JPH04275022A - 直流電力供給システムの起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１台のコンバータに複
数台のコンバータが縦続に接続されて構成され、通信機
器などの負荷に直流電力を供給する直流電力供給システ
ムの起動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信機器に直流電力を供給する電源シス
テムでは、直流電圧変換のためにコンバータを使用して
おり、複数のコンバータを縦続接続して用いることが多
い。このような従来の直流電力供給システムを図５に示
す。図５の従来例では、直流電源１の出力端子に給電側
コンバータ２の入力端子が接続してあり、給電側コンバ
ータ２の出力端子には複数台の負荷側コンバータ３１〜
３ｎの入力端子が接続してある。負荷側コンバータ３１
〜３ｎには各々突入電流抑制回路７１〜７ｎが接続され
、全ての負荷側コンバータ３１〜３ｎには共通に順次起
動制御回路８が接続されている。負荷側コンバータ３１
〜３ｎの出力端子には各々負荷４１〜４ｎが接続されて
いる。

【０００３】給電側コンバータ２には負荷短絡時などで
定格値に比べ過大な電流が流れ、給電側コンバータ２の
スイッチング素子が破壊されるのを防止するため、出力
電流を一定に制御する垂下領域を設けている。一方、負
荷側コンバータ３１〜３ｎは出力を定電圧制御している
ため、負荷側コンバータ３１〜３ｎを入力端子から見る
と定電力負荷と見ることができる。従って、給電側コン
バータ２に定格負荷に相当する台数の負荷側コンバータ
３１〜３ｎを接続する場合、起動時のように入力電圧が
低い場合には給電側コンバータ２の定格出力電流以上の
電流が流れ、給電側コンバータ２は垂下領域で動作する
ため、出力電圧は定格値まで上昇できず起動不能となる
。

【０００４】そこで、この起動不能を防止するため、従
来の縦続接続されたコンバータでは２つの対策を講じて
いる。第１は、給電側コンバータ２の起動時、負荷側コ
ンバータ３１〜３ｎの入力フィルタコンデンサに流れる
突入電流のピーク値を抑えるため、突入電流抑制回路７
１〜７ｎを負荷側コンバータ３１〜３ｎに付加している
。第２は、給電側コンバータ２の起動時、給電側コンバ
ータ２に流れる過電流が定格出力電流を越えないように
するため、負荷側コンバータ３１〜３ｎを順次１台ずつ
起動させる順次起動制御回路８を共通に付加している。

【０００５】図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に従来例の給
電側コンバータ２の起動特性を示す。（Ａ）は、起動時
の給電時の給電側コンバータ２の出力を示し、（Ｂ）は
そのときの出力電流波形を示している。（Ｃ）は、縦軸
に給電側コンバータ２の出力電圧，横軸に給電側コンバ
ータ２の出力電流をとり、リサージュ波形として描いた
起動軌跡を示す。（Ｃ）より、従来例では、起動時に負
荷側コンバータ３１〜３ｎの入力フィルタコンデンサに
突入電流抑制回路７１〜７ｎによって抑制された充電電
流が流れる（（１）〜（２））。その後、負荷側コンバ
ータ３１〜３ｎの入力フィルタコンデンサが充電され（
（２）〜（３））、順次起動制御回路８により、負荷側
コンバータ３１〜３ｎを順次起動し（（４）〜（５））
、平衡点に落ち着く（６）。従来例においては、以上の
ような起動方法をとっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術による直流電力供給システムの起動方法では、
各負荷側コンバータ３１〜３ｎ毎に、突入電流抑制回路
７１〜７ｎによる制御と、順次起動制御回路８による起
動制御とを行なわなければならないため、制御が複雑に
なる欠点がある。また、このような起動方法では、順次
起動回路８がシステムの共通部となり、例えば、順次起
動回路８が故障等により動作を停止したり誤動作したり
すると、場合によっては突入電流の抑制ができず給電側
コンバータ２が起動不能になったり、負荷側コンバータ
３１〜３ｎのいずれもが起動不能になったりする虞れが
あり、直流電力供給システムの信頼度を左右する欠点が
あった。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、入力端子から見ると定
電力負荷となるような複数台の負荷側コンバータに縦続
接続された給電側コンバータを起動する場合において、
給電側コンバータを確実に起動させるための簡易でかつ
信頼度を低下させることのない直流電力供給システムの
起動方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の直流電力供給システムの起動方法において
は、一つの給電側コンバータに複数の負荷側コンバータ
が縦続に接続された直流電力供給システムにおいて、前
記給電側コンバータには入力電圧の印加後出力電圧を徐
々に増加させるソフトスタート機能を備え、前記負荷側
コンバータには入力電圧の印加後一定の時間Ｔｄ遅れて
該負荷側コンバータの起動を行う起動遅れ機能を備え、
まず、前記給電側コンバータをソフトスタートさせてそ
の出力電圧を徐々に増加させる過程と、次に、前記給電
側コンバータの出力電圧を入力電圧として印加した後前
記ソフトスタートの期間より長く設定した前記一定の時
間Ｔｄ遅れて前記負荷側コンバータを起動する過程とを
有することを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明の直流電力供給システムの起動方法では
、給電側コンバータ起動時に給電側コンバータのソフト
スタート機能を用いて、給電側コンバータの出力電圧を
徐々に定格値に上昇させ、負荷側コンバータの入力フィ
ルタコンデンサ等を徐々に充電する。その結果、負荷側
コンバータの入力フィルタコンデンサ等に流れる突入電
流を抑制できる。更に負荷側コンバータの起動遅れ機能
の起動遅れ時間Ｔｄを給電側コンバータのソフトスター
ト期間より長く設定することで、給電側コンバータの出
力電圧が定格値に達した後に負荷側コンバータを起動し
、給電側コンバータに定格値以上の出力電流を流すこと
なく負荷側コンバータを起動する。これにより、負荷側
コンバータにおける起動時の制御を個別の起動遅れの制
御のみとして簡易化するとともに、各負荷側コンバータ
の共通部となるような制御部をなくして、信頼性を向上
させる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例を示す直流電力
供給システムのブロック図である。本実施例ではＰＷＭ
（パルス幅変調）制御形コンバータを用いる場合を例と
して説明する。図中の構成部分として、１は直流電源、
２は給電側コンバータ、３１〜３ｎは負荷側コンバータ
、４１〜４ｎは負荷、５はソフトスタート回路、６１〜
６ｎは起動遅れ回路を示している。

【００１２】これらの各構成部分の接続構成においては
、直流電源１の出力端子に給電側コンバータ２の入力端
子が接続され、給電側コンバータ２には本実施例の要部
であるソフトスタート回路５が接続されている。給電側
コンバータ２の出力端子には、複数台の負荷側コンバー
タ３１〜３ｎの入力端子が接続されている。また、負荷
側コンバータ３１〜３ｎには各々もう一つの要部である
起動遅れ回路６１〜６ｎが接続されており、負荷側コン
バータ３１〜３ｎの出力端子には、各々負荷４１〜４ｎ
が接続されている。給電側コンバータ２は定常状態にお
いては定電圧源として働き、定格電流を越えると垂下制
御を行う機能を有している。

【００１３】まず、本実施例の要部であるソフトスター
ト回路５の構成を、図２の給電側コンバータ２の概要図
で示す。

【００１４】給電側コンバータ２は、高周波用のトラン
ス２１の１次側にスイッチング素子２２が直列に接続さ
れて入力端子２３１，２３２に接続され、その２次側に
出力整流用素子２４と出力平滑用チョークコイル２５が
直列に接続されて出力端子２６１，２６２に接続され、
入力端子２３１，２３２間には入力フィルタコンデンサ
２７が、出力端子２６１，２６２間には出力平滑用コン
デンサ２８が、トランス２１と出力整流用素子２４の両
端間には出力フライホイール用素子２９が、それぞれ接
続されて構成されている。

【００１５】ソフトスタート回路５は、給電側ＰＷＭ回
路（以下、ＰＷＭ回路）５１と給電側起動回路（以下、
起動回路）５２を有する。ソフトスタート回路５の一方
の入力（ＰＷＭ回路５１の入力）は給電側コンバータ２
の出力端子２６１に接続され、またＰＷＭ回路５１のも
う一方の入力には、起動回路５２の出力が接続されてい
る。ＰＷＭ回路５１の出力は給電側コンバータ２のスイ
ッチング素子２２に接続される。給電側コンバータ２は
、起動時にソフトスタート回路５によってＰＷＭ回路５
１のパルス幅を徐々に広げて、出力電圧を定格値に上昇
させる。即ち、起動時における給電側コンバータ２の出
力電圧の立ち上がり特性は、ソフトスタート回路５の定
数により変更することが可能である。

【００１６】次に、もう一つの要部である起動遅れ回路
を、図３の負荷側コンバータ３の概要図により説明する
。

【００１７】負荷側コンバータ３も、基本的には上記給
電側コンバータと同様に構成される。即ち、高周波用の
トランス３１の１次側にスイッチング素子３２が直列に
接続されて入力端子３３１，３３２に接続され、その２
次側に出力整流用素子３４と出力平滑用チョークコイル
３５が直列に接続されて出力端子３６１，３６２に接続
され、入力端子３３１，３３２間には入力フィルタコン
デンサ３７が、出力端子３６１，３６２間には出力平滑
用コンデンサ３８がトランス３１と出力整流用素子３４
の両端間には出力フライホイール用素子３９が接続され
て構成されている。

【００１８】このような負荷側コンバータ３を制御する
回路が、負荷側ドライブ回路９１を有する負荷側制御回
路９である。起動遅れ回路６は、この制御回路９に含ま
れる。負荷側制御回路９の入力（起動遅れ回路６の入力
）は負荷側コンバータ３の入力端子３３１に接続され、
起動遅れ回路６の出力端子は負荷側ドライブ回路９１の
入力端子に接続される。負荷側ドライブ回路９１の出力
端子は負荷側コンバータ３のスイッチング素子３２に接
続される。起動遅れ回路６は入力電圧が印加されてから
一定時間Ｔｄ経過後、負荷側ドライブ回路９１に起動信
号を出力する機能を有する。従って起動遅れ回路６の定
数を変更することで、起動遅れ時間Ｔｄを変更できる。 ここで、この起動遅れ時間Ｔｄを、前述の給電側コンバ
ータ２のソフトスタート回路５で定まるソフトスタート
期間よりも長く設定する。

【００１９】以上のように構成した一実施例の動作およ
び作用を述べる。

【００２０】図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本実施例
の動作を説明するための給電側コンバータ２の起動特性
を示す図であり、前述の機能を有する給電側コンバータ
２と負荷側コンバータ３１〜３ｎを図１に示すように縦
続接続した場合の給電側コンバータ２の起動特性を示し
ている。（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ起動時の給電側コ
ンバータ２の出力電圧波形，出力電流波形である。（Ｃ
）は給電側コンバータ２の出力電圧を縦軸に、給電側コ
ンバータ２の出力電流を横軸にとった給電側コンバータ
２の起動軌跡を示している。

【００２１】本実施例の起動方法では、まず、ソフトス
タート回路５による起動時のソフトスタート機能によっ
て給電側コンバータ２の出力電圧を徐々に定格値に上昇
させ、負荷側コンバータ３１〜３ｎの入力フィルタコン
デンサ３７を充電する（（１）〜（３））。負荷側コン
バータ３１〜３ｎの起動遅れ時間Ｔｄは上記ソフトスタ
ート機能によるソフトスタート期間Ｔｓよりも長く設定
されているため、給電側コンバータ２の出力電流は零に
維持される（（４）〜（５））。その後、負荷側コンバ
ータ３１〜３ｎは起動遅れ回路６により定格入力電圧で
起動されるため（５）、給電側コンバータ２には定格値
以上の出力電流が流れることはなく（（５）〜（６））
、給電側コンバータ２および負荷側コンバータ３１〜３
ｎの起動が完了する（７）。

【００２２】以上のように、給電側コンバータ２にソフ
トスタート機能を設け、出力電圧を徐々に定格値に上昇
させることにより、負荷側コンバータ３１〜３ｎの入力
フィルタコンデンサ３７に過大な突入電流が流れるのを
防ぐ。これにより、給電側コンバータ２の垂下制御によ
る起動不能を防止することができる。更に、負荷側コン
バータ３１〜３ｎの起動遅れ回路６の起動遅れ時間Ｔｄ
を給電側コンバータ２のソフトスタート期間Ｔｓより長
く設定することで、給電側コンバータ２に定格値以上の
出力電流を流すことなく起動できる。

【００２３】図１の本実施例を図５の従来例と比較して
見ると、本実施例では、従来例の起動時に負荷側コンバ
ータ３１〜３ｎの入力フィルタコンデンサに流れる突入
電流を抑制するため個々の負荷側コンバータ３１〜３ｎ
に付加していた突入電流抑制回路７１〜７ｎが不用にな
る。更に、本実施例は、給電側コンバータ２に定格値以
上の出力電流を流さないために負荷側コンバータ３１〜
３ｎを順次１台ずつ起動させていた順次起動制御回路８
を削除できるので、負荷側コンバータ３の制御が簡易に
なるとともに共通制御部がなく確実な起動が可能となり
、直流電力供給システムの信頼性を向上させることがで
きる。

【００２４】なお、上記実施例では、ＰＷＭ制御形コン
バータを用いた場合を説明したが、本発明はＰＷＭ制御
形コンバータ以外にも適用することが可能である。この
ように本発明は、その主旨に沿って種々に応用され、種
々の実施態様を取り得るものである。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
直流電力供給システムの起動方法によれば、給電側コン
バータにソフトスタート機能を、負荷側コンバータに起
動遅れ機能を付加し、起動遅れ時間をソフトスタート期
間より長く設定することにより、負荷側コンバータの入
力フィルタコンデンサへの突入電流を抑制できるととも
に、給電側コンバータに定格値以上の出力電流が流れる
ことを防ぐことができる。従って、従来の突入電流制御
回路および共通部の順次起動制御回路を削除でき、従来
の起動方法に比べ簡易で、確実な起動方法を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す直流電力供給システム
のブロック図

【図２】上記実施例における給電側コンバータの概要図

【図３】上記実施例における負荷側コンバータの概要図

【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は上記実施例の給電側
コンバータの起動特性を示す図

【図５】従来例の直流電力供給システムのブロック図

【
図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は上記従来例の給電側コ
ンバータの起動特性を示す図

【符号の説明】

１…直流電源、２…給電側コンバータ、３…負荷側コン
バータ、４…負荷、５…ソフトスタート回路、６…起動
遅れ回路、９…負荷側制御回路、２２…給電側コンバー
タのスイッチング素子、３２…負荷側コンバータのスイ
ッチング素子、５１…給電側ＰＷＭ回路、５２…給電側
起動回路、９１…負荷側ドライブ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一つの給電側コンバータに複数の負荷
   側コンバータが縦続に接続された直流電力供給システム
   において、前記給電側コンバータには入力電圧の印加後
   出力電圧を徐々に増加させるソフトスタート機能を備え
   、前記負荷側コンバータには入力電圧の印加後一定の時
   間Ｔｄ遅れて該負荷側コンバータの起動を行う起動遅れ
   機能を備え、まず、前記給電側コンバータをソフトスタ
   ートさせてその出力電圧を徐々に増加させる過程と、次
   に、前記給電側コンバータの出力電圧を入力電圧として
   印加した後前記ソフトスタートの期間より長く設定した
   前記一定時間Ｔｄ遅れて前記負荷側コンバータを起動す
   る過程とを有することを特徴とする直流電力供給システ
   ムの起動方法。