JPH08223798A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列運転する複数のコンバータに冗長性をも
たせると共に、簡単な構成で、かつ小型化を図った電源
装置を提供すること。 【構成】 各コンバータのトランスＴ１の２次側に直列
にコンバータの出力電流を検出する電流検出回路１０が
接続され、電流検出回路１０の検出出力が最大電流検出
回路１４と自己電流検出回路１２に供給されるように接
続されている。並列運転される各コンバータの各最大電
流検出回路が制御線ＣＬを介して接続され、各コンバー
タにおいて自己電流検出回路１２の出力と最大電流検出
回路１４の負出力とを加算するように接続されており、
この加算出力がコンバータの電圧制御回路に加えるよう
に接続されている。各コンバータは、最大電流を出力す
るコンバータの出力電流値に出力電流値を合わせるよう
に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負荷を駆動するための複
数台のコンバータを並列冗長運転する機能を備えた電源
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電源装置は、特公平５-
９２８号公報や特開昭５８ー１９８１２２号公報に記載
のような構成が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電源装置は
並列運転されるコンバータの電流バランス、電流分担の
制御は各コンバータの出力電流値を検出し、その平均値
に自コンバータの出力電流値を合わせる平均電流制御方
式である。

【０００４】しかし、平均電流制御方式では、あるコン
バータが故障した場合はそのコンバータの出力電流が零
になるので、全コンバータの平均電流値が低下してしま
うので、本来は残りのコンバータの出力電流を増加しな
ければならないところを各コンバータの電流が低下する
ので、負荷の要求する電流量を流すことができなくな
る。これを解決するため故障したコンバータを検出して
それをスイッチ等で並列運転から切り放して、残りのコ
ンバータの出力電流値を負荷に合うように分配する装置
が必要であった。

【０００５】また、従来の電源装置の並列運転されるコ
ンバータの電流バランス、電流分担の制御方式として各
コンバータの出力電流値を検出し、その最大値に自コン
バータの出力電流を合わせる最大電流制御方式もある。
しかし、この従来技術は演算増幅器等を必要とし、回路
構成が複雑で高価であるという問題があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、並列運転する複数のコンバータについて冗
長性を持たせると共に、故障したコンバータを検出して
それをスイッチ等で並列運転から切り放すような装置を
必要しない、回路構成が簡単で小型な電源装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、出
力電圧を検出し該検出出力に基づいて出力電圧を制御す
る電圧制御回路を有するコンバータを複数台、並列冗長
運転して負荷に電力を供給する電源装置において、各コ
ンバータの交流入力側に設けられたトランスの２次側に
直列に接続され、コンバータの出力電流を検出する電流
検出器と、該電流検出器の検出出力を取り込み、該検出
出力を自コンバータの検出出力として電圧で出力する自
己電流検出回路と、前記電流検出器の検出出力を取り込
み、該検出出力と他のコンバータの出力電流の検出出力
とを比較し、最大電流値を出力するコンバータの出力電
流値を検出値として出力する最大電流検出回路と、前記
自己電流検出回路の出力と最大電流検出回路の負出力と
を加算し、該加算出力を前記電圧制御回路の検出系に供
給する加算手段とを含んで構成される電流制御回路を有
することを特徴とする。

【０００８】また本発明の電源装置は、前記複数台の各
コンバータにおいて自己電流検出回路に対して、最大電
流検出回路を逆極性にして直列接続したことを特徴とす
る。

【０００９】更に本発明の電源装置は、前記複数台の各
コンバータにおいて自己電流検出回路に対して、最大電
流検出回路を逆極性にしてそれぞれ抵抗を介して並列接
続したことを特徴とする。

【００１０】また本発明の電源装置は、前記電流検出器
は、カレントトランスであることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成の電源装置では、例えば図２に示すよ
うに、各コンバータのトランスＴ１の２次側に直列にコ
ンバータの出力電流を検出する電流検出回路１０が接続
され、電流検出回路１０の検出出力が最大電流検出回路
１４と自己電流検出回路１２に供給されるように接続さ
れている。

【００１２】並列運転される各コンバータの各最大電流
検出回路が制御線ＣＬを介して接続され、各コンバータ
において自己電流検出回路１２の出力と最大電流検出回
路１４の負出力とを加算するように接続されており、こ
の加算出力がコンバータの電圧制御回路に加えるように
接続されている。

【００１３】各コンバータは、最大電流を出力するコン
バータの出力電流値に出力電流値を合わせるように制御
される。各コンバータは並列運転されるコンバータの中
で一番大きい出力電流値に合わせるように制御され、出
力電流の小さいコンバータの出力電流は増加し、その結
果出力電流の大きいコンバータの出力電流は減少して各
コンバータの出力電流はバランスする。

【００１４】このため、並列運転されているコンバータ
の台数を負荷容量に対して１〜２台多くしておけば、あ
るコンバータが故障して出力電流が零になっても、故障
したコンバータに影響されずに残りのコンバータで負荷
電流を分担することができる。 したがって、各コンバ
ータの故障検出や切り替えスイッチも必要なく、各コン
バータに対して安定した電流バランス制御を行なうこと
ができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１には本発明に係る電源装置の一実施例の構成
が示されている。この実施例のコンバータは、フォワー
ド型のＤＣ／ＤＣコンバータである。同図において、ト
ランスＴ１の１次側はスイッチング素子Ｑ1を介して直
流電圧端子１、２に接続されている。

【００１６】また、スイッチング素子Ｑ1のゲートはＰ
ＷＭ制御回路７を介してフォトカプラの２次側５Ｂに接
続されている。

【００１７】一方トランスＴ１の２次側の一端はダイオ
ードＤ1、インダクタンスＬ１、コンデンサＣ１を介し
て接地されている。

【００１８】更にコンデンサＣ1とインダクタンスＬ1の
直列回路に並列にダイオードＤ２が図示した極性で接続
されている。このような構成なので、スイッチング素子
Ｑ１のオン、オフにより、トランスＴ１の２次側に得ら
れる交流電圧をダイオードＤ1、Ｄ２、インダクタンス
Ｌ１、コンデンサＣ１により整流平滑して、コンデンサ
Ｃ１の両端に直流電圧が得られる。この直流電圧を定電
圧に制御するため、以下の電圧制御回路を構成する。

【００１９】電圧制御回路はコンデンサＣ１に並列に、
抵抗Ｒ４、フォトカプラ５Ａ、３端子レギュレータ６か
らなる直列回路及び抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３からなる直列
回路が接続され、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点Ａと３端子レ
ギュレータ６の制御端子とが接続されて構成されてい
る。

【００２０】また、抵抗Ｒ１と出力端子３との間に接続
されているダイオードＤ３は複数台のコンバータを並列
運転した時に、あるコンバータが故障した場合に電流の
逆流を防止するために設けられている。

【００２１】電圧制御回路は次のように動作する。すな
わち、例えばコンデンサＣ１の端子電圧が低下しようと
すると抵抗Ｒ１とＲ２の接続点Ａにおける電圧が低下
し、３端子レギュレータ６の制御端子電圧も低下するの
で、３端子レギュレータ６のアノード、カソード間に流
れる電流は低下してフォトカプラ５Ａ及び５Ｂ間に流れ
る電流も低下する。この結果、ＰＷＭ制御回路７の出力
であるゲートパルスのオン、オフのデューティを増加し
てトランスＴ１の２次側電圧を増加するように働き、コ
ンデンサＣ１の端子電圧が低下するのを抑制する。

【００２２】他方、コンデンサＣ１の端子電圧が上昇し
ようとすると、電圧制御回路は上述したのと逆に動作し
てＰＷＭ制御回路７のゲートパルスのオン、オフのデュ
ーティを減少させ、コンデンサＣ１の端子電圧が上昇す
るのを抑制して一定電圧になるように制御する。

【００２３】本発明に係る電源装置ではこの電圧制御回
路に以下に説明する電流制御回路が付加されている。

【００２４】電流制御回路は、トランスＴ１の２次側の
交流電流を検出する電流検出器１０と、自己電流検出回
路１２と、最大電流検出回路１４と、自己電流検出回路
１２の出力と最大電流検出回路１４との出力との差を求
める加算回路１６とを有している。

【００２５】電流制御回路はトランスの２次側の交流電
流を検出する電流検出器１０の出力を自己電流検出回路
１２と最大電流検出回路１４に与える。

【００２６】最大電流検出回路１４は制御線ＣＬを有し
ており、この制御線ＣＬを介して並列運転時に図示して
ない他のコンバータと接続されるようになっている。最
大電流検出回路１４は制御線ＣＬを介して得られる他の
コンバータの出力電流の最大値と電流検出器１０の検出
出力のうち大きい方の電流値を電圧として出力するよう
に動作する。

【００２７】次に加算回路１６は、自己電流検出回路１
２の出力と最大電流検出回路１４の出力を突き合わせて
差し引きし、その結果を電圧制御回路を構成する抵抗Ｒ
２とＲ３の接続点Ｂに印加する。

【００２８】このように構成することにより、例えばこ
のコンバータの出力電流値が他のコンバータの出力電流
値より小さいときには自己電流検出回路１２の出力電圧
より最大電流検出回路１４の出力電圧が大きくなり、そ
の結果電圧制御回路を構成する抵抗Ｒ２とＲ３の接続点
Ｂの電圧は低下する。そのため、電圧制御回路は抵抗Ｒ
１とＲ２の接続点Ａの電圧が低下したと判定してコンデ
ンサＣ１の両端間の電圧を上昇させ、その結果、このコ
ンバータの出力電流値も上昇して他のコンバータの出力
電流値に近づき、各コンバータの出力電流がバランスす
る。

【００２９】次に図２に本発明に係る電源装置の他の実
施例の構成を示す。本実施例は、図１に示した実施例に
おいて自己電流検出回路１２の出力電圧と最大電流検出
回路１４の出力電圧を差し引く回路構成を具体的に示し
たものである。同図においてコンバータの出力端子４
（グランド）と抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂの間に抵抗Ｒ
１０を介して自己電流検出回路１２の出力Vjと最大電流
検出回路１４の負出力Ｖｍを加算するように両者を直列
接続することにより、自己電流検出回路１２の出力Ｖj
から最大電流検出回路１４の出力Ｖｍを差し引きするよ
うに構成した例である。また、最大電流検出回路１４と
自己電流検出回路１２の接続点から制御線ＣＬを取り出
している。

【００３０】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬを介して他コンバータより得られる出力電流値と
自コンバータの電流検出器１０より得られる出力電流値
の大きい方の電流値を電圧として出力するように動作す
る。

【００３１】この構成では自コンバータが最大電流を出
力しているときは最大電流検出回路１４の出力Ｖｍと自
己電流検出回路１２の出力Ｖjが等しいので抵抗Ｒ２と
Ｒ３の接続点Ｂに加える電圧は零であり、電圧制御回路
の動作は電流制御回路の動作の影響を受けず電圧変動が
ない。

【００３２】しかし、他コンバータが最大電流を出力し
ているときは最大電流検出回路１４の出力Ｖｍが自己電
流検出回路１２の出力Ｖｊより高いので、抵抗Ｒ２とＲ
３の接続点Ｂに加える電圧は負電圧になり、電圧制御回
路の動作は電流制御回路の動作の影響を受けてコンデン
サＣ１の両端電圧を上昇させ、この自コンバータの出力
電流の値も上昇して他のコンバータの出力電流値に近づ
き、各コンバータの出力電流がバランスする。

【００３３】以上のように動作するので、複数台のコン
バータを並列運転中に、あるコンバータが故障して出力
が零になっても、電流制御回路は、出力電流の低いコン
バータが他のコンバータに影響を与えないように構成さ
れており、コンバータの出力側にはダイオードＤ３が設
けられているので、電流の逆流が防止され、故障したコ
ンバータを検出してそれをスイッチ等で並列運転から切
り放すような装置を必要しない簡単なコンバータを構成
できる。

【００３４】更に、演算増幅器等の高価で複雑な回路を
使用しないでカレントトランスとコンデンサ、抵抗、ダ
イオードのみの簡単な回路で電流制御回路を構成でき、
回路構成が簡単で小型なコンバータを得ることができ
る。このように構成したコンバータを負荷容量より大き
い電流を供給しうる台数のコンバータで並列冗長運転す
ることで信頼性の高い冗長運転を行なうことができる。

【００３５】次に図３に本発明に係る電源装置の他の実
施例の構成を示す。本実施例はコンバータの出力端子
（グランド）４と抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂの間に抵抗
Ｒ１２を介した最大電流検出回路１４と抵抗Ｒ１１を介
した自己電流検出回路１２とを並列に接続することによ
り、自己電流検出回路１２の出力Ｖｊと最大電流検出回
路１４の負出力−Ｖｍとを加算するように構成した例で
ある。また、最大電流検出回路１４の反グランド側から
制御線ＣＬを取り出している。

【００３６】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬを介して他コンバータより得られる出力電流値と
自コンバータの電流検出器１０より得られる出力電流値
のうち大きい方の電流値を電圧として出力するように動
作する。この構成では自コンバータが最大電流を出力し
ているときは最大電流検出回路１４の出力Ｖｍと自己電
流検出回路１２の出力Ｖjが等しいので抵抗Ｒ２とＲ３
の接続点Ｂに加える電圧は零であり、電圧制御回路は電
流制御回路の動作の影響を受けず、電圧変動がない。

【００３７】しかし、他コンバータが最大電流を出力し
ているときは最大電流検出回路１４の出力Ｖｍが自己電
流検出回路１２の出力Ｖjより高いので、抵抗Ｒ２とＲ
３の接続点Ｂに加える電圧は負電圧になり、電圧制御回
路は電流制御回路の動作の影響を受けてコンデンサＣ１
の両端電圧を上昇するように動作する。

【００３８】図４には図２に示したコンバータにおける
電流制御回路の具体的構成が示されている。同図におい
てトランスＴ１とグランドＧＮＤ間にカレントトランス
２０の１次コイル２０Ａが直列接続され、カレントトラ
ンス２０の１つの２次コイル２０Ｂの一端と制御線ＣＬ
Ｉとの間にはダイオードＤ１１を介してコンデンサＣ１
１と抵抗Ｒ１４とからなる並列回路が接続されている。

【００３９】更にコンデンサＣ１１の正極側は抵抗Ｒ１
０を介して図２におけるＢ点に接続されている。この破
線で示したダイオードＤ１１、コンデンサＣ１１及び抵
抗Ｒ１４からなる回路は図１、図２で示した自己電流検
出回路１２である。

【００４０】一方、カレントトランス２０の他の２次コ
イル２０Ｃの一端と制御線ＣＬＩとの間にはダイオード
Ｄ１０を介してコンデンサＣ１０と抵抗Ｒ１３とからな
る並列回路が接続されており、コンデンサＣ１０の正極
側からダイオードＤ１２を介してグランドＧＮＤに接続
されている。ダイオードＤ１０、コンデンサＣ１０、抵
抗Ｒ１３及びダイオードＤ１２からなる破線で示した回
路は図１、図２で示した最大電流検出回路１４である。

【００４１】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬ１を介して他コンバータより得られる出力電流値
と自コンバータの電流検出器としてのカレントトランス
２０より得られる出力電流値のうち大きい方の電流値を
電圧として出力するように動作する。

【００４２】上記構成において、トランスＴ１の２次側
に流れる電流が変化すると、その電流に比例した電圧が
カレントトランス２０の２次コイル２０Ｂと２０Ｃに発
生する。この電圧を自己電流検出回路１２と最大電流検
出回路１４により、各々整流平滑して最大電流検出回路
１４の出力Ｖｍと自己電流検出回路１２の出力Ｖjを得
て自己電流検出回路１２の出力Ｖｊと最大電流検出回路
１４の負出力−Ｖｍとを加算した結果を電圧制御回路の
グランドとＢ点との間に加える。

【００４３】図１、図２で説明したように自コンバータ
が最大電流を出力しているときは最大電流検出回路１４
の出力Ｖｍと自己電流検出回路１２の出力Ｖjが等しい
ので図２における抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに加える電
圧は零であり、電圧制御回路の動作は電流制御回路の動
作の影響を受けず、電圧変動がない。

【００４４】しかし、他コンバータが最大電流を出力し
ているときは最大電流検出回路１４の出力Ｖｍが自己電
流検出回路１２の出力Ｖjより高いので、抵抗Ｒ２とＲ
３の接続点Ｂに加える電圧は負電圧になり、電圧制御回
路の動作は電流制御回路の動作の影響を受けてコンデン
サＣ１の両端電圧を上昇させ、この自コンバータの出力
電流値も上昇して他のコンバータの出力電流値に近づ
き、各コンバータの出力電流がバランスする。

【００４５】以上のように動作するので、複数台のコン
バータを並列運転中に、あるコンバータが故障して出力
が零になっても、電流制御回路は、出力電流の低いコン
バータが他のコンバータに影響を与えないように構成さ
れており、コンバータの出力端にはダイオードＤ３が設
けられているので、負荷側からの電流の逆流を防止で
き、従来の電源装置のように故障したコンバータを検出
してそれをスイッチ等で並列運転から切り放すような装
置を必要しない簡単なコンバータを構成できる。

【００４６】更に、演算増幅器等の高価で複雑な回路を
使用しないでカレントトランスとコンデンサ、抵抗、ダ
イオードのみの簡単な回路で電流制御回路を構成でき、
特にカレントトランスを用いて絶縁することで、回路構
成が簡単で小型なコンバータを得ることができる。この
ように構成したコンバータを負荷容量より大きい電流を
供給し得る台数のコンバータを並列冗長運転することで
信頼性の高い冗長運転を行うことができる。

【００４７】次に図５に図２に示した電源装置における
電流制御回路の他の実施例を示す。本実施例ではカレン
トトランス２０の２次コイルをひとつで構成した例であ
り、カレントトランス２０の２次コイル２０Ｄの一端と
制御線ＣＬＩとの間にダイオードＤ１４を介してコンデ
ンサＣ１２と抵抗Ｒ１５とからなる並列回路が接続され
ている。この後に破線で示した最大電流検出回路１４と
自己電流検出回路１２に分けるように構成されている。

【００４８】自己電流検出回路１２はコンデンサＣ１２
の両端にダイオードＤ１１を介してコンデンサＣ１１と
抵抗Ｒ１４からなる並列回路を接続して図示破線のよう
に構成する。コンデンサＣ１１の正極側から抵抗Ｒ１０
を介して図２における抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに接続
する。

【００４９】また、最大電流検出回路１４はコンデンサ
Ｃ１２の両端にダイオードＤ１０を介してコンデンサＣ
１０と抵抗Ｒ１３とからなる並列回路を接続して図示破
線のように構成する。

【００５０】更にコンデンサＣ１０の正極側をグランド
ＧＮＤに接続し、コンデンサＣ１２、Ｃ１０、Ｃ１１の
負極側は制御線ＣＬ１に接続する。

【００５１】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬ１を介して他コンバータより得られる出力電流値
と自コンバータの電流検出器としてのカレントトランス
２０より得られる出力電流値のうち大きい方の電流値を
電圧として出力するように動作する。したがって、電流
制御回路の動作は図４に示した電流制御回路と同様に、
自コンバータより他コンバータが大きな電流を出力して
いるときは最大電流検出回路１４の出力Ｖｍが自己電流
検出回路１２の出力Ｖjより高いので、抵抗Ｒ２とＲ３
の接続点Ｂに加える電圧は負電圧になり、電圧制御回路
の動作は電流制御回路の動作の影響を受けてコンデンサ
Ｃ１の両端電圧を上昇させ、この自コンバータの出力電
流値も上昇して他のコンバータの出力電流値に近づき、
各コンバータの出力電流がバランスする。

【００５２】図６には図２に示した電源装置における電
流制御回路の他の実施例を示す。本実施例では図５の実
施例からダイオードＤ１４、コンデンサＣ１２、抵抗Ｒ
１５を省略するように構成したものである。同図におい
て自己電流検出回路１２はカレントトランス２０の２次
コイル２０Ｄの両端間にダイオードＤ１１を介してコン
デンサＣ１１と抵抗Ｒ１４からなる並列回路を接続して
図示破線のように構成する。コンデンサＣ１１の正極側
から抵抗Ｒ１０を介して図２における抵抗Ｒ２とＲ３の
接続点Ｂに接続する。

【００５３】また、最大電流検出回路１４はカレントト
ランス２０の２次コイル２０Ｄの両端間にダイオードＤ
１０を介してコンデンサＣ１０と抵抗Ｒ１３からなる並
列回路を接続して図示破線のように構成する。コンデン
サＣ１０の正極側はグランドＧＮＤに抵抗Ｒ１６を介し
て接続され、コンデンサＣ１０、Ｃ１１の負極側は制御
線ＣＬ１に接続されている。

【００５４】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬ１を介して他コンバータより得られる出力電流値
と自コンバータの電流検出器としてのカレントトランス
２０より得られる出力電流値のうち大きい方の電流値を
電圧として出力するように動作する。したがって、その
動作は図５に示した電流制御回路と同様に、自コンバー
タより他コンバータが大きな電流を出力しているときは
最大電流検出回路１４の出力Ｖｍが自己電流検出回路１
２の出力Ｖjより高いので、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂ
に加える電圧は負電圧になり、電圧制御回路の動作は電
流制御回路の動作の影響を受けてコンデンサＣ１の両端
電圧を上昇させ、この自コンバータの出力電流値も上昇
して他のコンバータの出力電流値に近づき、各コンバー
タの出力電流がバランスする。なお、抵抗Ｒ１６はカレ
ントトランス２０の出力インピーダンスが大きいときに
必要であるが、その出力インピーダンスが小さい時には
無くとも動作し得る。

【００５５】次に図７には図３に示した電源装置におけ
る電流制御回路の具体的構成が示されている。同図にお
いてトランスＴ１の２次側とグランドＧＮＤ間にカレン
トトランス２０の１次コイル２０Ａが直列接続され、カ
レントトランス２０の１つの２次コイル２０Ｂの両端間
には図示の極性でダイオードＤ１１を介してコンデンサ
Ｃ１１と抵抗Ｒ１４とからなる並列回路が接続されてい
る。

【００５６】更にコンデンサＣ１１の負極側はダイオー
ドＤ１３を介して制御線ＣＬ１に接続され、更にダイオ
ードＤ１３のアノードは抵抗Ｒ１２を介して図２におけ
るＢ点に接続されている。この破線で示したダイオード
Ｄ１１、Ｄ１４、コンデンサＣ１１、抵抗Ｒ１４とから
なる回路は図１、図３で示した最大電流検出回路１４で
ある。

【００５７】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬ１を介して他コンバータより得られる出力電流値
と自コンバータの電流検出器としてのカレントトランス
２０より得られる出力電流値のうち大きい方の電流値を
電圧として出力するように動作する。

【００５８】一方、カレントトランス２０の他の２次コ
イル２０Ｃの両端間にはダイオードＤ１０を介してコン
デンサＣ１０と抵抗Ｒ１３とからなる並列回路が接続さ
れ、コンデンサＣ１０の正極側はダイオードＤ１２と抵
抗Ｒ１１を介して図２におけるＢ点に接続されている。
この破線で示したダイオードＤ１０、Ｄ１２、コンデン
サＣ１０、抵抗Ｒ１３からなる回路は図１、図３で示し
た自己電流検出回路１２である。

【００５９】また、コンデンサＣ１０の負極側とコンデ
ンサＣ１１の正極側（カレントトランス２０の２次コイ
ル２０Ｂの一方と２０Ｃの一方）とが接続され、この接
続点はグランドＧＮＤに接続されている。

【００６０】上記構成においてトランスＴ１の２次側に
流れる電流が変化すると、その電流に比例した電圧がカ
レントトランス２０の２次コイル２０Ｂと２０Ｃに発生
する。この電圧を自己電流検出回路１２と最大電流検出
回路１４により、各々整流平滑して最大電流検出回路１
４の出力Ｖｍと自己電流検出回路１２の出力Ｖjを得て
自己電流検出回路１２の出力Ｖｊと最大電流検出回路１
４の負出力−Ｖｍとを加算した結果を電圧制御回路のグ
ランドとＢ点との間に加える。

【００６１】図１、図３で説明したように自コンバータ
が最大電流を出力しているときは最大電流検出回路１４
の出力Ｖｍと自己電流検出回路１２の出力Ｖjが等しい
ので図３における抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに加える電
圧は零であり、電圧制御回路の動作は電流制御回路の動
作の影響を受けず、電圧変動がない。

【００６２】しかし、他コンバータが自コンバータより
大きな電流を出力しているときは最大電流検出回路１４
の出力Ｖｍが自己電流検出回路１２の出力Ｖjより高い
ので、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに加える電圧は負電圧
になり、電圧制御回路の動作は電流制御回路の動作の影
響を受けてコンデンサＣ１の両端電圧を上昇させ、この
自コンバータの出力電流値も上昇して他のコンバータの
出力電流値に近づき、各コンバータの出力電流がバラン
スする。

【００６３】次に図８に図３に示した電源装置における
電流制御回路の他の実施例の構成を示す。本実施例では
カレントトランス２０の２次コイルをひとつで構成した
例であり、カレントトランス２０の２次コイル２０Ｄの
両端間に最大電流検出回路１４と自己電流検出回路１２
を並列に接続する。

【００６４】最大電流検出回路１４はカレントトランス
２０の２次コイル２０Ｄの一端とグランドＧＮＤとの間
にダイオードＤ１１を介してコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ
１４とからなる並列回路が接続され、コンデンサＣ１１
の負極側からダイオードＤ１３を介して制御線ＣＬ１に
接続されるように構成されている。

【００６５】更にダイオードＤ１３のアノードは、抵抗
Ｒ１２を介して図２におけるＢ点に接続されている。こ
の破線で示したダイオードＤ１１、Ｄ１４、コンデンサ
Ｃ１１、抵抗Ｒ１４からなる回路は図１、図３で示した
最大電流検出回路１４である。

【００６６】最大電流検出回路１４は並列運転時に制御
線ＣＬ１を介して他コンバータより得られる出力電流値
と自コンバータの電流検出器としてのカレントトランス
２０より得られる出力電流値のうち大きい方の電流値を
電圧として出力するように動作する。

【００６７】一方、カレントトランス２０の２次コイル
２０Ｄの一端とグランドＧＮＤとの間にはダイオードＤ
１０を介してコンデンサＣ１０と抵抗Ｒ１３とからなる
並列回路が接続され、コンデンサＣ１０の正極側からダ
イオードＤ１２、抵抗Ｒ１１を介して図３におけるＢ点
に接続されている。この破線で示したダイオードＤ１
０、Ｄ１２、コンデンサＣ１０、抵抗Ｒ１３からなる回
路は図１、図３で示した自己電流検出回路１２である。
また、コンデンサＣ１０の負極側とコンデンサＣ１１の
正極側はグランドＧＮＤに接続されている。

【００６８】上記構成において、トランスＴ１の２次側
の電流が変化すると、その電流に比例した電圧がカレン
トトランスＣＴ１の２次コイルＣＴ-２に発生する。こ
の電圧を自己電流検出回路１２と最大電流検出回路１４
により、各々整流平滑して最大電流検出回路１４の出力
Ｖｍと自己電流検出回路１２の出力Ｖjを得て自己電流
検出回路１２の出力Ｖｊと最大電流検出回路１４の負出
力−Ｖｍとを加算した結果を電圧制御回路のグランドと
Ｂ点との間に加える。

【００６９】図３で説明したように自コンバータが最大
電流を出力しているときは最大電流検出回路１４の出力
Ｖｍと自己電流検出回路１２の出力Ｖjが等しいので図
３における抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに加える電圧は零
であり、電圧制御回路の動作は電流制御回路の動作の影
響を受けず、電圧変動がない。

【００７０】しかし、他コンバータが自コンバータより
大きな電流を出力しているときは最大電流検出回路１４
の出力Ｖｍが自己電流検出回路１２の出力Ｖjより高い
ので、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに加える電圧は負電圧
になり、電圧制御回路の動作は電流制御回路の動作の影
響を受けてコンデンサＣ１の両端電圧を上昇させ、この
自コンバータの出力電流値も上昇して他のコンバータの
出力電流値に近づき、各コンバータの出力電流がバラン
スする。

【００７１】次に図９に図３に示した電源装置における
電流制御回路の他の実施例の構成を示す。本実施例では
図８に示した電流制御回路の構成単純化したものであ
る。

【００７２】同図においてカレントトランス２０の２次
コイル２０Ｄの両端間にダイオードＤ１４を介してコン
デンサＣ１２が接続され、更にコンデンサＣ１２の両端
間に並列に自己電流検出回路１２と最大電流検出回路１
４とが直列に接続されている。すなわち、自己電流検出
回路１２用コンデンサＣ１０と最大電流検出回路１４用
コンデンサＣ１１、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４が、それぞ
れ直列接続されたものがコンデンサＣ１２の両端に並列
接続されている。

【００７３】またコンデンサＣ１０とコンデンサＣ１
１、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４のそれぞれの接続点がグラ
ンドＧＮＤに接続されている。更に自己電流検出回路１
２のコンデンサＣ１０の正極側はダイオードＤ１２と抵
抗Ｒ１１を介して図３における抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接
続点Ｂに接続されている。

【００７４】一方、最大電流検出回路１４のコンデンサ
Ｃ１１の負極側はダイオードＤ１３と抵抗Ｒ１２を介し
て図３における抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点Ｂに接続さ
れている。また、ダイオードＤ１３と抵抗Ｒ１２の接続
点は制御線ＣＬ１に接続されている 最大電流検出回路１４は並列運転時に制御線ＣＬ１を介
して他コンバータより得られる出力電流値と自コンバー
タの電流検出器としてのカレントトランス２０より得ら
れる出力電流値のうち大きい方の電流値を電圧として出
力するように動作する。したがって、その動作は図８の
回路と同様に、自コンバータより他コンバータが大きな
電流を出力しているときは最大電流検出回路１４の出力
Ｖｍが自己電流検出回路１２の出力Ｖｊより高いので、
抵抗Ｒ２とＲ３の接続点Ｂに加える電圧は負電圧にな
り、電圧制御回路の動作は電流制御回路の動作の影響を
受けてコンデンサＣ１の両端電圧を上昇させ、この自コ
ンバータの出力電流値も上昇して他のコンバータの出力
電流値に近づき、各コンバータの出力電流がバランスす
る。

【００７５】図１０は図６に示した電流制御回路を用い
てコンバータを２台、並列接続した場合の回路構成を示
す。同図において１点鎖線は各コンバータ３０、４０を
示している。各コンバータ３０、４０の主回路の構成は
図２と同じであり、その１部を省略している。図中点線
は並列運転の配線を示しており、負荷５０に両コンバー
タ３０、４０の出力端子３、４を接続して並列運転する
ように構成されている。 また、各コンバータ３０、４
０の出力電流バランス制御を行なうために各コンバータ
３０、４０の制御線ＣＬ１同士が接続されている。各コ
ンバータ３０、４０を構成する各要素の記号は図２及び
図６に示した要素と同一のものについては同一の記号を
付してある。

【００７６】コンバータ３０、４０の最大電流検出回路
１４は互いに制御線ＣＬ１とグランドＧＮＤを介して並
列接続され、他コンバータのコンデンサＣ１０と自コン
バータのコンデンサＣ１０が並列接続されるので、コン
デンサＣ１０の両端電圧が大きい方のコンバータのコン
デンサＣ１０の両端電圧に最大電流検出回路１４の出力
が等しくなる。この結果このコンデンサＣ１０の両端電
圧と自己のコンバータのコンデンサＣ１１の両端電圧を
比較し、自己のコンバータのコンデンサＣ１０の両端電
圧が小さい場合はグランドＧＮＤに対して自己のコンバ
ータの電圧制御用の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点Ｂの電
圧が低くなり、その結果電圧制御回路の出力電圧の検出
点であるＡ点の電圧も下がるので、電圧制御回路はコン
バータの出力電圧が低下したと判断して自コンバータの
出力電圧を上げるように動作し、自己のコンバータの負
荷３０に対する電流分担を増加する。

【００７７】一方、自己のコンバータのコンデンサＣ１
０の両端電圧が大きい場合は自コンバータのコンデンサ
Ｃ１０の両端電圧とコンデンサＣ１１の両端電圧が等し
いため、電圧制御回路のＢ点の電圧は変化せず、電流制
御回路の動作には影響を与えない。

【００７８】以上のように最大電流を出力しているコン
バータに各コンバータの出力電流を合わせるように動作
するので、その結果各コンバータの出力電流はバランス
する。以上のように動作するので、複数台のコンバータ
が並列運転中に、あるコンバータが故障して出力が零に
なっても、各コンバータにおける電流制御回路は、出力
電流の低いコンバータが他のコンバータに影響を与えな
いように構成されており、各コンバータの出力側にはダ
イオードＤ３が設けられているので、負荷５０側からの
電流の逆流が防止され、従来の電源装置のように故障し
たコンバータを検出してそれをスイッチ等で他のコンバ
ータとの並列運転から切り放すような装置を必要しない
簡単なコンバータを構成できる。

【００７９】さらに、演算増幅器等の高価で複雑な回路
を使用しないでカレントトランスとコンデンサ、抵抗、
ダイオードのみの簡単な回路で電流制御回路を構成で
き、回路構成が簡単で小型なコンバータを得ることがで
きる。このように構成したコンバータを負荷容量より大
きい電流を供給し得る台数で並列冗長運転することによ
り電源装置を高い信頼性で冗長運転を行なうことができ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
複数のコンバータの各出力電流を検出し、それらのなか
で最大の出力電流に各コンバータの出力電流を合わせる
ようにした最大電流制御方式を簡単な回路部品と簡単な
回路構成で実現できる。

【００８１】したがって、並列運転中の複数のコンバー
タの中に故障して出力電流が零になったコンバータが含
んでいても、故障したコンバータを検出してそれをスイ
ッチ等で並列運転から切り放すような装置を必要とせ
ず、そのままの状態で残りのコンバータで負荷に供給す
る電流を分担することができる。

【００８２】さらにこのコンバータを負荷容量より大き
い電流を供給し得る台数で並列冗長運転することにより
電源装置を高い信頼性で冗長運転を行なうことができる
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源装置に用いられるコンバータ
の一実施例の構成を示す回路図である。

【図２】図１に示したコンバータの具体的構成を示す回
路図である。

【図３】本発明に係る電源装置に用いられるコンバータ
の他の実施例の構成を示す回路図である。

【図４】図２に示した電流制御回路の一実施例の具体的
構成を示す回路図である。

【図５】図２に示した電流制御回路の他の実施例の具体
的構成を示す回路図である。

【図６】図２に示した電流制御回路の他の実施例の具体
的構成を示す回路図である。

【図７】図３に示した電流制御回路の一実施例の具体的
構成を示す回路図である。

【図８】図３に示した電流制御回路の他の実施例の具体
的構成を示す回路図である。

【図９】図３に示した電流制御回路の他の実施例の具体
的構成を示す回路図である。

【図１０】本発明に係る電源装置の一実施例の具体的構
成を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 直流電圧端子 ２ 直流電圧端子 ３ 出力端子 ４ 出力端子 ５Ａ ホトカプラ ５Ｂ ホトカプラ ６ ３端子レギュレータ ７ ＰＷＭ制御回路 １０ 電流検出器 １２ 自己電流検出回路 １４ 最大電流検出回路 １６ 加算回路 ２０ カレントトランス ２０Ａ １次コイル ２０Ｂ ２次コイル ２０Ｃ ２次コイル ２０Ｄ １次コイル ３０ コンバータ ４０ コンバータ ５０ 負荷 Ｔ１ トランス Ｑ１ スイッチング素子 Ｄ１ ダイオード Ｄ２ ダイオード Ｄ３ ダイオード Ｌ１ インダクタンス Ｃ１ コンデンサ Ｃ１０ コンデンサ Ｃ１１ コンデンサ Ｃ１２ コンデンサ Ｒ１ 抵抗 Ｒ２ 抵抗 Ｒ３ 抵抗 Ｒ４ 抵抗 Ｒ１１ 抵抗 Ｒ１２ 抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菜花 章 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 阿部 泰男 岩手県水沢市真城字北野１番地 株式会社 日立水沢エレクトロニクス内 (72)発明者 藤川 克美 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力電圧を検出し該検出出力に基づいて
   出力電圧を制御する電圧制御回路を有するコンバータを
   複数台、並列冗長運転して負荷に電力を供給する電源装
   置において、 各コンバータの交流入力側に設けられたトランスの２次
   側に直列に接続され、コンバータの出力電流を検出する
   電流検出器と、 該電流検出器の検出出力を取り込み、該検出出力を自コ
   ンバータの検出出力として電圧で出力する自己電流検出
   回路と、 前記電流検出器の検出出力を取り込み、該検出出力と他
   のコンバータの出力電流の検出出力とを比較し、最大電
   流値を出力するコンバータの出力電流値を検出値として
   出力する最大電流検出回路と、 前記自己電流検出回路の出力と最大電流検出回路の負出
   力とを加算し、該加算出力を前記電圧制御回路の検出系
   に供給する加算手段とを含んで構成される電流制御回路
   を有することを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 前記複数台の各コンバータにおいて自己
   電流検出回路に対して、最大電流検出回路を逆極性にし
   て直列接続したことを特徴とする請求項１に記載の電源
   装置。
3. 【請求項３】 前記複数台の各コンバータにおいて自己
   電流検出回路に対して、最大電流検出回路を逆極性にし
   てそれぞれ抵抗を介して並列接続したことを特徴とする
   請求項１に記載の電源装置。
4. 【請求項４】 前記電流検出器は、カレントトランスで
   あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
   の電源装置。