(57)【要約】【課題】複数の電源装置を直列又は並列に接続する場合に、出力電圧及び出力電流のうち直接の制御対象となっていない方が電源装置間でアンバランスになってしまうことを防止する。【解決手段】電源装置１１ａ，１１ｂを、それぞれの出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２が互いに同じ値となるように接続してなる電源システム１０ａであって、電源装置１１ａは、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２の目標値を示す電流指令値Ｉ＊と、出力電流Ｉｏｕｔ１とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う制御部１３１を有し、電源装置１１ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２との差が所定値を超えない範囲で、電流指令値Ｉ＊及び出力電流Ｉｏｕｔ２に基づくフィードバック制御を行う制御部１３２を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の物理量である第１の出力と第２の物理量である第２の出力とを有する第１の電源装置と、前記第１の物理量である第３の出力と前記第２の物理量である第４の出力とを有する第２の電源装置とを、前記第１の出力と前記第３の出力とが互いに同じ値となるように接続してなる電源システムであって、
前記第１の電源装置は、前記第１及び第３の出力の目標値を示す入力指令値と、前記第１の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う第１の制御部を有し、
前記第２の電源装置は、前記第２の出力と前記第４の出力との差が所定値を超えない範囲で、前記入力指令値及び前記第３の出力に基づくフィードバック制御を行う第２の制御部を有する
ことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の物理量はそれぞれ電流及び電圧であり、
前記第１及び第２の電源装置は直列に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記第２の制御部は、
前記第２の出力に基づいて前記入力指令値をリミットすることにより内部電流指令値を生成する電流リミット処理部と、
前記内部電流指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う電流制御部とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記第２の電源装置は、
前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電圧値範囲を算出する電圧値範囲算出部と、
前記電圧値範囲及び前記第４の出力に基づき、前記第４の出力が前記電圧値範囲を逸脱しないようにするための前記第３の出力の許容範囲を示す電流値範囲を算出する電流値範囲算出部とをさらに有し、
前記電流リミット処理部は、前記電流値範囲に含まれるよう前記入力指令値をリミットする
ことを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第２の制御部は、
前記入力指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行うことにより変調率を生成する電流制御部と、
前記第２の出力に基づいて前記変調率をリミットする変調率リミット処理部と、
前記変調率リミット処理部の処理を経た前記変調率に従って前記第３及び第４の出力を生成する主回路とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項６】
前記第２の電源装置は、
前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電圧値範囲を算出する電圧値範囲算出部と、
前記電圧値範囲及び前記第４の出力に基づき、前記第４の出力が前記電圧値範囲を逸脱しないようにするための前記変調率の許容範囲を示す変調率範囲を算出する変調率範囲算出部とをさらに有し、
前記変調率リミット処理部は、前記変調率範囲に含まれるよう前記変調率をリミットする
ことを特徴とする請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記第１及び第２の物理量はそれぞれ電圧及び電流であり、
前記第１及び第２の電源装置は並列に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項８】
前記第２の制御部は、
前記入力指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行うことにより第１の内部電流指令値を生成する電圧制御部と、
前記第２の出力に基づいて前記第１の内部電流指令値をリミットすることにより第２の内部電流指令値を生成する電流リミット処理部と、
前記第２の内部電流指令値と前記第４の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う電流制御部とを有する
ことを特徴とする請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
前記第２の電源装置は、
前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電流値範囲を算出する電流値範囲算出部とをさらに有し、
前記電流リミット処理部は、前記電流値範囲に含まれるよう前記第１の内部電流指令値をリミットする
ことを特徴とする請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記第２の制御部は、
前記入力指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行うことにより変調率を生成する電圧制御部と、
前記第２の出力に基づいて前記変調率をリミットする変調率リミット処理部と、
前記変調率リミット処理部の処理を経た前記変調率に従って前記第３及び第４の出力を生成する主回路とを有する
ことを特徴とする請求項７に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記第２の電源装置は、
前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電流値範囲を算出する電流値範囲算出部と、
前記電流値範囲及び前記第４の出力に基づき、前記第４の出力が前記電流値範囲を逸脱しないようにするための前記変調率の許容範囲を示す変調率範囲を算出する変調率範囲算出部とをさらに有し、
前記変調率リミット処理部は、前記変調率範囲に含まれるよう前記変調率をリミットする
ことを特徴とする請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
第１の物理量である第１の出力と第２の物理量である第２の出力とを有し、前記第１及び第３の出力の目標値を示す入力指令値と前記第１の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う他の電源装置と接続される電源装置であって、
前記第１の物理量である第３の出力と前記第２の物理量である第４の出力とを備え、
前記電源装置と前記他の電源装置とは、前記第１の出力と前記第３の出力とが互いに同じ値となるように接続され、
前記電源装置は、前記第２の出力と前記第４の出力との差が所定値を超えない範囲で、前記入力指令値及び前記第３の出力に基づくフィードバック制御を行う
ことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源システム及び電源装置に関し、特に直列に接続された複数の電源装置からなる電源システム及びそのような電源システムを構成する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーのバッテリなどの充放電試験には回生型の電源装置（回生型充放電装置）が用いられるが、近年、この種の電源装置の中に直並列拡張を実現するものが誕生している（例えば非特許文献１を参照）。直並列拡張とは同種の電源装置を複数個直列又は並列に接続して用いることであり、これにより、個々の電源装置の定格を超える電圧値や電流値で充放電試験を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ｐＣＵＢＥ（登録商標）のカタログ、［online］、Ｍｙｗａｙプラス株式会社、［平成24年5月9日検索］、インターネット〈URL：http://www.myway.co.jp/products/pcube.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した電源装置の制御には、電流制御（ＣＣ制御）と電圧制御（ＣＶ制御）とがある。電流制御を行う場合の電源装置は、外部から電流指令値の供給を受け、自身の出力電流の値がこの電流指令値に等しくなるようフィードバック制御を行う。電圧制御を行う場合の電源装置は、外部から電圧指令値の供給を受け、自身の出力電圧の値がこの電圧指令値に等しくなるようフィードバック制御を行う。
【０００５】
複数の電源装置を直列に接続する場合の各電源装置の制御には、電流制御が用いられる。各電源装置の出力電流が原理的に等しくなるからである。一方、複数の電源装置を並列に接続する場合の各電源装置の制御には、電圧制御が用いられる。各電源装置の出力電圧が原理的に等しくなるからである。
【０００６】
しかしながら、このような制御の方法には、出力電圧及び出力電流のうち直接の制御対象となっていない方（直列接続では出力電圧、並列接続では出力電流）が、電源装置間でアンバランスになってしまう可能性があるという問題がある。以下、図面を参照しながら詳しく説明する。
【０００７】
図９（ａ）は、２個の電源装置２ａ，２ｂを負荷３に対して直列に接続して構成した電源システム１ａを示す図である。また、図９（ｂ）は、２個の電源装置２ａ，２ｂを負荷３に対して並列に接続して構成した電源システム１ｂを示す図である。
【０００８】
まず図９（ａ）に示す電源システム１ａに関しては、２つの電源装置２ａ，２ｂが直列に接続されていることから、電源装置２ａ，２ｂではそれぞれ、外部から供給される電流指令値Ｉ＊に基づく電流制御が行われる。その結果、電源装置２ａ，２ｂそれぞれの出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２はいずれも電流指令値Ｉ＊に等しくなる。一方で、電源装置２ａ，２ｂそれぞれの出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２については、これらに対する直接的な制御が行われていないことから、電流制御の履歴等に基づいて決まる値となる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は必ずしも等しくはならず、場合によっては大きく異なることになる。
【０００９】
一方、図９（ｂ）に示す電源システム１ｂに関しては、２つの電源装置２ａ，２ｂが並列に接続されていることから、電源装置２ａ，２ｂではそれぞれ、外部から供給される電圧指令値Ｖ＊に基づく電圧制御が行われる。その結果、電源装置２ａ，２ｂそれぞれの出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２はいずれも電圧指令値Ｖ＊に等しくなる。一方で、電源装置２ａ，２ｂそれぞれの出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２については、これらに対する直接的な制御が行われていないことから、電圧制御の履歴等に基づいて決まる値となる。したがって、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２は必ずしも等しくはならず、場合によっては大きく異なることになる。
【００１０】
このように、複数の電源装置を直列又は並列に接続する場合、出力電圧及び出力電流のうち直接の制御対象となっていない方が、電源装置間でアンバランスになってしまう可能性がある。このようなアンバランスは故障の原因にもなり得ることから、改善が求められている。
【００１１】
したがって、本発明の目的の一つは、複数の電源装置を直列又は並列に接続する場合に、出力電圧及び出力電流のうち直接の制御対象となっていない方が電源装置間でアンバランスになってしまうことを防止できる電源システム及びそのような電源システムを実現する電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明による電源システムは、第１の物理量である第１の出力と第２の物理量である第２の出力とを有する第１の電源装置と、前記第１の物理量である第３の出力と前記第２の物理量である第４の出力とを有する第２の電源装置とを、前記第１の出力と前記第３の出力とが互いに同じ値となるように接続してなる電源システムであって、前記第１の電源装置は、前記第１及び第３の出力の目標値を示す入力指令値と、前記第１の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う第１の制御部を有し、前記第２の電源装置は、前記第２の出力と前記第４の出力との差が所定値を超えない範囲で、前記入力指令値及び前記第３の出力に基づくフィードバック制御を行う第２の制御部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、第２の電源装置のフィードバック制御が、第２の出力と第４の出力との差が所定値を超えない範囲で行われる。したがって、フィードバック制御の直接の制御対象となっていない第２の物理量が第１及び第２の電源装置の間でアンバランスになってしまうことを防止できる。
【００１４】
なお、当然のことであるが、本発明による電源システムは第１及び第３の出力を入力指令値に等しくする機能も有している。以下、この点について、図９（ａ）の例を参照して説明する。
【００１５】
図９（ａ）に示す電源システム１ａでは、電源装置２ａ，２ｂがそれぞれ第１及び第２の電源装置に相当し、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２がそれぞれ第１及び第３の出力に相当し、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２がそれぞれ第２及び第４の出力に相当する。出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の合計値は電源システム１ａの出力電圧Ｖｏｕｔに等しいが、この電圧Ｖｏｕｔは、出力電流Ｉｏｕｔ１（＝出力電流Ｉｏｕｔ２）と負荷３のインピーダンスとによって決定される。本発明は、こうして決定される出力電圧Ｖｏｕｔの出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２への分配方法を制御しているにすぎないのであり、したがって、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２をこれらの目標値である電流指令値Ｉ＊に等しい値とすることは、本発明でも当然に可能である。
【００１６】
上記電源システムにおいて、前記第１及び第２の物理量はそれぞれ電流及び電圧であり、前記第１及び第２の電源装置は直列に接続されることとしてもよい。こうすれば、直列に接続された第１及び第２の電源装置の間で、出力電圧がアンバランスになってしまうことを防止できる。
【００１７】
この電源システムにおいて、前記第２の制御部は、前記第２の出力に基づいて前記入力指令値をリミットすることにより内部電流指令値を生成する電流リミット処理部と、前記内部電流指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う電流制御部とを有することとしてもよい。さらに、前記第２の電源装置は、前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電圧値範囲を算出する電圧値範囲算出部と、前記電圧値範囲及び前記第４の出力に基づき、前記第４の出力が前記電圧値範囲を逸脱しないようにするための前記第３の出力の許容範囲を示す電流値範囲を算出する電流値範囲算出部とをさらに有し、前記電流リミット処理部は、前記電流値範囲に含まれるよう前記入力指令値をリミットすることとしてもよい。
【００１８】
また、この電源システムにおいて、前記第２の制御部は、前記入力指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行うことにより変調率を生成する電流制御部と、前記第２の出力に基づいて前記変調率をリミットする変調率リミット処理部と、前記変調率リミット処理部の処理を経た前記変調率に従って前記第３及び第４の出力を生成する主回路とを有することとしてもよい。さらに、前記第２の電源装置は、前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電圧値範囲を算出する電圧値範囲算出部と、前記電圧値範囲及び前記第４の出力に基づき、前記第４の出力が前記電圧値範囲を逸脱しないようにするための前記変調率の許容範囲を示す変調率範囲を算出する変調率範囲算出部とをさらに有し、前記変調率リミット処理部は、前記変調率範囲に含まれるよう前記変調率をリミットすることとしてもよい。
【００１９】
また、上記電源システムにおいて、前記第１及び第２の物理量はそれぞれ電圧及び電流であり、前記第１及び第２の電源装置は並列に接続されることとしてもよい。こうすれば、並列に接続された第１及び第２の電源装置の間で、出力電流がアンバランスになってしまうことを防止できる。
【００２０】
この電源システムにおいて、前記第２の制御部は、前記入力指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行うことにより第１の内部電流指令値を生成する電圧制御部と、前記第２の出力に基づいて前記第１の内部電流指令値をリミットすることにより第２の内部電流指令値を生成する電流リミット処理部と、前記第２の内部電流指令値と前記第４の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う電流制御部とを有することとしてもよい。さらに、前記第２の電源装置は、前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電流値範囲を算出する電流値範囲算出部とをさらに有し、前記電流リミット処理部は、前記電流値範囲に含まれるよう前記第１の内部電流指令値をリミットすることとしてもよい。
【００２１】
また、この電源システムにおいて、前記第２の制御部は、前記入力指令値と前記第３の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行うことにより変調率を生成する電圧制御部と、前記第２の出力に基づいて前記変調率をリミットする変調率リミット処理部と、前記変調率リミット処理部の処理を経た前記変調率に従って前記第３及び第４の出力を生成する主回路とを有することとしてもよい。さらに、前記第２の電源装置は、前記第２の出力に基づき、前記第４の出力の許容範囲を示す電流値範囲を算出する電流値範囲算出部と、前記電流値範囲及び前記第４の出力に基づき、前記第４の出力が前記電流値範囲を逸脱しないようにするための前記変調率の許容範囲を示す変調率範囲を算出する変調率範囲算出部とをさらに有し、前記変調率リミット処理部は、前記変調率範囲に含まれるよう前記変調率をリミットすることとしてもよい。
【００２２】
また、本発明による電源装置は、第１の物理量である第１の出力と第２の物理量である第２の出力とを有し、前記第１及び第３の出力の目標値を示す入力指令値と前記第１の出力とが互いに等しくなるようフィードバック制御を行う他の電源装置と接続される電源装置であって、前記第１の物理量である第３の出力と前記第２の物理量である第４の出力とを備え、前記電源装置と前記他の電源装置とは、前記第１の出力と前記第３の出力とが互いに同じ値となるように接続され、前記電源装置は、前記第２の出力と前記第４の出力との差が所定値を超えない範囲で、前記入力指令値及び前記第３の出力に基づくフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フィードバック制御の直接の制御対象となっていない第２の物理量（直列接続では出力電圧、並列接続では出力電流）が、第１及び第２の電源装置の間でアンバランスになってしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の好ましい第１の実施の形態による電源システム１０ａのシステム構成を示す略ブロック図である。
【図２】図１に示した電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図３】図２に示した主回路１２１，１２２の機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図４】（ａ）は、図２に示した電流リミット処理部１６が有効である場合の電源システム１０ａに関わる各物理量の時間変化を示す図であり、（ｂ）は、図２に示した電流リミット処理部１６が無効である場合の電源システム１０ａに関わる各物理量の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の好ましい第１の実施の形態の変形例による電源システム１０ａ'に含まれる電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図６】本発明の好ましい第２の実施の形態による電源システム１０ｂのシステム構成を示す略ブロック図である。
【図７】図６に示した電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図８】本発明の好ましい第２の実施の形態の変形例による電源システム１０ｂ'に含まれる電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図９】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の好ましい背景技術による電源システム１ａ，１ｂのシステム構成を示す略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態による電源システム１０ａのシステム構成を示す略ブロック図である。同図には、この電源システム１０ａによって生成される直流電力の供給先である負荷２０についても記載している。負荷２０の具体的な例としては、ハイブリッドカー用又は電気自動車用のモータ、ハイブリッドカー用又は電気自動車用のバッテリ、太陽電池、電気二重層コンデンサなどが挙げられる。
【００２７】
電源システム１０ａは、２つの電源装置１１ａ，１１ｂ（第１及び第２の電源装置）が、負荷２０に対して直列に接続された構成を有している。これら電源装置１１ａ，１１ｂは、それぞれが上述した回生型の充放電装置であり、互いに同一のハードウェア構成を有している。電源システム１０ａは、２つの電源装置１１ａ，１１ｂを直列に接続することにより、個々の定格出力電圧の２倍の電圧を出力できるように構成される。また、電源システム１０ａは、直流電力を生成して試験対象である負荷２０に供給する直流電源装置としての機能と、負荷２０から回生される電力を吸収する機能とを有して構成される。
【００２８】
電源装置１１ａは、電流（第１の物理量）である出力（図示した出力電流Ｉｏｕｔ１。第１の出力）と、電圧（第２の物理量）である出力（図示した出力電圧Ｖｏｕｔ１。第２の出力）という２種類の出力を有している。電源装置１１ｂも同様であり、電流である出力（図示した出力電流Ｉｏｕｔ２。第３の出力）と、電圧である出力（図示した出力電圧Ｖｏｕｔ２。第４の出力）という２種類の出力を有している。電源装置１１ａ，１１ｂはそれぞれ内蔵電流計及び内蔵電圧計を有しており、これらによって自身の上記各出力を検出可能に構成される。電源装置１１ａの内蔵電圧計によってされた出力電圧Ｖｏｕｔ１は、図１に示すように、電源装置１１ｂにも供給される。
【００２９】
本実施の形態では電源装置１１ａ，１１ｂが直列に接続されていることから、出力電流Ｉｏｕｔ１と出力電流Ｉｏｕｔ２とは互いに同じ値となる。負荷２０に流れる電流Ｉｏｕｔ（電源システム１０ａの出力電流）も、これらに等しい値となる。一方、負荷２０の両端にかかる電圧Ｖｏｕｔ（電源システム１０ａの出力電圧）は、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２の合計値に等しい値となる。
【００３０】
電源システム１０ａにおいては、電源装置１１ａ，１１ｂはいずれも、図示しない制御用ＰＣ等から供給される電流指令値Ｉ＊（出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２の目標値。入力指令値）に従って動作するよう構成される。電源装置１１ａの動作は、単純な電流制御である。つまり、電源装置１１ａは、電流指令値Ｉ＊と出力電流Ｉｏｕｔ１とが互いに等しくなるよう、フィードバック制御を行う。一方、電源装置１１ｂは、電源装置１１ａから出力電圧Ｖｏｕｔ１の供給を受け、この出力電圧Ｖｏｕｔ１と自身の出力電圧Ｖｏｕｔ２との差が所定値を超えない範囲で、電流指令値Ｉ＊及び出力電流Ｉｏｕｔ２に基づくフィードバック制御を行うように構成される。
【００３１】
以下、機能ブロック図を参照しながら、電源装置１１ａ，１１ｂが行うこれらの制御について、より詳しく説明する。
【００３２】
図２は、電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、機能ブロックは、電源装置１１ａと電源装置１１ｂとで異なっている。具体的には、電源装置１１ａは、直流電力を生成する主回路１２１と、上述したフィードバック制御を行う制御部１３１（第１の制御部）とを有して構成される。制御部１３１は、電流制御を行う電流制御部１５１によって構成される。また、電源装置１１ｂは、直流電力を生成する主回路１２２と、上述したフィードバック制御を行う制御部１３２（第２の制御部）と、電圧値範囲算出部１８と、電流値範囲算出部１９とを有して構成される。制御部１３２は、電流制御部１５２及び電流リミット処理部１６によって構成される。また、電圧値範囲算出部１８は電圧上限リミット値算出部１８Ｈ及び電圧下限リミット値算出部１８Ｌによって構成され、電流値範囲算出部１９は電流上限リミット値算出部１９Ｈ及び電流下限リミット値算出部１９Ｌによって構成される。
【００３３】
図３は、主回路１２１，１２２内部の機能ブロックの一例を示す略ブロック図である。なお、同図に示す構成は主回路１２１，１２２の内部構成の一例であり、他の構成を採用することも可能である。また、同図には、電源装置１１ａ，１１ｂに系統電力を供給する系統電源３０についても図示している。系統電力としては、例えば三相２００Ｖの商用交流電源を使用できる。以下では主回路１２１に着目して説明するが、主回路１２２についても同様である。
【００３４】
主回路１２１は、系統電源３０より供給される系統電力から直流電力を生成するスイッチング電源であり、図３に示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ３２、及び３相ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を含んで構成される。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１は、系統電力から直流電力を生成する回路である。絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、図示していないが、２つのインバータと、これらの間に設けられたトランスとを含んで構成される双方向コンバータであり、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力を受けて動作するよう構成される。トランスが含まれることにより、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ３２では、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力電圧を昇圧又は降圧することが可能になるとともに、２つのインバータを電気的に絶縁することも実現される。３相ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力を受けて動作するよう構成される。３相ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の出力が、電源装置１１ａの出力となる。
【００３５】
図示していないが、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ３２、及び３相ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、それぞれ内部に複数のスイッチ素子を含んで構成される。これらのスイッチ素子の開閉は、制御部１３１より供給される変調率ｍ１によって制御される。これにより、変調率ｍ１の制御によって電源装置１１ａの出力を制御することが可能とされている。
【００３６】
図２に戻る。電流制御部１５１は、電流指令値Ｉ＊に基づく電流制御（フィードバック制御）によって変調率ｍ１を生成する回路である。この電流制御では、電流指令値Ｉ＊と、内蔵電流計によって検出される出力電流Ｉｏｕｔ１とが互いに等しくなるよう、変調率ｍ１が生成される。具体的には、図２にも示すように、電流指令値Ｉ＊と出力電流Ｉｏｕｔ１の偏差を入力値とする電流制御によって、変調率ｍ１が生成される。電流制御として具体的には、Ｐ制御、ＰＩ制御、又はＰＩＤ制御などを用いることが好適である。この点は、後述する各種の電流制御及び電圧制御においても同様である。生成された変調率ｍ１は主回路１２１に供給され、これにより、電流指令値Ｉ＊と出力電流Ｉｏｕｔ１とが等しくなる方向に電源装置１１ａの出力制御が行われることになる。
【００３７】
電圧値範囲算出部１８は、電源装置１１ａから供給される出力電圧Ｖｏｕｔ１に基づき、出力電圧Ｖｏｕｔ２の許容範囲を示す電圧値範囲を算出する機能を有している。この電圧値範囲は、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２が大きく乖離していないと言える範囲であり、具体的には、例えば出力電圧Ｖｏｕｔ１±ΔＶの範囲とすればよい。なお、ΔＶは、予め電圧値範囲算出部１８に設定される電圧値である。以下では、電圧値範囲が出力電圧Ｖｏｕｔ１±ΔＶの範囲であるとの前提で説明を進める。
【００３８】
電圧上限リミット値算出部１８Ｈは、Ｖｏｕｔ１＋ΔＶを算出し、電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈとして出力する機能を有する。一方、電圧下限リミット値算出部１８Ｌは、Ｖｏｕｔ１−ΔＶを算出し、電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗとして出力する機能を有する。
【００３９】
電流値範囲算出部１９は、電圧値範囲算出部１８が算出した電圧値範囲と、内蔵電圧計によって検出される出力電圧Ｖｏｕｔ２とに基づき、出力電圧Ｖｏｕｔ２が上記電圧値範囲を逸脱しないようにするための出力電流Ｉｏｕｔ２の許容範囲を示す電流値範囲を算出する機能を有している。具体的には、電流上限リミット値算出部１９Ｈが、電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと出力電圧Ｖｏｕｔ２の偏差に基づいて電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを算出し、電流下限リミット値算出部１９Ｌが、電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗと出力電圧Ｖｏｕｔ２の偏差に基づいて電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗ（＜電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ）を算出するよう構成される。これら電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ及び電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗについては、後ほどより詳しく説明する。
【００４０】
電流リミット処理部１６は、出力電圧Ｖｏｕｔ１に基づいて電流指令値Ｉ＊をリミットすることにより、内部電流指令値Ｉ＊ｉを生成する機能を有している。このリミット処理により、内部電流指令値Ｉ＊ｉは、電流値範囲算出部１９によって算出された電流値範囲（電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗ以上、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ以下）に含まれる値となる。具体的に説明すると、電流リミット処理部１６は、電流指令値Ｉ＊が上述した電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗの間にある場合には、電流指令値Ｉ＊をそのまま内部電流指令値Ｉ＊ｉとして出力する。一方、電流指令値Ｉ＊が電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを上回っている場合には、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを内部電流指令値Ｉ＊ｉとして出力する。また、電流指令値Ｉ＊が電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを下回っている場合には、電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを内部電流指令値Ｉ＊ｉとして出力する。
【００４１】
電流制御部１５２は、電流リミット処理部１６が出力した内部電流指令値Ｉ＊ｉに基づく電流制御（フィードバック制御）によって、変調率ｍ２を生成する回路である。この電流制御では、内部電流指令値Ｉ＊ｉと、内蔵電流計によって検出される出力電流Ｉｏｕｔ２とが互いに等しくなるよう、変調率ｍ２が生成される。具体的には、図２にも示すように、内部電流指令値Ｉ＊ｉと出力電流Ｉｏｕｔ２の偏差を入力値とする電流制御によって、変調率ｍ２が生成される。生成された変調率ｍ２は主回路１２２に供給され、これにより、内部電流指令値Ｉ＊ｉと出力電流Ｉｏｕｔ２とが等しくなる方向に電源装置１１ｂの出力制御が行われることになる。
【００４２】
ここで、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ及び電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗについて、詳しく説明する。
【００４３】
例えば、内蔵電圧計によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔ２が、電圧値範囲算出部１８によって算出された電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを下回っていた場合、制御部１３２には、出力電圧Ｖｏｕｔ２を上げる方向にフィードバック制御を行わせる必要がある。そこで本実施の形態では、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを上回るようになるまでの間、一時的に電流指令値Ｉ＊ｉを上昇させる。具体的には、内部電流指令値Ｉ＊ｉを電流指令値Ｉ＊ｉより高い値に設定する。すると、電流制御部１５２の処理により、変調率ｍ２が出力電流Ｉｏｕｔ２を高くする方向に変化することになる。出力電流Ｉｏｕｔ２が高くなる方向とは、出力電圧Ｖｏｕｔ２が高くなる方向でもあるので、以上の制御によって出力電圧Ｖｏｕｔ２が上昇し、最終的に、電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを上回るようになる。
【００４４】
内蔵電圧計によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔ２が、電圧値範囲算出部１８によって算出された電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを上回っていた場合についても、同様である。この場合、一時的に内部電流指令値Ｉ＊ｉを電流指令値Ｉ＊ｉより低い値に設定し、その結果として、出力電圧Ｖｏｕｔ２が下降することになる。
【００４５】
電流値範囲算出部１９は、以上のような内部電流指令値Ｉ＊ｉの制御を実現するために、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ及び電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを生成する。例えば内部電流指令値Ｉ＊ｉを電流指令値Ｉ＊ｉより高い値に設定する場合、電流値範囲算出部１９は、電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを電流指令値Ｉ＊ｉより高い値に設定する。これにより、電流リミット処理部１６では、内部電流指令値Ｉ＊ｉが電流指令値Ｉ＊ｉより高い値に設定されることになる。一方、内部電流指令値Ｉ＊ｉを電流指令値Ｉ＊ｉより低い値に設定する場合、電流値範囲算出部１９は、電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを電流指令値Ｉ＊ｉより低い値に設定する。これにより、電流リミット処理部１６では、内部電流指令値Ｉ＊ｉが電流指令値Ｉ＊ｉより低い値に設定されることになる。なお、内部電流指令値Ｉ＊ｉを電流指令値Ｉ＊ｉと等しい値に設定する場合には、電流値範囲算出部１９は、電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを電流指令値Ｉ＊ｉより低い値に、電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを電流指令値Ｉ＊ｉより高い値に、それぞれ設定すればよい。また、「電流指令値Ｉ＊ｉより高い値」及び「電流指令値Ｉ＊ｉより低い値」の具体的な値は、電流指令値Ｉ＊ｉとの差分の形式で、電流値範囲算出部１９に予め設定しておくことが好適である。
【００４６】
以下、具体例を示しながら、以上の制御について詳しく説明する。
【００４７】
図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ、電源システム１０ａに関わる各物理量の時間変化の一例を示す図である。図４（ａ）は、電源装置１１ｂが上記の制御を行う場合（電流リミット処理部１６が有効である場合）を示している。一方、図４（ｂ）は、内部電流指令値Ｉ＊ｉが常に電流指令値Ｉ＊ｉに等しい場合（電流リミット処理部１６が無効である場合）を示している。なお、各図及び以下の説明において符号の右下に下付文字で「ｎ」を付した物理量は、電流リミット処理部１６が無効である場合の、対応する物理量を示している。また、各図では、左側の縦軸を電流、右側の縦軸を電圧、横軸を時間としている。
【００４８】
図４（ａ）（ｂ）には、時刻ｔ０で電流指令値Ｉ＊の値が０からＩ０に変化した場合を示している。電流指令値Ｉ＊のこの変化を受け、各図に示すように、出力電流Ｉｏｕｔ，Ｉｏｕｔｎはいずれも最終的にＩ０に等しくなっている。
【００４９】
また、図４（ａ）（ｂ）には、電源装置１１ｂの出力電圧の上昇速度が、電源装置１１ａの出力電圧の上昇速度に比べて速い場合を示している。この場合、仮に内部電流指令値Ｉ＊ｉが常に電流指令値Ｉ＊ｉに等しいとすると、図４（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の差が開いていく。この例では、時刻ｔ１の段階で、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧Ｖｏｕｔ１−ΔＶ（＝電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗ）を下回り、最終的に、この状態のままで定常化している。これは、出力電圧が電源装置１１ａ，１１ｂの間でアンバランスになっている状態である。
【００５０】
これに対し、電源装置１１ｂが上述した制御を行うこととすると、図４（ａ）に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧Ｖｏｕｔ１−ΔＶと電圧Ｖｏｕｔ１＋ΔＶの間に常に収まるようになる。つまり、出力電圧が電源装置１１ａ，１１ｂの間でバランスしており、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧Ｖｏｕｔ１−ΔＶを定常的に下回るようなことにはならない。
【００５１】
このような出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の関係を実現しているのが、図４（ａ）に示す内部電流指令値Ｉ＊ｉの変化である。同図に示すように、内部電流指令値Ｉ＊ｉは、上述した時刻ｔ１の次の処理周期にあたる時刻ｔ２で、所定値だけ上昇している。これは、時刻ｔ１で出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧Ｖｏｕｔ１−ΔＶを下回ったことを受け、電流値範囲算出部１９が電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを電流指令値Ｉ＊より高い値に設定した結果である。
【００５２】
なお、図４（ａ）の例では、電流値範囲算出部１９の処理にヒステリシスを設けている。具体的には、時刻ｔ２で内部電流指令値Ｉ＊ｉを上昇させた後しばらくの間（時刻ｔ３までの間）、出力電圧Ｖｏｕｔ２と電圧Ｖｏｕｔ１−ΔＶとの関係によらず、上昇させた状態を維持している。もし仮にこのようなヒステリシスを設けないとすると、図４（ａ）の例では時刻ｔ２で直ちに出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧Ｖｏｕｔ１−ΔＶを上回っていることから、時刻ｔ２の次の処理周期で内部電流指令値Ｉ＊ｉが元に戻る（電流指令値Ｉ＊に等しくなる）ことになる。このような処理では内部電流指令値Ｉ＊ｉがバタついてしまう可能性があるが、上記のヒステリシスを設けることで、このようなバタつきの発生が防止される。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、電源装置１１ｂが上述した制御を行った結果、最終的に出力電圧Ｖｏｕｔ２は出力電圧Ｖｏｕｔ２ｎより大きい値、出力電圧Ｖｏｕｔ１は出力電圧Ｖｏｕｔ１ｎより小さい値で、それぞれ定常化している。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２との間の差を縮小し、電源装置１１ａ，１１ｂの間で出力電圧をバランスさせることが実現されている。一方で、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の合計値と、出力電圧Ｖｏｕｔ１ｎ，Ｖｏｕｔ２ｎの合計値とは、最終的に互いに等しい値となる。その結果出力電流Ｉｏｕｔは、図４（ａ）に示すように、最終的に電流指令値Ｉ＊に等しくなる。つまり、電源装置１１ｂが上記制御を行っている状況下においても、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２を電流指令値Ｉ＊に等しくすることが実現されている。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態による電源システム１０ａによれば、電源装置１１ａ，１１ｂにおけるフィードバック制御の直接の制御対象とはなっていない出力電圧が、電源装置１１ａ，１１ｂの間でアンバランスになってしまうことを防止できる。そしてもちろん、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２を電流指令値Ｉ＊に等しくすることも実現される。したがって、複数の電源装置を直列に接続した構成を有する電源システムについて、正常に動作させつつ、従来に比べて故障の可能性を低減することが実現されている。
【００５５】
また、電流値範囲算出部１９の処理にヒステリシスを設けたことにより内部電流指令値Ｉ＊ｉのバタつきが防止されるので、この点からも、故障の可能性の小さい電源システムを得ることが可能になる。
【００５６】
さらに、図４（ａ）で出力電流Ｉｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔｎとを比較すると理解されるように、本実施の形態による電源システム１０ａによれば、出力電流Ｉｏｕｔが電流指令値Ｉ＊に収束するまでの時間を短縮することも可能になる。これも、電流値範囲算出部１９の処理にヒステリシスを設けたことによる効果である。
【００５７】
図５は、第１の実施の形態の変形例による電源システム１０ａ'に含まれる電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。第１の実施の形態では出力電圧Ｖｏｕｔ１に基づいて電流指令値Ｉ＊をリミットする構成を採用していたが、本変形例では、出力電圧Ｖｏｕｔ１に基づいて変調率ｍ２をリミットする構成を採用する。
【００５８】
詳しく説明する。本変形例による電源装置１１ｂは、図５に示すように、電流リミット処理部１６に代えて変調率リミット処理部５０を、電流値範囲算出部１９に代えて変調率範囲算出部５１を、それぞれ備えて構成される。変調率範囲算出部５１は、変調率上限リミット値算出部５１Ｈ及び変調率下限リミット値算出部５１Ｌによって構成される。
【００５９】
変調率範囲算出部５１は、電圧値範囲算出部１８が算出した電圧値範囲と、内蔵電圧計によって検出される出力電圧Ｖｏｕｔ２とに基づき、出力電圧Ｖｏｕｔ２が上記電圧値範囲を逸脱しないようにするための変調率ｍ２の許容範囲を示す変調率範囲を算出する機能を有している。具体的には、変調率上限リミット値算出部５１Ｈが、電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと出力電圧Ｖｏｕｔ２の偏差に基づいて変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈを算出し、変調率下限リミット値算出部５１Ｌが、電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗと出力電圧Ｖｏｕｔ２の偏差に基づいて変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗ（＜変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈ）を算出するよう構成される。
【００６０】
変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈ及び変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗの具体的な算出方法は、上述した電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ及び電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗの算出方法と同様である。つまり、変調率範囲算出部５１は、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを下回っていた場合、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを上回るようになるまでの間、変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗを所定時点（例えば、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧下限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを下回っている期間の始期）での変調率ｍ２より高い値に設定する。一方、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを上回っていた場合、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを下回るようになるまでの間、変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈを所定時点（例えば、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電圧上限リミット値ＶｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを上回っている期間の始期）での変調率ｍ２より低い値に設定する。
【００６１】
変調率リミット処理部５０は、出力電圧Ｖｏｕｔ１に基づいて変調率ｍ２をリミットすることにより、補正変調率ｍ２'を生成する機能を有している。本変形例による主回路１２２は、変調率ｍ２'ではなく、この補正変調率ｍ２' に従って出力電圧Ｖｏｕｔ２及び出力電流Ｉｏｕｔ２を生成するよう構成される。
【００６２】
変調率リミット処理部５０が行うリミット処理により、補正変調率ｍ２'は、変調率範囲算出部５１によって算出された変調率範囲（変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗ以上、変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈ以下）に含まれる値となる。具体的に説明すると、変調率リミット処理部５０は、変調率ｍ２が上述した変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈと変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗの間にある場合には、変調率ｍ２をそのまま補正変調率ｍ２'として出力する。一方、変調率ｍ２が変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈを上回っている場合には、変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈを補正変調率ｍ２'として出力する。また、変調率ｍ２が変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗを下回っている場合には、変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗを補正変調率ｍ２'として出力する。
【００６３】
このように、本変形例による電源システム１０ａ'では、出力電圧Ｖｏｕｔ１に基づき、電流指令値Ｉ＊ではなく変調率ｍ２をリミットする。このようにしても、電源システム１０ａと同じように、電源装置１１ａ，１１ｂにおけるフィードバック制御の直接の制御対象とはなっていない出力電圧が、電源装置１１ａ，１１ｂの間でアンバランスになってしまうことを防止できる。もちろん、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２を電流指令値Ｉ＊に等しくすることも実現される。したがって、複数の電源装置を直列に接続した構成を有する電源システムについて、正常に動作させつつ、従来に比べて故障の可能性を低減することが実現される。
【００６４】
図６は、本発明の第２の実施の形態による電源システム１０ｂのシステム構成を示す略ブロック図である。同図には、この電源システム１０ｂによって生成される直流電力の供給先である負荷２０についても記載している。なお、負荷２０は図１に示したものと同じものでよい。
【００６５】
本実施の形態による電源システム１０ｂは、２つの電源装置１１ａ，１１ｂ（第１及び第２の電源装置）が負荷２０に対して並列に接続されている点で第１の実施の形態による電源システム１０ａと異なり、この相違に伴って、電源装置１１ａ，１１ｂそれぞれの内部制御も異なっている。以下では、電源システム１０ａとの相違点を中心にして電源システム１０ｂの説明を行い、電源システム１０ａと同一である構成については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施の形態による電源装置１１ａ，１１ｂは、ハードウエアとしては第１の実施の形態による電源装置１１ａ，１１ｂと同じものでよい。
【００６６】
さて、本実施の形態では電源装置１１ａ，１１ｂが並列に接続されていることから、それぞれ電圧（第１の物理量）である出力電圧Ｖｏｕｔ１（第１の出力）及び出力電圧Ｖｏｕｔ２（第３の出力）が、互いに同じ値となる。負荷２０の両端にかかる電圧Ｖｏｕｔ（電源システム１０ｂの出力電圧）も、これらに等しい値となる。一方、負荷２０に流れる電流Ｉｏｕｔ（電源システム１０ｂの出力電流）は、それぞれ電流（第２の物理量）である出力電流Ｉｏｕｔ１（第２の出力）及び出力電流Ｉｏｕｔ２（第４の出力）の合計値に等しい値となる。
【００６７】
電源システム１０ｂにおいては、電源装置１１ａ，１１ｂはいずれも、図示しない制御用ＰＣ等から供給される電圧指令値Ｖ＊（出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の目標値。入力指令値）に従って動作するよう構成される。電源装置１１ａの動作は、原理としては電圧制御である。つまり、電源装置１１ａは、電圧指令値Ｖ＊と出力電圧Ｖｏｕｔ１とが互いに等しくなるよう、フィードバック制御を行う。一方、電源装置１１ｂは、電源装置１１ａから出力電流Ｉｏｕｔ１の供給を受け、この出力電流Ｉｏｕｔ１と自身の出力電流Ｉｏｕｔ２との差が所定値を超えない範囲で、電圧指令値Ｖ＊及び出力電圧Ｖｏｕｔ２に基づくフィードバック制御を行うように構成される。
【００６８】
以下、機能ブロック図を参照しながら、電源装置１１ａ，１１ｂが行うこれらの制御について、より詳しく説明する。
【００６９】
図７は、電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、電源装置１１ａは、直流電力を生成する主回路１２１と、上述したフィードバック制御を行う制御部１３１（第１の制御部）とを有している。制御部１３１は、電流制御を行う電流制御部１５１と、電圧制御を行う電圧制御部１７１とによって構成される。また、電源装置１１ｂは、直流電力を生成する主回路１２２と、上述したフィードバック制御を行う制御部１３２（第２の制御部）と、電流値範囲算出部１９とを有して構成される。制御部１３２は、電流制御部１５２、電流リミット処理部１６、及び電圧制御部１７２によって構成される。また、電流値範囲算出部１９は、電流上限リミット値算出部１９Ｈ及び電流下限リミット値算出部１９Ｌによって構成される。
【００７０】
電圧制御部１７１は、電圧指令値Ｖ＊に基づく電圧制御（フィードバック制御）によって、内部電流指令値Ｉ＊ｉ１を生成する回路である。この電圧制御では、電圧指令値Ｖ＊と、内蔵電圧計によって検出される出力電圧Ｖｏｕｔ１とが互いに等しくなるよう、内部電流指令値Ｉ＊ｉ１が生成される。生成された内部電流指令値Ｉ＊ｉ１は、電流制御部１５１に供給される。
【００７１】
電流制御部１５１は、内部電流指令値Ｉ＊ｉ１に基づく電流制御（フィードバック制御）によって変調率ｍ１を生成する回路であり、その具体的な機能は第１の実施の形態で説明したものと同一である。生成された変調率ｍ１は主回路１２１に供給され、これにより、電圧指令値Ｖ＊と出力電圧Ｖｏｕｔ１とが等しくなる方向に電源装置１１ａの出力制御が行われることになる。
【００７２】
本実施の形態において電流制御部１５１を用いるのは、変調率ｍ１を生成する制御を電流制御に限定することで、同じ装置で直列接続（第１の実施の形態）及び並列接続（第２の実施の形態）の両方に対応できるようにするためである。電流制御を利用してはいるが、外側に電圧制御が存在していることから、本実施の形態による電源装置１１ａにおけるフィードバック制御の直接の制御対象は、あくまで出力電圧Ｖｏｕｔ１のみである。
【００７３】
電流値範囲算出部１９は、電源装置１１ａから供給される出力電流Ｉｏｕｔ１に基づき、出力電流Ｉｏｕｔ２の許容範囲を示す電流値範囲を算出する機能を有している。この電流値範囲は、出力電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２が大きく乖離していないと言える範囲であり、具体的には、例えば出力電流Ｉｏｕｔ１±ΔＩの範囲とすればよい。なお、ΔＩは、予め電流値範囲算出部１９に設定される電流値である。以下では、電流値範囲が出力電流Ｉｏｕｔ１±ΔＩの範囲であるとの前提で説明を進める。
【００７４】
電流上限リミット値算出部１９Ｈは、Ｉｏｕｔ１＋ΔＩを算出し、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈとして出力する機能を有する。一方、電流下限リミット値算出部１９Ｌは、Ｉｏｕｔ１−ΔＩを算出し、電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗとして出力する機能を有する。
【００７５】
電圧制御部１７２は、電源装置１１ａ内の電圧制御部１７１と同様、電圧指令値Ｖ＊に基づく電圧制御（フィードバック制御）によって、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２（第１の内部電流指令値）を生成する回路である。この電圧制御では、電圧指令値Ｖ＊と、内蔵電圧計によって検出される出力電圧Ｖｏｕｔ２とが互いに等しくなるよう、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２が生成される。生成された内部電流指令値Ｉ＊ｉ２は、電流リミット処理部１６に供給される。
【００７６】
電流リミット処理部１６は、出力電流Ｉｏｕｔ１に基づいて内部電流指令値Ｉ＊ｉ２をリミットすることにより、内部電流指令値Ｉ＊ｉ３（第２の内部電流指令値）を生成する機能を有している。このリミット処理により、内部電流指令値Ｉ＊ｉ３は、電流値範囲算出部１９によって算出された電流値範囲（電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗ以上、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈ以下）に含まれる値となる。具体的に説明すると、電流リミット処理部１６は、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２が上述した電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗの間にある場合には、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２をそのまま内部電流指令値Ｉ＊ｉ３として出力する。一方、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２が電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを上回っている場合には、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈを内部電流指令値Ｉ＊ｉ３として出力する。また、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２が電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを下回っている場合には、電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗを内部電流指令値Ｉ＊ｉ３として出力する。
【００７７】
電流制御部１５２は、電流リミット処理部１６が出力した内部電流指令値Ｉ＊ｉ３に基づく電流制御（フィードバック制御）によって変調率ｍ２を生成する回路であり、その具体的な機能は第１の実施の形態で説明したものと同一である。生成された変調率ｍ２は主回路１２２に供給され、これにより、内部電流指令値Ｉ＊ｉ３と出力電流Ｉｏｕｔ２とが等しくなる方向に電源装置１１ａの出力制御が行われることになる。
【００７８】
内部電流指令値Ｉ＊ｉ３が電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗとの間に限定されていることから、こうして制御された出力電流Ｉｏｕｔ２の値も、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗとの間に限定されることになる。つまり、出力電流が、電源装置１１ａ，１１ｂの間でアンバランスになってしまうことが防止される。
【００７９】
一方で、そもそも内部電流指令値Ｉ＊ｉ２が電圧制御部１７２によって制御された値となっていることから、上記の制御によれば、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を電圧指令値Ｖ＊に等しくすることも、もちろん実現される。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態による電源システム１０ｂによれば、電源装置１１ａ，１１ｂにおけるフィードバック制御の直接の制御対象とはなっていない出力電流が、電源装置１１ａ，１１ｂの間でアンバランスになってしまうことを防止できる。また、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を電圧指令値Ｖ＊に等しくすることも実現される。したがって、複数の電源装置を並列に接続した構成を有する電源システムについて、正常に動作させつつ、従来に比べて故障の可能性を低減することが実現されている。
【００８１】
図８は、第２の実施の形態の変形例による電源システム１０ｂ'に含まれる電源装置１１ａ，１１ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。第２の実施の形態では出力電圧Ｉｏｕｔ１に基づいて内部電流指令値Ｉ＊ｉ２をリミットする構成を採用していたが、本変形例では、出力電圧Ｉｏｕｔ１に基づいて変調率ｍ２をリミットする構成を採用する。また、本変形例では、電流制御部１５１，１５２を用いない例を取り上げる。
【００８２】
詳しく説明する。本変形例による電源装置１１ｂは、図８に示すように、電流制御部１５１，１５２を備えない一方、変調率範囲算出部５１を備えて構成される。また、電源装置１１ｂは、電流リミット処理部１６に代えて変調率リミット処理部５０を備えて構成される。変調率範囲算出部５１は、変調率上限リミット値算出部５１Ｈ及び変調率下限リミット値算出部５１Ｌによって構成される。
【００８３】
変調率範囲算出部５１は、電流値範囲算出部１９が算出した電流値範囲と、内蔵電流計によって検出される出力電流Ｉｏｕｔ２とに基づき、出力電流Ｉｏｕｔ２が上記電流値範囲を逸脱しないようにするための変調率ｍ２の許容範囲を示す変調率範囲を算出する機能を有している。具体的には、変調率上限リミット値算出部５１Ｈが、電流上限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＨｉｇｈと出力電流Ｉｏｕｔ２の偏差に基づいて変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈを算出し、変調率下限リミット値算出部５１Ｌが、電流下限リミット値ＩｏｕｔＬｉｍｉｔＬｏｗと出力電流Ｉｏｕｔ２の偏差に基づいて変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗ（＜変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈ）を算出するよう構成される。変調率上限リミット値ｍＬｉｍｉｔＨｉｇｈ及び変調率下限リミット値ｍＬｉｍｉｔＬｏｗの具体的な算出方法は第１の実施の形態の変形例で説明したものと同様であるので、詳しい説明は割愛する。
【００８４】
変調率リミット処理部５０は、出力電流Ｉｏｕｔ１に基づいて変調率ｍ２をリミットすることにより、補正変調率ｍ２'を生成する機能を有している。本変形例による主回路１２２は、変調率ｍ２'ではなく、この補正変調率ｍ２' に従って出力電圧Ｖｏｕｔ２及び出力電流Ｉｏｕｔ２を生成するよう構成される。変調率リミット処理部５０の具体的な処理も第１の実施の形態の変形例で説明したものと同様であるので、詳しい説明は割愛する。
【００８５】
このように、本変形例による電源システム１０ｂ'では、出力電流Ｉｏｕｔ１に基づき、内部電流指令値Ｉ＊ｉ２ではなく変調率ｍ２をリミットする。また、電流制御部１５１，１５２を用いず、したがって電流制御を行っていない。このようにしても、電源システム１０ｂと同じように、電源装置１１ａ，１１ｂにおけるフィードバック制御の直接の制御対象とはなっていない出力電流が、電源装置１１ａ，１１ｂの間でアンバランスになってしまうことを防止できる。もちろん、出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を電圧指令値Ｖ＊に等しくすることも実現される。したがって、複数の電源装置を並列に接続した構成を有する電源システムについて、正常に動作させつつ、従来に比べて故障の可能性を低減することが実現される。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【００８７】
例えば、上記各実施の形態では２台の電源装置１１ａ，１１ｂを使用する電源システムを取り上げて説明したが、より多くの電源装置を使用する電源システムにも本発明は適用できる。この場合、１台を電源装置１１ａ、他の複数台をそれぞれ電源装置１１ｂとして取り扱い、上述したような制御を行えばよい。
【００８８】
また、上記各実施の形態では主回路に入力する変調率を生成する制御を電流制御に限定したが、並列接続の場合に電圧制御を使用することとしてもよいし、直列接続、並列接続ともに電圧制御を使用することとしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０ａ，１０ｂ  電源システム
１１ａ，１１ｂ  電源装置
１２１，１２２  主回路
１３１，１３２  制御部
１５１，１５２  電流制御部
１６            電流リミット処理部
１７１，１７２  電圧制御部
１８            電圧値範囲算出部
１８Ｈ          電圧上限リミット値算出部
１８Ｌ          電圧下限リミット値算出部
１９            電流値範囲算出部
１９Ｈ          電流上限リミット値算出部
１９Ｌ          電流下限リミット値算出部
２０            負荷
３０            系統電源
３１            ＡＣ／ＤＣコンバータ
３２            絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ
３３            ３相ＤＣ／ＤＣコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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