(57)【要約】【課題】発振防止装置内のコンデンサの静電容量を適正化し、発振防止装置を小型化する。【解決手段】本発明は、直流電源とＩＣＴ装置との間の配線構成に基づいて、直流給電システムを任意のクラスに分けるステップと、前記任意のクラスごとに、前記直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線のインダクタンスを計算するステップと、前記計算された配線のインダクタンスと、前記ＩＣＴ装置における発振を防止するための条件式とに基づいて、前記ＩＣＴ装置に内蔵された発振防止装置のコンデンサの静電容量の最低値を算出するステップと、前記算出したコンデンサの静電容量の最低値と、前記任意のクラスとを紐付けて記憶部に格納するステップとを含む。【選択図】図３
2015164381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と該直流電源から直流電圧が印加されるＩＣＴ装置とを備えた直流給電システムにおいて、ＣＰＵと記憶部とを含むコンピュータによってコンデンサの静電容量を決定する方法であって、前記直流電源は、交流電源からの交流電圧を前記直流電圧に変換する整流装置と、該変換された直流電圧の電流を分岐する電流分配装置と、該変換された直流電圧を調整するコンバータとを含み、コンデンサの静電容量決定方法は、
前記直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線構成に基づいて、前記直流給電システムを任意のクラスに分けるステップと、
前記任意のクラスごとに、前記直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線のインダクタンスを計算するステップと、
前記計算された配線のインダクタンスと、前記ＩＣＴ装置における発振を防止するための条件式とに基づいて、前記ＩＣＴ装置に内蔵された発振防止装置のコンデンサの静電容量の最低値を算出するステップと、
前記算出したコンデンサの静電容量の最低値と、前記任意のクラスとを紐付けて前記記憶部に格納するステップとを前記ＣＰＵに実行させることを特徴とするコンデンサの静電容量決定方法。
【請求項２】
前記整流装置、前記電流分配装置、前記コンバータの少なくとも１つに、前記直流電圧を調整する第１の電圧変換部を含み、
前記クラスに分けるステップは、前記第１の電圧変換部と前記ＩＣＴ装置内の第２の電圧変換部とを接続する配線のパラメータに基づいて、任意のクラスに分けることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサの静電容量決定方法。
【請求項３】
前記クラスに分けるステップは、前記電流分配装置に備えられた発振防止装置から前記ＩＣＴ装置に備えられた電圧変換部までの配線の長さに基づいて、任意のクラスに分けることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサの静電容量決定方法。
【請求項４】
前記クラスに分けるステップは、前記整流装置によって変換された電圧に基づいて、任意のクラスに分けることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサの静電容量決定方法。
【請求項５】
前記クラスに分けるステップは、前記整流装置に備えられた電圧変換部から前記電流分配装置に備えられた電圧変換部までの配線のパラメータに基づいて、任意のクラスに分けることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサの静電容量決定方法。
【請求項６】
前記クラスに分けるステップは、前記電流分配装置および前記コンバータの冗長化の数に基づいて、任意のクラスに分けることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサの静電容量決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振を防止するためのコンデンサの静電容量決定方法に関し、より詳細には、直流給電システムにおける発振を抑止するために設置される発振防止装置のコンデンサの静電容量決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進展に伴い、通信設備やデータセンタにおいて設置されているＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）装置への電力供給の安定化が要請されている。ＩＣＴ装置とは、例えば、ルータやサーバなどをいう。ＩＣＴ装置への電力を供給する技術として、直流で給電を行う直流給電システムが存在する。
【０００３】
そこで、直流給電において、短絡、地絡、過負荷による過電流や給電電圧の不安定から生じる発振からＩＣＴ装置を守る直流給電システムが存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１に従来の直流給電システムの構成を示す。従来の直流給電システムは、交流電圧を出力する商用交流電源１と、商用交流電源１から出力された交流電圧を直流電圧に変換する整流装置２と、整流装置２で変換された直流電圧の電流を複数に分岐する電流分配装置３とを備える。電流分配装置３は、分電盤を含む。また、従来の直流給電システムは、電流分配装置３で分岐された直流電流の電圧を任意の電圧に調整するコンバータ４と、整流装置２で変換された直流電流の電力を蓄えて停電時の電圧源となる蓄電池７とを備える。そして、コンバータ４で調整された直流電圧は、ＩＣＴ装置５に印加され、電流分配装置３で分岐された直流電圧は、ＩＣＴ装置５’に印加される。
【０００５】
整流装置２は、発振を防止するためのコンデンサを含む発振防止装置２１と、直流電流の電圧を任意の電圧に調整したり電圧を直流・交流変換したりする電圧変換部２２とを備える。
【０００６】
また、電流分配装置３は、発振防止装置３１を備え、コンバータ４は、発振防止装置４１と電圧変換部４２とを備える。本明細書では、電圧変換部は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む。
【０００７】
ＩＣＴ装置５は、発振防止装置５１と、電圧変換部４２と、直流の電力を消費する負荷５３とを備え、ＩＣＴ装置５’は、発振防止装置５１’と電圧変換部５２’と負荷５３’とを備える。負荷は、例えば、ＣＰＵ、メモリなどをいう。
【０００８】
電圧変換部４２で調整された給電電圧は、例えば、ＩＣＴ装置の撤去や移動が原因で、不安定になる場合がある。給電電圧が不安定になると、給電電圧に発振現象が生じる可能性がある。発振現象が生じると、電圧が供給されるＩＣＴ装置が故障する危険性が高まる。
【０００９】
図２に直流給電システム全体の等価回路を示す。等価回路は、直流電圧を出力する直流電圧源８と、配線の抵抗を表す抵抗９と、配線のインダクタを表すインダクタ１０と、抵抗９およびインダクタ１０を介して電圧が印加されるＩＣＴ装置５とを備える。ＩＣＴ装置５は、発振防止装置５１と負荷１３とを備え、発振防止装置５１は、発振を防止するためのコンデンサ１２と、コンデンサ１２に含まれる寄生抵抗を表す抵抗１１とを備える。
【００１０】
発振しないための安定条件を次の（式１）に示す。
【００１１】
【数１】
2015164381.tif 000003
【００１２】
Ｅは、直流電圧源８の電圧値であり、Ｒ０は、抵抗９の抵抗値であり、Ｌ０は、インダクタ１０のインダクタンス値である。また、Ｐは、負荷１３の負荷電力値であり、Ｃは、コンデンサ１２の静電容量であり、ＲＣは、抵抗１１の抵抗値である。
【００１３】
直流電源の配置が異なると直流電源とＩＣＴ装置との間の配線の長さが変わり、配線の長さが変わると、配線のインダクタンスＬ０が変化する。配線のインダクタンスＬ０が変化すると、（式１）により、発振が生じる可能性があることがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−３０４４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の直流給電システムでは、直流給電システム全体における配線のインダクタンスに基づいて発振を防止するためのコンデンサの容量を定めていた。よって、最悪条件で発振防止対策を行うため、配線の長さおよび配線の断面積などの条件範囲を広く想定する結果、発振防止装置内に容量の大きなコンデンサを搭載していた。したがって、発振防止装置が高コストになるという問題や、ＩＣＴ装置に発振防止装置を設置する場合、ＩＣＴ装置内の空間を発振防止装置が占める割合が大きくなるという問題があった。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、発振防止装置を小型化し、発振を防止するためのコンデンサの静電容量を容易に決定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直流電源と該直流電源から直流電圧が印加されるＩＣＴ装置とを備えた直流給電システムにおいて、ＣＰＵと記憶部とを含むコンピュータによってコンデンサの静電容量を決定する方法であって、前記直流電源は、交流電源からの交流電圧を前記直流電圧に変換する整流装置と、該変換された直流電圧の電流を分岐する電流分配装置と、該変換された直流電圧を調整するコンバータとを含み、コンデンサの静電容量決定方法は、前記直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線構成に基づいて、前記直流給電システムを任意のクラスに分けるステップと、前記任意のクラスごとに、前記直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線のインダクタンスを計算するステップと、前記計算された配線のインダクタンスと、前記ＩＣＴ装置における発振を防止するための条件式とに基づいて、前記ＩＣＴ装置に内蔵された発振防止装置のコンデンサの静電容量の最低値を算出するステップと、前記算出したコンデンサの静電容量の最低値と、前記任意のクラスとを紐付けて前記記憶部に格納するステップとを前記ＣＰＵに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、発振防止装置内に適切な容量のコンデンサを挿入する直流給電システムを構築することが可能となり、発振防止装置のコンデンサの静電容量を小さくすることにより、発振防止装置の省スペース化やコスト削減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の直流給電システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる、直流電源に接続されたＩＣＴ装置の等価回路の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる発振を防止するためのコンデンサの静電容量決定方法を実行するコンピュータのソフトウェア構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる、電圧変換部の位置によるクラスの分け方の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる、建物の階数別にＩＣＴ装置を設置した場合のクラスの分け方の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる、１フロア内の配線の長さによるクラスの分け方の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる、印加する電圧別のクラスの分け方の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる、配線の断面積および長さ別のクラスの分け方の一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる、冗長化におけるクラスの分け方の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例にかかる、発振を防止するためのコンデンサの静電容量決定方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図３に本発明の一実施形態にかかる発振を防止するためのコンデンサの静電容量を決定するシステムにおけるコンピュータがＣＰＵに実行させるソフトウェア構成の機能ブロック図である。本発明の一実施形態にかかる発振を防止するためのコンデンサの静電容量を決定するシステムのコンピュータ３００は、各機能を実行するＣＰＵ３０１と、各種データを格納するための記憶部３０２とを備える。
【００２２】
ＣＰＵ３０１は、直流電源とＩＣＴ装置との間の配線構成に基づいて、直流給電システムを任意のクラスに分ける選別部３０３を備える。クラスに分ける方法は、後述する。
【００２３】
ＣＰＵ３０１は、任意のクラスごとに、直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線のインダクタンスを計算する計算部３０４を備える。
【００２４】
ＣＰＵ３０１は、計算された配線のインダクタンスと、ＩＣＴ装置における発振を防止するための条件式とに基づいて、ＩＣＴ装置に内蔵された発振防止装置のコンデンサの静電容量の最低値を算出する算出部３０５を備える。
【００２５】
ＣＰＵ３０１は、算出したコンデンサの静電容量の最低値と、前記任意のクラスとを紐付けて前記記憶部に格納する管理部３０６を備える。
【００２６】
（テーブルに格納されている複数のクラスについて）  
記憶部３０２に格納された複数のクラスについて説明する。本実施例では、或る電圧変換部からＩＣＴ装置の電圧変換部までの配線構成に着目する。配線のインダクタンスＬ０は配線の距離に影響し、電圧変換部間の配線の距離が短くなると配線のインダクタンスＬ０が減少する。インダクタンスＬ０が減少すると、（式１）より発振が起こりにくくなる。また、配線のインダクタンスＬ０は配線の断面積にも影響し、電圧変換部間の配線の断面積が大きくなると配線のインダクタンスＬ０が減少し、（式１）より発振が起こりにくくなる。さらに、ＩＣＴ装置に給電される直流電圧Ｅが高い場合、（式１）より発振が起こりにくくなる。
【００２７】
よって、或る電圧変換部からＩＣＴ装置の電圧変換部までの配線の長さ、配線の断面積、ＩＣＴ装置に印加される直流電圧の大きさによって、発振が起こる可能性が変化する。そして、発振が起こる可能性が高い場合は、ＩＣＴ装置に設置する発振防止装置のコンデンサの静電容量を大きくすることで発振を抑制することができる。そこで、発振が起こる可能性が低い場合は、ＩＣＴ装置に設置される発振防止装置のコンデンサの静電容量を小さくして、発振防止装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
直流給電システムの整流装置、電流分配装置、コンバータ、ＩＣＴ装置の仕様や設置場所により、配線の長さ、配線の断面積、ＩＣＴ装置に印加される直流電圧の大きさが変化する。そのため、発振を防止するためのコンデンサの静電容量を（式１）で全て計算するのは、困難となる。
【００２９】
本実施例では、直流給電システムの各装置間の電圧降下はガイドラインで決められていたり、直流給電システムで使用される配線の断面積は規格で決められていたりするという設備的な制限を踏まえ、発振を防止するためのコンデンサの静電容量の最低値を決定する。具体的には、直流給電システムの整流装置、電流分配装置、コンバータ、ＩＣＴ装置の仕様、直流電源とＩＣＴ装置との間の配線構成に基づいてクラス分けを行い、各クラスごとにコンデンサの静電容量の最低値を決定し、クラスに紐付けて記憶部３０２に格納する。
【００３０】
以下、クラス分けについて詳述する。
【００３１】
（直流給電システム内の電圧変換部の配置によるクラス分け）  
図４に本発明の一実施形態にかかる、電圧変換部の位置によるクラスの分け方の一例を示す。図４（ａ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＡの直流給電システム１００Ａは、商用交流電源１と、整流装置２ａと、電流分配装置３ａと、コンバータ４ａと、ＩＣＴ装置５ａとを備える。整流装置２ａは、発振防止装置２１と、電圧変換部２２を備える。ＩＣＴ装置５ａは、発振防止装置５１ａと、電圧変換部５２ａと、負荷５３ａとを備える。
【００３２】
図４（ｂ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＢの直流給電システム１００Ｂは、商用交流電源１と、整流装置２ｂと、電流分配装置３ｂと、コンバータ４ｂと、ＩＣＴ装置５ｂとを備える。電流分配装置３ｂは、発振防止装置３１と、電圧変換部３２を備える。ＩＣＴ装置５ｂは、発振防止装置５１ｂと、電圧変換部５２ｂと、負荷５３ｂとを備える。
【００３３】
図４（ｃ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＣの直流給電システム１００Ｃは、商用交流電源１と、整流装置２ｃと、電流分配装置３ｃと、コンバータ４ｃと、ＩＣＴ装置５ｃとを備える。コンバータ４ｃは、発振防止装置４１と、電圧変換部４２を備える。ＩＣＴ装置５ｃは、発振防止装置５１ｃと、電圧変換部５２ｃと、負荷５３ｃとを備える。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す、直流給電システム内の整流装置、電流分配装置、コンバータ、およびＩＣＴ装置という４つの構成は、３つのクラスとも変わらない。しかし、発振防止装置および電圧変換部が、直流給電システム１００Ａでは、整流装置２ａに、直流給電システム１００Ｂでは、電流分配装置３ｂに、直流給電システム１００Ｃでは、コンバータ４ｃに、備わっている点がそれぞれ異なる。
【００３５】
選別部３０３は、直流給電システム１００ＡをクラスＡ、直流給電システム１００ＢをクラスＢ、直流給電システム１００ＣをクラスＣと決定しクラス分けする。
【００３６】
それぞれクラス分けされた直流給電システムは、電圧変換部間の配線の長さと断面積の配線条件が以下のように定まる。
【００３７】
（クラスＡ）整流装置２ａからＩＣＴ装置５ａまでは断面積325 mm2以下、長さ150m以下の配線を利用する。
【００３８】
（クラスＢ）電流分配装置３ｂからＩＣＴ装置５ｂまでは断面積38 mm2 以下、長さ50m以下の配線を利用する。
【００３９】
（クラスＣ）電流分配装置３ｃとＩＣＴ装置５ｃの間にコンバータ４ｃを設ける場合、電流分配装置３ｃからコンバータ４ｃまでは断面積38 mm以下、長さ40m 以下の配線を利用し、コンバータ４ｃからＩＣＴ装置５ｃまでは断面積8 mm2以下、長さ10m以下の配線を利用する。
【００４０】
（例１）  
本発明の一実施形態では、各クラスごとに、配線のインダクタンスＬ０、配線の抵抗Ｒ０、コンデンサの寄生抵抗ＲＣ、負荷電力Ｐ、整流装置で変換した直流電圧Ｅなどの（式１）に示す各パラメータを用意しておく。（クラスＡ）の場合、配線の断面積、配線の長さに基づき配線のインダクタンスＬ０および配線の抵抗Ｒ０を計算部３０４によって求めて用意する。
【００４１】
ここで、最も発振が起こりやすい条件となる（式１）の左辺と右辺が等しい場合の式を次の（式２）（条件式）に示す。
【００４２】
【数２】
2015164381.tif 000004
【００４３】
各クラスごとに用意される各パラメータは、少しの変動によってすぐに発振が起こらないように、一定の余裕を含んでいる。余裕を含んでいる各パラメータを（式２）にそれぞれ代入すれば、発振が防止でき、且つ、パラメータ変動を考慮した、コンデンサの静電容量の最低値を取得することができる。
【００４４】
（クラスＡ）の場合、配線のインダクタンスＬ０、配線の抵抗Ｒ０、コンデンサの寄生抵抗ＲＣ、負荷電力Ｐ、整流装置２ａで変換した直流電圧Ｅをそれぞれ（式２）に代入してコンデンサの静電容量Ｃを求める。そして、求めた値を発振防止装置５１ａのコンデンサの静電容量の最低値とする。クラスＡの場合のコンデンサの静電容量の最低値は、604μF/Wである。
【００４５】
（クラスＢ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、85μF/Wである。
【００４６】
（クラスＣ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、76μF/Wである。
【００４７】
表１に示す様に、クラスＡの発振防止装置５１ａはクラスＢの直流給電システム１００Ｂ、クラスＣの直流給電システム１００Ｃにも用いることが可能である。一方で、クラスＣの発振防止装置５１ｃはクラスＡの発振防止装置５１ａとクラスＢの発振防止装置５１ｂに比べ、コンデンサ容量を小さくすることが可能である。
【００４８】
電流分配装置からＩＣＴ装置の間にコンバータがある場合（クラスＣ）が多い直流給電システムにおいては、クラスＣの発振防止装置５１ｃを大部分で利用することができるため、簡易にコンデンサ容量を小さくすることにより発振防止装置の省スペース・コスト削減が可能となる。
【００４９】
【表１】
2015164381.tif 000005
【００５０】
（建物内の電圧変換部の配置によるクラス分け）  
図５に本発明の一実施形態にかかる、建物の階数別にＩＣＴ装置を設置した場合のクラスの分け方の一例を示す。本発明の一実施形態にかかるクラスＤの直流給電システム１００Ｄは、建物の１階にある商用交流電源１と、１階にある整流装置２と、３階にある電流分配装置３ｄと、３階にあるＩＣＴ装置５ｄとを備える。整流装置２は、発振防止装置と、電圧変換部を備える。ＩＣＴ装置５ｄは、発振防止装置５１ｄと、電圧変換部５２ｄと、負荷５３ｄとを備える。
【００５１】
本発明の一実施形態にかかるクラスＥの直流給電システム１００Ｅは、建物の１階にある商用交流電源１と、１階にある整流装置２と、２階にある電流分配装置３ｅと、２階にあるＩＣＴ装置５ｅとを備える。ＩＣＴ装置５ｅは、発振防止装置５１ｅと、電圧変換部５２ｅと、負荷５３ｅとを備える。
【００５２】
本発明の一実施形態にかかるクラスＦの直流給電システム１００Ｆは、建物の１階にある商用交流電源１と、１階にある整流装置２と、１階にある電流分配装置３ｆと、１階にあるＩＣＴ装置５ｆとを備える。ＩＣＴ装置５ｆは、発振防止装置５１ｆと、電圧変換部５２ｆと、負荷５３ｆとを備える。
【００５３】
図５に示された直流給電システムはそれぞれ、直流給電システム内の電流分配装置、およびＩＣＴ装置の配置が建物の階数で異なる。選別部３０３は、直流給電システム１００ＤをクラスＤ、直流給電システム１００ＥをクラスＥ、直流給電システム１００ＦをクラスＦと決定しクラス分けする。
【００５４】
それぞれクラス分けされた直流給電システムは、電圧変換部間の配線の長さと断面積の配線条件が以下のように定まる。
【００５５】
（クラスＤからクラスＦ）整流装置２からＩＣＴ装置５ｄまでの配線、整流装置２からＩＣＴ装置５ｅまでの配線、および整流装置２からＩＣＴ装置５ｆまでの配線については、断面積325 mm2以下、長さ30m以下の配線を利用する。また、3階の建物の高さを15mとし、1階の高さを5 m、2階の高さを10mとする。
【００５６】
（クラスＤ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、358μF/Wである。
【００５７】
（クラスＥ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、292μF/Wである。
【００５８】
（クラスＦ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、188μF/Wである。
【００５９】
クラスＤの直流給電システム１００ＤはクラスＥの直流給電システム１００Ｅよりも電圧変換部間の配線長が長いため、発振が起こりやすい。したがって、クラスＤの発振防止装置５１ｄはクラスＥの発振防止装置５１ｅよりもコンデンサの静電容量が大きくなる。同様にクラスＥの発振防止装置５１ｅはクラスＦの発振防止装置５１ｆよりもコンデンサの静電容量が大きくなる。そのため、クラスＤの発振防止装置５１ｄはクラスＥの直流給電システム１００Ｅ、クラスＦの直流給電システム１００Ｆにも用いることが可能である。一方で、クラスＦの発振防止装置５１ｆはクラスＤの発振防止装置５１ｄとクラスＥの発振防止装置５１ｅに比べ、コンデンサの静電容量を小さくすることが可能である。
【００６０】
なお、クラス数は３つに限るわけではなく、クラス数を増やすことや、それぞれのクラスで定める配線長の条件が異なるようにすることも可能である。
【００６１】
（１フロア内の電圧変換部の配置によるクラス分け）  
図６に本発明の一実施形態にかかる、１フロア内の配線の長さによるクラスの分け方の一例を示す。本発明の一実施形態にかかるクラスＧの直流給電システム１００Ｇは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３と、ＩＣＴ装置５ｇとを備える。整流装置２は、発振防止装置２１と、電圧変換部２２を備える。ＩＣＴ装置５ｇは、発振防止装置５１ｇと、電圧変換部５２ｇと、負荷５３ｇとを備える。
【００６２】
本発明の一実施形態にかかるクラスＨの直流給電システム１００Ｈは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３と、ＩＣＴ装置５ｈとを備える。ＩＣＴ装置５ｈは、発振防止装置５１ｈと、電圧変換部５２ｈと、負荷５３ｈとを備える。
【００６３】
本発明の一実施形態にかかるクラスＩの直流給電システム１００Ｉは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３と、ＩＣＴ装置５ｉとを備える。ＩＣＴ装置５ｉは、発振防止装置５１ｉと、電圧変換部５２ｉと、負荷５３ｉとを備える。
【００６４】
選別部３０３は、直流給電システム１００ＧをクラスＧ、直流給電システム１００ＨをクラスＨ、直流給電システム１００ＩをクラスＩと決定しクラス分けする。
【００６５】
図６に示す各直流給電システム内の整流装置、電流分配装置、およびＩＣＴ装置の内部構成は、３つのクラスとも変わらない。しかし、電流分配装置３とＩＣＴ装置との配線の長さがクラスごとでそれぞれ異なる。
【００６６】
直流給電システムの設置面積が15m × 20mの場合、それぞれクラス分けされた直流給電システムは、電圧変換部間の配線の長さと断面積の配線条件が以下のように定まる。
【００６７】
（クラスＧ）電流分配装置３からＩＣＴ装置５ｇまでは断面積38 mm2以下、長さ35 m から23.3 mの配線を利用する。
【００６８】
（クラスＨ）電流分配装置３からＩＣＴ装置５ｈまでは断面積38 mm2以下、長さ23.3m から 11.6mの配線を利用する。
【００６９】
（クラスＩ）電流分配装置３からＩＣＴ装置５ｉまでは断面積38 mm2以下、長さ11.6m以下の配線を利用する。
【００７０】
（クラスＧ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、84μF/Wである。
【００７１】
（クラスＨ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、82μF/Wである。
【００７２】
（クラスＩ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、77μF/Wである。
【００７３】
クラスＧの直流給電システム１００ＧはクラスＨの直流給電システム１００Ｈよりも電圧変換部間の配線長が長いため、発振が起こりやすい。このため、クラスＧの発振防止装置５１ｇはクラスＨの発振防止装置５１ｈよりもコンデンサの静電容量が大きくなる。同様にクラスＨの発振防止装置５１ｈはクラスＩの発振防止装置５１ｉよりもコンデンサの静電容量が大きくなる。そのため、クラスＧの発振防止装置５１ｇはクラスＨの直流給電システム１００Ｈ、クラスＩの直流給電システム１００Ｉにも用いることが可能である。一方で、クラスＩの発振防止装置５１ｉはクラスＧの発振防止装置５１ｇとクラスＨの発振防止装置５１ｈに比べ、コンデンサの静電容量を小さくすることが可能である。
【００７４】
なお、クラス数は３つに限るわけではなく、クラス数を増やすことや、それぞれのクラスで定める配線長の条件が異なるようにすることも可能である。
【００７５】
（建物全体の直流給電システムによるクラス分け）  
クラスＡからクラスＩまでのクラス分けをまとめ、総合的にクラス分けをする。建物全体で、直流給電システムのクラス数は、「クラスＡ、Ｂ、Ｃ」×「クラスＤ、Ｅ、Ｆ」×「クラスＧ、Ｈ、Ｉ」である。このままではＩＣＴ装置内の発振防止装置に対応するクラス数が27となり、全てのコンデンサを用意するのは高コストとなる可能性がある。そこで、発振防止装置に対応するクラス数を削減するため、直流給電システムのクラスを再分類する。
【００７６】
直流給電システムのクラスＡ〜ＣとクラスＤ〜ＦとクラスＧ〜Ｉの組み合わせは、全部で27通り存在することになる。27通りのクラスをさらに分類することによって、ＩＣＴ装置の発振防止装置に対応するクラス数を削減することが出来る。例えば、建物内の直流給電システムのクラス全２７通りのうち、発振を防止するコンデンサの静電容量の最低値が一番高いクラスの組合せは、クラスＡとクラスＤとクラスＧである。一方で、発振を防止するコンデンサの静電容量の最低値が一番低いクラスの組合せは、クラスＣとクラスＦとクラスＩである。発振を防止するコンデンサの静電容量の最大値と最小値の差分を三分割して、コンデンサの静電容量の大きい方から、発振防止装置のクラスをクラスＸ、クラスＹ、クラスＺと定める。これにより27通りのクラスをもつ直流給電システムに対し、３通りのクラスをもつ発振防止装置を対応させることができる。
【００７７】
（電圧の違いによるクラス分け）  
図７に本発明の一実施形態にかかる、印加する電圧別のクラスの分け方の一例を示す。図７（ａ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＪの直流給電システム１００Ｊは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３と、ＩＣＴ装置５ｊとを備える。整流装置２は、発振防止装置２１と、電圧変換部２２を備える。ＩＣＴ装置５ｊは、発振防止装置５１ｊと、電圧変換部５２ｊと、負荷５３ｊとを備える。整流装置２で変換した電圧は、35Vから48Vである。
【００７８】
図７（ｂ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＫの直流給電システム１００Ｋは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３と、ＩＣＴ装置５ｋとを備える。ＩＣＴ装置５ｋは、発振防止装置５１ｋと、電圧変換部５２ｋと、負荷５３ｋとを備える。整流装置２で変換した電圧は、260Vから380Vである。
【００７９】
図７（ａ）、（ｂ）に示す、直流給電システム内の整流装置、電流分配装置、およびＩＣＴ装置という３つの構成は、３つのクラスとも変わらない。しかし、ＩＣＴ装置に印加される直流電圧がそれぞれ異なる。
【００８０】
選別部３０３は、直流給電システム１００ＪをクラスＪ、直流給電システム１００ＫをクラスＫと決定しクラス分けする。
【００８１】
それぞれクラス分けされた直流給電システムは、電圧変換部間の配線の長さと断面積の配線条件が以下のように定まる。
【００８２】
（クラスＪ）整流装置２からＩＣＴ装置５ｊまでは断面積325 mm2以下、長さ150m以下の配線を利用する。
【００８３】
（クラスＫ）整流装置２からＩＣＴ装置５ｊまでは断面積325 mm2以下、長さ150m以下の配線を利用する。
【００８４】
（クラスＪ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、1136μF/Wである。
【００８５】
（クラスＫ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、21μF/Wである。
【００８６】
なお、クラス数は2つに限るわけではなく、クラス数を増やすことや、それぞれのクラスで定める配線長の条件が異なるようにすることも可能である。
【００８７】
（配線の断面積および長さ別のクラス分け）  
図８に本発明の一実施形態にかかる、配線の断面積および長さ別のクラスの分け方の一例を示す。図８（ａ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＬの直流給電システム１００Ｌは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３ｌと、負荷５３とを備える。整流装置２は、発振防止装置２１と、電圧変換部２２を備える。電流分配装置３ｌは、発振防止装置３１ｌと、電圧変換部３２ｌとを備える。
【００８８】
図８（ｂ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＭの直流給電システム１００Ｍは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３ｍと、負荷５３とを備える。電流分配装置３ｍは、発振防止装置３１ｍと、電圧変換部３２ｍとを備える。
【００８９】
図８（ｃ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＮの直流給電システム１００Ｎは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３ｎと、負荷５３とを備える。電流分配装置３ｎは、発振防止装置３１ｎと、電圧変換部３２ｎとを備える。
【００９０】
図８（ｄ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＯの直流給電システム１００Ｏは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３ｏと、負荷５３とを備える。電流分配装置３ｏは、発振防止装置３１ｏと、電圧変換部３２ｏとを備える。
【００９１】
図８（ａ）から（ｄ）に示す、直流給電システム内の整流装置、電流分配装置、および負荷の内部構成は、４つのクラスとも変わらない。しかし、直流給電システム１００Ｌおよび直流給電システム１００Ｍの配線の断面積と、直流給電システム１００Ｎおよび直流給電システム１００Ｏの配線の断面積とが異なる。また、直流給電システム１００Ｌおよび直流給電システム１００Ｎにおける整流装置２と電流分配装置との間の配線の長さと、直流給電システム１００Ｍおよび直流給電システム１００Ｏにおける整流装置２と電流分配装置との間の配線の長さとが異なる。
【００９２】
選別部３０３は、直流給電システム１００ＬをクラスＬ、直流給電システム１００ＭをクラスＭ、直流給電システム１００ＮをクラスＮ、直流給電システム１００ＯをクラスＯと決定しクラス分けする。
【００９３】
それぞれクラス分けされた直流給電システムは、電圧変換部間の配線の長さと断面積の配線条件が以下のように定まる。
【００９４】
（クラスＬ）整流装置２から電流分配装置３ｌまでは断面積325 mm2以下、長さ100m以下の配線を利用する。
【００９５】
（クラスＭ）整流装置２から電流分配装置３ｍまでは断面積325 mm2以下、長さ50m以下の配線を利用する。
【００９６】
（クラスＮ）整流装置２から電流分配装置３ｎまでは断面積38 mm2以下、長さ100m以下の配線を利用する。
【００９７】
（クラスＯ）整流装置２から電流分配装置３ｏまでは断面積38 mm2以下、長さ50m以下の配線を利用する。
【００９８】
（クラスＬ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの最低限の静電容量は、581μF/Wである。
【００９９】
（クラスＭ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、524μF/Wである。
【０１００】
（クラスＮ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、86μF/Wである。
【０１０１】
（クラスＯ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、85μF/Wである。
【０１０２】
（冗長構成によるクラス分け）  
図９に本発明の一実施形態にかかる、冗長化におけるクラスの分け方の一例を示す。図９（ａ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＰの直流給電システム１００Ｐは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３と、コンバータ４と、ＩＣＴ装置５ｐとを備える。整流装置２は、発振防止装置２１と、電圧変換部２２を備える。電流分配装置３は、発振防止装置３１を備え、コンバータ４は、発振防止装置４１と、電圧変換部４２とを備える。ＩＣＴ装置５ｐは、発振防止装置５１ｐと、電圧変換部５２ｐと、負荷５３ｐとを備える。
【０１０３】
図９（ｂ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＱの直流給電システム１００Ｑは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３およびコンバータ４と電流分配装置３’およびコンバータ４’とが並列接続されたＩＣＴ装置５ｑとを備える。電流分配装置３’は、発振防止装置３１’を備え、コンバータ４’は、発振防止装置４１’と、電圧変換部４２’とを備える。ＩＣＴ装置５ｑは、発振防止装置５１ｑと、電圧変換部５２ｑと、負荷５３ｑとを備える。
【０１０４】
図９（ｃ）に示す本発明の一実施形態にかかるクラスＲの直流給電システム１００Ｒは、商用交流電源１と、整流装置２と、電流分配装置３およびコンバータ４と電流分配装置３’およびコンバータ４’と電流分配装置３’’およびコンバータ４’’とが並列接続されたＩＣＴ装置５ｒとを備える。電流分配装置３’’は、発振防止装置３１’’を備え、コンバータ４’’は、発振防止装置４１’’と、電圧変換部４２’’とを備える。ＩＣＴ装置５ｒは、発振防止装置５１ｒと、電圧変換部５２ｒと、負荷５３ｒとを備える。
【０１０５】
図９（ａ）から（ｃ）に示す、直流給電システム内の整流装置、電流分配装置、コンバータおよびＩＣＴ装置の内部構成は、３つのクラスとも変わらない。しかし、直流給電システム１００Ｐは、冗長化していないのに対し、直流給電システム１００Ｑは、電流分配装置およびコンバータを１冗長化し、直流給電システム１００Ｒは、電流分配装置およびコンバータを２冗長化している点で異なる。また、直流給電システム１００Ｐと、直流給電システム１００Ｑと、直流給電システム１００Ｒとでは、整流装置と電流分配装置までの配線の断面積も異なる。
【０１０６】
選別部３０３は、直流給電システム１００ＰをクラスＰ、直流給電システム１００ＱをクラスＱ、直流給電システム１００ＲをクラスＲと決定しクラス分けする。
【０１０７】
（クラスＰからＲ）整流装置２からＩＣＴ装置５ｐまでは断面積325 mm2以下、長さ150m以下の配線を利用する。
【０１０８】
（クラスＰ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、603μF/Wである。
【０１０９】
（クラスＱ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、561μF/Wである。
【０１１０】
（クラスＲ）の場合、例１と同様に計算したコンデンサの静電容量の最低値は、523μF/Wである。
【０１１１】
なお、クラス数は3つに限るわけではなく、クラス数を増やすことや、それぞれのクラスで定める配線長の条件が異なるようにすることも可能である。
【０１１２】
（再生可能エネルギーによるクラス分け）  
直流給電システムに太陽電池や風力発電機、燃料電池などの再生可能エネルギーを利用した分散電源を接続する場合、それぞれの分散電源における、直流給電システム内の電圧変換部とＩＣＴ装置の電圧変換部とを接続する間の配線の長さや断面積によりクラス分けを行うことが可能である。
【０１１３】
（追加コンデンサの利用によるクラス分け）  
ＩＣＴ装置の更改、ＩＣＴ装置の移動、ＩＣＴ装置を設置する設備の再構築などの場合、配線の長さが変化し、直流給電システムのクラスが変化する。変化する際、コンデンサを追加することで本実施例による発振防止装置のクラスを変更することが可能である。電流分配装置またはＩＣＴ装置の発振防止装置に追加されたコンデンサを搭載することで直流給電システム区間のクラスを上位クラスへ変更することが可能である。直流給電システムに追加されたコンデンサの静電容量により直流給電システムおよびＩＣＴ装置のクラス分けを再度行う。
【０１１４】
例えば、ＩＣＴ装置に設置する発振防止装置のコンデンサの最低静電容量が500μF/Wである直流給電システムのクラスをクラスＳ、ＩＣＴ装置に設置する発振防止装置のコンデンサの最低静電容量が300μF/Wである直流給電システムのクラスをクラスＴ、ＩＣＴ装置に設置する発振防止装置のコンデンサの最低静電容量が100μF/Wである直流給電システムのクラスをクラスＵ、であると仮定する。すると、クラスＵの発振防止装置に静電容量200μF/Wのコンデンサを挿入すると、クラスＵの発振防止装置からクラスＴの発振防止装置へ変更が可能となる。同様に、クラスＴの発振防止装置に静電容量200μF/Wのコンデンサを挿入すると、クラスＴの発振防止装置からクラスＳの発振防止装置への変更が可能となる。
【０１１５】
（フローチャート）  
図１０に本発明の一実施例にかかる、コンデンサ容量決定方法のフローチャートを示す。選別部３０３は、直流電源とＩＣＴ装置との間の配線構成に基づいて、直流給電システムを任意のクラスに分ける（Ｓ１００１）。
【０１１６】
計算部３０４は、任意のクラスごとに、直流電源と前記ＩＣＴ装置との間の配線のインダクタンスを計算する（Ｓ１００２）。
【０１１７】
算出部３０５は、計算された配線のインダクタンスと、ＩＣＴ装置における発振を防止するための条件式とに基づいて、ＩＣＴ装置に内蔵された発振防止装置のコンデンサの静電容量の最低値を算出する（Ｓ１００３）。
【０１１８】
管理部３０６は、算出したコンデンサの静電容量の最低値と、前記任意のクラスとを紐付けて前記記憶部に格納する（Ｓ１００４）。
【０１１９】
なお、突入電流を防止するためのプリチャージ回路などの保護回路は図示していないが、プリチャージ回路の挿入を限定するものではない。また、整流装置を組み込んでいるが、交流給電システムにおける本実施例の利用を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１２０】
１  商用交流電源
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  整流装置
３、３’、３’’、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｊ、３ｋ、３ｌ、３ｍ、３ｎ、３ｏ  電流分配装置
４、４’、４’’、４ａ、４ｂ、４ｃ  コンバータ
５、５’、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊ、５ｋ、５ｐ、５ｑ、５ｒ、６  ＩＣＴ装置
７  蓄電池
８  直流電圧源
９、１１  抵抗
１０  インダクタンス
１２  コンデンサ
１３、５３、５３’、５３’’、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ、５３ｇ、５３ｈ、５３ｉ、５３ｊ、５３ｋ、５３ｐ、５３ｑ、５３ｒ、６３  負荷
２１、３１、３１’、３１’’、３１ｌ、３１ｍ、３１ｎ、３１ｏ、４１、４１’、４１’’、５１、５１’、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｇ、５１ｈ、５１ｉ、５１ｊ、５１ｋ、５１ｐ、５１ｑ、５１ｒ、６１  発振防止装置
２２、３２ｌ、３２ｍ、３２ｎ、３２ｏ、４２、４２’、４２’’、５２、５２’、５２’’、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈ、５２ｉ、５２ｊ、５２ｋ、５２ｐ、５２ｑ、５２ｒ、６２  電圧変換部
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊ、１００Ｋ、１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎ、１００Ｏ、１００Ｐ、１００Ｑ、１００Ｒ  直流給電システム
３００  コンピュータ
３０１  ＣＰＵ
３０２  記憶部
３０３  選別部
３０４  計算部
３０５  算出部
３０６  管理部
【図１】
2015164381.tif 000006
【図２】
2015164381.tif 000007
【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】
2015164381.tif 000012
【図８】
2015164381.tif 000013
【図９】
2015164381.tif 000014
【図１０】
2015164381.tif 000015