JP5797106B2 - 電圧変換装置及び給電劣後制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電圧変換回路への入力電圧が低下したことを検知し、該電圧変換回路への入力電流を減ずる電圧変換装置に関する。

すなわち、電圧変換回路への入力電圧が低下したことを検知し、該電圧変換回路への入力電流を減じ、該電圧変換回路が負荷に供給する電力も減ずる。

一般的には、電圧変換回路への入力電圧が低下したことを検知したら、該電圧変換回路への入力電流を増加させ、入力電力を一定に維持し、該電圧変換回路の配下の負荷への電力供給を保証する。

特許文献１の段落０００９〜段落００１２には、以下の記載がある。
「ところで、電力変換回路の交流入力電圧が例えばワイドレンジ（実効値８０Ｖ〜２７０Ｖ）の場合を考えると、電力変換トランス１４の２次巻線１４ｂから出力される直流出力電力が一定である場合は、直流入力電圧Ｖiが変化しても電力変換トランス１４の１次巻線１４ａに供給される直流入力電力が一定であることが望ましい。ここで、直流入力電力は以下の式（２）で表される。」（段落０００９）
「直流入力電力＝直流入力電圧Ｖi×電流制限値Ｉd（max）…（２）しかしながら、上述するように電流制限値Ｉd（max）は常に一定となっているため、直流入力電圧Ｖiが変化すると、直流入力電力は単純に直流入力電圧Ｖiの変化に比例して変化してしまう（式（２）参照）。つまり、電流検出回路１６である電流制限回路が存在すると電流制限値Ｉd（max）が固定され、スイッチング素子１５の導通期間が常に一定となるため、交流入力電圧の変化（８０Ｖ〜２７０Ｖ）、即ち直流入力電圧の変化に伴って直流入力電力が変化してしまう。」 （段落００１０）
「以上のように、従来の電力変換回路においては、直流入力電圧（交流入力電圧）が変化した場合に直流入力電力を一定にすることが困難であった。」（段落００１１）
「本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、直流入力電圧が変化しても直流入力電力を略一定にすることが可能な電力変換回路を提供することにある。」（段落００１２）

本発明では、電圧変換回路への入力電圧が低下したとき、逆に該電圧変換回路への入力電流を作為的に減ずる。

電力源の種類によっては、負荷への供給電力を一定に維持するよう保証できないものもあり、電力源から負荷への電力供給が減じられる事象が常時発生することが予測される場合、優先度の低い負荷（劣後負荷）への供給から順に電力供給を減じ又は遮断し、優先度の高い重要負荷をへの電力供給を維持したいという需要が存在する。

特開２００２−１３６１２７号公報

以上の現状に鑑み本発明は、電圧変換回路への入力電圧が低下したとき、入力電流を遮断するためのスレッショルド電圧を有し、さらに、入力電流減の強弱を設定できる電圧変換装置を実現した。

さらに、本発明では、スレッショルド電圧と入力電流減の強弱の組み合わせの相違する複数の電圧変換装置を同一電流路上に配設したシステムを実現した。
これにより、当該電圧変換装置の配下の負荷は被給電において劣後制御される。

上記の目的を実現するべく本発明は以下の構成とする。
（１）請求項１に係る電圧変換装置は、
正極電位が印加される制御端、正極電位が印加される電流入力端及び正極電位を出力する電流出力端を有する電圧変換回路１と、
差動増幅器１、差動増幅器２、基準電位１、基準電位２と、を備え、
前記電流入力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器１の非反転入力端に印加され、該差動増幅器１の反転入力端には、前記基準電位１の正極が印加され、
前記電流出力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器２の反転入力端に印加され、該差動増幅器２の非反転入力端には、前記基準電位２の正極が印加され、
前記差動増幅器１と前記差動増幅器２の出力電位は合成され前記制御端に印加され、
前記電圧変換回路１と前記差動増幅器２は、該電圧変換回路１の出力電位を一定に保持すべく負帰還回路が構成され、
前記電圧変換回路１と前記差動増幅器１は、該電圧変換回路１の前記電流入力端の電位が低下すると、該電圧変換回路１の該電流入力端への入力電流を減じ、該電圧変換回路１の該電流入力端の電位が上昇すると、該電圧変換回路１の該電流入力端への入力電流を増加させる正帰還回路が構成されていることを特徴とする。
（２）請求項２に係る電圧変換装置は、
負極電位が印加される制御端、負極電位が印加される電流入力端及び負極電位を出力する電流出力端を有する電圧変換回路２と、
差動増幅器１、差動増幅器２、基準電位１、基準電位２と、を備え、
前記電流入力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器１の非反転入力端に印加され、該差動増幅器１の反転入力端には、前記基準電位１の負極が印加され、
前記電流出力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器２の反転入力端に印加され、該差動増幅器２の非反転入力端には、前記基準電位２の負極が印加され、
前記差動増幅器１と前記差動増幅器２の出力電位は合成され前記制御端に印加され、
前記電圧変換回路２と前記差動増幅器２は、該電圧変換回路２の出力電位を一定に保持すべく負帰還回路が構成され、
前記電圧変換回路２と前記差動増幅器１は、該電圧変換回路２の前記電流入力端の電位が低下すると、該電圧変換回路２の前記電流入力端への負の入力電流を増加させ、該電圧変換回路２の該電流入力端の電位が上昇すると、該電圧変換回路２の該電流入力端への負の入力電流を減じる正帰還回路が構成されていることを特徴とする。
（３）請求項３に係る給電劣後制御システムは、
請求項１又は２に記載の電圧変換装置を複数個、電源供給線の電位極性と該電圧変換装置の電流入力端の電位極性を整合させ並列接続したことを特徴とする。

（Ａ）電圧変換回路１と差動増幅器１は、電圧変換回路１の電流入力端の電位が低下すると、電圧変換回路１の電流入力端への入力電流を減じ、電圧変換回路１の電流入力端の電位が上昇すると、電圧変換回路１の電流入力端への入力電流を増加させる正帰還回路が構成され、電力供給源の電力不足が発生したとき、劣後負荷から順に電力の供給を減じ又は断とし、優先度の高い負荷への電力供給を維持すべく電圧変換装置を実現し必要電力を確保する。
（Ｂ）電圧変換回路２と差動増幅器１は、電圧変換回路２の電流入力端の電位が低下すると、電圧変換回路２の電流入力端への負の入力電流を増加させ、電圧変換回路２の電流入力端の電位が上昇すると、電圧変換回路２の電流入力端への負の入力電流を減じる正帰還回路が構成され、電力供給源の電力不足が発生したとき、劣後負荷から順に電力の供給を減じ又は断とし、優先度の高い負荷への電力供給を維持すべく電圧変換装置を実現し必要電力を確保する。
（Ｃ）このような電圧変換装置を複数個、電源供給線の電位極性と該電圧変換装置の電流入力端の電位極性を整合させ並列接続したシステムを実現し、必要電力を確保する。

は、本発明による電圧変換装置の実施の形態を示す構成図である。 は、本発明による電圧変換装置の実施の形態における劣後制御を示すグラフ図である。 は、本発明による電圧変換装置を使用した給電劣後制御システムの構成図である。 は、本発明による電圧変換装置の実施の形態の変形例を示す構成図である。

（１）電圧変換装置の実施の形態
（１−１）電圧変換装置の構成説明
図１は、本発明による電圧変換装置の実施の形態の構成を示す図である。

以下、図１を参照して、電圧変換装置の実施の形態である構成を説明する。

本発明の電圧変換装置は、以下の構成である。
符号ＣＶ１で示される電圧変換回路１は、正極電位を入力して正極電位を出力する従来技術で構成される。電圧変換回路１の入力部（Ａ）は、端子Ｔ１に接続され、出力部（Ｂ）は端子Ｔ３に接続されている。
電圧変換回路１は、制御端（Ｃ）を有し、電圧変換回路１への入力電流、電圧変換回路１の出力電圧・電流を制御できる構成である。

端子Ｔ１には正極電位が印加され、端子Ｔ３には電圧変換回路１により電圧変換された正極電位が出力される。
端子Ｔ２には負極電位が印加され、端子Ｔ４は端子Ｔ２に直結され、負極電位を出力する。端子Ｔ２及び端子Ｔ４の電位を基準電位とする。

端子Ｔ１と端子Ｔ２間に、符号でＲ６で示される抵抗素子６と符号でＲ７で示される抵抗素子７が直列接続され、これら抵抗素子の接続部が、符号ＯＰ１で示される差動増幅器１の非反転入力端（１）に接続されている。

差動増幅器１の出力端には、符号でＲ１示される抵抗素子１の一端及び符号でＲ８示される抵抗素子８の一端が接続され、抵抗素子１の他端は、差動増幅器１の反転入力端（２）及び符号Ｒ２で示される抵抗素子２の一端に接続されている。

抵抗素子２の他端には、符号Ｖ１で示される正極直流電位が印加されている。この電位を上記基準電位（端子Ｔ２及び端子Ｔ４の電位）を基準とし基準電位１と称す。符号Ｖ１で示される電池マークの電源はどの様なものでも良いが、この内部抵抗は小さいものと仮定する。符号Ｖ２で示される電源も同様とする。

端子Ｔ３と端子Ｔ４間に、符号でＲ４で示される抵抗素子４と符号でＲ５で示される抵抗素子５が直列接続され、これら抵抗素子の接続部が、符号ＯＰ２で示される差動増幅器２の反転入力端（３）に接続されている。

差動増幅器２の出力端には、符号でＲ３示される抵抗素子３の一端及び符号でＲ９示される抵抗素子９の一端が接続され、抵抗素子３の他端は差動増幅器２の反転入力端（３）に接続されている。

差動増幅器２の非反転入力端（４）には、符号Ｖ２で示される正極直流電位が印加されている。この電位を上記基準電位を基準とし基準電位２と称す。

抵抗素子８と抵抗素子９の他端は接続され、電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）に接続されている。

電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）には、正極制御電位が入力され、この正極制御電位が高い方向に変動するとき、電圧変換回路１は、電圧変換回路１の入力電流を多く（結果的に出力電流を多く）、出力電位を高い方向に誘導する。

逆に、この正極電位が低い方向に変動するとき、電圧変換回路１は、電圧変換回路１の入力電流を少なく（結果的に出力電流を少なく）、出力電位を低い方向に誘導する。
このような電圧変換回路１は従来技術であり特に説明するまでもない。

（１）電圧変換装置の実施の形態
（１−２）電圧変換装置の動作説明
以下、図１を参照して、本発明の電圧変換装置の実施の形態の動作を説明する。

端子Ｔ１に、端子Ｔ２を基準電位として外部の正極直流電位を印加する。
電圧変換回路１は、制御電位入力端（Ｃ）の制御電位に起因し、電圧・電流変換して（同一電圧に変換する場合も含む。）端子Ｔ３に正極直流電位を出力する。

端子Ｔ１、端子Ｔ２間の電位差は、抵抗素子６の抵抗値６と抵抗素子７の抵抗値７により分圧され、差動増幅器１の非反転入力端（１）に印加される。

差動増幅器１の反転入力端（２）には、基準電位１が抵抗素子２を介して印加され、かつ差動増幅器１の出力電位が、抵抗素子１と抵抗素子２の分圧により印加されている。

差動増幅器１は負帰還回路を構成した非反転増幅回路である。端子Ｔ１の電位の変化が正の場合、差動増幅器１の出力電位も正に高く変化する。

差動増幅器１の増幅度Ａは、Ａ＝１＋ｒ１／ｒ２で表される。ただし、ｒ１は抵抗素子１の抵抗値、ｒ２は抵抗素子２の抵抗値である。

端子Ｔ３、端子Ｔ４間の電位差は、抵抗素子４の抵抗値４と抵抗素子５の抵抗値５により分圧され、差動増幅器２の反転入力端（３）に印加される。

差動増幅器２の非反転入力端（４）には、基準電位２が印加されている。

差動増幅器２は負帰還回路を構成した反転増幅回路である。端子Ｔ３の電位の変化が正の場合、差動増幅器２の出力電位は正電位ではあるが電位は低く変化する。

差動増幅器２の増幅度Ａは、Ａ＝−（ｒ３／ｒ４５）で表される。ただし、ｒ３は抵抗素子３の抵抗値、ｒ４５は抵抗素子４と抵抗素子５の並列接続抵抗値である。すなわち、電圧変換回路１の出力インピーダンスを極めて小さいものと仮定する。

差動増幅器１、差動増幅器２の出力電位は、それぞれ、抵抗素子８、抵抗素子９の一端に印加され、抵抗素子８と抵抗素子９の接続部により、差動増幅器１、差動増幅器２の出力電位は合成され電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）に印加される。

差動増幅器２は、差動増幅器２の非反転入力端（４）の基準電位２（Ｖ２とも称す。）と差動増幅器２の反転入力端（３）の電位（Ｖ（３）とも称す。）を比較し、Ｖ（３）＜Ｖ２であれば、Ｖ（３）の電位を上げ、Ｖ（３）＝Ｖ２とすべく、差動増幅器２の出力電位を上げる。

すなわち、端子Ｔ３の電位（負荷電位）が低下したとき、差動増幅器２の反転増幅作用により差動増幅器２の出力電位を上げ、電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）の入力電位を上げ、電圧変換回路１の出力電位（端子Ｔ３）を上げる。これにより、差動増幅器２の反転入力端（３）の電位を上げ、基準電位２（Ｖ２）との均衡を為す。

Ｖ（３）＞Ｖ２であれば、上記とは逆の作用により、端子Ｔ３の電位を低下させる。
いずれにしても、Ｖ（３）＝Ｖ２とする動作を為す。
Ｖ（３）＝Ｖ２であれば、何もしない。

端子Ｔ１の電位すなわち、電圧変換回路１の入力部（Ａ）の電位が低下したとき、差動増幅器１の非反転入力端（１）の電位も低下する。

端子Ｔ１の電位は、抵抗素子６と抵抗素子７で分圧され、差動増幅器１の非反転入力端（１）に印加されているので、非反転入力端（１）の電位も低下する。
差動増幅器１は非反転増幅回路であるから、差動増幅器１の出力電位も低下する。

差動増幅器１の出力電位は、抵抗素子８を介して電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）に印加されているので、端子Ｔ１の電位が低下すると制御電位入力端（Ｃ）の電位も低下する。
したがって、電圧変換回路１は入力部（Ａ）への入力電流を減ずる。

電圧変換回路１の入力電流が減少すると必然的に、電圧変換回路１の出力部（Ｂ）から出力する電流が減少する。

端子Ｔ１の電位が上昇すると、上記理論の逆の作用により、電圧変換回路１の出力部（Ｂ）から出力する電流が増加する。

電圧変換回路１から見ると、差動増幅器１を含む回路は電圧変換回路１に対して正帰還動作として働き、差動増幅器２を含む回路は電圧変換回路１に対して負帰還動作として働く。

正帰還の作用が抵抗素子８を介して、負帰還の作用が抵抗素子９を介して、電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）に働く。

差動増幅器１及び差動増幅器２の出力インピーダンスは、差動増幅器自体の負帰還量にもよるが、極めて小さいものとすると、抵抗素子８及び抵抗素子９の一端はインピーダンス的には端子Ｔ２（端子Ｔ４）に接続されていると考えて良い。
ただし、抵抗素子８及び抵抗素子９の一端の電位は、端子Ｔ２（端子Ｔ４）の電位ではない。

したがって、抵抗素子８と抵抗素子９の一端間の電位差（すなわち、差動増幅器１の出力電位と差動増幅器２の出力電位の差）は、抵抗素子８と抵抗素子９の抵抗値により分圧されて抵抗素子８と抵抗素子９の接続部に、端子Ｔ２（端子Ｔ４）の電位を基準として発生し、電圧変換回路１の制御電位入力端（Ｃ）に印加される。

差動増幅器２を含む回路は、電圧変換回路１を制御し、負荷に定格電圧・電流を供給する機能を有するが、差動増幅器１を含む回路は、電圧変換回路１を制御し、端子Ｔ１、端子Ｔ２間への外部からの電力供給が低下し、端子Ｔ１の電位が低下した場合、電圧変換回路１の入力部（Ａ）への入力電流を抑制する機能を有する。

差動増幅器１を含む回路が存在する意義は、後述する図３のような構成を為す場合に必要となる。図３における符号ＡＰＰＡ１〜ＡＰＰＡｎで示される装置は、本発明の電圧変換装置であり、複数個の電圧変換装置が外部のからの電源ラインに接続されている。

これは、重要度の低い劣後負荷から順に電力供給を減少又は遮断し、重要度の高い負荷への電力供給を確保すべく動作させるためである。

図２は、本発明の電圧変換装置の動作特性を示す。

図２における電圧変換装置の動作特性は、差動増幅器１を含む回路の動作に依存している。

ここで、差動増幅器１を含む回路（以下、回路１と称す。）とは、差動増幅器１、抵抗素子１、抵抗素子２、抵抗素子６〜抵抗素子８及び基準電位１である。

また、差動増幅器２を含む回路（以下、回路２と称す。）とは、差動増幅器２、抵抗素子３〜抵抗素子５、抵抗素子９及び基準電位２である。

本発明の電圧変換装置の動作を説明するために、図２を参照し、回路１を説明する。

回路１には基準電位１が、差動増幅器１の反転入力端（２）に抵抗素子２を介して印加されている。
差動増幅器１の出力電位は、抵抗素子１及び抵抗素子２により、差動増幅器１の反転入力端（２）に帰還されている。すなわち、負帰還回路が構成されている。

したがって、差動増幅器１の非反転入力端（１）と反転入力端（２）は、イマージナリショートされ、反転入力端（２）には、非反転入力端（１）に対して、負帰還による電位は発生していないことになる。したがって、基準電位１の電位は、そのまま反転入力端（２）に印加されることになる。

図２の横軸は、端子Ｔ１の電位であるＶｔ１である。図２の縦軸は、端子Ｔ３から出力される本発明の電圧変換装置の電流値であるＩｔ３である。

図２の横軸の目盛りである点Ｖ１−１、Ｖ１−２及びＶ１−３は、基準電位１を端子Ｔ１の電位に換算したものを複数個設定したものである。すなわち、基準電位１の電位をそれぞれ変えた複数個の電圧変換装置の基準電位１との相関関係を示す。

端子Ｔ１の電位は、抵抗素子６と抵抗素子７で分圧され差動増幅器１の非反転入力端（１）に印加されるので、端子Ｔ１の電位より低い。

差動増幅器１の非反転入力端（１）の電位は、端子Ｔ１の電位Ｖｔ１を分圧比Ｒａ１により演算される。Ｒａ１＝Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）である。Ｒａ１＜１である。

したがって、Ｖ１−１、Ｖ１−２及びＶ１−３の電位は、基準電位１の電位を任意の電位として、それぞれ相違する基準電位１をＲａ１で除した値である。
すなわち、基準電位１は端子Ｔ１の電位と比較し低いので、端子Ｔ１の電位に相当するよう、基準電位１に対して分圧比Ｒａ１を演算（除算）して高くしたものである。
図２の横軸が電圧変換装置の入力電位（入力部（Ａ）の電位）であり、縦軸が電圧変換装置の出力電流（出力部（Ｂ）の電流）を表しているので、基準電位１を入力電位相当に変換している。

これらそれぞれ相違する基準電位１が、差動増幅器１の反転入力端（２）に印加された電圧変換装置（ＡＰＰＡｉ）が図３に配設されている。ｉは任意の整数。
図２のＶ１−１、Ｖ１−２及びＶ１−３の電位は、電圧変換装置（ＡＰＰＡｉ）がｎ個（ｎ＞３）存在するが説明の便宜上、３種類の電位の基準電位１を備えたものとした。
ただし、３種類の基準電位１を備えたものの内のそれぞれは、増幅度を２種類（増幅度高、増幅度低）備えるので、図２において６種類の電圧変換装置が存在することになる。

図２の横軸のＶｔａは、端子Ｔ１、端子Ｔ２間に電力を供給するに外部の電源が、各電圧変換装置を介して各負荷に偶然に必要十分な電力を供給しているときの端子Ｔ１の電位とする。このＶｔａは、負荷への電力の供給において必要十分条件を満たしているのみで余剰電力を有しないものとする。

図２横軸の点Ｖ１−１〜点Ｖ１−３と、縦軸に平行な点Ｖｔａを起点とする破線上の点Ｐ１１〜点Ｐ３２のそれぞれ対となる該当する点を結ぶ斜線は、差動増幅器１の増幅度を表す。たとえば、点Ｖ１−１と点Ｐ１１を結ぶ斜線は、差動増幅器１の増幅度Ａ(1-1)を表す。
Ａ(1-1)＝１＋ｒ１(1-1)／ｒ２(1-1)である。ｒ１(1-1)、ｒ２(1-1)は、増幅度がＡ(1-1)の場合の、それぞれ、抵抗素子１、抵抗素子２の抵抗値の一例である。

また、点Ｖ１−１と点Ｐ１２を結ぶ斜線は、差動増幅器１の増幅度Ａ(1-2)を表す。Ａ(1-2)＝１＋ｒ１(1-2)／ｒ２(1-2)である。上記いずれも基準電位１は、端子Ｔ１の入力電位に換算し、Ｖ１−１相当である。
増幅度に関しては、増幅度Ａ(1-1)＞増幅度Ａ(1-2)である。

以降、説明の便宜上、端子Ｔ１の変動する電位を図２の横軸の点と同じく、Ｖ１−１、Ｖ１−２、Ｖ１−３と称し、Ｖ１−１、Ｖ１−２、Ｖ１−３を基準電位１相当の電位に換算した値を、端子Ｔ１の電位と一対となる基準電位１のバリエーションとして、それぞれ、基準電位Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３と称す。

上記の説明をまとめると、本発明の電圧変換装置１個には、１個の電圧変換回路１、１個の回路１、１個の回路２が存在する。さらに、１個の回路１には１個の基準電位１と１個の増幅度、１個の回路２には１個の基準電位２と１個の増幅度を有する。
図２は、６個の電圧変換装置が存在する場合を表している。

図２を参照して、端子Ｔ１に電位Ｖｔａが存在し、電圧変換装置６個のそれぞれの電圧変換回路１の入力部（Ａ）にＶｔａが印加され、それぞれの電圧変換回路１の出力部（Ｂ）から負荷定格電圧（図２において明示していなが、電圧変換装置の任意事項である。）を以って負荷定格電流が出力されている。

上記負荷定格電流はそれぞれ相違し、図２縦軸Ｉｔ３において、Ｉ１１〜Ｉ３２で示されている。
図２の斜線（増幅度を示す。）と、破線縦軸（端子Ｔ１の電位Ｖｔａを示すＸ軸の点Ｖｔａを起点とする。）との交点Ｐ１１〜Ｐ３２を起点として、横軸Ｖｔ１に平行し、縦軸Ｉｔ３との交点がＩ１１〜Ｉ３２負荷定格電流である。

図２において、Ｖ１−１、Ｖ１−２、Ｖ１−３及び各斜線の傾斜角は不変であるが、Ｖｔａは変動する。

Ｖｔａの変動は、外部の電源の電力供給能力が増減した場合と、各負荷の電力需要が増減した場合である。

外部の電源の電力供給能力が増加した場合と、各負荷の電力需要が減じた場合は、問題がない。回路１は電圧変換回路１の入力電流を増加させようとするが、回路２は端子Ｔ３の電位上昇を検知して、負帰還により端子Ｔ３の電位を元の電位に戻すべく、電圧変換回路１の入力電流を減じ、元の電流値に戻す。

外部の電源の電力供給能力が減じた場合又は負荷の電流需要が増加した場合、端子Ｔ１の電位が低下する。回路１はこれを検知して、電圧変換回路１の入力電流を減じる。回路２は端子Ｔ３の電位低下を検出して負帰還により端子Ｔ３の電位を元の電位に戻すべく作用するが、元々供給源の電力が相対的に負荷電流需要より不足しているので回路２の作用は実現できない。

したがって、図２においてＶｔａは低下し、Ｖｔａを起点とする破線縦軸はＸＹ座標の原点方向へ移動する。ここで、ＸＹ座標のＸ軸はＶｔ１を表す軸であり、Ｙ軸はＩｔ３を表す軸である。

各斜線の傾斜角及び位置は移動せず、図２の各斜線と、Ｘ軸の点Ｖｔａを起点とする縦軸との交点は、Ｙ軸負方向に移動する。すなわち、電圧変換回路１の入力電流が減じられ、各負荷への電位、電流は減じられる。

負荷によっては、電位、電流減が許容されるものもあれば、許容できなく動作不可となるものもあるが、図２においては、一例として、回路１の基準電位１がＶ１３（Ｘ軸であるＶｔ１軸においてＶｔ１がＶ１−３の値である点を起点とし、点Ｖｔａを起点とする破線縦軸上の点Ｐ３１を交点とする斜線）で、増幅度が最大の回路１を有する電圧変換装置の入力電流が急激に減少する。

この電圧変換装置への入力電流が減少することで、端子Ｔ１の電位Ｖｔ１は上昇方向に回復するが元の電位Ｖｔａに回復することはない。ある一定電位で均衡する。

電圧変換回路１と回路１の系全体では、正帰還を構成しているが、端子Ｔ１の電位を元の電位Ｖｔａに回復できない。この理由は、外部の電力供給源の電力が不足している状態であるから、流入電流が大幅に減少する電圧変換装置が存在しても、端子Ｔ１の電位は元の電位Ｖｔａに回復しないで端子Ｔ１の電位は均衡する。

端子Ｔ１の電位が元の電位Ｖｔａに回復しないということは、端子Ｔ１の電位のバタ付きが発生しないことを意味する。
仮に元の電位に回復すると、入力電流を減じられた電圧変換装置への流入電流が回復し再度流入電流が減じられるという発振現象が発生する。

入力電流が大きく減じられた電圧変換装置が存在すると、端子Ｔ１の電位の低下は、微少減に留まり他の電圧変換装置の配下の負荷動作に支障を来さない確率が高い。

図２において、電位Ｖｔａが点Ｖ１−３の電位より低下すると、図１の基準電位１（Ｖ１）がＶ１３に設定されている回路１と組み合わせられた電圧変換回路１は電流の入力を停止する。したがって、この電圧変換装置は動作を停止する。
この場合も、端子Ｔ１の電位はＶ１−３において均衡する。

基準電位１がＶ１３に設定されている電圧変換装置の電流は、電流Ｉ３１及び電流Ｉ３２から“０”すなわち、無限小までに直線的に減少し、端子Ｔ１の電位のバタ付きを発生しない。均衡を点を求めて電位Ｖｔａが低下する。電圧変換回路１の入力電流が“０”になったところが均衡点である。
すなわち、回路１にヒステリシス回路を設ける必要はない。

図１の基準電位１が、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３のものが図２の電位Ｖｔ１のＶ１−１、Ｖ１−２、Ｖ１−３にそれぞれ対応する。

負荷は、劣後順に基準電位１が、Ｖ１３、Ｖ１２、Ｖ１１である回路１を有した電圧変換装置に接続される。すなわち、図２の点Ｖ１−３、Ｖ１−２、Ｖ１−１を起点とする斜線に基づき電流が減少する（端子Ｔ１の電位低下に基づき。）。

Ｘ軸から見て最も斜線の傾斜角が大きく、電流が“０”となる端子Ｔ１の電位Ｖｔ１の高いものが優先度の低い劣後負荷である。
Ｘ軸から見て最も斜線の傾斜角が小さく、電流が“０”となる端子Ｔ１の電位Ｖｔ１の低いものが優先度の高い優先負荷である。

図３は、回路１において基準電位１及び増幅度の相違する電圧変換装置（ＡＰＰＡ１、ＡＰＰＡ２、・・・ＡＰＰＡｎ）を接続した様子を表している。各電圧変換装置の端子Ｔ１は電源線Ｖｂｐ（正極電位）に接続され、端子Ｔ２は電源線Ｖｂｎ（負極電位）に接続されている。

図１が本発明の電圧変換装置であり、図３が本発明の給電劣後制御システムである。
図３の端子Ｔ３、端子Ｔ４、には負荷（単数又は複数）が接続され給電を劣後制御される。

（２）電圧変換装置の実施の形態の変形例
（２−１）電圧変換装置の変形例の構成説明
図４は、本発明による電圧変換装置の実施の形態の変形例の構成を示す図である。

以下、図４を参照して、電圧変換装置の実施の形態の変形例である構成を説明する。

本発明の電圧変換装置の変形例は、以下の構成である。

図４は図１とほぼ同様であるが、以下の相違点がある。
図４において符号ＣＶ２で示される電圧変換回路２は、負極入力型である。すなわち、端子Ｔ１に負極電位を印加し、端子Ｔ２に正極電位を接続する。

図１の電圧変換回路１とは、図４の電圧変換回路２の入力電位極性が逆であるから、端子Ｔ１の電位の分圧を印加される差動増幅器１の非反転入力端（１）の電位極性に合わせて符号Ｖ１ｒで示される基準電位１ｒの電位極性も図１の基準電位１（Ｖ１）とは逆である。特許請求の範囲では、基準電位１ｒを基準電位１としている（電位極性を逆としているのみで、電源としては同一であるから。）。

同様に、端子Ｔ３の電位の分圧を印加される差動増幅器２の反転入力端（３）の電位極性に合わせて符号Ｖ２ｒで示される基準電位２ｒの電位極性も図１の基準電位２（Ｖ２）とは逆である。特許請求の範囲では、基準電位２ｒを基準電位２としている（電位極性を逆としているのみで、電源としては同一であるから。）。

すなわち、図４において、差動増幅器１の非反転入力端（１）に負極電位が印加されるので、差動増幅器１の反転入力端（２）に負極電位を印加し、差動増幅器２の反転入力端（３）に負極電位が印加されるので、差動増幅器２の非反転入力端（４）に負極電位を印加している。

図４において、差動増幅器１及び差動増幅器２の出力電位極性も負電位であるから、電圧変換回路２の制御電位入力端（Ｃ）には負極電位が入力され、電圧変換回路２はこの負極電位で動作する。
その他の回路上の相違点はないので、同一の素子には同一符号を付して、回路構成の説明を省略する。

図３に本発明の電圧変換装置の変形例を接続する場合は、端子Ｔ１と端子Ｔ２を入替える。端子Ｔ３は負極電位を出力し、端子Ｔ４は正極電位を出力する。

（２）電圧変換装置の実施の形態の変形例
（２−２）電圧変換装置の変形例の動作説明

図４における電圧変換装置の変形例の動作は、電圧変換回路２の入力電位極性（入力部（Ａ）の電位極性）、出力電位極性（出力部（Ｂ）の電位極性）及び制御電位入力端（Ｃ）の電位極性が図１の電圧変換回路１とは反転し、図４の基準電位１ｒと基準電位２ｒの極性は、図１の基準電位１と基準電位２とは電位極性が反転するのみである。

図１では正極電位出力用電圧変換装置であり、図４は負極電位出力用電圧変換装置である。動作は原理自体は、前述の「（１−２）電圧変換装置の動作説明」と同様であるから重複する説明を割愛する。

なお、図１の電圧変換回路１、図４の電圧変換回路２は、制御電位入力端（Ｃ）に印加された電位により、ＰＷＭにより、入力電流量、出力電流量、出力電位を制御する。

ＣＶ１、ＣＶ２ 電圧変換回路
ＯＰ１、ＯＰ２ 差動増幅器
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ１ｒ、Ｖ２ｒ 基準電位
Ｒ１〜Ｒ９ 抵抗素子
Ｔ１〜Ｔ４ 端子

Claims (3)

1. 正極電位が印加される制御端、正極電位が印加される電流入力端及び正極電位を出力する電流出力端を有する電圧変換回路１と、
   差動増幅器１、差動増幅器２、基準電位１、基準電位２と、を備え、
   前記電流入力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器１の非反転入力端に印加され、該差動増幅器１の反転入力端には、前記基準電位１の正極が印加され、
   前記電流出力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器２の反転入力端に印加され、該差動増幅器２の非反転入力端には、前記基準電位２の正極が印加され、
   前記差動増幅器１と前記差動増幅器２の出力電位は合成され前記制御端に印加され、
   前記電圧変換回路１と前記差動増幅器２は、該電圧変換回路１の出力電位を一定に保持すべく負帰還回路が構成され、
   前記電圧変換回路１と前記差動増幅器１は、該電圧変換回路１の前記電流入力端の電位が低下すると、該電圧変換回路１の該電流入力端への入力電流を減じ、該電圧変換回路１の該電流入力端の電位が上昇すると、該電圧変換回路１の該電流入力端への入力電流を増加させる正帰還回路が構成されていることを特徴とする電圧変換装置。
2. 負極電位が印加される制御端、負極電位が印加される電流入力端及び負極電位を出力する電流出力端を有する電圧変換回路２と、
   差動増幅器１、差動増幅器２、基準電位１、基準電位２と、を備え、
   前記電流入力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器１の非反転入力端に印加され、該差動増幅器１の反転入力端には、前記基準電位１の負極が印加され、
   前記電流出力端の電位に比例する電位が前記差動増幅器２の反転入力端に印加され、該差動増幅器２の非反転入力端には、前記基準電位２の負極が印加され、
   前記差動増幅器１と前記差動増幅器２の出力電位は合成され前記制御端に印加され、
   前記電圧変換回路２と前記差動増幅器２は、該電圧変換回路２の出力電位を一定に保持すべく負帰還回路が構成され、
   前記電圧変換回路２と前記差動増幅器１は、該電圧変換回路２の前記電流入力端の電位が低下すると、該電圧変換回路２の前記電流入力端への負の入力電流を増加させ、該電圧変換回路２の該電流入力端の電位が上昇すると、該電圧変換回路２の該電流入力端への負の入力電流を減じる正帰還回路が構成されていることを特徴とする電圧変換装置。
3. 請求項１又は２に記載の電圧変換装置を複数個、電源供給線の電位極性と該電圧変換装置の電流入力端の電位極性を整合させ並列接続したことを特徴とする給電劣後制御システム。

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