JP4982474B2 - 直流電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信ビルやデータセンタなどで用いられる直流電源装置に関する。

直流電源装置は通常複数台の整流器ユニットを、負荷に対して並列に接続して構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
各整流器ユニットは、負荷に対して並列に接続されているため、負荷への負荷電流を並列に接続しているそれぞれが均一に供給している。例えば、負荷に対して１００Ａを供給すする場合、並列に５台の整流器ユニットが設けられていると、それぞれの整流器ユニットが２０Ａずつ電源を供給することとなる。
特開２００６−３１１７３６号公報 特開２００７−３１８９４９号公報

しかしながら、実際に直流電源装置を運用していくうえでは、常に負荷電流が最大になる場合を想定し、直流電源装置内の全ての整流器ユニットを稼働させておく必要があり、整流器ユニットが低い負荷率（出力電流／定格電流）で運転せざるを得ない場合がある。一般的に、整流器ユニットが低負荷率で運転する場合、電力変換効率は低く、整流器ユニット内の電力変換において余分な電力損失が発生していることがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、交流電力を直流電力に変換する複数整流器ユニットを搭載する直流電源装置が非効率的な負荷率で運転している場合において、負荷電流を出力する整流器ユニットの台数を制御することにより、高い電力変換効率で整流器ユニットを運転でき、従来と比して電力損失の低減を可能とする直流電源装置を提供することを目的とする。

本発明の直流電源装置は、直流電力を出力する出力端子に対し並列に接続された複数の整流器ユニットと、前記整流器ユニット毎に、当該整流器ユニットと交流電力源との間に設けられた配線用遮断器と、前記直流出力電力の電流値を測定し、当該直流出力電力の電流値を出力する電流センサと、前記電流値により、前記整流器ユニット各々の交流から直流へ変換する際の損失が最小となる前記整流器ユニットの稼働台数を求め、当該稼働台数の整流器ユニットから直流電力が出力されるよう制御する稼働台数制御部とを有し、前記稼働台数制御部が、前記稼働台数に対応するように、前記整流器ユニットに接続されている配線用遮断器の開閉制御行うことを特徴とする。

本発明の直流電源装置は、前記稼働台数制御部が予め設定された周期にて、前記電流値を入力し、前記整流器ユニットの稼働台数の算出を行うことを特徴とする。

本発明の直流電源装置は、前記出力端子に設けられ、当該出力端子の電圧値を測定し、電圧値を出力する電圧センサがさらに設けられ、前記稼働台数制御部が、予め設定された閾値電圧と、前記電圧値とを比較し、前記電圧値が前記閾値電圧を逸脱した場合、全ての整流器ユニットを稼働状態とすることを特徴とする。

本発明の直流電源装置は、前記出力端子に設けられ、当該出力端子の電圧値を測定し、電圧値を出力する電圧センサがさらに設けられ、前記稼働台数制御部が、予め設定された閾値電圧と、前記電圧値とを比較し、前記電圧値が前記閾値電圧を逸脱した場合、一つあるいは予め設定した数の整流器ユニットを、前記電圧値が前記閾値電圧を超えるまで、順次稼働状態としていくことを特徴とする。

本発明の直流電源装置は、前記直流出力電力の電流値と、当該電流値において変換直流へ変換する際の損失が最も小さい整流器ユニットの稼働台数とが対応して設定されている稼働台数テーブルと、前記電流センサからの前記電流値に対応する前記整流器ユニットの稼働台数を、前記稼働台数テーブルから読み出し、整流器ユニットの稼働台数を求める算出部と、前記算出部が求めた稼働台数に対応させて、前記遮断器を制御する制御部とを有していることを特徴とする。

本発明の直流電源装置は、前記稼働台数制御部が、前記整流器ユニット１台当たりの出力する電流値と、当該電流値の場合の電力損失とを対応付けた損失テーブルと、前記電流センサからの前記電流値を、現在稼働している整流器ユニットの稼働台数により除算し、１台当たりの出力電流の第１の電流値を求めて、この第１の電流値に対応する電力損失を前記損失テーブルから読み出すとともに、現在の稼働台数を１台ずつ増減した台数により、前記電流センサからの前記電流値を除算し、それぞれ第２及び第３の電流値を求め、当該第２及び第３の電流値各々に対応する電力損失を前記損失テーブルから読み出し、第１の電流値における電力損失が第２及び第３の電流値における電力損失より小さい場合、現在の稼働台数を算出結果として出力し、また、減らした台数における電力損失が小さい場合、最も小さい電力損失となる台数まで減算し、一方、増加した台数における電力損失が小さい場合、最も小さい電力損失となる台数まで増加し、最も小さな電力損失を得た台数を前記整流器ユニットの稼働台数として出力する算出部と、前記算出部が求めた稼働台数に対応させて、前記遮断器を制御する制御部とを有していることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、負荷電力が変動し、負荷に流れる負荷電流（直流電源装置が出力する出力電流）が低下しても、低下した出力電流において最も変換の際の損失が小さい整流器ユニットの稼働台数を求め、この稼働台数となるように、交流電力源と整流器ユニットとの間に介挿されている遮断器の開閉制御を行うため、容易に変換の際の損失が小さい稼働台数にて整流器ユニットを稼働させることができ、従来に比較して余分なエネルギー消費を抑制することができる。

また、本発明によれば、測定周期を挟んで電圧が低下した場合、稼働台数制御部が稼働していない整流器ユニットを無条件に稼働させるため、負荷電力が増加し、負荷電流が急激に上昇しても出力する電圧を負荷が必要な電圧値のレベルに維持することができる。

＜第１の実施形態＞
以下、図を用いて本発明の第１の実施形態の直流電源装置の説明を行う。図１は本発明の第１の実施形態による直流電源装置の構成例を示すブロック図である。
この図に示すように、本実施形態による直流電源装置１は、商用系統電力源（交流電力源）１００から交流電力を入力し、負荷設備２００に対して定電圧にて直流電力を供給している。
直流電源装置１は、遮断器（配線用遮断器）２−１、遮断器２−２、遮断器２−３、…、遮断器２−ｎと、整流器ユニット３−１、整流器ユニット３−２、整流器ユニット３−３、…、整流器ユニット３−ｎと、電流センサ４と、電流計測部５と、電圧センサ６と、電圧計測部７と及び稼働台数制御部８とを有している。
整流器ユニット３−１〜整流器ユニット３−ｎの各々は、負荷設備２００に対して並列に設けられ、それぞれの出力が接続点Ａにおいて接続され、それぞれの入力が遮断器２−１〜遮断器２−ｎの各々を介して商用系統電力源１００に接続されている。すなわち、各整流器ユニットは、それぞれの入力が、遮断器を介して商用系統電力源１００と接続されている。

電流センサ４は、例えば、接続点Ａと出力端子９との間に設けられており（直流電源装置１から負荷設備２００に供給する負荷電流が測定できる箇所であればいずれの位置でも良い）、出力端子９から出力される負荷電力の電流値を測定し、測定した電流値を電流計測部５へ出力する。
電流計測部５は、入力される電流値を、予め設定された一定の測定周期により読み込み、電流値データとして稼働台数制御部８へ出力する。
電圧センサ６は、例えば、上記電流センサ４の出力端の電圧値を測定し（出力端子９から出力される出力電圧の電圧値を測定するため直流電源装置１から負荷設備２００との間のいずれの位置に設けても良い）、測定した電圧値を電圧計測部７へ出力する。
電圧計測部７は、入力される電圧値を、予め設定された一定の測定周期により読み込み、電圧値データとして稼働台数制御部８へ出力する。

稼働台数制御部８は、電流計測部５から入力される電流値データにより、整流器ユニット３−１〜整流器ユニット３−ｎ各々の交流から直流への変換する際の損失が最小となる整流器の稼働台数を求め、求められた稼働台数の整流器から直流電圧が出力されるよう制御する。

次に、図２を用いて図１における稼働台数制御部８の説明を行う。図２は、図１における稼働台数制御部８の構成を示す概念図である。
稼働台数制御部８は、入力部１１、演算部１２、タイマー１３、記憶部１４及び制御部１５から構成されている。
制御部１５は、負荷電流の電流値と、この電流値において交流から直流への変換の効率が最小となる稼働台数とが対応して示された稼働台数テーブルを、上記入力部１１を介して読み込み、上記記憶部１４に直流電源装置の稼働前に予め記憶させる。
また、制御部１５は、電流計測部５から入力される負荷電力の電流値を、読み込んだ時刻に対応して記憶部１４に記憶し、制御周期に最新の時刻に対応した負荷電力の電流値を記憶部１４から読み出し、演算部１２に対して出力する。

タイマー１３は、時間をカウントし、稼働台数制御部８が整流器ユニットの稼働台数を制御する上記制御周期となると、周期通知信号を制御部１５へ出力する。
演算部１２は、上記制御周期において制御部１５から入力される負荷電力の電流値に対応する稼働台数を、記憶部１４の稼働台数テーブルから読み出す。

上記稼働台数テーブルは、すでに説明したように、図３に示すように、負荷電流の電流値と、この負荷電力の電流値のときに最も電力損失の小さい稼働台数とする停止台数との対応を示すテーブルである。図３の稼働台数テーブルは、直流電源装置の有する整流器ユニットがｎ＝８台として示してある。この図においては、停止台数を示しているが、稼働台数を示すように形成してもよい。

以下に、このテーブルの作成方法を説明する。
整流器ユニット３−１〜３−ｎの各々は、同一電圧を目標とした電圧制御（ＣＶ）であり、複数が並列に接続され、出力が全て共通に接続されているため、直流電源装置から出力される負荷電力の電流値を、稼働台数で除算した電流値が均等に配分されて出力される。
直流電源装置の出力する負荷電流ＩLを、その負荷電流ＩLを合計して供給できる最低の稼働台数以上の台数にて除算し、異なる稼働台数毎における各整流器ユニット単位の出力電流を算出する。

例えば、１台で供給できる最大の負荷電流ＩLの場合、以下に示す式により、各整流器ユニットの出力する出力電流がＩ_ｕｎ’として求められる。
Ｉ_ｕｎ’＝ＩL／ｎ’、Ｉ_ｕｎ’＝ＩL／（ｎ’−１）、…、Ｉ_ｕｎ’＝ＩL
ここで、出力電流Ｉ_ｕｎ’は整流器ユニットｎ’台にて運転した場合における各整流器ユニットの出力電流を示している。

そして、算出した各出力電流に対応した電力損失Ｐを、整流器ユニットの「負荷電流−損失電力」特性から読み出し、それぞれに除算した際の整流器ユニットの台数を乗算し、各台数毎の総電力損失を算出する。すなわち、出力電流がＩ_ｕｎ’の場合、求められた電力損失Ｐ_ｕｎ’に対してｎ’を乗算し、直流電源装置における総電力損失を計算する。そして、最も小さな総電力損失の台数を、負荷電流ＩLの稼働台数とし、全体の整流器ユニットの台数からこの稼働台数を減算し、停止台数を求める。

１台の整流器ユニットにて出力できる負荷電流ＩLから、直流電源装置に設けられている全整流器ユニットの台数で、出力できる最大の負荷電流ＩLまで、所定の負荷電流の範囲毎に計算し、それぞれの負荷電流ＩLにおける総電力損失を最小とする最適な稼働台数を求め、負荷電流ＩLに対応し、この負荷電流ＩLの際に停止する整流器ユニットの数を示し、稼働台数テーブルを作成する。

次に、図１から図３を用い、第１の実施形態による直流電源装置の動作例を説明する。
記憶部１４には、すでに図３に示す稼働台数テーブルが読み込まれている状態にて説明する。
ａ．電流計測部５は、予め設定された周期毎に電流センサ４の出力する負荷電力の電流値を読み込み、稼働台数制御部８へ出力する。
制御部１５は、入力される負荷電力の電流値を、入力された時刻に対応して記憶部１４に書き込む。
ｂ．タイマー１３から制御周期を示す信号が入力されると、制御部１５は、現在の時刻に最も近い時刻に対応し、記憶部１４に記憶されている負荷電力の電流値、すなわち最新の電流値を読み出し、演算部１２へ出力する。
ｃ．演算部１２は、入力される負荷電力の電流値に対応した停止台数を記憶部１４の稼働台数テーブルから読み出し、制御部１５へ出力する。
ｄ．制御部１５は、現時点の直流電源装置において、遮断器が開となっている（非導通状態）整流器ユニットの数、すなわち停止台数が、演算部１２から入力される停止台数と同一とするため、各遮断器の閉（導通状態）開（非導通状態）制御を行う。
上述したｂ．〜ｄ．の処理が各周期及び制御周期毎にて行われる。ａ．については予め設定された、制御周期より短い周期にて行われる。

上記ｄにおいて、例えば、直流電源装置に３−１〜３−８の８台の整流器ユニットがあり、現在停止している台数が３台（３−１〜３−３）である場合、停止台数が４台として演算部１２から入力されると、制御部１５は番号順に整流器ユニット３−４の遮断器２−４を開とし、整流器ユニット３−４を停止させ、整流器ユニット３−１〜３−４までの４台を停止状態とする。一方、停止台数が２台として演算部１２から入力されると、制御部１５は番号順に整流器ユニット３−３の遮断器２−３を閉とし、整流器ユニット３−３を稼働させ、整流器ユニット３−１及び３−２までの２台を停止状態とする制御を行う。
上述したように、本実施形態によれば、負荷設備２００に供給する負荷電力を、直流電源装置に設けられた整流器ユニットの損失合計の最も小さい状態にて動作させることができ、無駄なエネルギの消費を抑制することができる。
また、本実施形態においては、図３のテーブルにあるように、負荷電流の電流値が０の場合、全台、すなわち８台の整流器ユニットに対応した遮断器を開とし、全ての整流器ユニットを停止状態とする構成となっている。しかしながら、負荷電流の電流値が０の場合も、稼働台数が１台において整流器ユニットの損失合計が最も小さくなる場合に含めるようにして、７台の整流器ユニットに対応した遮断機を開とし、１台の整流器ユニットに対応した遮断機を閉として、負荷電流の電流値が０の際にも、最低１台の整流器ユニットを稼働状態とするように構成しても良い。

また、制御周期における運転台数制御の処理を行う時点以外において、急激に負荷電力が低下し、負荷電流が増大すると、現在の稼働台数では供給電力が不足し、図４のように直流電源装置の出力端子における出力電圧の電圧値が定電圧値Ｖｎから低下する。図４は横軸が時間を示し、縦軸が出力端子９における出力電圧の電圧値を示している。
制御部１５は、電圧計測部７から入力される電圧値データを常時検知しており、この電圧値データが定電圧値Ｖｎから低下し、予め設定した電圧値ＶL未満となったことを検出すると、予め設定した台数（１台、あるいは全台を含めた複数台）の整流器ユニットを稼働させるため、対応する整流器ユニットに接続されている遮断器を閉とする。以下の説明において、直流電源装置に設けられている整流器ユニットは、２−１〜２−８の８台とする。

例えば、整流器ユニットを１台ずつ稼働させる場合、整流器ユニット３−１〜３−３が稼働している際、制御部１５は、出力電圧が上記電圧値ＶL未満となったことを検出すると、開となっている遮断器を番号順に、すなわち遮断器２−４を閉とする。
これにより、整流器ユニット３−４が稼働することにより、整流器ユニット３−１〜３−４にて負荷設備２００に負荷電力を供給することになる。
また、上述した処理により、４台の整流器ユニットで負荷電力を負荷設備２００に供給した結果において、出力電圧が電圧値ＶL未満である場合、制御部１５は、出力電圧が上記電圧値ＶL未満となったことを検出すると、断となっている遮断器を番号順に、すなわち遮断器２−５を閉とする。このように、出力電圧が電圧値ＶL以上となるまで、制御部１５が順次、整流器ユニットを稼働させることになる。

また、整流器ユニットを複数台ずつ、例えば、２台ずつ稼働させる場合、整流器ユニット３−１〜３−３が稼働している際、制御部１５は、出力電圧が上記電圧値ＶL未満となったことを検出すると、開となっている遮断器を番号順に、すなわち遮断器２−４、及び２−５を閉とする。
これにより、整流器ユニット３−４及び３−５が稼働することにより、整流器ユニット３−１〜３−５にて負荷設備２００に負荷電力を供給することになる。
また、上述した処理により、５台の整流器ユニットで負荷電力を負荷設備２００に供給した結果において、出力電圧が電圧値ＶL未満である場合、制御部１５は、出力電圧が上記電圧値ＶL未満となったことを検出すると、開となっている遮断器を番号順に、すなわち遮断器２−６及び２−７を閉とする。このように、出力電圧が電圧値ＶL以上となるまで、制御部１５が順次、整流器ユニットを稼働させることになる。

また、整流器ユニットを全台稼働させる場合、整流器ユニット３−１〜３−３が稼働している際、制御部１５は、出力電圧が上記電圧値ＶL未満となったことを検出すると、開となっている遮断器を全て閉に、すなわち遮断器３−２〜２−８を閉とする。
これにより、整流器ユニット３−４〜３−８が稼働することにより、整流器ユニット３−１〜３−８にて負荷設備２００に負荷電力を供給することになる。
上述したように、制御周期における稼働台数制御が行われる時点（すなわち、ｂ．〜ｄ．の制御が行われる時点）において負荷電力が増加し、出力電圧が電圧値ＶL未満となった場合、制御部１５は出力電圧を電圧値ＶL以上となるように、上記ｂ．〜ｄ．における稼働台数制御の処理とは無関係に、出力電圧の電圧値により遮断器を閉とする制御を行う。
しかしながら、制御周期となると、ｂ．〜ｄ．の制御、すなわち稼働台数制御の処理が新たに行われ、ｂ．〜ｄ．の処理が繰り返されることになる。
上述した出力電圧の電圧値の変動を検知し、整流器ユニットの稼働台数を制御する処理を付加することにより、制御周期にて稼働台数制御を行う時点以外にて、負荷電力が急激に変化しても、出力電圧を大幅に低下させることなく、負荷設備２００に対して定格の電力を供給することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、図を用いて本発明の第２の実施形態の直流電源装置の説明を行う。第２の実施形態は、図１に示す第１の実施形態と構成は同様であり、異なる点は演算部１２で行われる稼働台数の算出と、記憶部１４に記憶されている演算部１２が稼働台数の算出に用いるテーブルが異なるのみである。
以下、第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
記憶部１４に記憶されているテーブルは、図５に示すように、１台の整流器ユニットの出力電流（定格電流に対し０％〜１００％の出力電流）Ｉ_ＬＳと、この出力電流Ｉ_ＬＳを出力する際の電力損失Ｐ_ｌｏｓｓとが対応付けられている損失テーブルである。
上記損失テーブルも、直流電源装置が稼働する前に、制御部１５は、外部から入力部１１を介して入力し、予め記憶部１４に書き込んで記憶させておく。
制御部１５は、閉となっている遮断器の数から稼働している整流器ユニットの数を検出し、現在の整流器ユニットの稼働台数ｎ_ｔとして演算部１２へ出力し、また同時に電流計測部５から入力される負荷電力の電流値を、電流値データの総合電流Ｉ_Ｌｔとして演算部１２へ出力する。

以下、演算部１２における稼働台数の算出処理の動作例について、図６のフローチャートを用いて説明する。以下の処理において、直流電源装置に設けられている整流器ユニットの全台数がｎ_allとする。
総合電流Ｉ_Ｌｔが入力されると、演算部１２は、制御部１５から現在の稼働台数ｎ_ｔと、総合電流Ｉ_Ｌｔとを入力し（ステップＳ１）、入力される総合電流Ｉ_Ｌｔを稼働台数ｎ_ｔにより除算し、整流器ユニットの１台当たりの単位負荷電流Ｉ_Ｌｔｎを算出する（ステップＳ２）。
そして、演算部１２は、算出した単位負荷電流Ｉ_Ｌｔｎに対応する電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}を、損失テーブルから探索して読み出す（ステップＳ３）。

次に、演算部１２は、現在の稼働台数ｎ_ｔに１を加算した、ｎ（＝ｎ_ｔ＋１）により上記総合電流Ｉ_Lｔを除算し、予め設定した桁数処理（例えば、四捨五入など）を行い、整流器ユニット１台当たりの単位負荷電流Ｉ_{Ｌｔｎ＋１}を算出する（ステップＳ４）。
そして、演算部１２は、、算出した単位負荷電流Ｉ_{Lｔｎ＋１}に対応する電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}を、損失テーブルから探索して読み出す（ステップＳ５）。

次に、演算部１２は、現在の稼働台数ｎ_ｔから１を減算した、ｎ（＝ｎ_ｔ−１）により上記総合電流Ｉ_Lｔを除算し、予め設定した桁数処理（例えば、四捨五入など）を行い、整流器ユニット１台当たりの単位負荷電流Ｉ_{Ｌｔｎ−１}を算出する（ステップＳ６）。
そして、演算部１２は、、算出した単位負荷電流Ｉ_{Lｔｎ−１}に対応する電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ−１}を、損失テーブルから探索して読み出す（ステップＳ７）。

単位負荷電流Ｉ_{Lｔｎ＋１}及び単位負荷電流Ｉ_{Lｔｎ−１}を算出すると、演算部１２は、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より大きいか否かの判定を行い（ステップＳ８）、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より大きい場合、処理をステップＳ１０へ進め、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より小さい場合、処理をステップＳ９へ進める。
電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より大きいとき、演算部１２は、ｎがｎ_allであるか否かの判定を行い（ステップＳ１０）、ｎがｎ_allである場合、ｎ_allを超えて稼働台数を増加させられないため、処理をステップＳ１２へ進める。

一方、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より小さいとき、演算部１２は、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ−１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より大きいか否かの判定を行い（ステップＳ９）、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ−１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より大きい場合、処理をステップＳ１２へ進め、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より小さい場合、処理をステップＳ１１へ進める。
電力損失_{Ｐｌｏｓｓｎ−１}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}より大きいとき、演算部１２は、ｎが１であるか否かの判定を行い（ステップＳ１１）、ｎが１である場合、ｎ＝１より稼働台数を減少させられないため、処理をステップＳ６へ進め、ｎが１でない場合に処理をステップＳ６へ進める。

上述の処理により、演算部１２は、最も小さい電力損失Ｐに対応する稼働台数を、制御部１５に対して出力する（ステップＳ１２）。
例えば、演算部１２は、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}が最も小さい場合、現在の稼働台数ｎｔを、演算結果の稼働台数として制御部１５へ出力し、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ＋１}が最も小さい場合、現在の稼働台数ｎｔ＋ｍ台（ｍはステップＳ４を処理した回数）を、演算結果の稼働台数として制御部１５へ出力し、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ−１}が最も小さい場合、現在の稼働台数ｎｔ−ｍ台（ｍはステップＳ６を処理した回数）を、演算結果の稼働台数として制御部１５へ出力する。
これにより、制御部１５は、第１の実施形態と同様に、演算部１２から入力される稼働台数となるように、遮断器の開閉制御を行う。

また、図７に示すように、図６のフローチャートにおけるステップＳ４及びＳ５と、ステップＳ６及びＳ７との処理の順番を入れ替え、また同様にステップＳ９とステップＳ８との順番を入れ替え、電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ}が電力損失Ｐ_{ｌｏｓｓｎ−１}より小さいか否かの判定を先に行い、次に電力損失が電力損失より小さいか否かの判定を行うようにしても、図６のフローチャートの処理と同様に電力損失が最も小さい整流器ユニットの稼働台数を求めることができる。
また、図８に示すように、図６のフローチャートにおけるステップＳ５とステップＳ６との間にステップＳ８を行うように、かつステップＳ７とステップＳ１２との間にステップＳ９を行い、稼働台数を増加させると電力損失が減少する場合には稼働台数を順次増加させる処理のみを行う。一方、稼働台数を減少させると電力損失が減少する場合には稼働台数を減少させる処理のみを行う。この図８のフローチャートに示す順番にて処理を行うようにしても、図６のフローチャートの処理と同様に電力損失が最も小さい整流器ユニットの稼働台数を求めることができる。
また、図９に示すように、図６のフローチャートにおけるステップＳ４及びＳ５と、ステップＳ６及びＳ７との処理の順番を入れ替え、ステップＳ７とステップＳ４との間にステップＳ９を行うようにし、かつステップＳ５とステップＳ１２との間にステップＳ８を行い、稼働台数を減少させると電力損失が減少する場合には稼働台数を順次減少させる処理のみを行う。一方、稼働台数を増加させると電力損失が減少する場合には稼働台数を増加させる処理のみを行う。この図９のフローチャートに示す順番にて処理を行うようにしても、図６のフローチャートの処理と同様に電力損失が最も小さい整流器ユニットの稼働台数を求めることができる。

第２の実施形態においては、各整流器ユニットの電力損失が最も小さくなるように、負荷電力に対応して稼働する整流器ユニットの数を制御するため、従来に比較して電力損失を抑制することができる。

なお、図１における稼働台数制御部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより稼働台数の算出処理及び整流器ユニットの稼働制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の第１の実施形態による直流電源装置の構成例を示すブロック図である。 図１の稼働台数制御部８の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態において、演算部１２が整流器ユニットの稼働台数の算出処理に用いる稼働台数テーブルの構成を示す概念図である。 直流電源装置の出力電圧が急激に増加した場合の制御部１５の処理を説明する波形図である。 第２の実施形態において、記憶部１４に記憶される、演算部１２が稼働台数の算出に用いる損失テーブルの構成を示す概念図である。 第２の実施形態における演算部１２が整流器ユニットの稼働台数の算出処理の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における演算部１２が整流器ユニットの稼働台数の算出処理の動作例を示す他のフローチャートである。 第２の実施形態における演算部１２が整流器ユニットの稼働台数の算出処理の動作例を示す他のフローチャートである。 第２の実施形態における演算部１２が整流器ユニットの稼働台数の算出処理の動作例を示す他のフローチャートである。

符号の説明

１…直流電源装置
２−１，２−２，２−３，２−ｎ…遮断器
３−１，３−２，３−３，３−ｎ…整流器ユニット
４…電流センサ
５…電流計測部
６…電圧センサ
７…電圧計測部
８…稼働台数制御部
９…出力端子
１１…入力部
１２…演算部
１３…タイマー
１４…記憶部
１５…制御部
１００…商用系統電力源
２００…負荷設備

Claims (6)

1. 直流電力を出力する出力端子に対し並列に接続された複数の整流器ユニットと、
   前記整流器ユニット毎に、当該整流器ユニットと交流電力源との間に設けられた配線用遮断器と、
   前記直流出力電力の電流値を測定し、当該直流出力電力の電流値を出力する電流センサと、
   前記電流値を前記整流器ユニットの稼動台数で除算して第１の電流値を求め、前記整流器ユニット各々の交流から直流へ変換する際の負荷電流と損失電力との特性から、前記第１の電流値に対応する損失電力の前記稼働台数の合計が最小となる前記整流器ユニットの稼働台数を求め、当該稼働台数の整流器ユニットから直流電力が出力されるよう制御する稼働台数制御部と
   を有し、
   前記稼働台数制御部が、前記稼働台数に対応するように、前記整流器ユニットに接続されている配線用遮断器の開閉制御行うことを特徴とする直流電源装置。
2. 前記稼働台数制御部が予め設定された周期にて、前記電流値を入力し、前記整流器ユニットの稼働台数の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
3. 前記出力端子に設けられ、当該出力端子の電圧値を測定し、電圧値を出力する電圧センサがさらに設けられ、
   前記稼働台数制御部が、予め設定された閾値電圧と、前記電圧値とを比較し、前記電圧値が前記閾値電圧を逸脱した場合、全ての整流器ユニットを稼働状態とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源装置。
4. 前記出力端子に設けられ、当該出力端子の電圧値を測定し、電圧値を出力する電圧センサがさらに設けられ、
   前記稼働台数制御部が、予め設定された閾値電圧と、前記電圧値とを比較し、前記電圧値が前記閾値電圧を逸脱した場合、一つあるいは予め設定した数の整流器ユニットを、前記電圧値が前記閾値電圧を超えるまで、順次稼働状態としていくことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源装置。
5. 前記稼働台数制御部が、
   前記直流出力電力の電流値と、当該電流値において直流へ変換する際の損失が最も小さい整流器ユニットの稼働台数とが対応して設定されている稼働台数テーブルと、
   前記電流センサからの前記電流値に対応する前記整流器ユニットの稼働台数を、前記稼働台数テーブルから読み出し、整流器ユニットの稼働台数を求める算出部と、
   前記算出部が求めた稼働台数に対応させて、前記遮断器を制御する制御部と
   を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の直流電源装置。
6. 前記稼働台数制御部が、
   前記整流器ユニット１台当たりの出力する電流値と、当該電流値の場合の電力損失とを対応付けた損失テーブルと、
   前記電流センサからの前記電流値を、現在稼働している整流器ユニットの稼働台数により除算し、１台当たりの出力電流の第１の電流値を求めて、この第１の電流値に対応する電力損失を前記損失テーブルから読み出すとともに、現在の稼働台数を１台ずつ増減した台数により、前記電流センサからの前記電流値を除算し、それぞれ第２及び第３の電流値を求め、当該第２及び第３の電流値各々に対応する電力損失を前記損失テーブルから読み出し、第１の電流値における電力損失が第２及び第３の電流値における電力損失より小さい場合、現在の稼働台数を算出結果として出力し、また、減らした台数における電力損失が小さい場合、最も小さい電力損失となる台数まで減算し、一方、増加した台数における電力損失が小さい場合、最も小さい電力損失となる台数まで増加し、最も小さな電力損失を得た台数を前記整流器ユニットの稼働台数として出力する算出部と、
   前記算出部が求めた稼働台数に対応させて、前記遮断器を制御する制御部と
   を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の直流電源装置。

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