JPH11187570A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】精度良く過電流を検出する電源装置を提供す
る。 【解決手段】電流を負荷装置８に供給する電源装置９に
おいて、負荷装置８に使用される電流量を検出する負荷
電流検出手段１２と、負荷電流検出手段１２によって検
出された定常運転時の電流量から、過電流を認識する際
のしきい値である過電流設定値を求め、負荷電流検出手
段１２によって検出された電流量が過電流設定値を超え
て所定条件を満たした場合に、過電流が発生したと判定
する演算手段１３と、演算手段１３によって過電流が発
生したと判定された場合に、負荷装置８への電流の供給
を停止するスイッチ手段６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過電流を検出した
際に電流の供給を停止する電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、電気機器は外部からの電流を
電源装置によって受け取り、この電源装置によって受け
取られた電流が負荷装置に供給される。図２は、従来の
電源装置の構成を簡略化して示したブロック図である。

【０００３】電気機器であるシステム１の電源装置２
は、主に一次回路３及び二次回路４から構成されてい
る。また、一次回路３は整流回路５、スイッチ回路６、
インダクタンスＬ１から構成されており、二次回路４は
平滑回路７、インダクタンスＬ２から構成されている。
さらに、一次回路３及び二次回路４は、それぞれが有す
るインダクタンスＬ１、Ｌ２によって相互誘導結合され
ている。

【０００４】整流回路５は、外部からの交流電流（Ａ
Ｃ）を整流して直流電流（ＤＣ）に変換する。スイッチ
回路６は、直流電流を一次回路３に流すか否かを制御す
る回路であり、このスイッチ回路６が閉塞状態の場合に
は、一次回路３に直流電流である一次電流が流れ、さら
に二次回路４に直流電流である二次電流が流れる。

【０００５】一方、このスイッチ回路６が開放状態の場
合には、一次回路３に一次電流が流れず、これにより二
次回路４にも二次電流が流れない。平滑回路７は、二次
回路４に流れる二次電流を安定化し、この安定化された
二次電流は負荷回路８に供給される。

【０００６】また、この平滑回路７は、過電流検出機能
７ａを有し、この過電流検出機能７ａによって過電流が
検出された場合にはスイッチ回路６が開放される。すな
わち、以上のような構成を持つ電源装置２においては、
まず外部から供給される交流電流が整流回路５によって
直流電流に変換され一次電流となる。

【０００７】次に、スイッチ回路６が閉塞状態の場合に
は、一次電流がインダクタンスＬ１に供給され、このイ
ンダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２による相互誘導
により、二次回路４に二次電流が生じる。

【０００８】二次回路４の二次電流は、平滑回路７に供
給され、この平滑回路７によって安定化される。そし
て、安定化された二次電流は平滑回路７から負荷装置８
に供給される。

【０００９】しかしながら、平滑回路７の過電流検出機
能７ａによって二次電流が過電流であると検出された場
合には、スイッチ回路６が開放される。このスイッチ回
路６の開放動作によって、負荷装置８への二次電流の供
給は停止される。

【００１０】ここで、例えば、このシステム１が制御用
計算機や大型計算機等によって構成される場合には、当
該計算機システムの構成機器の増設や拡張性に柔軟に対
処するために、電源装置２では、当初の計算機システム
の運転に使用される電流量よりも大きい電流量を供給可
能にしておく。なお、電流量とは、例えば電流値、所定
間隔における電流値の積算値、所定間隔における電流値
の平均値、電流密度、電流容量、電力等をいう。

【００１１】したがって、従来の電源装置２において
は、実際に負荷装置８に使用される電流量（以下、「負
荷電流量」という）よりも、電源装置２が負荷装置８に
供給可能な最大定格の電流量（以下、「定格電流量」と
いう）の方が大きめに設定されており、負荷電流量と定
格電流量との間にはかなりのマージンが設けられてい
る。

【００１２】また、平滑回路７の過電流検出機能７ａに
おいて過電流の判定に用いられるしきい値である過電流
設定値には、定格電流量に対する特定の一点が定めら
れ、一般的にこの過電流設定値は定格電流量の１２０％
〜２００％ほどの範囲の一点が定められる。ゆえに、例
えば、使用電流量は５０Ａであっても定格電流容量は５
００Ａに設定されており、過電流設定値は６００Ａと定
められているような場合がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電源装置２においては、一般的に負荷電流量よりも定格
電流量の方が大きく、さらに定格電流量よりも過電流設
定値の方が大きく定められている。

【００１４】このような状況においては、電源装置２や
負荷装置８に素子の故障や短絡事故が発生して過電流が
発生したとしても、この過電流の量が過電流設定値より
も低くて過電流検出機能７ａによって過電流が検出でき
ない場合がある。過電流検出機能７ａによって過電流が
検出されなければ、実際には過電流が発生していてもス
イッチ回路６が開放されず、一次回路及び二次回路に一
次電流及び二次電流が流され続けることになる。

【００１５】すなわち、例えば負荷電流量は５０Ａであ
り、定格電流量は５００Ａに設定されており、過電流設
定値は６００Ａと定められているような場合において、
電源装置２や負荷装置８に素子の故障あるいは短絡事故
が発生して二次電流が５５０Ａとなっても、平滑回路７
の過電流検出機能７ａは、二次電流量が過電流設定値よ
りも低いため過電流を検出せず、一次電流又は二次電流
は負荷装置８及び電源装置２に流され続ける。

【００１６】このように、従来の電源装置２において
は、過電流検出機能７ａによって過電流が検出されるま
で、電源装置２や負荷装置８は動作を維持するため、故
障箇所又は短絡箇所付近からの発煙又は発火を引き起こ
すことがあり、これによりシステム全体の異常を引き起
こすという問題がある。

【００１７】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、負荷装置の状態に適した過電流設定値を設
定することで、精度良く過電流を検出する電源装置を提
供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。本発明は、電
流を負荷装置に供給する電源装置において、負荷装置に
使用される電流量を検出する負荷電流検出手段と、当該
負荷電流検出手段によって検出された正常運転時の電流
量に基づいて、過電流を認識する際のしきい値である過
電流設定値を求め、負荷電流検出手段によって検出され
た電流量が過電流設定値を超えて所定条件を満たした場
合に、過電流が発生したと判定する演算手段と、当該演
算手段によって過電流が発生したと判定された場合に、
負荷装置への電流の供給を停止するスイッチ手段とを具
備する。

【００１９】したがって、本発明では、負荷装置に供給
される電流量に適した過電流設定値が自動設定され、こ
の過電流設定値を超えて所定の条件を満たした場合に過
電流が発生したと判定されるため、精度良く過電流を検
出することができる。

【００２０】これにより、電源装置及び負荷装置の安定
性を向上させることができる。また、本発明では、上記
の発明に、演算手段における過電流設定値を変更させる
再設定手段を付加するとしてもよい。

【００２１】このように、自動的に設定される過電流設
定値を再設定可能とすることで、負荷装置が変更された
としても再び適した過電流設定値により過電流の検出が
行なわれるため、負荷装置が変更されたとしても精度良
く過電流を検出することができ、電源装置及び負荷装置
の安定性を向上させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態においては、負荷装置の状態
に応じて、過電流設定値を更新可能な電源装置について
説明する。

【００２３】図１は、本実施の形態に係る電源装置の構
成を示すブロック図であり、図２と同一の部分について
は同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ詳しく説明する。

【００２４】この電源装置９は、負荷装置８及びインタ
フェース装置１６と接続されてシステム等の電気機器１
７を構成している。この電源装置９の平滑回路１０の主
な機能は、先の図２に示した平滑回路７とほぼ同様であ
り、二次回路４に流れる二次電流を安定化させるもので
あるが、この平滑回路１０には先の平滑回路７と異な
り、過電流検出機能７ａが備わっていない。

【００２５】しかしながら、この平滑回路１０は、当該
平滑回路１０から負荷装置８に供給される電流量又は負
荷装置８から当該平滑回路１０が受け取る電流量を監視
し、この電流量の監視結果を制御装置１１に出力する電
流量監視機能を有している。

【００２６】制御装置１１は、平滑回路から入力した電
流量に基づいて、スイッチ回路の開閉を制御し、インタ
フェース装置１６から入力した命令にしたがって様々な
処理を実行し、当該制御装置１１が有する各種データを
インタフェース装置１６に出力する。

【００２７】この制御装置１１は、主に負荷電流検出回
路１２、演算部１３、メモリ１４、過電流制御回路１５
から構成されており、平滑回路１０から入力した電流量
の監視結果は、負荷電流検出回路１２に入力される。

【００２８】負荷電流検出回路１２は、平滑回路１０か
ら入力した電流量の監視結果に基づいて、負荷装置８に
供給された電流量である負荷電流量を検出し、この検出
した負荷電流量を演算部１３に出力する。

【００２９】演算部１３には、例えばマイクロコンピュ
ータが利用される。この演算部１３は、負荷電流検出回
路１２から負荷電流量を入力し、この負荷電流量に基づ
いて過電流設定値を決定し、この決定した過電流設定値
をメモリ１４に記録する。

【００３０】また、この演算部１３は、自らが決定した
過電流設定値と、負荷電流検出回路１２から入力した負
荷電流量とを比較し、負荷電流量が過電流設定値を超
え、所定の条件を満たした場合（例えば連続１０回、負
荷電流量が過電流設定値を超えた場合等）に、異常発生
信号を過電流制御回路１５及びインタフェース装置１６
に出力する。

【００３１】過電流制御回路１５は、異常発生信号を入
力すると、スイッチ回路６の開閉を制御する。メモリ１
４は、演算部１３によって求められた過電流設定値や、
インタフェース装置１６によって設定された過電流設定
値、負荷電流検出回路１２において検出された負荷電流
量等の各種データを記憶する。

【００３２】インタフェース装置１６においては、ユー
ザからの操作命令や、ユーザによって設定される過電流
設定値等が入力される。入力された操作命令はインタフ
ェース装置１６から演算部１３に出力され、入力された
過電流設定値はインタフェース装置１６によってメモリ
１４に記憶される。また、このインタフェース装置１６
は、演算部１３からの各種データや、メモリ１４の記憶
内容を表示する。

【００３３】すなわち、このインタフェース装置１６
は、過電流設定値や電源異常時の状態をユーザに通知し
たり、この過電流設定値や電源異常時の状態を表示して
解析する等のようなユーザインタフェース機能、故障解
析インタフェース機能を有する。

【００３４】次に、以上のように構成された本実施の形
態に係る電源装置９の動作について説明する。システム
１７の電源が投入されると、整流回路５、スイッチ回路
６、インダクタンスＬ１、Ｌ２を介して二次電流が負荷
装置８に供給され、この二次電流を供給された負荷装置
８の動作が開始される。

【００３５】制御装置１１の負荷電流検出回路１２は、
負荷装置８が安定に動作するまでの所定時間経過前には
データの監視は実行せず、負荷装置８が安定に動作する
所定時間経過後（例えばシステム１の電源投入から５分
後）に負荷電流量を検出し、この検出した負荷電流量を
初期値として演算部１３に出力する。

【００３６】また、演算部１３は、メモリ１４から電源
装置９の定格電流量を読み出す。負荷電流量の初期値を
入力した演算部１３は、この初期値に基づいて特定の過
電流設定値を設定する。この負荷電流量の初期値に基づ
く過電流設定値の設定方法としては、例えば負荷電流量
の初期値の所定の割合（例えば１２０％）を過電流設定
値とする等の方法がある。

【００３７】ここで、演算部１３は、この負荷電流量の
初期値から設定した過電流設定値と定格電流量とを比較
し、過電流設定値が定格電流量を超えている場合には、
定格電流量を過電流設定値として設定する。

【００３８】演算部１３によって設定された過電流設定
値はメモリ１４に書き込まれる。その後、演算部１３
は、負荷電流量を認識している負荷電流検出回路１２に
対して所定間隔（例えば１秒）毎にポーリングをし、ま
たメモリ１４から過電流設定値を読み出し、このポーリ
ングによって得られる負荷電流量と、過電流設定値とを
比較する。

【００３９】比較の結果、負荷電流量が過電流設定値を
所定回数（例えば連続３回）超えると演算部１３はイン
タフェース装置１６によって一次異常状態をユーザに通
知する。

【００４０】さらに、異常状態が続き、負荷電流量が過
電流設定値を別の所定回数（例えば連続１０回）超える
と演算部１３は遮断命令を過電流制御回路１５に出力す
る。過電流制御回路１５は、遮断命令を入力すると、ス
イッチ回路６を開放して電源装置９内部で電流が流れる
ことを阻止し、負荷装置８への電流供給を強制的に阻止
する。

【００４１】なお、本実施の形態に係る電源装置９が上
記の動作実行中であっても、ユーザはインタフェース装
置１６によってメモリ１４の過電流設定値や電流定格量
を変更したり、演算部１３による電源装置９内部の負荷
条件の変更、温度条件やポーリング間隔の設定、過電流
発生を判定するための条件である所定回数及び別の所定
回数等の各種条件の設定、及び複数電源のＤＣ制御の実
行命令等を入力することが可能となっている。

【００４２】また、本実施の形態に係る電源装置９によ
る上記の動作実行中に得られる電源異常発生時間や、過
電流の容量等の各種データは、メモリ１４に随時書き込
まれている。

【００４３】そして、このシステムの構成機器を拡張し
た場合には、負荷電流量が変化するが、このシステム拡
張時に電源を再投入することによりメモリ１４に記憶さ
れている過電流設定値がクリアされ、上記の動作が再実
行されるため、システム拡張後の負荷装置８に適した過
電流設定値が再び自動設定される。

【００４４】以上のように、本実施の形態に係る電源装
置においては、負荷電流量を検出し、この検出した負荷
電流量に適した過電流設定値が設定されるため、システ
ム最大負荷時はもとよりシステム最小負荷時であって
も、過電流を早期かつ確実に検出することができ、異常
発生時の対応を迅速に行うことができる。

【００４５】これにより、システム全体の信頼性や安全
性を確保することができ、システム１７へ与える２次災
害等を事前に防止することができる。また、本実施の形
態に係る電源装置９においては、演算部１３及びメモリ
１４を用いて過電流の検出を行っているため、過電流の
判定に用いられる条件を様々に変更することができる。

【００４６】これにより電源装置９の利用状況に適した
過電流の判定が可能となる。なお、本実施の形態に係る
電源装置９は、計算機等によって構成されるシステム１
７に備えられる場合を例として説明したが、これに限定
されるものではなく、電化製品等のような様々な電気機
器の電源装置に本実施の形態に係る電源装置９を適用す
ることができる。

【００４７】また、本実施の形態に係る電源装置９にお
いては、システム１７の異常状態時のデータをメモリ１
４に書き込んでいるため、当該データをデバッグ時に解
析データとして利用することができ、これにより異常発
生の原因等を調査することができる。

【００４８】さらに、本実施の形態に係る電源装置９に
おいては、負荷電流量が過電流設定値を所定回数あるい
は別の所定回数超えた場合に異常状態と判定している
が、異常状態と判定する条件はこれに限定されるもので
はなく、様々な条件を適用することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の電源装置に
よれば、負荷装置の運転に使用される電流量を検出し、
この検出した電流量に基づいて、適切な過電流設定値を
設定するため、過電流の検出精度を向上させることがで
き、これにより電源装置及び負荷装置の安定性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電源装置の構成を示
すブロック図。

【図２】従来の電源装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１、１７…電気機器 ２、９…電源装置 ３…一次回路 ４…二次回路 ５…整流回路 ６…スイッチ回路 ７、１０…平滑回路 ７ａ…過電流検出機能 ８…負荷装置 １１…制御装置 １２…負荷電流検出回路 １３…演算部 １４…メモリ １５…過電流制御回路 １６…インタフェース装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流を負荷装置に供給する電源装置にお
   いて、 前記負荷装置に使用される電流量を検出する負荷電流検
   出手段と、 当該負荷電流検出手段によって検出された定常運転時の
   電流量に基づいて、過電流を認識する際のしきい値であ
   る過電流設定値を求め、前記負荷電流検出手段によって
   検出された電流量が前記過電流設定値を超えて所定条件
   を満たした場合に、過電流が発生したと判定する演算手
   段と、 当該演算手段によって過電流が発生したと判定された場
   合に、前記負荷装置への電流の供給を停止するスイッチ
   手段とを具備したことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電源装置において、 前記演算手段における過電流設定値を変更させる再設定
   手段を付加したことを特徴とする電源装置。