(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０系および１系のＤＣ電源の出力側それぞれをオアダイオードを介して並列接続し、前記オアダイオードの周囲温度を検出し、あらかじめ用意された前記オアダイオードの温度テーブルからそれぞれ検出温度に対する前記オアダイオードのオン電圧を読み出し、この読み出されたオン電圧の値を演算処理しこの演算結果により前記ＤＣ電源を制御して０系および１系の前記ＤＣ電源の前記オアダイオードを介した出力電圧を等しくすることを特徴とする電源並列接続制御方法。
【請求項２】
前記演算処理は、前記温度テーブルから読み出された両前記オアダイオードのオン電圧の差を求め、この差電圧分だけ前記ＤＣ電源の何れか一方の出力電圧を増減することを特徴とする請求項１記載の電源並列接続制御方法。
【請求項３】
前記演算処理は、あらかじめ前記温度テーブルから前記オアダイオードのオン電圧が等しくなる温度点のオン電圧を基準オン電圧として求めて置き、前記温度テーブルから読み出された前記オアダイオードのオン電圧からそれぞれ前記基準オン電圧を減算し、この減算結果の差電圧分だけ対応する前記ＤＣ電源の出力電圧をそれぞれ減少させることを特徴とする請求項１記載の電源並列接続制御方法。
【請求項４】
０系および１系のＤＣ電源の出力をそれぞれアノード側に受けカソード側を並列接続した０系および１系のオアダイオードと、前記オアダイオードの周囲温度を検出する温度センサと、前記オアダイオードの周囲温度の変化に対するオン電圧の変化をそれぞれデータ化した０系および１系の温度テーブルと、前記温度センサから出力された検出温度に対応する前記オアダイオードのオン電圧を前記温度テーブルから所定周期でそれぞれ読み出し読み出したオン電圧のデータを所定の計算式で演算処理して前記ＤＣ電源の前記オアダイオードを介した出力電圧をそれぞれ等しくするための０系および１系の制御データをそれぞれ出力する演算制御回路と、前記制御データを前記ＤＣ電源に対応するアナログの出力制御信号にＤ／Ａ変換してそれぞれ出力する０系および１系の電源調整器とを備えることを特徴とする電源並列接続制御装置。
【請求項５】
前記電圧調整器は、手動で前記出力制御信号を可変し対応する前記ＤＣ電源の出力電圧を調整する機能を備えることを特徴とする請求項４記載の電源並列接続制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源並列接続制御方法および装置に関し、特に０系、１系の２電源を並列接続した時に並列接続用のオアダイオードの特性バラツキにより０系、１系電源の電流バランスがくずれるのを防止するための制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、０系、１系の２電源をオアダイオードで並列接続した電源装置において、各電源の出力電圧、即ちオアダイオードの入力電圧を同一電圧に調整して後、並列接続して負荷に給電することにより、２電源間の電流が均等になるようにしている。
【０００３】
この２電源間で電流バランスをとる目的は、若し、電源の負荷電流にアンバランスが生じて一方の電源側に負荷電流が偏たると、相対的にこの電源に発熱が集中し、電源の内部温度が上昇して使用部品の劣化を早め、故障の発生また寿命の短縮など信頼性が低下することになる。このため２電源間の電流バランスをとり、２電源を同一条件で動作させることが必要となる。尚、オアダイオードの目的は、直接出力を並列接続すると出力電圧が互いに相手電源の出力回路に加わり干渉するのでこれを防止するためのものである。
【０００４】
前述したように２電源間で電流バランスをとるには、両電源の出力電圧を揃えることが条件となるが、一方の電源の出力電圧が相対的に高くなると、この電源側に負荷電流が増加してアンバランスになる。しかし初期設定で両電源の出力電圧を揃えたとしても環境条件の変化また経年変化などで出力電圧に差が生ずるとアンバランスとなる問題がある。
【０００５】
この問題を改善するために特開昭６２−７３３１５号公報に開示された技術がある。図４はこの従来例を示す回路図である。図において、電源モジュール４４、４５の出力側をダイオード４８、４９で並列接続して負荷５０へ給電する電源装置において、直流出力電圧４６、４７を検出し、この両検出電圧に差電圧が生じた時に一方の電源モジュール４５の電圧を制御し、この差電圧を極小にして電流バランスをとるものである。
【０００６】
以下、やや詳細にこの動作を説明する。直流出力電圧４６を抵抗５２、５３で分圧した電圧と直流出力電圧４７を抵抗５４、５５で分圧した電圧を差動増幅器５６で比較し、出力電圧４７が高い時、差動増幅器５６の出力に信号を出し、ドライバー回路部５７を駆動する。この時、検出切離し用スイッチ５８がオン状態であると別電源５９より抵抗６０を通じて接続されているフォトカプラ６１が動作して検出信号６２を電源モジュール４５に与える。この検出信号６２を使用して強制的に電源モジュール４５の直流出力電圧４７を下げることができる。これにより直流出力電圧４６、４７との差が縮小され、負荷電流のアンバランスが少なくなる。抵抗６３は電流制限抵抗である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来例においては、２電源の出力電圧に差電圧が発生しないように一方の電源の出力電圧を制御しているので電流バランスが一応保たれるようになっている。しかしながら実際に負荷に加わる電圧は出力側を並列接続しているオアダイオードのオン電圧を差引いた電圧であり、両オアダイオードのオン電圧が同一であれば問題はないが、実際にはオン電圧のバラツキまた温度変動があるので電流バランスがくずれるという問題がある。
【０００８】
図３は一般的なダイオードのオン電圧の温度特性を示す特性図である。尚、図３は電流を例えば定格電流に一定とした場合の特性である。図示のようにオン電圧は、温度変動でダイオードＡ、Ｂ間に差電圧が発生する。即ち周囲温度２５℃では、その差電圧は０Ｖであるが、＋６０℃では０．１Ｖの差電圧が発生する。
【０００９】
このダイオードをオアダイオードとして使用すると、０．１Ｖの電圧差を補正するためにオン電圧が０．１Ｖ低いダイオードＡ側の電流は増加し、一方０．１Ｖ高いダイオードＢ側の電流は減少してオン電圧は電圧差がなくなるように動作する。従って２電源間には電流のアンバランスが生ずることになる。
【００１０】
更に図４を参照して具体的に説明すると、ダイオード４８、４９に図３のダイオードＡ、Ｂをそれぞれ使用したとする。先ず周囲温度２５℃で出力電圧４８、４９は、それぞれ電源モジュール４４、４５の出力電圧調整機能で同一電圧に初期設定される。その後、この出力電圧間に差電圧が発生した時は前述したように差電圧は極小になるよう制御される。そして周囲温度が＋６０℃となった時、出力電圧４８、４９は同一電圧に安定化されているので、ダイオード４８、４９のオン電圧は同一電圧でなければならない。しかしダイオード４８、４９のオン電圧は図３で示したように＋６０℃では電流が同一条件で０．１Ｖの差があり、結局この差を０にするためには電流が変化することになる。即ち、ダイオード４８に流れる電流は増加し、ダイオード４９に流れる電流は減少する。即ち、電源モジュール４４は電流が増加し、電源モジュール４５は減少して電流バランスはくずれることになる。一般にダイオードの動作抵抗は小さいので、この電流の増減変化は大きくなるのでその影響は無視できない。また、ダイオードの特性は固体差がありこのバラツキによっても以上説明した同じ理由で電流バランスがくずれる。
【００１１】
このように２電源の出力電圧を同一に調整しても、オアダイオードの特性、特に温度変動によって電流バランスがくずれてしまうという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源並列接続制御方法は、０系および１系のＤＣ電源の出力側それぞれをオアダイオードを介して並列接続し、前記オアダイオードの周囲温度を検出し、あらかじめ用意された前記オアダイオードの温度テーブルからそれぞれ検出温度に対する前記オアダイオードのオン電圧を読み出し、この読み出されたオン電圧の値を演算処理しこの演算結果により前記ＤＣ電源を制御して０系および１系の前記ＤＣ電源の前記オアダイオードを介した出力電圧を等しくしている。
【００１３】
前記演算処理は、前記温度テーブルから読み出された両前記オアダイオードのオン電圧の差を求め、この差電圧分だけ前記ＤＣ電源の何れか一方の出力電圧を増減するようにしても良い。
【００１４】
あるいは前記演算処理は、あらかじめ前記温度テーブルから前記オアダイオードのオン電圧が等しくなる温度点のオン電圧を基準オン電圧として求めて置き、前記温度テーブルから読み出された前記オアダイオードのオン電圧からそれぞれ前記基準オン電圧を減算し、この減算結果の差電圧分だけ対応する前記ＤＣ電源の出力電圧をそれぞれ減少させるようにしても良い。
【００１５】
そして具体的な本発明の電源並列接続制御装置は、０系および１系のＤＣ電源の出力をそれぞれアノード側に受けカソード側を並列接続した０系および１系のオアダイオードと、前記オアダイオードの周囲温度を検出する温度センサと、前記オアダイオードの周囲温度の変化に対するオン電圧の変化をそれぞれデータ化した０系および１系の温度テーブルと、前記温度センサから出力された検出温度に対応する前記オアダイオードのオン電圧を前記温度テーブルから所定周期でそれぞれ読み出し読み出したオン電圧のデータを所定の計算式で演算処理して前記ＤＣ電源の前記オアダイオードを介した出力電圧をそれぞれ等しくするための０系および１系の制御データをそれぞれ出力する演算制御回路と、前記制御データを前記ＤＣ電源に対応するアナログの出力制御信号にＤ／Ａ変換してそれぞれ出力する０系および１系の電源調整器とを備えている。
【００１６】
前記電圧調整器は、手動で前記出力制御信号を可変し対応する前記ＤＣ電源の出力電圧を調整する機能を備えるようにしても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図、図３は図１のダイオードの特性を示す特性図である。先ず図１において、０系ＤＣ電源２と１系ＤＣ電源３とは冗張関係にあり、電源並列接続制御装置１により並列接続されて共通の負荷４へ電源を給電している。
【００２１】
この０系および１系ＤＣ電源２、３は、それぞれ内部に出力電圧を所定値に設定すると同時に設定電圧を自動的に安定化する制御機能を有するスイッチング電源装置であり、また、外部から制御信号１０１、１０２を受けて出力電圧を調整する外部制御端子を有している。そして通常は負荷４に対し共に定格電流の５０％以下の負荷電流で運転される。
【００２２】
本発明の電源接続制御装置１の構成を説明する。０系および１系ＤＣ電源２、３の出力をそれぞれアノード側に受けカソード側を並列接続した０系および１系のダイオード１１、１２と、ダイオード１１、１２の周囲温度を検出する温度センサ１３と、ダイオード１１、１２の周囲温度の変化に対するダイオードのオン電圧の変化をそれぞれデータ化した０系および１系の温度テーブル１５、１６と、温度センサ１３から出力された検出温度に対応するダイオード１１、１２のオン電圧を温度テーブル１５、１６から所定周期でそれぞれ読み出し読み出したオン電圧のデータを所定の計算式で演算処理し０系および１系の制御データ１０３、１０４としてそれぞれ出力する演算制御回路１４と、制御データ１０４、１０３を０系および１系ＤＣ電源２、３に対応するアナログの制御信号１０１、１０２にＤ／Ａ変換してそれぞれ出力する０系および１系の電源調整器１７、１８とを備えて構成する。
【００２３】
次にこの装置の動作について説明する。先ず、０系および１系ＤＣ電源２、３は、それぞれ単独の状態で出力Ｖ０、Ｖ１を内部の出力電圧調整機能で所定の電圧、例えば４８Ｖに初期設定される。そしてこの初期設定された４８Ｖの電圧は、以後の入力、負荷、温度などの変動に対して内部の制御機能により自動的に安定化され固定される。
【００２４】
次に０系および１系ＤＣ電源２、３の出力をダイオード１１、１２で並列接続して負荷４への給電を開始すると、この時図３に示す２５℃点であればダイオード１１、１２のオン電圧Ｖｄ０、Ｖｄ１は同電圧、即ち０．７Ｖであるので負荷電圧Ｖｃは４７．３Ｖとなる。
【００２５】
この状態から周囲温度が＋６０℃に変化したとすると、ダイオード１１、１２を図３のダイオードＡ、Ｂとすれば、それぞれ同一電流に対してオン電圧は、Ｖｄ０＝０．５Ｖ、Ｖｄ１＝０．６Ｖとなる。しかし実際の動作においては、出力電圧Ｖ０、Ｖ１は共に４８Ｖに固定されているので、ダイオード１１の電流が増加しダイオード１２の電流が減少してＶｄ０＝Ｖｄ１＝０．５〜０．６Ｖで安定化する。しかしながらこのままでは電流バランスがくずれてしまうので、本装置においては以下に説明する制御が行われる。
【００２６】
温度センサ１３により＋６０℃の温度が検出されると、演算制御回路１４は、この検出信号を受け０系および１系の温度テーブル１５、１６に対して＋６０℃におけるダイオード１１、１２のオン電圧Ｖｄ０、Ｖｄ１のデータを読み出し、内部でＶｄ０−Ｖｄ１の減算を行いその差電圧を演算する。
【００２７】
即ち、Ｖｄ０＝０．５ｖ，Ｖｄ１＝０．６ｖであるからその差電圧は−０．１Ｖとなる。このデータは電源調整器１７へ送られ、ここでＤ／Ａ変換されて所定の信号フォーマットの制御信号１０１に変換され、１系ＤＣ電源３の外部制御端子に加えられる。１系ＤＣ電源３はこの制御信号１０１により出力電圧Ｖ１を０．１Ｖだけ上げる制御が行われる。従って負荷電圧Ｖｃは、４８Ｖ（Ｖ０）−０．５Ｖ（Ｖｄ０）＝４７．５Ｖあるいは４８．１Ｖ（Ｖ１）−０．６Ｖ（Ｖｄ１）＝４７．５Ｖとなる。
【００２８】
また、周囲温度が反対に０℃に変化した時は、差電圧は＋０．１Ｖとなるので、Ｖ１は０．１Ｖだけ下げる制御が行われる。このようにしてダイオード１１、１２のオン電圧の差を電源の出力電圧を制御することにより補償して電流バランスを保持している。
【００２９】
以上説明した演算制御の方法は、電流バランスのみを保持するものであるが、以下に説明する演算制御の方法は、負荷電圧の絶対値も補償することができるもので、やや回路が複雑になるがこの方法を用いても良い。演算制御回路１４は、あらかじめ温度テーブル１５、１６からダイオード１１、１２のオン電圧が等しくなる温度点、この場合２５℃のオン電圧を基準オン電圧、この場合０．７Ｖを求めて置き、例えば＋６０℃の時の温度テーブル１５、１６から読み出されたオアダイオード１１、１２のオン電圧、この場合０．５Ｖ、０．６Ｖから基準オン電圧０．７Ｖを減算し、この差電圧分−０．２Ｖ、−０．１Ｖだけ対応する０系ＤＣ電源２および１系ＤＣ電源３の出力電圧Ｖ０、Ｖ１を電源調整器１７、１８を介してそれぞれ制御する。
【００３０】
尚、電源調整器１７、１８は、手動で制御信号１０１、１０２を可変する機能を有しているので、初期設定時の調整、例えばダイオード１１、１２のオン電圧に個体差があった時の調整などが可能である。
【００３１】
即ちＶ0＝４８−０．２＝４７．８Ｖ、Ｖ1＝４８−０．１＝４７．９Ｖとなる。従って負荷電圧ＶC＝４７．８（Ｖ0）−０．５（Ｖｄ0）＝４７．３ＶあるいはＶC＝４７．９（Ｖ1）−０．６（Ｖｄ1）＝４７．３Ｖとなり初期設定の４７．３Ｖと比べ変化していない。
【００３２】
次に図２を参照して本発明の第２の実施例について説明する。本実施例は図１と比べて演算制御方法を簡略化したものである。図２において、本発明の電源並列接続制御装置５は、０系ＤＣ電源２と１系ＤＣ電源３との出力側を並列接続するためのダイオード５１、５２の周囲温度を検出し、検出温度が所定の基準温度、例えば図３に示す２５℃に一定となるようにオアダイオード５１、５２に対するファン５５の冷却風の風量を制御している。基準温度は、ダイオード５１、５２のオン電圧が等しい時の周囲温度２５℃であり、この温度を保持して両電源２、３の電流バランスをとっている。
【００３３】
本装置は、０系および１系ＤＣ電源２、３の出力をそれぞれアノード側で受けカソード側を並列接続する０系および１系のダイオード５１、５２と、ダイオード５１、５２の周囲温度を検出する温度センサ５３と、ダイオード５１、５２を冷却するためのファン５５と、温度センサ５３の検出温度を入力しこの検出温度が所定の基準温度になるようにファン５５の回転数を制御する制御回路５４とで構成している。
【００３４】
尚、本装置は図３に示す例では周囲温度＋２５℃以下の温度領域に対しては制御不能となるが、一般にダイオードの周囲温度は装置内温度上昇により装置外周囲温度に比べて高くなるので、この温度上昇分だけ下方向に制御範囲が広がる。即ち１０℃の内部温度上昇があれば＋１５℃まで制御可能となり実用性が損なわれることは少ない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電源並列接続制御装置は、オアダイオードのオン電圧の温度変動を電源の出力電圧を調整することにより補償し、あるいは、オアダイオードの周囲温度を所定の基準温度に一定に保持しているので、オアダイオードのオン電圧の温度変動に起因する電源の電流バランスのくずれを確実に防止することができるという効果がある。更にオアダイオードのオン電圧の温度変動に起因する負荷電圧の変動も同時に補償することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態例を示すブロック図である。
【図３】ダイオードの温度特性を示す特性図である。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、５    電源並列接続制御装置
２    ０系ＤＣ電源
３    １系ＤＣ電源
４    負荷
１１、１２、５１、５２    ダイオード
１３、５３    温度センサ
１４    演算制御回路
１５、１６    温度テーブル
１７、１８    電源調整器
５４    制御回路
５５    ファン
【図１】
0003602103.tif 000002
【図２】
0003602103.tif 000003
【図３】
0003602103.tif 000004
【図４】
0003602103.tif 000005