JP5284885B2 - Power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、海底伝送システムの中継器に給電する給電装置に関する。 The present invention relates to a power feeding device that feeds power to a repeater of a submarine transmission system.
従来、海底伝送システムの中継器に給電する給電装置は、いかなる条件であっても給電停止が許されない。そこで、例えば、非特許文献1は、現用系電源と予備系電源との2つの電源を設けることにより、たとえ現用系電源を保守点検等によって停止させる場合、予め予備系電源が出力する電流値及び電圧値を現用系電源のものに一致させてから、現用系電源を予備系電源に、予備系電源を現用系電源に切り替える技術を開示している。
Conventionally, a power supply device that supplies power to a repeater of a submarine transmission system cannot be allowed to stop power supply under any conditions. Therefore, for example, Non-Patent
しかしながら、非特許文献1のような従来技術では、予備系電源が出力する電圧値及び電流値を現用系電源のものに一致させるにあたり、予備系電源に接続された摺動抵抗器を用いて、ユーザがその抵抗値を変えながら調整作業を行う。つまり、ユーザの手によってその電圧値及び電流値の調整作業が行われることから、現用系電源から予備系電源に切り替わるまでの時間がかかるという問題がある。
However, in the conventional technique such as Non-Patent
上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、予備系電源の電圧値及び電流値を現用系電源のものに、高速且つ精度良く一致させることができる技術を提供することにある。 In view of the above-described problems of the conventional technology, an object of the present invention is to provide a technology capable of matching the voltage value and current value of the standby power supply with those of the working power supply at high speed and with high accuracy.
本発明を例示する給電装置の一態様は、海底伝送システムの中継器に給電する現用電源と現用電源の予備用電源とを有し、現用電源を予備用電源に、及び予備用電源を現用電源に切り替える切替部を備える給電装置であって、予備用電源に接続され、切替部による切り替えにあたり、予備用電源が出力する電圧及び電流の値を現用電源が出力する電圧及び電流の値と一致するように調整する調整部と、調整部による調整及び調整後に切替部による切り替えを指示する制御部と、を備える。さらに、調整部は、定抵抗の電子負荷であり、電子負荷は、トランジスタと、トランジスタのコレクタ電極における電圧とエミッタ電極における電圧との比に応じた電圧を出力する除算部と、除算部から出力される電圧と基準電圧とに応じた差動動作により、トランジスタのベース電極の電圧を調整し、トランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極との間の抵抗値を制御するOPアンプと、をさらに備える。 One aspect of a power supply apparatus illustrating the present invention includes a working power source that feeds power to a repeater of a submarine transmission system and a standby power source for a working power source, the working power source as a spare power source, and the spare power source as a working power source. A power supply apparatus including a switching unit for switching to a standby power source, and when switching by the switching unit, the voltage and current values output by the standby power source coincide with the voltage and current values output by the current power source. An adjustment unit that adjusts in this manner, and a control unit that instructs adjustment by the adjustment unit and switching by the switching unit after adjustment. Further, the adjustment unit is a constant resistance electronic load, and the electronic load is output from the division unit that outputs a voltage corresponding to the ratio of the voltage at the collector electrode and the voltage at the emitter electrode of the transistor, and the division unit. And an OP amplifier that adjusts the voltage of the base electrode of the transistor and controls the resistance value between the collector electrode and the emitter electrode of the transistor by a differential operation in accordance with the applied voltage and the reference voltage .
本発明を例示する給電装置の別の態様は、海底伝送システムの中継器に給電する現用電源と現用電源の予備用電源とを有し、現用電源を予備用電源に、及び予備用電源を現用電源に切り替える切替部を備える給電装置であって、予備用電源に接続され、切替部による切り替えにあたり、予備用電源が出力する電圧及び電流の値を現用電源が出力する電圧及び電流の値と一致するように調整する調整部と、調整部による調整及び調整後に切替部による切り替えを指示する制御部と、を備える。さらに、調整部は、定抵抗の電子負荷であり、電子負荷は、電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタのドレイン電極における電圧とソース電極における電圧との比に応じた電圧を出力する除算部と、除算部から出力される電圧と基準電圧とに応じた差動動作により、電界効果トランジスタのゲート電極の電圧を調整し、電界効果トランジスタのドレイン電極とソース電極との間の抵抗値を制御するOPアンプと、をさらに備える。 Another aspect of the power supply apparatus exemplifying the present invention includes a working power source that feeds power to a repeater of a submarine transmission system and a spare power source for the working power source. The working power source is a spare power source, and the spare power source is a working power source. A power supply device including a switching unit for switching to a power supply, which is connected to a standby power source, and when switching by the switching unit, the voltage and current values output by the standby power source coincide with the voltage and current values output by the working power source And an adjustment unit that adjusts to adjust, and a control unit that instructs adjustment by the adjustment unit and switching by the switching unit after adjustment. Further, adjustment unit, Electronically it loads der of constant resistance, electronic load, a field effect transistor, and a division unit that outputs a voltage corresponding to the ratio of the voltage of the voltage and the source electrode of the drain electrode of the field effect transistor The voltage of the gate electrode of the field effect transistor is adjusted by the differential operation according to the voltage output from the dividing unit and the reference voltage, and the resistance value between the drain electrode and the source electrode of the field effect transistor is controlled. And an OP amplifier .
また、調整部は、複数の電子負荷を直列接続して構成されても良い。 The adjustment unit may be configured by connecting a plurality of electronic loads in series.
また、調整部に直列接続され、予備用電源から供給される電圧の一部を担うことにより調整部にかかる電圧を低減する抵抗素子をさらに備えても良い。 In addition, a resistance element that is connected in series to the adjustment unit and reduces the voltage applied to the adjustment unit by taking part of the voltage supplied from the standby power supply may be further provided.
本発明によれば、予備系電源の電圧値及び電流値を現用系電源のものに、高速且つ精度良く合わせることができる。 According to the present invention, the voltage value and current value of the standby power supply can be matched with those of the active power supply at high speed and with high accuracy.
図1は、海底伝送システム100の中継器20に給電する本発明の一の実施形態に係る給電装置10の構成を示す。
FIG. 1 shows a configuration of a
本実施形態に係る給電装置10は、電源1a及び1b、電圧計2a及び2b、電流計3a及び3b、切替部4、電子負荷5及び制御部6から構成される。
The
電源1a及び1bは、直流電源であり、海底伝送システムの中継器20に給電するにあたり、電源1a及び1bの出力電圧及び給電電流は、一般的に±7000〜±8000V及び±1Aである。
The power supplies 1a and 1b are direct current power supplies. When power is supplied to the
電圧計2a及び2bと、電流計3a及び3bとは、電源1a及び1bの電圧値及び電流値をそれぞれ測定し、後述する制御部6に測定した値を送信する。電圧計2a及び2b、及び電流計3a及び3bには、一般的な直流用の電圧計及び電流計を適宜選択して用いることができる。
The
切替部4は、4つのスイッチSW1〜SW4がブリッジ状に接続され、電源1a及び1bの一方を中継器20に給電する現用系電源に、他方を予備系電源として切り替える。なお、切替部4による切り替え動作は、制御部6の指示に従って行われる。4つのスイッチSW1〜SW4には、ON/OFF動作時にサージ等が発生しにくい真空リレースイッチ等を適宜選択して用いることが好ましい。
In the switching unit 4, four switches SW1 to SW4 are connected in a bridge shape, and one of the power sources 1a and 1b is switched to an active power source that supplies power to the
電子負荷5は、予備系電源に接続され、切替部4によって現用系電源と予備系電源とが互いに切り替わるにあたり、予備系電源が出力する電圧値及び電流値を現用系電源のものに一致させるために、後述する制御部6に基づいて、自身を摺動抵抗器のように動作し抵抗値を変化させる。具体的には、図2に示すように、電子負荷5は、本実施形態において、定抵抗の電子負荷である。そして、電子負荷5は、除算器30、基準電圧源31、OPアンプ32、アクティブ素子33及び抵抗素子R1から構成される。除算器30は、アクティブ素子33を介した、予備系電源からの入力電圧と出力電圧との除算を行い、その除算結果に応じた電圧を出力するロジック回路である。基準電圧源31は、制御部6からの指示に基づいて設定される、基準電圧となる電圧を出力する。OPアンプ32は、除算器30の出力電圧と基準電圧源31の基準電圧とに応じた差動動作することにより、アクティブ素子33、例えば、トランジスタならベース電流でコレクタ電流を、電界効果トランジスタ(FET)ならゲート電圧でドレイン電流を制御する。これにより、アクティブ素子33における抵抗値を変えることができ、電子負荷5を摺動抵抗器のように動作させることができる。
The
制御部6は、図3に示すコンピュータである。制御部6は、CPU61、記憶部62、入出力インタフェース(入出力I/F)63及びバス64から構成され、CPU61、記憶部62及び入出力I/F63は、バス64を介して情報伝達可能に接続される。また、制御部6には、入出力I/F63を介して、給電装置10の動作状態等を表示する出力装置65、ユーザからの入力を受け付ける入力装置66がそれぞれ接続される。出力装置65には、一般的な液晶モニタやプリンタ等を用いることができ、入力装置66には、キーボードやマウス等をそれぞれ適宜選択して用いることができる。
The
CPU61は、入力装置66で受け付けたユーザからの指示に基づいて、記憶部62に記憶されている給電装置10の制御プログラムを読み込み、その制御プログラムに基づいて、電圧計2a及び2bと電流計3a及び3bとによる電圧及び電流の測定値を入出力I/F63を介して取得する。そして、CPU61は、その測定値に基づいて、切替部4のスイッチSW1〜SW4の切り替え及び電子負荷5の抵抗値設定のための制御信号を入出力I/F63を介して出力する。CPU61には、一般的な中央演算装置を用いることができ、記憶部62には、一般的なハードディスク装置、光磁気ディスク装置等の記憶装置を選択して用いることができる。
The
次に、本実施形態に係る給電装置10の制御手順について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。なお、この制御手順は、中継器20に給電する給電装置10の現用系電源の保守点検等を行うために、現用系電源を予備系電源に、予備系電源を現用系電源に切り替える場合ものであるとする。したがって、給電装置10は、次の状態に予め設定され、中継器20に給電しているものとする。
Next, the control procedure of the
1)電源1a及び1bは、定電流電源(例えば、±1A)であるとし、電源1aは中継器20に給電する現用系電源で、電源1bは予備系電源であるとする。したがって、図1に示すように、切替部4のスイッチSW1〜SW4のそれぞれは、スイッチSW1及びSW3はON状態に、スイッチSW2及びSW4はOFF状態にそれぞれ設定されているとする。
1) Assume that the power supplies 1a and 1b are constant current power supplies (for example, ± 1A), the power supply 1a is a working power supply for supplying power to the
2)制御部6は、ユーザにより、入力装置66を介して、制御プログラムのコマンドを入力、又は、そのプログラムのアイコンをダブルクリックによる起動指令を受信して、制御プログラムを起動し、出力装置65に現在の給電装置10の状態を表示させるものとする。
2) The
上記のような状況において、現用系電源である電源1aの保守点検等を行うために、ユーザによって、電源1aを予備系電源に、予備系電源である電源1bを現用系電源に切り替えるための指令が、入力装置66を介して、制御部6のCPU61に送信される。CPU61は、切り替え指令を受信して、図4のステップS10からの処理を開始する。
In the above situation, in order to perform maintenance and inspection of the power supply 1a that is the working power supply, a command for switching the power supply 1a to the standby power supply and the power supply 1b that is the standby power supply to the working power supply by the user. Is transmitted to the
ステップS10:制御部6のCPU61は、電源1a及び1bの電圧値及び電流値を、電圧計2a及び2bと電流計3a及び3bとから入出力I/F63を介して取得する。
Step S10: The
ステップS11:CPU61は、取得した電源1a及び1bの電圧値及び電流値が互いに一致するか否かを判定する。この判定を行う理由は、各電源の出力電圧が非常に高いため、現用系電源と予備系電源とを互いに切り替える際に、それらの電圧値及び電流値が少しでも違いがあると、給電される中継器20が誤作動を起こしたり故障したりするからである。CPU61は、電源1a及び1bの電圧値及び電流値が、所定の誤差範囲内(例えば、電圧の場合は±10V以下で、電流の場合は±0.2%以下)で、互いに一致しない場合、ステップS12(NO側)へ移行する。一方、一致する場合、CPU61は、ステップS13(YES側)へ移行する。
Step S11: The
ステップS12:CPU61は、ステップS10において取得した、電源1aの電圧値及び電流値に基づいて、電子負荷5が有すべき抵抗値を算出する。CPU61は、電子負荷5に算出された抵抗値を設定するために、電子負荷5の基準電圧源31に設定すべき基準電圧の値を求める。CPU61は、求めた基準電圧を、入出力I/F63を介して電子負荷5の基準電圧源31に設定する。そして、CPU61は、ステップS10へ移行して、ステップS10及びステップS11の処理を、電源1a及び1bの電圧値及び電流値が互いに一致するまで行う。
Step S12: The
ステップS13:CPU61は、電源1a及び1bの電圧値及び電流値が互いに一致することから、電源1aを予備系電源に、電源1bを現用系電源に切り替えるために、切替部4に対して、OFF状態になっているスイッチSW2及びSW4をON状態にする指令を送信する。切替部4は、受信した指令に基づいて、スイッチSW2及びSW4をON状態にする
ステップS14:CPU61は、切替部4にスイッチSW1及びSW3をOFF状態にする指令を送信する。切替部4は、スイッチSW1及びSW3をOFF状態にすることにより、電源1aを予備系電源に、電源1bを現用系電源に切り替える。CPU61は、給電装置10の切り替え制御を終了する。これにより、予備系電源となった電源1aに対して保守点検等が行われ、電源1bは、次の保守点検等が行われるまで現用系電源として動作する。
Step S13: Since the voltage value and current value of the power sources 1a and 1b match each other, the
このように、本実施形態では、電子負荷5の抵抗値が、現用系電源の電圧値及び電流値に基づいて調整されることから、高速且つ精度良く現用系電源と予備系電源との電圧値及び電流値を一致させることができる。
Thus, in this embodiment, since the resistance value of the
また、海底伝送システムの中継器20への給電停止が許されない状況下での切り替え動作が、制御部6による制御指示に基づいて行われることにより、人為的ミスによる事故を減らすことができ、海底伝送システムの信頼性向上を図ることができる。
≪実施形態の補足事項≫
本実施形態では、電子負荷5として、図2に示す定抵抗の電子負荷を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図5(a)に示すような定電圧の電子負荷であっても良い。なお、図5(a)の電子負荷5は、予備系電源からの入力電圧を抵抗素子R2及びR3によって分圧(抵抗分割)する。そして、その分圧点における電圧と基準電圧源31の基準電圧とに応じたOPアンプ32の差動動作によって、アクティブ素子33の抵抗値を調整する。
In addition, the switching operation in the situation where the power supply to the
≪Supplementary items for the embodiment≫
In the present embodiment, an electronic load having a constant resistance shown in FIG. 2 is used as the
また、図5(b)に示すように、電子負荷5として、図2の定抵抗の電子負荷又は図5(a)の定電圧の電子負荷に抵抗素子R4を接続したものでも良い。これにより、電子負荷5にかかる電圧を減少させることができ、電子負荷5を構成する電子部品において耐高電圧性を有したものを用いる必要が無く、電子負荷5のコストを低減することができる。
Further, as shown in FIG. 5B, the
また、図5(c)に示すように、電子負荷5として、図2の定抵抗の電子負荷又は図5(a)の定電圧の電子負荷を複数直列に接続しても良い。これにより、各電子負荷5にかかる電圧を小さくすることができ、全体として耐高電圧性を持たせることができる。さらに、電子負荷5を構成する電子部品において耐高電圧性を有したものを用いる必要が無く、電子負荷5のコストを低減することができる。
Further, as shown in FIG. 5 (c), as the
なお、本実施形態では、電源1a及び1bは、定電流電源であるとしたが、本発明はこれに限定されず、定電圧電源であっても良い。 In the present embodiment, the power supplies 1a and 1b are constant current power supplies. However, the present invention is not limited to this, and may be constant voltage power supplies.
なお、本発明は、その精神又はその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されてはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。 It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be construed in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
1a、1b 電源、2a、2b 電圧計、3a、3b 電流計、4 切替部、5 電子負荷、6 制御部、10 給電装置、20 中継器、100 海底伝送システム、SW1〜SW4 スイッチ
1a, 1b power supply, 2a, 2b voltmeter, 3a, 3b ammeter, 4 switching unit, 5 electronic load, 6 control unit, 10 power supply device, 20 repeater, 100 submarine transmission system, SW1 to SW4 switch
Claims (4)
前記予備用電源に接続され、前記切替部による切り替えにあたり、前記予備用電源が出力する電圧及び電流の値を前記現用電源が出力する電圧及び電流の値と一致するように調整する調整部と、
前記調整部による調整及び前記調整後に前記切替部による切り替えを指示する制御部と、を備え、
前記調整部は、定抵抗の電子負荷であり、
前記電子負荷は、
トランジスタと、
前記トランジスタのコレクタ電極における電圧とエミッタ電極における電圧との比に応じた電圧を出力する除算部と、
前記除算部から出力される電圧と基準電圧とに応じた差動動作により、前記トランジスタのベース電極の電圧を調整し、前記トランジスタの前記コレクタ電極と前記エミッタ電極との間の抵抗値を制御するOPアンプと、をさらに備える
ことを特徴とする給電装置。 A power supply comprising an active power source for supplying power to a repeater of a submarine transmission system and a standby power source for the active power source, and a switching unit for switching the active power source to the standby power source and the standby power source to the active power source A device,
An adjustment unit that is connected to the standby power source and adjusts the voltage and current values output by the standby power source to match the voltage and current values output by the active power source when switching by the switching unit;
A control unit that instructs adjustment by the adjustment unit and switching by the switching unit after the adjustment ,
The adjustment unit is a constant resistance electronic load,
The electronic load is
A transistor,
A divider that outputs a voltage according to a ratio of a voltage at the collector electrode of the transistor to a voltage at the emitter electrode;
The differential operation according to the voltage output from the divider and the reference voltage adjusts the voltage of the base electrode of the transistor and controls the resistance value between the collector electrode and the emitter electrode of the transistor. And an OP amplifier
Feed device comprising a call.
前記予備用電源に接続され、前記切替部による切り替えにあたり、前記予備用電源が出力する電圧及び電流の値を前記現用電源が出力する電圧及び電流の値と一致するように調整する調整部と、
前記調整部による調整及び前記調整後に前記切替部による切り替えを指示する制御部と、を備え、
前記調整部は、定抵抗の電子負荷であり、
前記電子負荷は、
電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのドレイン電極における電圧とソース電極における電圧との比に応じた電圧を出力する除算部と、
前記除算部から出力される電圧と基準電圧とに応じた差動動作により、前記電界効果トランジスタのゲート電極の電圧を調整し、前記電界効果トランジスタの前記ドレイン電極と前記ソース電極との間の抵抗値を制御するOPアンプと、をさらに備える
ことを特徴とする給電装置。 A power supply comprising an active power source for supplying power to a repeater of a submarine transmission system and a standby power source for the active power source, and a switching unit for switching the active power source to the standby power source and the standby power source to the active power source A device,
An adjustment unit that is connected to the standby power supply and adjusts the voltage and current values output by the standby power supply to match the voltage and current values output by the active power source when switching by the switching unit;
A control unit that instructs adjustment by the adjustment unit and switching by the switching unit after the adjustment,
The adjustment unit, Electronically load der of constant resistance,
The electronic load is
A field effect transistor;
A divider that outputs a voltage according to a ratio of a voltage at a drain electrode and a voltage at a source electrode of the field effect transistor;
The voltage between the drain electrode and the source electrode of the field effect transistor is adjusted by adjusting the voltage of the gate electrode of the field effect transistor by a differential operation according to the voltage output from the divider and a reference voltage. And an OP amplifier for controlling the value.
Feed device comprising a call.
前記調整部は、複数の前記電子負荷を直列接続して構成されることを特徴とする給電装置。 In the electric power feeder of Claim 1 or Claim 2,
The adjustment unit is configured by connecting a plurality of electronic loads in series.
前記調整部に直列接続され、前記予備用電源から供給される電圧の一部を担うことにより前記調整部にかかる電圧を低減する抵抗素子をさらに備える
ことを特徴とする給電装置。 In the electric power feeder of any one of Claim 1 thru | or 3,
The series-connected to the adjustment unit, the power feeding device characterized by further Ru comprising a resistive element to reduce the voltage applied to the adjusting unit by carrying a portion of the voltage supplied from the standby power supply.
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