直流電源ユニット、及び直流電源システム
【課題】通常動作において必要な仕様（例えば、スイッチング素子の選定や熱設計の仕様）のままで、起動時の際に、通常動作時における定格最大電流ＩＬ以上の電流を供給できる直流電源ユニットを提供する。
【解決手段】過電流保護のために出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニット１０は、負荷ＲＬに所定の値以上（定格最大電流ＩＬ以上）の電流を供給する必要がある場合に、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行い、所定の値以上の電流を負荷に供給する。
【解決手段】過電流保護のために出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニット１０は、負荷ＲＬに所定の値以上（定格最大電流ＩＬ以上）の電流を供給する必要がある場合に、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行い、所定の値以上の電流を負荷に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源ユニット、及び直流電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、予備の直流電源ユニットを作動させることにより、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。
【０００３】
図９は、並列冗長運転方式の直流電源システムの例を示す図である。この図に示す直流電源システム１００Ａは、直流電源ユニットをｎ＋１台搭載しており、各直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは、入力される交流電圧（ＡＣ入力）を直流電圧に変換して負荷ＲＬに直流の電力を供給する直流電源装置である。また、各直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは、出力電圧を検出して出力電圧基準信号との差分に対応し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コンバータ回路を有している（図５を参照）。
【０００４】
この図に示す直流電源システム１００Ａは、通常動作時には、ｎ台の直流電源ユニット１〜ｎを作動させて負荷ＲＬに電力を供給しており、直流電源ユニット１〜ｎのいずれかが故障した場合に、ｎ＋１台目の直流電源ユニットを故障したユニットの代替のユニットとして使用する。また、この直流電源システム１００Ａは、停電の際にも負荷ＲＬへの電力の供給を継続できるように、バッテリ６１を備える蓄電装置６０を有している。停電によりＡＣ入力が失われた場合は、バッテリ６１からダイオードＤＸ１を通して負荷ＲＬに電力を供給する。
そして、この直流電源システム１００Ａでは、（ｎ＋１）台目の直流電源ユニットが、予備の電源ユニットとして使用されるとともに、バッテリ６１への充電器を兼ねている。
【０００５】
なお、関連するＤＣ／ＤＣコンバータ及び直流電源システムがある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータでは、垂下の場合を除き、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が定格電圧を下回った際には電源ユニット故障と判断するＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示す並列冗長運転方式の直流電源システム１００Ａにおいて、各直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは、一般に過電流保護回路（出力電流制限回路）を備えている。この過電流保護回路は、負荷の過電流状態を電流検出器等により検出すると、出力電圧を低下させて過電流制限を行う、所謂、定電流垂下動作を行う。例えば、図２（Ｂ）に示すように、負荷に過電流が流れる場合には、出力電圧Ｖｏを低下させ（出力電圧を垂下させ）、所定の過電流制限値（定格最大電流）ＩＬ以上の電流が流れないようにしている。このように、直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは定電流垂下特性を有している。
なお、直流電源ユニットでは、定格電流（連続して負荷に流すことができる１００％電流）と、過電流制限（定電流垂下動作）を行う電流とが異なる場合もあるので（勿論、一致する場合もある）、直流電源ユニットから負荷に供給できる最大電流（より正確には過電流制限（定電流垂下動作）が行われる電流）を「定格最大電流」と呼ぶ。
【０００８】
ところで、図９に示す直流電源システムにより、定電力特性を持つインバータ（例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ）などの負荷ＲＬを駆動する場合において、入力停電時のバッテリ６１の放電中に復電した場合に、上記定電流垂下特性が問題になることがある。
すなわち、バッテリ６１により定電力特性を持つ負荷ＲＬに電力を供給する場合は、バッテリ６１は放電により次第に電圧が低下するため、負荷ＲＬに流れる電流が増大し、各直流電源ユニットの定格最大電流ＩＬ以上の電流が流れることがある。この負荷ＲＬに定格最大電流ＩＬ以上の電流が流れている状態において復電した場合に、直流電源ユニットを起動して、そのまま負荷ＲＬに連続して電流を供給しようとしても、直流電源ユニットでは過電流制限のための定電流垂下動作が行われ、出力電流が定格最大電流ＩＬに制限されることになる。このため、負荷ＲＬへの供給電流が足りなくなるとともに、直流電源ユニットが所要定格電圧に復旧できない状態が生じる。
【０００９】
例えば、具体的な例として、直流電源ユニットの台数ｎは７台であり、その定格出力電圧が３８３Ｖであり、負荷が１００ＫＷの定電力特性を持つインバータの場合に、蓄電池電圧が徐々に放電して低下し２７０Ｖの手前で入力停電から復電した場合には、負荷ＲＬに流す所要電流は３７０．４Ａ（≒１００ＫＷ／２７０Ｖ）になる。すなわち、入力電源の復電の直後には、各直流電源ユニットから５２．９Ａ（≒３７０．４Ａ／７）の電流を負荷ＲＬに供給する必要がある。
【００１０】
しかしながら、各ユニットの定格出力電力は「１００ＫＷ／７」であり、その定格出力電圧は３８３Ｖである。このため定格電流（この例では、定格電流と定格最大電流が同じ）は３７．３Ａ（≒１００ＫＷ／（３８３Ｖ×７））となり、各直流電源ユニットは、その過電流保護機能として、電流制限値（３７．３Ａ）で定電流垂下特性を持つように設計されている。したがって、直流電源ユニットの復電の際には、出力電圧の立ち上がりとともに過電流保護機能（定電流垂下特性）が作動し、出力電流が定格電流（３７．３Ａ）に制限された状態（出力電圧は低下したままの状態）が続き、定格出力電圧（３８３Ｖ）に復旧できない事態が生じる。
【００１１】
この問題を解決するためには、従来、各直流電源ユニットに定電力垂下特性を持たせる方法がある。すなわち、負荷電流の大きさに応じて出力電圧を変化させる機能を持たせる方法である。例えば、上述した例では、直流電源ユニットから５２．９Ａ（≒３７０．４Ａ／７）の電流を負荷に供給する場合は、その出力電圧が２７０Ｖになるように制御し、その後、次第に出力電圧を増大（同時に出力電流を低下）させるようにする。
【００１２】
しかしながら、上述した従来方法では、直流電源ユニットが定電力垂下特性を持つことが必要となり、また、定電力垂下動作が連続して発生することも考慮して、定電力垂下対応のユニットを設計しなければならない。その結果、定電力垂下動作時に流れる電流が増えることにより、これに応じた電流容量を持つスイッチング素子（スイッチィグトランジスタなど）の選定（スイッチィグトランジスタなどの大型化）が必要になる。また、垂下電流が増大することに対応した熱設計が必要になる。例えば、出力トランスの巻き線を太くする必要があり、また、スイッチィグトランジスタの熱損失が増大することに対応した放熱設計（ヒートシンクや冷却ファンの大型化）が必要になる。このため、直流電源ユニットの寸法が増大し、製造コストも増加するという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子の選定や熱設計の仕様）のままで、起動の際に、通常動作時の定格最大電流以上の電流を負荷に供給することができる、直流電源ユニット、及び直流電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の直流電源ユニットは、過電流保護のために出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニットであって、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の直流電源ユニットは、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の直流電源ユニットは、起動時、または、所定の指示がされた際において、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記直流電源ユニットの出力側にはバッテリを有する蓄電装置が接続され、前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、停電により前記直流電源システムへ電源が供給されなくなった場合に前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、復電の際の直流電源ユニットの起動時において、当該直流電源ユニットから前記負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記直流電源ユニットは、出力電圧を検出して出力電圧基準信号との差分に対応し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幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路には、前記出力トランスの一次側に流れる一次電流を検出し、該一次電流の検出信号と所定の一次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して垂下動作を行う一次垂下回路と、出力トランスの二次側に繋がる整流回路部から出力される出力電流を検出し、該出力電流の検出信号と所定の二次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う二次垂下回路と、を備え、前記一次垂下回路において垂下動作を開始させる一次垂下基準信号のレベルは、前記二次垂下回路において定電流垂下動作または定電力垂下動作を開始させる二次垂下基準信号のレベルよりも大きく設定され、前記二次垂下回路において定電力垂下動作を行う際には、前記一次垂下基準信号のレベルと前記二次垂下基準信号のレベルとを、前記二次垂下回路において定電流垂下動作を行う際のそれぞれのレベルよりも所定の割り合いだけ増加させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記二次垂下回路は、前記出力電流の検出信号と前記二次垂下基準信号とを比例積分回路を用いて比較し、所定の時定数を有して比較結果を出力し、該比較結果を基に前記定電力垂下動作を行い、前記一次垂下回路は、前記出力トランスの一次側電流の検出信号と前記一次垂下基準信号とを比較器を用いて比較し、該比較結果を基に直ちに前記垂下動作を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記一次垂下回路は、定電流垂下動作を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の直流電源システムは、上記のいずれかに記載の直流電源ユニットの複数台のそれぞれを並列に接続して構成され、前記直流電源ユニットを並列に運転して負荷に電力を供給することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の直流電源システムは、前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、また、前記直流電源システムの出力側はバッテリを含む蓄電装置に接続され、停電により前記直流電源システムへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、復電時に各直流電源ユニットが起動する際に、各直流電源ユニットから前記負荷に所定の値以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニットに出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行わせて、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の直流電源システムは、前記直流電源システムは、１番目から（ｎ＋１）番目までの（ｎ＋１）台の直流電源ユニットを並列に接続して構成され、通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットを運転して前記負荷に電力を供給し、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットのいずれかが故障した場合には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用するとともに、通常動作時には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを前記バッテリへ充電を行う充電兼用ユニットとして使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の直流電源ユニット及び直流電源システムでは、起動時のみに定電力垂下特性を持たせることで、一時的に所定の値以上の電流（例えば、通常動作時の定格最大電流以上の電流）を負荷に流せるようにする。
これにより、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子の選定や熱設計の仕様）のままで、起動の際に、通常動作時の定格最大電流以上の電流を負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係わる直流電源ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】定電力垂下特性と定電流垂下特性について説明するための図である。
【図３】垂下基準信号生成部の構成を示す図である。
【図４】起動動作シーケンスを示す図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を示す図である。
【図７】垂下基準のイメージを示す図である。
【図８】本実施形態に係わる直流電源システムの構成を示すブロック図である。
【図９】並列冗長運転方式の直流電源システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（直流電源ユニットの構成についての説明）
図１は、本実施形態に係わる直流電源ユニット１０の構成を示すブロック図である。この図に示す直流電源ユニット１０は、定電力特性を持つ負荷ＲＬに、蓄電装置６０と連動して電力を供給する場合に好適に使用できる直流電源ユニット１０である。すなわち、停電の際には、蓄電装置６０内のバッテリ６１から負荷ＲＬに電力を供給し、復電後は、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに電力を供給するものである。
【００２７】
なお、定電力特性を持つ負荷とは、負荷の消費電力が電圧の変化にかかわらず一定である特性を持つ負荷（例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等である）。また、前述のように、直流電源ユニット１０では、定格電流（連続して負荷に流すことができる１００％電流）と、過電流制限（定電流垂下動作）を行う電流とが異なる場合もあるので（勿論、一致する場合もある）、直流電源ユニットから負荷に供給できる最大電流（より正確には過電流制限、すなわち定電流垂下動作が行われる電流）を「定格最大電流」と呼ぶ。
【００２８】
直流電源ユニット１０は、ＡＣ入力側に力率改善回路（ＰＦＣ）２０を備え、その出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０が接続されている。この力率改善回路２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の直流電源Ｅの役割をする。この力率改善回路２０は、交流電圧を整流回路により整流するとともに、内部のスイッチング素子（図示せず）をスイッチング制御して交流の電圧波形と電流波形とを近づけて力率を改善するための回路である。この力率改善回路２０は、ＰＦＣ制御部３０によりその動作が制御される。なお、力率改善回路２０の構成と動作については、良く知られており、また、本発明とは直接には関係しないため、その説明は省略する。
【００２９】
また、直流電源ユニット１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の動作を制御するＤ／Ｄ制御回路４０を備えている。このＤ／Ｄ制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の動作を制御するための制御信号を出力するＤ／Ｄコントローラ４１と、後述する定電力垂下特性を示す垂下動作、及び定電流垂下特性を示す垂下動作を行う際に使用される基準信号を生成する垂下基準信号生成部４２とを備えている。
なお、Ｄ／Ｄ制御回路４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等（所望の場合にはＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、カウンタ等）を有するマイクロコントローラやマイクロコンピュータ等を用いて構成されており、ＰＦＣ制御部３０についても同様である。また、ＰＦＣ制御部３０をＤ／Ｄ制御回路４０内に含ませるようにしてもよい。また、Ｄ／Ｄ制御回路４０及びＰＦＣ制御部３０は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
【００３０】
図１に示す直流電源ユニット１０は、通常動作時において過電流保護のために出力電流が定格最大電流ＩＬを超えた場合に出力電圧Ｖｏを垂下させる、所謂、定電流垂下特性を持つ直流電源ユニットである（図２（Ｂ）を参照）。なお、直流電源ユニット１０において、定格電流（連続して電流を流ことができる１００％電流）の値と、定格最大電流ＩＬ（過電流制限が行われる電流）の値が異なる場合は、定格最大電流ＩＬの値が、定格電流の値よりも大きく（例えば、１５０％）設定される。
【００３１】
また、直流電源ユニット１０は、上記定電流垂下特性に加えて、起動時に一時的にだけ作動する定電力垂下特性を持つ。この直流電源ユニット１０では、停電により入力電源（ＡＣ入力）から供給される電力が遮断された後、復電により起動する際に、定格最大電流ＩＬ以上の電流を負荷ＲＬに供給する必要がある場合に、一時的に定電力垂下動作を行う。この定電力垂下動作は、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに定格最大電流ＩＬ以上の電流を供給する場合に、出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとの積が一定となるように出力電圧を垂下させて、負荷ＲＬに電流を供給するものである。
【００３２】
（定電力垂下特性と定電流垂下特性についての説明）
ここで図１に示す直流電源ユニット１０が有する定電力垂下特性と、定電流垂下特性について補足して説明しておく。図２は、定電力垂下特性と定電流垂下特性について説明するための図である。図２（Ａ）では、横軸に出力電流Ｉｏ、縦軸に出力電圧Ｖｏをとり、定電力垂下特性を示している。同様に、図２（Ｂ）では、定電流垂下特性を示している。なお、前述のように、定電力垂下動作は、停電後の復電時において、定電力特性を持つ負荷に定格最大電流ＩＬ（直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流）以上の電流、例えば、図２（Ａ）に示す電流Ｉａの電流を流す必要がある場合において行われる垂下動作である。一方、定電流垂下動作は、直流電源ユニット１０の通常動作時において、過電流制限のために出力電流Ｉｏを定格最大電流ＩＬに制限するために行われる垂下動作である。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、直流電源ユニット１０は、定電力垂下動作では、負荷ＲＬに定格最大電流ＩＬ以上の電流（例えば、電流Ｉａ）を流す場合において、出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏとの積が一定（例えば、定格出力容量）になるように出力電圧Ｖｏを垂下させる。なお、出力電流Ｉｏが大きくなりすぎると、後述するスイッチング素子Ｑ１（図５を参照）の定格電流容量（例えば、短時間定格における最大電流値など）を超えるので、直流電源ユニット１０は、過電流制限値ＩＬ´で電流制限をかける。
また、図２（Ａ）では、定電力垂下動作を開始する電流を定格最大電流ＩＬ（直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流）と同じにしているが、定電力垂下動作を開始する電流値を、定格最大電流ＩＬと異なる値になるようにしてもよい。
また、図２（Ｂ）に示すように、通常動作時の定電流垂下特性では、出力電流Ｉｏが定格最大電流ＩＬ以下の場合は出力電圧Ｖｏが一定電圧に保持されており、過電流制限値（定格最大電流ＩＬ）で出力電圧Ｖｏを垂下させて過電流制限をかける。
【００３４】
上述の直流電源ユニット１０における定電力垂下動作は、復電時に直流電源ユニット１０が起動する際に一時的に行われる垂下動作である。例えば、この定電力垂下動作は、停電時にバッテリ６１により負荷ＲＬを駆動している状態において、負荷ＲＬに流れている電流が、図２（Ａ）に示す定格最大電流ＩＬ以上の場合（例えば、電流Ｉａの場合）に一時的に行われるものである。これは、直流電源ユニット１０が、復電して起動した際に図２（Ｂ）に示す定電流垂下動作を行うと、出力電流が定格最大電流ＩＬに制限され、負荷ＲＬに必要な電流Ｉａを供給できないとともに、直流電源ユニット１０の出力電圧Ｖｏが所要定格電圧に立ち上がれない状態となるためである。この事態を避けるために、直流電源ユニット１０においては、復電時の起動の際に、一時的に定電力垂下動作が実行される。
【００３５】
再び、図１に戻り、Ｄ／Ｄコントローラ４１からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の出力電圧Ｖｏの電圧レベルを制御するための出力電圧基準信号Ｖｒｅｆが、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０に対して出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０は、Ｄ／Ｄコントローラ４１から入力された出力電圧基準信号Ｖｒｅｆを基に、出力電圧Ｖｏの電圧レベルが一定になるように制御する。
【００３６】
また、Ｄ／Ｄコントローラ４１からは、定電力垂下／定電流垂下の区別信号として、信号Ｉ＿ＫＩＮＤが垂下基準信号生成部４２に対して出力される。また、Ｄ／Ｄコントローラ４１からは、定電力垂下特性の基準信号を生成するための電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍが垂下基準信号生成部４２に対して出力される。そして、Ｄ／Ｄコントローラ４１は、定電力垂下の場合は、信号Ｉ＿ＫＩＮＤをハイレベル（Ｉ＿ＫＩＮＤ＝１）とし、定電流垂下の場合は信号Ｉ＿ＫＩＮＤをローレベル（Ｉ＿ＫＩＮＤ＝０）とする。これらの信号Ｉ＿ＫＩＮＤ及びＩｒｅｆ＿Ｍが垂下基準信号生成部４２の入力信号となる。垂下基準信号生成部４２では、Ｄ／Ｄコントローラ４１から入力された信号Ｉ＿ＫＩＮＤと信号Ｉｒｅｆ＿Ｍを基に、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２と、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０に出力する。
【００３７】
（垂下基準信号生成部４２についての説明）
図３は、垂下基準信号生成部４２の構成を示す図である。この垂下基準信号生成部４２は、図３（Ａ）に示す信号Ｉ＿ＫＩＮＤの入力回路と、図３（Ｂ）に示す、定電力垂下動作を行わせるための二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２を生成する二次垂下基準生成回路と、図３（Ｃ）に示す、最大出力電流を制限するための一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を生成する一次垂下基準生成回路とを有している。なお、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１及び二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の具体的な使用例については、図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の説明において合わせて説明する。
【００３８】
図３（Ａ）に示す信号Ｉ＿ＫＩＮＤの入力回路は、抵抗Ｒ１０１にフォトモスリレーの一次側ＰＲ＿Ａ、及びフォトカプラの一次側ＰＣ＿Ａが直列に接続されて構成されており、抵抗Ｒ１０１の一方の端子Ａから信号Ｉ＿ＫＩＮＤが入力される。この構成により、定電力垂下（信号Ｉ＿ＫＩＮＤがハイレベル（Ｉ＿ＫＩＮＤ＝１））の場合に、フォトモスリレーの一次側ＰＲ＿Ａ、及びフォトカプラの一次側ＰＣ＿ＡはＯＮ（発光素子を発光）される。
【００３９】
図３（Ｂ）に示す二次垂下基準生成回路は、Ｄ／Ｄコントローラ４１から出力される二次垂下基準用の電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍと、出力電圧Ｖｏの負性信号（出力電圧（−））とにより、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２を生成するための回路である。
この二次垂下基準生成回路は、Ｄ／Ｄコントローラ４１から出力される電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍを電圧増幅部７１により増幅する。この電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍは、直流電源ユニット１０が定電力垂下動作をする場合と、通常動作（定電流垂下動作）をする場合とに応じて、その電圧レベルが切り替えられる。すなわち、定電力垂下動作をする場合の電圧レベルＩｒｅｆ＿Ｍ２は、通常動作（定電流垂下動作）をする場合の電圧レベルＩｒｅｆ＿Ｍ１よりも大きくなるように設定されている（Ｉｒｅｆ＿Ｍ２＞Ｉｒｅｆ＿Ｍ１）（図４を参照）。これにより、直流電流ユニット１０は、定電力垂下動作時において、通常動作時の定格最大電流ＩＬ以上の出力電流を負荷ＲＬに流すことが可能になる。
【００４０】
また、電圧増幅部７１の出力側とグランドＧとの間には、抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３の直列回路が接続されている。この抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３は抵抗分圧回路を構成し、この抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３の接続点（抵抗分圧点）Ａから、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が出力される。また、上記接続点Ａには、ダイオードＤ１０１のアノード側が接続され、ダイオードＤ１０１のカソード側には、抵抗Ｒ１１１と、Ｒ１１２と、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿Ｂとが直列に接続されている。また、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿Ｂの一端（抵抗Ｒ１１２が接続される端子とは反対側の端子）には、出力電圧Ｖｏの負側信号（出力電圧（−））が入力される。なお、この出力電圧Ｖｏの負側信号（出力電圧（−））は、負極性（−）の信号であり、出力電圧Ｖｏが大きくなるほど、電圧レベルが低下する。
【００４１】
上述の図３（Ｂ）に示す二次垂下基準生成回路の構成により、通常動作時には、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿ＢがＯＦＦ（オフ）し、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２は、定電流垂下動作時にＤ／Ｄコントローラ４１から出力される電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ１を基に、電圧増幅部７１及び抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３により生成される一定の値の信号（例えば、Ｉｒｅｆ２´）となる。なお、この一定の値の信号Ｉｒｅｆ２´は、信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ１の電圧レベルを変更することにより、所望の値に設定することができる。
【００４２】
一方、定電力垂下動作時には、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿ＢがＯＮし、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルは、定電力垂下動作時にＤ／Ｄコントローラ４１から出力される信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ２の電圧レベルと、出力電圧Ｖｏとで決まることになる。すなわち、信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ２は電圧増幅部７１により増幅され、抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３の接続点Ａに出力されるが、接続点Ａには、ダイオードＤ１０１と、抵抗Ｒ１１１と、抵抗Ｒ１１２と、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿Ｂとを介して、出力電圧Ｖｏの負側信号（出力電圧（−））が入力される。このため、接続点Ａの電圧（二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２）は、出力電圧Ｖｏの変化と共にリニア（直線的）に変化し、定電力垂下の動作を行わせるための信号となる。
【００４３】
例えば、出力電圧Ｖｏの電圧レベルが低い状態では、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルが高くなり、出力電圧Ｖｏの電圧レベルが高くなるにつれて、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルが低下する。これにより、定電力垂下特性（出力電圧Ｖｏ×出力電流が一定となる特性）を実現するための二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が生成される。
なお、定電力垂下動作において流すことのできる最大電流は、信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ２の電圧レベルを変更することにより、所望の値に設定することができる。また、定電力垂下特性の傾き（出力電流Ｉｏの変化に対する出力電圧Ｖｏの変化の割合）は、抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１１１及びＲ１１２の抵抗値により設定することができる。
【００４４】
また、図３（Ｃ）に示す一次垂下基準生成回路は、回路電源端子（＋１５Ｖ）とグランドＧとの間に、抵抗Ｒ１２１とツェナーダイオードＺＤ１が直列に接続される（ツェナーダイオードＺＤ１のアノードがグランドＧに接続される）。これにより、抵抗Ｒ１２１とツェナーダイオードＺＤ１の接続点Ａに所定の定電圧Ｖｚが生成される。このツェナーダイオードＺＤ１の端子間に抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３と抵抗Ｒ１２４との直列回路が接続され、ツェナーダイオードＺＤ１により生成される定電圧Ｖｚに対して、抵抗分圧回路が形成される。この抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３との接続点Ｂから一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１が出力される。また、抵抗Ｒ１２３と抵抗Ｒ１２４との接続点Ｃには、抵抗Ｒ１３２の一端が接続され、抵抗Ｒ１３２の他端は、トランジスタＴｒ１のコレクタに接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタはグランドＧに接続される。
また、回路電源端子（＋１５Ｖ）とグランドＧとの間に、抵抗Ｒ１３１とフォトカプラの二次側ＰＣ＿Ｂとの直列回路が接続される。また、抵抗Ｒ１３１とフォトカプラの二次側ＰＣ＿Ｂとの接続点Ｄと、トランジスタＴｒ１のベースとの間に、抵抗Ｒ１３３とツェナーダイオードＺＤ２との直列回路が接続される（ツェナーダイオードＺＤ２のアノードがトランジスタＴｒ１のベースに接続される）。
【００４５】
上記構成において、定電流垂下動作時には、フォトカプラの二次側ＰＣ＿BがＯＦＦ（トランジスタＴｒ１がＯＮ）になり、抵抗Ｒ１２４と抵抗Ｒ１３２とは並列接続されることになる。そして、抵抗Ｒ１２２と、抵抗Ｒ１２３と、抵抗Ｒ１２４／／Ｒ１３２（抵抗Ｒ１２４とＲ１３２の並列回路）との直列回路（抵抗分圧回路）における、抵抗Ｒ１２４と抵抗Ｒ１３２の接続点Ｂとの電圧が一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１´として出力される。
【００４６】
一方、定電力垂下動作時には、フォトカプラの二次側ＰＣ＿ＢがＯＮ（トランジスタＴｒ１がＯＦＦ）になり、抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３と抵抗Ｒ１２４との直列回路（抵抗分圧回路）における、抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３との接続点Ｂの電圧が一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１として出力される。このため、定電力垂下動作時における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１は、定電流垂下動作時における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１´よりも大きくなる。すなわち、定電力垂下動作時には、ユニットの定格最大電流ＩＬ以上の出力電流を流すために、定電力垂下動作時の一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１は、通常動作時（定電流垂下動作時）における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１´よりも大きくなる。
【００４７】
図４は、直流電源ユニット１０における動作シーケンスを示す図である。図４は、横方向に時間の経過を示し、縦方向に、直流電源ユニット１０の起動／停止（Ｄ／Ｄ＿ＯＮ／ＯＦＦ）の状態（ハレベルでＯＮ（起動））と、定電力垂下動作を行わせる信号Ｉ＿ＫＩＮＤと、電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍと、出力電圧Ｖｏを並べて示したものである。
【００４８】
図４に示すように、直流電源ユニット１０は、時刻ｔ１においてＯＮ（起動）すると、入力側および出力側にラッシュ電流（突入電流）が流れることを回避するために出力電圧Ｖｏ（及び出力電流Ｉｏ）を徐々に立ち上げるカレントウオークインの動作モード（ソフトスタート）に移行する。その後、直流電源ユニット１０は、カレントウオークインにより出力電圧Ｖｏがある程度立ち上がった状態の時刻ｔ２において、信号Ｉ＿ＫＩＮＤをＯＮ（ハイレベル）、また、信号Ｉｒｅｆ＿ＭをＩｒｅｆ＿Ｍ２まで増大させて、定電力垂下動作を開始する。次に、直流電源ユニット１０は、この定電力垂下動作の状態において出力電圧Ｖｏが所要定格電圧まで立ち上がると（時刻ｔ３）、この数秒後に（時刻ｔ４）、信号Ｉ＿ＫＩＮＤをＯＦＦ（ローレベル）にし、また、信号Ｉｒｅｆ＿ＭをＩｒｅｆ＿Ｍ１まで低下させて、定電流垂下動作を開始する。
【００４９】
なお、図４に示す例では、直流電源ユニット１０は、時刻ｔ３において出力電圧Ｖｏが定格電圧まで立ち上がったことを検出した後、数秒後に定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替えるようにしているが、これに限定されない。例えば、直流電源ユニット１０は、時刻ｔ１においてＯＮ（起動）した後、所定の時間をタイマ等で計測し、この所定の時間の経過後に、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替えるようにしてもよい。また、複数台の直流電源ユニット１０が並列に運転される並列冗長運転方式の場合は、各直流電源ユニット１０において出力電圧Ｖｏが所要定格電圧まで立ち上がったことを検出した後に、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
（ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の構成と動作についての説明）
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０について説明する。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の構成を示す図である。この図に示す直流電源ユニット１０は、主回路がフォワードコンバータ（フォワード方式スイッチング電源装置）で構成されたものである。
図５において、Ｔｘ１は出力トランス、Ｑ１は出力トランスＴｘ１の一次側に接続されるスイッチング素子、Ｅは直流電源（力率改善回路２０により生成される電源）、ＲＬは定電力特性を持つ負荷、ＥＡ１，ＥＡ２はエラーアンプ（演算増幅器）、ＣＭＰ１，ＣＭＰ２は比較器（コンパレータ）、ＣＴは出力トランスＴｘ１の一次側電流を検出するカレントトランスで、シャントＳＨは２次電流検出素子である。
【００５１】
また、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０は、出力定電圧制御回路５１と、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２と、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３とを有している。そして、回路５１，５２，５３の出力側は、それぞれダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のカソード側に接続され、このダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のアノード側はノードＮ１に共通接続されている。このノードＮ１は、抵抗Ｒ４１を介して電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、また、ノードＮ１は比較器ＣＭＰ２の非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００５２】
従って、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３の作用により、ノードＮ１には、出力定電圧制御回路５１の出力信号ＡＶＲ＿Ｖと、出力定電流制御回路５２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２と、瞬時過電流制御回路５３の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ１のうちの最も信号レベルが低い信号が選択されてノードＮ１に出力される。このノードＮ１に出力された信号は、比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子（スイッチングトランジスタ）Ｑ１の駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。このスイッチング素子Ｑ１がＯＮ／ＯＦＦすることにより、出力トランスＴｘ１の一次側のコイルに電源Ｅから電流が流れ、この一次側の電流により電磁誘導されて二次側のコイルに電流が流れる。この出力トランスＴｘ１の二次側には整流回路部５４が接続されている。この整流回路部５４において、二次側のコイルに流れる電流がダイオードＤ１及びＤ２からなる整流回路により整流され、リアクトルＬ１及びコンデンサＣ１からなる平滑回路により平滑されて、直流電圧（出力電圧Ｖｏ）が生成される。この出力電圧Ｖｏが、シャントＳＨを通して負荷ＲＬに印加される。 なお、図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０では、シャントＳＨと負荷ＲＬの接続点（出力電圧Ｖ（＋）の端子）が制御回路のグランド（G）側になるように構成されている。
【００５３】
（出力定電圧制御回路５１についての説明）
図５に示す出力定電圧制御回路５１は、出力電圧Ｖｏの検出信号と、Ｄ／Ｄコントローラ４１から入力した出力電圧基準信号Ｖｒｅｆ（図１を参照）との差分に対応してスイッチング素子Ｑ１のＯＮ（オン）幅を制御する制御回路である。この出力定電圧制御回路５１は、抵抗Ｒ１１とＲ１２が直列に接続された抵抗分圧回路で構成された出力電圧検出部を有し、また、エラーアンプＥＡ１を有している。抵抗Ｒ１１の一端は、正側の出力電圧（＋）端子に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は抵抗Ｒ１２の一端に接続され、抵抗Ｒ１２の他端は負側の出力電圧（−）端子に接続される。抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点は、抵抗Ｒ１３を介して、エラーアンプＥＡ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。また、エラーアンプＥＡ１の反転入力端子（−）には、Ｄ／Ｄコントローラ４１から出力される出力電圧基準信号Ｖｒｅｆが入力される。
【００５４】
このエラーアンプＥＡ１の非反転入力端子（＋）と出力端子との間には、抵抗Ｒ１４（比例要素）が接続され、また、コンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１５の直列回路（成分要素）が接続される。したがって、エラーアンプＥＡ１は比例積分回路（一次遅れ回路）となり、出力電圧値Ｖｏ（より正確には出力電圧Ｖ（−）の検出信号）と出力電圧基準信号Ｖｒｅｆとの差分が所定の時定数を持って差動増幅され、差動増幅された信号ＡＶＲ＿Ｖが出力される。このため、エラーアンプＥＡ１の出力は、所定の時定数を持って徐々に変化するため、後述する瞬時過電流制御回路５３と比較して応答が遅くなる。
【００５５】
そして、通常動作時、すなわち、出力定電流制御回路５２及び瞬時過電流制御回路５３による出力電圧の垂下動作が行われていない場合は、出力定電圧制御回路５１の出力信号ＡＶＲ＿ＶがノードＮ１に出力され、この出力信号ＡＶＲ＿Ｖが比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。
【００５６】
例えば、図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の動作を示す図であり、横軸に時間の経過を示し、縦方向に、ノードＮ１に回路５１，５２，５３から出力される電圧（ＡＶＲ＿Ｖ、ＡＶＲ＿Ｉ２、またはＡＶＲ＿Ｉ１）と、キャリア三角波形と、比較器ＣＭＰ２の出力（ハイレベルでスイッチング素子Ｑ１がＯＮ）と、出力電圧Ｖｏを並べて示したものである。
【００５７】
この図において、図６（Ａ）に示すように、通常動作時（出力電圧正常範囲制御時）においては、ノードＮ１の出力電圧は、出力定電圧制御回路（エラーアンプＥＡ１）５１からの出力電圧ＡＶＲ＿Ｖとなり、この出力信号ＡＶＲ＿ＶがノードＮ１に出力される。この出力信号ＡＶＲ＿Ｖが比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、比較器ＣＭＰ２からスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ駆動信号が生成される。これにより、出力電圧Ｖｏが一定の値になるように制御される。
【００５８】
（出力定電流制御回路５２についての説明）
図５に示す出力定電流制御回路５２は、定電力垂下動作（直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに流れる出力電流を検出して垂下させる二次垂下動作）を制御する制御回路である。この出力定電流制御回路５２において、出力電流Ｉｏの検出素子であるシャントＳＨにより検出された出力電流の検出信号Ｃが抵抗Ｒ２１を介してエラーアンプＥＡ２の反転入力端子（−）に入力される。また、エラーアンプＥＡ２の非反転入力端子（＋）には、垂下基準信号生成部４２から出力される二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２（図３（Ｂ）を参照）が入力される。このように、出力定電流制御回路５２において、エラーアンプＥＡ２には、出力電流Ｉｏの検出信号Ｃと二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とが入力され、エラーアンプＥＡ２により差動増幅された信号ＡＶＲ＿Ｉ２を出力する。
【００５９】
なお、このエラーアンプＥＡ２の反転入力端子（−）と出力端子との間には、抵抗Ｒ２２（比例要素）が接続され、また、コンデンサＣ２１と抵抗Ｒ２３の直列回路（積分要素）が接続されている。したがって、エラーアンプＥＡ２は比例積分回路（一次遅れ回路）となり、出力電流値の信号Ｃと二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２との差分が所定の時定数を持って差動増幅される。すなわち、エラーアンプＥＡ２の出力は所定の時定数を持って徐々に変化し、エラーアンプＥＡ２の応答は、後述する瞬時過電流制御回路５３と比較して応答が遅くなるように設定されている。
この出力定電流制御回路５２の構成により、出力電流Ｉｏが増加すると、差動増幅したＥＡ２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２が徐々に下がり、信号ＡＶＲ＿Ｖ及び信号ＡＶＲ＿Ｉ１より低くなると、この出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２がノードＮ１に出力される。
【００６０】
図６（Ｂ）に、出力定電流制御回路５２の回路動作を示す。図６（Ｂ）に示すように、出力定電流制御回路５２において、出力電流Ｉｏの検出信号Ｃが二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルを超えると、エラーアンプＥＡ２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２が徐々に低下し、信号ＡＶＲ＿Ｖより低くなると、出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２がノードＮ１に出力され、信号ＡＶＲ＿Ｉ２が比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。
このように、出力電流Ｉｏが増大するにつれて、出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２が徐々に低下し、二次垂下動作が開始される。
【００６１】
（瞬時過電流制御回路５３についての説明）
図５に示す瞬時過電流制御回路５３は、定電流垂下動作（出力トランスＴｘ１の一次側の電流を検出して垂下させる一次垂下動作）を制御する制御回路である。この瞬時過電流制御回路５３において、出力トランスＴｘ１の一次側の電流検出素子であるカレントトランスＣＴにより検出された電流信号Ａ，ＢをダイオードＤ３１と抵抗Ｒ３１により整流して一次側電流検出信号Ｉｓを生成し、この生成した信号Ｉｓが比較器ＣＭＰ１の反転入力端子（−）に入力される。なお、信号Ｉｓはパルス状の電圧信号である。また、比較器ＣＭＰ１の非反転入力端子（＋）には、垂下基準信号生成部４２により生成された一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１（図３（Ｃ）を参照）が入力される。
【００６２】
この瞬時過電流制御回路５３の構成により、出力トランスＴｘ１の一次側電流が増加し、信号Ｉｓが一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を超えると（信号Ｉｓ＞Ｉｒｅｆ１）、比較器ＣＭＰ１の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ１は直ちにローレベルの信号となる。この比較器ＣＭＰ１から出力されるローレベルの信号ＡＶＲ＿Ｉ１は、常に、出力定電圧制御回路５１の出力信号ＡＶＲ＿Ｖ及び出力定電流制御回路５２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２よりも信号レベルが低くなるように設定されており、瞬時過電流制御回路５３が過電流を検出した際には、信号ＡＶＲ＿Ｉ１が直ちにノードＮ１に出力される。
【００６３】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０が瞬時過電流により垂下動作に入る場合、カレントトランスＣＴにより検出した電流値の信号Ｉｓと、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１とを瞬時過電流制御回路５３内の比較器ＣＭＰ１により比較し、信号Ｉｓが一次垂下基準Ｉｒｅｆ１を超えたら、直ちに比較器ＣＭＰ１の出力信号をローレベルとし、出力電圧を低下させる。この瞬時過電流制御回路５３における動作は出力定電流制御回路（二次垂下）５２よりも応答が早く、過渡的な過電流制限を行うことで電源を保護している。
【００６４】
図６（Ｃ）に、瞬時過電流制御回路５３の回路動作を示す。図６（Ｃ）に示すように、瞬時過電流制御回路５３では、出力トランスＴｘ１の一次側電流の検出信号Ｉｓが一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を超えると、比較器ＣＭＰ１の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ１が直ちにローレベルまで低下し、ローレベルの信号ＡＶＲ＿Ｉ１がノードＮ１に出力され、信号ＡＶＲ＿Ｉ１が比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。この垂下動作の場合には、ＣＭＰ２の出力（パルス幅）は、大幅に狭くなり、出力電圧Ｖｏが大幅に低下することになる。
【００６５】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０では、定電力垂下動作における電流制限（二次垂下動作）は、出力定電流制御回路５２（エラーアンプＥＡ２）により制御を行う。また、定電流垂下動作（瞬時過電流保護）による電流制限（一次垂下動作）は、瞬時過電流制御回路５３（比較器ＣＭＰ１）により制御を行う。また、常に、２次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１よりも小さくなるように、すなわち「２次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２＜一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１」の関係となるように設定されている。
【００６６】
例えば、図７に示すように、期間Ｔ１に示す定電力垂下動作を行う際には、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２を信号レベルＡ２（定電力垂下動作における出力電流の最大値を一時的に信号レベルＡ２）まで増加させ、これに比例して一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１も信号レベルＡ１（出力トランスＴｘ１の一次側電流の電流制限値を一時的に信号レベルＡ１）まで増加させることになる。また、期間Ｔ２に示す定電流垂下動作を行う際には、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を、通常動作時の定格最大電流に相当する信号レベルＢ１にし、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２は、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１の信号レベルＢ１より小さい信号レベルＢ２にすることになる。
【００６７】
なお、期間Ｔ２の定電流垂下動作時における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１の信号レベルＢ１と、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の信号レベルＢ２との関係については、例えば、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の信号レベルＢ２を定格電流（連続して流すことができる１００％電流）に一致するように設定する。また、例えば、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１の信号レベルＢ１を定格最大電流（短時間定格で流すことができる電流、例えば、定格電流の１５０％）に一致するように設定する。これにより、過電流状態が生じる場合に、応答の速い瞬時過電流制御回路５３により、出力電流を瞬時に定格最大電流ＩＬ（例えば、１５０％）に制限し、その後、瞬時過電流制御回路５２により、所定の時定数を有して、出力電流を定格電流（１００％）に制限することができる。
【００６８】
（直流電源システムについての説明）
次に、本発明の直流電源ユニットを複数台用いた直流電源システム１００について説明する。本実施形態に係わる直流電源システム１００は、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０を用いて直流電源ユニット１０を構成し、この直流電源ユニット１０を複数台設けて、それぞれを並列に接続して、並列冗長運転方式で構成されている。これの一例を図８に示している。図８では、直流電源システム１００を構成する直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのブロック図を示す。この直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流（例えば、ＡＣ３相２００Ｖ）を入力電源とするように構成されている。なお、この例では３相交流を入力電源とするように構成してあるが、単相交流入力であっても本発明の直流電源システム１００を構成することができる。
【００６９】
図８に示す直流電源システム１００は、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ入力側に力率改善回路２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備え、その出力にＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが接続されている。即ち、力率改善回路２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣがＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの直流電源Ｅの役割をする。また、直流電源システム１００は、これとは別途にＤ／Ｄ制御回路４０Ａを備えている。Ｄ／Ｄ制御回路４０Ａは、図１に示したＤ／Ｄコントローラ４１、垂下基準信号生成部４２を備えた回路である。また、Ｄ／Ｄ制御回路４０Ａは各ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに接続されている。
【００７０】
なお、各ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの構成と動作とは、図５に示したＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０と同様であり、重複する説明は省略する。また、Ｄ／Ｄ制御回路４０Ａの構成と動作とについても、図１に示したＤ／Ｄ制御回路４０と同様であるが、このＤ／Ｄ制御回路４０Ａでは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを制御する点が異なる。このＤ／Ｄ制御回路４０Ａからは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに対して、出力電圧基準信号Ｖｒｅｆ、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１及び二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が出力される。この場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに対して出力する一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１及び二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２は、各回路５０Ａ，５０Ｂ，５０の容量や特性に応じて、それぞれの回路５０Ａ，５０Ｂ，５０ごとに設定することもできる。
【００７１】
上記直流電源システム１００の構成により、複数の直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用いて負荷ＲＬ（定電力特性を持つ負荷）に電力を供給する場合において、停電によりバッテリ６１から負荷ＲＬに電力を供給している途中に復電した際に、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが一時的に定電力垂下動作を行う。これにより、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから定格最大電流ＩＬ（通常動作時の定格最大電流）以上の電流を負荷ＲＬに供給しながら、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの出力電圧Ｖｏを所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００７２】
以上、説明したように、従来方法では、直流電源ユニットが定電力垂下特性を持つことが必要となり、定電力垂下動作が連続して発生することも考慮して、定電力垂下対応のユニットを設計しなければならない。その結果、定電力垂下動作時に流れる垂下電流が増えることにより、これに応じたスイッチィグトランジスタの選定（スイッチィグトランジスタの大型化）が必要になり、また、出力トランスの巻き線を太くする必要があり、さらには、スイッチィグトランジスタの熱損失が増大することに対応した放熱設計を行うことが必要になる。このため、直流電源ユニットの寸法が増大し、製造コストも増加する。
【００７３】
これに対して、本実施形態の直流電源ユニット１０、及び直流電源システム１００においては、起動時のみに一時的に定電力垂下特性を持たせる事で、必要以上の設計（定電力垂下動作に対応した設計）を不要とする。すなわち、通常動作時の定電流垂下動作に応じた設計で済ませることができ、直流電源ユニット１０、及び直流電源システム１００の小型化を図り、製造コストを低減できる。
【００７４】
なお、ここで、本発明と上記実施形態との対応関係について補足して説明しておく。本発明における直流電源ユニットは、図１に示す直流電源ユニット１０が対応する。また、本発明における直流電源システムは、図８に示す直流電源システム１００が対応する。また、本発明における負荷は、図１及び図８に示す定電力特性を持つ負荷ＲＬが対応する。また、本発明における出力トランスは、図５に示す出力トランスＴｘ１が対応し、本発明におけるスイッチング素子は、図５に示すスイッチング素子（スイッチングトランジスタ）Ｑ１が対応する。また、本発明におけるＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、図１及び図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０が対応する。
【００７５】
また、本発明における一次垂下回路は、図５に示す瞬時過電流制御回路５３が対応し、本発明における二次垂下回路は、出力定電流制御回路５２が対応し、本発明における整流回路部は、整流回路部５４が対応する。また、本発明における出力電圧基準信号は、出力電圧基準信号Ｖｒｅｆが対応し、本発明における一次垂下基準信号は、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１が対応し、本発明における二次垂下基準信号は、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が対応する。
【００７６】
（１）そして、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、通常動作時に過電流保護のために出力電流を所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニット１０であって、起動時において、負荷ＲＬに所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行うことにより、所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに供給する。
このような構成の直流電源ユニット１０では、起動時のみに定電力垂下動作を行うことで、一時的に所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに流すようにする。
これにより、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子Ｑ１の選定や熱設計の仕様）のままで、定電力垂下特性を持つ直流電源ユニット１０を構成することができる。このため、必要以上の設計（定電力垂下動作に対応した設計）が不要となり、直流電源ユニット１０の寸法を小さくし、製造コストを低減できる。
【００７７】
（２）また、上記実施形態において、直流電源ユニット１０の出力側にはバッテリ６１を有する蓄電装置６０が接続され、負荷ＲＬは定電力特性を持つ負荷であり、停電により直流電源ユニット１０へ電源が供給されなくなった場合に、蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給する。そして、復電の際の直流電源ユニット１０の起動時において、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行うことにより、負荷ＲＬに所定の値以上の電流を供給する。
このような構成の直流電源ユニット１０では、定電力特性を持つ負荷ＲＬ（例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ）に電力を供給し、停電時には蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給する。そして、復電時において直流電源ユニット１０を起動する際に、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、定電力垂下動作を行うことにより、一時的に所定の値以上の電流を負荷ＲＬに流せるようにする。
これにより、直流電源ユニット１０の起動の際に、定電力特性を持つ負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、この電流を負荷ＲＬに供給できるとともに、直流電源ユニット１０の出力電圧を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００７８】
（３）また、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、出力電圧Ｖｏを検出して出力電圧基準信号Ｖｒｅｆとの差分に対応して出力トランスＴｘ１の一次側に接続されたスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０を有し、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０には、出力トランスＴｘ１の一次側に流れる一次電流を検出し、該一次電流の検出信号と所定の一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１とを比較し、この比較結果を基にスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作を行う瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３と、出力トランスＴｘ１の二次側に繋がる整流回路部５４から出力される出力電流を検出し、該出力電流の検出信号と所定の二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とを比較し、この比較結果を基にスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２と、を有し、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３において定電流垂下動作を開始させる一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１のレベルは、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２において定電流垂下動作または定電力垂下動作を開始させる二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２のレベルよりも大きく設定され、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２において定電力垂下動作を行う際、すなわち直流電源ユニット１０の起動時には、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１のレベルと二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２のレベルとを、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２において定電流垂下動作を行う際、すなわち通常動作時のそれぞれのレベルよりも所定の割り合いだけ増加させる。
このような構成の直流電源ユニット１０では、定電流垂下動作を行う瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３と、定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２とを備える。そして、直流電源ユニット１０の起動時には、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３の動作基準となる一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１と、定電力垂下動作を行う出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２の動作基準となる二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とを、通常動作時のレベルよりも一時的に増加させる。
これにより、直流電源ユニット１０の起動の際に、定電力特性を持つ負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、定電力垂下動作を行うことにより負荷ＲＬに電流を供給できる。
【００７９】
（４）また、上記実施形態において、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２は、出力電流Ｉｏの検出信号と二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とを比例積分回路を用いて比較し、所定の時定数を有して比較結果を出力し、該比較結果を基に前記定電力垂下動作を行い、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３は、出力トランスＴｘ１の一次側電流の検出信号Ｉｓと一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１とを比較器ＣＭＰ１を用いて比較し、該比較結果を基に直ちに定電流垂下動作を行う。
このような構成の直流電源ユニット１０は、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２における定電力垂下動作（二次垂下動作）は応答を遅くし、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３における定電流垂下動作（一次垂下動作）は応答を早くする。
これにより、直流電源ユニット１０の起動の際に定電力垂下動作を行わせることができるとともに、高速応答する定電流垂下動作により、直流電源ユニット１０を過電流から確実に保護することができる。
【００８０】
（５）また、上記実施形態において、直流電源システム１００は、直流電源ユニット１０（より正確には、図８に示す直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の複数台のそれぞれを並列に接続して構成され、直流電源ユニット１０を並列に運転して負荷ＲＬに電力を供給する。
このような構成の直流電源システム１００では、各直流電源ユニット１０が、起動時のみに定電力垂下動作を行うことで、一時的に所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに流せるようにする。
これにより、直流電源システム１００を構成する各直流電源システム１００を、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子Ｑ１の選定や熱設計の仕様）のままで、定電力垂下特性を持つ直流電源ユニットとして構成することができる。このため、各直流電源ユニット１０において必要以上の熱設計が不要となり、各直流電源ユニット１０の寸法を小さくし、製造コストを低減できる。その結果、直流電源システム１００においても、寸法を小さくし、製造コストを低減できる。
【００８１】
（６）また、上記実施形態において、負荷ＲＬは定電力特性を持つ負荷であり、また、直流電源システム１００の出力側はバッテリ６１を含む蓄電装置６０に接続され、停電により直流電源システム１００へ入力電源が供給されなくなった場合に、蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給し、復電時に各直流電源ユニット１０が起動する際に、各直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニット１０に出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとの積が一定となるように出力電圧Ｖｏを垂下させる定電力垂下動作を行わせて、所定の値以上の電流を負荷ＲＬに供給する。
このような構成の直流電源システム１００では、停電時には蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給する。そして、復電時において直流電源システム１００内の各直流電源ユニット１０を起動する際に、負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニット１０に定電力垂下動作を行わせることにより、一時的に所定の値以上の電流を負荷ＲＬに流せるようにする。
これにより、復電により直流電源システム１００内の直流電源ユニット１０を起動する際に、各直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、この電流を負荷ＲＬに供給しつつ、直流電源システム１００の出力電圧（より正確には各直流電源ユニット１０の出力電圧）を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００８２】
（７）また、上記実施形態において、直流電源システム１００は、１番目から（ｎ＋１）番目までの（ｎ＋１）台の直流電源ユニット１０を並列に接続して構成され、通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０を運転して負荷ＲＬに電力を供給し、１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０のいずれかが故障した場合には、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用するとともに、通常動作時には、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニット１０をバッテリ６１へ充電を行う充電兼用ユニットとして使用する。
このような構成の直流電源システム１００では、（ｎ＋１）台の直流電源ユニット１０を並列に接続して構成される。通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０を運転して負荷ＲＬに電力を供給する。１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０のいずれかが故障した場合は、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用する。また、通常動作時（故障ユニットが発生していない時）には、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニット１０をバッテリ６１へ充電を行う充電兼用ユニットとして使用する。
これにより、直流電源システム１００を並列冗長運転方式の直流電源装置として構成するとともに、蓄電装置６０（バッテリ６１）を備える無停電電源装置として構成できる。そして、復電時等の直流電源システム１００内の各直流電源ユニット１０を起動する際に、各直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、この電流を負荷ＲＬに供給しつつ、直流電源システム１００の出力電圧（より正確には各直流電源ユニット１０の出力電圧）を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の直流電源ユニット及び直流電源システムは、上述の図示例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ回路はフォワードコンバータで構成することに限定されず、種々の形式のＤＣ／ＤＣコンバータにより構成することができる。また、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、一次垂下動作として定電流垂下動作を行う一次垂下回路で構成することに限定されず、その他の垂下動作を行う一次垂下回路で構成してもよい。
【００８４】
なお、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、起動時に定電力垂下動作を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。直流電源ユニット１０は、起動時に代えて、所定の指示がされた際に、定電力垂下動作を行ってもよい。これにより、直流電源ユニット１０は、起動時のみならず、操作者により所定の指示（直流電源ユニット１０に強制的に定電力垂下動作をさせる指示）がされた際に、強制的に定電力垂下動作を行うことで、一時的に所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに流すことができる。
【００８５】
なお、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行うことにより、所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の出力電流を負荷ＲＬに供給する場合について説明したが、これに限られるものではない。直流電源ユニット１０は、出力電流と出力電圧との積が一定とならない垂下動作であっても、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行うことにより、所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の出力電流を負荷ＲＬに供給してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・直流電源ユニット
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・力率改善回路
３０・・・ＰＦＣ制御部
４０，４０Ａ・・・Ｄ／Ｄ制御回路
４１・・・Ｄ／Ｄコントローラ
４２・・・垂下基準信号生成部
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
５１・・・出力定電圧制御回路
５２・・・出力定電流制御回路（二次垂下回路）
５３・・・瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）
５４・・・整流回路部
６０・・・蓄電装置
６１・・・バッテリ
７１・・・電圧増幅部
１００・・・直流電源システム
Ｔｘ１・・・出力トランス
Ｑ１・・・スイッチング素子
ＥＡ１，ＥＡ２・・・エラーアンプ
ＣＭＰ１，ＣＭＰ２・・・比較器
ＣＴ・・・カレントトランス
ＳＨ・・・シャント
ＲＬ・・・負荷
Ｖｒｅｆ・・・出力電圧基準信号
Ｉｒｅｆ１・・・一次垂下基準信号
Ｉｒｅｆ２・・・二次垂下基準信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源ユニット、及び直流電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、予備の直流電源ユニットを作動させることにより、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。
【０００３】
図９は、並列冗長運転方式の直流電源システムの例を示す図である。この図に示す直流電源システム１００Ａは、直流電源ユニットをｎ＋１台搭載しており、各直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは、入力される交流電圧（ＡＣ入力）を直流電圧に変換して負荷ＲＬに直流の電力を供給する直流電源装置である。また、各直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは、出力電圧を検出して出力電圧基準信号との差分に対応し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コンバータ回路を有している（図５を参照）。
【０００４】
この図に示す直流電源システム１００Ａは、通常動作時には、ｎ台の直流電源ユニット１〜ｎを作動させて負荷ＲＬに電力を供給しており、直流電源ユニット１〜ｎのいずれかが故障した場合に、ｎ＋１台目の直流電源ユニットを故障したユニットの代替のユニットとして使用する。また、この直流電源システム１００Ａは、停電の際にも負荷ＲＬへの電力の供給を継続できるように、バッテリ６１を備える蓄電装置６０を有している。停電によりＡＣ入力が失われた場合は、バッテリ６１からダイオードＤＸ１を通して負荷ＲＬに電力を供給する。
そして、この直流電源システム１００Ａでは、（ｎ＋１）台目の直流電源ユニットが、予備の電源ユニットとして使用されるとともに、バッテリ６１への充電器を兼ねている。
【０００５】
なお、関連するＤＣ／ＤＣコンバータ及び直流電源システムがある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータでは、垂下の場合を除き、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が定格電圧を下回った際には電源ユニット故障と判断するＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示す並列冗長運転方式の直流電源システム１００Ａにおいて、各直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは、一般に過電流保護回路（出力電流制限回路）を備えている。この過電流保護回路は、負荷の過電流状態を電流検出器等により検出すると、出力電圧を低下させて過電流制限を行う、所謂、定電流垂下動作を行う。例えば、図２（Ｂ）に示すように、負荷に過電流が流れる場合には、出力電圧Ｖｏを低下させ（出力電圧を垂下させ）、所定の過電流制限値（定格最大電流）ＩＬ以上の電流が流れないようにしている。このように、直流電源ユニット１〜ｎ＋１のそれぞれは定電流垂下特性を有している。
なお、直流電源ユニットでは、定格電流（連続して負荷に流すことができる１００％電流）と、過電流制限（定電流垂下動作）を行う電流とが異なる場合もあるので（勿論、一致する場合もある）、直流電源ユニットから負荷に供給できる最大電流（より正確には過電流制限（定電流垂下動作）が行われる電流）を「定格最大電流」と呼ぶ。
【０００８】
ところで、図９に示す直流電源システムにより、定電力特性を持つインバータ（例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ）などの負荷ＲＬを駆動する場合において、入力停電時のバッテリ６１の放電中に復電した場合に、上記定電流垂下特性が問題になることがある。
すなわち、バッテリ６１により定電力特性を持つ負荷ＲＬに電力を供給する場合は、バッテリ６１は放電により次第に電圧が低下するため、負荷ＲＬに流れる電流が増大し、各直流電源ユニットの定格最大電流ＩＬ以上の電流が流れることがある。この負荷ＲＬに定格最大電流ＩＬ以上の電流が流れている状態において復電した場合に、直流電源ユニットを起動して、そのまま負荷ＲＬに連続して電流を供給しようとしても、直流電源ユニットでは過電流制限のための定電流垂下動作が行われ、出力電流が定格最大電流ＩＬに制限されることになる。このため、負荷ＲＬへの供給電流が足りなくなるとともに、直流電源ユニットが所要定格電圧に復旧できない状態が生じる。
【０００９】
例えば、具体的な例として、直流電源ユニットの台数ｎは７台であり、その定格出力電圧が３８３Ｖであり、負荷が１００ＫＷの定電力特性を持つインバータの場合に、蓄電池電圧が徐々に放電して低下し２７０Ｖの手前で入力停電から復電した場合には、負荷ＲＬに流す所要電流は３７０．４Ａ（≒１００ＫＷ／２７０Ｖ）になる。すなわち、入力電源の復電の直後には、各直流電源ユニットから５２．９Ａ（≒３７０．４Ａ／７）の電流を負荷ＲＬに供給する必要がある。
【００１０】
しかしながら、各ユニットの定格出力電力は「１００ＫＷ／７」であり、その定格出力電圧は３８３Ｖである。このため定格電流（この例では、定格電流と定格最大電流が同じ）は３７．３Ａ（≒１００ＫＷ／（３８３Ｖ×７））となり、各直流電源ユニットは、その過電流保護機能として、電流制限値（３７．３Ａ）で定電流垂下特性を持つように設計されている。したがって、直流電源ユニットの復電の際には、出力電圧の立ち上がりとともに過電流保護機能（定電流垂下特性）が作動し、出力電流が定格電流（３７．３Ａ）に制限された状態（出力電圧は低下したままの状態）が続き、定格出力電圧（３８３Ｖ）に復旧できない事態が生じる。
【００１１】
この問題を解決するためには、従来、各直流電源ユニットに定電力垂下特性を持たせる方法がある。すなわち、負荷電流の大きさに応じて出力電圧を変化させる機能を持たせる方法である。例えば、上述した例では、直流電源ユニットから５２．９Ａ（≒３７０．４Ａ／７）の電流を負荷に供給する場合は、その出力電圧が２７０Ｖになるように制御し、その後、次第に出力電圧を増大（同時に出力電流を低下）させるようにする。
【００１２】
しかしながら、上述した従来方法では、直流電源ユニットが定電力垂下特性を持つことが必要となり、また、定電力垂下動作が連続して発生することも考慮して、定電力垂下対応のユニットを設計しなければならない。その結果、定電力垂下動作時に流れる電流が増えることにより、これに応じた電流容量を持つスイッチング素子（スイッチィグトランジスタなど）の選定（スイッチィグトランジスタなどの大型化）が必要になる。また、垂下電流が増大することに対応した熱設計が必要になる。例えば、出力トランスの巻き線を太くする必要があり、また、スイッチィグトランジスタの熱損失が増大することに対応した放熱設計（ヒートシンクや冷却ファンの大型化）が必要になる。このため、直流電源ユニットの寸法が増大し、製造コストも増加するという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子の選定や熱設計の仕様）のままで、起動の際に、通常動作時の定格最大電流以上の電流を負荷に供給することができる、直流電源ユニット、及び直流電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の直流電源ユニットは、過電流保護のために出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニットであって、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の直流電源ユニットは、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の直流電源ユニットは、起動時、または、所定の指示がされた際において、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記直流電源ユニットの出力側にはバッテリを有する蓄電装置が接続され、前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、停電により前記直流電源システムへ電源が供給されなくなった場合に前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、復電の際の直流電源ユニットの起動時において、当該直流電源ユニットから前記負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記直流電源ユニットは、出力電圧を検出して出力電圧基準信号との差分に対応し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幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路には、前記出力トランスの一次側に流れる一次電流を検出し、該一次電流の検出信号と所定の一次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して垂下動作を行う一次垂下回路と、出力トランスの二次側に繋がる整流回路部から出力される出力電流を検出し、該出力電流の検出信号と所定の二次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う二次垂下回路と、を備え、前記一次垂下回路において垂下動作を開始させる一次垂下基準信号のレベルは、前記二次垂下回路において定電流垂下動作または定電力垂下動作を開始させる二次垂下基準信号のレベルよりも大きく設定され、前記二次垂下回路において定電力垂下動作を行う際には、前記一次垂下基準信号のレベルと前記二次垂下基準信号のレベルとを、前記二次垂下回路において定電流垂下動作を行う際のそれぞれのレベルよりも所定の割り合いだけ増加させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記二次垂下回路は、前記出力電流の検出信号と前記二次垂下基準信号とを比例積分回路を用いて比較し、所定の時定数を有して比較結果を出力し、該比較結果を基に前記定電力垂下動作を行い、前記一次垂下回路は、前記出力トランスの一次側電流の検出信号と前記一次垂下基準信号とを比較器を用いて比較し、該比較結果を基に直ちに前記垂下動作を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の直流電源ユニットは、前記一次垂下回路は、定電流垂下動作を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の直流電源システムは、上記のいずれかに記載の直流電源ユニットの複数台のそれぞれを並列に接続して構成され、前記直流電源ユニットを並列に運転して負荷に電力を供給することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の直流電源システムは、前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、また、前記直流電源システムの出力側はバッテリを含む蓄電装置に接続され、停電により前記直流電源システムへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、復電時に各直流電源ユニットが起動する際に、各直流電源ユニットから前記負荷に所定の値以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニットに出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行わせて、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の直流電源システムは、前記直流電源システムは、１番目から（ｎ＋１）番目までの（ｎ＋１）台の直流電源ユニットを並列に接続して構成され、通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットを運転して前記負荷に電力を供給し、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットのいずれかが故障した場合には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用するとともに、通常動作時には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを前記バッテリへ充電を行う充電兼用ユニットとして使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の直流電源ユニット及び直流電源システムでは、起動時のみに定電力垂下特性を持たせることで、一時的に所定の値以上の電流（例えば、通常動作時の定格最大電流以上の電流）を負荷に流せるようにする。
これにより、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子の選定や熱設計の仕様）のままで、起動の際に、通常動作時の定格最大電流以上の電流を負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係わる直流電源ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】定電力垂下特性と定電流垂下特性について説明するための図である。
【図３】垂下基準信号生成部の構成を示す図である。
【図４】起動動作シーケンスを示す図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の構成を示す図である。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の動作を示す図である。
【図７】垂下基準のイメージを示す図である。
【図８】本実施形態に係わる直流電源システムの構成を示すブロック図である。
【図９】並列冗長運転方式の直流電源システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（直流電源ユニットの構成についての説明）
図１は、本実施形態に係わる直流電源ユニット１０の構成を示すブロック図である。この図に示す直流電源ユニット１０は、定電力特性を持つ負荷ＲＬに、蓄電装置６０と連動して電力を供給する場合に好適に使用できる直流電源ユニット１０である。すなわち、停電の際には、蓄電装置６０内のバッテリ６１から負荷ＲＬに電力を供給し、復電後は、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに電力を供給するものである。
【００２７】
なお、定電力特性を持つ負荷とは、負荷の消費電力が電圧の変化にかかわらず一定である特性を持つ負荷（例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等である）。また、前述のように、直流電源ユニット１０では、定格電流（連続して負荷に流すことができる１００％電流）と、過電流制限（定電流垂下動作）を行う電流とが異なる場合もあるので（勿論、一致する場合もある）、直流電源ユニットから負荷に供給できる最大電流（より正確には過電流制限、すなわち定電流垂下動作が行われる電流）を「定格最大電流」と呼ぶ。
【００２８】
直流電源ユニット１０は、ＡＣ入力側に力率改善回路（ＰＦＣ）２０を備え、その出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０が接続されている。この力率改善回路２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の直流電源Ｅの役割をする。この力率改善回路２０は、交流電圧を整流回路により整流するとともに、内部のスイッチング素子（図示せず）をスイッチング制御して交流の電圧波形と電流波形とを近づけて力率を改善するための回路である。この力率改善回路２０は、ＰＦＣ制御部３０によりその動作が制御される。なお、力率改善回路２０の構成と動作については、良く知られており、また、本発明とは直接には関係しないため、その説明は省略する。
【００２９】
また、直流電源ユニット１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の動作を制御するＤ／Ｄ制御回路４０を備えている。このＤ／Ｄ制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の動作を制御するための制御信号を出力するＤ／Ｄコントローラ４１と、後述する定電力垂下特性を示す垂下動作、及び定電流垂下特性を示す垂下動作を行う際に使用される基準信号を生成する垂下基準信号生成部４２とを備えている。
なお、Ｄ／Ｄ制御回路４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等（所望の場合にはＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、カウンタ等）を有するマイクロコントローラやマイクロコンピュータ等を用いて構成されており、ＰＦＣ制御部３０についても同様である。また、ＰＦＣ制御部３０をＤ／Ｄ制御回路４０内に含ませるようにしてもよい。また、Ｄ／Ｄ制御回路４０及びＰＦＣ制御部３０は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
【００３０】
図１に示す直流電源ユニット１０は、通常動作時において過電流保護のために出力電流が定格最大電流ＩＬを超えた場合に出力電圧Ｖｏを垂下させる、所謂、定電流垂下特性を持つ直流電源ユニットである（図２（Ｂ）を参照）。なお、直流電源ユニット１０において、定格電流（連続して電流を流ことができる１００％電流）の値と、定格最大電流ＩＬ（過電流制限が行われる電流）の値が異なる場合は、定格最大電流ＩＬの値が、定格電流の値よりも大きく（例えば、１５０％）設定される。
【００３１】
また、直流電源ユニット１０は、上記定電流垂下特性に加えて、起動時に一時的にだけ作動する定電力垂下特性を持つ。この直流電源ユニット１０では、停電により入力電源（ＡＣ入力）から供給される電力が遮断された後、復電により起動する際に、定格最大電流ＩＬ以上の電流を負荷ＲＬに供給する必要がある場合に、一時的に定電力垂下動作を行う。この定電力垂下動作は、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに定格最大電流ＩＬ以上の電流を供給する場合に、出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとの積が一定となるように出力電圧を垂下させて、負荷ＲＬに電流を供給するものである。
【００３２】
（定電力垂下特性と定電流垂下特性についての説明）
ここで図１に示す直流電源ユニット１０が有する定電力垂下特性と、定電流垂下特性について補足して説明しておく。図２は、定電力垂下特性と定電流垂下特性について説明するための図である。図２（Ａ）では、横軸に出力電流Ｉｏ、縦軸に出力電圧Ｖｏをとり、定電力垂下特性を示している。同様に、図２（Ｂ）では、定電流垂下特性を示している。なお、前述のように、定電力垂下動作は、停電後の復電時において、定電力特性を持つ負荷に定格最大電流ＩＬ（直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流）以上の電流、例えば、図２（Ａ）に示す電流Ｉａの電流を流す必要がある場合において行われる垂下動作である。一方、定電流垂下動作は、直流電源ユニット１０の通常動作時において、過電流制限のために出力電流Ｉｏを定格最大電流ＩＬに制限するために行われる垂下動作である。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、直流電源ユニット１０は、定電力垂下動作では、負荷ＲＬに定格最大電流ＩＬ以上の電流（例えば、電流Ｉａ）を流す場合において、出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏとの積が一定（例えば、定格出力容量）になるように出力電圧Ｖｏを垂下させる。なお、出力電流Ｉｏが大きくなりすぎると、後述するスイッチング素子Ｑ１（図５を参照）の定格電流容量（例えば、短時間定格における最大電流値など）を超えるので、直流電源ユニット１０は、過電流制限値ＩＬ´で電流制限をかける。
また、図２（Ａ）では、定電力垂下動作を開始する電流を定格最大電流ＩＬ（直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流）と同じにしているが、定電力垂下動作を開始する電流値を、定格最大電流ＩＬと異なる値になるようにしてもよい。
また、図２（Ｂ）に示すように、通常動作時の定電流垂下特性では、出力電流Ｉｏが定格最大電流ＩＬ以下の場合は出力電圧Ｖｏが一定電圧に保持されており、過電流制限値（定格最大電流ＩＬ）で出力電圧Ｖｏを垂下させて過電流制限をかける。
【００３４】
上述の直流電源ユニット１０における定電力垂下動作は、復電時に直流電源ユニット１０が起動する際に一時的に行われる垂下動作である。例えば、この定電力垂下動作は、停電時にバッテリ６１により負荷ＲＬを駆動している状態において、負荷ＲＬに流れている電流が、図２（Ａ）に示す定格最大電流ＩＬ以上の場合（例えば、電流Ｉａの場合）に一時的に行われるものである。これは、直流電源ユニット１０が、復電して起動した際に図２（Ｂ）に示す定電流垂下動作を行うと、出力電流が定格最大電流ＩＬに制限され、負荷ＲＬに必要な電流Ｉａを供給できないとともに、直流電源ユニット１０の出力電圧Ｖｏが所要定格電圧に立ち上がれない状態となるためである。この事態を避けるために、直流電源ユニット１０においては、復電時の起動の際に、一時的に定電力垂下動作が実行される。
【００３５】
再び、図１に戻り、Ｄ／Ｄコントローラ４１からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の出力電圧Ｖｏの電圧レベルを制御するための出力電圧基準信号Ｖｒｅｆが、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０に対して出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０は、Ｄ／Ｄコントローラ４１から入力された出力電圧基準信号Ｖｒｅｆを基に、出力電圧Ｖｏの電圧レベルが一定になるように制御する。
【００３６】
また、Ｄ／Ｄコントローラ４１からは、定電力垂下／定電流垂下の区別信号として、信号Ｉ＿ＫＩＮＤが垂下基準信号生成部４２に対して出力される。また、Ｄ／Ｄコントローラ４１からは、定電力垂下特性の基準信号を生成するための電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍが垂下基準信号生成部４２に対して出力される。そして、Ｄ／Ｄコントローラ４１は、定電力垂下の場合は、信号Ｉ＿ＫＩＮＤをハイレベル（Ｉ＿ＫＩＮＤ＝１）とし、定電流垂下の場合は信号Ｉ＿ＫＩＮＤをローレベル（Ｉ＿ＫＩＮＤ＝０）とする。これらの信号Ｉ＿ＫＩＮＤ及びＩｒｅｆ＿Ｍが垂下基準信号生成部４２の入力信号となる。垂下基準信号生成部４２では、Ｄ／Ｄコントローラ４１から入力された信号Ｉ＿ＫＩＮＤと信号Ｉｒｅｆ＿Ｍを基に、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２と、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０に出力する。
【００３７】
（垂下基準信号生成部４２についての説明）
図３は、垂下基準信号生成部４２の構成を示す図である。この垂下基準信号生成部４２は、図３（Ａ）に示す信号Ｉ＿ＫＩＮＤの入力回路と、図３（Ｂ）に示す、定電力垂下動作を行わせるための二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２を生成する二次垂下基準生成回路と、図３（Ｃ）に示す、最大出力電流を制限するための一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を生成する一次垂下基準生成回路とを有している。なお、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１及び二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の具体的な使用例については、図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の説明において合わせて説明する。
【００３８】
図３（Ａ）に示す信号Ｉ＿ＫＩＮＤの入力回路は、抵抗Ｒ１０１にフォトモスリレーの一次側ＰＲ＿Ａ、及びフォトカプラの一次側ＰＣ＿Ａが直列に接続されて構成されており、抵抗Ｒ１０１の一方の端子Ａから信号Ｉ＿ＫＩＮＤが入力される。この構成により、定電力垂下（信号Ｉ＿ＫＩＮＤがハイレベル（Ｉ＿ＫＩＮＤ＝１））の場合に、フォトモスリレーの一次側ＰＲ＿Ａ、及びフォトカプラの一次側ＰＣ＿ＡはＯＮ（発光素子を発光）される。
【００３９】
図３（Ｂ）に示す二次垂下基準生成回路は、Ｄ／Ｄコントローラ４１から出力される二次垂下基準用の電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍと、出力電圧Ｖｏの負性信号（出力電圧（−））とにより、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２を生成するための回路である。
この二次垂下基準生成回路は、Ｄ／Ｄコントローラ４１から出力される電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍを電圧増幅部７１により増幅する。この電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍは、直流電源ユニット１０が定電力垂下動作をする場合と、通常動作（定電流垂下動作）をする場合とに応じて、その電圧レベルが切り替えられる。すなわち、定電力垂下動作をする場合の電圧レベルＩｒｅｆ＿Ｍ２は、通常動作（定電流垂下動作）をする場合の電圧レベルＩｒｅｆ＿Ｍ１よりも大きくなるように設定されている（Ｉｒｅｆ＿Ｍ２＞Ｉｒｅｆ＿Ｍ１）（図４を参照）。これにより、直流電流ユニット１０は、定電力垂下動作時において、通常動作時の定格最大電流ＩＬ以上の出力電流を負荷ＲＬに流すことが可能になる。
【００４０】
また、電圧増幅部７１の出力側とグランドＧとの間には、抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３の直列回路が接続されている。この抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３は抵抗分圧回路を構成し、この抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３の接続点（抵抗分圧点）Ａから、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が出力される。また、上記接続点Ａには、ダイオードＤ１０１のアノード側が接続され、ダイオードＤ１０１のカソード側には、抵抗Ｒ１１１と、Ｒ１１２と、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿Ｂとが直列に接続されている。また、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿Ｂの一端（抵抗Ｒ１１２が接続される端子とは反対側の端子）には、出力電圧Ｖｏの負側信号（出力電圧（−））が入力される。なお、この出力電圧Ｖｏの負側信号（出力電圧（−））は、負極性（−）の信号であり、出力電圧Ｖｏが大きくなるほど、電圧レベルが低下する。
【００４１】
上述の図３（Ｂ）に示す二次垂下基準生成回路の構成により、通常動作時には、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿ＢがＯＦＦ（オフ）し、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２は、定電流垂下動作時にＤ／Ｄコントローラ４１から出力される電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ１を基に、電圧増幅部７１及び抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３により生成される一定の値の信号（例えば、Ｉｒｅｆ２´）となる。なお、この一定の値の信号Ｉｒｅｆ２´は、信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ１の電圧レベルを変更することにより、所望の値に設定することができる。
【００４２】
一方、定電力垂下動作時には、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿ＢがＯＮし、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルは、定電力垂下動作時にＤ／Ｄコントローラ４１から出力される信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ２の電圧レベルと、出力電圧Ｖｏとで決まることになる。すなわち、信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ２は電圧増幅部７１により増幅され、抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３の接続点Ａに出力されるが、接続点Ａには、ダイオードＤ１０１と、抵抗Ｒ１１１と、抵抗Ｒ１１２と、フォトモスリレーの二次側ＰＲ＿Ｂとを介して、出力電圧Ｖｏの負側信号（出力電圧（−））が入力される。このため、接続点Ａの電圧（二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２）は、出力電圧Ｖｏの変化と共にリニア（直線的）に変化し、定電力垂下の動作を行わせるための信号となる。
【００４３】
例えば、出力電圧Ｖｏの電圧レベルが低い状態では、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルが高くなり、出力電圧Ｖｏの電圧レベルが高くなるにつれて、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルが低下する。これにより、定電力垂下特性（出力電圧Ｖｏ×出力電流が一定となる特性）を実現するための二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が生成される。
なお、定電力垂下動作において流すことのできる最大電流は、信号Ｉｒｅｆ＿Ｍ２の電圧レベルを変更することにより、所望の値に設定することができる。また、定電力垂下特性の傾き（出力電流Ｉｏの変化に対する出力電圧Ｖｏの変化の割合）は、抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１１１及びＲ１１２の抵抗値により設定することができる。
【００４４】
また、図３（Ｃ）に示す一次垂下基準生成回路は、回路電源端子（＋１５Ｖ）とグランドＧとの間に、抵抗Ｒ１２１とツェナーダイオードＺＤ１が直列に接続される（ツェナーダイオードＺＤ１のアノードがグランドＧに接続される）。これにより、抵抗Ｒ１２１とツェナーダイオードＺＤ１の接続点Ａに所定の定電圧Ｖｚが生成される。このツェナーダイオードＺＤ１の端子間に抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３と抵抗Ｒ１２４との直列回路が接続され、ツェナーダイオードＺＤ１により生成される定電圧Ｖｚに対して、抵抗分圧回路が形成される。この抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３との接続点Ｂから一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１が出力される。また、抵抗Ｒ１２３と抵抗Ｒ１２４との接続点Ｃには、抵抗Ｒ１３２の一端が接続され、抵抗Ｒ１３２の他端は、トランジスタＴｒ１のコレクタに接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタはグランドＧに接続される。
また、回路電源端子（＋１５Ｖ）とグランドＧとの間に、抵抗Ｒ１３１とフォトカプラの二次側ＰＣ＿Ｂとの直列回路が接続される。また、抵抗Ｒ１３１とフォトカプラの二次側ＰＣ＿Ｂとの接続点Ｄと、トランジスタＴｒ１のベースとの間に、抵抗Ｒ１３３とツェナーダイオードＺＤ２との直列回路が接続される（ツェナーダイオードＺＤ２のアノードがトランジスタＴｒ１のベースに接続される）。
【００４５】
上記構成において、定電流垂下動作時には、フォトカプラの二次側ＰＣ＿BがＯＦＦ（トランジスタＴｒ１がＯＮ）になり、抵抗Ｒ１２４と抵抗Ｒ１３２とは並列接続されることになる。そして、抵抗Ｒ１２２と、抵抗Ｒ１２３と、抵抗Ｒ１２４／／Ｒ１３２（抵抗Ｒ１２４とＲ１３２の並列回路）との直列回路（抵抗分圧回路）における、抵抗Ｒ１２４と抵抗Ｒ１３２の接続点Ｂとの電圧が一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１´として出力される。
【００４６】
一方、定電力垂下動作時には、フォトカプラの二次側ＰＣ＿ＢがＯＮ（トランジスタＴｒ１がＯＦＦ）になり、抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３と抵抗Ｒ１２４との直列回路（抵抗分圧回路）における、抵抗Ｒ１２２と抵抗Ｒ１２３との接続点Ｂの電圧が一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１として出力される。このため、定電力垂下動作時における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１は、定電流垂下動作時における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１´よりも大きくなる。すなわち、定電力垂下動作時には、ユニットの定格最大電流ＩＬ以上の出力電流を流すために、定電力垂下動作時の一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１は、通常動作時（定電流垂下動作時）における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１´よりも大きくなる。
【００４７】
図４は、直流電源ユニット１０における動作シーケンスを示す図である。図４は、横方向に時間の経過を示し、縦方向に、直流電源ユニット１０の起動／停止（Ｄ／Ｄ＿ＯＮ／ＯＦＦ）の状態（ハレベルでＯＮ（起動））と、定電力垂下動作を行わせる信号Ｉ＿ＫＩＮＤと、電圧信号Ｉｒｅｆ＿Ｍと、出力電圧Ｖｏを並べて示したものである。
【００４８】
図４に示すように、直流電源ユニット１０は、時刻ｔ１においてＯＮ（起動）すると、入力側および出力側にラッシュ電流（突入電流）が流れることを回避するために出力電圧Ｖｏ（及び出力電流Ｉｏ）を徐々に立ち上げるカレントウオークインの動作モード（ソフトスタート）に移行する。その後、直流電源ユニット１０は、カレントウオークインにより出力電圧Ｖｏがある程度立ち上がった状態の時刻ｔ２において、信号Ｉ＿ＫＩＮＤをＯＮ（ハイレベル）、また、信号Ｉｒｅｆ＿ＭをＩｒｅｆ＿Ｍ２まで増大させて、定電力垂下動作を開始する。次に、直流電源ユニット１０は、この定電力垂下動作の状態において出力電圧Ｖｏが所要定格電圧まで立ち上がると（時刻ｔ３）、この数秒後に（時刻ｔ４）、信号Ｉ＿ＫＩＮＤをＯＦＦ（ローレベル）にし、また、信号Ｉｒｅｆ＿ＭをＩｒｅｆ＿Ｍ１まで低下させて、定電流垂下動作を開始する。
【００４９】
なお、図４に示す例では、直流電源ユニット１０は、時刻ｔ３において出力電圧Ｖｏが定格電圧まで立ち上がったことを検出した後、数秒後に定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替えるようにしているが、これに限定されない。例えば、直流電源ユニット１０は、時刻ｔ１においてＯＮ（起動）した後、所定の時間をタイマ等で計測し、この所定の時間の経過後に、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替えるようにしてもよい。また、複数台の直流電源ユニット１０が並列に運転される並列冗長運転方式の場合は、各直流電源ユニット１０において出力電圧Ｖｏが所要定格電圧まで立ち上がったことを検出した後に、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
（ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の構成と動作についての説明）
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０について説明する。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の構成を示す図である。この図に示す直流電源ユニット１０は、主回路がフォワードコンバータ（フォワード方式スイッチング電源装置）で構成されたものである。
図５において、Ｔｘ１は出力トランス、Ｑ１は出力トランスＴｘ１の一次側に接続されるスイッチング素子、Ｅは直流電源（力率改善回路２０により生成される電源）、ＲＬは定電力特性を持つ負荷、ＥＡ１，ＥＡ２はエラーアンプ（演算増幅器）、ＣＭＰ１，ＣＭＰ２は比較器（コンパレータ）、ＣＴは出力トランスＴｘ１の一次側電流を検出するカレントトランスで、シャントＳＨは２次電流検出素子である。
【００５１】
また、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０は、出力定電圧制御回路５１と、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２と、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３とを有している。そして、回路５１，５２，５３の出力側は、それぞれダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のカソード側に接続され、このダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のアノード側はノードＮ１に共通接続されている。このノードＮ１は、抵抗Ｒ４１を介して電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、また、ノードＮ１は比較器ＣＭＰ２の非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００５２】
従って、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３の作用により、ノードＮ１には、出力定電圧制御回路５１の出力信号ＡＶＲ＿Ｖと、出力定電流制御回路５２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２と、瞬時過電流制御回路５３の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ１のうちの最も信号レベルが低い信号が選択されてノードＮ１に出力される。このノードＮ１に出力された信号は、比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子（スイッチングトランジスタ）Ｑ１の駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。このスイッチング素子Ｑ１がＯＮ／ＯＦＦすることにより、出力トランスＴｘ１の一次側のコイルに電源Ｅから電流が流れ、この一次側の電流により電磁誘導されて二次側のコイルに電流が流れる。この出力トランスＴｘ１の二次側には整流回路部５４が接続されている。この整流回路部５４において、二次側のコイルに流れる電流がダイオードＤ１及びＤ２からなる整流回路により整流され、リアクトルＬ１及びコンデンサＣ１からなる平滑回路により平滑されて、直流電圧（出力電圧Ｖｏ）が生成される。この出力電圧Ｖｏが、シャントＳＨを通して負荷ＲＬに印加される。 なお、図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０では、シャントＳＨと負荷ＲＬの接続点（出力電圧Ｖ（＋）の端子）が制御回路のグランド（G）側になるように構成されている。
【００５３】
（出力定電圧制御回路５１についての説明）
図５に示す出力定電圧制御回路５１は、出力電圧Ｖｏの検出信号と、Ｄ／Ｄコントローラ４１から入力した出力電圧基準信号Ｖｒｅｆ（図１を参照）との差分に対応してスイッチング素子Ｑ１のＯＮ（オン）幅を制御する制御回路である。この出力定電圧制御回路５１は、抵抗Ｒ１１とＲ１２が直列に接続された抵抗分圧回路で構成された出力電圧検出部を有し、また、エラーアンプＥＡ１を有している。抵抗Ｒ１１の一端は、正側の出力電圧（＋）端子に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は抵抗Ｒ１２の一端に接続され、抵抗Ｒ１２の他端は負側の出力電圧（−）端子に接続される。抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点は、抵抗Ｒ１３を介して、エラーアンプＥＡ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。また、エラーアンプＥＡ１の反転入力端子（−）には、Ｄ／Ｄコントローラ４１から出力される出力電圧基準信号Ｖｒｅｆが入力される。
【００５４】
このエラーアンプＥＡ１の非反転入力端子（＋）と出力端子との間には、抵抗Ｒ１４（比例要素）が接続され、また、コンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１５の直列回路（成分要素）が接続される。したがって、エラーアンプＥＡ１は比例積分回路（一次遅れ回路）となり、出力電圧値Ｖｏ（より正確には出力電圧Ｖ（−）の検出信号）と出力電圧基準信号Ｖｒｅｆとの差分が所定の時定数を持って差動増幅され、差動増幅された信号ＡＶＲ＿Ｖが出力される。このため、エラーアンプＥＡ１の出力は、所定の時定数を持って徐々に変化するため、後述する瞬時過電流制御回路５３と比較して応答が遅くなる。
【００５５】
そして、通常動作時、すなわち、出力定電流制御回路５２及び瞬時過電流制御回路５３による出力電圧の垂下動作が行われていない場合は、出力定電圧制御回路５１の出力信号ＡＶＲ＿ＶがノードＮ１に出力され、この出力信号ＡＶＲ＿Ｖが比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。
【００５６】
例えば、図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０の動作を示す図であり、横軸に時間の経過を示し、縦方向に、ノードＮ１に回路５１，５２，５３から出力される電圧（ＡＶＲ＿Ｖ、ＡＶＲ＿Ｉ２、またはＡＶＲ＿Ｉ１）と、キャリア三角波形と、比較器ＣＭＰ２の出力（ハイレベルでスイッチング素子Ｑ１がＯＮ）と、出力電圧Ｖｏを並べて示したものである。
【００５７】
この図において、図６（Ａ）に示すように、通常動作時（出力電圧正常範囲制御時）においては、ノードＮ１の出力電圧は、出力定電圧制御回路（エラーアンプＥＡ１）５１からの出力電圧ＡＶＲ＿Ｖとなり、この出力信号ＡＶＲ＿ＶがノードＮ１に出力される。この出力信号ＡＶＲ＿Ｖが比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、比較器ＣＭＰ２からスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ駆動信号が生成される。これにより、出力電圧Ｖｏが一定の値になるように制御される。
【００５８】
（出力定電流制御回路５２についての説明）
図５に示す出力定電流制御回路５２は、定電力垂下動作（直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに流れる出力電流を検出して垂下させる二次垂下動作）を制御する制御回路である。この出力定電流制御回路５２において、出力電流Ｉｏの検出素子であるシャントＳＨにより検出された出力電流の検出信号Ｃが抵抗Ｒ２１を介してエラーアンプＥＡ２の反転入力端子（−）に入力される。また、エラーアンプＥＡ２の非反転入力端子（＋）には、垂下基準信号生成部４２から出力される二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２（図３（Ｂ）を参照）が入力される。このように、出力定電流制御回路５２において、エラーアンプＥＡ２には、出力電流Ｉｏの検出信号Ｃと二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とが入力され、エラーアンプＥＡ２により差動増幅された信号ＡＶＲ＿Ｉ２を出力する。
【００５９】
なお、このエラーアンプＥＡ２の反転入力端子（−）と出力端子との間には、抵抗Ｒ２２（比例要素）が接続され、また、コンデンサＣ２１と抵抗Ｒ２３の直列回路（積分要素）が接続されている。したがって、エラーアンプＥＡ２は比例積分回路（一次遅れ回路）となり、出力電流値の信号Ｃと二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２との差分が所定の時定数を持って差動増幅される。すなわち、エラーアンプＥＡ２の出力は所定の時定数を持って徐々に変化し、エラーアンプＥＡ２の応答は、後述する瞬時過電流制御回路５３と比較して応答が遅くなるように設定されている。
この出力定電流制御回路５２の構成により、出力電流Ｉｏが増加すると、差動増幅したＥＡ２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２が徐々に下がり、信号ＡＶＲ＿Ｖ及び信号ＡＶＲ＿Ｉ１より低くなると、この出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２がノードＮ１に出力される。
【００６０】
図６（Ｂ）に、出力定電流制御回路５２の回路動作を示す。図６（Ｂ）に示すように、出力定電流制御回路５２において、出力電流Ｉｏの検出信号Ｃが二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の電圧レベルを超えると、エラーアンプＥＡ２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２が徐々に低下し、信号ＡＶＲ＿Ｖより低くなると、出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２がノードＮ１に出力され、信号ＡＶＲ＿Ｉ２が比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。
このように、出力電流Ｉｏが増大するにつれて、出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２が徐々に低下し、二次垂下動作が開始される。
【００６１】
（瞬時過電流制御回路５３についての説明）
図５に示す瞬時過電流制御回路５３は、定電流垂下動作（出力トランスＴｘ１の一次側の電流を検出して垂下させる一次垂下動作）を制御する制御回路である。この瞬時過電流制御回路５３において、出力トランスＴｘ１の一次側の電流検出素子であるカレントトランスＣＴにより検出された電流信号Ａ，ＢをダイオードＤ３１と抵抗Ｒ３１により整流して一次側電流検出信号Ｉｓを生成し、この生成した信号Ｉｓが比較器ＣＭＰ１の反転入力端子（−）に入力される。なお、信号Ｉｓはパルス状の電圧信号である。また、比較器ＣＭＰ１の非反転入力端子（＋）には、垂下基準信号生成部４２により生成された一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１（図３（Ｃ）を参照）が入力される。
【００６２】
この瞬時過電流制御回路５３の構成により、出力トランスＴｘ１の一次側電流が増加し、信号Ｉｓが一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を超えると（信号Ｉｓ＞Ｉｒｅｆ１）、比較器ＣＭＰ１の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ１は直ちにローレベルの信号となる。この比較器ＣＭＰ１から出力されるローレベルの信号ＡＶＲ＿Ｉ１は、常に、出力定電圧制御回路５１の出力信号ＡＶＲ＿Ｖ及び出力定電流制御回路５２の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ２よりも信号レベルが低くなるように設定されており、瞬時過電流制御回路５３が過電流を検出した際には、信号ＡＶＲ＿Ｉ１が直ちにノードＮ１に出力される。
【００６３】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０が瞬時過電流により垂下動作に入る場合、カレントトランスＣＴにより検出した電流値の信号Ｉｓと、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１とを瞬時過電流制御回路５３内の比較器ＣＭＰ１により比較し、信号Ｉｓが一次垂下基準Ｉｒｅｆ１を超えたら、直ちに比較器ＣＭＰ１の出力信号をローレベルとし、出力電圧を低下させる。この瞬時過電流制御回路５３における動作は出力定電流制御回路（二次垂下）５２よりも応答が早く、過渡的な過電流制限を行うことで電源を保護している。
【００６４】
図６（Ｃ）に、瞬時過電流制御回路５３の回路動作を示す。図６（Ｃ）に示すように、瞬時過電流制御回路５３では、出力トランスＴｘ１の一次側電流の検出信号Ｉｓが一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を超えると、比較器ＣＭＰ１の出力信号ＡＶＲ＿Ｉ１が直ちにローレベルまで低下し、ローレベルの信号ＡＶＲ＿Ｉ１がノードＮ１に出力され、信号ＡＶＲ＿Ｉ１が比較器ＣＭＰ２により電源動作周波数キャリア三角波形と比較され、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号（ＰＷＭ信号）が生成される。この垂下動作の場合には、ＣＭＰ２の出力（パルス幅）は、大幅に狭くなり、出力電圧Ｖｏが大幅に低下することになる。
【００６５】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０では、定電力垂下動作における電流制限（二次垂下動作）は、出力定電流制御回路５２（エラーアンプＥＡ２）により制御を行う。また、定電流垂下動作（瞬時過電流保護）による電流制限（一次垂下動作）は、瞬時過電流制御回路５３（比較器ＣＭＰ１）により制御を行う。また、常に、２次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１よりも小さくなるように、すなわち「２次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２＜一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１」の関係となるように設定されている。
【００６６】
例えば、図７に示すように、期間Ｔ１に示す定電力垂下動作を行う際には、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２を信号レベルＡ２（定電力垂下動作における出力電流の最大値を一時的に信号レベルＡ２）まで増加させ、これに比例して一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１も信号レベルＡ１（出力トランスＴｘ１の一次側電流の電流制限値を一時的に信号レベルＡ１）まで増加させることになる。また、期間Ｔ２に示す定電流垂下動作を行う際には、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１を、通常動作時の定格最大電流に相当する信号レベルＢ１にし、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２は、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１の信号レベルＢ１より小さい信号レベルＢ２にすることになる。
【００６７】
なお、期間Ｔ２の定電流垂下動作時における一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１の信号レベルＢ１と、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の信号レベルＢ２との関係については、例えば、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２の信号レベルＢ２を定格電流（連続して流すことができる１００％電流）に一致するように設定する。また、例えば、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１の信号レベルＢ１を定格最大電流（短時間定格で流すことができる電流、例えば、定格電流の１５０％）に一致するように設定する。これにより、過電流状態が生じる場合に、応答の速い瞬時過電流制御回路５３により、出力電流を瞬時に定格最大電流ＩＬ（例えば、１５０％）に制限し、その後、瞬時過電流制御回路５２により、所定の時定数を有して、出力電流を定格電流（１００％）に制限することができる。
【００６８】
（直流電源システムについての説明）
次に、本発明の直流電源ユニットを複数台用いた直流電源システム１００について説明する。本実施形態に係わる直流電源システム１００は、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０を用いて直流電源ユニット１０を構成し、この直流電源ユニット１０を複数台設けて、それぞれを並列に接続して、並列冗長運転方式で構成されている。これの一例を図８に示している。図８では、直流電源システム１００を構成する直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのブロック図を示す。この直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流（例えば、ＡＣ３相２００Ｖ）を入力電源とするように構成されている。なお、この例では３相交流を入力電源とするように構成してあるが、単相交流入力であっても本発明の直流電源システム１００を構成することができる。
【００６９】
図８に示す直流電源システム１００は、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ入力側に力率改善回路２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備え、その出力にＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが接続されている。即ち、力率改善回路２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣがＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの直流電源Ｅの役割をする。また、直流電源システム１００は、これとは別途にＤ／Ｄ制御回路４０Ａを備えている。Ｄ／Ｄ制御回路４０Ａは、図１に示したＤ／Ｄコントローラ４１、垂下基準信号生成部４２を備えた回路である。また、Ｄ／Ｄ制御回路４０Ａは各ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに接続されている。
【００７０】
なお、各ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの構成と動作とは、図５に示したＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０と同様であり、重複する説明は省略する。また、Ｄ／Ｄ制御回路４０Ａの構成と動作とについても、図１に示したＤ／Ｄ制御回路４０と同様であるが、このＤ／Ｄ制御回路４０Ａでは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを制御する点が異なる。このＤ／Ｄ制御回路４０Ａからは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに対して、出力電圧基準信号Ｖｒｅｆ、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１及び二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が出力される。この場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに対して出力する一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１及び二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２は、各回路５０Ａ，５０Ｂ，５０の容量や特性に応じて、それぞれの回路５０Ａ，５０Ｂ，５０ごとに設定することもできる。
【００７１】
上記直流電源システム１００の構成により、複数の直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用いて負荷ＲＬ（定電力特性を持つ負荷）に電力を供給する場合において、停電によりバッテリ６１から負荷ＲＬに電力を供給している途中に復電した際に、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが一時的に定電力垂下動作を行う。これにより、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから定格最大電流ＩＬ（通常動作時の定格最大電流）以上の電流を負荷ＲＬに供給しながら、各直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの出力電圧Ｖｏを所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００７２】
以上、説明したように、従来方法では、直流電源ユニットが定電力垂下特性を持つことが必要となり、定電力垂下動作が連続して発生することも考慮して、定電力垂下対応のユニットを設計しなければならない。その結果、定電力垂下動作時に流れる垂下電流が増えることにより、これに応じたスイッチィグトランジスタの選定（スイッチィグトランジスタの大型化）が必要になり、また、出力トランスの巻き線を太くする必要があり、さらには、スイッチィグトランジスタの熱損失が増大することに対応した放熱設計を行うことが必要になる。このため、直流電源ユニットの寸法が増大し、製造コストも増加する。
【００７３】
これに対して、本実施形態の直流電源ユニット１０、及び直流電源システム１００においては、起動時のみに一時的に定電力垂下特性を持たせる事で、必要以上の設計（定電力垂下動作に対応した設計）を不要とする。すなわち、通常動作時の定電流垂下動作に応じた設計で済ませることができ、直流電源ユニット１０、及び直流電源システム１００の小型化を図り、製造コストを低減できる。
【００７４】
なお、ここで、本発明と上記実施形態との対応関係について補足して説明しておく。本発明における直流電源ユニットは、図１に示す直流電源ユニット１０が対応する。また、本発明における直流電源システムは、図８に示す直流電源システム１００が対応する。また、本発明における負荷は、図１及び図８に示す定電力特性を持つ負荷ＲＬが対応する。また、本発明における出力トランスは、図５に示す出力トランスＴｘ１が対応し、本発明におけるスイッチング素子は、図５に示すスイッチング素子（スイッチングトランジスタ）Ｑ１が対応する。また、本発明におけるＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、図１及び図５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０が対応する。
【００７５】
また、本発明における一次垂下回路は、図５に示す瞬時過電流制御回路５３が対応し、本発明における二次垂下回路は、出力定電流制御回路５２が対応し、本発明における整流回路部は、整流回路部５４が対応する。また、本発明における出力電圧基準信号は、出力電圧基準信号Ｖｒｅｆが対応し、本発明における一次垂下基準信号は、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１が対応し、本発明における二次垂下基準信号は、二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２が対応する。
【００７６】
（１）そして、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、通常動作時に過電流保護のために出力電流を所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニット１０であって、起動時において、負荷ＲＬに所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行うことにより、所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに供給する。
このような構成の直流電源ユニット１０では、起動時のみに定電力垂下動作を行うことで、一時的に所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに流すようにする。
これにより、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子Ｑ１の選定や熱設計の仕様）のままで、定電力垂下特性を持つ直流電源ユニット１０を構成することができる。このため、必要以上の設計（定電力垂下動作に対応した設計）が不要となり、直流電源ユニット１０の寸法を小さくし、製造コストを低減できる。
【００７７】
（２）また、上記実施形態において、直流電源ユニット１０の出力側にはバッテリ６１を有する蓄電装置６０が接続され、負荷ＲＬは定電力特性を持つ負荷であり、停電により直流電源ユニット１０へ電源が供給されなくなった場合に、蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給する。そして、復電の際の直流電源ユニット１０の起動時において、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行うことにより、負荷ＲＬに所定の値以上の電流を供給する。
このような構成の直流電源ユニット１０では、定電力特性を持つ負荷ＲＬ（例えば、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ）に電力を供給し、停電時には蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給する。そして、復電時において直流電源ユニット１０を起動する際に、直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、定電力垂下動作を行うことにより、一時的に所定の値以上の電流を負荷ＲＬに流せるようにする。
これにより、直流電源ユニット１０の起動の際に、定電力特性を持つ負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、この電流を負荷ＲＬに供給できるとともに、直流電源ユニット１０の出力電圧を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００７８】
（３）また、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、出力電圧Ｖｏを検出して出力電圧基準信号Ｖｒｅｆとの差分に対応して出力トランスＴｘ１の一次側に接続されたスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０を有し、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路５０には、出力トランスＴｘ１の一次側に流れる一次電流を検出し、該一次電流の検出信号と所定の一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１とを比較し、この比較結果を基にスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作を行う瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３と、出力トランスＴｘ１の二次側に繋がる整流回路部５４から出力される出力電流を検出し、該出力電流の検出信号と所定の二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とを比較し、この比較結果を基にスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２と、を有し、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３において定電流垂下動作を開始させる一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１のレベルは、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２において定電流垂下動作または定電力垂下動作を開始させる二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２のレベルよりも大きく設定され、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２において定電力垂下動作を行う際、すなわち直流電源ユニット１０の起動時には、一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１のレベルと二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２のレベルとを、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２において定電流垂下動作を行う際、すなわち通常動作時のそれぞれのレベルよりも所定の割り合いだけ増加させる。
このような構成の直流電源ユニット１０では、定電流垂下動作を行う瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３と、定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２とを備える。そして、直流電源ユニット１０の起動時には、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３の動作基準となる一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１と、定電力垂下動作を行う出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２の動作基準となる二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とを、通常動作時のレベルよりも一時的に増加させる。
これにより、直流電源ユニット１０の起動の際に、定電力特性を持つ負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、定電力垂下動作を行うことにより負荷ＲＬに電流を供給できる。
【００７９】
（４）また、上記実施形態において、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２は、出力電流Ｉｏの検出信号と二次垂下基準信号Ｉｒｅｆ２とを比例積分回路を用いて比較し、所定の時定数を有して比較結果を出力し、該比較結果を基に前記定電力垂下動作を行い、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３は、出力トランスＴｘ１の一次側電流の検出信号Ｉｓと一次垂下基準信号Ｉｒｅｆ１とを比較器ＣＭＰ１を用いて比較し、該比較結果を基に直ちに定電流垂下動作を行う。
このような構成の直流電源ユニット１０は、出力定電流制御回路（二次垂下回路）５２における定電力垂下動作（二次垂下動作）は応答を遅くし、瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）５３における定電流垂下動作（一次垂下動作）は応答を早くする。
これにより、直流電源ユニット１０の起動の際に定電力垂下動作を行わせることができるとともに、高速応答する定電流垂下動作により、直流電源ユニット１０を過電流から確実に保護することができる。
【００８０】
（５）また、上記実施形態において、直流電源システム１００は、直流電源ユニット１０（より正確には、図８に示す直流電源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の複数台のそれぞれを並列に接続して構成され、直流電源ユニット１０を並列に運転して負荷ＲＬに電力を供給する。
このような構成の直流電源システム１００では、各直流電源ユニット１０が、起動時のみに定電力垂下動作を行うことで、一時的に所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに流せるようにする。
これにより、直流電源システム１００を構成する各直流電源システム１００を、通常動作時において必要とされる仕様（例えば、スイッチング素子Ｑ１の選定や熱設計の仕様）のままで、定電力垂下特性を持つ直流電源ユニットとして構成することができる。このため、各直流電源ユニット１０において必要以上の熱設計が不要となり、各直流電源ユニット１０の寸法を小さくし、製造コストを低減できる。その結果、直流電源システム１００においても、寸法を小さくし、製造コストを低減できる。
【００８１】
（６）また、上記実施形態において、負荷ＲＬは定電力特性を持つ負荷であり、また、直流電源システム１００の出力側はバッテリ６１を含む蓄電装置６０に接続され、停電により直流電源システム１００へ入力電源が供給されなくなった場合に、蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給し、復電時に各直流電源ユニット１０が起動する際に、各直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニット１０に出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとの積が一定となるように出力電圧Ｖｏを垂下させる定電力垂下動作を行わせて、所定の値以上の電流を負荷ＲＬに供給する。
このような構成の直流電源システム１００では、停電時には蓄電装置６０から負荷ＲＬに電力を供給する。そして、復電時において直流電源システム１００内の各直流電源ユニット１０を起動する際に、負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニット１０に定電力垂下動作を行わせることにより、一時的に所定の値以上の電流を負荷ＲＬに流せるようにする。
これにより、復電により直流電源システム１００内の直流電源ユニット１０を起動する際に、各直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、この電流を負荷ＲＬに供給しつつ、直流電源システム１００の出力電圧（より正確には各直流電源ユニット１０の出力電圧）を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００８２】
（７）また、上記実施形態において、直流電源システム１００は、１番目から（ｎ＋１）番目までの（ｎ＋１）台の直流電源ユニット１０を並列に接続して構成され、通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０を運転して負荷ＲＬに電力を供給し、１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０のいずれかが故障した場合には、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用するとともに、通常動作時には、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニット１０をバッテリ６１へ充電を行う充電兼用ユニットとして使用する。
このような構成の直流電源システム１００では、（ｎ＋１）台の直流電源ユニット１０を並列に接続して構成される。通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０を運転して負荷ＲＬに電力を供給する。１番目からｎ番目までの直流電源ユニット１０のいずれかが故障した場合は、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用する。また、通常動作時（故障ユニットが発生していない時）には、（ｎ＋１）番目の直流電源ユニット１０をバッテリ６１へ充電を行う充電兼用ユニットとして使用する。
これにより、直流電源システム１００を並列冗長運転方式の直流電源装置として構成するとともに、蓄電装置６０（バッテリ６１）を備える無停電電源装置として構成できる。そして、復電時等の直流電源システム１００内の各直流電源ユニット１０を起動する際に、各直流電源ユニット１０から負荷ＲＬに所定の値（各直流電源ユニット１０の通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を供給する必要がある場合においても、この電流を負荷ＲＬに供給しつつ、直流電源システム１００の出力電圧（より正確には各直流電源ユニット１０の出力電圧）を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の直流電源ユニット及び直流電源システムは、上述の図示例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ回路はフォワードコンバータで構成することに限定されず、種々の形式のＤＣ／ＤＣコンバータにより構成することができる。また、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、一次垂下動作として定電流垂下動作を行う一次垂下回路で構成することに限定されず、その他の垂下動作を行う一次垂下回路で構成してもよい。
【００８４】
なお、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、起動時に定電力垂下動作を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。直流電源ユニット１０は、起動時に代えて、所定の指示がされた際に、定電力垂下動作を行ってもよい。これにより、直流電源ユニット１０は、起動時のみならず、操作者により所定の指示（直流電源ユニット１０に強制的に定電力垂下動作をさせる指示）がされた際に、強制的に定電力垂下動作を行うことで、一時的に所定の値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の電流を負荷ＲＬに流すことができる。
【００８５】
なお、上記実施形態において、直流電源ユニット１０は、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行うことにより、所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の出力電流を負荷ＲＬに供給する場合について説明したが、これに限られるものではない。直流電源ユニット１０は、出力電流と出力電圧との積が一定とならない垂下動作であっても、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行うことにより、所定の電流値（通常動作時の定格最大電流ＩＬ）以上の出力電流を負荷ＲＬに供給してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・直流電源ユニット
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・力率改善回路
３０・・・ＰＦＣ制御部
４０，４０Ａ・・・Ｄ／Ｄ制御回路
４１・・・Ｄ／Ｄコントローラ
４２・・・垂下基準信号生成部
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
５１・・・出力定電圧制御回路
５２・・・出力定電流制御回路（二次垂下回路）
５３・・・瞬時過電流制御回路（一次垂下回路）
５４・・・整流回路部
６０・・・蓄電装置
６１・・・バッテリ
７１・・・電圧増幅部
１００・・・直流電源システム
Ｔｘ１・・・出力トランス
Ｑ１・・・スイッチング素子
ＥＡ１，ＥＡ２・・・エラーアンプ
ＣＭＰ１，ＣＭＰ２・・・比較器
ＣＴ・・・カレントトランス
ＳＨ・・・シャント
ＲＬ・・・負荷
Ｖｒｅｆ・・・出力電圧基準信号
Ｉｒｅｆ１・・・一次垂下基準信号
Ｉｒｅｆ２・・・二次垂下基準信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流保護のために出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニットであって、
負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする直流電源ユニット。
【請求項２】
負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の直流電源ユニット。
【請求項３】
起動時、または、所定の指示がされた際において、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の直流電源ユニット。
【請求項４】
前記直流電源ユニットの出力側にはバッテリを有する蓄電装置が接続され、
前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、
停電により前記直流電源システムへ電源が供給されなくなった場合に前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、
復電の際の直流電源ユニットの起動時において、当該直流電源ユニットから前記負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の直流電源ユニット。
【請求項５】
前記直流電源ユニットは、出力電圧を検出して出力電圧基準信号との差分に対応し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幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路には、前記出力トランスの一次側に流れる一次電流を検出し、該一次電流の検出信号と所定の一次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して垂下動作を行う一次垂下回路と、出力トランスの二次側に繋がる整流回路部から出力される出力電流を検出し、該出力電流の検出信号と所定の二次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う二次垂下回路と、を備え、前記一次垂下回路において垂下動作を開始させる一次垂下基準信号のレベルは、前記二次垂下回路において定電流垂下動作または定電力垂下動作を開始させる二次垂下基準信号のレベルよりも大きく設定され、前記二次垂下回路において定電力垂下動作を行う際には、前記一次垂下基準信号のレベルと前記二次垂下基準信号のレベルとを、前記二次垂下回路において定電流垂下動作を行う際のそれぞれのレベルよりも所定の割り合いだけ増加させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の直流電源ユニット。
【請求項６】
前記二次垂下回路は、前記出力電流の検出信号と前記二次垂下基準信号とを比例積分回路を用いて比較し、所定の時定数を有して比較結果を出力し、該比較結果を基に前記定電力垂下動作を行い、
前記一次垂下回路は、前記出力トランスの一次側電流の検出信号と前記一次垂下基準信号とを比較器を用いて比較し、該比較結果を基に直ちに前記垂下動作を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の直流電源ユニット。
【請求項７】
前記一次垂下回路は、定電流垂下動作を行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の直流電源ユニット。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の直流電源ユニットの複数台のそれぞれを並列に接続して構成され、前記直流電源ユニットを並列に運転して負荷に電力を供給する
ことを特徴とする直流電源システム。
【請求項９】
前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、
また、前記直流電源システムの出力側はバッテリを含む蓄電装置に接続され、
停電により前記直流電源システムへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、
復電時に各直流電源ユニットが起動する際に、各直流電源ユニットから前記負荷に所定の値以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニットに出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行わせて、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項８に記載の直流電源システム。
【請求項１０】
前記直流電源システムは、１番目から（ｎ＋１）番目までの（ｎ＋１）台の直流電源ユニットを並列に接続して構成され、
通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットを運転して前記負荷に電力を供給し、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットのいずれかが故障した場合には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用するとともに、
通常動作時には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを前記バッテリへ充電を行う充電兼用ユニットとして使用する
ことを特徴とする請求項９に記載の直流電源システム。
【請求項１】
過電流保護のために出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行う直流電源ユニットであって、
負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電圧を垂下させて出力電流を増加させる垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給することを特徴とする直流電源ユニット。
【請求項２】
負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の直流電源ユニット。
【請求項３】
起動時、または、所定の指示がされた際において、負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の直流電源ユニット。
【請求項４】
前記直流電源ユニットの出力側にはバッテリを有する蓄電装置が接続され、
前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、
停電により前記直流電源システムへ電源が供給されなくなった場合に前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、
復電の際の直流電源ユニットの起動時において、当該直流電源ユニットから前記負荷に前記所定の値以上の電流を供給する必要がある場合に、出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行い、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の直流電源ユニット。
【請求項５】
前記直流電源ユニットは、出力電圧を検出して出力電圧基準信号との差分に対応し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幅を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路には、前記出力トランスの一次側に流れる一次電流を検出し、該一次電流の検出信号と所定の一次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して垂下動作を行う一次垂下回路と、出力トランスの二次側に繋がる整流回路部から出力される出力電流を検出し、該出力電流の検出信号と所定の二次垂下基準信号とを比較し、この比較結果を基に前記スイッチング素子のＯＮ幅を制御して定電流垂下動作または定電力垂下動作を行う二次垂下回路と、を備え、前記一次垂下回路において垂下動作を開始させる一次垂下基準信号のレベルは、前記二次垂下回路において定電流垂下動作または定電力垂下動作を開始させる二次垂下基準信号のレベルよりも大きく設定され、前記二次垂下回路において定電力垂下動作を行う際には、前記一次垂下基準信号のレベルと前記二次垂下基準信号のレベルとを、前記二次垂下回路において定電流垂下動作を行う際のそれぞれのレベルよりも所定の割り合いだけ増加させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の直流電源ユニット。
【請求項６】
前記二次垂下回路は、前記出力電流の検出信号と前記二次垂下基準信号とを比例積分回路を用いて比較し、所定の時定数を有して比較結果を出力し、該比較結果を基に前記定電力垂下動作を行い、
前記一次垂下回路は、前記出力トランスの一次側電流の検出信号と前記一次垂下基準信号とを比較器を用いて比較し、該比較結果を基に直ちに前記垂下動作を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の直流電源ユニット。
【請求項７】
前記一次垂下回路は、定電流垂下動作を行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の直流電源ユニット。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の直流電源ユニットの複数台のそれぞれを並列に接続して構成され、前記直流電源ユニットを並列に運転して負荷に電力を供給する
ことを特徴とする直流電源システム。
【請求項９】
前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、
また、前記直流電源システムの出力側はバッテリを含む蓄電装置に接続され、
停電により前記直流電源システムへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給し、
復電時に各直流電源ユニットが起動する際に、各直流電源ユニットから前記負荷に所定の値以上の電流を供給する必要がある場合は、各直流電源ユニットに出力電流と出力電圧との積が一定となるように出力電圧を垂下させる定電力垂下動作を行わせて、前記所定の値以上の電流を負荷に供給する
ことを特徴とする請求項８に記載の直流電源システム。
【請求項１０】
前記直流電源システムは、１番目から（ｎ＋１）番目までの（ｎ＋１）台の直流電源ユニットを並列に接続して構成され、
通常動作時は、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットを運転して前記負荷に電力を供給し、１番目からｎ番目までの直流電源ユニットのいずれかが故障した場合には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを代替のユニットとして使用するとともに、
通常動作時には、前記（ｎ＋１）番目の直流電源ユニットを前記バッテリへ充電を行う充電兼用ユニットとして使用する
ことを特徴とする請求項９に記載の直流電源システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３０２２１（Ｐ２０１２−１３０２２１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１８３１（Ｐ２０１０−２８１８３１）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]