DE112015001799T5 - Energieversorgungssystem - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Energieversorgungssystem (201) vorgesehen, das mehrere Einheiten (100A, 100B, ... usw.) umfasst, welche jeweils eine Wandlereinheit (1) zum Wandeln von elektrischer Energie aufweisen, und das eine Konfiguration aufweist, bei der Eingangsabschnitte und Ausgangsabschnitte der mehreren Einheiten (100A, 100B, ... usw.) jeweils parallel geschaltet sind, die mehreren Einheiten (100A, 100B, ... usw.) miteinander kommunizieren und die Einheit (100A) als Master-Modul eingestellt ist, um ein Antreiben und Stoppen der anderen Einheiten (100B und dergleichen) zu steuern, wobei die Einheit (100A) alle anderen Einheiten (100B und dergleichen) antreibt, wenn ein von einer Ausgangsstromdetektionsschaltung (5) detektierter Ausgangsstrom Io größer als ein Schwellenwert wird. Wenn alle Einheiten (100B und dergleichen) angetrieben werden, stoppt die Einheit (100A) beruhend auf der Summe von Ausgangsströmen der jeweiligen Einheiten (100A, 100B, ... usw.) mindestens eine von allen anderen Einheiten (100B und dergleichen). Damit wird ein Energieversorgungssystem vorgesehen, welches die Nutzung der jeweiligen Module in Überstromzuständen unterbinden kann, wenn ein Laststrom schnell angehoben wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, das mehrere Energieversorgungsvorrichtungen umfasst und in dem Eingangsabschnitte und Ausgangsabschnitte derselben jeweils parallel geschaltet sind.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein durch paralleles Schalten von mehreren Energieversorgungsvorrichtungen ausgelegtes Energieversorgungssystem wird zum Vorsehen hoher Ausgangsleistung und von Schaltungsredundanz verwendet. Patentschrift 1 offenbart ein durch paralleles Schalten eines Master-Moduls und von mehreren Slave-Modulen ausgelegtes Energieversorgungssystem. Bei dem Energieversorgungssystem überwacht das Master-Modul einen Laststrom, der durch Summieren von Ausgangsströmen der jeweiligen Module erhalten wird, und ermittelt die Anzahl an Betriebsmodulen, die für den Laststrom optimal ist. Dann treibt das Master-Modul die ermittelte Anzahl von Slave-Modulen an.
  • Liste zitierter Schriften
  • Patentschriften
    • Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2000-102164
    • Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 3-124228
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei dem in Patentschrift 1 offenbarten Energieversorgungssytsem detektieren die jeweiligen Slave-Module Lastströme, und die Anzahl von anzutreibenden Energieversorgungsmodulen wird in manchen Fällen wie in Patentschrift 2 offenbart beruhend auf diesen detektierten Informationen gesteuert. Bei einer Kommunikationssteuerung durch eine Sende- und Empfangsschaltung, wie in Patentschrift 1 offenbart, ist aber die Menge sendbarer Informationen pro Zeit beschränkt. Wenn der Laststrom stark zunimmt, benötigt das Master-Modul daher viel Zeit, um Laststrominformationen beruhend auf den detektierten Laststromwerten der jeweiligen Slave-Module zu erfassen und die optimale Anzahl an Betriebsmodulen zu ermitteln. Demgemäß ergibt sich das Problem, dass das Master-Modul eine erforderliche Anzahl an Slave-Modulen als Reaktion auf den schnellen Anstieg des Laststroms nicht sofort antreiben kann. Aufgrund dieses Problems werden die jeweiligen Module in manchen Fällen in Überstromzuständen verwendet und möglicherweise treten Ausfälle auf.
  • Wenn der Ausgang des Energieversorgungssystems wie bei dem in Patentschrift 1 offenbarten Energieversorgungssystem kollektiv detektiert wird, ist eine große Detektionsschaltung erforderlich, da durch diese ein großer Strom fließt, was zu einer Zunahme von Größe und Kosten führt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Energieversorgungssystem vorzusehen, das jeweilige Module unmittelbar antreiben und eine Nutzung der jeweiligen Module in Überstromzuständen unterbinden kann, selbst wenn ein Laststrom stark angehoben ist, wenn die Anzahl von arbeitenden Vorrichtungen reduziert ist.
  • Lösung des Problems
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Energieversorgungssystem vorgesehen, das mehrere Energieversorgungsvorrichtungen umfasst, welche jeweils eine Wandlereinheit zum Wandeln von elektrischer Energie aufweisen, und das eine Konfiguration aufweist, bei der Eingangsabschnitte und Ausgangsabschnitte der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen jeweils parallel geschaltet sind, die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen miteinander kommunizieren und mindestens eine der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen als Master-Modul eingestellt ist, um ein Antreiben und Stoppen der anderen Energieversorgungsvorrichtungen zu steuern, wobei die anderen Energieversorgungsvorrichtungen Ausgangsstromdetektions- und Ausgabeeinheiten umfassen, die Ausgangsströme detektieren und Detektionsergebnisse zu der als Master-Modul eingestellten Energieversorgungsvorrichtung ausgeben; die als Master-Modul eingestellte Energieversorgungsvorrichtung umfasst einen Ausgangsstromdetektor, der einen Ausgangsstrom detektiert, ein Antriebssteuergerät, das alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen antreibt, wenn der von dem Ausgangsstromdetektor detektierte Ausgangsstrom größer als ein Schwellenwert ist, eine Rechenvorrichtung, die den von dem Ausgangsstromdetektor detektierten Ausgangsstrom und die Detektionsergebnisse der von den anderen Energieversorgungsvorrichtungen ausgegebenen Ausgangsströme addiert, um einen Gesamtausgangsstrom zu berechnen, wenn alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen angetrieben werden, und eine Vorrichtungsanzahl-Ermittlungseinheit, die die Anzahl von Energieversorgungsvorrichtungen ermittelt, die beruhend auf einem Rechenergebnis der Rechenvorrichtung anzutreiben sind; und das Antriebssteuergerät stoppt mindestens eine der anderen Energieversorgungsvorrichtungen beruhend auf der Anzahl an Energieversorgungsvorrichtungen, die von der Vorrichtungsanzahl-Ermittlungseinheit ermittelt wurde, wenn alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen angetrieben werden.
  • Wenn bei dieser Konfiguration die als Master-Modul eingestellte Energieversorgungsvorrichtung einen Ausgangsstrom detektiert, der größer als der Schwellenwert ist, gibt sie einen Befehl aus, alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen anzutreiben, um die anderen Energieversorgungsvorrichtungen unmittelbar zu aktivieren, wenn der Laststrom schnell angehoben wird. Dies kann die Nutzung der jeweiligen Energieversorgungsvorrichtungen in Überstromzuständen unterbinden, selbst wenn der Laststrom schnell angehoben wird. Weiterhin umfasst die als Master-Modul eingestellte Energieversorgungsvorrichtung die Rechenvorrichtung, die das Verarbeiten des Addierens der Detektionsergebnisse der Ausgangsströme durchführt. Daher ist keine große Detektionsschaltung erforderlich, wodurch eine Reduzierung von Größe und Kosten erreicht wird.
  • Es ist bevorzugt, dass der Schwellenwert größer oder gleich einem Ausgangsstromwert ist, der von dem Ausgangsstromdetektor detektiert wird, wenn eine oder mehr als eine der Energieversorgungsvorrichtungen gestoppt werden.
  • Mit dieser Konfiguration kann das Energieversorgungssystem so ausgelegt werden, dass es stabil arbeitet, während ein Vorrichtungsanzahl-Umschaltvorgang zum normalen Zeitpunkt und ein Vorgang des Aktivierens aller Energieversorgungen zum Zeitpunkt eines schnellen Anstiegs der Last einander nicht beeinträchtigen.
  • Es ist bevorzugt, dass die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen Überstromschutzschaltungen umfassen und der Schwellenwert niedriger als ein Überstromschutzpunkt jeder der Überstromschutzschaltungen ist.
  • Mit dieser Konfiguration werden vor dem Überschreiten des Überstromschutzpunkts alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen angetrieben, um die Energieversorgungsvorrichtungen zu veranlassen, den Ausgangsstrom zu teilen, wodurch im Vorhinein die Auslösung eines Überstromschutzvorgangs verhindert wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Erfindungsgemäß kann die Nutzung von jeweiligen Energieversorgungsvorrichtungen in Überstromzuständen unterbunden werden, wenn ein Laststrom schnell angehoben wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen eines als Master arbeitenden Steuergeräts darstellt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen eines als Slave arbeitenden Steuergeräts darstellt.
  • 4 ist ein Graph, der Wirkungsgradeigenschaften einer Energieversorgungseinheit gegenüber Last veranschaulicht.
  • 5 ist eine Tabelle, die den Wirkungsgrad pro Einheit zeigt, wenn die Anzahl an Betriebseinheiten als Reaktion auf einen erhöhten Laststrom vergrößert ist.
  • 6 ist ein beruhend auf 5 gebildeter Graph.
  • 7 ist ein Graph zum Erläutern des Zeitpunkts, bei dem alle Einheiten angetrieben werden, wenn die Last schnell angehoben wird.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung zeigt, die ein Steuergerät der Einheit ausführt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 ist ein Schaltbild, das ein Energieversorgungssystem gemäß einer Ausführungsform zeigt. Ein Energieversorgungssystem 201 umfasst mehrere Energieversorgungsvorrichtungseinheiten (nachstehend einfach als ”Einheiten” bezeichnet) 100A, 100B, ... usw. und ist durch paralleles Schalten von Eingangsabschnitten und Ausgangsabschnitten derselben konfiguriert. In 1 sind dritte und folgende Einheiten nicht gezeigt. Die jeweiligen Einheiten 100A, 100B, ... usw. weisen im Grunde die gleiche Konfiguration auf. In diesem Beispiel arbeitet die Einheit 100A als Master und die anderen Einheiten wie etwa die Einheit 100B und dergleichen arbeiten als Slaves.
  • Die Einheit 100A umfasst eine Wandlereinheit 1, eine Schaltsteuerschaltung 2, ein Steuergerät 10A, eine Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3, eine Ausgangsstromdetektionsschaltung 5 und eine Droop-Erzeugungsschaltung 6.
  • Die Wandlereinheit 1 umfasst ein Schaltelement Q1, eine Diode D1, einen Induktor L1 und einen Kondensator C1 und bildet eine nicht isolierende Abwärtswandlerschaltung. Die Schaltsteuerschaltung 2 umfasst eine PWM-Steuerschaltung, die durch einen Fehlerverstärker, einen PWM-Komparator, eine Dreieckwellenerzeugungsschaltung und dergleichen konfiguriert ist.
  • Die Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 ist eine Spannungsteilerschaltung, die aus Widerständen R1 und R0 gebildet ist. Die Schaltsteuerschaltung 2 erzeugt ein PWM-Modulationssignal, bei dem ein Arbeitsverhältnis gemäß einem von der Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 eingegebenen Spannungswert geändert wird, und liefert es zu dem Schaltelement Q1. Das Schaltelement Q1 wird von dem PWM-modulierten Signal gesteuert. Während eines Einschaltzeitraums des Schaltelements Q1 fließt ein Erregerstrom durch den Induktor L1, und während eines Abschaltzeitraums desselben fließt durch den Induktor L1 ein Rückwärtsstrom während Fließen durch die Diode D1.
  • Die Ausgangsstromdetektionsschaltung 5 detektiert einen Ausgangsstrom Io der Einheit 100A und gibt ein Detektionsergebnis zu dem Steuergerät 10A aus.
  • Wenn der von der Ausgangsstromdetektionsschaltung 5 detektierte Ausgangsstrom Io größer als ein Schwellenwert wird (Überstromschutzpunkt), gibt das Steuergerät 10A ein Signal zu der Schaltsteuerschaltung 2 aus und die Schaltsteuerschaltung 2 führt eine Schaltsteuerung an dem Schaltelement Q1 aus, um ein Fließen eines Überstroms zu verhindern. Die Schaltsteuerschaltung 2 schaltet zum Beispiel das Schaltelement Q1 aus oder reduziert das Arbeitsverhältnis. Das Schaltelement Q1, die Schaltsteuerschaltung 2, die Ausgangsstromdetektionsschaltung 5, das Steuergerät 10A und dergleichen entsprechen einer erfindungsgemäßen Überstromschutzschaltung.
  • Die Droop-Erzeugungsschaltung 6 erzeugt einen Droop-Korrekturwert zum Vorsehen von Spannung-Strom-Eigenschaften zum Verringern der Ausgangsspannung, wenn der Ausgangsstrom Io angehoben wird, d. h. Droop-Eigenschaften. Der Droop-Korrekturwert wird angehoben, wenn der Ausgangsstrom Io angehoben wird, und wird zur Ausgangsspannung der Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 addiert. Der Droop-Korrekturwert wird zur Ausgangsspannung der Ausgangsspannungsdetektionsschaltung 3 addiert, so dass die Ausgangsspannung verringert wird, wenn der Ausgangsstrom Io angehoben wird. Wenn die jeweiligen Einheiten 100A, 100B, ... usw. die Droop-Eigenschaften aufweisen, geben die jeweiligen Einheiten 100A, 100B, ... usw. zueinander gleiche Ausgangsströme aus. Wenn die mehreren Einheiten 100A, 100B, ... usw. veranlasst werden, parallel miteinander zu arbeiten, kann daher eine geeignete Lastteilung erreicht werden.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen des als Master arbeitenden Steuergeräts 10A darstellt.
  • Bei dem Steuergerät 10A kommuniziert eine Kommunikationseinheit 11 mit den anderen Einheiten (100B und dergleichen), wobei ein serieller Bus 4 dazwischen gesetzt ist. Eine Ausgangsstromerfassungseinheit 12 empfängt ein Spannungssignal, das die Größenordnung des Ausgangsstroms 10 angibt, von der Ausgangsstromdetektionsschaltung 5 und wandelt es in digitale Daten um. Wenn der von der Ausgangsstromerfassungseinheit 12 erfasste Ausgangsstrom Io größer oder gleich einem Schwellenwert ist, veranlasst eine Antriebssteuereinheit 13 durch die Kommunikationseinheit 11 ein Arbeiten aller Einheiten (100B und dergleichen).
  • Der Schwellenwert, der von der Antriebssteuereinheit 13 verwendet wird, ist größer oder gleich einem Wert eines Ausgangsstroms, der detektiert wird, wenn sich mindestens eine der mehreren Einheiten 100B ... usw. in einem gestoppten Zustand befindet, und ist kleiner als der Schwellenwert (Überstromschutzpunkt), der von einer Überstromschutzeinheit 16 verwendet wird.
  • Eine Additionseinheit 14 addiert den Ausgangsstrom Io der Einheit 100A, der von der Ausgangsstromerfassungseinheit 12 erfasst wurde, und die Ausgangsströme der anderen Einheiten (100B und dergleichen) in Betriebszuständen, der durch die Kommunikationseinheit 11 erfasst wurde. Diese Addition kann den Ausgangsstrom des Energieversorgungssystems 201 als Ganzes vorsehen.
  • Eine Einheitsanzahl-Ermittlungseinheit 15 ermittelt die Anzahl von Betriebseinheiten beruhend auf dem Ausgangsstrom des Energieversorgungssystems 201, der durch Addition durch die Additionseinheit 14 erhalten wurde. Die Antriebssteuereinheit 13 treibt die jeweiligen Einheiten (100B und dergleichen) gemäß der Ermittlung an bzw. stoppt sie.
  • Die Überstromschutzeinheit 16 ermittelt, ob der Ausgangsstrom Io der Einheit 100A, der durch die Ausgangsstromerfassungseinheit 12 erfasst wurde, größer als der Schwellenwert ist oder nicht (Überstromschutzpunkt). Wenn die Überstromschutzeinheit 16 ermittelt, dass der Ausgangsstrom Io größer als der Schwellenwert ist, gibt ein Schaltsteuergerät 17 ein Signal zu der Schaltsteuerschaltung 2 aus. Die Schaltsteuerschaltung 2, zu der das Signal eingegeben wurde, schaltet das Schaltelement Q1 aus oder reduziert das Arbeitsverhältnis, um keinen Überstromzustand hervorzurufen. Wenn das Energieversorgungssystem 201 als Ganzes abgeschaltet wird, wird das Schaltelement Q1 abgeschaltet, um die Wandlereinheit 1 zu stoppen.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen des als Slave arbeitenden Steuergeräts 10B darstellt. Das Steuergerät 10B weist eine Konfiguration auf, bei der es nicht die Antriebsteuerschaltung 13, die Additionseinheit 14 und die Einheitsanzahl-Ermittlungseinheit 15 des Steuergeräts 10A umfasst und die Kommunikationseinheit 11, die Überstromschutzeinheit 16 und das Schaltsteuergerät 17 derselben umfasst. Das Steuergerät 10B ist ausgelegt, um in der Ausgangsstromerfassungseinheit 12 Informationen eines Ausgangsstroms Io der Einheit 100B, der von der Ausgangsstromsdetektionseinheit 5 detektiert wurde, in digitale Daten umzuwandeln und sie durch die Kommunikationseinheit 11 zu dem Steuergerät 10A auszugeben, das als Master arbeitet. Das Steuergerät 10B treibt die Wandlereinheit 1 gemäß einem Antriebs- oder Stoppbefehl, der durch Kommunikation von dem als Master arbeitenden Steuergerät 10A gesendet wurde, an oder stoppt sie.
  • Bei dem wie vorstehend beschriebenen Energieversorgungssystem 201, das die Einheiten 100A, 100B, ... usw. umfasst, treib die als Master arbeitende Einheit 100A die anderen Einheiten (100B und dergleichen), die als Slaves arbeiten, an bzw. stoppt sie. Nachstehend wird die Steuerung dafür beschrieben.
  • 4 ist ein Graph, der Wirkungsgradeigenschaften der Energieversorgungseinheit gegenüber einer Last veranschaulicht. In dem in 4 gezeigten Graph zeigt eine Querachse einen Ausgangsstrom [A] einer Einheit (100A oder dergleichen) an, und die Längsachse zeigt einen Wirkungsgrad (%) an. In diesem Beispiel ist der maximale Ausgang der Einheit auf 100A gestellt. Die Einheit ist so ausgelegt, dass der Wirkungsgrad maximal ist, wenn der Ausgangsstrom etwa 50 A beträgt. Wenn die mehreren Einheiten 100A, 100B, ... usw. veranlasst werden, parallel zu arbeiten, kann durch Schalten der Anzahl von Betriebseinheiten, so dass der Ausgang pro Einheit etwa 50 A (40 A bis 70 A) beträgt, demgemäß ein hoher Wirkungsgrad beibehalten werden.
  • 5 ist eine Tabelle, die den Wirkungsgrad des Energieversogungssystems 201 zeigt, wenn die Anzahl an Betriebseinheiten als Reaktion auf einen erhöhten Laststrom vergrößert ist. 5 zeigt zum Vergleich auch den Wirkungsgrad, wenn die Anzahl an Betriebseinheiten unabhängig vom Laststrom auf fünf gestellt ist. 6 ist ein beruhend auf 5 gebildeter Graph. Die Querachse in 6 zeigt den Ausgangsstrom des Energieversorgungssystems 201, d. h. die gesamten Ausgangsströme der jeweiligen Einheiten 100A, 100B, ... usw.
  • Wie in 4 beschrieben kann das Energieversorgungssystem 201 durch Festlegen der Anzahl an Betriebseinheiten, so dass der Ausgangsstrom jeder Einheit bei etwa 50 A (zum Beispiel 40 A bis 70 A) liegt, einen hohen Wirkungsgrad beibehalten. Zu beachten ist, dass sich die als Master arbeitende Einheit 100A unabhängig von dem Laststrom ständig in einem Betriebszustand befindet.
  • Wenn zum Beispiel der Laststrom 40A beträgt, ermittelt die Einheitsanzahl-Ermittlungseinheit 15 die Anzahl der Betriebseinheiten als eins. In diesem Fall wird nur die als Master arbeitende Einheit 100A angetrieben und die anderen Einheiten (100B und dergleichen) werden in die gestoppten Zustände versetzt. Wenn wie in 6 gezeigt nur eine Einheit (100A) veranlasst wird zu arbeiten, ist der Wirkungsgrad pro Einheit höher, als wenn fünf Einheiten veranlasst werden zu arbeiten, ohne die Anzahl der Einheiten zu ändern.
  • Wenn der Laststrom 180 A beträgt, ermittelt die Einheitsanzahl-Ermittlungseinheit 15 die Anzahl der Betriebseinheiten als drei. In diesem Fall beträgt der Laststrom pro Einheit 60 A. Zu diesem Zeitpunkt werden drei Einheiten, einschließlich der Einheit 100A, veranlasst zu arbeiten. Wenn wie in 6 gezeigt drei Einheiten veranlasst werden zu arbeiten, ist der Wirkungsgrad pro Einheit höher, als wenn fünf Einheiten veranlasst werden zu arbeiten, ohne die Anzahl der Einheiten zu ändern.
  • Wenn weiterhin infolge der Addition durch die Additionseinheit 14 der Laststrom 260 A beträgt, ermittelt die Einheitsanzahl-Ermittlungseinheit 15 die Anzahl an Betriebseinheiten als fünf. In diesem Fall beträgt der Laststrom pro Einheit 52 A. Zu diesem Zeitpunkt werden fünf Einheiten, einschließlich der Einheit 100A, veranlasst zu arbeiten.
  • Wie vorstehend beschrieben kann ein hoher Wirkungsgrad durch Festlegen der Anzahl an Betriebseinheiten gemäß dem Laststrom und Antreiben der Einheiten 100A, 100B, ... usw. beibehalten werden. Das Steuergerät 10A der Einheit 100A führt diese Verarbeitung durch, während es mit den Steuergeräten (10B und dergleichen) der anderen Einheiten (100B und dergleichen) kommuniziert. Wenn eine Lastschwankung klein ist, kann das Energieversorgungssystem 201 auch durch Durchführen der vorstehend erwähnten Verarbeitung einen hohen Wirkungsgrad beibehalten.
  • In dem Fall dagegen, da sich der Laststrom steil ändert, wenn die Einheit 100A zum Berechnen des Laststroms des Energieversorgungssystems 201 kommuniziert, die notwendige Anzahl von Betriebseinheiten ermittelt und dann die ermittelte Anzahl an Einheiten (100B und dergleichen) antreibt, wird das Antreiben anderer Einheiten in den gestoppten Zuständen verzögert und die notwendige Anzahl der Betriebseinheiten als Reaktion auf den Anstieg des Laststroms kann nicht rechtzeitig angetrieben werden. Dadurch tritt ein Fehler, bei dem die jeweiligen Einheiten des Energieversorgungssystems 201 in den Überstromzuständen verwendet werden, oder dergleichen auf. Um diesen Fehler zu vermeiden, treibt in der Ausführungsform das Steuergerät 10A der als Master arbeitenden Einheit 100A alle Einheiten mit dem dazwischen gesetzten seriellen Bus 4 an, wenn der von der Ausgangsstromdetektionsschaltung 5 detektierte Ausgangsstrom größer als der Schwellenwert wird.
  • 7 ist ein Graph zum Erläutern des Zeitpunkts, bei dem alle Einheiten angetrieben werden, wenn die Last schnell angehoben wird. In diesem Beispiel wird der anfängliche Laststrom des Energieversorgungssystems 201 bei 120 A liegend angenommen. Der Schwellenwert des Ausgangsstroms bei Antreiben aller Einheiten wird bei 80 A liegend angenommen.
  • Wenn der Laststrom 120 A beträgt, arbeiten die beiden Einheiten 100A und 100B. Wenn danach der Laststrom schnell angehoben wird und größer als 140 A wird, muss die Anzahl der Betriebseinheiten bei drei liegen, um einen hohen Wirkungsgrad beizubehalten, wie in 5 und 6 gezeigt ist. Wenn der Laststrom 160 A beträgt, müssen sich drei Einheiten in den Betriebszuständen befinden. Nachdem der Laststrom aber größer als 140 A wird, erreicht der Laststrom 160 A sofort vor Erhöhen der Anzahl an Betriebseinheiten von zwei auf drei, da die Lastschwankung steil ist. Wenn nur zwei Einheiten arbeiten, wenn der Laststrom bei 160 A liegt, beträgt der Ausgangsstrom pro Einheit 80 A und ist größer als der Ausgangsstrom von 40 A bis 70 A pro Einheit, was einen hohen Wirkungsgrad halten kann.
  • Wenn somit zum Beispiel der Schwellenwert auf 80 A gestellt ist und der Ausgangsstrom der als Master arbeitenden Einheit 100A größer als der Schwellenwert von 80 A wird, d. h. wenn der Laststrom größer als 160 A wird, sendet die Einheit 100A unmittelbar einen Befehl zum Antreiben aller anderen Einheiten, die als Slaves arbeiten. Selbst wenn der Laststrom schnell angehoben wird, kann damit der von einer Einheit geführte Ausgangsstrom durch Antreiben aller Einheiten reduziert werden, wodurch die Nutzung der jeweiligen Einheiten in den Überstromzuständen unterbunden wird. Somit kann das Energieversorgungssystem 201 den schnellen Anstieg des Laststroms bewältigen, wodurch ein hoher Wirkungsgrad beibehalten wird.
  • Der Schwellenwert wird größer oder gleich dem maximalen Wert des von einer Einheit geführten Laststroms gesetzt, wenn eine oder mehr als eine Einheit stoppen. D. h. der Schwellenwert wird in diesem Beispiel mindestens größer oder gleich 70 A gesetzt. Dies kann eine Fehlfunktion verhindern, bei der alle Module angetrieben werden, wenn die Anzahl an Betriebseinheiten normalerweise reduziert ist. Es ist erwünscht, dass zwischen dem maximalen Wert des Ausgangsstroms und dem Schwellenwert ein Spielraum sichergestellt wird, um das Antreiben aller Module bei leichter Lastschwankung zu verhindern. Weiterhin muss der Schwellenwert kleiner als der Überstromschutzpunkt sein, um keinen Überstromschutzbetrieb zu aktivieren, wenn die Last schnell angehoben wird, und es ist erwünscht, dass auch dafür ein Spielraum sichergestellt wird.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zeigt, bei der das Steuergerät 10A der Einheit 100A arbeitet.
  • Wenn das Steuergerät 10A aktiviert wird (S1), detektiert die Ausgangsstromdetektionsschaltung 5 einen Ausgangsstrom (S2). Das Steuergerät 10A ermittelt, ob der detektierte Ausgangsstrom größer oder gleich dem Schwellenwert (zum Beispiel 80 A) ist oder nicht (S3).
  • Wenn der detektierte Ausgangsstrom größer oder gleich dem Schwellenwert (JA bei S3) ist, treibt das Steuergerät 10A alle Einheiten an (S4). Selbst wenn der Laststrom schnell angehoben wird, kann damit der von einer Einheit geführte Ausgangsstrom durch Antreiben aller Einheiten reduziert werden, wodurch die Nutzung der jeweiligen Einheiten in den Überstromzuständen unterbunden wird.
  • Wenn der detektierte Ausgangsstrom nicht größer oder gleich dem Schwellenwert ist (NEIN bei S3), berechnet das Steuergerät 10A einen Laststrom (S5). Genauer gesagt erfasst das Steuergerät 10A von den anderen Einheiten detektierte Ausgangsströme von den anderen Einheiten (100B und dergleichen), während es mit diesen kommuniziert, und addiert alle Ausgangsströme. Dann ermittelt das Steuergerät 10A beruhend auf dem berechneten Laststrom die Anzahl an Betriebseinheiten (S6) und treibt die jeweiligen Einheiten gemäß der ermittelten Anzahl an Betriebseinheiten an bzw. stoppt diese (S7).
  • In den Teilen der Verarbeitung bei S5 bis S7 werden eine Einheit oder Einheiten gestoppt, wenn alle Einheiten 100A, 100B, ... usw. bei S4 einmal eingetrieben werden und wenn die gesamte Anzahl angetriebener Einheiten größer als die Anzahl an Einheiten ist, die beruhend auf der Summe der Ausgangsströme der jeweiligen Einheiten ermittelt wurde. Durch Stoppen der Einheit oder Einheiten, die nicht nötig sind, können Ströme effizient ausgegeben werden.
  • Bei S8 ermittelt das Steuergerät 10A, ob dieser Prozess zu beenden ist oder nicht. Dieser Prozess wird beendet, wenn zum Beispiel die Energieversorgung des
  • Energieversorgungssystems 201 abgeschaltet wird oder dergleichen. Ist dieser Prozess nicht beendet (NEIN bei S8), führt das Steuergerät 10A die Verarbeitung bei S2 aus. Wenn dieser Prozess beendet ist (JA bei S8), führt das Steuergerät 10A zum Beispiel einen Abschaltvorgang oder dergleichen durch und beendet diesen Prozess.
  • 8 zeigt alle Teile der Verarbeitung, wie sie bei einer normalen Verarbeitungssequenz ausgeführt werden; alle Einheiten können aber durch Ausführen von S2, S5, ... usw. in dieser Reihenfolge in der normalen Verarbeitungssequenz auch schneller aktiviert werden, während die Verarbeitung bei S3 als Auslöser für eine Unterbrechung verwendet wird und die Verarbeitung bei S4 als Unterbrechungsroutine genutzt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben kann das Energieversorgungssystem 201 gemäß der Ausführungsform den von einer Einheit geführte Ausgangsstrom durch Antreiben aller Einheiten 100A, 100B, ... usw. reduzieren, wenn der Laststrom schnell angehoben wird, wodurch die Nutzung der jeweiligen Einheiten in den Überstromzuständen unterbunden wird.
  • Weiterhin werden in der Ausführungsform Detektionsinformationen durch Kommunikation übertragen. Im Gegensatz zum Fall des in Patentschrift 2 offenbarten Energieversorgungssystems, bei dem Detektionsergebnisse von Betriebsbedingungen der jeweiligen Module zu einem Modulanzahlsteuergerät mit jeweiligen Signalleitungen übertragen werden, sind demgemäß Signalleitungen und Anschlussklemmen für die Anzahl von Modulen, die verbunden sind, unnötig, wodurch eine Größenreduktion, Kostenreduktion und Vereinfachung der Vorrichtung erreicht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wandlereinheit
    2
    Schaltsteuerschaltung
    3
    Ausgangsspannungsdetektionsschaltung
    4
    serieller Bus
    5
    Ausgangsstromdetektionsschaltung (Ausgangsstromdetektor)
    6
    Droop-Erzeugungsschaltung
    10A und 10B
    Steuergerät
    11
    Kommunikationseinheit
    12
    Ausgangsstromerfassungseinheit (Ausgangsstromdetektor)
    13
    Antriebssteuereinheit
    14
    Additionseinheit (Rechenvorrichtung)
    15
    Einheitsanzahl-Ermittlungseinheit
    16
    Überstromschutzeinheit
    17
    Schaltsteuergerät
    21
    Dreieckwellenerzeugungsschaltung
    100A, 100B
    Einheit
    201
    Energieversorgungssystem
    C1, C2
    Kondensator
    CMP1
    PWM-Komparator
    D1
    Diode
    L1
    Induktor
    OPAMP1
    Fehlerverstärker
    Q1
    Schaltelement
    R0, R1, R2
    Widerstand

Claims (3)

  1. Energieversorgungssystem, welches mehrere Energieversorgungsvorrichtungen umfasst, welche jeweils eine Wandlereinheit zum Wandeln von elektrischer Energie aufweisen, und eine Konfiguration aufweist, bei der Eingangsabschnitte und Ausgangsabschnitte der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen jeweils parallel geschaltet sind, die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen miteinander kommunizieren und mindestens eine der mehreren Energieversorgungsvorrichtungen als Master-Modul eingestellt ist, um ein Antreiben und Stoppen der anderen Energieversorgungsvorrichtungen zu steuern, wobei die anderen Energieversorgungsvorrichtungen Ausgangsstromdetektions- und Ausgabeeinheiten umfassen, die Ausgangsströme detektieren und Detektionsergebnisse zu der als Master-Modul eingestellten Energieversorgungsvorrichtung ausgeben, die als Master-Modul eingestellte Energieversorgungsvorrichtung umfasst: einen Ausgangsstromdetektor, der einen Ausgangsstrom detektiert; ein Antriebssteuergerät, das alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen antreibt, wenn der von dem Ausgangsstromdetektor detektierte Ausgangsstrom größer als ein Schwellenwert ist; eine Rechenvorrichtung, die den von dem Ausgangsstromdetektor detektierten Ausgangsstrom und die Detektionsergebnisse der von den anderen Energieversorgungsvorrichtungen ausgegebenen Ausgangsströme addiert, um einen Gesamtausgangsstrom zu berechnen, wenn alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen angetrieben werden; und eine Vorrichtungsanzahl-Ermittlungseinheit, die die anzutreibende Anzahl von Energieversorgungsvorrichtungen beruhend auf einem Rechenergebnis der Rechenvorrichtung ermittelt, und das Antriebssteuergerät mindestens eine der anderen Energieversorgungsvorrichtungen beruhend auf der Anzahl an Energieversorgungsvorrichtungen, die von der Vorrichtungsanzahl-Ermittlungseinheit ermittelt wurde, stoppt, wenn alle anderen Energieversorgungsvorrichtungen angetrieben werden.
  2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert größer oder gleich einem Ausgangsstromwert ist, der von dem Ausgangsstromdetektor detektiert wird, wenn eine oder mehr als eine der Energieversorgungsvorrichtungen gestoppt werden.
  3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Energieversorgungsvorrichtungen Überstromschutzschaltungen umfassen und der Schwellenwert niedriger als ein Überstromschutzpunkt jeder der Überstromschutzschaltungen ist.
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