JPH04294410A

JPH04294410A - 直流電源装置

Info

Publication number: JPH04294410A
Application number: JP3083321A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Danjo; 謙三檀上; Kazuhiko Yamaguchi; 和彦山口
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1992-10-19

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源回路の定電圧化さ
れた直流を給電ケーブルを介して負荷に供給する直流電
源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場等の通信設備においては、負
荷としての通信機器と定電圧給電用の直流電源装置とが
離れて設置されることが多く、この場合、図５に示すよ
うに直流電源装置の電源回路１から出力された直流は比
較的長い給電ケーブル２を介して通信機器３に供給され
る。なお、図５の場合、通信機器３にバックアップ用の
蓄電池４が並列接続され、機器３と蓄電池４とが電源回
路１の負荷となる。

【０００３】また、電源回路１はサイリスタ整流，スイ
ッチングレギュレータ処理等の直流変換処理により、例
えば入力端子５，６，７の３相交流を定電圧化した直流
に変換して給電ケーブルに供給する。ところで、信頼性
の向上を図るため、多くの場合、電源回路１は容量がほ
ぼ分割された複数個の電源ユニットにより形成される。

【０００４】そして、図５においては、装置の最大容量
を負荷が要求する容量Ｐの（１＋Ｎ）／Ｎとし、電源回
路１をそれぞれ容量Ｐ／ＮのＮＯ．１，…，ＮＯ．（Ｎ
＋１）のＮ＋１個の電源ユニット８の並列回路により形
成し、電源ユニット８のいずれか１つが故障しても支障
が生じないようにしている。

【０００５】なお、各電源ユニット８はそれぞれ前記直
流変換処理を行う出力部を備えるとともに、電源回路１
の出力電圧である給電ケーブル２の電源端電圧を検出し
、検出電圧が設定電圧になるように出力部の発生電圧を
フィードバック制御する。また、各電源ユニット８と給
電ケーブル２の出力端との間にはそれぞれ逆流防止用の
ダイオード９が設けられ、故障したときのケーブル２か
ら当該ユニットへの流入が禁止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記図５の従来の直流
電源装置の場合、電源回路１の出力電圧が給電ケーブル
２の電圧降下を考慮することなく定電圧化されるため、
出力電圧を負荷に応じた所定の電圧に設定しても、給電
ケーブル２の負荷端電圧，すなわち通信機器３，蓄電池
４に実際に印加される電圧は、前記電圧降下だけ低下す
る。

【０００７】そして、給電ケーブル２の電圧降下がケー
ブルの長さ，材質等に依存するため、従来は、設置後の
出力調整により、負荷の実際の印加電圧が前記所定電圧
になるように各電源ユニット８の設定電圧を調整し、電
源回路１の出力電圧を前記電圧降下だけ大きくする必要
があり、極めて煩雑で時間のかかる出力調整を要する問
題点がある。

【０００８】なお、電源回路１の出力電圧の代わりに給
電ケーブル２の負荷端電圧を検出し、この電圧を定電圧
化するように各電源ユニット８の発生電圧をフィードバ
ック制御することが考えられる。この場合、前述の出力
調整は省けるが、負荷端電圧の検出回路の故障，検出電
圧の伝送路の断線等が生じて各電源ユニット８に負荷端
電圧の検出信号が供給されなくなると、各電源ユニット
８の発生電圧が容易にそれぞれの最大電圧に上昇して電
源回路１の出力電圧が異常に高くなるため、電源回路１
及び負荷の故障等が生じ易く、信頼性が極めて低くなる
。

【０００９】そして、電源回路が電源ユニット単体から
なるときにも、前記と同様の問題点が生じる。本発明は
、信頼性を低下することなく、電源回路の出力電圧に自
動的に給電ケーブルの電圧降下の補正を加えるようにし
た直流電源装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の直流電源装置においては、交流電源を直
流に変換し該直流を給電ケーブルを介して負荷に供給す
る電源回路と、前記ケーブルの負荷端電圧を検出する負
荷端電圧検出回路とを備え、前記検出回路に、前記負荷
端電圧の設定信号と検出信号との差を増幅して前記ケー
ブルの電圧降下の補償信号を形成する検出側誤差増幅器
を設け、前記電源回路に、出力電圧の設定信号に前記補
償信号を加算した補正信号と前記出力電圧の検出信号と
の差を前記検出側誤差増幅器より大きな利得で増幅して
出力制御信号を形成する電源側誤差増幅器と、前記出力
制御信号により前記出力電圧の検出信号が前記補正信号
に等しくなるように定電圧制御された前記直流を発生す
る出力部とを設ける。

【００１１】そして、信頼性を一層向上するときは、電
源回路を容量がほぼ分割された複数個の電源ユニットに
より形成し、前記各ユニットの直流を並列合成して給電
ケーブルに供給することが望ましい。

【００１２】

【作用】前記のように構成された本発明の直流電源装置
の場合、負荷端電圧検出回路により負荷の実際の印加電
圧が検出され、給電ケーブルの電圧降下に相当する補償
信号が検出回路の検出側誤差増幅器から出力される。さ
らに、補償信号が電源回路の出力電圧の設定信号に加算
されるため、この設定信号は前記電圧降下に相当する量
自動的に補正される。

【００１３】そして、補正された設定信号に基づく電源
側誤差増幅器の出力制御信号により出力部が定電圧制御
されるため、電源回路の定電圧化された出力電圧は自動
的に前記電圧降下に相当する量大きく補正される。また
、電源側誤差増幅器の利得が検出側誤差増幅器より大き
く、補償信号のフィードバック制御が出力電圧の検出信
号に基づくフィードバック制御に補助的に加わる構成に
なるため、出力電圧の変動はほぼその検出信号のみに基
づいて迅速に抑えられ、負荷に実際に印加される電圧は
安定に定電圧化される。

【００１４】しかも、負荷端電圧検出回路の故障，信号
伝送路の断線等により補償信号が電源回路に帰還されな
くなっても、出力電圧の検出信号によって出力電圧が制
御されるため、電源回路の出力電圧が異常に上昇せず、
信頼性が低下することもない。そして、電源回路を複数
の電源ユニットで形成したときは、電源回路内の故障等
が発生しても負荷給電を継続でき、信頼性が一層向上す
る。

【００１５】

【実施例】１実施例について、図１ないし図４を参照し
て説明する。図１において、図５と同一符号は同一もし
くは相当するものを示し、１０は図５の各ユニット８の
代わりに設けられたＮ＋１個の電源ユニット，１１は負
荷端電圧検出回路である。

【００１６】そして、各電源ユニット１０は図２に示す
ように、それぞれユニット出力電圧設定器１２，電源側
誤差増幅器１３，出力部１４が設けられ、出力容量が従
来の各ユニット８と同様のＰ／Ｎに設定されている。ま
た、検出回路１１は図２に示すように、負荷端電圧設定
器１５，検出側誤差増幅器１６が設けられている。なお
、誤差増幅器１３，１６は演算器１７，１８と増幅器１
９，２０とからなる。また、誤差増幅器１３は各電源ユ
ニット１０のアースラインを分離するため、例えば演算
器１７の入力側に電気的絶縁回路を設けて形成されてい
る。さらに、増幅器１９の利得Ｇ１は増幅器２０の利得
Ｇ２より大きく設定されている。

【００１７】そして、各電源ユニット１０はそれぞれ増
幅器１９の出力制御信号により出力部１４が動作制御さ
れ、３相交流電源に基づく定電圧化された出力部１４の
直流を給電ケーブル２の電源端に並列注入する。この並
列注入により各電源ユニット１０の直流が並列合成され
、給電ケーブル２を介して負荷としての通信機器３，蓄
電池４に供給される。

【００１８】また、検出回路１１は給電ケーブル２の負
荷端電圧，すなわち負荷に実際に印加される電圧を検出
し、この電圧の検出信号を演算器１８に供給する。そし
て、演算器１８は負荷の定格電源電圧に相当する設定器
１５の負荷端電圧の設定信号と前記検出信号との差の信
号を形成して増幅器２０に供給する。

【００１９】この増幅器２０は前記差の信号を増幅し、
給電ケーブル２の電圧降下に相当する補償信号を形成す
る。そして、補償信号が各電源ユニット１０の演算器１
７に帰還入力され、演算器１７は負荷の定格電源電圧に
相当する設定器１２の出力電圧の設定信号に補償信号を
加算し、給電ケーブル２の電圧降下に応じて出力電圧の
設定信号を補正した補正信号を形成する。

【００２０】また、各電源ユニット１０は給電ケーブル
２の電源端電圧，すなわち各電源ユニット１０の出力電
圧を検出し、この電圧の検出信号を演算器１７に供給す
る。そして、演算器１７は前記補正信号と検出信号との
差の信号を形成して増幅器１９に供給し、この増幅器１
９は前記差の信号を増幅して出力制御信号を形成する。

【００２１】この出力制御信号により出力部１４の出力
電圧が定電圧制御されるため、出力部１４の出力電圧は
給電ケーブル２の電圧降下だけ高い電圧に自動的に補正
されて定電圧化される。そして、電源回路１の出力電圧
の給電ケーブル２の電圧降下による低下が、補償信号に
よって自動的に補正されて抑制されるため、給電ケーブ
ル２の長さ，材質等によらず、設定器１２の設定信号に
基づく電源回路１の出力電圧がほぼそのまま負荷に印加
される。

【００２２】このとき、誤差増幅器１３の利得が誤差増
幅器１６より大きく、各電源ユニット１０の出力電圧が
、この電圧の検出信号に基づく主のフィードバック制御
と補償信号に基づく補助的なフィードバック制御との二
重のフィードバック制御で定電圧化されるため、負荷端
電圧が極めて安定に定電圧化される。なお、誤差増幅器
１３の利得を誤差増幅器より十分に大きくする程、定電
圧化の精度は向上する。

【００２３】すなわち、各電源ユニット１０の定格容量
を５４Ｖ５０Ａとして給電ケーブル２の電圧降下量に対
する出力電圧，負荷端電圧の特性を測定した結果、増幅
器１９，２０の利得Ｇ１，Ｇ２を９．４，１に設定する
と、図３の特性データが得られ、両利得Ｇ１，Ｇ２を２
００，１に設定すると、図４の特性データが得られた。

【００２４】そして、図３，図４の実線ａ，ｂは出力電
圧，負荷端電圧それぞれの特性を示し、利得Ｇ１がＧ２
より十分に大きい図４の場合、電圧降下量が６．８Ｖの
ときでも負荷端電圧は０．１Ｖしか低下変動せず、極め
て精度の高い定電圧特性を備える。

【００２５】また、検出回路１１の故障，帰還路の断線
等により、各電源ユニット１０に補償信号が供給されな
くなっても、各電源ユニット１０の出力電圧はその検出
信号に基づく主のフィードバック制御により定電圧化さ
れ、電源回路１の出力電圧は異常に高くなることがない
。

【００２６】そして、図１の場合電源回路１を複数の電
源ユニット１０により形成し、しかも、電源ユニット１
０の数を必要な容量Ｐに対して１つ余分な（Ｎ＋１）個
に設定したため、いずれかの電源ユニット１０が故障し
ても電源回路１の容量不足が発生せず、しかも、複数の
電源ユニット１０が故障しても電源回路１の出力が完全
には遮断されず、電源回路１内の故障に対する信頼性が
極めて高い利点も備える。なお、電源ユニット１０は容
量Ｐに応じたＮ個設けてもよい。

【００２７】そして、前記実施例では電源回路１を複数
の電源ユニット１０で形成した場合に適用したが、電源
回路が例えば電源ユニット１０と同一構成で容量Ｐの１
個の電源ユニット単体で形成されていてもよい。また、
種々の負荷への直流電源の給電に適用できるのは勿論で
ある。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。負荷端電圧
検出回路１１の負荷側誤差増幅器１６により給電ケーブ
ル２の電圧降下に相当する補償信号を形成し、この信号
を電源回路１の出力電圧の設定信号に加算して補正信号
を形成し、この信号と出力電圧の検出信号との差を誤差
増幅器１６より利得の大きな誤差増幅器１３で増幅して
出力制御信号を形成し、この信号により出力部１４をフ
ィードバック制御して電源回路１の出力電圧を定電圧化
したため、電源回路１の出力電圧を自動的に前記電圧降
下に相当する量高くした電圧に補正することができる。

【００２９】さらに、出力電圧の検出信号に基づくフィ
ードバック制御に補償信号に基づく補助的なフィードバ
ック制御を付加して出力電圧の定電圧制御ループが二重
化されるため、出力電圧の変動は主のフィードバック制
御により、給電ケーブルの負荷端に到達する前に補正さ
れ、負荷端電圧を安定に定電圧化でき、しかも、検出回
路１１の故障，伝送路の断線等によって補償信号が電源
回路１に帰還されなくなっても、前記出力電圧の検出信
号に基づくフィードバック制御によって電源回路１の出
力電圧は異常な高電圧とならず、信頼性が低下しない。

【００３０】したがって、信頼性を低下することなく、
電源回路１の出力電圧を自動的に給電ケーブル２の電圧
降下だけ高い電圧に補正して定電圧化し、前記電圧降下
による負荷の印加電圧の低下を防止することができる。そして、電源回路１を複数の電源ユニット１０により形
成したときは、電源回路１内の故障等が生じても負荷給
電を継続することができ、信頼性を一層向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直流電源装置の１実施例の結線図であ
る。

【図２】図１の一部の詳細な結線図である。

【図３】出力電圧，負荷端電圧の１例の特性図である。

【図４】出力電圧，負荷端電圧の他の例の特性図である
。

【図５】従来装置の結線図である。

【符号の説明】

１　　電源回路２　　給電ケーブル３　　負荷１０　　電源ユニット１１　　負荷端電圧検出回路１３　　電源側誤差増幅器１４　　出力部１６　　検出側誤差増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　交流電源を直流に変換し該直流を給電
ケーブルを介して負荷に供給する電源回路と、前記ケー
ブルの負荷端電圧を検出する負荷端電圧検出回路とを備
え、前記検出回路に、前記負荷端電圧の設定信号と検出
信号との差を増幅して前記ケーブルの電圧降下の補償信
号を形成する検出側誤差増幅器を設け、前記電源回路に
、出力電圧の設定信号に前記補償信号を加算した補正信
号と前記出力電圧の検出信号との差を前記検出側誤差増
幅器より大きな利得で増幅して出力制御信号を形成する
電源側誤差増幅器と、前記出力制御信号により前記出力
電圧の検出信号が前記補正信号に等しくなるように定電
圧制御された前記直流を発生する出力部とを設けたこと
を特徴とする直流電源装置。
【請求項２】　　電源回路を容量がほぼ分割された複数
個の電源ユニットにより形成し、前記各ユニットの直流
を並列合成して給電ケーブルに供給するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の直流電源装置。