JP2011083053A - 直流電源装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直流電源装置1は、商用系統電力源100から交流電力を入力し直流電力を出力する整流器ユニット2と、出力側に並列に接続される蓄電池3とを備える。また、整流器ユニット2から出力される直流電圧を検出する出力電圧検出回路5と、整流器ユニット2から蓄電池3に流れる充電電流を検出する充電電流検出回路4と、出力電圧を定電圧制御する出力電圧制御部23と、整流器ユニット2の出力電流を定電流制御する充電電流制御部24と、を備える。そして、蓄電池3に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、出力電圧制御部23による定電圧制御動作を休止させ、充電電流制御部24により蓄電池へ定電流充電を行う。
【選択図】図4
Description
これにより、蓄電池に対して定電流で充電を行うことができるので、充電により蓄電池寿命が短縮されることを抑止できる。また、専用の充電器が不要となり、経済性の向上と、電力損失の低減を図れる。
これにより、蓄電池に対して定電流で充電を行うことができるので、充電により蓄電池寿命が短縮されることを抑止できる。また、専用の充電器が不要となり、経済性の向上と、電力損失の低減を図れる。
これにより、蓄電池に対する初期充電の際に定電流充電(CC充電)を行うことができ、蓄電池がある程度充電され所定の電圧に達した後は、定電圧充電(CV充電)を行うことができる。
以下、図を用いて本発明の第1の実施形態の直流電源装置の説明を行う。
本発明の直流電源装置1は、前述したように、直流出力電圧を一定に制御する出力電圧制御機能と、蓄電池3に定電流充電を行うための電流制御機能と有している。通常状態(蓄電池3に定電流充電を行わない状態)では、直流電源装置1の出力電圧を一定に制御する定電圧制御動作が、出力電圧制御部23により行われる。
前述の図3(A)で説明したように、蓄電池3が放電した状態において直流電源装置1を運転する場合には、蓄電池3に対して定電流充電が行われる。このために、蓄電池3への充電電流の値を検出するための充電電流検出回路4が、整流器ユニット2と蓄電池3との間に設けられる。充電電流検出回路4は、整流器ユニット2から蓄電池3に流れる充電電流を検出(計測)するための電流センサであり、例えば、ホール素子を用いてもよいし、シャント抵抗器を用いてもよい。
図7に示すように充電電流制御部24は、電流制御用基準電圧発生回路24aと、抵抗R11,R12と、比較器(コンパレータ)24bと、増幅器(Kc)24cとで構成される。
これにより、蓄電池に対して定電流で充電を行うことができるので、充電により蓄電池寿命が短縮されることを抑止できる。また、専用の充電器が不要となり、経済性の向上と、電力損失の低減を図れる。
上述した第1の実施の形態においては、直流電源装置1内の整流器ユニット2が1台の場合について説明したが、本発明の第2の実施の形態として、直流電源装置1が複数台の整流器ユニットから構成される例について説明する。
V2=Vin×(R/R´)×Kc、となり、
V2=Vin×(2R/R´)×Kc、となる。
これにより、複数の整流器ユニットを有する直流電源装置において、各整流器ユニットから蓄電池に対して定電流充電を行わせることができるので、充電により蓄電池寿命が短縮されることを抑止できる。また、専用の充電器が不要となり、経済性の向上と、電力損失の低減を図れる。
図10は、本発明の第3の実施の形態に係わる直流電源装置の構成を示す図である。
図10に示す第3の実施の形態に係わる直流電源装置1は、直流電源装置内の整流器ユニット2が1つ(単数)の場合で例である。図10に示す直流電源装置が、図4に示す第1の実施の形態の直流電源装置とが構成上異なるのは、図4に示すダイオードD1,D2の代わりに比較部25を設け、さらに、充電電圧制御部23´、充電電流制御部24´、および比較部25における処理を、マイクロコンピュータやDSP等(それらにおける処理の過程を記述したソフトウェアを含む)により実現する点が異なる。すなわち、充電電圧制御部23´、充電電流制御部24´、および比較部25における処理をデジタル制御で実現する場合の例である。
図11(A)に示すように、出力電圧制御部23´は、記憶部31と誤差演算部32とで構成される。誤差演算部32は、入力側に記憶部31と出力電圧検出回路5とが接続され、また、出力側には比較部25が接続される。なお、誤差演算部32は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(図示せず)を有しており、このA/D変換器により、出力電圧検出回路5から出力される検出電圧の信号Vvsをデジタル信号(出力電圧計測値)として取り込む。また、比較部25は、デジタル信号をアナロ信号に変換するD/A変換器(図示せず)を有しており、このD/A変換器により、比較部25において処理された信号をアナログ信号に変換してPWM制御部22に出力する。
次に、充電電流制御部24´の構成と動作について説明する。
図11(B)に示すように、充電電流制御部24´は、記憶部41と誤差演算部42とで構成される。誤差演算部42は、入力側が記憶部41と充電電流検出回路4に接続され、出力側が比較部25と接続される。なお、誤差演算部42は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(図示せず)を有しており、このA/D変換器により、充電電流検出回路4から出力される電流信号Visをデジタル信号(充電電流計測値)として取り込む。
図14に示すフローチャートを参照して、比較部25では、出力電圧制御部23´から入力される信号V1を読込み(ステップS31)、また、充電電流制御部24´から入力される信号V2を読込む(ステップS32)。
図15は、本発明の第4の実施の形態に係わる直流電源装置の構成を示す図である。
図15に示す第4の実施の形態に係わる直流電源装置は、図10に示す第3の実施の形態の直流電源装置に対応するものであり、直流電源装置内の整流器ユニットが複数(任意のn台)の場合で例であり、かつ出力電圧制御部23´−1〜23´−n、充電電流制御部24A´、および比較部25−1〜25−nにおける処理をデジタル制御で行う場合の例である。
図16に示すように、充電電流制御部24A´において、誤差演算部42´は、入力側が記憶部41と、各整流器ユニット2―1〜2−nのアクティブ信号送出部28−1〜28−nと、充電電流検出回路4とに接続され、また、出力側が比較部25−1〜25−nと接続される。また、誤差演算部42´は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(図示せず)を有しており、このA/D変換器により、充電電流検出回路4から出力される電流信号Visをデジタル信号(充電電流計測値)として取り込む。
Claims (8)
- 商用系統電力源から交流電力を入力し負荷設備に直流電力を出力する整流器ユニットを備え、また、前記商用系統電力源からの電力供給の停止時に前記負荷設備に直流電力を供給する蓄電池が接続される直流電源装置であって、
前記整流器ユニットの出力電圧を、前記負荷設備が動作可能な範囲内で予め決められた電圧となるよう定電圧制御する出力電圧制御部と、
前記整流器ユニットから前記蓄電池に流れる充電電流を、所定の大きさとなるよう定電流制御する充電電流制御部と、
を備え、
前記蓄電池に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、前記出力電圧制御部による定電圧制御動作を休止させ、前記充電電流制御部により前記蓄電池へ定電流充電を行う、
ことを特徴とする直流電源装置。 - 前記整流器ユニットから出力される直流電圧を検出する出力電圧検出回路と、
前記整流器ユニットから前記蓄電池に流れる充電電流を検出する充電電流検出回路と、
前記出力電圧検出回路により検出された直流電圧により生成される信号を所定の基準信号と比較することにより前記整流器ユニットの出力電圧を定電圧制御する出力電圧制御部と、
前記充電電流検出回路により検出された充電電流により生成される信号を所定の基準信号と比較することにより、前記整流器ユニットから前記蓄電池に流れる充電電流を定電流制御する充電電流制御部と、
を備え、
前記蓄電池に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、前記出力電圧制御部による定電圧制御動作を休止させ、前記充電電流制御部により前記蓄電池へ定電流充電を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。 - 前記蓄電池の充電電圧が所定の電圧以上に上昇した場合に、
前記充電電流制御部による定電流制御動作を休止させるとともに、前記出力電圧制御部による定電圧制御動作を開始させる、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直流電源装置。 - 商用系統電力源から交流電力を入力し負荷設備に直流電力を出力する並列に接続された複数の整流器ユニットを備え、また、前記商用系統電力源からの電力供給の停止時に前記負荷設備に直流電力を供給する蓄電池が接続される直流電源装置であって、
前記各整流器ユニットごとに設けられ当該整流器ユニットの出力電圧を前記負荷設備が動作可能な範囲内でめ決められた電圧に定電圧制御する出力電圧制御部と、
前記各整流器ユニットのそれぞれから前記蓄電池に流れる充電電流を、所定の大きさとなるよう定電流制御する充電電流制御部と、
を備え、
前記蓄電池に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、前記各整流器ユニット内の出力電圧制御部による定電圧制御動作を休止させ、前記充電電流制御部により、前記各整流器ユニットのそれぞれから前記蓄電池へ定電流充電を行わせる、
ことを特徴とする直流電源装置。 - 前記各整流器ユニットごとに設けられ当該整流器ユニットの出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、
前記直流電源装置から前記蓄電池に流れる充電電流を検出する充電電流検出回路と、
前記各整流器ユニットごとに設けられ、当該整流器ユニットに対応する前記出力電圧検出回路により検出された直流電圧により生成される信号を所定の基準信号と比較することにより、当該整流器ユニットの出力電圧を定電圧制御する出力電圧制御部と、
前記充電電流検出回路により検出された充電電流により生成される信号を所定の基準信号と比較することにより、前記各整流器ユニットのそれぞれから前記蓄電池に流れる充電電流を定電流制御する充電電流制御部と、
を備え、
前記蓄電池に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、前記各整流器ユニット内の出力電圧制御部による定電圧制御動作を休止させ、前記充電電流制御部により、前記各整流器ユニットのそれぞれから前記蓄電池へ定電流充電を行わせる、
ことを特徴とする請求項4に記載の直流電源装置。 - 前記蓄電池の充電電圧が所定の電圧以上に上昇した場合に、
前記充電電流制御部による定電流制御動作を休止させるとともに、前記各整流器ユニット内の出力電圧制御部による定電圧制御動作を開始させる、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の直流電源装置。 - 商用系統電力源から交流電力を入力し負荷設備に直流電力を出力する整流器ユニットを備え、また、前記商用系統電力源からの電力供給の停止時に前記負荷設備に直流電力を供給する蓄電池が接続される直流電源装置の制御方法であって、
前記整流器ユニットの出力電圧を、前記負荷設備が動作可能な範囲内で予め決められた電圧となるよう定電圧制御する出力電圧制御手順と、
前記整流器ユニットから前記蓄電池に流れる充電電流が、所定の大きさとなるよう定電流制御する充電電流制御手順と、
を含み、
前記蓄電池に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、前記出力電圧制御手順による定電圧制御動作を休止させ、前記充電電流制御手順により前記蓄電池へ定電流充電を行う、
ことを特徴とする直流電源装置の制御方法。 - 商用系統電力源から交流電力を入力し負荷設備に直流電力を出力する並列に接続された複数の整流器ユニットを備え、また、前記商用系統電力源からの電力供給の停止時に前記負荷設備に直流電力を供給する蓄電池が接続される直流電源装置の制御方法であって、
前記各整流器ユニットのそれぞれにおいて自身の出力電圧を、前記負荷設備が動作可能な範囲内で予め決められた電圧となるよう定電圧制御する出力電圧制御手順と、
前記各整流器ユニットのそれぞれから前記蓄電池に流れる充電電流が、所定の大きさとなるよう定電流制御する充電電流制御手順と、
を含み、
前記蓄電池に所定の大きさの充電電流を流して充電を行う際に、前記各整流器ユニットにおける前記出力電圧制御手順による定電圧制御動作を休止させ、前記充電電流制御手順により前記各整流器ユニットのそれぞれから前記蓄電池へ定電流充電を行わせる、
ことを特徴とする直流電源装置の制御方法。
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