JPH06121534A - 直流電源装置の並列運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列運転されている複数の直流電源装置の負
担電流を均等化する。 【構成】 電力制御素子4 、24を制御して直流出力電圧
を生成し、この直流出力電圧を電圧検出器11、31で検出
し、この検出信号と基準信号との差に基づいて誤差増幅
器12、32によって電力制御素子4、24を制御して直流出力
電圧を定電圧とする直流電源装置1、21を、並列に運転し
て電力を負荷９に供給する。各直流電源装置1、31に対応
して設けられ、基準信号を変更する誤差増幅器60、61 の
反転及び非反転入力端子間に、電流検出器15、35 で検出
した直流電源装置1、21の出力電流を、抵抗器53、54、56、5
7、58、59 によって分流させる。抵抗器58、59 の接続点
と、抵抗器54、56 の接続点との間に電子スイッチ62、63
を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷に電力を供給する
複数個の定電圧直流電源装置の並列運転装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】定電圧直流電源装置の並列運転装置に
は、複数台の定電圧直流電源装置の出力側を互いに並列
に接続し、１台の負荷に電力を供給するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような並列運転装
置では、ただ単に並列運転した場合、各直流電源装置の
内部インピーダンス、各直流電源装置が発生する直流定
電圧の値によって、各直流電源装置の出力容量とは無関
係に各直流電源装置の負担電流が決定される。従って、
各直流電源装置の出力容量以上の負荷電流が流れ、直流
電源装置を破壊する可能性があるという問題点があっ
た。

【０００４】また、負荷電流が小さい場合には、或る特
定の直流電源装置が全負荷電流を負担し、他の直流電源
装置は負荷電流を分担しないことがある。この場合、特
定の直流電源装置は、その出力容量よりも負担している
全負荷電流の方が小さいので破壊されることはないが、
１台で全負荷電流を分担しているので、この特定の直流
電源装置の寿命が短くなるという問題点がある。

【０００５】本発明は、複数台の直流電源装置がバラン
スよく、負荷電流を分担するように並列運転させること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、複数台の直流電源装置が並列に接続
されており、これら直流電源装置は、電力制御素子を制
御して直流出力電圧を生成する直流生成手段と、上記直
流出力電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手
段の検出出力信号と基準信号との差に基づいて上記電力
制御素子を制御して上記直流出力電圧を定電圧とする制
御手段とを有している。上記各直流電源装置の出力電流
をそれぞれ検出するように、電流検出手段が、各直流電
源装置ごとに設けられている。また、各直流電源装置ご
とに上記基準信号を変更する誤差増幅手段が設けられて
いる。これら誤差増幅手段は、第１及び第２の入力端子
をそれぞれ有している。各電流検出手段の出力信号を対
応する上記誤差増幅手段の第１及び第２の入力端子に分
流させる２つで１組の分流手段が設けられ、上記各誤差
増幅手段の第１の入力端子側の分流手段間に分路が形成
されている。

【０００７】また、負荷を流れる電流を検出する負荷電
流検出手段と、この負荷電流検出手段の出力信号と、上
記各誤差増幅手段の出力信号とをそれぞれ加算して対応
する上記直流電源装置の上記基準信号を修正する複数の
修正手段とを、具備することもできる。

【０００８】

【作用】本発明によれば、各直流電源装置では、直流出
力電圧を表している電圧検出手段の出力信号と基準信号
との偏差に基づいて制御手段が電力制御素子を制御する
ので、上記直流出力電圧は定電圧化される。さらに、各
直流電源装置の出力電流を表す出力を電流検出手段が発
生する。これら電流検出手段の出力信号は、対応する誤
差増幅手段の第１及び第２の入力端子に２つの分流手段
を介して供給される。

【０００９】ここで、仮に直流電源装置が２台並列運転
されており、１台の直流電源装置の負担電流が、もう１
台の直流電源装置の負担電流よりも大きいと、その負担
電流の大きい直流電源装置に対応する誤差増幅手段の第
１の入力端子側の分流手段から分路を介して、もう１台
の直流電源装置に対応する誤差増幅手段の第１の入力端
子側の分流手段に、負担電流の大きい直流電源装置に設
けた電流検出手段から出力信号が供給される。

【００１０】その結果、もう１台の直流電源装置側の誤
差増幅手段の第１入力端子と第２入力端子とに供給され
ている信号の差が大きくなり、この誤差増幅手段の出力
は大きくなる。その結果、もう１台の直流電源装置側の
基準信号は大きくなり、もう１台の直流電源装置の負担
電流が大きくなる。また、負担電流の大きい直流電源装
置側の誤差増幅手段の第１入力端子とび第２入力端子と
に供給されている信号の差は小さくなる。その結果、負
担電流が大きかった直流電源装置の負担電流は小さくな
る。

【００１１】また、負荷電流を表す負荷電流検出手段の
出力信号と、上記各誤差増幅手段の出力信号とを、修正
手段によって加算して、これに基づいて基準信号を修正
すると、負荷電圧の変動にも対応することができる。

【００１２】

【実施例】図１及び図２に第１の実施例を示す。この実
施例は、図２に示すように、２台の直流電源装置１、２
１を並列運転して、負荷９に電力を供給できるものであ
る。直流電源装置１は、商用交流電源１０を整流する入
力側整流器２を有し、この入力側整流器２の出力は、平
滑用コンデンサ３によって平滑化される。これによって
商用交流電源１０が直流化される。

【００１３】この直流は、高周波変圧器５の一次側と、
電力制御素子、例えばＩＧＢＴまたはトランジスタとの
直列回路に供給される。電力制御素子の高速のオン・オ
フ制御によって高周波変圧器５の二次側には高周波信号
が誘起される。即ち、直流電源が高周波電源に変換され
る。

【００１４】この高周波電源は、出力側整流器６によっ
て整流され、平滑用リアクトル７、逆流阻止用ダイオー
ド８を介して負荷９に供給される。この平滑用リアクト
ル７、出力側整流器６の出力側の電圧が電圧検出器１１
によって検出され、誤差増幅器１２の一方の入力に供給
され、誤差増幅器１２の他方の入力には、基準信号源１
６から基準信号が供給されており、誤差増幅器１２は、
電圧検出器１１の検出信号と基準信号との誤差を増幅
し、スイッチング駆動装置１３に供給する。このスイッ
チング駆動装置１３は、電力制御素子４のオン・オフを
制御し、平滑用リアクトル７の出力側の電圧を一定値と
する。即ち、定電圧化が行われる。

【００１５】直流電源装置２１においても、同様にして
定電圧化が行われる。なお、直流電源装置２１の各構成
要素には、直流電源装置１の各構成要素に付した参照番
号の値に２０を加算した参照番号を付して、その説明を
省略する。

【００１６】直流電源装置１、２１の出力側整流器６、
２６から負荷９へ流れる電流は、ホールＣＴ（変流器）
等の電流検出器１５、３５によってそれぞれ検出され、
並列運転制御装置５１に供給されている。また、負荷９
を流れる全負荷電流は、やはりホールＣＴ等からなる負
荷電流検出器５２によって検出され、並列運転制御装置
５１に供給される。

【００１７】この並列運転制御装置５１は、図１に示す
ように演算増幅器によって構成された誤差増幅器６０を
有し、この誤差増幅器６０の反転入力端子及び非反転入
力端子は、同じ大きさの入力インピーダンスを有し、電
流検出器１５からの出力信号は、分流手段、例えば抵抗
器５３を介して誤差増幅器６０の反転入力端子に供給さ
れ、さらに分流手段、例えば抵抗器５４、５６の直列回
路を介して誤差増幅器６０の非反転入力端子に供給され
ている。抵抗器５４、５６の直列抵抗値と、抵抗器５３
の抵抗値とは等しく選択されている。

【００１８】並列運転制御装置５１には、誤差増幅器６
０と同様な誤差増幅器６１も設けられており、その反転
入力端子には抵抗器５７を介して電流検出器３５の出力
信号が供給され、非反転入力端子には、抵抗器５８、５
９の直列回路を介して電流検出器３５の出力信号が供給
されている。抵抗器５８、５９の合成抵抗値は、抵抗器
５７の抵抗値に等しく選択されている。そして、抵抗器
５４、５６の相互接続点と、抵抗器５８、５９の相互接
続点との間には、直列に接続された電子スイッチ６２、
６３によって分路が形成されている。

【００１９】並列運転装置５１には、さらに、増幅器６
４も設けられており、この増幅器６４には、負荷電流検
出器５２の出力信号が抵抗器１０１を介して供給され、
さらに補助信号源６５からの補助信号が抵抗器１０２を
介して供給されており、この増幅器６４は、負荷電流検
出器５２の検出信号と補助信号とを加算した信号を増幅
する。

【００２０】誤差増幅器６０の出力信号と増幅器６４の
出力信号とは、抵抗器６６、６７を介して絶縁増幅器７
０に供給され、ここで加算増幅された後、基準信号源１
６からの基準信号に重畳され、誤差増幅器１２に供給さ
れる。同様に、誤差増幅器６１の出力信号は、抵抗器６
８、６９を介して絶縁増幅器７１に供給され、ここで加
算増幅された後、基準信号源３６からの基準信号に重畳
され、誤差増幅器３２に供給される。

【００２１】例えば、直流電源装置１を単独運転した場
合、上述したように電力制御素子４のオン・オフ制御に
よって、高周波変圧器５の二次側に高周波電圧が誘起さ
れ、これが出力側整流器６によって整流され、平滑用リ
アクトル７によって平滑され、逆流阻止用ダイオード８
を介して負荷９に供給される。このとき、リアクトル７
の出力側の電圧が電圧検出器１１によって検出され、こ
の検出信号と基準信号源１６からの基準信号との誤差
が、誤差増幅器１２によって増幅され、スイッチング駆
動装置１３に供給され、この駆動装置１３が電力制御素
子４を制御する。その結果、高周波変圧器５の二次側に
誘起される高周波電圧が変化し、負荷９に供給される直
流電圧が定電圧化される。

【００２２】このとき、並列運転制御装置５１の誤差増
幅器６０には、電流検出器１５から負荷電流を表す信号
が抵抗器５４、５６の直列回路と、抵抗器５３とを介し
て分流するが、抵抗器５４、５６の合成抵抗値と、抵抗
器５３の抵抗値とが等しいので、誤差増幅器６０の反転
入力端子及び非反転入力端子に供給される信号は等し
く、誤差増幅器６０は出力を発生しない。また、電子ス
イッチ６２、６３は開放されているので、電流検出器１
５からの信号は誤差増幅器６１側に流れない。

【００２３】直流電源装置２１を単独運転した場合も直
流電源装置１を単独運転した場合と同様である。

【００２４】直流電源装置１、２１を並列運転する場
合、並列運転制御装置５１内の電子スイッチ６２、６３
を閉成し、抵抗器５４、５６の相互接続点と、抵抗器５
８、５９の相互接続点との間に、分路を形成する。な
お、説明の便宜上、負荷電流検出器５２、増幅器６４が
設けられていない状態で並列運転の動作を説明する。

【００２５】直流電源装置１、２１が並列運転される
と、電流検出器１５が直流電源装置１から負荷９に流れ
る電流を表す信号を生成し、電流検出器３５が直流電源
装置２１から負荷９に流れる電流を表す信号を生成す
る。ここで、直流電源装置１から負荷９に流れる電流
が、直流電源装置２１から負荷９に流れる電流よりも大
きいとすると、電流検出器１５の出力信号が電流検出器
３５の出力信号よりも大きく、これは抵抗器５３を介し
て誤差増幅器６０の反転入力端子に供給されると共に、
抵抗器５４、抵抗器５６を介して誤差増幅器６０の非反
転入力端子に供給されさらに、抵抗器５４から電子スイ
ッチ６２、６３、抵抗器５９を介して誤差増幅器６１の
非反転入力端子にも供給される。

【００２６】従って、誤差増幅器６０の反転入力端子に
発生する電圧が、誤差増幅器６０の非反転入力端子に発
生する電圧よりも大きくなり、誤差増幅器６０の出力信
号は負の値となる。これは絶縁増幅器７０で増幅され
て、基準信号源１６が発生している基準信号に加算さ
れ、誤差増幅器１２に供給される基準信号が小さな値と
なるので、直流電源装置１の出力電圧は小さな値とな
る。

【００２７】また、電流検出器３５の検出信号は、抵抗
器５７を介して誤差増幅器６１の反転入力端子に供給さ
れ、誤差増幅器６１の非反転入力端子には抵抗器５８、
５９を介して供給される。誤差増幅器６１の非反転入力
端子には、電流検出器１５の出力信号も抵抗器５４、電
子スイッチ６２、６３を介して供給されている。その結
果、誤差増幅器６１の非反転入力端子の電圧が反転入力
端子の電圧よりも大きくなり、誤差増幅器６１の出力電
圧は正の値となる。これが絶縁増幅器７１で増幅され
て、基準信号源３６の基準信号に加算される。従って、
誤差増幅器３２に供給される基準信号は、今までの値よ
りも大きくなり、その結果、直流電源装置２１の出力電
圧は高くなる。

【００２８】このように直流電源装置１が発生する電圧
が低くなり、直流電源装置２１が発生する電圧が高くな
る動作は、電流検出器１５、３５の出力信号の値が等し
くなり、電子スイッチ６２、６３を介して電流検出器１
５の出力信号が誤差増幅器６１の非反転入力端子に供給
されなくなるまで、即ち両電源装置１、２１が負担する
電流が等しくなるまで継続される。

【００２９】電流検出器３５の出力信号が、電流検出器
１５の検出信号よりも大きいときには、上記とは逆に電
流検出器の出力信号が電子スイッチ６３、６１を介して
誤差増幅器６０の非反転入力端子に供給され、誤差増幅
器６１の出力信号が負に、誤差増幅器６０の出力信号が
正になり、直流電源装置１の出力電圧が高くなり、直流
電源装置２１の出力電圧が低くなる。この動作は、両直
流電源装置１、２１の負担する電流が等しくなるまで継
続される。

【００３０】ところで、直流電源装置１、２１の逆流防
止用ダイオード８、２８及び直流電源装置１、２１ と
負荷９との間の配線インピーダンスによる電圧降下によ
って負荷９に印加される電圧が低下することがある。こ
れを防止するため、負荷９に流れる電流を負荷電流検出
器５２によって検出し、この出力信号を増幅器６４で増
幅した後、絶縁増幅器７０、７１に供給している。従っ
て、絶縁増幅器７０、７１は、誤差増幅器６０、６１の
出力信号に増幅器６４の出力信号を加算した信号を誤差
増幅器１２、１６に供給する。その結果、負荷９には所
望の電圧が印加され、かつ両直流電源装置１、２１が負
担する電流が等しくなる。なお、補助信号源６５は、絶
縁増幅器７０、７１に供給する信号を調整するために設
けられている。

【００３１】図３に第２の実施例の並列運転制御装置５
１Ａを示す。この実施例は、並列運転される直流電源装
置が３台の場合のもので、第１の実施例と同等の部分に
は同一符号を付して、その説明を省略する。３台目の直
流電源装置に設けられた電流検出器９５の出力信号が抵
抗器７２を介して３台目の誤差増幅器７６の反転入力端
子に供給されると共に、抵抗器７３、７４の直列回路を
介して、この誤差増幅器７６の非反転入力端子にも供給
される。また、電子スイッチ７５が抵抗器７３、７４の
相互接続点と電子スイッチ６３との間に接続されてい
る。誤差増幅器７６の出力信号は抵抗器７８を介して絶
縁増幅器７９に供給される。この絶縁増幅器７９には増
幅器６４の出力信号も抵抗器７７を介して供給されてお
り、この絶縁増幅器７９の出力信号は、３台目の直流電
源装置の誤差増幅器９２に供給される。無論、この誤差
増幅器９２は３台目の直流電源装置の電力制御素子を制
御するためのもので、基準信号源９６から基準信号も供
給されている。

【００３２】この実施例でも、第１の実施例と同様に、
各電源装置が負担する電流が等しくなるように、かつ出
力電圧が所望の値となるように動作する。

【００３３】上記の実施例では、並列運転される直流電
源装置の台数は、２台または３台としたが、さらに多数
の直流電源装置を並列運転することもできる。また、直
流電源装置の構成も、上記の実施例に示したものに限ら
ず、例えば交流電源をサイリスタを用いた整流器によっ
て整流するように構成し、サイリスタの点弧角を制御す
る構成とすることもできる。また、上記の実施例では、
直流電源装置を単独運転する場合も考慮して、電子スイ
ッチ６２、６３、７５を用いたが、常に並列運転する場
合には、電子スイッチを設けずに、第１の実施例の場合
には直接に抵抗器５４、５６の相互接続点と、抵抗器５
８、５９の相互接続点を接続し、第２の実施例の場合に
は、抵抗器５４、５６の相互接続点、抵抗器５８、５９
の相互接続点及び抵抗器７３、７４の相互接続点を直接
に接続すれば良い。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各直流
電源装置の出力電流をそれぞれ複数の電流検出手段で検
出し、各直流電源装置ごとに設けられた複数の誤差増幅
手段の第１及び第２の入力端子に対応する電流検出手段
の出力信号を分流手段によって分流させ、各誤差増幅手
段の第１の入力端子側の分流手段間に電流検出手段の出
力信号が流れる分路を形成しているので、各直流電源装
置の負担電流を均等にすることができ、いずれの直流電
源装置をも破壊することがなく、特定の直流電源装置の
寿命が短くなることもない。さらに、負荷を流れる電流
を負荷電流検出手段で検出し、各誤差増幅手段の出力信
号とを修正手段によってそれぞれ加算して対応する直流
電源装置の基準信号を修正しているので、負荷に印加す
る電圧を常に一定にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直流電源装置の並列運転装置の第
１の実施例の並列運転制御装置のブロック図である。

【図２】同第１の実施例のブロック図である。

【図３】同第２の実施例の並列運転制御装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１ ２１ 直流電源装置 ４ ２４ 電力制御素子 １１ ３１ 電圧検出器 １２ ３２ 誤差増幅器（制御手段） １３ ３３ スイッチング駆動装置（制御手段） １５ ３５ 電流検出器 ５２ 負荷電流検出器 ５３ ５４ ５６ ５７ ５８ ５９ 抵抗器（分流手
段） ６０ ６１ 誤差増幅器 ６２ ６３ 電子スイッチ（分路） ７０ ７１ 絶縁増幅器（修正手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力制御素子を制御して直流出力電圧を
   生成する直流生成手段と、上記直流出力電圧を検出する
   電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出出力信号と基
   準信号との差に基づいて上記電力制御素子を制御して上
   記直流出力電圧を定電圧とする制御手段とを有する直流
   電源装置を、複数台並列に運転して電力を負荷に供給す
   る直流電源装置の並列運転装置において、 上記各直流電源装置の出力電流をそれぞれ検出するよう
   に上記各直流電源装置にそれぞれ設けられている複数の
   電流検出手段と、上記各直流電源装置ごとに設けられ第
   １及び第２の入力端子をそれぞれ有し、対応する上記直
   流電源装置の上記基準信号を変更する複数の誤差増幅手
   段と、上記各電流検出手段の出力信号を対応する上記誤
   差増幅手段の第１及び第２の入力端子に分流させる２つ
   で１組の分流手段と、上記各誤差増幅手段の第１の入力
   端子側の分流手段間に形成された分路とを、有する直流
   電源装置の並列運転装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の直流電源装置の並列運転
   装置において、上記負荷を流れる電流を検出する負荷電
   流検出手段と、この負荷電流検出手段の出力信号と、上
   記各誤差増幅手段の出力信号とをそれぞれ加算して対応
   する上記直流電源装置の上記基準信号を修正する複数の
   修正手段とを、具備することを特徴とする直流電源装置
   の並列運転装置。