JPH0446059B2

JPH0446059B2 -

Info

Publication number: JPH0446059B2
Application number: JP60047718A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kido
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1992-07-28
Also published as: JPS61207136A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は並列運転電源装置、特に複数台の直流
安定化電源を並列接続した並列運転電源装置に関
する。

〔従来の技術〕

大規模な情報処理システムなどで使用される大
型コンピユータにおいては、一つの処理装置に数
千アンペアというような大電流を供給しなければ
ならない場合がある。このような場合、複数台の
直流安定化電源装置（以下電源装置という。）を
並列接続して使用している。

このような使用方法ではそれぞれの電源装置の
出力電流をバランスさせるために、それぞれの出
力電流を検出する必要がある。しかしながらこれ
らの出力電流も百アンペアを超えるような大電流
であるので、これを直接検出することは困難であ
る。したがつてそれぞれの電源装置の一次側にカ
レント・トランスを挿入して二次側の出力電流に
比例した電圧を検出する方法が一般に行なわれて
いる。

しかしながら、この方法ではカレント・トラン
スのパルス幅が常時変化しているため、その中心
値を検出して上記の電流バランスを正確に行なう
ことは困難である。すなわち従来の電源装置で
は、ある一定の入力電圧および出力電流のときに
バランスするように設定されているだけであり、
それらのいずれかが乱れると電流バランスも崩れ
てしまうという欠点がある。

また、電源装置として必要な過電流検出は上記
のカレント・トランスの出力を利用して行なうこ
とができるが、そのための検出回路は個別部品を
使つて製造しなければならないという欠点もあ
る。

さらに並例運転中の電源装置の一台が故障した
ときも上記のカレント・トランスの出力を利用し
て検出できるが、そのための回路も個別部品を使
つて製造しなければならないという欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点、換言すれば
本発明の目的は、アナログ回路に特有な上記の欠
点を除くためにデイジタルな信号処理を採用した
並列運転電源装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の並列運転電源装置は、スイツチング回
路を有する複数個の直流安定化電源装置の各々を
スレーブ・モジユールとし、前記複数個のスレー
ブ・モジユールを並例接続してそれらの各々を制
御するマスタ・モジユールを有する並列運転電源
装置において、前記マスタ・モジユールは前記並
列運転電源装置の出力電圧を入力し前記出力電圧
のデイジタル・データを送出する第一のADコン
バータと、前記出力電圧のデイジタル・データを
入力してあらかじめ設定された基準電圧に相当す
るデイジタル・データと前記出力電圧のデイジタ
ル・データとの差を電圧制御データとして送出し
前記スレーブ・モジユールの各々から出力電流デ
ータを入力してそれらの相加平均値を平均電流デ
ータとして送出しかつ前記スレーブ・モジユール
の各々とのデータ送受信を制御する制御信号を送
出する第一のマイクロ・プロセツサとを有し、前
記スレーブ・モジユールの各々は前記スレーブ・
モジユールの出力電流に比例する電圧を入力し前
記電圧のデイジタル・データを前記出力電流デー
タとして送出する第二のADコンバータと、前記
出力電流データと前記電圧制御データと前記平均
電流データを入力し、前記出力電流データと前記
平均電流データとの差が“０”となるように前記
電圧制御データを補正したパルス幅データと、前
記スイツチング回路のスイツチング周期を設定す
る周期データと、前記スイツチング回路のスイツ
チング・パルスのON時間の中心で前記出力電流
データをサンプリングするために前記パルス幅デ
ータの半分の大きさのサンプリング制御データ
と、前記パルス幅データと前記周期データから前
記スイツチング・パルスを生成するためのRST
信号と、前記出力電流データのサンプリングを指
示するSP信号とを送出する第二のマイクロ・プ
ロセツサと、前記周期データを入力し、前記スイ
ツチング回路のスイツチング動作を開始させる
OUT1信号を前記RST信号に従つて送出するレ
ート・ジユネレータと、前記パルス幅データを入
力し前記スイツチング回路のスイツチング・パル
ス幅を前記パルス幅データが指示する大きさにセ
ツトさせるOUT2信号を前記OUT1信号に従つて
送出するプログラマブル・ワンシヨツトと、前記
サンプリング制御データを入力し前記出力電流デ
ータのサンプリング時期を設定するOUT3信号を
前記サンプリング制御データと前記OUT2信号に
従つて送出するプログラマブル・トリガと、前記
OUT1信号を入力し前記OUT1信号の二分周信号
としてＱ信号および信号を送出するJKフリツ
プ・フロツプと、前記OUT2信号、前記OUT3信
号、前記Ｑ信号および前記信号を入力し前記ス
イツチング回路のスイツチング動作を設定する送
信を送出すると共に前記SP信号に従つて前記第
二のマイクロ・プロセツサに前記出力電流データ
の取込みを指示するINT信号とを送出するゲー
ト回路とを有して構成される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明の並列運転電源装置の一実施例
を含むブロツク図である。同図において並列運転
電源装置２０はマスタ・モジユール２０ａと３台
のスレーブ・モジユール２１，２２および２３を
含んで構成されている。マスタ・モジユール２０
ａはデータ・バス１００，１０１，１０１ａ，１
０１ｂおよび１０１ｃを介して各スレーブ・モジ
ユール２１，２２および２３と制御データを送受
し、同時に制御信号１１０を送出する。スレー
ブ・モジユール２１は電源入力電圧Ｅを入力し、
上記の制御信号１１０に従つて出力電流I₁を送出
する。同様にして、スレーブ・モジユール２２お
よび２３も電源入力Ｅを入力し、それぞれ出力電
流I₂およびI₃を送出する。これらの出力電流I₁，
I₂およびI₃は集線して負荷装置３０に供給され
る。出力電圧V₀はマスタ・モジユール２０ａに
フイード・バツクされている。なおスレーブ・モ
ジユールが４台以上の場合も上記と同様に構成で
きる。

第２図は第１図に示すマスタ・モジユール２０
ａの詳細ブロツク図である。第２図において、マ
スタ・モジユール２０ａはADコンバータ１１、
マイクロ・プロセツサ１２，入力バツフア１３お
よび出力バツフア１４から構成されている。AD
コンバータ１１は上記の出力電圧V₀を入力し、
それをデイジタル・データとして送出する。マイ
クロ・プロセツサ１２は上記の出力電圧V₀のデ
イジタル・データをデータ・バス１０２ａ，１０
３ａ，および１０３ｂを介して入力し、あらかじ
め設定されている基準電圧に相当するデイジタ
ル・データと比較してその差を電圧制御データ
V_Dとして送出する。

また、各スレーブ・モジユールの出力電流デー
タIn（ｎ＝１〜３）はデータ・バス１０１，入力
バツフア１３，データ・バス１０２ｂ，１０３ａ
および１０３ｂを介してマイクロ・プロセツサ１
２に到達し、マイクロ・プロセツサ１２は上記の
出力電流データInの相加平均値（I₁＋I₂＋I₃）／
３を平均電流データI_Aとして送出する。

なお、電圧制御データV_Dおよび平均電流デー
タI_Aはデータ・バス１０３ｂおよび１０３ａ，出
力バツフア１４，データ・バス１０４および１０
１を介して送出される。

さらに、マイクロ・プロセツサ１２はDIRC信
号、STRB信号およびATN信号を制御信号１１
０として送出する（詳細は後述する。）。

第３図は第１図に示すスレーブ・モジユール２
１の詳細ブロツク図である。第３図において、ス
レーブ・モジユール２１はコンバータ部１５，デ
イジタル型パルス幅制御部１６およびドライバ部
１７から構成されている。コンバータ部１５はス
イツチング回路を有するDC−DCコンバータ（詳
細は後述する。）であり、電源入力電圧Ｅを入力
して出力電圧V₀および出力電流データI₁を検出す
るための電圧V₂を送出する。デイジタル型パル
ス幅制御部１６は上記の電圧V₂を入力してAD変
換した出力電流データI₁をデータ・バス１０１ａ
を介して送出すると共に、制御信号１１０，電圧
制御データV_Dおよび平均電流データI_Aに従つて
コンバータ部１５を駆動するための制御パルス
A1およびA2を送出する（詳細は後述する。）。ド
ライバ部１７は上記の制御パルスA1およびA2を
入力し、コンバータ部１５を直接駆動する駆動パ
ルスB1およびB2を送出する。なおドライバ部１
７は通常パルス・トランスなどによつて構成され
る。

第４図は第３図に示すコンバータ部１５の詳細
回路図である。第４図において、トランジスタ
Q1およびQ2は駆動パルスB1によつて、またトラ
ンジスタQ3およびQ4は駆動パルスB2によつてそ
れぞれON−OFFされる。たとえば、トランジス
タQ1およびQ2がONしたとき電源入力電圧Ｅに
よつてパルス・トランスT1の一次巻線に電圧V₁
および電流I₁が生起する。そして、パルス・トラ
ンスT1の二次巻線、ダイオードD1およびD2、チ
ヨーク・コイルL1およびコンデンサＣによつて
整流・平滑され、直流出力電圧V₀を送出する。
同様に、トランジスタQ3およびQ4がONしたと
きには、ダイオードD3およびD4，チヨーク・コ
イルL2およびコンデンサＣによつて整流・平滑
されて直流出力電圧V₀を送出する。

カレント・トランスT2はトランジスタQ1およ
びQ2またはトランジスタQ3およびQ4がON＝
OFFするとき、その二次巻線側に構成したダイ
オードD5およびD6と抵抗Ｒからなる整流回路を
介して電流I_Rを送出し、その結果として、電圧V₂
＝I_R・Ｒを得る。そしてこの電圧V₂によつてカレ
ント・トランスT2の一次巻線を流れる電流I₁、
すなわち、コンバータ１５が負荷に供給する電流
に比例した信号を検出する。

第５図は第３図に示すデイジタル型パルス幅制
御部１６の詳細ブロツク図である。第５図におい
て、デイジタル型パルス幅制御部１６はADコン
バータ１，マイクロ・プロセツサ２，レート・ジ
エネレータ３，ワンシヨツト４，トリガ５，オシ
レータ６，JKフリツプ・フロツプ７、出力バツ
フア８、入力バツフア９ａおよび９ｂ，ゲート回
路１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよび１０ｅ
から構成されている。

入力バツフア９ａはマイクロ・プロセツサ２が
送出する第一CS信号１１１によつてアクテイブ
となつて制御信号１１０を入力し、同じくマイク
ロ・プロセツサ２が送出するRD信号１１４に従
つて制御信号１１０をD₀としてデータ・バス１
０５ａに送出する。また、入力バツフア９ｂはマ
イクロ・プロセツサ２が送出する第三CS信号１
１３によつてアクテイブとなつて電圧制御データ
V_Dおよび平均電流データI_Aをデータ・バス１０
１ａから入力し、同じくRD信号１１４に従つて
それらをデータ・バス１０５ｃに送出する。

ADコンバータ１はマイクロ・プロセツサ２が
送出する第二CS信号１１２によつてアクテイブ
となつて上記の電圧V₂を入力してAD変換し、同
じくRD信号１１４に従つて出力電流データI₁と
してデータ・バス１０５ｂに送出する。

マイクロ・プロセツサ２はデータ．バス１０６
および１０７を介して上記の制御信号D₀，出力
電流データI₁，電圧制御データV_Dおよび平均電流
データI_Aを入力し、コンバータ部１５のスイツチ
ング周期を設定する周期データD₁，スイツチン
グパルスのパルス幅を制御するパルス幅データ
D₂および出力電流I₁を検出するサンプリングのタ
イミングを上記のパルス幅の中心に設定するサン
プリング制御データD₃を送出する。なおパルス
幅データD₂は平均電流データI_Aと出力電流データ
I₁との差を“０”とするように電圧制御データV_D
を補正することによつて算出される。またサンプ
リング制御データD₃は上記のパルス幅制御デー
タD₂の1/2とし、出力電流パルスの中心で出力電
流値をサンプリングするように設定される。

さらに、マイクロ・プロセツサ２はコンバータ
１５のスイツチング・パルスを生成するRST信
号１２０および出力電流データI₁のサンプリング
を指示するSP信号１２１を送出している。

レート・ジエネレータ３はマイクロ・プロセツ
サ２が送出する第五CS信号１１６によつてアク
テイブとなり、同じくマイクロ・プロセツサ２が
送出するWR信号１１９に従つて周期データD₁を
入力する。そして、RST信号１２０に従つてオ
シレータ６が送出するCLK信号１２２のカウン
トを開始し、そのカウント数が周期データD₁に
等しくなるごとにOUT1信号１２３を送出する。

ワンシヨツト４はマイクロ・プロセツサ２が送
出する第六CS信号１１７によつてアクテイブと
なり、WR信号１１９に従つてパルス幅データD₂
を入力する。そして、上記のOUT1信号１２３に
従つてCLK信号１２２のカウントを開始し、そ
のカウント数がパルス幅データD₂と等しくなる
パルス幅のOUT2信号１２４を送出する。

トリガ５はマイクロ・プロセツサ２が送出する
第七CS信号１１８によつてアクテイブとなり、
WR信号１１９に従つてサンプリング制御データ
D₃を入力する。そして、ゲート回路１０ａによ
つてOUT2信号１２４を反転した2信号１２
８に従つてCLK信号１２２のカウントを開始し、
そのカウント数がサンプリング制御データD₃と
等しくなるごとにOUT3信号１２５を送出する。

JKフリツプ・フロツプ７はOUT1信号１２３
を入力するごとに互いに位相が半周期だけ異なる
Ｑ信号１２６および信号１２７を送出する。

ゲート回路１０ｃおよび１０ｄはＱ信号１２
６、１２７および2信号１２８に従つてそ
れぞれ制御パルスA1およびA2を送出する。

ゲート回路１０ｂはOUT3信号１２５を入力
し、その反転信号3信号１２９を送出する。
さらに、ゲート回路１０ｅはSP信号１２１およ
び3信号１２９に従つてINT信号１３０を送
出し、マイクロ・プロセツサ２が出力電流データ
I₁をサンプリングするための割込みを指示する。

出力バツフア８はマイクロ・プロセツサ２が送
出する第四CS信号１１５によつてアクテイブと
なり、同じくWR信号１１９に従つて出力電流デ
ータI₁を入力し、さらに制御信号１１０の中の
DIRC信号に従つてそれぞれデータ・バス１０８
に送出する。

つぎに、上記のようにして構成された並列運転
電源装置２０の動作について説明する。

第６図ａ，ｂはそれぞれ第１図に示す並列運転
電源装置２０におけるマスタ・モジユール２０ａ
とスレーブ・モジユール２１，２２および２３と
の間のデータ転送を説明する波形図である。第６
図ａはスレーブ・モジユールからマスタ・モジユ
ールへのデータ転送を図示している。同図におい
て、DIRC信号がロウレベルのときマスタ・モジ
ユールはSTRB信号およびATN信号に従つてス
レーブ・モジユールを識別するためのアドレス
＃ｎ（ｎ＝１〜３）を送出する。つづいてDIRC
信号がハイレベルになつたとき上記のアドレスの
スレーブ・モジユールから出力電流データIn（ｎ
＝１〜３）を取込む。また、第６図ｂはマスタ・
モジユールからスレーブ・モジユールへのデータ
転送を図示している。同図において、DIRC信号
がロウレベルのときマスタ・モジユールはSTRB
信号に従つて電圧制御データV_Dおよび平均電流
データI_Aをすべてのスレーブ・モジユールに送出
する。なおこのときATN信号はハイレベルと
し、上記の電圧制御データV_Dおよび平均電流デ
ータI_Aの転送を指示する。

第７図は並列運転電源装置２０の主要部の動作
を示す波形図である。同図において、同期T₀の
CLK信号１２２は並列運転電源装置２０のスレ
ーブ・モジユール２１の動作の規準となつてい
る。

最初に、WR信号１０６に従つてレート・ジエ
ネレータ３が周期データD₁（＝n₃₀）を入力し、つ
づいてRST信号１２０に従つてCLK信号１２２
のカウントを開始する。同図ではn₃₀＝10であり、
上記のカウントがこれに等しくなつたとき、
OUT1信号１２３を送出している。

また、WR信号１１９に従つてワンシヨツト４
はパルス幅データD₂（n₄₀・n₄₁・n₄₂）を入力し、
つづいてOUT1信号１２３に従つてCLK信号１
２２のカウントを開始する。同図ではn₄₀＝２で
あり、上記のカウントがこれに等しくなるまでの
時間だけOUT2信号１２４をロウレベルにする
（n₄₁＝４およびn₄₂＝６の場合も同様に図示して
いる。）さらに、OUT1信号１２３に従つてJKフリツ
プ・フロツプ７が送出するＱ信号１２６および
信号１２７は同図のように反転を繰返えすから、
制御パルスA1およびA2はOUT1信号１２３の周
期とOUT2信号１２４のパルス幅に従がい、しか
も位相が半周期だけ異なるパルス信号となる。そ
して、制御パルスA1およびA2によつて制御され
るコンバータ部１５のパルス・トランスT₁に生
起する電圧V₁および同じくカレント・トランス
T2の二次側に流れる電流I_Rも同図のように変化
する。

また、WR信号１１９に従つてトリガ５はサン
プリング制御データD₃＝（n₅₀・n₅₁・n₅₂）を入力
し、つづいてGATE信号１２８（2信号）に
従つてCLK信号１２２のカウントを開始する。
同図ではn₅₀＝１であり、上記のカウントがこれ
に等しくなつたとき、OUT3信号１２５を送出す
る（n₅₁およびn₅₂＝３の場合も同様に図示してい
る。）そして、OUT3信号１２５を送出するとき
にSP信号１２１がハイレベルであればゲート回
路１０ｅがINT信号１３０を送出し、上記の電
流I_Rをサンプリングする。この電流I_Rは第５図に
おけるADコンバータ１が変換して出力する出力
電流データI₁に相当する。このようにして出力電
流パルスの中心で出力電流データをサンプリング
してマスタ・モジユール２０ａにフイード・バツ
クしている。

なお、上記の動作はスレーブ・モジユールが複
数台になつてもそれぞれまつたく同様である。す
なわち一台のマスタ・モジユールによつて複数台
のスレーブ・モジユールを電流バランス良く容易
に制御することができる。

〔発明の効果〕

本発明の並列運転電源装置は、各種の制御デー
タをデイジタルデータとして処理することによつ
て、従来の方法では困難であつた電流バランスを
正確に行なうことができるという効果がある。す
なわち各スレーブ・モジユールの出力電流の平均
値を算出し、各スレーブ・モジユールの出力電流
を上記の平均値に等しくなるように容易に制御で
きる。

また、本発明の並列運転電源装置は、上記の各
出力電流値を規準値と比較することによつて過電
流の検出が可能となり、さらにその値が“０”で
あることを検出してその故障を確認することも可
能となる。すなわちこれらの機能を実現するため
に特に個別部品による回路を必要としないという
効果がある。

さらに、本発明の並列運転電源装置は、上記の
ようなデイジタル回路を採用することによつてノ
イズに乱され難く制御性を向上できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による並列運転電源装置の一実
施例を含むブロツク図、第２図は第１図に示すマ
スタ・モジユールの詳細ブロツク図、第３図は第
１図に示すスレーブ・モジユールの詳細ブロツク
図、第４図は第３図に示すコンバータ部の詳細回
路図、第５図は第３図に示すデイジタル型パルス
幅制御部の詳細ブロツク図、第６図ａ，ｂはそれ
ぞれスレーブ・モジユールからマスタ・モジユー
ルへのデータ転送およびマスタ・モジユールから
スレーブ・モジユールへのデータ転送を説明する
ための波形図、第７図は第１図に示す実施例の動
作を説明するための波形図である。１，１１……ADコンバータ、２，１２……マ
イクロ・プロセツサ、３……レート・ジエネレー
タ、４……ワンシヨツト、５……トリガ、７……
JKフリツプ・フロツプ、１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅ……ゲート回路、２０ａ……
マスタ・モジユール、２１，２２，２３……スレ
ーブ・モジユール。

Claims

【特許請求の範囲】１スイツチング回路を有する複数個の直流安定
化電源装置の各々をスレーブ・モジユールとし、
前記複数個のスレーブ・モジユールを並列接続し
てそれらの各々を制御するマスタ・モジユールを
有する並列運転電源装置において、前記マスタ・モジユールは前記並列運転電源装置の出力電圧を入力し前記
出力電圧のデイジタル・データを送出する第一の
ADコンバータと、前記出力電圧のデイジタル・データを入力して
あらかじめ設定された基準電圧に相当するデイジ
タル・データと前記出力電圧のデイジタル・デー
タとの差を電圧制御データとして送出し前記スレ
ーブ・モジユールの各々から出力電流データを入
力してそれらの相加平均値を平均電流データとし
て送出しかつ前記スレーブ・モジユールの各々と
のデータ送受信を制御する制御信号を送出する第
一のマイクロ・プロセツサとを有し、前記スレーブ・モジユールの各々は前記スレーブ・モジユールの出力電流に比例す
る電圧を入力し前記電圧のデイジタル・データを
前記出力電流データとして送出する第二のADコ
ンバータと、前記出力電流データと前記電圧制御データと前
記平均電流データを入力し前記出力電流データと
前記平均電流データとの差が“０”となるように
前記電圧制御データを補正したパルス幅データ
と、前記スイツチング回路のスイツチング周期を
設定する周期データと、前記スイツチング回路の
スイツチング・パルスのON時間の中心で前記出
力電流データをサンプリングするために前記パル
ス幅データの半分の大きさのサンプリング制御デ
ータと、前記パルス幅データと前記周期データか
ら前記スイツチング・パルスを生成するための
RST信号と、前記出力電流データのサンプリン
グを指示するSP信号とを送出する第二のマイク
ロ・プロセツサと、前記周期データを入力し前記スイツチング回路
のスイツチング動作を開始させるOUT1信号を前
記RST信号に従つて送出するレート・ジユネレ
ータと、前記パルス幅データを入力し前記スイツチング
回路のスイツチング・パルス幅を前記パルス幅デ
ータが指示する大きさにセツトさせるOUT2信号
を前記OUT1信号に従つて送出するプログラマブ
ル・ワンシヨツトと、前記サンプリング制御データを入力し、前記出
力電流データのサンプリング時期を設定する
OUT3信号を前記サンプリング制御データと前記
OUT2信号に従つて送出するプログラマブル・ト
リガと、前記OUT1信号を入力し前記OUT1信号の二分
割信号としてＱ信号および信号を送出するJK
フリツプ・フロツプと、前記OUT2信号、前記OUT3信号、前記Ｑ信号
および信号を入力し前記スイツチング回路のス
イツチング動作を設定する信号を送出すると共に
前記SP信号に従つて前記第二のマイクロ・プロ
セツサに前記出力電流データの取込みを指示する
INT信号とを送出するゲート回路とを有することを特徴とする並列運転電源装置。