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公開番号2025024396
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-20
出願番号2023128466
出願日2023-08-07
発明の名称電源システム
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02M 3/00 20060101AFI20250213BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ノイズの影響を抑制する電源システムを提供する。
【解決手段】電源システムは、入力端子と出力端子との間に互いに並列に接続される複数の電源ユニット10を備える。各電源ユニットは、負荷に供給する電力を生成する出力電圧制御回路と、出力電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の信号をデジタル処理するデジタル処理回路と、基準電圧を設定する基準電圧指令回路と、出力電圧を検出する電圧検出回路とを含む。出力電圧制御回路は、デジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第1の信号と、隣接する電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第2の信号とに基づいて電流制御量を算出する電流制御部と、電圧検出回路で検出された出力電圧と基準電圧指令回路からの基準電圧とに基づいて電圧制御量を算出する電圧制御部と、電流制御量および電圧制御量に基づいて供給する電力を制御する電力制御部と、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
外部電源に接続される入力端子と、
負荷に接続される出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に互いに並列に接続される複数の電源ユニットとを備え、
各前記電源ユニットは、
前記入力端子から供給される電力に基づいて前記負荷に供給する電力を生成する出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路から前記負荷に出力される出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路の信号をデジタル処理するデジタル処理回路と、
基準電圧を設定する基準電圧指令回路と、
前記出力電圧制御回路から前記負荷に出力する出力電圧を検出する電圧検出回路とを含み、
前記出力電圧制御回路は、
前記デジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、隣接する電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する電流制御部と、
前記電圧検出回路で検出された出力電圧と前記基準電圧指令回路からの基準電圧とに基づいて電圧制御量を算出する電圧制御部と、
前記電流制御量および前記電圧制御量に基づいて供給する電力を制御する電力制御部とを含む、電源システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記複数の電源ユニットは、１～Ｎ（Ｎ≧２）番目の電源ユニットで構成され、
Ｋ（Ｎ－１≧Ｋ）番目の電源ユニットの電流制御部は、Ｋ番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、Ｋ＋１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
Ｎ番目の電源ユニットの電流制御部は、１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、Ｎ番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する、請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
Ｋ（Ｎ－１≧Ｋ）番目の電源ユニットの電流制御部は、Ｋ番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、Ｋ－１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する、請求項２記載の電源システム。
【請求項５】
Ｋ（Ｎ－１≧Ｋ）番目の電源ユニットは、前記Ｋ番目の電源ユニットの電流制御部に出力するＫ－１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号と、Ｋ＋１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とを切り替える切り替え部をさらに含む、請求項４記載の電源システム。
【請求項６】
前記切り替え部は、所定タイミング毎に前記Ｋ番目の電源ユニットの電流制御部に出力するＫ－１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号と、Ｋ＋１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とを切り替える、請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
Ｋ（Ｎ－１≧Ｋ）番目の電源ユニットは、出力電流の異常を検知する異常判断部をさらに含む、請求項２記載の電源システム。
【請求項８】
前記Ｋ番目の電源ユニットは、前記異常判断部の判断結果に基づいて前記Ｋ＋１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号をＫ－１番目の電源ユニットに出力し、
前記Ｋ－１番目の電源ユニットの電流制御部は、Ｋ－１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、Ｋ＋１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する、請求項７記載の電源システム。
【請求項９】
Ｋ（Ｎ－１≧Ｋ）番目の電源ユニットは、Ｋ＋１番目の出力電流の異常を検知する異常判断部をさらに含む、請求項２記載の電源システム。
【請求項１０】
前記Ｋ番目の電源ユニットは、前記異常判断部の判断結果に基づいて隣接電源異常信号をＫ－１番目の電源ユニットに出力し、
前記Ｋ－１番目の電源ユニットは、Ｋ－１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の信号を前記Ｋ番目の電源ユニットに出力し、
前記Ｋ番目の電源ユニットの電流制御部は、Ｋ番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、Ｋ－１番目の電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力された第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する、請求項９記載の電源システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、負荷に対して並列接続する小容量スイッチング電源ユニットを複数使用することで大容量の出力電力を供給できる電源システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の電源システムでは、負荷に対して並列接続した番号１から番号Ｎの複数の電源ユニットから成る電源システムについて、１≦Ｉ≦Ｎ－１である番号Ｉの電源ユニットは２つの電流サンプリング変換ユニットを使用して、番号Ｉの電源ユニットの出力電流と番号Ｉ＋１の出力電流を取得し、取得した２つの出力電流を誤差比較ユニットで比較し制御電圧を算出する。算出した制御電圧と、電源Ｎの出力電圧からフィードバックを掛け、出力電圧を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８７４２２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、上記文献では、制御電圧の算出に使用している電流値は電流サンプリング変換ユニットで取得した電流をそのまま使用しているため、サンプリング時にノイズの影響を受けていた場合、それを取り除くことが出来ない。特に、電源Ｉが取得する電源Ｉ＋１の出力電流は、異なる電源ユニットであるため、電流サンプリング変換ユニットと誤差比較ユニットとを接続する配線が長くなり、ノイズの影響をより強く受けてしまう可能性がある。これにより、取得した電流値の精度が悪くなり、フィードバックの制御が悪くなってしまうため、期待通りの電圧が出力できないという課題がある。
【０００５】
本開示は、上記の課題を解決するためのものであって、ノイズの影響を抑制することが可能な電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある開示に従う電源システムは、外部電源に接続される入力端子と、負荷に接続される出力端子と、入力端子と出力端子との間に互いに並列に接続される複数の電源ユニットとを備える。各電源ユニットは、入力端子から供給される電力に基づいて負荷に供給する電力を生成する出力電圧制御回路と、出力電圧制御回路から負荷に出力される出力電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の信号をデジタル処理するデジタル処理回路と、基準電圧を設定する基準電圧指令回路と、出力電圧制御回路から負荷に出力する出力電圧を検出する電圧検出回路とを含む。出力電圧制御回路は、デジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第１の信号と、隣接する電源ユニットのデジタル処理回路でデジタル処理された出力電流の第２の信号とに基づいて電流制御量を算出する電流制御部と、電圧検出回路で検出された出力電圧と基準電圧指令回路からの基準電圧とに基づいて電圧制御量を算出する電圧制御部と、電流制御量および電圧制御量に基づいて供給する電力を制御する電力制御部とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
ある開示に従う電源システムは、ノイズの影響を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に従う並列接続電源システム１の構成について説明する図である。
実施の形態１に従う第１電源ユニット１０（１）及び第２電源ユニット１０（２）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態１に従う出力電圧制御回路１０３の内部の機能ブロックについて説明する図である。
実施の形態１に従う第Ｉ電源ユニット１０（Ｉ）及び第Ｉ＋１電源ユニット１０（Ｉ＋１）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態１に従う第Ｎ－１電源ユニット１０（Ｎ－１）及び第Ｎ電源ユニット１０（Ｎ）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態２に従う並列接続電源システム１＃について説明する図である。
実施の形態２に従う第Ｎ電源ユニット１０（Ｎ）と第１電源ユニット１０（１）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態３に従う第Ｋ－１電源ユニット１０（Ｋ－１）、第Ｋ電源ユニット１０（Ｋ）、第Ｋ＋１電源ユニット１０（Ｋ＋１）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態３に従う第Ｎ電源ユニット１０（Ｎ）、第１電源ユニット１０（１）、第２電源ユニット１０（２）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態３に従う第Ｎ－１電源ユニット１０（Ｎ－１）、第Ｎ電源ユニット１０（Ｎ）、第１電源ユニット１０（１）の内部回路を示す回路ブロック図である。
実施の形態４に従う並列接続電源システム１Ａの構成について説明する図である。
実施の形態４に従う出力電圧制御回路１０３Ａの構成について説明する図である。
実施の形態５に従う電源ユニット１０Ｂの構成について説明する図である。
実施の形態５に従う出力電圧制御回路１０３Ｂの構成について説明する図である。
実施の形態５に従う隣接電源異常判断部１０３８において電流異常と判定した場合の動作について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に従う並列接続電源システム１の構成について説明する図である。図１を参照して、並列接続電源システム１は、入力部１１と出力部１２とＮ個の電源ユニット、すなわち第１電源ユニット１０（１）、第２電源ユニット１０（２）、・・・、第Ｎ電源ユニット１０（Ｎ）で構成される。並列接続電源システム１は、入力部１１で外部供給電源（交流・直流を問わない。図示省略）と、出力部１２で負荷２と接続されている。各電源ユニット１０は入力部１１と出力部１２の間に並列接続して配置されており、各電源ユニット１０のすべての出力は直接、出力部１２へ接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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