JPH08289468A - 並列運転用直流電源 - Google Patents

並列運転用直流電源

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JPH08289468A
JPH08289468A JP7085727A JP8572795A JPH08289468A JP H08289468 A JPH08289468 A JP H08289468A JP 7085727 A JP7085727 A JP 7085727A JP 8572795 A JP8572795 A JP 8572795A JP H08289468 A JPH08289468 A JP H08289468A
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JP
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output
circuit
output voltage
power supply
load
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JP7085727A
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Norio Fukui
規生 福井
Masayasu Osaki
正康 大▲崎▼
Isao Shimizu
勲 清水
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FDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 瞬断を確実に防止するとともにパワーロスを
なくし出力精度を向上できる並列運転用直流電源を提供
する。 【構成】 直流を出力する直流出力回路3と、この直流
出力回路3の出力電圧を検出する出力電圧検出回路5
と、検出された出力電圧の基準電圧に対する誤差を検出
する出力電圧誤差検出回路6と、検出された誤差に基づ
いて出力電圧を制御する出力電圧制御回路4とを有した
直流電源を共通の負荷に対して直接に並列接続してなる
並列運転用直流電源において、負荷に流れる電流を検出
する負荷電流検出回路7と前記基準電圧を制御する基準
電圧制御回路8を設け、基準電圧制御回路8が検出され
た負荷電流の増大につれて基準電圧を下げることにより
出力電圧制御回路4は出力電圧を小さく制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、情報処理機器などの
負荷に対して複数の直流電源を並列接続することにより
並列運転を行う直流電源に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の並列運転用直流電源の接続方式
を図5(a)、(b)に示す。同図に示す接続方式は、
共通の負荷に対して所定の出力電圧V0を印加する2つ
の直流電源PS1及びPS2を並列に接続するものであ
り、また同図に示すフィードバック方式は出力電圧V0
の制御や異常検出を行うするためのものである。
【0003】図5(a)に示すものは、ワイヤードオア
方式と呼ばれ、各直流電源PS1、PS2の出力が負荷
に直接に接続されており、出力のフィードバックによっ
て負荷に印加される出力電圧V0を直接に検出する。し
たがって、後述する図5(b)のものように逆流防止用
ダイオードを介して負荷に接続していないため出力精度
に優れるとともに発熱や効率の問題が生じない。
【0004】しかしながら、負荷に印加される出力電圧
V0を直接に検出するため、一方の直流電源PS1が電
圧上昇異常を起こすと、負荷に印加される出力電圧は最
も大きい直流電源PS1の出力電圧となるため、他方の
直流電源PS2は直流電源PS1の出力電圧をフィード
バック検出して自己の出力電圧を低下させてしまう。そ
して、直流電源PS1の電圧上昇がさらに続いて例えば
過電圧保護電圧に達すると過電圧保護の動作により電源
PS1の出力が遮断される。このとき他方のPS2はほ
とんど出力停止状態にあり、負荷への出力は一時的に停
止してしまう。即ち、一つの直流電源の過電圧の発生に
よりすべての直流電源の出力が停止してしまうこと(以
下、瞬断と称する)が考えられる。
【0005】そこで、この瞬断を防止するものとして図
5(b)に示すようなダイオードオア方式と呼ばれるも
のがある。この方式にあっては、各直流電源PS1、P
S2の出力が逆流防止用ダイオードを介して負荷に接続
されており、特に、出力のフィードバックは逆流防止用
ダイオードのアノード側で行われている。このようなダ
イオードオア方式のものにあっては、各直流電源の出力
電圧の検出にあたって、逆流防止用ダイオードがあるた
め他の直流電源の出力を検出することがなく、自己の出
力をそれぞれ検出することができる。したがって、出力
電圧の低下や上昇などの異常を起こした直流電源を特定
することが可能であるとともに、一方の直流電源PS1
が電圧上昇異常を起こして過電圧保護電圧に達して遮断
となっても、他方の直流電源PS2は直流電源PS1の
影響を受けずに動作を続けることができる。したがって
瞬断を防止することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5
(b)に示す方式のものにあっては、出力電圧の検出に
あたって、各直流電源PS1、PS2の出力を検出して
おり負荷に印加される出力電圧を直接に検出するのでは
ないため、逆流防止用ダイオードの順方向ドロップによ
り各直流電源PS1、PS2の出力電圧と負荷に印加さ
れる出力電圧との間に誤差が生じる。したがって、この
方式のものでは、負荷への出力精度に難があるという問
題があった。特に出力が低電圧である場合には、前記順
方向ドロップの出力電圧と比べた割合が大きくなり出力
精度のばらつきが大きくなる。
【0007】また、この逆流防止用ダイオードによる発
熱量は大きくなり直流電源のパワーロスが無視できない
という問題もあった。
【0008】本願発明は上記問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的は、瞬断を確実に防止するとともに
パワーロスをなくし出力精度を向上できる並列運転用直
流電源を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、直流を出力する直流出力回路と、この直流出力回路
の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、検出された
出力電圧の基準電圧に対する誤差を検出する出力電圧誤
差検出回路と、検出された誤差に基づいて前記出力電圧
を制御する出力電圧制御回路とを有した直流電源を共通
の負荷に対して直接に並列接続してなる並列運転用直流
電源において、負荷に流れる電流を検出する負荷電流検
出回路を設け、前記出力電圧制御回路は検出された負荷
電流が大きくなるにつれて前記出力電圧を小さく制御し
てなる。
【0010】好ましくは、検出された前記出力電流が大
きくなるにつれて前記基準電圧を下げる基準電圧制御回
路を設けてなる。
【0011】
【作用】本発明の並列運転用直流電源にあっては、前記
出力電圧制御回路は検出された出力電流が大きくなるに
つれて出力電圧を小さく制御する。一方、各直流電源の
出力特性にはそれぞれ精度のばらつきが若干ある。出力
電流が大きくなるにつれて出力電圧が小さくなる出力特
性とこのばらつきにより出力電圧に対応して各直流電源
は共通の負荷への出力電流を分担し合う。
【0012】この各直流電源が出力電流を分担し合うこ
と(以下、電流分担と称する)により並列接続された直
流電源は冗長性を有することができ、しかもこの電流分
担によりすべての直流電源が停止することはなく瞬断を
確実に防止できる。しかも、従来のように逆流防止用ダ
イオードを介して並列接続する必要がないのでパワーロ
スをなくし出力精度を向上できる。
【0013】また、前記基準電圧制御回路は検出された
前記出力電流が大きくなるにつれて前記基準電圧を下げ
るので前記出力電圧制御回路は前記直流出力回路の出力
電圧を小さく制御する。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図4を参照にして
説明する。まず、並列運転用直流電源を2台それぞれ
A,Bとして共通の負荷(図示略)にワイヤードオア方
式で接続したときの負荷に流れる電流(以下、負荷電流
と称する)Ioに対する出力電圧Voの制御特性を説明
する。この制御特性を図1に示して説明すると、負荷電
流Ioが設定された最大負荷電流Imの1/2までの範
囲においては負荷電流Ioが大きくなるにつれて出力電
圧を小さくするとともに、負荷電流Ioが最大負荷電流
Imの1/2を超えた範囲においては一定の出力電圧と
なる。
【0015】この制御特性により出力電圧に対応して各
直流電源A、Bが共通の負荷への出力電流を分担し合
う。
【0016】詳しく説明すると、各直流電源A、Bの出
力特性にはそれぞれ精度のばらつきが若干あり、本実施
例では負荷電流Ioに対し直流電源Aの出力電圧Voは
直流電源Bのものより大きくなっている。このため負荷
電流Ioが0からI1までの範囲においては負荷電流I
oは直流電源Aのみから出力される。そして、負荷電流
IoがI1を超えると直流電源A及びBの双方から分担
し合って出力されるようになる。例えば、負荷電流Io
がI2である場合には直流電源AからI2−I2´の電
流が出力されるとともに直流電源BからI2´の電流が
出力される。また、負荷電流IoがI3である場合には
直流電源AからI3−I3´の電流が出力されるととも
に直流電源BからI3´の電流が出力される。
【0017】ここで、負荷電流IoがI1を超えて直流
電源A及びBの双方から分担し合って出力され始める地
点は直流電源Bの出力電流が0、かつ出力電圧がV1の
ときであり、この出力電圧V1に対応する直流電源Aの
出力点をクロスポイントaとする。このクロスポイント
aにおける負荷電流Ioを極力小さく設定することによ
ってより広い負荷電流Ioの範囲で電流分担を実現でき
る。この電流分担の範囲をより広くするため、制御特性
の下方への傾きを大きくすることが考えられる。また、
出力電圧Voの要求される精度に対しては一定の電圧を
出力する範囲を適宜設定すればよい。
【0018】以上説明した電流分担により、共通の負荷
に並列接続された直流電源A、Bは冗長性を有すること
ができ、すべての直流電源が停止することはなく瞬断を
確実に防止できる。しかも、従来のように逆流防止用ダ
イオードを介して並列接続する必要がないのでパワーロ
スをなくし出力精度を向上できる。
【0019】以下、前述した図1の出力電圧の制御特性
を実現する直流電源の回路構成を図2〜図4を参照にし
て説明する。
【0020】図2において、共通の負荷1に接続された
給電路2を介して複数の直流電源装置10が並列接続さ
れており、この直流電源装置は、例えば、交流電源から
の入力をAC−DCコンバータで脈流に変換し、この脈
流を入力としてスイッチング回路(直流出力回路)3と
スイッチング制御回路(出力電圧制御回路)4とで直流
にして、負荷1に直流電圧を出力する。給電路2には出
力電圧検出回路5及び出力電圧誤差検出回路6が接続さ
れて、負荷1への出力電圧の低下異常や上昇異常を検出
したり、その上昇異常の際にはその出力を停止させたり
している。
【0021】本実施例では、上記構成に加えてカレント
トランスからなる負荷電流検出回路7と基準電圧制御回
路8とを設けており、負荷電流検出回路7で検出された
負荷電流Ioに対応する電流が大きくなるにつれて基準
電圧制御回路8から出力電圧誤差検出回路6に対して出
力される基準電圧を下げることにより、スイッチング制
御回路4は出力電圧Voを小さく制御する。このことに
より前述した図1の制御特性を実現するようにしてい
る。
【0022】スイッチング回路3はチョッパ回路と炉波
回路とから構成され、AC−DCコンバータからの入力
がスイッチング回路3で半波整流及び平滑され、整流・
平滑された電圧の直流出力はチョッパ回路を構成するト
ランスTの一次巻線とスイッチング素子Trとの直列回
路に印加される。スイッチング素子Trはスイッチング
制御回路4により前記交流電源より充分高い周波数でオ
ン/オフ駆動され、トランスTの一次巻線に流れる電流
を断続する。トランスTの二次巻線から得られる出力は
ダイオードD1,D2とチョークコイルLとコンデンサ
C1からなる炉波回路で整流・平滑され、電圧Voの直
流出力に変換される。
【0023】出力電圧検出回路5は抵抗R2,R3から
構成されて出力電圧V0を抵抗R2,R3で分圧するこ
とにより検出する。
【0024】出力電圧誤差検出回路6は誤差増幅器OP
1と抵抗R3、R4から構成され、出力電圧検出回路5
の出力と基準電圧Vref2とを比較してその誤差をス
イッチング制御回路4を構成するパルス幅制御回路PW
M4に入力させることにより、前記炉波回路の出力電圧
が所定値になるようにスイッチング素子Trのパルス駆
動のデューティ比を変化させるようになっている。
【0025】カレントトランス7はこれに流れる電流を
電圧に変えており、基準電圧制御回路8は誤差増幅器O
P2、逆流防止用ダイオードD3、コンデンサC2、及
び各抵抗R5〜R10とから構成され、カレントトラン
ス7で変えられた電圧を逆流防止用ダイオードD3及び
コンデンサC2及び各抵抗R5、R6を介して誤差増幅
器OP2の一方の入力端子に出力する。誤差増幅器OP
2は抵抗R7を介して出力される基準電圧Vref2と
カレントトランス7からの出力とを比較して抵抗R10
を介して出力電圧誤差検出回路6の基準電圧Vref1
を出力する。このとき、誤差増幅器OP2の出力は抵抗
R9を介してフィードバックするため、前述した図1の
下方に傾いた出力特性を得ることができる。この傾きは
基準電圧Vref2、R5及びR9の値を適宜設定する
ことにより変更可能である。また、カレントトランス7
で検出される所定の電流に対して誤差増幅器OP2の出
力を飽和させることにより図1の前記出力特性の負荷電
流Ioに対して常に一定な出力電圧となる部分を得るこ
とができる。
【0026】また変形例として、負荷電流Ioを検出す
るにあたってカレントトランス7をトランスTの2次側
に接続した例を図3に示す。このことにより、カレント
トランス7をトランスTの一次側に接続した場合に比し
精度よく負荷電流Ioを検出できる。
【0027】さらに別の変形例として、負荷電流検出回
路7としてカレントトランスではなく抵抗R11を用い
た場合を図4に示す。抵抗R11は検出した負荷電流I
oを電圧に変換して基準電圧制御回路8に出力する。基
準電圧制御回路8は誤差増幅器OP2、各抵抗R9、R
10、及びR12〜R15とから構成され、前述した図
2の場合と同様な動作を行う。また、負荷電流Ioを検
出するにあたってトランスTの2次側で検出する場合に
比し精度よく負荷電流Ioを検出できる。
【0028】なお、前述した図1に示すような出力特性
を実現するにあたって、本実施例に限らず基準電圧制御
回路8が出力する基準電圧Vref1を変化させない構
成にしてもよい。例えば、負荷電流検出回路7の出力を
出力電圧検出回路5で検出された出力電圧に重畳させる
ことによって誤差増幅器OP1に出力される見かけの出
力電圧を実際より大きくすることによりパルス幅制御回
路PWM4が出力電圧を絞るようにすればよい。
【0029】また、従来のダイオードオア方式のものに
あっては、急激な負荷変動の際に出力電圧Voの制御が
容易でなくなるため制御用の別回路を設ける必要がある
とともに、並列接続するための逆流防止用ダイオードの
放熱対策としてヒートシンクが必要でありコストアップ
を招いていた。本願発明では負荷電流検出回路7と基準
電圧制御回路8とを有しているものの前記別回路及びヒ
ートシンクを省略できることにより容易に冗長性を実現
できるとともにコストダウンが図れる。
【0030】また、通常の動作状態において、従来のワ
イヤードオア方式のものにあっては共通の負荷から要求
される所定の電流に対してそれぞれの直流電源は瞬断に
備えこの所定の電流と同じ電流を供給するためオーバー
スペックとなっていたが、本願のものにあっては、互い
にバランスを取り合いながら合わせてこの所定の電流に
等しい電流を負荷に供給するためオーバースペックとな
らず電源容量を小さくできる。
【0031】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本願発明
にあっては、瞬断を確実に防止するとともに、従来の逆
流防止用ダイオードを介して並列接続した場合のような
パワーロスをなくし出力精度を向上できる。
【0032】また、通常の動作状態においてオーバース
ペックとならず電源容量を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る並列運転用直流電源の出力特性図
である。
【図2】本発明に係る並列運転用直流電源の1実施例の
回路図である。
【図3】本発明に係る並列運転用直流電源の変形例の要
部回路図である。
【図4】本発明に係る並列運転用直流電源の別の変形例
の要部回路図である。
【図5】従来の並列運転用直流電源の接続方式を示すブ
ロック図であり、(a)はワイヤードオア方式を示すブ
ロック図、(b)はダイオードオア方式を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1 負荷 2 給電路 3 スイッチング回路 4 スイッチング
制御回路 5 出力電圧検出回路 6 出力電圧誤差
検出回路 7 負荷電流検出回路 8 基準電圧制御
回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流を出力する直流出力回路(3)と、
    この直流出力回路(3)の出力電圧を検出する出力電圧
    検出回路(5)と、検出された出力電圧の基準電圧に対
    する誤差を検出する出力電圧誤差検出回路(6)と、検
    出された誤差に基づいて該出力電圧を制御する出力電圧
    制御回路(4)とを有した直流電源を共通の負荷(1)
    に対して直接に並列接続してなる並列運転用直流電源に
    おいて、負荷(1)に流れる電流を検出する負荷電流検
    出回路(7)を設け、該出力電圧制御回路(4)は検出
    された負荷電流が大きくなるにつれて該出力電圧を小さ
    く制御してなることを特徴とする並列運転用直流電源。
  2. 【請求項2】 検出された前記出力電流が大きくなるに
    つれて前記基準電圧を下げる基準電圧制御回路(8)を
    設けてなることを特徴とする並列運転用直流電源。
JP7085727A 1995-04-11 1995-04-11 並列運転用直流電源 Pending JPH08289468A (ja)

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