CN102460337B - 电力供给装置 - Google Patents

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Abstract

电力供给装置具备：向直流供给线路输出直流电力的第1电源设备及第2电源单元和控制机构。第1电源设备利用商用电源来进行恒定电压控制。第2电源单元具备第2电源设备，其进行随着输出电流增加而使输出电压单调地下降、随着所述输出电流减少而使所述输出电压单调地上升的倾斜控制。所述控制机构当计测值(在直流供给线路中流动的电流的值)比最佳电流值(所述第1电源设备的变换效率为最大时，所述第1电源设备向所述直流供给线路输出的电流的值)大时，按照所述第2电源单元向所述直流供给线路输出的电流的值、和所述计测值与所述最佳电流值之间的差值相等的方式输出指示值。所述第2电源设备通过改变所述倾斜控制的条件，不使所述输出电压变化地将所述输出电流的值设定为与所述指示值对应的值。

Description

电力供给装置
技术领域
本发明涉及多台电源设备并联运转来向负载设备供给直流电力的电力供给装置。
背景技术
目前，作为多台电源设备并联运转来向负载设备供给直流电力的电力供给装置，公知有各种各样的方式的电力供给装置。
作为现有的电力供给装置的一例，公知有具备2台当输出电流增大时输出电压单调减小的电源设备的电力供给装置(例如参照日本特开平10-248253号公报)。在该电力供给装置中，2台电源设备的输出电流-输出电压特性的倾斜角度不同。即，当输出电流变化了相同大小时，一电源设备的输出电压的变化量与另一电源设备的输出电压的变化量不同。
在所述那样的电力供给装置中，根据所有的负载设备的总使用电流(负载电流)的大小，各电源设备分别在输出电流-输出电压特性与负载电流的平衡点稳定，从而能够由各电源设备以任意的输出电压输出任意的输出电流。
但是，对于2台电源设备的输出电流-输出电压特性的倾斜角度不同的电力供给装置，各电源设备的输出电压、即向负载设备的供给电压会根据负载电流的大小变动，因此存在不能稳定地保持向负载设备的供给电压这样的问题。假设对于这样的电力供给装置，当将各电源设备的输出电流变更为希望的电流值时，为了在输出电流的变更前后将向负载设备的供给电压保持为恒定电压，需要水平移动2台电源设备的输出电流-输出电压特性这双方，结构会变得复杂。
这里，作为用于解决所述问题的方法，考虑到并联运转的多台电源设备中的1台电源设备为恒定电压控制、剩余的电源设备为将随着输出电流增大单调地减小的直流电压作为输出电压的倾斜控制的电力供给装置。在这样的电力供给装置中，以使倾斜控制的电源设备的输出电压与恒定电压控制的电源设备的输出电压(基准电压)一致的状态，倾斜控制的电源设备向负载设备输出电流。这时，负载电流的不足的量由恒定电压控制的电源设备向负载设备输出。由此，在该电力供给装置中，即使负载电流在某程度上发生了变化，也能够维持将向负载设备的供给电压保持为恒定电压(恒定电压控制的电源设备的输出电压)的状态稳定地进行向负载设备的电力供给。
当然，有时使用商用电源作为与所述那样的电源设备连接的电源。在连接商用电源的电源设备中，内置的DC/DC转换器部分中存在恒定损耗(因开关元件的导通电阻、电感器的寄生电阻等产生的损耗)等内部损耗。其结果，如图9(a)所示，电源设备的变换效率(电源设备的输出电力与电源设备的输入电力的比)具有在某一大小的输出电流为最大的特性。因此，当连接有商用电源的电源设备在变换效率为最大时的输出电流下使用时，能够高效地运转。
但是，在现有的电力供给装置中，当根据负载电流的大小变动各电源设备的输出电流的大小时，难说一定使连接有商用电源的电源设备高效地运转。
发明内容
本发明鉴于所述的点而提出，其目的在于提供能够使连接有商用电源的电源设备以最大变换效率运转的电力供给装置。
本发明的电力供给装置具备：第1电源设备及第2电源单元，其与连接负载设备的直流供给线路连接，通过所述直流供给线路向所述负载设备供给直流电力；负载电流检测机构，其计测在所述直流供给线路中流动的电流的值并输出为计测值；判定机构，当通过所述负载电流检测机构得到所述计测值时，该判定机构判定所得到的所述计测值是否比最佳电流值大；和控制机构。所述第1电源设备构成为与商用电源连接，并进行如下的恒定电压控制，即：通过将从所述商用电源得到的电力变换为直流电力，从而与向所述直流供给线路输出的电流的大小无关地向所述直流供给线路施加恒定电压的恒定电压控制。所述最佳电流值是当所述第1电源设备的变换效率为最大时，所述第1电源设备向所述直流供给线路输出的电流的值。所述第2电源单元具备第2电源设备。所述第2电源设备构成为进行下述的倾斜控制，即：随着向所述直流供给线路输出的输出电流增加而使向所述直流供给线路施加的输出电压单调地下降、随着所述输出电流减少而使所述输出电压单调地上升的倾斜控制。所述控制机构构成为当所述判定机构判定为所述计测值比所述最佳电流值大时，所述第2电源单元按照向所述直流供给线路输出的电流的值、与所述计测值和所述最佳电流值之间的差值相等的方式向所述第2电源设备输出指示值。所述第2电源设备具备调整机构，该调整机构基于从所述控制机构接收到的所述指示值，调整所述输出电流的值。所述调整机构构成为当从所述控制机构接收到所述指示值时，改变所述倾斜控制的条件，由此不使所述输出电压变化地将所述输出电流的值设定为与所述指示值对应的值。
在优选的方式中，所述控制机构构成为当所述判定机构判定为所述计测值在所述最佳电流值以下时，使所述第2电源单元停止向所述直流供给线路输出电流。
在优选的方式中，所述第2电源单元具备多个所述第2电源设备。所述第2电源单元向所述直流供给线路输出的电流的值为所述多台第2电源设备的所述输出电流的值的总和。
附图说明
图1是显示本发明的实施方式的主要部分的框图。
图2是图1的结构图。
图3是图1的第1电源设备的电路图。
图4是图1的第2电源设备的电路图。
图5(a)是显示在图1的电力供给装置中，第2电源设备的输出电流-输出电压特性的图，(b)是显示在图1的电力供给装置中，第1电源设备的输出电流-输出电压特性的图，(c)是说明在图1的电力供给装置中，第2电源设备的输出电流的图。
图6是说明图1的第2电源设备的动作的图。
图7是对图1的第2电源设备的输出电流-输出电压特性的偏移进行说明的图。
图8是说明图1的电力供给装置的动作的流程图。
图9(a)是显示在图1的电力供给装置中，第1电源设备的输出电流-输出电压特性的图，(b)是显示在图1的电力供给装置中，PV转换器的输出电流-输出电压特性的图，(c)是显示在图1的电力供给装置中，BAT转换器的输出电流-输出电压特性的图。
具体实施方式
在下面说明的方式，假设独户住宅的房屋作为应用本发明的电力供给装置3的建筑物来进行说明，但不妨将本发明的技术思想应用于集合住宅。如图2所示，在房屋H中设置有输出直流电力的直流电力供给部101和作为由直流电力驱动的负载的直流设备(负载设备)102，通过与直流电力供给部101的输出端部连接的直流供给线路Wdc向直流设备102供给直流电力。在直流电力供给部101与直流设备102之间设置有直流断路器114，其监视在直流供给线路Wdc中流动的电流，当检测到异常时，限制或者切断通过直流供给线路Wdc从直流电力供给部101向直流设备102的供电。
直流供给线路Wdc是直流电力的供电路，并且也兼用作通信路，通过将使用高频率的载波来输送数据的通信信号重叠在直流电压上，而可以进行在与直流供给线路Wdc连接的设备间的通信。该技术是与在供给交流电力的电线中使通信信号重叠于交流电压的电线传输技术类似的技术。
直流供给线路Wdc经由直流电力供给部101与住宅内服务器116连接。住宅内服务器116是构建住宅内的通信网(以下称为“住宅内网”)的主装置，在住宅内网中与直流设备102构建的子系统等进行通信。
在图示例中，作为子系统，有由个人计算机、无线接入点、路由器、IP电话机之类的信息系直流设备102构成的信息设备系统K101，由照明器具之类的照明系直流设备102构成的照明系统K102、K105，由进行来客应对、侵入者的监视等的直流设备102构成的玄关系统K103，由火灾感应器之类的警报系直流设备102构成的住宅用火灾警报器系统K104等。各子系统构成独立分散系统，子系统单独也可以动作。
所述的直流断路器114与子系统建立关联地设置，在图示例中，与信息设备系统K101、照明系统K102及玄关系统K103、住宅用火灾警报器系统K104、照明系统K105建立关联地设置有4个直流断路器114。当1台直流断路器114上关联有多个子系统时，按每个子系统设置分割直流供给线路Wdc的系统的连接盒121。在图示例中，在照明系统K102与玄关系统K103之间设置有连接盒121。
作为信息设备系统K101，设置有由连接于以壁插座或者地板插座的方式在房屋H内预先配置(在房屋H建筑时施工)的直流电源插座131的直流设备102构成的信息设备系统K101。
作为照明系统K102、K105，设置有由在房屋H内预先配置的照明器具(直流设备102)构成的照明系统K102和由连接于在天花板上预先配置的吊顶式挂接插座132的照明器具(直流设备102)构成的照明系统K105。在房屋H的装修施工时，施工者将照明器具安装于吊顶式挂接插座132，或者住家自己将照明器具安装于吊顶式挂接插座132。
对构成照明系统K102的直流设备102即照明器具的控制的指示，除了使用红外线遥控装置来给予之外，还可以从与直流供给线路Wdc连接的开关141使用通信信号来给予。对构成照明系统K105的直流设备102即照明器具的控制的指示可以除了使用红外线遥控装置来给予之外，还可以从与直流供给线路Wdc连接的开关142利用通信信号来给予。即，开关141、142与直流设备102具有通信功能。另外，还有时不依赖开关141、142的操作，而从住宅内网的其他直流设备102或者住宅内服务器116通过通信信号进行控制的指示。向照明器具的指示有点亮、熄灭、调光、闪烁点亮等。
在所述的直流电源插座131、吊顶式挂接插座132上可以连接任意的直流设备102，向连接的直流设备102输出直流电力，因此以下在不需要区别直流电源插座131、吊顶式挂接插座132的情况下，称为“直流电源插座”。
这些直流电源插座具有在壳体上开有插入在直流设备102中直接设置的触头(未图示)或者经由连接线设置的触头(未图示)的插入式连接口，在壳体中保持有与插入连接口的触头直接接触的触头承接件的构造。即，直流电源插座以接触式进行供电。当与直流电源插座连接的直流设备102具有通信功能时，可以通过直流供给线路Wdc输送通信信号。不仅在直流设备102中，在直流电源插座中也设置有通信功能。
住宅内服务器116不仅与住宅内网连接，还具有与构建因特网的广域网NT连接的连接口。当住宅内服务器116与广域网NT连接时，能够享受与广域网NT连接的计算机服务器即中心服务器200所带来的服务。
在中心服务器200提供的服务中，有可以监视、控制通过广域网NT与住宅内网连接的设备(主要是直流设备102，也包含具有通信功能的其他设备)的服务。通过该服务，可以使用个人计算机、互联网TV、移动体电话机等具备浏览器功能的通信终端(未图示)监视、控制与住宅内网连接的设备。
住宅内服务器116具备与连接在广域网NT上的中心服务器200之间进行通信和与连接在住宅内网上的设备之间进行通信这两个方面的功能，具备取得与住宅内网的设备相关的识别信息(这里，设为使用IP地址的信息)的功能。
住宅内服务器116可以通过使用与中心服务器200的通信功能，由连接在广域网NT上的通信终端通过中心服务器200监视、控制住宅内设备。中心服务器200对住宅内设备与广域网NT上的通信终端进行中介。
当由通信终端进行住宅内设备的监视、控制时，使中心服务器200存储监视、控制的请求，住宅内设备通过定期地进行单方向的轮询通信，接收来自通信终端的监视、控制的请求。通过该动作，可以由通信终端进行住宅内设备的监视、控制。
另外，当在住宅内的设备中产生要通知通信终端火灾检测等的事件时，由住宅内设备通知中心服务器200，由中心服务器200向通信终端进行利用电子邮件的通知。
住宅内服务器116中的与住宅内网的通信功能中重要功能是构成住宅内网的设备的检测与管理。住宅内服务器116应用UPnP(UniversalPlug and Play：通用即插即用)自动地检测与住宅内网连接的设备。住宅内服务器116具备具有浏览器功能的显示器117，在显示器117上显示检测到的设备的一览。该显示器117具有触摸面板式或者附设了操作部的结构，可以进行从在显示器117的画面上显示的选择项中选择希望的内容的操作。因此，住宅内服务器116的使用者(施工者或者住家)可以在显示器117的画面上进行设备的监视或者控制。显示器117也可以与住宅内服务器116分离地设置。
住宅内服务器116中，管理与设备的连接相关的信息，掌握与住宅内网连接的设备的种类、功能与地址。因此，能够使住宅内网的设备连动动作。与设备的连接相关的信息如所述那样自动地被检测，但为使设备连动动作，除了可以通过设备自身拥有的属性自动地建立关系，此外还可以在住宅内服务器116上连接个人计算机之类的信息终端，利用信息终端的浏览器功能进行设备的关系建立。
设备的连动动作的关系分别被各设备保持。因此，设备可以不通过住宅内服务器116而进行连动动作。对各设备进行连动动作的关系建立，由此例如可以通过作为设备的开关的操作，进行作为设备的照明器具的点亮或者熄灭的动作。另外，连动动作的关系建立多在子系统内进行，但也可以建立越过子系统的关系。
然而，直流电力供给部101基本上通过从住宅内外部供给的商用电源AC的电力变换而生成直流电力。在图示的结构中，商用电源AC通过在配电盘110中作为内部器件安装的主断路器111，被输入到包含开关电源的AC/DC转换器112。由AC/DC转换器112输出的直流电力通过协调控制部113与各直流断路器114连接。
直流电力供给部101中为不从商用电源AC供给电力的期间(例如商用电源AC的停电期间)而设置有二次电池162。作为二次电池162，例如可以使用锂离子二次电池等。另外，也可以同时使用生成直流电力的太阳能电池161、燃料电池163。相对于具备从商用电源AC生成直流电力的AC/DC转换器112的主电源，太阳能电池161、二次电池162、燃料电池163为分散电源。此外，虽未图示，但二次电池162包含控制充电的电路部。
二次电池162通过商用电源AC、太阳能电池161、燃料电池163被适时地充电，二次电池162的放电不仅在从商用电源AC不供给电力的期间进行，也根据需要适时地进行。二次电池162的充放电、主电源与分散电源的协调由协调控制部113进行。即，协调控制部113作为控制从构成直流电力供给部101的主电源及分散电源向直流设备102的的电力分配的直流电力控制部发挥作用。
直流设备102的驱动电压被从对应设备的多种电压中选择，因此优选在协调控制部113中设置DC/DC转换器，将从主电源及分散电源得到的直流电压变换为需要的电压。通常，对1系统的子系统(或者与1台直流断路器114所连接的直流设备102)供给1种电压，也可以构成对1系统的子系统使用3条线以上供给多种的电压。另外，也可以采用将直流供给线路Wdc设为2条线式，使施加在线间的电压随着时间经过而变化的结构。DC/DC转换器也可以与直流断路器同样地分散地设置为多个。
在所述的构成例中，仅图示了1个AC/DC转换器112，但也可以并列设置多个AC/DC转换器112，当设置多个AC/DC转换器112时，优选根据负载的大小来增减运转的AC/DC转换器112的台数。
在所述的AC/DC转换器112、协调控制部113、直流断路器114、太阳能电池161、二次电池162、燃料电池163中设置有通信功能，可以进行应对主电源及分散电源、包含直流设备102的负载的状态的协同动作。在该通信中使用的通信信号与在直流设备102中使用的通信信号同样地以重叠于直流电压的形式传输。
在所述的例中，为了通过AC/DC转换器112将由主断路器111输出的交流电力变换为直流电力，在配电盘110内配置了AC/DC转换器112，但也可以采用下述构成：在主断路器111的输出侧，通过设置于配电盘110内的分支断路器(未图示)将交流供给线路分支到多个系统，在各系统的交流供给线路中设置AC/DC转换器，按每个系统变换为直流电力。
在该情况下，能够以房屋H的各层、各房间为单位，设置直流电力供给部101，因此能够按系统管理直流电力供给部101，并且，其与利用直流电力的直流设备102之间的直流供给线路Wdc的距离变短，因此能够降低因直流供给线路Wdc上的电压下降引起的电力损耗。另外，也可以在配电盘110中收容主断路器111及分支断路器，在与配电盘110不同的盘中收容AC/DC转换器112、协调控制部113、直流断路器114和住宅内服务器116。
接下来，使用图1对在直流电力供给部101中收容的电力供给装置3进行说明。电力供给装置3具备(在图示例中为4台)并联运转并向直流设备(负载设备)102供给直流电力的多台电源设备4(5、6)和监视直流电力供给的系统整体的监视装置7。
多台电源设备4由1台第1电源设备5与多台(在图示例中为3台)第2电源设备6(6a～6c)构成。
多台第2电源设备6(6a～6c)构成第2电源单元8。即，在本实施方式中，第2电源单元8具备3个第2电源设备6a、6b、6c。因此，第2电源单元8向直流供给线路Wdc输出的电流的值为3个第2电源设备6的输出电流Io2值的总和(＝Ioa+Iob+Ioc)。
当然，在本实施方式中，第2电源单元8具备3个第2电源设备6，第2电源单元8也可以仅具备1个第2电源设备6。在该情况下，第2电源单元8向直流供给线路Wdc输出的电流的值与第2电源设备6的输出电流Io2相等。另外，第2电源单元8也可以仅具备2个第2电源设备6，也可以具备4个以上的第2电源设备6。
第1电源设备5与输出电流Io1的大小无关地总将成为恒定电压的直流电压作为输出电压Vo1(参照图5(b))。来自商用电源AC的电源电压作为输入电压Vi1(参照图3)被输入第1电源设备5。即，第1电源设备5是将商用电源AC作为输入电源向直流设备102供给直流电力的商用电源用电源设备。
即，第1电源设备5与商用电源AC连接。第1电源设备5构成为通过将从商用电源AC得到的电力变换为直流电力来进行与向直流供给线路Wdc输出的电流(输出电流Io1)的大小无关地对直流供给线路Wdc施加恒定的电压(输出电压Vo1)的恒定电压控制。
此外，在本实施方式中，如图2所示，第1电源设备5经由AC/DC转换器112与商用电源AC连接。即，商用电源AC的交流电压通过AC/DC转换器112变换为规定的直流电压，施加给第1电源设备5。由此，输入电压Vi1是AC/DC转换器112输出的直流电压。但是，输入电压Vi1也可以是商用电源AC输出的交流电压。在该情况下，在第1电源设备5中设置将作为交流电压的输入电压Vi1变换为直流电压向DC/DC转换器52输出的AC/DC转换器。
如图3所示，该第1电源设备5具备：电压检测机构50，其检测输出电压Vo1；开关控制机构51，其根据基准电压V2与电压检测机构50的检测电压V1生成设定了导通占空比宽度的脉冲宽度调制信号S1；和DC/DC转换器52，其具有根据来自开关控制机构51的脉冲宽度调制信号S1的导通占空比宽度进行开关动作的开关元件520。
电压检测机构50具备：串联连接的2个电阻500、501和被输入由电阻500、501产生的分压电压的电压跟随器502，该电压检测机构50检测第1电源设备5的输出电压Vo1。电压检测机构50构成为：检测输出电压Vo1，将基于被检测到输出电压Vo1的检测电压V1施加给开关控制机构51。
开关控制机构51具备输入电压检测机构50的检测电压(电压跟随器502的输出电压)V1及基准电压V2的开关IC510。
开关IC510向开关元件520输出按照基准电压V2与检测电压V1的差分电压(V2-V1)为恒定的方式设定了导通占空比宽度的脉冲宽度调制信号S1。即，开关IC510按照输出电压Vo1(检测电压V1)总为恒定的方式设定脉冲宽度调制信号S1的导通占空比宽度。
DC/DC转换器52从输入侧按顺序具备平滑电容器521、电感器522、开关元件520、二极管523和平滑电容器524，通过开关元件520的开关动作，使输入电压Vi1升压。
开关元件520例如是场效应晶体管等，来自开关IC510的脉冲宽度调制信号S1经由电阻525被输入栅极。当开关元件520变为接通时，源极与漏极间导通，在电感器522中积累电磁能量。然后，当开关元件520变为断开时，通过放出在电感器522中积累的电磁能量来升压。升压后的电压通过平滑电容器524被平滑。通过平滑电容器524平滑后的直流电压作为输出电压Vo1被输出至直流设备102(参照图1)。
可以通过所述的动作进行反馈控制，以使第1电源设备5如图5(b)所示，与输出电流Io1的大小无关地不偏离使输出电压Vo1为恒定的直流电压的输出电流-输出电压特性。
如图5(a)所示，第2电源设备6将随着输出电流(向直流供给线路Wdc输出的电流)Io2变大而单调地减小的直流电压作为输出电压(向直流供给线路Wdc施加的电压)Vo2。可以将这样的第2电源设备6的输出电流-输出电压特性表示为Vo2＝-αIo2+V0(α＞0，V0＞0)。在所述的输出电流-输出电压特性中，Vo2+αIo2以V0成为恒定值。α可以是按每个第2电源设备6而不同的值，也可以是相同的值。
即，第2电源设备6构成为，进行随着输出至直流供给线路Wdc的输出电流Io2增加而使向直流供给线路Wdc施加的输出电压Vo2单调地下降、随着输出电流Io2减少而使输出电压Vo2单调地上升的倾斜控制。
如图1所示，在第2电源设备6a上连接有太阳能电池161，在第2电源设备6b上连接有二次电池162，在第2电源设备6c上连接有燃料电池163。各第2电源设备6分别被连接的电池161～163输入输入电压Vi2(参照图4)。即，第2电源设备6a是将太阳能电池161作为输入电源向直流设备102供给直流电力的太阳能电池用电源设备(PV转换器)，第2电源设备6b是将二次电池162作为输入电源向直流设备102供给直流电力的二次电池用电源设备(BAT转换器)，第2电源设备6c是将燃料电池163作为输入电源向直流设备102供给直流电力的燃料电池用电源设备(FC转换器)。此外，各第2电源设备6对第1电源设备5而言相当于其他电源设备。
如图4所示，各第2电源设备6具备：检测输出电流Io2的电流检测机构60；检测输出电压Vo2的电压检测机构61；开关控制机构62，其根据电压检测机构61的检测电压V5与由电流检测机构60输出的电压V8生成设定了导通占空比宽度的脉冲宽度调制信号S2；DC/DC转换器63，其具有根据来自开关控制机构62的脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度进行开关动作的开关元件630；和调整机构64，其通过后述的控制部73(参照图1)的控制来调整输出电流Io2的大小。
电流检测机构60具备电阻600、605；检测电阻600的两端电压的电流IC601；对电流IC601的输出电压V3进行分压的电阻602、603；和电压跟随器604，其被输入由电阻602、603进行了分压的分压电压，该电流检测机构60检测输出电流Io2。
电压检测机构61具备串联连接的2个电阻610、611和被输入基于电阻610、611的分压电压的电压跟随器612，该电压检测机构61检测输出电压Vo2。电压检测机构61构成为，检测输出电压Vo2，将与检测出的输出电压Vo2相应的检测电压V5施加给开关控制机构62。
开关控制机构62具备被输入电压检测机构61的检测电压(电压跟随器612的输出电压)V5及后述的电压V8的开关IC620。
DC/DC转换器63从输入侧依次具备平滑电容器631、电感器632、开关元件630、二极管633和平滑电容器634，通过开关元件630的开关动作使输入电压Vi2升压。
调整机构64具备从后述的控制部73(参照图1)取得输出电流Io2的指示值的CPU640、对CPU640的输出电压V6进行分压的2个电阻641、642、和被输入基于电阻641、642的分压电压的同相放大电路643。
CPU640在电力供给装置3的动作中，即在由电力供给装置3进行向直流设备102的电力供给时，基于来自控制部73的指示值进行用于改变输出电流Io2的大小的控制。
如图1所示，监视装置7具备：负载电流检测部(负载电流检测机构)70，其检测向直流设备102供给的负载电流IL的电流值；余量检测部71，其检测太阳能电池161及燃料电池163的可供给范围以及二次电池162的余量；判定部72，其判定由负载电流检测部70检测到的负载电流IL是否比后述的最佳电流值Im大；和控制部(控制机构)73，其控制各第2电源设备6的输出电流Io2的大小。
负载电流检测部70在电力供给装置3的动作中，即在由电力供给装置3进行向直流设备102的电力供给时，以预先设定的时间间隔从各直流设备102检测需要的电流，检测作为直流设备102侧的总使用电流的负载电流IL。预先设定的时间间隔是满足负载跟随的时间间隔(例如数豪秒)。这样，负载电流检测部70构成为计测在直流供给线路Wdc中流动的电流(负载电流IL)的值(电流值)I0并输出为计测值。
余量检测部71在电力供给装置3的动作中(由电力供给装置3进行向直流设备102的电力供给时)，以所述时间间隔检测二次电池162的输出电压及输出电流，使用检测结果来检测二次电池162的余量。
判定部72构成为当通过负载电流检测部70得到计测值时，判定所得到的计测值是否比最佳电流值Im大。
另外，判定部72如所述那样判定负载电流IL是否比最佳电流值Im大，并且判定由余量检测部71检测到的二次电池162的余量是否足够连接有二次电池162的第2电源设备(BAT转换器)6b能够输出输出电流Io2(Iob)的程度。具体地说，若二次电池162的余量在预先设定的阈值以上，则判定部72判定为二次电池162的余量是足够BAT转换器6b能够输出电流值I2的输出电流Iob的程度。另一方面，若二次电池162的余量小于阈值，则判定部72判定为二次电池162的余量是不够BAT转换器6b能够输出电流值I2的输出电流Iob的程度。
控制部73寻求作为系统整体从哪个电源设备5、6向各直流设备102供给多少电力是合适的，与此对应来调整各电源设备5、6的输出。控制部73对各第2电源设备6的调整机构64分别发送用于指示输出电流Io2的电流值的指示值。此外，指示值可以是直接表示输出电流Io2的电流值的值，也可以是将输出电流Io2的电流值换算而得的电压值。另外，指示值不限于用于指示各第2电源设备6中的输出电流Io2的电流值的值，也可以是用于指示各第2电源设备6中的输出电力的大小的值。
图4所示的CPU640输出与来自控制部73(参照图1)的指示值相应的大小的输出电压V6。同相放大电路643的输出电压V7随着CPU640的输出电压V6变大而变大，随着CPU640的输出电压V6变小而变小。
另外，在电流检测机构60中的电压跟随器604与电阻605之间插入有差动放大电路606。差动放大电路606将与同相放大电路643的输出电压V7和电流检测机构60的检测电压(电压跟随器604的输出电压)V4的差分电压(V7-V4)成正比例的电压V8(＝β(V7-V4)(β＞0))向开关IC620输出。因此，当即使检测电压V4为相同大小，根据来自控制部73的指示值，输出电压V6及输出电压V7也变大时，输出至开关IC620的电压V8也变大。相反地，当输出电压V6及输出电压V7变小时，输出至开关IC620的电压V8也变小。此外，β的大小被设定为在后述的开关IC620中，电压V8能够与检测电压V5运算。
开关IC620将以电压V8与检测电压V5的差分电压(V8-V5)即电压(βV7-(V5+βV4))为恒定的方式设定(变更)了导通占空比宽度的脉冲宽度调制信号S2向开关元件630输出。具体地说，当电压(βV7-(V5+βV4))比此前大时，开关IC620为使电压(βV7-(V5+βV4))变小(为使电压(βV7-(V5+βV4))变为与此前相同大小)，较宽地设定脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度。相反地，当电压(βV7-(V5+βV4))比此前小时，开关IC620为使电压(βV7-(V5+βV4))变大(为使电压(βV7-(V5+βV4))变为与此前相同大小)，较窄地设定脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度。
开关元件630例如是场效应晶体管等，来自开关IC620的脉冲宽度调制信号S2经由电阻635被输入栅极。当开关元件630变为接通时，源极与漏极之间导通，在电感器632中积累电磁能量。然后，当开关元件630变为断开时，通过放出电感器632中积累的电磁能量来升压。升压后的电压通过平滑电容器634被平滑。通过平滑电容器634平滑后的直流电压作为输出电压Vo2被输出至直流设备102(参照图1)。
通过所述的动作，当输出电流Io2(检测电压V4)比此前大时，电压(βV7-(V5+βV4))比此前小，但为使电压(βV7-(V5+βV4))变为与此前相同大小，较窄地设定导通占空比宽度来减小升压，从而能够使输出电压Vo2(检测电压V5)比此前小。另一方面，当输出电流Io2(检测电压V4)比此前小时，电压(βV7-(V5+βV4))比此前大，但为使电压(βV7-(V5+βV4))变为与此前相同大小，较宽地设定导通占空比宽度来增大升压，从而能够使输出电压Vo2(检测电压V5)比此前大。
由此这样的结构的各第2电源设备6能够通过使电压(βV7-(V5+βV4))设为恒定来进行反馈控制，以使不偏离如图5(a)所示那样，当输出电流Io2变大时输出电压Vo2单调(直线上)地减小的输出电流-输出电压特性(Vo2+αIo2为恒定值的特性)。
具有这样的输出电流-输出电压特性的各第2电源设备6，在具有与第1电源设备5共同使用的交点的状态下，使输出电压Vo2与第1电源设备5的输出电压Vo1一致，输出使输出电压Vo2与输出电压Vo1一致时的输出电流Io。
这里，当输出电流Io2减少时，输出电压Vo2根据图6的输出电流-输出电压特性而变动，暂时地变大(图6的(A))。当输出电压Vo2变大时，输出电流Io2变大，其结果，检测电压V4也变大(图6的(B))。当检测电压V4变大时，电压(βV7-(V5+βV4))变小，从而脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度变窄，输出电压Vo2(检测电压V5)变小(图6的(C))。由此，输出电压Vo2与输出电压Vo1一致。
另一方面，当输出电流Io2增加时，输出电压Vo2根据图6的输出电流-输出电压特性而变动，暂时地变小(图6的(D))。当输出电压Vo2变小时，输出电流Io2变小，其结果，检测电压V4也变小(图6的(E))。当检测电压V4变小时，电压(βV7-(V5+βV4))变大，从而脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度变宽，输出电压Vo2(检测电压V5)变大(图6的(F))。由此，输出电压Vo2与输出电压Vo1一致。
接下来，使用图7对从控制部73向这样的第2电源设备6发出在直流设备102侧的总使用电流(负载电流IL)变大、输出电压Vo2(检测电压V5)为恒定的基础上，将输出电流Io2增大的指示值的情况进行说明。首先，当存在所述指示值时，输出电压V7及电压V8(＝β(V7-V4))变大。这时，由于电压(βV7-(V5+βV4))变大，因此脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度变宽，输出电压Vo2暂时地比输出电压Vo1大(图7的(A))。该动作相当于在第2电源设备6的输出电压Vo2上加上规定电压。当输出电压Vo2变大时，输出电流Io2(检测电压V4)也变大(图7的(B))。当检测电压V4变大时，电压(βV7-(V5+βV4))变小，因此脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度变窄。其结果，输出电压Vo2变小(图7的(C))。重复了所述的动作后，输出电压Vo2变为输出电压Vo1。由此，第2电源设备6成为按照与恒定电压特性(第1电源设备5的输出电流-输出电压特性)的交点的输出电流Io2变为指示值(电流值I1)的方式使第2电源设备6的输出电流-输出电压特性偏移，并输出如指示值的输出电流Io2。
与此相对，当由控制部73发出在负载电流IL变小，输出电压Vo2(检测电压V5)为恒定的基础上，减小输出电流Io2的指示值时，输出电压V7及电压V8(＝β(V7-V4))变小。这时，由于电压(βV7-(V5+βV4))变小，因此脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度变窄，输出电压Vo2暂时地比输出电压Vo1小(图7的(D))。该动作相当于对第2电源设备6的输出电压Vo2减去规定电压。当输出电压Vo2变小时，输出电流Io2(检测电压V4)也减小(图7的(E))。当检测电压V4减小时，电压(βV7-(V5+βV4))变大，因此脉冲宽度调制信号S2的导通占空比宽度变宽。其结果，输出电压Vo2变大(图7的(F))。重复了所述的动作后，输出电压Vo2变为输出电压Vo1。由此，第2电源设备6成为按照与恒定电压特性(第1电源设备5的输出电流-输出电压特性)的交点的输出电流Io2变为指示值(电流值I0)的方式使第2电源设备6的输出电流-输出电压特性偏移的情况，并输出如指示值的输出电流Io2。
这样，调整机构64构成为，当从控制部(控制机构)73接收到指示值时，改变倾斜控制的条件，由此不改变输出电压Vo2地将输出电流Io2的值设定为与接收到的指示值对应的值。调整机构64通过改变倾斜控制的条件来使输出电流-输出电压特性偏移(即，使表示输出电流-输出电压特性的线平行移动)。
如上述那样，在第2电源设备6的输出电流-输出电压特性偏移了后也与偏移前同样地，使第2电源设备6的输出电压Vo2与第1电源设备5的输出电压Vo1一致，输出使输出电压Vo2与输出电压Vo1一致时的输出电流Io2。
根据所述，当负载电流IL发生了变化时，在各第2电源设备6中，能够基于来自控制部73的指示值，如图7所示使输出电流-输出电压特性偏移。在使其偏移后，各第2电源设备6也能使输出电压Vo2与第1电源设备5的输出电压Vo1一致，能够向直流设备102输出输出电压Vo2为与输出电压Vo1相同的大小时的输出电流Io2。由此，即使负载电流IL发生了变化，电力供给装置3也能够将各第2电源设备6设定为与负载电流IL相应的输出电流Io2，并且即使负载电流IL发生了变化，也使第2电源设备6的输出电压Vo2也与第1电源设备5的输出电压Vo1一致，从而能够将所述输出电压Vo2保持为恒定电压。其结果，能够稳定地进行向直流设备102的电力供给。
下面表示一例。在图5中，(a)表示第2电源设备6的输出电流-输出电压特性，(b)表示第1电源设备5的输出电流-输出电压特性。这里，如图5(c)所示，在指示I11作为来自控制部73的指示值而使第2电源设备6的输出电流-输出电压特性如图5(c)的箭头那样偏移的情况下，能够使第2电源设备6的输出电流Io2从I12增加为I11。
另外，在第2电源设备6中能够几乎不增加基于第1电源设备5的结构的部件数量就容易地实现随着输出电流Io2变大而单调地减小输出电压Vo2的关系。
接下来，对图1所示的监视装置7进行详细的说明。在以下的说明中，将第1电源设备5的变换效率为最大时的第1电源设备5的输出电流Io1的电流值设为最佳电流值Im。即，最佳电流值Im是第1电源设备5的变换效率为最大时第1电源设备5向直流供给线路Wdc输出的电流(输出电流Io1)的值。第1电源设备5的变换效率，例如电力变换效率是第1电源设备5向直流供给线路Wdc输出的电力POUT与被输入第1电源设备5的来自商用电源AC的电力PIN的比值(＝POUT/PIN)。
在本实施方式中，控制部73构成为当判定部72判定为计测值(负载电流IL的值)I0比最佳电流值Im大时，以使第2电源单元8向直流供给线路Wdc输出的电流的值(＝Ioa+Iob+Ioc)和计测值与最佳电流值Im的差值相等的方式向第2电源设备6输出指示值。
即，监视装置7的控制部73，在由负载电流检测部70检测到的负载电流IL在最佳电流值Im以上的情况下，为使第1电源设备5的输出电流Io1为最佳电流值Im，即，为使各第2电源设备6的输出电压Vo2为与第1电源设备5的输出电压Vo1一致时的各第2电源设备6的输出电流Io2的总和相当于负载电流IL的电流值与最佳电流值Im的差值，对各第2电源设备6的调整机构64(参照图4)使各第2电源设备6的输出电流-输出电压特性偏移。
另一方面，控制部73构成为当判定部72判定为计测值I0在最佳电流值Im以下时，使第2电源单元8停止向直流供给线路Wdc的电流的输出。例如，控制部73构成为当判定部72判定为计测值I0在最佳电流值Im以下时，向第2电源单元8的各第2电源设备6发送输出停止信号。接收到所述输出停止信号的第2电源设备6构成为停止输出电流Io2的输出。
接下来，使用图8及图9对本实施方式的电力供给装置3的动作进行说明。
首先，负载电流检测部70检测负载电流IL的电流值I0(图8的S1)。接下来，判定部72判定负载电流IL的电流值I0是否比最佳电流值Im大(S2)。当电流值I0比最佳电流值Im大时，控制部73向PV转换器6a发送使PV转换器6a的输出电流Ioa在太阳能电池161的供给能力范围内变为电流值I0与最佳电流值Im的差值(I0-Im)的指示值(S3)。PV转换器6a当从控制部73接收指示值时，使用调整机构64使PV转换器6a的输出电流-输出电压特性偏移，使输出电流Ioa作为差值(I0-Im)供给直流设备102。
这里，如图9(b)所示，当即使使PV转换器6a的输出电流Ioa为最大电流值I1也不满足差值(I0-Im)时(I0-Im＞I1时)(S4)，控制部73向BAT转换器6b发送使BAT转换器6b的输出电流Iob变为电流值I2(I2＝I0-Im-I1)那样的指示值(S5)。BAT转换器6b当从控制部73接收指示值时，使用调整机构64使BAT转换器6b的输出电流-输出电压特性偏移，如图9(c)所示那样，使输出电流Iob为电流值I2供给给直流设备102。
在所述步骤S3～步骤S5中，通过使PV转换器6a优先于BAT转换器6b作为补偿差分值(I0-Im)的控制，从而能够实现省能量化。
此外，作为步骤S4、S5的其他例子，控制部73也可以在得知差值(I0-Im)的时间点，通过使PV转换器6a的输出电流Ioa为当前的日照环境下的最大电流值I1也还不够，而且，若应使BAT转换器6b的输出电流Iob为电流值I2则通过计算瞬时地进行判断，然后，也可以以使PV转换器6a的输出电流Ioa变为最大电流值I1的方式向PV转换器6a输出指示值，并且以使BAT转换器6b的输出电流Iob为电流值I2的方式向BAT转换器6b输出指示值。
然后，由第1电源设备5向直流设备102供给最佳电流值Im的输出电流Io1(S6)。此外，在从PV转换器6a、BAT转换器6c的输出电流Ioa、Iob的偏移完成到输出电流值I0的电流作为总和的期间，由第1电源设备5供给不足的量的电流，不影响向负载(直流设备102)的稳定供给。
另一方面，在步骤S2中，当负载电流IL的电流值I0在最佳电流值Im以下时，控制部73按照停止各第2电源设备6的电流输出的方式控制各第2电源设备6。由此，由第1电源设备5向直流设备102供给电流值I0的输出电流Io1(S6)。
另外，在步骤S4中，当差分电流(负载电流-最佳电流值)与PV转换器6a的输出电流Ioa相同时，控制部73使PV转换器6a以外的第2电源设备6(BAT转换器6b、FC转换器6c)的电流输出停止。由此，由第1电源设备5向直流设备102输出最佳电流值Im的输出电流Io1(S6)。即，控制部73向第2电源设备6a发送指示值，向剩余的第2电源设备6b、6c发送输出停止信号。
通过所述的动作，本实施方式的电力供给装置3当负载电流IL增加时，使PV转换器6a及BAT转换器6b的输出电流Ioa、Iob的总量增加负载电流IL的增加的量，当负载电流IL减少时，使输出电流Ioa、Iob的总量减少负载电流IL的减少的量。此外，当使PV转换器6a及BAT转换器6b的输出电流Ioa、Iob的总和减少时，也可以按照首先使BAT转换器6b的输出电流Iob减少，然后使PV转换器6a的输出电流Ioa减少的方式进行控制。
若电力供给装置3定期地(预先设定的时间间隔)进行从步骤S1到步骤S6的动作，则在各电池161～163的供给能力发生了变化的情况下、负载电流IL的大小发生了变化的情况下，也能够进行对应于变化的输出电流Io2的设定。预先设定的时间间隔是满足负载跟随的时间间隔(例如数豪秒间)。此外，电力供给装置3也可以在预先设定的时间间隔以外进行从步骤S1到步骤S6的动作。
本实施方式的电力供给装置3具备：商用电源用电源设备(第1电源设备)5，其将商用电源AC作为输入电源，将与输出电流Io1的大小无关地成为恒定电压的直流电压作为输出电压Vo1；1台或多台其他电源设备(第2电源设备)6，其被输入电源电压，将随着输出电流Io2变大而单调地减小的直流电压作为输出电压Vo2，与第1电源设备5并联运转来向负载设备102供给直流电力；负载电流检测机构(负载电流检测部)70，其检测向负载设备102供给的负载电流IL的电流值；和控制机构(控制部)73，其控制第2电源设备6的输出电流Io2的电流值，其中，将第1电源设备5的变换效率为最大时的第1电源设备5的输出电流Io1的电流值设为最佳电流值Im，第2电源设备6具有调整机构64，其在向负载设备102供给电力时，使表示输出电流Io2与输出电压Vo2的关系的输出电流-输出电压特性偏移，控制部73当由负载电流检测部70检测到的负载电流IL比最佳电流值Im大时，按照使第2电源设备6的输出电流Io2的总和相当于负载电流IL与最佳电流值Im的差分电流的方式，使调整机构64对第2电源设备6的输出电流-输出电压特性偏移。
即，本实施方式的电力供给装置3具备：第1电源设备5及第2电源单元6，其与连接负载设备102的直流供给线路Wdc连接，通过直流供给线路Wdc向负载设备102供给直流电力；负载电流检测机构(负载电流检测部)70，其计测在直流供给线路Wdc中流动的电流(负载电流)IL的值(电流值)I0并输出为计测值I0；判定机构(判定部)72，其当通过负载电流检测部70得到计测值I0时，判定所得到的计测值I0是否比最佳电流值Im大；和控制机构(控制部)73。第1电源设备5构成为：与商用电源AC连接，并进行如下的恒定电压控制，即：通过将从商用电源AC得到的电力变换为直流电力，与向直流供给线路Wdc输出的电流(输出电流)Io1的大小无关地向直流供给线路Wdc施加恒定电压(输出电压)Vo1的恒定电压控制。最佳电流值Im是当第1电源设备5的变换效率为最大时，第1电源设备5向直流供给线路Wdc输出的电流(输出电流)Io1的值。第2电源单元8具备第2电源设备6。第2电源设备6构成为进行下述的倾斜控制，即：随着向直流供给线路Wdc输出的输出电流Io2增加而使向直流供给线路Wdc施加的输出电压Vo2单调地下降、随着输出电流Io2减少而使输出电压Vo2单调地上升的倾斜控制。控制部73构成为当判定部72判定为计测值I0比最佳电流值Im大时，按照第2电源单元8向直流供给线路Wdc输出的电流的值与、计测值I0和最佳电流值Im之间的差值(差分电流的值)相等的方式，向第2电源设备6输出指示值。第2电源设备6具备调整机构64，其基于从控制部73接收到的指示值来调整输出电流Io2的值。调整机构64构成为当从控制部73接接收到指示值时，改变倾斜控制的条件，由此不使输出电压Vo2变化地将输出电流Io2的值设定为与指示值对应的值。
以上，根据本实施方式，当负载电流IL在连接有商用电源AC的第1电源设备5为最大变换效率时的输出电流Io1的电流值(最佳电流值Im)以上时，为使第1电源设备5的输出电流Io1为最佳电流值Im，调整各第2电源设备6的输出电流Io2的电流值，从而能够使第1电源设备5在最大变换效率的状态下运转。
另外，控制部73当由负载电流检测部70检测到的负载电流IL在最佳电流值Im以下时，按照停止第2电源设备6的电流输出的方式控制第2电源设备。即，控制部73构成为当判定部72判定为计测值I0在最佳电流值Im以下时，使第2电源单元8停止向直流供给线路Wdc的电流的输出。
因此，根据本实施方式，在负载电流IL比最佳电流值Im小的情况下，也能够使第1电源设备5尽可能地在接近最大变换效率的状态下运转。
此外，在本实施方式中，当负载电流IL比最佳电流值Im大时，通过PV转换器6a与BAT转换器6b的组合来补偿差分电流(负载电流-最佳电流值)，作为本实施方式的变形例，也可以不通过PV转换器6a与BAT转换器6b的组合，而通过PV转换器6a与FC转换器6c的组合或者BAT转换器6b与FC转换器6c的组合来补偿所述差分电流。

Claims (3)

1.一种电力供给装置，其特征在于，
具备：
第1电源设备及第2电源单元，其与连接负载设备的直流供给线路连接，通过所述直流供给线路向所述负载设备供给直流电力；
负载电流检测机构，其计测在所述直流供给线路中流动的电流的值并输出为计测值；
判定机构，当从所述负载电流检测机构得到所述计测值时，该判定机构判定所得到的所述计测值是否比最佳电流值大；和
控制机构，
其中，所述第1电源设备构成为与商用电源连接，并进行如下的恒定电压控制，即：通过将从所述商用电源得到的电力变换为直流电力，从而与向所述直流供给线路输出的电流的大小无关地向所述直流供给线路施加恒定电压的恒定电压控制，
所述最佳电流值是当所述第1电源设备的变换效率为最大时，所述第1电源设备向所述直流供给线路输出的电流的值，
所述第2电源单元至少具备1台第2电源设备，
所述第2电源设备构成为进行下述的倾斜控制，即：随着向所述直流供给线路输出的输出电流增加而使向所述直流供给线路施加的输出电压单调地下降、随着所述输出电流减少而使所述输出电压单调地上升的倾斜控制，
所述控制机构构成为当所述判定机构判定为所述计测值比所述最佳电流值大时，所述第2电源单元按照向所述直流供给线路输出的电流的值与所述计测值和所述最佳电流值之间的差值相等的方式向所述第2电源设备输出指示值，
所述第2电源设备具备调整机构，该调整机构基于从所述控制机构接收到的所述指示值，调整所述输出电流的值，
所述调整机构构成为，当从所述控制机构接收到所述指示值时，改变所述倾斜控制的条件，由此不使所述输出电压变化地将所述输出电流的值设定为与所述指示值对应的值。
2.根据权利要求1所述的电力供给装置，其特征在于，
所述控制机构构成为当所述判定机构判定为所述计测值在所述最佳电流值以下时，使所述第2电源单元停止向所述直流供给线路输出电流。
3.根据权利要求1所述的电力供给装置，其特征在于，
所述第2电源单元具备多台所述第2电源设备，
所述第2电源单元向所述直流供给线路输出的电流的值为所述多台第2电源设备的所述输出电流的值的总和。
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