电力分组生成装置、电力路由器以及电力网络的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力分组生成装置、电力路由器以及电力网络。
【背景技术】
[0002] 以往，提出了一种对电力进行分组化而进行送配电的系统（例如，参照专利文献 1)0
[0003] 在这种系统中使用的电力分组通常构成为包含：有效载荷部，其负责所传输的电 力；以及头部，其表示电力分组的发送目的地。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2011 - 142771号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 但是，近年来，在存在多个负载的情况下，要求希望根据负载而从不同的电源接受 电力分组的供给。例如，存在如下这样的情况：希望从进行太阳光发电等基于可再生能源的 发电的发电站接受电力供给的需求者以及希望从电力供给比较稳定的火力发电站接受电 力供给的需求者共存。
[0009] 另一方面，用于向各需求者供给电力的送电线的数量受到限制，不得不从多个电 源向1个传输路径供给电力分组。
[0010] 在该情况下，当从多个电源同时向1个传输路径发送电力分组时，有时电力分组 之间会发生干涉，从而表示电力分组的发送目的地的头部的波形会破坏。在该情况下，有可 能无法将电力分组供给到期望的发送目的地。
[0011] 本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的在于提供一种电力分组生成装置，即便 采用向1个传输路径发送多个电力分组的结构，也能够防止各电力分组之间发生冲突而导 致波形破坏的情况。
[0012] 用于解决课题的手段
[0013] 本发明的电力分组生成装置是一种电力分组生成装置，其根据至少1个直流电源 所供给的电力，来生成向多个负载供给的电力分组，且以分别对所述多个负载施加目标电 压的方式向主传输路径发送所生成的电力分组，该电力分组生成装置具有：多个开关，它们 分别插入于将所述直流电源与所述主传输路径结合的多个副传输路径；多个分组生成器， 它们针对所述多个负载中的每个负载，根据分别在供给所述电力分组的第1状态和不供给 所述电力分组的第2状态下推定为被施加的电压和所述目标电压，使所述开关进行接通断 开动作，由此生成所述电力分组；以及切换器，其对所述分组生成器使所述开关进行接通断 开动作的状态和所述分组生成器使所述开关维持断开的状态进行切换。
[0014] 根据本结构，切换器对分组生成器进行开关的接通断开控制的状态和分组生成器 不进行开关的接通断开控制的状态进行切换。由此，电力分组生成装置可以成为向主传输 路径发送电力分组的状态以及不向主传输路径发送电力分组的状态。因此，分组生成器在 使多个开关中的任意一个进行接通断开动作时，能够使其他的开关维持断开。由此，即便采 用向1个主传输路径发送多个电力分组的结构，也能够防止电力分组之间发生冲突，并防 止各电力分组的波形破坏。
[0015] 此外，在本发明的电力分组生成装置中，也可以是，上述多个分组生成器与上述多 个开关分别对应地设置，上述切换器使多个分组生成器中的任意一个分组生成器成为生成 状态，且使其他所有的分组生成器成为非生成状态，其中，在上述生成状态下使开关进行接 通断开动作而生成电力分组，在上述非生成状态下通过使开关维持断开而不生成电力分 组。
[0016] 根据本结构，切换器使多个分组生成器中的任意一个分组生成器成为使开关进行 接通断开动作而生成电力分组的生成状态，且使其他所有的分组生成器成为通过使开关维 持断开而不生成电力分组的非生成状态。由此，由于从各分组生成器发送的电力分组之间 不会彼此干涉，因此能够防止表示电力分组的发送目的地的头部的波形破坏。而且，能够防 止不向期望的负载发送电力分组这样的不良情况。
[0017] 此外，在本发明的电力分组生成装置中，也可以是，在上述多个负载中的每个负载 中产生了推定为被施加的电压与上述目标电压之间的差分电压的情况下，上述切换器根据 多个负载中的每个负载中的推定为被施加的电压与目标电压之间的差分电压，使各分组生 成器成为上述生成状态和上述非生成状态中的任意状态。
[0018] 根据本结构，切换器使各分组生成器成为生成状态和非生成状态中的任意状态， 以便针对多个负载中的每个负载向推定为被施加的电压与目标电压之间的差分电压较大 的一方供给电力分组。由此，能够使分别被施加到2个负载的电压向与目标电压较近的电 压迀移。
[0019] 此外，在本发明的电力分组生成装置中，也可以是，上述分组生成器具有控制信号 生成部，该控制信号生成部根据当前的目标电压和过去取得的目标电压来生成用于使上述 开关进行接通断开动作的控制信号。
[0020] 根据本结构，在目标电压发生经时变化的情况下，能够使实际被施加到负载的电 压容易地追随目标电压的变化。
[0021] 此外，本发明的电力网络包含上述电力分组生成装置。
[0022] 此外，本发明的电力路由器具有：至少1个蓄电部，其对接收到的电力分组的电力 进行蓄积；以及电力分组生成部，其根据至少1个蓄电部所供给的电力，来生成向多个负载 供给的电力分组，且以分别对多个负载施加目标电压的方式向主传输路径发送生成的电力 分组。电力分组生成部具有多个开关、多个分组生成器以及切换器。多个开关分别插入于 将蓄电部与主传输路径结合的多个副传输路径中。多个分组生成器针对多个负载中的各个 负载，根据分别在供给电力分组的第1状态和不供给电力分组的第2状态下推定为被施加 的电压和目标电压，使开关进行接通断开动作。由此，多个分组生成器生成电力分组。切换 器也可以具有对分组生成器使开关进行接通断开动作的状态和分组生成器使开关维持断 开的状态进行切换的切换器。
[0023] 此外，在本发明的电力路由器中，也可以是，上述多个分组生成器针对上述多个开 关中的每个开关各存在1个，上述切换器使多个分组生成器中的任意一个分组生成器成为 生成状态，且使其他所有的分组生成器成为非生成状态，其中，在上述生成状态下使开关进 行接通断开动作而生成上述电力分组，在上述非生成状态下通过使开关维持断开而不生成 电力分组。
[0024] 此外，在本发明的电力路由器中，也可以是，在上述多个负载中的每个负载中产生 了推定为被施加的电压与上述目标电压之间的差分电压的情况下，上述切换器根据多个负 载中的每个负载中的推定为被施加的电压与目标电压之间的差分电压，使各分组生成器成 为所述生成状态和所述非生成状态中的任意状态。
[0025] 此外，在本发明的电力路由器中，也可以是，上述分组生成器具有控制信号生成 部，该控制信号生成部根据当前的目标电压和过去取得的目标电压来生成用于使所述开关 进行接通断开动作的控制信号。
[0026] 此外，本发明的电力网络也可以包含上述电力路由器。
[0027] 发明效果
[0028] 根据本发明，切换器对分组生成器进行开关的接通断开控制的状态和分组生成器 不进行开关的接通断开控制的状态进行切换。由此，分组生成器在处于进行多个开关中的 任意一个开关的接通断开控制的状态时，能够设为不进行其他开关的接通断开控制的状 态。因此，即便采用向1个主传输路径发送多个电力分组的结构，也能够防止各电力分组的 波形破坏。
【附图说明】
[0029] 图1是实施方式1的电力网络的结构图。
[0030] 图2是实施方式1的电力网络的一部分的框图。
[0031] 图3示出实施方式1的电力分组，（a)是波形图，（b)是头部的结构图。
[0032] 图4是实施方式1的控制部的框图。
[0033] 图5是实施方式1的量化器的框图。
[0034] 图6是实施方式1的选择器的框图。
[0035] 图7是实施方式1的负载的电路图。
[0036] 图8是表示实施方式1的分组生成器的动作的时序图。
[0037] 图9是实施方式1的控制部的动作说明图。
[0038] 图10是实施方式1的控制部的动作说明图。
[0039] 图11是实施方式1的控制部的动作说明图。
[0040] 图12是实施方式1的控制部的动作说明图。
[0041] 图13是实施方式1的控制部的动作说明图。
[0042] 图14是实施方式2的电力网络的结构图。
[0043] 图15是实施方式2的电力网络的一部分的框图。
[0044] 图16是示出通过计算机仿真向各负载供给电力分组时的该各负载中的电压的经 时变化的图表，（a)是第1条件的图表，（b)是第2条件的图表。
【具体实施方式】
[0045] <实施方式1 >
[0046] < 1 >结构
[0047] < 1 一 1 >整体结构
[0048] 图1示出本实施方式的电力网络的结构图。
[0049] 电力网络具有电源1A、1B、混合器2、电力路由器34、38、3(：、负载4六、48以及负载电 压指令部5。
[0050] 电源1A、1B(以下，根据情况也称为"第1电源1A"、"第2电源1B"。）输出直流电。 电源1A、1B例如由发电设备或电池等构成。作为发电设备例如可列举出火力发电站等。作 为电池例如列举出蓄电池或电气双层电容器等。
[0051] 混合器2根据从电源1A、1B供给的直流电而生成针对负载4A、4B的电力分组并向 电力路由器3A发送。混合器2具有2个接收端口 Inl、In2,电源1的输出被分离而被输入 到该2个接收端口 Inl、In2。这里，将由混合器2生成的电力分组的发送目的地设定为负 载4A、4B各自的地址。关于混合器2的结构和电力分组的结构的详细情况，将会后面叙述。
[0052] 当利用接收端口 Inl、In2中的任意端口接收到电力分组时，电力路由器3A、3B、3C 根据接收到的电力分组的发送目的地进行路由。此外，电力路由器3A、3B、3C根据路由结果 从发送端口 0utl、0ut2发送电力分组。这里，电力路由器3A、3B、3C具有蓄电部（未图示）， 将接收到的电力分组暂时充电至蓄电部中，然后，根据蓄电部中所充电的电力，重建电力分 组而进行发送。另外，关于电力路由器3A、3B、3C，关注重建电力分组的特性时，能够视作在 内部具有与混合器2相同的功能。在这个意义上，可认为蓄电部的定位与混合器2中的电 源1A、1B相同。
[0053] 负载4A、4B (以下，根据情况也称为"第1负载4A"、"第2负载4B"。）例如可列举 出家电产品或电脑、照明设备等。
[0054] 负载电压指令部5输出应该施加给各负载4A、4B的电压（目标电压）。负载电压 指令部5例如由个人计算机等构成。将从负载电压指令部5输出的目标电压输入到混合器 2〇
[0055] 图2是本实施方式的电力网络的一部分的框图。
[0056] 混合器2具有开关21A、21B、驱动器23A、23B、控制部25、二极管27A、27B。
[0057] 开关21A的一端与第1电源1A连接，另一端经由二极管27A与发送端口 Out连接。 换言之，开关21A插入于将电源1A与经过发送端口 Out的主传输路径L1结合的副传输路 径L2中。
[0058] 开关21B的一端与第2电源1B连接，另一端经由二极管27B与发送端口 Out连接。 换言之，开关21B插入于将第2电源1B与经过发送端口 Out的主传输路径L1结合的副传 输路径L3中。
[0059] 这里，开关 21A、21B 由常开型的 SiC - JFET(silicon carbide junction field-effect transistor:碳化娃结型场效应晶体管）等构成。在栅极电压为开启（turn on)电压以下的情况下，开关21A、21B处于接通状态，在栅极电压大于开启电压的情况下， 开关21A、21B处于断开状态。
[0060] 二极管27A以开关21A侧为阳极、发送端口 Out侧为阴极的方式进行连接。二极 管27B以开关21B侧为阳极、发送端口 Out侧为阴极的方式进行连接。
[0061] 这些二极管27A、27B用于防止电流从发送端口 OUT朝向接收端口 Inl、In2流动的 情况。
[0062] 驱动器23A、23B根据从控制部25输入的控制信号，来改变开关21A、21B的栅极电 压。这里，控制信号由"High(高）"电平和"Low(低）"电平这2种电压构成。此外，在控 制信号是"High"电平的情况下，驱动器23A、23B将开关21A、21B的栅极电压设为开启电压 以下，在"Low"电平的情况下，驱动器23A、23B将栅极电压设为大于开启电压的电压。
[0063] 控制部25具有分组生成器28A、28B和选择器29。分组生成器28A、28B和选择器 29例如通过将定时器、FPGA (Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列）和存 储器等组合而实现。关于该控制部25的结构的详细情况，将会后面叙述。
[0064] 控制部25根据从负载电压指令部5输入到输入端子Del、De2的指令值（目标电 压），向驱动器23A、23B输入控制信号。由此，开关21A、21B进行动作，而生成基于从第1电 源1A或者第2电源1B供给的电力的电力分组。
[0065] 图3的（a)示出本实施方式的电力分组的波形图，图3的（b)示出电力分组的头 部的结构图。
[0066] 开关21A、21B进行动作，由此生成图3的（a)所示的波形的电力分组。电力分组 由负责所传输的电力的有效载荷部、附加在有效载荷部前的头部以及附加在有效载荷部后 的尾部构成。
[0067] 头部和尾部是表示电力分组中的控制信息的字段。如图3的（b)所示，头部例如 构成为包含作为控制信息的表示电力分组的开始的起始信号、发送源信息以及发送目的地 地址。尾部构成为包含作为控制信息的表示电力分组的结束的结束信号。
[0068] 这里，发送源信息是指表示作为电力分组的发送源（电源1A、1B)的电源的类型的 信息。电源的类型是基于是商用电源还是自用发电电源的差异的类型。另外，作为电源的 类型例如也可以是基于火力发电等发电形式的差异的类型。此外，作为发送源信息例如也 可以采用能够唯一识别电源1A、1B的识别信息（地址）。
[0069] < 1 - 2 >控制部的结构
[0070] 接着，对控制部25的结构的详细情况进行说明。
[0071] 图4示出控制部25的框图。
[0072] 控制部25如上述那样具有分组生成器28A、28B和选择器29。关于选择器29的结 构的详细情况，将会后面叙述。
[0073] <分组生成器>
[0074] 分组生成器28A、28B根据从负载电压司令部5赋予的目标电压，生成对驱动器 23A、23B赋予的控制信号。该控制信号构成为决定开关21A、21B的接通断开动作的模式。
[0075] 即，分组生成器28A、28B能够根据控制信号来控制驱动器23A、23B和开关21A、21B 的动作，能够间歇控制两电源ΙΑ、1B对主传输路径L1的直流电的供给。
[0076] 分组生成器28A、28B生成用于生成如图3所示的电力分组的控制信号，并赋予给 驱动器23A、23B。驱动器23A、23B和开关21A、21B通过根据控制信号进