JP7033245B1 - 電源システム及び電源ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
(1)電源システム100の概要
図1は、本発明の実施の形態1による電源システム100の概略構成の一例を示した図である。電源システム100は、電力系統から供給される交流電源21を所望の直流電源に変換し、負荷22に供給する電源装置である。
図2は、電源ユニット10~13の詳細構成の一例を示した図である。電源ユニット10~13は、電源主回路30、電圧検出部301、電流検出部302、端末通信部31、ユニット間通信部32、PWM駆動部33、パラメータ記憶部34、同期処理部35及び制御部36を備える。
電源主回路30は、入力端子Piを介して電力系統から入力される交流電力を直流電力に変換し、出力端子Poを介して負荷22へ出力する回路である。電源主回路30の動作は、制御パラメータPrに基づいて制御される。具体的には、動作モードが定電流動作(CC:Constant Current)であれば、出力電流が目標値Crに一致するように動作し、定電圧動作(CV:Constant Voltage)であれば、出力電圧Voが目標値Crに一致するように制御される。目標値Crは、定電流動作における目標電流Iref又は定電圧動作における目標電圧Vrefである。
電圧検出部301は、電源主回路30の出力電圧Voを検出する手段である。電圧検出部301の検出値は、検出電圧Vdetとして制御部36に入力される。電流検出部302は、電源主回路30の出力電流Ioを検出する手段である。電流検出部302の検出値は、検出電流Idetとして制御部36に入力される。
端末通信部31は、端末通信線TCLを介して、制御端末20と通信するパケット通信手段である。マスターユニットMUの端末通信部31は、制御パラメータPrを制御端末20から受信し、制御部36へ出力する。スレーブユニットSUの端末通信部31は使用されず、マスターユニットMUの端末通信部31は、マスターユニットMUの制御パラメータPrだけでなく、スレーブユニットSUの制御パラメータPrも取得する。
ユニット間通信部32は、ユニット間通信線UCLを介して、電源ユニット10~13間でデータ通信を行うための手段である。ユニット間通信では、任意の電源ユニット10~13が、ユニット間通信線UCL上に送信データを出力することができる。送信データには、送信元又は送信先のユニット識別情報UIDが含まれ、各電源ユニット10~13は、ユニット間通信線UCL上の送信データを監視し、送信元又は送信先のユニット識別情報UIDに基づいて自ユニットに必要なデータを選択的に受信する。
PWM駆動部33は、制御部36が生成する駆動信号Drに基づいて、PWM(Pulse Wide Modulation)信号を生成し、スイッチング回路421へ出力する。このため、電源主回路30は、駆動信号Drに応じた電圧を出力する。
パラメータ記憶部34は、制御部36が参照する各種パラメータを記憶する記憶手段であり、制御端末20から受信した制御パラメータPrを保持する。制御パラメータPrには、動作モード情報Cm、目標値Cr及びバランス調整先情報Cbが含まれる。
同期処理部35は、電源ユニット10~13の動作タイミングを同期させるための手段であり、同期端子Z1,Z2を介して、動作タイミングを一致させるためのトリガー信号TGを送受信する。
制御部36は、検出電圧Vdet又は検出電流Idetに基づいて、駆動信号Drを生成し、PWM駆動部33を介して、電源主回路30を制御する。また、端末通信部31及びユニット間通信部32を制御し、制御端末20及び他の電源ユニット10~13とのデータ通信を行う。さらに、同期処理部35を制御し、電源ユニット10~13間における出力開始タイミングの同期制御を行う。
図3は、同期処理部35の詳細構成の一例を示した図である。同期処理部35は、2つの同期端子Z1,Z2を有し、2以上の電源ユニット10~13は、一対の同期通信線ZCLを用いて、端子Z1同士、端子Z2同士がそれぞれ接続されている。同期処理部35は、一対の同期通信線ZCL間を導通させることによりトリガー信号を送出し、また、同期通信線ZCL間の導通状態を検出することにより、トリガー信号を受信する。
図5のステップS101~S106は、マスターユニットMUの動作の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、制御端末20からのデータ送信要求により開始される。
上記実施の形態では、同期通信線ZCLを介してトリガー信号を伝送し、電源ユニット10~13の出力開始タイミングを同期させる電源システム100の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、同期通信線ZCLを用いて、任意の電源ユニット10~13における異常発生を他の電源ユニット10~13へ迅速に伝達する例について説明する。
10~13 電源ユニット
20 制御端末
21 交流電源
22 負荷
30 電源主回路
301 電圧検出部
302 電流検出部
31 端末通信部
32 ユニット間通信部
33 PWM駆動部
34 パラメータ記憶部
35 同期処理部
36 制御部
41 絶縁トランス
412 トランス
421 スイッチング回路
422 インダクタンス
42 昇降圧DC/DCコンバータ
51 送信用フォトカプラ
52 受信用フォトカプラ
Bi バランス情報
Pr 制御パラメータ
Cm 動作モード情報
Cr 目標値
Cb バランス調整先情報
Dr 駆動信号
Idet 検出電流
Io 出力電流
Iref 目標電流
Vdet 検出電圧
Vo 出力電圧
Vref 目標電圧
MU マスターユニット
SU スレーブユニット
TCL 端末通信線
UCL ユニット間通信線
ZCL 同期通信線
TG トリガー信号
rTG トリガー受信信号
sTG トリガー送信信号
ER エラー信号
Claims (4)
- 3以上の電源ユニットを備え、前記電源ユニットが協働して共有の負荷に対し直流電源を供給する電源システムにおいて、
前記3以上の電源ユニットは、一対の同期信号線に接続され、
前記電源ユニットは、
外部から入力される交流電源を直流電源に変換する電源主回路と、
前記電源主回路を制御する制御部と、
前記一対の同期信号線にそれぞれ接続される一対の同期端子と、
異常検出時に前記一対の同期信号線間を導通させて異常発生を示すエラー信号を出力する送信部と、
前記一対の同期信号線間の導通状態を検出し、エラー信号を受信する受信部と、を備え、
前記電源ユニットのいずれか一つから前記エラー信号が送信されると、他の全ての前記電源ユニットの前記電源主回路が、前記エラー信号の受信タイミングに基づいて、出力を停止することを特徴とする電源システム。 - 前記送信部及び前記受信部は、フォトカプラをそれぞれ備え、
前記一対の同期信号線は、前記フォトカプラにより前記電源ユニットから絶縁されていることを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記電源主回路は、前記エラー信号のエッジに基づいて、出力を開始することを特徴とする請求項1に記載の電源システム。
- 2以上の他の電源ユニットと接続され、前記他の電源ユニットと協働して共有の負荷に対し直流電源を供給する電源ユニットにおいて、
外部から入力される交流電源を直流電源に変換する電源主回路と、
前記電源主回路を制御する制御部と、
一対の同期信号線にそれぞれ接続される一対の同期端子と、
異常検出時に前記一対の同期信号線を導通させて異常発生を示すエラー信号を出力する送信部と、
前記一対の同期信号線間の導通状態を検出し、エラー信号を受信する受信部と、を備え、
前記他の電源ユニットのいずれか一つから前記エラー信号が送信されると、前記電源主回路が、前記エラー信号の受信タイミングに基づいて、出力を停止することを特徴とする電源ユニット。
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