JP2001095232A - 給電装置および給電システム - Google Patents

給電装置および給電システム

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JP2001095232A
JP2001095232A JP27152099A JP27152099A JP2001095232A JP 2001095232 A JP2001095232 A JP 2001095232A JP 27152099 A JP27152099 A JP 27152099A JP 27152099 A JP27152099 A JP 27152099A JP 2001095232 A JP2001095232 A JP 2001095232A
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賢治 國吉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷線に対する接続台数を任意に増減すること
を可能として拡張性、信頼性、保守性を高め、かつ省配
線で電流容量の過不足に対応する。 【解決手段】DC−DC変換部11は負荷2に直流電圧
を印加する。出力電圧範囲判定手段15では、出力電圧
範囲設定部16で設定された出力電圧範囲Vsの下限値
に対して出力電圧検出部14により検出されたDC−D
C変換部11の出力電圧のほうが低い電圧範囲におい
て、出力電圧と下限値との差が大きいほど高くなる制御
電圧Vdを出力する。制御信号Vdに基づいて基準電圧
設定回路17で生成される基準電圧Vrefにより制御
回路10がDC−DC変換部11の出力電圧を制御す
る。ただし、基準電圧Vrefの最大値は規制される。
結果的に、DC−DC変換部11の出力容量よりも負荷
2の容量が大きいと、DC−DC変換部11の出力電圧
が出力電圧範囲の下限値よりも低い電圧値に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給電装置および給
電システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、2線式の信号線を介して複数
台の端末器を伝送制御装置に接続し、伝送制御装置と端
末器との間あるいは端末器同士の間でのデータの伝送を
可能としたデータ伝送システムが知られている。この種
のデータ伝送システムでは、各端末器にそれぞれ固有の
アドレスが設定され、アドレスを用いて各端末器を指定
することにより所望の端末器にデータを伝送することが
可能になっている。つまり、信号線を通して伝送される
伝送信号にデータとともにアドレスを含めておくこと
で、アドレスによって指定した端末器にデータを伝送す
ることが可能になっている。この種のデータ伝送システ
ムでは端末器の電源は信号線を通して供給されている。
したがって、端末器を負荷とし信号線を通して端末器に
電力を供給するために信号線には給電装置が接続され
る。つまり、信号線は負荷への電源供給経路を形成する
負荷線として機能する。給電装置は、伝送制御装置とは
別に設けられる場合と伝送制御装置に設けられる場合と
がある。
【0003】上述のようなデータ伝送システムだけでは
なく、給電装置から負荷に電力を供給する構成として、
図20に示すように、2線式の負荷線Lsに複数の負荷
2を接続し、給電装置1から負荷線Lsを通して負荷2
に直流電力を供給する構成は広く採用されている。
【0004】図示する給電装置1は直流電源Eを電源と
して負荷線Lsにほぼ一定の直流電圧Voを印加するよ
うに構成されており、直流電源Eを電圧変換するために
DC−DC変換部11a,11bを備えている。ここ
に、直流電源Eは、たとえば商用電源を整流平滑したも
のであり、電流容量は十分大きいものとしている。ま
た、直流電源EはスイッチSWを介して給電装置1に接
続されている。DC−DC変換部11a,11bとして
は降圧形チョッパ回路を想定しているが、スイッチング
電源回路として知られている他の構成のDC−DC変換
回路を用いることもある。
【0005】ところで、負荷線Lsに接続される負荷2
での消費電力が大きくなると(一般には負荷2が増設さ
れる場合に消費電力が増加する)、給電装置1から供給
する電力が不足することがある。そこで、図20に示し
た回路では2個のDC−DC変換部11a,11bを設
けて両DC−DC変換部11a,11bを負荷線Lsに
並列に接続している。この構成を採用すれば、1個のD
C−DC変換部のみで大きな電流容量を確保する場合に
比較すると、高容量の高価な部品を用いる必要がないか
ら、比較的安価に大容量を確保することが可能になると
考えられる。
【0006】ただし、複数個のDC−DC変換部11
a,11bの出力電圧を同一電圧に制御するのは困難で
あるから、各DC−DC変換部11a,11bの出力電
流は等しくならず、結果的にいずれかのDC−DC変換
部11a,11bの出力電流が大きくなり、出力電流に
アンバランスを生じる。そこで、図20に示す構成で
は、各DC−DC変換部11a,11bの出力電流を電
流検出手段12a,12bによって各別に検出し、各電
流検出手段12a,12bにより検出される電流値が等
しくなるように制御回路13によって両DC−DC変換
部11a,11bを制御する構成を採用している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、給電装
置1に複数のDC−DC変換部11a,11bを設けて
電流容量を大きくしたとしても、さらに負荷2が増加し
たときには対応できなくなる場合がある。このような場
合には、負荷2での消費電力に応じて所要の電流容量を
有する別仕様の給電装置1が必要になるのであって、給
電装置1が多品種化し、製造コスト、管理コスト、在庫
コストなどの増加につながるという問題が生じる。逆
に、給電装置1の電流容量が負荷2に対して過剰である
場合にも別仕様の給電装置1が必要になり、この場合も
給電装置1の電流容量が不足した場合と同様の問題が生
じる。要するに、給電装置1の電流容量に過不足が生じ
たときに対応可能な柔軟な拡張性を有していないもので
ある。
【0008】また、負荷線Lsには給電装置1が1台し
か接続されていないから、この給電装置1が故障すれば
負荷2に電力を供給することができなくなるのであっ
て、システムの信頼性や保守性が十分に高いとは言えな
いのが現状である。
【0009】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、負荷線に対する接続台数を任意に増
減することを可能として拡張性、信頼性、保守性を高
め、しかも出力電流を等しくするための制御手段を別途
に設ける必要がなく単に負荷線に接続するだけの省配線
で電流容量の過不足に容易に対応することができるよう
にした給電装置および給電システムを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、別に
入力される制御信号に応じて出力電圧を変化させる直流
電源部と、前記直流電源部の出力電圧を検出する出力電
圧検出部と、前記出力電圧の電圧範囲を出力電圧範囲と
して設定する出力電圧範囲設定部と、前記出力電圧が前
記出力電圧範囲の下限値未満である範囲では前記出力電
圧と前記下限値との差が大きいほど出力電圧を上昇させ
るように生成されかつ最大値が規制された制御信号を前
記直流電源部に与える電圧制御部とを備えるものであ
る。
【0011】請求項2の発明は、別に入力される制御信
号に応じて出力電圧を変化させる直流電源部と、前記直
流電源部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記
出力電圧の電圧範囲を出力電圧範囲として設定する出力
電圧範囲設定部と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の
下限値未満である範囲では前記出力電圧と前記下限値と
の差が大きいほど高くなる制御電圧を出力し前記出力電
圧範囲の下限値以上である範囲では前記制御電圧を零電
圧にする出力電圧範囲判定手段と、前記制御電圧が高い
ほど高くなりかつ最大値が規制された基準電圧を生成す
る基準電圧設定回路と、基準電圧が高いほど前記直流電
源部の出力電圧を高くするように生成した制御信号を前
記直流電源部に与える制御回路とを備えるものである。
【0012】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記基準電圧が前記制御電圧に応じて変化する可変
基準電圧をあらかじめ設定した固定基準電圧に加算して
生成されるものである。
【0013】請求項4の発明は、別に入力される制御信
号に応じて出力電圧を変化させる直流電源部と、前記直
流電源部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記
出力電圧の電圧範囲を出力電圧範囲として設定する出力
電圧範囲設定部と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の
下限値未満である範囲では前記出力電圧と前記下限値と
の差が大きいほど高くなる制御電圧を出力し前記出力電
圧範囲の下限値以上である範囲では前記制御電圧を零電
圧にする出力電圧範囲判定手段と、前記制御電圧が高い
ほど大きくなりかつ最大値が規制されたフィードバック
利得を設定し前記出力電圧と規定のフィードバック基準
電圧との誤差電圧を誤差増幅して基準電圧を生成するフ
ィードバック利得設定回路と、基準電圧が高いほど前記
直流電源部の出力電圧を高くするように生成した制御信
号を前記直流電源部に与える制御回路とを備えるもので
ある。
【0014】請求項5の発明は、請求項1ないし請求項
4の発明において、前記直流電源部をスイッチング電源
回路とし、前記制御信号として直流電源部を構成するス
イッチング素子のオンオフの比率を制御する時比率信号
を用いるものである。
【0015】請求項6の発明は、請求項1ないし請求項
5の発明において、前記直流電源部の出力電流を検出す
る出力電流検出部と、供給可能な出力電流の制限値を設
定する定電流値設定部と、前記出力電流が前記制限値を
超えないように前記制御回路から出力する制御信号を制
限する出力電流判定手段とを備えるものである。
【0016】請求項7の発明は、負荷となる負荷が接続
された1組の負荷線に並列接続された複数台の給電装置
を備える給電システムにおいて、各給電装置が請求項1
ないし請求項6のいずれかの給電装置に、負荷線の線間
電圧が負荷を動作させるのに必要な電圧範囲である出力
電圧範囲に達したときに出力電流を検出する電流検出手
段と、給電装置間で前記負荷線を介して情報伝送する伝
送手段と、電流検出手段により検出される前記出力電流
を割り当てられた電流値になるように制御する制御手段
とを付加した給電装置であって、いずれか1つの給電装
置が、各給電装置から伝送手段を通して伝送された出力
電流の電流値の総和を求めるとともに各給電装置の電流
容量に応じて電流値を配分して割り当てる電流配分手段
を備え、他の給電装置に割り当てた電流値を伝送手段に
より他の給電端末に通知するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)給電装置1
は図5に示すように負荷2が接続される負荷線Lsに接
続され、負荷2に電力を供給する。また、以下に説明す
る給電装置1は負荷線Lsに対して複数台を接続するこ
とが可能になっている。つまり、各給電装置1の出力端
子を2線式の1組の負荷線Lsに共通に接続することが
でき、給電装置1は負荷線Lsに並列接続されることに
なる。以下では負荷線Lsに並列接続した複数台の給電
装置1から負荷2に電力を供給する状態を並列給電と呼
ぶ。
【0018】本実施形態の給電装置1は図1に示す構成
を有し、負荷線Lsを介して負荷2に電力を供給する機
能を有する。給電装置1からの出力電圧は直流電圧であ
って、給電装置1の電源には直流電源Eが用いられる。
直流電源Eは従来構成と同様に通常は商用電源を整流平
滑した電源を用いる。したがって、給電装置1には直流
電源Eを電源として負荷2に供給する直流電圧を生成す
るDC−DC変換部11が設けられる。本実施形態で
は、DC−DC変換部11として降圧(バック)形チョ
ッパ回路を用いることを想定しているが、昇圧(ブース
ト)形チョッパ回路、極性反転(バック・ブースト)形
チョッパ回路、フライバック回路などの他の形式のスイ
ッチング電源回路を用いてもよい。
【0019】DC−DC変換部11の出力電圧は、DC
−DC変換部11の構成要素であるスイッチング素子の
オンオフの比(以下、時比率という)を変化させること
によって制御することができる。すなわち、DC−DC
変換部11には後述する制御回路10から時比率を決め
る時比率信号Dが制御信号として与えられ、この時比率
信号DによりDC−DC変換部11の出力電圧が制御さ
れる。ここに、DC−DC変換部11の内部では出力電
圧を制御しておらず、DC−DC変換部の出力電圧の制
御は制御回路10からの時比率信号Dによってのみ行わ
れる。
【0020】DC−DC変換部11の出力電圧Voつま
り負荷線Lsの線間電圧は出力電圧検出部14により検
出される。出力電圧検出部14により検出された負荷線
Lsの線間電圧(つまり、DC−DC変換部11の出力
電圧Vo)は、出力電圧範囲判定手段15に入力され、
負荷2が正常に動作するのに必要な線間電圧の範囲とし
て出力電圧範囲設定部16で設定された出力電圧範囲V
sとの大小が比較される。つまり、出力電圧範囲設定部
16は出力電圧範囲Vsを調節することができる。な
お、出力電圧検出部14は実際にはDC−DC変換部1
1の出力電圧Voを分圧した電圧を出力するが、出力電
圧検出部14の出力電圧はDC−DC変換部11の出力
電圧Voに比例した電圧であるから、出力電圧検出部1
4の出力電圧をDC−DC変換部11の出力電圧Voと
して扱うことにする。
【0021】出力電圧範囲Vsは上限値と下限値とが設
定された所定幅を有し、出力電圧範囲判定手段15で
は、図2(a)のように、DC−DC変換部11の出力
電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限値未満である範囲で
は、DC−DC変換部11の出力電圧Voと下限値との
差に比例して高くなる制御電圧Vdを出力する。また、
出力電圧範囲Vsの下限値以上である範囲では、DC−
DC変換部11の出力電圧Voにかかわらず制御電圧V
dを0V(零電圧)にする。さらに、出力電圧範囲判定
手段15では、出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの上限
値よりも高いときには、DC−DC変換部11の動作を
停止させるように制御回路10に指示を与える。
【0022】制御電圧Vdは基準電圧設定回路17にお
ける変換部17aに入力され、変換部17aでは図2
(b)のように制御電圧Vdに比例して高くなる可変基
準電圧Vref2を生成する。ただし、可変基準電圧V
ref2には最大値を設定してあり、制御電圧Vdが所
定値以上であると可変基準電圧Vref2は最大値に保
たれる。この最大値はDC−DC変換部11の出力電圧
Voの最大値を規制することになる。可変基準電圧Vr
ef2は、あらかじめ設定されている固定基準電圧Vr
ef1に加算され基準電圧Vref(=Vref1+V
ref2)が生成される。この基準電圧Vrefが制御
回路10に入力され、基準電圧Vrefに応じたデュー
ティ比(時比率)を有する時比率信号Dが制御回路10
からDC−DC変換部11に与えられる。
【0023】時比率信号Dと基準電圧Vrefとの関係
は、図2(c)のようになり、基準電圧Vrefが高い
ほど時比率信号Dの時比率は大きくなる。時比率には基
準電圧Vrefが0Vのときの最小値が規定されてお
り、基準電圧Vrefが0Vでも所定の時比率の時比率
信号Dが出力される。上述したように、基準電圧Vre
fは制御電圧Vdが高いほど高くなり、制御電圧Vdは
DC−DC変換部11の出力電圧Voが出力電圧範囲V
sの下限値より低いときには出力電圧Voと下限値との
差に比例して高くなる。したがって、時比率信号Dの時
比率は、DC−DC変換部11の出力電圧Voが出力電
圧範囲Vsの下限値より低い範囲においては出力電圧V
oの上昇に伴って小さくなり、出力電圧Voが出力電圧
範囲Vsの範囲内であるときには出力電圧Voにかかわ
らず時比率信号Dの時比率は一定になり、出力電圧Vo
が出力電圧範囲Vsの上限値を超えるときには時比率信
号Dを停止させてDC−DC変換部11の動作を停止さ
せるのである。なお、制御回路10、出力電圧検出部1
4、出力電圧範囲判定手段15、出力電圧範囲設定部1
6、基準電圧設定回路17からなる制御部A(図5参
照)に対しては、DC−DC変換部11への電源が投入
される前に制御電源Vcc(図5参照)から制御部Aに
電源が供給されるようになっている。このように制御部
Aに対して先行して電源供給を行うことで、制御部Aの
動作が安定してからDC−DC変換部11を制御するこ
とが可能になり、以下のような動作を安定的に行うこと
が可能になる。ここで、DC−DC変換部11への電源
の投入前に制御電源Vccに電源を供給するには、制御
部Aを制御電源Vccに常時接続しておくか、あるいは
DC−DC変換部11と共通の直流電源Eから制御電源
Vccを生成するとともにDC−DC変換部11への電
源供給を制御部Aへの電源供給に遅延させるタイマ回路
を用いる。
【0024】上述の動作をまとめると、図3のようにな
る。つまり、直流電源EをDC−DC変換部11に接続
して電源を投入すると(S1)、出力電圧検出部14で
検出されたDC−DC変換部11の出力電圧Voを出力
電圧範囲設定部16で設定した出力電圧範囲Vsと比較
し、出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの上限値を超えて
いるときには(S2)、DC−DC変換部11の動作を
停止させる(S3)。一方、出力電圧Voが出力電圧範
囲Vsの上限値以下であるが下限値以上であるときには
(S4)、DC−DC変換部11の出力電圧が正常な範
囲であると判断して、DC−DC変換部11の動作をそ
のまま継続させる。さらに、出力電圧Voが出力電圧範
囲Vsの下限値よりも小さいときには(S4)、制御電
圧Vdを基準電圧設定回路17に与えることによって可
変基準電圧Vref2を制御し(S5)、出力電圧検出
部14で検出した出力電圧Voと出力電圧範囲Vsの下
限値との差が大きいほどDC−DC変換部11の出力電
圧Voを上昇させる方向に時比率信号Dを補正する。
【0025】ところで、DC−DC変換部11は、直流
電圧源に内部抵抗を直列接続した形の等価回路で表すこ
とが可能である。出力電圧を一定に保つようにフィード
バック制御を行っている一般的な定電圧電源回路では、
負荷2に変動があり出力電流Ioが変化しても出力電圧
を一定に保つように制御するから、等価回路における内
部抵抗は比較的小さいと言える。これに対して、本実施
形態の給電装置1では、DC−DC変換部11の出力電
圧Voを一定に保つフィードバック制御を行っていない
から、負荷2の変動に伴って出力電圧Voが変動するも
のであり、等価回路における内部抵抗は比較的大きいと
言える。言い換えると、出力電流の変動に対する電圧の
変化幅が大きくなるのであり、図4のように出力電流I
oと出力電圧Voとの関係を表す直線の傾きが比較的大
きくなる。このように内部抵抗による電圧降下があるか
ら、出力電圧Voの変動に対する出力電流Ioの変動は
比較的少ないと言える。つまり、出力電流Ioが変化す
る範囲を比較的小さい範囲に保ちながらも出力電圧Vo
を広範囲に調節することが可能になる。
【0026】しかるに、負荷2が一定であり、かつ出力
電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限値以上であるときに
は制御電圧Vdが出力されないから、基準電圧Vref
にも変化は生じることはなく、出力電圧Voはほぼ一定
に保たれる。ここで、基準電圧Vrefは、固定基準電
圧Vref1に可変基準電圧Vref2を加算したもの
であって、出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限値に
達すると可変基準電圧Vref2は0V(零電圧)にな
るが、固定基準電圧Vref1は制御回路10に入力さ
れるから、固定基準電圧Vref1を適宜に設定してお
けば、出力電圧Voを出力電圧範囲Vsの下限値よりも
やや高い電圧値に保つことが可能である。このように、
出力電圧Voを出力電圧範囲Vsの下限値よりも高い電
圧値に保つことによって、負荷2の変動などによる電圧
変動に対するマージンが得られることになる。つまり、
負荷2に多少の変動があっても出力電圧Voが出力電圧
範囲Vsに維持される。
【0027】一方、負荷2の容量が大きく出力電流がI
oが多くなって出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限
値を下回ったときには、出力電圧Voが出力電圧範囲V
s内であるときよりも基準電圧Vrefが上昇してDC
−DC変換部11の出力電圧Voを引き上げようとす
る。このとき、負荷2の容量が基準電圧Vrefの変化
によって対応できる範囲であれば出力電圧Voは再び出
力電圧範囲Vsに戻る。しかしながら、基準電圧Vre
fには最大値があるから、負荷2の容量が大きい場合に
はDC−DC変換部11の出力は基準電圧Vrefが最
大となるときの時比率信号Dによって制限される。つま
り、出力電圧Voは出力電圧範囲Vsの下限値よりも低
いほぼ一定の電圧になるのである。
【0028】また、上述したように本実施形態では出力
電圧Voが出力電圧範囲Vsの上限値を超えようとする
と、DC−DC変換部11の動作を停止させるように構
成されている。これは、負荷2が非常に小さい場合に、
DC−DC変換部11の出力に余剰が生じDC−DC変
換部11の出力電圧Voが異常に上昇することがあるか
らであって、出力電圧Voの上限を設定しておくことに
よって、DC−DC変換部11の構成部品への電圧スト
レスが大きくなったり、負荷2の対して異常に高い高電
圧が印加されるのを防止することができる。
【0029】ところで、1台の給電装置1から負荷2に
電力を供給していると、負荷2の消費電力(負荷2の容
量)が大きいときには、上述した動作によってDC−D
C変換部11の出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限
値よりも下回ることがある。そこで、給電装置1の出力
電流Ioが不足するときには、図5に示すように、複数
台(図では3台)の給電装置1を負荷線Lsに並列に接
続することによって並列給電を行う。つまり、負荷線L
sには複数台の給電装置1が共通に接続され、複数台の
給電装置1から負荷2に電力が供給されることになる。
このような形で負荷2に電力を供給すれば、1台の給電
装置1のみで受電装置2に電力を供給する場合よりも供
給可能な電力が増加する。
【0030】図示例では各給電装置1a〜1cにはそれ
ぞれ直流電源Ea〜Ecから電力が供給され、各給電装
置1a〜1cに設けたDC−DC変換部11によって電
圧が制御される。ここに、各給電装置1a〜1cは、図
1に示した給電装置1と同様の構成を有する。各給電装
置1a〜1cと直流電源Ea〜Ecとの間にはそれぞれ
スイッチSWa〜SWcが挿入され、各給電装置1a〜
1cへの直流電源Ea〜Ecからの電源供給を各別に入
切できるようになっている。
【0031】ここで、各給電装置1a〜1cの出力電流
Ioa〜Iocの電流容量は、3台分で負荷2での消費
電流を充足することができる程度に設定されているもの
とする。いま、図6(a)〜(c)に示すように、各ス
イッチSWa〜SWcを順に投入することによって、各
給電装置1a〜1cへの直流電源Ea〜Ecの供給を順
次開始するとすれば、給電装置1a,1bで生じる基準
電圧Vrefa,VrefbはスイッチSWa,SWb
の投入時から上昇を開始して図6(d)(e)のように
最大値Ma,Mbに到達する。つまり、図示例では2台
の給電装置1a,1bでは負荷2に十分な電流を供給す
ることができないから、基準電圧Vrefa,Vref
bがそれぞれ最大値Ma,Mbに達しても図6(g)の
ように、DC−DC変換部11の出力電圧Voは出力電
圧範囲Vsには到達せず、負荷線Lsの線間電圧は出力
電圧範囲Vsの下限値よりも低い電圧になる。ここで、
図6(c)のようにスイッチSWcが投入されると、図
6(f)のように基準電圧Vrefcが立ち上がる。こ
こで、基準電圧Vrefcが最大値Mcに到達しなくて
も負荷2への電力の供給が充足されるから、基準電圧V
refcは最大値Mcに到達することなく、DC−DC
変換部11を制御することになる。この状態では図6
(g)のように負荷線Lsの線間電圧が出力電圧範囲V
sに到達し、負荷2への電源の供給が安定して行われる
ようになる。
【0032】上述の動作から明らかなように、負荷2で
の消費電力に応じて給電装置1を増設すれば、負荷線L
sの線間電圧を出力電圧範囲Vsに保ちながらも、所要
の出力電流Ioを確保することができるのである。しか
も、負荷2での消費電力が給電装置1からの供給電力よ
りも少なくなれば、不要な給電装置1ではDC−DC変
換器11の動作が停止し、給電装置1の無駄な動作が防
止される。
【0033】なお、本実施形態における給電装置1は、
同上の動作から明らかなように、出力電圧を一定に保つ
ようなフィードバック制御を行っていないから、負荷線
Lsの線間電圧には変動が生じる。したがって、負荷2
において定電圧が要求される場合には、負荷2に定電圧
電源を設ける必要がある。
【0034】(第2の実施の形態)本実施形態は、図7
に示すように、図1に示した第1の実施の形態の構成に
DC−DC変換部11の出力電流Ioを検出する出力電
流検出部18を設け、出力電圧Voについては第1の実
施の形態と同様に制御し、出力電流Ioについては制限
値を保つように制御するものである。すなわち、DC−
DC変換部11の出力電流Ioに対する制限値Isが定
電流値設定部19で設定されており、出力電流Ioと制
限値Isとが出力電流判定手段20において比較され
る。ここに、出力電流検出部18からの出力電流はDC
−DC変換部11の出力電流Ioに比例する電流(もし
くは電圧)であって、DC−DC変換部11の出力電流
Ioと等価に扱うことができる。したがって、以下では
とくに必要がないかぎり両電流を区別せずに用いる。
【0035】本実施形態では、出力電流Ioを制限する
ために、出力電流判定手段20において出力電流Ioと
制限値Isとの差を求め、この差に相当する電流制御信
号Idを出力する。出力電流Ioが制限値Isに達した
ときには、図8に示すように、出力電流検出部18で検
出される出力電流Ioが制限値Isを保つように制御回
路10を通してDC−DC変換部11を制御する。つま
り、給電装置1の出力電流Ioの最大値は制限値Isに
制限されることになり、出力電圧Voは出力電流Ioが
制限値Is以下になる範囲で制御されることになる。
【0036】したがって、第1の実施の形態において図
5を用いて説明したように複数台の給電装置1a〜1c
を負荷線Lsに接続して負荷2に並列給電するときに
は、図9に示すように動作することになる。ここに、負
荷2での消費電力は3台の給電装置1a〜1cによって
まかなわれるものとする。
【0037】図5の接続状態において図9(a)〜
(c)のようにスイッチSWa〜SWcを順にオンにし
て各給電装置1a〜1cに各直流電源Ea〜Ecを接続
するとすれば、1台の給電装置1aだけでは負荷2に十
分な電流を供給することができないから、図9(g)の
ように、スイッチSWaが投入されるとすぐに給電装置
1aの出力電流Ioaは制限値Isに達し、また出力電
圧Voを引き上げようとして図9(d)のように基準電
圧Vrefaが最大値Maになる。この段階では負荷線
Lsの線間電圧は図9(j)のように出力電圧範囲Vs
には到達しない。ここに、給電装置1aの出力電流Io
aが制限値Isに達してから基準電圧Vrefaが最大
値Maに達するまでの間は定電流動作になる。
【0038】給電装置1bに直流電源Ebが接続された
段階でも負荷2に十分な電流は供給されないから、図9
(h)のように給電装置1bの出力電流Iobは制限値
Isに達し、図9(e)のように基準電圧Vrefbが
最大値Mbになる。その後、給電装置1cに直流電源E
cが接続されると、負荷2への電流供給量は充足される
ようになり、したがって図9(i)のように出力電流I
ocは制限値Isに達することなくほぼ一定値に保たれ
るようになる。このとき図9(f)のように出力電圧も
ほぼ一定値になるから基準電圧Vrefcも最大値Mc
に到達せず、負荷線Lsの線間電圧は出力電圧範囲Vs
に収まることになる。ここで、図9(j)ではスイッチ
SWbの投入時にスイッチSWcの投入前の時点で出力
電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限値を上回っている
が、第1の実施の形態でも説明したように、出力電圧V
oは下限値よりもやや高い電圧値に到達するように設計
されており、これによって負荷2の変動に対するマージ
ンを確保している。他の構成は第1の実施の形態と同様
である。
【0039】(第3の実施の形態)本実施形態は、図1
0に示すように、第1の実施の形態の構成における基準
電圧設定回路17に代えてフィードバック利得設定回路
21を設けたものであり、フィードバック利得設定回路
21は出力電圧検出部14で検出されたDC−DC変換
部11の出力電圧Voと、出力電圧範囲判定手段15か
ら出力される制御電圧Vdと、フィードバック基準電圧
Vref0とに基づいて制御回路10への基準電圧Vr
efを生成する。すなわち、DC−DC変換部11の出
力電圧Voが動作範囲電圧Vsの下限値よりも低い範囲
では、出力電圧範囲判定手段15からは図11(a)の
ように出力電圧Voと下限値との差が大きいほど高くな
る制御電圧Vdが出力され、フィードバック利得設定回
路21では図11(b)に示すように制御電圧Vdに比
例して大きくなるフィードバック利得Gを設定する。し
たがって、出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限値よ
りも低い範囲では、出力電圧Voと下限値との差が大き
いほどフィードバック利得Gが大きくなる。ただし、フ
ィードバック利得には最大値が設定される。また、出力
電圧Voが出力電圧範囲Vsの下限値よりも大きいとフ
ィードバック利得Gは0になり、出力電圧Voが出力電
圧範囲Vsの上限値を超える場合にはDC−DC変換部
11の動作を停止させる。
【0040】ところで、フィードバック利得設定回路2
1は、DC−DC変換部11の出力電圧Voとフィード
バック基準電圧Vref0との誤差電圧を、上述のよう
にして制御電圧Vdに基づいて設定したフィードバック
利得Gで誤差増幅し、誤差増幅の結果を基準電圧Vre
fとして制御回路10に与えるのである。したがって、
制御回路10は、DC−DC変換部11の出力電圧Vo
が出力電圧範囲Vsの下限値よりも低いときには、出力
電圧Voをフィードバック基準電圧Vref0に近付け
るように制御することになる。また、フィードバック利
得Gには上述のように最大値が設定され、フィードバッ
ク利得Gは出力電圧Voに基づいて生成された制御電圧
Vdにより設定され、かつフィードバック利得設定回路
21では固定値であるフィードバック基準電圧Vref
0と出力電圧Voとの誤差電圧をフィードバック利得G
で誤差増幅するのであるから、結局、フィードバック利
得設定回路21から出力される基準電圧Vrefは一定
の最大値を持つことになる。フィードバック利得設定回
路21から出力された基準電圧Vrefは制御回路10
に入力され、図11(c)のように、基準電圧Vref
が高いほど時比率の大きい時比率信号Dが制御回路10
から出力される。時比率には基準電圧Vrefが0Vの
ときの最小値が規定されており、基準電圧Vrefが0
Vでも所定の時比率の時比率信号Dが出力される。
【0041】上述の動作をまとめると、図12のように
なる。つまり、直流電源EをDC−DC変換部11に接
続して電源を投入すると(S1)、出力電圧検出部14
で検出されたDC−DC変換部11の出力電圧Voを出
力電圧範囲設定部16で設定した出力電圧範囲Vsと比
較し、出力電圧Voが出力電圧範囲Vsの上限値を超え
ているときには(S2)、DC−DC変換部11の動作
を停止させる(S3)。一方、出力電圧Voが出力電圧
範囲Vsの上限値以下であるが下限値以上であるときに
は(S4)、DC−DC変換部11の出力電圧が正常な
範囲であると判断して、DC−DC変換部11の動作を
そのまま継続させる。さらに、出力電圧Voが出力電圧
範囲Vsの下限値よりも小さいときには(S4)、制御
電圧Vdをフィードバック利得設定回路21に与えるこ
とによってフィードバック利得を決定するとともに、出
力電圧Voがフィードバック基準電圧Vref0に近付
くようにフィードバック制御する(S5)。ただし、フ
ィードバック利得Gは最大値を持つから、負荷2の容量
が大きい場合にはフィードバック利得Gが最大になり、
出力電圧Voは負荷2の容量に応じた電圧になる。
【0042】上述のような動作によって、図13に示す
ように、DC−DC変換部11の出力電圧Voと出力電
流Ioとの関係を負荷2の大きさに応じて変化させるこ
とが可能になる。つまり、フィードバック利得Gに応じ
て図13に示す直線の傾きが変化する。
【0043】しかるに、給電装置1の出力に対して負荷
2での消費電力が相対的に多いときには出力電流Ioの
増加に伴って出力電圧Voが低下するが、出力電圧Vo
が出力電圧範囲Vsの下限値よりも大きいときにはフィ
ードバック制御を行わないから制御回路10から出力さ
れる時比率信号Dは初期値に保たれる。一方、出力電圧
Voが出力電圧範囲Vsの下限値を下回ったときには、
制御電圧Vdが発生してフィードバック制御が行われD
C−DC変換部11の出力電圧Voを引き上げようとす
る。ここで、出力電圧Voが再び出力電圧範囲Vsの範
囲内になればフィードバック制御は行われなくなって出
力電圧Voは出力電圧範囲Vsの電圧値に保たれる。一
方、負荷2の容量が大きくフィードバック利得Gが最大
値に達する場合には、出力電圧Voが出力電圧範囲Vs
の下限値に到達せずに所定電圧になる。
【0044】そこで、第1の実施の形態と同様に図5に
示す形で負荷線Lsに本実施形態の給電装置1を3台接
続するとともに、負荷2に対して並列給電を行うものと
すれば、本実施形態の給電装置1では図14のような動
作になる。いま、各給電装置1a〜1cの出力電流Io
の電流容量は、3台分で負荷2での消費電流を充足する
ことができる程度に設定されているものとする。図14
(a)〜(c)に示すように、各スイッチSWa〜SW
cを順に投入することによって、各給電装置1a〜1c
への直流電源Ea〜Ecの供給を順次開始すると、給電
装置1a,1bにおけるフィードバック利得はスイッチ
SWa,SWbが投入された直後では大きく、その後、
各給電装置1a,1bの出力電圧Voが出力電圧範囲V
sに近付くとフィードバック利得Gが小さくなる。つま
り、各給電装置1a,1bのフィードバック利得設定回
路21から出力される基準電圧Vrefa,Vrefb
は図14(d)(e)のように上昇し、図14(g)の
ように負荷線Lsの線間電圧を上昇させる。ただし、2
台の給電装置1a,1bを接続しただけでは負荷線Ls
の線間電圧は出力電圧範囲Vsに到達せず、給電装置1
cに直流電源Ecを接続するように図14(c)のよう
にスイッチSWcを投入すると、図14(f)のように
フィードバック利得設定回路21から出力される基準電
圧Vrefcが上昇して図14(g)のように負荷線L
sの線間電圧を出力電圧範囲Vsに到達させる。つま
り、負荷線Lsの線間電圧が出力電圧範囲Vsに到達
し、負荷2への電源の供給が安定して行われるようにな
る。なお、制御回路10に入力される基準電圧Vref
a,Vrefb,Vrefcは、フィードバック利得G
に対して設定されている最大値と負荷2の容量とに応じ
て最大値La,Lb,Lcが規定されることになる。他
の構成および動作は第1の実施の形態と同様である。
【0045】(第4の実施の形態)本実施形態は、図1
5に示すように、第3の実施の形態に第2の実施の形態
と同様の機能を有した出力電流検出部18と定電流値設
定部19と出力電流判定手段20とを付加した構成を有
する。したがって、本実施形態の給電装置1の出力電流
Ioと出力電圧Voとの関係は、フィードバック利得に
応じて図16のように変化することになる。要するに、
第3の実施の形態の動作に加えて、出力電流Ioの最大
値が制限値Isとして設定されているのである。
【0046】したがって、図5に示しているように3台
の給電装置1a〜1cを負荷線Lsに接続してスイッチ
SWa〜SWcを順次投入した場合には、図17のよう
に動作することになる。すなわち、図17(a)〜
(c)に示すように、各スイッチSWa〜SWcを順に
投入することによって、各給電装置1a〜1cへの直流
電源Ea〜Ecの供給を順次開始すると、給電装置1
a,1bにおけるフィードバック利得はスイッチSW
a,SWbが投入された直後では大きく、その後、各給
電装置1a,1bの出力電圧Voが出力電圧範囲Vsに
近付くとフィードバック利得Gが小さくなる。つまり、
図17(g)のように、スイッチSWaが投入されると
すぐに給電装置1aの出力電流Ioaは制限値Isに達
し、また出力電圧Voを引き上げようとして図17
(d)のように基準電圧Vrefaが上昇する。この段
階では負荷線Lsの線間電圧は図17(j)のように出
力電圧範囲Vsには到達しない。ここに、給電装置1a
の出力電流Ioaが制限値Isに達してから基準電圧V
refaが上昇する間は定電流動作になる。
【0047】給電装置1bに直流電源Ebが接続された
段階でも負荷2に十分な電流は供給されないから、図1
7(h)のように給電装置1bの出力電流Iobは制限
値Isに達し、図17(e)のように基準電圧Vref
bが上昇する。その後、給電装置1cに直流電源Ecが
接続されると、負荷2への電流供給量は充足されるよう
になり、したがって図17(i)のように出力電流Io
cは制限値Isに達することなくほぼ一定値に保たれる
ようになる。このとき出力電圧もほぼ一定値になるから
図17(f)のように基準電圧Vrefcが最大限まで
上昇するまでに負荷線Lsの線間電圧は出力電圧範囲V
sに収まることになる。なお、本実施形態においても基
準電圧Vrefa〜Vrefcを無制限に上昇させても
DC−DC変換部11の出力電圧Voを上昇させること
はできないから、基準電圧Vrefa〜Vrefcには
上限値が設定されている。他の構成は第1の実施の形態
と同様である。
【0048】(第5の実施の形態)本実施形態における
給電装置1は、図18に示すように、基本的な構成では
図1に示した第1の実施の形態における給電装置1と同
様である。ただし、本実施形態の給電装置1は複数台を
負荷線Lsに接続して並列給電を行う際に給電装置1の
間でデータを送受信する機能が付加されている。
【0049】すなわち、データを送信する構成は制御回
路10に設けられており、制御回路10では時比率信号
Dを送信すべきデータに応じて変調することによって負
荷線Lsの線間電圧を変化させ、データの内容を負荷線
Lの線間電圧の変化として送信するようになっている。
変調方式は各種の方式を採用することが可能であるが、
本実施形態では線間電圧が高い期間の幅を2値のデータ
値に応じて変化させるパルス幅変調方式を採用してい
る。つまり、給電装置1から出力される直流電圧にデー
タを重畳させた形で送信信号を送出する。また、データ
の送信元と送信先とを識別するためにアドレスを用いて
おり、各給電装置1のアドレスは制御回路10に接続さ
れたアドレス設定手段22に保持される。アドレス設定
手段22は、機械式のデジタルスイッチ(たとえばDI
Pスイッチ)あるいはメモリスイッチ(EEPROM)
を用いる。
【0050】一方、データを受信する構成としては、負
荷線Lsの線間電圧を検出する信号検出部23を備え
る。負荷線Lsの線間電圧の変化を検出することによっ
て信号検出部23で抽出した受信信号Vrxは制御回路
10に入力される。つまり、負荷線Lsの線間電圧に重
畳された送信信号が信号検出部23で受信信号Vrxと
して検出されると、制御回路10では受信信号Vref
に含まれるアドレスをアドレス設定手段22に設定され
ているアドレスと照合し、両者が一致すれば制御回路1
0では受信信号Vrxからコマンドを抽出して、コマン
ドに応じた制御を行うのである。このように制御回路1
0は負荷線Lsを通して給電装置間で情報伝送する伝送
手段として機能する。ここに、本実施形態はDC−DC
変換部11からの出力電流を検出する出力電流検出部
(電流検出手段)24も備える。
【0051】本実施形態の動作の一例を説明する。ここ
では図5に示した構成と同様に、3台の給電装置1a〜
1cを負荷線Lsに接続した場合について説明する。た
だし、各給電装置1a〜1cは対等な関係ではなく、デ
ータの伝送に関しては給電装置1aがマスタ、他の給電
装置1b,1cがスレーブとして動作する。つまり、ア
ドレスが0である給電装置1aをマスタ、他のアドレス
を設定した給電装置1b,1c(具体的には、給電装置
1bのアドレスを1、給電装置1cのアドレスを2とし
ている)をスレーブとする。
【0052】いま、図19に示すように、スイッチSW
a〜SWcが投入されて負荷線Lsの線間電圧が出力電
圧範囲Vsであるものとする。この条件が満たされてい
ないときは、給電装置1a〜1cの出力電流が不足して
いるか、出力電圧を制御している期間であると判断し、
上記条件が満たされているときのみ以下に説明する負荷
分散動作を行う。
【0053】負荷分散動作は、負荷線Lsの線間電圧が
出力電圧範囲Vsであることがマスタとなる給電装置1
aにおいて確認された時点で開始される。すなわち、こ
の時点でマスタとなる給電装置1aは、スレーブとなる
2台の給電装置1b,1cに対して出力電流値確認コマ
ンドをそれぞれ伝送する。スレーブとなる各給電装置1
b,1cでは出力電流値確認コマンドを受信すると、そ
れぞれマスタの給電装置1aに対して出力電流値通知コ
マンドとともに出力電流検出部24で検出した電流値を
伝送する。こうしてマスタとなる給電装置1aはすべて
の給電装置1a〜1cの出力電流を知ることになるか
ら、スレーブとなる各給電装置1b,1cから通知され
た電流値とマスタとなる給電装置1aの出力電流との総
和を求めることによって、負荷2に必要な電流値を知る
ことになる。ここで、アドレス以外について各給電装置
1a〜1cの仕様が等しければ、各給電装置1a〜1c
の出力電流をバランスよく振り分けるには、上述のよう
にして求めた出力電流の総和の平均値を求めればよい。
そこで、本実施形態ではマスタの給電装置1aにおいて
平均電流値を演算している。ただし、各給電装置1a〜
1cの仕様が異なる場合には、各給電装置1a〜1cの
電流容量に応じて電流が配分されるように、電流容量の
比率に応じて各給電装置1a〜1cに割り当てる電流を
求める。この場合、スレーブとなる給電装置1b,1c
の電流容量は負荷線Lsを通してマスタとなる給電装置
1aに伝送するのが望ましい。これらの演算は制御回路
10において行われるのであって、給電装置1aの制御
回路10は他の給電装置1b,1cから伝送された出力
電流の電流値の総和を求めるとともに各給電装置1a〜
1cの電流容量に応じて電流値を配分して割り当てる電
流配分手段としての機能も備える。
【0054】上述のようにして各給電装置1a〜1cに
配分する出力電流の電流値が求められると、マスタとな
る給電装置1aはスレーブとなる各給電装置1b,1c
に対して出力電流値設定コマンドによって求めた電流値
をそれぞれ伝送する。さらに、給電装置1b,1cに対
して出力電流値制御開始コマンドを伝送し、給電装置1
b,1cの出力電流が出力電流値設定コマンドにより設
定した電流値になるように制御させる。つまり、各給電
装置1a〜1cの制御回路10は電流検出部24により
検出される出力電流を、給電装置1aが割り当てた電流
値になるように制御する制御手段としても機能する。こ
のような制御によって、各給電装置1a〜1cでは負荷
2に要求される電流を負荷線Lsに供給しながらも、各
給電装置1a〜1cの電流容量に応じてバランスよく電
流を供給することが可能になる。以後は、各給電装置1
a〜1cでは負荷線Lsの線間電圧が出力電圧範囲Vs
から外れないように制御を行う。つまり、各給電装置1
a〜1cの出力電圧Voが出力電圧範囲Vsに収まるよ
うに基準電圧Vrefを制御する。
【0055】マスタの給電装置1aでは、出力電流値制
御開始コマンドを伝送し出力電流Ioの電流値を調節し
た後に、出力電流検出部24で検出される出力電流Io
および出力電圧検出部14で検出される出力電圧Voを
確認し、出力電流Ioが配分した電流値であり、かつ出
力電圧Voが出力電圧範囲Vsであれば、すべての給電
装置1a〜1cの出力電流が設定した値になっているも
のと判断して、出力電流制御中止コマンドをスレーブと
なる各給電装置1b,1cに伝送する。こうして、各給
電装置1a〜1cでは出力電流の制御を中止し、以後は
そのままの状態で動作することになる。
【0056】上述のような動作によって、各給電装置1
a〜1cの出力電流は電流容量に応じてバランスよく配
分されることになる。このように、負荷電流を分散させ
る動作を本実施形態では負荷分散動作と呼んでいるので
ある。なお、図19の動作例では給電装置1が3台の場
合を例示したが、さらに多数台の給電装置1を設ける場
合でも同様に動作する。また、給電装置1の構成は第1
の実施の形態の構成に限定されるものではなく、他の実
施の形態において説明した構成でも本実施形態の技術思
想を適用することが可能である。また、上述の例では給
電装置1a〜1cをマスタ−スレーブの関係で動作させ
るものであったが、各給電装置1a〜1cを対等な関係
としてデータの伝送を行うことも可能である。
【0057】
【発明の効果】請求項1の発明は、別に入力される制御
信号に応じて出力電圧を変化させる直流電源部と、前記
直流電源部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前
記出力電圧の電圧範囲を出力電圧範囲として設定する出
力電圧範囲設定部と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲
の下限値未満である範囲では前記出力電圧と前記下限値
との差が大きいほど出力電圧を上昇させるように生成さ
れかつ最大値が規制された制御信号を前記直流電源部に
与える電圧制御部とを備えるものであり、出力電圧範囲
の下限値よりも出力電圧が低いときにのみ出力電圧と下
限値との差が大きいほど出力電圧を引き上げるように制
御信号が生成されるが、制御信号は最大値が規制されて
いるから、負荷に対する電流容量が不足しているときに
は、制御信号が最大値に達した状態で出力電圧が所定電
圧になる。すなわち、複数台を負荷線に接続することに
よって負荷に対する電流容量が充足されるときには、す
べての給電装置の出力電圧を出力電圧範囲に到達させる
ことができ、結果的に出力電圧が自動的に調節されるこ
とになる。その結果、負荷に対する電流容量が充足され
る台数分の給電装置を接続するだけで、給電装置を統括
するような制御を行う必要がなく、複数台の給電装置を
用いる場合でも省配線で給電することが可能になる。し
かも、各給電装置は独立して負荷線に接続可能であるか
ら、各給電装置を1箇所にまとめて設置する必要がな
く、設置場所の自由度が高いという利点がある。その結
果、予備電源として複数台の給電装置を接続している場
合には、各給電装置を離れた場所に設置しておき、かつ
各給電装置の入力電源系統を別系統にしておくことで、
いずれかの入力電源系統で障害が生じたときにも他の給
電装置を動作させることで、システム全体が停止するよ
うな事故を回避することができる。また、各給電装置が
出力電圧を自動的に調節するから、活線状態でも特別な
設定を行うことなく給電装置の追加、削除が可能であ
り、システムの拡張性、施工性、保守性が高いという利
点を有する。さらに、各給電装置の出力電圧を監視し
て、出力電圧を調節するだけであるから、システムが不
安定になることもない。
【0058】請求項2の発明は、別に入力される制御信
号に応じて出力電圧を変化させる直流電源部と、前記直
流電源部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記
出力電圧の電圧範囲を出力電圧範囲として設定する出力
電圧範囲設定部と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の
下限値未満である範囲では前記出力電圧と前記下限値と
の差が大きいほど高くなる制御電圧を出力し前記出力電
圧範囲の下限値以上である範囲では前記制御電圧を零電
圧にする出力電圧範囲判定手段と、前記制御電圧が高い
ほど高くなりかつ最大値が規制された基準電圧を生成す
る基準電圧設定回路と、基準電圧が高いほど前記直流電
源部の出力電圧を高くするように生成した制御信号を前
記直流電源部に与える制御回路とを備えるものであり、
出力電圧範囲の下限値よりも出力電圧が低いときにのみ
出力電圧と下限値との差が大きいほど高くなる制御電圧
を生成し、この制御電圧に基づいて生成される基準電圧
の最大値を規制することによって基準電圧から生成され
る制御信号の最大値を規制しているから、負荷に対する
電流容量が不足しているときには、制御信号が最大値に
達した状態で出力電圧が所定電圧になる。すなわち、複
数台を負荷線に接続することによって負荷に対する電流
容量が充足されるときには、すべての給電装置の出力電
圧を出力電圧範囲に到達させることができ、結果的に出
力電圧が自動的に調節されることになる。その結果、負
荷に対する電流容量が充足される台数分の給電装置を接
続するだけで、給電装置を統括するような制御を行う必
要がなく、複数台の給電装置を用いる場合でも省配線で
給電することが可能になる。しかも、各給電装置は独立
して負荷線に接続可能であるから、各給電装置を1箇所
にまとめて設置する必要がなく、設置場所の自由度が高
いという利点がある。その結果、予備電源として複数台
の給電装置を接続している場合には、各給電装置を離れ
た場所に設置しておき、かつ各給電装置の入力電源系統
を別系統にしておくことで、いずれかの入力電源系統で
障害が生じたときにも他の給電装置を動作させること
で、システム全体が停止するような事故を回避すること
ができる。また、各給電装置が出力電圧を自動的に調節
するから、活線状態でも特別な設定を行うことなく給電
装置の追加、削除が可能であり、システムの拡張性、施
工性、保守性が高いという利点を有する。さらに、各給
電装置の出力電圧を監視して、出力電圧を調節するだけ
であるから、システムが不安定になることもない。
【0059】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記基準電圧が前記制御電圧に応じて変化する可変
基準電圧をあらかじめ設定した固定基準電圧に加算して
生成されるものであり、固定基準電圧を適宜に設定する
ことで最終的な出力電圧を調節することが可能になる。
【0060】請求項4の発明は、別に入力される制御信
号に応じて出力電圧を変化させる直流電源部と、前記直
流電源部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記
出力電圧の電圧範囲を出力電圧範囲として設定する出力
電圧範囲設定部と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の
下限値未満である範囲では前記出力電圧と前記下限値と
の差が大きいほど高くなる制御電圧を出力し前記出力電
圧範囲の下限値以上である範囲では前記制御電圧を零電
圧にする出力電圧範囲判定手段と、前記制御電圧が高い
ほど大きくなりかつ最大値が規制されたフィードバック
利得を設定し前記出力電圧と規定のフィードバック基準
電圧との誤差電圧を誤差増幅して基準電圧を生成するフ
ィードバック利得設定回路と、基準電圧が高いほど前記
直流電源部の出力電圧を高くするように生成した制御信
号を前記直流電源部に与える制御回路とを備えるもので
あり、出力電圧範囲の下限値よりも出力電圧が低いとき
にのみ出力電圧と下限値との差が大きいほど高くなる制
御電圧を生成し、この制御電圧に基づいて生成されるフ
ィードバック利得の最大値を規制することによって基準
電圧から生成される制御信号の最大値を規制しているか
ら、負荷に対する電流容量が不足しているときには、制
御信号が最大値に達した状態で出力電圧が所定電圧にな
る。すなわち、複数台を負荷線に接続することによって
負荷に対する電流容量が充足されるときには、すべての
給電装置の出力電圧を出力電圧範囲に到達させることが
でき、結果的に出力電圧が自動的に調節されることにな
る。その結果、負荷に対する電流容量が充足される台数
分の給電装置を接続するだけで、給電装置を統括するよ
うな制御を行う必要がなく、複数台の給電装置を用いる
場合でも省配線で給電することが可能になる。しかも、
各給電装置は独立して負荷線に接続可能であるから、各
給電装置を1箇所にまとめて設置する必要がなく、設置
場所の自由度が高いという利点がある。その結果、予備
電源として複数台の給電装置を接続している場合には、
各給電装置を離れた場所に設置しておき、かつ各給電装
置の入力電源系統を別系統にしておくことで、いずれか
の入力電源系統で障害が生じたときにも他の給電装置を
動作させることで、システム全体が停止するような事故
を回避することができる。また、各給電装置が出力電圧
を自動的に調節するから、活線状態でも特別な設定を行
うことなく給電装置の追加、削除が可能であり、システ
ムの拡張性、施工性、保守性が高いという利点を有す
る。さらに、各給電装置の出力電圧を監視して、出力電
圧を調節するだけであるから、システムが不安定になる
こともない。加えて、フィードバック制御を行っている
ことによって、急激な負荷変動が生じた場合でも出力電
圧の変動を抑制することができるという利点がある。
【0061】請求項5の発明は、請求項1ないし請求項
4の発明において、前記直流電源部をスイッチング電源
回路とし、前記制御信号として直流電源部を構成するス
イッチング素子のオンオフの比率を制御する時比率信号
を用いるものであり、スイッチング電源回路を用いてい
ることにより効率のよい電力変換が可能であり、しかも
制御回路には周知のPWM回路用の集積回路を用いるこ
とが可能であり、特別な回路構成を必要としないからコ
スト増を抑制することができる。
【0062】請求項6の発明は、請求項1ないし請求項
5の発明において、前記直流電源部の出力電流を検出す
る出力電流検出部と、供給可能な出力電流の制限値を設
定する定電流値設定部と、前記出力電流が前記制限値を
超えないように前記制御回路から出力する制御信号を制
限する出力電流判定手段とを備えるものであり、出力電
流が増加したときには出力電流を制限して定電流動作を
行うことになり、負荷の短絡などによる事故から給電装
置を保護することができる。
【0063】請求項7の発明は、負荷となる負荷が接続
された1組の負荷線に並列接続された複数台の給電装置
を備える給電システムにおいて、各給電装置が請求項1
ないし請求項6のいずれかの給電装置に、負荷線の線間
電圧が負荷を動作させるのに必要な電圧範囲である出力
電圧範囲に達したときに出力電流を検出する電流検出手
段と、給電装置間で前記負荷線を介して情報伝送する伝
送手段と、電流検出手段により検出される前記出力電流
を割り当てられた電流値になるように制御する制御手段
とを付加した給電装置であって、いずれか1つの給電装
置が、各給電装置から伝送手段を通して伝送された出力
電流の電流値の総和を求めるとともに各給電装置の電流
容量に応じて電流値を配分して割り当てる電流配分手段
を備え、他の給電装置に割り当てた電流値を伝送手段に
より他の給電端末に通知するものであり、この構成によ
れば、負荷に必要な電流を確保しながらも、各給電装置
の能力に応じた電流配分が可能になり、各給電装置での
電流ストレスをバランスよく配分することができる。言
い換えると、いずれかの給電装置のみが最大能力で動作
するような出力の偏りを防止し、各給電装置の電流容量
に応じて出力電流を配分することが可能になり、ひいて
は長寿命化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上の動作説明図である。
【図5】同上の使用例を示すブロック図である。
【図6】同上を図5に示した形態で使用した場合の動作
説明図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図8】同上の動作説明図である。
【図9】同上を図5に示した形態で使用した場合の動作
説明図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態を示すブロック図
である。
【図11】同上の動作説明図である。
【図12】同上の動作説明図である。
【図13】同上の動作説明図である。
【図14】同上を図5に示した形態で使用した場合の動
作説明図である。
【図15】本発明の第4の実施の形態を示すブロック図
である。
【図16】同上の動作説明図である。
【図17】同上を図5に示した形態で使用した場合の動
作説明図である。
【図18】本発明の第5の実施の形態を示すブロック図
である。
【図19】同上を図5に示した形態で使用した場合の動
作説明図である。
【図20】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 給電装置 2 負荷 10 制御回路 11 DC−DC変換部 11a〜11c DC−DC変換部 14 出力電圧検出部 15 出力電圧範囲判定手段 16 出力電圧範囲設定部 17 基準電圧設定回路 18 出力電流検出部 19 定電流値設定部 20 出力電流判定手段 21 フィードバック利得設定回路 22 アドレス設定手段 23 信号検出部 24 出力電流検出部 D 時比率信号 E 直流電源 Ea〜Ec 直流電源 Io 出力電流 L 負荷 Ls 負荷線 Vd 制御電圧 Vo 出力電圧 Vref 基準電圧 Vref1 固定基準電圧 Vref2 可動基準電圧 Vrefa〜Vrefc 基準電圧 Vs 出力電圧範囲

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 別に入力される制御信号に応じて出力電
    圧を変化させる直流電源部と、前記直流電源部の出力電
    圧を検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧の電圧範
    囲を出力電圧範囲として設定する出力電圧範囲設定部
    と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の下限値未満であ
    る範囲では前記出力電圧と前記下限値との差が大きいほ
    ど出力電圧を上昇させるように生成されかつ最大値が規
    制された制御信号を前記直流電源部に与える電圧制御部
    とを備えることを特徴とする給電装置。
  2. 【請求項2】 別に入力される制御信号に応じて出力電
    圧を変化させる直流電源部と、前記直流電源部の出力電
    圧を検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧の電圧範
    囲を出力電圧範囲として設定する出力電圧範囲設定部
    と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の下限値未満であ
    る範囲では前記出力電圧と前記下限値との差が大きいほ
    ど高くなる制御電圧を出力し前記出力電圧範囲の下限値
    以上である範囲では前記制御電圧を零電圧にする出力電
    圧範囲判定手段と、前記制御電圧が高いほど高くなりか
    つ最大値が規制されたる基準電圧を生成する基準電圧設
    定回路と、基準電圧が高いほど前記直流電源部の出力電
    圧を高くするように生成した制御信号を前記直流電源部
    に与える制御回路とを備えることを特徴とする給電装
    置。
  3. 【請求項3】 前記基準電圧が前記制御電圧に応じて変
    化する可変基準電圧をあらかじめ設定した固定基準電圧
    に加算して生成されることを特徴とする請求項2記載の
    給電装置。
  4. 【請求項4】 別に入力される制御信号に応じて出力電
    圧を変化させる直流電源部と、前記直流電源部の出力電
    圧を検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧の電圧範
    囲を出力電圧範囲として設定する出力電圧範囲設定部
    と、前記出力電圧が前記出力電圧範囲の下限値未満であ
    る範囲では前記出力電圧と前記下限値との差が大きいほ
    ど高くなる制御電圧を出力し前記出力電圧範囲の下限値
    以上である範囲では前記制御電圧を零電圧にする出力電
    圧範囲判定手段と、前記制御電圧が高いほど大きくなり
    かつ最大値が規制されたフィードバック利得を設定し前
    記出力電圧と規定のフィードバック基準電圧との誤差電
    圧を誤差増幅して基準電圧を生成するフィードバック利
    得設定回路と、基準電圧が高いほど前記直流電源部の出
    力電圧を高くするように生成した制御信号を前記直流電
    源部に与える制御回路とを備えることを特徴とする給電
    装置。
  5. 【請求項5】 前記直流電源部をスイッチング電源回路
    とし、前記制御信号として直流電源部を構成するスイッ
    チング素子のオンオフの比率を制御する時比率信号を用
    いることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれ
    かに記載の給電装置。
  6. 【請求項6】 前記直流電源部の出力電流を検出する出
    力電流検出部と、供給可能な出力電流の制限値を設定す
    る定電流値設定部と、前記出力電流が前記制限値を超え
    ないように前記制御回路から出力する制御信号を制限す
    る出力電流判定手段とを備えることを特徴とする請求項
    1ないし請求項5のいずれかに記載の給電装置。
  7. 【請求項7】 負荷となる負荷が接続された1組の負荷
    線に並列接続された複数台の給電装置を備える給電シス
    テムにおいて、各給電装置が請求項1ないし請求項6の
    いずれかの給電装置に、負荷線の線間電圧が負荷を動作
    させるのに必要な電圧範囲である出力電圧範囲に達した
    ときに出力電流を検出する電流検出手段と、給電装置間
    で前記負荷線を介して情報伝送する伝送手段と、電流検
    出手段により検出される前記出力電流を割り当てられた
    電流値になるように制御する制御手段とを付加した給電
    装置であって、いずれか1つの給電装置が、各給電装置
    から伝送手段を通して伝送された出力電流の電流値の総
    和を求めるとともに各給電装置の電流容量に応じて電流
    値を配分して割り当てる電流配分手段を備え、他の給電
    装置に割り当てた電流値を伝送手段により他の給電端末
    に通知することを特徴とする給電システム。
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