JP5817565B2 - 配電装置、配電システムおよび突入電流抑制方法 - Google Patents

配電装置、配電システムおよび突入電流抑制方法 Download PDF

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Description

本発明は、配電装置、配電システムおよび突入電流抑制方法に関する。
サーバやストレージ装置などの電子機器へAC(Alternating Current)電源を供給した時に、動作電流の数倍の入力電流が瞬間的に流れることがある。このような電流は、突入電流(または始動電流)と呼ばれている。
突入電流の発生事由としては、例えば、電子機器に搭載された電源回路内部のコンデンサへの充電による影響が大きい。すなわち、電源回路では、脈動分の少ない直流電圧を生成するために、入力側に容量の大きな平滑用の入力コンデンサを配置している。入力コンデンサは、初期状態では電荷は0に近いため、電源供給時には大きな充電電流が瞬間的に流れ、これが突入電流となる。
突入電流が生じると、電源ラインに定格電流以上の電流が流れて、回路素子やコネクタに破損を生じさせるおそれがあるため、システムを安定稼働する上で突入電流を抑制することは重要である。そこで、電源投入時や瞬時停電発生後の復帰時において突入電流の発生を防止した技術が提案されている。
特開平10−155272号公報 特開平11−196529号公報
近年、サーバやストレージ装置などの電子機器の小型化および高密度化に伴い、同一ラック内に搭載される各種の電子機器の台数が増加している。このように搭載される電子機器の数が多くなるほど、システム全体で発生する突入電流が大きくなるという問題がある。
突入電流は各電子機器が備える電源回路で発生するため、機器の制御方法や突入電流を抑制するレベルについては電源回路によって異なる。このため、電源回路毎に突入電流抑止回路を設ける方策が採られることが多い。しかしながら、各電子機器内の電源回路に突入電流抑止回路を設ける構成では、電子機器の数が増加するほど、突入電流抑制のために要するコストが増加するという問題があった。
1つの側面では、本発明は、低コストで突入電流を抑制する配電装置、配電システムおよび突入電流抑制方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、配電装置が提供される。配電装置は、それぞれ電子機器に接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポートと、前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路と、前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された前記電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、前記突入電流の発生契機とみなして、スイッチ切替指示を出力する制御部と、前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる第2の電源経路に切り替えるスイッチ部と、を有する。
また、上記課題を解決するために、上記配電装置と複数の電子機器とを有する配電システムが提供される。
さらに、上記課題を解決するために、上記配電装置と同様の処理を実行する突入電流抑制方法が提供される。
1態様によれば、低コストで突入電流を抑制することが可能になる。
第1の実施の形態に係る配電装置の構成例を示す図である。 PDUを含む配電システムの参考例を示す図である。 第2の実施の形態に係る配電システムの構成例を示す図である。 突入電流抑止部の内部構成例を示す図である。 PDUの動作フローを示す図である。 PDUの動作フローを示す図である。 AC入力異常の検出判定を説明するための図である。 PDUの動作フローを示す図である。 エンクロージャの構成例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る配電装置の構成例を示す図である。配電装置10は、電源部20および電子機器3−1〜3−nが接続され、電源部20からの電源信号を、電子機器3−1〜3−nに配電する。
配電装置10は、突入電流抑止回路11、制御部12、スイッチ部swおよび配電ポートp1〜pnを備える。配電ポートp1〜pnは、電子機器3−1〜3−nに接続して、電子機器3−1〜3−nに電源信号を配電するポートである。
突入電流抑止回路11は、電子機器3−1〜3−nに配電する前段で、突入電流を一括して抑止する。制御部12は、突入電流の発生契機を検出して、スイッチ切替指示を出力する。
スイッチ部swは、スイッチ切替指示にもとづき、突入電流の発生時には、電源信号を突入電流抑止回路11に入力する第1の電源経路に切り替える。また、スイッチ切替指示にもとづき、突入電流の未発生時には、電源信号の経路を、突入電流抑止回路11を迂回させる第2の電源経路に切り替える。
このように、配電装置10は、突入電流発生時には、電源経路を突入電流抑止回路11に入力して、配電ポートp1〜pnに接続される複数の電子機器3−1〜3−nの前段で突入電流を一括して抑止する構成とした。これにより、電子機器個別に突入電流抑止回路を備えることを不要とし、低コストで突入電流を抑制することが可能になる。
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態として、上記の配電装置10を含む配電システムについて説明する。以下では、配電装置10の一例として、PDU(Power Distribution Unit)と呼ばれる配電タップを挙げる。
ここではまず、PDUを含む配電システムの参考例を図2に示し、この図2を用いて配電システムの参考例を用いた場合の課題について説明した後、第2の実施の形態について説明する。
図2は、PDUを含む配電システムの参考例を示す図である。PDU100は、ブレーカ101、102を含む。また、PDU100には、電源部20と、エンクロージャ(Enclosure)31〜38が接続されている。
エンクロージャ31〜34はそれぞれ、PSU(Power Supply Unit)31a〜34aを備えている。また、エンクロージャ35〜38はそれぞれ、PSU35a〜38aを備えている。PSU31a〜38aはそれぞれ、PDU100から入力されるAC電源電圧をDC(Direct Current)電圧に変換し、対応するエンクロージャ内の装置に供給する。さらに、PSU31a〜38aは、図示はしていないが、突入電流抑止回路をそれぞれ有している。
PDU100内のブレーカ101、102の一端は共に、電源部20と接続する。電源部20は、AC電源電圧をPDU100に供給する。電源部20としては、分電盤やUPS(Uninterruptible Power Supply:無停電電源装置)が該当する。
ブレーカ101の他端は、配電ポートp1〜p4を通じて、エンクロージャ31〜34内のPSU31a〜34aと接続する。ブレーカ102の他端は、配電ポートp5〜p8を通じて、エンクロージャ35〜38内のPSU35a〜38aと接続する。
ブレーカ101は、エンクロージャ31〜34内のPSU31a〜34aのいずれかで過負荷や短絡などにより異常な電流が流れた時には、電路を開放し、PSU31a〜34aに対する電源部20からの電源供給を遮断する。同様に、ブレーカ102は、エンクロージャ35〜38内のPSU35a〜38aのいずれかで過負荷や短絡などにより異常な電流が流れた時には、電路を開放し、PSU35a〜38aに対する電源部20からの電源供給を遮断する。
ここで、PDU100は、多数のエンクロージャに対して効率的に電源を供給することを可能にする。例えば、PSU個々にACコンセントと接続するための電源ケーブルを設けると、同一ラックに搭載されるエンクロージャ数が増加した場合、1ラック当たりの電源ケーブル数も増加することになる。一例を挙げると、データセンタで主流となる高さ40U(1U(ユニット)=1.75インチ)の19インチラックに対して、高さ2Uの冗長電源を有するサーバをフルに搭載すると、電源ケーブルは40本となってしまう。
40本もの電源ケーブルを、一般的な施設のACコンセントに直接接続することは困難である。これに対して、PDU100に各エンクロージャを接続すること、上述のようなACコンセント数の問題は解消される。また、PDU100は、ラックに取り付けることが可能であるので、ラックから出る電源ケーブル数を減らすことができ、多くの電源ケーブルが床上を行き交うというような状態も解消することができる。
ところで、PSU31a〜38aは、平滑用などの各種コンデンサを備えている。一方、前述のように、突入電流は、PSUの内部のコンデンサへの充電時に発生する。突入電流が発生するケースとしては、PSUの内部回路の動作開始時に発生する場合や、PSUが出力を開始する時に発生する場合などがある。
このように、突入電流は、各PSUで発生するため、図2のような配電システムでは、PSU毎に、突入電流抑止回路を有する構成がとられることがある。しかし、この場合には、ラックに搭載されるエンクロージャ数が増加すると、突入電流抑制のために要するコストが増加するといった問題があった。
一方、基幹系システムなどでは、PDUでACケーブルがまとめられることを想定して、各エンクロージャに搭載するPSUは突入電流を20A程度まで抑制するような構成を採用していることが多い。しかしながら、小規模システムでは、PDUでACケーブルがまとめられることを想定せず、突入電流が50A以上発生してしまうPSUが存在する場合がある。
このように、様々なエンクロージャが接続されたPDUは、PDU入力端では100Aを超える突入電流が発生してしまうことがあり、施設側のヒューズやブレーカが誤動作したり、UPSが過電流を検出して出力停止状態になったりするといった問題もあった。さらに、PDU入力端での突入電流を抑制するために、後段のエンクロージャに一定以上の突入電流を抑制可能なPDUを搭載することを義務づけた場合、接続可能なエンクロージャが限られてしまい、システムの汎用性が低下してしまう。
第2の実施の形態に係る配電システムはこのような点に鑑みてなされたものであり、PDUに入力する突入電流を抑止することで、低コストで突入電流を抑制するとともに、分電盤やUPSの誤動作を防止するものである。さらに、電源仕様の異なる様々なエンクロージャを接続可能にするものである。
次に、上記の配電装置10を含む配電システムの構成例について説明する。なお、以降では、配電装置をPDUと呼ぶ。
図3は、第2の実施の形態に係る配電システムの構成例を示す図である。配電システム1は、PDU10−1、電源部20およびエンクロージャ31〜38を備える。なお、電源部20およびエンクロージャ31〜38については、図2で説明した通りである。
PDU10−1は、突入電流抑止部11a、11b、制御監視回路12−1、ブレーカ13a、13b、ヒューズ14、AC/DCコンバータ15、バッテリ16、配電ポートp1〜p8および外部インタフェースポートA、Bを備える。
突入電流抑止部11aは、突入電流抑止回路11a−1およびバイパススイッチsw1を含む。突入電流抑止部11bは、突入電流抑止回路11b−1およびバイパススイッチsw2を含む。
また、PDU10−1には、電源部20と、エンクロージャ31〜34、35〜38が接続している。
エンクロージャ31〜34はそれぞれ、PSU31a〜34aを備え、エンクロージャ35〜38はそれぞれ、PSU35a〜38aを備えている。
PDU10−1内のブレーカ13a、13bの一端は共に、電源部20と接続する。電源部20としては、分電盤やUPSが該当する。
ブレーカ13aの他端は、突入電流抑止部11aの入力端と接続する。突入電流抑止部11aの入力端は、突入電流抑止部11aの内部で2分岐している。一方の分岐ラインは、突入電流抑止回路11a−1の入力端に接続し、他方の分岐ラインは、バイパススイッチsw1の入力端と接続する。
また、突入電流抑止回路11a−1の出力端と、バイパススイッチsw1の出力端とは、突入電流抑止部11a内部で合流して、突入電流抑止部11aの出力端と接続する。突入電流抑止部11aの出力端は、配電ポートp1〜p4と接続し、配電ポートp1〜p4には、エンクロージャ31〜34内のPSU31a〜34aがそれぞれ接続する。
ブレーカ13bの他端は、突入電流抑止部11bの入力端と接続する。突入電流抑止部11bの入力端は、突入電流抑止部11bの内部で2分岐している。一方の分岐ラインは、突入電流抑止回路11b−1の入力端に接続し、他方の分岐ラインは、バイパススイッチsw2の入力端と接続する。
突入電流抑止回路11b−1の出力端と、バイパススイッチsw2の出力端とは、突入電流抑止部11b内部で合流して、突入電流抑止部11bの出力端と接続する。突入電流抑止部11bの出力端は、配電ポートp5〜p8と接続し、配電ポートp5〜p8には、エンクロージャ35〜38内のPSU35a〜38aがそれぞれ接続する。
ヒューズ14の一方の端子は、電源部20に接続し、他方の端子は、AC/DCコンバータ15の入力端と接続する。AC/DCコンバータ15の出力端は、制御監視回路12−1と接続し、制御監視回路12−1に対してDC電源を供給する。また、バッテリ16が、AC/DCコンバータ15と制御監視回路12−1に接続されており、バッテリ16からも電源が供給できるようになっている。
ブレーカ13aは、エンクロージャ31〜34内のPSU31a〜34aのいずれかで過負荷や短絡などにより異常な電流が流れた時には、電路を開放し、PSU31a〜34aに対する電源部20からの電源供給を遮断する。同様に、ブレーカ13bは、エンクロージャ35〜38内のPSU35a〜38aのいずれかで過負荷や短絡などにより異常な電流が流れた時には、電路を開放し、PSU35a〜38aに対する電源部20からの電源供給を遮断する。
制御監視回路12−1は、ブレーカ13a、13bの出力側の電圧/電流監視およびAC/DCコンバータ15の電圧監視などを行い、突入電流が発生するタイミングを認識して、バイパススイッチsw1、sw2のスイッチ制御を行うこともできる。
一方、制御監視回路12−1は、外部インタフェースポートを通じて、エンクロージャ31〜34と接続する。なお、図3では簡略化して、外部インタフェースポートをポートAとし、ポートAとエンクロージャ34とが接続している状態のみ示している。同様に、制御監視回路12−1は、外部インタフェースポートを通じて、エンクロージャ35〜38と接続する。なお、図3では簡略化して、外部インタフェースポートをポートBとし、ポートBとエンクロージャ35とが接続している状態のみ示している。
制御監視回路12−1は、外部インタフェースポートを介して、エンクロージャ31〜38から送信される制御指示を受信する。そして、受信した制御指示にもとづいて、バイパススイッチsw1、sw2のスイッチ制御を行う。
突入電流抑止部11a、11b内のバイパススイッチsw1、sw2は、制御監視回路12−1から送信されるスイッチング指示にもとづいて、突入電流が発生するタイミングのみスイッチOFFとなる。バイパススイッチsw1がスイッチOFFとなると、電源経路が突入電流抑止回路11a−1へ入力する経路に切り替えられ、この時発生した突入電流は、突入電流抑止回路11a−1を流れることで、突入電流が抑止される。同様に、バイパススイッチsw2がスイッチOFFとなると、電源経路が突入電流抑止回路11b−1へ入力する経路に切り替えられ、この時発生した突入電流は、突入電流抑止回路11b−1を流れることで、突入電流が抑止される。
図4は、突入電流抑止部の内部構成例を示す図である。突入電流抑止部11a内の突入電流抑止回路11a−1は、例えば、抵抗RおよびコイルLを含む、また、突入電流抑止部11a内のバイパススイッチsw1は、例えば、リレースイッチRSWで構成されている。なお、突入電流抑止部11bも同様な構成で実現可能である。
抵抗Rの一端は、リレースイッチRSWの一端と、図3に示したブレーカ13aの一端と接続し、抵抗Rの他端は、コイルLの一端と接続する。コイルLの他端は、リレースイッチRSWの他端と、図3に示した配電ポートp1〜p4を介して、エンクロージャ31〜34内のPSU31a〜34aに接続する。
なお、図4の例では、突入電流抑止回路11a−1は、抵抗RとコイルLとで構成したが、例えば抵抗Rのみで構成してもよい。また、バイパススイッチsw1は、リレースイッチRSWとしたが、例えばサイリスタなどを用いてもよい。
次に突入電流が発生するタイミングについて説明する。突入電流が発生するタイミングとしては、例えば、以下の3つのケースが考えられる。
(1)通常起動時
通常起動時としては、例えば、AC入力コンセントの接続時、分電盤ブレーカがOFFからONになった時、またはUPS出力がOFFからONになった時などである。
(2)AC入力異常時
AC入力異常時としては、例えば、AC入力電源の瞬間電圧低下または停止状態からの復電時(停電からの復旧時)などである。
(3)エンクロージャの負荷変動時
エンクロージャの負荷変動時としては、例えば、エンクロージャ内の装置が待機状態から稼動状態へ遷移した場合が該当する。例えば、エンクロージャ内のディスク装置がMAID(Massive Array of Idle Disks)に対応している場合に、ディスク装置がスピンダウン状態からスピンアップ状態に遷移する時などが該当する。
次に各突入電流発生タイミングにおけるPDU10−1の動作についてフローチャートを用いて説明する。図5は、PDUの動作フローを示す図である。この図5は、上記(1)の通常起動時におけるPDU10−1の動作を示している。
〔ステップS1〕AC電源を配電システム1に入力する。例えば、電源部20のコンセントをAC電源に接続した時に該当する。
〔ステップS2〕制御監視回路12−1に電源が供給され起動する。制御監視回路12−1は、バイパススイッチsw1、sw2を開放(OFF)状態にする。バイパススイッチsw1、sw2がOFFの時、電源経路は、図1で示した第1の電源経路となり、電源部20から流れてくる電源信号は、突入電流抑止回路11a−1、11b−1へ流れる。なお、バイパススイッチsw1、sw2は、制御監視回路12−1が起動していない状態でもOFFになっていることが望ましい。例えば、バイパススイッチsw1、sw2として、ノーマリオフ方式のスイッチを使用することが望ましい。
制御監視回路12−1は、以下のステップS3〜S7の処理を、ブレーカ13aおよび突入電流抑止部11aを含む系統と、ブレーカ13bおよび突入電流抑止部11bを含む系統とで、個別に実行する。ここでは例として前者の系統についての処理を説明する。
〔ステップS3〕制御監視回路12−1は、ブレーカ13aの後段の電圧または電流を監視する。
〔ステップS4〕制御監視回路12−1が、所定値を超える電圧または電流を検出した場合(S4:YES)は、ステップS5へ行き、検出された電圧または電流が所定値以下である場合(S4:NO)は、ステップS3へ戻る。なお、制御監視回路12−1が所定値を超える電圧または電流を検出するケースとは、例えば、ブレーカ13aの動作が開始され、さらに、配電ポートp1〜p4に接続されたエンクロージャ31〜34の少なくとも1つが電源ON状態に遷移した場合である。
〔ステップS5〕制御監視回路12−1は、内部に有しているタイマを起動する。
〔ステップS6〕制御監視回路12−1は、タイマにあらかじめ設定してある設定時間経過後、バイパススイッチsw1を閉塞(ON)状態に設定する。なお、タイマの設定時間は、例えば、エンクロージャに搭載される一般的なPSUにおける内部コンデンサの充電時間や、PSUの出力電圧が安定するまでの時間を十分に含むように設定される。バイパススイッチsw1がONの時、電源経路は、図1で示した第2の電源経路となり、電源部20から流れてくる電源信号は、バイパススイッチsw1を通過して、後段のエンクロージャへ流れる。
〔ステップS7〕バイパススイッチsw1がONとなり、電源信号が供給される経路は、突入電流抑止回路11a−1を迂回して、バイパススイッチsw1を通過する経路となる。そして、この状態でエンクロージャ31〜34は通常運用状態で運用される。
上記のように、制御監視回路12−1が入力AC電源の電圧または電流を監視し、定常電流/電圧になる前では、バイパススイッチsw1、sw2がOFFとなって、突入電流は突入電流抑止回路11a−1、11b−1へ流れる。そして、定常電流/電圧になるタイミングで、バイパススイッチsw1、sw2をONにすることで、バイパススイッチsw1、sw2経由でエンクロージャ31〜34、35〜38に配電する構成とした。
このように、エンクロージャ31〜38の前段で、突入電流抑止制御を一括して行う構成としたので、エンクロージャ31〜34、35〜38毎に突入電流抑止回路を設けることが不要となり、突入電流抑止に要するコストを低減することが可能になる。また、エンクロージャ31〜38のPSU31a〜38aのそれぞれに、決められた一定以上の突入電流を抑止するための回路の搭載を義務づける必要もなくなり、PDU10−1に対して様々な電源仕様を有するエンクロージャを接続可能になる。
また、PDU10−1内で、PDU10−1に入力する突入電流を抑止しているので、電源部20の誤動作(例えば、分電盤やUPSの誤動作)を防止することが可能になる。例えば、電源部20からPDU10−1への電源供給が開始された後、エンクロージャ31〜38の起動によって大きな突入電流が発生すると、電源部20内のブレーカやUPSが電源供給を停止してしまい、エンクロージャ31〜38が起動できなくなる場合がある。さらに、同様の理由による突入電流の発生により、PDU10−1内のブレーカ13a、13bが電源供給を遮断してしまうこともある。PDU10−1内で、PDU10−1に入力する突入電流を抑止したことで、このような事態を回避できる。
図6は、PDUの動作フローを示す図である。この図は、上記(2)のAC入力異常時におけるPDU10−1の動作を示している。
〔ステップS11〕バイパススイッチsw1、sw2がONであり、電源が供給される経路は、突入電流抑止回路11a−1、11b−1を迂回して、バイパススイッチsw1、sw2を通過する経路で、システムが運用されている(通常運用状態)。
〔ステップS12〕AC入力の瞬間電圧低下または瞬間電圧停止が発生する。
〔ステップS13〕制御監視回路12−1は、AC/DCコンバータ15からの出力電圧の監視結果にもとづき、AC入力の瞬間電圧低下または瞬間電圧停止を検出する(検出判定については図7で後述する)。
〔ステップS14〕制御監視回路12−1は、バイパススイッチsw1、sw2をOFF状態に設定する。バイパススイッチsw1、sw2がOFFの時、電源経路は、図1で示した第1の電源経路となり、電源部20から流れてくる電源信号は、突入電流抑止回路11a−1、11b−1へ流れる。
なお、制御監視回路12−1には、バッテリ16からの電圧も供給されている。ステップS13でAC入力の瞬間電圧低下または瞬間電圧停止を検出した時、制御監視回路12−1は、バッテリ16からの電圧によって動作し続けることができる。
制御監視回路12−1は、以下のステップS15〜S19の処理を、ブレーカ13aおよび突入電流抑止部11aを含む系統と、ブレーカ13bおよび突入電流抑止部11bを含む系統とで、個別に実行する。ここでは例として前者の系統についての処理を説明する。
〔ステップS15〕制御監視回路12−1は、ブレーカ13aの後段の電圧または電流を監視する。
〔ステップS16〕制御監視回路12−1が、電圧または電流を検出した場合(S16:YES)は、ステップS17へ行き、電圧または電流を検出しない場合(S16:NO)は、ステップS15へ戻る。
〔ステップS17〕制御監視回路12−1は、内部に有しているタイマを起動する。
〔ステップS18〕制御監視回路12−1は、タイマにあらかじめ設定してある設定時間経過後、バイパススイッチsw1をON状態に設定する。バイパススイッチsw1がONの時、電源経路は、図1で示した第2の電源経路となり、電源部20から流れてくる電源信号は、バイパススイッチsw1を通過して、後段のエンクロージャへ流れる。
〔ステップS19〕バイパススイッチsw1がONとなり、電源が供給される経路は、突入電流抑止回路11a−1を迂回して、バイパススイッチsw1を通過する経路となる。そして、この状態でエンクロージャ31〜34は通常運用状態で運用される。
なお、ステップS13では、制御監視回路12−1は、ブレーカ13aと突入電流抑止部11aとの間、および、ブレーカ13bと突入電流抑止部11bとの間において、それぞれ電圧を検出してもよい。この場合、制御監視回路12−1は、ステップS13〜S19までの処理を、ブレーカ13aおよび突入電流抑止部11aを含む系統と、ブレーカ13bおよび突入電流抑止部11bを含む系統とで、個別に実行する。
図7は、AC入力異常の検出判定を説明するための図である。図7の縦軸は電圧(V)、横軸は時間(ms)である。
制御監視回路12−1のAC入力異常監視は、入力電圧を監視して判定を行う。AC入力電圧を異常と認識する条件は、例えば以下の3つである。制御監視回路12−1は、例えば、以下の(a)〜(c)の少なくとも1つの条件を満たした時、AC入力電圧が異常と認識する。あるいは、制御監視回路12−1は、(a)〜(c)のうちの複数の条件を満たした時、AC入力電圧が異常と認識してもよい。
(a)あらかじめ設定された閾値電圧Vに対して、入力電圧が閾値電圧V以下になる状態が一定期間Ta以上継続した場合に、AC入力電圧が異常と認識する。
(b)あらかじめ設定された閾値電圧Vに対して、入力電圧が閾値電圧Vを超えた状態が一定時間Tb以上継続しなかった場合に、AC入力電圧が異常と認識する。
(c)あらかじめ設定された閾値電圧Vに対して、入力電圧が閾値電圧Vを超えるタイミングが一定時間Tc内に発生しなかった場合に、AC入力電圧が異常と認識する。ただし、条件(b)と条件(c)で閾値電圧Vが共通である場合、Tc>Tbである。
なお、条件(a)〜(c)のそれぞれにおける閾値電圧は、互いに異なる値としてもよい。
上記のように、制御監視回路12−1は、瞬間的な電圧低下や停電が発生したことを検知すると、バイパススイッチsw1、sw2をOFFにして、突入電流抑止回路11a−1、11b−1経由で配電する構成とした。
このように、エンクロージャ31〜38の前段で突入電流抑止制御を一括して行う構成としたので、エンクロージャ31〜34、35〜38毎に突入電流抑止回路を設けることが不要となり、突入電流抑止に要するコストを低減することが可能になる。また、エンクロージャ31〜38のPSU31a〜38aのそれぞれに、決められた一定以上の突入電流を抑止するための回路の搭載を義務づける必要もなくなり、PDU10−1に対して様々な電源仕様を有するエンクロージャを接続可能になる。
また、PDU10−1内で、PDU10−1に入力する突入電流を抑止するので、電源部20の誤動作(例えば、分電盤やUPSの誤動作)や、PDU10−1内のブレーカ13a、13bの誤動作を防止することが可能になる。
図8は、PDUの動作フローを示す図である。この図8は、上記(3)のエンクロージャの負荷変動時におけるPDU10−1の動作を示している。
〔ステップS21〕バイパススイッチsw1、sw2がONであり、電源が供給される経路は、突入電流抑止回路11a−1、11b−1を迂回して、バイパススイッチsw1、sw2を通過する経路で、システムが運用されている(通常運用状態)。
〔ステップS22〕制御監視回路12−1は、外部インタフェースポートを介して、エンクロージャ31〜38のいずれかからの制御指示情報を受信する。
〔ステップS23〕制御監視回路12−1は、制御指示情報にしたがい、バイパススイッチsw1、sw2のうち、動作状態情報を受信したエンクロージャへの電源経路上に設けられたバイパススイッチをOFF状態にする。以下、例としてバイパススイッチsw1がOFF状態にされたものとして説明する。バイパススイッチsw1がOFFの時、電源経路は、図1で示した第1の電源経路となり、電源部20から流れてくる電源信号は、突入電流抑止回路11a−1へ流れる。
〔ステップS24〕制御監視回路12−1は、制御指示内にタイマ指示が含まれているか否かを判断する。タイマ指示が含まれている場合(S24:YES)は、ステップS25へ行き、含まれていない場合(S24:NO)はステップS28へ行く。
〔ステップS25〕制御監視回路12−1は、内部に有しているタイマを起動する。
〔ステップS26〕制御監視回路12−1は、タイマにあらかじめ設定してある設定時間経過後、バイパススイッチsw1をON状態に設定する。なお、タイマの設定時間は、ステップS22で受信した設定指示において指示された時間とされてもよい。バイパススイッチsw1がONの時、電源経路は、図1で示した第2の電源経路となり、電源部20から流れてくる電源信号は、バイパススイッチsw1を通過して、後段のエンクロージャへ流れる。
〔ステップS27〕バイパススイッチsw1がONとなり、電源が供給される経路は、突入電流抑止回路11a−1を迂回して、バイパススイッチsw1を通過する経路となる。そして、この状態でエンクロージャ31〜34は通常運用状態で運用される。
〔ステップS28〕制御監視回路12−1は、該当エンクロージャからスイッチON指示を受信したか否かを判断する。受信した場合(S28:YES)は、ステップS29へ行き、受信しない場合(S28:NO)は、スイッチON指示を待つ。
〔ステップS29〕制御監視回路12−1は、バイパススイッチsw1をON状態にする。ステップS27へ行く。
上記のように、制御監視回路12−1は、エンクロージャ31〜38の負荷変動時の制御指示にもとづいて、バイパススイッチsw1、sw2のON/OFFの切り替えを行う構成とした。
このように、エンクロージャ31〜38の前段で突入電流抑止制御を一括して行う構成としたので、エンクロージャ31〜34、35〜38毎に突入電流抑止回路を設けることが不要となり、突入電流抑止に要するコストを低減することが可能になる。また、エンクロージャ31〜38のPSU31a〜38aのそれぞれに、決められた一定以上の突入電流を抑止するための回路の搭載を義務づける必要もなくなり、PDU10−1に対して様々な電源仕様を有するエンクロージャを接続可能になる。
また、PDU10−1内で、PDU10−1に入力する突入電流を抑止するので、電源部20の誤動作(例えば、分電盤やUPSの誤動作)や、PDU10−1内のブレーカ13a、13bの誤動作を防止することが可能になる。なお、図8の制御は、特にエンクロージャが待機状態から、パワーONするタイミングで大きな突入電流が発生するような場合に有効である。
次にエンクロージャの構成例について説明する。図9は、エンクロージャの構成例を示す図である。
エンクロージャ31〜34には、ストレージシステムを構成する装置が収容されている。また、エンクロージャ31〜34には、PSU31a〜34aが搭載されている。PSU31a〜34aは、PDUから供給されるAC電源をDCに変換し、エンクロージャ内部の装置に供給する。
エンクロージャ31は、CM(Controller Module)31b−1、31b−2を備える。CM31b−1、31b−2は、ストレージシステムを統括的に制御する制御サーバである。CM31b−1、31b−2はそれぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)、メモリ等を備えるコンピュータである。なお、本実施の形態では、CMはアクセスの信頼性向上のために2台搭載され、冗長化されている。
エンクロージャ32、33はそれぞれ、ディスクアレイ32b、33bを備える。ディスクアレイ32b、33bは、CM31b−1、31b−2からのアクセス制御対象の記憶装置を内部に複数備えている。記憶装置は例えば、HDD(Hard disk drive)、SSD(Solid State Drive)などである。
エンクロージャ34は、FC(Fibre Channel)スイッチ34bを備える。FCスイッチ34bは、CM31b−1、31b−2とディスクアレイ32b、33bとの間でFCケーブルを通じて送受信されるデータを中継する。
CM31b−1、31b−2は、図示しないホスト装置に接続され、ホスト装置からのI/O(In/Out)要求に応じて、ディスクアレイ32b、33b内の記憶装置に対するデータの読み書きを行う。また、CM31b−1、31b−2は、例えば、ディスクアレイ32b、33b内の記憶装置によって実現される物理記憶領域をRAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)によって管理し、これらの物理記憶領域に対するアクセスを制御する。
CM31b−1、31b−2とディスクアレイ32b、33bのHDDとは、MAIDに対応している。CM31b−1、31b−2は、ディスクアレイ32b、33bに搭載されたHDDのうち使用頻度の低いHDDにスピンダウンを指示し、HDDにおける磁気ディスクの回転を停止させる。CM31b−1、31b−2は、スピンダウンされたHDDに対してスピンアップを指示する前に、PDUの通信ポートAに対して突入電流の抑止を指示する制御指示情報を出力する。この制御指示情報とは、図8のステップS22で制御監視回路12−1が受信する情報に対応する。
CM31b−1、31b−2は、例えば、RAIDグループ単位でHDDのスピンダウンを指示することができる。RAIDグループとは、ディスクアレイ32b、33bに搭載された複数の記憶装置の物理記憶領域を組み合わせて構成される論理記憶領域である。CM31b−1、31b−2がRAIDグループ内のHDDにスピンアップを指示すると、複数のHDDにおける磁気ディスクが一斉に回転を開始することになり、大きな負荷変動が生じ得る。制御指示情報の出力により、負荷変動による突入電流の発生を抑止できる。
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
(付記1) それぞれ電子機器に接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポートと、
前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路と、
前記突入電流の発生契機を検出して、スイッチ切替指示を出力する制御部と、
前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる第2の電源経路に切り替えるスイッチ部と、
を有することを特徴とする配電装置。
(付記2) 前記制御部は、
前記電源信号の電圧値が第1の閾値電圧以下となって、前記第1の閾値電圧以下となる状態が第1の時間以上継続した場合、
前記電源信号の電圧値が第2の閾値電圧を超えて、前記第2の閾値電圧を超える状態が第2の時間以上継続しなかった場合、
前記電源信号の電圧値が第3の閾値電圧を超えるタイミングが第3の時間内に発生しなかった場合、
の少なくとも1つを検出した際に、前記突入電流の発生契機とみなして、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記2記載の配電装置。
(付記3) 前記制御部は、前記配電装置に対する前記電源信号の供給開始に伴って当該制御部が起動した時、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、さらに、前記第1の電源経路における電流または電圧が所定値を超えてから一定時間経過後に、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記1記載の配電装置。
(付記4) 前記制御部は、前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、前記突入電流の発生契機とみなして、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記1記載の配電装置。
(付記5) 前記制御部は、前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された一の電子機器から第1の指示を受けると、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、その後に前記一の電子機器から第2の指示を受けると、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記1記載の配電装置。
(付記6) 前記制御部は、前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された電子機器から制御指示を受けると、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、前記制御指示に含まれていた設定時間が経過した後、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記1記載の配電装置。
(付記7) 複数の電子機器と、
前記複数の電子機器のそれぞれに接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポート、
前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路、
前記突入電流の発生契機を検出して、スイッチ切替指示を出力する制御部、および、
前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる第2の電源経路に切り替えるスイッチ部、
を備える配電装置と、
を有することを特徴とする配電システム。
(付記8) 前記制御部は、
前記電源信号の電圧値が第1の閾値電圧以下となって、前記第1の閾値電圧以下となる状態が第1の時間以上継続した場合、
前記電源信号の電圧値が第2の閾値電圧を超えて、前記第2の閾値電圧を超える状態が第2の時間以上継続しなかった場合、
前記電源信号の電圧値が第3の閾値電圧を超えるタイミングが第3の時間内に発生しなかった場合、
の少なくとも1つを検出した際に、前記突入電流の発生契機とみなして、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記7記載の配電システム。
(付記9) 前記制御部は、前記配電装置に対する前記電源信号の供給開始に伴って当該制御部が起動した時、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、さらに、前記第1の電源経路における電流または電圧が所定値を超えてから一定時間経過後に、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記7記載の配電システム。
(付記10) 前記制御部は、前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、前記突入電流の発生契機とみなして、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記7記載の配電システム。
(付記11) 前記制御部は、前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された一の電子機器から第1の指示を受けると、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、その後に前記一の電子機器から第2の指示を受けると、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記7記載の配電システム。
(付記12) 前記制御部は、前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された電子機器から制御指示を受けると、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、前記制御指示に含まれていた設定時間が経過した後、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする付記7記載の配電システム。
(付記13) 配電装置における突入電流抑制方法であって、
複数の電子機器に対して、前記複数の電子機器がそれぞれ接続された複数の配電ポートを通じて電源信号を配電し、
突入電流の発生契機を検出すると、前記電源信号の経路を、突入電流抑止回路を迂回して前記複数の配電ポートに接続する第2の電源経路から、前記突入電流抑止回路を介して前記複数の配電ポートに接続する第1の電源経路に切り替える、
ことを特徴とする突入電流抑制方法。
(付記14) 前記電源信号の電圧値が第1の閾値電圧以下となって、前記第1の閾値電圧以下となる状態が第1の時間以上継続した場合、
前記電源信号の電圧値が第2の閾値電圧を超えて、前記第2の閾値電圧を超える状態が第2の時間以上継続しなかった場合、
前記電源信号の電圧値が第3の閾値電圧を超えるタイミングが第3の時間内に発生しなかった場合、
の少なくとも1つを検出した際に、前記突入電流の発生契機とみなして、前記電源信号の経路を前記第1の電源経路に切り替えることを特徴とする付記13記載の突入電流抑制方法。
(付記15) 前記配電装置に対する前記電源信号の供給開始に伴って当該配電装置が起動した時、前記電源信号の経路を前記第1の電源経路に切り替え、さらに、前記第1の電源経路における電流または電圧が所定値を超えてから一定時間経過後に、前記電源信号の経路を前記第2の電源経路に切り替えることを特徴とする付記13記載の突入電流抑制方法。
(付記16) 前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、前記突入電流の発生契機とみなして、前記電源信号の経路を前記第1の電源経路に切り替えることを特徴とする付記13記載の突入電流抑制方法。
(付記17) 前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された一の電子機器から第1の指示を受けると、前記電源信号の経路を前記第1の電源経路に切り替え、その後に前記一の電子機器から第2の指示を受けると、前記電源信号の経路を前記第2の電源経路に切り替えることを特徴とする付記13記載の突入電流抑制方法。
(付記18) 前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された電子機器から制御指示を受けると、前記電源信号の経路を前記第1の電源経路に切り替え、前記制御指示に含まれていた設定時間が経過した後、前記電源信号の経路を前記第2の電源経路に切り替えることを特徴とする付記13記載の突入電流抑制方法。
10 配電装置
11 突入電流抑止回路
12 制御部
20 電源部
3−1〜3−n 電子機器
sw スイッチ部
p1〜pn 配電ポート

Claims (8)

  1. それぞれ電子機器に接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポートと、
    前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路と、
    前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された前記電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、前記突入電流の発生契機とみなして、スイッチ切替指示を出力する制御部と、
    前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる第2の電源経路に切り替えるスイッチ部と、
    を有することを特徴とする配電装置。
  2. 前記制御部は、
    前記電源信号の電圧値が第1の閾値電圧以下となって、前記第1の閾値電圧以下となる状態が第1の時間以上継続した場合、
    前記電源信号の電圧値が第2の閾値電圧を超えて、前記第2の閾値電圧を超える状態が第2の時間以上継続しなかった場合、
    前記電源信号の電圧値が第3の閾値電圧を超えるタイミングが第3の時間内に発生しなかった場合、
    の少なくとも1つを検出した際に、前記突入電流の発生契機とみなして、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする請求項記載の配電装置。
  3. 前記制御部は、前記配電装置に対する前記電源信号の供給開始に伴って当該制御部が起動した時、前記第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、さらに、前記第1の電源経路における電流または電圧が所定値を超えてから一定時間経過後に、前記第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力することを特徴とする請求項1記載の配電装置。
  4. 前記制御部は、前記電子機器が待機状態から稼動状態へ遷移した場合を前記負荷変動として検出することを特徴とする請求項1記載の配電装置。
  5. それぞれ電子機器に接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポートと、
    前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路と、
    前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された一の電子機器から第1の指示を受けると、第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、その後に前記一の電子機器から第2の指示を受けると、第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力する制御部と、
    前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する前記第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる前記第2の電源経路に切り替えるスイッチ部と、
    を有することを特徴とする配電装置。
  6. それぞれ電子機器に接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポートと、
    前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路と、
    前記複数の配電ポートのうちの1つに接続された前記電子機器から制御指示を受けると、第1の電源経路へのスイッチ切替指示を出力し、前記制御指示に含まれていた設定時間が経過した後、第2の電源経路へのスイッチ切替指示を出力する制御部と、
    前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する前記第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる前記第2の電源経路に切り替えるスイッチ部と、
    を有することを特徴とする配電装置。
  7. 複数の電子機器と、
    前記複数の電子機器のそれぞれに接続して、接続された電子機器に電源信号を配電する複数の配電ポート、
    前記各電子機器に配電する前段で、突入電流を一括して抑止する突入電流抑止回路、
    前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された前記電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、前記突入電流の発生契機とみなして、スイッチ切替指示を出力する制御部、および、
    前記スイッチ切替指示にもとづき、前記突入電流の発生時には、前記電源信号を前記突入電流抑止回路に入力する第1の電源経路に切り替え、前記突入電流の未発生時には、前記電源信号の経路を、前記突入電流抑止回路を迂回させる第2の電源経路に切り替えるスイッチ部、
    を備える配電装置と、
    を有することを特徴とする配電システム。
  8. 配電装置における突入電流抑制方法であって、
    複数の電子機器に対して、前記複数の電子機器がそれぞれ接続された複数の配電ポートを通じて電源信号を配電し、
    前記複数の配電ポートにそれぞれ接続された前記電子機器の少なくとも1つにおける負荷変動を検出した場合は、突入電流の発生契機とみなして、前記電源信号の経路を、突入電流抑止回路を迂回して前記複数の配電ポートに接続する第2の電源経路から、前記突入電流抑止回路を介して前記複数の配電ポートに接続する第1の電源経路に切り替える、
    ことを特徴とする突入電流抑制方法。
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