JP5971850B2 - DC power supply unit and DC power supply system - Google Patents

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Description

本発明は、直流電源ユニットおよび直流電源システムに関する。   The present invention relates to a DC power supply unit and a DC power supply system.

直流電源システムには、直流電源ユニットを複数台設けて、並列冗長運転方式の直流電源システムを構成しているものがある。この方式の直流電源システムは電源ユニットが１台故障しても、負荷のシステムの動作に影響を与えないようにしている。   Some DC power supply systems include a plurality of DC power supply units to constitute a parallel redundant operation type DC power supply system. In this type of DC power supply system, even if one power supply unit fails, the operation of the load system is not affected.

図７は、並列冗長運転方式の直流電源システムの構成例を示す図である。同図に示す直流電源システム３００は、Ｎ＋１台（Ｎは自然数）の直流電源ユニット３００−１，３００−２，…，３００−Ｎ，３００−Ｎ＋１を搭載しており、各直流電源ユニットは、交流の入力電圧Ｖｉを直流の出力電圧Ｖｏに変換して負荷（図示なし）に直流電力を供給する直流電源装置である。また、直流電源ユニット３００−１，３００−２，…，３００−Ｎ，３００−Ｎ＋１のそれぞれは、出力電圧Ｖｏと所定の出力電圧基準信号との差分に応じて、出力トランスの一次側に接続されたスイッチング素子のＯＮ（オン）幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータを有している。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a DC power supply system of a parallel redundant operation method. The DC power supply system 300 shown in the figure is equipped with N + 1 (N is a natural number) DC power supply units 300-1, 300-2,..., 300-N, 300-N + 1. This is a DC power supply device that converts an AC input voltage Vi into a DC output voltage Vo and supplies DC power to a load (not shown). In addition, each of the DC power supply units 300-1, 300-2,..., 300-N, 300-N + 1 is connected to the primary side of the output transformer according to the difference between the output voltage Vo and a predetermined output voltage reference signal. The DC / DC converter controls the ON width of the switching element.

図７に示す直流電源システム３００は、通常動作時には、Ｎ＋１台の直流電源ユニット３００−１〜３００−Ｎ＋１を作動させて負荷に直流電力を供給しながら、バッテリＢＡＴＴへ充電する。   In the normal operation, the DC power supply system 300 shown in FIG. 7 charges the battery BATT while operating the N + 1 DC power supply units 300-1 to 300-N + 1 to supply DC power to the load.

通常、この種の直流電源ユニットは、過電流保護回路（出力電流制限回路）を備えている（特許文献１）。この過電流保護回路は、負荷の過電流状態が電流検出器等により検出された場合、出力電圧を低下（垂下）させて電力を一定に保つための、所謂、定電力垂下特性に基づく動作を実施する。この定電力垂下特性によれば、後述する図５（ａ）に例示するように、出力電流Ｉｏが定格電流ＩＬを超えると、出力電圧Ｖｏが低下され、これにより、出力電力が一定に維持される。従って、例えば電源投入時に負荷に過電流が流れる場合、定格最大電流ＩＬＬ以上の電流が負荷に流れないようにすることができる。   Usually, this type of DC power supply unit includes an overcurrent protection circuit (output current limiting circuit) (Patent Document 1). This overcurrent protection circuit performs an operation based on a so-called constant power drooping characteristic for keeping the power constant by lowering (drooping) the output voltage when an overcurrent state of the load is detected by a current detector or the like. carry out. According to this constant power drooping characteristic, as illustrated in FIG. 5A, which will be described later, when the output current Io exceeds the rated current IL, the output voltage Vo is lowered, thereby maintaining the output power constant. The Therefore, for example, when an overcurrent flows through the load when the power is turned on, it is possible to prevent a current exceeding the rated maximum current ILL from flowing through the load.

特開平１０−１５６５３７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-156537

しかしながら、上述の従来技術によれば、複数台の直流電源ユニットを並列接続して並列冗長運転する場合、以下に説明するように、各直流電源ユニットの特性のばらつきに起因して、定電力垂下特性での動作領域において出力電圧Ｖｏが不安定になるという問題がある。   However, according to the above-described prior art, when a plurality of DC power supply units are connected in parallel and operated in parallel redundant operation, the constant power droop is caused by the variation in characteristics of each DC power supply unit as described below. There is a problem that the output voltage Vo becomes unstable in the operation region in the characteristics.

上述の定電力垂下特性での動作領域においては、出力電流Ｉｏに応じて出力電圧Ｖｏが随時変化する。このような動作領域において、仮に全ての直流電源ユニットが同一の特性を有しており、全ての直流電源ユニットの出力電圧Ｖｏが同一であれば、各直流電源ユニットから出力電圧Ｖｏを安定的に出力することができる。   In the operation region with the above-described constant power drooping characteristic, the output voltage Vo changes as needed according to the output current Io. In such an operation region, if all the DC power supply units have the same characteristics and the output voltages Vo of all the DC power supply units are the same, the output voltage Vo is stably supplied from each DC power supply unit. Can be output.

しかしながら、実際には、各直流電源ユニットにおいて、例えば出力電流Ｉｏを検出するためのシャント抵抗の抵抗値等のばらつきが存在する。このため、各直流電源ユニットにおいて検出される出力電流Ｉｏは異なり、この出力電流Ｉｏから算出される出力電圧Ｖｏは直流電源ユニット毎に異なる。特に、出力電流Ｉｏに応じて出力電圧Ｖｏが随時変化する定電力垂下特性の領域において、各直流電源ユニットの出力電圧Ｖｏの違いが顕著になる。この結果、複数台の直流電源ユニットを並列運転したときの出力電圧Ｖｏの波形に規格外のリップルが発生し、評価雑音も規格値を満足することができなくなる。   Actually, however, there is variation in the resistance value of the shunt resistor, for example, for detecting the output current Io in each DC power supply unit. For this reason, the output current Io detected in each DC power supply unit is different, and the output voltage Vo calculated from this output current Io is different for each DC power supply unit. In particular, in the region of constant power drooping characteristics where the output voltage Vo changes as needed according to the output current Io, the difference in the output voltage Vo of each DC power supply unit becomes significant. As a result, non-standard ripples occur in the waveform of the output voltage Vo when a plurality of DC power supply units are operated in parallel, and the evaluation noise cannot satisfy the standard value.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、並列運転時に出力電圧を安定的に発生させることができる直流電源ユニットおよび直流電源システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a DC power supply unit and a DC power supply system capable of stably generating an output voltage during parallel operation.

上記課題を解決するために、本発明に係る直流電源ユニットは、複数台の直流電源ユニットを並列接続して備えた直流電源システムにおける、定電力垂下特性を有する直流電源ユニットであって、当該直流電源ユニットの出力電流を一定周期毎に取得し、今回の前記出力電流と前回の前記出力電流との差分が所定値を超えている場合、前記定電力垂下特性に従って当該直流電源ユニットの出力電圧の参照値を生成し、前記参照値が上限値と下限値との間の値である場合、前記参照値を出力し、前記参照値が前記上限値以上である場合、前記参照値として前記上限値を出力し、前記参照値が前記下限値以下である場合、前記参照値として前記下限値を出力し、前記差分が前記所定値以下である場合、前回出力した前記参照値を維持させる制御部を備え、前記制御部は、前記参照値に基づいて当該直流電源ユニットの動作を制御する。 In order to solve the above problems, a DC power supply unit according to the present invention is a DC power supply unit having a constant power drooping characteristic in a DC power supply system including a plurality of DC power supply units connected in parallel. When the output current of the power supply unit is acquired at regular intervals, and the difference between the current output current and the previous output current exceeds a predetermined value, the output voltage of the DC power supply unit is determined according to the constant power drooping characteristic. When a reference value is generated and the reference value is a value between an upper limit value and a lower limit value, the reference value is output, and when the reference value is equal to or greater than the upper limit value, the upper limit value is used as the reference value. When the reference value is less than or equal to the lower limit value, the lower limit value is output as the reference value, and when the difference is less than or equal to the predetermined value, the control unit that maintains the previously output reference value Wherein the control unit controls the operation of the DC power supply unit based on the reference value.

前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記制御部は、当該直流電源ユニットの出力電圧を検出するための電圧検出部と、当該直流電源ユニットの出力電流を検出するための電流検出部と、前記電流検出部により検出された出力電流が所定量だけ変化した場合、前記定電力垂下特性に従って当該直流電源ユニットの出力電圧の参照値を生成する参照電圧生成部と、前記参照電圧生成部により生成された出力電圧の参照値と前記電圧検出部により検出された出力電圧とから、当該直流電源ユニットを定電力垂下特性に従って動作させるための制御量を演算する演算部と、を備え、前記制御量に基づいて当該直流電源ユニットの動作を制御する。   In the DC power supply unit, for example, the control unit includes a voltage detection unit for detecting an output voltage of the DC power supply unit, a current detection unit for detecting an output current of the DC power supply unit, and the current detection When the output current detected by the unit changes by a predetermined amount, a reference voltage generation unit that generates a reference value of the output voltage of the DC power supply unit according to the constant power drooping characteristic, and an output generated by the reference voltage generation unit A calculation unit for calculating a control amount for operating the DC power supply unit according to a constant power drooping characteristic from a reference value of the voltage and the output voltage detected by the voltage detection unit, and based on the control amount Controls the operation of the DC power supply unit.

前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記参照電圧生成部は、前記出力電流と前記参照値との対応関係が規定されたテーブルを有し、前記テーブルを参照して前記参照値を生成する。
前記直流電源ユニットにおいて、例えば、前記テーブルに規定された前記出力電流と前記参照値との対応関係は、直線近似化されている。 In the DC power supply unit, for example, the reference voltage generation unit has a table in which a correspondence relationship between the output current and the reference value is defined, and generates the reference value with reference to the table.
In the DC power supply unit, for example, the correspondence relationship between the output current and the reference value defined in the table is linearly approximated.

上記課題を解決するために、本発明に係る直流電源システムは、複数台の前記直流電源ユニットを並列接続して備えた直流電源システムの構成を有する。   In order to solve the above problems, a DC power supply system according to the present invention has a configuration of a DC power supply system including a plurality of DC power supply units connected in parallel.

本発明によれば、出力電流が所定量だけ変化した場合に定電力垂下特性に従って直流電源ユニットを動作させるので、並列運転時に出力電圧を安定的に発生させることができる。   According to the present invention, when the output current changes by a predetermined amount, the DC power supply unit is operated according to the constant power drooping characteristic, so that the output voltage can be stably generated during parallel operation.

本発明の第１実施形態による直流電源ユニットの構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram showing roughly an example of composition of a direct-current power unit by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態による直流電源ユニットが備える制御部の構成の一例を明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the control part with which the DC power supply unit by 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第１実施形態による直流電源ユニットが備える制御部を構成する第２参照電圧生成部の周波数特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency characteristic of the 2nd reference voltage generation part which comprises the control part with which the DC power supply unit by 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第１実施形態による直流電源ユニットの動作の流れの一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the flow of operation | movement of the DC power supply unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による直流電源ユニットの動作領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation area | region of the DC power supply unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態による直流電源ユニットの構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the DC power supply unit by 2nd Embodiment of this invention. 直流電源システムの構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of a DC power supply system.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、全実施形態および全図面にわたって、同一符号は同一要素を表している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the same reference numerals denote the same elements throughout the embodiments and the drawings.

（第１実施形態）
[構成の説明]
図１に、本発明の第１実施形態による直流電源ユニット１００の構成を示す。
直流電源ユニット１００は、定電力垂下特性を有する直流電源ユニットであり、概略的には、整流部１１０（ＲＥＣ）、力率改善回路１２０（ＰＦＣ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０（ＤＣ／ＤＣ）、制御部１４０から構成される。本実施形態では、定電力垂下特性は、設計段階で予め設定されている。 (First embodiment)
[Description of configuration]
FIG. 1 shows a configuration of a DC power supply unit 100 according to the first embodiment of the present invention.
The DC power supply unit 100 is a DC power supply unit having a constant power drooping characteristic. In general, the DC power supply unit 100 has a rectifying unit 110 (REC), a power factor correction circuit 120 (PFC), and a DC / DC converter unit 130 (DC / DC). The control unit 140 is configured. In the present embodiment, the constant power drooping characteristic is preset in the design stage.

ここで、整流部１１０は、入力電圧Ｖｉを有する商用の交流入力（ＡＣ）を整流するためのものである。整流部１１０の後段には力率改善回路１２０が接続される。この力率改善回路１２０は、整流部１１０により整流される電流波形を電圧波形と整合させることにより力率を改善するためのものである。力率改善回路１２０の後段には、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０が接続される。このＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０は、力率改善回路１２０の出力電圧を所望の直流出力電圧ＶＯに変換するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０の出力部に接続された配線には、本実施形態の特徴部である制御部１４０を構成するシャント抵抗１４２（ＳＨＴ）が介挿されている。 Here, the rectifying unit 110 is for rectifying a commercial AC input (AC) having an input voltage Vi. A power factor correction circuit 120 is connected to the subsequent stage of the rectifying unit 110. The power factor correction circuit 120 is for improving the power factor by matching the current waveform rectified by the rectifying unit 110 with the voltage waveform. A DC / DC converter unit 130 is connected to the subsequent stage of the power factor correction circuit 120. The DC / DC converter 130 converts an output voltage of the power factor correction circuit 120 to the desired DC output voltage V O. A shunt resistor 142 (SHT) constituting the control unit 140, which is a characteristic part of the present embodiment, is inserted in the wiring connected to the output unit of the DC / DC converter unit 130.

ここで、制御部１４０は、定電力垂下特性の動作領域において、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏの変化量が所定値を超えた場合に、本直流電源ユニット１００を所定の定電力垂下特性に従って動作させ、出力電流Ｉｏの変化量が所定値以下である場合には、それまでの動作状態を維持させるためのものであり、電圧検出部１４１、シャント抵抗１４２（ＳＨＴ）、差動増幅器１４３、参照電圧生成部１４４、演算部１４５から構成される。本実施形態では、制御部１４０は、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏを一定周期（後述のフィードバック制御のサイクル）毎に取得し、今回の周期で取得した出力電流Ｉｏと、前回の周期で取得した出力電流Ｉｏとの差分が所定値を超えている場合、直流電源ユニット１００を定電力垂下特性に従って動作させ、前記差分が前記所定値以下である場合、直流電源ユニット１００のそれまでの動作状態を維持させる。   Here, in the operation region of the constant power drooping characteristic, the control unit 140 causes the DC power supply unit 100 to follow the predetermined constant power drooping characteristic when the change amount of the output current Io of the DC power supply unit 100 exceeds a predetermined value. When the output current Io changes below the predetermined value, the voltage detector 141, the shunt resistor 142 (SHT), the differential amplifier 143, The reference voltage generation unit 144 and the calculation unit 145 are configured. In the present embodiment, the control unit 140 acquires the output current Io of the DC power supply unit 100 at a certain period (feedback control cycle described later), and acquires the output current Io acquired at the current period and the previous period. When the difference with the output current Io exceeds a predetermined value, the DC power supply unit 100 is operated according to the constant power drooping characteristic, and when the difference is equal to or less than the predetermined value, the DC power supply unit 100 is operating until then. To maintain.

電圧検出部１４１は、直流電源ユニット１００の出力電圧Ｖｏを検出するためのものである。シャント抵抗１４２と差動増幅部１４３は、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏを検出するための電流検出部を構成する。出力電流Ｉｏがシャント抵抗１４２を流れたときの電圧降下量が差動増幅部１４３により出力電流Ｉｏとして検出される。なお、本実施形態では、シャント抵抗１４２を用いて出力電流ＩＯを検出するものとするが、この例に限定されず、どのような手段を用いて出力電流ＩＯを検出してもよい。 The voltage detector 141 is for detecting the output voltage Vo of the DC power supply unit 100. The shunt resistor 142 and the differential amplifier 143 constitute a current detector for detecting the output current Io of the DC power supply unit 100. The amount of voltage drop when the output current Io flows through the shunt resistor 142 is detected by the differential amplifier 143 as the output current Io. In the present embodiment, the output current IO is detected using the shunt resistor 142, but the present invention is not limited to this example, and any means may be used to detect the output current IO .

参照電圧生成部１４４は、シャント抵抗１４２と差動増幅部１４３から構成される電流検出部により検出された出力電流Ｉｏの変化量が所定値を超えた場合、予め設定された定電力垂下特性に従って直流電源ユニット１００が定電力垂下動作するときに用いられる参照電圧値Ｖｒｅｆを生成するものである。この詳細については後述する。   When the change amount of the output current Io detected by the current detection unit including the shunt resistor 142 and the differential amplification unit 143 exceeds a predetermined value, the reference voltage generation unit 144 follows a preset constant power drooping characteristic. A reference voltage value Vref used when the DC power supply unit 100 performs a constant power drooping operation is generated. Details of this will be described later.

演算部１４５は、参照電圧生成部１４４により生成された参照電圧値Ｖｒｅｆと、電圧検出部１４１により検出された出力電圧Ｖｏとから、直流電源ユニット１００を所定の定電力垂下特性に従って動作させるための制御量ＣＶを演算するものである。制御部１４０は、制御量ＣＶをＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０に供給し、この制御量ＣＶによりＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作を定電力垂下特性に従って制御する。   The calculation unit 145 is for operating the DC power supply unit 100 according to a predetermined constant power drooping characteristic from the reference voltage value Vref generated by the reference voltage generation unit 144 and the output voltage Vo detected by the voltage detection unit 141. The control amount CV is calculated. The control unit 140 supplies the control amount CV to the DC / DC converter unit 130, and controls the switching operation of the DC / DC converter unit 130 according to the constant power drooping characteristic by the control amount CV.

図２（ａ）は、上述の制御部１４０が備える参照電圧生成部１４４の構成の一例を説明するための図であり、同図（ｂ）は、その構成を補足説明するための図である。同図（ａ）に示すように、参照電圧生成部１４４は、第１参照電圧生成部１４４１と第２参照電圧生成部１４４２とから構成される。このうち、第１参照電圧生成部１４４１は、次式（１）に従って、第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出するためのものである。   FIG. 2A is a diagram for explaining an example of the configuration of the reference voltage generation unit 144 included in the control unit 140, and FIG. 2B is a diagram for supplementarily explaining the configuration. . As shown in FIG. 5A, the reference voltage generation unit 144 includes a first reference voltage generation unit 1441 and a second reference voltage generation unit 1442. Among these, the first reference voltage generation unit 1441 is for calculating the first reference voltage value Vref1_n according to the following equation (1).

Vref1_n = Voffset-(Vgain×Io_n) …（１）        Vref1_n = Voffset- (Vgain × Io_n) (1)

上式（１）において、Ｖｒｅｆ１＿ｎ（ｎは自然数）は、図２（ｂ）に示す定電力垂下特性領域における出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏの対応関係を示す特性を直線近似化したときの出力電圧Ｖｏを表し、Ｖｏｆｆｓｅｔは、上記の直線近似化により得られる直線と縦軸（Ｖｏ軸）との切片を表し、Ｖｇａｉｎは、上記直線の傾きを表す。ＶｏｆｆｓｅｔおよびＶｇａｉｎは、設計段階で予め設定された値（所定値）である。また、ｎは、定電力垂下特性領域で実施される後述のフィードバック制御の各サイクルに対応している。従って、例えば、上式（１）のＶｒｅｆ１＿ｎは、フィードバック制御のｎ番目のサイクルにおいて上式（１）で算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１を表す。   In the above equation (1), Vref1_n (n is a natural number) is an output voltage obtained by linearly approximating the characteristic indicating the correspondence between the output voltage Vo and the output current Io in the constant power drooping characteristic region shown in FIG. Vo represents Voffset, which represents the intercept between the straight line obtained by the above linear approximation and the vertical axis (Vo axis), and Vgain represents the slope of the straight line. Voffset and Vgain are values (predetermined values) preset in the design stage. Further, n corresponds to each cycle of feedback control to be described later performed in the constant power drooping characteristic region. Therefore, for example, Vref1_n in the above equation (1) represents the first reference voltage value Vref1 calculated by the above equation (1) in the nth cycle of the feedback control.

第２参照電圧生成部１４４２は、次式（２）に従って、上式（１）により算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎから第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを算出するためのものである。   The second reference voltage generator 1442 is for calculating the second reference voltage value Vref_n from the first reference voltage value Vref1_n calculated by the above equation (1) according to the following equation (2).

Vref_n = (G1×Vref1_n)-(G2×Vref1_n-1)+(G3×Vref_n-1) …（２）        Vref_n = (G1 × Vref1_n)-(G2 × Vref1_n-1) + (G3 × Vref_n-1) (2)

上式（２）において、Ｖｒｅｆ＿ｎは、後述する定電力垂下特性領域で実施されるフィードバック制御のｎ番目のサイクルにおける第２参照電圧値Ｖｒｅｆを表し、Ｖｒｅｆ１＿ｎは、前述したように、フィードバック制御のｎ番目のサイクルにおいて上式（１）で算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１を表し、Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１は、フィードバック制御のｎ−１番目のサイクルにおいて上式（１）で算出された第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１を表し、Ｖｒｅｆ＿ｎ−１は、フィードバック制御のｎ−１番目のサイクルにおいて上式（２）により算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆを表す。Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は定数を表す。   In the above equation (2), Vref_n represents the second reference voltage value Vref in the nth cycle of feedback control performed in the constant power drooping characteristic region described later, and Vref1_n is n of feedback control as described above. The first reference voltage value Vref1 calculated by the above equation (1) in the th cycle is represented, and Vref1_n−1 is the first reference voltage calculated by the above equation (1) in the n−1 th cycle of the feedback control. The value Vref1 is represented, and Vref_n−1 represents the second reference voltage value Vref calculated by the above equation (2) in the (n−1) th cycle of the feedback control. G1, G2, and G3 represent constants.

上式（２）によれば、ｎ番目のサイクルの第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、ｎ番目のサイクルにおいて上式（１）により算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎと、その前回のｎ−１番目のサイクルにおいて上式（１）により算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１と、ｎ番目のサイクルにおいて上式（２）により算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとから決定される。即ち、上式（２）によれば、ｎ番目のサイクルの第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、ｎ番目のサイクルでの第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎのみに基づいて決定されるのではなく、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎには、ｎ番目のサイクルの第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎをＧ１で重み付けした量と、その前のｎ−１番目のサイクルの第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１をＧ２で重み付けした量との差分“(G1×Vref1_n)-(G2×Vref1_n-1)”が反映される。このように、ｎ番目のサイクルとｎ−１番目のサイクルの各参照電圧値を含む上式（２）を用いて第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを決定することにより、第２参照電圧生成部１４４２の周波数特性を調整することが可能になる。   According to the above equation (2), the second reference voltage value Vref_n of the nth cycle is equal to the first reference voltage value Vref1_n calculated by the above equation (1) in the nth cycle and its previous (n−1) th. Is determined from the first reference voltage value Vref1_n−1 calculated by the above equation (1) in the second cycle and the second reference voltage value Vref_n calculated by the above equation (2) in the nth cycle. That is, according to the above equation (2), the second reference voltage value Vref_n in the nth cycle is not determined based on only the first reference voltage value Vref1_n in the nth cycle, but the second reference voltage value Vref_n. The voltage value Vref_n includes an amount obtained by weighting the first reference voltage value Vref1_n of the nth cycle by G1, and an amount obtained by weighting the first reference voltage value Vref1_n-1 of the previous (n-1) th cycle by G2. The difference “(G1 × Vref1_n) − (G2 × Vref1_n−1)” is reflected. Thus, by determining the second reference voltage value Vref_n using the above equation (2) including the reference voltage values of the nth cycle and the (n−1) th cycle, the second reference voltage generation unit 1442 The frequency characteristics can be adjusted.

一例として、上式（１）および上式（２）において、Ｖｏｆｆｓｅｔは、８９Ｖ（ＡＤ値１６１９相当）であり、Ｖｇａｉｎは、−０．８６２であり、Ｇ１は、０．００９５５であり、Ｇ２は０．００９５３であり、Ｇ３は０．９９９９８である。ただし、この例に限定されず、所望の定電力垂下特性に応じて、各値は任意に設定され得る。   As an example, in the above formulas (1) and (2), Voffset is 89V (corresponding to an AD value of 1619), Vgain is −0.862, G1 is 0.00955, and G2 is It is 0.00953 and G3 is 0.99998. However, the present invention is not limited to this example, and each value can be arbitrarily set according to a desired constant power drooping characteristic.

図３は、第２参照電圧生成部１４４２の周波数特性の一例を示す図であり、この例では、上述のように、Ｇ１を０．００９５５とし、Ｇ２を０．００９５３とし、Ｇ３を０．９９９９８としている。同図において、増幅度および位相遅れは、後述のフィードバック制御における増幅度および位相遅れを指している。同図の例では、フィードバック制御のサイクル周波数を１３４ｋＨｚとした場合、このフィードバック制御における増幅度が一定となって安定化する。従って、第２参照電圧生成部１４４２が有する周波数特性が直流電源ユニットの動作の安定に寄与することになる。このように定電力垂下特性に従った動作におけるフィードバック制御の増幅度が一定の範囲に収まるようにＧ１，Ｇ２，Ｇ３の各値を適切に選定すれば、フィードバック制御における所望の周波数特性を得ることができ、直流電源ユニットの動作を安定化させることができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the frequency characteristic of the second reference voltage generation unit 1442. In this example, as described above, G1 is 0.00955, G2 is 0.00953, and G3 is 0.99999. It is said. In the figure, the degree of amplification and the phase delay indicate the degree of amplification and the phase delay in feedback control described later. In the example of the figure, when the cycle frequency of the feedback control is 134 kHz, the amplification degree in the feedback control is constant and stabilized. Therefore, the frequency characteristic of the second reference voltage generation unit 1442 contributes to stable operation of the DC power supply unit. Thus, if each value of G1, G2, and G3 is appropriately selected so that the amplification degree of the feedback control in the operation according to the constant power drooping characteristic falls within a certain range, a desired frequency characteristic in the feedback control can be obtained. And the operation of the DC power supply unit can be stabilized.

[動作の説明]
次に、図４および図５を参照しながら、本実施形態による直流電源ユニット１００の動作を説明する。
図４は、直流電源ユニット１００の動作の流れの一例を説明するためのフローチャートである。また、図５は、直流電源ユニット１００の動作領域を説明するための図であり、図５（ａ）に示す各領域ＣＶ，ＣＰ，ＣＣは、前述の図２（ｂ）に示す各領域に対応している。 [Description of operation]
Next, the operation of the DC power supply unit 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of the operation flow of the DC power supply unit 100. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation region of the DC power supply unit 100. The regions CV, CP, and CC shown in FIG. 5A are the regions shown in FIG. It corresponds.

直流電源ユニット１００は、図５（ａ）に示すように、出力電流Ｉｏに応じて、定電圧特性領域ＣＶ、定電力垂下特性領域ＣＰ、定電流特性領域ＣＣの３つの動作領域で動作する。この例に示すように、出力電流Ｉｏが定格電流ＩＬを超えない場合、直流電源ユニット１００は、定電圧特性領域ＣＶで動作して出力電圧Ｖｏを一定に維持する。また、出力電流Ｉｏが定格電流ＩＬを超えた場合（例えば電源投入時）、直流電源ユニット１００は、定電力垂下特性領域ＣＰで動作して出力電力Ｐ（Ｐ＝Ｖｏ×Ｉｏ））を一定に維持する。更に、出力電流Ｉｏが定格最大電流ＩＬＬを超えた場合、直流電源ユニット１００は、定電流特性領域ＣＣで動作して出力電流Ｉｏを一定に制限する。上述の各動作領域を含む定電力垂下特性は設計段階で予め設定され、この定電力垂下特性の各動作領域は、直流電源ユニット１００の主制御部（図示なし）により出力電流Ｉｏに応じて切り替えられる。   As shown in FIG. 5A, the DC power supply unit 100 operates in three operation areas, that is, a constant voltage characteristic area CV, a constant power drooping characteristic area CP, and a constant current characteristic area CC according to the output current Io. As shown in this example, when the output current Io does not exceed the rated current IL, the DC power supply unit 100 operates in the constant voltage characteristic region CV and maintains the output voltage Vo constant. When the output current Io exceeds the rated current IL (for example, when the power is turned on), the DC power supply unit 100 operates in the constant power drooping characteristic region CP and keeps the output power P (P = Vo × Io) constant. maintain. Further, when the output current Io exceeds the rated maximum current ILL, the DC power supply unit 100 operates in the constant current characteristic region CC and limits the output current Io to a constant value. The constant power drooping characteristics including the above operating areas are preset in the design stage, and each operating area of the constant power drooping characteristics is switched according to the output current Io by the main control unit (not shown) of the DC power supply unit 100. It is done.

以下、図４のフローに沿って、定電力垂下特性領域ＣＰに着目して直流電源ユニット１００の動作を説明する。
なお、定電圧特性領域ＣＶおよび定電流特性領域ＣＣでの動作は、従来装置と同様であるので、その説明は省略する。 Hereinafter, the operation of the DC power supply unit 100 will be described along the flow of FIG. 4 while paying attention to the constant power drooping characteristic region CP.
Note that the operations in the constant voltage characteristic region CV and the constant current characteristic region CC are the same as those of the conventional device, and thus description thereof is omitted.

直流電源ユニット１００は、定電力垂下特性領域ＣＰでの動作において、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０の出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏに基づいて制御部１４０により生成された制御量ＣＶをＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作に反映させることにより、所望の定電力垂下特性に従ったフィードバック制御を実施する。定電力垂下特性領域ＣＰにおいて、このフィードバック制御のサイクル（周期）毎に、以下に説明するように、図４のステップＳ１〜Ｓ１２を実施する。なお、１サイクルの時間長は、必要とするフィードバック制御の精度等を考慮して、任意に設定することができる。   In the operation in the constant power drooping characteristic region CP, the DC power supply unit 100 converts the control amount CV generated by the control unit 140 based on the output voltage Vo and the output current Io of the DC / DC converter unit 130 into the DC / DC converter unit. By reflecting on the switching operation of 130, feedback control according to a desired constant power drooping characteristic is performed. In the constant power drooping characteristic region CP, Steps S1 to S12 in FIG. 4 are performed for each cycle (period) of the feedback control as described below. Note that the time length of one cycle can be arbitrarily set in consideration of the accuracy of necessary feedback control and the like.

図４に示すステップＳ１において、参照電圧生成部１４４は、定電力垂下特性領域でのフィードバック制御のｎ番目のサイクルにおいて、シャント抵抗１４２と差動増幅部１４３から構成される電流検出部（符号なし）により検出される出力電流Ｉｏ＿ｎを取得する。そして、参照電圧生成部１４４は、前回のｎ−１番目のサイクルで取得された出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回のｎ番目のサイクルで取得された出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏ（＝｜Ｉｏ＿ｎ−Ｉｏ＿ｎ−１｜）を算出する。   In step S1 shown in FIG. 4, the reference voltage generation unit 144 has a current detection unit (no symbol) configured by the shunt resistor 142 and the differential amplification unit 143 in the nth cycle of feedback control in the constant power drooping characteristic region. ) To obtain the output current Io_n detected. The reference voltage generation unit 144 then calculates the difference ΔIo (= | Io_n−Io_n) between the output current Io_n−1 acquired in the previous (n−1) th cycle and the output current Io_n acquired in the current nth cycle. -1 |) is calculated.

続いて、ステップＳ２において、参照電圧生成部１４４は、前回の出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回の出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えているかどうかを判定する。ここで、差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えていないと判定されれば（ステップＳ２；ＮＯ）、参照電圧生成部１４４は、今回のｎ番目のサイクルの処理を終了する。この場合、参照電圧生成部１４４から出力される参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、前回のｎ−１番目のサイクルで算出した参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１の値に維持される。   Subsequently, in step S2, the reference voltage generation unit 144 determines whether the difference ΔIo between the previous output current Io_n−1 and the current output current Io_n exceeds a predetermined value Ios. Here, if it is determined that the difference ΔIo does not exceed the predetermined value Ios (step S2; NO), the reference voltage generation unit 144 ends the processing of the current n-th cycle. In this case, the reference voltage value Vref_n output from the reference voltage generation unit 144 is maintained at the reference voltage value Vref_n−1 calculated in the previous (n−1) th cycle.

一方、差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えていると判定されれば（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ステップＳ３において、参照電圧生成部１４４は、前述の式（１）により、第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出する。即ち、参照電圧生成部１４４は、直線近似化された所定の定電力垂下特性に基づいて第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出する。   On the other hand, if it is determined that the difference ΔIo exceeds the predetermined value Ios (step S2; YES), in step S3, the reference voltage generation unit 144 sets the first reference voltage value Vref1_n according to the above equation (1). calculate. That is, the reference voltage generation unit 144 calculates the first reference voltage value Vref1_n based on a predetermined constant power drooping characteristic approximated by a straight line.

続いて、ステップＳ４において、参照電圧生成部１４４は、今回のｎ番目のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎで、前回のｎ−１番目のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１を更新する。換言すれば、今回のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎは、前回のサイクルで算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎ−１として記憶部（図示なし）に一時的に格納される。   Subsequently, in step S4, the reference voltage generation unit 144 uses the first reference voltage value Vref1_n calculated in the current nth cycle and the first reference voltage value Vref1_n−1 calculated in the previous (n−1) th cycle. Update. In other words, the first reference voltage value Vref1_n calculated in the current cycle is temporarily stored in the storage unit (not shown) as the first reference voltage value Vref1_n−1 calculated in the previous cycle.

続いて、ステップＳ５において、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ３において式（１）を用いて算出した第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎから、上述の式（２）を用いて今回のｎ番目のサイクルの第２参照値Ｖｒｅｆ＿ｎを算出する。   Subsequently, in step S5, the reference voltage generation unit 144 uses the first reference voltage value Vref1_n calculated using the equation (1) in the above step S3, and uses the above equation (2) to determine the nth current voltage. A second reference value Vref_n of the cycle is calculated.

続いて、ステップＳ６において、参照電圧生成部１４４は、今回のｎ番目のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎで、前回のｎ−１番目のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１を更新する。換言すれば、今回のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎは、前回のサイクルで算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１として記憶部（図示なし）に一時的に格納される。   Subsequently, in step S6, the reference voltage generation unit 144 uses the second reference voltage value Vref_n calculated in the current nth cycle and the second reference voltage value Vref_n−1 calculated in the previous (n−1) th cycle. Update. In other words, the second reference voltage value Vref_n calculated in the current cycle is temporarily stored in the storage unit (not shown) as the second reference voltage value Vref_n−1 calculated in the previous cycle.

続いて、ステップＳ７において、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ５において算出した第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを超えているかどうかを判定する。この上限値ＶＵは、参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎの上限として予め設定された値であり、任意に設定可能な値である。   Subsequently, in step S7, the reference voltage generation unit 144 determines whether or not the second reference voltage value Vref_n calculated in step S5 described above exceeds the upper limit value VU. The upper limit value VU is a value set in advance as the upper limit of the reference voltage value Vref_n, and can be arbitrarily set.

ここで、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを超えていると判定された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ８において、参照電圧生成部１４４は、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを上限値ＶＵで更新する。換言すれば、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ５で算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを破棄し、上限値ＶＵを第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとして採用する。これに対し、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを超えていないと判定された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ８は実施されず、処理はステップＳ９に移行される。   Here, when it is determined that the second reference voltage value Vref_n exceeds the upper limit value VU (step S7: YES), in step S8, the reference voltage generation unit 144 sets the second reference voltage value Vref_n to the upper limit value VU. Update with. In other words, the reference voltage generation unit 144 discards the second reference voltage value Vref_n calculated in step S5 described above, and employs the upper limit value VU as the second reference voltage value Vref_n. On the other hand, when it is determined that the second reference voltage value Vref_n does not exceed the upper limit value VU (step S7: NO), step S8 is not performed, and the process proceeds to step S9.

続いて、ステップＳ９において、参照電圧生成部１４４は、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っているかどうかを判定する。この下限値ＶＬは、参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎの下限として予め設定された値であり、任意に設定可能な値である。上述のステップＳ７において第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを上回っている旨の肯定的な判定がなされた場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ステップＳ８において上限値ＶＵが第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとされ、ステップＳ９では、上限値ＶＵが第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとして判定の対象とされる。このため、ステップＳ９の判定結果としては、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていない旨の否定的な判定結果しか存在し得ない。   Subsequently, in step S9, the reference voltage generation unit 144 determines whether the second reference voltage value Vref_n is below the lower limit value VL. The lower limit value VL is a value set in advance as a lower limit of the reference voltage value Vref_n, and can be arbitrarily set. When a positive determination is made in step S7 that the second reference voltage value Vref_n exceeds the upper limit value VU (step S7; YES), the upper limit value VU is set to the second reference voltage value Vref_n in step S8. In step S9, the upper limit value VU is determined as the second reference voltage value Vref_n. For this reason, as the determination result of step S9, there can only be a negative determination result that the second reference voltage value Vref_n is not lower than the lower limit value VL.

また、上述のステップＳ７において第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが上限値ＶＵを上回っていない旨の否定的な判定がなされた場合には、ステップＳ９では、上述のステップＳ５で算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが判定の対象とされる。このため、ステップＳ９の判定結果として、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っている旨の判定結果と、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていない旨の判定結果の両方が存在し得る。   If a negative determination is made in step S7 that the second reference voltage value Vref_n does not exceed the upper limit value VU, in step S9, the second reference voltage calculated in step S5 is used. The value Vref_n is determined. For this reason, both the determination result that the second reference voltage value Vref_n is lower than the lower limit value VL and the determination result that the second reference voltage value Vref_n is not lower than the lower limit value VL are included as the determination results of step S9. Can exist.

ここで、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていると判定された場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ１０において、参照電圧生成部１４４は、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを下限値ＶＬで更新する。換言すれば、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ５で算出された第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを破棄し、下限値ＶＬを第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎとして採用する。これに対し、第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが下限値ＶＬを下回っていないと判定された場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ１０は実施されず、処理はステップＳ１１に移行される。   Here, when it is determined that the second reference voltage value Vref_n is lower than the lower limit value VL (step S9; YES), in step S10, the reference voltage generation unit 144 sets the second reference voltage value Vref_n to the lower limit value VL. Update with. In other words, the reference voltage generation unit 144 discards the second reference voltage value Vref_n calculated in step S5 described above, and employs the lower limit value VL as the second reference voltage value Vref_n. On the other hand, when it is determined that the second reference voltage value Vref_n is not lower than the lower limit value VL (step S9: NO), step S10 is not performed, and the process proceeds to step S11.

続いて、参照電圧生成部１４４は、上述のステップＳ７〜Ｓ１０の各処理により得られた第２参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎを、ｎ番目のサイクルでの最終的な参照電圧値Ｖｒｅｆとして確定して演算部１４５に出力する。ここで、参照電圧生成部１４４が最終的に参照電圧値Ｖｒｅｆとして確定する値には、３種類の値が存在する。第１には、上述のステップＳ７において否定的判定がなされ、且つ、上述のステップＳ９においても否定的な判定がなされた場合の参照電圧値Ｖｒｅｆである。この場合、参照電圧値Ｖｒｅｆの値は、上述のステップＳ５で算出された値と一致する。第２には、上述のステップＳ７において肯定的判定がなされ、上述のステップ９において否定的判定がなされた場合である。この場合、参照電圧値Ｖｒｅｆは上限値ＶＵと一致する。第３には、上述のステップＳ７において否定的判定がなされ、上述のステップ９において肯定的判定がなされた場合である。この場合、参照電圧値Ｖｒｅｆは下限値ＶＬと一致する。   Subsequently, the reference voltage generation unit 144 determines the second reference voltage value Vref_n obtained by the processes in steps S7 to S10 described above as the final reference voltage value Vref in the nth cycle, and calculates the calculation unit. To 145. Here, there are three types of values that are finally determined by the reference voltage generation unit 144 as the reference voltage value Vref. The first is the reference voltage value Vref when a negative determination is made in step S7 described above and a negative determination is also made in step S9 described above. In this case, the value of the reference voltage value Vref matches the value calculated in step S5 described above. The second case is a case where an affirmative determination is made in step S7 described above and a negative determination is made in step 9 described above. In this case, the reference voltage value Vref matches the upper limit value VU. Third, there is a case where a negative determination is made in step S7 described above and a positive determination is made in step 9 described above. In this case, the reference voltage value Vref matches the lower limit value VL.

このように、参照電圧生成部１４４は、直流電源ユニット１００の出力電流Ｉｏを一定周期毎に検出して取得し、今回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎと前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１との差分（出力電流Ｉｏの変化量）が所定値Ｉｏｓを超えている場合、参照電圧値Ｖｒｅｆを生成して更新し、この参照電圧値Ｖｒｅｆが所定の上限値と下限値との間の範囲の値である場合、この参照電圧値Ｖｒｅｆを演算部１４５に出力する。また、参照電圧生成部１４４は、参照電圧値Ｖｒｅｆが所定の上限値ＶＵ以上である場合、この上限値ＶＵを参照電圧値Ｖｒｅｆとして演算部１４５に出力する。更に、参照電圧生成部１４４は、参照電圧値Ｖｒｅｆが所定の下限値ＶＬ以下である場合、この下限値ＶＬを参照電圧値Ｖｒｅｆとして演算部１４５に出力する。   As described above, the reference voltage generation unit 144 detects and acquires the output current Io of the DC power supply unit 100 at regular intervals, and the difference between the output current Io_n of the current cycle and the output current Io_n−1 of the previous cycle. When (the change amount of the output current Io) exceeds the predetermined value Ios, the reference voltage value Vref is generated and updated, and the reference voltage value Vref is a value in a range between the predetermined upper limit value and the lower limit value. If there is, the reference voltage value Vref is output to the calculation unit 145. Further, when the reference voltage value Vref is greater than or equal to a predetermined upper limit value VU, the reference voltage generation unit 144 outputs the upper limit value VU to the calculation unit 145 as the reference voltage value Vref. Furthermore, when the reference voltage value Vref is equal to or lower than the predetermined lower limit value VL, the reference voltage generation unit 144 outputs the lower limit value VL to the calculation unit 145 as the reference voltage value Vref.

最後のステップＳ１２において、参照電圧生成部１４４は、ｎの値をインクリメントして、次のサイクルに備える。
以上により、参照電圧生成部１４４は、フィードバック制御のサイクル毎に、出力電流Ｉｏから定電力垂下特性の出力電圧Ｖｏの基準値である参照電圧値Ｖｒｅｆを生成する。 In the last step S12, the reference voltage generation unit 144 increments the value of n to prepare for the next cycle.
As described above, the reference voltage generation unit 144 generates the reference voltage value Vref that is the reference value of the output voltage Vo of the constant power drooping characteristic from the output current Io for each cycle of the feedback control.

演算部１４５は、参照電圧生成部１４４が実施する上述のステップＳ１〜Ｓ１２の処理により得られた参照電圧値Ｖｒｅｆと、電圧検出部１４１により検出された出力電圧Ｖｏの値とから、直流電源ユニット１００を所望の定電力垂下特性に基づいてフィードバック制御するための制御量ＣＶを演算してＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０に出力する。ここで、制御量ＣＶは、電圧検出部１４１で検出される出力電圧Ｖｏを参照電圧値Ｖｒｅｆと一致させるためのＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作に必要な情報を含んでいる。   The calculation unit 145 calculates a DC power supply unit from the reference voltage value Vref obtained by the processing of the above-described steps S1 to S12 performed by the reference voltage generation unit 144 and the value of the output voltage Vo detected by the voltage detection unit 141. A control amount CV for performing feedback control of 100 based on a desired constant power drooping characteristic is calculated and output to the DC / DC converter unit 130. Here, the control amount CV includes information necessary for the switching operation of the DC / DC converter unit 130 for making the output voltage Vo detected by the voltage detection unit 141 coincide with the reference voltage value Vref.

ＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０は、演算部１４５から入力された制御量ＣＶに基づいて、例えば、出力電圧Ｖｏが参照電圧値Ｖｒｅｆとなるようにスイッチング動作のデューティを調整する。ただし、出力電圧Ｖｏをフィードバック制御することができることを限度として、他の任意の回路要素の動作を制御量ＣＶに基づいて制御してもよい。   The DC / DC converter unit 130 adjusts the duty of the switching operation based on the control amount CV input from the calculation unit 145 so that, for example, the output voltage Vo becomes the reference voltage value Vref. However, as long as the output voltage Vo can be feedback-controlled, the operation of any other circuit element may be controlled based on the control amount CV.

上述したように、参照電圧生成部１４４は、前回の出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回の出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えている場合に参照電圧値Ｖｒｅｆを更新し、直流電源ユニット１００は、更新された参照電圧値Ｖｒｅｆに従って定電力垂下特性に基づくフィードバック制御動作を実施する。即ち、参照電圧生成部１４４は、入力される出力電流Ｉｏの値に対して一種のヒステリシス特性を有している。このことは、出力電流Ｉｏが変化しても、前回の出力電流Ｉｏ＿ｎ−１と今回の出力電流Ｉｏ＿ｎとの差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えていなければ、参照電圧値Ｖｒｅｆは更新されず、定電力垂下特性に基づくフィードバック制御動作は、差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓを超えるまで保留される。   As described above, the reference voltage generation unit 144 updates the reference voltage value Vref when the difference ΔIo between the previous output current Io_n−1 and the current output current Io_n exceeds the predetermined value Ios, and the DC power supply unit. 100 performs a feedback control operation based on the constant power drooping characteristic according to the updated reference voltage value Vref. That is, the reference voltage generation unit 144 has a kind of hysteresis characteristic with respect to the value of the input output current Io. This means that even if the output current Io changes, the reference voltage value Vref is not updated unless the difference ΔIo between the previous output current Io_n−1 and the current output current Io_n exceeds the predetermined value Ios. The feedback control operation based on the power drooping characteristic is suspended until the difference ΔIo exceeds a predetermined value Ios.

ここで、図５（ｂ）を参照して、上述の定電力垂下特性に基づくフィードバック制御動作について補足する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）において符号Ａで示す定電力垂下特性の動作領域における出力電流Ｉｏと参照電圧値Ｖｒｅｆとの関係を示す。図５（ｂ）の例では、フィードバック制御における前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１に対して参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１が得られている。今回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎと前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１との差分ΔＩが所定値Ｉｏｓを超えていれば、今回のサイクルで出力電流Ｉｏ＿ｎから参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎが算出されて参照電圧値Ｖｒｅｆが更新される。図５（ｂ）の例では、参照電圧値Ｖｒｅｆが参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１から参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎに更新されている。 Here, with reference to FIG.5 (b), it supplements about the feedback control operation | movement based on the above-mentioned constant power drooping characteristic.
FIG. 5B shows the relationship between the output current Io and the reference voltage value Vref in the operation region of the constant power drooping characteristic indicated by the symbol A in FIG. In the example of FIG. 5B, the reference voltage value Vref_n−1 is obtained for the output current Io_n−1 of the previous cycle in the feedback control. If the difference ΔI between the output current Io_n of the current cycle and the output current Io_n−1 of the previous cycle exceeds the predetermined value Ios, the reference voltage value Vref_n is calculated from the output current Io_n in the current cycle, and the reference voltage value Vref is updated. In the example of FIG. 5B, the reference voltage value Vref is updated from the reference voltage value Vref_n−1 to the reference voltage value Vref_n.

これに対し、今回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎと前回のサイクルの出力電流Ｉｏ＿ｎ−１との差分ΔＩｏが所定値Ｉｏｓ以下であれば、今回のサイクルでは参照電圧値Ｖｒｅｆが更新されず、前回のサイクルの参照電圧値Ｖｒｅｆ＿ｎ−１が参照電圧値Ｖｒｅｆとして維持される。従って、出力電流Ｉｏの微小な変動に対しては参照電圧値Ｖｒｅｆは更新されず、この参照電圧値Ｖｒｅｆの変動が抑制される。このことは、参照電圧値Ｖｒｅｆに対して出力電圧Ｖｏの変動量が相対的に抑制されることを意味する。このため、演算部１４５において、出力電圧Ｖｏの値と参照電圧値Ｖｒｅｆとから算出される制御量ＣＶの変動が抑制され、この制御量ＣＶに基づくＤＣ／ＤＣコンバータ部１３０のスイッチング動作によって得られる出力電圧Ｖｏを安定化させることができる。このため、直流電源ユニット１００を複数台並列接続した場合に、複数台の直流電源ユニットの相互間の出力電圧Ｖｏの変動の影響が抑制される。従って、本実施形態によれば、複数台の直流電源ユニット１００を並列接続して並列運転した場合の出力電圧Ｖｏのリップルを抑制することができ、評価雑音を低減させることが可能になる。   In contrast, if the difference ΔIo between the output current Io_n of the current cycle and the output current Io_n−1 of the previous cycle is equal to or less than the predetermined value Ios, the reference voltage value Vref is not updated in the current cycle, and the previous cycle. The reference voltage value Vref_n−1 is maintained as the reference voltage value Vref. Therefore, the reference voltage value Vref is not updated for a minute change in the output current Io, and the change in the reference voltage value Vref is suppressed. This means that the fluctuation amount of the output voltage Vo is relatively suppressed with respect to the reference voltage value Vref. For this reason, in the calculation part 145, the fluctuation | variation of the controlled variable CV calculated from the value of the output voltage Vo and the reference voltage value Vref is suppressed, and it is obtained by the switching operation of the DC / DC converter part 130 based on this controlled variable CV. The output voltage Vo can be stabilized. For this reason, when a plurality of DC power supply units 100 are connected in parallel, the influence of fluctuations in the output voltage Vo between the plurality of DC power supply units is suppressed. Therefore, according to this embodiment, the ripple of the output voltage Vo when a plurality of DC power supply units 100 are connected in parallel and operated in parallel can be suppressed, and the evaluation noise can be reduced.

上述した第１実施形態では、定電流垂下特性を直線近似化するものとしたが、この例に限定されず、直線近似化せずに、定電力垂下特性における所望の出力電力Ｐと出力電流Ｉｏとから得られる出力電圧Ｖｏの特性式（Ｖｏ＝Ｐ／Ｉｏ）に従って第１参照電圧値Ｖｒｅｆ１＿ｎを算出してもよい。   In the first embodiment described above, the constant current drooping characteristic is linearly approximated. However, the present invention is not limited to this example, and the desired output power P and output current Io in the constant power drooping characteristic are not limited to the linear approximation. The first reference voltage value Vref1_n may be calculated according to the characteristic equation (Vo = P / Io) of the output voltage Vo obtained from the above.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態では、ルックアップテーブルを用いて参照電圧値Ｖｒｅｆを生成する。
図６は、本実施形態による直流電源ユニット２００の構成の一例を示す図である。直流電源ユニット２００は、上述の図１に示す第１実施形態による直流電源ユニット１００の構成において、制御部１４０に代えて制御部２４０を備える。この制御部２４０は、第１実施形態による制御部１４０が備える参照電圧生成部１４４に代えて参照電圧生成部２４４を備える点で第１実施形態の制御部１４０と異なる。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the reference voltage value Vref is generated using a lookup table.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the DC power supply unit 200 according to the present embodiment. The DC power supply unit 200 includes a control unit 240 instead of the control unit 140 in the configuration of the DC power supply unit 100 according to the first embodiment shown in FIG. The control unit 240 is different from the control unit 140 of the first embodiment in that a reference voltage generation unit 244 is provided instead of the reference voltage generation unit 144 provided in the control unit 140 according to the first embodiment.

ここで、参照電圧生成部２４４は、所望の定電力垂下特性に基づいた出力電流Ｉｏと参照電圧値Ｖｒｅｆとの対応関係が規定されたルックアップテーブルを有し、このルックアップテーブルを参照して参照電圧値Ｖｒｅｆを生成する。換言すれば、参照電圧生成部２４４は、図２（ａ）に示す第１実施形態による第１参照電圧生成部１４４１と第２参照電圧生成部１４４２の演算結果（参照電圧値Ｖｒｅｆの値）をルックアップテーブル２４４１として事前に備えている。そして、参照電圧生成部２４４は、差動増幅器１４３から入力される出力電流Ｉｏの値に基づいてルックアップテーブル２４４１をアクセスすることにより参照電圧値Ｖｒｅｆを取得して演算部１４５に出力する。その他は第１実施形態と同様である。   Here, the reference voltage generation unit 244 has a lookup table in which a correspondence relationship between the output current Io and the reference voltage value Vref based on a desired constant power drooping characteristic is defined. A reference voltage value Vref is generated. In other words, the reference voltage generation unit 244 obtains the calculation results (value of the reference voltage value Vref) of the first reference voltage generation unit 1441 and the second reference voltage generation unit 1442 according to the first embodiment shown in FIG. A lookup table 2441 is provided in advance. The reference voltage generation unit 244 acquires the reference voltage value Vref by accessing the lookup table 2441 based on the value of the output current Io input from the differential amplifier 143 and outputs the reference voltage value Vref to the calculation unit 145. Others are the same as in the first embodiment.

本実施形態によれば、ルックアップテーブル２４４１から参照電圧値Ｖｒｅｆを取得するので、第１実施形態の参照電圧生成部１４４を構成する第１参照電圧生成部１４４１と第２参照電圧生成部１４４２の演算動作を省略することができ、動作を高速化することができる。加えて、装置構成を簡略化することができ、従って装置コストを低減させることができる。   According to the present embodiment, since the reference voltage value Vref is acquired from the lookup table 2441, the first reference voltage generation unit 1441 and the second reference voltage generation unit 1442 that constitute the reference voltage generation unit 144 of the first embodiment. The arithmetic operation can be omitted, and the operation can be speeded up. In addition, the apparatus configuration can be simplified, and therefore the apparatus cost can be reduced.

なお、本実施形態では、ルックアップテーブル２４４１に備えられた参照電圧値Ｖｒｅｆの演算結果は、上述の第１実施形態と同様に直線近似化により得られたものとするが、この例に限定されず、直線近似化によらず、定電力垂下特性における所望の出力電力Ｐと出力電流Ｉｏとから得られる出力電圧Ｖｏの特性式に従って事前に算出した参照電圧値Ｖｒｅｆの値をルックアップテーブル２４４１に格納してもよい。   In the present embodiment, the calculation result of the reference voltage value Vref provided in the lookup table 2441 is obtained by linear approximation as in the first embodiment, but is limited to this example. First, the reference voltage value Vref calculated in advance according to the characteristic equation of the output voltage Vo obtained from the desired output power P and the output current Io in the constant power drooping characteristic without using linear approximation is stored in the lookup table 2441. It may be stored.

（第３実施形態）
次に、図６を援用して、本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態による直流電源システムは、上述の第１実施形態および第２実施形態による直流電源ユニットを備えて構成される。即ち、本実施形態による直流電源システムは、前述の図６に示す直流電源システム３００の構成において、直流電源ユニット３００−１，３００−２，…，３００−ｎ−１，３００−ｎ,３００−ｎ＋１のそれぞれを、図１に示す第１実施形態による直流電源ユニット１００、または、図５に示す第２実施形態による直流電源ユニット２００の何れかで置き替えたものに相当する。ただし、この例に限定されず、第１実施形態による複数台の直流電源ユニット１００、または、第２実施形態による複数台の直流電源ユニット２００、または、第１および第２実施形態の任意の組み合わせによる複数台の直流電源ユニットを並列接続して備えていれば、その他の構成は任意である。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The DC power supply system according to this embodiment includes the DC power supply units according to the first and second embodiments described above. That is, the DC power supply system according to the present embodiment has the DC power supply system 300, 300-2,..., 300-n-1, 300-n, 300- in the configuration of the DC power supply system 300 shown in FIG. Each of n + 1 corresponds to one replaced with either the DC power supply unit 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 or the DC power supply unit 200 according to the second embodiment shown in FIG. However, the present invention is not limited to this example, and a plurality of DC power supply units 100 according to the first embodiment, a plurality of DC power supply units 200 according to the second embodiment, or any combination of the first and second embodiments. Other configurations are arbitrary as long as a plurality of DC power supply units are connected in parallel.

本実施形態による直流電源システムによれば、上述の第１実施形態または第２実施形態による複数台の直流電源ユニットを並列接続して備えたので、並列冗長運転することが可能になる。従って、１台の直流電源ユニットに故障が発生したとして、他の直流電源ユニットがカバーできるので、負荷に対して安定的に直流電力を供給することができる。しかも、本実施形態によれば、直流電源システムを構成する複数台の直流電源ユニットは、前述の第１実施形態または第２実施形態で説明したように、定電力垂下特性領域において出力電圧Ｖｏを安定化させるので、出力電圧Ｖｏのリップルを抑制し、評価雑音を抑制することができる。従って、広い動作領域において安定した出力電圧Ｖｏを得ることが可能になる。   According to the DC power supply system according to the present embodiment, since the plurality of DC power supply units according to the first embodiment or the second embodiment described above are connected in parallel, parallel redundant operation can be performed. Accordingly, even if a failure occurs in one DC power supply unit, other DC power supply units can be covered, so that DC power can be stably supplied to the load. In addition, according to the present embodiment, the plurality of DC power supply units constituting the DC power supply system can output the output voltage Vo in the constant power drooping characteristic region as described in the first embodiment or the second embodiment. Since stabilization is achieved, ripple of the output voltage Vo can be suppressed and evaluation noise can be suppressed. Accordingly, it is possible to obtain a stable output voltage Vo in a wide operation region.

以上、本発明の第１実施形態から第３実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述の各実施形態では、交流入力（ＡＣ）を直流電力に変換するものとして直流電源ユニットを構成したが、これに限定されず、直流入力を所望電圧の直流電力に変換するものとして直流電源ユニットを構成してもよい。 The first to third embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. .
For example, in each of the above-described embodiments, the DC power supply unit is configured as one that converts AC input (AC) into DC power. However, the present invention is not limited to this, and the DC input is converted into DC power having a desired voltage. A power supply unit may be configured.

１００，２００…直流電源ユニット、１１０…整流部、１２０…力率改善回路、１３０…ＤＣ／ＤＣコンバータ部、１４０，２４０…制御部、１４１…電圧検出部、１４２…シャント抵抗、１４３…差動増幅部、１４４，２４４…参照電圧生成部、１４５…演算部、３００…直流電源システム、１４４１…第１参照電圧生成部、１４４２…第２参照電圧生成部、２４４１…ルックアップテーブル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 ... DC power supply unit, 110 ... Rectification part, 120 ... Power factor improvement circuit, 130 ... DC / DC converter part, 140, 240 ... Control part, 141 ... Voltage detection part, 142 ... Shunt resistance, 143 ... Differential Amplifiers, 144, 244 ... reference voltage generator, 145 ... arithmetic unit, 300 ... DC power supply system, 1441 ... first reference voltage generator, 1442 ... second reference voltage generator, 2441 ... look-up table.

Claims (5)

複数台の直流電源ユニットを並列接続して備えた直流電源システムにおける、定電力垂下特性を有する直流電源ユニットであって、
当該直流電源ユニットの出力電流を一定周期毎に取得し、今回の前記出力電流と前回の前記出力電流との差分が所定値を超えている場合、前記定電力垂下特性に従って当該直流電源ユニットの出力電圧の参照値を生成し、前記参照値が上限値と下限値との間の値である場合、前記参照値を出力し、前記参照値が前記上限値以上である場合、前記参照値として前記上限値を出力し、前記参照値が前記下限値以下である場合、前記参照値として前記下限値を出力し、前記差分が前記所定値以下である場合、前回出力した前記参照値を維持させる制御部を備え、
前記制御部は、前記参照値に基づいて当該直流電源ユニットの動作を制御する、
直流電源ユニット。 A DC power supply unit having a constant power drooping characteristic in a DC power supply system comprising a plurality of DC power supply units connected in parallel ,
When the output current of the DC power supply unit is acquired at regular intervals, and the difference between the current output current and the previous output current exceeds a predetermined value, the output of the DC power supply unit according to the constant power drooping characteristic A reference value of voltage is generated, and when the reference value is a value between an upper limit value and a lower limit value, the reference value is output, and when the reference value is greater than or equal to the upper limit value, the reference value is Control that outputs an upper limit value, outputs the lower limit value as the reference value when the reference value is less than or equal to the lower limit value, and maintains the reference value that was output last time when the difference is less than or equal to the predetermined value with a part,
The control unit controls the operation of the DC power supply unit based on the reference value.
DC power supply unit. 前記制御部は、
当該直流電源ユニットの出力電圧を検出するための電圧検出部と、
当該直流電源ユニットの出力電流を検出するための電流検出部と、
前記電流検出部により検出された出力電流が所定量だけ変化した場合、前記定電力垂下特性に従って当該直流電源ユニットの出力電圧の参照値を生成する参照電圧生成部と、
前記参照電圧生成部により生成された出力電圧の参照値と前記電圧検出部により検出された出力電圧とから、当該直流電源ユニットを定電力垂下特性に従って動作させるための制御量を演算する演算部と、
を備え、
前記制御量に基づいて当該直流電源ユニットの動作を制御する請求項１に記載の直流電源ユニット。 The controller is
A voltage detector for detecting the output voltage of the DC power supply unit;
A current detector for detecting the output current of the DC power supply unit;
When the output current detected by the current detector changes by a predetermined amount, a reference voltage generator that generates a reference value of the output voltage of the DC power supply unit according to the constant power drooping characteristic;
An arithmetic unit that calculates a control amount for operating the DC power supply unit according to a constant power drooping characteristic from the reference value of the output voltage generated by the reference voltage generator and the output voltage detected by the voltage detector; ,
With
The DC power supply unit according to claim 1, wherein the operation of the DC power supply unit is controlled based on the control amount. 前記参照電圧生成部は、
前記出力電流と前記参照値との対応関係が規定されたテーブルを有し、前記テーブルを参照して前記参照値を生成する請求項２に記載の直流電源ユニット。 The reference voltage generator is
The DC power supply unit according to claim 2, further comprising a table in which a correspondence relationship between the output current and the reference value is defined, and generating the reference value with reference to the table. 前記テーブルに規定された前記出力電流と前記参照値との対応関係は、直線近似化された請求項３に記載の直流電源ユニット。   The DC power supply unit according to claim 3, wherein a correspondence relationship between the output current and the reference value defined in the table is linearly approximated. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の複数台の前記直流電源ユニットを並列接続して備えた直流電源システム。 A DC power supply system comprising a plurality of the DC power supply units according to any one of claims 1 to 4 connected in parallel.
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