CN116114131A - 电源系统和电源单元 - Google Patents

Abstract

一种电源系统，具备：将交流电源(21)变换为直流电源的电源主电路(30)；检测输出电流的电流检测部(302)；检测输出电压的电压检测部(301)；参数存储部(34)，能够改写地保持选择性地示出恒流动作或恒压动作的动作模式信息(Cm)并且能够改写地保持目标电流或目标电压中的与动作模式信息(Cm)对应的一个来作为目标值(Cr)；控制部(36)，控制电源主电路(30)，以使得输出电流或输出电压中的与动作模式信息(Cm)对应的一个与目标值(Cr)一致；平衡信息发送部(32)，将输出电流或输出电压中的另一个作为平衡信息(Bi)发送；平衡信息接收部(32)，从其他的电源单元接收输出电流或输出电压中的另一个作为平衡信息(Bi)；控制部(36)被构成为基于本单元和其他的电源单元的平衡信息(Bi)控制电源主电路(30)，进行与其他的电源单元的平衡调整。

Description

电源系统和电源单元

技术领域

本发明涉及电源系统和电源单元，更详细而言，涉及由任意连接的两个以上的电源单元构成并且各电源单元协作地对共有的负载供应直流电源的电源系统。

背景技术

已知一种由两个以上的电源单元构成并且从各电源单元对共同的负载供应直流电源的电源系统(例如，专利文献1和2)。在这种电源系统中，通过连接两个以上的电源单元，能够实现各种特性的电源装置。例如，在电动汽车、功率调节器等的动作测试中，使用这样的电源系统，作为对电池、太阳能面板等进行模拟的模拟电源。

已知的是，在连接了两个以上电源单元的电源系统中，电源单元间的负载平衡有时会瓦解。因此，在这种电源系统中，需要进行电源单元间的平衡调整。

专利文献1的电源系统是将3个电源单元并联连接而构成的恒压源。在各电源单元中，进行输出电压的反馈控制。此外，通过使用全部电源单元的平均输出电流来校正各电源单元中的电压控制，从而进行平衡调整。

专利文献2的电源系统是将3个电源单元串联连接而构成的恒流源，一个电源单元作为主(master)进行动作，其他的电源单元作为从(slave)进行动作。在主电源单元中进行输出电流的反馈控制，另一方面，在从电源单元中进行基于主的输出电压的前馈控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-148032号

专利文献2：日本特开2014-147196号

发明内容

发明要解决的课题

现有的电源系统能够连接两个以上的电源单元而构成。但是，根据电源单元的连接方式、电源系统的动作模式而需要使电源单元间的信号布线不同，此外，也需要使各电源单元的控制方法不同。因此，现有的电源系统中存在如下那样的问题：将两个以上的电源单元任意地连接并且以任意的动作模式使用是不容易的。例如，存在如下那样的问题：对电源单元间的平衡调整具有充分的知识的用户必须根据需要在电源单元间进行需要的信号布线并且决定每个电源单元的控制处理。

此外，存在如下那样的问题：在两个以上的电源单元之间产生输出开始定时的不一致的情况下，输出开始时的动作不稳定化。特别地，存在如下那样的问题：在电源单元之间通过数字通信传递输出开始指令的情况下，可能产生不能忽视的输出开始定时的不一致。

进而，存在如下那样的问题：在电源系统的输出动作中，在两个以上的电源单元中的任一个中发生了故障的情况下，电源单元间的平衡瓦解，对剩余的电源单元施加过大的负载，有可能损坏。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够将两个以上的电源单元任意地连接并且以任意的动作模式使用的电源系统。此外，目的在于提供一种用户自身能够容易地构筑的电源系统。此外，目的在于提供在这样的电源系统中使用的电源单元。

用于解决课题的方案

本发明的第一实施方式的电源系统是如下的电源系统：由能够任意地连接的两个以上的电源单元构成，由两个以上的电源单元构成，所述电源单元协作地对共有的负载供应直流电源。所述电源单元具备：电源主电路，将从外部输入的交流电源变换为直流电源；电流检测部，检测输出电流；电压检测部，检测输出电压；参数存储部，能够改写地保持选择性地示出恒流动作或恒压动作的动作模式信息并且能够改写地保持目标电流或目标电压中的与所述动作模式信息对应的一个来作为目标值；控制部，控制所述电源主电路，以使得所述输出电流或所述输出电压中的与所述动作模式信息对应的一个与所述目标值一致；平衡信息发送部，将所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息进行发送；以及平衡信息接收部，从其他的所述电源单元接收所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息，所述控制部被构成为基于本单元和所述其他的电源单元的平衡信息，控制所述电源主电路，进行与所述其他的电源单元的平衡调整。

通过采用上述结构，能够将两个以上的电源单元串联、并联或串并联地任意连接，通过任意地指定恒流动作或恒压动作作为动作模式，能够容易地实现所期望的电源系统。

在本发明的第二实施方式的电源系统中，除了上述结构之外，被构成为，所述参数存储部能够改写地保持用于对成为平衡调整的参照目的地的所述其他的电源单元进行识别的平衡调整目的地信息，所述平衡信息发送部将本单元的平衡信息发送到总线通信方式的单元间通信线，所述平衡信息接收部基于所述平衡调整目的地信息，从所述单元间通信线选择性地接收所述平衡信息。

通过采用上述结构，通过用单元间通信线将两个以上的电源单元连接，从而能够进行平衡调整，不需要进行用于平衡调整的特别的布线。因此，能够容易地构筑电源系统。此外，能够容易地变更单元结构，或者能够容易地变更动作模式。

在本发明的第三实施方式的电源系统中，除了上述结构之外，被构成为，在恒流动作时，将与本单元串联地连接的其他的电源单元作为所述平衡调整的参照目的地，另一方面，在恒压动作时，将与本单元并联连接的其他的电源单元作为所述平衡调整的参照目的地。

通过采用上述结构，从而能够根据单元结构和动作模式来决定平衡调整的参照目的地。

在本发明的第四实施方式的电源系统中，除了上述结构之外，被构成为，所述平衡调整目的地信息由控制终端基于用户操作来生成并且被发送给所述电源单元。

通过采用上述结构，从而即使是对平衡调整不具有充分的知识的用户，也能够任意地指定单元结构和动作模式，能够容易地实现所期望的电源系统。

本发明的第五实施方式的电源单元是与其他的电源单元串联地或并联地连接并且与所述其他的电源单元协作地对共有的负载供应直流电源的电源单元，其中，所述电源单元具备：电源主电路，将从外部输入的交流电源变换为直流电源；电流检测部，检测输出电流；电压检测部，检测输出电压；参数存储部，能够改写地保持选择性地示出恒流动作或恒压动作的动作模式信息并且能够改写地保持目标电流或目标电压中的与所述动作模式信息对应的一个来作为目标值；控制部，控制所述电源主电路，以使得所述输出电流或所述输出电压中的与所述动作模式信息对应的一个与所述目标值一致；平衡信息发送部，将所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息进行发送；以及平衡信息接收部，从其他的所述电源单元接收所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息，所述控制部被构成为基于本单元和所述其他的电源单元的平衡信息，控制所述电源主电路，进行与所述其他的电源单元的平衡调整。

发明效果

根据本发明，能够提供一种电源系统，其能够将两个以上的电源单元任意地连接并且以任意的动作模式使用。此外，能够提供一种用户自身能够容易地构筑的电源系统。此外，能够提供一种在这样的电源系统中使用的电源单元。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的电源系统100的概略结构的一例的图。

图2是示出电源单元10～13的详细结构的一例的图。

图3是示出是否需要电源系统100中的平衡调整的图表。

图4是针对并联CC设置的说明图。

图5是针对串联CC设置的说明图。

图6是针对串联CV设置的说明图。

图7是针对并联CV设置的说明图。

图8是针对串并联CC设置的说明图。

图9是针对串并联CV设置的说明图。

图10是示出同步处理部35的详细结构的一例的图。

图11是示出电源系统100的输出开始动作的一例的时序图。

图12是示出主单元MU的动作的一例的流程图。

图13是示出从单元SU的动作的一例的流程图。

图14是示出本发明的实施方式2的电源系统100的动作的一例的时序图。

图15是示出本发明的实施方式2的电源系统100的动作的另一例的时序图。

具体实施方式

实施方式1.

(1)电源系统100的概要

图1是示出本发明的实施方式1的电源系统100的概略结构的一例的图。电源系统100是将从电力系统供应的交流电源21变换为所期望的直流电源并供应给负载22的电源装置。

电源系统100由经由输出线PoL与负载22连接的两个以上的电源单元10～13构成。各电源单元10～13基于来自控制终端20的控制参数Pr，将从外部供应的交流电力变换为直流电力，向负载22供应直流电源。此外，基于来自控制终端20的控制参数Pr，在电源单元10～13之间进行平衡调整。

各电源单元10～13是具有相同结构的装置，预先对应有唯一的识别编号0～3。识别编号是用于使电源单元10～13识别彼此的单元识别信息UID。电源单元10～13分别与单元间通信线UCL连接，能够使用单元识别信息UID在任意的电源单元10～13之间进行通信。此外，电源单元10～13与一对绝缘通信线ZCL连接，能够使输出开始定时同步。

在电源单元10～13中，预先确定的一个是主单元MU，其他是从单元SU，仅主单元MU连接于控制终端20。例如，与最小的识别编号0对应的电源单元10是主单元MU，经由终端通信线TCL从控制终端20接收控制参数Pr。另一方面，其以外的电源单元11～13是从单元SU，经由单元间通信线UCL从主单元MU接收控制参数Pr。再有，主单元MU和从单元SU示出输出开始前的数据通信中的各电源单元10～13的功能，输出开始后的各电源单元10～13不区分主单元MU和从单元SU而动作。

控制终端20是对电源系统100进行控制的装置，生成电源单元10～13的控制参数Pr，向主单元MU发送。例如，基于用户操作来生成和输出控制参数Pr。例如，能够将安装了专用程序的PC用作控制终端20。

终端通信线TCL是在控制终端20和主单元MU之间的数据通信中使用的有线或无线的通信路径。在与控制终端20的通信中，例如能够采用收发TCP/IP(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)分组的分组通信方式，也能够经由LAN(Local Area Network，局域网)或因特网进行连接。

单元间通信线UCL是在电源单元10～13间的数据通信中使用的有线的通信路径。在单元间通信中，能够采用例如CAN(Controller Area Network，控制器局域网)标准那样的多主总线通信方式，从任意的电源单元10～13向任意的电源单元10～13发送数据。

绝缘通信线ZCL是对示出输出开始的触发信号进行传递的有线的通信路径，由使光耦合器介于之间并且与电源单元10～13绝缘的一对信号线构成。一对绝缘通信线ZCL能够转变导通状态或非导通状态，触发信号是以一定的时间宽度使一对绝缘通信线ZCL之间导通的脉冲信号，被从主单元MU(电源单元10)向全部的从单元SU(电源单元11～13)传递。

(2)电源单元10～13

图2是示出电源单元10～13的详细结构的一例的图。电源单元10～13具备电源主电路30、电压检测部301、电流检测部302、终端通信部31、单元间通信部32、PWM驱动部33、参数存储部34、同步处理部35以及控制部36。

A)电源主电路30

电源主电路30是如下的电路：将经由输入端子Pi从电力系统输入的交流电力变换为直流电力并且经由输出端子Po向负载22输出。基于控制参数Pr来控制电源主电路30的动作。具体地，如果动作模式是恒流动作(CC：Constant Current)，则以输出电流与目标值Cr一致的方式进行动作，如果动作模式是恒压动作(CV：Constant Voltage)，则以输出电压Vo与目标值Cr一致的方式进行控制。目标值Cr是恒流动作中的目标电流Iref或恒压动作中的目标电压Vref。

电源主电路30是能够双向变换交流电力和直流电力的双向电源(再生电源)，不仅能够进行将交流电压变换为直流电压并向负载22供应能量的动力运行动作，还能够根据负载22的状况来进行将直流电压变换为交流电压并从负载22吸收能量的再生动作。

电源主电路30由将交流电压变换为直流电压的AC/DC变换器40、对输入输出间进行绝缘的绝缘变压器41、以及对输出电压Vo进行控制的升降压DC/DC变换器42构成。

AC/DC变换器40是能够双向变换交流电力和直流电力的双向变换器，例如，能够使用三态开关元件来构成。

绝缘变压器41是能够在初级侧和次级侧之间确保绝缘的同时双向传递直流电力的双向DC/DC变换器，由变压器412、与变压器412的初级侧连接的DC/AC变换器411、以及与变压器412的次级侧连接的AC/DC变换器413构成。从AC/DC变换器40输入的直流由DC/AC变换器411变换为交流，在通过了变压器412后，由AC/DC变换器413再次变换为直流。使通过变压器412的交流为高频，由此，能够使用小型的变压器进行绝缘，能够使装置整体小型化。

升降压DC/DC变换器42是基于控制参数Pr来控制输出电压Vo的双向DC/DC变换器，例如，能够使用由开关电路421和电感422构成的斩波电路。开关电路421由串联连接的两个开关元件构成，电感422的一端连接到该两个开关元件的连接点。两个开关元件基于来自PWM驱动部33的PWM信号，以交替地重复一方为导通而另一方为截止的状态和一方为截止而另一方为导通的状态的方式进行动作，生成与其占空比对应的输出电压Vo。

B)电压检测部301、电流检测部302

电压检测部301是对电源主电路30的输出电压Vo进行检测的单元。电压检测部301的检测值作为检测电压Vdet被输入到控制部36。电流检测部302是对电源主电路30的输出电流Io进行检测的单元。电流检测部302的检测值作为检测电流Idet被输入到控制部36。

C)终端通信部31

终端通信部31是经由终端通信线TCL与控制终端20通信的分组通信单元。主单元MU的终端通信部31从控制终端20接收控制参数Pr，并向控制部36输出。不使用从单元SU的终端通信部31，主单元MU的终端通信部31不仅取得主单元MU的控制参数Pr，还取得从单元SU的控制参数Pr。

D)单元间通信部32

单元间通信部32是用于经由单元间通信线UCL在电源单元10～13之间进行数据通信的单元。在单元间通信中，任意的电源单元10～13能够在单元间通信线UCL上输出发送数据。在发送数据中包括发送源或发送目的地的单元识别信息UID，各电源单元10～13监视单元间通信线UCL上的发送数据，基于发送源或发送目的地的单元识别信息UID，选择性地接收本单元所需的数据。

从单元SU的控制参数Pr通过单元间通信从主单元MU被发送到从单元SU。此外，由各电源单元10～13检测到的检测电流Idet和检测电压Vdet作为平衡信息Bi通过单元间通信被发送到其他的电源单元10～13。

E)PWM驱动部33

PWM驱动部33基于控制部36生成的驱动信号Dr，生成PWM(Pulse WideModulation，脉宽调制)信号，并输出到开关电路421。因此，电源主电路30输出与驱动信号Dr对应的电压。

F)参数存储部34

参数存储部34是存储控制部36参照的各种参数的存储单元，保持从控制终端20接收到的控制参数Pr。在控制参数Pr中包括动作模式信息Cm、目标值Cr和平衡调整目的地信息Cb。

动作模式信息Cm是示出恒流动作(CC)或恒压动作(CV)作为电源系统100的控制方法的参数，是各电源单元10～13所共同的参数。目标值Cr是恒流动作(CC)时的目标电流Iref和恒压动作(CV)时的目标电压Vref。平衡调整目的地信息Cb是在进行平衡调整时参照的一个或两个以上的其他的电源单元10～13的识别编号。用户指定单元结构和动作模式，由此，在控制终端20中自动地生成平衡调整目的地信息Cb。因此，用户能够在不意识到平衡调整的情况下构筑电源系统100。

G)同步处理部35

同步处理部35是用于使电源单元10～13的动作定时同步的单元，经由绝缘通信端子Z1、Z2收发用于使电源输出的开始定时一致的触发信号TG。

同步处理部35能够对绝缘通信线ZCL输出触发信号TG，能够感测绝缘通信线ZCL上的触发信号。触发信号TG作为与一对绝缘通信线ZCL的导通状态对应的脉冲信号被输出。因此，能够在全部的电源单元10～13中迅速地检测触发信号TG，并且，具有高的抗噪性，能够抑制误动作。

主单元MU的同步处理部35在被从控制部36输入了触发发送信号sTG时，向一对绝缘通信线ZCL输出触发信号TG。另一方面，主单元MU和从单元SU的各同步处理部35监视绝缘通信线ZCL，如果检测到触发信号TG，则将触发检测信号rTG输出到控制部36。

H)控制部36

控制部36基于检测电压Vdet或检测电流Idet，生成驱动信号Dr，经由PWM驱动部33来控制电源主电路30。此外，控制终端通信部31和单元间通信部32，进行与控制终端20以及其他的电源单元10～13的数据通信。进而，控制同步处理部35，进行电源单元10～13之间的输出开始定时的同步控制。

(3)平衡调整

图3是示出是否需要平衡调整的图表。由两个以上的电源单元10～13构成的电源系统100根据单元结构和动作模式的组合，来决定是否需要电源单元10～13之间的平衡调整。单元结构意味着电源系统100内的电源单元10～13的连接方式。

在动作模式为恒流动作(CC)的情况下，各电源单元10～13的控制对象是各自的输出电流Io，在动作模式为恒压动作(CV)的情况下，各电源单元10～13的控制对象是各自的输出电压Vo。此外，在串联连接了两个以上的电源单元10～13的情况下，各电源单元10～13的输出电流Io成为相同的值，在并联连接了两个以上的电源单元10～13的情况下，各电源单元10～13的输出电压Vo成为相同的值。因此，在采用输出电流Io或输出电压Vo成为各电源单元10～13的控制对象并且在电源单元10～13之间成为相同的值那样的单元结构和动作模式的组合的情况下，需要平衡调整。

在两个以上的电源单元10～13并联连接且进行恒流动作(CC)的电源系统100的情况下(并联CC设置)，各电源单元10～13中的控制对象是输出电流Io，但是，任意的电源单元10～13中的输出电流Io的控制误差不会对其他的电源单元10～13中的输出电流Io的控制造成影响。因此，不需要电源单元10～13之间的平衡调整。

在两个以上的电源单元10～13串联连接且进行恒流动作(CC)的电源系统100的情况下(串联CC设置)，各电源单元10～13中的控制对象是输出电流Io，任意的电源单元10～13中的输出电流Io的误差会对其他的电源单元10～13中的输出电流Io造成影响。因此，需要电源单元10～13之间的平衡调整。

在两个以上的电源单元10～13并联连接且进行恒压动作(CV)的电源系统100的情况下(并联CV设置)，各电源单元10～13中的控制对象是输出电压Vo，任意的电源单元10～13中的输出电压Vo的误差会对其他的电源单元10～13中的输出电压Vo造成影响。因此，需要电源单元10～13之间的平衡调整。

在两个以上的电源单元10～13串联连接且进行恒压动作(CV)的电源系统100的情况下(串联CV设置)，各电源单元10～13中的控制对象是输出电压Vo，任意的电源单元10～13中的输出电压Vo的误差不会对其他的电源单元10～13中的输出电压Vo造成影响。因此，不需要电源单元10～13之间的平衡调整。

(4)针对基本的单元结构的动作说明

图4～图7是示出电源系统100的基本的单元结构及其控制方法的一例的图。以下，使用这些图，对包括平衡调整的具体的控制方法进行说明。

A)并联CC设置

图4是针对并联连接两个以上的电源单元10、11并作为恒流源使用的并联CC设置的说明图。在图中的(a)中示出了电源系统100的单元结构，在(b)中示出了各电源单元10、11内的电源主电路30的控制处理。

如图4(a)所示，电源单元10、11并联地连接，连接到共同的负载22。在各电源单元10、11中都预先指定恒流动作(CC)作为动作模式信息Cm，预先提供目标电流Iref作为目标值Cr。并联连接的各电源单元10、11分别输出电流Iref，由此能向负载22供应电流Iref×2。再有，由于不需要平衡调整，所以不指定平衡调整目的地信息Cb。再有，各电源单元10、11的目标电流Iref也能够指定不同的值。

如图4(b)所示，控制部36进行基于检测电流Idet的PI控制，生成使输出电流Io与目标电流Iref一致的驱动信号Dr。具体而言，求出目标电流Iref和检测电流Idet的差Idif，进行PI处理61，由此，生成驱动信号Dr，并输出到PWM驱动部33。PI处理61是求出对差Idif乘以了规定的系数的比例项与对差Idif的积分值乘以了规定的系数的积分项之和的运算，通过选择这些系数，从而能够进行具有所期望的响应性和稳定性的反馈控制。

在并联连接电源单元10、11并且分别进行恒流动作(CC)的情况下，一方的电源单元10(11)中的控制误差不会对另一方的电源单元11(10)的动作造成影响。因此，不需要电源单元10、11之间的平衡调整。例如，在电源单元10中电流检测部302生成包括微小的误差的检测电流Idet的情况下，电源单元10的输出电流Io中也产生微小的误差。但是，该误差不会对电源单元11的动作造成影响，电源单元10、11之间的平衡不会较大地瓦解。因此，在这样的电源系统100的情况下，不需要进行平衡调整。

B)串联CC设置

图5是针对串联连接两个以上的电源单元10、11并作为恒流源使用的串联CC设置的说明图。图中的(a)中示出了电源系统100的单元结构，(b)中示出了各电源单元10、11内的电源主电路30的控制处理。

如图5(a)所示，电源单元10、11串联地连接，连接到共同的负载22。在各电源单元10、11中，预先指定恒流动作(CC)作为动作模式信息Cm，预先提供相同的目标电流Iref作为目标值Cr。串联连接的各电源单元10、11分别输出电流Iref，由此，能够向负载22供应电流Iref。在该电源系统100中，由于需要电源单元10、11之间的平衡调整，所以，指定其他的电源单元作为平衡调整目的地信息Cb。

串联连接的电源单元10、11的输出电流Io总是一致。因此，在各电源单元10、11不进行平衡调整而分别独立地进行恒流动作(CC)的情况下，一方的电源单元10(11)中的微小的控制误差会对另一方的电源单元11(10)的动作造成影响，成为电源单元10、11间的平衡较大地瓦解的原因。

例如，在电源单元10的电流检测部302生成比实际的输出电流Io稍小的值作为检测电流Idet的情况下，在电源单元10中进行将输出电流Io设为比目标电流Iref稍大的值的控制。此时，由于电源单元11的输出电流Io也成为相同的值，所以，在电源单元11中进行使输出电流Io减小的控制。这样的控制被重复进行，由此，电源单元10的输出电压Vo变得过大，电源单元11的输出电压Vo变得过小，电源单元10、11之间的平衡较大地瓦解。而且，即使仔细地进行了电流检测部302的校正，也不能完全排除电源单元10之间的偏差，因此，需要电源单元10、11之间的平衡调整。

如图5(b)所示，控制部36进行基于检测电流Idet的PI控制和基于检测电压Vdet的平衡调整，生成驱动信号Dr。与图4(b)的控制处理相比，不同之处在于具有平衡调整处理62。平衡调整处理62是如下的处理：基于平衡调整目的地的检测电压Vdet’与本单元的检测电压Vdet之差来求出调整量Aj，基于调整量Aj来校正驱动信号Dr。

将串联连接的其他的电源单元10、11作为平衡调整目的地，在存在两个以上的平衡调整目的地的情况下，进行求出各自的检测电压Vdet’的平均的平均运算621，求出该平均值与本单元的检测电压Vdet的差Vdif，进行PI处理622，由此，求出调整量Aj。通过将该调整量Aj加到图4(b)的驱动信号Dr，从而生成平衡调整后的驱动信号Dr。即，以平衡调整目的地与本单元之间的检测电压的差Vdif减小的方式来校正驱动信号Dr，由此，防止平衡较大地瓦解。

单元间通信部32接收平衡调整目的地的检测电压Vdet’作为平衡信息Bi。在3个以上的电源单元串联连接的情况下，除了本单元之外的两个以上的电源单元被预先指定为平衡调整目的地信息Cb，接收两个以上的检测电压Vdet’，进行其平均运算621。但是，图5的电源系统100仅由两个电源单元10、11构成，因此，省略了平均运算621。再有，也能够在平均运算621的对象中也包括本单元的检测电压Vdet。在该情况下，即使在仅由两个电源单元10、11构成的情况下，也进行平均运算621。

C)串联CV设置

图6是针对串联连接两个以上的电源单元10、11并作为恒压源使用的串联CV设置的说明图。图中的(a)中示出了电源系统100的单元结构，(b)中示出了各电源单元10、11内的电源主电路30的控制处理。

如图6(a)所示，电源单元10、11串联地连接，连接到共同的负载22。在各电源单元10、11中，都预先指定恒压动作(CV)作为动作模式信息Cm，预先提供目标电压Vref作为目标值Cr。串联连接的各电源单元10、11分别输出电压Vref，由此，能够向负载22供应电压Vref×2。再有，由于不需要平衡调整，所以，不指定平衡调整目的地信息Cb。再有，各电源单元10、11的目标电压Vref也能够指定不同的值。

如图6(b)所示，控制部36通过基于检测电压Vdet的PI控制来求出目标电流Iref，进而进行基于检测电流Idet的PI控制，由此，生成使输出电压Vo与目标电压Vref一致的驱动信号Dr。具体而言，求出目标电压Vref和检测电压Vdet的差Vdif，进行PI处理63，由此，求出目标电流Iref。接着，求出目标电流Iref和检测电流Idet的差Idif，进行PI处理61，由此，生成驱动信号Dr，并输出到PWM驱动部33。

在串联连接电源单元10、11并且分别进行恒压动作(CV)的情况下，一方的电源单元10(11)中的控制误差不会对另一方的电源单元11(10)的动作造成影响。因此，不需要电源单元10、11之间的平衡调整。例如，在电源单元10中电压检测部301生成包括微小的误差的检测电压Vdet的情况下，电源单元10的输出电压Vo中也产生微小的误差。但是，该误差不会对电源单元11的动作造成影响，电源单元10、11之间的平衡不会较大地瓦解。因此，在这样的电源系统100的情况下，不需要进行平衡调整。

D)并联CV设置

图7是针对并联连接两个以上的电源单元10、11并作为恒压源使用的并联CV设置的说明图。图中的(a)中示出了电源系统100的单元结构，(b)中示出了各电源单元10、11内的电源主电路30的控制处理。

如图7(a)所示，电源单元10、11并联地连接，连接到共同的负载22。在各电源单元10、11中，预先指定恒压动作(CV)作为动作模式信息Cm，预先提供相同的目标电压Vref作为目标值Cr。并联连接的各电源单元10、11分别输出电压Vref，由此，能够向负载22供应电压Vref。在该电源系统100中，由于需要电源单元10、11之间的平衡调整，所以，指定其他的电源单元作为平衡调整目的地信息Cb。

并联连接的电源单元10、11的输出电压Vo总是一致。因此，在各电源单元10、11不进行平衡调整而分别独立地进行恒压动作(CV)的情况下，一方的电源单元10(11)中的微小的控制误差会对另一方的电源单元11(10)的动作造成影响，成为电源单元10、11间的平衡较大地瓦解的原因。

例如，在电源单元10的电压检测部301生成比实际的输出电压Vo稍小的值作为检测电压Vdet的情况下，在电源单元10中进行将输出电压Vo设为比目标电压Vref稍大的值的控制。此时，由于电源单元11的输出电压Vo也成为相同的值，所以，在电源单元11中进行使输出电压Vo减小的控制。这样的控制被重复进行，由此，电源单元10供应最大电流，电源单元11吸收最大电流，电源单元10、11之间的平衡较大地瓦解。因此，需要电源单元10、11之间的平衡调整。

如图7(b)所示，控制部36进行基于检测电压Vdet以及检测电流Idet的PI控制和基于检测电流Idet的平衡调整，生成驱动信号Dr。与图6(b)的控制处理相比，不同之处在于具有平衡调整处理65。平衡调整处理65是如下的处理：基于平衡调整目的地的检测电流Idet’与本单元的检测电流Idet之差来求出调整量Aj，基于调整量Aj来校正驱动信号Dr。

将并联连接的其他的电源单元10、11作为平衡调整目的地，在存在两个以上的平衡调整目的地的情况下，进行求出各自的检测电流Idet’的平均的平均运算651，求出该平均值与本单元的检测电流Idet的差Idif，进行PI处理652，求出调整量Aj。将该调整量Aj加到目标电压Vref，由此，进行电源单元间的平衡调整。即，以平衡调整目的地与本单元之间的检测电流的差Idif减小的方式校正驱动信号Dr，由此，防止平衡较大地瓦解。

单元间通信部32接收平衡调整目的地的检测电流Idet’作为平衡信息Bi。在3个以上的电源单元并联连接的情况下，除了本单元之外的两个以上的电源单元被预先指定为平衡调整目的地信息Cb，接收两个以上的检测电流Idet’，进行其平均运算651。但是，图7的电源系统100仅由两个电源单元10、11构成，因此，省略平均运算651。再有，也能够在平均运算651的对象中也包括本单元的检测电流Idet。在该情况下，即使在仅由两个电源单元10、11构成的情况下，也进行平均运算651。

(5)针对更复杂的单元结构的动作说明

图8和图9是示出电源系统100的更复杂的单元结构及其控制方法的一例的图。在上述(3)和(4)中，对具有仅串联连接或并联连接的基本的单元结构的电源系统100进行了说明，但本发明能够应用于由任意的单元结构构成的电源系统。以下，针对具有更复杂的单元结构的电源系统100的示例，对于包括平衡调整的具体的控制方法进行说明。

A)串并联CC设置

图8是针对将4个电源单元10～13串并联地连接并作为恒流源使用的串并联CC设置的说明图。再有，在此所说的串并联是指串联连接和并联连接混合存在的3个以上的电源单元的连接方式。

在图8所示的单元结构中，电源单元10、11的串联电路和电源单元12、13的串联电路并联地连接，连接到共同的负载22。在各电源单元10～13中，都预先指定恒流动作(CC)作为动作模式信息Cm，预先提供目标电流Iref作为目标值Cr。

属于同一串联电路的两个电源单元相当于串联CC设置，需要进行平衡调整。另一方面，串联电路之间相当于并联CC设置，不需要进行平衡调整。因此，在电源单元10、11中的一方中，彼此指定另一方作为平衡调整目的地信息Cb。同样地，在电源单元12、13中的一方中，彼此指定另一方作为平衡调整目的地信息Cb。然后，在各电源单元10～13的控制部36中进行图5(b)所示的控制处理。

B)串并联CV设置

图9是针对将4个电源单元10～13串并联地连接并作为恒压源使用的串并联CV设置的说明图。

图9所示的单元结构与图8的单元结构相同。在各电源单元10～13中，都预先指定恒压动作(CV)作为动作模式信息Cm，预先提供相同的目标电压Vref作为目标值Cr。

属于同一串联电路的两个电源单元相当于串联CV设置，不需要进行平衡调整。另一方面，串联电路之间相当于并联CV设置，需要进行平衡调整。因此，各电源单元10～13指定属于与本单元不同的串联电路的电源单元作为平衡调整目的地信息Cb。即，在各电源单元10、11中，电源单元12和13这两者被指定为平衡调整目的地信息Cb，在各电源单元12、13中，电源单元10和11这两者被指定为平衡调整目的地信息Cb。然后，在各电源单元10～13的控制部36中进行图7(b)所示的控制处理。

(6)同步处理部35的详细结构

图10是示出同步处理部35的详细结构的一例的图。同步处理部35具有两个绝缘通信端子Z1、Z2，两个以上的电源单元10～13使用一对绝缘通信线ZCL分别将端子Z1彼此、端子Z2彼此连接。同步处理部35通过使一对绝缘通信线ZCL之间导通而送出触发信号，此外，通过感测绝缘通信线ZCL之间的导通状态而接收触发信号。

同步处理部35具备两个光耦合器51、52。光耦合器51是用于送出触发信号的发送用光耦合器，光耦合器52是用于接收触发信号的接收用光耦合器。

发送用光耦合器51具备由来自控制部36的触发发送信号sTG驱动的发光元件511以及在发光元件511的发光时使端子Z1、Z2之间导通的受光元件512。当未输入触发发送信号sTG时，端子Z1、Z2之间为非导通，另一方面，当从控制部36输入触发发送信号sTG时，端子Z1、Z2之间导通。

接收用光耦合器52具备通过一对绝缘通信线ZCL之间的导通而被驱动的发光元件521以及在发光元件521的发光时输出触发接收信号rTG的受光元件522。因此，在一对绝缘通信线ZCL之间为非导通时，不输出触发接收信号rTG，另一方面，在一对绝缘通信线ZCL之间导通时，将触发接收信号rTG输出到控制部36。

全部的电源单元10～13的端子Z1、Z2经由一对绝缘通信线ZCL分别被连接，发送用光耦合器51的受光元件512并联连接。因此，当从任一个电源单元10～13发送触发信号时，一对绝缘通信线ZCL导通。接收用光耦合器52的发光元件521与发送用光耦合器51的受光元件512串联地连接，检测一对绝缘通信线ZCL之间的导通或非导通的状态，生成触发接收信号rTG。

图11是示出电源系统100的输出开始动作的一例的时序图。图中的(a)是主单元MU内的触发发送信号sTG，(b)和(c)是各电源单元10～13的触发接收信号rTG和驱动信号Dr。在此，动作模式是恒压(CV)动作，以使输出电压Vo与目标电压Vref一致的方式进行输出控制。此外，在输出开始时，进行以规定的时间或变化率使输出电压Vo变化后到达目标电压Vref的软启动控制。主单元MU和从单元SU都基于触发接收信号rTG来开始电源输出。

主单元MU在单元间通信部32将控制参数Pr发送到全部的从单元SU之后，控制部36生成触发发送信号sTG，同步处理部35向绝缘通信线ZCL输出触发信号。触发发送信号sTG被生成为规定宽度的脉冲信号。

在主单元MU和从单元SU中，如果一对绝缘通信线ZCL导通，则同步处理部35生成触发接收信号rTG，并向控制部36输出。控制部36基于触发接收信号rTG而开始驱动信号Dr的输出，电源主电路30开始电源输出。触发接收信号rTG是与触发发送信号sTG同样的脉冲信号，比触发发送信号sTG延迟了延迟时间tD。延迟时间tD主要是光耦合器51、52的延迟时间，为几十微秒左右。因此，即使与控制部36的控制周期例如250微秒相比，也是足够短的时间，能够忽视。

在此，在利用经由单元间通信线UCL的数字通信在电源单元10～13间传递了输出开始指令的情况下，通信时间比延迟时间tD长得多，并且，在通信时间中产生偏差。因此，存在如下那样的问题：在电源单元10～13的输出开始定时中产生有意义的不一致，输出开始时的动作变得不稳定。与此相对，经由绝缘通信线ZCL迅速地传输触发信号，由此，能够使电源输出的开始定时大致同步，能够使输出开始时的动作稳定化。完全同样地，在输出中变更目标值的情况下，经由绝缘通信线ZCL传输触发信号，由此，也能够使电源单元10～13的输出变更定时大致同步，能够使输出变更时的动作稳定化。

此外，将触发信号作为导通或非导通的状态进行传递，由此，能够提高抗噪性，防止误动作。进而，通过使光耦合器介于之间，从而能够进一步提高抗噪性。

再有，由于光耦合器51、52的延迟时间tD是极短的时间，所以，在主单元MU中，也能够不是基于触发接收信号rTG，而是基于触发发送信号sTG，来输出驱动信号Dr。

(7)输出开始时的动作

图12的步骤S101～S106是示出主单元MU的动作的一例的流程图。该流程图根据来自控制终端20的数据发送请求而开始。

终端通信部31经由终端通信线TCL从控制终端20接收控制参数Pr(步骤S101)。在接收数据中，主单元用的控制参数Pr储存在参数存储部34中，从单元用的控制参数Pr由单元间通信部32经由单元间通信线UCL向各从单元SU发送(步骤S102)。接收到控制参数Pr的各从单元SU向主单元MU发送数据接收的确认回复。

单元间通信部32从各从单元SU接收确认回复。在从全部的从单元SU接收到确认回复之后，同步处理部35向绝缘通信线ZCL发送触发信号TG(步骤S103、S104)。如果同步处理部35接收到该触发信号TG，则控制部36生成驱动信号Dr，电源主电路30开始输出(步骤S105、S106)。

图13的步骤S201～S204是示出从单元SU的动作的一例的流程图。该流程图根据从主单元MU的控制参数Pr的发送而开始。

单元间通信部32从主单元MU接收控制参数Pr(步骤S201)。接收到的控制参数Pr储存在参数存储部34中，对主单元MU发送接收的确认回复(步骤S202)。之后，如果同步处理部35接收到触发信号TG，则控制部36生成驱动信号Dr，电源主电路30开始输出(步骤S203、S204)。

实施方式2.

在上述实施方式中，对经由绝缘通信线ZCL传输用于开始电源输出的触发信号TG的电源系统100的示例进行了说明。与此相对，在本实施方式中，对经由绝缘通信线ZCL发送用于停止电源输出的错误信号ER的示例进行说明。

当电源系统100向负载22供应电源时，在两个以上的电源单元10～13中的任一个中发生了故障的情况下，例如，在检测到异常的温度上升的情况下，有可能对其他的电源单元10～13施加过大的负载，损坏正常的电源单元10～13。因此，在电源输出中的电源单元10～13中的任一个中发现了故障的情况下，优选的是，迅速地使全部的电源单元10～13的输出动作停止。因此，使用绝缘通信线ZCL，从故障的电源单元10～13向正常动作的电源单元10～13传输错误信号ER，由此，迅速地使全部的电源单元10～13的输出停止。错误信号ER作为能够与触发信号TG区分的信号被发送。

图14是示出本发明的实施方式2的电源系统100的动作的一例的时序图。在图中的(a)～(d)中示出了电源单元10～13的同步处理部35向绝缘通信线ZCL发送的信号，在(e)中示出了各电源单元10～13的驱动信号Dr。电源系统100的结构与图9所示的4个电源单元10～13的串并联CV设置相同，因此，省略重复的说明。

触发信号TG是仅由主单元MU发送的信号，与此相对，错误信号ER是无论主单元MU或从单元SU能够由任意的电源单元10～13发送的信号。此外，触发信号TG是输出开始用的信号，在输出开始前被发送，与此相对，错误信号ER是用于使输出停止的信号，在输出中被发送。错误信号ER作为能够与触发信号区分的信号被输出。

触发信号TG和错误信号ER通过使信号输出时间不同来区分。例如，错误信号ER的脉冲宽度wER比触发信号TG的脉冲宽度wTG长，在绝缘通信线ZCL上输出了任一个信号的情况下，基于其持续时间，能够判别是触发信号TG或错误信号ER中的哪一个。

在主单元MU(UID＝0)输出了触发信号TG的情况下，各从单元SU(UID＝1～3)由于信号持续时间为wTG，因此能够判别为该信号是触发信号TG，各电源单元10～13的控制部36生成驱动信号Dr，开始电源输出。

在电源输出中的从单元SU(UID＝2)中发生了故障的情况下，从该电源单元13输出错误信号。由于该信号的持续时间为wER，因此，能够判别为该信号是错误信号ER，各电源单元10～13的控制部36停止驱动信号Dr的生成，电源输出停止。

图15是示出本发明的实施方式2的电源系统100的动作的另一例的时序图。在图中的(a)～(d)中示出了电源单元10～13的同步处理部35向绝缘通信线ZCL发送的信号，在(e)中示出了各电源单元10～13的驱动信号Dr。

触发信号TG和错误信号ER通过使脉冲信号的连续输出次数不同来区分。例如，构成触发信号TG和错误信号ER的脉冲信号的宽度相同，但触发信号TG是空出充分的时间间隔而被发送的单个脉冲，与此相对，错误信号ER的两个脉冲信号隔着短的间隔时间tB连续输出。

对触发信号TG和错误信号ER进行接收的电源单元10～13在检测到一个脉冲信号后，进而在经过了间隔时间tB后，能够判别是触发信号TG或错误信号ER中的哪一个。

根据本实施方式，经由绝缘通信线ZCL，不仅能够传输触发信号TG，还能够传输错误信号。因此，在任一个电源单元10～13中发生了故障的情况下，能够迅速地停止全部的电源单元的输出，能够防止损坏正常的电源单元。此外，通过将错误信号ER作为能够与触发信号TG区分的信号在电源单元10～13之间传输，从而能够低价地实现。

附图标记的说明

100：电源系统

10～13：电源单元

20：控制终端

21：交流电源

22：负载

30：电源主电路

301：电压检测部

302：电流检测部

31：终端通信部

32：单元间通信部

33：PWM驱动部

34：参数存储部

35：同步处理部

36：控制部

41：绝缘变压器

412：变压器

421：开关电路

422：电感

42：升降压DC/DC变换器

51：发送用光耦合器

52：接收用光耦合器

61：PI处理

62：平衡调整处理

65：平衡调整处理

Aj：调整量

Bi：平衡信息

Pr：控制参数

Cm：动作模式信息

Cr：目标值

Cb：平衡调整目的地信息

Dr：驱动信号

Idet：检测电流

Idif：差

Io：输出电流

Iref：目标电流

Vdet：检测电压

Vdif：差

Vo：输出电压

Vref：目标电压

MU：主单元

SU：从单元

TCL：终端通信线

UCL：单元间通信线

ZCL：绝缘通信线

TG：触发信号

rTG：触发接收信号

sTG：触发发送信号

ER：错误信号。

Claims (5)

1.一种电源系统，由能够任意地连接的两个以上的电源单元构成，所述电源单元协作地对共有的负载供应直流电源，其特征在于，

所述电源单元具备：

电源主电路，将从外部输入的交流电源变换为直流电源；

电流检测部，检测输出电流；

电压检测部，检测输出电压；

参数存储部，能够改写地保持选择性地示出恒流动作或恒压动作的动作模式信息并且能够改写地保持目标电流或目标电压中的与所述动作模式信息对应的一个来作为目标值；

控制部，控制所述电源主电路，以使得所述输出电流或所述输出电压中的与所述动作模式信息对应的一个与所述目标值一致；

平衡信息发送部，将所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息进行发送；以及

平衡信息接收部，从其他的所述电源单元接收所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息，

所述控制部基于本单元和所述其他的电源单元的平衡信息，控制所述电源主电路，进行与所述其他的电源单元的平衡调整。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述参数存储部能够改写地保持用于对成为平衡调整的参照目的地的所述其他的电源单元进行识别的平衡调整目的地信息，

所述平衡信息发送部将本单元的平衡信息发送到总线通信方式的单元间通信线，

所述平衡信息接收部基于所述平衡调整目的地信息，从所述单元间通信线选择性地接收所述平衡信息。

3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，

在恒流动作时，将与本单元串联地连接的其他的电源单元作为所述平衡调整的参照目的地，另一方面，在恒压动作时，将相与本单元并联连接的其他的电源单元作为所述平衡调整的参照目的地。

4.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，

所述平衡调整目的地信息由控制终端基于用户操作来生成并且被发送给所述电源单元。

5.一种电源单元，与其他的电源单元串联地或并联地连接，与所述其他的电源单元协作地对共有的负载供应直流电源，其特征在于，所述电源单元具备：

电源主电路，将从外部输入的交流电源变换为直流电源；

电流检测部，检测输出电流；

电压检测部，检测输出电压；

参数存储部，能够改写地保持选择性地示出恒流动作或恒压动作的动作模式信息并且能够改写地保持目标电流或目标电压中的与所述动作模式信息对应的一个来作为目标值；

控制部，控制所述电源主电路，以使得所述输出电流或所述输出电压中的与所述动作模式信息对应的一个与所述目标值一致；

平衡信息发送部，将所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息进行发送；以及

平衡信息接收部，从其他的所述电源单元接收所述输出电流或所述输出电压中的另一个作为平衡信息，

所述控制部基于本单元和所述其他的电源单元的平衡信息，控制所述电源主电路，进行与所述其他的电源单元的平衡调整。

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