JPH01209924A - 直流電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数台の交流−直流変換又は直流−直流変換を
行う直流変換ユニットを冗長並行運転させる直流電源装
置に関するもので、詳しくは各々の直流変換ユニットの
出力の負荷分担を均等に保つ直流電源装置に関するもの
である。

（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）複数台
の交流−直流変換又は直流−直流変換を行う直流変換ユ
ニットを並行運転させることによって総合の給電可能な
電力容量を増加したり、予備の直流変換ユニットを並行
運転させて、すなわち冗長並行運転させて、電源装置と
しての信幀性を高める方法が行なわれている。

第６図は従来例の直流電源装置を示すブロック図である
０図において、Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３は交流−直流変換又は
直流−直流変換を行う直流変換ユニットである。３台の
直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２１Ｍ３による並列運転の場
合を示している。各直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３
の入力及び出力は共通にそれぞれ人力Ａ及び出力Ｂへ接
続されている。

入力Ａに交流又は直流の電力を受は各々の直流変換ユニ
ットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３により、直流電圧に変換し、出力
Ｂから負荷に電流を供給する。監視制御回路Ｓｖは各々
の直流変換ユニッ）Ｍ　１゜Ｍ２．Ｍ３の運転状態、電
圧等のモニタ及び表示回路の機能を有している。各々の
直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３の端子ＦＡＩ、ＦＡ
２．ＦＡ３より運転状態の信号を受ける。

並行運転している前記直流変換ユニッ１−Ｍ１゜Ｍ２．
Ｍ３の各々の出力電流が均等に流れるためには、各々の
直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３の出力の直流電圧の
値を一致させる必要がある。

出力電圧値に差があると各々の直流変換ユニットＭｌ、
Ｍ２．Ｍ３の出力電流の分担は著しく変り、常時、特定
の直流変換ユニットのみが過負荷の状態となる。このた
め、直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２、Ｍ３の出力電流を均
等化することが必要になり、従来、出力電圧を高精度に
設定する方法が行なわれている。専門のオペレータが直
流変換ユニッ）Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３の出力電圧を高精度に
設定することにより、直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２゜Ｍ
３の出力電流は各々の直流変換ユニットの出力特性に依
存して分担される。

しかしこの場合、設定方法によるバラツキや、直流変換
ユニツＩ−Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３相互間の出力特性のバラツ
キにより、出力電流の分担にバラツキがでることは避け
られない、この結果、直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２又は
Ｍ３のうち負荷分担が多くなっている直流変換ユニット
の温度上昇が大きくなる。また、負荷分担の多い直流変
換ユニットが事故等により選択遮断する際に出力電圧の
変動が大きくなる。また、直流変換ユニットの交換時負
荷分担を均等にするため、オペレータによる出力電圧の
再調整を必要とする欠点があり、保守性、信幀性の向上
に制約を与えていた。

（発明の目的） 本発明の目的は上記の欠点を改善した直流電源装置を提
供することにある。すなわち並行運転時における負荷分
担の均等化を自動的に行ない、従来必要としていたオペ
レータによる高精度の調整をなくし、保守性、信幀性の
向上を計る。ことにある０手段としては、並行運転して
いる直流変換ユニットの運転台数を確認し、直流電源装
置の総合出力電流の信号を受け、各々の直流変換ユニッ
トに分担すべき出力電流の値を指令する負荷分担指令装
置を備え、直流変換ユニットには負荷分担指令装置より
の負荷分担指令信号により、出力電流を均等化するよう
に作動する電流制限回路を備える。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため本発明は、交流−直流変換又
は直流−直流変換を行う複数の直流変換ユニットで構成
し、前記直流変換ユニットを並行運転させる直流電源装
置において、直流電源装置の出力電流を検出する電流検
出器及びこの電流検出器の出力電流の検出信号より、各
々の直流変換ユニットが分担すべき出力電流を算出し、
その値を信号として各々の直流変換ユニットに指令を出
す負荷分担指令装置を備え、この負荷分担指令装置は内
蔵した発振器に同期して処理を行う少くともマイクロプ
ロセッサを含むデジタル処理回路で構成されたものであ
り、また前記各々の直流変換ユニットに前記負荷分担指
令装置の信号に従って動作する電流制限回路を備えたこ
とを特徴とする直流電源装置を発明の要旨とするもので
ある。

次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでもな
い。

（作用） 本発明の制御の作用について説明する。第２図は本発明
の一部をなす、負荷分担指令装置及び電流制限回路を有
する直流変換ユニットのブロック構成で直流電源装置の
総合の出力電流値を検出する電流検出器とともに示しで
ある。

図中Ｃは電流検出器であり、直流電源装置の総合出力電
流の検出を行う、ブロックＬＳは負荷分担指令装置であ
る。ＭＰはマイクロプロセッサを示すもので、このマイ
クロプロセッサＭＰにはクロックパルス発振器ＣＫとメ
モリＭＥ、Ａ／ＤコンバータＡＤと、Ｄ／Ａコンバータ
ＤＡ、）ライスティトバッファＴＢが接続されている。

本説明では３台の直流変換ユニットで並行運転する場合
を示しである。

Ｒは電流検出器Ｃより送られる出力電流信号の入力端子
である。ＬＡは各々の直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ
３の端子ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３と接続されている端子で、負
荷分担指令装置ＬＳにて各々の直流変換ユニットＭｌ、
Ｍ２．Ｍ３の分担すべき出力電流値を算出し、分担すべ
き電流値の指令信号を送出する出力端子である。ＰＩ、
Ｐ２゜Ｐ３は並行運転している直流変換ユニットＭ１゜
Ｍ２又はＭ３の運転状態の信号を受ける入力端子であり
、並行運転する直流変換ユニットの台数の数だけ端子を
設けである。入力端子Ｒより直流電源装置の総合の出力
電流の信号を受は負荷状態の認識を行う。

入力端子Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３より並行運転している直流変
換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３の運転状態の信号を受は運
転台数の認識を行う、マイクロプロセッサＭＰにて運転
している直流変換ユニットの台数と直流電源装置の総合
の出力電流の値より、各々の直流変換ユニットが分担す
べき電流値の算出を行う、この結果をマイクロプロセッ
サＭＰより出力し、Ｄ／ＡコンバータＤＡにてアナログ
に変換する。出力端子ＬＡより負荷分担指令信号として
各々の直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３に出力し、各
々の直流変換ユニットの出力電流を均等化する。

図中ブロックＭｌは直流変換ユニットであり、電流制限
回路ＬＭ及び直流変換ユニットの一般的な構成である主
回路部ＭＣ，制御部ＣＴ、電流比較部ＣＰ及びシーケン
ス部ＳＥより構成されている。

ａｌは直流変換ユニッ）Ｍｌの入力電圧端子、ｂｌは出
力電圧端子である。Ｌｌは負荷分担指令装置ＬＳより送
られる負荷分担指令信号の入力端子である。ＦＡＩは直
流変換ユニットのシーケンス部ＳＲより直流変換ユニッ
トＭｌの運転状態を負荷分担指令装置に送出する出力端
子である。直流変換ユニッ）Ｍｌは端子ａ１よりの入力
端子を主回路部ＭＣにて直流電圧に変換し端子ｂ１より
出力する。制御部ＣＴは主回路部ＭＣの出力より電圧の
帰還信号及び電流比較部ＣＰを介して電流の帰還信号を
受け、出力電圧の安定化及び出力電流を一定値以下に制
限する動作を行う。

端子ＬＡより負荷分担指令信号を受け、電流制限回路Ｌ
Ｍに与える。電流制限回路ＬＭにて指令信号の値に従い
、出力電流を制限する信号を電流比較部ＣＰ←与える。

電流比較部ＣＰの電流制限の基準の値を指令信号の値と
なるように動作させることにより、各々の直流変換ユニ
ットの出力電流の均等化を計る。

直流変換ユニットＭ２．Ｍ３は直流変換ユニッ）Ｍｌと
同じ直流変換ユニットである。

第２図でマイクロプロセッサＭＰは負荷分担指令装置専
用として説明したが、負荷分担指令以外の情報処理、例
えば直流変換ユニットの始動時のシーケンス機能を持た
せたり、シーケンス動作の診断、運転管理などを行なわ
せる直流電源装置の制御部としても使うことができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例であり、３台の直流変換ユニッ
トを並行運転させた直流電源装置の例である。直流変換
ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３の入力ａｌ、ａ２．ａ３及び
出力ｂｌ、ｂ２．ｂ：Ｎ；！＋れぞれ共通して入力Ａ及
び出力Ｂに接続されている。負荷分担指令装置ＬＳは電
流検出器Ｃより装置の総合の出力電流の信号を端子Ｒに
受けている。

また、直流変換ユニッ）Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３の端子ＦＡＩ
、ＦＡ２．ＦＡ３より各々の直流変換ユニッ）Ｍｌ、Ｍ
２．Ｍ３の運転状態の信号を受けている。負荷分担指令
装置ＬＳの端子ＬＡより直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．
Ｍ３に内蔵されている電流制限回路ＬＭＩ、ＬＭ２．Ｌ
Ｍ３の端子Ｌｌ。

Ｒ２，Ｒ３に共通に負荷分担指令信号を送出している。

負荷分担指令装置ＬＳは正常運転している直流変換ユニ
ットの台数をｆ！認する。そして直流電源装置の総合の
出力電流の値を認識する。認識された総合の出力電流を
ＴＰとし、運転している直流変換ユニットの台数をＮと
し、各々の直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３の分担す
べき電流の値ＴＭを算出する。

ＴＰ ＴＭ冨□×Ｋ Ｋは係数であり、直流変換ユニットＭ１．Ｍ２゜Ｍ３の
出力電流のバラツキの余裕を含む値とするため、通常に
は１．２程度とする。この値を負荷分担指令として各々
の直流変換ユニッ）Ｍｌ、Ｍ２゜Ｍ３に送出し、この値
の電流値以下となるように制御し分担電流の均等化を行
う、ｉ１転し−ている直流変換ユニットが１台の場合は
負荷分担指令信号は不要なため送出しない、また、直流
電源装置の総合の出力電流の値が直流変換ユニットＭｌ
、Ｍ２、Ｍ３の定格電流に対して少ない場合は各直流変
換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３は軽負荷であり、均等化を
計る必要がないため、負荷分担指令信号を送出しないよ
うにする。

直流変換ユニットの並行運転台数が４台以上になっても
同様に負荷分担指令装置によって負荷分担指令を出し出
力電流を均等化できることは言うまでもない。

第１図の実施例の回路例を第３図及び第４図に示す、ま
た、そのプログラムフローチャート例を第５図に示す、
第３図の負荷分担指令装置及び第５図のフローチャート
において、端子ＰＬ、Ｐ２゜Ｒ３に、並行運転している
各々の直流変換ユニットＭｌ、Ｍ２．Ｍ３よりの運転状
態の信号を得る。

この信号を抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５゜Ｒ６及
びホトカプラＰｃｔ、ＰＣ２，ＰＣ３にて絶縁分離する
。その出力を抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９゜コンデンサＣＩ、
Ｃ２，Ｃ３及びバッファＡｔ。

Ａ２．Ａ３よりなる波形整形回路にて波形整形する。マ
イクロプロセッサＭＰの指令によりこの出力を選択し、
取り込む動作をするトライスティトバッファＴＢを介し
てマイクロプロセッサＭＰに送る。マイクロプロセッサ
ＭＰはその信号により並行運転している直流変換ユニッ
トの台数を認識しその台数をＮとする（第５図■、■）
。

入力端子Ｒに電流検出器Ｃよりの直流電源装置の総合の
出力電流値の信号を入力する。この電流値の信号をＡ／
ＤコンバータＡＤにてデジタル量に変換する。このデジ
タル量はメモリＭＥに記憶し、その値をＴＰとする（第
５図■）、マイクロプロセッサＭＰにて次の演算を実施
する。

ＴＰ ＴＭ−−ＸＫ　　　　　　　（１） Ｋは係数、ＴＭは各々の直流変換ユニットが分担すべき
出力電流の値である（第５図■）０次にＮ２２（２） ＴＭ≧　ＴＵＸα　　　　　　　（３）ＴＵは直流変換
ユニットの定格電流である。αは係数であり、総合の出
力電流が少ない時は負荷分担指令を不出とするために通
常０．１程度とする。

上記の演算結果（２）、　（３）が成立した時（第５図
■）、マイクロプロセッサＭＰより負荷分担の指令を出
し、Ｄ／ＡコンバータＤＡにてアナログ変換し、演算増
幅器Ａ４及び抵抗ＲＩＧ、　Ｒ１１により増幅し出力端
子ＬＡより出力する（第５図■、■）、ＣＫはマイクロ
プロセッサＭＰの基準信号用クロックパルス発振器であ
る。

第４図において入力端子ａに入力電圧を受は主回路部Ｍ
Ｃにて直流変換し、端子すに出力する。

直流変換ユニットの運転信号をシーケンス部ＳＥ（第２
図参照）より端子ＦＡに出力する。正常運転時リレー接
点ＲＹがオンする。制御部ＣＴは主回路部ＭＣの出力よ
り電圧の帰還信号及び電流検出器ＣＵと電流比較部ＣＰ
を介して電流の帰還信号を受け、出力電圧の安定化及び
出力電流を一定値以下に制限する動作を行う、電流比較
部では電流検出器ＣＵよりの電圧信号を抵抗Ｒ７，Ｒ８
にて分圧する。

一方、電圧＋Ｖを抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に７分圧し電流
制限の基準とする。前記の２つの信号電圧を演算増幅器
Ａ２にて比較演算し、その出力を制御部ＣＴに送り、直
流変換ユニットの出力電流を制御する。端子りに負荷分
担指令装置ＬＳよりの負荷分担指令信号が入力される。

その信号を抵抗Ｒ１にて電圧バイアスし、抵抗Ｒ２，Ｒ
３にて分圧し演算増幅器ＡＩに入力し、その出力を前記
電流比較部ＣＰの電流制限の基準部に接続する。

負荷分担指令信号の値となるように前記基準部が動作す
ることにより、直流変換ユニットの出力の電流値は負荷
分担指令の値に制限される。ＣＩは平滑用コンデンサで
あり、Ｄｉは逆阻止用ダイオードである。

（発明の効果） 畝上のように、本発明によれば複数台の直流変換ユニッ
トの並行運転状態において、負荷分担指令装置から各々
の直流変換ユニットに分担すべき電流値を指令すること
により、各々の直流変換ユニットの出力電流の均等化を
計ることができる。

この結果、並行運転時における負荷分担の均等化を計る
ため専門のオペレータによる高精度の調整をなくす、ま
た、直流変換ユニットの発熱部品の温度上昇の均等化を
計ることができ、保守性、信輔性の向上に寄与する効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例示す直流電源装置のブロック図
、第２図は本発明の詳細な説明するプロッタ図、第３図
及び第４図は第２図の具体的回路例を示す図、第５図は
フローチャート例を示す図、第６図は従来の直流電源装
置のブロック図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流−直流変換又は直流−直流変換を行う複数の
   直流変換ユニットで構成し、前記直流変換ユニットを並
   行運転させる直流電源装置において、直流電源装置の出
   力電流を検出する電流検出器及びこの電流検出器の出力
   電流の検出信号より、各々の直流変換ユニットが分担す
   べき出力電流を算出し、その値を信号として各々の直流
   変換ユニットに指令を出す負荷分担指令装置を備え、こ
   の負荷分担指令装置は内蔵した発振器に同期して処理を
   行う少くともマイクロプロセッサを含むデジタル処理回
   路で構成されたものであり、また前記各々の直流変換ユ
   ニットに前記負荷分担指令装置の信号に従って動作する
   電流制限回路を備えたことを特徴とする直流電源装置。
2. （２）直流電源装置の出力電流の値に対応してそれぞれ
   の直流変換ユニットの動作を負荷分担指令装置からの負
   荷分担指令信号に従わせるか否かを判別する回路を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。