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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166858
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】電力変換装置および電力変換器
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20241122BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023083244
(22)【出願日】2023-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】繁内 宏治
(72)【発明者】
【氏名】石垣 将紀
(72)【発明者】
【氏名】杉山 義信
(72)【発明者】
【氏名】田内 豊
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA02
5H730AS01
5H730AS13
5H730AS17
5H730BB26
5H730BB57
5H730DD03
5H730DD04
5H730EE07
5H730EE13
5H730EE59
5H730FD01
5H730FD11
5H730FF17
5H730FG05
5H730XX43
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、それぞれが巻線を備える複数のコネクタによってトランスを構成した電力変換装置について、互いに離脱した各コネクタから発せられるノイズ電磁波を抑制することである。
【解決手段】第２コネクタ３４は、１次巻線Ｌ１と信号用１次巻線Ｌｓ１とを備える第１コネクタ１４に結合する。第２コネクタ３４は、１次巻線Ｌ１に結合する２次巻線Ｌ２と、信号用１次巻線Ｌｓ１に結合する信号用２次巻線Ｌｓ２とを備えている。第２スイッチング回路３２は２次巻線Ｌ２に接続されている。第２コントローラ３６は、信号用１次巻線Ｌｓ１および信号用２次巻線Ｌｓ２を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、第２スイッチング回路３２をスイッチングし、同期信号の大きさに基づいて、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４との間のコネクタ間距離を測定する。
【選択図】図１
【解決手段】第２コネクタ３４は、１次巻線Ｌ１と信号用１次巻線Ｌｓ１とを備える第１コネクタ１４に結合する。第２コネクタ３４は、１次巻線Ｌ１に結合する２次巻線Ｌ２と、信号用１次巻線Ｌｓ１に結合する信号用２次巻線Ｌｓ２とを備えている。第２スイッチング回路３２は２次巻線Ｌ２に接続されている。第２コントローラ３６は、信号用１次巻線Ｌｓ１および信号用２次巻線Ｌｓ２を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、第２スイッチング回路３２をスイッチングし、同期信号の大きさに基づいて、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４との間のコネクタ間距離を測定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１次巻線および信号用１次巻線を備える第１コネクタと、
前記１次巻線に結合する２次巻線、および前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線を備える第２コネクタと、
前記１次巻線に接続された第１スイッチング回路と、
前記２次巻線に接続された第２スイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され、前記第１スイッチング回路をスイッチングする第１コントローラと、
前記信号用２次巻線に接続され、前記第２スイッチング回路をスイッチングする第２コントローラと、を備え、
前記第１コントローラは、前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して、同期信号を前記第２コントローラに送信し、
前記第２コントローラは、
前記同期信号に基づいて、前記第１スイッチング回路のスイッチングに同期させて、前記第２スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換装置。
前記１次巻線に結合する２次巻線、および前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線を備える第２コネクタと、
前記１次巻線に接続された第１スイッチング回路と、
前記２次巻線に接続された第２スイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され、前記第１スイッチング回路をスイッチングする第１コントローラと、
前記信号用２次巻線に接続され、前記第２スイッチング回路をスイッチングする第２コントローラと、を備え、
前記第１コントローラは、前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して、同期信号を前記第２コントローラに送信し、
前記第２コントローラは、
前記同期信号に基づいて、前記第１スイッチング回路のスイッチングに同期させて、前記第２スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラに接続される第１通信部と、
前記第２コントローラに接続され、前記第１通信部との間で無線通信をする第２通信部と、を備え、
前記第２コントローラは、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記コネクタ間距離を前記第１コントローラに送信し、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換装置。
前記第１コントローラに接続される第１通信部と、
前記第２コントローラに接続され、前記第１通信部との間で無線通信をする第２通信部と、を備え、
前記第２コントローラは、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記コネクタ間距離を前記第１コントローラに送信し、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項3】
１次巻線と、信号用１次巻線とを備える第１コネクタに結合する第２コネクタであって、 前記１次巻線に結合する２次巻線と、前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線とを備える第２コネクタと、
前記２次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用２次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、前記スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換器。
前記２次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用２次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、前記スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換器。
【請求項4】
請求項３に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
【請求項5】
請求項４に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記２次巻線に印加される電圧または前記２次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記２次巻線に印加される電圧または前記２次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
【請求項6】
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
前記コントローラは、
前記スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
【請求項7】
２次巻線と、信号用２次巻線とを備える第２コネクタに結合する第１コネクタであって、 前記２次巻線に結合する１次巻線と、前記信号用２次巻線に結合する信号用１次巻線とを備える第１コネクタと、
前記１次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、
前記コントローラに接続される通信部と、を備え、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路のスイッチングタイミングを示す同期信号を前記信号用１次巻線に出力し、
前記通信部を介して取得され、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間の距離を示すコネクタ間距離であって、前記第２コネクタを備える第２電力変換器から送信されたコネクタ間距離を取得し、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
前記１次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、
前記コントローラに接続される通信部と、を備え、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路のスイッチングタイミングを示す同期信号を前記信号用１次巻線に出力し、
前記通信部を介して取得され、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間の距離を示すコネクタ間距離であって、前記第２コネクタを備える第２電力変換器から送信されたコネクタ間距離を取得し、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
【請求項8】
請求項７に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記１次巻線に印加される電圧または前記１次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記１次巻線に印加される電圧または前記１次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
【請求項9】
請求項７または請求項８に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記第２電力変換器から送信され、前記通信部を介して取得された制御値であって、前記第２電力変換器における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
前記コントローラは、
前記第２電力変換器から送信され、前記通信部を介して取得された制御値であって、前記第２電力変換器における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
【請求項10】
請求項３または請求項７に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置および電力変換器に関し、特に、スイッチング回路を備える装置および機器に関する。
【背景技術】
【0002】
２つのスイッチング回路をトランスによって結合した電力変換装置が広く用いられている。２次側のスイッチング回路には、例えば、電気自動車に搭載される電気回路が接続され、１次側のスイッチング回路には、例えば、商用電源が接続される。１次側のスイッチング回路と２次側のスイッチング回路とがトランスによって電気的に絶縁されているので、高出力電圧のバッテリが搭載されている場合であっても、商用電源の取り扱いが容易になる。
【0003】
このような電力変換装置には、以下の特許文献１、非特許文献１および２に示されているように、１次側のスイッチング回路をスイッチングする位相と、２次側のスイッチング回路をスイッチングする位相との差異に応じて、１次側から２次側に伝送される電力が定まるものがある。
【0004】
また、トランスの１次巻線が設けられた第１スイッチング回路と、トランスの２次巻線が設けられた第２スイッチング回路とを個別に構成し、１次巻線を備える第１コネクタと、２次巻線を備える第２コネクタとを着脱自在としたものもある。この構成では、第１コネクタと第２コネクタとが結合することでトランスが構成され、第１スイッチング回路と第２スイッチング回路との間で電力伝送が行われる。特許文献２～４に記載の電力変換装置では、１次巻線を有するコネクタと、２次巻線を有するコネクタとが結合することでトランスが構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２２－１６００９３号公報
【特許文献2】米国特許５３４１０８３号明細書
【特許文献3】米国特許公開公報２０１７／１７９７６５号明細書
【特許文献4】特開２０２１－２７２８１号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】日下佳祐, 伊東 淳一, Dual Active Bridge Converter動作を応用した非共振形非接触給電システムの基礎検証, 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）, 2016, 136 巻, 2 号, p. 189-197
【非特許文献2】K. Ishikawa, M. Ishigaki, K. Tahara, M. Kusakabe and T. Sugiyama, "Time Synchronization and an Encoded Wireless Gate-signal Transfer Method for a High-power and Bi-directional Contactless Power Transfer System for Vehicle-to-Grid Applications," 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2019, pp. 6768-6774
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
第１コネクタと第２コネクタによってトランスを構成した電力変換装置では、第１コネクタと第２コネクタとが離れた状態にある場合、第１スイッチング回路または第２スイッチング回路に過大な電圧が現れたり、過大な電流が流れたりすることがある。また、１次巻線または２次巻線からノイズ電磁波が放射されることがある。
【0008】
本発明の目的は、それぞれが巻線を備える複数のコネクタによってトランスを構成した電力変換装置について、互いに離脱した各コネクタから発せられるノイズ電磁波を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、１次巻線および信号用１次巻線を備える第１コネクタと、前記１次巻線に結合する２次巻線、および前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線を備える第２コネクタと、前記１次巻線に接続された第１スイッチング回路と、前記２次巻線に接続された第２スイッチング回路と、前記信号用１次巻線に接続され、前記第１スイッチング回路をスイッチングする第１コントローラと、前記信号用２次巻線に接続され、前記第２スイッチング回路をスイッチングする第２コントローラと、を備え、前記第１コントローラは、前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して、同期信号を前記第２コントローラに送信し、前記第２コントローラは、前記同期信号に基づいて、前記第１スイッチング回路のスイッチングに同期させて、前記第２スイッチング回路をスイッチングし、前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする。
【0010】
望ましくは、前記第１コントローラに接続される第１通信部と、前記第２コントローラに接続され、前記第１通信部との間で無線通信をする第２通信部と、を備え、前記第２コントローラは、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記コネクタ間距離を前記第１コントローラに送信し、前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチング状態を制御する。
【0011】
また、本発明は、１次巻線と、信号用１次巻線とを備える第１コネクタに結合する第２コネクタであって、 前記１次巻線に結合する２次巻線と、前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線とを備える第２コネクタと、前記２次巻線に接続されたスイッチング回路と、前記信号用２次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、前記スイッチング回路をスイッチングし、前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする。
【0012】
望ましくは、前記コントローラは、前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御する。
【0013】
望ましくは、前記コントローラは、前記コネクタ間距離に応じて、前記２次巻線に印加される電圧または前記２次巻線に流れる電流を調整する。
【0014】
望ましくは、前記コントローラは、前記スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止する。
【0015】
また、本発明は、２次巻線と、信号用２次巻線とを備える第２コネクタに結合する第１コネクタであって、前記２次巻線に結合する１次巻線と、前記信号用２次巻線に結合する信号用１次巻線とを備える第１コネクタと、前記１次巻線に接続されたスイッチング回路と、前記信号用１次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、前記コントローラに接続される通信部と、を備え、前記コントローラは、前記スイッチング回路のスイッチングタイミングを示す同期信号を前記信号用１次巻線に出力し、前記通信部を介して取得され、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間の距離を示すコネクタ間距離であって、前記第２コネクタを備える第２電力変換器から送信されたコネクタ間距離を取得し、前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする。
【0016】
望ましくは、前記コントローラは、前記コネクタ間距離に応じて、前記１次巻線に印加される電圧または前記１次巻線に流れる電流を調整する。
【0017】
望ましくは、前記コントローラは、前記第２電力変換器から送信され、前記通信部を介して取得された制御値であって、前記第２電力変換器における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止する。
【0018】
望ましくは、前記コントローラは、前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止する。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、それぞれが巻線を備える複数のコネクタによってトランスを構成した電力変換装置について、互いに離脱した各コネクタから発せられるノイズ電磁波を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】電力変換装置の構成を示す図である。
【図2】第１コントローラおよび第２コントローラによって構成される伝送電力制御モデルを示す図である。
【図3】電力変換装置の具体的な構成例を示す図である。
【図4】１次巻線の端子間電圧の時間波形を示す図である。
【図5】第１キャリア波、第２キャリア波および位相誤差の時間波形を示す図である。
【図6】第１コントローラが第１キャリア波を生成する処理のフローチャートである。
【図7】第２コントローラが第２キャリア波を生成する処理のフローチャートである。
【図8】電圧調整器の構成を示す図である。
【図9】同期信号処理システムの構成を示す図である。
【図10】同期信号処理システムが実行する処理のフローチャートである。
【図11】コネクタ間距離と、１次巻線および２次巻線の端子間電圧との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図12】コネクタ間距離と、１次巻線および２次巻線に流れる循環電流との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図13】応用実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
各図を参照して本発明の各実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。本明細書における「上」、「下」等の方向を示す用語は、図面における方向を示す。これらの用語は説明の便宜上のものであり、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。
【0022】
図１には、本発明の実施形態に係る電力変換装置１００の構成が示されている。電力変換装置１００は、第１電力変換器１０および第２電力変換器３０を備えている。第１電力変換器１０には直流電源４０が接続され、第２電力変換器３０には負荷４２が接続されている。第１電力変換器１０は第１コネクタ１４を備え、第２電力変換器３０は第２コネクタ３４を備えている。第１コネクタ１４および第２コネクタ３４が結合することで、第１電力変換器１０および第２電力変換器３０が結合する。第１電力変換器１０および第２電力変換器３０がスイッチングをすることで、直流電源４０から負荷４２に電力が供給される。
【0023】
第２電力変換器３０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。この場合、負荷４２は、モータおよびそれを駆動する電気回路である。第２電力変換器３０は、自動車用の充電装置に備えられてよい。直流電源４０は、商用電源から交流電力を取得し、その交流電力を直流電力に変換する装置であってよい。
【0024】
第１電力変換器１０は、第１スイッチング回路１２、第１コネクタ１４、第１コントローラ１６および第１通信部１８を備えている。第１コネクタ１４は１次巻線Ｌ１および信号用１次巻線Ｌｓ１を備えている。第２電力変換器３０は、第２スイッチング回路３２、第２コネクタ３４、第２コントローラ３６および第２通信部３８を備えている。第２コネクタ３４は２次巻線Ｌ２および信号用２次巻線Ｌｓ２を備えている。
【0025】
第１スイッチング回路１２には、直流電源４０および１次巻線Ｌ１が接続され、第１コントローラ１６には信号用１次巻線Ｌｓ１が接続されている。第２スイッチング回路３２には、２次巻線Ｌ２および負荷４２が接続され、第２コントローラ３６には信号用２次巻線Ｌｓ２が接続されている。第１コネクタ１４と第２コネクタ３４が接近または接触することで、１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とが結合し、信号用１次巻線Ｌｓ１と信号用２次巻線Ｌｓ２とが結合する。すなわち、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４が接近または接触することで、１次巻線Ｌ１、２次巻線Ｌ２、信号用１次巻線Ｌｓ１および信号用２次巻線Ｌｓ２を含むトランスが構成される。
【0026】
第１コントローラ１６および第２コントローラ３６のそれぞれは、プログラムを実行することで各機能を実現するコンピュータを備えてよい。このコンピュータは、演算によって得られるデータやプログラムを記憶するメモリを備えてよい。
【0027】
第１通信部１８および第２通信部３８は相互に無線通信を行う。第１通信部１８は、第１コントローラ１６が出力した情報を第２通信部３８に無線送信する。第２通信部３８は第１通信部１８から受信した情報を第２コントローラ３６に出力する。第２通信部３８は、第２コントローラ３６が出力した情報を第１通信部１８に無線送信する。第１通信部１８は第２通信部３８から受信した情報を第１コントローラ１６に出力する。このような無線通信によって、電力変換装置１００の制御に必要な情報が、第１コントローラ１６および第２コントローラ３６によって共有されてよい。
【0028】
直流電源４０は、第１スイッチング回路１２に直流電圧を印加する。第１スイッチング回路１２は、直流電圧をスイッチングすることで、１次巻線Ｌ１に交流電圧を印加する。１次巻線Ｌ１に印加された電圧に応じて、２次巻線Ｌ２には交流電圧が発生し、第２スイッチング回路３２のスイッチングによって、交流電圧が直流電圧に変換され、この直流電圧に基づく直流電力が負荷４２に供給される。
【0029】
直流電源４０から負荷４２に伝送される電力、すなわち、第１スイッチング回路１２から第２スイッチング回路３２に伝送される電力は、１次巻線Ｌ１の両端の交流電圧と、２次巻線Ｌ２の両端の交流電圧との位相差によって定まる。１次巻線Ｌ１の両端の交流電圧の位相が２次巻線Ｌ２の両端の交流電圧の位相に対して進んでいるときは、第１スイッチング回路１２から第２スイッチング回路３２に電力が伝送される。１次巻線Ｌ１の両端の交流電圧の位相が２次巻線Ｌ２の両端の交流電圧の位相に対して０°以上９０°以下の範囲で進んでいる場合、第１スイッチング回路１２から第２スイッチング回路３２に伝送される電力は位相の進みが大きい程大きい。
【0030】
一方、１次巻線Ｌ１の両端の交流電圧の位相が、２次巻線Ｌ２の両端の交流電圧の位相に対して遅れているときは、第２スイッチング回路３２から第１スイッチング回路１２に電力が伝送される。１次巻線Ｌ１の両端の交流電圧の位相が、２次巻線Ｌ２の両端の交流電圧の位相に対して０°以上９０°以下の範囲で遅れている場合、第２スイッチング回路３２から第１スイッチング回路１２に伝送される電力は位相の遅れが大きい程大きい。
【0031】
第１コントローラ１６は、第１スイッチング回路１２のスイッチング状態を制御することで、１次巻線Ｌ１の両端の交流電圧の位相を調整する。第１コントローラ１６は、第１スイッチング回路１２のスイッチングタイミングを示す同期信号を、信号用１次巻線Ｌｓ１に出力する。信号用２次巻線Ｌｓ２には同期信号に基づく誘導起電力が発生し、信号用２次巻線Ｌｓ２から第２コントローラ３６に同期信号が入力される。第２コントローラ３６は、同期信号が示すスイッチングタイミングに従って、第２スイッチング回路３２のスイッチング状態を制御する。これによって、第１スイッチング回路１２のスイッチングと、第２スイッチング回路３２のスイッチングとが同期する。ここで、本明細書でいう同期とは、スイッチング周波数が一致していることをいい、必ずしもスイッチングの位相が一致していることを意味しない。第１スイッチング回路１２のスイッチングと、第２スイッチング回路３２のスイッチングとの位相差は、必ずしも目標とする伝送電力に対応する値に収束しているとは限らない。そこで、電力変換装置１００では、次に説明するような伝送電力制御が実行される。
【0032】
図２には、第１コントローラ１６および第２コントローラ３６によって構成される伝送電力制御モデル１０２が示されている。伝送電力制御モデル１０２は、減算器５０、ＰＩ制御器５２および電力変換装置モデル部５４を備えている。電力変換装置モデル部５４は、上述の第１スイッチング回路１２、第１コネクタ１４、第２スイッチング回路３２、第２コネクタ３４および第２コントローラ３６に対応している。減算器５０およびＰＩ制御器５２は、第２コントローラ３６に構成される。
【0033】
第２コントローラ３６は、第２スイッチング回路３２から負荷４２に流れる出力電流の測定値である出力電流測定値Ｉｏｕｔを読み込む。第２コントローラ３６は、出力電流測定値Ｉｏｕｔと電流目標値Ｉｏｕｔ
＊との差異、例えば、電流目標値Ｉｏｕｔ
＊から出力電流測定値Ｉｏｕｔを減算した電流誤差に基づいて目標位相差を求める。
【0034】
すなわち、減算器５０は、電流目標値Ｉｏｕｔ
＊から出力電流測定値Ｉｏｕｔを減算した電流誤差を求め、ＰＩ制御器５２に出力する。ＰＩ制御器５２は、電流誤差と、電流誤差を積分した値とを加算した値に比例定数Ｋを乗じることで目標位相差を求め、電力変換装置モデル部５４に出力する。
【0035】
第２コントローラ３６は、同期信号によって示されるスイッチング位相に対して目標位相差だけ遅れた位相で、第２スイッチング回路３２をスイッチングする。一方、第１コントローラ１６は、位相を調整することなく第１スイッチング回路１２をスイッチングする。
【0036】
このような処理によって、第２スイッチング回路３２は第１スイッチング回路１２に対して目標位相差だけ遅れた位相でスイッチングすると共に、第１スイッチング回路１２は第２スイッチング回路３２に同期してスイッチングをする。
【0037】
ここでは、負荷４２に流れる出力電流の測定値Ｉｏｕｔと電流目標値Ｉｏｕｔ
＊との差異に基づく目標位相差が、電力変換装置モデル部５４に制御値として与えられる実施形態が示された。目標位相差は、その他の物理量とその目標値との差異に基づいて求められてもよい。例えば、第２スイッチング回路３２の正極端子ｐ２および負極端子ｎ２との間に現れる電圧と、電圧目標値との差異を制御値としてＰＩ制御器５２に入力することで目標位相差が求められてもよい。
【0038】
ここでは、減算器５０およびＰＩ制御器５２が第２コントローラ３６に構成される例が示された。減算器５０およびＰＩ制御器５２は、第１コントローラ１６に構成されてもよい。この場合、電力変換装置モデル部５４は、上述の第１スイッチング回路１２、第１コネクタ１４、第２スイッチング回路３２、第２コネクタ３４および第１コントローラ１６に対応する。正極端子ｐ１に流れる入力電流の測定値Ｉｉｎと電流目標値Ｉｉｎ
＊との差異に基づく目標位相差が、電力変換装置モデル部５４に制御値として与えられる。第１コントローラ１６は、直流電源４０から第１スイッチング回路１２に流れる入力電流の測定値である入力電流測定値Ｉｉｎを読み込む。第１コントローラ１６は、入力電流測定値Ｉｉｎと電流目標値Ｉｉｎ
＊との差異、例えば、電流目標値Ｉｉｎ
＊から入力電流測定値Ｉｉｎを減算した電流誤差に基づいて目標位相差を求める。
【0039】
すなわち、減算器５０は、電流目標値Ｉｉｎ
＊から入力電流測定値Ｉｉｎを減算した電流誤差を求め、ＰＩ制御器５２に出力する。ＰＩ制御器５２は、電流誤差と、電流誤差を積分した値とを加算した値に比例定数Ｋを乗じることで目標位相差を求め、電力変換装置モデル部５４に出力する。
【0040】
第１コントローラ１６は、同期信号によって示されるスイッチング位相に対して目標位相差だけ進んだ位相で、第１スイッチング回路１２をスイッチングする。一方、第２コントローラ３６は、位相を調整することなく第２スイッチング回路３２をスイッチングする。
【0041】
本実施形態に係る電力変換装置１００では、ＰＩ制御器５２が出力する目標位相差の絶対値（制御値の大きさ）が、所定の位相限界値δｍａｘを超えるときには、第１スイッチング回路１２および第２スイッチング回路３２のスイッチングが停止される。位相限界値δｍａｘは、例えば、９０°である。
【0042】
第１コントローラ１６および第２コントローラ３６は、次のような処理によって、目標位相差を共有する。減算器５０およびＰＩ制御器５２が、第２コントローラ３６に構成される場合には、第２コントローラ３６から第２通信部３８および第１通信部１８を介して、第１コントローラ１６に目標位相差が送信される。減算器５０およびＰＩ制御器５２が、第１コントローラ１６に構成される場合には、第１コントローラ１６から第１通信部１８および第２通信部３８を介して、第２コントローラ３６に目標位相差が送信される。
【0043】
第１コントローラ１６および第２コントローラ３６は、目標位相差の絶対値が位相限界値δｍａｘを超えたときに、それぞれ、第１スイッチング回路１２および第２スイッチング回路３２のスイッチングを停止する。
【0044】
伝送電力制御モデル１０２では、第１スイッチング回路１２のスイッチングと第２スイッチング回路３２のスイッチングとが同期していない場合、目標位相差が位相限界値δｍａｘを超える可能性が高い。したがって、例えば、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４とが離れてしまい、第１スイッチング回路１２のスイッチングと第２スイッチング回路３２のスイッチングとが同期していない状態となったときには、第１スイッチング回路１２および第２スイッチング回路３２のスイッチングが停止する。これによって、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２からノイズ電磁波が発生することが回避される。また、第１スイッチング回路１２および第２スイッチング回路３２に過大な電流が流れたり、過大な電圧が発生したりすることが回避される。
【0045】
図３には、電力変換装置１００の具体的な構成例が示されている。第１スイッチング回路１２は、入出力コンデンサＣ１、上スイッチング素子Ｓ１１、下スイッチング素子Ｓ２１、中間コンデンサＣｂｕｆ１、正極端子ｐ１および負極端子ｎ１を備えている。上スイッチング素子Ｓ１１の一端（下端）は、下スイッチング素子Ｓ２１の一端（上端）に接続され、上スイッチング素子Ｓ１１および下スイッチング素子Ｓ２１は、直列接続されている。
【0046】
スイッチング素子Ｓ１１およびＳ２１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であってよい。２つのＩＧＢＴが直列接続されるとは、一方のＩＧＢＴのエミッタ端子と他方のＩＧＢＴのコレクタ端子とが接続されることをいう。２つのＭＯＳＦＥＴが直列接続されるとは、一方のＭＯＳＦＥＴのソース端子が、他方のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に接続されることをいう。
【0047】
中間コンデンサＣｂｕｆ１は、上スイッチング素子Ｓ１１の上端と、下スイッチング素子Ｓ２１の下端との間に接続されている。１次巻線Ｌ１の一端は正極端子ｐ１に接続され、１次巻線Ｌ１の他端は上スイッチング素子Ｓ１１と下スイッチング素子Ｓ２１との接続点に接続されている。入出力コンデンサＣ１の一端（上端）は、１次巻線Ｌ１の一端に接続され、入出力コンデンサＣ１の他端（下端）は、下スイッチング素子Ｓ２１の下端に接続されている。入出力コンデンサＣ１の下端および下スイッチング素子Ｓ２１の下端は負極端子ｎ１に接続されている。正極端子ｐ１と負極端子ｎ１との間には、図１に示された直流電源４０が接続される。
【0048】
第２スイッチング回路３２は、入出力コンデンサＣ２、上スイッチング素子Ｓ１２、下スイッチング素子Ｓ２２、中間コンデンサＣｂｕｆ２、正極端子ｐ２および負極端子ｎ２を備えている。第２スイッチング回路３２は、第１スイッチング回路１２と同様の構成を有している。入出力コンデンサＣ２、上スイッチング素子Ｓ１２、下スイッチング素子Ｓ２２、中間コンデンサＣｂｕｆ２、正極端子ｐ２および負極端子ｎ２は、それぞれ、入出力コンデンサＣ１、上スイッチング素子Ｓ１１、下スイッチング素子Ｓ２１、中間コンデンサＣｂｕｆ１、正極端子ｐ１および負極端子ｎ１に対応している。正極端子ｐ２と負極端子ｎ２との間には、図１に示された負荷４２が接続される。
【0049】
第１コントローラ１６の制御によって、上スイッチング素子Ｓ１１および下スイッチング素子Ｓ２１は交互にオンオフする。すなわち、上スイッチング素子Ｓ１１がオフからオンになると共に、下スイッチング素子Ｓ２１がオンからオフになり、上スイッチング素子Ｓ１１がオンからオフになると共に、下スイッチング素子Ｓ２１がオフからオンになる。
【0050】
正極端子ｐ１と負極端子ｎ１との間に印加される入力電圧Ｖｉｎと、中間コンデンサＣｂｕｆ１の端子間電圧Ｖｂｏｏｓｔ１との関係は、（数１）に示されているように、上スイッチング素子Ｓ１１のオンデューティ比Ｄによって従って定まる。オンデューティ比Ｄとは、スイッチング周期に対する上スイッチング素子Ｓ１１がオンになる時間の比率をいう。
【0051】
【数1】
【0052】
図４には、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の時間波形が示されている。上スイッチング素子Ｓ１１がオンになる時間（位相換算で２πＤ）の間、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１は、（数２）のように表される。
【0053】
【数2】
【0054】
上スイッチング素子Ｓ１１がオフになる時間（位相換算で２π（１－Ｄ））の間、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１は、入力電圧Ｖｉｎとなる。
【0055】
端子間電圧Ｖｔｒ１の基本波成分振幅Ｖｆは、（数３）のように表される。
【0056】
【数3】
【0057】
（数３）に示される基本波成分振幅Ｖｆは、オンデューティ比Ｄが０のときに２Ｖｉｎであり、オンデューティ比Ｄが１であるときに０である。オンデューティ比Ｄの調整によって、１次巻線Ｌ１の端子間に印加される基本波成分振幅Ｖｆは０～２Ｖｉｎの範囲で調整される。
【0058】
第１スイッチング回路１２から第２スイッチング回路３２に伝送される電力Ｐは、（数４）で表される。
【0059】
【数4】
【0060】
ただし、Ｖｏｕｔは、正極端子ｐ２と負極端子ｎ２との間に現れる出力電圧である。ωは、各スイッチング素子のスイッチング角周波数である。Ｌｔｒは、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の自己インダクタンスをＬとし、それらの間の磁気結合係数をｋとした場合に、（数５）によって求められるインダクタンスである。δは、第１スイッチング回路１２のスイッチング位相に対する第２スイッチング回路３２のスイッチング位相の遅れである。
【0061】
【数5】
【0062】
図３に示されているように、第１コントローラ１６には信号用１次巻線Ｌｓ１が接続され、第２コントローラ３６には信号用２次巻線Ｌｓ２が接続されている。第１コントローラ１６は、第１スイッチング回路１２のスイッチングタイミングを示す同期信号を信号用１次巻線Ｌｓ１に出力する。これによって、信号用２次巻線Ｌｓ２には同期信号が誘起され、同期信号が第２コントローラ３６に入力される。第１コントローラ１６および第２コントローラ３６における同期信号に関する処理については後述する。
【0063】
第１コントローラ１６は、自らの内部で生成する第１キャリア波に従って、上スイッチング素子Ｓ１１および下スイッチング素子Ｓ２１をスイッチングする。すなわち、第１コントローラ１６は、時間波形が三角波形または鋸波形である第１キャリア波の瞬時値が、調整閾値以上であるときは、上スイッチング素子Ｓ１１をオンにし、下スイッチング素子Ｓ２１をオフにする。第１コントローラ１６は、第１キャリア波の瞬時値が、調整閾値未満であるときは、上スイッチング素子Ｓ１１をオフにし、下スイッチング素子Ｓ２１をオンにする。このようなスイッチングによれば、調整閾値が小さい程、オンデューティ比Ｄが大きくなる。
【0064】
第２コントローラ３６は、第１コントローラ１６と同様、自らの内部で生成する第２キャリア波に従って、上スイッチング素子Ｓ１２および下スイッチング素子Ｓ２２をスイッチングする。第１キャリア波と第２キャリア波が同期しているという条件の下で、第１キャリア波の位相と第２キャリア波の位相とを異ならせることで、その位相差に応じた電力が第１電力変換器１０と第２電力変換器３０との間で授受される。
【0065】
第１キャリア波と第２キャリア波が同期することで、第１スイッチング回路１２のスイッチングと第２スイッチング回路３２のスイッチングが同期する。ここでは、第１キャリア波と第２キャリア波とを同期させる制御について説明する。図５（ａ）には、第１キャリア波ｉｔｘおよび第２キャリア波ｉｒｘの時間波形が示されている。
【0066】
図５（ａ）に示されているように、第１キャリア波は、０から波高値ｐｅｒｉｏｄの範囲で鋸波形状に変化する。すなわち、第１キャリア波は０から波高値ｐｅｒｉｏｄに達するまで時間経過に対して直線的に増加し、波高値ｐｅｒｉｏｄに達すると共に０となる。第１コントローラ１６は、図５（ｂ）に示されているように、第１キャリア波がｐｅｒｉｏｄ／２になるタイミングで立ち上がるパルスを生成することで、時間軸上で連なるパルスによる同期信号を生成する。第１コントローラ１６は、信号用１次巻線Ｌｓ１および信号用２次巻線Ｌｓ２を介して、同期信号を第２コントローラ３６に送信する。
【0067】
第２コントローラ３６は、同期信号に含まれるパルスの立ち上がりにおいて、瞬時値がｐｅｒｉｏｄ／２になるように、第２キャリア波の周波数および位相を調整する。これによって、第１キャリア波と第２キャリア波が同期し、さらには、第１スイッチング回路１２のスイッチングと第２スイッチング回路３２のスイッチングとが同期する。図５（ｃ）には、第１キャリア波と第２キャリア波との位相誤差が示されている。図５（ｃ）には、時間経過と共に、位相誤差が小さくなっていく様子が示されている。
【0068】
第１コントローラ１６または第２コントローラ３６は、第１キャリア波と第２キャリア波とが同期した状態で、第１キャリア波の位相が第２キャリア波に対して目標位相だけ進むように、第１キャリア波の位相または第２キャリア波の位相を調整する。
【0069】
図６には、第１コントローラ１６が第１キャリア波を生成する処理のフローチャートが示されている。第１コントローラ１６は、クロック信号を発生するクロック信号発生回路を備えている。あるいは、第１コントローラ１６は、他の回路からクロック信号を取得してもよい。第１コントローラ１６は、最初にクロック信号の立ち上がりが検出されたか否かを判定する（Ｓ１０１）。第１コントローラ１６は、クロック信号の立ち上がりを検出しなかったときは、この判定を繰り返す（Ｓ１０１）。
【0070】
クロック信号の立ち上がりを検出すると、第１コントローラ１６は、第１キャリア波ｉｔｘの値を１だけ増加させる（Ｓ１０２）。第１コントローラ１６は、第１キャリア波ｉｔｘの値が波高値ｐｅｒｉｏｄ未満であるときは、第１キャリア波ｉｔｘの値を維持し、第１キャリア波ｉｔｘの値が波高値ｐｅｒｉｏｄに達したときは、第１キャリア波ｉｔｘの値を０とする（Ｓ１０３）。
【0071】
第１コントローラ１６は、第１キャリア波ｉｔｘの値が、波高値ｐｅｒｉｏｄの半分であるという条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１０４）。第１コントローラ１６は、この条件が成立したときは、同期信号のパルスを信号用１次巻線Ｌｓ１に出力する（Ｓ１０５）。第１コントローラ１６は、この条件が成立しないときは、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【0072】
図７には、第２コントローラ３６が第２キャリアを生成する処理のフローチャートが示されている。第２コントローラ３６は、クロック信号を発生するクロック信号発生回路を備えている。あるいは、第２コントローラ３６は、他の回路からクロック信号を取得してもよい。第２コントローラ３６は、最初にクロック信号の立ち上がりが検出されたか否かを判定する（Ｓ２０１）。第２コントローラ３６は、クロック信号の立ち上がりを検出しない場合には、この判定を繰り返す（Ｓ２０１）。
【0073】
クロック信号の立ち上がりを検出すると、第２コントローラ３６は、同期信号のパルスが検出されたか否かを判定する（Ｓ２０２）。第２コントローラ３６は、同期信号のパルスを検出しなかったときは、第２キャリア波ｉｒｘの値を１だけ増加させる（Ｓ２０４）。第２コントローラ３６は、第２キャリア波ｉｒｘの値が波高値ｐｅｒｉｏｄ未満であるときは、第２キャリア波ｉｒｘの値を維持し、第２キャリア波ｉｒｘの値が波高値ｐｅｒｉｏｄに達したときは、第２キャリア波ｉｒｘの値を０とする（Ｓ２０５）。第２コントローラ３６は、同期信号のパルスを検出したときは、第２キャリア波ｉｒｘの値をｐｅｒｉｏｄ／２に近付け、または一致させる処理を実行する（Ｓ２０３）。
【0074】
図７のステップＳ２０３に記載された関数ｓｉｇｎ（ｐｅｒｉｏｄ／２－ｉｒｘ）の値は、ｐｅｒｉｏｄ／２－ｉｒｘが負の値であるときは－１となり、ｐｅｒｉｏｄ／２－ｉｒｘが正の値であるときは１となる。また、ｐｅｒｉｏｄ／２－ｉｒｘが０のときは０となる。すなわち、第２コントローラ３６は、第２キャリア波ｉｒｘの値がｐｅｒｉｏｄ／２より小さいときは、第２キャリア波ｉｒｘの値に１を加算した値を新たな第２キャリア波ｉｒｘの値とする。また、第２キャリア波ｉｒｘの値がｐｅｒｉｏｄ／２を超えるときは、第２コントローラ３６は、第２キャリア波ｉｒｘの値から１を減算した値を新たな第２キャリア波ｉｒｘの値とする。そして、第２キャリア波ｉｒｘの値がｐｅｒｉｏｄ／２であるときは、第２キャリア波ｉｒｘの値をそのまま維持する。第２キャリア波ｉｒｘの値をｐｅｒｉｏｄ／２に近付け、または一致させた後（Ｓ２０３）、第２コントローラ３６は、ステップＳ２０１の処理に戻る。
【0075】
図１に戻って、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４との間の距離測定について説明する。第２コントローラ３６は、第１コントローラ１６から信号用１次巻線Ｌｓ１および信号用２次巻線Ｌｓ２を介して受信した同期信号の大きさを測定する。第２コントローラ３６で受信される同期信号の大きさは、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４との間のコネクタ間距離が大きい程、小さくなる。
【0076】
第２コントローラ３６は、同期信号の大きさとコネクタ間距離とを対応付けた距離測定テーブルを記憶している。あるいは、第２コントローラ３６では同期信号の大きさを与えることでコネクタ間距離を求める関数が演算可能となっている。第２コントローラ３６は、同期信号の大きさおよび距離測定テーブルに基づいて、あるいは、同期信号の大きさを関数に代入することで、コネクタ間距離を求める。
【0077】
第２コントローラ３６は、第２通信部３８および第１通信部１８を介して、第１コントローラ１６にコネクタ間距離を送信する。第１コントローラ１６および第２コントローラ３６は、コネクタ間距離を記憶する。
【0078】
第１コントローラ１６は、コネクタ間距離が所定の範囲内にある場合には、コネクタ間距離に応じて１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１を制御する。すなわち、コネクタ間距離が大きい程、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１を小さくする。図１に示される電力変換装置１００については、（数２）および（数３）に示されているように、コネクタ間距離が大きい程、オンデューティ比Ｄを１に近付ける。
【0079】
第１コントローラ１６と同様に、第２コントローラ３６は、コネクタ間距離が所定の範囲内にある場合には、コネクタ間距離に応じて２次巻線Ｌ２の端子間電圧Ｖｔｒ２を制御する。すなわち、コネクタ間距離が大きい程、２次巻線Ｌ２の端子間電圧Ｖｔｒ２を小さくする。図１に示される電力変換装置１００については、第１コントローラ１６が実行する処理と同様、第２コントローラ３６は、コネクタ間距離が大きい程、オンデューティ比Ｄを１に近付ける。
【0080】
図８には、第１コントローラ１６に構成される電圧調整器１０４の構成が示されている。電圧調整器１０４は、減算器５６、傾き乗算器５８、加算器６０、およびリミタ６２を備えている。減算器５６には、コネクタ間距離Ｌｅｓｔと、予め定められた距離上限値Ｌｍａｘが入力される。減算器５６は、距離上限値Ｌｍａｘからコネクタ間距離Ｌｅｓｔを減算した距離残余値を求める。傾き乗算器５８は、距離残余値に傾きαを乗じて加算器６０に出力する。ここで、傾きαは（数６）で表される。
【0081】
【数6】
【0082】
ここで、Ｖｍａｘは、予め定められた１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の上限値である。Ｖｍｉｎは、予め定められた１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の下限値である。Ｌｍｉｎは、予め定められた距離下限値Ｌｍｉｎである。
【0083】
加算器６０には、距離残余値に傾きαを乗じた値と、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の下限値Ｖｍｉｎが入力される。加算器６０は、距離残余値に傾きαを乗じた値と、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の下限値Ｖｍｉｎとを加算した初期電圧指令値を求め、リミタ６２に出力する。リミタ６２は、初期電圧指令値が、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の下限値Ｖｍｉｎ以上、上限値Ｖｍａｘ以下であるときは、初期電圧指令値をそのまま電圧指令値Ｖａｍｐ
＊として出力する。リミタ６２は、初期電圧指令値が１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の上限値Ｖｍａｘを超えるときは、上限値Ｖｍａｘを電圧指令値Ｖａｍｐ
＊として出力する。リミタ６２は、初期電圧指令値が１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１の下限値Ｖｍｉｎ未満であるときは、下限値Ｖｍｉｎを電圧指令値Ｖａｍｐ
＊として出力する。
【0084】
これによって、電圧指令値Ｖａｍｐ
＊は、コネクタ間距離の増減に対して傾き－αで増減し、下限値Ｖｍｉｎ以上、上限値Ｖｍａｘ以下に制限される。
【0085】
ここでは、第１コントローラ１６が、電圧調整器１０４によって電圧指令値Ｖａｍｐ
＊の取り得る範囲を制限する処理について説明した。電圧調整器１０４は、第２コントローラ３６にも構成される。第１コントローラ１６が実行する処理と同様の処理によって、２次巻線Ｌ２の端子間電圧Ｖｔｒ２に対する電圧指令値Ｖａｍｐ
＊が、下限値Ｖｍｉｎ以上、上限値Ｖｍａｘ以下に制限される。
【0086】
第１コントローラ１６は、１次巻線Ｌ１の端子間電圧Ｖｔｒ１が電圧指令値Ｖａｍｐ１
＊に近付き、または一致するように、第１スイッチング回路１２を制御し、第２コントローラ３６は、２次巻線Ｌ２の端子間電圧Ｖｔｒ２が電圧指令値Ｖａｍｐ２
＊に近付き、または一致するように、第２スイッチング回路３２を制御する。このような制御によれば、下限値Ｖｍｉｎ以上、上限値Ｖｍａｘ以下の範囲で、コネクタ間距離が大きい程、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２のそれぞれの端子間電圧Ｖｔｒ１，Ｖｔｒ２が小さくなるように、第１スイッチング回路１２および第２スイッチング回路３２が制御される。これによって、第１電力変換器１０および第２電力変換器３０の電気的負担が軽減される。さらには、第１コネクタ１４と第２コネクタ３４とが離れたときに、第１電力変換器１０および第２電力変換器３０から発せられるノイズ電磁波が抑制される。
【0087】
第１コントローラ１６および第２コントローラ３６は、同様の制御によって、１次巻線Ｌ１に流れる電流および２次巻線Ｌ２に流れる電流を、コネクタ間距離に応じて、予め定められた下限値以上、上限値以下に制限する制御を実行してもよい。この場合、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧Ｖｔｒ２に対する上限値Ｖｍａｘが、電流に対する上限値Ｉｍａｘに置き換えられる。また、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧Ｖｔｒ２に対する下限値Ｖｍｉｎが、電流に対する下限値Ｉｍｉｎに置き換えられる。
【0088】
なお、第１コントローラ１６は、コネクタ間距離が所定の距離閾値以上の場合には、第１スイッチング回路１２のスイッチングを停止してもよい。同様に、第２コントローラ３６は、コネクタ間距離が所定の距離閾値以上の場合には、第２スイッチング回路３２のスイッチングを停止してもよい。
【0089】
図９には、同期信号処理システム１０６の構成が示されている。同期信号処理システム１０６は、電力変換装置１００が備える構成要素のうち、同期信号に対する処理に関連する構成要素を含んでいる。同期信号処理システム１０６では、同期信号を第１コントローラ１６で生成する処理、第１キャリア波に同期する第２キャリア波を第２コントローラ３６で生成する処理、およびコネクタ間距離を第２コントローラ３６で測定する処理が実行される。
【0090】
同期信号処理システム１０６は、第１コントローラ１６に含まれる第１キャリア波生成器７０および同期信号生成器７２を備えている。第１キャリア波生成器７０は、第１キャリア波を生成し、同期信号生成器７２に出力する。第１キャリア波は、図５（ａ）に示されているように、０以上、波高値ｐｅｒｉｏｄ以下の範囲で時間経過と共に鋸波状に変動する鋸波形を有してよい。図５（ｂ）に示されているように、同期信号生成器７２は、第１キャリア波が、ｐｅｒｉｏｄ／２となったタイミングで立ち上がるパルスが時間軸上で連なる同期信号を生成する。
【0091】
同期信号処理システム１０６は、さらに、フィルタ回路７４、信号用１次巻線Ｌｓ１、信号用２次巻線Ｌｓ２およびフィルタ回路７６を備えている。信号用１次巻線Ｌｓ１は、フィルタ回路７４を介して同期信号生成器７２に接続されている。同期信号生成器７２は、フィルタ回路７４を介して同期信号を信号用１次巻線Ｌｓ１に出力する。フィルタ回路７４は、同期信号生成器７２が出力する不要な高調波成分を抑制する。信号用２次巻線Ｌｓ２は、フィルタ回路７６を介して、同期信号を第２コントローラ３６における比較器７８に出力する。
【0092】
同期信号処理システム１０６は、さらに、第２コントローラ３６に含まれる比較器７８、第２キャリア波生成器８０、ゼロ検出器８２、フリップフロップ回路８４、減算器８６、２値化器８８、積分器９０、Ｄ／Ａ変換器９２およびコネクタ間距離決定器９４を備えている。比較器７８は、同期信号の値が、Ｄ／Ａ変換器９２から出力される基準電圧Ｖｔｈよりも大きい場合にはハイ電圧をフリップフロップ回路８４のＳ端子および第２キャリア波生成器８０に出力する。比較器７８は、同期信号の値が、Ｄ／Ａ変換器９２から出力される基準電圧Ｖｔｈ以下である場合にはロー電圧として０をフリップフロップ回路８４のＳ端子および第２キャリア波生成器８０に出力する。
【0093】
第２キャリア波生成器８０は、比較器７８から出力される電圧が０からハイ電圧に立ち上がった時に値がｐｅｒｉｏｄ／２となり、波高値（振れ幅）がｐｅｒｉｏｄである鋸波形の第２キャリア波ｉｘｒ（図５（ａ））を生成し、ゼロ検出器８２に出力する。ゼロ検出器８２は、第２キャリア波が０となったタイミングで立ち上がるパルスを、フリップフロップ回路８４のＲ端子に出力する。これによって、フリップフロップ回路８４のＱ端子からの出力値Ｑは、第２キャリア波が０になる毎に強制的に０となり、リセットされる。
【0094】
第２キャリア波生成器８０から出力された第２キャリア波ｉｘｒは、上記のように、第２スイッチング回路３２をスイッチングする制御に用いられる。
【0095】
フリップフロップ回路８４は、比較器７８から出力される電圧が０からハイ電圧に立ち上がった時に出力値Ｑを１にする。このような処理によれば、第２キャリア波が０となる時間間隔である１周期の間に、同期信号のパルスが比較器７８に入力されなかった場合には、その１周期の間で出力値Ｑは０に維持される。一方、第２キャリア波の１周期の間に、同期信号のパルスが比較器７８に入力された場合には、同期信号のパルスが立ち上がった時からその１周期が終了するまでの間出力値Ｑは１となる。
【0096】
フリップフロップ回路８４は、出力値Ｑを減算器８６に出力する。減算器８６は、０．５から出力値Ｑを減算し２値化器８８に出力する。２値化器８８は、減算器８８から出力された値が負であるときは－１を積分器９０に出力し、減算器８８から出力された値が正であるときは１を積分器９０に出力する。
【0097】
ゼロ検出器８２は、第２キャリア波が０となったタイミングで立ち上がるパルスを、フリップフロップ回路８４のＲ端子の他、積分器９０にも出力する。積分器９０は、ゼロ検出器８２からパルスが出力されてから次のパルスが出力されるまでの１周期の間に、２値化器８８から１が出力された場合には、現時点の基準電圧Ｖｔｈに刻み値ΔＶを加算した電圧を新たな基準電圧ＶｔｈとしてＤ／Ａ変換器９２およびコネクタ間距離決定器９４に出力する。積分器９０は、ゼロ検出器８２からパルスが出力されてから次のパルスが出力されるまでの１周期の間に、２値化器８８から出力される値が０に維持されていた場合には、現時点の基準電圧Ｖｔｈから刻み値ΔＶを減算した電圧を新たな基準電圧ＶｔｈとしてＤ／Ａ変換器９２およびコネクタ間距離決定器９４に出力する。Ｄ／Ａ変換器９２は、積分器９０から出力されたディジタル信号の基準電圧Ｖｔｈをアナログ値に変換し、比較器７８に出力する。
【0098】
コネクタ間距離決定器９４は、積分器９０による積分出力値に対してコネクタ間距離を対応付けた距離測定テーブルを記憶している。あるいは、コネクタ間距離決定器９４では、積分出力値を与えることでコネクタ間距離を求める関数が演算可能となっている。コネクタ間距離決定器９４は、積分出力値および距離測定テーブルに基づいて、あるいは、積分出力値を関数に代入することで、コネクタ間距離を求め、同期信号処理システム１０６から出力する。
【0099】
図１０には、同期信号処理システム１０６が実行する処理のフローチャートが示されている。同期信号処理システム１０６は、最初に第２キャリア波ｉｒｘの値が０であるという条件が成立したか否かを判定する（Ｓ３０１）。第２キャリア波ｉｒｘの値が０であるという条件が成立しないときは、同期信号処理システム１０６は、第２コントローラ３６で同期信号のパルスが受信されたか否かを判定する（Ｓ３０２）。同期信号のパルスが受信されていないときは、同期信号処理システム１０６は、ステップＳ３０１の処理に戻る。 一方、同期信号のパルスが受信されたときは、フリップフロップ回路８４の出力値Ｑが１に設定され（Ｓ３０３）、同期信号処理システム１０６は、ステップＳ３０１の処理に戻る。
【0100】
第２キャリア波ｉｒｘの値が０であるという条件が成立したときは、同期信号処理システム１０６は、フリップフロップ回路８４の出力値Ｑが０であるという条件が成立するか否かを判定する（Ｓ３０４）。同期信号処理システム１０６は、フリップフロップ回路８４の出力値Ｑが０であるという条件が成立するときは、基準電圧Ｖｔｈから刻み値を減算した電圧を新たな基準電圧Ｖｔｈとし（Ｓ３０５）、出力値Ｑが０であるという条件が成立しないときは、基準電圧Ｖｔｈに刻み値を加算した電圧を新たな基準電圧Ｖｔｈとする（Ｓ３０７）。基準電圧Ｖｔｈの値が新たな値とされた後（Ｓ３０５、Ｓ３０７）、フリップフロップ回路８４の出力値Ｑが０に設定され（Ｓ３０６）、同期信号処理システム１０６は、ステップＳ３０１の処理に戻る。
【0101】
このような構成および処理によれば、第１コントローラ１６から第２コントローラ３６に送信された同期信号が立ち上がるタイミングで、波高値（振れ幅）ｐｅｒｉｏｄの半分の値を有する鋸波形の第２キャリア波が生成される。また、第２キャリア波の１周期の間に、同期信号の値が基準電圧Ｖｔｈを超えたときには、積分出力値および基準電圧Ｖｔｈが刻み幅ΔＶだけ増加し、第２キャリア波の１周期の間に、同期信号の値が基準電圧Ｖｔｈ以下であるときには、積分出力値および基準電圧Ｖｔｈが刻み幅ΔＶだけ減少する。これによって、積分出力値および基準電圧Ｖｔｈは、同期信号の包絡線に近似された値となる。したがって、コネクタ間距離決定器９４によって、積分出力値に応じたコネクタ間距離が求められることで、同期信号の大きさに基づくコネクタ間距離が測定される。
【0102】
図１１には、コネクタ間距離と、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧との関係についてのシミュレーション結果が示されている。横軸は、コネクタ間距離を示し、縦軸は１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧を示す。本シミュレーションでは、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧は等しい。黒丸でプロットされている特性は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧に対する電圧指令値Ｖａｍｐ
＊を、コネクタ間距離に応じて制御した場合の特性である。四角形でプロットされている特性は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧に対する電圧指令値Ｖａｍｐ
＊を、コネクタ間距離に応じて制御しない場合の特性である。このシミュレーションには、コネクタ間距離が増加した場合であっても、電圧指令値Ｖａｍｐ
＊の制御によって各巻線における端子間電圧が低減され、放射されるノイズ電磁波が抑制されることが示されている。
【0103】
図１２には、コネクタ間距離と、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２に流れる循環電流との関係についてのシミュレーション結果が示されている。横軸は、コネクタ間距離を示し、縦軸は１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２に流れる循環電流を示す。ここで、循環電流とは、電力伝送に寄与することなく各巻線に流れる電流をいう。循環電流が小さい程、力率が大きい。本シミュレーションでは、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２に流れる循環電流は等しい。
【0104】
黒丸でプロットされている特性は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧に対する電圧指令値Ｖａｍｐ
＊を、コネクタ間距離に応じて制御した場合の循環電流の特性である。四角形でプロットされている特性は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２の端子間電圧に対する電圧指令値Ｖａｍｐ
＊を、コネクタ間距離に応じて制御しない場合の循環電流の特性である。このシミュレーションには、コネクタ間距離が増加した場合であっても、電圧指令値Ｖａｍｐ
＊の制御によって各巻線に流れる循環電流が低減され、力率が向上することが示されている。
【0105】
図１３には、応用実施形態に係る電力変換装置１０８の構成が示されている。電力変換装置１０８は、第１電力変換器１０ａおよび第２電力変換器３０ａのそれぞれにおいて、３つのスイッチングブリッジおよび中間コンデンサを並列に接続したものである。各スイッチングブリッジは、直列に接続された上スイッチング素子Ｓａおよび下スイッチング素子Ｓｂから構成される。
【0106】
電力変換装置１０８の具体的な構成について説明する。第１電力変換器１０ａは、第１スイッチング回路１２ａおよび第１コネクタ１４ａを備えている。第１スイッチング回路１２ａは、入出力コンデンサＣ１と、並列に接続されたＵ相スイッチングブリッジ、Ｖ相スイッチングブリッジ、Ｗ相スイッチングブリッジおよび中間コンデンサＣｂｕｆ１を備えている。また、第１スイッチング回路１２ａは、正極端子ｐ１および負極端子ｎ１を備えている。Ｕ相スイッチングブリッジ、Ｖ相スイッチングブリッジおよびＷ相スイッチング素子のそれぞれは、直列に接続された上スイッチング素子Ｓａおよび下スイッチング素子Ｓｂを備えている。
【0107】
第１コネクタ１４ａは、Ｕ相１次巻線Ｌｕ、Ｖ相１次巻線Ｌｖ、Ｗ相１次巻線Ｌｗおよび信号用１次巻線Ｌｓ１を備えている。Ｕ相１次巻線Ｌｕの一端は、Ｕ相スイッチングブリッジにおける上スイッチング素子Ｓａと下スイッチング素子Ｓｂの接続点に接続されている。Ｖ相１次巻線Ｌｖの一端は、Ｖ相スイッチングブリッジにおける上スイッチング素子Ｓａと下スイッチング素子Ｓｂの接続点に接続されている。Ｗ相１次巻線Ｌｗの一端は、Ｗ相スイッチングブリッジにおける上スイッチング素子Ｓａと下スイッチング素子Ｓｂの接続点に接続されている。
【0108】
Ｕ相１次巻線Ｌｕ、Ｖ相１次巻線ＬｖおよびＷ相１次巻線Ｌｗのそれぞれの他端は、正極端子ｐ１に共通に接続されている。各スイッチングブリッジの下スイッチング素子Ｓｂの下端は負極端子ｎ１に接続されている。正極端子ｐ１と負極端子ｎ１との間には、入出力コンデンサＣ１が接続されている。
【0109】
第１電力変換器１０ａは、さらに、第１コントローラ１６ａおよび第１通信部１８ａを備えている。信号用１次巻線Ｌｓ１は、第１コントローラ１６ａに接続されている。
【0110】
第２電力変換器３０ａは、第２スイッチング回路３２ａおよび第２コネクタ３４ａを備えている。第１スイッチング回路１２ａは、入出力コンデンサＣ２と、並列に接続されたＸ相スイッチングブリッジ、Ｙ相スイッチングブリッジ、Ｚ相スイッチングブリッジおよび中間コンデンサＣｂｕｆ２を備えている。また、第２スイッチング回路３２ａは、正極端子ｐ２および負極端子ｎ２を備えている。Ｘ相スイッチングブリッジ、Ｙ相スイッチングブリッジおよびＺ相スイッチング素子のそれぞれは、直列に接続された上スイッチング素子Ｓａおよび下スイッチング素子Ｓｂを備えている。
【0111】
第２コネクタ３４ａは、Ｘ相２次巻線Ｌｘ、Ｙ相２次巻線Ｌｙ、Ｚ相２次巻線Ｌｚ、および信号用２次巻線Ｌｓ２を備えている。第２電力変換器３０ａは、さらに、第２コントローラ３６ａおよび第２通信部３８ａを備えている。信号用２次巻線Ｌｓ２は、第２コントローラ３６ａに接続されている。
【0112】
第２電力変換器３０ａは、第１電力変換器１０ａと同様の構成を有している。Ｘ相スイッチングブリッジ、Ｙ相スイッチングブリッジ、Ｚ相スイッチングブリッジおよび中間コンデンサＣｂｕｆ２は、それぞれ、Ｕ相スイッチングブリッジ、Ｖ相スイッチングブリッジ、Ｗ相スイッチングブリッジおよび中間コンデンサＣｂｕｆ１に対応している。Ｘ相２次巻線Ｌｘ、Ｙ相２次巻線ＬｙおよびＺ相２次巻線Ｌｚは、それぞれ、Ｕ相１次巻線Ｌｕ、Ｖ相１次巻線ＬｖおよびＷ相１次巻線Ｌｗに対応している。入出力コンデンサＣ２、正極端子ｐ２および負極端子ｎ２は、それぞれ、入出力コンデンサＣ１、正極端子ｐ１および負極端子ｎ１に対応している。第２コントローラ３６ａ、信号用２次巻線Ｌｓ２および第２通信部３８ａは、それぞれ、第１コントローラ１６ａ、信号用１次巻線Ｌｓ１および第１通信部１８ａに対応している。
【0113】
第１コネクタ１４ａと第２コネクタ３４ａとが結合することで、Ｕ相１次巻線ＬｕとＸ相２次巻線Ｌｘとが結合し、Ｖ相１次巻線ＬｖとＹ相２次巻線Ｌｙとが結合する。さらに、Ｗ相１次巻線ＬｗとＺ相２次巻線Ｌｚとが結合し、信号用１次巻線Ｌｓ１と信号用２次巻線Ｌｓ２とが結合する。
【0114】
第１電力変換器１０ａにおける正極端子ｐ１と負極端子ｎ１との間には、図１に示された直流電源４０が接続される。第２電力変換器３０ａにおける正極端子ｐ２と負極端子ｎ２との間には、図１に示された負荷４２が接続される。
【0115】
Ｕ相スイッチングブリッジおよびＸ相スイッチングブリッジは、それぞれ、電力変換装置１００における１次側の第１スイッチングブリッジおよび２次側の第２スイッチングブリッジと同様の動作をする。ここで、第１スイッチングブリッジは、上スイッチング素子Ｓ１１および下スイッチング素子Ｓ２１から構成されるスイッチングブリッジである。第２スイッチングブリッジは、上スイッチング素子Ｓ１２および下スイッチング素子Ｓ２２から構成されるスイッチングブリッジである。Ｖ相スイッチングブリッジおよびＹ相スイッチングブリッジもまた、それぞれ、第１スイッチングブリッジおよび第２スイッチングブリッジと同様の動作をし、Ｗ相スイッチングブリッジおよびＺ相スイッチングブリッジもまた、それぞれ、第１スイッチングブリッジおよび第２スイッチングブリッジと同様の動作をする。
【0116】
ただし、Ｕ相スイッチングブリッジおよびＸ相スイッチングブリッジと、Ｖ相スイッチングブリッジおよびＹ相スイッチングブリッジとでは、スイッチングに６０°以上、１２０°以下の位相差があってよい。同様に、Ｖ相スイッチングブリッジおよびＹ相スイッチングブリッジと、Ｗ相スイッチングブリッジおよびＺ相スイッチングブリッジとでは、スイッチングに６０°以上、１２０°以下の位相差があってよい。
【0117】
応用実施形態に係る電力変換装置１０８によれば、電力変換装置１００と同様、第１コネクタ１４ａと第２コネクタ３４ａとが離れたときに、各１次巻線および各２次巻線からノイズ電磁波が発生することが回避される。また、第１スイッチング回路１２ａおよび第２スイッチング回路３２ａに過大な電流が流れたり、過大な電圧が発生したりすることが回避される。さらに、電力変換装置１００に比べて、各スイッチング素子の耐電圧または許容電流を大きくしなくても、より大きい電力を直流電源４０から負荷４２に伝送することができる。これによって、耐電圧または許容電流を特別に大きくした高価なスイッチング素子を用いる必要がなくなり、製造コストが抑制される。
【0118】
上記では、第１電力変換器（１０，１０ａ）に直流電源４０が接続され、第２電力変換器（３０，３０ａ）に負荷４２が接続された実施形態が示された。すなわち、第１電力変換器（１０,１０ａ）から第２電力変換器（３０，３０ｂ）に電力が伝送される電力変換システム（１００，１０８）が示された。電力変換システム（１００，１０８）では、第２電力変換器（３０，３０ａ）に直流電源４０が接続され、第１電力変換器（１０，１０ａ）に負荷４２が接続されてもよい。すなわち、第２電力変換器（３０,３０ａ）から第１電力変換器（１０，１０ａ）に電力が伝送されてもよい。
【0119】
この場合、第１電力変換器（１０，１０ａ）が実行する処理として説明された処理は、第２電力変換器（３０，３０ａ）が実行し、第２電力変換器（３０，３０ａ）が実行する処理として説明された処理は、第１電力変換器（１０，１０ａ）が実行する。
【0120】
［本発明の構成］
構成１：
１次巻線および信号用１次巻線を備える第１コネクタと、
前記１次巻線に結合する２次巻線、および前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線を備える第２コネクタと、
前記１次巻線に接続された第１スイッチング回路と、
前記２次巻線に接続された第２スイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され、前記第１スイッチング回路をスイッチングする第１コントローラと、
前記信号用２次巻線に接続され、前記第２スイッチング回路をスイッチングする第２コントローラと、を備え、
前記第１コントローラは、前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して、同期信号を前記第２コントローラに送信し、
前記第２コントローラは、
前記同期信号に基づいて、前記第１スイッチング回路のスイッチングに同期させて、前記第２スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換装置。
構成２：
構成１に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラに接続される第１通信部と、
前記第２コントローラに接続され、前記第１通信部との間で無線通信をする第２通信部と、を備え、
前記第２コントローラは、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記コネクタ間距離を前記第１コントローラに送信し、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換装置。
構成３：
構成２に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記１次巻線および前記２次巻線に印加される電圧、または前記１次巻線および前記２次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換装置。
構成４：
構成２または３に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換装置。
構成５：
構成２から４のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
前記第２コントローラは、
前記第２スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値を、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記第１コントローラに送信し、
前記第１コントローラは、
前記制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記第１スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換装置。
構成６：
１次巻線と、信号用１次巻線とを備える第１コネクタに結合する第２コネクタであって、 前記１次巻線に結合する２次巻線と、前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線とを備える第２コネクタと、
前記２次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用２次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、前記スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換器。
構成７：
構成６に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
構成８：
構成７に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記２次巻線に印加される電圧または前記２次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
構成９：
構成６から８のいずれか１つに記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１０：
構成６から９のいずれか１つに記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１１：
２次巻線と、信号用２次巻線とを備える第２コネクタに結合する第１コネクタであって、 前記２次巻線に結合する１次巻線と、前記信号用２次巻線に結合する信号用１次巻線とを備える第１コネクタと、
前記１次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、
前記コントローラに接続される通信部と、を備え、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路のスイッチングタイミングを示す同期信号を前記信号用１次巻線に出力し、
前記通信部を介して取得され、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間の距離を示すコネクタ間距離であって、前記第２コネクタを備える第２電力変換器から送信されたコネクタ間距離を取得し、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
構成１２：
構成１１に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記１次巻線に印加される電圧または前記１次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
構成１３：
構成１１または１２に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１４：
請求項１１から１３のいずれか１つに記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記第２電力変換器から送信され、前記通信部を介して取得された制御値であって、前記第２電力変換器における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１：
１次巻線および信号用１次巻線を備える第１コネクタと、
前記１次巻線に結合する２次巻線、および前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線を備える第２コネクタと、
前記１次巻線に接続された第１スイッチング回路と、
前記２次巻線に接続された第２スイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され、前記第１スイッチング回路をスイッチングする第１コントローラと、
前記信号用２次巻線に接続され、前記第２スイッチング回路をスイッチングする第２コントローラと、を備え、
前記第１コントローラは、前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して、同期信号を前記第２コントローラに送信し、
前記第２コントローラは、
前記同期信号に基づいて、前記第１スイッチング回路のスイッチングに同期させて、前記第２スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換装置。
構成２：
構成１に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラに接続される第１通信部と、
前記第２コントローラに接続され、前記第１通信部との間で無線通信をする第２通信部と、を備え、
前記第２コントローラは、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記コネクタ間距離を前記第１コントローラに送信し、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換装置。
構成３：
構成２に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、それぞれ、前記１次巻線および前記２次巻線に印加される電圧、または前記１次巻線および前記２次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換装置。
構成４：
構成２または３に記載の電力変換装置であって、
前記第１コントローラおよび前記第２コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、それぞれ、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換装置。
構成５：
構成２から４のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
前記第２コントローラは、
前記第２スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値を、前記第１通信部および前記第２通信部との間の無線通信を介して、前記第１コントローラに送信し、
前記第１コントローラは、
前記制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記第１スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換装置。
構成６：
１次巻線と、信号用１次巻線とを備える第１コネクタに結合する第２コネクタであって、 前記１次巻線に結合する２次巻線と、前記信号用１次巻線に結合する信号用２次巻線とを備える第２コネクタと、
前記２次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用２次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記信号用１次巻線および前記信号用２次巻線を介して取得される同期信号に基づくタイミングで、前記スイッチング回路をスイッチングし、
前記同期信号の大きさに基づいて、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間のコネクタ間距離を測定することを特徴とする電力変換器。
構成７：
構成６に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
構成８：
構成７に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記２次巻線に印加される電圧または前記２次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
構成９：
構成６から８のいずれか１つに記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１０：
構成６から９のいずれか１つに記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが、所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１１：
２次巻線と、信号用２次巻線とを備える第２コネクタに結合する第１コネクタであって、 前記２次巻線に結合する１次巻線と、前記信号用２次巻線に結合する信号用１次巻線とを備える第１コネクタと、
前記１次巻線に接続されたスイッチング回路と、
前記信号用１次巻線に接続され前記スイッチング回路をスイッチングするコントローラと、
前記コントローラに接続される通信部と、を備え、
前記コントローラは、
前記スイッチング回路のスイッチングタイミングを示す同期信号を前記信号用１次巻線に出力し、
前記通信部を介して取得され、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間の距離を示すコネクタ間距離であって、前記第２コネクタを備える第２電力変換器から送信されたコネクタ間距離を取得し、
前記コネクタ間距離に応じて、前記スイッチング回路のスイッチング状態を制御することを特徴とする電力変換器。
構成１２：
構成１１に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離に応じて、前記１次巻線に印加される電圧または前記１次巻線に流れる電流を調整することを特徴とする電力変換器。
構成１３：
構成１１または１２に記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記コネクタ間距離が所定の距離閾値以上となったときは、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
構成１４：
請求項１１から１３のいずれか１つに記載の電力変換器であって、
前記コントローラは、
前記第２電力変換器から送信され、前記通信部を介して取得された制御値であって、前記第２電力変換器における電圧または電流を表す物理量と目標値との差異に基づき求められた制御値の大きさが所定の閾値を超えた場合には、前記スイッチング回路のスイッチングを停止することを特徴とする電力変換器。
【符号の説明】
【0121】
１０，１０ａ 第１電力変換器、１２，１２ａ 第１スイッチング回路、１４，１４ａ 第１コネクタ、１６，１６ａ 第１コントローラ、１８，１８ａ 第１通信部、３０，３０ａ 第２電力変換器、３２，３２ａ 第２スイッチング回路、３４，３４ａ 第２コネクタ、３６，３６ａ 第２コントローラ、３８，３８ａ 第２通信部、４０ 直流電源、４２ 負荷、５０，５６，８６ 減算器、５２ ＰＩ制御器、５４ 電力変換装置モデル部、５８ 傾き乗算器、６０ 加算器、６２ リミタ、７０ 第１キャリア波生成器、７２ 同期信号生成器、７４，７６ フィルタ回路、７８ 比較器、８０ 第２キャリア波生成器、８２ ゼロ検出器、８４ フリップフロップ回路、８８ ２値化器、９０ Ｄ／Ａ変換器、９４ コネクタ間距離決定器、Ｌ１ １次巻線、Ｌ２ ２次巻線、Ｌｓ１ 信号用１次巻線、Ｌｓ２ 信号用２次巻線、ｐ１，ｐ２ 正極端子、ｎ１，ｎ２ 負極端子、Ｃ１，Ｃ２ 入出力コンデンサ、Ｃｂｕｆ１，Ｃｂｕｆ２ 中間コンデンサ、Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓａ 上スイッチング素子、Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓｂ 下スイッチング素子、４８ 電流計、１００，１０８ 電力変換装置、１０２ 伝送電力制御モデル、１０４ 電圧調整器、１０６ 同期信号処理システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】