JP3758797B2 - 電源システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源を直流電源に変換して負荷に供給する電源回路を備えた電源装置を用いる電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図11を参照して交流電源2の電源ライン間にブレーカ41および電源スイッチ61を介して複数の電源装置101,102,103,…が並列に接続されており、かつこれら各電源装置101,102,103,…に図示していない負荷が接続されているとともに、同じく電源ライン間にブレーカ42および電源スイッチ42を介して他の機器104が接続されている。これら各電源装置101,102,103,…それぞれは内部に交流電源を全波整流する全波整流回路10と、全波整流回路10出力を平滑化する平滑コンデンサ12とを有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図11で示されるような構成の電源装置101,102,103,…が交流電源2の電源ライン間に並列に接続されて交流電源2の出力波形が高くなっているときに例えば図12(a)の時刻t0で電源スイッチ41がオンにされると、各電源装置101,102,103,…の平滑コンデンサ12が充電されるまでにブレーカ41には図12(b)で示すような大きな突入電流が流れることになる。こうした突入電流は電源装置が多数になってくると非常に大きなものとなるから、ブレーカ41としては大型のものが必要となるという課題がある。また、この交流電源2に接続されている他の機器104においてはこの非常に大きな突入電流によって瞬停などの不都合が発生する場合もあるという課題もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る電源システムの発明においては、電源装置は、交流電源を直流電源に変換して負荷に供給する電源回路と、これの入力側に挿入されて該電源回路への交流電源の供給遮断の動作を行うスイッチ手段と、前記スイッチ手段の動作タイミングを制御する制御手段とを有し、前記制御手段が、交流の出力波形がゼロクロスしたときに前記交流電源の交流出力と同期した交流の波形をゼロクロス出力として出力するものであって、かつ前記出力波形が与えられる入力部と、前記ゼロクロス出力を出力する出力部とを有するとともに、前記スイッチ手段にゼロクロス出力を出力して該スイッチ手段を動作させるゼロクロス出力手段であり、前記電源装置の複数が前記交流電源に並列に接続されているとともに、任意の電源装置のゼロクロス出力手段の入力部が前記交流電源の電源ラインに接続され、当該任意の電源装置を含むそれぞれの電源装置のゼロクロス出力手段の出力部が次段のそれぞれのゼロクロス出力手段の入力部に接続されていることを特徴とする構成によって上述の課題を解決している。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
図1ないし図4は本発明の実施の形態の電源装置およびこれを用いた電源システムに係り、図1は、本発明の実施の形態の電源装置の複数を用いた電源システムを示す回路図であり、図2は図1で示される電源装置の内部回路図である。
【0011】
本実施の形態の電源装置の複数を用いた電源システムにおいては、図1で示すように、交流電源2に対してブレーカ4および電源スイッチ6を介して電源ライン81,82間に複数の電源装置101,102,103,…が並列接続されている。これら電源装置101,102,103,…それぞれは、図2で示すように交流電源2の電源ライン81,82間に接続される交流入力部IN1,IN2と、負荷に接続される直流出力部OUT1,OUT2と、ゼロクロス入力部ZINとゼロクロス出力部ZOUTとを有しているとともに、交流を直流に変換して負荷に供給するための全波整流回路10および平滑コンデンサ12を有した例えばスイッチング電源構成の電源回路14と、スイッチオンまたはスイッチオフしてこの電源回路14への交流電源2の供給遮断の動作を行うスイッチ手段としてのスイッチ回路16と、このスイッチ回路16の動作タイミングを制御する制御手段としてのゼロクロス出力回路18とを有している。そして、スイッチ回路16は交流入力部IN1,IN2と電源回路14との間に挿入されているとともに、内部に電源ライン81に入出力部が接続された双方向サイリスタ20を有し、この双方向サイリスタ20はそのゲートへのゼロクロス出力回路18からのゼロクロス出力に応答して導通するようになっている。ゼロクロス出力回路18は、ゼロクロス入力部ZINに与えられる交流の出力波形がゼロクロスしたときにゼロクロス出力部ZOUTとスイッチ回路16とにそれぞれゼロクロス出力を出力するようになっている
こうした図2で示される構成の電源装置において、第1の電源装置101におけるゼロクロス入力部ZINは一方の電源ライン81に接続されている。第1の電源装置101におけるゼロクロス出力部ZOUTは第2の電源装置102のゼロクロス入力部ZINに接続されている。第2の電源装置102におけるゼロクロス出力部ZOUTは、第3の電源装置103におけるゼロクロス入力部ZINに接続されている。こうして、各電源装置101,102,103,…の複数が交流電源2に並列に接続されているとともに、任意の電源装置として選定された第1の電源装置101のゼロクロス出力回路18のゼロクロス入力部ZINが交流電源2の一方の電源ライン81に接続され、当該第1の電源装置101を含むそれぞれの電源装置101,102,103,…はそのゼロクロス出力部ZOUTが次段の電源装置101,102,103,…のゼロクロス入力部ZINに個別に対応して接続されていることになる。
【0012】
動作を図3および図4を参照して説明する。
【0013】
(第1の電源装置101)
電源スイッチ6が時刻t0でオンにされると、第1の電源装置101においては図3(a)で示すようにゼロクロス出力回路18のゼロクロス入力部ZINに電源ライン81を介して交流電源2が与えられる。そして、交流電源2の出力波形が時刻t1でゼロクロスするときにゼロクロス出力回路18はゼロクロス出力部ZOUTから第2の電源装置102のゼロクロス入力部ZINに対して図3(b)で示すようなゼロクロス出力を出力するとともにこのゼロクロス出力をスイッチ回路16に出力する。これによってスイッチ回路16の双方向サイリスタ20が導通してその交流電源2出力が電源回路14に与えられる。この結果、電源回路14は交流電源2の出力波形のゼロから立ち上がることになる。
【0014】
(第2の電源装置102)
第2の電源装置102においては、時刻t1で第1の電源装置101のゼロクロス出力部ZOUTからのゼロクロス出力がゼロクロス入力部ZINに与えられるが、このゼロクロス出力は時刻t2でゼロクロスするので、ゼロクロス出力回路18は、ゼロクロス出力部ZOUTから第3の電源装置103のゼロクロス入力部ZINに対して図3(c)で示すようなゼロクロス出力を出力するとともにこのゼロクロス出力をスイッチ回路16に出力する。これによってスイッチ回路16の双方向サイリスタ20が導通してその交流電源2出力が電源回路14に与えられる。この結果、電源回路14は交流電源2の出力波形のゼロから立ち上がることになる。
【0015】
(第3の電源装置103)
第3の電源装置103においては、時刻t2で第2の電源装置102のゼロクロス出力部ZOUTからのゼロクロスがゼロクロス入力部ZINに与えられるが、このゼロクロス出力は時刻t3でゼロクロスするので、ゼロクロス出力回路18は、ゼロクロス出力部ZOUTから図示していない次の電源装置103のゼロクロス入力部ZINに対して図3(d)で示すようなゼロクロス出力を出力するとともにこのゼロクロス出力をスイッチ回路16に出力する。これによってスイッチ回路16の双方向サイリスタ20が導通してその交流電源2出力が電源回路14に与えられる。この結果、電源回路14は交流電源2の出力波形のゼロから立ち上がることになる。
【0016】
このようにして、本実施の形態における各電源装置101,102,103,…を用いたシステムにおいては、それぞれの電源回路14からは全波整流回路10で全波整流された出力が平滑コンデンサ12で充電されるに際しては、図4(b)で示される交流電源2を全波整流した全波整流出力がゼロから立ち上がるので、この充電における突入電流は図4(b)で示すように小さいうえに、これら突入電流は時間的に異なって発生するので従来における各電源装置101,102,103,…が一斉に立ち上がることで大きな突入電流がブレーカ4に流れてしまうことによる大型のブレーカ4が必要になるという課題とか、他の機器が瞬停してしまうといった課題がない。
【0017】
なお、上述の実施の形態においては、スイッチ回路16が電源回路14の前段側にあったが、図5で示すようにスイッチ回路16が全波整流回路10と平滑コンデンサ12との間に配置されても構わない。
【0018】
なお、上述の実施の形態においては、スイッチ回路16は双方向サイリスタ20で構成されているが、これに限定されるものではなく、リレーその他のスイッチ素子を用いても構わない。
【0019】
なお、上述の実施の形態においては、スイッチ回路16のスイッチオン、スイッチオフ動作をゼロクロス出力回路18からのゼロクロス出力で行わせていたが、参考例として図6に示すように遅延回路22の出力で行わせても構わない。すなわち、各電源装置101,102,103,…それぞれに遅延回路22を設け、それぞれの遅延回路22によるスイッチ回路16のスイッチオン、スイッチオフ動作のタイミングを異ならせることで、各電源装置101,102,103,…それぞれに同時に突入電流が流れるのを防止できるようにしても構わない。この場合、遅延回路22はスイッチ回路16の前段に配置されているが、図7で示すように全波整流回路10と平滑コンデンサ12との間に遅延回路22とスイッチ回路16とが配置されても構わない。この遅延回路22は例えばコンデンサと抵抗との充放電方式で抵抗として可変抵抗器を用いこの可変抵抗器の抵抗値を変化させて遅延時間を設定できるようにするとか、また発振回路で構成し、この発振回路の発振周波数を可変抵抗器で可変したり、スイッチの切り替えで切り替えたりして遅延時間を設定できるようにするとか、あるいは市販のタイマで遅延時間を設定できるようにして構わない。
【0020】
このように遅延回路22で各電源装置101,102,103,…それぞれにおいて第1の電源装置101での遅延回路22における第1の遅延時間を10msとし、第2の電源装置102での遅延回路22における第2の遅延時間を20msとし、第3の電源装置103での遅延回路22における第3の遅延時間を30msとすると、図8(a)で示すように交流電源2が電源スイッチ6を時刻t0でオンにすると、各電源装置101,102,103,…それぞれに流れる突入電流が流れる時間が異なるので、ブレーカ4に流れる突入電流は図8(b)で示すように小さくかつ同時に流れなくなる。
【0021】
なお、上述の実施の形態における各電源装置101,102,103,…それぞれに接続されている負荷24をどのようなシーケンスでもって電源を供給するかを制御するために、各電源装置101,102,103,…それぞれに例えば参考例として図9で示すように電源回路14の出力側にタイマ回路26と、タイマ回路26の出力でオンオフされるタイマスイッチ28とを設け、それぞれのタイマ回路26のタイマ設定時間をシーケンスに従って設定しておけば、タイマ設定時間の到来でタイマ回路26からの出力でタイマスイッチ28をオフにすることができるので、負荷24をそのシーケンスに従って起動できるとともに、各電源装置101,102,103,…が同時に起動されることでブレーカ4に大きな突入電流が流れることを防止できる。なお、このタイマ回路26としては例えば参考例として図10で示すように電源回路14に並列に抵抗R1と可変抵抗器VRとの間に挿入された直列回路と、この可変抵抗器VRに並列に接続されたコンデンサC1と、トランジスタTRと、リレーコイルRLとでタイマ回路26を、またリレー接点SWでタイマスイッチ28を構成し、このコンデンサC1への充電速度を可変抵抗器VRで調整してタイマ設定時間とし、このコンデンサC1の両端間電圧が所定値つまりタイマ時間設定時間到来のときにトランジスタTRを導通させることでリレーコイルRLに通電してタイマスイッチ28であるリレー接点SWをオン駆動させることでも構成できる。
【0022】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば次の効果を得られる。
【0023】
請求項1の発明によれば、電源装置の複数が交流電源に並列に接続されているとともに、任意の電源装置のゼロクロス出力手段の入力部が交流電源の電源ラインに接続され、当該任意の電源装置を含むそれぞれの電源装置のゼロクロス出力手段の出力部が次段のそれぞれのゼロクロス出力手段の入力部に接続されていることを特徴とする電源システムであるから、交流電源の出力波形の半周期毎に順次にかつ確実に各電源装置を起動させられることにより電源供給元の電源ラインに接続されているブレーカには過大な突入電流が流れることを防止でき、この結果、電源装置の接続台数が増えてもブレーカとしては大型のものが必要になるということがなくなるうえ、これら各電源装置の交流電源に接続されている他の機器が従来のように大きな突入電流によって瞬停などを来すということが回避されるシステムである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電源装置を用いた電源システムの回路図。
【図2】図1で示される電源装置の内部回路図。
【図3】図2のゼロクロス出力回路の動作説明用タイミングチャート。
【図4】交流電源の出力波形と、交流電流の波形とを示す波形図。
【図5】本発明の他の実施の形態の電源装置の回路図。
【図6】参考例の実施の形態の電源装置の回路図。
【図7】別の参考例の実施の形態の電源装置の回路図。
【図8】図7の電源装置の動作説明用タイミングチャート。
【図9】さらに別の参考例の実施の形態の電源装置の回路図。
【図10】図9の具体回路図。
【図11】従来の電源装置を用いた電源システムの回路図。
【図12】図11の動作説明用タイミングチャート。
【符号の説明】
2 交流電源
4 ブレーカ
6 電源スイッチ
81,82 電源ライン
101,102,103 電源装置
14 電源回路
16 スイッチ回路
18 ゼロクロス出力回路
20 双方向サイリスタ
IN1,IN2 交流入力部
OUT1,OUT2 直流出力部
ZIN ゼロクロス入力部
ZOUT ゼロクロス出力部
Claims (1)
- 電源装置は、交流電源を直流電源に変換して負荷に供給する電源回路と、これの入力側に挿入されて該電源回路への交流電源の供給遮断の動作を行うスイッチ手段と、前記スイッチ手段の動作タイミングを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、交流の出力波形がゼロクロスしたときに前記交流電源の交流出力と同期した交流の波形をゼロクロス出力として出力するものであって、かつ前記出力波形が与えられる入力部と、前記ゼロクロス出力を出力する出力部とを有するとともに、前記スイッチ手段にゼロクロス出力を出力して該スイッチ手段を動作させるゼロクロス出力手段であり、
前記電源装置の複数が前記交流電源に並列に接続されているとともに、任意の電源装置のゼロクロス出力手段の入力部が前記交流電源の電源ラインに接続され、当該任意の電源装置を含むそれぞれの電源装置のゼロクロス出力手段の出力部が次段のそれぞれのゼロクロス出力手段の入力部に接続されていることを特徴とする電源システム。
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- 1997-03-13 JP JP05899697A patent/JP3758797B2/ja not_active Expired - Fee Related
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