(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を複数繋いで電流または電圧を一定にして出力する複数電源の出力調整方法において、個々の電源に各々その出力を制御する制御部を備え、この制御部は、自己の電源出力を一定期間変動させてその変動を各々認識し、各電源の出力のバランスがとれた出力目標値を、各電源毎に上記自己の電源出力の上記変動を基に演算し、各電源出力がこの目標値になるように、各電源毎に自律的に制御することを特徴とする複数電源の出力調整方法。
【請求項２】
自己の電源出力の変動の最大値と最小値を検知して、出力目標値を各電源毎に演算することを特徴とする請求項１記載の複数電源の出力調整方法。
【請求項３】
自己の電源出力の変動の最大値と最小値を検知する際に、予めランダムな変動を与えて、その時の変動の最大値と最小値を基に出力目標値を各電源毎に演算することを特徴とする請求項２記載の複数電源の出力調整方法。
【請求項４】
出力目標値を各電源毎に演算する際に、自己の電源の定格出力と相関関係を持たせ、その出力の変動の加重平均を算出して、個々の電源の出力目標値を演算することを特徴とする請求項１記載の複数電源の出力調整方法。
【請求項５】
上記電源は、複数の定電圧電源が並列接続されたものであり、上記出力は出力電流を指すことを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の複数電源の出力調整方法。
【請求項６】
上記電源は、複数の定電流電源が直列接続されたものであり、上記出力は出力電圧を指すことを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の複数電源の出力調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一つの負荷に対して複数の電源を接続して運転する装置の、各電源出力をバランスさせる複数電源の出力調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、定格出力が異なる定電圧電源を複数並列に接続して一つの負荷に接続して運転を行う場合、各電源の出力電流のバランスを取る必要がある。これは、バランスを取らずに複数の定電圧電源を並列運転すると、出力電圧のわずかなバラツキにより電圧の高い方の電源の出力電流が最大となり、出力電圧が相対的に低い方の電源の出力電流はほとんど０になってしまう。そして、出力電流が最大となった方の電源寿命が短くなり、電源寿命が不均一なってしまう等の問題があるためである。
【０００３】
そこで、従来の複数電源の出力調整方法は、複数の各定電圧電源の出力電流を検知して、手動により出力電圧を調整し、各出力電流をバランスさせるものがあった。また、この調整を自動的に行う方法として、図１２に示すように、複数の定電圧電源１，２内に電流検知装置３，４を各々内蔵し、定電圧電源１，２の出力電流をバランスさせる方法も採られていた。
【０００４】
この自動調整方法を備えた電源は、定電圧電源１，２内の直流供給装置５，６から出力電流に比例した信号を受けて、電流比例電圧を出力する電流比例電圧出力部７，８と、この電流比例電圧出力部７，８に流れる電流を検知し直流供給装置５，６に各々入力させる出力電圧検知部９，１０と、各電流比例電圧出力部７，８を繋いだ電流情報伝送用ワイヤ１１とを有している。そして、負荷１２に対して各定電圧電源１，２の出力端子が並列に接続される。
【０００５】
この複数電源出力調整方法は、例えば一方の定電圧電源１の出力電圧がわずかに大きいと、定電圧電源１の出力電流が大きくなり、定電圧電源２の出力電流は小さくなる。すると、電流比例電圧出力部７の出力も相対的に大きくなり、出力電圧検知部９，１０が電流情報伝送用ワイヤ１１を介して、定電圧電源１の方の出力電流が相対的に大きいことが検知される。そして、出力電圧検知部９，１０からの出力電圧制御信号により、直流供給装置５の出力電圧が抑えられ、直流供給装置６の出力電圧が上げられる。これにより、直流供給装置５の出力電流が抑えられ、直流供給装置６の出力電流が上がり、定電圧電源１，２の出力電流のバランスがとられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の手動による調整の場合、電流バランスをとるためには電源の運転当初及び所定期間毎に、複数の電源の出力調整作業をしなければならず、面倒なものであった。また、手動調整を行わないと、電流バランスが崩れ、一部の電源に負担がかかり、負担の大きい電源の寿命が短くなる等の問題があった。
【０００７】
上記従来の技術の自動的に出力電流を調整するものの場合、互いに他方の出力電流を検知するために電流情報伝送用ワイヤ１１の配線が必要となり、電源装置全体としての構成が複雑になり、配線作業も面倒なものであった。
【０００８】
また、定電流電源においても、複数の定電流電源を負荷に対して直列に接続して駆動する場合、上記と同様に、各定電流電源の出力電圧のバランスを調整しないと、負荷が多くかかる方の電源の発熱が多くなりその電源の寿命が短くなるものであった。
【０００９】
この発明は、上記の従来の技術に鑑みて成されたもので、簡単な構成で、複数の電源装置の出力を適切にバランスさせ、個々の電源装置毎の寿命の偏りを無くし、出力の安定性も向上させることが可能な複数電源の出力調整方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電源を複数繋いで電流または電圧を一定にして出力する複数電源の出力調整方法であって、個々の電源に各々その出力を制御する制御部を備え、この制御部は、自己の電源出力を一定期間変動させてその変動を各々認識し、各電源の出力のバランスがとれた出力目標値を、各電源毎に上記自己の電源出力の上記変動を基に演算し、各電源出力がこの目標値になるように、各電源毎に自律的に制御し、電流情報伝送用ワイヤ等の配線を必要としない複数電源の出力調整方法である。
【００１１】
さらに、出力目標値を各電源毎に演算する際に、自己の電源出力の変動の最大値と最小値を検知して、出力目標値を各電源毎に演算するものである。さらに、自己の電源出力の変動の最大値と最小値を検知する際に、予めランダムな変動を与えて、その時の変動の最大値と最小値を基に出力目標値を各電源毎に演算するようにしても良い。
【００１２】
またこの発明は、上記出力目標値を各電源毎に演算する際に、自己の電源の定格出力と相関関係を持たせて個々の電源の出力目標値を演算する複数電源の出力調整方法である。さらに、出力目標値を各電源毎に演算する際に、自己の電源の定格出力を基に、その出力の変動の加重平均を算出して、個々の電源の出力目標値を演算するものである。
【００１３】
またこの発明は、各電源装置の出力に、自己の出力に関する情報を有した出力情報信号を重畳し、この出力情報信号を他の電源装置が認識して、個々の電源毎に出力目標値を演算し、各電源出力がこの目標値になるように、各電源毎に自律的に制御するようにした複数電源の出力調整方法である。
【００１４】
またこの発明は、各電源装置の出力に、自己の出力に関する情報を有した出力情報信号を重畳し、この出力情報信号を特定の制御部が認識して全電源の出力目標値を演算し、各電源出力がこの目標値になるように、上記特定の制御部から電源出力に重畳された制御信号により各電源を制御するようにした複数電源の出力調整方法である。
【００１５】
上記電源は、複数の定電圧電源が並列接続されたものであり、上記出力は出力電流を指す。または、上記電源は、複数の定電流電源が直列接続されたものであり、上記出力は出力電圧を指すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１〜図４は、この発明の第一実施形態の複数電源の出力調整方法を示すもので、この複数電源の出力調整方法が適用される電源装置は、例えば定格出力が４０Ａと１０Ａの定電圧電源２１，２２であり、各定電圧電源２１，２２が一つの負荷１２に並列に接続されている。
【００１７】
各定電圧電源２１，２２には、図１に示すように、各々直流供給装置１５が設けられこの直流供給装置１５には、出力電圧を制御する制御部２３が各々設けられている。制御部２３には、各々その制御のスタート信号を出力するスタート信号部２５が接続されている。
【００１８】
この実施形態の複数電源の出力調整方法は、先ず電源投入時や所定の定期に、または手動による任意の時期に、スタート信号部２５を介して制御部２３を作動させ、直流供給装置１５を運転する。このとき、図２に示すように、各直流供給装置１５の出力電圧Ｖ０１，Ｖ０２を、一定期間、規定の振幅でその周期をランダムに変動させる。そして、その時の出力電圧Ｖ０１，Ｖ０２及び出力電流Ｉ０１，Ｉ０２の各最大値Ｉ０１ａ，Ｉ０２ａ及び最小値Ｉ０１ｂ，Ｉ０２ｂを検知する。
【００１９】
求めた出力電流の最大値及び最小値の平均値（Ｉ０１ａ＋Ｉ０１ｂ）／２及び（Ｉ０２ａ＋Ｉ０２ｂ）／２を、各々定電圧電源２１，２２の目標出力電流Ｉ０１ｃ、Ｉ０２ｃとする。そして、図３に示すように、各々定電圧電源２１，２２の出力電流Ｉ０１、Ｉ０２を目標出力電流Ｉ０１ｃ、Ｉ０２ｃになるように、出力電圧Ｖ０１，Ｖ０２を調整する。調整は、各々定電圧電源２１，２２の出力電流Ｉ０１、Ｉ０２が、目標出力電流Ｉ０１ｃ、Ｉ０２ｃに対して１０％以内の変動に収まるように制御する。
【００２０】
この実施形態の複数電源の出力調整方法によれば、従来技術のように電流情報伝送用ワイヤが不要となり、電源投入時や適宜の時期に自動また手動により出力電圧を調節して出力電流のバランス調整を簡単に且つ確実に行うことができる。これにより、電源装置の管理を容易にし、電源装置の温度上昇の偏りが無くなり寿命のバラツキを無くし、全体としての装置の寿命を延ばすことができる。また、各電源が常に能動状態にあるので、負荷の過渡的な変化にも応答性良く追従し、出力の安定度が高いものである。
【００２１】
次にこの発明の複数電源の出力調整方法の第二実施形態について、図５〜図７を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態では、例えば定格出力が１０Ａの定電圧電源３１，３２と、定格出力が２０Ａの定電圧電源３３を並列運転するもので、各定電圧電源３１，３２，３３が一つの負荷１２に並列に接続されている。
【００２２】
この実施形態の複数電源の出力調整方法は、上記実施形態と同様に、先ず電源投入時や所定の定期に、または手動による任意の時期に、スタート信号部を介して制御部を作動させ、直流供給装置を運転する。このとき、図６に示すように、各直流供給装置の出力電圧Ｖ０３，Ｖ０４，Ｖ０５を、一定期間、規定の振幅でその周期をランダムに変動させる。このとき、図７に示すように、さらに、各直流電源３１，３２，３３の出力電圧Ｖ０３，Ｖ０４，Ｖ０５の振幅の中心電圧Ｖ０を、電流バランスが取られた目標値を決定するための最適値を探すため、各々段階的に一定期間ランダムに変化させる。
【００２３】
そして、上記一定期間のランダム変化の間において、その時の出力電圧Ｖ０３，Ｖ０４，Ｖ０５を検知するとともに、その期間の出力電流Ｉ０３，Ｉ０４，Ｉ０５の各最大値Ｉ０３ａ，Ｉ０４ａ，Ｉ０５ａ及び最小値Ｉ０３ｂ，Ｉ０４ｂ，Ｉ０５ｂを各々検知する。そして、出力電流Ｉ０３，Ｉ０４，Ｉ０５の各最大値Ｉ０３ａ，Ｉ０４ａ，Ｉ０５ａ及び最小値Ｉ０３ｂ，Ｉ０４ｂ，Ｉ０５ｂの差が最も大きくなるところを最適値として、中心電圧Ｖ０の変化を止め、その時の中心電圧をＶ０ｃとして固定する。
【００２４】
この実施形態では、求めた出力電流の各最大値及び最小値に対して、各定電圧電源３１，３２，３３の定格値を加重した平均値を各電源の目標出力電流とするのが好ましい。しかし、ここでは、例えば出力電流の変化値が定格値であった場合の定電圧電源３１，３２の目標出力電流について、一義的に平均値（Ｉ０３ａ＋Ｉ０３ｂ）／２及び（Ｉ０４ａ＋Ｉ０４ｂ）／２を、各々定電圧電源３１，３２の目標出力電流Ｉ０３ｃ、Ｉ０４ｃとし、この場合はＶ０３はその時点のＶ０３のまま、Ｖ０４もその時点のＶ０４のまま固定させておく。また、最大出力電流が定格値以下の定電圧電源３３については、定格値を考慮した加重平均により、Ｉ０５ａ×２０Ａ／（Ｉ０５ａ−Ｉ０５ｂ＋２０Ａ）を目標出力電流Ｉ０５ｃとする。
【００２５】
そして、図６に示すように、定電圧電源３３の出力電流Ｉ０５を目標出力電流Ｉ０５ｃになるように、出力電圧Ｖ０５を、図示しない制御部により調整する。調整は、定電圧電源３３の出力電流Ｉ０５が、目標出力電流Ｉ０５ｃに対して１０％以内の変動に収まるように制御する。この動作によって、さらに、各最大値Ｉ０３，Ｉ０４は影響を受け、全体バランスが良くなる方向へ動く。
【００２６】
この実施形態の複数電源の出力調整方法によれば、上記実施形態の効果に加えて、定格値の異なる電源を並列に接続した場合の各電源毎に出力電流を、より適切な値にバランスさせることができ、より正確に電源寿命の調整を図ることができる。特に、出力電圧Ｖ０３，Ｖ０４，Ｖ０５の振幅の中心電圧Ｖ０を、各々段階的に一定期間ランダムに変化させることにより、最初から個々の出力設定電圧に大きな差があったような場合でも、より正確に電流バランスを取れる目標値を見つけ出すことが可能となる。また、各定電圧電源３１，３２，３３の定格出力と高い相関関係の出力電流で運転することができ、電源寿命をより効果的に平準化することができる。
【００２７】
次にこの発明の複数電源の出力調整方法の第三実施形態について、図８〜図１０を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の構成は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態では、定電圧電源４１，４２，４３を一つの負荷１２に並列に接続したものである。各定電圧電源４１，４２，４３は、各々直流供給装置１５、制御部２３を備え、さらに直流供給装置１５の出力電流情報を、重畳カプラ４６により信号変復調器４８を介して、制御部２３に入力可能に接続している。ここでは、定電圧電源４１，４２，４３の各出力電流に、各々の制御部２３により検知された各自の定電圧電源の出力電流の電流情報を、信号変復調器４８によりスペクトル拡散信号として重畳カプラ４６を介して重畳する。
【００２８】
この実施形態の複数電源の出力調整方法は、各定電圧電源４１，４２，４３から各々発信された出力電流情報を、各定電圧電源４１，４２，４３が重畳カプラ４６，信号変復調器４８を経て制御部２３に取り込む。制御部２３では、各電源４１，４２，４３毎の定格出力を考慮した加重平均による電流の目標値を計算する。目標値は、加重係数ｋ＝（Ｉ０６＋Ｉ０７＋Ｉ０８）／（Ｉ０６ｔ＋Ｉ０７ｔ＋Ｉ０８ｔ）を求めて、各電源の出力値に加重係数ｋを掛けて目標出力値を算出する。ここで、Ｉ０６ｔ，Ｉ０７ｔ，Ｉ０８ｔは定格出力電流値、Ｉ０６，Ｉ０７，Ｉ０８は各電源の出力電流。
【００２９】
これにより、各定電圧電源４１，４２，４３は各々自己の制御部２３により、出力電流Ｉ０６＋Ｉ０７＋Ｉ０８に加重係数ｋを掛けて演算した各目標値Ｉ０６ｃ，Ｉ０７ｃ，Ｉ０８ｃとなるように出力電圧を自律制御する。
【００３０】
また、定電圧電源４１の制御部２３により、他の定電圧電源４２，４３の出力電流値を目標値となるように信号変復調器４８，重畳カプラ４６を介して制御信号を送信し、集中制御する構成としても良い。
【００３１】
この実施形態の複数電源の出力調整方法によれば、電流制御信号を出力ケーブルに重畳して他の電源装置に送信するので、余計な信号ケーブルを必要としない。また、信号をスペクトル拡散信号とすることにより、負荷１２に対する影響を少なくすることができる。
【００３２】
次にこの発明の複数電源の出力調整方法の第四実施形態について、図１１を基にして説明する。この実施形態では、電源装置として定電流電源５１，５２を一つの負荷１２に直列に接続したものである。
【００３３】
この実施形態においては、定電流電源５１，５２の出力電流を調節して出力電圧のバランスを調整するものである。バランス調整方法は、上記第一実施形態から第三実施形態までの方法においては出力電流を検知していたものを、定電流電源５１，５２の出力電圧を検知する方法に置き換えて、上記第一〜第三実施形態と同様の方法により、出力電圧のバランスを取るように制御するものである。
【００３４】
この実施形態の複数電源の出力調整方法によっても、上記実施形態の効果と同様に、定電流電源を複数直列に繋いで運転する場合の各電源の発熱の偏りを抑え、寿命のバラツキを無くし、負荷の変動に対しても応答性の良い電源装置とすることができる。
【００３５】
なお、この発明の複数電源の出力調整方法は、上記実施形態に限定されず、並列または直列に接続される電源装置の数や種類は問わないものであり、調整方法も、上記各実施例の方法を適宜組み合わせて使用することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の複数電源の出力調整方法は、複数の電源装置を並列または直列に繋いで使用する場合に各電源装置の出力のバランスを調整し、発熱等の偏りを抑えて各電源装置の寿命を平準化することができ、全体として装置の長寿命化を図ることができる。また、各電源装置を常時作動状態として置くことができ、負荷変動に対しても良好に応答し出力の安定化にも寄与する。
【００３７】
また、定格値を考慮して目標出力を演算することにより、より適切な出力バランスに調整することができ、より大きな効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第一実施形態の複数電源の出力調整方法に用いる電源の概略ブロック図である。
【図２】  この発明の第一実施形態の複数電源の出力調整方法による電源出力のタイミングチャートである。
【図３】  この発明の第一実施形態の複数電源の出力調整方法のフローチャートである。
【図４】  この発明の第一実施形態の複数電源の出力調整方法に用いる電源の接続を示す図である。
【図５】  この発明の第二実施形態の複数電源の出力調整方法に用いる電源の接続を示す図である。
【図６】  この発明の第二実施形態の複数電源の出力調整方法による電源出力のタイミングチャートである。
【図７】  この発明の第二実施形態の複数電源の出力調整方法による電源出力の部分拡大タイミングチャートである。
【図８】  この発明の第三実施形態の複数電源の出力調整方法に用いる電源の接続を示す図である。
【図９】  この発明の第三実施形態の複数電源の出力調整方法に用いる電源の概略ブロック図である。
【図１０】  この発明の第三実施形態の複数電源の出力調整方法による電源出力のタイミングチャートである。
【図１１】  この発明の第四実施形態の複数電源の出力調整方法に用いる電源の接続を示す図である。
【図１２】  従来の複数電源の出力調整方法による電源装置の概略回路図である。
【符号の説明】
５，１５    直流供給装置
１２    負荷
２１，２２    定電圧電源
２３    制御部
２５    スタート信号部
【図１】
0003796166.tif 000002
【図２】
0003796166.tif 000003
【図３】
0003796166.tif 000004
【図４】
0003796166.tif 000005
【図５】
0003796166.tif 000006
【図６】
0003796166.tif 000007
【図７】
0003796166.tif 000008
【図８】
0003796166.tif 000009
【図９】
0003796166.tif 000010
【図１０】
0003796166.tif 000011
【図１１】
0003796166.tif 000012
【図１２】
0003796166.tif 000013