電流Ｉ１の周期は、符号系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０の時間幅の２倍であった。図１４Ａ及び１４Ｃの比較から分かるように、交流の発電電流Ｉ１が、符号変復調によって、直流の復調電流Ｉ３に変換された。

【0148】

（第４の参考形態）
［１．電力伝送システム］
図１５は、第４の参考形態に係る電力伝送システム２００の構成例を示す。

【0149】

電力伝送システム２００は、発電機１ａ、１ｂ、符号変調器２ａ、２ｂ、伝送路３、符号復調器４ａ、４ｂ、負荷５ａ、５ｂ、及び、コントローラ１０Ａを備える。

【0150】

図１５に示される例において、電力伝送システム２００は、２つの発電機１ａ、１ｂと２つの負荷５ａ、５ｂを有するが、発電機の数および負荷の数は、これに限られるものではない。電力伝送システムは、３つ以上の複数の発電機と３つ以上の複数の負荷を備えてもよい。

【0151】

コントローラ１０Ａは、発電機１ａ、１ｂの発電量の情報を電力測定器１ｍａ、１ｍｂから取得し、負荷５ａ、５ｂの電力使用量の情報を電力測定器５ｍａ、５ｍｂから取得する。コントローラ１０Ａは、これらの情報に基づいて、符号変調器２ａ、２ｂと、符号復調器４ａ、４ｂを制御する。

【0152】

例えば、コントローラ１０Ａは、符号変調器２ａ、２ｂ及び／又は符号復調器４ａ、４ｂにおける瞬時電力の情報を取得してもよい。これにより、どれだけの電力がどのルートで伝送されたのかが把握されうる。例えば、発電機毎に発電コストが異なる場合や、電力伝送ルートによって送電効率が異なる場合に、発電機や電力伝送ルートに応じた電力供給が実現されうる。また、取得された情報に応じて、発電機や電力伝送ルートに応じた電気料金が算出されてもよい。

【0153】

符号変調器２ａは、発電機１ａで発電された電力を符号変調し、変調電力を伝送路３に出力する。符号変調器２ｂは、発電機１ｂで発電された電力を符号変調し、変調電力を伝送路３に出力する。符号変調器２ａおよび２ｂから出力された複数の変調電力は、合成された後、伝送路３を介して、符号復調器４ａおよび４ｂに伝送される。符号復調器４ａは、符号変調器２ａによって符号変調された電力を符号復調し、復調電力を負荷５ａに出力する。符号復調器４ｂは、符号変調器２ｂによって符号変調された電力を符号復調し、復調電力を負荷５ｂに出力する。

【0154】

これにより、発電機１ａから負荷５ａへの電力伝送と、発電機１ｂから負荷５ｂへの電力伝送とが、共通の伝送路３を介して、同時かつ独立して実行される。

【0155】

複数の異なる電力が共通の伝送路３を介して伝送されるため、伝送路３を簡素化することができる。例えば、伝送路３がケーブルである場合、ケーブルの本数を減らすことができる。

【0156】

複数の変調電力が合成されて同時に伝送されるため、例えば、複数系統の電力を時分割で伝送する方式に較べて、伝送時間を短縮できる。また、符号変復調方式によれば、各電力は独立して伝送されるため、他の電力伝送に影響を与えることなく、電力伝送を行うことができる。

【0157】

符号変調器２ａ、２ｂのそれぞれは、任意の変調符号を用いて符号変調を実行することができる。同様に、符号復調器４ａ、４ｂのそれぞれは、任意の復調符号を用いて符号復調を実行することができる。そのため、変調符号および復調符号の任意の組み合わせに応じて、符号変調器と符号復調器の間のペアリングを柔軟に変更することができる。例えば、図１５において、発電機１ａから負荷５ｂへの電力伝送と、発電機１ｂから負荷５ａへの電力伝送とが同時に実行されてもよい。また、ペアリングのパターン数が増大しても、回路規模の大型化は抑制される。そのため、小型化の装置で電力電送が実現されうる。

【0158】

［２．動作］
［２−１．複数の直流電力の符号変復調］
第４の参考形態の第１の動作例として、発電機１ａ、１ｂが直流電力を出力し、負荷５ａに直流電力が入力され、負荷５ｂに交流電力が入力される場合を示す。

【0159】

本動作例において、符号変調器２ａの制御信号ｍ１〜ｍ４、符号復調器４ａの制御信号ｄ１〜ｄ４は上記の表４に示される符号系列を有しており、符号変調器２ｂの制御信号ｍ１〜ｍ４、符号復調器４ｂの制御信号ｄ１〜ｄ４は下記の表５に示される符号系列を有していた。

【0160】

【表5】

【0161】

符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ２ａは互いに異なり、かつ、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ２ｂは互いに異なっていた。符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ２ａは互いに直交し、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ２ｂは互いに直交していた。具体的には、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ２ａは、互いに異なる７ビットの直交Ｇｏｌｄ系列であり、かつ、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ２ｂは互いに異なる７ビットの直交Ｇｏｌｄ系列であった。

【0162】

図１６Ａ−１６Ｅは、それぞれ、本動作例における、発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３１、及び復調電流Ｉ３２の波形を示す。図１６Ａ−１６Ｅから示されるように、発電機１ａからの直流電力が負荷５ａに供給され、発電機１ｂからの直流電力が交流電力に変換されて負荷５ｂに供給された。

【0163】

［２−２．複数の交流電力の符号変復調］
第４の参考形態の第２の動作例として、発電機１ａ、１ｂが交流電力を出力し、負荷５ａに直流電力が入力され、負荷５ｂに交流電力が入力される場合を示す。

【0164】

本動作例において、符号変調器２ａの制御信号ｍ１〜ｍ４は上記の表３に示される符号系列を有しており、符号復調器４ａの制御信号ｄ１〜ｄ４は上記の表４に示される符号系列を有しており、符号変調器２ｂの制御信号ｍ１〜ｍ４、及び、符号復調器４ｂの制御信号ｄ１〜ｄ４は下記の表６に示される符号系列を有していた。

【0165】

【表6】

【0166】

図１７Ａ−１７Ｅは、それぞれ、本動作例における、発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３１、及び復調電流Ｉ３２の波形を示す。図１７Ａ−１７Ｅから示されるように、発電機１ａからの交流電力が直流電力に変換されて負荷５ａに供給され、発電機１ｂからの交流電力が負荷５ｂに供給された。

【0167】

（第１の実施形態）
［１．電力伝送システム］
第１の実施形態に係る電力伝送システムは、符号変調器２及び符号復調器４の制御内容を除き、第２の参考形態で説明された電力伝送システム１００と同じである。例えば、第１の実施形態に係る電力システムは、符号変調器２及び符号復調器４を制御するためのプログラムが記録されたメモリを除き、第２の参考の形態で説明された電力伝送システム１００と同じである。

【0168】

本実施形態において、符号変調器２は、第１の周波数を有する第１の交流電力を符号変調して、符号変調電力を生成する。本実施形態において、符号復調器４は、符号変調電力を復調して、第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する。言い換えると、符号復調器４は、符号復調と周波数逓倍とを一度に実行させる所定の変換符号を用いて、符号変調電力から第２の交流電力を生成する。なお、本開示では、このような変換符号を、復調符号と呼ぶ場合がある。本実施形態で説明される「復調符号」は、本開示における「変換符号」の一例である。

【0169】

例えば、電力測定器１ｍは、発電機１によって発電された電力の量及び周波数（すなわち第１の周波数）の情報をコントローラ１０Ａに送信する。電力測定器５ｍは、負荷５が要求する電力の量及び周波数（すなわち第２の周波数）の情報をコントローラ１０Ａに送信する。コントローラ１０Ａは、これらの情報を基に、符号変調器２と符号復調器４を制御する。

【0170】

［２．動作］
［２−１．第１の動作例］
第１の実施形態の第１の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が２逓倍された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0171】

図１８は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0172】

図１８において、発電電流Ｉ１の周期はＴｓ[秒]であり、その周波数はｆｓ[Ｈｚ]（＝１／Ｔｓ）である。復調電流Ｉ３の周期はＴｒ[秒]であり、その周波数はｆｒ[Ｈｚ]（＝１／Ｔｒ）である。Ｔｃ[秒]は、変調符号及び復調符号に含まれる部分系列（後述）の周期である。

【0173】

表７は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。制御信号ｍ１〜ｍ４、ｄ１〜ｄ４の符号系列は、部分系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０からなる。部分系列ｃ１ａ、ｃ１ｂは、上記表１に示されるような直交符号系列であり、部分系列ｃ０は、ゼロ系列である。

【0174】

【表7】

【0175】

本動作例では、図１８に示される周期Ｔｃが、部分系列ｃ１ａ及びｃ１ｂのそれぞれの時間長に相当する。図１８では、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、各部分系列の周期Ｔｃの４倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、各部分系列の周期Ｔｃの２倍である。すなわち、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒの２倍である。言い換えると、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒは、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの２倍である。

【0176】

表７に示される制御信号ｍ１〜ｍ４に基づく一連のスイッチング動作は、発電電流Ｉ１を下記の変調符号Ｍｃで符号変調する操作に相当する。また、表７に示される制御信号ｄ１〜ｄ４に基づく一連のスイッチング動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄｃで符号復調する操作に相当する。

【0177】

［数８］
Ｍｃ＝［Ｃ１ Ｃ１ Ｃ１ Ｃ１］
Ｄｃ＝［Ｃ１ Ｃ２ Ｃ２ Ｃ１］
Ｃ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1］，Ｃ２＝［-1 1 -1 -1 -1 1 1］

【0178】

表７に示されるように、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓの第１四半期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ一致する。言い換えると、第１四半期において、変調符号Ｍｃの部分系列Ｃ１と復調符号Ｄｃの部分系列Ｃ１とが一致する。これにより、第１四半期では、正の発電電流Ｉ１が、正の復調電流Ｉ３として復元される。

【0179】

表７に示されるように、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓの第２四半期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ異なる。ただし、第２四半期において、復調符号Ｄｃの部分系列Ｃ２の各ビット値は、変調符号Ｍｃの部分系列Ｃ１の対応するビット値を反転した値に相当する。これにより、第２四半期では、正の発電電流Ｉ１が、負の復調電流Ｉ３に変換される。

【0180】

表７に示されるように、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓの第３四半期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ異なる。ただし、第３四半期において、復調符号Ｄｃの部分系列Ｃ２の各ビット値は、変調符号Ｍｃの部分系列Ｃ１の対応するビット値を反転した値に相当する。これにより、第３四半期では、負の発電電流Ｉ１が、正の復調電流Ｉ３に変換される。

【0181】

表７に示されるように、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓの第４四半期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ一致する。言い換えると、第４四半期において、変調符号Ｍｃの部分系列Ｃ１と復調符号Ｄｃの部分系列Ｃ１が一致する。これにより、第４四半期では、負の発電電流Ｉ１が、負の復調電流Ｉ３として復元される。

【0182】

これらの動作により、図１８に示されるように、発電電流Ｉ１が１サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が２サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を２逓倍した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0183】

本実施形態では、復調符号を構成する部分系列のうち、復調符号の各ビット値が変調符号の対応するビット値と同じ値をとるものを、第１の部分系列と呼ぶ。復調符号を構成する部分系列のうち、復調符号の各ビット値が変調符号の対応するビット値を反転させた値をとるものを、第２の部分系列と呼ぶ。本動作例の復調符号において、発電電流の周期Ｔｓの第１四半期及び第４四半期における部分系列Ｃ１が、第１の部分系列に相当し、発電電流の周期Ｔｓの第２四半期及び第３四半期における部分系列Ｃ２が、第２の部分系列に相当する。

【0184】

［２−２．第２の動作例］
第１の実施形態の第２の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が４逓倍された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0185】

図１９は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0186】

表８は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。制御信号ｍ１〜ｍ４、ｄ１〜ｄ４の符号系列は、部分系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０からなる。

【0187】

【表8】

【0188】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの８倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの２倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒが、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの４倍である。

【0189】

これにより、図１９に示されるように、発電電流Ｉ１が１サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が４サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を４逓倍した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0190】

［２−２．第３の動作例］
第１の実施形態の第３の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が２逓倍された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。ただし、第３の動作例は、第１の交流電力の周期と、変調符号及び復調符号の部分系列の周期との関係が、第１の動作例と異なる。

【0191】

図２０は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0192】

符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列は、上記の表８と同様である。表９は、本動作例において符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。

【0193】

【表9】

【0194】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの８倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの４倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒが、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの２倍である。

【0195】

これにより、図２０に示されるように、発電電流Ｉ１が１サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が２サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を２逓倍した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0196】

［２−４．第４の動作例］
第１の実施形態の第４の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が３逓倍された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0197】

図２１は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0198】

表１０は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。

【0199】

【表10】

【0200】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの６倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの２倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒが、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの３倍である。

【0201】

これにより、図２１に示されるように、発電電流Ｉ１が１サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が３サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を３逓倍した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0202】

［２−５．第５の動作例］
第１の実施形態の第５の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が５逓倍された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0203】

図２２は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0204】

表１１は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。

【0205】

【表11】

【0206】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの１０倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの２倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒが、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの５倍である。

【0207】

これにより、図２２に示されるように、発電電流Ｉ１が１サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が５サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を５逓倍した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0208】

［２−６．補足］
種々の動作例から示されるように、本実施形態に係る符号復調器は、例えば、発電電流Ｉ１の周波数のＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）の周波数を有する復調電流Ｉ３を選択的に生成できる。そのため、本実施形態に係る電力伝送システムは、符号変復調によって、発電電流Ｉ１の周波数を異なる周波数へと逓倍することができ、所望の周波数を有する交流を負荷５に供給することができる。

【0209】

なお、種々の動作例から示されるように、本実施形態に係る符号変調器は、例えば、発電電流Ｉ１の１サイクルを、２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の部分系列が縦続に連結された符号系列で符号変調してもよい。

【0210】

なお、本実施形態に係る電力伝送システムは、第１、第２の参考形態で説明された効果をも奏しうる。

【0211】

［３．変形例］
本実施形態に係る逓倍動作は、例えば、第４の参考形態に係る電力伝送システム２００によって実行されてもよい。例えば、図１５に示される符号変調器２ａ及び符号復調器４ａが、上記第１〜第５の動作例のいずれかを実行してもよい。

【0212】

この場合、本実施形態に係る電力伝送システムは、第４の参考形態で説明された効果をも奏しうる。

【0213】

（第２の実施形態）
［１．電力伝送システム］
第２の実施形態に係る電力伝送システムは、符号変調器２及び符号復調器４の制御内容を除き、第２の参考形態で説明された電力伝送システム１００と同じである。

【0214】

本実施形態において、符号変調器２は、第１の周波数を有する第１の交流電力を符号変調して、符号変調電力を生成する。本実施形態において、符号復調器４は、符号変調電力を復調して、第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する。言い換えると、符号復調器４は、符号復調と周波数分周とを一度に実行させる所定の変換符号を用いて、符号変調電力から第２の交流電力を生成する。なお、本開示では、このような変換符号を、復調符号と呼ぶ場合がある。本実施形態で説明される「復調符号」は、本開示における「変換符号」の一例である。

【0215】

コントローラ１０Ａは、発電電力の量及び周波数の情報と、要求電力の量及び周波数の情報とに基づいて、符号変調器２と符号復調器４とを制御してもよい。

【0216】

［２．動作］
［２−１．第１の動作例］
第２の実施形態の第１の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が２分の１に分周された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0217】

図２３は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0218】

図２３において、発電電流Ｉ１の周期はＴｓ［秒］であり、その周波数はｆｓ［Ｈｚ］（＝１／Ｔｓ）である。復調電流Ｉ３の周期はＴｒ［秒］であり、その周波数はｆｒ［Ｈｚ］（＝１／Ｔｒ）である。Ｔｃ［秒］は変調符号及び復調符号に含まれる部分系列（後述）の周期である。

【0219】

表１２は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。制御信号ｍ１〜ｍ４、ｄ１〜ｄ４の符号系列は、部分系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０からなる。部分系列ｃ１ａ、ｃ１ｂは、上記表１に示されるような直交符号系列であり、部分系列ｃ０は、ゼロ系列である。

【0220】

【表12】

【0221】

本動作例では、図２３に示される周期Ｔｃが、部分系列ｃ１ａ及びｃ１ｂの時間長に相当する。図２３では、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列の周期Ｔｃの２倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの４倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓの２倍である。言い換えると、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒは、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの２分の１である。

【0222】

表１２に示される制御信号ｍ１〜ｍ４に基づく一連のスイッチング動作は、発電電流Ｉ１を下記の変調符号Ｍｄで符号変調する操作に相当する。また、表１２に示される制御信号ｄ１〜ｄ４に基づく一連のスイッチング動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄｄで符号復調する操作に相当する。

【0223】

［数９］
Ｍｄ＝［Ｃ１ Ｃ２ Ｃ２ Ｃ１］
Ｄｄ＝［Ｃ１ Ｃ１ Ｃ１ Ｃ１］
Ｃ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1］，Ｃ２＝［-1 1 -1 -1 -1 1 1］

【0224】

表１２に示されるように、発電電流Ｉ１の第１サイクルの前半周期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ一致する。言い換えると、第１サイクルの前半周期において、変調符号Ｍｄの部分系列Ｃ１と復調符号Ｄｄの部分系列Ｃ１とが一致する。これにより、第１サイクルの前半周期では、正の発電電流Ｉ１が、正の復調電流Ｉ３として復元される。

【0225】

表１２に示されるように、発電電流Ｉ１の第１サイクルの後半周期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ異なる。ただし、第１サイクルの後半周期において、復調符号Ｄｄの部分系列Ｃ１の各ビット値は、変調符号Ｍｄの部分系列Ｃ２の対応するビット値を反転した値に相当する。これにより、第１サイクルの後半周期では、負の発電電流Ｉ１が、正の復調電流Ｉ３に変換される。

【0226】

表１２に示されるように、発電電流Ｉ１の第２サイクルの前半周期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ異なる。ただし、第２サイクルの前半周期において、復調符号Ｄｄの部分系列Ｃ１の各ビット値は、変調符号Ｍｄの部分系列Ｃ２の対応するビット値を反転した値に相当する。これにより、第２サイクルの前半周期では、正の発電電流Ｉ１が、負の復調電流Ｉ３に変換される。

【0227】

表１２に示されるように、発電電流Ｉ１の第２サイクルの後半周期において、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４とはそれぞれ一致する。言い換えると、第２サイクルの後半周期において、変調符号Ｍｄの部分系列Ｃ１と復調符号Ｄｄの部分系列Ｃ１とが一致する。これにより、第２サイクルの後半周期では、負の発電電流Ｉ１が、負の復調電流Ｉ３として復元される。

【0228】

これらの動作により、図２３に示されるように、発電電流Ｉ１が２サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が１サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を２分の１に分周した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0229】

本実施形態では、復調符号を構成する部分系列のうち、復調符号の各ビット値が変調符号の対応するビット値と同じ値をとるものを、第１の部分系列と呼ぶ。復調符号を構成する部分系列のうち、復調符号の各ビット値が変調符号の対応するビット値を反転させた値をとるものを、第２の部分系列と呼ぶ。本動作例の復調符号において、発電電流の第１サイクルの前半周期と第２サイクルの後半周期における部分系列Ｃ１が、第１の部分系列に相当し、発電電流の第１サイクルの後半周期と第２サイクルの前半周期における部分系列Ｃ１が、第２の部分系列に相当する。

【0230】

［２−２．第２の動作例］
第２の実施形態の第２の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が４分の１に分周された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0231】

図２４は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形示す。

【0232】

表１３は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。制御信号ｍ１〜ｍ４、ｄ１〜ｄ４の符号系列は、部分系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０からなる。

【0233】

【表13】

【0234】

本動作例において、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの８倍であり、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列の周期Ｔｃの２倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒが、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの４分の１倍である。

【0235】

これにより、図２４に示されるように、発電電流Ｉ１が４サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が１サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を４分の１に分周した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0236】

［２−３．第３の動作例］
第２の実施形態の第３の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が２分の１に分周された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。ただし、第３の動作例は、第１の交流電力の周期と、変調符号及び復調符号の部分系列の周期との関係が、第１の動作例と異なる。

【0237】

図２５は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0238】

表１４は、本動作例において符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列を示す。符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列は、上記の表１３と同様である。

【0239】

【表14】

【0240】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの４倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの８倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒは、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの２分の１倍である。

【0241】

これにより、図２５に示されるように、発電電流Ｉ１が２サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が１サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を２分の１に分周した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0242】

［２−４．第４の動作例］
第２の実施形態の第４の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が３分の１に分周された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0243】

図２６は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0244】

表１５は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。

【0245】

【表15】

【0246】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの２倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの６倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒは、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの３分の１倍である。

【0247】

これにより、図２６に示されるように、発電電流Ｉ１が３サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が１サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を３分の１に分周した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0248】

［２−５．第５の動作例］
第２の実施形態の第５の動作例として、符号変調器２が、第１の周波数を有する第１の交流電力から、符号変調電力を生成し、符号復調器４が、符号変調電力から、第１の周波数が５分の１に分周された第２の周波数を有する第２の交流電力を生成する例を説明する。

【0249】

図２７は、本動作例に係る発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３の波形を示す。

【0250】

表１６は、符号変調器２に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列と、符号復調器４に入力される

【0251】

制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列を示す。

【0252】

【表16】

【0253】

本動作例において、発電電流Ｉ１の周期Ｔｓは、部分系列（例えばｃ１ａ、ｃ１ｂ）の周期Ｔｃの２倍であり、復調電流Ｉ３の周期Ｔｒは、部分系列の周期Ｔｃの１０倍である。すなわち、復調電流Ｉ３の周波数ｆｒは、発電電流Ｉ１の周波数ｆｓの５分の１倍である。

【0254】

これにより、図２７に示されるように、発電電流Ｉ１が５サイクル分変化する間に、復調電流Ｉ３が１サイクル分変化する。すなわち、発電電流Ｉ１の周波数を５分の１に分周した周波数を有する復調電流Ｉ３が生成される。

【0255】

［２−６．補足］
種々の動作例から示されるように、本実施形態に係る符号復調器は、例えば、発電電流Ｉ１の周波数のＮ分の１倍（Ｎは２以上の整数）の周波数を有する復調電流Ｉ３を選択的に生成できる。そのため、本実施形態に係る電力伝送システムは、符号変復調によって、発電電流Ｉ１の周波数を異なる周波数へと分周することができ、所望の周波数を有する交流を負荷５に供給することができる。

【0256】

なお、本実施形態に係る電力伝送システムは、第１、第２の参考形態で説明された効果をも奏しうる。

【0257】

［３．変形例］
本実施形態に係る分周動作は、例えば、第４の参考形態に係る電力伝送システム２００によって実行されてもよい。例えば、図１５に示される符号変調器２ａ及び符号復調器４ａが、上記第１〜第５の動作例のいずれかを実行してもよい。

【0258】

この場合、本実施形態に係る電力伝送システムは、第４の参考形態で説明された効果をも奏しうる。

【0259】

（その他の実施形態）
本開示は、上記の参考形態及び実施形態で説明された具体例に限定されない。本開示技術は、種々の参考形態及び実施形態で説明された特定の例に限定されず、それらの実施形態に対して、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った形態をも含む。また、本開示は、参考形態及び実施形態のうち少なくとも２つが組み合わされた形態をも含む。

【0260】

第１及び第２の実施形態において例示された種々の波形は、模式的な波形である。実際の電流波形は、例えば損失によって、異なる形状を有しているかもしれない。

【0261】

第１〜第４の参考形態及び第１及び第２の実施形態において、制御信号、変調符号、復調符号、及び変換符号のそれぞれの符号系列は、１以上の直交Ｇｏｌｄ系列から構成されているが、これに限定されない。例えば、変調符号、復調符号、及び変換符号のそれぞれは、他の直交符号であってもよい。他の直交符号の例としては、ｍ系列が挙げられる。

【0262】

第１〜第４の参考形態及び第１及び第２の実施形態において、制御信号、変調符号、復調符号、及び変換符号のそれぞれの符号長は、７ビットまたは１４ビットであったが、これに限定されない。符号長が長いほど、より多くの直交符号が生成されうる。また、符号長を長くすることで、相互相関がより小さくなり、電力の分離がより正確に行える。

【0263】

第１及び第２の実施形態において、符号変調器および符号復調器は、図９及び１０に示される回路であってもよいし、図１１及び１２に示される回路であってもよい。

【0264】

第１〜第４の参考形態、並びに、第１及び第２の実施形態において例示された符号復調器及び／又は符号変調器は、任意の電力伝送システムの中で使用されてもよく、特定のシステムに限定されない。

【0265】

第１〜第４の参考形態、並びに、第１及び第２の実施形態において、コントローラは、符号変調器及び符号復調器の外部に存在するものとして説明されたが、本開示はこれに限定されない。コントローラの機能の少なくとも一部は、符号変調器及び符号復調器の少なくとも１つに組み込まれていてもよい。

【0266】

第１〜第４の参考形態、並びに、第１及び第２の実施形態において、電流が符号変復調される例が示されたが、電圧が符号変復調されてもよく、電流及び電圧が変復調されてもよい。

【0267】

（実施形態の概要）
第１の態様に係る電力送信装置は、電力を伝送路を介して電力受信装置に送信する電力送信装置であって、
第１の電力を、前記第１の電力の周波数よりも高い変調符号の周波数を有する所定の変調符号を用いて符号変調して交流の符号変調波を発生して伝送路を介して電力受信装置に送信する符号変調器を備える。

【0268】

第２の態様に係る電力送信装置は、第１の態様に係る電力送信装置において、前記変調符号は所定の直交符号である。

【0269】

第３の態様に係る電力受信装置は、電力送信装置からの第１の電力を含む交流の符号変調波を伝送路を介して受信する電力受信装置であって、
受信した交流の符号変調波を、符号復調後の第２の電力の周波数が前記第１の電力の周波数よりも高くなるように、前記第１の電力の周波数よりも高い復調符号の周波数を有する所定の復調符号を用いて符号復調して前記第２の電力に変換して出力する符号復調器を備える。

【0270】

第４の態様に係る電力受信装置は、第３の態様に係る電力受信装置において、前記復調符号は所定の直交符号である。

【0271】

第５の態様に係る電力伝送システムは、
少なくとも１つの第１又は第２の態様に係る電力送信装置と、
少なくとも１つの第３又は第４の態様に係る電力受信装置とを備え、
前記変調符号と前記復調符号とは互いに同一である。

【0272】

第６の態様に係る電力伝送システムは、第５の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記第１の電力は直流電力と交流電力とのうちの少なくとも１つであり、前記第２の電力は直流電力と交流電力とのうちの少なくとも１つである。

【0273】

第７の態様に係る電力伝送システムは、第５又は第６の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記電力送信装置から前記電力受信装置に対して電力を順方向に伝送することに代えて、
前記電力送信装置の符号変調器を符号復調器として用い、
前記電力受信装置の符号復調器を符号変調器として用いることで逆方向で電力を伝送する。

【0274】

第８の態様に係る電力伝送システムは、第５〜第７の態様のうちのいずれか１つに係る電力伝送システムにおいて、
前記符号変調器は、前記変調符号を生成する第１の生成回路を備え、
前記符号復調器は、前記復調符号を生成する第２の生成回路を備える。

【0275】

第９の態様に係る電力伝送システムは、第８の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記電力伝送システムは当該電力伝送システムを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは前記符号変調器に対して、前記変調符号を生成するための制御信号、変調開始時刻及び変調終了時刻を出力し、
前記コントローラは前記符号復調器に対して、前記復調符号を生成するための制御信号、復調開始時刻及び復調終了時刻を出力し、
前記符号変調器は前記変調符号を生成するための制御信号、変調開始時刻及び変調終了時刻に基づいて前記第１の電力を符号変調し、
前記符号復調器は前記復調符号を生成するための制御信号、復調開始時刻及び復調終了時刻に基づいて前記第２の電力に符号復調する。

【0276】

第１０の態様に係る電力伝送システムは、第９の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記電力送信装置は、前記第１の電力の電力量を計測する第１の電力測定手段を備え、
前記電力受信装置は、前記第２の電力の電力量を計測する第２の電力測定手段を備える。

【0277】

第１１の態様に係る電力伝送システムは、第１０の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記電力伝送システムは複数の符号変調器と複数の符号復調器を備え、
前記コントローラは、前記第１の電力測定手段により計測された前記第１の電力の電力量及び前記第２の電力測定手段により計測された前記第２の電力の電力量に基づいて、前記複数の符号変調器と前記複数の符号復調器の動作を制御することで、前記複数の符号変調器と前記複数の符号復調器の電力系統間で電力を融通する。

【0278】

第１２の態様に係る符号変調器は、
第１の交流電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路と、
伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子と、を備え、
前記変調符号は、複数の部分系列を含み、
前記複数の部分系列のそれぞれの周期は、前記第１の交流電力の４分の１以下である。

【0279】

第１３の態様に係る符号変調器において、第１２の態様に係る前記複数の部分系列のそれぞれが、直交符号系列である。

【0280】

本開示によれば、電力伝送システムにおいて、送電元となる発電機と送電先となる電力負荷の組み合わせと融通電力量を能動的に指定した上で、複数の組み合わせの間での電力融通を１つの電力伝送路上で同時かつ独立に行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0281】

本開示に係る電力伝送システムは、太陽光発電、風力発電、水力発電等の発電機から鉄道、ＥＶ車両等へ電力を伝送することに有用である。

【符号の説明】

【0282】

１、１ａ、１ｂ 発電機
２、２ａ、２ｂ 符号変調器
３ 伝送路
４、４ａ、４ｂ 符号復調器
５、５ａ、５ｂ 負荷
１ｍ、１ｍａ、１ｍｂ、５ｍ、５ｍａ、５ｍｂ 電力測定器
１０、１０Ａ コントローラ
２０、３０ 制御ＩＣ
２１、３１ 通信回路
２２、３２ ゲートドライバ
２３、２３Ａ、２３Ｂ、３３、３３Ａ、３３Ｂ Ｈブリッジ回路
２５、３５、２５Ａ、３５Ａ 制御回路
１００、２００ 電力伝送システム
ｄ１〜ｄ４ 制御信号
Ｄ１、Ｄａ、Ｄｂ 復調符号
Ｄｉ１〜Ｄｉ４、Ｄｉ１１〜Ｄｉ１４、Ｄｉ２１〜Ｄｉ２４、Ｄｉ３１〜Ｄｉ３４ ダイオード
Ｉ１、Ｉ１１、Ｉ１２ 発電電流
Ｉ２ 変調電流
Ｉ３、Ｉ３１、Ｉ３２ 復調電流
ｍ１〜ｍ４ 制御信号
Ｍ１、Ｍａ、Ｍｂ 変調符号
Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４、Ｓ４１〜Ｓ４４、Ｓ５１〜Ｓ５４、Ｓ６１〜Ｓ６４、Ｓ７１〜Ｓ７４ スイッチ
ＳＳ１〜ＳＳ４、ＳＳ１１〜ＳＳ１４、ＳＳ２１〜ＳＳ２４、ＳＳ３１〜ＳＳ３４、ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ２４Ａ、ＳＳ３１Ａ〜ＳＳ３４Ａ スイッチ回路
Ｔ１〜Ｔ４、Ｔ１１〜Ｔ１４ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図16E】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】