(57)【要約】【課題】電源装置が出力電圧異常や出力停止のときに他の正常な電源装置の動作に悪影響を及ぼすことのない並列電源システムを得る。【解決手段】入力交流電源を直流電源に変換するスイッチング回路９と、出力電流を検出して対応する電圧信号を出力する出力電流検出回路１９と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路１７と、上記電圧信号を電流バス３１上の電圧に重畳するとともに、電流バス３１の平均電流値と上記電圧信号とから、自電源と他電源との差分を検出する電流バランス回路２２と、この差分に基づき共通負荷への電流が複数の電源装置間でバランスするようにスイッチング回路９を制御するＰＷＭ制御部２１と、電流バランス端子ＣＢと電流バランス回路２２との間に設けられたＦＥＴ２５と、出力電圧に異常があると判断したときにＦＥＴ２５を切断する切断制御部２３とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通負荷に並列接続された複数台の電源装置、及び当該複数台の電源装置の電流バランス端子を相互に接続するとともに前記複数台の電源装置の出力電流の平均電流値を電圧にて伝達する電流バスを備え、
前記電源装置は、
入力交流電源を所定の直流電源に変換して前記共通負荷に向けて出力するスイッチング回路と、
前記共通負荷に向けて出力される出力電流を検出して当該出力電流に対応する電圧信号を出力する出力電流検出手段と、
前記共通負荷に向けて出力される出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記出力電流検出手段の出力する電圧信号を前記電流バス上の電圧に重畳するとともに、前記電流バスに流れる平均電流値と前記出力電流検出手段の検出する電圧信号とから、自電源装置の出力電圧と他電源装置の出力電圧との差分を検出する電流バランス回路、及び当該差分に基づき、前記共通負荷に流れる電流が前記複数の電源装置間でバランスするように前記スイッチング回路を制御するスイッチング回路制御部とを有する出力電圧制御部と、
前記電流バランス端子と前記電流バランス回路との間に設けられた切断回路と、
前記出力電圧検出手段の検出する出力電圧を監視し、当該出力電圧に異常があると判断したときに前記切断回路を切断する切断制御部と
を備えたことを特徴とする並列電源システム。
【請求項２】
前記切断制御部は、前記出力電圧検出手段の検出する出力電圧を監視し、当該出力電圧が所定のしきい値以上のときに前記切断回路を導通状態にするとともに、前記出力電圧が前記しきい値未満のときに前記切断回路を切断状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載の並列電源システム。
【請求項３】
前記切断制御部は、前記出力電圧検出手段の検出する出力電圧を監視し、当該出力電圧が所定の変化率にて所定量低下したときに切断回路を切断状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載の並列電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の負荷に対し複数の電源装置の出力を並列接続する並列電源システムに関し、特に、複数の電源装置に設けた電流バランス端子を相互に接続して出力電圧をバランス制御する並列電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共通な負荷に並列接続された複数台の電源装置と、この複数台の電源装置の電流バランス端子を接続するとともに複数台の電源装置の出力電流の平均電流値（中間値）を電圧にて伝達する電流バスを備えた並列電源システムが提案されている。このような構成の並列電源システムにおいては、一般に、自装置の出力電流に対応する電圧信号を電流バス上の電圧に重畳するとともに、電流バスに流れる平均電流値（中間値）と上記電圧信号とから、自電源装置の出力電圧と他電源装置の出力電圧の差分を検出する電流バランス回路を有している。そして、この電流バランス回路は、当該差分をスイッチング回路に作用させて、各電源装置の出力電圧のバランスをとる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６６４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の電流バランス制御によれば、複数台の電源装置の内、例えばいずれか１台に不具合が発生して出力電圧異常となったり出力停止となったりした場合、電流バランス回路の動作が不安定となり、電流バスに流れる平均電流値（中間値）を乱すので他の正常な電源装置の出力電圧をも不適切に変動させてしまうという問題があった。具体的には、例えばいずれか１台の電源装置が故障した際、電流バスに流れる平均電流値が低下するので、他の電源装置はバランスをとろうとして出力電圧を低下させてしまう。すなわち、上記従来の電流バランス制御によれば、例えばいずれか１台の電源装置が故障した際、故障した電源装置の電流バランス回路が、他の正常な電源装置の動作に悪影響を及ぼすことがあり改善が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数台の電源装置の内、いずれかの電源装置が出力電圧異常や出力停止となったときに、電流バランス回路が他の正常な電源装置の動作に悪影響を及ぼすことがなく、安定した正常運転を続けることのできる並列電源システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の並列電源システムは、共通負荷に並列接続された複数台の電源装置、及びこの複数台の電源装置の電流バランス端子を相互に接続するとともに複数台の電源装置の出力電流の平均電流値を電圧にて伝達する電流バスを備え、電源装置は、入力交流電源を所定の直流電源に変換して共通負荷に向けて出力するスイッチング回路と、共通負荷に向けて出力される出力電流を検出してこの出力電流に対応する電圧信号を出力する出力電流検出手段と、共通負荷に向けて出力される出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、出力電流検出手段の出力する電圧信号を電流バス上の電圧に重畳するとともに、電流バスに流れる平均電流値と出力電流検出手段の検出する電圧信号とから、自電源装置の出力電圧と他電源装置の出力電圧との差分を検出する電流バランス回路、及びこの差分に基づき、共通負荷に流れる電流が複数の電源装置間でバランスするようにスイッチング回路を制御するスイッチング回路制御部とを有する出力電圧制御部と、電流バランス端子と電流バランス回路との間に設けられた切断回路と、出力電圧検出手段の検出する出力電圧を監視し、この出力電圧に異常があると判断したときに切断回路を切断する切断制御部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電流バランス端子と電流バランス回路との間に切断回路を設け、さらにこの切断回路を動作させる切断制御部を設け、切断制御部は、自電源装置が出力する出力電圧を監視し、この出力電圧に異常があると判断したときに切断回路を切断するので、複数台の電源装置の内、いずれかの電源装置が出力電圧異常や出力停止となったときにおいても、電流バランス回路が電流バスから切断され、電流バランス回路が他の正常な電源装置の動作に悪影響を及ぼすことがないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明にかかる並列電源システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明にかかる並列電源システムの実施の形態１の概略の機能ブロック図である。図１において、本実施の形態の並列電源システム１００は、第一電源装置５０Ａ、第二電源装置５０Ｂ及び第三電源装置５０Ｃの三つの電源装置を有している。三つの電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの出力端子は、負荷６０に並列に接続されている。また、三つの電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの電流バランス端子ＣＢは、電流バス３１にて相互に接続されている。三つの電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは同一の構成を成している。以降、第一電源装置５０Ａの構成を代表として説明し、第一電源装置５０Ａを自装置、第二電源装置５０Ｂ及び第三電源装置５０Ｃを他装置として説明する。
【００１０】
第一電源装置（以降、単に電源装置）５０Ａは、ＡＣ商用電源３から安定したＤＣ電源を生成して負荷６０に供給するスイッチング電源である。つまり、電源装置５０Ａは、商用交流電源３を所定の直流電源に変換して出力端子に接続された負荷６０に印加する。
【００１１】
図１に示すように、トランス１１の１次側には、ＡＣ商用電源３側から、入力整流回路５、入力平滑用コンデンサ７及びスイッチング回路９がこの順で設けられている。一方、トランスの１１の２次側には、トランス１１から負荷６０側に向けて、出力整流回路１３、出力平滑用コンデンサ１５、出力電圧検出回路１７、出力電流検出回路１９が設けられている。
【００１２】
それぞれ負荷６０に流れる電流が各電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ間でバランスするように出力電圧制御部２０が設けられている。出力電圧制御部２０は、スイッチング回路９をフィードバック制御するＰＷＭ制御部（スイッチング回路制御部）２１と、自電源装置の出力電圧と他電源装置の出力電圧の差分を検出して電流バランス制御を行う電流バランス回路２２とを有している。ＰＷＭ制御部２１が行うスイッチング回路９のフィードバック制御は、スイッチング回路９のスイッチング動作がＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御されて出力電圧が可変となる周知の技術である。スイッチング回路９の出力電圧は、出力電圧検出回路１７（出力電圧検出手段）で検出され、その検出信号がＰＷＭ制御部２１に入力される。ＰＷＭ制御部２１は、出力電圧検出回路１７による検出信号と後述する偏差とに基づいて、負荷６０に流れる電流が各電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃでバランスするようにスイッチング回路９をフィードバック制御する。出力電圧検出回路１７の検出する出力電圧は同時に切断制御部（ＭＰＵ）２３にも入力されている。
【００１３】
出力電流検出回路（出力電流検出手段）１９は、スイッチング回路９から負荷６０に流れる電流値に対応した電圧信号を発生する。この出力電流検出回路１９の出力は電流バランス回路２２に入力されている。電流バランス回路２２は、抵抗２２ａと偏差検出回路２２ｂとを有している。電流バランス回路２２は、出力電流検出回路１９の出力する電圧信号を抵抗２２ａを介して電流バランス端子ＣＢに出力する。これにより、出力電流検出回路１９の出力する電圧信号は電流バス３１上の電圧に重畳される。電流バス３１上の電圧は、各電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが各々出力する電圧信号により、各々の出力電流の平均である平均電流値（中間値）を示す電圧となっている。
【００１４】
電流バランス回路２２は、また、電流バス３１に印加されている平均電流値と出力電流検出回路１９の検出する電圧信号とから、自電源装置の出力電圧と他電源装置の出力電圧の差分を検出して、この差分をＰＷＭ制御部２１に出力してスイッチング回路９に作用させる。
【００１５】
電流バランス回路２２と電流バランス端子ＣＢとの間に切断手段として機能するＦＥＴ２５が設けられている。ＦＥＴ２５は切断制御部２３によって導通状態（オン）と切断状態（オフ）に切り替えられる。切断制御部２３は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）にて構成されており、記憶されたプログラムにより複雑な処理判断ができるようにされている。
【００１６】
並列電源システム１００は、以下のような並列運転電源の動作を行う。上記のように３台の電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの電流バランス端子ＣＢが共通の電流バス３１で相互に接続されている。これにより、電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの出力電流検出回路１９の出力同士がそれぞれ抵抗２２ａを介して電流バス３１上で突き合されることとなり、電流バス３１上には、３つの出力電流検出回路１９から出力されている電圧信号の中間値が生じる。そして、抵抗２２ａの両端には出力電流検出回路１９から出力された電圧と電流バス３１上の電圧との差分の電圧が生じる。この差分の電圧が偏差検出回路２２ｂによって検出されて適宜に増幅され、偏差検出回路２２ｂから出力される偏差信号がＰＷＭ制御部２１に入力される。この偏差信号は、電源装置５０Ａが負荷６０に供給している電流値と、他の電源装置５０Ｂ、５０Ｃが負荷６０に供給している平均的な電流値との比較において、電源装置５０Ａの出力電流が多いか少ないかを表している。ＰＷＭ制御部２１は、電流バランス回路２２からの信号に基づいてスイッチング回路９を制御し、自分の出力電流が多ければ少なくするようにスイッチング回路９の出力電圧を適宜に上昇させ、少なければ多くするように出力電圧を適宜に低下させる。
【００１７】
次いで、切断機能の動作について説明する。切断制御部２３は、出力電圧検出回路１７の出力を監視しており、自装置（電源装置５０Ａ）の出力電圧に異常が発生したとき、ＦＥＴ２５をオフする。切断制御部２３は、出力電圧検出回路１７の出力する出力電圧が予め設定された所定のしきい値以上のときにＦＥＴ２５を導通状態（オン）にするとともに、出力電圧がしきい値未満のときにＦＥＴ２５を切断状態（オフ）にする。ＦＥＴ２５が切断状態となることにより、電流バランス回路２２が電流バス３１から切り離され、電流バランス回路２２が電流バス３１上の平均電流信号（中間値）を乱すことがない。これにより、例えばいずれか１台の電源装置が故障した場合においても、他電源装置の出力電圧が低下することがない。
【００１８】
実施の形態２．
実施の形態２の切断制御部２３は、実施の形態１と同様にＭＰＵにて構成されており、記憶されたプログラムにより複雑な処理判断ができるようにされている。本実施の形態の切断制御部２３は、出力電圧検出回路１７の出力する出力電圧を監視し、この出力電圧が所定の変化率にて所定量低下したときに切断回路を切断状態にする。その他の構成は実施の形態１のものと同様である。
【００１９】
電源装置５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃにおいては、例えばスイッチング回路が故障して出力停止状態になるとき、出力電圧は所定の変化率にて緩やかに低下する。すなわち、本実施の形態においては、この変化を切断制御部２３に覚えさせておき、その変化が起こったときのみにＦＥＴ２５を切断状態にする。このような構成とすることにより、故障ではない単なる電圧の変化で切断制御部２３が働いてしまうことを防止することができ、信頼性の高いシステムとすることができる。なお、切断制御部２３の判断は実施の形態１のしきい値によるものと組み合わして行うようにしてもよい。
【００２０】
また、本実施の形態においては、出力電圧が所定の変化率にて緩やかに低下したときにＦＥＴ２５を切断状態にしたが、ＦＥＴ２５を切断状態にするのはこの変化態様に限らず、任意の変化のときに切断状態とするようにしてよい。
【００２１】
なお、上記本実施の形態１及び２においては、切断回路としてＦＥＴを用いているが、切断回路はＦＥＴに限らず、他のスイッチ等で構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように、本発明にかかる並列電源システムは、負荷に対し複数の電源装置の出力を並列接続する並列電源システムに有用であり、特に、複数の電源装置に設けた電流バランス端子を相互接続して出力電圧をバランス制御する並列電源システムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にかかる並列電源システムの実施の形態１の概略の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
３  商用交流電源
５  入力整流回路
７  入力平滑用コンデンサ
９  スイッチング回路
１１  トランス
１３  出力整流回路
１５  出力平滑用コンデンサ
１７  出力電圧検出回路（出力電圧検出手段）
１９  出力電流検出回路（出力電流検出手段）
２０  出力電圧制御部
２１  ＰＷＭ制御部（スイッチング回路制御部）
２２  電流バランス回路
２２ａ  抵抗
２２ｂ  偏差検出回路
２３  切断制御部
２５  ＦＥＴ（切断回路）
３１  電流バス
５０Ａ  第一電源装置
５０Ｂ  第二電源装置
５０Ｃ  第三電源装置
６０  負荷
１００  並列電源システム
ＣＢ  電流バランス端子
【図１】
2009142028.tif 000003