JP2005192290A

JP2005192290A - 電源システム

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Publication number: JP2005192290A
Application number: JP2003428506A
Authority: JP
Inventors: Akira Kozuka; 彰小塚; Hirotada Kira; 浩忠吉良
Original assignee: Toshiba Corp
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Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
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Abstract

【課題】並列運転状態の各電源装置の動作が正常か異常かを正確に判定する。
【解決手段】電力変換部１２ａと出力電流を検出する電流検出器１３ａと出力電圧を制御する制御部１４ａとを有する複数の電源装置１０ａ〜１０ｃを並列運転して共通負荷母線２を介して共通の負荷３に電力を供給する電源システムにおいて、
各電源装置の制御部１４ａは、並列運転開始に応動して一定の出力電圧の指示を自己が所属する電源装置の電力変換部へ送出する出力電圧制御手段１５と、出力電圧制御手段から出力される出力電圧の指示を一定の検査期間のみ上昇させる出力電圧補正手段１６と、出力電圧の指示が上昇された検査期間において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、電源装置１０ａは異常と判定する異常判定手段２２、２１とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電源装置を互いに並列接続し、各電源装置を並列運転して共通の負荷に対して電力を供給する電源システムに関する。

例えば、組込まれた各電気機器の動作における高度の信頼性が要求される電車や列車等の各種の車両に搭載され、各電気機器に電力を供給する車両搭載用の電源システムにおいは、複数の電源装置を互いに並列接続し、各電源装置を並列運転して共通の負荷に対して電力を供給することによって、たとえ１台の電源装置が故障したとしても、各負荷（電気機器）に残りの各電源装置から電力が供給される。

このように、複数の電源装置を並列運転する電源システムは、例えば特許文献１に報告されている。この電源システムにおいては、図１５に示すように、３台の電源装置１ａ、１ｂ、１ｃが共通負荷母線２に並列接続され、この共通負荷母線２に対して複数の負荷３が接続されている。

各電源装置１ａ、１ｂ、１ｃにおいて、直流電源４ａ、４ｂ、４ｃから供給された直流電力は電力変換部５ａ、５ｂ、５ｃで交流電力に変換されたのち、共通負荷母線２を介して複数の負荷３に供給される。電力変換部５ａ、５ｂ、５ｃから出力される交流電力の電流は電流検出器６ａ、６ｂ、６ｃで検出されて、制御部７ａ、７ｂ、７ｃに入力される。制御部７ａ、７ｂ、７ｃは、自己が所属する電源装置１ａ、１ｂ、１ｃから出力される交流電力の出力電圧を指定された電圧値に制御する。具体的には、例えば三相インバータからなる電力変換部５ａ、５ｂ、５ｃのゲート角度を変更して、出力電圧を目的電圧に制御する。また、制御部７ａ、７ｂ、７ｃは電流検出器６ａ、６ｂ、６ｃで検出された各出力電力の出力電流を監視する。
特開２００１―１１２２６１号公報

しかしながら、上述した電源システムにおいてもまだ解消すべき次のような課題があった。
すなわち、上述した電源システムにおいては、この電源システムに組込まれた並列運転状態の各電源装置における高精度の故障検出が実現できなかった。

前述したように、車両搭載用の電源システムは、車両に組込まれている各種の電気機器に必要な電力を供給するので、各電源装置の故障時の冗長性が要求され、また各電源装置の故障発生時は故障を確実に検出し、一つ電源装置の故障が他の正常な電源装置に波及することを防止することが重要である。

一般に、電源装置における故障検出の一つの手法として、出力電圧検出により主回路である電力変換部の動作の有無を判定する方法がある。すなわち、電源装置の出力電圧が規定値以内であることを検出することにより、該当電源装置が正常動作していると判定する方法である。

この方法の利点は、実際の主回路である電力変換部の動作の結果として現れる出力電圧を確認しているため、制御部が正常で電力変換部の動作のみに、異常が発生した場合でも、故障した電源装置の停止の保護検出が可能な点である。複数の電源装置を並列運転しない場合には、このような出力電圧検出による電源装置における主回路である電力変換部の出力動作確認が可能である。

ところが、複数の電源装置を並列運転する車両搭載用の電源システムでは、各電源装置の出力が他の電源装置の出力と繋がっているため、各電源装置の出力端で検出した出力電圧は、自己の電源装置が動作していることにより発生した電圧であるのか、他の電源装置で発生した電圧であるのかの判別が出来ない。

この場合、出力電圧の代わりに自己の電源装置の出力電流を検出することにより、自装置の主回路である電力変換部の出力動作を確認することが可能となる。

しかしながら、並列運転を行う場合、各電源装置と負荷である電気機器との位置関係、各電源装置相互間の出力電圧の差などにより、各電源装置の出力容量が均等になるとは限らず、正常動作をしているものの出力電流がゼロに近い電源装置が存在する場合も生じる。

したがって、単純に出力電流の有無のみで故障検出を行うと、負荷分担率が低く出力電流がゼロに近い電源装置は、主回路動作が正常であるにも拘わらず故障と誤検知してしまう懸念がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、たとえ複数の電源装置が並列運転を行なっていたとしても、各電源装置の出力電流に基づいて、該当電源装置の動作が正常か異常かを正確に判定できる電源システムを提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明は、それぞれ、電源から供給された電力を変換する電力変換部とこの電力変換部の出力電流を検出する電流検出器と電力変換部の出力電圧を制御する制御部とを有する複数の電源装置を共通負荷母線に並列接続して、各電源装置を並列運転して共通負荷母線を介して共通の負荷に電力を供給する電源システムに適用される。

そして、この電源システムにおける各電源装置の制御部は、並列運転開始に応動して一定の出力電圧の指示を自己が所属する電源装置の電力変換部へ送出する出力電圧制御手段と、この出力電圧制御手段から出力される出力電圧の指示を、並列運転開始から予備期間経過後に、一定の検査期間のみ上昇させる出力電圧補正手段と、この出力電圧補正手段で出力電圧の指示が上昇された検査期間において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定する異常判定手段とを備えている。

このように構成された電源システムにおいては、各電源装置と負荷との位置関係、各電源装置相互間の出力電圧の差などにより出力容量が均等でなく、正常動作をしているものの出力電流がゼロに近い電源装置が存在したとしても、この出力電流がゼロに近い電源装置の出力電圧を一時的に上昇すると、他の電源装置の出力電圧との間の均衡が崩れて、出力電圧を一時的に上昇した電源装置から負荷に対する供給電流が増加し、他の電源装置の負荷に対する供給電流が減少する。

そこで、逆に、出力電圧の指示が上昇された検査期間において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定可能である。

このように、たとえ複数の電源装置が並列運転を行っていたとしても、各電源装置の出力電流に基づいて、該当電源装置の動作が正常か異常かを正確に判定できる。

また、別の発明は、上述した発明の電源システムにおいて、各電源装置の制御部の出力電圧補正手段における検査期間の開始時刻の並列運転開始からの予備期間を電源装置毎に互いに異なる値に設定している。

このように構成された電源システムにおいては、各電源装置毎に、出力電圧が上昇する検査期間の開始タイミングが異なるので、各電源装置の負荷に対する電流の分担率が変化するので、自己の分担率が上昇した期間において、電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定可能である。

また、別の発明は、上述した発明の電源システムにおいて、並列運転開始時において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されたとき、出力電圧補正手段における出力電圧の指示の上昇を予め不実行とする出力電圧上昇停止手段を備えている。

このように構成された電源システムにおいては、並列運転開始時において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されたときは、この電源装置は最初から負荷に電流を供給しているので正常である。この場合、わざわざ出力電圧を上昇させて検査を実施する必要ない。その結果、負荷に余分な負担をかけることが未然に防止できる。

また、別の発明は、上述した発明の電源システムにおいて、出力電圧補正手段で出力電圧指示が上昇された検査期間において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されたとき、これ以降の出力電圧補正手段における出力電圧の指示の上昇を無効とする出力電圧上昇中断手段を備えている。

このように構成された電源システムにおいては、出力電圧が上昇された検査期間において規定値以上の出力電流が検出されると、この時点で該当電源装置は正常と判明できるので、この時点で出力電圧の上昇を中断している。その結果、負荷に余分な負担をかけることが最小限に抑制できる。

さらに、別の発明は、上述した発明の電源システムにおいて、各電源装置の制御部は、並列運転開始に応動して一定の出力電圧の指示を自己が所属する電源装置の電力変換部へ送出する出力電圧制御手段と、この出力電圧制御手段から出力される出力電圧の指示を、並列運転開始から検査周期毎に、該当検査周期内において該検査周期の開始から予備期間経過後に一定の検査期間のみ上昇させる出力電圧補正手段と、この出力電圧補正手段で出力電圧の指示が上昇された検査期間において電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定する異常判定手段とを備えている。

このように構成された電源システムにおいては、並列運転開始してから一定の検査周期毎に、各電源装置が正常か異常かの検査が自動実施される。したがって、電源システムの信頼性をより一層向上できる。

さらに、別の発明は、上述した発明の電源システムにおいて、各電源装置の制御部の出力電圧補正手段における検査期間の開始時刻の各検査周期の開始からの予備期間を電源装置毎に互いに異なる値に設定している。

このように構成された電源システムにおいては、先に説明した発明の電源システムと同様に、各電源装置毎に、出力電圧が上昇する検査期間の開始タイミングが異なるので、各電源装置の負荷に対する電流の分担率が変化するので、自己の分担率が上昇した期間において、電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定可能である。

さらに、別の発明は、上述した発明の電源システムにおいて、各電源装置の制御部の出力電圧補正手段における検査周期を電源装置毎に互いに異なる値に設定している。

このように構成された電源システムにおいては、電源装置毎に検査周期が異なるので、電源装置毎に検査期間をより一層ずらせることが可能となり、各電源装置の正常、異常の検査をより確実に実行できる。

本発明の電源システムにおいては、各電源装置の出力電圧を検査期間だけ一時的に上昇させ、その検査期間に規定値以上の出力電流が検出されるか否かを判定している。したがって、たとえ複数の電源装置が並列運転を行なっていたとしても、該当電源装置の動作が正常か異常かを正確に判定できる。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わる電源システムの概略構成を示す模式図である。図１５に示す従来の電源システムと同一部分には同一符号を付している。

この第１実施形態の電源システムにおいては、３台の電源装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃが共通負荷母線２に並列接続され、この共通負荷母線２に対して複数の負荷３が接続されている。

各電源装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおいて、交流電源１１ａ、１１ｂ、１１ｃから供給された交流電力は電力変換部１２ａ、１２ｂ、１２ｃで直流電力に変換されたのち、共通負荷母線２を介して複数の負荷３に供給される。電力変換部１２ａ、１２ｂ、１２ｃから出力される直流電力の電流は電流検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃで検出されて、制御部１４ａ、１４ｂ、１４ｃに入力される。

なお、この実施形態の電源システムは、交流電力を直流電力に変換して負荷に供給するが、直流電力を交流電力に変換して負荷に供給してもよい。

制御部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、自己が所属する電源装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃから出力される交流電力の出力電圧を指定された電圧値に制御する。具体的には、例えば三相整流器からなる電力変換部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対してゲート信号ｍ₁、ｍ₂、ｍ₃を送出して、この電力変換部１２ａ、１２ｂ、１２ｃのゲート角度を変更して、出力電圧を目的電圧に制御する。また、制御部１４ａ、１４ｂ、１４ｃは電流検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃで検出された出力電力の出力電流ｇ₁、ｇ₂、ｇ₃に基づいて故障信号ｋ₁、ｋ₂、ｋ₃を出力する。

図２は、電源装置１０ａの制御部１４ａの概略構成を示すブロック図である。他の電源装置１０ｂ、１０ｃの制御部１４ｂ、１４ｃの構成も電源装置１０ａの制御部１４ａの構成とほぼ等しい。

この制御部１４ａ内には、出力電圧制御部１５、出力電圧補正部１６、加算器１７、ゲート出力部１８、遅延器１９、パルス発生器２０、ＡＮＤゲート２１、比較演算部２２、反転器（インバータ）２３が組込まれている。

出力電圧制御部１５は、図３のタイムチャートに示すように、外部から並列運転開始指令が時刻Ａで入力されると、負荷３の定格電圧に対応したレベルの出力電圧信号ａ₁を加算器１７へ送出する。出力電圧補正部１６は、時刻Ａの並列運転開始から予備期間ｔ₃経過した時刻Ｂから一定の検査期間ｔ₁だけ補正電圧信号ｂ₁を加算器１７へ送出する。この補正電圧信号ｂ₁のレベルは出力電圧信号ａ₁のレベルの数％程度に設定されている。加算器１７は、出力電圧信号ａ₁と補正電圧信号ｂ₁とを加算したレベルの信号を新たな出力電圧信号ｃ₁としてゲート出力部１８へ送出する。

ゲート出力部１８は入力された出力電圧信号ｃ₁のレベル（指示出力電圧）に対応したゲート信号ｍ₁を電力変換部１２ａへ送出する。その結果、電力変換部１２ａは、出力電圧信号ｃ₁で指定された直流電圧を出力する。また、ゲート出力部１８は、ゲート信号ｍ₁の出力期間中、Ｈ（ハイ）レベルのゲート出力中信号ｄ₁を遅延器１９及びパルス発生器２０へ送出する。

遅延器１９はゲート出力中信号ｄ₁が入力した時刻Ａから遅延期間ｔ₂経過した時刻ＤにてＨ（ハイ）レベルの遅延信号ｅ₁をＡＮＤゲート２１へ送出する。一方、パルス発生器２０は、時刻Ａにてゲート出力中信号ｄ₁が入力すると、時刻Ａから時刻Ｅまで継続するパルス幅（期間）ｔ₀のパルス信号ｆ₁をＡＮＤゲート２１へ送出する。

電流検出器１３ａから入力された出力電力の出力電流ｇ₁は比較演算部２２へ入力される。比較演算部２２は入力された出力電流ｇ₁が予め定められた規定値としての判定値ｈ₁以上の場合は、Ｈ（ハイ）レベルの判定信号ｉ₁を反転器２３へ送出する。反転器２３は入力した判定信号ｉ₁のレベルを反転して新たな判定信号ｊ₁としてＡＮＤゲート２１へ送出する。ＡＮＤゲート２１は、入力された遅延信号ｅ₁、パルス信号ｆ₁、判定信号ｊ₁が全てＨ（ハイ）レベルのとき、故障を示すＨ（ハイ）レベルの故障信号ｋ₁を出力する。

なお、各期間ｔ₀〜ｔ₃の関係は、ｔ₀＞ｔ₁、ｔ₂＞（ｔ₀―ｔ₁）が成立するように設定されている。

次に、このように構成された第１実施形態の電源システムの動作を説明する。
まず、電源装置１０ａが正常な場合について説明する。

この電源装置１０ａが起動（並列運転起動）した時刻Ａにてゲート出力中信号ｄ₁が出力される。時刻Ａからパルス期間ｔ₀の間、パルス信号ｆ₁は「Ｈ」レベルとなり、時刻Ｂからの検査期間ｔ₁においては出力電圧補正部１６から補正電圧信号ｂ₁が出力される。

電源装置１０ａが正常であれば、検査期間ｔ₁においては電力変換部１２ａの出力電圧が上がるため負荷３へ対して給電し易い状態となり、結果として出力電流が増加して、電流検出器１３ａで検出された出力電流ｇ₁が時刻Ｃにて判定値ｈ₁以上となる。

この時刻Ｃにおいて判定信号ｊ₁は図３の実線部分のように「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルへ変化する。電源装置１０ａが起動（並列運転起動）した時刻Ａから遅延期間ｔ₂が経過した時刻Ｄにおいて、判定信号ｊ₁が「Ｌ」レベルのままであるためＡＮＤゲート２１の出力である故障信号ｋ₁は正常を示す「Ｌ」レベル状態を維持する。

次に、電源装置１０ａが故障している場合について説明する。
電源装置１０ａが故障している場合、出力電流は常時ゼロとなるので、電流検出器１３ａで検出された出力電流ｇ₁が判定値ｈ₁以上とならない。このため、判定信号ｊ₁は図３の一点鎖線で示すように「Ｈ」レベルのままとなり、電源装置１０ａが起動（並列運転起動）した時刻Ａから遅延期間ｔ₂が経過した時刻Ｄにおいて、ＡＮＤゲート２１の入力が全て「Ｈ」レベルとなることから、故障信号ｋ₁は故障を示す「Ｈ」レベルへ変化し、この電源装置１０ａの故障を検出することができる。

このように構成された第１実施形態の電源システムにおいては、並列運転状態の複数の電源装置１０ａ〜１０ｃのうちに、たとえ、正常動作をしているものの出力電流がゼロに近い電源装置１０ａが存在したとしても、この出力電流がゼロに近い電源装置１０ａの出力電圧を検査期間ｔ₁だけ一時的に上昇すると、電源装置１０ａから負荷３に対する供給電流が増加し、他の電源装置１０ｂ、１０ｃの負荷３に対する供給電流が減少する。その結果、出力電圧が上昇された検査期間ｔ₁において電流検出器１３ａにおいて予め設定された判定値ｈ₁以上の出力電流g₁が検出されないとき、［Ｈ］レベルの故障信号ｋ₁が出力されるので、電源装置１０ａは異常と判定可能である。

このように、たとえ複数の電源装置１０ａ〜１０ｃが並列運転を行っていたとしても、各電源装置１０ａ〜１０ｃの出力電流ｇ₁〜ｇ₃に基づいて、各電源装置１０ａ〜１０ｃの動作が正常か異常かを正確に判定できる。

（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係わる電源システムの各電源装置１０ａ、１０ｂに組込まれた各制御部１４ａ、１４ｂの概略構成を示すブロック図である。図２に示す第１実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａと同一部分には同一符号が付してある。

図４に示すように、基本的に、各制御部１４ａ、１４ｂは同一構成であり、各制御部１４ａ、１４ｂにおける故障の検出メカニズムも、先に説明した第１実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａの故障の検出メカニズムとほぼ同じである。

この第２実施形態の電源システムにおいては、電源装置１０ａ、１０ｂの制御部１４ａ、１４ｂの各出力電圧制御部１５は、外部から並列運転開始指令が時刻Ａで入力されると図５のタイムチャートに示すように、同一タイミングで出力電圧信号ａ₁、ａ₂を出力する。

しかし、電源装置１０ａの制御部１４ａの出力電圧補正部１６は、時刻Ａの並列運転開始から予備期間ｔ_3a経過した時刻から検査期間ｔ₁だけ補正電圧信号ｂ₁を出力するのに対して、電源装置１０ｂの制御部１４ｂの出力電圧補正部１６は、時刻Ａの並列運転開始から予備期間ｔ_3b経過した時刻から検査期間ｔ₁だけ補正電圧信号ｂ₂を出力する。このように、各電源装置１０ａ、１０ｂの制御部１４ａ、１４ｂの検査期間ｔ₁の開始時刻の並列運転開始時刻Ａからの予備期間ｔ_3a、ｔ_3bを電源装置毎に互いに異なる値に設定している。

このように、各電源装置１０ａ、１０ｂ毎に、出力電圧が上昇する検査期間ｔ₁の開始タイミングが異なるので、各電源装置１０ａ、１０ｂにおいて、それぞれ、検査期間ｔ₁内において、自己の出力電圧のみが上昇している期間Ｔ_E、Ｔ_Fにおいて、電流検出器１３ａ、１３ｂにおいて判定値ｈ₁、ｈ₂以上の出力電流ｇ₁、ｇ₂が検出されないとき、該当電源装置１０ａ、１０ｂは故障と判定可能である。

このように、並列運転開始時刻Ａからの予備期間ｔ_3a、ｔ_3bを電源装置１０ａ、１０ｂ毎に互いに異なる値に設定し、検査期間ｔ₁内において、自己の出力電圧のみが上昇している期間Ｔ_E、Ｔ_Fにおいて故障判定することにより、各電源装置１０ａ、１０ｂの故障判定精度がより一層向上できる。

（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態に係わる電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａの概略構成を示すブロック図である。図２に示す第１実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａと同一部分には同一符号が付してある。

この第３実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａにおいては、反転器２３から出力された判定信号ｊ₁は、ＡＮＤゲート２１へ入力されると共に、出力電圧補正部１６の動作制御端子へ印加される。出力電圧補正部１６は、動作制御端子に［Ｌ］レベルの判定信号ｊ₁が印加されると、補正電圧信号ｂ₁の出力動作を行なわない。

このように構成された第３実施形態の電源システムにおいては、図７のタイムチャートに示すように、並列運転開始時刻Ａにおいて電流検出器１３ａにおいて判定値ｈ₁以上の出力電流ｇ₁が検出されたときは、この並列運転開始時刻Ａにおいて出力電圧補正部１６の動作制御端子へ［Ｌ］レベルの判定信号ｊ₁が印加される。その結果、出力電圧補正部１６から補正電圧信号ｂ₁は最初から全く出力されない。判定信号ｊ₁は［Ｌ］レベルを維持するので、故障を示す［Ｈ］レベルの故障信号ｋ₁が出力されることはない。

このように、並列運転開始時において電流検出器１３ａに判定値ｈ₁以上の出力電流ｇ₁が検出されたときは、この電源装置１０ａは最初から負荷３に電流を供給しているので正常である。この場合、わざわざ出力電圧を上昇させて検査を実施する必要ない。その結果、負荷３に余分な負担をかけることが未然に防止できる。

（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態に係わる電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａの概略構成を示すブロック図である。図２に示す第１実施形態の電源システムの各電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａと同一部分には同一符号が付してある。

この第４実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａにおいては、出力電圧補正部１６と加算器１７との間にスイッチ回路２４が介挿されている。そして、反転器２３から出力された判定信号ｊ₁は、ＡＮＤゲート２１へ入力されると共に、スイッチ回路２４へ印加される。スイッチ回路２４は、［Ｌ］レベルの判定信号ｊ₁が印加されると開放して、出力電圧補正部１６から出力されている補正電圧信号ｂ₁を遮断する。また、ＡＮＤゲート２１の出力端に論理回路２５が設けられている。

このように構成された第４実施形態の電源システムにおいては、図９のフローチャートに示すように、電源装置１０ａが正常であれば、検査期間ｔ₁において電流検出器１３ａで検出された出力電流ｇ₁が時刻Ｃにて判定値ｈ₁以上となる。この時刻Ｃにおいて判定信号ｊ₁は「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルへ変化する。この時刻Ｃにおいて、電源装置１０ａが正常であると判断可能であるので、判定信号ｊ₁にてスイッチ回路２４が開放して、出力電圧補正部１６から出力されている補正電圧信号ｂ₁が遮断される。

なお、補正電圧信号ｂ₁が遮断されると、判定信号ｊ₁は「Ｈ」レベルへ復帰して、時刻Ｄから時刻Ｅまで、故障を示す「Ｈ」レベルの故障信号ｋ₁が出力されるが、この時刻Ｄから時刻Ｅまでの「Ｈ」レベルの故障信号ｋ₁は論理回路２５で除去される。

このように、電源装置１０ａの出力電圧が上昇された検査期間ｔ₁において判定値ｈ₁以上の出力電流ｇ₁が検出されると、この時刻Ｃで該当電源装置１０ａは正常と判定できるので、この時点Ｃで出力電圧の上昇を中断している。その結果、負荷３に余分な負担をかけることが最小限に抑制できる。

（第５実施形態）
図１０は本発明の第５実施形態に係わる電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａの概略構成を示すブロック図である。図２に示す第１実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａと同一部分には同一符号が付してある。

この第５実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａにおいては、ゲート出力部１８と、遅延器１９、パルス発生器２０との間にクロック発生器２６が介挿されている。このクロック発生器２６は、図１１のタイムチャートに示すように、時刻Ａにて、ゲート出力中信号ｄ₁が入力されると、検査周期ｔ₄を有するクロック信号ｎ₁を遅延器１９、パルス発生器２０、及び出力電圧補正部１６へ送出する。

遅延器１９は、クロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄が開始される毎に、遅延期間ｔ₂経過した時刻から次の検査周期ｔ₄が開始されるまでの期間、Ｈ（ハイ）レベルの遅延信号ｅ₁をＡＮＤゲート２１へ送出する。一方、パルス発生器２０は、クロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄が開始される毎に、パルス幅（期間）ｔ₀のパルス信号ｆ₁をＡＮＤゲート２１へ送出する。出力電圧補正部１６は、クロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄が開始される毎に、予備期間ｔ₃経過して一定の検査期間ｔ₁だけ補正電圧信号ｂ₁を加算器１７へ送出する。各検査期間ｔ₁において、前述した手法で、各電源装置１０ａ〜１０ｃの正常、異常が判定される。

このように構成された第５実施形態の電源システムにおいては、並列運転開始してから一定の検査周期ｔ₄毎に、各電源装置１０ａ〜１０ｃが正常か異常かの検査が自動実施される。したがって、電源システムの信頼性をより一層向上できる。

（第６実施形態）
図１２は本発明の第６実施形態に係わる電源システムの各電源装置１０ａ、１０ｂに組込まれた各制御部１４ａ、１４ｂの概略構成を示すブロック図である。図１０に示す第５実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａと同一部分には同一符号が付してある。

図１２に示すように、基本的に、各制御部１４ａ、１４ｂは同一構成であり、各制御部１４ａ、１４ｂにおける故障の検出メカニズムも、先に説明した第５実施形態の電源システムの電源装置１０ａに組込まれた制御部１４ａの故障の検出メカニズムとほぼ同じである。

この第６実施形態の電源システムにおいては、図１３のタイムチャートに示すように、電源装置１０ａ、１０ｂの制御部１４ａ、１４ｂの各クロック発生器２６は、外部から並列運転開始指令が時刻Ａで入力されると、同一タイミングで検査周期ｔ₄を有するクロック信号ｎ₁を出力する。

しかし、電源装置１０ａの制御部１４ａの出力電圧補正部１６は、クロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄が開始される毎に、予備期間ｔ_3a経過して一定の検査期間ｔ₁だけ補正電圧信号ｂ₁を出力するのに対して、電源装置１０ｂの制御部１４ｂの出力電圧補正部１６は、クロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄が開始される毎に、予備期間ｔ_3b経過して一定の検査期間ｔ₁だけ補正電圧信号ｂ₂を出力する。このように、各電源装置１０ａ、１０ｂの制御部１４ａ、１４ｂの検査期間ｔ₁の開始時刻のクロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄の開始時刻からの予備期間ｔ_3a、ｔ_3bを電源装置毎に互いに異なる値に設定している。

このように、各電源装置１０ａ、１０ｂ毎に、出力電圧が上昇する検査期間ｔ₁の開始タイミングが異なるので、各電源装置１０ａ、１０ｂにおいて、それぞれ、検査期間ｔ₁内において、自己の出力電圧のみが上昇している期間Ｔ_G、Ｔ_Hにおいて、電流検出器１３ａ、１３ｂにおいて判定値ｈ₁、ｈ₂以上の出力電流ｇ₁、ｇ₂が検出されないとき、該当電源装置１０ａ、１０ｂは故障と判定可能である。

このように、クロック信号ｎ₁における検査周期ｔ₄の開始時刻からの予備期間ｔ_3a、ｔ_3bを電源装置毎に互いに異なる値に設定し、各検査期間ｔ₁内において、自己の出力電圧のみが上昇している期間Ｔ_G、Ｔ_Hにおいて故障判定することにより、各電源装置１０ａ、１０ｂの故障判定精度がより一層向上できる。

（第７実施形態）
図１４は本発明の第７実施形態に係わる電源システムの各電源装置１０ａ、１０ｂの制御部１４ａ、１４ｂの動作を示すタイムチャートである。図１３に示す第６実施形態の電源システムの各制御部１４ａ、１４ｂの動作を示すタイムチャートと同一部分には同一符号が付してある。なお、各制御部１４ａ、１４ｂの構成は図１２に示す第６実施形態の電源システムの各制御部１４ａ、１４ｂの構成にほぼ等しい。

この第７実施形態の電源システムにおいては、図１４のタイムチャートに示すように、電源装置１０ａの制御部１４ａのクロック発生器２６のクロック信号ｎ₁の検査周期ｔ_4aと、電源装置１０ｂの制御部１４ｂのクロック発生器２６のクロック信号ｎ₂の検査周期ｔ_4bとを互いに異なる値に設定している。

このように構成された第７実施形態の電源システムにおいても、各電源装置１０ａ、１０ｂ毎に、出力電圧が上昇する検査期間ｔ₁の開始タイミングが異なるので、各電源装置１０ａ、１０ｂにおいて、それぞれ、検査期間ｔ₁内において、自己の出力電圧のみが上昇している期間Ｔ_J、Ｔ_Kにおいて、電流検出器１３ａ、１３ｂにおいて判定値ｈ₁、ｈ₂以上の出力電流ｇ₁、ｇ₂が検出されないとき、該当電源装置１０ａ、１０ｂは故障と判定可能である。

このように、各クロック信号ｎ₁、ｎ₂における検査周期ｔ_4a、ｔ_4bを電源装置毎に互いに異なる値に設定し、検査期間ｔ₁内において、自己の出力電圧のみが上昇している期間Ｔ_J、Ｔ_Kにおいて故障判定することにより、各電源装置１０ａ、１０ｂの故障判定精度がより一層向上できる。

本発明の第１実施形態に係わる電源システムの概略構成を示す模式図同第１実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の概略構成を示すブロック図同第１実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート本発明の第２実施形態に係わる電源システムにおける各電源装置の制御部の概略構成を示すブロック図同第２実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート本発明の第３実施形態に係わる電源システムにおける各電源装置の制御部の概略構成を示すブロック図同第３実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート本発明の第４実施形態に係わる電源システムにおける各電源装置の制御部の概略構成を示すブロック図同第４実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート本発明の第５実施形態に係わる電源システムにおける各電源装置の制御部の概略構成を示すブロック図同第５実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート本発明の第６実施形態に係わる電源システムにおける各電源装置の制御部の概略構成を示すブロック図同第６実施形態の電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート本発明の第７実施形態に係わる電源システムにおける各電源装置の制御部の動作を示すタイムチャート従来の電源システムの概略構成を示す模式図

符号の説明

２…共通負荷母線、３…負荷、１０ａ〜１０ｂ…電源装置、１１ａ〜１１ｃ…交流電源、１２ａ〜１２ｃ…電力変換部、１３ａ〜１３ｃ…電流検出器、１４ａ〜１４ｃ…制御部、１５…出力電圧制御部、１６…出力電圧補正部、１７…加算器、１８…ゲート出力部、１９…遅延器、２０…パルス発生器、２１…ＡＮＤゲート、２２…比較演算部、２３…反転器、２４…スイッチ回路、２５…論理回路、２６…クロック発生器

Claims

それぞれ、電源から供給された電力を変換する電力変換部とこの電力変換部の出力電流を検出する電流検出器と前記電力変換部の出力電圧を制御する制御部とを有する複数の電源装置を共通負荷母線に並列接続して、各電源装置を並列運転して共通負荷母線を介して共通の負荷に電力を供給する電源システムにおいて、
前記各電源装置の制御部は、
並列運転開始に応動して一定の出力電圧の指示を自己が所属する電源装置の電力変換部へ送出する出力電圧制御手段と、
この出力電圧制御手段から出力される出力電圧の指示を、前記並列運転開始から予備期間経過後に、一定の検査期間のみ上昇させる出力電圧補正手段と、
この出力電圧補正手段で出力電圧の指示が上昇された検査期間において前記電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定する異常判定手段と
を備えたことを特徴とする電源システム。
前記各電源装置の制御部の出力電圧補正手段における検査期間の開始時刻の前記並列運転開始からの予備期間を電源装置毎に互いに異なる値に設定したことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
前記並列運転開始時において前記電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されたとき、前記出力電圧補正手段における出力電圧の指示の上昇を予め不実行とする出力電圧上昇停止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
前記出力電圧補正手段で出力電圧指示が上昇された検査期間において前記電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されたとき、これ以降の前記出力電圧補正手段における出力電圧の指示の上昇を無効とする出力電圧上昇中断手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
それぞれ、電源から供給された電力を変換する電力変換部とこの電力変換部の出力電流を検出する電流検出器と前記電力変換部の出力電圧を制御する制御部とを有する複数の電源装置を共通負荷母線に並列接続して、各電源装置を並列運転して共通負荷母線を介して共通の負荷に電力を供給する電源システムにおいて、
前記各電源装置の制御部は、
並列運転開始に応動して一定の出力電圧の指示を自己が所属する電源装置の電力変換部へ送出する出力電圧制御手段と、
この出力電圧制御手段から出力される出力電圧の指示を、前記並列運転開始から検査周期毎に、該当検査周期内において該検査周期の開始から予備期間経過後に一定の検査期間のみ上昇させる出力電圧補正手段と、
この出力電圧補正手段で出力電圧の指示が上昇された検査期間において前記電流検出器において予め設定された規定値以上の出力電流が検出されないとき、自己が所属する電源装置は異常と判定する異常判定手段と
を備えたことを特徴とする電源システム。
前記各電源装置の制御部の出力電圧補正手段における検査期間の開始時刻の前記各検査周期の開始からの予備期間を電源装置毎に互いに異なる値に設定したことを特徴とする請求項５記載の電源システム。
前記各電源装置の制御部の出力電圧補正手段における検査周期を電源装置毎に互いに異なる値に設定したことを特徴とする請求項５記載の電源システム。