WO2012132151A1 - 直流電源供給システム - Google Patents

直流電源供給システム Download PDF

Info

Publication number
WO2012132151A1
WO2012132151A1 PCT/JP2011/079980 JP2011079980W WO2012132151A1 WO 2012132151 A1 WO2012132151 A1 WO 2012132151A1 JP 2011079980 W JP2011079980 W JP 2011079980W WO 2012132151 A1 WO2012132151 A1 WO 2012132151A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
potential
secondary battery
rectification
rectifying
output terminal
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/079980
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
路夫 伊藤
實 岡田
羽田 正二
文夫 村
晴樹 和田
Original Assignee
エヌ・ティ・ティ・データ先端技術株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エヌ・ティ・ティ・データ先端技術株式会社 filed Critical エヌ・ティ・ティ・データ先端技術株式会社
Priority to KR1020137023735A priority Critical patent/KR20140051147A/ko
Publication of WO2012132151A1 publication Critical patent/WO2012132151A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system for supplying uninterruptible power, high reliability, and high efficiency DC power, particularly low voltage high current DC power, to a load such as a server, which is installed in a data center or the like.
  • a power supply device in a data center or the like is equipped with an uninterruptible power supply device in preparation for a power failure.
  • commercial AC is converted to DC by a converter, and the secondary battery is float-charged by this DC, and this DC is converted back to AC by an inverter and AC power (voltage: 100V, 200V, etc.) is applied to the load.
  • AC power voltage: 100V, 200V, etc.
  • Patent Document 1 an AC power source is converted into a DC power source by a converter, and a DC power source is supplied to a load while floating charging a secondary battery with the DC power source. During a power failure, power is supplied from the secondary battery to the load.
  • the inverter loss is eliminated by supplying the output of the converter directly to the load without going through the inverter.
  • the converter is not a simple rectifier circuit, but requires a control circuit to increase the stabilization accuracy of the output voltage, is expensive, and has a large power loss.
  • the present invention realizes a power supply system that does not require a converter or an inverter. Therefore, the power loss is extremely small and the price is very low. In addition, power is supplied to the load even without a power failure (without a switch for switching between commercial AC power and secondary battery power). Furthermore, in a server used in a data center or the like, a system that supplies power suitable for a low-voltage, high-current DC input server is realized.
  • a power supply system is: A rectification unit including a rectification circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectification or half-wave rectification of an external three-phase alternating current; A group of secondary batteries in which a plurality of secondary batteries that output a potential equal to or lower than the lower limit value of the rectified potential of the rectifying unit are connected in series; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The output potential of the secondary battery group is configured to be applied to the potential output terminal of the rectifying unit via a rectifying element connected in series in the forward direction to the potential polarity of the secondary battery group, When the output potential from the rectifying unit at the potential output terminal exceeds the potential applied to the potential output terminal by the output potential of the secondary battery group, the output potential from the rectifying unit at the potential output terminal is changed to the direct current.
  • the output potential of the secondary battery group at the potential output terminal is It is applied to a DC voltage converter.
  • a power supply system is: A first rectification unit including a rectification circuit that performs full-wave rectification or half-wave rectification on an external first three-phase alternating current and outputs a rectification potential; A second rectification unit including a rectification circuit for full-wave rectification or half-wave rectification of an external second three-phase alternating current and outputting a rectification potential; A secondary battery group in which a plurality of secondary batteries that output a potential equal to or lower than a lower limit value of a combined rectified potential of the first rectifier and the second rectifier are connected in series; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The output potential of the secondary battery group is applied by the combined rectification potential of the first rectification unit and the second rectification unit via a rectifier element connected in series in the forward direction to the potential polarity of the secondary battery group.
  • the potential output terminal Applying the combined rectified potential of the first rectifier and the second rectifier to the DC voltage converter;
  • the potential output terminal When the combined rectification potential of the first rectification unit and the second rectification unit at the potential output terminal is less than the potential applied to the potential output terminal by the output potential of the secondary battery group, the potential output terminal The output potential of the secondary battery group is applied to the DC voltage converter.
  • a power supply system is: A rectifying unit including a rectifying circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying an external single-phase alternating current; A capacitive element connected in parallel to the potential output terminal of the rectifying unit; A secondary battery group in which a plurality of secondary batteries that output a potential equal to or lower than the lower limit value of the rectified potential at the potential output terminal are connected in series; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The output potential of the secondary battery group is configured to be applied to the potential output terminal via a rectifier element connected in series in the forward direction to the potential polarity of the secondary battery group, When the output potential from the rectifying unit at the potential output terminal exceeds the potential applied to the potential output terminal by the output potential of the secondary battery group, the output potential from the rectifying unit at the potential output terminal is changed to the direct current.
  • the output potential of the secondary battery group at the potential output terminal is It is applied to a DC voltage converter.
  • a power supply system is: A rectifying unit including a rectifying circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying an external multi-phase alternating current exceeding three phases; A group of secondary batteries in which a plurality of secondary batteries that output a potential equal to or lower than the lower limit value of the rectified potential of the rectifying unit are connected in series; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The output potential of the secondary battery group is configured to be applied to the potential output terminal of the rectifying unit through a rectifying element connected in series in the forward direction to the potential polarity of the secondary battery group, When the output potential from the rectifying unit at the potential output terminal exceeds the potential applied to the potential output terminal by the output potential of the secondary battery group, the output potential from the rectifying unit at the potential output terminal is changed to the direct current.
  • a power supply system is: A rectification unit including a rectification circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectification or half-wave rectification of an external three-phase alternating current; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The potential at the potential output terminal of the rectifier is applied to the DC voltage converter.
  • a power supply system is: A first rectification unit including a rectification circuit that performs full-wave rectification or half-wave rectification on an external first three-phase alternating current and outputs a rectification potential; A second rectification unit including a rectification circuit for full-wave rectification or half-wave rectification of an external second three-phase alternating current and outputting a rectification potential; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, A potential at a potential output terminal to which a combined rectification potential of the first rectification unit and the second rectification unit is applied is applied to the DC voltage converter.
  • a power supply system is: A rectifying unit including a rectifying circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying an external single-phase alternating current; A capacitive element connected in parallel to the potential output terminal of the rectifying unit; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The potential at the potential output terminal is applied to the DC voltage converter.
  • a power supply system is: A rectifying unit including a rectifying circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying an external multi-phase alternating current exceeding three phases; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The potential at the potential output terminal of the rectifier is applied to the DC voltage converter.
  • a power supply system is: A first rectification unit including a rectification circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying a polyphase alternating current exceeding the first first three phases; A second rectification unit including a rectification circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying a multi-phase alternating current exceeding the second phase of the second external; A secondary battery group in which a plurality of secondary batteries that output a potential equal to or lower than a lower limit value of a combined rectified potential of the first rectifier and the second rectifier are connected in series; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, The composite rectification potential of the first rectification unit and the second rectification unit is applied to the output potential of the secondary battery group via a rectifier element connected in series in the forward direction to the potential polarity of the secondary battery group.
  • the first output at the potential output terminal Applying the combined rectified potential of the first rectifying unit and the second rectifying unit to the DC voltage converter;
  • the combined rectification potential of the first rectification unit and the second rectification unit at the potential output terminal is less than the potential applied to the potential output terminal by the output potential of the secondary battery group, the potential output terminal The output potential of the secondary battery group is applied to the DC voltage converter.
  • a power supply system is: A first rectification unit including a rectification circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying a polyphase alternating current exceeding the first first three phases; A second rectification unit including a rectification circuit that outputs a rectified potential by full-wave rectifying or half-wave rectifying a multi-phase alternating current exceeding the second phase of the second external; A DC voltage converter for converting a high voltage DC voltage into a low voltage DC large current, A potential at a potential output terminal to which a combined rectification potential of the first rectification unit and the second rectification unit is applied is applied to the DC voltage converter.
  • the power supply system according to claim 11 is the power supply system according to any one of claims 1, 3, 4, 5, 7, or 8.
  • the rectifying element of the rectifying circuit included in the rectifying unit is configured to be rectified by being supplied with an external alternating current through an inductor.
  • a power supply system according to claim 12, in any one of claims 2, 6, 9 or 10, The rectifying element of the rectifying circuit included in the first rectifying unit and the second rectifying unit is configured to be rectified by being fed with an external alternating current through an inductor.
  • a power supply system according to a thirteenth aspect is any one of the first to twelfth aspects, A power factor correction device is inserted between current paths connecting the potential output terminal and the secondary battery group.
  • a power supply system in any one of claims 1 to 13, The output power of the DC voltage converter is supplied to an external load through an inrush current prevention device.
  • the power supply system according to claim 15 is any one of claims 1 to 14, The first resistance element and the second resistance element are further included, and the potential output terminal, the potential input terminal of the DC voltage converter, or the current path connecting the potential output terminal and the potential input terminal of the DC voltage converter is the first resistor.
  • a series connection circuit of a resistance element and the second resistance element is connected in parallel, and a connection portion of the first resistance element and the second resistance element can be grounded.
  • a power supply system in any one of claims 1 to 15, A first overvoltage protection element and a second overvoltage protection element; and the potential output terminal, the potential input terminal of the DC voltage converter, or the current path connecting the potential output terminal and the potential input terminal of the DC voltage converter.
  • a series connection circuit of the first overvoltage protection element and the second overvoltage protection element is connected in parallel, and a connection portion between the first overvoltage protection element and the second overvoltage protection element is grounded.
  • A-1 In the power supply system of the present invention, the rectifier rectifies the AC voltage and outputs a pulsating DC potential.
  • A-2) In the configuration of the power supply system of the present invention, the pulsating direct current potential is directly input to the DC / DC converter without passing through the inverter for direct current / alternating current conversion, Output potential. (A-3) Therefore, there is no power loss consumed in the inverter.
  • B-1) In the configuration of the power supply system of the present invention, an insulating step-down DC / DC converter can be used.
  • B-2) The intermediate potential of the pulsating part of the pulsating direct current potential can be set as the rated input potential in the step-down DC / DC converter.
  • E-1 In the configuration of the power supply system of the present invention, when the secondary battery group is provided, time is not required for an AC power supply failure or an abnormal decrease in the AC power supply potential. Further, power is supplied to the DC / DC converter by the output potential of the secondary battery group. (E-2) Therefore, power supply to the load is not interrupted. (F-1) In the configuration of the power supply system of the present invention, the charging of the secondary battery group is not performed by floating charging by the potential output from the converter, which is a general usage. The degree of freedom of change is high.
  • the current flowing through the connected rectifying elements can be balanced, and the rectifying elements are not destroyed.
  • I-2 Therefore, a plurality of rectifier units supplied with power from a single AC power source can be connected in parallel to the single rectifier output terminal, and the rectified output currents of the respective rectifier units can be added.
  • I-3) Therefore, in accordance with an increase in power demand, the rectification units can be connected in parallel to increase the supply power.
  • the inductor can suppress harmonics that may be generated in the rectifying unit, and has an effect of suppressing resonance of the circuit of the power supply system.
  • J-1 In the configuration of the power supply system of the present invention, a PFC circuit is provided and harmonics can be further suppressed.
  • K-1 In the configuration of the power supply system of the present invention, when the secondary battery group is provided, the secondary battery group is connected to the DC current path through the diode and is not charged by the potential output from the rectifying unit. Therefore, the degree of freedom in setting the output potential of the secondary battery group and the output potential of the rectifying unit is extremely high.
  • K-2 Furthermore, there is no limit to the number of secondary battery groups that connect the secondary battery groups in parallel to the pulsating direct current path.
  • K-3 In other words, since the current capacity can be increased without restriction by connecting the secondary battery groups in parallel, it is possible to easily follow the increase in the power capacity of the load (corresponding to AC power failure).
  • K-4 In a circuit for floatingly charging a secondary battery group according to the prior art, a secondary battery group that can be connected in parallel because a cross current between the secondary battery groups occurs or the secondary batteries are not uniformly charged. The number is at most 3 groups.
  • K-5) Although not disclosed in the present invention, in the configuration of the power supply system of the present invention, the secondary battery group can be charged with a dedicated charger provided separately. Yes, secondary battery life is extended.
  • circuit block diagrams of the system which shows 1st Embodiment of the power supply system by this invention are the circuit block diagrams of the system which shows 2nd Embodiment of the power supply system by this invention.
  • circuit block diagrams of the system which shows 3rd Embodiment of the power supply system by this invention are the circuit block diagrams of the system which shows 4th Embodiment of the power supply system by this invention.
  • electric potential block diagrams using the step-down DC / DC converter of the power supply system by this invention are excerpt diagrams of circuits common to the first to fifth embodiments and other embodiments of the power supply system according to the present invention. These are contrast diagrams of the prior art and the present invention.
  • FIG. 1 is a basic circuit configuration diagram of a power supply system showing a first embodiment according to the present invention. Elements that are not basically related to the present invention are omitted.
  • a three-phase AC power supply is input to a three-phase bridge rectifier circuit composed of diodes Dr1 to Dr6 as rectifier elements, and the three-phase AC current is full-wave rectified by this three-phase bridge rectifier circuit, and a six-phase potential waveform pulsating
  • a rectifier Rect1 including a three-phase bridge rectifier circuit for obtaining a DC potential.
  • the three-phase AC power supply is an external entity not included in the present invention.
  • the rectifier circuit existing in the rectifier Rect1 is an example of a bridge rectifier circuit that performs full-wave rectification, but may be a half-wave rectifier circuit that performs half-wave rectification.
  • the output potential from the potential output terminal of the rectifying unit Rect1 is supplied to a plurality of DC / DC converter units Conv (1 to n + 1), which are DC voltage converters, by the power supply line Line1 and the power supply line Line2. That is, power is supplied from the potential output terminal that outputs the potential of the rectifier Rect1 to the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) through the power supply line Line1 and the power supply line Line2.
  • the potential output terminal means between the anode and cathode of each diode that is a rectifying element of the rectifying unit Rect1, and a positive potential is output to the cathode and a negative potential is output to the anode.
  • the power line Line1 is a positive electrode
  • the power line Line2 is a negative electrode. This may be reversed.
  • the DC voltage converter DC / DC converter unit Conv (1 to n + 1) is dedicated for step-down, and steps down the input high-voltage pulsating DC potential to output a constant potential, for example, 12 V, and this output potential is used as an inrush current prevention device. And is supplied to the load.
  • a secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), which is a secondary battery group B1 in which a plurality of secondary battery groups configured by connecting a plurality of secondary batteries in series are connected in parallel.
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) and the diode unit D (D1, D2 to Dj + 1).
  • Each of the anodes of the rectifying elements of the diode part D (D1, D2 to Dj + 1) composed of rectifying elements is in the forward direction with respect to the output potential of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1). It is connected to each of the positive electrodes of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1).
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) has a diode unit D so that the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is applied with the same polarity as the output potential of the rectifier unit Rect1.
  • the negative electrodes of the power source line Line1 and the secondary battery groups B1 and B2 to Bk + 1 of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) are connected in parallel between the power source line Line2 through the cathodes of (D1, D2 to Dj + 1), respectively. Is done.
  • the diode part D is composed of diodes D1, D2 to Dj + 1, respectively.
  • the respective anodes of the diodes Dr1 to Dr3, which are rectifying elements, are connected to the respective cathodes of the diodes Dr4 to Dr6. Entered.
  • the cathodes of the diodes Dr1 to Dr3 are connected to the power supply line Line1
  • the anodes of the diodes Dr4 to Dr6 are connected to the power supply line Line2.
  • the anodes of the diodes D1, D2 to Dj + 1 present in the diode part D (D1, D2 to Dj + 1) connected to the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1) are the secondary battery part Batt.
  • the secondary battery of (B1, B2 to Bk + 1) is connected to the positive electrode, and the cathode is connected to the power line Line1.
  • the negative electrode of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is connected to the power line Line2.
  • the diodes D1, D2 to Dj + 1 may be connected to the negative electrode side of the secondary battery groups B1, B2 to Bk + 1.
  • the potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to be the same as the lower limit value of the pulsating potential output from the rectifying unit Rect1, or set low in consideration of the fluctuation of the three-phase AC power supply potential. Keep it. This is because the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not always unnecessarily discharged.
  • the numbers of the diode part D (D1, D2 to Dj + 1), the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1), the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) are respectively expressed as j + 1, k + 1, Although n + 1 is shown as an example (FIG. 1), the number is not a problem. This is an example in the case of configuring a data center, and shows that the load power capacity can be increased by connecting in parallel.
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) responds to the power failure of the three-phase AC power supply.
  • “+1” of j + 1, k + 1, and n + 1 is a reserve of power required by the load.
  • j, k, and n are values that are commensurate with the power required by the load. By adding “+1” as a spare, even if some of these malfunctions, “+1” automatically participates in power supply. To do.
  • the bridge rectification circuit of the rectification unit Rect1 in FIG. 1 can also be connected in parallel in this bridge rectification circuit unit, that is, in units of the rectification unit Rect1, and the power capacity can be increased by adding according to the power demand of the load.
  • the diodes of these rectifier circuits when the diodes of these rectifier circuits are connected in parallel, it is necessary to insert inductors L1 to L6 in series with the respective diodes.
  • it can also be used as a spare by adding +1 (adding one rectifying unit) to the rectifying unit Rect1 unit to a value corresponding to the power required by the load.
  • the respective anodes of the diodes Dr1 to Dr3 are connected to the respective cathodes of the diodes Dr4 to Dr6, and one end of each of the inductors L1 to L3 is connected to the three connection points, and the other end is connected to the other end. Is connected to a three-phase AC wire.
  • the anodes of the diodes Dr7 to Dr9 are connected to the cathodes of the diodes Dr10 to Dr12, respectively, and one end of each of the inductors L4 to L6 is connected to the three connection points, and the other end is connected to the other end.
  • Three-phase AC wire is connected.
  • the diodes Dr1 to Dr6 present in the rectifier Rect1 correspond to the diodes Dr7 to Dr12 present in the rectifier Rect2. Due to variations in the forward voltage drop of each diode, the current balance of the diodes is lost, and current concentrates on some of the diodes, destroying the diodes. Therefore, the inductors L1 to L6 are connected in series between the three-phase AC power supply line and the rectifying diode Dr to balance the diode current and prevent the diode from being destroyed. Further, the inductors L1 to L6 have an effect of suppressing harmonics and an effect of suppressing resonance of a circuit in the power supply system.
  • the diodes Dr1 to Dr3 in the broken line frame of the rectifying unit Rect1 are arranged in the order of Dr1, Dr2, and Dr3 from the left in front of FIG.
  • the diodes Dr4 to Dr6 in the broken line frame of the rectifying unit Rect1 are arranged in the order of Dr4, Dr5, and Dr6 from the left in front of FIG.
  • the diodes Dr7 to Dr9 and the diodes Dr10 to Dr12 in the broken line frame of the rectifier Rect2 are also arranged in the same manner as the rectifier Rect1. These are the same as in FIGS. 1 and 2, and L1 to L3 and L4 to L6 can be inserted.
  • the relationship of parallel connection of these diodes is as follows.
  • the diode Dr1 of the rectification unit Rect1 and the rectification unit Rect2 diode Dr7 are connected in parallel.
  • the diode Dru and the diode Drv are connected in parallel.
  • u is an integer greater than or equal to 1
  • the rectification unit will be expanded. With the addition of the rectification unit, the number of inductors L is also increased by three for one rectification unit.
  • the inductor has a configuration of L1 to L (w / 2) and L (w / 2 + 1) to L (x / 2). w ⁇ 6, x ⁇ 12, which is a multiple of 6.
  • the “rectifier element” and “rectifier element used in the rectifier circuit of the rectifier” used in the claims are described as diodes in the specification.
  • the diode in the specification is an example of the embodiment, and is not limited to a two-terminal element but may be an element with a three-terminal control terminal.
  • By applying / non-applying a voltage to the control terminal Includes those that allow rectification.
  • it includes those that are rectified by FETs.
  • An FET may be preferable because it has a low ON resistance.
  • FIG. 6 a series connection circuit of a resistance element R1 as a first resistance element and a resistance element R2 as a second resistance element is connected in parallel between the power supply line Line1 and the power supply line Line2 in FIG.
  • grounded the connection part of resistive element R2 is represented. This grounding can be released by the switch SW.
  • FIG. 6 further includes a parallel connection of a series connection circuit of a varistor Var1 as a first overvoltage protection element and a varistor Var2 as a second overvoltage protection element in addition to the circuit of the resistance element R1 and the resistance element R2.
  • a circuit in which the connection between the varistor Var1 and the varistor Var2 is grounded is also shown.
  • FIG. 6 can be used in common for all the embodiments.
  • power input units (not shown) of a plurality of DC / DC converters Conv (1 to n + 1).
  • the top of Conv (1 to n + 1) when looking straight at FIG. Are connected between the positive electrode current path Line1 and the negative electrode current path Line2.
  • the power output unit of the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) (not shown.
  • the lower part of Conv (1 to n + 1) when viewed in front of FIG. 1) is a bus line B1 (elliptical ellipse) having a large current capacity. (Shown by a broken line).
  • the power input units (not shown in FIG. 1 and the upper part of Res (1 to p) when looking at FIG. 1) of the plurality of inrush current prevention devices Res (1 to p) are connected to the bus line B2 having a large current capacity. (Illustrated by an elliptical broken line).
  • power output units (not shown in FIG. 1 and below Res (1 to p) when viewed in front of FIG. 1) of a plurality of inrush current prevention devices Res (1 to p) are connected to a load Lo (1 to q).
  • Lo load Lo
  • DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1), inrush current prevention device Res (1 to p), load Lo (1 to q), bus line B1 and bus line B2 are accommodated in one rack. ing. There are several racks. The rectifier Rect1 to the rack are supplied with a high-voltage pulsating DC potential. These DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1), inrush current prevention device Res (1 to p), load Lo (1 to q), bus lines B1 and B2 are CRLs surrounded by broken lines. Indicated. The CRL may be considered inside the rack. The same applies to other embodiments.
  • FIG. 7B schematically shows FIG. 1 of the power supply system of the present invention, and is the same as the circuit configuration of the system of FIG.
  • the rectifying unit Rect1 the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), the diode unit D (D1, D2 to Dj + 1), the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1), the inrush current preventing device of FIG.
  • Each of Res (1 to p) is the power supply unit (rectifier unit (full-wave rectifier circuit)), secondary battery unit, diode D, high-voltage input / low-voltage output DC / DC converter, inrush current of FIG. It corresponds to each prevention device.
  • FIG. 6 corresponds to the ground circuit of the resistor element R1 and the resistor element R2 in FIG. 7B. It is also preferable to provide a ground circuit by Var1 and Var2 in FIG. 6 in FIG. Normally, the switch SW provided in the ground circuit by the resistance element R1 and the resistance element R2 in FIGS. 6 and 7B is closed. It is a midpoint grounding method.
  • FIG. 7A shows a system installed in a conventional DC 48V communication power supply.
  • the power supply unit includes at least a full-wave rectifier circuit, a PFC circuit, and a DC / DC converter.
  • the PFC (Power Factor Correction) circuit of the power supply unit in FIG. 7A is an essential element for suppressing harmonics generated in the full-wave rectifier circuit and cannot be omitted.
  • the secondary battery of the secondary battery unit provided in the subsequent stage is floating-charged at a constant potential with high accuracy, and a DC / DC converter provided for generating a constant potential of the load rated input potential is also an essential element and is omitted. Impossible. Therefore, the output potential waveform A with a high precision constant potential shown in FIG. 7A is output from the power supply unit (converter).
  • the load rated input potential has an allowable fluctuation value of about ⁇ 5%, it is sufficient if the output potential of the DC / DC converter provided in the power supply unit (converter) originally satisfies this allowable value. Since the output of the DC converter is shared with the floating charging of the secondary battery, the output potential of the DC / DC converter is required to have a highly accurate charging potential from the viewpoint of the life of the secondary battery. In the voltage per cell of the lead storage battery, the trickle charge voltage needs to be accurate to the third decimal place.
  • the secondary battery unit since the current path and the secondary battery unit are directly connected, if the output potential from the power supply unit (converter) drops even slightly from the output potential of the secondary battery unit, the secondary battery unit discharges, Unnecessarily shorten the life of the secondary battery. If such a state is left as it is, the discharge capacity of the secondary battery decreases, and when the AC power supply fails, a situation in which the secondary battery is not useful occurs.
  • the direct current 48V power supply has one of the current paths grounded, when the other of the current paths is grounded due to an accident or the like, the current path is short-circuited and a large current flows. In this case, not only the communication load goes down, but also the power supply unit (converter) fails, and a fire may occur. That is, it is a very dangerous grounding method.
  • the positive electrode of the current path is usually grounded, but this is not an essential difference in comparison with the present invention.
  • a large harmonic is generated when a smoothing capacitor is connected to the output side of the rectifier circuit. That is, since the output voltage from the rectifier circuit is charged in the smoothing capacitor, a current flows through the rectifier circuit only in a portion where the AC voltage exceeds the voltage of the smoothing capacitor. This current is a harmonic current and generates a harmonic.
  • a smoothing capacitor is built in the power supply unit (converter) of the prior art. Therefore, as shown in FIG. 7A, a PFC circuit for suppressing harmonics is essential.
  • a PFC circuit is typically about 90% efficient, and about 10% of the power is lost when power passes through the PFC circuit. Due to the direct loss of power and the heat generated by the loss of power, a cooling power loss in a data center or the like occurs as a secondary.
  • the PFC circuit is essentially unnecessary. This is because a smoothing capacitor is not used. Although a large-capacity smoothing capacitor is connected to the output side of the DC / DC converter, when the DC / DC converter performs a switching operation for stepping down, the presence of the smoothing capacitor is electrically applied from the outside. Not observed. That is, the smoothing capacitor does not behave as a capacitive element when viewed from the input side of the DC / DC converter. Therefore, this is equivalent to a state where no smoothing capacitor is present. Therefore, in the system of the present invention, no PFC circuit is required because no harmonics are generated.
  • the system of the present invention does not require a PFC circuit, and it is an important technological innovation and meaningful invention to overturn and eliminate the phenomenon that was essential in the prior art.
  • an AC full-wave rectified waveform is output as it is in a power supply unit (rectifying unit). This is indicated by the output potential waveform B.
  • the secondary battery unit is connected between the power supply lines Line1 and Line2 that transmits the output potential of the power supply unit (rectifying unit) via the diode D. Therefore, even if the output potential of the power supply unit (rectifying unit) is higher than the output potential of the secondary battery unit, the secondary battery is not charged.
  • the output potential of the power supply unit is set to the output of the secondary battery unit so that the output potential of the power source unit (rectifier unit) decreases due to fluctuations in the voltage of the AC power source and the secondary battery does not discharge frequently.
  • the output potential of the power supply unit (rectifying unit) can be set considerably higher than the potential.
  • the secondary battery of the secondary battery unit is discharged only when the AC power supply fails or when the AC power supply is abnormally lowered.
  • the potential means the potential of the power supply line Line1 with respect to the power supply line Line2.
  • the cross flow between the secondary battery parts is blocked by the diode D, and the number of parallel connection sets is not limited. Therefore, the secondary battery capacity per part of the secondary battery part can be reduced, and the number of sets of the diode D and the secondary battery part can be increased as the load power capacity increases. It is reduced.
  • the power supply unit (converter) supplies power to the load and also supplies the charging current to the secondary battery of the secondary battery unit. This imposes an excessive burden on the power supply unit (converter), and it is necessary to increase the power capacity of the power supply unit (converter) and install the equipment.
  • the generator must also have a large power capacity.
  • the secondary battery can be charged by a charger (not shown), but a burden on the power supply unit (rectifying unit) does not occur.
  • the power supply from the generator is started, it is not necessary to charge the secondary battery of the secondary battery unit with the power from the generator immediately. There is no burden on the generator because it is sufficient to charge from the power source.
  • the output potential of the power supply unit (rectifying unit) is stepped down by a high voltage input / low voltage output DC / DC converter and supplied to a load.
  • the output potential of the secondary battery unit is stepped down by the DC / DC converter and supplied to the load.
  • the output potential waveform C in FIG. 7B shows this, and a load rated input voltage having a constant potential can be supplied to the load.
  • the output potential of the DC / DC converter is not required to be highly accurate.
  • both ends of the series connection circuit of the resistance element R1 and the resistance element R2 are connected between the power supply lines Line1 and Line2, and the connection portion of the resistance element R1 and the resistance element R2 is grounded. Therefore, even if both potentials of the power supply lines Line1 and Line2 are to increase, the potential increase is suppressed by the ground circuit.
  • the ground current path passes through the resistance element R1 or the resistance element R2, so that only a minute current flows. That is, when the power supply line Line1 is grounded, a current flows in the path of Line1 ⁇ ground point ⁇ the connecting portion of the resistor element R1 and the resistor element R2 ⁇ the resistor element R2 ⁇ the line 2, but the current is limited by the resistance of the resistor element R2. The Further, when the power line Line2 is grounded, a current flows in the path of Line2 ⁇ ground point ⁇ resistance element R1 and connection portion of the resistance element R2 ⁇ resistance element R1 ⁇ Line1, but the current is limited by the resistance of the resistance element R1.
  • the rectifying unit Rect1 performs full-wave rectification on the current of the three-phase AC power input to the rectifying unit Rect1, and outputs a pulsating DC potential having a six-phase waveform from the potential output terminal that outputs the potential of the rectifying unit Rect1. And output between the power lines Line2.
  • the pulse When the effective value of the three-phase AC power supply voltage input to the rectifying unit Rect1 (hereinafter simply referred to as the three-phase AC power supply voltage) is Vi and the potential of the power supply line Line1 with the potential of the power supply line Line2 as the reference potential, the pulse When the upper limit value (crest value) of the potential in the flow portion is Vhigh and the lower limit value (crest value) of the potential in the pulsating portion is Vlow, the following equations (1) and (2) are established.
  • Vhig Vi ⁇ ⁇ 2
  • Vlow Vhigh ⁇ sin 60 °
  • FIG. 5 shows the potential relationship of each part when a DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) dedicated to step-down (hereinafter referred to as step-down) is used. Note that these potentials are the potentials of the power supply line Line1 with respect to the power supply line Line2 in FIG.
  • V0 is an intermediate value between the upper limit and the lower limit of the output potential of any of the rectifiers Rect1 to Rect3, strictly speaking, it is neither an average potential nor an effective value. Temporarily, it will call the rated output potential of a rectification
  • the rectifying unit Rect1 output potential V1 is the upper limit value of the potential that fluctuates when the three-phase AC power supply is normal (the peak value of the pulsating potential), and the rectifying unit Rect1 output potential V2 is the normal three-phase AC power supply.
  • the lower limit of the potential that fluctuates in the state (the lowest potential of the pulsating potential (wave bottom value)).
  • the potential fluctuation between V1 and V2 includes a potential fluctuation due to a pulsating flow generated by the rectification of the rectifying unit, but also includes a potential fluctuation in a normal range generated from the supply source of the three-phase AC power supply.
  • FIG. 5 shows an example in which the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) is used. Since the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) is dedicated for step-down, V1, V2, and V0 at the output potential of the rectifying unit Rect1 and the potential Vb output from the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) are In either case, the potential is set higher than the rated load input potential VLo.
  • the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) constantly steps down the output potential of the rectifying unit or the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) and supplies the load rated input potential VLo to the load.
  • the rated input voltage of a load is a low voltage, and can be 12V power supply. Such a voltage is suitable for the server, but is not limited thereto.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is DC voltage converter DC /
  • the DC converter Conv (1 to n + 1) is input to the DC / DC converter Conv (1 to n + 1), which steps down the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), and the inrush current prevention device Res (1 To p) to suppress the inrush current, and the inrush current prevention device Res (1 to p) supplies power to the load.
  • the potential relationship in FIG. 5 using the step-down DC / DC converter Conv (1 to n + 1) is V1>V0>V2>Vb> VLo.
  • the potential fluctuation between V1 and V2 in FIG. 5 includes a potential fluctuation due to a pulsating flow generated by the rectification of the rectifying unit Rect1, but in addition to this, in a normal range generated from the supply source of the three-phase AC power source. Including the potential fluctuation.
  • FIG. 5 The potential configuration of FIG. 5 described above is similarly applied to other embodiments.
  • the three-phase AC power source is taken as an example, but the three-phase AC power source Y (three-phase AC star connection) of FIG.
  • This description can also be applied to a combined power source of a power supply ⁇ (three-phase AC delta connection), a single-phase AC power source in FIG. 3, a three-phase AC power source in FIG.
  • the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not considered.
  • the relationship between the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) and the three-phase AC power supply voltage is obtained.
  • the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) in FIG. 5 is set lower than the lower limit value V2 of the potential output by the rectifying unit Rect1.
  • the lower limit value V2 is expressed by the following equation.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is about 300V or less.
  • the forward voltage drop of the diodes D1 to Dj connected to the diodes Dr1 to Dr6 of the rectifying unit Rect1 and the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is ignored.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to a lower value, and the secondary battery unit Batt (B1, B2) is set. Avoid unnecessary discharge from ⁇ Bk + 1).
  • the fluctuations other than the pulsating flow are fluctuations generated from the supply source of the three-phase AC power supply in the normal range of the three-phase AC power supply voltage.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to about 280 V in consideration of non-discharge safety within the normal voltage fluctuation range of the three-phase AC power supply voltage.
  • voltage drops of the diodes Dr1 to Dr6 of the rectifying unit Rect1 and the diode units D (D1, D2 to Dj + 1) connected to the secondary battery units Batt (B1, B2 to Bk + 1) are ignored.
  • the rectifying unit Rect1 In such a slight three-phase AC power supply voltage fluctuation that can normally occur, the rectifying unit Rect1 generates the rated output potential V0 and the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not discharged.
  • the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) and the lower limit value V2 of the output potential of the rectifying unit Rect1 are set. It is necessary to determine the number of secondary batteries in series so that the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is about 280V.
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is composed of a lead storage battery, about 140 are connected in series.
  • the voltage fluctuation rate ⁇ of the three-phase AC power supply voltage Vi is about ⁇ 5%.
  • the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) is connected to the load Lo (1 to n + 1) even with a larger voltage fluctuation.
  • the rated input potential VL0 is set to be generated, the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is lowered from the above calculated value, and the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is Do not let it discharge. This is because the life of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1) due to discharge cannot be shortened.
  • V2 ⁇ Vb When the condition of V2> Vb is not satisfied (V2 ⁇ Vb), the secondary battery is discharged and switched to the power supply of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) without interruption. At this time, the potential of the secondary battery group existing in the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) outputs the potential Vb to the power line Line1 in FIG.
  • FIG. 2 is a basic circuit configuration diagram of a power supply system showing a second embodiment according to the present invention. Elements not related to the present invention are omitted.
  • a star-connected three-phase AC power supply (three-phase AC power supply: indicated by Y in FIG. 2) is input, and a three-phase bridge rectifier circuit composed of diodes Dr1 to Dr6, which are rectifier elements, performs full-wave rectification of the six-phase AC.
  • a delta-connected three-phase AC power supply (three-phase AC power supply: indicated by ⁇ in FIG. 2) is input, and the three-phase AC is full-wave rectified by a three-phase bridge rectifier circuit composed of diodes Dr7 to Dr12 as rectifier elements.
  • a rectifying unit Rect2 for obtaining a pulsating direct current having a six-phase waveform that is 30 ° out of phase with the star-connected three-phase alternating current power source.
  • the output potentials of the rectifying units Rect1 and Rect2 are configured such that the polarities of the output potentials are the same from the potential output terminal where the rectified potential output units of the rectifying units Rect1 and Rect2 are connected in parallel. That is, the composition rectification potential of the rectification unit Rect1 which is the first rectification unit from the star connection three-phase AC power supply and the rectification unit Rect2 which is the second rectification unit from the delta connection three-phase AC power supply is output to the potential output terminal. It is. Power is supplied to the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) from the potential output terminal that outputs the potentials of the rectifiers Rect1 and Rect2 through the power supply line Line1 and the power supply line Line2.
  • the potential output terminal means between the anode and cathode of each diode that is a rectifying element of the rectifying unit Rect1, and a positive potential is output to the cathode and a negative potential is output to the anode.
  • This three-phase bridge rectifier circuit composed of diodes Dr7 to Dr12 for full-wave rectification of the delta-connected three-phase AC power supply is a circuit further added to FIG. 1 of the first embodiment. 1 is the same as FIG. 1, and in FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used, and the description in FIG.
  • the three-phase AC power sources Y and ⁇ are external entities not included in the present invention.
  • the rectifier circuit existing in the rectifier Rect1 and the rectifier Rect2 is an example of a bridge rectifier that performs full-wave rectification, but may be a half-wave rectifier that performs half-wave rectification.
  • the parallel connection circuit of the rectification unit Rect1 and the rectification unit Rect2 outputs a 12-phase waveform pulsating DC potential
  • the parallel connection circuit of the rectifier Rect1 and the rectifier Rect2 outputs a pulsating DC potential having a six-phase waveform.
  • the rectifiers Rect1 and Rect2 are connected in parallel, the output potentials of the rectifiers Rect1 and Rect2 are combined, and this combined output potential is a DC voltage by the power supply line Line1 and the power supply line Line2, as in the first embodiment.
  • the signals are supplied to a plurality of DC / DC converters Conv (1 to n + 1) which are conversion devices.
  • the power supply line Line1 is a positive electrode
  • the power supply line Line2 is a negative electrode. This polarity may be reversed.
  • the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) is a DC / DC converter that performs a step-down operation exclusively. This DC / DC converter steps down the inputted pulsating DC potential and outputs it to the inrush current preventing device Res (1 to p).
  • the electric power input thereto suppresses the inrush current to the load Lo (1 to q) by the inrush current prevention device Res (1 to p), and the inrush current prevention device Res (1 to p) converts the output power to the load Lo ( 1 to q).
  • a secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), which is a secondary battery group B1 in which a plurality of secondary battery groups configured by connecting a plurality of secondary batteries in series are connected in parallel. B2 to Bk + 1.
  • Each of the diodes D1, D2 to Dj + 1 present in the diode part D (D1, D2 to Dj + 1) which is a rectifying element is in a forward direction with respect to the output potential of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1).
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) includes diodes D1, D2 to Dj so that the output potentials of the secondary battery groups B1, B2 to Bk + 1 are applied with the same polarity as the output potential of the rectifier unit Rect1.
  • the secondary battery B1 is a group of the necessary number connected in series.
  • B2 to Bk + 1 are similarly connected in series, and the same applies to other embodiments.
  • the anodes of the diodes Dr1 to Dr3 which are rectifying elements, are connected to the cathodes of the diodes Dr4 to Dr6, and a three-phase AC wire is connected to the three connecting points to provide a star-connected three-phase AC. Power is input.
  • the cathodes of the diodes Dr1 to Dr3 are connected to the power supply line Line1
  • the anodes of the diodes Dr4 to Dr6 are connected to the power supply line Line2.
  • the anodes of the diodes Dr7 to Dr9 which are rectifying elements, are connected to the cathodes of the diodes Dr10 to Dr12, and a three-phase AC wire is connected to the three connecting points to provide a delta-connected three-phase AC. Power is input.
  • the cathodes of the diodes Dr7 to Dr9 are connected to the power supply line Line1
  • the anodes of the diodes Dr10 to Dr12 are connected to the power supply line Line2.
  • the anode of the diode part D (D1, D2 to Dj + 1), which is a rectifier connected to each of the secondary battery parts Batt (B1, B2 to Bk + 1), is the secondary battery of the secondary battery group.
  • the cathode is connected to the power supply line Line1.
  • the negative electrodes of the secondary battery groups B1, B2 to Bk + 1 in the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) are connected to the power line Line2.
  • the diode part D (D1, D2 to Dj + 1) may be connected to the negative electrode side of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1).
  • the potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to be the same as the lower limit value of the pulsating potential output from the rectifying unit Rect1 or set low in consideration of the variation in the three-phase AC power supply voltage. Keep it. This is because the secondary battery is not always discharged unnecessarily.
  • There are k + 1 groups of secondary battery groups existing in the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), there are j + 1 diodes connected to them, and the number of secondary battery groups and the number of diodes are the same. It is. That is, k + 1 j + 1.
  • the numbers existing in the diode part D (D1, D2 to Dj + 1), the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1), and the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) are respectively expressed as j + 1, k + 1, Although n + 1 is shown as an example (FIG. 2), the number is not a problem.
  • This is an example in the case of configuring a data center, and shows that by connecting in parallel, the load power capacity can be increased (j + 1 and k + 1 correspond to a three-phase AC power supply during a power failure).
  • Each +1 of j + 1, k + 1, and n + 1 is a spare.
  • These j, k, and n can be increased from the initial equipment in response to an increase in load power capacity.
  • the bridge rectifier circuit of the rectifier unit Rect1 can also be connected in parallel in units of this bridge rectifier circuit, that is, in units of the rectifier unit Rect1, and the power capacity can be increased by adding according to the power demand of the load.
  • the diodes of these rectifier circuits when the diodes of these rectifier circuits are connected in parallel, it is necessary to insert inductors L1 to L6 in series with the respective diodes.
  • the respective anodes of the diodes Dr1 to Dr3 are connected to the respective cathodes of the diodes Dr4 to Dr6.
  • One end of each of the inductors L1 to L3 is connected to each of the three connecting portions, and the other end of the inductor is connected to the other end of the inductor.
  • Three-phase AC wire is connected.
  • the rectifying unit Rect1 having the same configuration as described above, which is supplied with power from Y, the anodes of the diodes Dr1 to Dr3 are connected to the cathodes of the diodes Dr4 to Dr6.
  • one end of each of the inductors L4 to L6 is connected to the three connection portions, and a three-phase AC wire is connected to the other end of the inductor.
  • inductors L7 to L9 are similarly connected to the anodes of the diodes Dr7 to Dr9 and the cathodes of the diodes Dr10 to Dr12. Connect the three-phase power line via
  • the inductors L1 to L6 have an effect of suppressing harmonics and an effect of suppressing resonance of a circuit in the power supply system.
  • the relationship of parallel connection of these diodes is as follows.
  • the diode Dr1 of the rectifying unit Rect1 and the diode Dr1 of the added rectifying unit Rect1 are connected in parallel.
  • the diode Dr7 of the rectifying unit Rect2 and the diode Dr7 of the added rectifying unit Rect2 are connected in parallel.
  • the rectification unit will be expanded.
  • the number of inductors L is also increased by three for one rectification unit.
  • the inductor has a configuration of L1 to L (w / 2) and L (w / 2 + 1) to L (x / 2).
  • FIG. 2 three-phase AC power sources of star connection and delta connection are connected in parallel.
  • inductors L1 to L6 are connected in the star connection.
  • in the delta connection similar inductors L1 to L6 are connected.
  • the rectifier Rect1 and the rectifier Rect2 can be added by adding the inductors L1 to L6 by combining FIG. 2 and FIG.
  • FIG. 6 a series connection circuit of a resistance element R1 as a first resistance element and a resistance element R2 as a second resistance element is connected in parallel between the power supply line Line1 and the power supply line Line2 in FIG.
  • grounded the connection part of resistive element R2 is represented. This grounding can be grounded or released by the switch SW.
  • FIG. 6 further includes a parallel connection of a series connection circuit of a varistor Var1 as a first overvoltage protection element and a varistor Var2 as a second overvoltage protection element in addition to the circuit of the resistance element R1 and the resistance element R2.
  • a circuit in which the connection between the varistor Var1 and the varistor Var2 is grounded is also shown.
  • each has a six-phase pulsating direct current waveform, and the pulsating direct currents output from the rectifying units Rect1 and Rect2 are synthesized with a phase difference of 30 °.
  • the pulsating direct current potential of the phase waveform is output to the power supply lines Line1 and Line2.
  • the output potentials of the rectifying units Rect1 and Rect2 are supplied to the power supply lines Line1 and Line2 from the pulsating potential having a 12-phase waveform from the potential output terminal where the rectified potential output units of the rectifying units Rect1 and Rect2 are connected in parallel. Output.
  • the rectifier circuits existing in the rectifiers Rect1 and Rect2 are half-wave rectifier circuits
  • the rectifiers Rect1 and Rect2 rectify the current of the three-phase AC power supply half-wave and are output from the rectifiers Rect1 and Rect2, respectively.
  • the potential of the waveform is synthesized at the potential output terminal with a phase difference of 60 °, and the pulsating potential of the six-phase waveform is output to the power supply lines Line1 and Line2.
  • the effective value of the three-phase AC power supply voltage input to the rectifying unit Rect1 and the rectifying unit Rect2 (hereinafter simply referred to as the three-phase AC power supply voltage) is Vi, and the potential of the power supply line Line1 with the potential of the power supply line Line2 as the reference potential. If the upper limit value (crest value) of the potential in the pulsating portion is Vhig and the lower limit value (crest value) of the potential in the pulsating portion is Vlow, the following equations (1) and (2) hold.
  • Vhig Vi ⁇ ⁇ 2
  • Vlow Vhigh ⁇ sin75 °
  • This pulsating DC potential is input to the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1), stepped down by the DC / DC converter, and input to the input portion of the inrush current preventing device Res (1 to p). A constant potential without pulsating current is output and supplied to the load Lo (1 to q).
  • an intermediate potential (not an average potential) between the upper limit value Vhig and the lower limit value Vlow is supplied from the rectifier Rect1 and the rectifier Rect2 to the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) that performs the step-down operation.
  • V0 (Vhig + Vlow) / 2
  • V2 ⁇ 2Vi ⁇ sin75 °
  • the rated output potential V0 of the rectifying unit Rect12 is expressed by the following equation when the effective value of the three-phase AC power supply voltage is Vi.
  • V0 ⁇ 2Vi (1 + sin 75 °) / 2
  • Vi ⁇ 2V0 / (1 + sin75 °) Therefore, the lower limit value V2 is expressed by the following equation.
  • V2 2V0 ⁇ sin75 ° / (1 + sin75 °)
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to a lower value, and the secondary battery unit Batt (B1, B2) is set. Avoid unnecessary discharge from ⁇ Bk + 1).
  • the fluctuations other than the pulsating flow are fluctuations generated from the supply source of the three-phase AC power source.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is preferably about 300 V or less.
  • the diodes Dr1 to Dr6 of the rectifying unit Rect1 the diodes Dr7 to Dr12 of the rectifying unit Rect2, and the diode unit D (D1, D2 to Dj + 1) connected to the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1). Ignoring the voltage drop.
  • the load outside the present invention is assumed to operate at a low voltage (DC 12V and the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) seems to be even lower, but the power line Line1 and the power line Considering the voltage drop due to the current flowing through Line 2, it is preferable to use a high voltage as much as possible in consideration of the fluctuation of V2. This is the same in other embodiments.
  • the secondary battery unit prevents the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) from being discharged by the rectifying unit Rect12 generating the rated output potential V0.
  • the output potential Vb of Batt (B1, B2 to Bk + 1) and the output potential of the rectifying unit Rect12, that is, the lower limit value V2 of the combined rectified potential are set. It is necessary to determine the number of secondary batteries in series so that the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is lower than 300V.
  • the voltage fluctuation rate ⁇ of the three-phase AC power supply voltage Vi is about ⁇ 5%, but it is further safer to prevent the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1) from being discharged even by a larger voltage fluctuation.
  • the rated output potential V0 of the rectifying unit Rect12 (as described above, a parallel connection circuit of the rectifying unit Rect1 and the rectifying unit Rect2), the upper limit value V1 of the output potential of the rectifying unit Rect12, the lower limit
  • the relationship between the value V2 and the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is as follows.
  • Vb and the three-phase AC power supply voltage Vi of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1) for preventing the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1) from being discharged are obtained.
  • Vb and Vi are represented by expressions represented by V0.
  • ⁇ 1 is a voltage of an arbitrary value that should be set so that the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not discharged unnecessarily at all times.
  • V2 Vb + ⁇ 1
  • the secondary battery When the condition of V2> Vb is not satisfied (V2 ⁇ Vb), the secondary battery is discharged and switched to the power supply of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) without interruption. At this time, since the potential of the secondary battery group existing in the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is Vb> VLo in FIG. 5, the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) ) To output the load rated input potential VLo via the inrush current prevention device Res (1 to p).
  • FIG. 3 is a system basic circuit configuration diagram showing a third embodiment according to the present invention. Basic elements not related to the present invention are omitted. A single-phase AC power supply is input to a single-phase bridge rectifier circuit composed of diodes Dr13, Dr23, Dr33, and Dr43, which are rectifier elements. There is a rectifying unit Rect3 for obtaining The single-phase AC power supply is an external entity not included in the present invention.
  • the rectifying unit Rect3 is a full-wave rectifying circuit, but the rectifying unit Rect3 may be configured by a half-wave rectifying circuit that half-wave rectifies single-phase alternating current.
  • the output potential from the potential output terminal of the rectifying unit Rect3 is supplied to a plurality of DC / DC converter units Conv (1 to n + 1) which are DC voltage converters by the power supply line Line1 and the power supply line Line2.
  • the power supply line Line1 is a positive electrode
  • the power supply line Line2 is a negative electrode. This may be reversed.
  • a smoothing capacitor C which is a capacitive element, is connected in parallel to the potential output terminal of the rectifying unit Rect3 to smooth the output potential.
  • the smoothed pulsating DC potential is supplied to a plurality of DC / DC converter units Conv (1 to n + 1), which are DC voltage converters, by the power supply line Line1 and the power supply line Line2.
  • FIG. 3 is the same as FIG. 1 except for the rectifying unit Rect3 including the rectifying circuit for rectifying the single-phase alternating current and the smoothing capacitor C, and the same reference numerals as those in FIG. Conv (1 to n + 1) is a DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) that performs a step-down operation exclusively.
  • the step-down DC / DC converter steps down the input pulsating DC potential and outputs a constant potential via the inrush current prevention device Res (1 to p). This output potential is the load Lo (1 to q). It is the structure supplied to.
  • a secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), which is a secondary battery group B1 in which a plurality of secondary battery groups configured by connecting a plurality of secondary batteries in series are connected in parallel. B2 to Bk + 1.
  • Each of the diode parts D (D1, D2 to Dj + 1), which are rectifier elements, has a secondary battery group B1, B2 so as to be in a forward direction with respect to the output potential of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1).
  • Bk + 1 is a secondary battery group B1 in which a plurality of secondary battery groups configured by connecting a plurality of secondary batteries in series are connected in parallel.
  • the secondary battery groups B1, B2 to Bk + 1 have diode sections D (D1, D2 to Dj + 1) so that the output potentials of the secondary battery groups B1, B2 to Bk + 1 are applied with the same polarity as the output potential of the rectifier Rect3. ) Are connected in parallel between the power supply line Line1 and the power supply line line2 via the diodes D1, D2 to Dj + 1.
  • the anodes of the diodes Dr13 and Dr23 which are rectifying elements, are connected to the cathodes of the diodes Dr33 and Dr43, respectively, and a single-phase AC power source is connected to the two connecting parts, and a single-phase AC power supply is connected. Entered.
  • the cathodes of the diodes Dr13 and Dr23 are connected to the power supply line Line1, and the anodes of the diodes Dr33 and Dr43 are connected to the power supply line Line2.
  • the anodes of the diodes D1 and D2 to Dj + 1 connected to each of the secondary battery units Batt are connected to the positive electrode of the secondary battery group, and the cathode is connected to the power line Line1.
  • the negative electrode of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is connected to the power line Line2.
  • the diode part D (D1, D2 to Dj + 1) may be connected to the negative electrode side of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1).
  • the potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to be lower than the lower limit value of the pulsating potential output from the rectifying unit Rect3 and smoothed by the capacitor C. This is because the secondary battery is not always discharged unnecessarily.
  • There are k + 1 groups of secondary battery groups existing in the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1), there are j + 1 diodes connected to them, and the number of secondary battery groups and the number of diodes are the same. It is. That is, k + 1 j + 1.
  • the numbers existing in the diode part D (D1, D2 to Dj + 1), the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1), and the DC / DC converter Conv (1 to n + 1) are respectively expressed as j + 1, k + 1,
  • n + 1 is shown as an example (FIG. 3), the number is not a problem. This is an example in the case of configuring a data center, and shows that by connecting in parallel, the load power capacity can be increased (j + 1 and k + 1 correspond to a single-phase AC power supply during a power failure).
  • Each +1 of j + 1, k + 1, and n + 1 is a spare. These j, k, and n can be increased from the initial equipment in response to an increase in load power capacity.
  • the bridge rectification circuit of the rectification unit Rect3 can also be connected in parallel in this bridge rectification circuit unit, that is, in units of the rectification unit Rect3, and the power capacity can be increased by adding according to the power demand of the load.
  • the diodes of these rectifier circuits when the diodes of these rectifier circuits are connected in parallel, it is necessary to insert inductors L1 to L6 in series with the respective diodes.
  • FIG. 4 is an example using a three-phase AC power source, when applied to FIG. 3 using a single-phase AC power source, two inductors L (inductors L1, L2) per rectifier Rect3 It becomes.
  • the inductors L1 to L6 have an effect of suppressing harmonics and an effect of suppressing resonance of a circuit in the power supply system.
  • the rectification unit Rect3 is connected in parallel, the rectification unit is added. As the number of rectifying units is increased, two inductors L are added to one rectifying unit. In this embodiment, it is shown that two inductors L are required for each rectifier Rect3.
  • FIG. 6 a series connection circuit of a resistance element R1 as a first resistance element and a resistance element R2 as a second resistance element is connected in parallel between the power supply line Line1 and the power supply line Line2 in FIG.
  • grounded the connection part of resistive element R2 is represented. This grounding can be released by the switch SW.
  • FIG. 6 further includes a parallel connection of a series connection circuit of a varistor Var1 as a first overvoltage protection element and a varistor Var2 as a second overvoltage protection element in addition to the circuit of the resistance element R1 and the resistance element R2.
  • a circuit in which the connection between the varistor Var1 and the varistor Var2 is grounded is also shown.
  • FIG. 3 shows an example of full-wave rectification of a single-phase alternating current
  • a half-wave rectification circuit can be used.
  • the rectifier Rect3 performs full-wave rectification on the current of the single-phase AC power supply, and the smoothing capacitor C smoothes the output potential.
  • the smoothed pulsating direct current potential is output to the power supply lines Line1 and Line2.
  • the effective value of the single-phase AC power supply voltage input to the rectifying unit Rect3 (hereinafter simply referred to as a single-phase AC power supply voltage) is Vi, and the pulse of the power supply line Line1 with the potential of the power supply line Line2 as the reference potential
  • Vhig Vi ⁇ ⁇ 2
  • Vlow Vhigh ⁇ EXP ( ⁇ t / CR)
  • This pulsating DC potential is input to the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1), and is stepped down to load a constant potential without pulsating current through the inrush current preventing device Res (1 to p). Supplied to Lo (1 to q).
  • C in Equation (2) represents the capacity of the smoothing capacitor C
  • R represents the pure resistance value of the entire load system including the DC / DC converter Conv (1 to n + 1)
  • t represents the smoothing capacitor.
  • Vlow Vhigh ⁇ EXP ( ⁇ t / CR)
  • EXP ( ⁇ t / CR) sin (X radians)
  • Vlow Vhigh ⁇ EXP ( ⁇ t / CR)
  • Vhig ⁇ EXP ( ⁇ 1/8) Vhig ⁇ 0.8825.
  • CR 67.544 ⁇ 10 ⁇ 3 is sufficient. 5 ms is the time from 0 rad to ⁇ / 2 rad of the sine wave. However, the AC frequency is 50 Hz.
  • the capacitance C of the smoothing capacitor C is determined by the value of the load resistance R. For example, when the power supplied in one rectifying unit Rect3 is 10 kW and 340 V is supplied, the load resistance R is 11.56 ⁇ , and thus the capacity of the smoothing capacitor C is 5.84 mF.
  • EXP is an exponential function. If the fluctuation range of Vhigh1 to Vlow may be large, the capacity of the smoothing capacitor C can be reduced.
  • the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set lower than the lower limit value V2 of the potential output by the rectifying unit Rect3.
  • the lower limit value V2 is expressed by the following equation.
  • V2 ⁇ 2Vi ⁇ EXP ( ⁇ 0.14384)
  • V0 ⁇ 2Vi (1 + EXP ( ⁇ 0.14384)) / 2
  • this formula is transformed into the formula of Vi, it is expressed by the following formula.
  • V2 2VL ⁇ EXP ( ⁇ 0.14384) / (1 + EXP ( ⁇ 0.14384))
  • V2 and Vi are as follows.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is about 300V or less.
  • voltage drops of the diodes Dr13 to Dr43 of the rectifying unit Rect3 and the diode unit D (D1, D2 to Dj + 1) connected to the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) are ignored.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is set to a lower value, and the secondary battery unit Batt (B1, B2) is set. Avoid unnecessary discharge from ⁇ Bk + 1).
  • the fluctuations other than the pulsating flow are fluctuations generated from the supply source of the single-phase AC power supply.
  • the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) needs to be about 280V or less.
  • voltage drops of the diodes Dr13 to Dr43 of the rectifying unit Rect3 and the diode unit D (D1, D2 to Dj + 1) connected to the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) are ignored.
  • the step-down DC / DC converter Conv (1 to n + 1) generates the load rated input potential VLo, and the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1)
  • the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) and the lower limit value V2 of the rectified potential of the rectifying unit Rect3 are set so as not to discharge. It is necessary to determine the number of secondary batteries in series so that the output potential of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is lower than 280V.
  • the voltage fluctuation rate ⁇ of the single-phase AC power supply voltage Vi is about ⁇ 5%.
  • the DC voltage converter DC / DC converter Conv (1 to n + 1) is input to the load rating even with a larger voltage fluctuation.
  • the potential VLo is generated so that the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not discharged. This is because the lifetime of the secondary battery part Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not shortened.
  • the rated rectified output potential V0 of the rectifying unit Rect3, the upper limit value V1 and the lower limit value V2 of the rectified output potential of the rectifying unit Rect3, and the output potential Vb of the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1).
  • the relationship is as follows. V1>V0>V2>Vb> VLo
  • Vb and Vi are represented by expressions represented by VL.
  • ⁇ 1 is a voltage of an arbitrary value that should be set so that the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is not discharged unnecessarily at all times.
  • the single-phase AC power supply voltage Vi is determined from the above equation
  • the secondary battery group potential Vb is determined by substituting the single-phase AC power supply voltage Vi into the following equation.
  • Vb ⁇ 2Vi ⁇ EXP ( ⁇ 0.14384) ⁇ 1
  • V2 Vb + ⁇ 1
  • Vb ⁇ 2Vi (1- ⁇ ) EXP ( ⁇ 0.14384) ⁇ 1
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) is discharged, and power is supplied to the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) without interruption.
  • the voltage is stepped down by the step-down DC / DC converter Conv (1 to n + 1) and the inrush current preventing device
  • the rated input potential VLo is output to the load Lo (1 to q) via Res (1 to p).
  • FIG. 4 is a basic circuit configuration diagram of a power supply system showing a fourth embodiment according to the present invention. Elements not related to the present invention are omitted.
  • a three-phase AC power supply is input to a three-phase bridge rectifier circuit composed of diodes Dr1 to Dr6 as rectifier elements, and the three-phase AC current is full-wave rectified by this three-phase bridge rectifier circuit, and a six-phase potential waveform pulsating
  • a rectifier Rect1 including a three-phase bridge rectifier circuit for obtaining a DC potential.
  • a rectifier Rect2 including a three-phase full-wave rectifier circuit composed of diodes Dr7 to Dr12 is added to the power supply system of FIG. 1 as the first embodiment, and the rectifiers Rect1 and Rect2 The respective output potentials are synthesized in phase at a potential output terminal in which the respective rectified potential output units of the rectifying units Rect1 and Rect2 are connected in parallel.
  • inductors L1 to L6 are further provided.
  • the potentials of the rectifying units Rect1 and Rect2 are substantially the same.
  • the three-phase AC power supply is an external entity not included in the present invention.
  • the rectifier circuit existing in the rectifier Rect1 is an example of a bridge rectifier circuit that performs full-wave rectification, but may be a half-wave rectifier circuit that performs half-wave rectification.
  • the output potentials from the potential output terminals of the rectifying unit Rect1 and the rectifying unit Rect2 are supplied to a plurality of DC / DC converter units Conv (1 to n + 1) which are DC voltage converters by the power supply line Line1 and the power supply line Line2.
  • the power supply line Line1 is a positive electrode
  • the power supply line Line2 is a negative electrode. This may be reversed.
  • the rectifying unit Rect2 and the inductors L1 to L6 in FIG. 4 are circuits added to FIG. 1 which is the first embodiment, and other than this circuit is the same as FIG.
  • the description of the circuit configuration of the system common to FIG. 1 will be omitted by using the description of FIG. Moreover, since the rectification
  • the diode connection form of the rectifying unit Rect1 is as described in FIG. 1, which is the first embodiment. However, the anodes of the diodes Dr1 to Dr3 and the cathode connection parts 3 of the diodes Dr4 to Dr6, respectively.
  • One end of each of the inductors L1 to L3 is connected to the point, and the other end of each of the inductors L1 to L3 is connected to a three-phase AC power supply line, and three-phase AC power is input.
  • the respective anodes of the diodes Dr7 to Dr9 are connected to the respective cathodes of the diodes Dr10 to Dr12, and the inductor L4 is connected to the three connecting points.
  • the inductors L4 to L6 are connected to a three-phase AC power supply line to receive a three-phase AC power supply.
  • the cathodes of the diodes Dr7 to Dr9 are connected to the power supply line Line1, and the anodes of the diodes Dr10 to Dr12 are connected to the power supply line Line2. That is, the rectification unit Rect1 and the rectification unit Rect2 are connected in parallel.
  • the inductors L1 to L6 have an effect of suppressing harmonics and an effect of suppressing resonance of a circuit in the power supply system.
  • the relationship of parallel connection of these diodes is as follows.
  • the diode Dr1 of the rectification unit Rect1 and the rectification unit Rect2 diode Dr7 are connected in parallel.
  • the diode Dru and the diode Drv are connected in parallel.
  • u is an integer greater than or equal to 1
  • the rectification unit Rect1 is connected in parallel
  • the rectification unit Rect1 and the rectification unit Rect2 have the same configuration, so that the rectification unit is added as a rectification unit Rectm (where m is an integer excluding 3).
  • the number of rectifying units is increased, the number of inductors L is increased by three for one rectifying unit.
  • FIG. 6 a series connection circuit of a resistance element R1 as a first resistance element and a resistance element R2 as a second resistance element is connected in parallel between the power supply line Line1 and the power supply line Line2 in FIG.
  • grounded the connection part of resistive element R2 is represented. This grounding can be released by the switch SW.
  • FIG. 6 further includes a parallel connection of a series connection circuit of a varistor Var1 as a first overvoltage protection element and a varistor Var2 as a second overvoltage protection element in addition to the circuit of the resistance element R1 and the resistance element R2.
  • a circuit in which the connection between the varistor Var1 and the varistor Var2 is grounded is also shown.
  • the “contrast between the prior art and the present invention” in the fourth embodiment is the same as that described in the first embodiment.
  • a three-phase AC power supply is fed to the connecting portion between the anode of the diode Dr1 and the cathode of the diode Dr4 via the inductor L (hereinafter referred to as the anode of the diode Dr2).
  • a three-phase AC power supply is fed to the cathode connection portion of the diode Dr5 via the inductor L, and so on.
  • FIGS. 1, 2 and 4 are the first, second and fourth embodiments.
  • each of the rectifier Rect1 and the rectifier Rect2 in FIGS. 1 and 4 which are the first and fourth embodiments includes 48 rectifier diodes per rectifier.
  • the full wave rectifier circuit provided is included.
  • FIG. 4 since only the rectification unit Rect2 is added in FIG. 1, the same concept as in FIG. 1 can be applied.
  • FIG. 2 which is the second embodiment
  • the multiphase AC of the separate system three-phase AC power source of the star connection Y and the delta connection ⁇ is rectified, a total of 96 rectifiers are used by the rectifier Rect1 and the rectifier Rect2. It will include a full wave rectifier circuit with a diode. Even in the multiphase AC power supply, a large number of rectifiers can be connected in parallel like the rectifiers Rect1 to Rectn. However, as shown in FIG. 4, inductors L are required for the number of phases.
  • the different parts of the circuit configuration of the power supply system are as described above, and other secondary battery parts Batt (B1, B2 to Bk + 1), diode parts D (D1, D2 to Dj + 1) and DC voltage converters Since there is no difference in the configuration of the DC / DC converter Conv (1 to n + 1), the inrush current prevention device Res (1 to p), and the load Lo (1 to q), the description in the first to fourth embodiments will be given. Incorporated and redundant description is omitted.
  • FIGS. 1 to 4 which are the first to fourth embodiments, and a fifth embodiment using a multiphase AC rectifier circuit which inputs a multiphase AC power source (not shown).
  • FIGS. 1 to 4 are the first to fourth embodiments.
  • the description of the first to fourth embodiments is described. Since they are incorporated, these explanations are incorporated and overlapping explanations are omitted.
  • the secondary battery unit Batt (B1, B2 to Bk + 1) and the diode unit D (D1, D2 to Dj + 1) are not provided.
  • the power supply system according to the present embodiment of the present invention has the circuit operations of the first to fifth systems described above unless the AC power supply is interrupted and the AC power supply is not abnormally reduced.
  • This is a useful invention because it can perform the same operation as above and supply power to the load.
  • the present embodiment is the same as the circuit operations of the first to fifth systems, so the previous explanation is used and the duplicate explanation is omitted.
  • the direct current power supply method is superior to the efficient power supply in comparison with the alternating current power supply method.
  • this embodiment also has a very excellent configuration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

シンプル、高信頼性、廉価かつ高効率の電源供給システムを実現する。 三相交流を整流し整流電位を出力する整流部と、整流部の電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置を備え、二次電池群の電位は順方向直列接続された整流素子を介して整流部の電位出力端に印加されるべく構成され、電位出力端における整流部からの電位が二次電池群の電位により電位出力端に印加される電位超のとき電位出力端における整流部からの電位を直流電圧変換装置に印加し、電位出力端における整流部からの電位が二次電池群の電位により電位出力端に印加される電位未満のとき電位出力端における二次電池群の電位を直流電圧変換装置に印加する構成。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称] 直流電源供給システム
 本発明は、データセンタなどに設備される無停電・高信頼性・高効率で直流電力、特に低電圧大電流直流電力をサーバなどの負荷に供給する電源システムに関する。
従来から、データセンタなどにおける電源装置は停電時に備え、無停電電源装置を設備している。この方式は、コンバータにより商用交流を直流に変換し、この直流により二次電池をフローテング充電しながら、インバータによりこの直流を交流に再変換し負荷に交流電力(電圧:100V、200Vなど)を供給している。
したがって、停電が発生しても二次電池から負荷に給電し、その間に発電機を起動させる。しかしながら、この方式では、コンバータとインバータにより電力損失が発生し効率が悪化する。
近年、電力の効率的使用、排出CO削減の観点から負荷に交流電力を供給する方式から直流電力を供給する方式が検討されている。
これは、負荷であるサーバなどの装置は元々直流で動作するものであるから、直流/交流変換せずに直接直流を供給し、電力効率を改善しようという考え方である。
さらに、サーバ内部の半導体素子を動作させる電圧は、処理速度の高速化、半導体素子で消費される電力削減及び消費電力に起因する発熱を抑えるため年々低下(1V程度)しており、低電圧直流(たとえば、直流12V)で給電されるサーバが一般化している。
したがって、サーバ自体に従来技術の交流電力(電圧:100V、200Vなど)を給電する必要はない。ただし、サーバに給電する直前までの電流路は、ここで発生する電力損失を抑えるため高圧直流給電が好適である。
特開2002-291171号公報
特許文献1では、コンバータにより交流電源を直流電源に変換し、この直流電源により二次電池をフローティング充電しながら負荷に直流電源を供給するものである。停電時は二次電池から負荷に電力を供給する。
特許文献1では、コンバータの出力をインバータを介しないで直接負荷に供給することで、インバータ損失を無くすとしている。しかしながら、常時コンバータを動作させ負荷に電力を供給するため、このコンバータ電力損失も大きい。
コンバータは単なる整流回路ではなく、出力電圧の安定化精度を高めるため制御回路を必要とし高価であり電力損失も大きい。
特許文献1では、コンバータの出力電圧を負荷要求電圧及び二次電池のフローティング充電電圧と一致させる必要があり、高精度な二次電池電圧管理のためのコンバータ電圧制御が必要であり、さらに高価となる。
 以上の現状に鑑み本発明は、コンバータもインバータも必要としない電源システムを実現する。したがって、電力損失が極めて小さく価格も非常に廉価となる。また、停電時にも無瞬断(商用交流電源と二次電池電源の切り替えスイッチ無し)で負荷に電力を供給する。
 さらに、データセンタなどで使用されるサーバにおいて、特に低圧大電流直流入力サーバに好適な電源を供給するシステムを実現する。
 上記の目的を実現するべく本発明は以下の構成とする。
(1)請求項1に係る電源供給システムは、
外部の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記二次電池群の出力電位は、該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電位出力端に印加されるべく構成され、
前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記整流部からの出力電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(2)請求項2に係る電源供給システムは、
外部の第1の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
外部の第2の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記二次電池群の出力電位は、該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位が印加される電位出力端に印加されるべく構成され、
前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(3)請求項3に係る電源供給システムは、
外部の単相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の電位出力端に並列接続された容量素子と、
前記電位出力端の整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記二次電池群の出力電位は該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記電位出力端に印加されるべく構成され、
前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記整流部からの出力電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(4)請求項4に係る電源供給システムは、
三相を超える外部の多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記二次電池群の出力電位は該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電位出力端に印加されるべく構成され、
前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記整流部からの出力電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(5)請求項5に係る電源供給システムは、
外部の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記整流部の電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(6)請求項6に係る電源供給システムは、
外部の第1の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
外部の第2の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が印加される電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(7)請求項7に係る電源供給システムは、
外部の単相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
前記整流部の電位出力端に並列接続された容量素子と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(8)請求項8に係る電源供給システムは、
三相を超える外部の多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記整流部の電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(9)請求項9に係る電源供給システムは、
外部の第1の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
外部の第2の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記二次電池群の出力電位は該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位が印加される電位出力端に印加されるべく構成され、
前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における第1整流部と第2整流部との前記合成整流電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(10)請求項10に係る電源供給システムは、
外部の第1の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
外部の第2の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が印加される電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする。
(11)請求項11に係る電源供給システムは、請求項1、3、4、5、7又は8のいずれかにおいて、
前記整流部に含まれる前記整流回路の整流素子にはインダクターを介して外部の交流が供給され整流するべく構成されていることを特徴とする。
(12)請求項12に係る電源供給システムは、請求項2、6、9又は10のいずれかにおいて、
前記第1整流部及び前記第2整流部に含まれる前記整流回路の整流素子にはインダクターを介して外部の交流が給電され整流するべく構成されていることを特徴とする。
(13)請求項13に係る電源供給システムは、請求項1~12のいずれかにおいて、
前記電位出力端と前記二次電池群を接続する電流路間に力率補正装置を挿入することを特徴とする。
(14)請求項14に係る電源供給システムは、請求項1~13のいずれかにおいて、
前記直流電圧変換装置の出力電力は、突入電流防止装置を介して外部の負荷に電力を供給することを特徴とする。
(15)請求項15に係る電源供給システムは、請求項1~14のいずれかにおいて、
第1抵抗素子と第2抵抗素子をさらに備え
前記電位出力端、前記直流電圧変換装置の電位入力端又該電位出力端と該直流電圧変換装置の電位入力端を接続する電流路に前記第1抵抗素子と前記第2抵抗素子の直列接続回路が並列接続され、該第1抵抗素子と該第2抵抗素子の接続部が接地可能であることを特徴とする。
(16)請求項16に係る電源供給システムは、請求項1~15のいずれかにおいて、
第1過電圧保護素子と第2過電圧保護素子をさらに備え
前記電位出力端、前記直流電圧変換装置の電位入力端又該電位出力端と該直流電圧変換装置の電位入力端を接続する電流路に前記第1過電圧保護素子と前記第2過電圧保護素子の直列接続回路が並列接続され、該第1過電圧保護素子と該第2過電圧保護素子の接続部が接地されていることを特徴とする。
(A-1)本発明の電源供給システムは、整流部が交流電圧を整流し脈流直流電位を出力する。
(A-2)本発明の電源供給システムの構成において、この脈流直流電位を、直流/交流変換するインバータを通さず直接DC/DCコンバータに入力し、該DC/DCコンバータは、負荷の要求する電位を出力する。
(A-3)このため、インバータにおいて消費される電力損失が無い。
(B-1)本発明の電源供給システムの構成において、絶縁型の降圧DC/DCコンバータを使用することができる。
(B-2)上記脈流直流電位の脈流部分の中間電位を降圧DC/DCコンバータに定格入力電位として設定することができる。
(B-3)上記のように設定した場合、該DC/DCコンバータにおいて電力損失が極めて小さい。
(B-4)したがって、非常に効率の良い電源供給システムを構成できる。
(B-5)絶縁型DC/DCコンバータを使用しても、上記のインバータを使用しないので電源供給システムの効率が良くなる。
(C-1)本発明の電源供給システムの構成において、一般にAC/DCコンバータに備えられる整流部時の高調波抑制のためのPFC(Power Factor Correction)回路に、上記整流電流を通さないため、PFC回路において消費される電力損失が無い。
(D-1)本発明の電源供給システムの主要構成において、PFC回路を備えないが高調波は抑制される。
(E-1)本発明の電源供給システムの構成において、二次電池群を備える場合、交流電源の停電時や交流電源電位の異常低下に対しては、時間を要しないで、かつ、自動的に二次電池群の出力電位により上記DC/DCコンバータに電源を供給する。
(E-2)したがって、負荷への電力供給は途絶えない。
(F-1)本発明の電源供給システムの構成において、二次電池群の充電は、一般の用法であるコンバータが出力する電位によるフローティング充電によって行なわれるものではないため、整流部の出力電位の変動の自由度は高い。
(G-1)本発明の電源供給システムの構成において、脈流直流電流を給電する電流路の両電極間に接続された第1抵抗素子と第2抵抗素子の直列接続回路における第1抵抗素子と第2抵抗素子の接続部が接地されているため、該直流電流を給電する電流路の電位が上昇する事象を抑制できる。
(G-2)この脈流直流電流を給電する電流路のいずれか一方が接地されても、該接地に起因する接地電流は、該第1抵抗素子又は該第2抵抗素子により制限され安全である。
(H-1)本発明の電源供給システムの構成において、脈流直流電流を給電する電流路の両電極間に接続された第1過電圧保護素子と第2過電圧保護素子の直列接続回路における第1過電圧保護素子と第2過電圧保護素子の接続部が接地されているため、該直流電流を給電する電流路に大きな電位が印加された場合でも、該直流電流を給電する電流路の電位が大きく上昇する事象を阻止する。
(I-1)本発明の電源供給システムの構成において、インダクターを介して整流部に存在する整流素子に給電することで、該整流素子を流れる電流と他整流部に存在する前記整流素子に並列接続された整流素子に流れる電流のバランスをとることができ、整流素子が破壊されない。
(I-2)したがって、単一交流電源から電源を供給される整流部は、単一整流出力端に複数並列接続されて、それぞれの整流部の整流出力電流を加算することが可能である。
(I-3)したがって、電力需要の増大に応じて、整流部を並列接続して増設でき、供給電力を増大できる。
(I-4)さらに、上記インダクターは、整流部において発生する可能性がある高調波を抑制でき、電源供給システムの回路の共振を抑制する効果がある。
(J-1)本発明の電源供給システムの構成において、PFC回路を備え、さらに高調波を抑制することができるが、簡易な動作をするPFC回路を使用することで足りる。この簡易なPFC回路は、一般に備えられるPFC回路より消費される電力損失が少ない。
(K-1)本発明の電源供給システムの構成において、二次電池群を備える場合、二次電池群はダイオードを介して直流電流路に接続されており、整流部から出力する電位により充電されないため二次電池群の出力電位設定及び整流部の出力電位設定の自由度極めて高い。
(K-2)さらに、二次電池群を脈流直流電流路に並列接続する二次電池群の数に制限がない。
(K-3)すなわち、二次電池群を並列接続することにより電流容量を制限なく増設できるため、負荷の電力容量の増大に容易に追随可能である(交流電源停電対応)。
(K-4)従来技術による二次電池群をフローティング充電する回路では、二次電池群同士の横流が発生したり、二次電池の充電が不均一になるため、並列接続できる二次電池群数は最大でも3群である。
(K-5)なお、本発明では開示してはいないが、本発明の電源供給システムの構成においては、二次電池群の充電は、別に備える専用充電器で充電することができる自由度があり、二次電池寿命も延長される。
(K-6)さらに、二次電池群の充電は、別に備える専用充電器で充電することができるため、本発明電源供給システムに使用される整流部の出力電位の変動はラフでよい。
(K-7)従来技術による電源供給システムでは、二次電池をフローティング充電するので、コンバータに備えられるDC/DCコンバータの出力電位制御は高精度が要求される。したがって、高価なものとなる。
は、本発明による電源供給システムの第1の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。 は、本発明による電源供給システムの第2の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。 は、本発明による電源供給システムの第3の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。 は、本発明による電源供給システムの第4の実施の形態を示すシステムの回路構成図である。 は、本発明による電源供給システムの降圧DC/DCコンバータを使用した電位構成図である。 は、本発明による電源供給システムの第1~第5の実施の形態及びその他の実施の形態に共通する回路の抜粋図である。 は、従来技術と本発明との対比図である。
(1)第1の実施の形態
(1-1)システムの回路構成
 図1は、本発明による第1の実施の形態を示す電源供給システムの基本的回路構成図である。本発明に基本的に関係しない要素は割愛している。
三相交流電源を整流素子であるダイオードDr1からDr6で構成される三相ブリッジ整流回路に入力し、この三相ブリッジ整流回路で三相交流電流を全波整流し、6相電位波形の脈流直流電位を得るための三相ブリッジ整流回路を含む整流部Rect1が存在する。三相交流電源は本発明に含まれない外部の存在である。
なお、図1において、整流部Rect1に存在する整流回路は、全波整流するブリッジ整流回路の例を示したが、半波整流する半波整流回路でもよい。
整流部Rect1の電位出力端からの出力電位は、電源線Line1及び電源線Line2により直流電圧変換装置である複数のDC/DCコンバータ部Conv(1~n+1)に供給される。すなわち、この整流部Rect1の電位を出力する電位出力端から電源線Line1及び電源線Line2を通してDC/DCコンバータConv(1~n+1)に電力が供される。
ここで、電位出力端とは、整流部Rect1の整流素子であるそれぞれのダイオードのアノード、カソード間を言い、カソードに正極電位、アノードに負極電位が出力される。これは、整流部Rect2、整流部Rect3も同様であり、各整流部が並列接続されていても同様である。これは、他の実施の形態でも同様である。
図1の例では、電源線Line1が正極であり、電源線Line2が負極である。これを逆極性にしてもよい。
直流電圧変換装置DC/DCコンバータ部Conv(1~n+1)は降圧専用であり、入力された高圧脈流直流電位を降圧して一定電位、たとえば12Vを出力し、この出力電位を突入電流防止装置に入力し負荷に供給する構成である。
 また、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が存在し、これは、複数の二次電池が直列接続されて構成される二次電池群が複数並列接続された二次電池群B1、B2~Bk+1から構成される。
 すなわち、二次電池群は、それぞれ、B1、B2~Bk+1であり、これらは二次電池が直列接続されたものであり、二次電池部Battは、二次電池群が整流素子であるダイオードD1、D2~Dj+1を介して並列接続されたものである。
 これは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)とダイオード部D(D1、D2~Dj+1)を備える他の実施の形態を含み共通する事項である。
整流素子で構成されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)の整流素子のアノードのそれぞれは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位に対して順方向となるように、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の正極のそれぞれに接続される。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は、該二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位が、整流部Rect1の出力電位と同一極性として印加されるよう、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)のカソードそれぞれを介して電源線Line1、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の二次電池群B1、B2~Bk+1の負極はそれぞれ電源線Line2間に並列接続される。なお、ダイオード部Dは、それぞれ、ダイオードD1、D2~Dj+1から構成される。
 整流部Rect1において、整流素子であるダイオードDr1からDr3のそれぞれのアノードは、ダイオードDr4からDr6のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点に三相交流電線が接続され、三相交流電源が入力される。ダイオードDr1~Dr3のカソードは、電源線Line1に接続され、ダイオードDr4~Dr6のアノードは、電源線Line2に接続される。
図1の例では、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)に存在するダイオードD1、D2~Dj+1のアノード
は、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の二次電池の正極に接続され、カソードは電源線Line1に接続される。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の負極は、電源線Line2に接続される。なお、ダイオードD1、D2~Dj+1は二次電池群B1、B2~Bk+1の負極側に接続してもよい。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電位は、整流部Rect1から出力される脈流電位の下限値と同じか、または、三相交流電源電位の低下変動を考慮して低く設定しておく。これは、常時、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を不要に放電させないためである。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)内に存在する二次電池群はk+1群存在し、これらに接続されるダイオードはj+1個存在し、二次電池群の数とダイオードの数は同一である。すなわち、j+1=k+1。
直流電圧変換装置であるDC/DCコンバータConv(1~n+1)は、1からn+1台まで存在する。
ここで、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)の数を、それぞれj+1、k+1、n+1と示したが一例(図1)であり、数を問題とはしていない。データセンタを構成する場合の例であり、並列接続することにより、負荷電力容量の増大に対応することを示している。これとともに二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は三相交流電源の停電時に対応。ただし、j+1、k+1、n+1の「+1」は負荷が要求する電力の予備である。j、k、nは負荷が要求する電力に見合った値であり、「+1」を予備とすることで、これらの一部に故障が発生しても自動的に「+1」が電源供給に参加する。
図1における整流部Rect1のブリッジ整流回路も、このブリッジ整流回路単位、すなわち、整流部Rect1単位で並列接続し、負荷の電力需要に応じて増設することにより電力容量を増すことができる。ただし、図4に示すように、これら整流回路のダイオードを並列接続する場合、それぞれのダイオードと直列にインダクターL1~L6をそれぞれ挿入する必要がある。また負荷が要求する電力に見合った値に整流部Rect1単位に+1(1整流部加算)することで予備としても使用できる。
図4の整流部Rect1において、ダイオードDr1からDr3のそれぞれのアノードは、ダイオードDr4からDr6のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点にそれぞれインダクターL1~L3の一端が接続され、他端には三相交流電線が接続される。
同様に整流部Rect2において、ダイオードDr7からDr9のそれぞれのアノードは、ダイオードDr10からDr12のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点にそれぞれインダクターL4~L6の一端が接続され、他端には三相交流電線が接続される。
 図4において、インダクターL1~L6なしで、整流部Rect1と整流部Rect2を並列接続した場合、整流部Rect1に存在するダイオードDr1~Dr6と整流部Rect2に存在するダイオードDr7~Dr12が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターL1~L6を三相交流電源線と整流用ダイオードDr間に直列接続し、ダイオードの電流バランスをとり、ダイオードの破壊を防止する。
さらには、インダクターL1~L6は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
図4において、整流部Rect1の破線枠内のダイオードDr1~Dr3は、図4を正視して、左から順にDr1、Dr2、Dr3と配列される。同様に、整流部Rect1の破線枠内のダイオードDr4~Dr6は、図4を正視して、左から順にDr4、Dr5、Dr6と配列される。
整流部Rect2の破線枠内のダイオードDr7~Dr9、ダイオードDr10~Dr12も整流部Rect1と同様に配列される。
これらは図1及び図2も同様であり、L1~L3、L4~L6を挿入できる。
これらダイオードの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Rect1のダイオードDr1と整流部Rect2ダイオードDr7が並列接続され、以下、ダイオードの並列接続については、これを一般式で表すと、ダイオードDruとダイオードDrvが並列接続される。
ただし、uは1以上の整数であり、vは、v=u+6である。
整流部Rect1が並列接続されれば、整流部Rect1と整流部Rect2は同一構成であるから、整流部Rectm(ただし、mは、図3における整流部Rect3のm=3を除く整数である。)として整流部は増設される。整流部の増設に伴いインダクターLの数も1整流部に対し、3個増設される。
このようにダイオードが追加された場合、インダクターは、L1~L(w/2)、L(w/2+1)~L(x/2)の構成となる。
w≧6、x≧12であり、6の倍数である。これらは、第1、第2、第4の実施の形態に共通である。
 なお、特許請求の範囲で用いる「整流素子」及び「整流部の整流回路に使用される整流素子」は、明細書ではダイオードで説明している。ただし、明細書でいうダイオードは実施の形態の一例であり、2端子素子に限らず3端子の制御端付きの素子でもよく、制御端に電圧を印加/非印加することにより、整流作用/非整流作用を行なわせるものも含む。たとえば、FETにより整流させるものも含む。FETの方がON抵抗が少なく好適な場合がある。これは他の実施の形態でも同様。サイリスタによる場合も同様。
 図6は、図1の電源線Line1と電源線Line2の間に、第1抵抗素子である抵抗素子R1と第2抵抗素子である抵抗素子R2の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチSWにより接地を解除できる。
 また、図6は、上記抵抗素子R1と抵抗素子R2の回路に、さらに追加的に第1過電圧保護素子であるバリスタVar1と第2過電圧保護素子であるバリスタVar2の直列接続回路を並列接続し、バリスタVar1とバリスタVar2の接続部を接地した回路も表す。図6は全実施の形態に共通して使用できる。
図1において、複数のDC/DCコンバータConv(1~n+1)の電力入力部(図示なし。
図1を正視して、Conv(1~n+1)の上部。)は、正極電流路Line1、負極電流路Line2間に複数個接続されている。
直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)の電力出力部(図示なし。図1を正視して、Conv(1~n+1)の下部。)は、電流容量の大きいバスラインB1(楕円形破線で図示。)に接続されている。
図1において、複数の突入電流防止装置Res(1~p)の電力入力部(図示なし。図1を正視して、Res(1~p)の上部。)は、電流容量の大きいバスラインB2(楕円形破線で図示。)に接続されている。
図1において、複数の突入電流防止装置Res(1~p)の電力出力部(図示なし。図1を正視して、Res(1~p)の下部。)は、負荷Lo(1~q)の電力入力部(図示なし。図1を正視して、Lo(1~q)の上部。)に接続されている。
これらの構成は、図1~図4及び図7(B)に共通している。
 直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)、突入電流防止装置Res(1~p)、負荷Lo(1~q)、バスラインB1、バスラインB2は1台のラック中に収容されている。ラックは複数用意されている。
整流部Rect1からラックまでは、高圧脈流直流電位で供給される。
 これら、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)、突入電流防止装置Res(1~p)、負荷Lo(1~q)、バスラインB1、B2は、破線で囲まれたCRLで示される。CRLはラックの内部と考えてもよい。他の実施の形態でも同様である。
<従来技術と本発明との対比>
図7の(B)は、本発明の電源供給システムの図1を模式的に表したものであり、図1のシステムの回路構成と同一である。図1の整流部Rect1、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)、突入電流防止装置Res(1~p)のそれぞれが、図7の(B)の電源部(整流部(全波整流回路))、二次電池部、ダイオードD、高圧入力・低圧出力DC/DCコンバータ、突入電流防止装置にそれぞれ対応する。
 また、図6の抵抗素子R1及び抵抗素子R2による接地回路が、図7の(B)の抵抗素子R1及び抵抗素子R2の接地回路に対応する。図7の(B)に図6のVar1及びVar2による接地回路を備えることも好適である。
なお、通常は、図6及び図7の(B)の抵抗素子R1及び抵抗素子R2による接地回路に備えられたスイッチSWは閉じている。中点接地方式である。
 図7の(A)は、従来から構成されている直流48V系の通信用電源に設備されているシステムである。図7の(A)において、電源部(コンバータ)には少なくとも、全波整流回路、PFC回路、DC/DCコンバータが備えられる。
 図7の(A)の電源部のPFC(Power Factor Correction)回路は、該全波整流回路で発生する高調波を抑制するための必須要素であり省略不可能である。
また、後段に備えられる二次電池部の二次電池を精度の高い一定電位でフローティング充電するとともに、負荷定格入力電位の一定電位を発生させるために備えられるDC/DCコンバータも必須要素であり省略不可能である。したがって、図7の(A)に示される高精度一定電位の出力電位波形Aが、電源部(コンバータ)から出力される。
負荷定格入力電位には、±5%程度の変動許容値をもたせているため、電源部(コンバータ)に備えられるDC/DCコンバータの出力電位も本来この許容値を満たせば足りるところ、このDC/DCコンバータの出力を二次電池のフローテング充電と共有するが故に、このDC/DCコンバータの出力電位は、二次電池の寿命の観点から非常に高精度な充電用電位を要求される。鉛蓄電池の1セルあたりの電圧において、トリクル充電電圧は小数点以下第3位までの精度が必要である。
さらに、電流路と二次電池部を直接接続しているため、電源部(コンバータ)からの出力電位が少しでも二次電池部の出力電位より低下すると、二次電池部の放電が発生し、むやみに二次電池の寿命を縮める。このような状態を放置すると、二次電池の放電能力が低下し、交流電源が停電したとき、二次電池が役立たない事態が発生する。
 直流48V系電源は、電流路の一方が接地されているため、電流路の他方が事故等により接地されたとき、電流路が短絡されて大電流が流れる。これでは、通信用負荷がダウンするばかりに留まらず、電源部(コンバータ)も故障し、かつ、火災の発生も起こり得る。すなわち、非常に危険な接地方法である。
なお、48V系電源では、電流路の正極が接地されているのが通例であるが、本発明との比較において本質的な違いではない。
通常、整流回路の出力側に平滑コンデンサを接続すると大きな高調波が発生する。すなわち、平滑コンデンサには整流回路からの出力電圧が充電されているため、交流電圧がこの平滑コンデンサの電圧を超える部分のみにおいて整流回路に電流が流れる。この電流が高調波電流であり、高調波を発生させる。従来技術の電源部(コンバータ)には、平滑コンデンサが内蔵されている。したがって、図7の(A)で示されるとおり、高調波抑制のためのPFC回路が必須となる。
PFC回路は通常90%程度の効率であり、PFC回路を電力が通過することにより、10%程度の電力が失われる。この電力の直接損失と、この電力の損失による発熱によって、データセンタなどにおける冷却用電力損失が副次的に発生する。
図7の(B)で示される本発明の電源供給システムでは、PFC回路は本質的に不要である。これは、平滑コンデンサを使用しないためである。
DC/DCコンバータの出力側には大容量の平滑コンデンサが接続されているが、該DC/DCコンバータが降圧のためのスイッチング動作をしている場合、該平滑コンデンサの存在は外部からは電気的に観測されない。すなわち、該平滑コンデンサは、DC/DCコンバータの入力側から見て容量性素子としての振る舞いをしない。したがって、平滑コンデンサが存在しない状態と同等である。したがって、本発明のシステムでは高調波が発生しないためPFC回路は不要である。
本発明のシステムではPFC回路が不要であり、従来技術で必須であった事象を覆し、不要とすることは重要な技術革新であり意味のある発明である。
図7の(B)で示される本発明のシステムでは、電源部(整流部)において交流の全波整流波形をそのまま出力している。これが、出力電位波形Bにより示される。本発明において、二次電池部はダイオードDを介して、電源部(整流部)の出力電位を伝送する電源線Line1とLine2との間に接続される。したがって、電源部(整流部)の出力電位が二次電池部の出力電位より高電位であっても、二次電池は充電されない。
逆に、交流電源の電圧変動により電源部(整流部)の出力電位が低下して、二次電池が頻繁に放電しないように、電源部(整流部)の出力電位を二次電池部の出力電位よりかなり高めに電源部(整流部)の出力電位を設定することができる。交流電源の停電時や交流電源が異常に低下したときのみ二次電池部の二次電池を放電させる。
ここで、電位は、電源線Line2を基準とした電源線Line1の電位を意味する。
二次電池部は、ダイオードDを介して電源線Line1、Line2間に接続されるため、このダイオードDと二次電池部のセットを並列接続する並列接続セットの数に制限がない。
従来技術であるダイオードDを介さないで二次電池部を電源線Line1、Line2間に並列接続する方式では、二次電池部間に横流が発生したり充電が不均一になるため、二次電池部の並列接続部数は3部が限界である。したがって、負荷の電力容量が大きい場合、二次電池部1部あたりの二次電池容量を大きくしなければならない。
本発明では、ダイオードDにより二次電池部間の横流が阻止され並列接続セット数に制限がない。よって、二次電池部1部あたりの二次電池容量を小さくして、負荷の電力容量の増大に応じてダイオードDと二次電池部のセット数をいくらでも増設できるので、初期設備投資の負担が軽減される。
交流電源が停電し、二次電池部の二次電池が放電して、発電機からの電力供給が開始されたとき、又は、交流電源が復電(停電の回復)したとき、従来技術である図7の(A)では、電源部(コンバータ)が負荷に給電するとともに、二次電池部の二次電池にも充電電流を供給する。これは、電源部(コンバータ)への過大な負担を強いることとなり、電源部(コンバータ)の電力容量を大きくして設備する必要がある。また、発電機も電力容量を大きくしなければならない。
本発明では、上記と同様なとき、図示しないが別に備える充電器で二次電池を充電できるため電源部(整流部)への負担は発生しない。
また、発電機からの電力供給が開始されたとき、すぐに、発電機からの電力により、二次電池部の二次電池を充電する必要もなく、交流電源が復電したとき、この交流電源から充電することで足りるので発電機への負担もない。
従来技術のシステム構成では、負荷への給電時に二次電池に充電されることが回避し得ない。
なお、本発明である図7の(B)の構成では、二次電池専用充電器を使用して高精度のトリクル充電が可能であり、二次電池の寿命を延長できる。
図7の(B)において、電源部(整流部)の出力電位は、高圧入力・低圧出力DC/DCコンバータにより降圧されて負荷に供給される。交流電源の停電時又は交流電源電圧の異常低下時には、二次電池部の出力電位は、DC/DCコンバータにより降圧されて負荷に供給される。図7の(B)の出力電位波形Cは、これを示し、一定電位の負荷定格入力電圧を負荷に供給できる。
本発明のシステムでは、DC/DCコンバータの出力電位により二次電池を充電しないため、該DC/DCコンバータの出力電位は高精度を要求されない。
図7の(B)において、抵抗素子R1と抵抗素子R2の直列接続回路の両端が電源線Line1、Line2間に接続され、抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部が接地されている。したがって、電源線Line1及びLine2の両電位が上昇しようとしても、この接地回路により電位上昇が抑制される。
また、電源線Line1、Line2のいずれか一方が事故等により接地されたとき、接地電流路は、抵抗素子R1又は抵抗素子R2を介するので微少電流しか流れない。すなわち、電源線Line1が接地されたとき、Line1→接地点→抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部→抵抗素子R2→Line2の経路の電流が流れるが、抵抗素子R2の抵抗により電流が制限される。また、電源線Line2が接地されたとき、Line2→接地点→抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部→抵抗素子R1→Line1の経路の電流が流れるが、抵抗素子R1の抵抗により電流が制限される。
したがって、人体が電源線Line1又はLine2に接触して感電したとしても、感電した事実を確認できる程度で、すぐに自己で接触を回避できるので人身事故は防止できる。
また、導電体(電線等)により接地されたとしても、微少電流が流れる程度であるため、負荷、電源部への影響は無く、さらに、火災などの発生はない。
図示しないが、この接地事象は別に備える漏電検出器により検出され、抗素子R1と抵抗素子R2の接続部をスイッチSWにより、接地点から切り離すことにより、漏電を遮断することができる。
(1-2)システムの回路動作
 図1を参照して、本発明の第1の実施の形態である電源供給システムの回路動作を説明する。
整流部Rect1は、該整流部Rect1に入力された三相交流電源の電流を全波整流し、この整流部Rect1の電位を出力する電位出力端から6相波形の脈流直流電位を電源線Line1、電源線Line2間に出力する。
整流部Rect1に入力される三相交流電源電圧の実効値(以下、単に三相交流電源電圧とする。)をViとし、電源線Line2の電位を基準電位とした電源線Line1の電位において、脈流部分の電位の上限値(波高値)をVhig、脈流部分の電位の下限値(波低値)をVlowとすると、以下(1)、(2)式が成り立つ。
(1)Vhig=Vi×√2
(2)Vlow=Vhig×sin60°
以上の計算では、整流部Rect1のダイオードDr1~Dr6の順方向電圧降下を無視している。他の実施の形態でも同様。)。この脈流直流電位が、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)に入力され、該DC/DCコンバータにより、降圧され、DC/DCコンバータConv(1~n+1)から脈流なしの一定電位が出力される。この電力が、突入電流防止装置Res(1~p)を介して負荷Lo(1~q)に供給される。
たとえば、上限値Vhigと下限値Vlowの電位の中間電位(平均電位ではない。)をV0とすると式(3)が成り立つ。
(3)V0=(Vhig+Vlow)/2
ここで、図5を参照して、降圧を行なう直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)を使用した例を説明する。
図5は降圧専用(以下、降圧とする。)直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)を使用した場合の各部の電位関係を示す。なお、これらの電位は図1における電源線Line2を基準とした電源線Line1の電位である。
図5において、V0は整流部Rect1~整流部Rect3のいずれかの出力電位の上限、下限の中間値であり、厳密には平均電位でもなく、実効値でもない。仮に、整流部の定格出力電位と称することにする。
整流部Rect1出力電位であるV1は、三相交流電源が正常の状態で変動する電位の上限値(脈流電位の波高値)、整流部Rect1出力電位であるV2は、三相交流電源が正常の状態で変動する電位の下限値(脈流電位の最低電位(波底値))を示す。上記の説明で使用した記号、Vhig、Vlowは、以降の説明において、それぞれ、V1、V2とする。すなわち、V1=Vhig、V2=Vlowである。
図5において、V0は整流部Rect1の変動する出力電位の中間的電位であり、V0=(V1+V2)/2である。
上記、V1~V2間の電位変動は、整流部の整流により発生する脈流による電位変動を含むが、これ以外に三相交流電源の供給源から発生する正常の範囲での電位変動も含む。
図5は、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)を使用した一例である。
DC/DCコンバータConv(1~n+1)は、降圧専用であるから、整流部Rect1の出力電位におけるV1、V2、V0及び二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が出力する電位Vbは、いずれも、負荷定格入力電位VLoより高電位に設定する。
すなわち、このDC/DCコンバータConv(1~n+1)は、整流部の出力電位又は二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位を常に降圧して負荷に負荷定格入力電位VLoを供給する。
一例として、負荷(特にインターネット通信用サーバ)定格入力電圧は低圧であり、12V給電とすることができる。この程度の電圧がサーバにとって好適であるが、これに限定しない。
三相交流電源の停電時又は三相交流電源が異常に低下したとき、すなわち、V2<Vbのとき、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)に入力され、DC/DCコンバータConv(1~n+1)は、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位を降圧し、突入電流防止装置Res(1~p)に供給し、突入電流を抑制し、当該突入電流防止装置Res(1~p)は負荷に給電する。
以上、降圧DC/DCコンバータConv(1~n+1)を使用する図5における電位関係は、V1>V0>V2>Vb>VLoとなる。
なお、上記、図5におけるV1~V2間の電位変動は、整流部Rect1の整流によって発生する脈流による電位変動を含むが、これ以外に三相交流電源の供給源から発生する正常の範囲での電位変動も含む。
上記において説明した図5の電位構成は、他の実施の形態でも同様に適用される。
また、図5の説明において、三相交流電源を例としたが、図1~図4における他の実施の形態で扱う図2の三相交流電源Y(三相交流スター結線)と三相交流電源△(三相交流デルタ結線)の合成電源、図3の単相交流電源、図4の三相交流電源、図示しない多相交流電源の場合にも、この説明は適用できる。
ただし、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を設備しない他の実施の形態では、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbを考えない。
(1-A)三相交流電源電圧が正常の場合
 すなわち、図1のシステムを図5の電位配分により動作させる。一例として、図1における直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)が、効率97%を有する絶縁型降圧DC/DCコンバータである場合、このDC/DCコンバータを本発明のシステムに適用したときの該DC/DCコンバータConv(1~n+1)の電圧変換効率を求める。
電圧変換効率Eは次式で求められる。
E=0.97
Eによる場合、電力損失率は「1-0.97=0.03」。数値0.03は、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)の効率が97%である場合の電力損失率である。
 二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbと三相交流電源電圧の関係を求める。
 二次電池を常時において放電させないためには、図5の、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbを、整流部Rect1が出力する電位の下限値V2より低電位とする必要がある。三相交流電源電圧の実効値をViとすると下限値V2は次式で表される。
 V2=√2Vi・sin60°これは、前述の下式による。
(1)Vhig=Vi×√2。
(2)Vlow=Vhig×sin60°
 また、整流部Rect1から出力される定格電位V0は、三相交流電源電圧の実効値をViとすると次式で表される。
V0=√2Vi(1+sin60°)/2
この式をViの式に変形すると次式で表される。
Vi=√2V0/(1+sin60°)
したがって、下限値V2は次式で表される。
V2=2V0・sin60°/(1+sin60°)
整流部の定格出力電位V0を一例として、340VとするとV2、Viは以下のとおりである。
V2=316V、Vi=258V
したがって、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、300V程度以下とする。以上の計算において、整流部Rect1のダイオードDr1~Dr6、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオードD1~Djの順方向電圧降下を無視している。
なお、三相交流電源電圧Viの脈流以外の変動を考慮すると、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位をもっと低い値に設定し、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)からの無用な放電を避ける。脈流以外の変動とは、三相交流電源電圧の正常な範囲において三相交流電源の供給源から発生する変動である。
(1-B)三相交流電源の電圧変動がある場合
 三相交流電源電圧に、変動率±αがある場合、図5において、上限値V1は上昇し、下限値V2は下降する。これらを式で表すと以下のようになる。
 V1=√2Vi(1+α)
 V2=√2Vi(1-α)sin60°
三相交流電源電圧Viの変動率を5%とし、上記の式に目標とする電源線Line1定格電位=340V、α=0.05、Vi=257.677V(≒258V)を代入すると、以下の値となる。
V1=383V
V2=300V
よって、三相交流電源電圧の正常電圧変動の範囲内で、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、非放電の安全性を考慮し、280V程度に設定する。
以上の計算において、整流部Rect1のダイオードDr1~Dr6、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)の電圧降下を無視している。
上記のような、通常発生し得る軽微な三相交流電源電圧変動においては、整流部Rect1が定格出力電位V0を発生させ、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が放電しないように、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbと、整流部Rect1の出力電位の下限値V2を設定する。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、280V程度の電位とするように二次電池の直列個数を決める必要がある。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が鉛蓄電池で構成されているの場合、140個程度の直列接続となる。
 上記において、三相交流電源電圧Viの電圧変動率αを±5%程度と想定したが、もっと大きな電圧変動でも、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)が負荷Lo(1~q)定格入力電位VL0を発生させるように設定し、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は上記の計算値より下げ、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を放電させないようにする。これは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の放電による寿命を縮めないためである。
 一例として、整流部Rect1の定格出力電位V0は、V1とV2の算術平均とし、V0=(V1+V2)/2としている。
(1-C)三相交流電源が異常の場合
三相交流電源が停電したり、異常に低下した場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電力で負荷を動作させる。図5において、V2>Vbの条件を満たさない場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は放電する。
 V2>Vbの条件を満たさない(V2<Vb)場合、二次電池は放電し、無瞬断で二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電力供給に切り替わる。このとき、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に存在する二次電池群の電位は、図5において、電源線Line1に電位Vbを出力する。
 図5において、Vb>VLoであるから、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)により降圧されて突入電流防止装置Res(1~p)を介して負荷定格入力電位VLoを出力する。
 図1では、二次電池を充電する機能は省略している。図1の回路では、二次電池は充電されない。このため、充電器を別途用意する必要はあるが、本発明の範囲外である。
三相交流を全波整流すると整流後の脈流下限値が比較的高いため、平滑コンデンサが不要であり、この平滑コンデンサへの突入電流が発生しない。
(2)第2の実施の形態
(2-1)システムの回路構成
図2は、本発明による第2の実施の形態を示す電源供給システムの基本的回路構成図で
ある。本発明に関係しない要素は割愛している。
スター結線三相交流電源(図2において三相交流電源:Yで表示)を入力し、整流素子
であるダイオードDr1からDr6で構成される三相ブリッジ整流回路で三相交流を全波整流し6相波形の脈流直流を得るための整流部Rect1が存在する。
また、デルタ結線三相交流電源(図2において三相交流電源:△で表示)を入力し、整流素子であるダイオードDr7からDr12で構成される三相ブリッジ整流回路で三相交流を全波整流し、スター結線三相交流電源と位相が30°相違する6相波形の脈流直流を得るための整流部Rect2が存在する。
整流部Rect1、Rect2のそれぞれの出力電位は、整流部Rect1、Rect2のそれぞれの整流電位出力部が並列接続された電位出力端から該出力電位の極性が同一となるよう構成される。
すなわち、スター結線三相交流電源からの第1整流部である整流部Rect1とデルタ結線三相交流電源からの第2整流部ある整流部Rect2との合成整流電位が電位出力端に出力される構成である。
この整流部Rect1、Rect2の電位を出力する電位出力端から電源線Line1及び電源線Line2を通してDC/DCコンバータConv(1~n+1)に電力が供される。
ここで、電位出力端とは、整流部Rect1の整流素子であるそれぞれのダイオードのアノード、カソード間を言い、カソードに正極電位、アノードに負極電位が出力される。これは、整流部Rect2、整流部Rect3も同様であり、各整流部が並列接続されていても同様である。これは、他の実施の形態でも同様である。
この、デルタ結線三相交流電源を全波整流するダイオードDr7からDr12で構成される三相ブリッジ整流回路は、第1の実施の形態である図1にさらに追加された回路であり、この回路以外は、図1と同一であるため、図2においても図1と同一の符号を付して図1における説明を援用し重複する説明を割愛する。
三相交流電源Y、△は、本発明に含まれない外部の存在である。
整流部Rect1と整流部Rect2は、並列接続されるため、スター結線三相交流電源の電位とデルタ結線三相交流電源の電位は、ほぼ同一になるようにする。
なお、図2において、整流部Rect1及び整流部Rect2に存在する整流回路は、全波整流するブリッジ整流回路の例を示したが、半波整流する半波整流回路でもよい。
整流部Rect1及び整流部Rect2に存在する整流回路が、全波整流するブリッジ整流回路である場合、整流部Rect1と整流部Rect2の並列接続回路は、12相波形の脈流直流電位を出力し、整流部Rect1及び整流部Rect2に存在する整流回路が、半波整流する整流回路である場合、整流部Rect1と整流部Rect2の並列接続回路は、6相波形の脈流直流電位を出力する。
整流部Rect1とRect2は、並列接続されるため整流部Rect1とRect2の出力電位は合成され、この合成出力電位は、電源線Line1及び電源線Line2により、第1の実施の形態と同様に直流電圧変換装置である複数のDC/DCコンバータConv(1~n+1)に供給される。
図2の例では、電源線Line1が正極であり、電源線Line2が負極である。この極性は逆であってもかまわない。
このDC/DCコンバータConv(1~n+1)は、降圧を専用に行なうDC/DCコンバータである。このDC/DCコンバータは入力された脈流直流電位を降圧して突入電流防止装置Res(1~p)に出力する。
これに入力された電力は突入電流防止装置Res(1~p)により負荷Lo(1~q)への突入電流を抑制し、突入電流防止装置Res(1~p)は出力電力を負荷Lo(1~q)に供給する構成である。
 また、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が存在し、これは、複数の二次電池が直列接続されて構成される二次電池群が複数並列接続された二次電池群B1、B2~Bk+1から構成される。
整流素子であるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)に存在するダイオードD1、D2~Dj+1のそれぞれは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位に対して順方向となるように、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)のそれぞれの二次電池に接続される。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は、該二次電池群B1、B2~Bk+1の出力電位が、整流部Rect1の出力電位と同一極性として印加されるよう、ダイオードD1、D2~Djを介して電源線Line1、電源線line2間に並列接続される。二次電池B1は、必要個数直列接続されたものを言い1つの群である。B2~Bk+1も同様に直列接続されたものを言い、他の実施の形態でも同様である。
 整流部Rect1において、整流素子であるダイオードDr1からDr3のそれぞれのアノードは、ダイオードDr4からDr6のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点に三相交流電線が接続され、スター結線三相交流電源が入力される。ダイオードDr1~Dr3のカソードは、電源線Line1に接続され、ダイオードDr4~Dr6のアノードは、電源線Line2に接続される。
 整流部Rect2において、整流素子であるダイオードDr7からDr9のそれぞれのアノードは、ダイオードDr10からDr12のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点に三相交流電線が接続され、デルタ結線三相交流電源が入力される。ダイオードDr7からDr9のカソードは、電源線Line1に接続され、ダイオードDr10からDr12のアノードは、電源線Line2に接続される。
図2の例では、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)のそれぞれに接続される整流素子であるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)のアノードは、二次電池群の二次電池の正極に接続され、カソードは電源線Line1に接続される。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)における二次電池群B1、B2~Bk+1の負極は、電源線Line2に接続される。なお、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)は二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の負極側に接続してもよい。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電位は、整流部Rect1から出力される脈流電位の下限値と同じか、または、三相交流電源電圧の低下変動を考慮して低く設定しておく。これは、常時、二次電池を不要に放電させないためである。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)内に存在する二次電池群はk+1群存在し、これらに接続されるダイオードはj+1個存在し、二次電池群の数とダイオードの数は同一である。すなわち、k+1=j+1。
DC/DCコンバータConv(1~n+1)は、1からn+1台存在する。+1は予備機として存在する。
ここで、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)、DC/DCコンバータConv(1~n+1)に存在するそれぞれの数を、それぞれj+1、k+1、n+1と示したが一例(図2)であり、数を問題とはしていない。データセンタを構成する場合の例であり、並列接続することにより、負荷電力容量の増大に対応(j+1、k+1は、三相交流電源の停電時対応)することを示している。
j+1、k+1、n+1のそれぞれの+1は予備である。これら、j、k、nは、初期設備から、負荷電力容量の増大に対応して数を増やせる。
図2において、整流部Rect1のブリッジ整流回路も、このブリッジ整流回路単位、すなわち、整流部Rect1単位で並列接続し、負荷の電力需要に応じて増設することにより電力容量を増すことができる。ただし、図4に示すように、これら整流回路のダイオードを並列接続する場合、それぞれのダイオードと直列にインダクターL1~L6をそれぞれ挿入する必要がある。
整流部Rect1において、ダイオードDr1からDr3のそれぞれのアノードは、ダイオードDr4からDr6のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点にそれぞれインダクターL1~L3の一端が接続され、インダクターの他端には三相交流電線が接続される。
図示しないが、三相電源:Yから電源を供給される上記と同様な構成の増設された整流部Rect1において、ダイオードDr1からDr3のそれぞれのアノードは、ダイオードDr4からDr6のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点に、それぞれインダクターL4~L6の一端が接続され、インダクターの他端には三相交流電線が接続される。
図示しないが、三相電源:△から電源を供給される整流部Rect2においても同様にダイオードDr7からDr9のアノード、ダイオードDr10からDr12のカソードのそれぞれの接続部にインダクターL7~L9(図示なし)を介して三相電源線を接続する。
図示しないが、三相交流電源△から電源を供給される上記と同様な構成の増設された整流部Rect2においても同様であり、インダクターはL10~L12(図示なし)となる。
 図2においても、図4に示すインダクターL1~L6なしで、整流部Rect1ともう1個の整流部Rect1を並列接続した場合、整流部Rect1に存在するダイオードDr1~Dr6ともう1個の整流部Rect1に存在するダイオードDr1~Dr6が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターL1~L6を三相交流電源線と整流用ダイオードDr間に直列接続し、ダイオードの電流バランスをとり、ダイオードの破壊を防止する。
さらには、インダクターL1~L6は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
これらダイオードの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Rect1のダイオードDr1と増設された整流部Rect1のダイオードDr1が並列接続される。
整流部Rect2のダイオードDr7と増設された整流部Rect2のダイオードDr7が並列接続される。
整流部Rect1が並列接続されれば、整流部Rect1と整流部Rect2は同一構成であるから、整流部Rectm(ただし、mは、図3における整流部Rect3のm=3を除く整数である。)として整流部は増設される。整流部の増設に伴いインダクターLの数も1整流部に対し、3個増設される。
このようにダイオードが追加された場合、インダクターは、L1~L(w/2)、L(w/2+1)~L(x/2)の構成となる。
w≧6、x≧12であり、6の倍数である。これらは、第1、第2、第4の実施の形態に共通である。
すなわち、1つの整流部Rect1又は整流部Rect2に対して、インダクターLは3個必要である。図2においては、初期からインダクターLは6個必要であるから、このような計算式となる。これは、他の実施の形態にも準用する。
図2では、スター結線とデルタ結線の三相交流電源が並列接続されているが、第1の実施の形態で図4を参照して説明したとおり、スター結線内においてインダクターL1~L6を接続し、デルタ結線内において同様のインダクターL1~L6を接続する。
上記の説明において、図示しないが、図2においても整流部Rect1、整流部Rect2の増設は、図2と図4の組み合わせによりインダクターL1~L6の増設を実施できる。
図6は、図2の電源線Line1と電源線Line2の間に、第1抵抗素子である抵抗素子R1と第2抵抗素子である抵抗素子R2の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチSWにより接地し又は解除できる。
 また、図6は、上記抵抗素子R1と抵抗素子R2の回路に、さらに追加的に第1過電圧保護素子であるバリスタVar1と第2過電圧保護素子であるバリスタVar2の直列接続回路を並列接続し、バリスタVar1とバリスタVar2の接続部を接地した回路も表す。
 なお、第2の実施の形態における「従来技術と本発明との対比」については、第1の実施の形態で説明した内容と同様である。
(2-2)システムの回路動作
 図2を参照して本発明による第2の実施の形態である電源供給システムの回路動作を説明する。
整流部Rect1及びRect2は、Y、△結線三相交流電源の電流を整流し、整流部Rect1、Rect2のそれぞれの出力電位は、整流部Rect1、Rect2のそれぞれの整流電位出力部が並列接続された電位出力端から電位が同一極性となるよう構成される。
整流部Rect1、整流部Rect2が全波整流回路の場合、それぞれが6相脈流直流波形であり、整流部Rect1、Rect2からそれぞれ出力される脈流直流が30°の位相差で合成され、12相波形の脈流直流電位を電源線Line1及びLine2に出力される。
すなわち、整流部Rect1、Rect2の、それぞれの出力電位は、整流部Rect1、Rect2のそれぞれの整流電位出力部が並列接続された電位出力端から12相波形の脈流電位を電源線Line1及びLine2に出力する。
整流部Rect1とRect2に存在する整流回路が半波整流回路である場合、整流部Rect1及びRect2は、三相交流電源の電流を半波整流し、整流部Rect1及びRect2からそれぞれ出力される3相波形の電位が60°位相差で電位出力端で合成され、6相波形の脈流電位を電源線Line1及びLine2に出力する。
以下、整流部Rect1とRect2に存在する整流回路が全波整流回路である場合の例で説明する。
整流部Rect1及び整流部Rect2に入力される三相交流電源電圧の実効値(以下単に三相交流電源電圧とする。)をViとし、電源線Line2の電位を基準電位とした電源線Line1の電位において、脈流部分の電位の上限値(波高値)をVhig、脈流部分の電位の下限値(波低値)をVlowとすると、以下(1)、(2)式が成り立つ。
Viは、第1の実施の形態のとおり、Vi=257.677Vとする。
(1)Vhig=Vi×√2
(2)Vlow=Vhig×sin75°
以上の計算では、整流部Rect1のダイオードDr1~Dr6の順方向電圧降下を無視している他の実施の形態でも同様。)。この脈流直流電位が、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)に入力され、該DC/DCコンバータにより降圧され、突入電流防止装置Res(1~p)の入力部に入力され脈流なしの一定電位が出力されて負荷Lo(1~q)に供給される。
たとえば、降圧動作を行なう直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)に、上限値Vhigと下限値Vlowの電位の中間電位(平均電位ではない。)を整流部Rect1及び整流部Rect2から出力される定格出力電位V0として設定すると、これがDC/DCコンバータConv(1~n+1)に入力される。式(3)が成り立つ。
(3)V0=(Vhig+Vlow)/2
(2-A)三相交流電源電圧が正常の場合
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbと三相交流電源電圧の実効値Viとの関係を求める。以下、整流部Rect1と整流部Rect2との合成整流電位を整流部Rect12の出力(整流部Rect12=整流部Rect1+整流部Rect2)とした場合、二次電池を常時において放電させないためには、図5において、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbを、整流部Rect12が出力する電位の下限値V2より低電位とする必要がある。下限値V2は次式で表される。
 V2=√2Vi・sin75°
 また、整流部Rect12の定格出力電位V0は、三相交流電源電圧の実効値をViとすると次式で表される。
V0=√2Vi(1+sin75°)/2
この式をViの式に変形すると次式で表される。
Vi=√2V0/(1+sin75°)
したがって、下限値V2は次式で表される。
V2=2V0・sin75°/(1+sin75°)
整流部Rect12の定格出力電位V0を一例として、340VとするとV2は以下のとおりである。
V2=334V
したがって、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、300V程度とする。以上の計算において、整流部Rect1のダイオードDr1~Dr6、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)の電圧降下を無視している。
なお、三相交流電源電圧Viの脈流以外の変動を考慮すると、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位をもっと低い値に設定し、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)からの無用な放電を避ける。脈流以外の変動とは、三相交流電源の供給源から発生する変動である。
(2-B)三相交流電源の電圧変動がある場合
 三相交流電源電圧に、変動率±αがある場合、図5において、上限値V1は上昇し、下限値V2は下降する。これらを式で表すと以下のようになる。
 V1=√2Vi(1+α)
 V2=√2Vi(1-α)sin75°
三相交流電源電圧Viの変動率を最大5%とし、上記の式に電源線Line1の電位V0=340V、α=0.05を代入すると、以下の値となる。
V1=383V
V2=334V
したがって、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、300V程度以下とすることが好ましい。以上の計算において、整流部Rect1のダイオードDr1~Dr6、整流部Rect2のダイオードDr7~Dr12、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)の電圧降下を無視している。
本発明外の負荷は低圧(直流12V程度で動作する前提があり、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、さらに低圧でも良さそうであるが、電源線Line1及び電源線Line2を流れる電流による電圧降下を考慮すると、上記V2の変動を勘案したうえなるべく高圧が好適である。これは、他の実施の形態でも同様である。
上記のような、通常発生し得る軽微な電圧変動においては、整流部Rect12が定格出力電位V0を発生させ、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が放電しないように、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbと、整流部Rect12の出力電位すなわち、合成整流電位の下限値V2を設定する。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、300Vよりも低い電位とするように二次電池の直列個数を決める必要がある。
 上記において、三相交流電源電圧Viの電圧変動率αを±5%程度と想定したが、もっと大きな電圧変動でも、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を放電させないように、さらに安全を考慮し、280V程度とすることが好適である。これは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の寿命を縮めないためである。
 図5に示されるように、整流部Rect12(前述のように、整流部Rect1と整流部Rect2の並列接続回路とする。)の定格出力電位V0、整流部Rect12の出力電位の上限値V1、下限値V2、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbの関係は、次式のとおりである。
 V1>V0>V2>Vb>VLo
 上式から、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を放電させないための二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vb、三相交流電源電圧Viを求める。整流部Rect12の出力電位V0が先に決まるから、Vb、ViをV0で表される式で示す。ただし、δ1は、V2からVbを減じたV2とVbの差電位(δ1=V2-Vb)とする。δ1は、常時において二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)をむやみに放電させないために設定すべき任意の値の電圧である。
V2=Vb+δ1
三相交流電源電圧Viが決定し、三相交流電源Viに±αの電圧変動がある場合のVbは、Vb=√2Vi(1-α)sin75°-δ1。
(2-C)三相交流電源が異常の場合
三相交流電源が停電し又は異常に低下した場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電力で負荷を動作させる。図5において、V2>Vbの条件を満たさない場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は放電する。
 V2>Vbの条件を満たさない(V2<Vb)場合、二次電池は放電し、無瞬断で二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電力供給に切り替わる。このとき、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に存在する二次電池群の電位は、図5において、Vb>VLoであるから、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)により降圧されて、突入電流防止装置Res(1~p)を介して負荷定格入力電位VLoを出力する。
 図2では、二次電池を充電する機能は省略している。図2の回路では、二次電池は充電されない。このため、充電器を別途用意する必要はあるが、本発明の範囲外である。
三相交流を全波整流すると整流後の脈流下限値が高いため、平滑コンデンサが不要であり、この平滑コンデンサへの突入電流が発生しない。
(3)第3の実施の形態
(3-1)システム構成
 図3は、本発明による第3の実施の形態を示すシステム基本的回路構成図である。本発明に関係しない基本的要素は割愛している。
単相交流電源を整流素子であるダイオードDr13、Dr23、Dr33、Dr43で構成される単相ブリッジ整流回路に入力し、この単相ブリッジ整流回路で単相交流電流を全波整流し、脈流直流を得るための整流部Rect3が存在する。単相交流電源は本発明に含まれない外部の存在である。
図3の例では、整流部Rect3は全波整流回路であるが、単相交流を半波整流する半波整流回路で整流部Rect3を構成してもよい。
整流部Rect3の電位出力端からの出力電位は、電源線Line1及び電源線Line2により直流電圧変換装置である複数のDC/DCコンバータ部Conv(1~n+1)に供給される。
図3の例では、電源線Line1が正極であり、電源線Line2が負極である。これを逆極性にしてもよい。
図3において、整流部Rect3の電位出力端には、容量素子である平滑コンデンサCが並列接続され、出力電位を平滑する。平滑後の脈流直流電位は、電源線Line1及び電源線Line2により直流電圧変換装置である複数のDC/DCコンバータ部Conv(1~n+1)に供給される。
なお、図3において、単相交流を整流する整流回路を含む整流部Rect3及び平滑コンデンサC以外は、図1と同一であり、図3においても図1と同一の符号を付す。
Conv(1~n+1)は、降圧を専用に行なう直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)である。
降圧専用のDC/DCコンバータは入力された脈流直流電位を降圧して、突入電流防止装置Res(1~p)を介して一定電位を出力し、この出力電位は負荷Lo(1~q)に供給される構成である。
また、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が存在し、これは、複数の二次電池が直列接続されて構成される二次電池群が複数並列接続された二次電池群B1、B2~Bk+1から構成される。
整流素子であるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)のそれぞれは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位に対して順方向となるように、二次電池群B1、B2~Bk+1のそれぞれに接続される。二次電池群B1、B2~Bk+1は、該二次電池群B1、B2~Bk+1の出力電位が、整流部Rect3の出力電位と同一極性として印加されるよう、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)に存在するダイオードD1、D2~Dj+1を介して電源線Line1、電源線line2間に並列接続される。
 整流部Rect3において、整流素子であるダイオードDr13、Dr23のそれぞれのアノードは、ダイオードDr33、Dr43のそれぞれのカソードに接続され、この接続部2点に単相交流電線が接続され、単相交流電源が入力される。ダイオードDr13、Dr23のカソードは、電源線Line1に接続され、ダイオードDr33、Dr43のアノードは、電源線Line2に接続される。
図3の例では、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)のそれぞれに接続されるダイオードD1、D2~Dj+1のアノードは、二次電池群の正極に接続され、カソードは電源線Line1に接続される。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の負極は、電源線Line2に接続される。なお、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)は二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の負極側に接続してもよい。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電位は、整流部Rect3から出力されコンデンサCにより平滑された脈流電位の下限値未満に設定しておく。これは、常時、二次電池を不要に放電させないためである。
二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)内に存在する二次電池群はk+1群存在し、これらに接続されるダイオードはj+1個存在し、二次電池群の数とダイオードの数は同一である。すなわち、k+1=j+1。
DC/DCコンバータConv(1~n+1)は、1からn+1台存在する。
ここで、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)、DC/DCコンバータConv(1~n+1)に存在するそれぞれの数を、それぞれj+1、k+1、n+1と示したが一例(図3)であり、数を問題とはしていない。データセンタを構成する場合の例であり、並列接続することにより、負荷電力容量の増大に対応(j+1、k+1は、単相交流電源の停電時対応)することを示している。
j+1、k+1、n+1のそれぞれの+1は予備である。これら、j、k、nは、初期設備から、負荷電力容量の増大に対応して数を増やせる。
整流部Rect3のブリッジ整流回路も、このブリッジ整流回路単位、すなわち、整流部Rect3単位で並列接続し、負荷の電力需要に応じて増設することにより電力容量を増すことができる。ただし、図4に示すように、これら整流回路のダイオードを並列接続する場合、それぞれのダイオードと直列にインダクターL1~L6をそれぞれ挿入する必要がある。ただし、図4は、三相交流電源を使用した例であるから、単相交流を電源とする図3に適用する場合、インダクターLは、一つの整流部Rect3あたり2個(インダクターL1、L2)となる。
 図4において、インダクターL1~L6なしで、整流部Rect1と整流部Rect2を並列接続した場合、整流部Rect1に存在するダイオードDr1~Dr6と整流部Rect2に存在するダイオードDr7~Dr12が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。したがって、インダクターL1~L6を三相交流電源線と整流用ダイオードDr間に直列接続し、ダイオードの電流バランスをとり、ダイオードの破壊を防止する。
さらには、インダクターL1~L6は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
図3において、これらダイオードDrの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Rect3にダイオードDr13、Dr23、Dr33、Dr43を使用し、図示しないが、同様に増設整流部Rect3にダイオードDr53、Dr63、Dr73、Dr83を使用し、以下、順次並列接続する場合、これを一般式で表すと、ダイオードDru3とダイオードDrv3が並列接続される。
ただし、uは1以上の整数であり、vは、v=u+4である。
整流部Rect3が並列接続されれば、整流部は増設される。整流部の増設に伴いインダクターLの数も1整流部に対し、2個増設される。
この実施の形態では、整流部Rect3を1個につき2個のインダクターLが必要であることを示す。
 図6は、図3の電源線Line1と電源線Line2の間に、第1抵抗素子である抵抗素子R1と第2抵抗素子である抵抗素子R2の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチSWにより接地を解除できる。
 また、図6は、上記抵抗素子R1と抵抗素子R2の回路に、さらに追加的に第1過電圧保護素子であるバリスタVar1と第2過電圧保護素子であるバリスタVar2の直列接続回路を並列接続し、バリスタVar1とバリスタVar2の接続部を接地した回路も表す。
(3-2)システムの回路動作
 図3を参照して第3の実施の形態である電源供給システムの回路動作を説明する。
 図3では、単相交流を全波整流する例を示したが、半波整流回路を使用することもできる。
 以下の回路動作説明では、全波整流回路を使用した例で説明する。
整流部Rect3は、単相交流電源の電流を全波整流し、平滑コンデンサCは、この出力電位を平滑する。平滑された脈流直流電位は、電源線Line1及びLine2に出力される。
整流部Rect3に入力される単相交流電源電圧の実効値(以下、単に単相交流電源電圧とする。)をViとし、電源線Line2の電位を基準電位とした電源線Line1の電位において、脈流部分の電位の上限値(波高値)をVhig、脈流部分の電位の下限値(波低値)Vlowとすると、以下(1)、(2)式が成り立つ。
(1)Vhig=Vi×√2
(2)Vlow=Vhig×EXP(-t/CR)
以上の計算では、整流部Rect3のダイオードDr13~Dr43の順方向電圧降下を無視している他の実施の形態でも同様。
この脈流直流電位が、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)に入力され、降圧されて突入電流防止装置Res(1~p)を介して、脈流なしの一定電位が負荷Lo(1~q)に供給される。
ここで、式(2)におけるCは、平滑コンデンサCの容量を表し、Rは、DC/DCコンバータConv(1~n+1)を含めた負荷系全体の純抵抗値を表し、tは、平滑コンデンサCの放電時間を表す。
 まず、Vlow=Vhig×EXP(-t/CR)の値の電位と全波整流波形の上半波波形の電位が一致する時刻を計算する。したがって、EXP(-t/CR)=sin(Xラジアン)の式を解く。
Vlow=Vhig×EXP(-t/CR)において、時定数の1/8の時刻経過すなわち、t/CR=1/8での電位Vlowは、
Vhig・EXP(-1/8)=Vhig×0.8825。
この電位は、三相6波整流におけるVhig×sin60°相当するが、正確には、61.95°であり、このときとほぼ、入力交流の電位は入力交流正弦波が、X=1.0812ラジアン、すなわち、脈流直流の波高値から電位が低下し次のサイクルによる充電が開始されるまでの時間、3.442ms経過時である。したがって、時定数は、(5ms+3.442ms)×8=67.544msとなる。
すなわち、CR=67.544×10-3であればよい。なお、5msは正弦波の0radからπ/2radまでの時間。ただし、交流の周波数は50Hzとする。
負荷抵抗Rの値により、平滑コンデンサCの容量Cを決める。たとえば、一つの整流部Rect3において供給する電力が10kwで、340V給電する場合、負荷抵抗Rは、11.56Ωであるから、平滑コンデンサCの容量は、5.84mFとなる。
ここで、EXPは指数関数である。なお、Vhig1~Vlowの変動幅が大きくてもかまわない場合は、平滑コンデンサCの容量を小さくできる。
以下、X=1.0812ラジアンを60°に近似し、負荷系全体の抵抗値R=11.56、平滑コンデンサC=5.84mFと仮定した場合の効率等の計算を行なう。
したがって、EXP(-t/CR)=0.866(=sin60°)であり、
-t/CR=-0.14384である。
ただし、X=1.0812ラジアン、すなわち、61.95°の方が、60°よりVlowの電位が高く、DC/DCコンバータConv(1~n+1)の効率、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を放電させない安全面からも好適である。
たとえば、降圧動作を行なうDC/DCコンバータConv(1~n+1)を使用した場合、上限値Vhigと下限値Vlowの電位の中間電位(平均電位ではない。)整流部Rect3を定格出力電位V0として設定すると、式(3)が成り立つ。
(3)VL=(Vhig+Vlow)/2
(3-A)単相交流電源電圧が正常の場合
 本発明の電源供給システムの第3の実施の形態を図3及び図5を参照して説明する。
 二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbと単相交流電源電圧の関係を求める。
 二次電池を常時において放電させないためには、図5において、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbを、整流部Rect3が出力する電位の下限値V2より低電位とする必要がある。下限値V2は次式で表される。
 V2=√2Vi・EXP(-0.14384)
 単相交流電源電圧の実効値をViとすると次式で表される。
V0=√2Vi(1+EXP(-0.14384))/2
この式をViの式に変形すると次式で表される。
Vi=√2V0/(1+EXP(-0.14384))
したがって、下限値V2は次式で表される。
V2=2VL・EXP(-0.14384)/(1+EXP(-0.14384))
整流部Rect3の定格整流電位V0を、一例として340VとするとV2、Viは以下のとおりである。
V2=316V、Vi=257.677V
したがって、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、300V程度以下とする。
以上の計算において、整流部Rect3のダイオードDr13~Dr43、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)の電圧降下を無視している。
なお、単相交流電源電圧Viの脈流以外の変動を考慮すると、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位をもっと低い値に設定し、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)からの無用な放電を避ける。脈流以外の変動とは、単相交流電源の供給源から発生する変動である。
(3-B)単相交流電源の電圧変動がある場合
 単相交流電源電圧Viに、最大、±αの電圧変動率があるものとする。図5において、上限値V1は上昇し、下限値V2は下降する。これらを式で表すと以下のようになる。
 V1=√2Vi(1+α)
 V2=√2Vi(1-α)EXP(-0.14384)
単相交流電源電圧Viの変動率を5%とし、上記の式に定格整流電位V0=340V、α=0.05を代入すると、以下の値となる。
V1=383V
V2=300V
したがって、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、280V程度以下とする必要がある。以上の計算において、整流部Rect3のダイオードDr13~Dr43、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)に接続されるダイオード部D(D1、D2~Dj+1)の電圧降下を無視している。
上記のような、通常発生し得る軽微な電圧変動においては、降圧DC/DCコンバータConv(1~n+1)が負荷定格入力電位VLoを発生させ、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)が放電しないように、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbと、整流部Rect3の整流電位の下限値V2を設定する。二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位は、280Vよりも低い電位とするように二次電池の直列個数を決める必要がある。
 なお、上記では、単相交流電源電圧Viの電圧変動率αを±5%程度と想定したが、もっと大きな電圧変動でも、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)が負荷定格入力電位VLoを発生させ、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を放電させないようにする。これは、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の寿命を縮めないためである。
 図5に示されるように、整流部Rect3の定格整流出力電位V0、整流部Rect3の整流出力電位の上限値V1、下限値V2、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vbの関係は、次式のとおりである。
 V1>V0>V2>Vb>VLo
 上式から、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)を放電させないための二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の出力電位Vb、単相交流電源電圧Viを求める。負荷定格入力電位VLが先に決まるから、Vb、ViをVLで表される式で示す。
ただし、δ1は、V2からVbを減じたV2とVbの差電位(δ1=V2-Vb)とする。δ1は、常時において二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)をむやみに放電させないために設定すべき任意の値の電圧である。
V2=Vb+δ1
V2=√2Vi・EXP(-0.14384)
定格出力電位VLが決まると、上式により単相交流電源電圧Viが決定し、下式に単相交流電源電圧Viを代入して、二次電池群電位Vbが決定する。
Vb=√2Vi・EXP(-0.14384)-δ1
V2=Vb+δ1
Vb=√2Vi(1-α)EXP(-0.14384)-δ1
(3-C)単相交流電源が異常の場合
単相交流電源が停電し又は異常に低下した場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電力で負荷を動作させる。図5において、V2>Vbの条件を満たさない場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は放電する。
 V2>Vbの条件を満たさない(V2<Vb)場合、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)は放電し、無瞬断で二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)の電力供給に切り替わる。このとき、二次電池部Battに存在する二次電池群Bの電位は、図5において、Vb>VLoであるから、降圧DC/DCコンバータConv(1~n+1)により降圧されて突入電流防止装置Res(1~p)を介して負荷Lo(1~q)に定格入力電位VLoを出力する。
 図3では、二次電池を充電する機能は省略している。図3の回路では、二次電池は充電されない。このため、充電器を別途用意する必要はあるが、本発明の範囲外である。
(4)第4の実施の形態
(4-1)システムの回路構成
図4は、本発明による第4の実施の形態を示す電源供給システムの基本的回路構成図である。本発明に関係しない要素は割愛している。
三相交流電源を整流素子であるダイオードDr1からDr6で構成される三相ブリッジ整流回路に入力し、この三相ブリッジ整流回路で三相交流電流を全波整流し、6相電位波形の脈流直流電位を得るための三相ブリッジ整流回路を含む整流部Rect1が存在する。
図4においては、第1の実施の形態である図1の電源供給システムに、ダイオードDr7~Dr12で構成される三相全波整流回路を含む整流部Rect2を付加し、整流部Rect1、Rect2のそれぞれの出力電位は、整流部Rect1、Rect2のそれぞれの整流電位出力部が並列接続された電位出力端において同相で合成する。
これにより、整流部からの供給電力を増大させ、負荷電力容量の増大に対応するものである。この並列接続をするため、インダクターL1~L6をさらに備える。
整流部Rect1とRect2の電位出力端において、整流部Rect1と整流部Rect2の電位は、ほぼ同一とする。
三相交流電源は本発明に含まれない外部の存在である。
なお、図4において、整流部Rect1に存在する整流回路は、全波整流するブリッジ整流回路の例を示したが、半波整流する半波整流回路でもよい。
整流部Rect1、整流部Rect2の電位出力端からの出力電位は、電源線Line1及び電源線Line2により直流電圧変換装置である複数のDC/DCコンバータ部Conv(1~n+1)に供給される。
図4の例では、電源線Line1が正極であり、電源線Line2が負極である。これを逆極性にしてもよい。
図4における整流部Rect2及びインダクターL1~L6は、第1の実施の形態である図1に追加された回路であり、この回路以外は、図1と同一であるため、図4においても図1と同一の符号を付し、図1と共通するシステムの回路構成の説明は、図1の説明を援用し重複を省略する。
また、整流部Rect2は、第2の実施の形態である図2のものと同一であるため、同一符号を付して、図2の説明を援用し重複する回路構成の説明は省略する。
整流部Rect1のダイオードの接続形態は、第1の実施の形態である図1において説明したとおりであるが、ダイオードDr1からDr3のそれぞれのアノードと、ダイオードDr4からDr6のそれぞれのカソードの接続部3点にインダクターL1~L3の一端が接続され、このインダクターL1~L3の他端は、三相交流電源線に接続され、三相交流電源が入力される。
第4の実施の形態である図4において追加されている整流部Rect2において、ダイオードDr7からDr9のそれぞれのアノードは、ダイオードDr10からDr12のそれぞれのカソードに接続され、この接続部3点にインダクターL4~L6の一端が接続され、このインダクターL4~L6の他端は、三相交流電源線に接続され、三相交流電源が入力される。
ダイオードDr7からDr9のカソードは、電源線Line1に接続され、ダイオードDr10からDr12のアノードは、電源線Line2に接続される。すなわち、整流部Rect1と整流部Rect2は、並列接続される。
 図4において、インダクターL1~L6なしで、整流部Rect1と整流部Rect2を並列接続した場合、整流部Rect1に存在するダイオードDr1~Dr6と整流部Rect2に存在するダイオードDr7~Dr12が、それぞれ対応して並列接続され、各ダイオードの順方向電圧降下のバラツキにより、ダイオードの電流バランスが崩れ、一部のダイオードに電流が集中しダイオードが破壊される。
したがって、上記のとおりインダクターL1~L6を三相交流電源線と整流用ダイオードDr1~Dr12との間に直列接続し、ダイオードDr1~Dr12の電流バランスをとり、ダイオードDr1~Dr12の破壊を防止する。
さらには、インダクターL1~L6は、高調波抑制効果、電源供給システム内の回路の共振を抑制する効果がある。
これらダイオードの並列接続の関係は、以下のとおりである。
整流部Rect1のダイオードDr1と整流部Rect2ダイオードDr7が並列接続され、以下、ダイオードの並列接続については、これを一般式で表すと、ダイオードDruとダイオードDrvが並列接続される。
ただし、uは1以上の整数であり、vは、v=u+6である。
整流部Rect1が並列接続されれば、整流部Rect1と整流部Rect2は同一構成であるから、整流部Rectm(ただし、mは3を除く整数である。)として整流部は増設される。整流部の増設に伴いインダクターLの数も1整流部に対して、3個増設される。
 図6は、図4の電源線Line1と電源線Line2の間に、第1抵抗素子である抵抗素子R1と第2抵抗素子である抵抗素子R2の直列接続回路を並列接続し、抵抗素子R1と抵抗素子R2の接続部を接地した回路を表す。この接地は、スイッチSWにより接地を解除できる。
 また、図6は、上記抵抗素子R1と抵抗素子R2の回路に、さらに追加的に第1過電圧保護素子であるバリスタVar1と第2過電圧保護素子であるバリスタVar2の直列接続回路を並列接続し、バリスタVar1とバリスタVar2の接続部を接地した回路も表す。
なお、第4の実施の形態における「従来技術と本発明との対比」については、第1の実施の形態で説明した内容と同様である。
(4-2)システムの回路動作
 第4の実施の形態において、ダイオードDr1のアノードとダイオードDr4のカソードの接続部にインダクターLを介して三相交流電源が給電され(以下、ダイオードDr2のアノードとダイオードDr5のカソードの接続部にインダクターLを介して三相交流電源が給電され、以下同様に続く。)、整流部Rect1とRect2が並列接続されて電源供給システムの供給電力容量が増大した以外、第1の実施の形態である図1の回路動作との相違点はなく、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)の効率、脈流直流電位の下限値V2の設定等の相違点もなく、第1の実施の形態である図1の回路動作を引用し、重複する説明を省略する。なお、整流部Rectの並列接続個数には制限がない。
 なお、第4の実施の形態は、第1の実施の形態の説明においても説明したので、これを援用し重複する説明は割愛する。
(5)第5の実施の形態
(5-1)システムの回路構成
 図示しないが、三相を超える多相交流電源を入力とし、多相交流整流回路を備えた電源供給システムを構成できる。これは、第1、第2及び第4の実施の形態である図1、図2及び図4に適用できる。
 たとえば、24相交流電源を使用する場合、第1、第4の実施の形態である図1、図4において整流部Rect1、整流部Rect2のそれぞれは、1整流部あたり48個の整流用ダイオードを備えた全波整流回路を含むことになる。
 図4においては、図1において整流部Rect2を増設しているだけであるから、図1と同様の考え方を適用できる。
 第2の実施の形態である図2では、スター結線Y、デルタ結線△の別系統三相交流電源の多相交流を整流するので整流部Rect1と整流部Rect2とで、合計96個の整流用ダイオードを備えた全波整流回路を含むことになる。
なお、多相交流電源においても整流部Rect1~整流部Rectnのように多数整流部を並列接続できる。
ただし、図4に示されるようにインダクターLが相数分必要となる。
 電源供給システムの回路構成の相違する部分については、上記のとおりであり、これ以外の二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)、ダイオード部D(D1、D2~Dj+1)及び直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)、突入電流防止装置Res(1~p)及び負荷Lo(1~q)の構成には相違がないため、第1~第4の実施の形態における説明を援用し、重複する説明を省略する。
(5-2)システムの回路動作
 システムの回路動作も、第1、第2及び第4の実施の形態の説明と同様である。多相交流電源を使用するため、脈流直流電位の脈流部分が非常に小さくなり、DC/DCコンバータConv(1~n+1)の効率が極めて良くなることを除いて、回路動作は同様である。
したがって、第1、第2及び第4の実施の形態における回路動作の説明を援用し、重複する説明を省略する。
(6)その他の実施の形態
 第1~第5の実施の形態において、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)及びダイオード部D(D1、D2~Dj+1)を除去した実施の形態がある(図示なし。)。以下、これについて説明する。
(6-1)システムの回路構成
 第1~第4の実施の形態である図1~図4、及び、図示しないが多相交流電源を入力とする多相交流整流回路を使用した第5の実施の形態のいずれの電源供給システム回路において、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)及びダイオード部D(D1、D2~Dj+1)を含まない回路構成である。
 システムの回路構成は、第1~第4の実施の形態である図1~図4において説明したとおりであり、第5の実施の形態においては、第1~第4の実施の形態の説明を援用しているため、これらの説明を援用し、重複する説明を省略する。
(6-2)システムの回路動作
 第1~第5の実施の形態において、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)及びダイオード部D(D1、D2~Dj+1)を備えないため、三相交流電源、単相交流電源又は多相交流電源が停電したときや、左記交流電源電圧が異常に低下したときも、二次電池部Batt(B1、B2~Bk+1)からの電力の供給が行なわれない。
すなわち、上記交流電源の停電時は勿論であるが、左記交流電源が異常に低下し、直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)の入力電位が許容範囲を超えたとき、DC/DCコンバータConv(1~n+1)は、負荷定格入力電圧VLoを出力できないため負荷は動作しない。
しかしながら、本発明の本実施の形態である電源供給システムは、上記の交流電源が停電しない限り、また、上記交流電源が異常に低下しない限り、従前説明した第1~第5のシステムの回路動作と同一の動作を行ない負荷に電力を供給できるので有用な発明である。
このように、本実施の形態は、第1~第5のシステムの回路動作と同一であるため、従前の説明を援用し、重複する説明を省略する。
なお付記するに、すべての負荷において無停電動作を要求されるとは限らない。データセンタなどにおけるサーバなどの負荷は無停電動作が必須であるが、将来的に実現されるであろうオフィスビルでの直流給電方式(直流電圧変換装置DC/DCコンバータConv(1~n+1)は、12Vより高い電位出力を要求されることが考えられるが、これにも適用可能である。)において、オフィスの照明機器、OA機器などは、特別の需要がなければ停電が容認される。また、一般家庭においても直流給電方式が実現されることも考えられる。
従前説明したとおり、直流給電方式は、交流給電方式に比較して効率的な電力の供給に優れる。
したがって、直流給電されることで足りるのであればれば、無停電動作が要求されない負荷にまで、余分な初期投資と二次電池の管理を強いられる二次電池を設備することは、非経済的な行為である。経済的観点から本実施の形態も非常に優れた構成である。
 CRL               直流電圧変換装置、突入電流防止装置、外部の負荷を備えた構成
Rect1~Rect3       整流部
Dr1~Dr12          整流素子
Batt(B1、B2~Bk+1)  二次電池部
B1、B2~Bk+1        二次電池群
D(D1、D2~Dj+1)     ダイオード部
D1、D2~Dj+1        整流素子          
 Dr13~Dr43         整流素子
 Conv(1~n+1)       直流電圧変換装置
 Res(1~p)          突入電流防止装置
L1~L6             インダクター
 Line1、Line12      電流路(電源線)
B1、B2             バスライン
C                 容量素子
 Lo(1~q)           外部の負荷

Claims (16)

  1. 外部の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
    前記整流部の整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記二次電池群の出力電位は、該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電位出力端に印加されるべく構成され、
    前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記整流部からの出力電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
    前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  2.  外部の第1の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
    外部の第2の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
    前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記二次電池群の出力電位は、該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位が印加される電位出力端に印加されるべく構成され、
    前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
    前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  3. 外部の単相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
    前記整流部の電位出力端に並列接続された容量素子と、
    前記電位出力端の整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記二次電池群の出力電位は該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記電位出力端に印加されるべく構成され、
    前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記整流部からの出力電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
    前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  4. 三相を超える外部の多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
    前記整流部の整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記二次電池群の出力電位は該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記整流部の電位出力端に印加されるべく構成され、
    前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における前記整流部からの出力電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
    前記電位出力端における前記整流部からの出力電位が前記二次電池群の出力電位により前記電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  5. 外部の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記整流部の電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  6.  外部の第1の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
    外部の第2の三相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が印加される電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  7. 外部の単相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
    前記整流部の電位出力端に並列接続された容量素子と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  8. 三相を超える外部の多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む整流部と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記整流部の電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  9.  外部の第1の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
    外部の第2の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
    前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位の下限値以下の電位を出力する複数の二次電池が直列接続された二次電池群と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記二次電池群の出力電位は該二次電池群の電位極性に順方向に直列接続された整流素子を介して前記第1整流部と前記第2整流部との前記合成整流電位が印加される電位出力端に印加されるべく構成され、
    前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位を超えるとき、前記電位出力端における第1整流部と第2整流部との前記合成整流電位を前記直流電圧変換装置に印加し、
    前記電位出力端における前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が前記二次電池群の出力電位により該電位出力端に印加される電位未満のとき、前記電位出力端における前記二次電池群の出力電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  10. 外部の第1の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第1整流部と、
    外部の第2の三相を超える多相交流を全波整流し又は半波整流し整流電位を出力する整流回路を含む第2整流部と、
    高圧直流電圧を低圧直流大電流に変換する直流電圧変換装置と、を備え、
    前記第1整流部と前記第2整流部との合成整流電位が印加される電位出力端の電位を前記直流電圧変換装置に印加することを特徴とする電源供給システム。
  11.  前記整流部に含まれる前記整流回路の整流素子にはインダクターを介して外部の交流が供給され整流するべく構成されていることを特徴とする請求項1、3、4、5、7又は8のいずれかに記載の電源供給システム。
  12.  前記第1整流部及び前記第2整流部に含まれる前記整流回路の整流素子にはインダクターを介して外部の交流が給電され整流すべく構成されていることを特徴とする請求項2、6、9又は10のいずれかに記載の電源供給システム。
  13. 前記電位出力端と前記二次電池群を接続する電流路間に力率補正装置を挿入することを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の電源供給システム。
  14. 前記直流電圧変換装置の出力電力は、突入電流防止装置を介して外部の負荷に電力を供給することを特徴とする請求項1~13のいずれかに記載の電源供給システム。
  15. 第1抵抗素子と第2抵抗素子をさらに備え
    前記電位出力端、前記直流電圧変換装置の電位入力端又該電位出力端と該直流電圧変換装置の電位入力端を接続する電流路に前記第1抵抗素子と前記第2抵抗素子の直列接続回路が並列接続され、該第1抵抗素子と該第2抵抗素子の接続部が接地可能であることを特徴とする請求項1~14のいずれかに記載の電源供給システム。
  16. 第1過電圧保護素子と第2過電圧保護素子をさらに備え
    前記電位出力端、前記直流電圧変換装置の電位入力端又該電位出力端と該直流電圧変換装置の電位入力端を接続する電流路に前記第1過電圧保護素子と前記第2過電圧保護素子の直列接続回路が並列接続され、該第1過電圧保護素子と該第2過電圧保護素子の接続部が接地されていることを特徴とする請求項1~15のいずれかに記載の電源供給システム。
PCT/JP2011/079980 2011-03-30 2011-12-26 直流電源供給システム WO2012132151A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020137023735A KR20140051147A (ko) 2011-03-30 2011-12-26 직류 전원 공급 시스템

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011074092A JP2012210079A (ja) 2011-03-30 2011-03-30 電源供給システム
JP2011-074092 2011-03-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012132151A1 true WO2012132151A1 (ja) 2012-10-04

Family

ID=46929948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/079980 WO2012132151A1 (ja) 2011-03-30 2011-12-26 直流電源供給システム

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2012210079A (ja)
KR (1) KR20140051147A (ja)
WO (1) WO2012132151A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291171A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Ntt Power & Building Facilities Inc 無停電電源装置
JP2005251702A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Ntt Power & Building Facilities Inc 突入電流抑制機能付ヒューズ及びこれを用いた電流分配装置
WO2009060619A1 (ja) * 2007-11-09 2009-05-14 Ntt Data Ex Techno Corporation 電源供給システム
WO2010000544A2 (de) * 2008-07-03 2010-01-07 Sinitec Vertriebsgesellschaft Mbh Schaltungsanordnung und ansteuerschaltung für ein netzteil, computernetzteil und verfahren zum schalten eines netzteils

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3106871U (ja) * 2004-07-28 2005-01-27 バラード パワー システムズ インコーポレイティド 燃料電池システムのアレイを有する発電設備
JP5221286B2 (ja) * 2007-11-09 2013-06-26 エヌ・ティ・ティ・データ先端技術株式会社 電源供給システム
JP5283164B2 (ja) * 2008-08-22 2013-09-04 日本電気株式会社 データセンタ施設、サーバルームおよび省エネルギー化手法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291171A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Ntt Power & Building Facilities Inc 無停電電源装置
JP2005251702A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Ntt Power & Building Facilities Inc 突入電流抑制機能付ヒューズ及びこれを用いた電流分配装置
WO2009060619A1 (ja) * 2007-11-09 2009-05-14 Ntt Data Ex Techno Corporation 電源供給システム
WO2010000544A2 (de) * 2008-07-03 2010-01-07 Sinitec Vertriebsgesellschaft Mbh Schaltungsanordnung und ansteuerschaltung für ein netzteil, computernetzteil und verfahren zum schalten eines netzteils

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012210079A (ja) 2012-10-25
KR20140051147A (ko) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5221286B2 (ja) 電源供給システム
AU2011227120B2 (en) AC-to-DC conversion
US10624229B1 (en) High voltage direct current power generator for computer server data centers
TWI542988B (zh) 不斷電系統及其供應方法、具體非暫態的電腦可使用媒體
JP5066522B2 (ja) 直流システムを平衡化するups動作用の装置および方法
US20150270744A1 (en) Circuit and method for providing an uninterruptible power supply
CN105305598B (zh) 不间断电源和操作方法
JP2013243114A (ja) 充電システム
US9225230B2 (en) Discharging a capacitance provided at the output of an inverter
JP2013247722A (ja) 電力変換装置
EP3661037B1 (en) Pulsed rectifier architecture
JP2014079168A (ja) 電源装置
KR101027988B1 (ko) 직렬 보상 정류기 및 이를 포함하는 직렬 보상 무정전 전원장치
ES2621168T3 (es) Dispositivo de suministro de potencia
JP6642014B2 (ja) 電源システム
CN113678337A (zh) 电池逆变器系统
WO2012132151A1 (ja) 直流電源供給システム
JP7252878B2 (ja) 電源装置
KR101343953B1 (ko) 배터리 방전기를 제거한 이중변환 무정전전원장치
WO2020217721A1 (ja) 電源装置
RU2481691C1 (ru) Статический преобразователь
WO2020157922A1 (ja) 直流電源及び電力システム
JP2008035592A (ja) 直流電源装置
KR101083819B1 (ko) Eco mode를 적용한 역률보상 무변압기형 고효율 충전기 인버터 장치
JP5114336B2 (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11862023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137023735

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11862023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1