(57)【要約】【課題】複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する直流電源装置において、回路素子の特性のばらつきや負荷の急変により、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐこと。【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２のスイッチング素子にＰＷＭパルスを与えるＰＷＭパルス発生器６Ａ，６Ｂを各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎に設け、フィードバック制御部７をすべてのＤＣ−ＤＣコンバータ１，２に対して共通に設ける。共通のフィードバック制御部により、各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎に設けたＰＷＭパルス発生器を制御して出力電圧を目標値に保つ制御を行わせる。２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差を無くすように、フィードバック制御部により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比を補正する出力補正部１２Ａ，１２Ｂを、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２のそれぞれに対して設ける。【選択図】    図１
2014014232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭパルス発生器が発生するＰＷＭパルスによりオンオフ制御されるスイッチング素子を有する直流／交流変換部と、該直流／交流変換部から得られる交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部とを有して、負荷に与えられる出力電圧がフィードバックされるフィードバック制御部により設定されたデューティ比を有するＰＷＭパルスを前記ＰＷＭパルス発生器から発生させることにより、出力電圧を目標値に保つ制御を行うＤＣ−ＤＣコンバータをｎ台（ｎは２以上の整数）備えて、該ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータが並列運転される直流電源装置において、
前記ＰＷＭパルス発生器は各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎に設けられ、
前記フィードバック制御部は、前記ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設けられ、
前記ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差を無くすように、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に応じて前記フィードバック制御部により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比を補正する出力補正部が、各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられ、
各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器は，前記フィードバック制御部により設定され、前記出力補正部により補正されたデューティ比を有するＰＷＭパルスを発生するように構成されていることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出器が各ＤＣ−ＤＣコンバータに設けられ、
各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた前記出力補正部は、各ＤＣ−ＤＣコンバータに設けられた電流検出器により検出された出力電流を前記ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータにそれぞれ設けられた電流検出器により検出された出力電流の平均値と比較して、各ＤＣ−ＤＣコンバータに設けられた電流検出器により検出された出力電流と前記平均値との差を無くすように、前記フィードバック制御部により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比の設定値を補正することを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記負荷を駆動するために必要最小限の台数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転するように、負荷の大きさに応じて各ＤＣ−ＤＣコンバータを個別にオンオフして、並列運転するＤＣ−ＤＣコンバータの台数を増減させる並列運転台数切換手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記並列運転台数切換手段は、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部の動作をも停止させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列運転される複数のＤＣ−ＤＣコンバータを備えた直流電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ等から得られる直流電圧を一旦交流電圧に変換した後、整流器を通して直流電圧に再変換することにより、負荷の駆動に適した電圧値を有する直流電圧を得るＤＣ−ＤＣコンバータを用いた直流電源装置が広く用いられている。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、負荷率（出力／定格出力）が高いとき（高出力時）には高い電力変換効率を得ることができるが、負荷率が低下するにつれて電力変換効率が低下する傾向がある。そこで、電力変換効率の向上を図るために、並列運転される複数台のＤＣ−ＤＣコンバータにより直流電源装置を構成して、負荷率に応じて運転するＤＣ−ＤＣコンバータの台数を変更する方式を採用した直流電源装置が用いられている。このように直流電源装置を構成すると、各ＤＣ−ＤＣコンバータから常に定格出力又は定格出力に近い出力を発生させて、各ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷率を高い値に維持することができるため、直流電源装置全体としての電力変換効率を高くして、エネルギー損失の低減を図ることができる。この種の直流電源装置は例えば特許文献１に示されている。
【０００４】
並列運転される複数のＤＣ−ＤＣコンバータにより直流電源装置を構成する場合、負荷に供給する電圧を一定に保つため、直流電源装置の出力電圧を目標値に保つように、各ＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御する必要がある。各ＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御するようにした直流電源装置としては、図３又は図４に示した構成を有するものが知られている。
【０００５】
図３に示された直流電源装置は、２台のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２を備えて、両コンバータの出力側が逆流阻止回路３及び４を構成するダイオードを通して負荷５の両端に並列に接続されている。
【０００６】
各ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータなどの直流／交流変換部と、直流／交流変換部から得られる交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部とを備えていて、両ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対して共通に設けられたＰＷＭパルス発生器６が発生するＰＷＭパルスが、各ＤＣ−ＤＣコンバータの直流／交流変換部を構成するスイッチング素子に与えられている。また２台のＤＣ−ＤＣコンバータ１，２に対して共通にフィードバック制御部７が設けられ、負荷５に印加される出力電圧Ｖoがフィードバック制御部７にフィードバックされている。フィードバック制御部７は、フィードバックされた出力電圧の値とその目標値との偏差を零にするように、ＰＷＭパルス発生器６が発生するＰＷＭパルスのデューティ比を設定して該デューティ比の設定値をＰＷＭパルス発生器６に与える。ＰＷＭ発生器６は、フィードバック制御部７から与えられるデューティ比の設定値に等しいデューティ比を有するＰＷＭパルスをＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の直流／交流変換部のスイッチング素子の制御端子に与えて、該スイッチング素子を設定されたデューティ比でオンオフさせ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２から目標値に等しい出力電圧を発生させる。
【０００７】
図４に示された直流電源置は、２台のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２を備えて、両ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側が逆流阻止回路３及び４を構成するダイオードを通して負荷５の両端に並列に接続されている点は図３に示したものと同様であるが、図４に示された直流電源装置においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対してそれぞれＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂとフィードバック制御部７Ａ及び７Ｂとが設けられて、各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎にフィードバック制御が行われる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２はそれぞれ直流／交流変換部１０１及び２０１と、交流／直流変換部１０２及び２０２とを有していて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対してそれぞれ設けられたＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが出力するＰＷＭパルスが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の直流／交流変換部１０１及び２０１を構成するスイッチング素子の制御端子に与えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２６４７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３に示された直流電源装置においては、すべてのＤＣ−ＤＣコンバータ１，２のスイッチング素子が同一のＰＷＭパルスによりオンオフ制御されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２をそれぞれ構成する回路素子の特性のばらつきにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力に差が生じることがあった。
【００１０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力に差が生じるのを防ぐためには、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力の差を無くすように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２のスイッチング素子にそれぞれ与えるＰＷＭパルスのデューティ比を個別に補正してやればよいが、図３に示した直流電源装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２に対して一つのＰＷＭパルス発生器６しか設けられていないため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の出力の差を無くすように、両ＤＣ−ＤＣコンバータに与えるＰＷＭパルスのデューティ比を個別に補正することは困難である。
【００１１】
図４に示された直流電源装置においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対してそれぞれＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが設けられているため、両ＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差を無くすように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２のスイッチング素子に与えるＰＷＭパルスのデューティ比を補正することは可能である。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対してそれぞれフィードバック制御部７Ａ及び７Ｂが設けられている図４に示された直流電源装置においては、各ＤＣ−ＤＣコンバータが個々に負荷の変化に追従してその出力を調整する動作を行うため、負荷の急変時にＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の制御応答性にばらつきが生じ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力に差が生じることがあった。
【００１２】
並列運転されているＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力に差が生じると、出力が大きい方のＤＣ−ＤＣコンバータにかかる負担が大きくなって、両ＤＣ−ＤＣコンバータの寿命に差が生じるおそれがある。また、出力が大きい方のＤＣ−ＤＣコンバータの出力が最大定格を超えると、負荷に電力を供給することができなくなるという問題が生じる。
【００１３】
本発明の目的は、直流電源装置において、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する方式を採用する場合に、回路素子の特性のばらつきや、負荷の急変により、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ＰＷＭパルス発生器が発生するＰＷＭパルスによりオンオフ制御されるスイッチング素子を有する直流／交流変換部と、該直流／交流変換部から得られる交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部とを有して、負荷に与えられる出力電圧がフィードバックされるフィードバック制御部により設定されたデューティ比を有するＰＷＭパルスをＰＷＭパルス発生器から発生させることにより、出力電圧を目標値に保つ制御を行うＤＣ−ＤＣコンバータをｎ台（ｎは２以上の整数）備えて、該ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータが並列運転される直流電源装置を対象とする。
【００１５】
本発明においては、ＰＷＭパルス発生器を各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎に設け、フィードバック制御部を、ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設ける。またｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差を無くすように、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に応じてフィードバック制御部により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比を補正する出力補正部を、各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設ける。各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器は，フィードバック制御部により設定され、出力補正部により補正されたデューティ比を有するＰＷＭパルスを発生するように構成される。
【００１６】
上記のように、各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎にＰＷＭパルス発生器を設け、フィードバック制御部をｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設けるとともに、ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差を無くすように、フィードバック制御部により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比を補正して、各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器から出力補正部により補正されたデューティ比を有するＰＷＭパルスを発生させるようにすると、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する回路素子の特性のばらつきにより、並列運転するｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐことができる。
【００１７】
また上記のように、フィードバック制御部をｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設けると、各ＤＣ−ＤＣコンバータに与えられるＰＷＭパルスのデューティ比が同じフィードバック制御部により同時に設定されるため、負荷が急変したときにｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの制御応答性にばらつきが生じるのを防ぐことができ、負荷の急変時にｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐことができる。
【００１８】
本発明の好ましい態様では、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出器が各ＤＣ−ＤＣコンバータに設けられる。各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部は、各ＤＣ−ＤＣコンバータに設けられた電流検出器により検出された出力電流をｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータにそれぞれ設けられた電流検出器により検出された出力電流の平均値と比較して、各ＤＣ−ＤＣコンバータに設けられた電流検出器により検出された出力電流と上記平均値との差を無くすように各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器が発生するＰＷＭパルスのデューティ比を補正する。
【００１９】
本発明の好ましい態様では、負荷を駆動するために必要最小限の台数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転するように、負荷の大きさに応じて各ＤＣ−ＤＣコンバータを個別にオンオフすることにより、並列運転するＤＣ−ＤＣコンバータの台数を増減させる並列運転台数切換手段が設けられる。
【００２０】
上記のように構成すると、各ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷率を高い値に維持して、直流電源装置全体としての電力変換効率を高めることができるため、直流電源装置で生じるエネルギー損失の低減を図ることができる。
【００２１】
本発明の好ましい態様では、上記並列運転台数切換手段が、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部の動作をも停止させるように構成される。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にすると、出力電流が０になるため、そのＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けた出力補正部を動作させておくと、該出力補正部は、オフ状態にしたＤＣ−ＤＣコンバータの出力を最大にするようにＰＷＭパルスのデューティ比を補正する。この状態でそのＤＣ−ＤＣコンバータをオン状態にすると、そのＤＣ−ＤＣコンバータの出力が一瞬最大値に調整されるため、直流電源装置の出力にオーバシュートが生じてしまう。このような問題が生じるのを防ぐため、本態様では、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部の動作をも停止させるように、並列運転台数切換手段を構成している。このように構成しておくと、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にした際に、そのＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部が補正動作を行うことがないため、そのＤＣ−ＤＣコンバータをオン状態に復帰させた際に直流電源装置の出力にオーバシュートが生じるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、各ＤＣ−ＤＣコンバータ毎にＰＷＭパルス発生器を設け、フィードバック制御部をｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設けるとともに、ｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差を無くすように、フィードバック制御部により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比を補正して、各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器から、出力補正部により補正されたデューティ比を有するＰＷＭパルスを発生させるようにしたので、各ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する回路素子の特性のばらつきなどにより、並列運転する複数のＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐことができる。
【００２４】
また本発明によれば、フィードバック制御部をｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設けたことにより、各ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子に与えられるＰＷＭパルスのデューティ比が同じフィードバック制御部により同時に設定される。そのため、負荷が急変したときに複数台のＤＣ−ＤＣコンバータの制御応答性にばらつきが生じるのを防ぐことができ、負荷の急変時に並列運転されるｎ台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐことができる。
【００２５】
更に、本発明において、負荷を駆動するために必要最小限の台数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転するように、負荷の大きさに応じて各ＤＣ−ＤＣコンバータを個別にオンオフすることにより、並列運転するＤＣ−ＤＣコンバータの台数を増減させる並列運転台数切換手段を設けた場合には、各ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷率を高い値に維持して、直流電源装置全体としての電力変換効率を高めることができ、直流電源装置で生じるエネルギー損失の低減を図ることができる。
【００２６】
また本発明において、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部の動作をも停止させるように並列運転台数切換手段を構成した場合には、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオン状態に復帰させる際に直流電源装置の出力にオーバシュートが生じるのを防ぐことができ、負荷の与える電力の品質を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示したブロック図である。
【図２】図１の実施形態に係る直流電源装置のＤＣ−ＤＣコンバータ部分の具体的な構成例を示した回路図である。
【図３】従来の直流電源装置の構成を示したブロック図である。
【図４】従来の他の直流電源装置の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下図面を参照して本発明に係る直流電源装置の実施形態を詳細に説明する。
図１は本実施形態の構成を示したブロック図である。本発明は一般にｎ台（ｎは２以上の整数）のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する直流電源装置に適用することができるが、以下に示す実施形態においては、２台のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２を並列運転するものとする。
【００２９】
図１において、１は第１のＤＣーＤＣコンバータ、２は第２のＤＣ−ＤＣコンバータである。第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１は、直流電圧を交流電圧に変換する直流・交流変換部１０１と、直流・交流変換部１０１から得られる交流電圧を直流電圧に再変換する交流／直流変換部１０２とを備えている。また第２のＤＣ−ＤＣコンバー２は、直流電圧を交流電圧に変換する直流・交流変換部２０１と、直流・交流変換部２０１から得られる交流電圧を直流電圧に再変換する交流／直流変換部２０２とを備えている。
【００３０】
第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２は、それぞれの一方の出力端子（図示の例ではプラス側の出力端子）をシャント抵抗器等からなる電流検出器８Ａ及び８Ｂと、ダイオードなどからなる逆流阻止回路３及び４とを通して負荷５の一端に接続し、他方の出力端子（図示の例ではマイナス側出力端子）を負荷５の他端（図示の例ではアース端子）に共通接続した状態で設けられて並列運転される。
【００３１】
図示の例では、逆流阻止回路３及び４の出力側の端子の共通接続点が直流電源装置のプラス側の出力端子ｇとなっており、アース端子が直流電源装置のマイナス側の出力端子ｈとなっている。これらの出力端子間に直流電源装置の出力電圧を検出する電圧検出器１１が接続されている。電圧検出器１１は抵抗分圧回路等からなっていて、負荷５に印加される直流電源装置の出力電圧Ｖoに比例した電圧検出信号Ｖo′を出力する。
【００３２】
各ＤＣ−ＤＣコンバータの直流／交流変換部１０１，２０１は例えばインバータにより構成され、交流／直流変換部１０２，２０２は、整流回路により構成される。各ＤＣ−ＤＣコンバータには更に必要に応じて、直流／交流変換部の出力を変成するトランスや、交流／直流変換部の出力を平滑するフィルタ回路等が設けられるが、図１においてはこれらの図示が省略されている。
【００３３】
本実施形態では、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２に対してそれぞれＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが設けられ、これらのＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂからそれぞれ第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２の直流／交流変換部１０１及び２０１を構成するスイッチング素子の制御端子にＰＷＭパルスが与えられる。
【００３４】
本実施形態では、フィードバック制御部７が、第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対して共通に設けられ、電圧検出器１１が出力する電圧検出信号Ｖo′がフィードバック制御部７にフィードバックされている。このフィードバック制御部７により、直流電源装置の出力電圧Ｖoを目標値に保つように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２のＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが発生するＰＷＭパルスのデューティ比が設定される。ＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂは、与えられた設定値に等しいデューティ比を有するＰＷＭパルスを発生するように構成されていて、設定されたデューティ比を有するＰＷＭパルスを直流／交流変換部１０１及び２０１を構成するスイッチング素子の制御端子に与える。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の直流／交流変換部１０１及び２０１のスイッチング素子を設定されたデューティ比でオンオフさせて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の出力電圧を目標値に保つようにＰＷＭ制御する。
【００３５】
なお本明細書においては、ＰＷＭパルスをスイッチング素子の制御端子に与えて該スイッチング素子をオンオフさせる場合に、ＰＷＭパルスがスイッチング素子をオン状態にする期間及びオフ状態にする期間をそれぞれＴon及びＴoffとしたときに、Ｔonと（Ｔon＋Ｔoff）との比Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff）を、ＰＷＭパルスのデューティ比とする。従って、ＰＷＭパルスのデューティ比を大きくするとＤＣ−ＤＣコンバータの出力が増大し、ＰＷＭパルスのデューティ比を小さくするとＤＣ−ＤＣコンバータの出力が低下する。
【００３６】
本実施形態ではまた、第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対してそれぞれ出力補正部１２Ａ及び１２Ｂが設けられていて、フィードバック制御部７の出力と、出力補正部１２Ａの出力とが加算器１３Ａにより加算されてＰＷＭパルス発生器６Ａに与えられ、フィードバック制御部７の出力と、出力補正部１２Ｂの出力とが加算器１３Ｂにより加算されてＰＷＭパルス発生器６Ｂに与えられている。
【００３７】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１に対して設けられた出力補正部１２Ａは、電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流と、電流検出器８Ｂにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流との平均値を演算して、演算した平均値と電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流とを比較し、電流検出器８Ａにより検出された出力電流と上記平均値との差を無くすために、フィードバック制御部７から与えられるデューティ比の設定値に加算する必要がある補正値（正又は負の符号をもつ値）を加算器１３Ａに与える。電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流が上記平均値よりも小さい場合には、上記補正値が正の符号を持ち、電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流が上記平均値よりも大きい場合には、上記補正値が負の符号を持つ。フィードバック制御部７から与えられるＰＷＭパルスのデューティ比の設定値に上記補正値が加算されることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流と２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値との差を無くすように、ＰＷＭパルス発生器６Ａに与えられるデューティ比の設定値が補正される。
【００３８】
同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２に対して設けられた出力補正部１２Ｂは、電流検出器８Ｂにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流と、電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流との平均値を演算して、演算した平均値と電流検出器８Ｂにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流とを比較し、電流検出器８Ｂにより検出された出力電流と上記平均値との差を無くすためにフィードバック制御部７から与えられるデューティ比の設定値に加算する必要がある補正値を加算器１３Ｂに与える。フィードバック制御部７から与えられるＰＷＭパルスのデューティ比の設定値に上記補正値が加算されることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流と２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値との差を無くすように、ＰＷＭパルス発生器６Ｂに与えられるデューティ比の設定値が補正される。
【００３９】
上記のように構成すると、出力補正部１２Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の出力に差が生じたときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流と２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値との差を無くすように、フィードバック制御部７により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比の設定値を補正して、補正したデューティ比の設定値をＰＷＭパルス発生器６Ａに与える。ＰＷＭパルス発生器６Ａは、補正されたデューティ比の設定値に等しいデューティ比を有するＰＷＭパルスをＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流／交流変換部のスイッチング素子に与えて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流を平均値に等しくするように制御する。
【００４０】
また出力補正部１２Ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の出力に差が生じたときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流と２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値との差をなくすように、フィードバック制御部７により設定されたＰＷＭパルスのデューティ比の設定値を補正して、補正したデューティ比の設定値をＰＷＭパルス発生器６Ｂに与える。ＰＷＭパルス発生器６Ｂは、補正されたデューティ比の設定値に等しいデューティ比を有するＰＷＭパルスをＤＣ−ＤＣコンバータ２の直流／交流変換部のスイッチング素子に与えて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流を平均値に等しくするように制御する。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の出力電流に差が生じた時に、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を平均値に等しくするように、ＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが発生するＰＷＭパルスのデューティ比を補正すると、２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力の差をなくすように制御することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２をそれぞれ構成する回路素子の特性のばらつきにより、両ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に差が生じるのを防ぐことができる。
【００４１】
また上記のように、フィードバック制御部７を２台のＤＣ−ＤＣコンバータに対して共通に設けると、各ＤＣ−ＤＣコンバータに与えられるＰＷＭパルスのデューティ比が同じフィードバック制御部により同時に設定されるため、負荷５が急変したときに複数台のＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の制御応答性にばらつきが生じるのを防ぐことができ、負荷５の急変時にＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力に差が生じるのを防ぐことができる。
【００４２】
本実施形態ではまた、負荷５を駆動するために必要最小限の台数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転するように、負荷５に与えられる全負荷電流に応じて（負荷５の大きさに応じて）各ＤＣ−ＤＣコンバータを個別にオンオフして、並列運転するＤＣ−ＤＣコンバータの台数を増減させる並列運転台数切換手段１４が設けられている。並列運転台数切換手段１４は、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部１２Ａ，１２Ｂの動作をも停止させるように構成されている。
【００４３】
上記のように並列運転台数切換手段１４を設けておくと、各ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷率を高くして、直流電源装置全体としての電力変換効率を高めることができるため、直流電源装置で生じるエネルギー損失の低減を図ることができる。
【００４４】
ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にすると、その出力電流が０になるため、そのＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けた出力補正部を動作させておくと、該出力補正部は、オフ状態にしたＤＣ−ＤＣコンバータの出力を最大にするようにＰＷＭパルスのデューティ比を補正することになる。この状態でそのＤＣ−ＤＣコンバータをオン状態にすると、そのＤＣ−ＤＣコンバータの出力が一瞬最大値に調整されるため、直流電源装置の出力にオーバシュートが生じ、負荷に悪影響を及ぼすおそれがある。このような問題が生じるのを防ぐため、本実施形態では、並列運転台数切換手段１４が各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部の動作をも停止させるように構成されている。このように構成しておくと、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にした際に、そのＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部が補正動作を行うことがないため、そのＤＣ−ＤＣコンバータをオン状態に復帰させた際に直流電源装置の出力にオーバシュートが生じるのを防ぐことができる。
【００４５】
図２を参照すると、並列運転するＤＣーＤＣコンバータ１及び２として、フルブリッジインバータと整流回路とを組み合わせた一次側位相シフトＰＷＭ制御方式のＤＣーＤＣコンバータを用いる場合の回路構成の一例が示されている。図２において、ＩＮＶは直流電源２０の出力電圧Ｅを高周波交流電圧Ｖｃｄに変換するフルブリッジインバータ、ＴｓｆはインバータＩＮＶの出力が入力されたトランス、Ｒｅｃはトランスの高周波交流出力を整流して直流出力に変換する整流回路、Ｆはスイッチング周波数のリップルを取り除く平滑フィルタである。
【００４６】
インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｑ１と該スイッチング素子に並列に接続されたスナバキャパシタＣ１とスイッチング素子Ｑ１に逆並列接続された帰還ダイオードＤ１とからなる上側アームと、スイッチング素子Ｑ２と該スイッチング素子に並列に接続されたスナバキャパシタＣ２とスイッチング素子Ｑ２に逆並列接続された帰還ダイオードＤ２とからなる下側アームとを直列に接続して構成した基準相のレグと、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ３に並列に接続されたスナバキャパシタＣ３とスイッチング素子Ｑ３に逆並列接続された帰還ダイオードＤ３とからなる上側アームと、スイッチング素子Ｑ４とスイッチング素子Ｑ４に並列に接続されたスナバキャパシタＣ４とスイッチング素子Ｑ４に逆並列接続された帰還ダイオードＤ４とからなる下側アームとを直列に接続して構成した制御相のレグとを並列に接続した回路からなっている。
【００４７】
このインバータにおいては、基準相のレグと制御相のレグとの並列回路の上アーム側の端部及び下アーム側の端部がそれぞれプラス側入力端子ａ及びマイナス側入力端子ｂとなっており、これらの入力端子間に直流電源２０の出力電圧Ｅが印加されている。また基準相のレグの上側アームと下側アームとの接続点及び制御相のレグの上側アームと下側アームとの接続点がそれぞれ第１及び第２のインバータ出力端子ｃ及びｄとなっており、これらのインバータ出力端子間に得られる高周波交流電圧Ｖｃｄが直列リアクトルＬ1を通してトランスの一次コイルＷ１に印加されている。
【００４８】
トランスＴｓｆは一次コイルＷ１と二次コイルＷ２とを有し、二次コイルＷ２の誘起電圧が整流回路Ｒecに入力されている。整流回路Ｒｅｃは、ダイオードＤ5ないしＤ8をブリッジ接続したダイオードブリッジ全波整流回路からなっていて、その出力電圧が、フィルタ回路Ｆに入力されている。
【００４９】
フィルタ回路Ｆは、一端が整流回路Ｒｅｃのプラス側出力端子に接続されたインダクタ（チョークコイル）Ｌｏと、インダクタＬｏの他端と整流回路Ｒｅｃのマイナス側出力端子との間に接続されたキャパシタＣoとからなっている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１のフィルタ回路ＦのインダクタＬｏの他端から電流検出器８Ａを通してＤＣ−ＤＣコンバータ１のプラス側コンバータ出力端子ｇ1が引出され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の整流回路Ｒｅｃのマイナス側出力端子からＤＣ−ＤＣコンバータ１のマイナス側コンバータ出力端子ｈ1が引出されている。同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２のフィルタ回路ＦのインダクタＬｏの他端から電流検出器８Ｂを通してＤＣ−ＤＣコンバータ２のプラス側コンバータ出力端子ｇ2が引出され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の整流回路Ｒｅｃのマイナス側出力端子からＤＣ−ＤＣコンバータ２のマイナス側コンバータ出力端子ｈ2が引出されている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２のプラス側出力端子ｇ1及びｇ2がそれぞれ逆流阻止回路３及び４を構成するダイオードを通して負荷５の一端に接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２のマイナス側出力端子ｈ1及びｈ2が負荷５の他端に共通接続されることにより、２台のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２が並列運転されるようになっている。負荷５の両端には、電圧検出器１１が接続されている。図２に示されたＤＣ−ＤＣコンバータはよく知られたものであるので、その詳細な動作の説明は省略する。
【００５０】
図２に示した直流電源装置においては、第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の直流／交流変換部１０１及び２０１がインバータＩＮＶにより構成され、第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２の交流／直流変換部１０２及び２０２が整流回路Ｒｅｃとフィルタ回路Ｆとにより構成されている。本実施形態においても、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２に対してそれぞれＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが設けられ、これらのＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂからそれぞれ第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２のインバータＩＮＶを構成するスイッチング素子の制御端子にＰＷＭパルスが与えられる。なお図が複雑になるのを避けるため、図２においては、ＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂから第１のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２のインバータＩＮＶを構成するスイッチング素子の制御端子にＰＷＭパルスを与える信号経路の図示が省略されている。
【００５１】
図２に示した直流電源装置においても、フィードバック制御部７が、第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対して共通に設けられ、電圧検出器１１から出力される電圧検出信号Ｖo′がフィードバック制御部７にフィードバックされている。フィードバック制御部７により、直流電源装置の出力電圧を目標値に保つように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２のＰＷＭパルス発生器６Ａ及び６Ｂが発生するＰＷＭパルスのデューティ比が設定される。第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ１及び２に対してそれぞれ出力補正部１２Ａ及び１２Ｂが設けられていて、フィードバック制御部７の出力と、出力補正部１２Ａの出力とが加算器１３Ａにより加算されてＰＷＭパルス発生器６Ａに与えられ、フィードバック制御部７の出力と、出力補正部１２Ｂの出力とが加算器１３Ｂにより加算されてＰＷＭパルス発生器６Ｂに与えられている。
【００５２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１に対して設けられた出力補正部１２Ａは、電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流と、電流検出器８Ｂにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流との平均値を演算して、演算した平均値と電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流とを比較し、電流検出器８Ａにより検出された出力電流と上記平均値との差を無くすために、フィードバック制御部７から与えられるデューティ比の設定値に加算する必要がある補正値を加算器１３Ａに与える。フィードバック制御部７から与えられるＰＷＭパルスのデューティ比の設定値に上記補正値が加算されることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流と２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値との差を無くすように、ＰＷＭパルス発生器６Ａに与えられるデューティ比の設定値が補正される。
【００５３】
同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２に対して設けられた出力補正部１２Ｂは、電流検出器８Ｂにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流と、電流検出器８Ａにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電流との平均値を演算して、演算した平均値と電流検出器８Ｂにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流とを比較し、電流検出器８Ｂにより検出された出力電流と上記平均値との差を無くすためにフィードバック制御部７から与えられるデューティ比の設定値に加算する必要がある補正値を加算器１３Ｂに与える。フィードバック制御部７から与えられるＰＷＭパルスのデューティ比の設定値に上記補正値が加算されることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流と２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値との差を無くすように、ＰＷＭパルス発生器６Ｂに与えられるデューティ比の設定値が補正される。
【００５４】
なお図２には図示してないが、同図に示された実施形態においても、負荷を駆動するために必要最小限の台数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転するように、負荷の大きさに応じて各ＤＣ−ＤＣコンバータを個別にオンオフして、並列運転するＤＣ−ＤＣコンバータの台数を増減させる並列運転台数切換手段を設けることが好ましい。その場合、並列運転台数切換手段は、各ＤＣ−ＤＣコンバータをオフ状態にする際に、オフ状態にするＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられた出力補正部の動作をも停止させるように構成することが好ましい。
【００５５】
なお上記の説明では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力電流に差が生じたときに、出力補正部１２Ａ，１２Ｂが、フィードバック制御部７が出力するＰＷＭパルスのデューティ比に加算する補正値を出力するとしたが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力電流に差が生じたときに、フィードバック制御部７が出力するＰＷＭパルスのデューティ比に乗算する補正係数を出力補正部１２Ａ，１２Ｂから出力させて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力電流に差が生じたときに出力補正部が出力する補正係数をフィードバック制御部が出力するデューティ比に乗算することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の直流／交流変換部のスイッチング素子に与えるＰＷＭパルスのデューティ比を補正するようにしてもよい。
【００５６】
上記の実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力電流に差が生じたときに、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を、２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値と比較して、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を２台のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流の平均値に等しくするように各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器が発生するＰＷＭパルスのデューティ比を補正して、並列運転する２台のＤＣ−ＤＣコンバータに負荷電流を案分させるようにしたが、本発明において、ＰＷＭパルスのデューティ比の補正の仕方は上記の例に限定されない。例えば、負荷電流の目標値が予め分かっている場合には、並列運転するＤＣ−ＤＣコンバータ１，２の出力電流の合計値が負荷電流の目標値よりも小さいときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１，２のそれぞれから負荷に流す電流を負荷電流の目標値の１／２（一般にｎ台にＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する場合には負荷電流の目標値の１／ｎ）とするように、各ＤＣ−ＤＣコンバータの直流／交流変換部のスイッチング素子に与えるＰＷＭパルスのデューティ比を補正するように、出力補正部を構成することができる。
【００５７】
また上記の実施形態のように、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側に逆流阻止回路を挿入する場合には、各ＤＣ−ＤＣコンバータの逆流阻止回路の手前の位置で各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を個別に検出することができるため、並列運転する複数台のＤＣ−ＤＣコンバータのそれぞれの出力電圧を個別に検出して、検出された出力電圧を等しくするように、各ＤＣ−ＤＣコンバータに対して設けられたＰＷＭパルス発生器から直流／交流変換部に与えるＰＷＭパルスのデューティ比を出力補正部により補正するようにしてもよい。
【００５８】
上記の実施形態では、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端と負荷との間に、各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端に他のＤＣ−ＤＣコンバータ側から電流が逆流するのを阻止する逆流阻止回路を挿入しているが、出力端から電流が流れ込むおそれがない場合、又は流れ込んでも支障を来さない場合には、逆流阻止回路を省略することができる。
【００５９】
上記の実施形態では、２台のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する場合を例にとったが、３台以上のＤＣ−ＤＣコンバータを並列運転する場合にも本発明を適用することができるのはもちろんである。
【００６０】
図２に示した例では、一次側位相シフトＰＷＭ制御方式のＤＣーＤＣコンバータを並列運転する場合を例にとったが、他の形式のＤＣ−ＤＣコンバータ、例えば、直流電圧が印加されるトランスの一次コイルに対して直列にスイッチング素子を挿入して、このスイッチング素子をオンオフすることにより、トランスの二次側に交流電圧を誘起させるチョッパ型の直流／交流変換部と、整流回路からなる交流／直流変換部とを組み合わせたＤＣ−ＤＣコンバータを複数台並列運転する場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  第１のＤＣ−ＤＣコンバータ
１０１  直流／交流変換部
１０２  交流／直流変換部
２  第２のＤＣ−ＤＣコンバータ
２０１  直流／交流変換部
２０２  交流／直流変換部
５  負荷
６Ａ，６Ｂ  ＰＷＭパルス発生器
７  フィードバック制御部
８Ａ，８Ｂ  電流検出器
１１  電圧検出器
１２Ａ，１２Ｂ  出力補正部
１３Ａ，１３Ｂ  加算器
１４  並列運転台数切換手段
【図１】
2014014232.tif 000003
【図２】
2014014232.tif 000004
【図３】
2014014232.tif 000005
【図４】
2014014232.tif 000006