(57)【要約】【課題】本発明は、電源システム全体の小型化を図ることができる電源システムを得ることを目的とするものである。【解決手段】集中制御回路５０は、直流電源装置１１，２１，３１，４１のそれぞれの出力電力の情報を電力モニタ回路１５，２５，３５，４５より収集し、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力を算出する。また、集中制御回路５０は、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力から、直流電源装置３１に対して供給可能な電流値を算出する。さらに、集中制御回路５０は、直流電源装置１１，２１，４１に対して出力電圧を上げる指令信号を送信する。これにより、直流電源装置３１には、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力が接続ケーブル６０を介して送られる。【選択図】図２
2010220439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置からの交流電力を直流電力に変換する複数の直流電源装置と、
上記複数の直流電源装置により変換されたそれぞれの直流電力を共有化するために、上記複数の直流電源装置の出力を抵抗を介して相互接続するケーブルと、
上記複数の直流電源装置のそれぞれに対応して、変換後の直流電力が供給される複数のレーダ部と、
上記複数の直流電源装置から出力されるそれぞれの直流電力を監視する電力モニタ回路と、
上記電力モニタ回路による監視結果に基づいて、上記複数の直流電源装置のそれぞれの余剰電力を求め、余剰電力が所定値未満となった直流電源装置に対して、余剰電力が所定値以上ある他の直流電源装置の電力を上記ケーブルを介して供給するように、上記複数の直流電源装置のそれぞれの出力を制御する集中制御回路と
を備えることを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の直流電源装置から複数のレーダ装置に対して電力を供給する電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、広く使用されている送信波と受信波の周波数の変化を測定するドップラー方式のレーダシステムにおいては、半導体によるＲＦ送受信機が使用されている。ＲＦ送受信機は、送受信時における電圧の安定度がレーダ性能に大きな影響を与えることは周知の事実である。
【０００３】
また、ＲＦ送受信機は、送信時に瞬時電流を必要とするため、送信時における消費電流と受信時における消費電流との差が非常に大きくなってしまう。さらに、ＲＦ送受信機は、各レーダ装置の目的に応じて送信時間と受信時間との比率が一定ではない。従って、レーダシステムには、各レーダ装置の最大消費電流を供給することのできる直流電源装置を設けるか、瞬時電力をコンデンサバンクで補い、レーダ装置の最大実効消費電流を供給することのできる直流電源装置を設けることが一般的となっている。
【０００４】
図３は、従来のレーダシステムの一例を示す構成図である。
なお、図３においては、４台のレーダ装置に対して個別の直流電源装置を設けている場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、レーダ装置の数は別の数であってもよい。
【０００５】
図３におけるレーダシステムは、発電装置１及びレーダ装置１０，２０，３０，４０を備えている。
【０００６】
発電装置１は、エンジン（図示せず）からの動力を変換器（図示せず）に伝えることにより、所定の電力を発電している。また、発電装置１は、例えば、航空機、艦船及び車両に搭載された一次電源である。
【０００７】
レーダ装置１０，２０，３０，４０の構成・機能は、全て同じである。そこで、レーダ装置１０の構成・機能を中心に、以下に説明する。
【０００８】
レーダ装置１０は、直流電源装置１１と、対空捜索探知レーダ部１２と、ミサイル誘導用レーダ部１３と、コンデンサバンク１４とを有している。
【０００９】
直流電源装置１１は、発電装置１からの交流電力を直流電力に変換するとともに、電圧を安定した状態に制御して、対空捜索探知レーダ部１２及びミサイル誘導用レーダ部１３に直流電力を供給している。また、直流電源装置１１には、対空捜索探知レーダ部１２及びミサイル誘導用レーダ部１３のそれぞれがともに最大負荷状態で動作するときに必要な最大実効消費電流を供給する能力が備えられている。
【００１０】
対空捜索探知レーダ部１２には、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２ａとＲＦ送受信機１２ｂとが搭載されている。対空捜索探知レーダ部１２は、捜索範囲が広くなるほど最大負荷状態で動作する。また、対空捜索探知レーダ部１２は、捜索範囲が狭くなるほど軽負荷状態で動作する。従って、対空捜索探知レーダ部１２は、通常、周囲をくまなく捜索しているので、常に軽負荷状態から最大負荷状態の間で動作している。
【００１１】
ミサイル誘導用レーダ部１３には、ＤＣ/ＤＣコンバータ１３ａとＲＦ送受信機１３ｂとが搭載されている。ミサイル誘導用レーダ部１３は、対空捜索探知レーダ部１２によって脅威（以下、「航空機」と称する）が確認され、ミサイルが発射されるまで、軽負荷状態で動作している。しかし、ミサイル誘導用レーダ部１３は、対空捜索探知レーダ部１２によって航空機が確認され、ミサイルが発射されれば、最大負荷状態で動作する。
【００１２】
ＤＣ/ＤＣコンバータ１２ａ，１３ａは、直流電源装置１１から送られてくる高電圧の直流電力をＲＦ送受信機１２ｂ，１３ｂが使用する低電圧に変換する。また、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２ａ，１３ａは、ＲＦ送受信機１２ｂ，１３ｂが送信時に必要な瞬時電流を高速かつ安定的に供給する。さらに、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２ａ，１３ａは、ＲＦ送受信機１２ｂ，１３ｂが受信時に必要な電流を供給する。
【００１３】
コンデンサバンク１４は、ＲＦ送受信機１２ｂ，１３ｂに対してＲＦ送受信機１２ｂ，１３ｂが送信時に必要な瞬時電流をＤＣ/ＤＣコンバータ１２ａ，１３ａを介して供給する。また、コンデンサバンク１４は、直流電源装置１１からの出力電力を蓄えることにより、ＲＦ送受信機１２ｂ，１３ｂが送信時に必要な瞬時電流を補うことができる。従って、コンデンサバンク１４は、直流電源装置１１の大型化を防止している。
【００１４】
ここで、対空捜索探知レーダ部１２，２２，３２，４２のそれぞれは、最大実効消費電力をＰｔ１とする。また、ミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３のそれぞれは、最大実効消費電力をＰｔ２とする。さらに、ミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３のそれぞれは、受信状態の消費電力をＰｒ２とする。
【００１５】
このとき、直流電源装置１１，２１，３１，４１が供給可能な総電力Ｐｓは、（１）式により表される。また、対空捜索探知レーダ部３２が航空機及びミサイルを確認した場合、対空捜索探知レーダ部１２，２２，３２，４２及びミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３が消費している総電力Ｐｃは、（２）式により表される。
【００１６】
Ｐｓ＝４・（Ｐｔ１＋Ｐｔ２）・・・・・・・・（１）
Ｐｃ＝４・Ｐｔ１＋Ｐｔ２＋３・Ｐｒ２・・・・（２）
【００１７】
次に、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力Ｐｒｅは、上記式（１）、（２）より、次式（３）のように表される。また、Ｐｔ２、Ｐｒ２の関係は、次式（４）のように表される。さらに、Ｐｓ、Ｐｃの関係は、次式（５）のように表される。
【００１８】
Ｐｒｅ＝Ｐｓ−Ｐｃ＝３・（Ｐｔ２−Ｐｒ２）・・（３）
Ｐｔ２≫Ｐｒ２・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
∴Ｐｓ≫Ｐｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
【００１９】
上記式（３）より、直流電源装置１１，２１，４１には、ミサイル誘導用レーダ部１３，２３，４３の最大実効消費電力Ｐｔ２分の電力が余っている。また、上記式（５）に表されるように、直流電源装置１１，２１，３１，４１が供給可能な総電力Ｐｓは、対空捜索探知レーダ部１２，２２，３２，４２及びミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３が消費している総電力Ｐｃよりもはるかに大きいことがわかる。
【００２０】
このような、図３におけるレーダシステムにおいて、直流電源装置１１，２１，３１，４１には、対空捜索探知レーダ部１２，２２，３２，４２及びミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３のそれぞれがともに最大負荷状態で動作するときに必要な最大実効消費電流を供給する能力を備える必要があった。従って、直流電源装置１１，２１，３１，４１の１台あたりの定格出力量が大きくなってしまうという問題点があった。また、常に直流電源装置１１，２１，３１，４１の４台がＯＮ状態で動作しているので、直流電源装置１１，２１，３１，４１が無駄な電力を消費してしまうといった問題点があった。
【００２１】
そこで、上記の問題点を解決するものとして、例えば以下のものが挙げられる。
従来の電源システムは、図３における直流電源装置１１が複数のＰＣＵ（直流電源装置）として構成されている。また、従来の電源システムは、電源装置（図３における発電装置１に相当）、複数の変動負荷（図３における対空捜索探知レーダ部１２及びミサイル誘導用レーダ部１３に相当）、電力制御モジュールを備えている。
電力制御モジュールは、各変動負荷の電力消費を監視するとともに、各変動負荷の電力消費に応じて各ＰＣＵの作動・停止の動作を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【００２２】
ここで、電力制御モジュールの動作について具体的に説明する。例えば、各ＰＣＵは、１ＫＷの電力を発生することができると仮定する。また、各変動負荷の最大消費電力の合計は、４ＫＷであると仮定する。このとき、各変動負荷の消費電力の合計が４ＫＷの場合、電力制御モジュールは、各ＰＣＵに作動し続けるよう指令する。しかし、各変動負荷の消費電力の合計が３ＫＷの場合、電力制御モジュールは、各ＰＣＵの少なくともいずれかに停止するよう指令する。
【００２３】
このような構成の従来の電源システムでは、電力制御モジュールを用いて、定格出力量の小さいＰＣＵを複数台コントロールし、必要な台数のＰＣＵのみを動作させ、他のＰＣＵを停止させることができるので、ＰＣＵの無駄な電力消費を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特表２００６−５００８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の電源システムにおいては、定格出力量の小さいＰＣＵを用いることができるとともに、ＰＣＵの無駄な電力消費を防止することができる。しかしながら、変動負荷ごとに、最大実効消費電流を供給する能力を有するＰＣＵを複数台設ける必要があり、結果として、電源システム全体が大型化してしまうという問題点があった。
【００２６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電源システム全体の小型化を図ることができる電源システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る電源システムは、発電装置からの交流電力を直流電力に変換する複数の直流電源装置と、複数の直流電源装置により変換されたそれぞれの直流電力を共有化するために、複数の直流電源装置の出力を抵抗を介して相互接続するケーブルと、複数の直流電源装置のそれぞれに対応して、変換後の直流電力が供給される複数のレーダ部と、複数の直流電源装置から出力されるそれぞれの直流電力を監視する電力モニタ回路と、電力モニタ回路による監視結果に基づいて、複数の直流電源装置のそれぞれの余剰電力を求め、余剰電力が所定値未満となった直流電源装置に対して、余剰電力が所定値以上ある他の直流電源装置の電力をケーブルを介して供給するように、複数の直流電源装置のそれぞれの出力を制御する集中制御回路とを備えるものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る電源システムよれば、複数の直流電源装置をケーブルによって相互に接続し、集中制御回路が電力モニタ回路による監視結果に基づいて、複数の直流電源装置のそれぞれの余剰電力を求め、余剰電力が所定値未満となった直流電源装置に対して、余剰電力が所定値以上ある他の直流電源装置の電力をケーブルを介して供給するように、複数の直流電源装置のそれぞれの出力を制御することにより、直流電源装置それぞれの出力電力の共有化を図ることができる。従って、変動負荷ごとに、最大実効消費電流を供給する能力を有するＰＣＵを複数台設ける必要がなくなるので、電源システム全体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１による電源システムを示す構成図である。
【図２】直流電源装置の余剰電流を直流電源装置に送ったときの、電流の流れと直流電源装置の出力電圧値を示す構成図である。
【図３】従来のレーダシステムの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電源システムを示す構成図である。この図１における電源システムは、発電装置１及びレーダ装置１０，２０，３０，４０を備えている。これらの構成は、図３の従来技術と同様である。
【００３２】
ただし、レーダ装置１０，２０，３０，４０内には、電力モニタ回路１５，２５，３５，４５がそれぞれ備えられている。また、図３における従来の電源システムと比較すると、本発明の実施の形態１における電源システムは、集中制御回路５０及び直流電源装置１１，２１，３１，４１を互いに接続する接続ケーブル６０を備えている。
【００３３】
電力モニタ回路１５，２５，３５，４５は、直流電源装置１１，２１，３１，４１の出力電流及び出力電圧を監視している。また、電力モニタ回路１５，２５，３５，４５は、直流電源装置１１，２１，３１，４１がどの程度の電力を出力しているかを集中制御回路５０に知らせている。
【００３４】
集中制御回路５０は、電力モニタ回路１５，２５，３５，４５から直流電源装置１１，２１，３１，４１の出力電力の情報を収集している。また、集中制御回路５０は、電力モニタ回路１５，２５，３５，４５による監視結果に基づいて、直流電源装置１１，２１，３１，４１の余剰電力を求める。
【００３５】
ここで、例えば、直流電源装置３１の余剰電力が所定値未満となった場合、集中制御回路５０は、余剰電力が所定値未満となった直流電源装置３１に対して、余剰電力が所定値以上ある他の直流電源装置１１，２１，４１の電力を接続ケーブル６０を介して供給するように、直流電源装置１１，２１，４１の出力電圧を制御する。
【００３６】
接続ケーブル６０は、直流電源装置１１，２１，３１，４１により変換された直流電力を共有化するために、直流電源装置１１，２１，３１，４１の出力電力を抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して相互に接続している。
【００３７】
図１に示すように、ライン抵抗Ｒ１は、直流電源装置１１と直流電源装置２１との間を接続する接続ケーブル６０の等価直列抵抗である。ライン抵抗Ｒ２は、直流電源装置２１と直流電源装置３１との間を接続する接続ケーブル６０の等価直列抵抗である。ライン抵抗Ｒ３は、直流電源装置３１と直流電源装置４１との間を接続する接続ケーブル６０の等価直列抵抗である。ライン抵抗Ｒ４は、直流電源装置４１と直流電源装置１１との間を接続する接続ケーブル６０の等価直列抵抗である。
【００３８】
図２は、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電流を直流電源装置３１に送ったときの、電流の流れと直流電源装置１１，２１，３１，４１の出力電圧値を示す構成図である。
【００３９】
集中制御回路５０は、直流電源装置１１，２１，３１，４１のそれぞれの出力電力の情報を電力モニタ回路１５，２５，３５，４５より収集し、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力を算出する。また、集中制御回路５０は、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力から、直流電源装置３１に対して供給可能な電流値を算出する。さらに、集中制御回路５０は、直流電源装置１１，２１，４１に対して出力電圧を上げる指令信号を送信する。これにより、直流電源装置３１には、直流電源装置１１，２１，４１の余剰電力が接続ケーブル６０を介して送られる。
【００４０】
ここで、図２に示すように、直流電源装置１１の出力電圧をＶ＋ΔＶ１、直流電源装置２１の出力電圧をＶ＋ΔＶ２、直流電源装置３１の出力電圧をＶ、直流電源装置４１の出力電圧をＶ＋ΔＶ３とする。
【００４１】
また、直流電源装置１１が直流電源装置３１のために送る電流値をＩａ、直流電源装置２１が直流電源装置３１のために送る電流値をＩｂ、直流電源装置４１が直流電源装置３１のために送る電流値をＩｃ、直流電源装置３１が直流電源装置１１，２１，４１から受取る総電流値をＩｄとする。
【００４２】
さらに、ライン抵抗Ｒ１に流れる電流をＩ１、ライン抵抗Ｒ２に流れる電流をＩ２、ライン抵抗Ｒ３に流れる電流をＩ３、ライン抵抗Ｒ４に流れる電流をＩ４とする。
【００４３】
ライン抵抗Ｒ１〜Ｒ４を流れる電流Ｉ１〜Ｉ４は、電圧値ΔＶ１〜Δ３とライン抵抗Ｒ１〜Ｒ４を用いて（６）〜（９）で表わされる。
【００４４】
【数１】
2010220439.tif 000003
【００４５】
次に、電流値Ｉａ〜Ｉｄは、上記式（６）〜（９）より、次式（１０）〜（１３）のように表される。
【００４６】
【数２】
2010220439.tif 000004
【００４７】
次に、電圧値ΔＶ２と電圧値ΔＶ３とをそれぞれ電圧値ΔＶ１で表す。なお、ΔＶ２は、上記式（１１）より、次式（１４）のように表される。また、ΔＶ３は、上記式（１２）より、次式（１５）のように表される。
【００４８】
【数３】
2010220439.tif 000005
【００４９】
次に、電圧値ΔＶ１を電流値と抵抗値とで表す。まず、上記式（１４）、（１５）を上記式（１３）に代入することにより、次式（１６）のように表される。そして、ΔＶ１は、（１６）式を変換することにより、次式（１７）のように表される。
【００５０】
【数４】
2010220439.tif 000006
【００５１】
次に、電圧値ΔＶ２、ΔＶ３を電流値と抵抗値とで表す。ΔＶ２は、上記式（１７）を上記式（１４）に代入することにより、次式（１８）のように表される。ΔＶ３は、上記式（１７）を上記式（１５）に代入することにより、次式（１９）のように表される。
【００５２】
【数５】
2010220439.tif 000007
【００５３】
上記式（６）〜（１９）より、集中制御回路５０は、直流電源装置１１の出力電圧をΔＶ１、直流電源装置２１の出力電圧をΔＶ２、直流電源装置４１の出力電圧をΔＶ３上昇させる指令を直流電源装置１１，２１，４１に送信する。これにより、直流電源装置３１には、直流電源装置１１，２１，４１から電流値Ｉａ〜Ｉｄが供給される。
【００５４】
次に、直流電源装置１１，２１，３１，４１それぞれの出力電力Ｐｏは、次式（２０）で表される。なお、次式（２０）において、Ｐｔ１は、対空捜索探知レーダ部１２，２２，３２，４２それぞれの最大実効消費電力であり、Ｐｔ２は、ミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３それぞれの最大実効消費電力で、Ｐｒ２は、ミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３それぞれの受信状態の消費電力である。
【００５５】
Ｐｏ＝Ｐｔ１＋（３Ｐｒ２＋Ｐｔ２）/４・・・・（２０）
【００５６】
上記式（２０）より、直流電源装置１１，２１，３１，４１の供給可能な総電力Ｐｓは、対空捜索探知レーダ部１２，２２，３２，４２及びミサイル誘導用レーダ部１３，２３，３３，４３が消費している総電力Ｐｃだけあればよいこととなる。
【００５７】
以上のように、実施の形態１によれば、直流電源装置１１，２１，３１，４１をケーブル６０によって相互に接続し、集中制御回路５０が電力モニタ回路１５，２５，３５，４５による監視結果に基づいて、直流電源装置１１，２１，３１，４１のそれぞれの余剰電力を求め、余剰電力が所定値未満となった直流電源装置３１に対して、余剰電力が所定値以上ある他の直流電源装置１１，２１，４１の電力をケーブル６０を介して供給するように、直流電源装置１１，２１，４１のそれぞれの出力を制御することにより、直流電源装置１１，２１，３１，４１それぞれの出力電力の共有化を図ることができる。従って、変動負荷ごとに、最大実効消費電流を供給する能力を有するＰＣＵを複数台設ける必要がなくなるので、電源システム全体の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  発電装置、１１，２１，３１，４１  直流電源装置、１２，２２，３２，４２  対空捜索探知レーダ部、１３，２３，３３，４３  ミサイル誘導用レーダ部、１５，２５，３５，４５  電力モニタ回路、５０  集中制御回路、６０  接続ケーブル。
【図１】
2010220439.tif 000008
【図２】
2010220439.tif 000009
【図３】
2010220439.tif 000010