JPH075935A - 電源並列運転方式 - Google Patents

電源並列運転方式

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JPH075935A
JPH075935A JP5147969A JP14796993A JPH075935A JP H075935 A JPH075935 A JP H075935A JP 5147969 A JP5147969 A JP 5147969A JP 14796993 A JP14796993 A JP 14796993A JP H075935 A JPH075935 A JP H075935A
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voltage
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fet
supply unit
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Toshiyuki Zaitsu
俊行 財津
Kiyohiko Watanabe
清彦 渡辺
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NEC Miyagi Ltd
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NEC Miyagi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】PWMにより入力直流電圧を所望の出力直流電
圧に変換する電源の並列運転において、負極性の出力側
に逆流阻止用として挿入したFETのオン/オフ制御で
発生する電力損失を大幅に低減し、かつ電源の故障に迅
速に応動させる。 【構成】電源ユニット2−1,2−2の出力側にFET
6を挿入して逆流を阻止する構成において、電源ユニッ
ト2−1,2−2のPWMによる出力電圧をPWMのパ
ルス幅制御で制御する出力電圧制御回路5の出力する制
御電圧を検出し、電源ユニット分離回路7によりFET
6をオン/オフすることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電源並列運転方式に関
し、特にパルス幅変調(PWM)を利用して入力直流電
圧を所定の出力直流電圧に変換出力し、かつ負極性の出
力側にFET(電界効果トランジスタ)を逆流阻止用素
子として介在させた複数の電源ユニットを並列運転する
電源並列運転方式に関する。
【0002】
【従来の技術】高信頼性が要求される大容量の電源シス
テムにおいては、複数の電源ユニットの出力を並列接続
し、電源ユニットの一台が故障しても他の電源ユニット
には影響を与えず、安定した電力を負荷に供給してい
る。
【0003】このような並列運転においては、電源ユニ
ットの故障モードとして電源ユニット内部の出力コンデ
ンサが短絡したような場合には、当該電源ユニットを他
の正常な電源ユニットから分離することが必要である。
【0004】一般的には、このような分離のために出力
直流電圧の負極性側に他の電源ユニットからの出力電流
の逆流を抑止する接続としたダイオードを用いていた。
これは、ダイオードの逆方向阻止特性を利用したもので
ある。この場合、ダイオードの順電圧Vf によるロスが
発生する。
【0005】また、最近では、ダイオードの代りにFE
Tを用いることも行なわれている。これは、オン抵抗が
ダイオードに比して小さいFETを用いればダイオード
よりもロスが小さいという利点を考慮したことによる。
このFET利用の場合も、何らかの方法で異常時にFE
Tをオフとしないと、正常な電源ユニットから電流が逆
流してしまうことになる。
【0006】図3は、従来の電源並列運転方式の構成図
である。図3の電源並列運転方式は、PWMによるDC
−DC変換で出力を得る2台の電源ユニット20−1と
20−2の並列運転例を示し、それぞれの電源ユニット
は入力直流電源1による入力直流電圧をPWMにより交
流変換する変換回路3と、変換回路3の出力を整流平滑
して所望の直流出力電圧として負荷8に供給する整流/
平滑回路4と、直流出力電圧を入力としてこれを一定に
保持するようにPWMのパルス幅を制御する制御信号S
を出力する出力電圧制御回路5と、逆流阻止用として負
荷性の出力側に挿入したダイオード21とを有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電源並
列運転方式では、次のような問題点がある。
【0008】すなわち、負極性出力側にダイオードを挿
入する場合は、順電圧Vf が大きいため(0.5V〜1
V)発生するロスが大きく、電源の効率低下の原因とな
っている。例えば、5V/10A出力では、Vf =0.
5Vとするとロスは0.5V×10A=5Wとなりこれ
だけで効率が10%低下する。
【0009】また、電源ユニットの負極性出力側にFE
Tを挿入する場合は、出力電流を検出してFETをオフ
とする方式(特開平3−103029号公告)や、出力
電圧を検出してFETをオフとする方式(特開昭63−
107460号公告)などが開示されているが、前者は
出力電流を検出しているため、ここでロスが発生し効率
が低下する。また後者は、出力電圧を検出してFETを
オフするため、検出電圧より僅かに大きい出力電圧程度
ではFETはそのままオンしており、他の電源ユニット
の出力電流が逆流してくることが避けられない。
【0010】本発明の目的は上述した問題点を解決し、
電源ユニットの故障状態を検出するための検出ロスを著
しく抑圧し、かつ検出遅れによる他の電源ユニットから
の出力電流の逆流を根本的に抑止しうる電源並列運転方
式を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の方式は、入力直
流電圧にパルス幅変調を施して所定の出力直流電圧に変
換するとともに負極性の出力側にFETをオン状態で接
続して故障時には前記FETをオフとする電源ユニット
を複数並列運転する電源並列運転方式であって、前記出
力直流電圧の微小変動が所定のしきい値を超えるか否か
を検出し所定のしきい値を超える場合には遅滞なく前記
FETをオフとして当該電源ユニットを他のユニット電
源から分離する電源ユニット分離手段を備える。
【0012】また本発明の方式は、前記出力直流電圧の
微小変動を、前記パルス幅変調による前記出力直流電圧
の規定値保持のためのパルス幅制御を行なう制御電圧に
よって検出するものとした構成を有する。
【0013】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の構成図である。本実施例
は電源ユニット2−1,2−2の2台並列運転の場合を
例とし、電源ユニット2−1および2−2は同一構成
で、それぞれ入力値電源1と負荷8とに並列接続されて
いる。電源ユニット2−1を例としてその構成を見る
に、入力直流電源1による入力直流電圧にPWMを施し
て交流変換して結合トランスを介して出力する変換回路
3と、変換回路3の出力を整流し平滑化を施して所望の
出力直流電圧として負荷8に出力する整流/平滑回路4
と、整流/平滑回路4の出力を検出して、検出出力が所
定の規定値となるように、変換回路3におけるPWMの
パルス幅を制御するための所定の規定値と検出出力との
差の変動成分としての制御信号を出力する出力電圧制御
回路5と、電源ユニット2−1の負極性の出力側に挿入
したFET6と、本発明に直接かかわる電源ユニット分
離手段を構成する電源ユニット分離回路7とを備える。
【0014】次に、本実施例の動作について図2を参照
して説明する。
【0015】図2は図1の電源ユニット分離回路7の部
分を詳細に示す構成図である。
【0016】図2において、電源ユニット分離回路7
は、電源ユニット分離回路7を電源ユニット2−1の本
体、すなわちPWMによる出力直流電圧発生回路から電
気的には分離して光学的に制御信号を抽出するホトカプ
ラ9aおよび9bと、一定レベル以上の制御信号の変動
を増幅して出力するIC構成のシャントレギュレータ1
3と、シャントレギュレータ13の動作に応動してオン
/オフしFET8のオン/オフを制御するトランジスタ
16ならびに関連抵抗10,11,12,14,15,
17および18を含む。
【0017】次に、電源ユニット分離回路7の動作につ
いて説明する。
【0018】いま、整流/平滑回路4の出力が例えば5
Vであるとする。定常状態ではシャントレギュレータ1
3の出力は2.5Vと設定される。シャントレギュレー
タ13は、抵抗10および11により分圧された出力5
Vの分圧電圧を受け、この分圧電圧が許容変動範囲を含
む所定の一定値にあるときは出力を基準値としての2.
5Vに設定し、何等かの理由で所定の一定値を超える変
動を生ずるとその変動成分の絶対値を増幅して基準値
2.5Vに重畳する。正常状態にあっては、トランジス
タ16はシャントレギュレータ13による電圧設定でオ
ンとされ、これによってFET6もオン状態に設定され
る。
【0019】電源ユニット2−1内で障害が発生し、例
えば整流/平滑回路4が出力コンデンサなどのショート
モードで破壊し、直流出力電圧が所定の一定値を超えて
微小低下するとシャントレギュレータ13で変動分を絶
対値増幅し、出力設定値を2.5Vから大きく上昇させ
る。シャントレギュレータ13の増幅度を仮に100と
すると、出力電圧が30m微小低下すればシャントレギ
ュレータ13の出力値は2.5Vに3V重畳され、これ
によってトランジスタ16がオフとなり、FET6もオ
フに制御される。
【0020】このようにして、電源ユニット分離回路7
は、FET6を定常時はオンとして低ロスで電力を負荷
7に供給させ、異常時には直流出力電圧の微小変化を検
出してFET6をオフとして負荷7との分離を行なう。
この電源ユニット分離回路7がFET6をオフとする直
流出力の微小変動量はあらかじめ設定されるが、上述の
例の如く少なくとも数10mVに達すれば発動され、こ
れにより電源ユニットの異常に対応して極めて低ロスで
遅滞なくFET6をオフとすることができる。
【0021】なお、図3に示す如く、FETの並列構成
がダイオードによる並列構成よりも低ロスとして扱える
範囲は、図3におけるFET特性101とダイオード特
性102の関係からも明らかな如く、出力電流がIma
xよりも小さい領域である。
【0022】また、本実施例においては、電源ユニット
が2台の場合を例としたが、3台以上の場合も同様に実
施しうることは明らかである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、PWMに
より入力直流電圧から所望の出力直流電圧を得る電源ユ
ニットの出力電圧制御に利用する制御信号を流用して電
源ユニットの負極性の出力側に挿入した逆流抑止用のF
ETをオン/オフ制御することにより、電源ユニット内
のショート等の故障に対して迅速に応動しかつ著しい低
ロス化を図った電源並列運転を可能とする効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電源並列運転方式の構成図
である。
【図2】図1の電源ユニット分離回路8の部分を詳細に
示す構成図である。
【図3】従来の電源並列運転方式の構成図である。
【図4】ダイオードとFETの電圧対電流特性図であ
る。
【符号の説明】
1 入力直流電源 2−1,2−2 電源ユニット 3 変換回路 4 整流/平滑回路 5 出力電圧制御回路 6 FET 7 電源ユニット分離回路 8 負荷 9a,9b ホトカプラ 10〜12 抵抗 13 シャントレギュレータ 14,15 抵抗 16 トランジスタ 17,18 抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力直流電圧にパルス幅変調を施して所
    定の出力直流電圧に変換するとともに負極性の出力側に
    FETをオン状態で接続して故障時には前記FETをオ
    フとする電源ユニットを複数並列運転する電源並列運転
    方式であって、前記出力直流電圧の微小変動が所定のし
    きい値を超えるか否かを検出し所定のしきい値を超える
    場合には遅滞なく前記FETをオフとして当該電源ユニ
    ットを他のユニット電源から分離する電源ユニット分離
    手段を備えることを特徴とする電源並列運転方式。
  2. 【請求項2】 前記出力直流電圧の微小変動を、前記パ
    ルス幅変調による前記出力直流電圧の規定値保持のため
    のパルス幅制御を行なう制御電圧によって検出すること
    を特徴とする請求項1記載の電源並列運転方式。
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