(57)【要約】【課題】複数の電力供給源と負荷との間に並列接続された複数のスイッチング電源を有するスイッチング電源システムにおいて、各スイッチング電源から負荷に対してそれぞれ適切に電流供給可能とする。【解決手段】複数の電力供給源の各々からそれぞれ直流を入力されかつ共通の出力端に直流を出力するように構成された複数のスイッチング電源と、複数のスイッチング電源の各々にそれぞれ設けられ、そのスイッチング電源のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比をそれぞれ制御する、複数のドループ制御回路とを備えたスイッチング電源システムであって、ドループ制御回路が、共通の出力端における出力電圧とスイッチング電源の出力する出力電流とを検出し、出力電流が増加すると出力電圧が降下するドループ特性を有するようにデューティ比を制御する電圧を生成することにより帰還増幅を行う。【選択図】図１
2020022331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力供給源の各々からそれぞれ直流を入力されかつ共通の出力端に直流を出力するように構成された複数のスイッチング電源と、
前記複数のスイッチング電源の各々にそれぞれ設けられ、そのスイッチング電源のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比をそれぞれ制御する、複数のドループ制御回路とを備えたスイッチング電源システムであって、
前記ドループ制御回路の各々が、
前記共通の出力端における出力電圧と前記スイッチング電源の出力する出力電流とを検出し、前記出力電流が増加すると前記出力電圧が降下するドループ特性を有するように、前記デューティ比を制御する電圧を生成することにより帰還増幅を行うことを特徴とするスイッチング電源システム。
【請求項２】
前記複数の電力供給源の各々の電力供給能力に対応して各スイッチング電源が出力電流を分担するように、前記複数のドループ制御回路の各々のドループ特性が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源システム。
【請求項３】
前記ドループ特性が、前記出力電流が増加すると前記出力電圧が一定の傾きで降下するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング電源システム。
【請求項４】
前記ドループ特性が、前記出力電流が増加すると前記出力電圧が非線形的に降下するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング電源システム。
【請求項５】
前記ドループ制御回路が、
前記共通の出力端における出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記スイッチング電源の出力する出力電流を検出する出力電流検出部と、
検出された前記出力電流に比例する出力電流検出値を所定の増幅率で増幅する出力電流増幅部と、
検出された前記出力電圧に比例する出力電圧検出値に、前記出力電流増幅部の出力電圧に比例するドループ制御値を加算した加算値が、所定の基準値と等しくなるように前記デューティ比を制御する電圧を出力する、帰還増幅を行う誤差増幅部と、を有することを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載のスイッチング電源システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスイッチング電源システムと、
前記複数のスイッチング電源の各々に入力される直流を供給可能な複数の電力供給源とを備えた直流給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスイッチング電源を並列運転するスイッチング電源システム及び直流給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスイッチング電源、例えばＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続し、負荷に対して電流を供給することが知られている。複数のスイッチング電源を並列接続した場合、各々の出力電圧に差があると、最も高い出力電圧の電源から優先的に電流が出力される。その結果、出力電流が上限を超えた電源は稼動停止となり、負荷への電流供給が中断されることになる。
【０００３】
例えば、特許文献１〜３では、共通の入力端と共通の出力端の間で並列運転される各スイッチング電源がそれぞれ出力電圧制御回路を備えている。出力電圧制御回路は、出力電圧を検出して基準電圧との誤差に基づいてスイッチング電源のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより出力電圧を一定に保持する。さらに出力電圧制御回路は、各電源の出力電流を検出し、出力電流の大きさに基づいて基準電圧を調整するか又は出力電圧の検出値を調整することにより、スイッチング素子のデューティ比の制御量を変化させる。これにより、１つの電源の出力電圧が上昇してその出力電流が過大となったとき、その出力電圧が降下するようにデューティ比が制御される。その結果、１つの電源に出力電流が偏ることなく、各電源から適切に配分された出力電流がそれぞれ出力される。このような制御はドループ制御と称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８９４６８号公報
【特許文献２】実公平６−１９３１９号公報
【特許文献３】特開２０００−１１６１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば風力発電装置又は太陽電池等の自然エネルギー発電装置と系統電源とを含む複数の電力供給源を連係させて、負荷に電力供給する直流給電システムが提案されている。その場合、複数の発電装置や系統電源の各々と負荷との間には、電力変換用のスイッチング電源がそれぞれ設けられる。それらのスイッチング電源は並列運転されることになる。
【０００６】
いずれかのスイッチング電源の出力電圧が他のスイッチング電源のそれよりも高くなった場合、そのスイッチング電源のみから出力電流が負荷に流れ、他のスイッチング電源からの出力電流が停止する。さらに、出力電流を集中的に出力しているスイッチング電源がその上限に達して停止すると、負荷への出力電流が遮断されてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、複数の多様な電力供給源と負荷との間に並列接続された複数のスイッチング電源を有するスイッチング電源システムにおいて、各スイッチング電源から負荷に対してそれぞれ適切に電流供給可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するべく、本発明は、以下の構成を提供する。
・本発明の一態様は、複数の電力供給源の各々からそれぞれ直流を入力されかつ共通の出力端に直流を出力するように構成された複数のスイッチング電源と、
前記複数のスイッチング電源の各々にそれぞれ設けられ、そのスイッチング電源のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比をそれぞれ制御する、複数のドループ制御回路とを備えたスイッチング電源システムであって、
前記ドループ制御回路の各々が、
前記共通の出力端における出力電圧と前記スイッチング電源の出力する出力電流とを検出し、前記出力電流が増加すると前記出力電圧が降下するドループ特性を有するように、前記デューティ比を制御する電圧を生成することにより帰還増幅を行うことを特徴とする
・  上記態様において、前記複数の電力供給源の各々の電力供給能力に対応して各スイッチング電源が出力電流を分担するように、前記複数のドループ制御回路の各々のドループ特性が設定されていることが、好適である。
・  上記態様において、前記ドループ特性が、前記出力電流が増加すると前記出力電圧が一定の傾きで降下するように設定されていることが、好適である。
・  上記態様において、前記ドループ特性が、前記出力電流が増加すると前記出力電圧が非線形的に降下するように設定されていることが、好適である。
・  上記態様において、前記ドループ制御回路が、
前記共通の出力端における出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記スイッチング電源の出力する出力電流を検出する出力電流検出部と、
検出された前記出力電流に比例する出力電流検出値を所定の増幅率で増幅する出力電流増幅部と、
検出された前記出力電圧に比例する出力電圧検出値に、前記出力電流増幅部の出力電圧に比例するドループ制御値を加算した加算値が、所定の基準値と等しくなるように前記デューティ比を制御する電圧を出力する、帰還増幅を行う誤差増幅部と、を有することが、好適である。
・  本発明の別の態様は、上記いずれかに記載のスイッチング電源システムと、
前記複数のスイッチング電源の各々に入力される直流を供給可能な複数の電力供給源とを備えた直流給電システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、複数の電力供給源と負荷との間に並列接続された複数のスイッチング電源を有するスイッチング電源システムにおいて、各スイッチング電源にそれぞれドループ制御回路を設けることにより、各スイッチング電源から負荷に対して適切な電流供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明によるスイッチング電源システムを直流給電システムに適用した例を模式的に示した図である。
【図２】図２は、図１に示したスイッチング電源システムの具体的な実施例を示した回路構成図である。
【図３】図３は、図２の３つのスイッチング電源からなるシステムにおける出力電流（横軸）、出力電圧（縦軸）の関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、図２の３つのスイッチング電源からなるシステムにおける出力電流（横軸）、出力電圧（縦軸）の関係の別の例を示す図である。
【図５】図５は、図２の３つのスイッチング電源からなるシステムにおける出力電流（横軸）、出力電圧（縦軸）の関係の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、例として示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）スイッチング電源システムの適用例
【００１２】
図１は、本発明によるスイッチング電源システムを直流給電システムに適用した例を模式的に示した図である。直流給電システムは、ここでは、複数の多様な電力供給源を有する。一例として、風力発電装置１０，太陽光発電装置２０、系統電源３０を示している。複数の電力供給源の各々から送られてくる電力が、本発明の複数のスイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３にそれぞれ入力される。風力発電装置１０及び系統電源３０のように、三相交流等の交流を出力する電力供給源からの入力については、整流要素４０により整流した後、直流としてスイッチング電源に入力される。
【００１３】
スイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３の各々は、入力側の各電力供給源に適合するようにそれぞれ設計されている。なお、各スイッチング電源は、その対応する電力供給源を構成する発電システム等における出力段の構成要素として組み込まれていてもよい。
【００１４】
スイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３は、符号５０で示す共通の出力端ｐ、ｎ（直流バスとも称される）の間に並列接続されている。従って、スイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３はそれぞれ、共通の出力端ｐ、ｎ間に直流を出力する。このスイッチング電源システムが正常な並列運転を行っている（すなわち平衡状態である）間、出力端ｐ、ｎ間の出力電圧Ｖｏは、全てのスイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３に共通である。そして、スイッチング電源ＰＳ１からは出力電流Ｉｏ１が、スイッチング電源ＰＳ２からは出力電流Ｉｏ２が、そしてスイッチング電源ＰＳ３からは出力電流Ｉｏ３がそれぞれ出力される。そしてこれらの出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３が加算されて総和の出力電流Ｉｏが共通の出力端ｐ、ｎ間に流れ、１又は複数の負荷６０に供給される。
【００１５】
各スイッチング電源は、ＰＷＭ信号により駆動される少なくとも１つのスイッチング素子を有する。ＰＷＭ信号のデューティ比を制御することにより、出力電圧及び出力電流の制御が可能である。各スイッチング電源は、ＰＷＭ信号を生成する制御部をそれぞれ備えている。本発明では、各スイッチング電源の制御部が、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭＩＣ４と、ドループ制御回路１とを備えている。ＰＷＭＩＣ４は一般的なＩＣである。
【００１６】
ドループ制御回路１は、それが接続されたスイッチング電源の出力電圧と出力電流を検出し、それらに基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を制御するための所定の電圧を生成してＰＷＭＩＣ４に出力することにより、そのスイッチング電源の出力電圧及び出力電流を平衡状態の一定の値に維持する帰還増幅を行う。
【００１７】
ドループ制御回路１は、ドループ特性を有する。ドループ特性は、出力電流が増加するとそれに応じて出力電圧が降下する特性である。各スイッチング電源に設けられるドループ制御回路１は、他のスイッチング電源のドループ制御回路１とは独立している。従って、各ドループ制御回路１は、互いの間でノイズ干渉や接地電位の差等の影響を受けない。また、各ドループ制御回路１は、スイッチング電源同士の距離の影響も受けない。よって、本発明のスイッチング電源システムは、スイッチング電源の並列台数に関係なく適用可能である。本発明は、スマートグリッド等の遠隔給電に適している。
【００１８】
ドループ制御を行わない一般的な制御回路では、出力電圧を一定とする制御のみが行われている。仮にドループ制御を行わない場合、例えば、各スイッチング電源の出力電圧の設定値にばらつきがあると、最も出力電圧の高いいずれかのスイッチング電源からのみ出力電流が出力される。また例えば、いずれかのスイッチング電源の出力電圧が平衡状態から逸脱して、他のスイッチング電源の出力電圧より高くなったときも、そのスイッチング電源からのみ出力電流が出力される。究極的には、出力電流が過電流となってそのスイッチング電源が停止されると、次に高い出力電圧のスイッチング電源から出力され、同様な事象が連鎖的に発生し、終には全停止に至る可能性がある。
【００１９】
（２)スイッチング電源システムの実施例
図２は、図１に示したスイッチング電源システムの具体的な実施例を示した回路構成図である。図２には、３つの電力供給源からそれぞれ直流を入力され、共通の出力端ｐ、ｎに直流を入力する３つのスイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３を有するスイッチング電源システムが示されている。
【００２０】
＜スイッチング電源＞
先ず、スイッチング電源ＰＳ１を例として、スイッチング電源について簡単に説明する。スイッチング電源ＰＳ１は、ここでは一例として、絶縁型フォワード方式の電源として構成されている。スイッチング電源ＰＳ１の構成は、これに限られない。入力側の電力供給源の種類及び／又は構成に応じて、非絶縁型とすることもでき、フライバック方式又は他の方式のスイッチング電源とすることもできる。また、並列接続された複数のスイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３の各々が異なる構成を有していてもよい。
【００２１】
スイッチング電源ＰＳ１の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２には、種々の電力供給源の出力電圧が、入力電圧Ｖｉｎ１として入力される。電力供給源の出力電圧は、交流も直流もあり得る。交流の場合は、少なくとも整流回路（図示せず）により整流された後、入力される。従って入力電圧Ｖｉｎ１は、基本的に直流電圧（基準電位に対して正電位）である。入力電圧Ｖｉｎ１の波形は、一定値に限られず、正弦波、三角波、方形波も含まれる。スイッチング電源ＰＳ１の出力端ｐ、ｎの間には平滑コンデンサＣが接続されている。これによりほぼ一定の直流の出力電圧Ｖｏが出力される。
【００２２】
スイッチング電源ＰＳ１は、少なくとも１つのスイッチング素子Ｑを有する。スイッチング素子Ｑは、ＰＷＭ信号によりオンオフ制御される。図示の例では、ＰＷＭ信号は、一般的なＰＷＭＩＣ４により生成される。図中のＰＷＭＩＣ４は、極めて簡略化して示している。ＰＷＭＩＣ４の主な機能は、スイッチング周波数（１／Ｔ、Ｔはスイッチング周期）に相当する周波数の三角波搬送波と、所定の直流電圧とを比較器に入力することにより、所定のデューティ比（Ｔｏｎ／Ｔ、Ｔｏｎはオン時間）をもつＰＷＭ信号を生成することである。ここでは、所定の直流電圧は、ＰＷＭＩＣ４のｆｂ端子に入力される電圧Ｖｆｂに対応する。
【００２３】
ＰＷＭＩＣ４のｆｂ端子は、スイッチング電源ＰＳ１の出力電圧Ｖｏを帰還制御するための端子である。従って、ｆｂ端子に入力される電圧Ｖｆｂにより、ｏｕｔ端子から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比を制御することができる。電圧Ｖｆｂが上昇すると、デューティ比が狭くなり出力電圧Ｖｏは降下し、電圧Ｖｆｂが降下すると、デューティ比が広くなり出力電圧Ｖｏが上昇する。
【００２４】
＜ドループ制御回路＞
３つのスイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３の各々は、実質的に同じ構成のドループ制御回路を有することができる。「実質的に同じ」は、動作原理が基本的に共通することを意味する。しかしながら、例えば、ドループ特性を決定する具体的な設定値、ドループ制御回路の具体的構成及び／又は各素子の数値等は異なっていてもよい。
【００２５】
ここでは、スイッチング電源ＰＳ１に設けられたドループ制御回路１を例として説明する。本発明によるドループ制御回路１は、ＰＷＭＩＣ４のｆｂ端子に供給する直流電圧Ｖｆｂを出力する制御回路である。ドループ制御回路１は、出力電流検出部、出力電圧検出部、出力電流増幅部２と、誤差増幅部３とを有する。
【００２６】
出力電流検出部は、スイッチング電源ＰＳ１が出力する出力電流Ｉｏ１を検出する。負荷に供給される全出力電流Ｉｏは、各スイッチング電源の出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２．．の和である。具体的に図示しないが、出力電流検出部は、例えば出力電流Ｉｏ１の帰還電流路に設けたカレントトランス、又は、帰還電流路に直列接続した抵抗等により構成される。出力電流検出部により出力電流Ｉｏ１が、対応する電圧値に変換される。ここでは一例として、出力電流Ｉｏ１が増加するとき、それに対応する電圧値は、符号が負であってその絶対値が出力電流Ｉｏ１に比例して増加すると想定する。以下、この電圧値を、「−ＶＩｏ１（ＶＩｏ１＞０）」で表し、「出力電流検出値」と称することとする。
【００２７】
出力電圧検出部は、スイッチング電源ＰＳ１が出力する出力電圧Ｖｏを検出する。出力電圧Ｖｏは、共通の出力端子ｐ、ｎ間の電圧であり、平衡状態では各スイッチング電源において同じ値となる。ここでは正の出力端子ｐに接続された電流路から出力電圧Ｖｏを取得している。
【００２８】
出力電流増幅部２は、オペアンプＯＰ１を有する。オペアンプＯＰ１の非反転入力端には、第１の基準電圧Ｖｒｆ１が入力される。オペアンプＯＰ１の反転入力端には、出力電流検出値−ＶＩｏ１が抵抗Ｒ１を介して入力される。オペアンプＯＰ１の反転入力端と出力端の間には抵抗Ｒ２が接続されている。出力電流検出値−ＶＩｏ１は、オペアンプＯＰ１により増幅率Ｒ２／Ｒ１で反転増幅される。オペアンプＯＰ１の出力端の電圧Ｖｄｒは、以下の式で表される。
Ｖｄｒ＝（Ｒ２／Ｒ１）・ＶＩｏ１＋（１＋Ｒ２／Ｒ１）・Ｖｒｆ１
＝ｋ１・ＶＩｏ１＋ｋ２                        ・・・式１
式１において、ｋ１＝Ｒ２／Ｒ１、
ｋ２＝（１＋Ｒ２／Ｒ１）・Ｖｒｆ１）
【００２９】
出力電流検出値−ＶＩｏ１（すなわち出力電流Ｉｏ１）の増幅率は、オペアンプＯＰ１の外付け抵抗Ｒ１、Ｒ２により設定可能である。
【００３０】
オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｄｒは抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４により分圧され、出力電圧Ｖｄｒに比例するドループ制御値Ｖｄｒ’が得られる。ドループ制御値Ｖｄｒ’が誤差増幅部３に対して与えられる。（本明細書において「ＡがＢに比例する」場合には、「ＡとＢが等しい」場合も含む。）ドループ制御値Ｖｄｒ’は、以下の式で表される。
Ｖｄｒ’＝（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））・Ｖｄｒ
＝ｋ３・ＶＩｏ１＋ｋ４                    ・・・式２
式２において、ｋ３＝（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））・ｋ１、
ｋ４＝（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））・ｋ２
【００３１】
誤差増幅部３は、オペアンプＯＰ２を有する。オペアンプＯＰ２の非反転入力端には、第２の基準電圧Ｖｒｆ２が入力される。出力電圧Ｖｏが抵抗Ｒ４〜Ｒ８により分圧され、出力電圧Ｖｏに比例する出力電圧検出値Ｖｏ’がオペアンプＯＰ２の反転入力端に入力される。従って、出力電圧検出値Ｖｏ’は、以下の式で表される。
Ｖｏ’＝ｋ５・Ｖｏ                            ・・・式３
式３において、ｋ５＝Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒｘ）
（ＲｘはＲ６、Ｒ７、Ｒ８の合成抵抗）
【００３２】
抵抗Ｒ８は可変抵抗であるので、これにより出力電圧Ｖｏを一定の範囲で調整可能である。
【００３３】
オペアンプＯＰ２の反転入力端には、出力電圧検出値Ｖｏ’とドループ制御値Ｖｄｒ’が加算されて入力されることになる。オペアンプＯＰ２は、非反転入力端の電位Ｖｒｆ２と、反転入力端の電位Ｖｏ’＋Ｖｄｒ’が同電位となるように帰還制御を行う。よって、次式が成り立つ。
Ｖｒｆ２＝Ｖｏ’＋Ｖｄｒ’                          ・・・・式４
【００３４】
式２、式３を式４に適用し変形すると、出力電圧Ｖｏと出力電流検出値−ＶＩｏ１（すなわち出力電流Ｉｏ１）との関係が次式のように得られる。
Ｖｏ＝−ｋ６・ＶＩｏ１＋ｋ７                          ・・・式５
但し、ｋ６＝ｋ３／ｋ５、
ｋ７＝（Ｖｒｆ２−ｋ４）／ｋ５
【００３５】
式５の傾きｋ６を抵抗Ｒ１〜Ｒ５及びＲｘで表すと次のようになる。
ｋ６＝（Ｒ２／Ｒ１）・（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））・（１＋（Ｒ５＋Ｒｘ）／Ｒ４）
・・・式６
【００３６】
式５から、負荷電流Ｉｏ１（出力電流検出値−ＶＩｏ１）と出力電圧Ｖｏとの関係は、傾きが負の一次関数（線形）となる。これは、出力電圧Ｉｏ１が増加すると出力電圧Ｖｏが降下する、いわゆるドループ特性に相当する。これによりドループ制御が実現される。また、式５の一次関数の傾きｋ６及び切片ｋ７は、ドループ制御回路１の各抵抗Ｒ１〜Ｒ５及びＲｘ及び基準電圧Ｖｒｆ１、Ｖｒｆ２の値により設定することができる。式６から判るように、特に傾きｋ６は、オペアンプＯＰ１の外付け抵抗Ｒ１、Ｒ２により、すなわちオペアンプＯＰ１の増幅率により調整することができる。
【００３７】
ＯＰアンプ２による帰還制御は、ＯＰアンプ２の出力端の電圧ＶｆｂがＰＷＭＩＣ４のｆｂ端子に入力され、ＰＷＭＩＣ４が電圧Ｖｆｂの大きさに対応するデューティ比をもつＰＷＭ信号によりスイッチング素子Ｑを駆動することによって行われる。
【００３８】
ドループ制御回路１は、図２の構成例に限られず、式４に示すようにオペアンプＯＰ２の２つの入力端の電位を揃えようとする帰還制御の条件を満たす構成であれば、多様な変形が可能である。例えば、オペアンプＯＰ１の出力端の電圧Ｖｄｒを反転して、オペアンプＯＰ２の非反転入力端に入力することも可能である。また、例えば、出力電圧検出値Ｖｏ’を反転してオペアンプＯＰ２の非反転入力端に入力することも可能である。
【００３９】
（３）並列接続されたスイッチング電源の制御例
図３は、図２に示した３つのスイッチング電源からなるシステムにおける出力電流（横軸）、出力電圧（縦軸）の関係の一例を示す図である。
【００４０】
図３の例では、スイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３が同じ仕様であり、従って、３つのドループ制御回路も同じ仕様で構成されている。すなわち、いずれのドループ制御回路も、上記の式５が同じ一次関数となるドループ特性を有している。図３のＸ点が、出力電圧Ｖｏと各出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３が平衡状態となる点である。この場合、各スイッチング電源の出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３は、均等に分担される。
【００４１】
図３は、例えば、三相交流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相をそれぞれスイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３の電力供給源とした場合に適用されるドループ特性である。これにより、三相交流の各相のバラツキを解消し、安定化することができる。
【００４２】
図３中のΔＶは、出力電圧Ｖｏの調整可能な設定範囲であり、図２の回路の可変抵抗Ｒ８により調整することができる。
【００４３】
図３を参照して、例えば出力電圧Ｖｏの非平衡状態が生じたときのドループ制御回路の帰還制御の過程（i）〜（v）について説明する。この説明はイメージ的なものである。実際には過渡的現象であって帰還制御により瞬間的に平衡状態が回復される。但し、これは、図１に示した負荷６０が不変（一定）と想定した場合の例である。
【００４４】
（i）例えばスイッチング電源ＰＳ１の出力電圧Ｖｏが、何らかの原因で上昇する。
（ii）スイッチング電源ＰＳ１のみが出力電流Ｉｏ１を出力し、他のスイッチング電源ＰＳ２、ＰＳ３の出力電流Ｉｏ２、Ｉｏ３は停止する。出力電流Ｉｏ１は負荷の要求に応じるように増加する。
（iii）出力電流Ｉｏ１が増加すると、ドループ制御回路の帰還制御により、出力電圧Ｖｏが降下する。
（iv）出力電圧Ｖｏが降下すると、出力電流Ｉｏ１が減少する。同時に、他のスイッチング電源ＰＳ２、ＰＳ３の出力電流Ｉｏ２、Ｉｏ３が出力されるようになる。
（v）ドループ制御回路の帰還制御により、出力電圧Ｖｏが平衡状態の値に戻る。
【００４５】
図４は、図２に示した３つのスイッチング電源からなるシステムにおける出力電流（横軸）、出力電圧（縦軸）の関係の別の例を示す図である。
【００４６】
図４の例では、スイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３が異なる仕様であり、従って、３つのドループ制御回路も異なる仕様で構成されている。すなわち、上記の式５が、互いに異なる傾きと切片をもつ一次関数のドループ特性を有している。図４のＸ１、Ｘ２、Ｘ３の各点が、出力電圧Ｖｏと各出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３が平衡状態となる点である。この場合、各スイッチング電源の出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３は、不均一に分担される。例えば、各電力供給源の電力供給能力の大小に応じて、それに接続されるスイッチング電源の出力電流の負担の大小を適切に設定することができる。
【００４７】
図５は、図２に示した３つのスイッチング電源からなるシステムにおける出力電流（横軸）、出力電圧（縦軸）の関係の別の例を示す図である。
【００４８】
図５の例では、スイッチング電源ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３が異なる仕様であり、従って、３つのドループ制御回路も異なる仕様で構成されている。図４とは異なり、図５の場合、上記の式５が一次関数ではないドループ特性を有している。図５のＸ１、Ｘ２、Ｘ３の各点が、出力電圧Ｖｏと各出力電流Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３が平衡状態となる点である。
【００４９】
このような非線形のドループ特性は、例えば、上記の式５の傾きｋ６を表している上記の式６に含まれる抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２を、ダイオード、バリスタ、コンデンサ及び／又はリアクトル等を組み合わせた非線形素子に置き換えることで実現することができる。また、スイッチング電源ＰＳ１のドループ特性のように、傾きの異なる複数の一次関数を組合せた特性を実現するオペアンプ増幅回路は、公知である。
【００５０】
以上に述べた本発明によるスイッチング電源システム及び、これを適用した直流給電システムは、本発明の主旨に沿う限りにおいて多様な変形形態が可能であり、それらについても本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  ドループ制御回路
２  出力電流増幅部
３  誤差増幅部
４  ＰＷＭＩＣ
ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３  スイッチング電源
ＩＮ１  入力端（正）
ＩＮ２  入力端（負）
ｐ  出力端子（正）
ｎ  出力端子（負）
Ｑ  スイッチング電源
１０  風力発電装置
２０  太陽光発電装置
３０  系統電源
４０  整流要素
５０  共通の出力端
６０  負荷
【図１】
2020022331.tif 000003
【図２】
2020022331.tif 000004
【図３】
2020022331.tif 000005
【図４】
2020022331.tif 000006
【図５】
2020022331.tif 000007