DE112014004567T5 - Energieversorgungssystem und Energieversorgungseinrichtung - Google Patents

Energieversorgungssystem und Energieversorgungseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112014004567T5
DE112014004567T5 DE112014004567.5T DE112014004567T DE112014004567T5 DE 112014004567 T5 DE112014004567 T5 DE 112014004567T5 DE 112014004567 T DE112014004567 T DE 112014004567T DE 112014004567 T5 DE112014004567 T5 DE 112014004567T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
synchronization pulse
power supply
synchronization
units
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE112014004567.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Uno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of DE112014004567T5 publication Critical patent/DE112014004567T5/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Ein Energieversorgungssystem umfasst mehrere Energieversorgungseinrichtungen, deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten jeweils parallel zueinander geschaltet sind. Der Ausgang jeder der mehreren Energieversorgungseinrichtungen ist mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung in Form eines offenen Kollektors oder in Form eines offenen Drains wired-OR-verknüpft. Die mehreren Energieversorgungseinrichtungen umfassen jeweils eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit, die einen Synchronisationsimpuls für die Synchronisation eines Schaltzyklus erzeugt, und einen mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung verbundenen Schaltsteuerkreis, der eine Schaltsteuerung einer Schaltvorrichtung synchron mit einem Signal der Synchronisationsimpuls-Busleitung ausführt. Bei den mehreren Energieversorgungseinrichtungen wird nicht zwischen einer Master-Energieversorgungseinrichtung und einer Slave-Energieversorgungseinrichtung unterschieden. Ferner wird die Erzeugung von Rauschen aufgrund einer Übertragungsleitung für ein Synchronisationssignal vermieden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem mit mehreren Energieversorgungseinrichtungen, deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten jeweils parallel zueinander geschaltet sind.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein Energieversorgungssystem, bei dem mehrere Energieversorgungseinrichtungen parallel geschaltet sind, wird verwendet, um eine hohe Leistung und einen redundanten Betrieb zu verwirklichen. Bei Verwenden von mehreren Energieversorgungseinrichtungen müssen zum Unterbinden eines Interferenzphänomens (Schaltschlag) aufgrund der Vorgänge der mehreren Schaltvorgänge die Schaltvorgänge der Energieeinrichtungen miteinander synchronisiert werden. Patentschrift 1 offenbart zum Beispiel eine Konfiguration, bei der eine Slave-Seite von einer Master-Seite ein Synchronisationssignal erhält, um die Betriebszeitpunkte und Frequenzen der Schaltvorgänge von Energieversorgungsschaltkreisen zu synchronisieren. Patentschrift 2 offenbart eine Konfiguration, bei der Energieversorgungseinrichtungen so angetrieben werden, dass Schaltfrequenzen miteinander synchronisiert werden und dass sie zueinander unterschiedliche Phasenwinkel aufweisen, indem Synchronisationssignale mit versetzten Phasen von einer Steuereinrichtung, die gegenüber Slaves als Master dient, übermittelt werden.
  • Liste der Anführungen
  • Patentschrift
    • Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsschrift Nr.9-163728
    • Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsschrift Nr. 2011-259530
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei den in Patentschrift 1 und Patentschrift 2 offenbarten Energieversorgungssystemen müssen eine Master-Energieversorgungseinrichtung und Slave-Energieversorgungseinrichtungen vorgesehen werden. Da ein Synchronisationssignal zum Synchronisieren der Zeitpunkte von Schaltvorgängen und Frequenzen eine hohe Frequenz aufweist, lässt das Verschalten einer Übermittlungsleitung für das Synchronisationssignal die Übermittlungsleitung zu einer Rauscherzeugungsquelle und einem Rauschempfangsabschnitt werden. Daher bedarf es geeigneter Maßnahmen für dieses Problem.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Energieversorgungssystem und eine Energieversorgungseinrichtung vorzusehen, die es nicht erforderlich machen, dass eine Master-Energieversorgungseinrichtung und Slave-Energieversorgungseinrichtungen separat vorgesehen werden, und die das Problem eines durch die Übermittlungsleitung für ein Synchronisationssignal erzeugten Rauschens lösen.
  • Lösung des Problems
  • Ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystem umfasst mehrere Energieversorgungseinrichtungen, deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten jeweils parallel zueinander geschaltet sind. Die mehreren Energieversorgungseinrichtungen umfassen jeweils: eine Wandlereinheit, die Energiewandlung vornimmt; eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit, die einen Synchronisationsimpuls für die Synchronisation eines Schaltzyklus erzeugt; und einen Schaltsteuerkreis, der eine Schaltsteuerung einer Schaltvorrichtung synchron mit dem Synchronisationsimpuls vornimmt. Das Energieversorgungssystem umfasst: eine Synchronisationsimpuls-Busleitung, die die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und die Synchronisationssignal-Eingangseinheiten der Schaltsteuerkreise miteinander verbindet. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten sind mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung in Form eines offenen Kollektors oder in Form eines offenen Drains wired-OR-verknüpft. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten erzeugen jeweils den Synchronisationsimpuls synchron mit einem Steigen oder Fallen der Synchronisationsimpuls-Busleitung. Eine Zykluszeit des Synchronisationsimpulses ist ein ganzzahliges Mehrfaches einer Zykluszeit des Schaltzyklus.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann ohne Unterscheiden zwischen Master und Slave ein synchronisierter Parallelbetrieb der Energieversorgungseinrichtungen verwirklicht werden. Da der Synchronisationsimpuls mit einer Frequenz ausgelegt werden kann, die kleiner oder gleich einer Schaltfrequenz ist, wird das Problem der Verzerrung eines Signals und von Erzeugung/Empfang von Rauschen aufgrund der Synchronisationsimpuls-Busleitung gemindert.
  • Wenn der Schaltsteuerkreis mit dem Synchronisationsimpuls, der von der Impulserzeugungseinheit einer anderen Energieversorgungseinrichtung ausgegeben wird, synchronisiert wird, stellt die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit einen Erzeugungszyklus des Synchronisationsimpulses bevorzugt länger als den Zyklus eines Synchronisationsimpulses ein, der von der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit der anderen Energieversorgungseinrichtung ausgegeben wird. Dadurch können die Energieversorgungseinrichtungen, auch wenn sie die gleiche Konfiguration aufweisen, im Betrieb in einen Master und Slaves unterteilt werden.
  • Der Schaltsteuerkreis mindestens einer Energieversorgungseinrichtung der mehreren Energieversorgungseinrichtungen kann zwischen einer steigenden oder fallenden Flanke des Synchronisationsimpulses und dem Schalten der Schaltvorrichtung eine feste Zeitverzögerung festsetzen. Dadurch wird ein mehrphasiger Betrieb verwirklicht.
  • Die erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung ist eine von mehreren Energieversorgungseinrichtungen, deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten jeweils parallel zueinander geschaltet sind, wodurch ein Energieversorgungssystem gebildet wird. Die Energieversorgungseinrichtung umfasst: eine Wandlereinheit, die Energiewandlung vornimmt; eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit, die einen Synchronisationsimpuls für die Synchronisation eines Schaltzyklus erzeugt; und einen Schaltsteuerkreis, der eine Schaltsteuerung einer Schaltvorrichtung synchron mit dem Synchronisationsimpuls vornimmt. Das Energieversorgungssystem umfasst: eine Synchronisationsimpuls-Busleitung, die die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und die Synchronisationssignal-Eingangseinheiten der Schaltsteuerkreise miteinander verbindet. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten sind mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung in Form eines offenen Kollektors oder in Form eines offenen Drains wired-OR-verknüpft. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten erzeugen jeweils den Synchronisationsimpuls synchron mit einem Steigen oder Fallen der Synchronisationsimpuls-Busleitung. Eine Zykluszeit des Synchronisationsimpulses ist ein ganzzahliges Mehrfaches einer Zykluszeit des Schaltzyklus.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Erfindungsgemäß kann ohne Unterscheiden zwischen Master und Slave ein synchronisierter Parallelbetrieb der Energieversorgungseinrichtungen verwirklicht werden. Da der Synchronisationsimpuls mit einer Frequenz ausgelegt werden kann, die kleiner oder gleich einer Schaltfrequenz ist, wird das Problem der Verzerrung eines Signals und von Erzeugung/Empfang von Rauschen aufgrund der Synchronisationsimpuls-Busleitung gemindert.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist ein Diagramm, das die Schaltungen oder Funktionen in Steuergeräten dargestellt durch Blöcke zeigt.
  • 3 ist ein Wellenformdiagramm von Signalen, die von einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit und einer Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit erzeugt werden.
  • 4 ist ein Wellenformdiagramm, das die Zustände von Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und den Pegel einer Synchronisationsimpuls-Busleitung zeigt.
  • 5 ist ein Wellenformdiagramm, das Signale zeigt, die von den Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und den Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheiten in einem Energieversorgungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform erzeugt werden.
  • 6 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • 7 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb des Energieversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
  • 8 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Verschachtelungsbetrieb zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen zum Verwirklichen der vorliegenden Erfindung unter Verwenden mehrerer spezifischer Beispiele unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind identische Teile durch die gleichen Zeichen bezeichnet. Die Ausführungsformen sind Beispiele und es versteht sich von selbst, dass ein teilweises Ersetzen oder Kombinationen von Konfigurationen, die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigt sind, möglich sind.
  • <<Erste Ausführungsform>>
  • 1 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform. Dieses Energieversorgungssystem 201 umfasst mehrere Energieversorgungseinrichtungseinheiten (nachstehend auch einfach als ”Einheiten” bezeichnet) 100A, 100B, ..., und deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten sind jeweils parallel zueinander geschaltet. In 1 wird auf eine Darstellung der dritten Einheit und folgender Einheiten verzichtet. Die Einheiten 100A, 100B, ... weisen im Grunde die gleiche Konfiguration auf.
  • Bei Heranziehen der Einheit 100A als Beispiel umfasst die Einheit 100A eine Wandlereinheit 1, eine PWM-Steuereinheit 2, ein Steuergerät 10A und eine Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3. Die Wandlereinheit 1 umfasst eine Schaltvorrichtung Q1, eine Diode D1, einen Induktor L1 und einen Kondensator C1, wodurch sie eine nicht isolierende Abwärtswandlerschaltung bildet. Die PWM-Steuereinheit 2 umfasst einen Fehlerverstärker OPAMP1, einen PWM-Komparator CMP1 und eine Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21. Die PWM-Steuereinheit 2 und das Steuergerät 10A bilden einen erfindungsgemäßen ”Schaltsteuerkreis”.
  • Die Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 ist eine Spannungsteilerschaltung, die Widerstände R1 und R0 nutzt. Der Fehlerverstärker OPAMP1 vergleicht die Ausgangsspannung der Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 mit einer Referenzschaltung Vref und liefert dem nicht invertierenden Anschluss des PWM-Komparators CMP1 eine Fehlerspannung. Ein Kondensator C2 und ein Widerstand R2 sind zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Fehlerverstärkers OPAMP1 angeschlossen. Diese Schaltung dient als Phasenkompensationsschaltung zum Verhindern von Oszillation des Steuersystems.
  • Das Steuergerät 10A besteht aus einer Mikrosteuereinheit (MCU). Das Steuergerät 10A liefert der Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21 ein Rechtecksignal. Die Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21 erzeugt synchron mit diesem Rechtecksignal ein Dreiecksignal und liefert es dem invertierenden Anschluss des PWM-Komparators CMP1. Der PWM-Komparator CMP1 liefert durch Vergleichen des Dreiecksignals mit einer zu dem nicht invertierenden Anschluss eingespeisten Eingangsspannung ein PWM-Modulationssignal zu der Schaltvorrichtung Q1.
  • Die Schaltvorrichtung Q1 wird durch das vorstehend beschriebene PWM-modulierte Signal gesteuert. Während des Einschaltzeitraums der Schaltvorrichtung Q1 fließt ein Erregerstrom durch den Induktor L1, und während des Abschaltzeitraums fließt ein Rückflussstrom durch die Diode D1.
  • Das Steuergerät 10A gibt ein Synchronisationsimpulssignal zu einer Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 aus. Das vorstehend beschriebene Rechtecksignal wird mit der steigenden oder fallenden Flanke des Synchronisationsimpulssignals synchronisiert. Das Steuergerät 10A gibt mit anderen Worten nicht nur das Synchronisationsimpulssignal aus, sondern erzeugt auch das Rechtecksignal synchronisiert mit der steigenden oder fallenden Flanke des Synchronisationsimpulssignals.
  • Ein Steuergerät 10B in der Einheit 100B empfängt den Spannungspegel der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4, erzeugt ein Rechtecksignal, das mit der steigenden oder fallenden Flanke des Spannungspegels synchron ist, und liefert das Rechtecksignal zu einer Dreieckwellenerzeugungsschaltung 21.
  • 2 ist ein Diagramm, das die Schaltungen oder Funktionen in den Steuergeräten dargestellt durch Blöcke zeigt. Die Steuergeräte 10A, 10B, ... umfassen jeweils eine Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit 11 und eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit jeder Energieversorgungseinrichtungseinheit ist mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 verbunden. Diese Busleitung wird von einem Widerstand Rp hochgezogen. Der Ausgang der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 ist von der Art eines offenen Kollektors. Daher ist die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 in negativer Logik wired-OR-verknüpft (in positiver Logik wired-NOR-verknüpft).
  • Die Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit 11 empfängt das Signal der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 als Synchronisationssignal und erzeugt ein mit diesem Synchronisationssignal synchronisiertes Rechtecksignal. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 empfängt das Signal der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 als Synchronisationssignal. Ferner setzt die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 durch Einschalten eines Transistors der Ausgangseinheit die Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 auf einen L-Pegel. Der Betrieb der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 wird später näher beschrieben.
  • 3 ist ein Wellenformdiagramm von Signalen, die von der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 und der Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit 11, die vorstehend beschrieben wurden, erzeugt werden. Die Synchronisationsimpulse weisen einen längeren Zyklus als die Rechtecksignale für PWM auf. In dem Fall, da die Synchronisation unter den Energieversorgungseinrichtungseinheiten noch nicht verwirklicht wurde, zum Beispiel direkt nach Aktivierung, gibt das Steuergerät einer der Energieversorgungseinrichtungseinheiten ein Synchronisationsimpulssignal aus. Dadurch wird der Pegel der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 von einem H-Pegel zu einem L-Pegel zum Fallen gebracht, und der Synchronisationsimpuls und die Synchronisations-PWM (Rechtecksignal) werden mit dieser fallenden Flanke synchronisiert. Wie in dem Beispiel von 3 gezeigt erzeugt bei einer Konfiguration, bei der die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 in dem Steuergerät jeder Energieversorgungseinrichtungseinheit einen Synchronisationsimpuls mit einem festen Zyklus TPULSE erzeugt, nach Verwirklichen der Synchronisation die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 in dem Steuergerät jeder Energieversorgungseinrichtungseinheit gleichzeitig einen Synchronisationsimpuls. Wenn sich die Zyklen der Synchronisationsimpulse, die von den Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten 12 erzeugt werden, unter den Energieversorgungseinrichtungseinheiten unterscheiden, werden die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten 12 mit dem Synchronisationsimpuls synchronisiert, der von der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit 12 mit dem kürzesten Zyklus erzeugt wird.
  • 4 ist ein Wellenformdiagramm, das die Zustände der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten 12 und den Spannungspegel der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 zeigt. Die Bedeutungen der Signale sind wie folgt.
    • Tx_CTR
    Ein Zähler des Timers einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit X.
    Tx_EN
    Ein Operationsgenehmigungsbit der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit x. Dieser Pegel wird nach Beenden der Initialisierungsarbeitsablauf im Anschluss an die Aktivierung eines MCU hoch.
    Tx_OUT
    Ein Ausgang der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit x (Synchronisationsimpuls x).
  • Der Betrieb der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit ist wie folgt.
    • • Der Wert von Tx_CTR wird gelöscht, wenn Tx_CTR zu TPULSE hochzählt.
    • • Wenn ein Löschen aufgrund eines Hochzählens in Tx-CTR erzeugt wird, wird ein einmaliger Impuls Tx_OUT erzeugt.
    • • Wird eine fallende Flanke der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 detektiert, wird der Wert von Tx_CTR gelöscht.
  • Die Vorgänge bei jeweiligen Zeitpunkten in 4 sind wie folgt.
    t1: Die Initialisierung einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit a ist beendet, der Betrieb der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit a ist zulässig und das Hochzahlen von Ta_CTR wird gestartet.
    t2: Ta_CTR erreicht TPULSE und wird gelöscht, dann wird Ta_OUT ausgegeben. Ta_CTR wird ebenfalls durch Ta_OUT gelöscht, doch da dies gleichzeitig mit dem durch das Hochzählen veranlassten Löschen geschieht, lässt sich offensichtlich kein Einfluss aufgrund von Synchronisation beobachten. Steigt die Wellenform der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 nicht abrupt an, stellt dies einen Ladevorgang für parasitäre Kapazität der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 dar.
    t3: Die Initialisierung einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit b ist beendet und der Betrieb der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit b ist zulässig, wodurch das Hochzahlen von Ta_CTR gestartet wird.
    t4: Ta_CTR erreicht TPULSE und wird gelöscht, wodurch Ta_OUT ausgegeben wird. Die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit b detektiert ein Fallen der Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 und löscht Tb_CTR. Da dies kein Löschen aufgrund von Hochzahlen ist, wird zu diesem Zeitpunkt Tb_OUT nicht erzeugt.
    t5: Ta_CTR und Tb_CTR erreichen TPULSE und werden gelöscht. Ta_OUT und Tb_Out werden ausgegeben, die Synchronisationsimpuls-Busleitung 4 fällt und alle Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten werden miteinander synchronisiert.
  • Dann wird der Arbeitsablauf von t4 und t5 wiederholt.
  • Auf diese Weise können durch Vornehmen der Synchronisationssteuerung der Energieversorgungseinrichtungseinheiten durch die Synchronisationsimpuls-Busleitung, mit der sie wired-OR-verknüpft sind, die Energieversorgungseinrichtungen miteinander synchronisiert werden, ohne zwischen Master und Slave zu unterscheiden.
  • Da die Synchronisationsimpulse einen längeren Zyklus als die Rechtecksignale für PWM haben, können ferner Signalverzerrung und Erzeugung/Empfang von Rauschen, die durch die Synchronisationsimpuls-Busleitung hervorgerufen werden, unterbunden werden.
  • <<Zweite Ausführungsform>>
  • Wenn in einer zweiten Ausführungsform eine erste Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit mit einem Synchronisationsimpulsausgang von einer zweiten Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit einer anderen Energieversorgungseinrichtungseinheit synchronisiert worden ist, wird der Synchronisationsimpuls-Erzeugungszyklus der ersten Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit länger als der Zyklus des Synchronisationsimpulses eingestellt, mit dem Synchronisation durchgeführt wurde. Die Schaltungskonfiguration des Energieversorgungssystems nach der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die in 1 gezeigte.
  • 5 ist ein Wellenformdiagramm, das von den Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und den Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheiten erzeugte Signale zeigt. Wie bei dem in dieser Figur gezeigten Beispiel werden, wenn der Zyklus eines von einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit erzeugten Synchronisationsimpulses mit der Energieversorgungseinrichtungseinheit variiert, Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten durch einen von einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit erzeugten Synchronisationsimpuls entsprechend dem Mindestzyklus (TPULSE_M) miteinander synchronisiert. Selbst ein Steuergerät, das zum Beispiel eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit umfasst, die einen Synchronisationsimpuls mit einem Zyklus (TPULSE_S) erzeugt, ist mit einem von der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit erzeugten Synchronisationsimpuls entsprechend dem Mindestzyklus (TPULSE_M) zu synchronisieren.
  • Auf diese Weise weist die Energieversorgungseinrichtungseinheit (Master), die einmal einen Synchronisationsimpuls erzeugte, danach einen kürzeren Synchronisationsimpuls-Erzeugungszyklus als andere Energieversorgungseinrichtungseinheiten (Slaves) auf, und somit wird danach immer ein Synchronisationsimpuls von der Energieversorgungseinrichtungseinheit erzeugt, die Master geworden ist. Wenn der Master zu arbeiten aufhört, wird die Synchronisation von einer anderen Energieversorgungseinrichtungseinheit vorgenommen, die als Slave gearbeitet hat, und diese Einheit wird zum Master.
  • Zu beachten ist, dass bei gleichzeitigem Aktivieren von mehreren Energieversorgungseinrichtungseinheiten in einen Zustand gewechselt werden kann, bei dem mehrere Energieversorgungseinrichtungseinheiten gleichzeitig der Master werden und Synchronisationsimpulse mit TPULSE_M erzeugen. In einem solchen Fall ist es nur erforderlich, dass TPULSE_M willkürlich unterhalb TPULSE_S variiert wird, statt TPULSE_M zu einem Festwert zu machen. Dadurch kann nur eine einzige Energieversorgungseinrichtungseinheit Master werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Energieversorgungseinrichtungseinheiten, auch wenn sie die gleiche Konfiguration aufweisen, bei Betrieb in Master und Slaves unterteilt werden.
  • <<Dritte Ausführungsform>>
  • 6 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Energieversorgungssystem 202 umfasst zwei Einheiten 100A und 100B, und die Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten derselben sind jeweils parallel zueinander geschaltet. Die grundlegende Konfiguration dieser beiden Einheiten 100A und 100B ist abgesehen vom Betrieb des Steuergeräts, das als Slave anders arbeitet, die gleiche wie die der Einheiten 100A und 100B, die in 1 gezeigt sind.
  • 7 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb des Energieversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Die Wellenform eines Synchronisations-PWM-b-Signals, das von der Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit des Steuergeräts 10B erzeugt wird, unterscheidet sich von der des in 3 gezeigten Beispiels. In dem vorliegenden Beispiel steigt das Synchronisations-PWM-b-Signal, das von der Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit 11 in dem Steuergerät 10B oder dergleichen erzeugt wird, die als Slave arbeitet, mit einer festen Verzögerung nach der fallenden Flanke der Synchronisationsimpuls-Busleitung. Diese Verzögerungszeit kann verwirklicht werden, indem eine Einheit (100A in dem vorliegenden Beispiel), die als Master arbeitet, und eine Einheit (100B in dem vorliegenden Beispiel), die als Slave arbeitet, durch vorherige Einstellung veranlasst werden, einen verschachtelten Betrieb auszuführen, oder indem eine Einheit, die als Master arbeitet, veranlasst wird, zu einer Einheit, die als Slave arbeitet, einen Befehl durch Mittel wie etwa serielle Übermittlung zu senden.
  • 8 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Verschachtelungsbetrieb zeigt. Wenn hier die Phase A die Phase des Schaltvorgangs der Einheit 100A darstellt und Phase B die Phase des Schaltvorgangs der Einheit 100B darstellt, weisen die Induktorströme und die Gate-Spannungen, die Phase A und Phase B entsprechen, die in 8 gezeigten Wellenformen auf. Zwischen einer Spannung der Phase A (Gate-Spannung der Schaltvorrichtung Q1 in der Einheit 100A) und einer Spannung der Phase B (Gate-Spannung der Schaltvorrichtung Q1 in der Einheit 100B) liegt eine Phasendifferenz vor. Dadurch wird eine Phasendifferenz zwischen einem Induktorstrom der Phase A (durch den Induktor L1 in der Einheit 100A fließender Strom) und einem Induktorstrom der Phase B (durch den Induktor L1 in der Einheit 100B fließender Strom) erzeugt und es wird ein verschachtelter Betrieb ausgeführt. Dadurch können Ripple-Komponenten in dem Ausgangsstrom unterbunden werden.
  • Zu beachten ist, dass ohne Beschränkung auf einen zweiphasigen Verschachtelungsbetrieb auch ein mehrphasiger Betrieb mit drei oder mehr Phasen analog verwirklicht werden kann. Durch Vorsehen von mehreren Slave-Einheiten können mit anderen Worten mehrere unterschiedliche Verzögerungszeiten für Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheiten der Steuergeräte in den mehreren Einheiten festgelegt werden oder es kann ein Befehl unter Verwenden eines seriellen Signals von einem Master zu Slaves erteilt werden. Zum Beispiel ermöglichen zwei Arten einer Verzögerungszeit das Verwirklichen eines dreiphasigen Mehrphasenbetriebs.
  • <<Andere Ausführungsformen>>
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden Beispiele gezeigt, bei denen die Wandlereinheit eine nicht isolierende Abwärtswandlerschaltung ist. Die Wandlereinheit kann aber ein Aufwärtswandler oder ein Aufwärts- und Abwärtswandler sein. Ferner kann ein isolierender Wandler, der einen Trenntransformator nutzt, genutzt werden. Auch wenn ein Beispiel einer analogen Steuerung gezeigt wurde, bei der eine PWM-Steuereinheit durch die Kombination eines Fehlerverstärkers, eines PWM-Komparators und von passiven Vorrichtungen verwirklicht ist, kann dies weiterhin eine durch MCU-Verarbeitung verwirklichte digitale Steuerung sein.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Ausgang einer Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit von der Art eines offenen Kollektors. Dieser kann aber von der Art eines offenen Drains sein, wenn der Ausgang der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit aus einer MOS-FET-Schaltung gebildet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • C1
    Kondensator
    CMP1
    PWM-Komparator
    D1
    Diode
    L1
    Induktor
    OPAMP1
    Fehlerverstärker
    Q1
    Schaltvorrichtung
    Rp
    Pull-up-Widerstand
    1
    Wandlereinheit
    2
    PWM-Steuereinheit
    3
    Ausgangsspannungsdetektionsschaltung
    4
    Synchronisationsimpuls-Busleitung
    10A, 10B
    Steuergeräte
    11
    Synchronisations-PWM-Erzeugungseinheit
    12
    Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit
    21
    Dreieckwellenerzeugungsschaltung
    100A, 100B
    Energieversorgungseinrichtungseinheiten
    201, 202
    Energieversorgungssysteme

Claims (4)

  1. Energieversorgungssystem mit mehreren Energieversorgungseinrichtungen, deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten jeweils parallel zueinander geschaltet sind, wobei die mehreren Energieversorgungseinrichtungen jeweils umfassen: eine Wandlereinheit, die Energiewandlung vornimmt; eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit, die einen Synchronisationsimpuls für die Synchronisation eines Schaltzyklus erzeugt; und einen Schaltsteuerkreis, der eine Schaltsteuerung einer Schaltvorrichtung synchron mit dem Synchronisationsimpuls vornimmt, wobei das Energieversorgungssystem umfasst: eine Synchronisationsimpuls-Busleitung, die die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und die Synchronisationssignal-Eingangseinheiten der Schaltsteuerkreise miteinander verbindet, wobei die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung in Form eines offenen Kollektors oder in Form eines offenen Drains wired-OR-verknüpft sind, wobei die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten jeweils den Synchronisationsimpuls synchron mit einem Steigen oder Fallen der Synchronisationsimpuls-Busleitung erzeugen und wobei eine Zykluszeit des Synchronisationsimpulses ein ganzzahliges Mehrfaches einer Zykluszeit des Schaltzyklus ist.
  2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei, wenn der Schaltsteuerkreis mit dem Synchronisationsimpuls, der von der Impulserzeugungseinheit einer anderen Energieversorgungseinrichtung ausgegeben wird, synchronisiert wird, die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit einen Erzeugungszyklus des Synchronisationsimpulses bevorzugt länger als den Zyklus eines Synchronisationsimpulses einstellt, der von der Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit der anderen Energieversorgungseinrichtung ausgegeben wird.
  3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaltsteuerkreis mindestens einer Energieversorgungseinrichtung der mehreren Energieversorgungseinrichtungen eine feste Verzögerungszeit zwischen einer steigenden oder fallenden Flanke des Synchronisationsimpulses und dem Schalten der Schaltvorrichtung festsetzt.
  4. Energieversorgungseinrichtung, die eine von mehreren Energieversorgungseinrichtungen ist, deren Eingangseinheiten und Ausgangseinheiten jeweils parallel zueinander geschaltet sind, wodurch ein Energieversorgungssystem gebildet wird, wobei die Energieversorgungseinrichtung umfasst: eine Wandlereinheit, die Energiewandlung vornimmt; und eine Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheit, die einen Synchronisationsimpuls für die Synchronisation eines Schaltzyklus erzeugt; und einen Schaltsteuerkreis, der eine Schaltsteuerung einer Schaltvorrichtung synchron mit dem Synchronisationsimpuls vornimmt, wobei das Energieversorgungssystem umfasst: eine Synchronisationsimpuls-Busleitung, die die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten und die Synchronisationssignal-Eingangseinheiten der Schaltsteuerkreise miteinander verbindet, wobei die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten mit der Synchronisationsimpuls-Busleitung in Form eines offenen Kollektors oder in Form eines offenen Drains wired-OR-verknüpft sind, wobei die Synchronisationsimpuls-Erzeugungseinheiten jeweils den Synchronisationsimpuls synchron mit einem Steigen oder Fallen der Synchronisationsimpuls-Busleitung erzeugen und wobei eine Zykluszeit des Synchronisationsimpulses ein ganzzahliges Mehrfaches einer Zykluszeit des Schaltzyklus ist.
DE112014004567.5T 2013-10-02 2014-09-30 Energieversorgungssystem und Energieversorgungseinrichtung Ceased DE112014004567T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-207253 2013-10-02
JP2013207253 2013-10-02
PCT/JP2014/075985 WO2015050094A1 (ja) 2013-10-02 2014-09-30 電源システムおよび電源装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112014004567T5 true DE112014004567T5 (de) 2016-06-30

Family

ID=52778683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014004567.5T Ceased DE112014004567T5 (de) 2013-10-02 2014-09-30 Energieversorgungssystem und Energieversorgungseinrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10063050B2 (de)
JP (1) JP5999271B2 (de)
CN (1) CN105580259B (de)
DE (1) DE112014004567T5 (de)
WO (1) WO2015050094A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10014856B2 (en) * 2015-01-20 2018-07-03 Mitsubishi Electric Corporation Signal transmission device
JP6711730B2 (ja) * 2016-09-27 2020-06-17 ホシデン株式会社 電源装置
US11398781B2 (en) * 2019-11-05 2022-07-26 Cameron International Corporation Power supply unit, system and method for coalescence of multi-phase liquid mixtures
WO2022158389A1 (ja) * 2021-01-19 2022-07-28 株式会社村田製作所 電源システム装置
WO2022158388A1 (ja) * 2021-01-19 2022-07-28 株式会社村田製作所 電源システム装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5079686A (en) * 1990-06-08 1992-01-07 Vlt Corporation Enhancement-mode zero-current switching converter
JP2766609B2 (ja) * 1993-09-22 1998-06-18 富士電気化学株式会社 スイッチング電源の並列運転制御回路
JP2880108B2 (ja) 1995-12-08 1999-04-05 東光株式会社 電源用制御装置
JPH10108461A (ja) 1996-09-27 1998-04-24 Sanken Electric Co Ltd 複数の直流変換装置を並列接続した直流電源装置
CN1228908C (zh) * 2001-12-31 2005-11-23 艾默生网络能源有限公司 并联变换器系统的开关同步方法
US7199561B2 (en) * 2004-07-01 2007-04-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. DC-DC converter and converter device
US7235958B2 (en) * 2005-05-18 2007-06-26 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method to synchronize switching frequencies of multiple power regulators
JP5252374B2 (ja) * 2008-12-08 2013-07-31 株式会社デンソー 車載通信ネットワークシステム
CN101807864B (zh) * 2010-03-25 2012-05-30 吉林大学 磁性源电磁法发射电流分段控制电路
JP5488213B2 (ja) 2010-06-04 2014-05-14 富士電機株式会社 電力変換システムのノイズ低減法
JP5792024B2 (ja) * 2011-10-21 2015-10-07 株式会社日本自動車部品総合研究所 電源システム
JP6019633B2 (ja) * 2012-03-12 2016-11-02 シンフォニアテクノロジー株式会社 電力変換装置
CN103219904B (zh) * 2013-04-10 2014-12-17 哈尔滨工程大学 一种三相逆变器并联同步控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015050094A1 (ja) 2017-03-09
JP5999271B2 (ja) 2016-09-28
WO2015050094A1 (ja) 2015-04-09
US10063050B2 (en) 2018-08-28
CN105580259A (zh) 2016-05-11
CN105580259B (zh) 2018-05-22
US20160190803A1 (en) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1942045C3 (de) Geregeltes, von einer dreiphasigen Wechselspannung gespeistes Netzgerät
DE112014004567T5 (de) Energieversorgungssystem und Energieversorgungseinrichtung
DE102008055051B4 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignals für einen Transistor
DE112015000549T5 (de) Pulsweitenmodulationssystem mit globaler Synchronisation und Verfahren für ein verteiltes netzgekoppeltes Wechselrichtersystem
DE19736898A1 (de) Multiphasen-Taktgenerator
DE2109936B2 (de) Schaltung zum Erzeugen von Mehrphasentaktsignalen doppelter und einfacher Breite
DE2508546B2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
DE102015210162A1 (de) Elektrischer-Invertergenerator-System und elektrischer Invertergenerator davon
DE102016105469A1 (de) Verfahren zum Verwalten einer Mehrzahl von Hysterese-Gleichstrom-Gleichstrom-Abwärtswandlern und entsprechender Gleichstrom-Gleichstrom-Abwärtswandler
DE112016001759T5 (de) Signalübertragungsschaltung und ansteuervorrichtung für schaltelement
DE112013000872B4 (de) Tastverhältnis-Einstellschaltung
DE112015003774T5 (de) Kreuzgekoppelter Pegelumsetzer mit Übergangsfolgeschaltkreisen
DE19620442A1 (de) Unrichtersystem
DE102013201067A1 (de) Totzeit-erzeugungsschaltung und lastansteuervorrichtung
DE2755714C3 (de) Logische Schaltung
DE3130242A1 (de) Elektronische steuerschaltung zur erzeugung eines monostabilen schaltverhaltens bei einem bistabilen relais
DE2755715A1 (de) Logische schaltung
DE1947555B2 (de)
DE4028520A1 (de) Schneller digitaler phasenregelkreis
DE102013100690A1 (de) Systeme und Verfahren zur Verbesserung des Zeitverhaltens eines lokalen Oszillators eines schaltenden Mischers mit 25 % Tastverhältnis
DE3230329C2 (de)
DE202010007346U1 (de) Wechselrichteranordnung zum Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Wechselspannungsnetz
DE112016006910B4 (de) Intelligentes Leistungsmodul
EP0313953A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Erzeugung eines Korrektursignals in einer digitalen Taktrückgewinnungseinrichtung
DE102017104331B4 (de) Gatespannungssteuervorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final