(57)【要約】【課題】並列運転時に出力電圧を安定的に発生させることができる直流電源システムおよび直流電源ユニットを提供する。【解決手段】本発明は、定電力垂下特性を有する直流電源ユニット（１００）であって、当該直流電源ユニットの出力電流が所定量だけ変化した場合、当該直流電源ユニットを前記定電力垂下特性に従って動作させる制御部（１４０）を備える。前記制御部は、出力電圧を検出するための電圧検出部（１４１）と、出力電流を検出するための電流検出部として機能するシャント抵抗（１４２）および差動増幅部（１４３）と、前記出力電流が所定量だけ変化した場合、前記定電力垂下特性に従って出力電圧の参照値を生成する参照電圧生成部（１４４）と、前記参照値と前記電圧検出部により検出された出力電圧とから定電力垂下特性に従って動作させるための制御量を演算する演算部（１４５）とを備える。【選択図】図１
2014050255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電力垂下特性を有する直流電源ユニットであって、
当該直流電源ユニットの出力電流を一定周期毎に取得し、今回の前記出力電流と前回の前記出力電流との差分が所定値を超えている場合、当該直流電源ユニットを前記定電力垂下特性に従って動作させ、前記差分が前記所定値以下である場合、当該直流電源ユニットのそれまでの動作状態を維持させる制御部を備えた直流電源ユニット。
【請求項２】
前記制御部は、
当該直流電源ユニットの出力電圧を検出するための電圧検出部と、
当該直流電源ユニットの出力電流を検出するための電流検出部と、
前記電流検出部により検出された出力電流が所定量だけ変化した場合、前記定電力垂下特性に従って当該直流電源ユニットの出力電圧の参照値を生成する参照電圧生成部と、
前記参照電圧生成部により生成された出力電圧の参照値と前記電圧検出部により検出された出力電圧とから、当該直流電源ユニットを定電力垂下特性に従って動作させるための制御量を演算する演算部と、
を備え、
前記制御量に基づいて当該直流電源ユニットの動作を制御する請求項１に記載の直流電源ユニット。
【請求項３】
前記参照電圧生成部は、
前記出力電流と前記参照値との対応関係が規定されたテーブルを有し、前記テーブルを参照して前記参照値を生成する請求項２に記載の直流電源ユニット。
【請求項４】
前記テーブルに規定された前記出力電流と前記参照値との対応関係は、直線近似化された請求項３に記載の直流電源ユニット。
【請求項５】
前記参照電圧生成部は、
前記電流検出部により検出された出力電流を一定周期毎に取得し、今回の前記出力電流と前回の前記出力電流との差分が所定値を超えている場合、前記参照値を生成し、前記参照値が上限値と下限値との間の値である場合、前記参照値を出力し、前記参照値が前記上限値以上である場合、前記参照値として前記上限値を出力し、前記参照値が前記下限値以下である場合、前記参照値として前記下限値を出力する請求項２から４の何れか１項に記載の直流電源ユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の複数台の前記直流電源ユニットを並列接続して備えた直流電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源ユニットおよび直流電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源システムには、直流電源ユニットを複数台設けて、並列冗長運転方式の直流電源システムを構成しているものがある。この方式の直流電源システムは電源ユニットが１台故障しても、負荷のシステムの動作に影響を与えないようにしている。
【０００３】
図７は、並列冗長運転方式の直流電源システムの構成例を示す図である。同図に示す直流電源システム３００は、Ｎ＋１台（Ｎは自然数）の直流電源ユニット３００−１，３００−２，…，３００−Ｎ，３００−Ｎ＋１を搭載しており、各直流電源ユニットは、交流の入力電圧Ｖｉを直流の出力電圧Ｖｏに変換して負荷（図示なし）に直流電力を供給する直流電源装置である。また、直流電源ユニット３００−１，３００−２，…，３００−Ｎ，３００−Ｎ＋１のそれぞれは、出力電圧Ｖｏと所定の出力電圧基準信号との差分に応じて、出力トランスの一次側に接続されたスイッチング素子のＯＮ（オン）幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータを有している。
【０００４】
図７に示す直流電源システム３００は、通常動作時には、Ｎ＋１台の直流電源ユニット３００−１〜３００−Ｎ＋１を作動させて負荷に直流電力を供給しながら、バッテリＢＡＴＴへ充電する。
【０００５】
通常、この種の直流電源ユニットは、過電流保護回路（出力電流制限回路）を備えている（特許文献１）。この過電流保護回路は、負荷の過電流状態が電流検出器等により検出された場合、出力電圧を低下（垂下）させて電力を一定に保つための、所謂、定電力垂下特性に基づく動作を実施する。この定電力垂下特性によれば、後述する図５（ａ）に例示するように、出力電流Ｉｏが定格電流ＩＬを超えると、出力電圧Ｖｏが低下され、これにより、出力電力が一定に維持される。従って、例えば電源投入時に負荷に過電流が流れる場合、定格最大電流ＩＬＬ以上の電流が負荷に流れないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術によれば、複数台の直流電源ユニットを並列接続して並列冗長運転する場合、以下に説明するように、各直流電源ユニットの特性のばらつきに起因して、定電力垂下特性での動作領域において出力電圧Ｖｏが不安定になるという問題がある。
【０００８】
上述の定電力垂下特性での動作領域においては、出力電流Ｉｏに応じて出力電圧Ｖｏが随時変化する。このような動作領域において、仮に全ての直流電源ユニットが同一の特性を有しており、全ての直流電源ユニットの出力電圧Ｖｏが同一であれば、各直流電源ユニットから出力電圧Ｖｏを安定的に出力することができる。
【０００９】
しかしながら、実際には、各直流電源ユニットにおいて、例えば出力電流Ｉｏを検出するためのシャント抵抗の抵抗値等のばらつきが存在する。このため、各直流電源ユニットにおいて検出される出力電流Ｉｏは異なり、この出力電流Ｉｏから算出される出力電圧Ｖｏは直流電源ユニット毎に異なる。特に、出力電流Ｉｏに応じて出力電圧Ｖｏが随時変化する定電力垂下特性の領域において、各直流電源ユニットの出力電圧Ｖｏの違いが顕著になる。この結果、複数台の直流電源ユニットを並列運転したときの出力電圧Ｖｏの波形に規格外のリップルが発生し、評価雑音も規格値を満足することができなくなる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、並列運転時に出力電圧を安定的に発生させることができる直流電源ユニットおよび直流電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る直流電源ユニットは、定電力垂下特性を有する直流電源ユニットであって、当該直流電源ユニットの出力電流を一定周期毎に取得し、今回の前記出力電流と前回の前記出力電流との差分が所定値を超えている場合、当該直流電源ユニットを前記定電力垂下特性に従って動作させ、前記差分が前記所定値以下である場合、当該直流電源ユニットのそれまでの動作状態を維持させる制御部を備えた直流電源ユニットの構成を有する。
【００１２】
前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記制御部は、当該直流電源ユニットの出力電圧を検出するための電圧検出部と、当該直流電源ユニットの出力電流を検出するための電流検出部と、前記電流検出部により検出された出力電流が所定量だけ変化した場合、前記定電力垂下特性に従って当該直流電源ユニットの出力電圧の参照値を生成する参照電圧生成部と、前記参照電圧生成部により生成された出力電圧の参照値と前記電圧検出部により検出された出力電圧とから、当該直流電源ユニットを定電力垂下特性に従って動作させるための制御量を演算する演算部と、を備え、前記制御量に基づいて当該直流電源ユニットの動作を制御する。
【００１３】
前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記参照電圧生成部は、前記出力電流と前記参照値との対応関係が規定されたテーブルを有し、前記テーブルを参照して前記参照値を生成する。
前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記テーブルに規定された前記出力電流と前記参照値との対応関係は、直線近似化されている。
【００１４】
前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記参照電圧生成部は、前記電流検出部により検出された出力電流を一定周期毎に取得し、今回の前記出力電流と前回の前記出力電流との差分が所定値を超えている場合、前記参照値を生成し、前記参照値が上限値と下限値との間の値である場合、前記参照値を出力し、前記参照値が前記上限値以上である場合、前記参照値として前記上限値を出力し、前記参照値が前記下限値以下である場合、前記参照値として前記下限値を出力する。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る直流電源システムは、複数台の前記直流電源ユニットを並列接続して備えた直流電源システムの構成を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、出力電流が所定量だけ変化した場合に定電力垂下特性に従って直流電源ユニットを動作させるので、並列運転時に出力電圧を安定的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による直流電源ユニットの構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による直流電源ユニットが備える制御部の構成の一例を明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態による直流電源ユニットが備える制御部を構成する第２参照電圧生成部の周波数特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による直流電源ユニットの動作の流れの一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態による直流電源ユニットの動作領域を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による直流電源ユニットの構成の一例を説明するための図である。
【図７】直流電源システムの構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、全実施形態および全図面にわたって、同一符号は同一要素を表している。
【００１９】
（第１実施形態）
[構成の説明]
図１に、本発明の第１実施形態による直流電源ユニット１００の構成を示す。
直流電源ユニット１００は、定電力垂下特性を有する直流電源ユニットであり、概略的には、整流部１１０（ＲＥＣ）、力率改善回路１２０（ＰＦＣ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０（ＤＣ／ＤＣ）、制御部１４０から構成される。本実施形態では、定電力垂下特性は、設計段階で予め設定されている。
【００２０】
ここで、整流部１１０は、入力電圧Ｖｉを有する商用の交流入力（ＡＣ）を整流するためのものである。整流部１１０の後段には力率改善回路１２０が接続される。この力率改善回路１２０は、整流部１１０により整流される電流波形を電圧波形と整合させることにより力率を改善するためのものである。力率改善回路１２０の後段には、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０が接続される。このＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０は、力率改善回路１２０の出力電圧を所望の直流出力電圧ＶＯに変換するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０の出力部に接続された配線には、本実施形態の特徴部である制御部１４０を構成するシャント抵抗１４２（ＳＨＴ）が介挿されている。
【００２１】
ここで、制御部１４０は、定電力垂下特性の動作領域において、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏの変化量が所定値を超えた場合に、本直流電源ユニット１００を所定の定電力垂下特性に従って動作させ、出力電流Ｉｏの変化量が所定値以下である場合には、それまでの動作状態を維持させるためのものであり、電圧検出部１４１、シャント抵抗１４２（ＳＨＴ）、差動増幅器１４３、参照電圧生成部１４４、演算部１４５から構成される。本実施形態では、制御部１４０は、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏを一定周期（後述のフィードバック制御のサイクル）毎に取得し、今回の周期で取得した出力電流Ｉｏと、前回の周期で取得した出力電流Ｉｏとの差分が所定値を超えている場合、直流電源ユニット１００を定電力垂下特性に従って動作させ、前記差分が前記所定値以下である場合、直流電源ユニット１００のそれまでの動作状態を維持させる。
【００２２】
電圧検出部１４１は、直流電源ユニット１００の出力電圧Ｖｏを検出するためのものである。シャント抵抗１４２と差動増幅部１４３は、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏを検出するための電流検出部を構成する。出力電流Ｉｏがシャント抵抗１４２を流れたときの電圧降下量が差動増幅部１４３により出力電流Ｉｏとして検出される。なお、本実施形態では、シャント抵抗１４２を用いて出力電流ＩＯを検出するものとするが、この例に限定されず、どのような手段を用いて出力電流ＩＯを検出してもよい。
【００２３】
参照電圧生成部１４４は、シャント抵抗１４２と差動増幅部１４３から構成される電流検出部により検出された出力電流Ｉｏの変化量が所定値を超えた場合、予め設定された定電力垂下特性に従って直流電源ユニット１００が定電力垂下動作するときに用いられる参照電圧値Ｖｒｅｆを生成するものである。この詳細については後述する。
【００２４】
演算部１４５は、参照電圧生成部１４４により生成された参照電圧値Ｖｒｅｆと、電圧検出部１４１により検出された出力電圧Ｖｏとから、直流電源ユニット１００を所定の定電力垂下特性に従って動作させるための制御量ＣＶを演算するものである。制御部１４０は、制御量ＣＶをＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０に供給し、この制御量ＣＶによりＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作を定電力垂下特性に従って制御する。
【００２５】
図２（ａ）は、上述の制御部１４０が備える参照電圧生成部１４４の構成の一例を説明するための図であり、同図（ｂ）は、その構成を補足説明するための図である。同図（ａ）に示すように、参照電圧生成部１４４は、第１参照電圧生成部１４４１と第２参照電圧生成部１４４２とから構成される。このうち、第１参照電圧生成部１４４１は、次式（１）に従って、第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出するためのものである。
【００２６】
Vref1_n = Voffset-(Vgain×Io_n)      …（１）
【００２７】
上式（１）において、Ｖｒｅｆ１＿ｎ（ｎは自然数）は、図２（ｂ）に示す定電力垂下特性領域における出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏの対応関係を示す特性を直線近似化したときの出力電圧Ｖｏを表し、Ｖｏｆｆｓｅｔは、上記の直線近似化により得られる直線と縦軸（Ｖｏ軸）との切片を表し、Ｖｇａｉｎは、上記直線の傾きを表す。ＶｏｆｆｓｅｔおよびＶｇａｉｎは、設計段階で予め設定された値（所定値）である。また、ｎは、定電力垂下特性領域で実施される後述のフィードバック制御の各サイクルに対応している。従って、例えば、上式（１）のＶｒｅｆ１＿ｎは、フィードバック制御のｎ番目のサイクルにおいて上式（１）で算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１を表す。
【００２８】
第２参照電圧生成部１４４２は、次式（２）に従って、上式（１）により算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎから第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを算出するためのものである。
【００２９】
Vref_n = (G1×Vref1_n)-(G2×Vref1_n-1)+(G3×Vref_n-1)      …（２）
【００３０】
上式（２）において、Ｖｒｅｆ＿ｎは、後述する定電力垂下特性領域で実施されるフィードバック制御のｎ番目のサイクルにおける第２参照電圧値Ｖｒｅｆを表し、Ｖｒｅｆ１＿ｎは、前述したように、フィードバック制御のｎ番目のサイクルにおいて上式（１）で算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１を表し、Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１は、フィードバック制御のｎ−１番目のサイクルにおいて上式（１）で算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１を表し、Ｖｒｅｆ＿ｎ−１は、フィードバック制御のｎ−１番目のサイクルにおいて上式（２）により算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆを表す。Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は定数を表す。
【００３１】
上式（２）によれば、ｎ番目のサイクルの第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、ｎ番目のサイクルにおいて上式（１）により算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎと、その前回のｎ−１番目のサイクルにおいて上式（１）により算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１と、ｎ番目のサイクルにおいて上式（２）により算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとから決定される。即ち、上式（２）によれば、ｎ番目のサイクルの第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、ｎ番目のサイクルでの第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎのみに基づいて決定されるのではなく、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎには、ｎ番目のサイクルの第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎをＧ１で重み付けした量と、その前のｎ−１番目のサイクルの第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１をＧ２で重み付けした量との差分“(G1×Vref1_n)-(G2×Vref1_n-1)”が反映される。このように、ｎ番目のサイクルとｎ−１番目のサイクルの各参照電圧値を含む上式（２）を用いて第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを決定することにより、第２参照電圧生成部１４４２の周波数特性を調整することが可能になる。
【００３２】
一例として、上式（１）および上式（２）において、Ｖｏｆｆｓｅｔは、８９Ｖ（ＡＤ値１６１９相当）であり、Ｖｇａｉｎは、−０．８６２であり、Ｇ１は、０．００９５５であり、Ｇ２は０．００９５３であり、Ｇ３は０．９９９９８である。ただし、この例に限定されず、所望の定電力垂下特性に応じて、各値は任意に設定され得る。
【００３３】
図３は、第２参照電圧生成部１４４２の周波数特性の一例を示す図であり、この例では、上述のように、Ｇ１を０．００９５５とし、Ｇ２を０．００９５３とし、Ｇ３を０．９９９９８としている。同図において、増幅度および位相遅れは、後述のフィードバック制御における増幅度および位相遅れを指している。同図の例では、フィードバック制御のサイクル周波数を１３４ｋＨｚとした場合、このフィードバック制御における増幅度が一定となって安定化する。従って、第２参照電圧生成部１４４２が有する周波数特性が直流電源ユニットの動作の安定に寄与することになる。このように定電力垂下特性に従った動作におけるフィードバック制御の増幅度が一定の範囲に収まるようにＧ１，Ｇ２，Ｇ３の各値を適切に選定すれば、フィードバック制御における所望の周波数特性を得ることができ、直流電源ユニットの動作を安定化させることができる。
【００３４】
[動作の説明]
次に、図４および図５を参照しながら、本実施形態による直流電源ユニット１００の動作を説明する。
図４は、直流電源ユニット１００の動作の流れの一例を説明するためのフローチャートである。また、図５は、直流電源ユニット１００の動作領域を説明するための図であり、図５（ａ）に示す各領域ＣＶ，ＣＰ，ＣＣは、前述の図２（ｂ）に示す各領域に対応している。
【００３５】
直流電源ユニット１００は、図５（ａ）に示すように、出力電流Ｉｏに応じて、定電圧特性領域ＣＶ、定電力垂下特性領域ＣＰ、定電流特性領域ＣＣの３つの動作領域で動作する。この例に示すように、出力電流Ｉｏが定格電流ＩＬを超えない場合、直流電源ユニット１００は、定電圧特性領域ＣＶで動作して出力電圧Ｖｏを一定に維持する。また、出力電流Ｉｏが定格電流ＩＬを超えた場合（例えば電源投入時）、直流電源ユニット１００は、定電力垂下特性領域ＣＰで動作して出力電力Ｐ（Ｐ＝Ｖｏ×Ｉｏ））を一定に維持する。更に、出力電流Ｉｏが定格最大電流ＩＬＬを超えた場合、直流電源ユニット１００は、定電流特性領域ＣＣで動作して出力電流Ｉｏを一定に制限する。上述の各動作領域を含む定電力垂下特性は設計段階で予め設定され、この定電力垂下特性の各動作領域は、直流電源ユニット１００の主制御部（図示なし）により出力電流Ｉｏに応じて切り替えられる。
【００３６】
以下、図４のフローに沿って、定電力垂下特性領域ＣＰに着目して直流電源ユニット１００の動作を説明する。
なお、定電圧特性領域ＣＶおよび定電流特性領域ＣＣでの動作は、従来装置と同様であるので、その説明は省略する。
【００３７】
直流電源ユニット１００は、定電力垂下特性領域ＣＰでの動作において、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０の出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏに基づいて制御部１４０により生成された制御量ＣＶをＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作に反映させることにより、所望の定電力垂下特性に従ったフィードバック制御を実施する。定電力垂下特性領域ＣＰにおいて、このフィードバック制御のサイクル（周期）毎に、以下に説明するように、図４のステップＳ１〜Ｓ１２を実施する。なお、１サイクルの時間長は、必要とするフィードバック制御の精度等を考慮して、任意に設定することができる。
【００３８】
図４に示すステップＳ１において、参照電圧生成部１４４は、定電力垂下特性領域でのフィードバック制御のｎ番目のサイクルにおいて、シャント抵抗１４２と差動増幅部１４３から構成される電流検出部（符号なし）により検出される出力電流Ｉｏ＿ｎを取得する。そして、参照電圧生成部１４４は、前回のｎ−１番目のサイクルで取得された出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回のｎ番目のサイクルで取得された出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏ（＝｜Ｉｏ＿ｎ−Ｉｏ＿ｎ−１｜）を算出する。
【００３９】
続いて、ステップＳ２において、参照電圧生成部１４４は、前回の出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回の出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えているかどうかを判定する。ここで、差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えていないと判定されれば（ステップＳ２；ＮＯ）、参照電圧生成部１４４は、今回のｎ番目のサイクルの処理を終了する。この場合、参照電圧生成部１４４から出力される参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、前回のｎ−１番目のサイクルで算出した参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１の値に維持される。
【００４０】
一方、差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えていると判定されれば（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ステップＳ３において、参照電圧生成部１４４は、前述の式（１）により、第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出する。即ち、参照電圧生成部１４４は、直線近似化された所定の定電力垂下特性に基づいて第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出する。
【００４１】
続いて、ステップＳ４において、参照電圧生成部１４４は、今回のｎ番目のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎで、前回のｎ−１番目のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１を更新する。換言すれば、今回のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎは、前回のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１として記憶部（図示なし）に一時的に格納される。
【００４２】
続いて、ステップＳ５において、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ３において式（１）を用いて算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎから、上述の式（２）を用いて今回のｎ番目のサイクルの第２参照値Ｖｒｅｆ＿ｎを算出する。
【００４３】
続いて、ステップＳ６において、参照電圧生成部１４４は、今回のｎ番目のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎで、前回のｎ−１番目のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１を更新する。換言すれば、今回のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、前回のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１として記憶部（図示なし）に一時的に格納される。
【００４４】
続いて、ステップＳ７において、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ５において算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを超えているかどうかを判定する。この上限値ＶＵは、参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎの上限として予め設定された値であり、任意に設定可能な値である。
【００４５】
ここで、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを超えていると判定された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ８において、参照電圧生成部１４４は、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを上限値ＶＵで更新する。換言すれば、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ５で算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを破棄し、上限値ＶＵを第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとして採用する。これに対し、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを超えていないと判定された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ８は実施されず、処理はステップＳ９に移行される。
【００４６】
続いて、ステップＳ９において、参照電圧生成部１４４は、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っているかどうかを判定する。この下限値ＶＬは、参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎの下限として予め設定された値であり、任意に設定可能な値である。上述のステップＳ７において第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを上回っている旨の肯定的な判定がなされた場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ステップＳ８において上限値ＶＵが第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとされ、ステップＳ９では、上限値ＶＵが第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとして判定の対象とされる。このため、ステップＳ９の判定結果としては、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていない旨の否定的な判定結果しか存在し得ない。
【００４７】
また、上述のステップＳ７において第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを上回っていない旨の否定的な判定がなされた場合には、ステップＳ９では、上述のステップＳ５で算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが判定の対象とされる。このため、ステップＳ９の判定結果として、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っている旨の判定結果と、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていない旨の判定結果の両方が存在し得る。
【００４８】
ここで、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていると判定された場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ１０において、参照電圧生成部１４４は、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを下限値ＶＬで更新する。換言すれば、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ５で算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを破棄し、下限値ＶＬを第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとして採用する。これに対し、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていないと判定された場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ１０は実施されず、処理はステップＳ１１に移行される。
【００４９】
続いて、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ７〜Ｓ１０の各処理により得られた第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを、ｎ番目のサイクルでの最終的な参照電圧値Ｖｒｅｆとして確定して演算部１４５に出力する。ここで、参照電圧生成部１４４が最終的に参照電圧値Ｖｒｅｆとして確定する値には、３種類の値が存在する。第１には、上述のステップＳ７において否定的判定がなされ、且つ、上述のステップＳ９においても否定的な判定がなされた場合の参照電圧値Ｖｒｅｆである。この場合、参照電圧値Ｖｒｅｆの値は、上述のステップＳ５で算出された値と一致する。第２には、上述のステップＳ７において肯定的判定がなされ、上述のステップ９において否定的判定がなされた場合である。この場合、参照電圧値Ｖｒｅｆは上限値ＶＵと一致する。第３には、上述のステップＳ７において否定的判定がなされ、上述のステップ９において肯定的判定がなされた場合である。この場合、参照電圧値Ｖｒｅｆは下限値ＶＬと一致する。
【００５０】
このように、参照電圧生成部１４４は、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏを一定周期毎に検出して取得し、今回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎと前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１との差分（出力電流Ｉｏの変化量）が所定値Ｉｏｓを超えている場合、参照電圧値Ｖｒｅｆを生成して更新し、この参照電圧値Ｖｒｅｆが所定の上限値と下限値との間の範囲の値である場合、この参照電圧値Ｖｒｅｆを演算部１４５に出力する。また、参照電圧生成部１４４は、参照電圧値Ｖｒｅｆが所定の上限値ＶＵ以上である場合、この上限値ＶＵを参照電圧値Ｖｒｅｆとして演算部１４５に出力する。更に、参照電圧生成部１４４は、参照電圧値Ｖｒｅｆが所定の下限値ＶＬ以下である場合、この下限値ＶＬを参照電圧値Ｖｒｅｆとして演算部１４５に出力する。
【００５１】
最後のステップＳ１２において、参照電圧生成部１４４は、ｎの値をインクリメントして、次のサイクルに備える。
以上により、参照電圧生成部１４４は、フィードバック制御のサイクル毎に、出力電流Ｉｏから定電力垂下特性の出力電圧Ｖｏの基準値である参照電圧値Ｖｒｅｆを生成する。
【００５２】
演算部１４５は、参照電圧生成部１４４が実施する上述のステップＳ１〜Ｓ１２の処理により得られた参照電圧値Ｖｒｅｆと、電圧検出部１４１により検出された出力電圧Ｖｏの値とから、直流電源ユニット１００を所望の定電力垂下特性に基づいてフィードバック制御するための制御量ＣＶを演算してＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０に出力する。ここで、制御量ＣＶは、電圧検出部１４１で検出される出力電圧Ｖｏを参照電圧値Ｖｒｅｆと一致させるためのＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作に必要な情報を含んでいる。
【００５３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０は、演算部１４５から入力された制御量ＣＶに基づいて、例えば、出力電圧Ｖｏが参照電圧値Ｖｒｅｆとなるようにスイッチング動作のデューティを調整する。ただし、出力電圧Ｖｏをフィードバック制御することができることを限度として、他の任意の回路要素の動作を制御量ＣＶに基づいて制御してもよい。
【００５４】
上述したように、参照電圧生成部１４４は、前回の出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回の出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えている場合に参照電圧値Ｖｒｅｆを更新し、直流電源ユニット１００は、更新された参照電圧値Ｖｒｅｆに従って定電力垂下特性に基づくフィードバック制御動作を実施する。即ち、参照電圧生成部１４４は、入力される出力電流Ｉｏの値に対して一種のヒステリシス特性を有している。このことは、出力電流Ｉｏが変化しても、前回の出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回の出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えていなければ、参照電圧値Ｖｒｅｆは更新されず、定電力垂下特性に基づくフィードバック制御動作は、差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えるまで保留される。
【００５５】
ここで、図５（ｂ）を参照して、上述の定電力垂下特性に基づくフィードバック制御動作について補足する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）において符号Ａで示す定電力垂下特性の動作領域における出力電流Ｉｏと参照電圧値Ｖｒｅｆとの関係を示す。図５（ｂ）の例では、フィードバック制御における前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１に対して参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１が得られている。今回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎと前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１との差分ΔＩが所定値Ｉｏｓを超えていれば、今回のサイクルで出力電流Ｉｏ＿ｎから参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが算出されて参照電圧値Ｖｒｅｆが更新される。図５（ｂ）の例では、参照電圧値Ｖｒｅｆが参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１から参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎに更新されている。
【００５６】
これに対し、今回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎと前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１との差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓ以下であれば、今回のサイクルでは参照電圧値Ｖｒｅｆが更新されず、前回のサイクルの参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１が参照電圧値Ｖｒｅｆとして維持される。従って、出力電流Ｉｏの微小な変動に対しては参照電圧値Ｖｒｅｆは更新されず、この参照電圧値Ｖｒｅｆの変動が抑制される。このことは、参照電圧値Ｖｒｅｆに対して出力電圧Ｖｏの変動量が相対的に抑制されることを意味する。このため、演算部１４５において、出力電圧Ｖｏの値と参照電圧値Ｖｒｅｆとから算出される制御量ＣＶの変動が抑制され、この制御量ＣＶに基づくＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作によって得られる出力電圧Ｖｏを安定化させることができる。このため、直流電源ユニット１００を複数台並列接続した場合に、複数台の直流電源ユニットの相互間の出力電圧Ｖｏの変動の影響が抑制される。従って、本実施形態によれば、複数台の直流電源ユニット１００を並列接続して並列運転した場合の出力電圧Ｖｏのリップルを抑制することができ、評価雑音を低減させることが可能になる。
【００５７】
上述した第１実施形態では、定電流垂下特性を直線近似化するものとしたが、この例に限定されず、直線近似化せずに、定電力垂下特性における所望の出力電力Ｐと出力電流Ｉｏとから得られる出力電圧Ｖｏの特性式（Ｖｏ＝Ｐ／Ｉｏ）に従って第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出してもよい。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態では、ルックアップテーブルを用いて参照電圧値Ｖｒｅｆを生成する。
図６は、本実施形態による直流電源ユニット２００の構成の一例を示す図である。直流電源ユニット２００は、上述の図１に示す第１実施形態による直流電源ユニット１００の構成において、制御部１４０に代えて制御部２４０を備える。この制御部２４０は、第１実施形態による制御部１４０が備える参照電圧生成部１４４に代えて参照電圧生成部２４４を備える点で第１実施形態の制御部１４０と異なる。
【００５９】
ここで、参照電圧生成部２４４は、所望の定電力垂下特性に基づいた出力電流Ｉｏと参照電圧値Ｖｒｅｆとの対応関係が規定されたルックアップテーブルを有し、このルックアップテーブルを参照して参照電圧値Ｖｒｅｆを生成する。換言すれば、参照電圧生成部２４４は、図２（ａ）に示す第１実施形態による第１参照電圧生成部１４４１と第２参照電圧生成部１４４２の演算結果（参照電圧値Ｖｒｅｆの値）をルックアップテーブル２４４１として事前に備えている。そして、参照電圧生成部２４４は、差動増幅器１４３から入力される出力電流Ｉｏの値に基づいてルックアップテーブル２４４１をアクセスすることにより参照電圧値Ｖｒｅｆを取得して演算部１４５に出力する。その他は第１実施形態と同様である。
【００６０】
本実施形態によれば、ルックアップテーブル２４４１から参照電圧値Ｖｒｅｆを取得するので、第１実施形態の参照電圧生成部１４４を構成する第１参照電圧生成部１４４１と第２参照電圧生成部１４４２の演算動作を省略することができ、動作を高速化することができる。加えて、装置構成を簡略化することができ、従って装置コストを低減させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、ルックアップテーブル２４４１に備えられた参照電圧値Ｖｒｅｆの演算結果は、上述の第１実施形態と同様に直線近似化により得られたものとするが、この例に限定されず、直線近似化によらず、定電力垂下特性における所望の出力電力Ｐと出力電流Ｉｏとから得られる出力電圧Ｖｏの特性式に従って事前に算出した参照電圧値Ｖｒｅｆの値をルックアップテーブル２４４１に格納してもよい。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、図６を援用して、本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態による直流電源システムは、上述の第１実施形態および第２実施形態による直流電源ユニットを備えて構成される。即ち、本実施形態による直流電源システムは、前述の図６に示す直流電源システム３００の構成において、直流電源ユニット３００−１，３００−２，…，３００−ｎ−１，３００−ｎ,３００−ｎ＋１のそれぞれを、図１に示す第１実施形態による直流電源ユニット１００、または、図５に示す第２実施形態による直流電源ユニット２００の何れかで置き替えたものに相当する。ただし、この例に限定されず、第１実施形態による複数台の直流電源ユニット１００、または、第２実施形態による複数台の直流電源ユニット２００、または、第１および第２実施形態の任意の組み合わせによる複数台の直流電源ユニットを並列接続して備えていれば、その他の構成は任意である。
【００６３】
本実施形態による直流電源システムによれば、上述の第１実施形態または第２実施形態による複数台の直流電源ユニットを並列接続して備えたので、並列冗長運転することが可能になる。従って、１台の直流電源ユニットに故障が発生したとして、他の直流電源ユニットがカバーできるので、負荷に対して安定的に直流電力を供給することができる。しかも、本実施形態によれば、直流電源システムを構成する複数台の直流電源ユニットは、前述の第１実施形態または第２実施形態で説明したように、定電力垂下特性領域において出力電圧Ｖｏを安定化させるので、出力電圧Ｖｏのリップルを抑制し、評価雑音を抑制することができる。従って、広い動作領域において安定した出力電圧Ｖｏを得ることが可能になる。
【００６４】
以上、本発明の第１実施形態から第３実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述の各実施形態では、交流入力（ＡＣ）を直流電力に変換するものとして直流電源ユニットを構成したが、これに限定されず、直流入力を所望電圧の直流電力に変換するものとして直流電源ユニットを構成してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１００，２００…直流電源ユニット、１１０…整流部、１２０…力率改善回路、１３０…ＤＣ／ＤＣコンバータ部、１４０，２４０…制御部、１４１…電圧検出部、１４２…シャント抵抗、１４３…差動増幅部、１４４，２４４…参照電圧生成部、１４５…演算部、３００…直流電源システム、１４４１…第１参照電圧生成部、１４４２…第２参照電圧生成部、２４４１…ルックアップテーブル。
【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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