JP2010206913A

JP2010206913A - 電源変換装置

Info

Publication number: JP2010206913A
Application number: JP2009048932A
Authority: JP
Inventors: Akira Mikami; 明三神
Original assignee: NEC Computertechno Ltd
Current assignee: NEC Computertechno Ltd
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】第１の電源を第２の電源に変換し、第２の電源を１つの負荷回路に供給する電源変換装置において、現在の負荷容量に対応して電源変換装置の消費電力を低減する。
【解決手段】電源変換装置１０は、それぞれが第１の電源を第２の電源に変換可能であり、入力が第１の電源回路に出力が第２の電源回路に、それぞれ共通に接続された複数の電源変換部２１〜２５と、複数の電源変換部のそれぞれに対応して配設され、対応する電源変換部の前記第１の電源をオン・オフする複数のスイッチ回路１１〜１５と、複数の電源変換部２１〜２５の出力電流の和を検出する電流測定部３３と、電流測定部３３の検出電流に対応して各スイッチ回路のオン・オフを個別に制御する制御部３２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源変換装置に関し、更に詳しくは、負荷変動が大きな負荷装置に電源を供給する際に特に好適な電源変換装置に関する。

コンピュータシステムなどの電子装置は、一般に直流電源で作動する。このため、近年、ＡＣ／ＤＣ変換装置が数多く利用されている。ＡＣ／ＤＣ変換装置では、地球温暖化を防止するために、省エネルギー（以下、「省エネ」と略す）が要請されている。このため、コンピュータ電源などとして利用されるＡＣ／ＤＣ変換装置においても、一層の省エネへの移行が求められる。従来のＡＣ／ＤＣ電源装置における省エネ制御は、例えばＡＣ／ＤＣ変換部分の後段側をオン・オフ制御することで、負荷に対する消費電力を削減してきた。しかし、このような方式では、ＡＣ／ＤＣ変換部分には常に電力が供給され続け、その結果、ＡＣ／ＤＣ変換部分で待機電力を消費していた。

特許文献１は、省エネを目的としたパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと呼ぶ）の電源変換装置について記載している。この電源変換装置では、負荷装置であるパソコンのＤＣ電源系を、パソコンの作動時に必要な主電源系と、信号監視に必要な副電源系とに区分し、双方の電源系には、パソコンの起動スイッチと連動する共通の電源投入用のスイッチ、及び、各電源系に個別のリレー接点でＡＣ電源を供給する。パソコンの起動時には、その起動スイッチをオンとする際に、電源投入用のスイッチをオンとし、パソコンの制御用ＬＳＩを動作させる。この制御用ＬＳＩにより、更にリレー接点をオンとして、主電源系及び副電源系の双方のＤＣ電源装置を稼働させる。

パソコンの停止時には、電源投入用のスイッチ及び双方のリレー接点をオフとして、主電源系及び副電源系の双方の電源装置を停止させるため、パソコン停止時に無駄なＡＣ電流が流れることはない。また、パソコンの省エネ作動時には、制御用ＬＳＩによって、パソコンの省エネ状態を示す信号を生成し、主電源系のリレーの接点のみをオフとする。このようにして、主電源系を停止させ、副電源系のみによって、パソコン側にＤＣ電源を供給する。このように、主電源系のＡＣ／ＤＣ電源装置を停止させることで、省エネ作動を実現する。

特開２００４−３５５４２３号公報特開平１０−２８８４３８号公報特開平１−２６４５２７号公報

特許文献１に記載のパソコン用の電源変換装置は、パソコンの電源制御に特化した電源装置であり、このため、パソコンの省エネ作動時の信号をパソコン側で生成し、電源装置側に送っている。また、主電源系及び副電源系の双方の電源装置の電源容量は、負荷側のパソコンの主電源及び副電源の各負荷容量に合わせて選定する必要があり、汎用目的には向かなかった。また、主電源系及び副電源系の電源装置は、それぞれ別の負荷回路に供給する電源装置であり、１つの負荷回路にＤＣ電源を供給する電源変換装置で、種々の用途や多様な負荷容量に対応可能であり、且つ、省エネ制御が可能なＡＣ／ＤＣ変換可能な電源変換装置は知られていなかった。

特許文献２は、２台のペルチェ冷却ユニットの制御に際して、そのペルチェ冷却ユニットにそれぞれ電源を供給する２台のＡＣ／ＤＣ変換器について記載している。該公報では、２台のペルチェ冷却ユニットのそれぞれの停止に際して、その電源側のＡＣ／ＤＣ変換器をオン・オフ制御して、消費電力の低減を図る旨が記載されている。しかし、この公報に記載の制御方法も、２台の電源装置はそれぞれ別の負荷回路に電源を供給する電源変換装置の制御方法に関するものである。

特許文献３には、電源ユニットで検出した負荷電流と、その電流しきい値とを比較して、負荷電流が規定値を上回った際に、アラームを発生する電源アラーム方法が記載さている。しかし、この公報には複数台のＡＣ／ＤＣ変換装置を有する記載もなく、また、省エネの言及もないので、仮に特許文献１や特許文献２と組み合せ得たとしても、せいぜい、ＡＣ／ＤＣ変換器の制御に際して、負荷電流値を参照する程度の構成が得られるに過ぎない。つまり、１つの負荷回路にＤＣ電源を供給する電源変換装置で、種々の用途や多様な負荷容量に対応可能であり、且つ、省エネ制御が可能なＡＣ／ＤＣ変換が可能な電源変換装置は得られない。

本発明は、一般的に、第１の電源を第２の電源に変換可能な電源変換装置であって、種々の負荷装置や負荷回路の電源として使用可能であり、且つ、特定の負荷装置や負荷回路の負荷状態に適合した省エネ制御が可能な電源変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、それぞれが第１の電源を第２の電源に変換して出力可能であり、入力が第１の電源回路に、出力が第２の電源回路に、それぞれ共通に接続された複数の電源変換部と、
前記複数の電源変換部のそれぞれに対応して配設され、対応する電源変換部の入力をオン・オフするスイッチと、前記複数の電源変換部の第２の電源の出力電流の和を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出電流に対応して前記スイッチのオン・オフを個別に制御するスイッチ制御部と、を備える電源変換装置を提供する。

本発明の電源変換装置は、現在の負荷容量に見合った台数の電源変換部をオンとし、他の電源変換部をオフとすることで、無駄な電源変換部の稼働を抑え、待機電流が低減するので、省電力が可能になる。

本発明の一実施形態に係る電源変換装置のブロック図。

本発明の電源変換装置は、その最小構成として、それぞれが第１の電源を第２の電源に変換可能な複数の電源変換部と、複数の電源変換部のそれぞれに対応して配設され、対応する電源変換部の前記第１の電源をオン・オフする複数のスイッチと、複数の電源変換部の第２の電源の出力電流の和を検出する電流検出部と、電流検出部の検出電流に対応して複数のスイッチを個別に制御するスイッチ制御部とを備える。第１及び第２の電源は任意に選定可能である。例えば、第１の電源として交流電源が、第２の電源として直流電源が採用される。或いは、例えば、第１の電源として第１の周波数の交流電源が、第２の電源として第２の周波数の交流電源が採用される。

上記構成を採用すると、負荷装置の現在の負荷状態に対応して、各電源変換部の個別の電源投入が可能になり、電源変換部の待機電流が無駄になることがない。

本発明の電源変換装置では、複数の電源変換部の電源容量が相互に同じである構成を採用することが出来る。この場合には、一般的な負荷装置の特定の負荷状態に容易に適合可能である。また、これに代えて、複数の電源変換部の電源容量が互いに異なる構成を採用することも出来る。この場合には、特定の負荷装置の特定の負荷状態に容易に適合させることが出来る。異なる電源容量として、各電源変換部が、最小容量の２^ｎ倍の電源容量を有する構成を採用してもよい。また、電流検出部及びスイッチ制御部の一部を、１つのプロセッサで構成することが可能である。この場合、プロセッサを、これら電流検出部及びスイッチ制御部に加えて他の目的に利用してもよい。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の電源変換装置のブロック図である。電源変換装置１０は、分電盤４１から供給される第１の電源、例えばＡＣ電源を、第２の電源、例えばＤＣ電源に変換する。電源変換装置１０は、複数のＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５と、複数のＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５のそれぞれに対応して配設され、対応するＡＣ／ＤＣ変換部へのＡＣ電源の供給を制御するリレー回路（スイッチ接点）１１〜１５と、ＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５の第２の電源の電流の総和を検出する電流検出機能、及び、リレー回路１１〜１５のオン・オフ制御機能を含み、電源変換装置１０の全体の制御機能を有する電源制御部３１とを有する。電源変換装置１０の各ＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５の第２の電源出力はまとめて、負荷装置５１に供給される。

電源制御部３１は、サービスプロセッサ３２と、負荷装置５１の全体の消費電流を測定する電流測定部３３とを含む。電流測定部３３は、例えばフェライトコア等を実装し負荷の消費電流を、誘導電流を利用して測定する電流センサーを含む。電流測定部３３は、負荷装置５１の消費電流を一定の時間間隔で測定する。サービスプロセッサ３２は、電流測定部３３から電流検出結果を受け取り、その電流検出結果と記憶部３４に記憶されている複数の電流しきい値とを比較して、その比較結果を出力する。サービスプロセッサ３２は、その比較結果に従って、リレー回路１１〜１５のオン・オフを個別に制御する。なお、リレー回路１１〜１５の個数、ＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５の電源容量及び個数は、負荷装置５１の種別や、負荷容量、制御すべき電流値の段階数に従って選定する。サービスプロセッサ３２が、スイッチ制御部を構成する。

ここで、ＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５は、それぞれが同じ電源容量を持つものと仮定する。この場合、１台のＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５で給電可能な電流をＡ、負荷装置で現在消費している電流をＺとする。記憶部３４は、電流測定部３３が一定の時間間隔で測定した電流値を一時的に保持する。電源制御部３１のサービスプロセッサ３２は、電流測定部３３による測定結果に基いて、リレー回路１１〜１５に対して以下の制御を行う。

Ｚ＜Ａの場合：リレー回路１１のみに、オンになるように指示を出し、リレー回路１２〜１５はオフとする。その結果、ＡＣ／ＤＣ変換部２１が負荷装置５１に給電する。このため、ＡＣ／ＤＣ変換部２２〜２５の待機電流が削減される。

Ａ＜Ｚ＜２×Ａの場合：リレー回路１１とリレー回路１２がオンになるように指示を出し、リレー回路１３〜１５はオフとする。その結果、ＡＣ／ＤＣ変換部２１とＡＣ／ＤＣ変換部２２とが、負荷装置５１に給電し、他のＡＣ／ＤＣ変換部２３〜２５は停止する。この場合には、ＡＣ／ＤＣ変換部２３〜２５の待機電流が削減される。以下、負荷電流とＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５の給電可能な電流値Ａとを比較して、必要な数のＡＣ／ＤＣ変換部が稼働して、負荷装置５１に給電する。

なお、上記実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部２１〜２５の電源容量が相互に同じである例を示したが、電源容量は互いに異なっていてもよい。例えば、ここのＡＣ／ＤＣ変換部の電源容量が最小の電源容量を有するＡＣ／ＤＣ変換部の電源容量の２^ｎ(n=２，３，．．．．．）倍であってもよい。この場合には、より大きな負荷容量の変動に適合可能である。

電源制御部３１は、電流測定部及びスイッチ制御機能の他に、負荷装置の電源電圧などの制御機能や、電源変換装置全体の制御機能を有していてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

１０：電源変換装置
１１〜１５：リレー回路（スイッチ接点）
２１〜２５：ＡＣ／ＤＣ変換部
３１：電源制御部
３２：サービスプロセッサ
３３：電流測定部
３４：記憶部
４１：分電盤
５１：負荷装置

Claims

それぞれが第１の電源を第２の電源に変換して出力可能であり、入力が第１の電源回路に、出力が第２の電源回路に、それぞれ共通に接続された複数の電源変換部と、
前記複数の電源変換部のそれぞれに対応して配設され、対応する電源変換部の入力をオン・オフするスイッチと、前記複数の電源変換部の第２の電源の出力電流の和を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出電流に対応して前記スイッチのオン・オフを個別に制御するスイッチ制御部と、を備える電源変換装置。
前記複数の電源変換部の電源容量が相互に同じである、請求項１に記載の電源変換装置。
前記複数の電源変換部の電源容量が相互に異なる、請求項１に記載の電源変換装置。
前記電流検出部及びスイッチ制御部が、プログラムで制御される共通のプロセッサで構成される、請求項１〜３の何れか一に記載の電源変換装置。