JP5532127B2 - 電源システム及びその制御装置及びその制御装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、変換効率の向上を目的として、稼動させる電源装置の台数を負荷電流に応じて切り換える電源システムが特許文献3,4に開示されている。
これらは、電源システムの負荷電流ITOTALを個々の電源装置の定格最大電流IOMAXで除し、その除算結果を切り上げ処理した数値を電源装置の必要稼動台数として決定している。この方式によれば、稼動中の個々の電源装置の負荷電流(平均値)が定格最大電流IOMAXに達した場合に、稼動数を1つ増やすこととなる。
稼動中の個々の電源装置の負荷電流(の平均値)が定格最大電流(IOMAX)に達した瞬間に稼動台数を1台増やすという上記従来の電源システムの方式を採用した場合、稼動台数の増加に伴って個々の電源装置の変換効率が低下すること、つまり、電源システムの変換効率が低下することになる。このように、従来の電源システムは、電源装置の稼働台数の切り換えに伴って変換効率が低下するという問題点を有する。
前記z台の電源装置の負荷電流に対する損失特性をそれぞれ下に凸の関数f1〜fzで同定する、
前記関数f1〜fzに基づいて、n台(nはz以下の自然数)の前記電源装置を稼動させた場合の総負荷電流に対する変換効率を表す関数ηnを求める、
関数ηqと関数η(q+1)の交点の電流である交点電流iq(qは(z-1)以下の自然数)を求める、 というプロセスを経て決定される交点電流i1〜i(z-1)に基づいて稼動させる前記電源装置の台数を決定するように構成される。
に実質的に等しい。この場合、前記閾値inLは下式のzをz=(n-1)としたものであり、前記閾値inHは下式のzをz=(n+1)としたものである。
前記非反転増幅回路は、前記稼働台数nに対し、前記可変抵抗回路を一端が前記演算増幅器の出力端子に接続された抵抗値Rdの抵抗と、抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との直列回路として前記演算増幅器の出力端子から前記稼働台数増加用閾値VthHを出力し、前記抵抗値Rdの抵抗と前記抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との接続点の電位を稼働台数減少用閾値VthHとして出力する。
また、前記稼動台数制御装置は、前記電源装置の稼働台数を変更した後の所定時間において、前記稼働台数の変更を禁止するように構成することができる。そして、前記電源装置には、例えば、降圧型のスイッチング電源装置が適用される。
前記z台の電源装置の負荷電流に対する損失特性をそれぞれ下に凸の関数f1〜fzで同定する、
前記関数f1〜fzに基づいて、n台(nはz以下の自然数)の前記電源装置を稼動させた場合の総負荷電流に対する変換効率を表す関数ηnを求める、
関数ηqと関数η(q+1)の交点の電流である交点電流iq(qは(z-1)以下の自然数)を求める、
というプロセスを経て決定される交点電流i1〜i(z-1)の値に基づいて稼動させる前記電源装置の台数を決定するように構成される。
前記下に凸の関数f1〜fz、例えば、ひとつの二次式
に実質的に等しい。この場合、前記inLが下式のzをz=(n-1)としたものであり、前記inHが下式のzをz=(n+1)としたものである。
前記z台の電源装置PS-1〜PS-zの負荷電流に対する損失特性をそれぞれに下に凸の関数f1〜fzで同定する、
前記関数f1〜fzに基づいて、n台(nはz以下の自然数)の前記電源装置を並列稼動させたときの総負荷電流に対する変換効率を表す関数ηnを求める、
関数ηq(qは(z−1)以下の自然数)と関数η(q+1)の交点の電流である交点電流iqを求める、
というプロセスを経て得られた前記交点電流iqの値もしくは前記交点電流iqに所定の演算を施した値を記憶要素に記憶させるステップと、
前記記憶要素に記憶させた値に基づいて前記電源装置の稼働台数を決定する制御要素を設けるステップと、
を含む。
前記z台の電源装置PS-1〜PS-zの負荷電流に対する損失特性をそれぞれ下に凸の関数f1〜fzで同定することによって導かれる下式(1)または(2)によって前記電源装置の稼働台数をnと(n+1)との間で切り換えるための閾値を求めるステップと、
前記閾値を記憶要素に記憶させるステップと、
前記記憶要素に記憶させた閾値に基づいて前記電源装置の稼働台数を決定する制御要素を設けるステップと、
を含む。
前記z台の電源装置PS-1〜PS-zの負荷電流iに対する損失特性をひとつの二次式ai2+bi+cで同定するステップと、
c/aを計算するステップと、
c/aに比例した値を前記電源システムの制御装置の記憶要素に記憶させる、もしくは該電源システムの制御装置が有する基準電圧源の出力電圧をc/aに比例した値に調整するステップと、
前記c/aに比例した値に基づいて前記電源装置の稼働台数を決定するステップと、
を含む。
本実施形態の電源システムにおける各スイッチング電源装置PSは、MOSFET1,2と、PWM信号等の変調信号でこのMOSFET1,2をスイッチング動作させる制御部3と、平滑用のインダクタ4、キャパシタ5とを有した降圧型のDC−DCコンバータを内蔵し、MOSFET1,2のスイッチング動作によって直流入力電圧Viを直流出力電圧Voに変換する。
なお、上記各スイッチング電源装置PSの負荷電流imはバランスしているものとする。各スイッチング電源装置PSの負荷電流imをバランスさせる技術は、前記特許文献1,2等によって公知であるので、ここではその説明を省略する。
・インダクタ4の直流損失(PLdc)
・インダクタ4の交流損失(PLac)
・MOSFET1,2のゲート電荷損失(PQg)
・MOSFET1,2の接合容量の損失(PQDS)
・MOSFET1の導通損失(PONH)
・MOSFET2の導通損失(PONL)
・MOSFET2のボディダイオード(図示せず)の導通損失(PBDI)
・MOSFET1のターンオンおよびターンオフ損失(PSW)
・制御部3の電力消費(PCTRL)
各スイッチング電源装置PSにおける供給電圧Vi、出力電圧Voおよびスイッチング周波数fを固定すると、式 (1)の電力損失PLdc、式(7)の導通損失PONHおよび式(10)の導通損失PONL が負荷電流imの二次関数となり、式(11)の電力損失PBDIと式(12)のターンオン、ターンオフ損失PSWが負荷電流imの一次関数となり、かつ、他の電力損失は一定値となる。
したがって、全電力損失PLは、以下のように、負荷電流imの二次関数によって近似的に表される(近似的にとは、寄生素子等の影響を無視しているという意味である。)。
以上は、理論的に全電力損失PLの特性を関数で近似する手法であるが、負荷電流im−全電力損失PL特性を実験によって求め、その特性を数値解析(例えば、多項式回帰)によって何らかの関数で近似することも可能である。
しかし、この場合、上記近似に用いられる関数は、二次式の関数だけでなく、それよりも高次の偶数次の多項式からなる関数や、他のより複雑な関数になる可能性がある。なぜなら、スイッチング電源装置PSに含まれる寄生素子(抵抗、容量、インダクタンス)は、該スイッチング電源装置PSの損失にどのように影響するか不明であるからである。但し、この場合でも、(広義の)下に凸の関数になる。すなわち、上記関数が奇数次の多項式の関数等になるということはあり得ない。(広義の)下に凸の関数の例を図5に示す。
以上から、スイッチング電源装置PSの並列稼動台数をnからn+1に切り替える指標
となる総負荷電流ioの閾値ith_nは下式(22)で示される。
この結果、電源システムの効率を最適にするためには、稼働中の個々のスイッチング電源装置PSの負荷電流imが閾値Imth_nに到達したところで該スイッチング電源装置PSの並列段数(並列稼動台数)をnからn+1に切替ればよいことになる。
一方、スイッチング電源装置PSの並列稼動台数をnからn−1に切替えるための閾値は、式(23)のnをn−1に置換し、さらに(n−1)/nを乗じたものになる。何故ならば、式(23)のnをn−1に置換しただけでは、(n−1)台とn台とを切替える際の閾値として、総負荷電流ioを(n−1)台で分担したときの電流を求めたことになるからである。そこで、n台で分担したときの電流に変換するために(n−1)/nを乗じる計算を実施すれば、式(23)のルート内の(n+1)/nが(n−1)/nに置換された式となる。
なお、式(22)、(23)におけるc/aは、入力電圧Vi及び出力電圧Voが一定である
場合、一定値と見なすことができる。
閾値発生器22および24は、図3に例示するひとつの反転増幅回路で構成される。すなわち、図3の回路は、演算増幅器31と、該演算増幅器31の非反転入力端子にα・c/aに対応する電圧を入力する直流電圧源32と、演算増幅器31の反転入力端子と出力端子間に接続された抵抗器33(抵抗値Rd)と、演算増幅器31の反転入力端子と基準電位点(接地)間に接続されたz個(zは電源システムが有するスイッチング電源装置PSの総数)の抵抗器34(抵抗値Rd)の直列回路、この直列回路における抵抗器34の直列接続数を変化させる(z−1)個のスイッチ素子35と、スイッチング電源装置PSの稼動台数nに基づいて各スイッチ素子35を選択的にオンオフさせるデコーダ36と、を備えている。
上記のように、抵抗器34の直列回路、各スイッチ素子35およびデコーダ36は、スイッチング電源装置PSの稼動台数nによって抵抗値が変化する可変抵抗器を構成している。
上記のように、この閾値発生器22,24は、非反転増幅回路としての構成を有し、上記稼動台数nに基づくスイッチ素子35の作動によって前記式(23)におけるルート内のα・(c/a)・((n+1)/n)および上で説明したα・(c/a)・((n-1)/n)に対応する閾電圧VREF-1,VREF-2を出力する。
切替処理部8はマイクロプロセッサを内蔵している。このマイクロプロセッサは、上記信号「H」に基づいて、スイッチング電源装置PSの稼働台数をnからn+1に増加する処理、つまり、現在稼動していないスイッチング電源装置PSの内の1台を稼動状態にさせる処理を実行し、これによって、電源システムの効率が最適に維持される。
そこで、切替処理部8の上記マイクロプロセッサは、上記信号「L」に基づいて、スイッチング電源装置PSの稼働台数をnからn−1に減少する処理、つまり、現在稼動中のスイッチング電源装置PSの内の1台を稼動停止状態にさせる処理を実行し、これによって、電源システムの効率が最適に維持される。
かくして、本実施形態に係る電源システムによれば、図7に示すような形態でスイッチング電源装置PSの稼働台数を切替えて、常に最適化された効率で運転されることになる。
図3に示した閾値発生器22,24は、稼働台数減少用閾値ijL、稼働台数増加用閾値ijH(jは2〜(z-1)の自然数)および稼働台数増加用閾値i1H=i1、稼働台数減少用閾値izL=i(z-1)/zを発生する。なお、議論の簡単化のため、電流/電圧の換算係数は無視している。図3において、基準電圧VREF-1は上記稼働台数増加用閾値ijHおよび稼働台数増加用閾値i1H=i1に対応し、基準電圧VREF-2は稼働台数減少用閾値ijLおよび稼働台数減少用閾値izL=i(z-1)/zに対応する。すなわち、これらの閾値は、いずれも、マスタースイッチング電源装置PS−1の負荷電流imに対する閾値として発生される。
ここで、例えば、jを2とすると、稼働台数減少用閾値i2Lは稼働台数を2から1に減少するときの閾値であり、i2L=i(2-1)/2=i1/2となる。また、稼働台数増加用閾値i2Hは稼働台数を1から2に増加するときの閾値であり、i2H=i2/2となる。
なお、稼働台数減少用閾値i1Lは、存在しない、もしくは、ゼロであるとする。また、稼働台数増加用閾値izHは、存在しない、もしくは、z台のスイッチング電源装置PSの各許容負過電流の内の最大値を超える値であるとする。
(a)例えば、上記実施形態では、マスター電源装置としてのスイッチング電源装置PS−1の負荷電流imに基づいてスイッチング電源装置PSの稼働台数を切替えているが、これに代えて、前記総負荷電流ioに基づいて該稼働台数を切替えることも可能である。
この場合、電流センサ6で負荷電流imを検出する代わりに、電流センサ7により総負荷電流ioが検出される。そして、図2示す電圧発生器21は、上記電流センサ7で検出される負荷電流ioに基づいてα・io 2を演算して、これに対応する電圧VCURを発生するように構成される。一方、閾値発生器22は、前記式(22)におけるルート内のα・(c/a)・n(n+1)に対応する閾電圧VREF-1を出力するように構成され、また、閾値発生器24は、α・(c/a)・n(n+1)のnをn-1に置換したα・(c/a)・n(n-1)に対応する閾電圧VREF-2を出力するようにそれぞれ構成される。なお、上記のように電流センサ7を使用する場合には、電流センサ6は不要である。つまり、本発明は、電流センサ6または7のいずれかが備えられていれば実施可能である。
この場合、切替処理部8には、負荷電流(マスタースイッチング電源装置PS−1の負荷電流im、もしくは、電源システムの総負荷電流io)をA/D変換するA/D変換器が設けられ、また、このA/D変換器の出力に対する閾値(交点電流に対応する閾値)が図2に示すメモリ10に予め記憶される。そして、上記マイクロプロセッサは、A/D変換器の出力とメモリ10に記憶された現在のスイッチング電源装置PSの稼働台数nに対応する閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、電源システムの効率が最適化されるように上記稼働台数を増加もしくは減少させる処理を実行する。
しかし、上記負荷電流のバランスをとる制御を行ったとしても、スイッチング電源装置PSの稼動台数が変更された直後は、そのバランスが崩れることになる。そこで、稼動台数を増加する過渡段階においては、新規に稼動させたスイッチング電源装置PSを徐々に立ち上げる(ソフトスタート)とともに、他のスイッチング電源装置PSの負荷電流を徐々に下げるという処理を実行することが望ましい。
また、スイッチング電源装置PSの稼働台数を減少するときは、いきなり1台のスイッチング電源装置PSを停止させると、その瞬間においては、それまでそのスイッチング電源装置PSが供給していた分の電流が負荷に供給できなくなる。そこで、停止させるスイッチング電源装置PSの負荷電流を徐々に電流を下げるとともに、他のスイッチング電源装置PSの負荷電流を徐々に上げという処理を実行することが望ましい。この場合、停止させるスイッチング電源装置PSの負荷電流がゼロとなった段階で台数の切替が完了することになる。
上記のような処理は、周知の手段で実行可能であるので、ここではその説明を省略する。なお、上記の処理は切替処理部8において実行される。
上記のトラブルを回避するには、スイッチング電源装置PSの稼働台数を決定するために総負荷電流ioもしくはマスタースイッチング電源装置PS−1の負荷電流imを示す値と比較される閾値(交点電流を示す値)にヒステリシス幅を持たせればよい。
上記のトラブルは、スイッチング電源装置PSの稼働台数変更後の所定時間、稼動台数の変更処理を禁止することによっても回避することができる。
なお、上記閾値にヒステリシス幅を持たせることと、稼働台数変更後の所定時間、稼動台数の変更処理を禁止することとを併用してもよい。
また、上記閾値にヒステリシス幅を持たせる手段や上記稼動台数の変更処理を所定時間禁止する手段は、切替処理部8内に設けることができる。
すなわち、各スイッチング電源装置PSの特性が等しくない場合には、スイッチング電源装置PSの効率を表す前記式(15)の近似式もしくは寄生素子の影響を考慮したより高次の項を含む(広義の)下に凸の関数を、全てのスイッチング電源装置PSについて理論的もしくは実験的に求め、効率を表すそれらの式に基づく数値計算によって図7に例示したグラフに準じたグラフを作成する。そして、このグラフ上の個々の効率曲線の交点における総負荷電流ioの値をスイッチング電源装置PSの稼働台数を切替えるための判定閾値として図1に示すメモリ10に記憶させる。なお、上記判定閾値を用いた稼働台数を切替処理は前述した実施形態におけるそれと同様であるので、その説明を省略する。
(g)電源装置の稼働台数の切替をデジタル制御によって行う場合は、前述したアルゴリズムを記憶手段に記憶させ、かつ、このアルゴリズムを実行する制御装置に各スイッチング電源装置PSの特性を示すデータ(例えば、スイッチング電源装置PSの全台数および各スイッチング電源装置PSについての式(15)の定数a,b,c)を入力する手段を設けておくことによって、上記したさまざまなスイッチング電源装置に対して柔軟に本発明を適用することができる。
3 制御部
4 インダクタ
5 キャパシタ
6,7 電流センサ
8 切替処理部
9,10 メモリ
20 交点電流検出回路
21 電圧発生器
22,24 閾値発生器
23,25 比較器
31 演算増幅器
32 直流電圧源
33,34 抵抗器
35 スイッチ素子
36 デコーダ
Claims (27)
- 並列接続されたz台(zは2以上の自然数)の電源装置と、前記電源装置の稼動台数を制御する稼動台数制御装置と、を備え、前記稼動台数制御装置は、
前記z台の電源装置の負荷電流に対する損失特性をそれぞれ下に凸の関数f1〜fzで同定する、
前記関数f1〜fzに基づいて、n台(nはz以下の自然数)の前記電源装置を稼動させた場合の総負荷電流に対する変換効率を表す関数ηnを求める、
関数ηqと関数η(q+1)の交点の電流である交点電流iq(qは(z-1)以下の自然数)を求める、
というプロセスを経て決定される交点電流i1〜i(z-1)に基づいて稼動させる前記電源装置の台数を決定することを特徴とする電源システム。 - 前記稼動台数制御装置は、
前記交点電流i1〜i(z-1)を格納する交点電流値記憶要素と、
前記総負荷電流を検出する電流検出要素と、を有し、
前記電流検出要素により検出される前記総負荷電流と前記交点電流値記憶要素に格納された前記交点電流i1〜i(z-1) とを比較することによって前記稼動させる電源装置の台数を決定する、ことを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記稼動台数制御装置は、前記電流検出要素により検出される前記総負荷電流をiとするとき、前記稼動させる電源装置の台数を、i<i1なら1、iq<i≦i(q+1)ならq+1、i(z-1)<iならzと決定するか、もしくは、i≦i1なら1、iq≦i<i(q+1)ならq+1、i(z-1)≦iならzと決定する、ことを特徴とする請求項2に記載の電源システム。
- 前記稼動台数制御装置は、
前記交点電流i1〜i(z-1)に基づいて、稼働台数減少用閾値ijL=i(j-1)/j,稼働台数増加用閾値ijH=ij/j(jは2〜(z-1)の自然数)、および稼働台数増加用閾値i1H=i1,稼働台数減少用閾値izL=i(z-1)/z(但し、i1Lは存在しない、もしくはゼロとし、izHは存在しない、もしくは前記z台の電源装置の各許容負過電流の内の最大値を超える値とする)を出力する閾値発生要素と、
稼動している前記電源装置の台数nを記憶する台数記憶要素と、
前記稼動している電源装置のうちの1台の負荷電流を検出する電流検出要素と、を有し、
前記電流検出要素により検出された前記負荷電流の値を閾値inLおよびinHと比較し、前記電流検出要素により検出された前記負荷電流の値が前記閾値inL以下であれば稼動している前記電源装置の台数を(n-1)とし、前記負荷電流の値が前記閾値inH以上であれば(n+1)とすることを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記下に凸の関数f1〜fzが前記総負荷電流に対する偶数次の多項式であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電源システム。
- 前記下に凸の関数f1〜fzが全て前記負荷電流に対するひとつの二次の多項式に実質的に等しく、前記稼動台数制御装置は、
前記電源装置の稼働台数nを記憶する台数記憶要素と、
稼動していう前記電源装置のうちの1台の負荷電流を検出する電流検出要素と、
前記電流検出要素の出力信号を自乗する自乗要素と、
稼働台数減少用閾値VthL=K・((n-1)/n)(Kは正定数)および稼働台数増加用閾値VthH=K・((n+1)/n)を与える閾値発生要素と、を備え、
前記自乗要素の出力と前記閾値VthL,VthHとを比較することによって前記電源装置の稼働台数nを増減させることを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記閾値発生要素は、
演算増幅器と、
前記演算増幅器の非反転入力端子に定電圧を印加する定電圧源と、
前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子の間に接続された抵抗値Rdの固定抵抗器と、
前記演算増幅器の反転入力端子と基準電位点の間に接続され、前記稼働台数nを受けて抵抗値を変更する可変抵抗回路と、
をそれぞれ備える非反転増幅回路を有し、
前記非反転増幅回路は、前記稼働台数nに対し、前記可変抵抗回路を一端が前記演算増幅器の出力端子に接続された抵抗値Rdの抵抗と、抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との直列回路として、前記演算増幅器の出力端子から前記稼働台数増加用閾値VthHを出力し、前記抵抗値Rdの抵抗と前記抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との接続点の電位を稼働台数減少用閾値VthLとして出力することを特徴とする請求項7に記載の電源システム。 - 前記非反転増幅回路の可変抵抗回路は、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記基準電位点の間に直列に接続されたz個の抵抗値Rdの抵抗器と、
前記z個の抵抗器の直列回路における抵抗器の直列接続数を変化させる(z-1)個のスイッチ素子と、
前記稼働台数nに基づき前記(z-1)個のスイッチ素子のオンオフを制御して、前記抵抗値Rdの抵抗と抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との直列回路を形成するデコーダと、
を有することを特徴とする請求項8に記載の電源システム。 - 前記稼動台数制御装置は、前記電源装置の稼動台数を決定するために、前記交点電流もしくは前記交点電流に基づく閾値にヒステリシス幅を持たせるようにしたことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記稼動台数制御装置は、前記電源装置の稼働台数を変更した後の所定時間において、前記稼働台数の変更を禁止することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記電源装置が降圧型のスイッチング電源装置である請求項1ないし11のいずれか1項に記載の電源システム。
- 並列接続されたz台(zは2以上の自然数)の電源装置を有する電源システムにおける制御装置であって、 前記z台の電源装置の負荷電流に対する損失特性をそれぞれ下に凸の関数f1〜fzで同定する、
前記関数f1〜fzに基づいて、n台(nはz以下の自然数)の前記電源装置を稼動させた場合の総負荷電流に対する変換効率を表す関数ηnを求める、
関数ηqと関数η(q+1)の交点の電流である交点電流iq(qは(z-1)以下の自然数)を求める、
というプロセスを経て決定される交点電流i1〜i(z-1)の値に基づいて稼動させる前記電源装置の台数を決定するように構成したことを特徴とする電源システムの制御装置。 - 前記交点電流i1〜i(z-1)の値を格納する交点電流値記憶要素と、
前記総負荷電流を検出する電流検出要素と、を有し、
前記電流検出要素により検出された前記総負荷電流と前記交点電流値記憶要素に格納された前記交点電流i1〜i(z-1)とを比較することによって前記稼動させる電源装置の台数を決定する、ことを特徴とする請求項13に記載の電源システムの制御装置。 - 前記電流検出要素により検出された前記総負荷電流をiとするとき、前記稼動させる電源装置の台数を、i<i1なら1、iq<i≦i(q+1)ならq+1、i(z-1)<iならzと決定するか、もしくは、i≦i1なら1、iq≦i<i(q+1)ならq+1、i(z-1)≦iならzと決定する、ことを特徴とする請求項14に記載の電源システムの制御装置。
- 前記交点電流i1〜i(z-1)に基づいて、稼働台数減少用閾値ijL=i(j-1)/j,稼働台数増加用閾値ijH=ij/j(jは2〜(z−1)の自然数)、および稼働台数増加用閾値i1H=i1,稼働台数減少用閾値izL=i(z-1)/z(但し、i1Lは存在しない、もしくはゼロとし、izHは存在しない、もしくは前記z台の電源装置の各許容負過電流の内の最大値を超える値とする)を出力する閾値発生要素と、
稼動している前記電源装置の台数nを記憶する台数記憶要素と、
前記稼動していう電源装置のうちの1台の負荷電流を検出する電流検出要素と、を有し、
前記電流検出要素により検出された前記負荷電流の値を閾値inLおよびinHと比較し、前記電流検出要素により検出された前記負荷電流の値が前記閾値inL以下であれば稼動している前記電源装置の台数を(n-1)とし、前記負荷電流の値が前記閾値inH以上であれば(n+1)とすることを特徴とする請求項13に記載の電源システムの制御装置。 - 前記下に凸の関数f1〜fzが前記総負荷電流に対する偶数次の多項式であることを特徴とする請求項13ないし16のいずれかに記載の電源システムの制御装置。
- 前記下に凸の関数f1〜fzが全て前記負荷電流に対するひとつの二次の多項式に実質的に等しく、
前記電源装置の稼働台数nを記憶する台数記憶要素と、
稼動している前記電源装置のうちの1台の負荷電流を検出して、これに相当する電圧信号を出力する電流検出要素と、
前記電流検出要素の出力信号を自乗する自乗要素と、
稼働台数減少用閾値VthL=K・((n-1)/n)(Kは正定数)および稼働台数増加用閾値VthH=K・((n+1)/n)を与える閾値発生要素と、を備え、
前記自乗要素の出力と前記閾値VthL,VthHとを比較することによって前記電源装置の稼働台数nを増減させることを特徴とする請求項13に記載の電源システムの制御装置。 - 前記閾値発生要素は、
演算増幅器と、
前記演算増幅器の非反転入力端子に定電圧を印加する定電圧源と、
前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子の間に接続された抵抗値Rdの固定抵抗器と、
前記演算増幅器の反転入力端子と基準電位点の間に接続され、前記稼働台数nを受けて抵抗値を変更する可変抵抗回路と、
をそれぞれ備える非反転増幅回路を有し、
前記非反転増幅回路は、前記稼働台数nに対し、前記可変抵抗回路を一端が前記演算増幅器の出力端子に接続された抵抗値Rdの抵抗と、抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との直列回路として、前記演算増幅器の出力端子から前記稼働台数増加用閾値VthHを出力し、前記抵抗値Rdの抵抗と前記抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との接続点の電位を稼働台数減少用閾値Vthとして出力することを特徴とする請求項19に記載の電源システムの制御装置。 - 前記非反転増幅回路の可変抵抗回路は、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記基準電位点の間に直列に接続されたz個の抵抗値Rdの抵抗器と、
前記z個の抵抗器の直列回路における抵抗器の直列接続数を変化させる(z−1)個のスイッチ素子と、
前記稼働台数nに基づき前記(z−1)のスイッチ素子のオンオフを制御して、前記抵抗値Rdの抵抗と抵抗値(n-1)・Rdの抵抗との直列回路を形成するデコーダと、
を有することを特徴とする請求項20に記載の電源システムの制御装置。 - 前記電源装置の稼動台数を決定するために、前記交点電流もしくは前記交点電流に基づく閾値にヒステリシス幅を持たせるようにしたことを特徴とする請求項13ないし21のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。
- 前記電源装置の稼働台数を変更した後の所定時間において、前記稼働台数の変更を禁止することを特徴とする請求項13ないし22のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。
- 前記電源装置が降圧型のスイッチング電源装置である請求項13ないし23のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。
- z台(zは2以上の自然数)の電源装置PS-1〜PS-zを並列稼動させる電源システムの制御装置の製造方法であって、
前記z台の電源装置PS-1〜PS-zの負荷電流に対する損失特性をそれぞれに下に凸の関数f1〜fzで同定する、
前記関数f1〜fzに基づいて、n台(nはz以下の自然数)の前記電源装置を並列稼動させたときの総負荷電流に対する変換効率を表す関数ηnを求める、
関数ηq(qは(z−1)以下の自然数)と関数η(q+1)の交点の電流である交点電流iqを求める、
というプロセスを経て得られた前記交点電流iqの値もしくは前記交点電流iqに所定の演算を施した値を記憶要素に記憶させるステップと、
前記記憶要素に記憶させた値に基づいて前記電源装置の稼働台数を決定する制御要素を設けるステップと、
を含むことを特徴とする電源システムの制御装置の製造方法。 - z台(zは2以上の自然数)の電源装置PS-1〜PS-zを並列稼動させる電源システムの制御装置の製造方法であって、
前記z台の電源装置PS-1〜PS-zの負荷電流iに対する損失特性をひとつの二次式ai2+bi+cで同定するステップと、
c/aを計算するステップと、
c/aに比例した値を前記電源システムの制御装置の記憶要素に記憶させる、もしくは該電源システムの制御装置が有する基準電圧源の出力電圧をc/aに比例した値に調整するステップと、
前記c/aに比例した値に基づいて前記電源装置の稼働台数を決定するステップと、
を含むことを特徴とする電源システムの制御装置の製造方法。
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