JPH08168172A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源装置に負荷装置を接続してその電源を復
旧するときに、フィルタ等を用いることなく、電源装置
に接続されて動作中の他の負荷装置に電源変動を与えな
いようにするとともに、当該負荷装置の誤動作を防止す
る。 【構成】 負荷給電用の直流電源として，初期充電用の
プリチャージ電源と該電源より電圧が高い主給電用のメ
イン電源との独立した２系統の電源を発生する電源装置
１１，１２と、電源装置１１，１２を共用する複数の負
荷装置２１，２２とを備え、各負荷装置２１，２２に、
両電源のオア電源を駆動電源として出力するオア回路部
４１と、プリチャージ電源の受電開始から遅れてメイン
電源をオア回路部４１に供給する受電制御部と、プリチ
ャージ電源の受電開始からオア回路部４１にメイン電源
が供給されるまで各負荷装置２１，２２を待機状態に保
持するリセット部４５とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源装置から複数の負
荷装置に直流電源を並列給電する給電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種産業設備にはプログラマブル
コントローラ等の直流電源で動作する制御装置が用いら
れる。そして、とくに高信頼性が要求され、メンテナン
ス時にも制御機能の停止が許されないような場合には、
制御装置及び電源装置が２重化される。

【０００３】この２重化は最も簡単には図８に示すよう
に、同一構成の２台の制御装置１，２及び両制御装置
１，２に給電する例えば５Ｖの単電源構成の２台の電源
装置３，４を用意し、この両電源装置３，４の直流電源
ａ，ｂをダイオード５，６のオア回路を介して制御装置
１，２に並列給電して実現される。なお、図中の７，８
は制御装置１，２の受電端子、９，１０は電源装置３，
４の出力端子である。

【０００４】しかし、図８の構成の場合、例えば一方の
電源装置３のメンテナンス等を行うため、この電源装置
３をオフしても他方の電源装置４がオンしていると、こ
の電源装置４の直流電源ｂが電源装置３の出力端子９に
も印加されるため、出力端子９に給電ケーブルを接，離
等する際に感電する危険性がある。そして、他方の電源
装置４及び制御装置１，２のメンテナンス等を行う場合
にも同様の危険性がある。

【０００５】そのため、図８の構成では、メンテナンス
時等に、両電源装置３，４を共にオフし、制御機能を停
止しなければならず、高信頼性の要求に応えられない。
そこで、つぎに説明するいわゆるバスバー接続で２重化
することが考えられる。

【０００６】すなわち、制御装置１，２及び電源装置
３，４は、通常、同一のラックに積み重ねて設けられ、
このとき、受電端子７，８及び出力端子９，１０がラッ
クの背面側に上下方向に１列に位置する。

【０００７】そこで、これらの端子７〜１０をメス形又
はオス形の接栓（コネクタ）構成とし、かつ、ラック背
面に上下方向の金属板のバスバーを設けるとともに、こ
のバスバーの各端子７〜１０の位置に、各端子７〜１０
に着脱自在に接続されるオス形又はメス形の接栓の端子
を直接埋め込んで取付ける。

【０００８】この場合、制御装置１，２，電源装置３，
４をラックに装着すると、各端子７〜１０がラック背面
方向に押されてバスバーの端子（接栓）に接続され、各
装置１〜４が自動的に結線され、バスバー接続で２重化
される。

【０００９】そして、制御装置１，２，電源装置３，４
をメンテナンス等のためにラックから取出すと、その際
に各端子７〜１０がバスバーの端子から外れる。

【００１０】そのため、このバスバー接続にすると、メ
ンテナンス時等に各端子７〜１０等に触れることなく各
装置１〜４の接続，切離しが行え、感電の危険性がな
く、安全に制御機能を停止することなくメンテナンス等
が行える。

【００１１】なお、バスバー接続にすると、各装置１〜
４間の配線距離が短くなり、給電ケーブル等を用いる場
合に比して電源配線インピーダンスを小さくできる利点
もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記のバスバー接続で
２重化する場合、例えば一方の制御装置１をメンテナン
ス等の終了によりラックに再装着し、その電源を復旧す
ると、この装置３の初期充電により、制御装置１の電源
容量に応じた突入電流が発生する。

【００１３】そして、この突入電流により電源側に大き
な電圧変動が誘発され、直流電源ａ，ｂにより動作中の
他方の制御装置２に電源変動が発生し、この制御装置２
が誤動作してその機能停止等が生じる問題点がある。

【００１４】そして、一般に、電源装置を複数の制御装
置等の負荷装置が共用する場合、各負荷装置を、メンテ
ナンス等の終了により、電源装置に再び接続してその給
電を復旧するときには、前記の突入電流が発生して給電
中の他の負荷装置に電源変動が生じ、その誤動作等が生
じる問題点がある。

【００１５】なお、前記の突入電流を防止するため、抵
抗やインダクタンスを用いたフィルタを電源路に直列挿
入することが考えられるが、この場合はフィルタによっ
て電源配線インピーダンスが大きくなり、フィルタによ
る電源電圧の降下が避けられず、電源効率が低下する。
一方、電源が復旧する制御装置１においても、前記の突
入電流が発生する初期充電中は、電源変動が生じて誤動
作するおそれがある。

【００１６】本発明は、バスバー接続で２重化された制
御装置等の複数の負荷装置が電源装置を共用する際に、
各負荷装置の電源復旧に伴う給電中の他の負荷装置の電
源変動を、フィルタ等を用いることなく防止するととも
に、電源復旧する負荷装置の初期充電中の誤動作を防止
する。

【００１７】

【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、本発明の給電装置においては、負荷給電用の直流
電源として，初期充電用のプリチャージ電源とこの電源
より電圧が高い主給電用のメイン電源との独立した２系
統の電源を発生する電源装置と、

【００１８】電源装置を共用する複数の負荷装置とを備
え、各負荷装置に、プリチャージ電源，メイン電源のオ
ア電源を駆動電源として出力するオア回路部と、プリチ
ャージ電源の受電開始から遅れてメイン電源をオア回路
部供給する受電制御部と、プリチャージ電源の受電開始
からオア回路部にメイン電源が供給されるまで各負荷装
置を待機状態に保持するリセット部とを設ける。

【００１９】

【作用】前記のように構成された本発明の給電装置の場
合、電源装置から各負荷装置にプリチャージ電源とメイ
ン電源とが給電され、プリチャージ電源よりメイン電源
の電圧が高いため、通常は、各負荷装置のオア回路部に
よりメイン電源が選択され、各負荷装置がメイン電源で
動作する。

【００２０】そして、メンテナンス等の際に、いずれか
の負荷装置を電源装置から切離し、その後、当該負荷装
置を再び電源装置に接続してその電源を復旧すると、こ
の負荷装置の受電制御部により、この負荷装置は先にプ
リチャージ電源が給電されてこの電源で初期充電され、
この充電により突入電流の発生するおそれがなくなった
後、メイン電源の給電に切換わる。

【００２１】また、リセット部の制御により、プリチャ
ージ電源の給電中は当該負荷装置が待機状態に保持さ
れ、メイン電源の給電に切換わって適当な電源電圧が与
えられた後動作する。

【００２２】そして、各負荷装置の電源復旧時、プリチ
ャージ電源で初期充電されてから他の負荷装置と同一の
メイン電源の給電に切換わるため、メイン電源に電圧変
動が発生せず、メイン電源で動作中の他の負荷装置の電
源変動が、フィルタ等を用いることなく防止される。し
かも、電源が復旧する負荷装置は初期充電されてメイン
電源に切換わるまで待機状態に保たれ、誤動作が防止さ
れる。

【００２３】

【実施例】実施例について、図１ないし図７を参照して
説明する。 （１実施例）まず、１実施例について、図１ないし図６
を参照して説明する。図２は負荷装置をプログラマフル
コントローラ等の制御装置とし、この制御装置及び電源
装置を２重化した場合の全体構成を示す。

【００２４】そして、同図において、１１，１２は同一
構成の２台の電源装置であり、それぞれ初期充電用のプ
リチャージ電源Ｐａ，Ｐｂと，主給電用のメイン電源Ｍ
ａ，Ｍｂとの独立した２系統の直流電源を出力する。な
お、例えば５Ｖ出力の場合、メイン電源Ｍａ，Ｍｂは５
Ｖに設定され、プリチャージ電源Ｐａ，Ｐｂは５Ｖより
若干低く設定されている。

【００２５】１３，１４電源装置１１の電源Ｐａ，Ｍａ
とそれぞれの出力端子１５，１６との間に設けられた逆
流防止用のダイオード、１７，１８は電源装置１２の電
源Ｐｂ，Ｍｂとそれぞれの出力端子１９，２０との間に
設けられた逆流防止用のダイオードである。２１，２２
は負荷装置としての２台の制御装置であり、それぞれ、
プリチャージ電源の受電端子２３，２４，メイン電源の
受電端子２５，２６が設けられている。

【００２６】そして、各装置１１，１２，２１，２２は
同一ラックに積み重ねて設けられ、このとき、バスバー
接続で２重化するため、それぞれの背面部は図３，図
４，図５，図６に示すようになっている。

【００２７】すなわち、電源装置１１，１２の背面部に
は、左端から順に、オス形接栓構成の出力端子１６，２
０，出力端子１５，１９，アース端子２７，２８及びプ
ラグ構成の１００Ｖ商用交流の入力端子２９，３０が設
けられている。

【００２８】また、制御装置２１，２２の背面部には、
左端から順に、オス形接栓構成の受電端子２５，２６，
受電端子２３，２４，アース端子３１，３２が設けられ
ている。

【００２９】さらに、ラック背面に上下方向の金属板が
形成する４本のバスバー３３〜３６，すなわち、左端か
ら順のメイン電源用バスバー３３，プリチャージ電源用
バスバー３４，アース用バスバー３５及び商用電源用バ
スバー３６が絶縁して取付けられている。

【００３０】そして、バスバー３３には出力端子１６，
２０，受電端子２５，２６が差込まれるメス形接栓の複
数のバスバー端子３７が直接埋め込まれて設けられ、バ
スバー３４には出力端子１５，１９，受電端子２３，２
４が差込まれるメス形接栓の複数のバスバー端子３８が
直接埋め込まれて設けられている。

【００３１】同様に、バスバー３５には各アース端子３
９が差込まれるメス形接栓の複数のバスバー端子３９が
設けられ、バスバー３６には入力端子２９，３０が差込
まれるソケット構成の複数のバスバー端子４０が設けら
れている。

【００３２】そして、各装置１１，１２，２１，２２を
ラックに装着するときは、各装置１１，１２，２１，２
２がラック背面方向に押され、各端子１５，１６，１
９，２０，２３〜２６，２９，３０がバスバー端子３７
〜４０それぞれに差込まれて接続される。

【００３３】このとき、各装置１１，１２，２１，２２
がバスバー３３〜３６を介して図２に示すように接続さ
れ、電源装置１１，１２のプリチャージ電源Ｐａ，Ｐｂ
はダイオード１３，１４のオア回路を介して制御装置２
１，２２の受電端子２３，２４にプリチャージ電源Ｐａ
ｂとして供給され、電源装置１１，１２のメイン電源Ｍ
ａ，Ｍｂはダイオード１７，１８のオア回路を介して制
御装置２１，２２の受電端子２５，２６にメイン電源Ｍ
ａｂとして供給される。

【００３４】一方、各装置１１，１２，２１，２２をラ
ックから取出すときは、各装置１１，１２，２１，２２
が前方に引出されることにより、各端子１５，１６，１
９，２０，２３〜２６，２９がバスバー端子３７〜４０
それぞれから引抜かれ、各装置１１，１２，２１，２２
が自動的に電源から切離される。

【００３５】したがって、各装置１１，１２，２１，２
２が端子１５，１６，１９，２０，２３〜２６，２９等
に触れることなく、自動的に電源に接，断され、メンテ
ナンス時等の安全性が確保される。

【００３６】つぎに、制御装置２１，２２のメイン電源
用の受電端子２５，２６の差込端部はプリチャージ電源
用の受電端子２３，２４等の差込端部より短く形成さ
れ、制御装置２１，２２の受電制御部を形成する。

【００３７】なお、この実施例では製造面等の要請によ
り、電源装置１１，１２のメイン電源用の出力端子１
６，２０の差込端部も制御装置１１，１２の受電端子２
５，２６と同様に短く形成され、各装置１１，１２，２
１，２２の端子形状等が統一化されている。

【００３８】さらに、制御装置２１，２２の電源入力部
は同一に構成され、例えば制御装置２１の電源入力部は
図１に示すように形成される。この図１において、４１
はダイオード４２，４３のオア回路部であり、受電端子
２３のプリチャージ電源Ｐａｂと受電端子２５のメイン
電源Ｍａｂとの電圧の高い方をオア電源として選択し、
このオア電源を制御装置２１の内部回路、例えばマイク
ロコンピュータ４４に駆動電源として供給する。

【００３９】４５は受電端子２３のプリチャージ電源Ｐ
ａｂにより動作するリセット部であり、受電端子２５に
メイン電源Ｍａｂが受電されるまでリセット信号ｒをマ
イクロコンピュータ４４に発行して制御装置２１を待機
状態に保持する。

【００４０】そして、プリチャージ電源Ｐａｂよりメイ
ン電源Ｍａｂの電圧が高いため、制御装置２１，２２の
動作中は、それぞれのオア回路部４１によりメイン電源
Ｍａｂがオア電源として選択され、メイン電源Ｍａｂが
コンピュータ４４等の制御装置２１，２２の内部回路に
供給される。

【００４１】つぎに、例えば制御装置２１をラックから
引出してメンテナンスを施した後、制御装置２１を再び
ラックに装着してその電源を回復するときは、前述した
ようにメイン電源用の受電端子２５の差込端部がプリチ
ャージ電源用の受電端子２３の差入端部より短いため、
制御装置２１がラック背面方向に押されることにより、
先に受電端子２３がバスバー端子３８に差込まれる。

【００４２】そして、受電端子２３のプリチャージ電源
Ｐａｂがオア回路部４１を介してマイクロコンピュータ
４４に供給され、制御装置２１がプリチャージ電源Ｐａ
ｂで初期充電される。

【００４３】このとき、初期充電に伴う突入電流が発生
しても、メイン電源Ｍａｂには影響がなく、メイン電源
Ｍａｂで動作中の制御装置２２は電源変動が発生せず、
誤動作することがない。

【００４４】また、受電端子２３のプリチャージ電源Ｐ
ａｂはリセット部４５にも供給され、このリセット部４
５は受電端子２５にメイン電源Ｍａｂが受電されるまで
リセット信号ｒをマイクロコンピュータ４４に発行し、
制御装置２１を待機状態にして誤動作を防止する。

【００４５】その後、メイン電源用受電端子２５がバス
バー端子３７に差込まれ、受電端子２５にメイン電源Ｍ
ａｂが受電されると、オア回路部４１がメイン電源Ｍａ
ｂをマイクロコンピュータ４４に供給し、制御装置２１
の電源がプリチャージ電源Ｐａｂからメイン電源Ｍａｂ
に切換わる。

【００４６】このとき、制御装置２１が既に初期充電さ
れているため、その電源がメイン電源Ｍａｂに切換わっ
ても、制御装置２２は電圧変動等が発生せず、誤動作な
く安定に動作を続ける。また、メイン電源Ｍａｂの受電
によりリセット部４５がリセット信号ｒの発行を停止
し、制御装置２１は待機状態が解除されて動作状態に移
行する。

【００４７】そして、以降はメイン電源Ｍａｂにより両
制御装置２１，２２が動作する。なお、制御装置２２の
メンテナンス時等にも前記と同様にしてその電源が復旧
する。

【００４８】（他の実施例）つぎに、他の実施例につい
て、図７を参照して説明する。同図において、図１ない
し図６と同一符号は同一のものを示し、２３’はプリチ
ャージ電源用の受電端子であり、１実施例の受電端子２
３と異なり、その差込端部の長さはメイン電源用の受電
端子２５等と同じに設定されている。

【００４９】４６は受電制御部を形成する限時リレーで
あり、受電端子２３’のプリチャージ電源Ｐａｂにより
動作する。４７は限時リレー４６の常開の接点であり、
メイン電源用の受電端子２５とオア回路部４１，リセッ
ト部４５との間に設けられている。なお、制御装置２２
にもプリチャージ電源用の受電端子２３’，限時リレー
４６及びその接点４７が設けられている。

【００５０】そして、この実施例の場合、例えば制御装
置２１の電源復旧の際、受電端子２３’，２５がプリチ
ャージ電源Ｐａｂ，メイン電源Ｍａｂを同時に受電する
が、プリチャージ電源Ｐａｂにより限時リレー４６が動
作し、一定時間遅れてその接点４７が閉じ、このとき、
メイン電源Ｍａｂがオア回路部４１に供給される。

【００５１】したがって、制御装置２１，２２の受電端
子を工夫することなく、１実施例と同様の効果が得られ
る。ところで、前記両実施例では電源装置及び負荷装置
を２重化した場合に適用したが、例えば図２の電源装置
１２を省いた構成等であっても適用することができる。

【００５２】すなわち、本発明は、電源装置から複数の
負荷装置に並列給電する種々の場合に適用することがで
き、このときも、各負荷装置は同一のものでなくてもよ
く、また、電源装置が図１のように複数であってもよ
く、さらに、電源装置と各負荷装置との接続がバスバー
でなく、ケーブル等で行われる構成であってもよい。

【００５３】そして、負荷装置の各部の構成は実施例に
限定されるものではなく、例えば受電制御部をアナログ
スイッチ等で形成してもよい。

【００５４】

【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。メンテナン
ス等のためにいずれかの負荷装置（制御装置２１又は２
２）を電源装置１１，１２から切離し、その後、再び電
源装置１１，１２に接続してその電源を復旧するとき
に、この負荷装置を、その受電制御部の制御により先に
プリチャージ電源を供給してこの電源で初期充電し、こ
の充電により突入電流の発生するおそれがなくなった
後、メイン電源の給電に切換えることができる。また、
リセット部４５の制御により、プリチャージ電源の給電
中に当該負荷装置を待機状態に保持し、メイン電源の給
電に切換わって適当な電源電圧が与えられた後動作する
ことができる。

【００５５】そして、各負荷装置の電源復旧時、プリチ
ャージ電源で初期充電した後、他の負荷装置と同一のメ
イン電源の給電に切換えるため、メイン電源に電圧変動
が発生せず、メイン電源で動作中の他の負荷装置の電源
変動をフィルタ等を用いることなく防止することができ
る。しかも、電源が復旧する負荷装置を、初期充電され
てメイン電源に切換わるまで待機状態に保ち、その誤動
作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の一部の結線図である。

【図２】本発明の１実施例の全体構成を示す結線図であ
る。

【図３】図２の一方の電源装置の平面図である。

【図４】図２の他方の電源装置の平面図である。

【図５】図２の一方の制御装置（負荷装置）の平面図で
ある。

【図６】図２の他方の制御装置の平面図である。

【図７】本発明の他の実施例の一部の結線図である。

【図８】従来例の結線図である。

【符号の説明】

１１，１２ 電源装置 ２１，２２ 負荷装置としての制御装置 ２３，２３’，２４ プリチャージ電源用受電端子 ２５，２６ メイン電源用受電端子 ４１ オア回路部 ４５ リセット部 ４６ 限時リレー ４７ 接点 Ｐａ，Ｐｂ，Ｐａｂ プリチャージ電源 Ｍａ，Ｍｂ，Ｍａｂ メイン電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷給電用の直流電源として，初期充電
   用のプリチャージ電源と該プリチャージ電源より電圧が
   高い主給電用のメイン電源との独立した２系統の電源を
   発生する電源装置と、 前記電源装置を共用する複数の負荷装置とを備え、 前記各負荷装置に、 前記プリチャージ電源，前記メイン電源のオア電源を駆
   動電源として出力するオア回路部と、 前記プリチャージ電源の受電開始から遅れて前記メイン
   電源を前記オア回路部に供給する受電制御部と、 前記プリチャージ電源の受電開始から前記オア回路部に
   前記メイン電源が供給されるまで前記各負荷装置それぞ
   れを待機状態に保持するリセット部とを設けたことを特
   徴とする給電装置。