WO2016002030A1

WO2016002030A1 - 電力変換装置、発電システムおよび電力変換装置における無線通信方法

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Publication number: WO2016002030A1
Application number: PCT/JP2014/067701
Authority: WO
Inventors: 博史篠田; 矢野　隆; 順弘楠野
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-07

Abstract

電力変換装置は、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、第二の物体に供給する電力変換器１５と、電圧センサ１８および電流センサ１７から得られた情報を基に、前記制御信号を生成し、電力変換器１５のパワーデバイス１６をオンオフ制御するコントローラとを具備している。ここで、コントローラは、前記制御信号を送信する第一無線通信部２を有し、第一物体側に配置された第一物体側コントローラ１と、第一無線通信部２から送信される前記制御信号を受信する第二無線通信部６を有し、第一物体側コントローラとは物理的に離間し、第二物体側に配置され、受信した前記制御信号に基づいてパワーデバイス１６を制御する第二物体側コントローラ５とを具備している。さらに、コントローラは、第二物体側に配置され、第一物体側コントローラとは物理的に離間し、電圧センサ１８および電流センサ１７から得られた情報に基づくセンサ信号を、第一無線通信部２へ、ユニキャスト送信するセンサ用無線通信部１０を具備している。

Description

電力変換装置、発電システムおよび電力変換装置における無線通信方法

　本発明は、電力変換装置、発電システムおよび電力変換装置における無線通信方法に係り、特に、互いに分離された複数の物体の間で信号を送受する無線通信器を備えた電力変換装置、風力発電システム、電力変換装置における無線通信方法に関する。

　再生可能エネルギー利用への取組みは、地球温暖化の原因物質の一つであるＣＯ_２の排出量削減やエネルギーの安定的供給に向けて年々活発化している。特に、風力発電システムは、環境適合性や採算性の観点から注目されており、その中でも、大規模化、風量安定化のため、今後洋上風車の導入量が増加すると予測されている。

　風力発電システムは、例えば特許文献１および特許文献２に記載されている。

特開２０１３－１１０８０１号公報特開２００６－０７７６５７号公報

　洋上風車を用いた風力発電システムは、陸上風車に比べ、メンテナンスコストが増大するという課題がある。

　メンテナンスコストが増大するという課題および本発明者が見出した課題について、本発明者が、本発明に先立って検討した交流励磁発電機（ＤＦＧ：Ｄｏｕｂｌｅ‐Ｆｅｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用いた風力発電システムの例を基に説明する。図２７は、本発明者が、検討した風力発電システム３０１の構成を示す模式図である。

　風力発電システム３０１は、風を受けて回転するブレード３０３と、電力系統３０９に発電電力を送る発電機３０７と、発電機３０７の回転子３０５を可変周波数で励磁する電力変換器３０８を備える。発電機３０７への励磁用電力は、回転子３０５にブラシ３０４を物理的に接触させて、電力変換器３０８から供給される。電力変換器３０８は、例えば、数ｋＶで動作するパワーデバイスで構成されており、これらのパワーデバイスに対して、コントローラ３１１からの制御信号が、フォトカプラ等の絶縁素子３１０を介して供給される。

　また、コントローラ３１１からパワーデバイスへ供給される制御信号は、電力変換器３０８等からのセンサ信号に基づいて、コントローラ３１１において生成されている。電力変換器３０８からコントローラ３１１へのセンサ信号の伝送にも、絶縁素子３１０が用いられている。図２７においては、上記した制御信号とセンサ信号とが、矢印の破線で示されており、コントローラ３１１へ向かう矢印の破線は、センサ信号を示し、電力変換器３０８へ向かう矢印は、制御信号を示している。本願明細書においては、図面が複雑になるのを避けるために、配線／信号線が複数であることを示すために、複数の配線／信号線を特に明示する場合には、配線／信号線に対して斜めに交差する複数の線を付加している。例えば、絶縁素子３１０から電力変換器３０８へ向かう制御信号を表す矢印付きの破線には、破線に対して斜めに交差する線が付加されており、制御信号が複数であることを示している。

　なお、図２７においては、電力変換器３０８は３相インバータと３相コンバータで構成されているものとする。この場合、各相に対し、インバータおよびコンバータは、それぞれ２個のパワーデバイスを有することになる。そのため、電力変換器３０８は、１２個のパワーデバイスを有することになる（１相当り２個のパワーデバイス×３相×２）。

　電力変換器３０８においては、電力系統３０９から供給された電力を、制御信号に従って、６個のパワーデバイスを用いてＡＣ（交流）／ＤＣ（直流）変換する（３相コンバータ）。さらに、制御信号に従って、６個のパワーデバイスを用いてＤＣ（直流）／ＡＣ（交流）変換する（３相インバータ）。３相インバータによって得られたＡＣ（交流）が、主発電器３０７の回転子３０５に制御用電力（励磁用電力）として供給される。このようなパワーデバイスには、マイクロ秒オーダーのリアルタイム制御が求められるため、制御信号の低遅延性が重要となる。

　風力発電システム３０１では、風速変動によって可変速する回転子３０５を有する発電機３０７の固定子３０６から、電力系統３０９の周波数の電力を供給する。そのため、電力変換器３０８により、ブラシ３０４を介してすべり周波数（発電機の回転周波数と電力系統３０９の周波数の差であるすべり）に応じて回転子３０５を励磁することで、固定子３０６の周波数と同期した回転磁界を発生するように制御する。このように、電力変換器３０８の周波数制御によって、風速変動に対する可変速運転が可能になり、広風速域の風エネルギーを電力に変換することができる。このようなシステムは、可変速水力発電システムで技術的に実績のあるシステムであり、可変速運転に必要な電力変換器３０８の容量が回転機容量の例えば３０％程度で良いことから、電力変換損失が小さく高効率、低コストな発電システムを実現することが可能と考えられる。

　しかしながら、回転子３０５への給電にはブラシ３０４が必要であり、ブラシ３０４の摩耗により、約１年程度で、ブラシ等の交換および磨耗くずの除去作業が必要となることが考えられる。

　例えば、特許文献１は、メンテナンスを容易にしつつ、発電効率の向上が可能な回転電機等を提供することを目的としており、ブラシを用いない交流励磁発電機が記載されている。特許文献１には、交流励磁発電機と同軸に回転励磁機と電力変換器とを設けることが示されている。この場合、電力系統の電力が回転励磁機の固定子に通電され、同期発電機の原理により、回転励磁機の回転子に電力が供給される。回転子に供給された電力は、電力変換器により電圧及び周波数を変換し、この変換された電力が交流励磁同期発電機の回転子に供給され、発電運転を行うように構成されている。この構成によると、電力変換器は回転子に取り付けられるため、回転子の回転にともない、電力変換器も回転する。この電力変換器は，風車の回転や，系統の電圧や電流等に応じた制御を行うが、特許文献１には、外部からブラシレスに、制御信号や各種情報を受信するために、無線通信を用いることが記載されている。

　また、回転体の無線通信技術については、例えば、特許文献２に開示されている。特許文献２では、風力発電システムにおいて、ブレードのピッチ角を能動的に調節するピッチ角調節機構を、ブレードに設けられた制御回路によって作動制御せしめるようにすると共に、かかる作動制御に関連する情報信号を、上記制御回路への電力供給と同様の電磁誘導を利用して伝送することが示されている。これにより、ブラシを用いない、所謂ブラシレスで、非接触な信号伝送が実現できることが示されている。

　風力発電システムだけでなく、自動車、建機、鉄道等のモータドライブで用いられるパワーデバイスは、非常に高電圧で動作するため、絶縁を確保した制御が要求される。絶縁を確保する汎用手段として、光ファイバを用いた光通信も考えられる。しかしながら、光ファイバは、温度や振動に対する感度が大きく、また、結線のためのコネクタの信頼性に課題がある。したがって、これらの課題を解決し、システムの配線削減、誤接続防止にも貢献できる無線通信の適用が期待されている。

　特許文献１に示されている交流励磁発電機を、高効率、高信頼化するには、電力変換器との非接触な通信手段として用いられる無線通信のハード構成や通信プロトコルが重要課題となる。特に、発電効率を向上させるには、複数のパワーデバイスの動作タイミングを一致させ、低遅延で制御信号やセンサ信号の通信を行うことが必要になる。また、高信頼化には、インバータもしくはコンバータを構成する二つのパワーデバイスの同時オンを防止するような、通信エラー時の補償手段が要求される。さらに、ブラシレスの交流励磁発電機では、電力変換器の電圧や電流など様々なセンサ情報から制御信号が生成される。そのため、制御信号とセンサ情報を双方向通信によりやりとりすることも上述と併せて必要とされる。これらの課題は、風力発電システムに限らず、自動車、建機、鉄道等のモータドライブで用いられるパワーデバイスの制御についても同様である。

　特許文献２に示されている無線通信技術は、ブレードのピッチ角制御に向けられている。そのため、マイクロ秒オーダーのリアルタイム性は要求されない。また、特許文献２で示されている電磁誘導の周波数は、１ｋＨｚ～５０ＭＨｚと比較的低周波であり、これに重畳させる通信信号の高速化には限界がある。

　本発明は、互いに分離された複数の物体の間で信号を送受する無線通信器による双方向通信を、低遅延で高信頼に行い、リアルタイムな制御が可能な電力変換装置を提供することにある。

　本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

　すなわち、電力変換装置は、第一物体と、第一物体と電気的に絶縁された第二物体と、センサとパワーデバイスを有し、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、第二の物体に供給する電力変換器と、センサから得られた情報を基に、前記制御信号を生成し、電力変換器のパワーデバイスをオンオフ制御するコントローラとを具備している。ここで、コントローラは、前記制御信号を送信する第一無線通信部を有し、第一物体側に配置された第一物体側コントローラと、第一無線通信部から送信される前記制御信号を受信する第二無線通信部を有し、第一物体側コントローラとは物理的に離間し、第二物体側に配置され、受信した前記制御信号に基づいてパワーデバイスを制御する第二物体側コントローラとを具備している。さらに、コントローラは、第二物体側に配置され、第一物体側コントローラとは物理的に離間し、センサから得られた情報に基づくセンサ信号を、第一無線通信部へ、ユニキャスト送信するセンサ用無線通信部を具備している。

　コントローラは、第一物体側コントローラと、第二物体側コントローラと、センサ用無線通信部とされ、第一物体側コントローラは、第一物体に配置され、第二物体側コントローラとセンサ用無線通信部とは、第二物体に配置される。第一物体コントローラが有する第一無線通信部から第二物体コントローラが有する第二無線通信部への制御信号は無線通信により送信され、センサ用無線通信部からのセンサ信号は、ユニキャスト送信で、第一無線通信部へ送られる。これにより、センサ信号は第一無線通信部でのみ受信されることになり、信頼性の向上を図ることが可能となる。

　また、一実施の形態においては、第二物体側コントローラは、複数のパワーデバイスにそれぞれ接続された複数の第二物体側コントローラとされる。この場合、第一物体コントローラにおける第一無線通信部は、複数の第二物体側コントローラのそれぞれにおける第二無線通信部に対して、制御信号をブロードキャスト送信する。これにより、遅延の発生を低減することが可能となる。

　さらに、一実施の形態においては、第二物体側コントローラは、制御信号に誤りを検出したとき、パワーデバイスをオフ状態にする。これにより、複数のパワーデバイスが、時間的に重なってオン状態となるのを抑制し、信頼性の向上を図ることが可能となる。

　また、発電システムの観点で見た場合、発電システムは、回転エネルギーにより発生された電力を電力系統に送電する固定子と、前記固定子に取付けられた回転軸を中心に回転する回転子とを有する主発電機と、補助固定子と、前記回転子と共通の回転軸を有する補助回転子と有する補助発電機と、複数のセンサと、複数のパワーデバイスとを有し、電力系統の電力が前記補助発電機の前記補助固定子に通電されることにより、前記補助回転子の巻線に電力が供給され、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、前記回転子の巻線に供給する電力変換器と、前記電力変換器の前記複数のセンサから得られた電流値および電圧値の情報を基に、前記制御信号を生成し、前記複数のパワーデバイスをオンオフ制御するコントローラとを具備する。

　ここで、コントローラは、前記制御信号を送信する固定子側無線通信部を有し、固定子側に配置された固定子側コントローラと、固定子側無線通信部から送信される前記制御信号を受信する回転子側無線通信部を有し、固定子側コントローラとは物理的に離間し、回転子側に配置され、受信した前記制御信号に基づいてパワーデバイスを制御する回転子側コントローラとを具備している。さらに、コントローラは、回転子側に配置され、固定子側コントローラとは物理的に離間し、センサから得られた情報に基づくセンサ信号を、固定子側無線通信部へ、ユニキャスト送信するセンサ用無線通信部を具備している。発電機システムの観点で見た場合においても、電力変換装置として見た場合と同様に、信頼性の向上を図ることが可能である。

　さらに、電力変換装置における無線通信方法の観点で見た場合、第一物体と、第一物体と電気的に絶縁された第二物体と、複数のセンサと複数のパワーデバイスを有し、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、前記第二物体に供給する電力変換器と、複数のセンサから得られた情報を基に、前記制御信号を生成し、複数のパワーデバイスをオンオフ制御するコントローラとを備えた電力変換装置における無線通信方法が開示されている。

　ここで、コントローラは、前記制御信号を送信する第一無線通信部を有し、第一物体側に配置された第一物体側コントローラと、第一無線通信部から送信される前記制御信号を受信する第二無線通信部を有し、前記第一物体側コントローラとは物理的に離間し、前記第二物体側に配置され、受信した前記制御信号に基づいてパワーデバイスを制御する第二物体側コントローラと、第二物体側に配置され、前記第一物体側コントローラとは物理的に離間し、前記センサから得られた情報に基づくセンサ信号を、前記第一無線通信部へ送信するセンサ用無線通信部と、を具備する。この場合、センサ用無線通信部は、第一無線通信部へのセンサ信号の送信を、ユニキャスト送信で行い、第一無線通信部から第二無線通信部への前記制御信号の送信を、ブロードキャスト送信で行う。

　センサ信号は第一無線通信部でのみ受信されることになり、信頼性の向上を図ることが可能となる。また、制御信号は、第一無線通信部から第二無線通信部へブロードキャスト送信されるため、遅延の発生を低減することが可能となる。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

　すなわち、互いに分離された複数の物体の間で信号を送受する無線通信器による双方向通信を、低遅延で高信頼に行い、リアルタイムな制御が可能な電力変換装置を提供することができる。

実施の形態１に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。（Ａ）～（Ｆ）は、無線通信で取り扱うＰＷＭ情報の説明図である。（Ａ）～（Ｆ）は、無線通信で取り扱うＰＷＭパルスのデューティ比の説明図である。ＰＷＭ情報のパケット化についての説明図である。電力変換装置の時系列での動作を説明するためのタイミング図である。電力変換装置の時系列での動作を説明するためのタイミング図である。電力変換装置の動作を説明するためのフローチャート図である。固定子側ユニットにおける無線通信部と、回転子側ユニットにおける無線通信部との関係を示すブロック図である。固定子を含む固定部材の透視図である。回転子側アンテナと固定子側アンテナとの関係を示した簡略図である。固定子側アンテナと回転子側アンテナとの関係を説明するための展開図である。固定部材の断面図である。実施の形態１の変形例に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。風力発電システム３２１の構成を示す模式図である。実施の形態２に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２の変形例に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係わる電力変換装置の時系列での動作を説明するためのタイミング図である。実施の形態２に係わる電力変換装置の時系列での動作を説明するためのタイミング図である。実施の形態３に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３に係わる電力変換装置の時系列での動作を説明するためのタイミング図である。実施の形態３に係わる電力変換装置の時系列での動作を説明するためのタイミング図である。無線通信部の構成を示すブロック図である。実施の形態４に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４の変形例１に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４の変形例２に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態５に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明者により検討された風力発電システムの構成を示すブロック図である。

　以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

　以下の実施の形態においては、風力発電システムを例として、主に説明するが、本発明はこれに限定されない。本発明は、例えば、水力、火力、揚力等の発電システムの回転電機、自動車、建機、鉄道等のモータドライブに用いるインバータ等に適用することができる。

　（実施の形態１）
　＜風力発電システムの概要＞
　まず、風力発電システムの概要を説明する。図１４は、風力発電システム３２１の構成を示す模式図である。本明細書においては、複数の実施の形態を説明するが、それぞれの実施の形態において、風力発電システムは、図１４に示す構成を有するものとする。

　図１４において、３０３は、風を受けて回転するブレードであり、３０２は、ブレード３０３に連結された回転軸である。回転軸３０２は、ブレード３０３が回転することにより、回転する。また、図１４において、３２４は、回転子３２２と固定子３２３とを有する主発電機である。主発電機３２４は、電力変換器１５を介して、回転子３２５と固定子３２６とを有する補助発電機３２７に接続されている。同図には示されていないが、主発電機３２４の回転子３２２および固定子３２３のそれぞれには、巻線が施されている。同様に、補助発電機３２７の回転子３２５および固定子３２６のそれぞれにも、巻線が施されている。

　主発電機３２４の回転子３２２と補助発電機３２７の回転子３２５とは、物理的に連結されている。この実施の形態１においては、回転軸３０２に、主発電機３２４の回転子３２２と補助発電機３２７の回転子３２５が、物理的に結合されている。言い換えるならば、回転子３２２と回転子３２５に対して、回転軸３０２は、共通の回転軸となっている。また、電力変換器１５も、回転軸３２５に、物理的に結合されている。これにより、回転軸３０２が、回転することにより、主発電機３２４における回転子３２２と、補助発電機３２７における回転子３２５と、電力変換器１５が、回転する。この場合、主発電機３２４の固定子３２３および補助発電機３２７の固定子３２６は、固定されているため、回転子３２２および回転子３２５は、固定子３２３および３２６に対して回転することになる。また、回転することが可能となるように、主発電機３２４の固定子３２３と、その回転子３２２との間は、物理的に離間されており、補助発電機３２７の固定子３２６と、その回転子３２５との間も、物理的に離間されている。

　さらに、実施の形態１における主発電機３２４および補助発電機３２７は、所謂ブラシレスの発電機である。そのため、主発電機３２４の回転子３２２に施された巻線には、電力変換器１５から電力が供給されることになる。すなわち、電力系統３０９の電力が、補助発電機３２７の固定子３２６に施された巻線に供給される。回転軸３０２が回転することにより、同期発電機の原理に従って、補助発電機３２７の回転子３２５に電力が発生し、電力変換器１５に通電される。電力変換器１５は、回転子３２５から給電された電力に基づいた電力を、主発電機３２４の回転子３２２に施された巻線に給電する。回転子３２２に電力が給電された状態で、回転軸３０２が回転することにより、主発電機３２４の固定子３２３に電力が発生し、電力系統３０９へ給電される。これにより、風によってブレード３０３が回転することにより、電力が、電力系統３０９へ給電されることになる。

　回転軸３０２に対して、回転子３２２と回転子３２５とを、物理的に連結させる方法として、この実施の形態１においては、一つのシャフトが、回転子３２２と回転子３２５との間で共通にすることにより、物理的に連結させている。すなわち、共通のシャフトが、回転子３２２および回転子３２５のそれぞれの回転軸とされ、共通シャフトが、回転軸３０２に連結されている。この場合、電力変換器１５も、共通シャフトに連結されている。これにより、ブレード３０３が回転したとき、回転子３２２、３２５および電力変換器１５のそれぞれは、同一軸上（共通シャフト上）で、同一速で回転することになり、回転子３２２、３２５と、電力変換器１５との間の相対的な位置は担保された状態で、回転することになる。

　図１４では、電力変換器１５が、１つの回路ブロックで示されているが、電力変換器１５を、主発電機３２４に対応する主発電用回路ブロックと、補助発電機３２７に対応する補助発電用回路ブロックとに分離した場合、主発電用回路ブロックは、主発電機３２４の回転子３２２に設けられ、補助発電用回路ブロックは、補助発電機３２７の回転子３２５に設けられる。これにより、回転子３２２、３２５および電力変換器１５のそれぞれの回路ブロックは、同一軸上（共通シャフト上）で、同一速で回転することになり、回転子３２２、３２５と、電力変換器１５のそれぞれの回路ブロックとの間の相対的な位置は担保された状態で、回転することになる。いずれの場合においても、電力変換器１５は、回転子３２２、３２５に対して相対的に回転しない状態が担保される。

　上記した様に、補助発電機３２７が電力系統３０９から電力を受け、主発電機３２４が電力系統３０９へ電力を供給することが可能となるように、補助発電機３２７の固定子３２６の巻線と、主発電機３２４の固定子３２３の巻線は、電力系統３０９に接続されている。ここで、補助発電機３２７は、主発電機３２４によって発電を行う際、主発電機３２４の回転子３２２へ励磁用の電流を供給する発電機として機能する。電力系統３０９には、商用周波数（例えば、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）をもった交流電流が流れている。そのため、補助発電機３２７の固定子３２６の巻線に印加される電圧の値は、時間に伴って、周期的に変化する。周期的に変化する電圧が、固定子３２６の巻線に印加された状態で、励磁用の補助発電機３２７の回転子３２５が回転することにより、回転子３２５の巻線内には、回転子３２５の回転速度に応じた誘導電流が発生する。回転子３２５の回転により発生した誘導電流が、電力変換器１５を介して、主発電機３２４の励磁電流として、主発電機３２４の回転子３２２に供給される。

　風力発電システム３２１において、所定の電力を定常的に発電するためには、主発電機３２４の回転子３２２が、同期速度と異なる回転数で回転している場合でも、主発電機３２４の回転子３２２に生ずる回転磁界の回転速度は、系統周波数（商用周波数）に等しくなることが求められる。この回転磁界の回転数（回転速度）の系統同期化は、すべり周波数相当の電流を、補助発電機３２７の回転子３２５の巻線から、電力変換器１５を通じて主発電機３２４の回転子３２２の巻線へ供給することで実現できる。この回転磁界の回転数の系統同期化を行うために、電力変換器１５は、固定子側コントローラ１からの制御信号に従って、電力系統３０９から供給された電力をパワーデバイスによりＡＣ（交流）／ＤＣ（直流）変換し、さらに他のパワーデバイスによりＤＣ（直流）／ＡＣ（交流）変換する。この場合、固定子側コントローラ１は、複数のセンサから得られた上述の電流値、電圧値等の情報を基に制御信号を生成し、電力変換器１５内のパワーデバイスを制御する。制御信号に従って、電力変換器１５において、電圧および／または周波数が変換された電力が、主発電機３２４の回転子３２２の巻線に供給され、主発電機３２４が発電運転を行う。これにより、回転磁界の回転数の系統同期化が実現され、ブレード３０３が受けた風のエネルギーを風力発電システム３２１において、定常的に安定した電力（電気エネルギー）に変換し、電力系統３０９に送電することができる。

　図１４に示した風力発電システム３２１においては、回転子３２２、３２５と共通のシャフトに、電力変換器１５が物理的に結合されている。そのため、回転子３２２、３２５の回転にともない、電力変換器１５も回転する。この電力変換器１５はブレード３０３の回転に応じた制御が必要となるため、固定子側コントローラ１から電力変換器１５への制御信号の供給が要求される。この実施の形態１においては、回転する回転子３２２，３２５側に、回転子側コントローラ５が設けられ、当該回転子側コントローラ５と固定子側コントローラ１との間が、無線通信によって結ばれる。すなわち、無線通信により、制御信号が、回転する回転子側コントローラ５に供給され、電力変換器１５に伝達される。これにより、回転子側コントローラ５は、それが回転していても、固定子側コントローラ１からブラシレスで、制御信号を受信することができる。固定子側コントローラで、上記した制御信号を生成する際には、回転子（３２２、３２５）側に設けられた種々のセンサからのセンサ情報から要求される。回転子側に設けられるセンサとしては、電力変換器１５内のセンサがある。この実施の形態１においては、回転子側に設けられているセンサからのセンサ情報は、センサ情報処理器１０から、固定子側コントローラ１へ、無線通信により伝達される。そのため、非接触で、センサ情報を固定子側コントローラ１へ送信することができる。

　なお、電力変換器１５には並列に遮断機を設けても良い。これにより、系統故障時に加わる過大な電力から、電力変換器１５を保護できる。また、この実施の形態は、増速機を付加した風力発電システムへの適用も可能である。

　以下、実施の形態１に係わる電力変換装置について、項目を分けて説明する。

　＜電力変換装置の構成＞
　先ず、電力変換装置の構成を、図１を用いて説明する。図１は、電力変換装置の構成を示すブロック図である。電力変換装置は、図１４において説明した固定子側コントローラ１、回転子側コントローラ５、センサ情報処理部１０および電力変換器１５を具備している。また、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理部１０が設置される回転子側の物体と、固定子側コントローラ１が設置される固定子側の物体を含めて、電力変換装置と見なしてもよい。この場合、回転子側の物体（第一の物体）と固定子側の物体（第二の物体）とは、ブラシレスであるため、電気的に絶縁されていることになる。また、固定子側コントローラ１、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理部１０は、それぞれ制御のために用いられるため、これらを纏めてコントローラと見なすことができる。後で説明するが、固定子側コントローラ１、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理部１０間は、無線通信により情報の送受信が行われる。図１においては、無線通信による情報の伝達経路が、太い破線で示されており、有線による情報の伝達経路が、実線で示されている。

　図１に沿って説明すると、電力変換装置は、発電機の筐体等の固定部材に取り付けられた固定子側コントローラ１を有する固定子側ユニットと、回転部材に取り付けられた複数の回転子側コントローラ５、センサ情報処理器１０および電力変換器１５を有する回転子側ユニットとに大別することができる。

　電力変換器１５は、複数のパワーデバイス１６、複数個の電流センサ１７および電圧センサ１８を備えている。この実施の形態１においては、複数のパワーデバイス１６のそれぞれは、パワートランジスタによって構成されている。実施の形態１に係わる風力発電システム３２１を例にすると、電力変換器１５は、２レベルの３相インバータ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と２レベルの３相コンバータ（Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相）で構成されるため、１２個のパワーデバイスを有する（１相当り２個×３相×２）。また、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、またはＲ相、Ｔ相、Ｓ相）の各電流値を２系統分（３×２個）センシングするために、電流センサ１７は、６個のセンサを具備している。図１では、３相インバータ側のセンサ１７とコンバータ側のセンサ１７とが、示されており、それぞれ３個のセンサを具備している。また、電圧センサ１８は、インバータの電圧値をセンシングするため、この実施の形態１においては、１個のセンサが設けられている。

　３相コンバータは、配線ＶＨとＶＬとの間に並列に接続された３相分の直列回路を有している。ここで、各相に対応した直列回路は、各相に対応したパワーデバイス１６を具備している。例えばＲ相を例にすると、Ｒ相に対応した直列回路は、配線ＶＨと配線ＶＬとの間に直列に接続されたパワートランジスタＲ_ＰとＲ_Ｎとを有している。パワートランジスタＲ_ＰとＲ_Ｎとの間の接続点は、補助発電機３２７の回転子３２５に設けられたＲ相の巻線に接続されている。残りのＴ相およびＳ相についても同様に、２個のパワートランジスタが配線ＶＨと配線ＶＬとの間に直列に接続され、接続点が補助発電機の回転子の対応する相の巻線に接続されている。また、Ｒ相、Ｔ相およびＳ相のそれぞれの直列回路と、回転子３２５の対応する巻線との接続部分に、電流値をセンシングするためのセンサ１７が設けられている。図１では、示されていないが、Ｒ相、Ｔ相およびＳ相のそれぞれにおけるパワートランジスタＲ_Ｐ、Ｒ_Ｎ、Ｔ_Ｐ、Ｔ_Ｎ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｎのそれぞれの制御端子（ゲート）は、後で説明するインバータと同様に、回転子側コントローラ５によって制御される。

　補助発電機３２７の固定子３２６の巻線に電力系統３０９から電力が供給された状態で、回転子３２５が、回転することにより、回転子３２５に設けられた巻線に電圧を発生する。巻線に発生した電圧は、３相コンバータを構成するパワートランジスタＲ_Ｐ、Ｒ_Ｎ、Ｔ_Ｐ、Ｔ_Ｎ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｎが適時オン／オフする様に制御されることにより、配線ＶＨ、ＶＬに直流電圧として供給される。なお、配線ＶＨとＶＬとの間に接続された容量ＣＰは、配線ＶＨとＶＬに供給された直流電圧の脈動を低減するための容量を示している。

　３相インバータは、３相コンバータと同様に、配線ＶＨと配線ＶＬとの間に並列に接続された３相分の直列回路を有している。ここで、各相に対応した直列回路は、各相に対応したパワートランジスタを具備している。例えばＵ相を例にすると、Ｕ相に対応した直列回路は、配線ＶＨと配線ＶＬとの間に直列に接続されたパワートランジスタＵ_ＰとＵ_Ｎとを有している。パワートランジスタＵ_ＰとＵ_Ｎとの間の接続点は、主発電機３２４の回転子３２２に設けられたＵ相の巻線に接続されている。残りのＶ相およびＷ相についても同様に、２個のパワートランジスタが配線ＶＨと配線ＶＬとの間に直列に接続され、接続点が主発電機の回転子の対応する相の巻線に接続されている。また、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれの直列回路と、回転子３２２の対応する巻線との接続部分に、電流値をセンシングするためのセンサ１７が設けられている。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれにおけるパワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎ、Ｖ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎのそれぞれの制御端子（ゲート）は、回転子側コントローラ５によって制御される。図１では、代表として、Ｕ相のパワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎのそれぞれが、回転子側コントローラ５に接続されていることが示されている。残りの相についても同様である。

　３相コンバータは、配線ＶＨ、ＶＬにおける電圧を、周期的に電圧値が変化する電圧に変換して、主発電機３２４の回転子３２２に施設された巻線へ供給する。すなわち、配線ＶＨ、ＶＬにおける直流電圧を、周期的に電圧値の変わる交流電圧に変換して、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に供給する。電圧値の変化する周期を定めるために、パワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎ、Ｖ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎのそれぞれは、回転子側コントローラ５および固定子側コントローラ１によってＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御される。このＰＷＭ制御を行うために、電圧センサ１８によってセンシングされた電圧値および電流センサ１７によってセンシングされた電流値は、センサ情報処理器１０を介して固定子側コントローラ１へ伝達される。

　固定子側ユニットに含まれる固定子側コントローラ１は、回転子側ユニットに設けられた６個の電流センサ１７および電圧センサ１８によって得られた上述の電流値、電圧値等の情報を、回転子側ユニットから受信し、これらの情報に基づいた制御信号を生成し、回転子側ユニットへ送信する。回転子側ユニットにおいては、受信した制御信号に基づいて、複数のパワーデバイス１６が制御される。これにより、制御信号に従って電圧および／または周波数が変換された電力が、電力変換器１５から、主発電機３２４の回転子３２３の巻線へ供給されることになる。

　複数のパワーデバイス１６のそれぞれは、例えば、数ｋＶの電圧で動作し、受信した制御信号によって、所定のタイミングでオン／オフするように制御される。ここで、それぞれのパワーデバイスは、数ｋＶの電圧で動作するため、各パワーデバイス間が短絡しないように、それぞれの間で電気的な絶縁が確保されている。この電気的な絶縁は、パワーデバイス１６をオン／オフする際にも、確保されるようにする必要がある。特に、同じ相におけるパワーデバイスが同時にオンしないように制御される。パワーデバイス１６であるパワートランジスＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎを例にすると、これらのパワートランジスタは、Ｕ相を構成するパワートランジスタである。このパワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎが、同時にオンすると、このパワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎを介して、配線ＨＶとＶＬとの間を貫通する電流が流れることになる。３相コンバータによって発生した配線ＨＶ、ＨＬ間の電圧差は、数ｋＶを超えるため、貫通する電流の値が大きくなり、パワーデバイス（パワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎ）の破壊にも繋がる。

　話を固定子側コントローラ１に戻して、説明をおこなう。固定子側コントローラ１は、無線通信部２、信号処理部３および信号生成部４を具備している。無線通信部２は、回転子側ユニットから、電圧値および電流値の情報を含むパケット化された無線信号を受信し、信号処理部３へ出力する。このパケット化された無線信号には、特に制限されないが、この実施の形態１においては、チェックサムや巡回符号などの誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含んでいる。信号処理部３は、無線通信部２から供給された出力信号（有線の信号）から、電圧値および電流値の情報を抽出し、信号生成部４へ送る。信号生成部４は、供給された電圧値および電流値の情報と、電力系統３０９（図１４）の周波数、ブレード３０３（図１４）の回転速などの情報を基に、各パワーデバイス１６を制御するＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、一定周期で繰り返される信号であり、そのパルス幅（時間）が、制御によって変わる信号である。この実施の形態１においては、各パワーデバイス１６を制御するＰＷＭ信号のパルス幅を制御するＰＷＭ情報が、無線通信で取り扱われる。

　各パワーデバイス１６を制御するＰＷＭ信号は、パワーデバイス毎に異なっている。そのため、各パワーデバイス毎に固有のＰＷＭ情報が必要とされる。この実施の形態においては、各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報は、まとめてパケット化され、信号生成部４から、無線通信部２へ供給される。このパケット化された情報にも、電圧値および電流値の情報と同様に、チェックサムや巡回符号などの誤り検出符号もしくは誤り訂正符号が含まれてもよい。無線通信部２は、このパケット化されたＰＷＭ情報を無線信号として、回転子側ユニットの各回転子側コントローラ５における無線通信部６へブロードキャストで、送信する。また、無線通信部２は、回転子側ユニットに含まれているセンサ情報処理器１０に対して、このＰＷＭ情報を無線通信で送信してもよいし、ＰＷＭ情報と異なる周波数の無線キャリアに重畳させたトリガ信号を、ＰＷＭ情報と同時に送信しても良い。

　次に回転子側ユニットに設けられる回転子側コントローラ５について説明する。回転子側ユニットは、特に制限されないが互いに同じ構成を有する複数の回転子側コントローラ５を具備している。実施の形態１においては、電力変換器１５に含まれているパワーデバイス１６の個数に対応する数、すなわち、１２個の回転子側コントローラ５を回転子側ユニットは具備しており、回転子側コントローラ５とパワーデバイス１６とは、１対１に対応しており、回転子側コントローラは、対応するパワーデバイス１６に接続されている。図１には、３個の回転子側コントローラ５が、代表として示されており、３個の回転子側コントローラ５のうち、図１において上段側に示されている回転子側コントローラ５（５－１）は、パワーデバイス（パワートランジスタＵ_Ｐ）のゲートに接続されており、図１において上から２段目の回転子側コントローラ５（５－２）は、パワーデバイス５（パワートランジスタＵ_Ｎ）のゲートに接続されている。また、３個のうち、下段に示されている回転子側コントローラ５（５－１２）は、例えばパワーデバイス（Ｔ_Ｎ）のゲートに接続される。

　各回転子側コントローラ５は、互いに同じ構成を有しているので、図１において上段側に示した回転子側コントローラ５（５－１）を、代表として、回転子側コントローラ５の構成を説明する。回転子側コントローラ５は、無線通信部６、信号処理部７、信号生成部８およびゲートドライバ９を具備している。無線通信部６は、ＰＷＭ情報を含むパケット化された無線信号を受信し、信号処理部７へ出力する。信号処理部７は、無線通信部６から供給された信号（有線の信号）から、各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報のみを抽出し、信号生成部８に送る。すなわち、回転子側コントローラ５は、対応するパワーデバイスに対するＰＷＭ情報を抽出する。ここでは、図１において上段側に示した回転子側コントローラ５（５－１）を説明しているので、回転子側コントローラ５（５－１）における信号処理部７は、その出力が接続されているパワートランジスタＵ_Ｐが対応するパワーデバイス１６に対応するため、パワートランジスタＵ_Ｐ（パワーデバイス１６）固有のＰＷＭ情報をのみを、無線通信部からの信号から抽出することになる。

　信号生成部８は、信号処理部７によって抽出されたＰＷＭ情報を受け、受けたＰＷＭ情報に基づいてＰＷＭパルスを生成し、ゲートドライバ９へ出力する。ゲートドライバ９は、供給されたＰＷＭパルスを基に、パワーデバイス１６（パワートランジスタＵ_Ｐ）をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を有するＰＷＭパルスを生成し、パワーデバイス１６（パワートランジスタＵ_Ｐのゲート）へ供給する。他の回転子側コントローラ５（５－２）～５（５－１２）のそれぞれも、上記した回転子側コントローラ５（５－１）と同じ構成を有し、同様な動作を行う。すなわち、それぞれの回転子側コントローラ５（５－２）～５（５－１２）は、固定子側コントローラ１からブロードキャスト送信された無線信号から、対応するパワーデバイス（パワートランジスタＶ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎ、Ｒ_Ｐ、Ｒ_Ｎ、Ｔ_Ｐ、Ｔ_Ｎ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｎ）に対する固有（対応する）のＰＷＭ情報を抽出し、対応するパワーデバイス（パワートランジスタのゲート）へ、ＰＷＭパルスを供給する。また、各回転子側コントローラ５（（５－１）～（５－１２））の間は、電気的に絶縁されている。

　回転子側ユニットは、さらにセンサ情報処理器１０を具備している。このセンサ情報処理器１０は、無線通信部１１、信号処理部１２、信号生成部１３およびＡＤ（アナログ／デジタル）変換器１４を備えている。無線通信部１１は、固定子側コントローラ１から無線送信された前記トリガもしくはＰＷＭ情報を受信し、信号処理部１２へ出力する。ＡＤ変換器１４は、電圧センサ１８および電流センサ１７からのアナログ信号（電圧値および電流値）を、デジタル信号に変換する。これにより、電圧値および電流値の情報が、デジタル信号によって表される。ここで、電圧センサ１８は、図示しない絶縁素子を付加することで、絶縁型である電流センサ１７と併せて結線することも可能である。

　信号処理部１２は、無線通信部１１からのトリガもしくはＰＷＭ情報と、ＡＤ変換器１４からの電圧値および電流値の情報とを受信する。信号処理部１２は、前記トリガもしくはＰＷＭ情報を受けたタイミングで、電圧値および電流値の情報を、信号生成部１３へ出力する。信号生成部１３は、この電圧値および電流値の情報を、チェックサムや巡回符号などの誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し、無線通信部１１へ送る。無線通信部１１は、このパケット化された電圧値および電流値の情報を無線信号として、固定子側コントローラ１へユニキャスト送信する。固定子がワンコントローラ１へユニキャスト送信される電圧値および電流値の情報は、上述したＰＷＭ情報もしくはトリガと同じ周波数の無線キャリアに重畳させても良いし、異ならせてもよい。前者の場合は無線通信部の回路構成を簡素化でき、後者の場合には、各信号の分離が容易になりシステム信頼性向上につながる。なお、信号生成部１３において、パケットに含めたチェックサムや巡回符号などの誤り検出符号もしくは誤り訂正符号も、無線信号としてユニキャスト送信されることは言うまでもない。

　また、固定子側コントローラ１から回転子側コントローラ５に対して無線通信する際に、複数の無線キャリアに、同じＰＷＭ情報を重畳させて送信し、複数の回転子側コントローラ５のそれぞれにおいて、各無線キャリアに重畳されている信号が、互いに一致するかどうか検証することで電力変換装置の高信頼化を図ることが可能となる。

　また、回転子側コントローラ１およびセンサ情報処理器１０の各無線通信部２、１１に、それぞれ無線信号の出力電力を調整する手段を設けることで、風力発電システム３２１外に漏れる電磁波をＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の基準値以下に抑えることが可能である。このためには、例えば、それぞれの無線通信部２、１１において、無線信号を増幅するアンプの出力を調整したり、可変減衰器を追加し減衰量を調整したりすること等が手段として挙げられる。

　発電機（主発電機３２４、電力変換器１５および補助発電機３２７を含む）内では、１ＧＨｚ程度までの周波数領域を持つインバータのスイッチングノイズや、モータから磁界ノイズが存在し、通信品質に大きく影響する。したがって、固定子側コントローラ１、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理器１０は、無線信号を送受信するアンテナを除き、それぞれ電磁波や磁界に対してシールド効果のある材料でパッケージングすることが望ましい。

　また、各パワーデバイス１６に接続された複数の回転子側コントローラ５の間は、電気的に絶縁することが不可欠であり、安全規格（例えば、ＪＩＳＣ１０１０－１）で決められている最小沿面距離以上、回転子側コントローラ間を物理的に分離することが望ましい。これは、気体と誘電体の境界に２つの電極があるケースにおいて、コロナ放電あるいは火花放電によって誘電体の表面に沿って樹枝状の放電路が形成される、いわゆる沿面放電の発生を防止するための規格である。一般的に沿面放電は空間放電よりも短い電極間距離、低い印加電圧で発生するため、重要な設計項目である。

　なお、１２個の回転子側コントローラ５のうちの一つと、センサ情報処理器１０とは、それぞれが有する無線通信部、信号処理部および信号生成部が、それぞれに必要な機能を持ちさえすれば、回転子側コントローラ５とセンサ情報処理器１０との間で共用することができる。共用することにより、システムの小型化に貢献することが可能である。

　また、図１では示していないが、信号処理部７、１２のそれぞれは、それぞれを特定する識別情報（ＩＤ）を有している。例えば、同じ周波数の無線チャンネルで、ＰＷＭ情報を、固定子側コントローラ１から回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理器１０へ、無線通信する場合、固定子側コントローラ１は、回転子側コントローラ５の識別情報とセンサ情報処理器１０の識別情報とを含めて、ブロードキャスト送信する。回転子側コントローラ５のそれぞれにおける信号処理部７は、それぞれが有する識別情報と、受信した信号に含まれている識別情報とを比較することにより、前述したように、各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報のみを抽出する。同様に、センサ情報処理器１０における信号処理部１２は、受信した信号に含まれている識別情報と、それが保持している識別情報とを比較して、ＰＷＭ情報あるいはトリガ信号を抽出する。

　また、特に制限されないが、固定子側コントローラ１における信号処理部３も、それを特定する識別情報を有している。これにより、センサ情報処理器１０が、固定子側コントローラ１が有する識別情報を、含めて、センサ情報をユニキャスト送信する。固定子側コントローラ１における信号処理部３は、ユニキャスト送信された信号に含まれている識別情報と、それが有している識別情報とを比較することにより、確実にセンサ情報を処理することが可能となる。

　＜ＰＷＭ情報のパケット化＞
　次に、図２～図４を用いて、ＰＷＭ情報およびそのパケット化について説明する。

　＜＜切替タイミングによる制御＞＞
　図２（Ａ）～（Ｆ）は、無線通信で取り扱うＰＷＭ切替情報についての説明図である。図２（Ａ）～（Ｆ）は、主発電機３２４の回転子３２２の巻線に励磁電力を供給する３相インバータを構成するところの６個のパワートランジスタ（パワーデバイス１６）Ｕ_Ｐ、Ｕ_Ｎ、Ｖ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎを制御するためのＰＷＭパルスの波形を示す波形図である。図２において、横軸は時間を示しており、図２（Ａ）～（Ｆ）の縦軸は、パワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎ、Ｖ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎのゲートに供給されるＰＷＭパルスの電圧を示している。

　図２（Ａ）および（Ｂ）を例にして説明すると、図２（Ａ）には、回転子側コントローラ５（５－１）からパワートランジスタＵ_Ｐのゲートに供給されるＰＷＭパルスの電圧変化が示されている。また、図２（Ｂ）には、回転子側コントローラ５（５－２）からパワートランジスタＵ_Ｎのゲートに供給されるＰＷＭパルスの電圧変化が示されている。パワートランジスタＵ_ＰとＵ_Ｎとの接続部には、回転子３２２の巻線Ｕが接続される。すなわち、パワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎは、Ｕ相の巻線へ励磁電流を供給するトランジスタを構成していることになる。図２（Ａ）において、時刻ｔ０からｔ１の間でＰＷＭパルスがロウレベルからハイレベルへ変化することにより、パワートランジスタＵ_Ｐがオフからオンへと変化する。一方、図２（Ｂ）において、時刻ｔ０からｔ１の間において、ＰＷＭパルスが、ハイレベルからロウレベルへ変化する。これにより、パワートランジスタＵ_Ｎが、オンからオフへ変化する。パワートランジスタＵ_Ｎがオンしている期間においては、Ｕ相の巻線から、パワートランジスタＵ_Ｎを介して、電流か配線ＶＬへ供給される。次のパワートランジスタＵ_Ｐがオンすると、配線ＶＨからパワートランジスタＵ_Ｐを介して、電流がＵ相の巻線へ供給されることになる。これにより、時間的に変化する励磁電流が、回転子３２２の巻線であるＵ相の巻線に供給されることになる。

　同様にして、回転子３２２の巻線であるＶ相の巻線には、パワートランジスタＶ_ＰおよびＶ_Ｎを介して励磁電流が供給され、回転子３２２の巻線であるＷ相の巻線には、パワートランジスタＷ_ＰおよびＷ_Ｎを介して励磁電流が供給される（図２（Ｃ）～図２（Ｆ））。

　この実施の形態１においては、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれに対応する２個のパワートランジスタが、同時にオンとならないように、制御される。すなわち、Ｕ相に対応する２個のパワートランジスタＵ_ＰがＵ_Ｎとが、同時にオンしないように、デッドタイムが設けられている。このデッドタイムは、図２（Ａ）および（Ｂ）に示した切替タイミングＴ_ＵＰ（１）とＴ_ＵＮ（１）との間の時間差、および切替タイミングＴ_ＵＰ（２）とＴ_ＵＮ（２）との間の時間差である。同様に、Ｖ相に対応する２個のパワートランジスタＶ_ＰおよびＶ_Ｎについても、デッドタイムが、切替タイミングＴ_ｖＰ（１）とＴ_ｖＮ（１）との間の時間差、および切替タイミングＴ_ｖＰ（２）とＴ_ｖＮ（２）との間の時間差として設けられている。また、Ｗ相に対応する２個のパワートランジスタＷ_ＰおよびＷ_Ｎについても、デッドタイムが、切替タイミングＴ_ＷＰ（１）とＴ_ＷＮ（１）との間の時間差、および切替タイミングＴ_ＷＰ（２）とＴ_ＷＮ（２）との間の時間差として設けられている。

　このようなＰＷＭパルスは、正弦波変調波と三角波キャリアとの比較により生成される。すなわち、周期的に変化すル三角波キャリアと、正弦波変調波とを比較し、一致したタイミングにおいて、ＰＷＭパルスの立ち上げ／立ち下げを行う。これにより、正弦波変調波の例えば電圧値に従ったパルス幅（時間幅）を有するＰＷＭパルスを生成することができる。この実施の形態においては、電圧センサ１８および電流センサ１７からの電圧値および電流値の情報に従って、正弦波変調波の電圧値が変化する。三角波キャリアと正弦波変調波との比較は、三角波の電圧値が上昇するときと下降するときの２回において行われる。そのため、三角波キャリアの半周期毎に、電力変換器の電圧値および電流値の情報等に基づき、ＰＷＭパルスは更新されることになる。

　例えば、三角波キャリアが２ｋＨｚの場合は、２５０ｕｓ周期でＰＷＭパルスは更新されることになるため、無線通信を含めた一連の制御をその間に完了させる必要がある。このために、実施の形態１においては、図１に示すように、三角波キャリア半周期毎に、ＰＷＭ切替情報（１）、ＰＷＭ切替情報（２）、・・・、ＰＷＭ切替情報（５）が、固定子側コントローラ１から回転子側コントローラへ送られる。ＰＷＭ切替情報（１）には、パワートランジスタＵ_Ｐをオフからオンへ切替る切替タイミングＴ_ＵＰ（１）、パワートランジスタＵ_Ｎをオンからオフへ切替る切替タイミングＴ_ＵＮ（１）、パワートランジスタＶ_Ｐをオフからオンへ切替る切替タイミングＴ_ＶＰ（１）、パワートランジスタＶ_Ｎをオンからオフへ切替る切替タイミングＴ_ＶＮ（１）、パワートランジスタＷ_Ｐをオフからオンへ切替る切替タイミングＴ_ＷＰ（１）、パワートランジスタＷ_Ｎをオンからオフへ切替る切替タイミングＴ_ＷＮ（１）が含まれる。三角波キャリアの半周期毎の時刻ｔ１～ｔ４において、ＰＷＭ切替情報（２）～ＰＷＭ切替情報（５）が、固定側コントローラ１から、回転子側コントローラ５へ供給される。これらのＰＷＭ切替情報（２）～ＰＷＭ切替情報（５）にも、各パワートランジスタの切替タイミングが含まれている。これらの切替タイミングに従い、各回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）のそれぞれが、対応する各パワートランジスタを駆動させる。各時刻ｔ０～ｔ４において、ＰＷＭ情報による制御が行われるため、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間の時間は、ＰＷＭ制御周期における１周期の期間を示していることになる。

　以上のようなＰＷＭ切替情報を送ることは、三角波キャリアの周波数の適応制御を容易にする。さらに、正弦波変調波に応じて三角波キャリアの周波数を変化させることができれば高調波成分を抑圧でき、より高信頼な制御が可能となる。

　ここでは、主発電機３２４の回転子３２２へ励磁電流を供給する３相インバータについて説明したが、補助発電機３２７の回転子３２５の巻線（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に接続された３相コンバータについても、同様にして、固定子側コントローラ１から、回転子側コントローラ５へＰＷＭ切替情報が供給される。これにより、回転子側コントローラによって、その回転子側コントローラに対応するパワートランジスタＲ_Ｐ、Ｒ_Ｎ、Ｔ_Ｐ、Ｔ_Ｎ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｎに対して、ＰＷＭパルスが供給され、オンオフが制御される。

　＜＜デューティによる制御＞＞
　図３は、ＰＷＭ情報としてＰＷＭパルスのデューティ比を取り扱う場合の説明図である。図３（Ａ）～（Ｆ）には、図２（Ａ）～（Ｆ）と同様に、パワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎ、Ｖ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎのゲートに供給されるＰＷＭパルスの電圧波形が示されている。この図３においても、横軸は時間であり、縦軸は電圧を示している。ここでは、パワートランジスタのゲートに供給されるＰＷＭパルスは、三角波キャリアの一周期毎に、電力変換器１５の電圧値および電流値の情報等に基づき更新されるものとする。先の例と同じように、三角波キャリアの周波数が２ｋＨｚとした場合には、５００ｕｓ周期でＰＷＭパルスが更新されることになる。そのため、この例では、５００ｕｓの間（ＰＷＭ制御周期の１周期の期間）に、無線通信を含めた一連の制御を完了させる必要がある。

　この例では、図３（Ａ）～（Ｆ）に示すように、三角波キャリア一周期毎にＰＷＭデューティ比情報（１）、ＰＷＭデューティ比情報（２）、ＰＷＭデューティ比情報（３）が、固定子側コントローラ１から回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）へ、無線通信で送られる。ＰＷＭデューティ比情報（１）には、ＰＷＭ制御周期内で、パワートランジスタＵ_Ｐのオン時間Ｄ_ＵＰ（１）、パワートランジスタＵ_Ｎのオフ時間Ｄ_ＵＮ（１）、パワートランジスタＶ_Ｐのオン時間Ｄ_ＶＰ（１）、パワートランジスタＶ_Ｎのオフ時間Ｄ_ＶＮ（１）、パワーデバイスＷ_Ｐのオン時間Ｄ_ＷＰ（１）、パワーデバイスＷ_Ｎのオフ時間Ｄ_ＷＮ（１）が含まれる。ＰＷＭデューティ比情報（２）以降にも、各パワートランジスタのオンもしくはオフ時間が含まれる。

　この例では、回転子側コントローラ５は、メモリをさらに有している。このメモリに、ＰＷＭ制御周期の情報が格納され、対応するパワートランジスタを駆動させるＰＷＭパルスを再現する。もちろん、パワートランジスタのオン時間もしくはオフ時間そのものではなく、ＰＷＭ制御周期に対する、オン時間もしくはオフ時間の比率を、無線通信によって、固定子コントローラ１から回転子側コントローラ５へ送信するようにしてもよい。

　以上のようなＰＷＭデューティ比情報を、固定子側コントローラ１から回転子側コントローラ５へ送信するのは、電力変換器１５もしくはそれが用いられるシステムが時間的な変動が少ない応用において特に有効である。

　もちろん、電力変換器１５の電圧値および電流値の情報を、無線通信で伝達する周期を、ＰＷＭパルスの更新周期とは異ならせて、三角波キャリアの半周期相当である２５０ｕｓとしてもよい。また、上述した三角波キャリアの周波数の適応制御についても、ＰＷＭ制御周期の情報を無線通信のパケットに含めることで対応できる。また、回転子側コントローラに設けるメモリは、他の用途に用いられるメモリと兼用してもよい。

　ここでは、主発電機側の３相インバータについて説明したが、補助発電機側の３相コンバータについても、図２と同様に適用できる。

　＜＜パケット化＞＞
　図４は、ＰＷＭ情報のパケット化についての説明図である。上述したように電力変換器１５は、１ｍｓ以下のＰＷＭ制御周期で制御することが必要とされる。そのため、２．４ＧＨｚ帯を用いる汎用的な無線通信システムである無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）もしくはＺｉｇｂｅｅでは対応できない可能性がある。そこで、実施の形態１においては、簡素化されたパケットを用いた調歩同期式伝送を用いて、ＰＷＭ情報を伝送する。

　図４は、パケットのフォーマットの構成を示す図である。フォーマットは、スタートビットと、情報のビットと、ストップビットとを有している。送信すべき情報が無いときは、ストップビットとして１を連続で送信し、情報を送信する前には、スタートビットとして０を１ビット分送信し、その後に情報を続ける。送る情報が無くなれば、ストップビットを連続して送信する。

　固定子側コントローラ１から回転子側コントローラ５へ、情報を送信する場合には、スタートビットとストップビットとの間に、ＰＷＭ情報とＰＷＭ情報に付加された誤り検出もしくは誤り訂正符号とを配置して、送信する。また、センサ情報処理器１０から、固定子側コントローラ１へ情報を送信する場合には、スタートビットとストップビットとの間に、電圧センサ１８および電流センサ１７から取得した電圧値および電流値の情報と、電圧値および電流値の情報に付加された誤り検出もしくは誤り訂正符号とを配置して、送信する。

　また、複数の回転子側コントローラ５のそれぞれは、例えばスタートビットを受信したタイミングで、回転子側コントローラ５のそれぞれに備えられた内部クロックをリセットする。これにより、各回転子側コントローラ５間の同期処理が行われる。さらに、センサ情報処理器１０は、スタートビットの検出に応答して、電圧センサ１８および電流センサ１７からの電圧値および電流値の情報を演算するための、トリガとしても用いることができる。

　この調歩同期式伝送は、センサ情報処理器１０から送信される電圧値および電流値の情報と、固定子側コントローラ１から送信されるＰＷＭ情報とを、互いに異なる周波数の無線キャリアに重畳させることで、各情報間の干渉を低減でき、より高信頼な伝送が可能になる。

　＜電力変換装置の動作＞
　＜＜時系列動作＞＞
　次に、図５および図６を用いて、電力変換装置の時系列での動作を説明する。ここでは、先に図２を用いて説明したＰＷＭ切替情報が、無線通信によって送信される場合を例として説明する。

　図５は、固定子側コントローラ１、回転子側コントローラ５およびパワーデバイス５の動作を、時系列的に示したタイミング図である。また、図６は、固定子側コントローラ１、センサ情報処理器１０、電圧センサ１８および電流センサ１７の動作を、時系列的に示したタイミング図である。なお、図６において、電圧センサ１８および電流センサ１７は、纏めてセンサとして示されている。また、図１に示したように、電流駆変換装置は、回転子側コントローラ５、パワーデバイス１６およびセンサ（電圧センサ１８、電流センサ１７）のそれぞれを、複数個具備しているが、説明の簡素化を図るために、ここでは、複数個あるうちの一つを代表として示し、説明する。図５および図６では、それぞれの図において、時間が上側から下側に向かって経過していることを示している。

　まず、図５において、固定子側コントローラ１は、電力変換器１５からの電圧値および電流値の情報などの情報を基に、各パワーデバイス固有（対応）のＰＷＭ切替情報を生成し、これらをまとめてパケット化する（ＰＷＭ切替情報生成工程Ｋ０１）。このパケット化されたＰＷＭ切替情報を無線信号として、複数の回転子側コントローラ５へブロードキャストで送信する（Ａ０１）。また、図６に示しように、固定子側コントローラ１は、センサ情報処理器１０に対しても、このＰＷＭ切替情報をトリガとして送信する（Ａ５１）。上述したとおり、これらは、ＰＷＭ切替情報と異なる周波数の無線キャリアに重畳させたトリガ信号を、ＰＷＭ切替情報と同時に送信しても構わない。

　次に、ＰＷＭ切替情報を受信した回転子側コントローラ５は、図５に示すように、内部クロックを更新した後、この信号から、各パワーデバイス固有（対応）のＰＷＭ切替情報のみを抽出し、ＰＷＭパルスを生成し（ＰＷＭパルス生成工程Ｋ０２）、各パワーデバイス１６へ送る（Ａ０２）。図５には、パワーデバイス１６へのオン信号のみを記載している。一方、ＰＷＭ切替情報をトリガとして受信したセンサ情報処理器１０は、図６に示すように、内部クロックを更新し（クロック更新工程Ｋ０３）、センサから送られる電圧値および電流値の情報（Ａ０３）を、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し（センサ情報生成工程Ｋ０４）、固定子側コントローラに送信する（Ａ０４、図では電圧値、電流情報と記載）。

　以上が電力変換装置の一連の時系列動作であり、以降はこれが繰り返される。なお、ＰＷＭ切替情報生成工程Ｋ０１で生成され、Ａ０１で送信されるＰＷＭ切替情報は、ＰＷＭデューティ比情報に置き換えても成立する。

　＜＜処理フローチャート＞＞
　次に、図７を用いて、電力変換装置の動作をさらに説明する。ここでも、ＰＷＭ切替情報が、無線通信により送信される場合を説明する。ここでは、フローチャートを用いて、電力変換装置における処理を説明する。説明の簡素化のために、図７においては、固定子側ユニット（図２参照）において行われる処理と、回転子側ユニット（図２参照）において行われる処理とが、分けて描かれている。また、図７においても、回転子側ユニットの中の回転子側コントローラ、パワーデバイスおよびセンサは、複数個あるうちの一つを示している。

　まず、固定子側ユニットの固定子側コントローラ１は、電力変換器１５の電圧値および電流値の情報などの情報を基に、各パワーデバイス固有（対応）のＰＷＭ切替情報を生成し、これらをまとめてパケット化する（ステップＳ１１１）。次に、このパケット化されたＰＷＭ切替情報を、無線キャリアに重畳して、回転子側ユニットへブロードキャストで送信する（ステップＳ１１２）。また、同じく、センサ情報処理器１０に対しても、このＰＷＭ切替情報をトリガとして送信する。その後、固定子側ユニットは、回転子側ユニットからの無線通信による信号を待機する（ステップＳ１１３）。

　一方、受信待機状態（ステップＳ２１１）であった回転子側ユニットの回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）およびセンサ情報処理器１０のそれぞれは、固定子側ユニットからのＰＷＭ切替情報を、ステップＳ２１２において受信する。

　回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）およびセンサ情報処理器１０のそれぞれは、この実施の形態においては、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）回路等の受信信号強度を計測する強度計測回路（信号判定部）を具備している。回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）およびセンサ情報処理器１０のそれぞれにおいて、強度計測回路（信号判定部）によって、ステップＳ２１２において受信した信号の強度が計測され、受信強度が所定値以上であるか否かの判定をする（ステップＳ２１３）。受信強度を計測するタイミングは、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理器１０のそれぞれが持つ内部クロックを基準にして設定される。

　また、受信強度が所定値以上であるか否かを判定するための基準値である所定値は、回転子側コントローラ５においては、例えば、無線通信の変調方式として簡素なＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｓｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）を選択した場合、無線通信の受信回路のノイズレベルよりも２３ｄＢ高い値に設定される。これは、高信頼な有線通信（信号エラー率≦１０^－１２）と同等となる数値であり、風力発電システム３２１等の産業インフラ設備の制御に求められる一つの目安である。一方、センサ情報処理器１０では、ステップＳ２１２において受信した受信信号は、トリガとして扱われる。そのため、回転子側コントローラ５に比べて、基準値である所定値は、低く設定されてもよい。

　この所定値の値は、固定子側コントローラ１において、信号に誤り検出や誤り訂正符号を付加し、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理器１０において、誤り検出や誤り訂正符号を用いた検出あるいは訂正を行うようにすることによって、より小さく抑えることが可能である。また、無線通信に用いられる変調方式や応用分野によって、基準値である所定値の値が、異なることは言うまでもない。さらに、基準値である所定値の値は、システムの状態、例えば、回転変位、温度、経年変化等に応じて、動的に変更してもよい。

　ステップＳ２１３において、計測された信号の受信信号強度が所定値以下と判定された場合には、その受信信号はエラーの可能性があるとして、回転子側コントローラ５は、その回転子側コントローラ５に対応したパワーデバイスを強制的にオフにする（ステップＳ２１４）。これにより、インバータを構成する二つのパワーデバイスが同時にオンすることを防止することが可能となる。例えば、Ｕ相に対応する２個のパワーデバイス５であるパワートランジスタＵ_ＰとＵ_Ｎとが、同時にオンすることにより、これらのパワートランジスタを介して、配線ＶＨとＶＬ間を貫通電流が流れるのを防ぎことが可能となる。ステップＳ２１４において、パワーデバイス５をオフさせた後、ステップＳ２１８へ移行する。

　ステップＳ２１３において、受信された信号の受信信号強度が所定値以上と判定された場合、複数の回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）およびセンサ情報処理器１０のそれぞれが持つ内部クロックがリセットされる（ステップＳ２１５）。次に、回転子側コントローラ５（５－１）～５（５－１２）のそれぞれは、受信した信号（複数のＰＷＭ切替情報を有する）から、それぞれの回転子側コントローラに接続された各パワーデバイスに対応したＰＷＭ切替情報のみを抽出し、ＰＷＭパルスを生成し（ステップＳ２１６）、接続されたパワーデバイスへ送る（ステップＳ２１７）。ここで例を述べるならば、回転子側コントローラ５（５－１）は、受信した信号から、それが接続されたところのパワートランジスタＵ_Ｐ（パワーデバイス１６）に対応したＰＷＭ切替情報を抽出し、当該パワートランジスタＵ_Ｐへ、生成したＰＷＭパルスを供給する。

　一方、センサ情報処理器１０においては、ステップＳ２１２で受信した信号をトリガとして受けたタイミングで、センサ（電圧センサ１８、電流センサ１７）から送られる電圧値および電流値の情報を、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し（ステップＳ２１８）、固定子側ユニットへ無線通信で送信する（ステップＳ２１９）。この場合、センサ情報処理部１０は、固定子側コントローラ１を特定したユニキャスト通信で、パケット化した情報を送信する。

　ステップＳ１１３において受信待機状態であった固定子側ユニットの固定子側コントローラ１は、回転子側ユニットからの電圧値および電流値の情報を受信する（ステップＳ１１４）。

　この実施の形態においては、固定子側コントローラ１も、受信信号強度を計測する強度計測回路（信号判定部）を具備している。固定子側コントローラ１が具備している強度計測回路は、先にステップＳ２１３で述べたのと同様に、受信信号の強度を計測する。固定子側コントローラ１は、受信した信号の強度が、所定値以上であるか否かの判定をステップＳ１１５において行う。

　計測された受信信号の強度が所定値以上であれば、固定子側コントローラ１において、電圧値および電流値の情報が、センサ情報処理器１０からユニキャスト送信で受信した無線信号に含まれている電圧値および電流値の情報によって、更新される（ステップＳ１１６）。ステップＳ１１６の後は、再びステップＳ１１１が実行される。すなわち、更新された電圧値および電流値の情報を基にして、各パワーデバイスのそれぞれに対応したＰＷＭ切替情報がステップＳ１１１において生成される。一方、ステップＳ１１５において、受信信号の強度が所定値以下であると判定された場合には、その受信信号はエラーの可能性があるとして、電圧値および電流値の情報は更新されずにステップＳ１１１へ移行する。以降は、以上に説明した一連の動作ループを繰り返す。

　また、回転子側コントローラ５において、誤り検出や誤り訂正符号を用いた検出あるいは訂正で、誤りが検出され、訂正できない場合には、ステップＳ２１４が実行される。勿論、固定子側コントローラ１が、誤り検出符号のみを無線通信に含めた場合には、誤りが検出されたとき、ステップＳ２１４が実行される。これにより、信頼性の向上が図れる。信頼性を向上させるために、回転子側コントローラ５の信号処理部７には、誤り検出符号に基づいて誤りの有無を検出する検出部を設け、信号生成部８には、信号処理部７における検出部において誤りが検出されたとき、ステップＳ２１４のように、パワーデバイスをオフにさせるようなＰＷＭパルスを生成する制御部を設けてもよい。

　＜アンテナ＞
　次に、図８～図１２を用いて、主発電機３２４の固定子３２３および補助発電機３２７の固定子３２６を含む固定子側に実装される固定子側アンテナと、主発電機３２４の回転子３２２、電力変換器１５および補助発電機３２７の回転子３２５を含む回転子側に実装される回転子側アンテナについて、説明する。回転子側アンテナは、ブレード３０３が回転することにより、固定子側に実装された固定子側アンテナに対して回転する。

　ここでは、回転子は、円柱形状をし、中空円筒形状をした固定子内に、その回転軸が支えられ、回転軸を中心として回転するものとする。また、ここでは、理解を容易にするため、固定子側アンテナおよび回転子側アンテナのそれぞれは、４個であり、４個の回転子側アンテナのそれぞれに、無線通信部が接続されているものとする。すなわち、それぞれの回転子側アンテナに対応する無線通信部が接続されているものとする。勿論、ここで述べる個数は、説明のための個数であって、この数に限定されるものではない。

　図８は、固定子側に実装された固定子側ユニットにおける無線通信部と、回転子側に実装された回転子側ユニットにおける無線通信部との関係を示すブロック図である。固定子側ユニットにおける無線通信部と回転子側ユニットにおける無線通信部のそれぞれにアンテナが接続される。図８においては、回転子および固定子における各アンテナの配置が分かり易くなるようにするために、回転子および固定子においてアンテナが実装される部分については、透視図で示している。

　図８において、２５１は、固定子側の無線通信部、２０６は、信号合成分配器、２０４ａ～２０４ｄのそれぞれは、固定子側アンテナを示している。これらの無線通信部２５１、信号合成分配器２０６および固定側アンテナ２０４ａ～２０４ｄは、固定子を含む固定部材２０１に実装されている。なお、図８では、図面を見易くするために、無線通信部２５１および信号合成分配器２０６は、固定部材２０１から隔離されているように描かれているが、実装されているものと理解して頂きたい。

　また、図８において、２５２ａ～２５２ｄのそれぞれは、回転子側の無線通信部を示し、２０５ａ～２０５ｄのそれぞれは、回転子側アンテナを示している。これらの回転子側の無線通信部２５２ａ～２５２ｄおよび回転子側アンテナ２０５ａ～２０５ｄは、回転子を含む固定部材２０２に実装されている。ここでも図面を見易くするために、無線通信部２４２ａ～２５２ｄは、固定部材２０２から隔離されているように描かれているが、固定部材２０２に実装されているものと理解して頂きたい。また、２０３は回転軸を示している。

　固定子側の無線通信部２５１から出力されたＰＷＭ切替情報等の無線信号は、信号合成分配器９にて分配され、固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄに伝達される。固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄからは、回転子側アンテナ２０５ａ～２０５ｄが実装された面（図では下面）に向かって、同一の無線信号が放射される。放射されたこの無線信号を、回転子側アンテナ２０５ａ～２０５ｄのそれぞれが受信し、回転子側の無線通信部２５２ａ～２５２ｄへ伝達する。

　一方、回転子側の無線通信部２５２ａ～２５２ｄのいずれかからは、電圧値および電流値の情報等の無線信号が、回転子側アンテナ２０５ａ～２０５ｄのいずれかに入力され、固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄが実装された面（図では上面）に向かって放射される。この無線信号は、固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄのいずれかによって受信され、信号合成分配器２０６を介して固定子側無線通信部２５１へ送られる。

　ここで、図２に示した固定子側コントローラ１、回転子側コントローラ５およびセンサ情報処理器１０と、図８に示した無線通信部２５１、２５２ａ～２５２ｄおよび信号構成分配器２０６との対応を述べておく。特に制限されないが、図２に示した固定子側コントローラ１における無線通信部２が、図８に示した無線通信部２５１に対応し、図２に示した固定子側コントローラ１におけるアンテナ（アンテナ記号）が、図８に示した信号合成分配器２０６および固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄに対応する。また、図２に示した回転子側コントローラ５（５－１）は、図８に示した無線通信部２５２ｂおよびアンテナ２０５ｂに対応し、図２に示した回転子側コントローラ５（５－２）は、図８に示した無線通信部２５２ｃおよびアンテナ２０５ｃに対応し、図２に示した回転子側コントローラ５（５－１２）は、図８に示した無線通信部２５２ｄおよびアンテナ２０５ｄに対応する。この対応において、図８に示した無線通信部２５２ｂ、２５２ｃおよび２５２ｄは、図２に示した回転子側コントローラ５（５－１）、５（５－２）および５（５－１２）のそれぞれにおける無線通信部６に対応する。また図８に示した回転子側アンテナ２０５ｂ～２０５ｄは、図２ではアンテナ記号で示されている。

　さらに、図２に示したセンサ情報処理器１０は、図８に示した無線通信部２５２ａおよび回転子側アンテナ２０５ａに対応する。この場合、センサ情報処理器１０における無線通信部１１は、図８の無線通信部２５２ａに対応し、図８の回転子側アンテナ２０５ａは、図２ではアンテナ記号で示されている。

　勿論、上記したような対応に限定されるものではない。例えば、図８に示した信号合成分配器２０６は、図２に示した無線通信部２の一部であると見なしてもよい。

　図９は、図８において、回転軸２０３の長さ方向から、固定子を含む固定部材２０１を見た透視図である。図９には、固定子側アンテナ２３１ａ～２３１ｄのみが示されており、回転子側アンテナは省略されている。回転子側アンテナは、固定子側アンテナと同じ構造を有しており、固定子側アンテナが配置されている固定部材２０１の面と対向する固定部材２０２の面に、回転軸２０３を中心として、同心円状に配置されている。見方を変えると、回転子側アンテナは、回転軸２０３の長さ方向から見た場合、電気的に分離された状態で、固定子側アンテナと重なっており、図９においては、固定子側アンテナ２３１ａ～２３１ｄによって隠された状態が示されていると見ることもできる。

　また、固定子側アンテナ２３１ａ～２３１ｄ、回転軸２０３を中心に同心円上に配置されている。アンテナには、遠心加重軽減のため、プリント基板で構成されるパッチアンテナを用いている。すなわち、導体から成る固定子を含む固定部材２０１と、誘電体と、固定子側アンテナ放射素子２３２とを重ね合わせて、アンテナが構成されている。この場合、固定子側アンテナ放射素子２３２に対する給電点２３３の位置によって偏波方向２３４が決定される。固定子側アンテナ放射素子２３２の二つの長辺の中点を結ぶライン上に給電点３３が配置されているとき、偏波方向２３４は短辺が伸びている方向となる。つまり、偏波方向２３４は、回転軸２０３を中心とした放射線方向と一致する。以上は、固定子側アンテナ２３１ｂ～２３１ｄについても同様である。

　固定子を含む固定部材２０１と回転軸２０３は導体であるため、固定子を含む固定部材２０１内部は、擬似的に円筒状の導波管が形成される。この導波管の伝搬モードでは、電界方向が偏波方向２３４と同じになる。したがって、固定子側アンテナ放射素子２３２からの放射が低損失で円筒状の導波管に変換され、固定体アンテナから回転体アンテナまでの通過損失を小さく抑えることができる。

　図９では、固定子側アンテナを、固定子側アンテナ２３１ａ～２３１ｄとして示しているが、固定子側アンテナ２３１ａ～２３１ｄは、それぞれ図８に示した固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄに対応している。また、回転子側アンテナ２０５ａ～２０５ｄのそれぞれも、固定子側アンテナと同様に、パッチアンテナが用いられている。

　図１０は、図９において述べたアンテナ放射素子に注目して、回転子側アンテナと固定子側アンテナとの関係を示した簡略図である。説明の簡素化のために、図１０には、複数の回転子側アンテナのうち、１個の回転子側アンテナにおける回転子側アンテナ放射素子２３５のみが描かれている。また、図１０では、固定子側アンテナ放射素子２３２ａ～２３２ｄおよび回転子側アンテナ放射素子２３５のそれぞれは、回転軸２０３の中心からの距離ｒを半径として同心円上に配置されているものとする。

　回転子側アンテナ放射素子２３５が、回転軸２０３の回転により、回転軸２０３を中心として回転すると、回転軸２０３の中心において、回転角αだけ固定子側アンテナ放射素子２３２ａと回転子側アンテナ放射素子２３５との間で偏波方向の角度差が発生する。一般に、この角度差が４５度のときは、０度に比べて信号強度は１／２となり、９０のときはほぼゼロとなる。なお、図１０において、回転軸２０３の半径はｒ１、固定子を含む固定部材２０１の半径はｒ２として示されている。

　図１１は、各アンテナ放射素子が配置されている円周Ｘと、固定子側アンテナと回転子側アンテナとの間の距離Ｄａを高さに持つ円柱の曲面を、展開した展開図である。ここで、固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄのそれぞれは、ビーム半値幅θの放射領域２４４ａ～２４４ｄを有している。各放射領域が互いに接するように、固定子側アンテナ２０４ａ～２０４ｄの配置とビーム半値幅θを設定することで、回転子側アンテナ２０５ａが、Ｘ方向に移動しても常に放射領域２４４ａ～２４４ｄ内に収まり、直接波に関してはカバーされるようにすることが可能である。固定子側アンテナによって全円周をカバーするには、式（１）で表されるＮ個の固定子側アンテナがあればよい。なお、ビーム半値幅θは、３ｄＢ減衰する範囲を示している。すなわち、ビーム半値幅θの範囲から外では、電力が１／２よりも低下することを示している。

　なお、遠心加重軽減のため、回転軸２０３の導体の影響によりアンテナ特性が著しく劣化しない程度に距離ｒを小さくできる。ここでは、パッチアンテナを例に挙げて説明したが、信号強度向上のためビームを集光させるレンズアンテナや、実装面積を削減できるロッドアンテナ、漏れ波を用いる漏洩同軸等も利用することが可能である。

　図１２は、図８に示した固定部材２０１の断面図である。図１２には、回転軸２０３の中心線を含む面の断面が示されている。固定子側アンテナ２０４ａ、２０４ｄは、固定子を含む固定部材２０１に設置された固定子側スペーサ２４１ａ、２４１ｄ上に配置されている。同様に、回転子側アンテナ２０５ａ、２０５ｄは、回転子を含む固定部材２０２上に設置された回転子側スペーサ２４２ａ、２４２ｄ上に配置されている。固定子側スペーサ２４１ａ、２４１ｄ、回転子側スペーサ２４２ａ、２４２ｄはすべて、厚さＤｃの誘電体で構成されている。また、固定子側アンテナ２０４ａ、２０４ｄと回転子側アンテナ２０５ａ、２０５ｄとは距離Ｄａだけ離れている。

　固定子を含む固定部材２０１が導体であるため、マルチパスにより定在波が励起されることが想定される。したがって、距離Ｄａは１／２実効波長の整数倍、距離Ｄｃは１／４実効波長の奇数倍に近づけるように設定することで、固定子側アンテナと回転子側アンテナの位置で定在波の山となり、信号強度を向上させることができる。ここで、距離Ｄｃは、誘電体であるスペーサ（固定子側スペーサ、回転子側スペーサ）の厚さと、アンテナ（固定子側アンテナ、回転子側アンテナ）の厚さの和である。

　また、固定子を含む固定部材２０１内において定在波が起きない、もしくは複雑化しないように使用する電波の周波数を選択することも有効である。すなわち、使用する周波数を、固定子を含む固定部材２０１内の閉空間の伝搬モードのカットオフ周波数と略同じ、もしくは小さく設定する。具体的には、図１０において（ｒ２－ｒ１）が１／２実効波長以下となるように使用する周波数を選べばよい。電波が使用される空間は固定子を含む固定部材により略密閉状態にあるので、外部への電波漏れレベル、外部からの干渉レベルは十分小さい。また、固定子を含む固定部材２０１に、無線通信で使用する電波の波長に比べて十分小さいメッシュ状の穴を設けて、発電機等の冷却に用いてもよい。

　＜変形例＞
　図１３は、実施の形態１の変形例に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。図１３に示した電力変換装置の構成は、図１に示した電力変換装置の構成と類似している。ここでは、図１に示した電力変換装置との相違点を主に説明する。

　図１で示した電力変換装置では、回転子側コントローラ５とパワーデバイス１６とが１対１に対応していた。これに対して、図１３に示す電力変換装置においては、回転子側コントローラが、２個のパワーデバイス１６に対応するように変更されている。すなわち、この変形例における回転子側コントローラ４５は、２個のパワーデバイス１６に対してＰＷＭパルスを出力する点が異なる。

　回転子側コントローラ４５は、３相コンバータの相数と３相コンバータの相数の和に相当した数だけ、電力変換装置に設けられている。すなわち、図１では、１２個設けられていた回転子側コントローラ５が、６個の回転子側コントローラ４５によって置き換えられている。回転子側コントローラ４５のそれぞれは、互いに同じ構成を有しており、各相を構成する２個のパワーデバイス１６をセットとしてそれぞれ接続されている。

　回転子側コントローラ４５は、回転子側の無線通信部４６、信号処理部４７、信号生成部４８、絶縁素子４９およびゲートドライバ５０を備えている。また、各回転子側コントローラ４５の間は、電気的に絶縁されている。無線通信部４６は、ＰＷＭ情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部４７へ出力する。

　この変形例においては、固定子側コントローラも変更されている。すなわち、固定子側コントローラ４１は、各相に対して１個ずつのＰＷＭ情報を、無線通信で送信するように、変更されている。つまり、固定子側コントローラから送信される信号には、６セットのパワーデバイス１６に対するＰＷＭ情報が含まれていることになる。このように、各相に対して１個ずつのＰＷＭ情報を生成するように、信号生成部４４、信号処理部４３および無線通信部４２は、構成されている。

　回転子側コントローラ４５における信号処理部４７では、固定子側コントローラ４１から無線通信により送信された信号から、各相１個ずつのパワーデバイスに対応したＰＷＭ情報を抽出し、信号生成部４８に送る。信号生成部４８では、このＰＷＭ情報からＰＷＭパルスを生成する。ＰＷＭパルスを生成する際に、各相における一方のパワーデバイスと、他方のパワーデバイスとが同時にオンしないように、所定のデッドタイム分を考慮してＰＷＭパルスを生成する。ゲートドライバ９では、絶縁素子４９を介して送られたＰＷＭパルスを基に、パワーデバイス１６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を生成し、パワーデバイス１６へ送る。絶縁素子５０にはパルストランスやフォトカプラ、光ファイバを伝送路とした光通信器などが適用できる。この変形例によれば、各相を構成する２個のパワーデバイスへ、同一の回転子側コントローラからＰＷＭパルスを送るため、パワーデバイス間の同時オンの懸念は払拭され、より高信頼な電力変換装置を実現できる。また、ＰＷＭ情報の量も半減するため、通信遅延が低減され、よりリアルタイムな制御が可能となる。

　実施の形態１では、２レベルの３相インバータと３相コンバータで構成される電力変換器について説明したが、３レベル以上のインバータ、コンバータにも対応できる。例えば、３レベルの場合は、パワーデバイス２４個（１相当り４個×３相×２）、電流センサ６個（１系統当り３個×２）、電圧センサ３個（インバータ、コンバータの中間電圧をそれぞれセンシングするセンサを追加）が必要となるが、本実施の形態を用いることで非接触かつリアルタイムに制御できる電力変換装置を実現できる。

　以上のように、実施の形態１に係る電力変換装置は、固定子側ユニットと回転子側ユニットの間で無線通信器による双方向通信を、低遅延かつ高信頼に行うことができる。

　また、実施の形態１を風力発電システムに適用することで、メンテナンスを容易にしつつ発電効率向上可能なブラシを用いない風力発電システムを実現することが可能となる。

　（実施の形態２）
　図１５は、実施の形態２に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。

　実施の形態２に係わる電力変換装置は、実施の形態１と同様に、固定子側コントローラ１と、回転子側コントローラ２１と、センサ情報処理器１０と、電力変換器１５とを具備している。ここで、固定子側コントローラ１は、主発電機３２４および補助発電機３２７のそれぞれの固定子３２３、３２６等を有する、発電機筐体等の固定部材に取り付けられている。また、回転子側コントローラ２１は、主発電機３２４および補助発電機３２７の回転子３２２、３２５等の回転する回転部材に取り付けられている。センサ情報処理器１０および電力変換器１５も、回転子側コントローラ２１と同様に、回転部材に取り付けられている。

　電力変換器１５は、実施の形態１と同様に、１２個のパワーデバイス１６と、６個の電流センサ１７と、電圧センサ１８とを備えている。固定子側コントローラ１も、実施の形態１と同様に、６個の電流センサ１７および電圧センサ１８から得られた電流値、電圧値等の情報を基に生成された制御信号によりパワーデバイス１６を制御する。固定子側コントローラ１の構成も、実施の形態１と同様に、無線通信部２、信号処理部３および信号生成部４を具備している。ここで、無線通信部２は、電圧値および電流値の情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部３へ出力する。信号処理部３では、この信号から電圧値および電流値の情報を抽出し、信号生成部４に送る。信号生成部４では、これらの情報と、電力系統３０９（図１４）の周波数、ブレード３０３（図１４）の回転速などの情報とに基づいて、各パワーデバイス１６を制御するＰＷＭ信号を生成する。ここでは、実施の形態１と同様に、ＰＷＭ信号を表す情報は、無線通信で取り扱われるものとして説明する。

　各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報はまとめてパケット化され、無線通信部２に送られる。無線通信部２では、このパケット化されたＰＷＭ情報を無線信号として、回転子側コントローラ２１へ送信する。

　実施の形態１においては、回転子側ユニットは、複数個の回転子側コントローラ５を有していたが、実施の形態２においては、回転子側ユニットは、１個の回転子側コントローラ２１を有している。すなわち、１個の回転子側コントローラ２１が、１２個のパワーデバイス１６に対して共通とされ、これらのパワーデバイス１６に接続されている。

　当該回転子側コントローラ２１は、無線通信部２２、信号処理部２３、信号生成部２４、１２個の絶縁素子２５、１２個のゲートドライバ２６およびＡＤ変換器２７を備えている。無線通信部２２は、ＰＷＭ情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部２３へ出力する。信号処理部２３は、無線通信部２２から供給された信号から、各パワーデバイス１６に対応するＰＷＭ情報を抽出し、信号生成部２４に送る。信号生成部２４は、各パワーデバイスに対応するＰＷＭ情報から、パワーデバイス１６の個数分のＰＷＭパルスを生成し、絶縁素子２５を介して各ゲートドライバ２６へ出力する。この絶縁素子２５により各ゲートドライバ間の電気的な絶縁を維持しつつＰＷＭパルスが、信号生成部２４から各ゲートドライバ２６へ送られる。ゲートドライバ２６のそれぞれは、供給されたＰＷＭパルスを基にして、パワーデバイス１６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を有するＰＷＭパルスを生成し、パワーデバイス１６へ送る。ここで、絶縁素子２５としては、パルストランス、フォトカプラ、あるいは光ファイバを伝送路とした光通信器などが適用できる。

　実施の形態２においては、信号生成部２４において、ＰＷＭパルスを生成する際、各パワーデバイス１６に対応したＰＷＭ情報に基づいて、各パワーデバイス１６に対応したＰＷＭパルスを生成する。また、生成したＰＷＭパルスは、そのＰＷＭパルスを生成する際に基としたＰＷＭ情報に対応するパワーデバイス１６へ、絶縁素子２５およびゲートドライバ２６を介して供給されるように分配して、出力する。また、上記したように、各ゲートドライバ２６と信号生成部２４とは、絶縁素子２５によって電気的に絶縁（分離）されている。これにより、複数のパワーデバイス１６に対して、回転子側コントローラ２１を共通化することが可能とされている。

　信号処理部２３において抽出するＰＷＭ情報の数は、必ずしもパワーデバイス１６の個数分である必要はない。例えば、実施の形態１の変形例で述べたのと同様に、固定子側コントローラ１は、各相１個ずつのＰＷＭ情報を送るようにし、回転子側コントローラの信号生成部２４において、各相のそれぞれに対応した１対のＰＷＭパルスを生成するようにしてもよい。この場合には、１対のＰＷＭパルスのうちの一方のＰＷＭパルスに対して、デッドタイム分を考慮して他方のＰＷＭパルスを生成すればよい。

　また、信号処理部２３へは、ＡＤ変換器２７でデジタル信号に変換された、電圧センサ１８、電流センサ１７からの電圧値および電流値の情報も送られる。電圧センサ１８には図示しない絶縁素子を付加することで、絶縁型である電流センサ１７と併せて結線することも可能である。

　信号処理部２３は、固定子側コントローラ１からのＰＷＭ情報を、実施の形態１と同様に、トリガとして受信する。この場合、信号処理部２３は、トリガを受信したタイミングで、電圧値および電流値の情報を信号生成部２４へ出力する。信号生成部２４では、この電圧値および電流値の情報に基づいて、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を生成し、電圧値および電流値の情報に、生成した誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を付加して、パケット化し、無線通信部２２へ送る。無線通信部２２では、このパケット化された電圧値および電流値の情報（付加された誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含む）を無線信号として、固定子側コントローラ１へ送信する。

　ＰＷＭ情報のパケット化、および電力変換装置の動作は,実施の形態１と同様であるため省略する。また、アンテナの配置については、無線通信部２、無線通信部２２の少なくとも一方に信号合成分配器を設けることで、回転中においても安定した通信を行うことが可能である。

　以上は、無線信号としてＰＷＭ情報、電圧値および電流値の情報を送る場合について説明したが、風力発電システム３２１で実施される一連の制御フローで送受信される情報であれば、どのような情報を無線信号として、送受信しも構わない。回転子側コントローラと固定子側コントローラとの間で送受信される情報として、電流指示情報とすべり指令情報を用いる例を、次に変形例として説明する。

　＜変形例＞
　図１６は、変形例に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。また、図１７および図１８は、図１６に示す電力変換装置の動作を示すタイミング図である。図１６に示した電力変換装置は、図１５に示した電力変換装置と類似しているので、ここでは相違点を主に説明する。先に述べたように、この変形例においては、回転子側コントローラ２１と固定子側コントローラ１との間で送受信される情報が、電流指令情報とすべり指令情報である点が、図１５に示した電力変換装置と異なっている。

　すなわち、図１６に示すように、固定子側コントローラ１から回転子側コントローラ２１へは、電流指令情報が無線通信で送信され、回転子側コントローラ２１から固定子側コントローラ１へは、すべり指令情報が無線通信で送信される。ここで、電流指令情報とは、主発電機３２４および補助発電機３２７のそれぞれの回転子３２２、３２５に施設された巻線の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を流れる電流値を指定する情報である。言い換えるならば、それぞれがパワーデバイス１６であるパワートランジスタＵ_Ｐ、Ｕ_Ｎ、Ｖ_Ｐ、Ｖ_Ｎ、Ｗ_Ｐ、Ｗ_Ｎ、Ｒ_Ｐ、Ｒ_Ｎ、Ｓ_Ｐ、Ｓ_Ｎ、Ｔ_Ｐ、Ｔ_Ｎを流れる電流値を指定する情報である。この場合、電流指令信号は、電流値自体を指定するのではなく、電流値に関連した情報を指定するが、ここでは説明を容易にするために、電流指令情報は、電流値を指定するものとして説明する。なお、後で説明するが、この電流指令情報は、回転子側コントローラ２１において、ＰＷＭ情報を生成するために用いられる。また、すべり指令情報とは、発電機の回転周波数と電力系統３０９（図１）の周波数の差に基づくものであり、ＰＷＭ情報を生成する際の基礎となる情報の一つである。

　図１６に示した回転子側コントローラ２１において、信号処理部２３は、図１５に示した信号処理部２３に対して、定電流制御回路ＡＣＲをさらに具備している。固定子側コントローラ１は、ＰＷＭ情報を生成する際に基礎となるすべり指令情報を、回転子側コントローラ２１から受信すると、すべり指令情報に基づいて、各相に流れる電流値を指定する電流指令情報を生成し、回転子側コントローラ２１へ送信する。無線通信部２２を介して電流指令情報は、信号処理部２３内の定電流制御回路ＡＣＲに供給される。

　定電流制御回路ＡＣＲは、Ａ／Ｄ変換回路２７によって変換された電流値の情報と、電流指令情報によって指定された電流値とを比較する。信号処理部２３は、定電流制御回路ＡＣＲでの比較により得た差分（電流指定情報によって指定された電流値とＡ／Ｄ変換回路２７からの電流値の情報によって特定される電流値）に応じたＰＷＭ情報を、それぞれのパワーデバイス毎に生成し、信号生成部２４へ送る。信号生成部２４は、信号処理部２３からＰＷＭ情報を受けることにより、図１５で説明したのと同じ動作を行う。これにより、各パワーデバイス１６を流れる電流の値が、電流指令情報によって指定された電流値に合うように、ＰＷＭ制御が行われる。

　次に、図１７および図１８を用いて、図１６に示した電力変換装置の動作を説明する。なお、図１６は、先に説明した図５に類似しており、図１７は、図６に類似している。図１７および図１８は、図面が複雑になるのを避けるとともに、説明の簡素化のために、パワーデバイス１６に関する部分とセンサ１７、１８に関する部分とで分けている、図１６に示すように、電力変換装置は、複数のパワーデバイス１６と複数の電流センサ１７を有しているが、図１７および図１８においては、パワーデバイスおよびセンサは複数個あるうちの一つを記載している。

　図１７および図１８において、まず、固定子側コントローラ１は、風力発電システム３２１の出力に関するすべり指令情報、有効電力、無効電力情報を基にして、信号処理部２３内の定電流制御回路ＡＣＲへ供給する各相毎の電流指令情報を生成し、これらをまとめてパケット化する（電流指令情報生成工程Ｋ０５）。このパケット化された電流指令情報を無線信号として、回転子側コントローラ２１へ送信する（Ａ０５）。次に、電流指令情報を受信した回転子側コントローラ２１は、内部クロックを更新した後（クロック更新Ｋ０７）、この電流指令情報を、信号処理部２３へ供給することによって、ＰＷＭパルスが生成される（ＰＷＭパルス生成工程Ｋ０６）。

　このＰＷＭパルス生成工程Ｋ０６においては、電流指令情報が、信号処理部２３内の定電流制御回路ＡＣＲへ供給される。定電流制御回路ＡＣＲは、電流指令情報とＡ／Ｄ変換器２７からの電圧値および電流値の情報とを比較する。この比較の結果に従って、信号処理部２３は、電流指示情報とＡ／Ｄ変換器２７から電圧値および電流値の情報とを一致させるようなＰＷＭ情報を、各パワーデバイス１６毎に生成する。各パワーデバイスのそれぞれに対応するＰＷＭ情報は、信号生成部２４へ供給され、図１５において説明したように、ゲートドライバ２６から、各パワーデバイス１６を制御するための対応したＰＷＭパルスが出力される。

　ＰＷＭパルス生成工程Ｋ０６において生成されたＰＷＭパルスは、それぞれ対応するパワーデバイスへ送られる（Ａ０６）。図１７には、ＰＷＭパルスとして、パワーデバイスをオンさせるためのオン信号のみが示されている。

　また、回転子側コントローラ２１は、クロックを更新したタイミング（Ｋ０７）で、センサ（電圧センサ１８、電流センサ１７）から送られる電圧値および電流値の情報（Ａ０７）を取得し、それらを基にして、すべり指令情報を、演算により求め、求めたすべり指令情報に対して、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を求める。求めたすべり指示情報に、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を付加して、パケット化し（Ｋ０８）、すべり指令情報として固定子側コントローラ１に送信する（Ａ０８）。以上が電力変換装置の一連の時系列動作であり、以降はこれが繰り返される。なお、信号処理部２３へ供給される電圧値および電流値の情報は、Ａ／Ｄ変換回路２７が、電圧センサ１８から供給される電圧情報と電流センサ１７から供給される電流情報とを、アナログ／デジタル変換を行うことによって、生成される。

　以上のように、電流指令情報、すべり指令情報を無線信号としてやりとりすることで、情報量を少なく抑えることができ、低遅延な情報伝送が可能になる。パワーデバイス１６の個数、センサの個数が増えるような電力変換器１５の３レベル化には特に有効である。また、ＰＷＭ情報を回転子側コントローラ２１で生成できるため、通信エラーや遅延に対しての許容性が増し、より堅牢なシステムを実現できる。なお、電流指令情報、すべり指令情報に代えて、それぞれ定電流制御回路ＡＣＲの出力情報、電圧情報および電流情報を用いるようにしても、類似の効果が期待できる。

　なお、図１５に示した電力変換装置においては、固定子側コントローラ１が、ＰＷＭ情報を送信するため、定電流制御回路ＡＣＲは、固定子側コントローラ１の信号処理部３に設けられている。

　（実施の形態３）
　図１９は、実施の形態３に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。図２０および図２１は、図１９に示す電力変換装置の動作を示すタイミング図である。

　電力変換装置は、実施の形態１と同様に、発電機（主発電機３２４、補助発電機３２７を含む）の筐体等の固定部材に取り付けられた固定子側コントローラ３１を有する固定子側ユニットと、回転部材に取り付けられた複数の回転子側コントローラ３５、センサ情報処理器１０および電力変換器１５を有する回転子側ユニットを備えている。

　電力変換器１５は、実施の形態１と同様に、１２個のパワーデバイス１６と、６個の電流センサ１７と、電圧センサ１８とを備えている。この実施の形態３においても、固定子側コントローラ３１は、６個の電流センサ１７および１個の電圧センサ１８から得られた電流値、電圧値等の情報を基にして、ＰＷＭパルスを生成して、パワーデバイス１６を制御する。固定子側コントローラ３１は、無線通信部３２と、信号処理部３３と、信号生成部３４とを備えている。ここで、無線通信部３２は、電圧値および電流値の情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部３３へ出力する。信号処理部３３は、この信号から電圧値および電流値の情報を抽出し、信号生成部３４に送る。信号生成部３４は、これらの情報と、電力系統３０９（図１４）の周波数、ブレード３０２（図１４）の回転速などの情報を基にして、各パワーデバイス１６を制御するＰＷＭパルスを生成する。この場合、信号生成部３４は、信号処理部３３から供給されている電圧値および電流値の情報によって、パワーデバイスに対応したＰＷＭパルスを生成する。すなわち、各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスを生成する。この各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスは、無線通信部３２に送られる。

　無線通信部３２は、１２個の互いに異なる周波数の無線キャリアに各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスをそれぞれ重畳して、回転子側コントローラ３５へ送信する。すなわち、互いに異なる周波数の無線キャリアのそれぞれに、１つずつのＰＷＭパルスが重畳され、送信される。また、無線通信部３２は、センサ情報処理器１０に対しては、ＰＷＭパルスとは異なる周波数の無線キャリアに重畳させたトリガ信号を送信する。言い換えるならば、各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスのそれぞれと、トリガ信号とに対して、互いに異なる周波数の無線キャリアが割り当てられ、無線通信で送信される。なお、無線通信部３２の構成は、後で図２２を用いて一例を説明するので、ここでは省略する。

　複数の回転子側コントローラ３５のそれぞれは、１２個のパワーデバイス１６にそれぞれ接続されている。すなわち、回転子側コントローラ３５は、パワーデバイス１６と１対１に対応している。複数の回転子側コントローラ３５は、互いに同じ構成にされており、無線通信部３６と、信号処理部３７と、ゲートドライバ３８とを備え、各回転子側コントローラ３５の間は電気的に絶縁されている。

　無線通信部３６は、１２個のＰＷＭパルスとトリガ信号が混在した無線信号を受信し、受信した信号から、その回転子側コントローラ３５に対応したパワーデバイス固有のＰＷＭパルスのみを抽出し、信号処理部３７へ送る。例えば、回転子側コントローラ３５のうち、図１９において回転子側コントローラ３５（３５－１）として示されている回転子側コントローラでは、混在した無線信号から、対応するパワーデバイス１６であるパワートランジスタＵ_Ｐに対するＰＷＭパルスを抽出して、信号処理部３７へ送ることになる。

　信号処理部３７は、図示しないＲＳＳＩ回路（信号判定部）等により受信信号の強度を計測し、所定値以上であるか判定する。この所定値については、例えば、無線通信の変調方式としてＡＳＫを用いる場合、無線通信の受信回路のノイズレベルよりも２３ｄＢ高い値に設定される。この所定値は、用いられる変調方式によって異なる。計測された信号強度が所定値以下であれば、その受信信号はエラーの可能性があるとして、ゲートドライバ３８へは、パワーデバイス１６をオフさせるような信号を送り、パワーデバイスを強制的にオフし、インバータを構成する二つのパワーデバイスの同時オンを防止する。また、ＡＳＫの一種であるＯＯＫ（Ｏｎ　Ｏｆｆ　Ｋｅｙｉｎｇ）を用いることで、ＰＷＭパルスのオンオフそのものを送ることができる。仮に無線通信部３６がＰＷＭパルスを含む信号を受信できなかったとしても、ゲートドライバ３８へは、パワーデバイスをオフさせるような信号が送られるため、フェールセーフが成立する。したがって、ＯＯＫを用いれば、上述の信号強度の計測および判定の処理を省くことも可能である。

　ゲートドライバ９は、このＰＷＭパルスを基にして、パワーデバイス１６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を生成し、パワーデバイス１６へ送る。

　このように回転子側コントローラ３５のそれぞれは、内部クロックを必要とせず簡易な構成で実現することが可能である。

　センサ情報処理器１０は、無線通信部１２１と、信号処理部１２と、信号生成部１３と、ＡＤ変換器１４とを備えている。固定子側コントローラ３１から送信されたトリガ信号を無線通信部１２１が受信し、信号処理部１２へ出力する。信号処理部１２では、回転子側コントローラ３５と同様に、この通信信号の信号強度を計測し、所定値以上であるか判定する。ここで、所定値は、回転子側コントローラに比べて低く設定されてもよい。信号強度が所定値以上と判定されれば、信号処理部１２の内部クロックがリセット、内クロックの更新が可能となるようにする。また、信号処理部１２へは、ＡＤ変換器１４でデジタル信号に変換された、電圧センサ１８、電流センサ１７からの電圧値、電流値の情報も送られている。信号処理部１２は、前記トリガ信号を受けたタイミングで、電圧値および電流値の情報を信号生成部１３へ出力する。信号生成部１３では、この電圧値および電流値の情報を基にして、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を生成し、電圧値および電流値の情報に、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を付加し、パケット化して、無線通信部１２１へ送る。無線通信部１２１では、このパケット化された電圧値および電流値の情報（誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含む）を無線信号として、固定子側コントローラ３１へ送信する。この電圧値および電流値の情報は、上述のＰＷＭパルスと異なる周波数の無線キャリアに重畳させるが、上述のトリガ信号とは同じ周波数の無線キャリアに重畳させてもよい。

　また、固定子側コントローラ３１において、複数の無線キャリアに、同じＰＷＭパルスを重畳させて送信し、回転子側コントローラ３５において、各無線キャリアに重畳されている信号が一致するかどうか検証することで電力変換装置の高信頼化を図るようにしてもよい。

　次に、図２０および図２１を用いて、図２０に示した電力変換装置の時系列での動作を説明する。図２０は、固定子側コントローラ３１、回転子側コントローラ３５およびパワーデバイス１６についての動作を時系列で表した図である。また、図２１は、固定子側コントローラ３１、センサ情報処理器１０およびセンサ（電圧センサ１８、電流センサ１７）についての各動作を時系列で表した図である。説明の簡素化のため、回転子側コントローラ３５、パワーデバイス１６およびセンサは複数個あるうちの一つに注目して記載している。

　図２０および図２１において、まず、固定子側コントローラ３１は、電力変換器１５の電圧値および電流値の情報などの情報を基にして、各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスを生成する（ＰＷＭパルス生成工程Ｋ０９）。次に、１２個の互いに異なる周波数の無線キャリアに各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスをそれぞれ重畳して、回転子側コントローラへ送信する（Ａ０９）。図２０においては、送信されるＰＷＭパルスのオンのみが記載されている。このとき、固定子側コントローラ３１は、センサ情報処理器１０に対しては、ＰＷＭパルスとは異なる周波数の無線キャリアに、トリガ信号を重畳させて送信する（Ａ１１）。

　ＰＷＭパルスを受信した回転子側コントローラ３５は、１２個のＰＷＭパルスとトリガ信号が混在した無線信号を受信し、この信号から各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスのみを抽出し、パワーデバイスをオン／オフさせるのに必要な電流や電圧に変換し、パワーデバイスへ送る（Ａ１０）。

　一方、トリガ信号を受信したセンサ情報処理器１０は、内部クロックを更新し（クロック更新工程Ｋ１０）、センサから送られる電圧値および電流値の情報（Ａ１２）と、電圧値および電流値の情報に対して生成された誤り検出符号もしくは誤り訂正符号とを含めてパケット化し（センサ情報生成工程Ｋ１１）、固定子側コントローラ３１へ送信する（Ａ１３）。以上が電力変換装置の一連の時系列動作であり、以降はこれが繰り返される。

　図２２は、固定子側コントローラ３１、回転子側コントローラ３５およびセンサ情報処理器１０の各無線通信部３２、３６、１２１の構成を示すブロック図である。ここでは、変調方式として、前述したＯＯＫ変調方式を用いている場合を説明する。

　固定子側コントローラ３１の無線通信部３２は、発振器１２２、１２６、高周波スイッチ１２３、１２７、ミキサ１２８、ローパスフィルタ１２９、ディテクタ１３０およびコンパレータ１３１を備えている。また、無線通信部３２には、信号合成分配器１２４および複数の固定子側アンテナ１２５が接続されている。実施の形態３においては、互いに異なる周波数の無線キャリアが、１３個用いられる。１３個の無線キャリアの内、１２個の無線キャリアが、ＰＷＭパルスを無線通信で送信するために用いられ、１個の無線キャリアが、トリガ信号を無線通信で送信するために用いられる。これに合わせて、無線通信部３２は、合計で１３個の発振器を有する。１３個の発振器の内訳は、発振器１２２が１２個で、発振器１２６が１個である。勿論、これらの発振器１２２、１２６は、それぞれ固有の発振周波数を持ち、固有の発信周波数は、所定の離隔周波数以上離れた発振周波数となっている。この離隔周波数は、各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスやトリガ信号、電圧値および電流値の情報の周波数成分だけを取り出す、後述のローパスフィルタの周波数特性によって設定される。なお、各発振周波数の設定例については後述する。

　発振器１２２、１２６の出力は、高周波スイッチ１２３、１２７を介して、信号合成分配器１２４へ供給される。ここで、高周波スイッチ１２３、１２７は、信号生成部３４からのＰＷＭパルスやトリガ信号によってオン／オフされる。高周波スイッチ１２３、１２７がオンされることにより、発振器１２２、１２３の出力は、信号合成分配器１２４へ伝達されることになる。これにより、ＰＷＭパルス、トリガ信号は、高周波信号へアップコンバートされることになる。信号合成分配器１２４は、高周波スイッチ１２３、１２７を介して伝達された高周波信号を束ねて、１２個のＰＷＭパルスとトリガ信号が混在された信号として、固定子側アンテナ１２５から回転子側アンテナ１４４へ向けて放射される。

　１２個の回転子側コントローラ３５の無線通信部３６のそれぞれは、発振器１３６、ミキサ１３２、ローパスフィルタ１３３、ディテクタ１３４およびコンパレータ１３５を備え、回転子側アンテナ１４４が接続されている。回転子側アンテナ１４４で受信されたＰＷＭパルスとトリガ信号が混在された無線信号は、ミキサ１３２にて、発振器１３６からの出力とミキシングされて中間周波数信号に変換される。この信号から、ローパスフィルタ１３３にてパワーデバイス１６毎のＰＷＭパルスの中間周波数信号が抽出され、ディテクタ１３４にて包絡線検波され、ＰＷＭパルスに復調される。その後、ＰＷＭパルスはコンパレータ１３５にてＨｉｇｈ／Ｌｏｗ判定され、電圧調整されて出力される。

　センサ情報処理器１０の無線通信部１２１は、発振器１４２、高周波スイッチ１４３、ミキサ１３８、ローパスフィルタ１３９、ディテクタ１４０およびコンパレータ１４１を備え、信号合成分配器１３７および回転子側アンテナ１４４が接続されている。回転子側アンテナ１４４で受信されたＰＷＭパルスとトリガ信号が混在された無線信号は、信号合成分配器１３７を介してミキサ１３８に入力され、上述の回転子側コントローラ３５の無線通信部３６と同様の動作により、トリガ信号が抽出され出力される。

　なお、複数の発振器１３６、１４２はそれぞれ固有の発振周波数を持ち、所定の離隔周波数以上離れている。この離隔周波数は、各パワーデバイス１６固有のＰＷＭパルスやトリガ信号、電圧値および電流値の情報の周波数成分だけを取り出すように、後述のローパスフィルタの周波数特性によって設定される。なお、各発振周波数の設定例については後述する。

　一方、無線通信部１２１へ入力される電圧値および電流値の情報に関しても、上述と同様な原理により、固定子側コントローラ３１の無線通信部３２へ届けられる。無線通信部１２１において、高周波スイッチ１４３は、信号生成部１３からの電圧値および電流値の情報によってオン／オフされる。これにより高周波スイッチ１４３がオンしたとき、高周波スイッチ１４３を介して発振器１４２の信号が信号合成分配器１３７に伝達される。これによって、電圧値および電流値の情報は、高周波信号へアップコンバートされることになる。これらの信号は信号合成分配器１３７を介して回転子側アンテナ１４４から固定子側アンテナ１２５へ向けて放射される。

　一方、固定子側アンテナ１２５で受信された電圧値および電流値の情報は、ミキサ１２８にて、発振器１２６からの出力とミキシングされて中間周波数信号に変換される。この信号から、ローパスフィルタ１２９にて電圧値および電流値の情報の中間周波数信号が抽出され、ディテクタ１３０にて包絡線検波され電圧値および電流値の情報に復調される。その後、電圧値および電流値の情報はコンパレータ１３１にてＨｉｇｈ／Ｌｏｗ判定されて電圧調整されて出力される。

　次に、各発振器の周波数設定の例について説明する。また、無線ＬＡＮ等で用いられる２４００ＭＨｚ帯を代表例として説明するが、これに限定されるものではない。固定子側コントローラ３１の無線通信部３２が有する１３個の発振器の周波数はそれぞれ２４００、２４０６、２４１２、・・・、２４７２ＭＨｚと６ＭＨｚ離隔して設定する。これらの周波数を持つ無線キャリアが混在して固定子側アンテナ１２５から出力されることになる。一方、回転子側コントローラ３５の無線通信部３６とセンサ情報処理器１０の無線通信部１２１が有する計１３個の発振器の周波数はそれぞれ２４０２、２４０８、２４１４、・・・、２４７４ＭＨｚと同じく６ＭＨｚ離隔して設定し、回転子側が抽出すべき固定子側の無線キャリアとは２ＭＨｚの差となるようにする。このうち、回転子側アンテナ１４４から出力されるのは理想的には一つのみであるが、その他の発振器の出力がミキサのアイソレーション不足により回転子側アンテナ１４４から漏れることも考えられる。例えば、２４０８ＭＨｚの発振器を持つ無線通信部のミキサの出力は２、４、６、・・・、６６ＭＨｚとなる。このうち２ＭＨｚは所望の無線キャリア信号、それ以外は不要なノイズであるため、ローパスフィルタ（周波数フィルタ）のカットオフ周波数を２ＭＨｚ＋α（信号周波数、例えば２ｋＨｚ）が十分パスするように設定することで、所望の信号が抽出できるようになる。他のミキサの出力に関しても、同じローパスフィルタ（周波数フィルタ）の設定で各信号が抽出できる。以上のように設定することで、複数の信号を同時に双方向で通信することが可能となる。

　なお、ここでは、変調方式としてＯＯＫを例として説明したが、これに限定されず、変調方式としては、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ　Ｓｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）等が適用でき、発電機から発生するノイズや発電機筐体内のマルチパスの影響により回転中の信号強度変動が大きい場合に特に有効である。

　以上のように実施の形態３に係る電力変換装置によれば、回転子側コントローラ３５を内部クロック不要の簡素な構成とすることができる。また、ＰＷＭパルスそのものを無線信号で送るため、信号処理時間を少なく抑えることができ、低遅延な制御が可能となる。

　（実施の形態４）
　図２３は、実施の形態４に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４においては、自動車、建機、鉄道等のモータドライブに用いる高電圧な３相インバータを遠隔制御するのに適した電力変換装置が示される。

　図２３は、電力変換装置の構成を示すブロック図である。電力変換装置は、第一物体側ユニットと、第二物体側ユニットとを有している。ここで、第一物体側ユニットは、第一の物体側に取り付けられた第一物体側コントローラ６１を有している。また、第二物体側ユニットは、第一の物体側とは電気的に絶縁された第二の物体側に取り付けられた複数の第二物体側コントローラ６５と、センサ情報処理器７０と、電力変換器７５とを有している。

　電力変換器７５は、複数のパワーデバイス７６および複数個の電流センサ７７を備えている。この実施の形態においては、特に制限されないが、電力変換器７５は、２レベルの３相インバータ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で構成されているため、６個のパワーデバイスを有している（１相当り２個×３相）。また、３相の各電流値をセンシングするため、３個のセンサ７７が設けられている。

　第一物体側コントローラ６１は、３個の電流センサ７７から得られた電流値の情報を基にして、制御信号を生成し、生成した制御信号によりパワーデバイス７６を制御する。各パワーデバイス７６は、数ｋＶの高電圧で、各々のタイミングでオン／オフするため、各パワーデバイス間（特に同相のパワーデバイス間）で短絡させないようにするために、それぞれの間で電気的に絶縁が確保されている。

　第一物体側コントローラ６１は、無線通信部６２、信号処理部６３および信号生成部６４を有している。ここで、無線通信部６２は、電流の情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部６３へ出力する。特に制限されないが、この実施の形態においては、このパケット化された信号には、電流の情報だけでなく、電流の情報に対して生成された誤り検出符号もしくは誤り訂正符号も含まれている。信号処理部６３は、この信号から電流の情報を抽出し、信号生成部６４に送る。信号生成部６４は、供給された電流の情報などを基にして、各パワーデバイス７６を制御するＰＷＭ信号を生成する。ここでは、この生成されたＰＷＭ信号を表す情報が、無線通信で取り扱うものとして説明する。各パワーデバイス７６固有のＰＷＭ情報はまとめてパケット化され、無線通信部６２に送られる。このパケット化された信号にも、特に制限されないが、この実施の形態においては、電流の情報の場合と同様に、ＰＷＭ情報に対して生成された誤り検出符号もしくは誤り訂正符号も含んでいる。無線通信部６２では、このパケット化されたＰＷＭ情報（誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含む）を無線信号として、第二物体側ユニットの各第二物体側コントローラ６５のそれぞれの無線通信部６６へ、ブロードキャストで送信する。センサ情報処理器７０に対しては、このＰＷＭ情報を送信しても良いし、ＰＷＭ情報と異なる周波数の無線キャリアに重畳させたトリガ信号を、ＰＷＭ情報を送信する際に、同時に送信してもよい。

　６個の第二物体側コントローラ６５のそれぞれは、６個のパワーデバイス７６に対して１対１の関係で、接続されている。また、６個の第二物体側コントローラ６５は、互いに同じ構成を有しており、無線通信部６６、信号処理部６７、信号生成部６８およびゲートドライバ６９を備えている。また、各第二物体側コントローラ６５の間は電気的に絶縁されている。

　無線通信部６６は、ＰＷＭ情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部６７へ出力する。信号処理部６７は、この信号から、各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報のみを抽出し、信号生成部６８に送る。信号生成部６８は、このＰＷＭ情報からＰＷＭパルスを生成し、ゲートドライバ６９へ出力する。ゲートドライバ６９は、このＰＷＭパルスを基に、パワーデバイス７６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を生成し、パワーデバイス７６へ送る。

　センサ情報処理器７０は、無線通信部７１、信号処理部７２、信号生成部７３およびＡＤ変換器７４を備えている。第一物体側コントローラ６１から送信された前記トリガ信号もしくはＰＷＭ情報を無線通信部７１が受信し、信号処理部７２へ出力する。また、信号処理部７２は、ＡＤ変換器７４でデジタル信号に変換された、電流センサ７７からの電流情報も送られる。信号処理部７２は、前記トリガを受けたタイミングで、電流情報を信号生成部７３へ出力する。信号生成部７３は、この電流情報を、誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含めてパケット化し、無線通信部７１へ送る。無線通信部７１では、このパケット化された電流情報を無線信号として、第一物体側コントローラ７１へユニキャストで送信する。この電流情報は、上述のＰＷＭ情報もしくはトリガ信号と同じ周波数の無線キャリアに重畳させてもよいし、異ならせてもよい。前者の場合は無線通信部の回路構成を簡素化でき、後者は各信号の分離が容易になりシステム信頼性向上につながる。

　なお、６個の第二物体側コントローラ６５のうちの一つとセンサ情報処理器７０の無線通信部、信号処理部および信号生成部はそれぞれに必要な機能を持ちさえすれば共用することができ、システムの小型化を図ることが可能となる。

　図２３において、電力変換器７５、第二物体側コントローラ６５およびセンサ情報処理器７０を含む第二物体側ユニットは、例えばモータの近傍に設置される。この場合、電力変換器７５において、Ｕ、Ｖ、Ｗと記載されている配線に、モータの回転子あるいは固定子に施設された巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相が接続されている。また、第一物体側コントローラ６１を含む第一物体側ユニットは、例えば、モータから物理的に離れた場所に配置される。勿論、第一物体側と第二物体側とは電気的に絶縁されている。このような状態で。遠隔操作により、モータの各相に供給される電流値を、モータの各相に流れている電流値を基にして、第一物体側ユニットにより制御することが可能となる。

　各相にも設けられたセンサ７７によって、相毎の電流値がセンシングされるため、センサ情報処理器７０から無線送信される電流情報は、相毎の電流情報となる。そのため、第一物体側コントローラ６１における信号処理部６３は、相毎に電流情報を抽出し、信号生成部６４は、相毎のＰＷＭ情報を生成することが可能となり、各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報を生成することが可能となる。

　＜変形例１＞
　図２４は、変形例に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。図２４に示した電力変換装置は、図２３に示した電力変換装置と類似しているので、ここでは相違点を主に説明する。変形例１に係わる電力変換装置は、図２３に示した電力変換装置と比較すると、第二物体側コントローラの構成が、図２３に示した電力変換装置と異なっている。すなわち、図２４に示す第二物体側コントローラ８１のそれぞれは、二個のパワーデバイスに対して、それぞれＰＷＭパルスを出力している。つまり、第二物体側コントローラ８１は、各相を構成する二つのパワーデバイス７６をセットとして、それぞれ接続されている。このため、第二物体側コントローラ８１は、図２３に示した第二物体側コントローラ６５に比べて半分の個数である３個が、第二物体側ユニットに設けられている。またこの変形例１においても、３個の第二物体側コントローラ８１は、互いに同じ構成にされており、それぞれは、ユニット無線通信部８２、信号処理部８３、信号生成部８４、絶縁素子８５およびゲートドライバ８６を備えている。もちろん、変形例１においても、各第二物体側コントローラ８１の間は、電気的に絶縁されている。

　また、変形例１においては、第一物体側コントローラ６１は、各相当たり１個のＰＷＭ情報を送信する。すなわち、第一物体側コントローラ６１から送信されるパケット化された無線信号には、３個のパワーデバイス７６用のＰＷＭ情報が含まれる。

　無線通信部８２は、この３個のパワーデバイス用のＰＷＭ情報を含むパケット化された信号を受信し、信号処理部８３へ出力する。信号処理部８３では、この信号から、各相１個ずつのパワーデバイス固有のＰＷＭ情報を抽出し、信号生成部８４に送る。信号生成部８４は、このＰＷＭ情報から１対のＰＷＭパルスを生成する。すなわち、ＰＷＭ情報に基づいたＰＷＭパルスを一方のＰＷＭパルスとして生成し、この一方のＰＷＭパルスに対して、所定のデッドタイム分を考慮して、他方のＰＷＭパルスを生成する。このようにすることにより、相を構成するパワーデバイスが、同時にオンすることを回避することが可能となる。形成した１対のＰＷＭパルスは、それぞれ絶縁素子８５を介して、それぞれゲートドライバ８６に供給される。それぞれのゲートドライバ８６は、絶縁素子８５を介して送られたＰＷＭパルスを基に、パワーデバイス７６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を生成し、パワーデバイス７６へ送る。絶縁素子８５としては、パルストランスやフォトカプラ、光ファイバを伝送路とした光通信器などが適用できる。

　この変形例１によれば、各相を構成する二つのパワーデバイスへ、同一の第二物体側コントローラからＰＷＭパルスを送るため、パワーデバイス間の同時オンの懸念は払拭され、より高信頼な電力変換装置を実現できる。また、ＰＷＭ情報の量も半減するため、通信遅延が低減され、よりリアルタイムな制御が可能となる。

　＜変形例２＞
　図２５は、変形例２に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。この変形例２においては、第一物体側コントローラ９１から６個の第二物体側コントローラ９５へ、ＰＷＭパルスを直接送信し、さらに、その信号が正確に送られたかどうかを第二物体側コントローラ９５から第一物体側コントローラ９１へアンサバックすることで高信頼な制御を実現している。

　変形例２に係わる電力変換装置は、第一物体側コントローラ９１を有する第一物体側ユニットと、第二物体側コントローラ９５および電力変換器７５を有する第二物体側ユニットを備えている。第一物体側コントローラ９１は、図示しない上位システムからの指令を基に生成された制御信号によりパワーデバイス７６を制御する。

　第一物体側コントローラ９１は、無線通信部９２、信号処理部９３および信号生成部９４を有している。無線通信部９２は、アンサバックされた信号を受信し、信号処理部９３へ出力する。信号処理部９３は、この信号から制御信号が正しく送られているかどうか判定し、その結果を信号生成部９４に送る。信号生成部９４では、この情報と、上位システムからの指令を基に、各パワーデバイス７６を制御するＰＷＭパルスを生成する。各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスは無線通信部９２に送られる。無線通信部９２では、６個の異なる周波数の無線キャリアに各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスをそれぞれ重畳して、第二物体側コントローラ９５へ送信する。

　第二物体側コントローラ９５は、６個のパワーデバイス７６にそれぞれ接続され、無線通信部９６、信号処理部９７およびゲートドライバ９９を備え、各第二物体側コントローラ９５の間は電気的に絶縁されている。

　無線通信部９６は、６個のＰＷＭパルスが混在した無線信号を受信し、この信号から各パワーデバイス固有のＰＷＭパルスのみを抽出し、信号処理部９７へ送る。信号処理部９７では、ＲＳＳＩ回路等により信号強度を計測し、所定値以上であるか判定し、二つのパワーデバイスの同時オンを防止する。また、ＯＯＫ変調方式を用いればフェールセーフとなるため、信号処理部９７のブロックは省略してもよい。ゲートドライバ９９では、このＰＷＭパルスを基に、パワーデバイス７６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を生成し、パワーデバイス７６へ送る。また、パワーデバイス７６へ送る信号を、無線通信部９６を介して第一物体側コントローラ９１へアンサバックとして送信する。

　図２３および図２４に示した電力変換装置においては、電流センサ７６によって、電流情報をセンシングし、制御に用いることを説明したが、実施の形態１～３と同様に、電圧センサを設け、電流情報だけでなく、電圧情報も制御に用いるようにしてもよい。

　実施の形態３では、２レベルの３相インバータで構成される電力変換器について説明したが、３レベル以上のインバータにも対応できる。例えば、３レベルの場合は、パワーデバイス１２個（１相当り４個×３相）、電流センサ３個（１相当り１個×３相）、電圧センサ１個（インバータの中間電圧のセンシング）が必要となるが、本実施の形態を用いることで遠隔かつリアルタイムに制御できる電力変換装置を実現できる。

　以上のように実施の形態４に係る電力変換装置は、第一物体側ユニットと第二物体側ユニットの間で無線通信器による双方向通信を、低遅延かつ高信頼に行うことができ、３相インバータのような電力変換器をリアルタイムに遠隔制御することができる。

　また、実施の形態４をモータドライブシステムに適用することで、システムの配線削減、誤接続防止にも貢献できる
　（実施の形態５）
　図２６は、実施の形態５に係わる電力変換装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態５においては、電力変換器として、ＭＭＣＣ（Ｍｏｄｕｌａｒ　Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ　Ｃａｓｃａｄｅ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が用いられている。図２６では、このＭＭＣＣの電力変換器が１１５として示されている。

　実施の形態５においても、今まで説明した実施の形態、例えば実施の形態４と同様に、電力変換装置は、第一の物体側に取り付けられた第一物体側ユニットと、第一の物体側とは電気的に絶縁された第二の物体側に取り付けられた第二物体側ユニットとを備えている。ここで、第一物体側ユニットは、第一物体側コントローラ１０１を有している。また、第二物体側ユニットは、複数の第二物体側コントローラ１０５と、センサ情報処理器１１０と、電力変換器１１５を有している。第二物体側ユニットは、第一物体側ユニットによって、遠隔操作される。すなわち、第一物体側ユニットと第二物体側ユニットとは、物理的にも離間された位置に配置されており、電力変換器１１５が、第一物体側コントローラ１０１によって遠隔操作される。この場合、第二物体側には、モータが配置され、電力変換器１１５によってモータがドライブされる。図２６においては、高電圧設備として記載されている部分に、モータが接続される。例えば、モータの回転子に施設された３相の巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に、図２６に記載した配線Ｕ、Ｖ、Ｗがそれぞれ接続されている。勿論、モータは、高電圧設備の一例であって、これに限定されるものではない。また、高電圧設備としてモータを用いる場合であっても、配線Ｕ、Ｖ、Ｗの接続先が、回転子に施設された巻線となっているのは、一例であって、固定子の巻線であってもよいことは言うまでもない。

　実施の形態４と同様に、この実施の形態５においても、第一物体側コントローラ１０１によって、電力変換器１１５を遠隔制御することにより、第二物体側に配置されているモータの動作速度等が遠隔制御されることになる。

　先ず、電力変換器１１５について説明する。電力変換器１１５は、電圧Ｖｄと接地電圧Ｖｓとの間に、互いに並列に接続された直列回路ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを有している。それぞれの直列回路ＶＵ、ＶＶ、ＶＷは、互いに同様な構成にされており、配線Ｕ、Ｖ、Ｗと電圧Ｖｄとの間に、直列に接続された複数のパワーデバイス１１６と、配線Ｕ、Ｖ、Ｗと接地電圧Ｖｓとの間に、直列に接続された複数のパワーデバイス１１６と、それぞれのパワーデバイス間の電圧をセンシングする電圧センサ１１７とを具備している。実施の形態５において、それぞれのパワーデバイス１１６は、低耐圧のパワーデバイスである。この実施の形態５においても、パワーデバイス１１６として、パワートランジスタが用いられているため、それぞれのパワーデバイス１１６に対するパワートランジスタが、低耐圧のパワートランジスタとなっている。以下、パワートランジスタも、パワーデバイス１１６と同じ符号１１６で表すこととする。

　直列回路ＶＵを例にすると、パワートランジスタ１１６のそれぞれは、コレクタ（ドレイン）と、エミッタ（ソース：矢印で明示）とゲートとを有し、ゲートに供給される電圧によって、コレクタとエミッタとの間を流れる電流が変化する。すなわち、コレクタ・エミッタ経路を流れる電流が、ゲートの電圧によって制御される。直列回路ＶＵでは、複数のパワートランジスタ１１６のコレクタ・経路が、電圧Ｖｄと配線Ｕとの間で直列に接続されるように、複数のパワートランジスタ１１６が接続され、複数のパワートランジスタ１１６のコレクタ・経路が、配線Ｕと接地電圧Ｖｓとの間で直列に接続されるように、複数のパワートランジスタ１１６が接続されている。このとき、それぞれのパワートランジスタ１１６のコレクタが、電圧Ｖｄ側に接続されるように接続されている。電圧センサ１１７は、特に制限されないが、各パワートランジスタ１１６のコレクタにおける電圧を検出することにより、各パワートランジスタ１１６のコレクタとエミッタ間の電圧をセンシングする。残りの直列回路ＶＶおよびＶＷについても、直列回路ＶＵと同様な構成にされている。ただし、配線Ｕの代わりに配線ＶおよびＷに、パワートランジスタ１１６が接続されている。

　各直列回路ＶＵ、ＶＶ、ＶＷのそれぞれにおける複数のパワートランジスタ１１６のそれぞれのゲートには、第二物体側コントローラ１０５からの出力であるＰＷＭパルスが供給される。この場合、パワートランジスタ１１６のそれぞれに対して、１対１に第二物体側コントローラ１０５が設けられ、対応する第二物体側コントローラ１０５から、パワートランジスタ１１６のゲートにＰＷＭパルスが供給される。一例として、図２６においては、直列回路ＶＵに含まれている２個のパワートランジスタ１１６に対して、対応する第二物体側コントローラ１０５からＰＷＭパルスが供給されている部分が示されている。また、各直列回路ＶＵ、ＶＶ、ＶＷのそれぞれにおける電圧センサ１１７からの電圧情報は、センサ情報処理器１１０に供給される。図面複雑になるのを避けるために、一例として、図２６では、直列回路ＶＵにおける電圧センサ１１７からの電圧情報のみが、センサ情報処理器１１０へ供給されているところ示されている。

　このように、電圧変換器１１５は、低耐圧のパワートランジスタ１１６によって構成されているため、電力変換器１１５のコストと損失を低減することが可能となる。結果として、電力変換装置のコスト損失も低減することが可能となる。また、互いに直列接続されたパワートランジスタ１１６のそれぞれにおけるコレクタ・エミッタ経路を流れる電流、言い換えるならばコレクタ・エミッタ経路の抵抗値を、ゲートに供給されるＰＷＭパルスによって制御するため、直列接続されているパワートランジスタ１１６のコレクタ・エミッタ経路の抵抗値を個別に制御することにより、配線Ｕ、Ｖ、Ｗには、マルチレベルの電圧を出力することが可能となる。また、配線Ｕ、Ｖ、Ｗへ出力する電圧値が急激に変化することを低減し、高調波の発生を低減することが可能となる。これにより、高調波を抑制するためのフィルタにかかるコストも削減することが可能となる。さらに、各種用途に応じた電圧に、パワートランジスタ１１６の段数の変更することで達成することが可能であるため、高いスケーラビリティを持つことが可能となる。

　第一物体側コントローラ１０１は、複数の電圧センサ１１７から得られた電圧情報および上位システム（図示せず）からの指令値に基づいて、制御信号を生成し、生成された制御信号によってパワーデバイス（パワートランジスタ）１１６を制御する。これを実現するために、第一物体側コントローラ１０１は、無線通信部１０２、信号処理部１０３および信号生成部１０４を備えている。

　無線通信部１０２は、電圧情報を含むパケット化された無線信号を受信し、信号処理部１０３へ出力する。実施の形態５においても、このパケット化された無線信号は、電圧情報だけでなく、その電圧情報に基づいて生成された誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含んでいる。信号処理部１０３は、この信号から電圧情報を抽出し、信号生成部１０４に送る。信号生成部１０４は、この電圧情報や上位システムからの指令値などを基に、各パワーデバイス１１６を制御するＰＷＭ信号を生成する。ここでは、生成したＰＷＭ信号を表すためのＰＷＭ情報を無線通信で送受信することとして説明する。各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報はまとめてパケット化され、無線通信部１０２に送られる。実施の形態５においても、特に制限されないが、このパケット化された信号には、電圧情報の場合と同様に、複数のＰＷＭ情報と、ＰＷＭ情報に対応して生成された誤り検出符号もしくは誤り訂正符号が含まれる。無線通信部１０２では、このパケット化されたＰＷＭ情報（誤り検出符号もしくは誤り訂正符号を含む）を無線信号として、第二物体側ユニットの各無線通信部１０６へブロードキャストで送信する。センサ情報処理器１１０に対しても、このＰＷＭ情報を送信しても良いし、ＰＷＭ情報と異なる周波数の無線キャリアに重畳させたトリガ信号を、ＰＷＭ情報と同時に送信しても良い。

　実施の形態５においては、先に述べたように、パワーデバイス（パワートランジスタ）１１６のそれぞれに１対１に対応した第二物体側コントローラ１０５が設けられている。パワーデバイス１１６のそれぞれに接続された第二物体側コントローラ１０５のそれぞれは、互いに同じ構成を有している。すなわち、第二物体側コントローラ１０５は、無線通信部１０６、信号処理部１０７、信号生成部１０８およびゲートドライバ１０９を備えている。また、各第二物体側コントローラ１０５の間は、電気的に絶縁されている。

　無線通信部１０６は、ＰＷＭ情報を含むパケット化された無線信号を受信し、周波数を変換して、信号処理部１０７へ出力する。信号処理部１０７は、この信号から、各パワーデバイス固有のＰＷＭ情報のみを抽出し、信号生成部１０８に送る。信号生成部１０８は、受信したＰＷＭ情報からＰＷＭパルスを生成し、ゲートドライバ１０９へ出力する。ゲートドライバ１０９は、このＰＷＭパルスを基に、パワーデバイス１１６をオン／オフさせるのに必要な電流や電圧を生成し、パワーデバイス１１６へ送る。

　センサ情報処理器１１０は、無線通信部１１１、信号処理部１１２、信号生成部１１３およびＡＤ変換器１１４を備えている。第一物体側コントローラ１１１から送信された前記トリガもしくはＰＷＭ情報を無線通信部１１１が受信し、周波数変換して、信号処理部１１２へ出力する。また、信号処理部１１２へは、ＡＤ変換器１１４でデジタル信号に変換された、電圧センサ１１７からの電圧情報も送られる。信号処理部１１２は、前記トリガを受けたタイミングで、電圧情報を信号生成部１１３へ出力する。信号生成部１１３では、この電圧情報と、電圧情報に基づいて生成した誤り検出符号もしくは誤り訂正符号とを含めて、パケット化し、無線通信部１１１へ送る。無線通信部１１１は、このパケット化された電圧情報を無線信号として、第一物体側コントローラ１１１へユニキャストで送信する。この電圧情報は、上述のＰＷＭ情報もしくはトリガ信号と同じ周波数の無線キャリアに重畳させても良いし、異ならせてもよい。前者の場合は無線通信部の回路構成を簡素化でき、後者は各信号の分離が容易になりシステム信頼性向上につながる。

　実施の形態５においては、電圧センサ１１７を用いた例を説明したが、実施の形態１で述べたのと同様に、電流センサをさらに設け、電圧情報と電流情報とに基づいて、各パワーデバイス１１６固有のＰＷＭ情報が生成するようにしてもよい。

　なお、複数の第二物体側コントローラ１０５のうちの一つとセンサ情報処理器１１０の無線通信部、信号処理部および信号生成部はそれぞれに必要な機能を持ちさえすれば共用することができ、システムの小型化に貢献できる。

　以上のように、実施の形態５に係る電力変換装置では、第一物体側ユニットと第二物体側ユニットの間で無線通信器による双方向通信を、低遅延かつ高信頼に行うことができ、ＭＭＣＣのような多数のパワーデバイスで構成された電力変換器をリアルタイムに遠隔制御することが可能となる。また、高電圧設備等に適用することで、高電圧設備システム内の配線を削減することが可能となり、配線の誤接続を防止することにも貢献できる。

　以上述べたように、それぞれの実施の形態に係る電力変換装置は、互いに分離された複数の物体の間で信号を送受する無線通信器による双方向通信を、低遅延で高信頼に行うことができ、回転電機やインバータ等の電力変換器をリアルタイムに制御することが可能である。

　また、コントローラを固定子側コントローラと、回転子側コントローラとに分離し、それぞれの配置される場所を明示するために、回転子（３２２、３２５：図１４）のような第一物体および固定子（３２３、３２６：図１４）のような第二物体も、電力変換装置に含まれると見なしているが、固定子側コントローラと回転子側コントローラとが分離されていることを前提とするならば、電力変換装置は、第一物体および第二物体を含まなくてもよい。

　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。

　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば半導体集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。

　例えば、図７においては、ステップＳ２１３で信号強度が所定値以上か否かの判定をし、所定値以上でない場合、ステップＳ２１４においてパワーデバイスをオフにしている。これをステップではなく、ハードウェアとして捉えて、所定値以上であるかどうかを判定する信号判定部と、所定値以上で無いと判定された場合、パワーデバイスをオフ状態にする制御部とによって実現してもよい。

　また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

　さらに、配線、制御線、情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての配線、制御線、情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１　固定子側コントローラ、２　無線通信部、３　信号処理部、４　信号生成部、５（５－１）～５（５－１２）　回転子側コントローラ、６　無線通信部、７　信号処理部、８　信号生成部、９　ゲートドライバ、１０　センサ情報処理器、１１　無線通信部、１２　信号処理部、１３　信号生成部、１４　ＡＤ変換器、１５　電力変換器、１６　パワーデバイス、１７　電流センサ、１８　電圧センサ、２１　回転子側コントローラ、２２　無線通信部、２３　信号処理部、２４　信号生成部、２５　絶縁素子、２６　ゲートドライバ、２７　ＡＤ変換器、３１　固定子側コントローラ、３２　無線通信部、３３　信号処理部、３４　信号生成部、３５　回転子側コントローラ、３６　無線通信部、３７　信号処理部、３８　ゲートドライバ、４１　固定子側コントローラ、４２　無線通信部、４３　信号処理部、４４　信号生成部、４５　回転子側コントローラ、４６　無線通信部、４７　信号処理部、４８　信号生成部、４９　絶縁素子、５０　ゲートドライバ、６１　第一物体側コントローラ、６２　無線通信部、６３　信号処理部、６４　信号生成部、６５　第二物体側コントローラ、６６　無線通信部、６７　信号処理部、６８　信号生成部、６９　ゲートドライバ、７０　センサ情報処理器、７１　無線通信部、７２　信号処理部、７３　信号生成部、７４　ＡＤ変換器、７５　電力変換器、７６　パワーデバイス、７７　電流センサ、８１　第二物体側コントローラ、８２　無線通信部、８３　信号処理部、８４　信号生成部、８５　絶縁素子、８６　ゲートドライバ、９１　第一物体側コントローラ、９２　無線通信部、９３　信号処理部、９４　信号生成部、９５　第二物体側コントローラ、９６　無線通信部、９７　信号処理部、９９　ゲートドライバ、１０１　第一物体側コントローラ、１０２　無線通信部、１０３　信号処理部、１０４　信号生成部、１０５　第二物体側コントローラ、１０６　無線通信部、１０７　信号処理部、１０８　信号生成部、１０９　ゲートドライバ、１１０　センサ情報処理器、１１１　無線通信部、１１２　信号処理部、１１３　信号生成部、１１４　ＡＤ変換器、１１５　電力変換器、１１６　パワーデバイス（パワートランジスタ）、１１７　電圧センサ、１２１　無線通信部、１２２　発振器、１２３　高周波スイッチ、１２４　信号合成分配器、１２５　固定子側アンテナ、１２６　発振器、１２７　高周波スイッチ、１２８　ミキサ、１２９　ローパスフィルタ、１３０　ディテクタ、１３１　コンパレータ、１３２　ミキサ、１３３　ローパスフィルタ、１３４　ディテクタ、１３５　コンパレータ、１３６　発振器、１３７　信号合成分配器、１３８　ミキサ、１３９　ローパスフィルタ、１４０　ディテクタ、１４１　コンパレータ、１４２　発振器、１４４　回転子側アンテナ、２０１　固定子を含む固定部材、２０２　回転子を含む固定部材、２０３　回転軸、２０４　固定子側アンテナ、２０５　回転子側アンテナ、２０６　信号合成分配器、２３１　固定子側アンテナ、２３２　固定子側アンテナ放射素子、２３３　給電点、２３４　偏波方向、２３５　回転子側アンテナ放射素子、２４１　固定子側スペーサ、２４２　回転子側スペーサ、２４４　固定子側アンテナの放射領域、２５１　固定子側無線通信部、２５２　回転子側無線通信部、３０１　風力発電システム、３０２　回転軸、３０３　ブレード、３０４　ブラシ、３０５　回転子、３０６　固定子、３０７　発電機、３０８　電力変換器、３０９　電力系統、３１０　絶縁素子、３１１　コントローラ、３２１　風力発電システム、３２２　回転子、３２３　固定子、３２４　主発電機、３２５　回転子、３２６　固定子、３２７　補助発電機

Claims

　第一物体と、
　前記第一物体と電気的に絶縁された第二物体と、
　センサとパワーデバイスを有し、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、前記第二物体に供給する電力変換器と、
　前記センサから得られた情報を基に、前記制御信号を生成し、前記電力変換器の前記パワーデバイスをオンオフ制御するコントローラと、
　を備えた電力変換装置であって、
　前記コントローラは、
　　前記制御信号を送信する第一無線通信部を有し、前記第一物体側に配置された第一物体側コントローラと、
　　前記第一無線通信部から送信される前記制御信号を受信する第二無線通信部を有し、前記第一物体側コントローラとは物理的に離間し、前記第二物体側に配置され、受信した前記制御信号に基づいて前記パワーデバイスを制御する第二物体側コントローラと、
　　前記第二物体側に配置され、前記第一物体側コントローラとは物理的に離間し、前記センサから得られた情報に基づくセンサ信号を、前記第一無線通信部へ、ユニキャスト送信するセンサ用無線通信部と、
　を具備する、電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置において、
　前記パワーデバイスは、複数のパワーデバイスであり、
　前記第二物体側コントローラは、前記複数のパワーデバイスのそれぞれに接続され、互いに電気的に絶縁された複数の第二物体側コントローラであり、
　前記第一物体側コントローラにおける前記第一無線通信部は、前記複数の第二物体側コントローラへ、それぞれにおける第二無線通信部に対する前記制御信号を含む信号を、ブロードキャスト送信し、
　前記複数の第二物体側コントローラにおける、それぞれの第二無線通信部は、前記ブロードキャスト送信された信号から、対応する前記制御信号を抽出する、電力変換装置。
　請求項２に記載の電力変換装置において、
　第一物体側コントローラにおける前記第一無線通信部は、前記複数の第二無線通信部のそれぞれに対する前記制御信号を、互いに異なる周波数の無線キャリアに重畳して、送信し、
　前記複数の第二物体側コントローラにおける第二無線通信部は、対応する周波数の無線キャリアを抽出する周波数フィルタを備える、電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置において、
　前記第二物体側コントローラは、電気的に絶縁を行う絶縁素子を具備し、前記絶縁素子を介して、前記パワーデバイスに結合され、前記パワーデバイスを制御する、電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置において、
　前記第一無線通信部から前記第二無線通信部へ送信される前記制御信号は、誤り検出符号を含み、
　前記第二物体側コントローラは、
　前記制御信号に含まれる誤り検出符号によって、誤りの有無を検出する誤り検出部と、
　誤りを検出したとき、前記パワーデバイスをオフ状態にする制御部と、
　を備える、電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置において、
　前記電力変換装置は、前記第一無線通信部、前記第二無線通信部、前記センサ用無線通信部の少なくとも一つに受信された信号の強度が、所定値以上であるかどうか判定する信号判定部を備える、電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置において、
　前記電力変換装置は、前記第二無線通信部と前記センサ用無線通信部とを、一の無線通信部で共用する、電力変換装置。
　回転エネルギーにより発生された電力を電力系統に送電する固定子と、前記固定子に取付けられた回転軸を中心に回転する回転子とを有する主発電機と、
　補助固定子と、前記回転子と共通の回転軸を有する補助回転子と有する補助発電機と、
　複数のセンサと複数のパワーデバイスを有し、電力系統の電力が前記補助発電機の前記補助固定子に通電されることにより、前記補助回転子の回転子巻線に電力が供給され、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、前記回転子の回転子巻線に供給する電力変換器と、
　前記電力変換器の前記複数のセンサから得られた電流値および電圧値の情報を基に、前記制御信号を生成し、前記複数のパワーデバイスをオンオフ制御するコントローラと、
　を備えた発電システムであって、
　前記コントローラは、
　　前記制御信号を送信する固定子側無線通信部を有し、前記固定子側に配置された固定子側コントローラと、
　　前記固定子側無線通信部から送信される前記制御信号を受信する回転子側無線通信部を有し、前記固定子側コントローラとは物理的に離間し、前記回転子側に配置され、受信した前記制御信号に基づいて前記パワーデバイスを制御する回転子側コントローラと、
　　前記回転子側に配置され、前記固定子側コントローラとは物理的に離間し、前記センサから得られた情報に基づくセンサ信号を、前記固定子側無線通信部へ、ユニキャスト送信するセンサ用無線通信部と、
　を具備する、発電システム。
　請求項８に記載の発電システムにおいて、
　前記回転子側コントローラは、前記複数のパワーデバイスのそれぞれに接続され、互いに電気的に絶縁された複数の回転子側コントローラであり、
　前記固定子側無線通信部は、前記複数の回転子側コントローラのそれぞれの回転子側無線通信部に対応する前記制御信号を含む信号を、ブロードキャスト送信し、
　前記複数の回転子側コントローラのそれぞれにおける回転子側無線通信部は、前記ブロードキャスト送信された信号から、対応する前記制御信号を抽出する、発電システム。
　請求項９に記載の発電システムにおいて、
　前記固定子側無線通信部は、前記複数の回転子側コントローラのそれぞれにおける回転子側無線通信部へ送信される前記制御信号を、互いに異なる周波数の無線キャリアに重畳して、送信し、
　前記複数の回転子側コントローラのそれぞれにおける回転子側無線通信部は、対応する周波数の無線キャリアを抽出する周波数フィルタを備える、発電システム。
　請求項８に記載の発電システムにおいて、
　前記回転子側コントローラは、電気的に絶縁を行う絶縁素子を具備し、前記絶縁素子を介して、前記複数のパワーデバイスに結合され、前記パワーデバイスを制御する、発電システム。
　請求項８に記載の発電システムにおいて、
　前記固定子側無線通信部から前記回転子側無線通信部へ送信される前記制御信号は、誤り検出符号を含み、
　前記回転子側コントローラは、
　前記制御信号に含まれる誤り検出符号によって、誤りの有無を検出する誤り検出部と、
　誤りを検出したとき、前記パワーデバイスをオフ状態にする制御部と、
　を備える、発電システム。
　請求項８に記載の発電システムにおいて、
　前記発電システムは、前記固定子側無線通信部、前記回転子側無線通信部、前記センサ用無線通信部の少なくとも一つに受信された信号の強度が、所定値以上であるかどうか判定する信号判定部を備える、発電システム。
　請求項８に記載された発電システムにおいて、
　前記発電システムは、前記回転子側無線通信部と前記センサ用無線通信部とを、一の無線通信部で共用する、発電システム。
　第一物体と、
　前記第一物体と電気的に絶縁された第二物体と、
　複数のセンサと複数のパワーデバイスを有し、電力系統から供給された電力を基に、制御信号に基づき電圧および／または周波数を変換した電力を、前記第二物体に供給する電力変換器と、
　複数のセンサから得られた情報を基に、前記制御信号を生成し、前記複数のパワーデバイスをオンオフ制御するコントローラと、
　を備えた電力変換装置における無線通信方法であって、
　前記コントローラは、
　　前記制御信号を送信する第一無線通信部を有し、前記第一物体側に配置された第一物体側コントローラと、
　　前記第一無線通信部から送信される前記制御信号を受信する第二無線通信部を有し、前記第一物体側コントローラとは物理的に離間し、前記第二物体側に配置され、受信した前記制御信号に基づいて前記パワーデバイスを制御する第二物体側コントローラと、
　　前記第二物体側に配置され、前記第一物体側コントローラとは物理的に離間し、前記センサから得られた情報に基づくセンサ信号を、前記第一無線通信部へ送信するセンサ用無線通信部と、
　を具備し、
　前記センサ用無線通信部は、前記第一無線通信部への前記センサ信号の送信を、ユニキャスト送信で行い、前記第一無線通信部から前記第二無線通信部への前記制御信号の送信を、ブロードキャスト送信で行う、電力変換装置における無線通信方法。