JP2016018263A - Divided voltage power supply system - Google Patents

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直樹 花岡
Naoki Hanaoka
直樹 花岡
裕明 松盛
Hiroaki Matsumori
裕明 松盛
孔貴 浅木森
Yoshitaka Asakimori
孔貴 浅木森
謙介 村井
Kensuke Murai
謙介 村井
田中 徹
Toru Tanaka
徹 田中
忠利 馬場崎
Tadatoshi Babasaki
忠利 馬場崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC power supply system having small power loss, and capable of improving power supply efficiency.SOLUTION: A DC power supply system 1 includes a plurality of load units 11a to 11n that are connected in series to a power supply system 10 and are configured so that a DC voltage from the power supply system 10 is divided and supplied. The plurality of load units 11a to 11n respectively comprise: primary capacitors C1 charged from the power supply system 10; voltage control devices 12a to 12n that are connected to the respective primary capacitors C1 and adjust respective supply voltages to respective output sides according to load variation; secondary capacitors C2 for charging the respective adjusted supply voltages; and loads 13a to 13n to which power is supplied through the respective secondary capacitors C2.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、負荷装置への電力供給を行う直流給電システムに関する。   The present invention relates to a DC power supply system that supplies power to a load device.

従来の直流給電システムは、ICT(Information and Communication Technology)装置やサーバ、ルータなどの負荷装置に給電するために、電源システムからの供給電圧を所定の電圧に変換して負荷装置に電力供給する(特許文献1)。   In order to supply power to a load device such as an ICT (Information and Communication Technology) device, a server, or a router, a conventional DC power supply system converts a supply voltage from a power supply system into a predetermined voltage and supplies power to the load device ( Patent Document 1).

図1は、従来の直流給電システム100の構成を示す図である。図1において、直流給電システム100は、電源システム101と、この電源システム101から48Vの供給電圧を受ける複数の負荷装置102a〜102nとを備える。
各負荷装置102a〜102nは、それぞれ、電圧変換装置103a〜103nと、負荷104a〜104とを備える。各電圧変換装置103a〜103nは、48Vの電圧を12Vに変換するように構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional DC power supply system 100. In FIG. 1, the DC power supply system 100 includes a power supply system 101 and a plurality of load devices 102 a to 102 n that receive a supply voltage of 48 V from the power supply system 101.
Each of the load devices 102a to 102n includes voltage conversion devices 103a to 103n and loads 104a to 104, respectively. Each voltage converter 103a-103n is comprised so that the voltage of 48V may be converted into 12V.

特開2006−304450号JP 2006-304450 A

従来の直流給電システムは、負荷への供給電圧に変換する電圧変換装置を備える。しかし、電圧変換装置は、電圧変換のためのトランスやスイッチング素子などが組み込まれているため、この電圧変換装置では、鉄損や銅損などの電力損失が大きくなり、給電効率が低減する。したがって、電力損失が小さく、給電効率が高い直流給電システムが望まれている。   A conventional DC power supply system includes a voltage conversion device that converts a supply voltage to a load. However, since the voltage conversion device incorporates a transformer, a switching element, and the like for voltage conversion, in this voltage conversion device, power loss such as iron loss and copper loss increases, and power supply efficiency decreases. Therefore, a DC power supply system with low power loss and high power supply efficiency is desired.

本発明は、このような状況下においてなされたものであり、電力損失が小さく、給電効率を向上することができる直流給電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a direct current power supply system that can reduce power loss and improve power supply efficiency.

上記の課題を解決するための発明は、給電源と直列接続され、前記給電源からの直流電圧が分圧して給電されるように構成された複数の負荷装置を含み、前記複数の負荷装置の各々は、前記給電源から充電される一次コンデンサと、前記一次コンデンサに接続され、負荷変動に応じて出力側への供給電圧を調整する電圧制御装置と、前記電圧制御装置の出力側に接続され、前記調整された供給電圧を充電する二次コンデンサと、 前記二次コンデンサを介して電力供給を受ける負荷と、を備える。   An invention for solving the above-mentioned problem includes a plurality of load devices connected in series with a power supply and configured to supply power by dividing a DC voltage from the power supply, Each is connected to the primary capacitor charged from the power supply, the voltage controller connected to the primary capacitor and adjusting the supply voltage to the output side according to load fluctuations, and the output side of the voltage controller. A secondary capacitor that charges the adjusted supply voltage; and a load that receives power supply via the secondary capacitor.

上記発明は、前記各負荷装置の負荷変動を監視し、その結果に基づいて、前記供給電圧を調整するための制御信号を前記電圧制御装置に出力する監視装置をさらに含むようにしてもよい。   The above invention may further include a monitoring device that monitors a load variation of each of the load devices and outputs a control signal for adjusting the supply voltage to the voltage control device based on the result.

上記発明は、前記複数の負荷装置と直列接続された電子負荷装置をさらに備えるようにしてもよい。   The above invention may further include an electronic load device connected in series with the plurality of load devices.

本発明によれば、電力損失が小さく、給電効率が向上する。また、本発明によれば、電力損失が小さく給電効率が向上するので、負荷装置の消費電力が低減する。   According to the present invention, power loss is small and power supply efficiency is improved. In addition, according to the present invention, since power loss is small and power supply efficiency is improved, power consumption of the load device is reduced.

従来の直流給電システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional DC power supply system. 第1実施形態の直流給電システムの構成例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the example of composition of the direct-current power supply system of a 1st embodiment. 電圧の変換効率の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conversion efficiency of a voltage. 4台の負荷装置に給電する場合の負荷装置の入力電圧および負荷の消費電力についての測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result about the input voltage of a load apparatus in the case of supplying electric power to four load apparatuses, and the power consumption of load. 第2実施形態の直流給電システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the DC power supply system of 2nd Embodiment. 第3実施形態の直流給電システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the DC power supply system of 3rd Embodiment. 第4実施形態の直流給電システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the DC power supply system of 4th Embodiment. 第5実施形態の直流給電システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the DC power supply system of 5th Embodiment. 第6実施形態の直流給電システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the DC power supply system of 6th Embodiment.

<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態である直流給電システム1について、図1および図2を参照して説明する。図2は、本実施形態の直流給電システム1の構成例を示す模式図である。図3は、異なる入力出力特性を有する変換器の変換効率の例を説明するための図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a DC power supply system 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the DC power supply system 1 of the present embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of conversion efficiency of converters having different input / output characteristics.

図2に示すように、直流給電システム1は、電源システム(給電源)10と、この電源システム10と電源線21を介して直列接続され、電源システム10からの直流電圧が分圧して給電されるように構成された複数の負荷装置11a〜11nを備える。   As shown in FIG. 2, a DC power supply system 1 is connected in series via a power supply system (power supply) 10 and the power supply system 10 and a power supply line 21, and a DC voltage from the power supply system 10 is divided and supplied. A plurality of load devices 11a to 11n configured to be configured as described above.

負荷装置11a〜11nは、例えばICT装置、サーバ、ルータなどである。なお、負荷装置の台数は、図2に示した台数に限られず、変更することもできる。   The load devices 11a to 11n are, for example, ICT devices, servers, routers, and the like. The number of load devices is not limited to the number shown in FIG. 2 and can be changed.

負荷装置11a〜11nの各々は、電源システム10から充電される一次コンデンサC1と、一次コンデンサC1に接続され、負荷変動に応じて出力側への供給電圧を調整する電圧制御装置12a〜12nとを有する。さらに、負荷装置11a〜11nの各々は、電圧制御装置12a〜12nの出力側に接続され、上記調整された供給電圧を充電する二次コンデンサC2と、二次コンデンサC2を介して電力供給を受ける負荷13a〜13nとを有する。   Each of the load devices 11a to 11n includes a primary capacitor C1 charged from the power supply system 10 and voltage control devices 12a to 12n that are connected to the primary capacitor C1 and adjust the supply voltage to the output side according to the load fluctuation. Have. Further, each of the load devices 11a to 11n is connected to the output side of the voltage control devices 12a to 12n, and receives power supply through the secondary capacitor C2 that charges the adjusted supply voltage and the secondary capacitor C2. Load 13a-13n.

負荷13a〜13nは、例えばPOL(Point of Load)やCPUを含む回路(マザーボード等)、電力センサなどである。   The loads 13a to 13n are, for example, a POL (Point of Load), a circuit including a CPU (such as a motherboard), a power sensor, or the like.

監視装置20は、各負荷装置11a〜11nと通信線22で接続されており、各負荷装置11a〜11nの負荷変動を監視する。通信線22は、例えば光ケーブル等である。
監視装置20は、上記監視の結果に基づいて、供給電圧を調整するための制御信号を、電圧制御装置12a〜12nに出力するようになっている。
なお、図2では、1台の監視装置20ですべての負荷装置を監視する場合について示してあるが、2台以上の監視装置で負荷装置を監視するようにすることもできる。
The monitoring device 20 is connected to the load devices 11a to 11n via the communication line 22, and monitors the load fluctuations of the load devices 11a to 11n. The communication line 22 is, for example, an optical cable.
The monitoring device 20 outputs a control signal for adjusting the supply voltage to the voltage control devices 12a to 12n based on the monitoring result.
Although FIG. 2 shows the case where all the load devices are monitored by one monitoring device 20, the load devices can be monitored by two or more monitoring devices.

図2において、電源システム10は、整流装置、PDF(Power Distribution Flame)および蓄電池を含み、電圧Vallを供給するように構成される。本実施形態では、各電圧制御装置12a〜12nは、それぞれ一次コンデンサC1と並列接続され、これにより、各電圧制御装置12a〜12nの入力側はそれぞれ電圧Vallが分圧された入力電圧Vc1〜Vcnが供給される。   In FIG. 2, the power supply system 10 includes a rectifier, a PDF (Power Distribution Flame), and a storage battery, and is configured to supply a voltage Vall. In the present embodiment, each of the voltage control devices 12a to 12n is connected in parallel with the primary capacitor C1, whereby the input side of each of the voltage control devices 12a to 12n is input voltage Vc1 to Vcn obtained by dividing the voltage Vall. Is supplied.

なお、図2に示す各負荷13a〜13nの消費電力PL1〜PLnは、監視装置20において監視され、監視装置20は、その消費電力の変動(負荷変動)に基づいて、負荷11a〜11nへの供給電圧を調整するための制御信号を電圧制御装置12a〜12nに出力する。この制御信号によって、電圧制御装置12a〜12nでは、負荷13a〜13nへの供給電圧の大きさを調整することができるようになっている。 Note that the power consumptions P L1 to P Ln of the loads 13a to 13n shown in FIG. 2 are monitored by the monitoring device 20, and the monitoring device 20 loads the loads 11a to 11n based on the fluctuations in the power consumption (load fluctuations). A control signal for adjusting the supply voltage is output to the voltage control devices 12a to 12n. With this control signal, the voltage control devices 12a to 12n can adjust the magnitude of the supply voltage to the loads 13a to 13n.

一般に、現在のコンバータの変換効率は、高いものでも90%〜96%程度であるため、4%〜10%程度の変換損失が生じることになるが、この変換損失は、変換前後の電圧差が小さいほど、小さくなる。換言すると、変換前後の電圧差が小さいほど、変換効率が大きくなる。   In general, the conversion efficiency of current converters is about 90% to 96% even if it is high, so a conversion loss of about 4% to 10% occurs. This conversion loss is caused by the voltage difference before and after the conversion. The smaller, the smaller. In other words, the smaller the voltage difference before and after conversion, the greater the conversion efficiency.

図3は、12V入力−12V出力の変換器の変換効率と、48V入力−12V出力の変換器の変換効率とを示してある。図3において、変換器の変換効率が大きくなるのは、12V入力−12V出力の場合である。   FIG. 3 shows the conversion efficiency of a 12V input-12V output converter and the conversion efficiency of a 48V input-12V output converter. In FIG. 3, the conversion efficiency of the converter increases when 12V input and 12V output.

この観点から、本実施形態の電圧変換装置12a〜12nでは、変換効率が大きくなるように、入力電圧と出力電圧との差が小さくなるように電圧を変換している。   From this point of view, in the voltage converters 12a to 12n of the present embodiment, the voltage is converted so that the difference between the input voltage and the output voltage is reduced so that the conversion efficiency is increased.

直流給電システム1では、給電電圧Vallを、直列接続した負荷装置11a〜11n間で分圧する。これにより、従来の直流給電システムに備えられていた電圧変換装置が不要となる。したがって、電力損失が小さくなり、高効率で負荷装置11a〜11nに給電することができるようになっている。   In the DC power supply system 1, the power supply voltage Vall is divided between the load devices 11a to 11n connected in series. Thereby, the voltage converter provided in the conventional DC power supply system becomes unnecessary. Accordingly, power loss is reduced, and power can be supplied to the load devices 11a to 11n with high efficiency.

図2に示すPL1〜PLnは、負荷13a〜13nの各電力を示す。PL1〜PLnの値が変動する場合、監視装置20は、下記の式(1)〜(4)において各値を導出する。電源システム10の給電電圧Vallの値は、下記式(1)で表される。 P L1 to P Ln shown in FIG. 2 indicate the respective powers of the loads 13a to 13n. When the values of P L1 to P Ln vary, the monitoring device 20 derives each value in the following formulas (1) to (4). The value of the power supply voltage Vall of the power supply system 10 is represented by the following formula (1).

Figure 2016018263
Figure 2016018263

式(1)において、xは1〜nとなる。   In the formula (1), x is 1 to n.

負荷13a〜13nの合計負荷電力Pallは、下記式(2)で表される。   The total load power Pall of the loads 13a to 13n is expressed by the following formula (2).

Figure 2016018263
Figure 2016018263

式(2)において、xは1〜nとなる。   In the formula (2), x is 1 to n.

負荷13a〜13nの合計負荷電流Iallは、下記式(3)で表される。   The total load current Iall of the loads 13a to 13n is expressed by the following formula (3).

Figure 2016018263
Figure 2016018263

負荷13a〜13nの各電圧VLxは、下記式(4)で表される(X=1〜n)。 Each voltage V Lx load 13a~13n is represented by the following formula (4) (X = 1~n) .

Figure 2016018263
Figure 2016018263

監視装置20は、式(4)に示すVLxの値を導出すると、各電圧制御装置12a〜12nに対して、負荷に供給する電圧を、VLxの値に調整するための制御信号を出力する。各電圧制御装置12a〜12nでは、制御信号に基づいて、負荷13a〜13nに供給する電圧を、VLxの値に調整する。これにより、調整された電圧が二次コンデンサC2を介して負荷11a〜11nに供給される。なお、二次コンデンサC2は、負荷装置11a〜11nの負荷の急変に対応できるものとなる。 When the value of V Lx shown in Expression (4) is derived, the monitoring device 20 outputs a control signal for adjusting the voltage supplied to the load to the value of V Lx to each of the voltage control devices 12a to 12n. To do. Each voltage controller 12a.about.12n, based on the control signal, the voltage supplied to the load 13 a to 13 n, is adjusted to a value of V Lx. As a result, the adjusted voltage is supplied to the loads 11a to 11n via the secondary capacitor C2. The secondary capacitor C2 can cope with a sudden change in the load of the load devices 11a to 11n.

図2において、例えば、負荷装置が4台である場合には、直流給電システム1は、図4に示すような構成になる。   In FIG. 2, for example, when there are four load devices, the DC power supply system 1 has a configuration as shown in FIG.

次に、負荷変動時の直流給電システム1について、図4を参照して説明する。
図4は、4台の負荷装置11a〜11dに給電する直流給電システム1の状況を説明するための図である。
この直流給電システム1では、電源システム10の供給電圧Vallは、DC48Vである。また、負荷装置11a〜11dはすべてITC装置であり、負荷装置11a〜11dの入力電圧、すなわちVc1〜Vc4の値は、DC12Vになるように設定される。
Next, the DC power supply system 1 at the time of load fluctuation will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the situation of the DC power feeding system 1 that feeds power to the four load devices 11a to 11d.
In the DC power supply system 1, the supply voltage Vall of the power supply system 10 is DC48V. The load devices 11a to 11d are all ITC devices, and the input voltages of the load devices 11a to 11d, that is, the values of Vc1 to Vc4 are set to be DC 12V.

図4において、電源システム10からの給電電圧Vall(=48V)は、4台の負荷装置11a〜11d間で分圧され、結果として、それぞれの負荷装置には、電圧Vc1〜Vc4として、DC12Vが給電されるようになっている。このとき、監視装置20は、負荷13a〜13dの消費電力を取得し、その負荷変動に応じた制御信号を、電圧制御装置12a〜12dに出力する。   In FIG. 4, the power supply voltage Vall (= 48V) from the power supply system 10 is divided between the four load devices 11a to 11d, and as a result, each load device has DC 12V as the voltages Vc1 to Vc4. Power is supplied. At this time, the monitoring device 20 acquires the power consumption of the loads 13a to 13d and outputs a control signal corresponding to the load fluctuation to the voltage control devices 12a to 12d.

直流給電システム1の動作は、起動時、稼動時、および終了時の段階があるが、以下では、これらの段階について説明する。   The operation of the DC power supply system 1 has stages at start-up, operation, and termination. These stages will be described below.

(起動時)
まず、初期状態では、電圧制御装置12a〜12dはすべてオフ状態になっている。電源システム10がオンすると、電源システム10からの電流により各負荷装置11a〜11d内の一次コンデンサC1が充電され、一次コンデンサC1の電圧が一定になる。そして、監視装置20が電圧制御装置12a〜12dを一斉にオンにする。電圧制御装置12a〜12dからの電流により二次コンデンサC2が充電され、二次コンデンサC2の電圧が一定になる。
(At startup)
First, in the initial state, the voltage control devices 12a to 12d are all in the off state. When the power supply system 10 is turned on, the primary capacitor C1 in each of the load devices 11a to 11d is charged by the current from the power supply system 10, and the voltage of the primary capacitor C1 becomes constant. Then, the monitoring device 20 turns on the voltage control devices 12a to 12d all at once. The secondary capacitor C2 is charged by the current from the voltage control devices 12a to 12d, and the voltage of the secondary capacitor C2 becomes constant.

(稼動時)
稼働時において、例えば、ある負荷装置11aの消費電力が増大した場合、監視装置20は、その負荷装置以外の負荷装置11b〜11dの負荷電圧Vc2〜Vc4を下げることで、消費電力が増大した負荷装置11aの負荷13aにより多くの電力を供給するようにしている。この場合、監視装置20は、電圧変換装置12a〜12dに対して制御信号を用いて指令を行う。
(In operation)
During operation, for example, when the power consumption of a certain load device 11a increases, the monitoring device 20 reduces the load voltages Vc2 to Vc4 of the load devices 11b to 11d other than the load device, thereby increasing the power consumption. A large amount of power is supplied to the load 13a of the device 11a. In this case, the monitoring device 20 instructs the voltage conversion devices 12a to 12d using the control signal.

図4では、監視装置20は、常時、負荷装置11a〜11dの消費電力を監視し、その結果から、例えば、負荷13aの消費電力の増大を検出する。そして、監視装置20は、より大きな電力を必要とする負荷13aのために、負荷装置11aの二次コンデンサC2により大きな電力が供給されるように電圧制御装置12a〜12dを制御する。この場合、監視装置20は、各負荷装置11a〜11dの制御電圧を算出し(上記式(1)〜(4)を参照)、各電圧制御装置12aに指令値である制御信号を送る。   In FIG. 4, the monitoring device 20 constantly monitors the power consumption of the load devices 11a to 11d, and detects, for example, an increase in power consumption of the load 13a from the result. And the monitoring apparatus 20 controls the voltage control apparatuses 12a-12d so that big electric power is supplied with the secondary capacitor | condenser C2 of the load apparatus 11a for the load 13a which requires larger electric power. In this case, the monitoring device 20 calculates the control voltage of each of the load devices 11a to 11d (see the above formulas (1) to (4)), and sends a control signal that is a command value to each voltage control device 12a.

各電圧制御装置12a〜12dは、監視装置20からの制御信号に従い、一次コンデンサC1の入力電圧Vc1〜Vc4の大きさを制御する。その結果、例えば、負荷装置11aの一次コンデンサC1の入力電圧Vc1が大きくなるため、負荷13aに供給する電圧が増加し、その電圧が負荷13aに供給される。 Each of the voltage control devices 12a to 12d controls the magnitudes of the input voltages V c1 to V c4 of the primary capacitor C1 according to the control signal from the monitoring device 20. As a result, for example, since the input voltage Vc1 of the primary capacitor C1 of the load device 11a increases, the voltage supplied to the load 13a increases and the voltage is supplied to the load 13a.

(終了時)
監視装置20は、電圧制御装置12a〜12dを一斉にオフする。このように監視装置20が制御したときのVc1〜Vc4の値を以下に示す。
(When finished)
The monitoring device 20 turns off the voltage control devices 12a to 12d all at once. Thus, the value of Vc1-Vc4 when the monitoring apparatus 20 controls is shown below.

初期状態では、Vc1〜Vc4の値は12V、PL1〜PL4の値は120Wである。そして、稼動時において、例えば、PL1の値だけが130Wに変化した場合、合計負荷電力Pallは、上記式(2)から、490Wとなる。このとき、合計負荷電流Iallは、上記式(3)から、10.2Aとなる。したがって、上記式(4)から、Vc1の値は12.7V、Vc2〜Vc4の値はすべて11.8Vとなる。 In the initial state, the values of V c1 to V c4 are 12V, and the values of P L1 to P L4 are 120W. In operation, for example, when only the value of P L1 changes to 130 W, the total load power Pall is 490 W from the above equation (2). At this time, the total load current Iall is 10.2 A from the above equation (3). Therefore, from the above equation (4), the value of V c1 is 12.7 V, and the values of V c2 to V c4 are all 11.8 V.

図4に示した実施形態では、負荷装置11a〜11dには、電圧Vallが分圧され、監視装置20は、負荷装置11a〜11dの負荷変動に応じて入力電圧Vc1〜Vc4の大きさを制御する。これにより、電力損失が小さく、給電効率が向上する。また、本実施形態によれば、電力損失が小さく給電効率が向上するので、負荷装置11a〜11dの消費電力が低減する。 In the embodiment shown in FIG. 4, the voltage Vall is divided into the load devices 11a to 11d, and the monitoring device 20 has the magnitudes of the input voltages V c1 to V c4 according to the load fluctuations of the load devices 11a to 11d. To control. As a result, power loss is small and power supply efficiency is improved. Moreover, according to this embodiment, since power loss is small and power supply efficiency is improved, the power consumption of the load devices 11a to 11d is reduced.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態である直流給電システム1Aについて説明する。なお、この直流給電システム1Aは、高圧直流送電(HVDC)により負荷装置に給電する。以下の説明では、特に特記しない限り、第1実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
Second Embodiment
Next, a DC power supply system 1A that is a second embodiment will be described. The DC power supply system 1A supplies power to the load device by high-voltage DC transmission (HVDC). In the following description, the symbols used in the description of the first embodiment are used as they are unless otherwise specified.

図5は、本実施形態の直流給電システム1Aの構成例を示す模式図である。
図5において、直流給電システム1Aでは、HVDCの電源システム10Aは、8台の負荷装置11a〜11hを対象として、電源線21を介して、電源システム10Aの直流電圧を分圧して給電する。なお、電源システム10Aの給電電圧は、例えばDC380Vであり、各負荷装置への供給電圧は、例えばDC48Vである。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the DC power supply system 1A of the present embodiment.
In FIG. 5, in the DC power supply system 1 </ b> A, the HVDC power supply system 10 </ b> A supplies power by dividing the DC voltage of the power supply system 10 </ b> A via the power supply line 21 for the eight load devices 11 a to 11 h. The power supply voltage of the power supply system 10A is, for example, DC 380V, and the supply voltage to each load device is, for example, DC 48V.

本実施形態の直流給電システム1Aは、安全のためにフローティング接地を行っているため、2系統の電流経路が存在する。つまり、監視装置20Aは、4台の負荷装置11a〜11dを対象として、通信線22を介して、消費電力を監視し、さらにその結果に応じて負荷装置11a〜11dの電圧制御装置12a〜12dに対して制御信号を出力する。これにより、入力電圧Vc1〜Vc4の大きさが制御される。 Since the DC power supply system 1A of the present embodiment performs floating grounding for safety, there are two current paths. That is, the monitoring device 20A monitors the power consumption through the communication line 22 for the four load devices 11a to 11d, and further the voltage control devices 12a to 12d of the load devices 11a to 11d according to the result. A control signal is output. Thereby, the magnitudes of the input voltages V c1 to V c4 are controlled.

監視装置20Bは、4台の負荷装置11e〜11hを対象として、通信線22を介して、消費電力を監視し、さらにその結果に応じて負荷装置11e〜11hの電圧制御装置12e〜12hに対して制御信号を出力する。これにより、入力電圧Vc5〜Vc8の大きさが調整される。   The monitoring device 20B monitors the power consumption through the communication line 22 for the four load devices 11e to 11h, and further controls the voltage control devices 12e to 12h of the load devices 11e to 11h according to the result. Output a control signal. Thereby, the magnitudes of the input voltages Vc5 to Vc8 are adjusted.

なお、図5における入力電圧Vc1〜Vc8の制御処理は、本実施形態においても図3および図4で示したものと同一である。 Note that the control processing of the input voltages V c1 to V c8 in FIG. 5 is the same as that shown in FIGS. 3 and 4 in this embodiment.

初期状態では、Vc1〜Vc8の値は48V(つまり、Vall=384V)、PL1〜PL8の値は480Wである。そして、稼動時において、例えば、PL1=500W、PL5=450Wに変化した場合、上記式(2)〜(4)から、Vc1=49.5V、Vc2〜Vc4=46.1V、Vc5=45.7V、Vc6〜Vc8=48.8Vとなる。 In the initial state, the values of V c1 to V c8 are 48V (that is, Vall = 384V), and the values of P L1 to P L8 are 480W. And, for example, when P L1 = 500 W and P L5 = 450 W are changed during operation, V c1 = 49.5 V, V c2 to V c4 = 46.1 V from the above formulas (2) to (4), V c5 = 45.7 V and V c6 to V c8 = 48.8 V.

このようにしても、負荷装置11a〜11hには、電圧Vallが分圧され、監視装置20A,20Bは、対象となる負荷装置11a〜11hの負荷変動に応じて入力電圧Vc1〜Vc8の大きさを制御する。これにより、電力損失が小さく、給電効率が向上する。また、本実施形態によれば、電力損失が小さく給電効率が向上するので、負荷装置11a〜11hの消費電力が低減する。   Even in this case, the voltage Vall is divided into the load devices 11a to 11h, and the monitoring devices 20A and 20B have the magnitudes of the input voltages Vc1 to Vc8 according to the load fluctuations of the target load devices 11a to 11h. To control. As a result, power loss is small and power supply efficiency is improved. Moreover, according to this embodiment, since power loss is small and power supply efficiency is improved, the power consumption of the load devices 11a to 11h is reduced.

<第3実施形態>
各負荷における消費電力の大きさは、均等になるように制御することができる。例えば、図6は、監視装置20が負荷13a〜13dの消費電力が均等になるように制御する直流給電システム1Bの構成態様を示している。
<Third Embodiment>
The magnitude of power consumption in each load can be controlled to be equal. For example, FIG. 6 illustrates a configuration aspect of the DC power supply system 1B that the monitoring device 20 controls so that the power consumption of the loads 13a to 13d becomes equal.

負荷13a〜13dの消費電力PL1〜PL4は、監視装置20が測定しており、各負荷13a〜13dに対して、PL1〜PL4の値が等しくなるように制御して、消費電力PL1〜PL4を調整することができる。なお、他の直流給電システム1Bの構成は、図4に示したものと同じである。
例えば、図4に示した例で説明すると、稼動時のPL1〜PL4の値は122.5Wになるので、Vc1〜Vc4=12Vで一定になる。
The power consumptions P L1 to P L4 of the loads 13a to 13d are measured by the monitoring device 20, and the loads 13a to 13d are controlled so that the values of P L1 to P L4 are equal to each other. P L1 to P L4 can be adjusted. The configuration of the other DC power supply system 1B is the same as that shown in FIG.
For example, in the example shown in FIG. 4, since the values of P L1 to P L4 during operation are 122.5 W, they are constant at V c1 to V c4 = 12V.

次に、監視装置20は、負荷装置11a〜11dを対象として、通信線22を介して、均等に調整された消費電力PL1〜PL4に応じて電圧制御装置12a〜12dに対して制御信号を出力する。これにより、負荷変動のばらつきが小さくなり、その分、一次コンデンサC1および二次コンデンサC2の容量を小さくすることができる。 Next, the monitoring device 20 controls the voltage control devices 12a to 12d for the load devices 11a to 11d according to the power consumptions P L1 to P L4 that are evenly adjusted via the communication line 22. Is output. As a result, variations in load fluctuations are reduced, and the capacitances of the primary capacitor C1 and the secondary capacitor C2 can be reduced accordingly.

<第4実施形態>
前述の各実施形態では、負荷装置の各入力電圧が同じである場合について説明したが、異なる場合があり得る。そのため、同一の入力電圧ではなく、異なる入力電圧を有する負荷装置に給電を行うようにできることが好ましい。
<Fourth embodiment>
In each of the above-described embodiments, the case where the input voltages of the load devices are the same has been described, but there may be cases where the input voltages are different. Therefore, it is preferable that power can be supplied to load devices having different input voltages instead of the same input voltage.

図7は、図3と類似の模式図であって、入力電圧の異なる負荷装置12a〜12gを備える直流給電システム1Cの一例として、負荷装置11a〜11dの入力電圧Vc1〜Vc4が12V、負荷装置11e〜11gの入力電圧Vc5〜Vc7が48Vである場合を示してある。 FIG. 7 is a schematic diagram similar to FIG. 3. As an example of a DC power supply system 1 </ b> C including load devices 12 a to 12 g having different input voltages, input voltages V c1 to V c4 of the load devices 11 a to 11 d are 12 V, input voltage V c5 ~V c7 of the load device 11e~11g is shown a case where the 48V.

初期状態では、Vc1〜Vc4=12V、Vc5〜Vc7=48V(つまり、Vall=380V)、PL1〜PL4=120W、PL5〜PL7=480Wとなる。そして、稼動時において、例えば、PL1=132W、PL5=432Wに変化した場合、上記式(2)〜(4)から、Vc1=13.5V、Vc2〜Vc4=12.2V、Vc5=44.0V、Vc6〜Vc7=48.9Vとなる。 In the initial state, V c1 to V c4 = 12 V, V c5 to V c7 = 48 V (that is, Vall = 380 V), P L1 to P L4 = 120 W, and P L5 to P L7 = 480 W. And, for example, when the operation changes to P L1 = 132W and P L5 = 432W, from the above formulas (2) to (4), V c1 = 13.5V, V c2 to V c4 = 12.2V, V c5 = 44.0V, the V c6 ~V c7 = 48.9V.

なお、監視装置20は、入力電圧Vc5〜Vc7よりも入力電圧Vc1〜Vc4を優先して制御する。これは、電力PL1〜PL4の電力変動幅がPL5〜PL7の電力変動幅よりも大きくなるため、負荷装置11a〜11dの方が負荷装置11e〜11gよりも電流変化の影響を受けやすくなるからである。これにより、異なる入力電圧が混在する負荷装置11a〜11gにも、電圧Vallが分圧され、監視装置20は、対象となる負荷装置11a〜11gの負荷変動に応じて入力電圧Vc1〜Vc7の大きさを制御する。これにより、電力損失が小さく、給電効率が向上する。また、本実施形態によれば、電力損失が小さく給電効率が向上するので、負荷装置11a〜11gの消費電力が低減する。さらに、低電力で稼動する負荷装置に対して安定的に電力を供給することが可能となるし、あるいは、一次コンデンサCの容量を小さくすることも可能となる。 The monitoring device 20 controls the input voltages V c1 to V c4 with priority over the input voltages V c5 to V c7 . This is because the power fluctuation range of the powers P L1 to P L4 is larger than the power fluctuation range of the P L5 to P L7 , so that the load devices 11 a to 11 d are more affected by the current change than the load devices 11 e to 11 g. This is because it becomes easier. As a result, the voltage Vall is also divided into the load devices 11a to 11g in which different input voltages are mixed, and the monitoring device 20 increases the input voltages Vc1 to Vc7 according to the load fluctuations of the target load devices 11a to 11g. To control. As a result, power loss is small and power supply efficiency is improved. Moreover, according to this embodiment, since power loss is small and power supply efficiency is improved, the power consumption of the load devices 11a to 11g is reduced. Furthermore, it is possible to stably supply power to a load device that operates at low power, or it is possible to reduce the capacity of the primary capacitor C.

<第5実施形態>
前述の各実施形態では、複数の負荷装置に給電する場合について説明した。しかしながら、分圧に必要な所定数の負荷装置を準備できないこともあり得る。そのため、電子負荷装置を備えるようにすることが好ましい。
<Fifth Embodiment>
In each of the above-described embodiments, the case where power is supplied to a plurality of load devices has been described. However, it may be impossible to prepare a predetermined number of load devices necessary for partial pressure. Therefore, it is preferable to provide an electronic load device.

図8は、図4と類似の模式図であって、電子負荷装置を備える直流給電システム1Dの一例として、3台の負荷装置11a〜11cと、1台の電子負荷装置50とを備える場合を示してある。   FIG. 8 is a schematic diagram similar to FIG. 4, and shows a case where three load devices 11 a to 11 c and one electronic load device 50 are provided as an example of a DC power supply system 1 </ b> D including an electronic load device. It is shown.

この直流給電システム1Dでは、監視装置20は、電圧制御装置12a〜12cの各入力電圧Vc1〜Vc3に加え、さらに電子負荷装置50の電圧V50を測定する。
そして、監視装置20は、負荷電力PL1〜PL3と合計負荷電流Iallとから、負荷電圧Vc1〜Vc3に加え、さらに電子負荷装置50の電圧V50を導出する。
さらに、監視装置20は、電圧制御装置11a〜11cに対する各負荷電圧Vc1〜Vc3と、電子負荷装置50の電圧V50とを指定して、負荷装置11a〜11cおよび電子負荷装置50の各電圧を制御する。
In the DC power supply system 1D, the monitoring device 20, in addition to the input voltage V c1 ~V c3 of the voltage control device 12 a to 12 c, further measures the voltage V 50 of the electronic load device 50.
The monitoring device 20, and a load power P L1 to P L3 and the total load current Iall, in addition to the load voltage V c1 ~V c3, further derives a voltage V50 of the electronic load 50.
Moreover, the monitoring device 20 includes a respective load voltage Vc1~Vc3 for the voltage controller 11 a to 11 c, by specifying a voltage V 50 of the electronic load 50, the voltages of the load device 11 a to 11 c and an electronic load device 50 Control.

これにより、本実施形態の直流給電システム1Dでは、負荷装置の台数が不足する場合でも、監視装置20が電子負荷装置50の電圧V50を変化させることにより負荷装置11a〜11cの電流変動を抑えることが可能となる。また、監視装置20の制御によって、電子負荷装置50に流れる電流量を制御させて、負荷装置11a〜11cの電圧変動を抑えることができる。 Thus, the DC power supply system 1D of the present embodiment, even when the number of the load device is insufficient to suppress the current variation in the load device 11a~11c by the monitoring device 20 changes the voltage V 50 of the electronic load device 50 It becomes possible. Further, the amount of current flowing through the electronic load device 50 can be controlled by the control of the monitoring device 20, and voltage fluctuations of the load devices 11a to 11c can be suppressed.

図8において、例えば、電子負荷装置50の電圧V50を制御しない場合、つまりV50の値が一定の場合、負荷装置11a〜11cの電圧変動が小さくなる。例えば、初期状態では、Vc1〜Vc3=12V、V50=11.8V(一定値)の場合、PL1〜PL3,50=120Wとなる。そして、稼動時において、例えば、PL1=130Wに変化した場合、上記式(2)〜(4)から、Vc1=12.7V、Vc〜Vc3=11.8Vとなる。 8, for example, if not controlled voltage V 50 of the electronic load 50, that is, if the value of V 50 is constant, the voltage fluctuation of the load device 11a~11c decreases. For example, in the initial state, when V c1 to V c3 = 12 V and V 50 = 11.8 V (constant value), P L1 to P L3, P 50 = 120 W. And, for example, when P L1 changes to 130 W during operation, V c1 = 12.7 V and Vc 2 to V c3 = 11.8 V from the above formulas (2) to (4).

<第6実施形態>
前述の各実施形態では、電源システム内の蓄電池から直接負荷装置に給電されることについて言及しなかったが、蓄電池と負荷装置とが直接接続される場合は、負荷装置への供給電圧が低下しないようにすることが好ましい。
<Sixth Embodiment>
In each of the above-described embodiments, no mention was made of power supplied directly from the storage battery in the power supply system to the load device. However, when the storage battery and the load device are directly connected, the supply voltage to the load device does not decrease. It is preferable to do so.

図9は、図8と類似の模式図であって、蓄電池60からの電力供給を受ける直流給電システム1Eの一例として、負荷装置11a〜11dと、監視装置20と、電子負荷装置50とを備え、さらに、蓄電池60と各装置11a〜11d,20,50との間にスイッチ61を備える場合を示してある。   FIG. 9 is a schematic diagram similar to FIG. 8, and includes load devices 11 a to 11 d, a monitoring device 20, and an electronic load device 50 as an example of a DC power supply system 1 E that receives power supply from the storage battery 60. Furthermore, the case where the switch 61 is provided between the storage battery 60 and each apparatus 11a-11d, 20,50 is shown.

この直流給電システム1Eでは、監視装置20は、電圧制御装置12a〜12dの各入力電圧Vc1〜Vc4と、電子負荷装置50の電圧V50を測定する。そして、監視装置20は、合計負荷電圧Vall(=Vc1+Vc2+Vc3+Vc4+V50)を算出し、Vallの値が規定値(例えば、43.2V)未満の場合は、スイッチ61を切り替え、負荷装置11a〜11dと電子負荷装置50とを直列接続させる。そして、監視装置20は、図8に示した場合と同様に、電子負荷装置50の電圧V50を変化させることにより負荷装置11a〜11cの電流変動を抑える。 In the DC power supply system 1E, the monitoring device 20 measures the respective input voltages of the voltage control device 12 a to 12 d VC1 to VC4, the voltage V 50 of the electronic load device 50. Then, the monitoring device 20 calculates the total load voltage Vall (= V c1 + V c2 + V c3 + V c4 + V 50 ), and switches the switch 61 when the value of Vall is less than a predetermined value (for example, 43.2 V). The load devices 11a to 11d and the electronic load device 50 are connected in series. The monitoring device 20, similarly to the case shown in FIG. 8, suppress the current variation in the load device 11a~11c by changing the voltage V 50 of the electronic load device 50.

一方、上述したVallの値が規定値(例えば、52.8V)より大きい場合は、監視装置20は、スイッチ61を切り替え、負荷装置11a〜11dを、電子負荷装置50から切り離す。すなわち、負荷装置11aは、蓄電池60とスイッチ61を介して接続される。   On the other hand, when the value of Vall described above is larger than a specified value (for example, 52.8 V), the monitoring device 20 switches the switch 61 and disconnects the load devices 11a to 11d from the electronic load device 50. That is, the load device 11a is connected to the storage battery 60 via the switch 61.

このように構成しても、前述した第5実施形態の効果を奏するほか、直流給電システム1Eの供給電圧の大幅な増加および減少に対応することが可能となり、蓄電池60の電圧降下の際にも負荷を安定して稼働させることができる。   Even if comprised in this way, in addition to having the effect of the fifth embodiment described above, it is possible to cope with a large increase and decrease in the supply voltage of the DC power supply system 1E. The load can be stably operated.

なお、上記各実施形態は上述した例に限られず、変更することができる。例えば、負荷装置の台数、入力電圧(複数の異なる値でもよい)などは変更することができる。   In addition, each said embodiment is not restricted to the example mentioned above, It can change. For example, the number of load devices, the input voltage (may be a plurality of different values), and the like can be changed.

1,1A,1B,1C,1D,1E 直流給電システム
10 電源システム
11a〜11n 負荷装置
12a〜12n 電圧制御装置
20 監視装置
21 給電線
22 通信線
60 蓄電池
61 スイッチ
C1,C2 コンデンサ
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E DC power supply system 10 Power supply system 11a to 11n Load device 12a to 12n Voltage control device 20 Monitoring device 21 Power supply line 22 Communication line 60 Storage battery 61 Switch C1, C2 Capacitor

Claims (4)

給電源と直列接続され、前記給電源からの直流電圧が分圧して給電されるように構成された複数の負荷装置を含み、
前記複数の負荷装置の各々は、
前記給電源から充電される一次コンデンサと、
前記一次コンデンサに接続され、負荷変動に応じて出力側への供給電圧を調整する電圧制御装置と、
前記電圧制御装置の出力側に接続され、前記調整された供給電圧を充電する二次コンデンサと、
前記二次コンデンサを介して電力供給を受ける負荷と、
を備えることを特徴とする直流給電システム。
A plurality of load devices that are connected in series with a power supply and configured to be divided and fed with a DC voltage from the power supply;
Each of the plurality of load devices is
A primary capacitor charged from the power supply;
A voltage control device that is connected to the primary capacitor and adjusts a supply voltage to the output side according to a load variation;
A secondary capacitor connected to the output side of the voltage controller and charging the regulated supply voltage;
A load receiving power supply via the secondary capacitor;
A direct current power supply system comprising:
前記各負荷装置の負荷変動を監視し、その結果に基づいて、前記供給電圧を調整するための制御信号を前記電圧制御装置に出力する監視装置をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の直流給電システム。   The monitoring device according to claim 1, further comprising a monitoring device that monitors a load fluctuation of each of the load devices and outputs a control signal for adjusting the supply voltage to the voltage control device based on the result. DC power supply system. 前記複数の負荷装置と直列接続された電子負荷装置をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の直流給電システム。   The DC power supply system according to claim 1, further comprising an electronic load device connected in series with the plurality of load devices. 前記給電源は、給電系統または蓄電池であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の直流給電システム。   The DC power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply is a power supply system or a storage battery.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6646790B1 (en) * 2019-02-22 2020-02-14 株式会社日立製作所 DC power network system, DC / DC converter device and control method therefor
WO2020170459A1 (en) * 2019-02-22 2020-08-27 株式会社日立製作所 Dc electric power network system, dc/dc converter device, and method for controlling same

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