直流電源装置
【課題】通常動作において必要な仕様のままで、起動時の際に、通常動作時における定格電流以上の電流を供給できる直流電源装置を提供する。
【解決手段】本発明の直流電源装置では、直流電源ユニット及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、起動の際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、その後、垂下した電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない状態が発生した場合に、リレー接点Ｒｙａを導通にし、リレー接点Ｒｙｂを非導通にする。すなわち、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力端子を負荷配線（ＤＣＬ１）に直接に接続する。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を直接に負荷配線（ＤＣＬ１）に流し、また、負荷配線（ＤＣＬ１）と蓄電池とを非導通にすることにより、負荷と蓄電池とを切り離して、負荷電圧を立ち上げる。
【解決手段】本発明の直流電源装置では、直流電源ユニット及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、起動の際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、その後、垂下した電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない状態が発生した場合に、リレー接点Ｒｙａを導通にし、リレー接点Ｒｙｂを非導通にする。すなわち、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力端子を負荷配線（ＤＣＬ１）に直接に接続する。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を直接に負荷配線（ＤＣＬ１）に流し、また、負荷配線（ＤＣＬ１）と蓄電池とを非導通にすることにより、負荷と蓄電池とを切り離して、負荷電圧を立ち上げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源装置には、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装置を構成しているものがある。この方式の直流電源装置は電源ユニットが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２４は、並列冗長運転方式の直流電源装置の例を示す図である。この図に示す直流電源装置１０１Ｂは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）をＮ台、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を１台搭載しており、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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装置１０１Ｂは、通常動作時には、ｎ台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）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、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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、この直流電源装置１０１Ｂ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、蓄電池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、蓄電池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、この直流電源装置１０１Ｂでは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、予備の電源ユニットとして使用されるとともに、蓄電池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２４に示す並列冗長運転方式の直流電源装置１０１Ｂにおいて、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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（負荷電圧ＶＬ）を低下させ、定格電流Ｉｍａｘ０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（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）のそれぞれは定電流垂下特性を有している。
【０００８】
ところで、図２４に示す直流電源装置により、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、入力停電時の蓄電池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、蓄電池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、蓄電池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電流Ｉｍａｘ０以上の電流が流れることがある。この負荷ＲＬに定格電流Ｉｍａｘ０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、出力電流が定格電流Ｉｍａｘ０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（スイッチングトランジスタなど）の選定（スイッチン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、スイッチン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、起動の際等において、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる、直流電源装置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、本発明の直流電源装置は、出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行うとともに、負荷に前記所定の値以上の電流を出力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う複数の直流電源ユニットと、前記直流電源ユニットへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記負荷に電力を供給する蓄電池と、前記直流電源ユニットのいずれかが故障した場合に、当該故障した直流電源ユニットの代替のユニットとして使用されるとともに、通常動作時には、前記蓄電池へ充電を行う充電兼予備ユニットと、前記直流電源ユニットのそれぞれの出力端子を共通接続するとともに前記負荷に電力を供給する第１の電源線と、前記充電兼予備ユニットの出力端子に接続される第２の電源線と、前記蓄電池の出力端子に接続される第３の電源線と、の間を電流の導通または非導通に切り替える切替部と、前記直流電源ユニットの運転状態を監視するとともに、前記切替部を制御する監視部と、を備え、前記直流電源ユニットが前記垂下動作を行う場合、前記監視部は、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にすることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の直流電源装置は、前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットは、起動時、および所定の指示がされた際に、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。
【００１６】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、直流電源ユニットが少なくとも１台故障した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記負荷の負荷電圧と、前記負荷に流れる負荷電流と、を検出し、前記負荷電圧と、前記負荷電流と、前記直流電源ユニットの運転状態と、に基づいて、前記垂下動作を行う直流電源ユニットが、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にすることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部において行われる前記直流電源ユニットが前記垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かの判定は、復電後の起動の際、直流電源ユニットに故障ユニットが発生した際、または所定の指示がされた際の、いずれか又は全部のタイミングにおいて実行されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の直流電源装置は、前記充電兼予備ユニットの定格出力電圧は、前記直流電源ユニットの定格出力電圧よりも所定の電圧だけ低く設定されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にした後に、前記充電兼予備ユニットの出力電流が０になったことを検出した場合に、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を非導通にし、前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を導通にすることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の直流電源装置は、前記切替部は、アノード側が前記第３の電源線を介して前記蓄電池に接続されるとともに、カソード側が前記第１の電源線に接続されるダイオードと、前記第１の電源線と前記第２の電源線とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子と、前記第２の電源線と前記第３の電源線とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記負荷の負荷電圧ＶＬと負荷電流ＩＬとを検出して負荷電力ＰＬ（＝ＶＬ×ＩＬ）を算出するとともに、前記直流電源ユニットそれぞれの内、正常に作動しているユニットの台数ｎを検出する第１の手順と、前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットの定電力垂下動作における最大定格電流Ｉｍａｘ１と、この最大定格電流Ｉｍａｘ１が流れる時の定電力垂下電圧Ｖｃｐと、定電流垂下動作における定格電流Ｉｍａｘ０と、を基に、負荷電圧ＶＬが、ＶＬ≧Ｖｃｐ、という条件を満たすか否かを判定する第２の手順と、前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ以上であると判定された場合に（ＶＬ≧Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ、という条件を満たすか否かを判定する第３の手順と、前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ未満であると判定された場合に（ＶＬ＜Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ、という条件を満たすか否かを判定する第４の手順と、前記第３の手順において「ＰＬ＞Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において、「ＰＬ＞ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合に、前記切替部を制御することにより、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第５の手順と、を実行することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記第３の手順において「ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において「ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合であって、かつ、前記直流電源ユニットが１台故障している場合において、前記蓄電池の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔを基に、ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＜Ｉｍａｘ０×ｎ’（ここで、ｎ’は、正常に動作している直流電源ユニットと充電兼予備ユニットの合計台数）、という条件を満たすか否かを判定する第６の手順と、前記第６の手順により、「ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＞Ｉｍａｘ０×ｎ’」、という条件を満たすと判定された場合に、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第７の手順と、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の直流電源装置では、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、通常動作時の定格電流以上の電流）を負荷に流せるようにする。また、直流電源ユニットが垂下動作を行う場合、監視部は切替部を制御し、第１の電源線と第２の電源線との間を導通にし、第１及び第２の電源線と第３の電源線との間を非導通にする。すなわち、監視部は、充電兼予備ユニットと負荷とを直接に接続し、蓄電池を、充電兼予備ユニット及び負荷から切り離す。
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、起動の際等において、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の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】第１の実施形態に係わる直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係わる直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】切替部の構成例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の直流電源装置の動作について説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態の直流電源装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】直流電源装置の起動動作を示す第１のタイムチャートである。
【図１４】直流電源装置の起動動作を示す第２のタイムチャートである。
【図１５】図１０（B）に示す切替部の他の構成の例を示すブロック図である。
【図１６】切替部の他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】直流電源ユニットの垂下特性について説明するための図である。
【図１８】正常時における復電動作について説明するための図である。
【図１９】直流電源ユニットが１台故障時における復電動作の第１の例を示す図である。
【図２０】直流電源ユニットが１台故障時における復電動作の第２の例を示す図である。
【図２１】復電時の起動動作（正常時）を示すタイムチャートである。
【図２２】復電時の起動動作（異常時）を示すタイムチャートである。
【図２３】ユニット故障時における復電時の起動動作を示すタイムチャートである。
【図２４】並列冗長運転方式の直流電源装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
（直流電源ユニットの構成についての説明）
図１は、第１の実施形態に係わる直流電源装置１０１内に設けられ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、直流電源装置１０１は、停電の際には、蓄電装置６０内の蓄電池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。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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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電流Ｉｍａｘ０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）。
【００３０】
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、定格電流Ｉｍａｘ０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に定格電流Ｉｍａｘ０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。
【００３１】
（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電流Ｉｍａｘ０（直流電源ユニット１０の通常動作時の定格電流）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を定格電流Ｉｍａｘ０に制限するために行われる垂下動作である。
【００３２】
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に定格電流Ｉｍａｘ０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、最大定格電流Ｉｍａｘ１で電流制限をかける。
【００３３】
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、停電時に蓄電池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）に示す定格電流Ｉｍａｘ０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、出力電流が定格電流Ｉｍａｘ０に制限され、負荷ＲＬに必要な電流Ｉａを供給できなくなるとともに、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は、復電時の起動の際に、一時的に定電力垂下動作が実行する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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（瞬時過電流値）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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、直流電源ユニット１０は、定電力垂下動作時において、通常動作時の定格電流Ｉｍａｘ０以上の出力電流を負荷ＲＬに流すことが可能になる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、ユニットの定格電流Ｉｍａｘ０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は電流センサ（例えば、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。また、この出力定電流制御回路５２は、後述するように通常動作時（定電流垂下動作時）において、定電流垂下動作を行う回路でもある。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、瞬時過電流保護のための定電流垂下動作（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電流センサ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、電流センサ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、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、通常動作時の瞬時過電流保護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Ｉｍａｘ０（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を瞬時過電流保護電流（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、出力電流を瞬時に瞬時過電流制限電流（例えば、１５０％）に制限し、その後、出力定電流制御回路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】
（直流電源装置についての説明）
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装置１０１について説明する。本実施形態に係わる直流電源装置１０１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内の直流電源装置１０１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装置１０１を構成することができる。
【００６９】
図８に示す直流電源装置１０１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、直流電源装置１０１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】
上記直流電源装置１０１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、停電により蓄電池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から定格電流Ｉｍａｘ０（通常動作時の最大電流）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（＝負荷電圧ＶＬ）を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００７２】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態においては、直流電源装置１０１内の各直流電源ユニットに、電源の復電時（直流電源ユニットの起動時）のみに一時的に定電力垂下特性を持たせることにより、蓄電池による負荷装置への給電を、直流電源ユニットからの給電により切り換える例について説明した。しかしながら、直流電源ユニットに一時的に定電力垂下特性を持たせたとしても、電源の復電時における蓄電池電圧等の条件によっては、蓄電池放電が継続する現象が発生することがある。この現象が発生すると、直流電源ユニットが垂下状態となり、直流電源ユニットの出力電圧が蓄電池電圧に規制されて（蓄電池電圧に引っ張られて）、負荷電圧を定格電圧に復旧できなくなる。本発明の第２の実施形態として、電源の復電時において、蓄電池による負荷装置への給電を、直流電源ユニットからの給電に確実に切り換えることができる直流電源装置の例について説明する。
【００７３】
（定電流垂下特性と定電力垂下特性についての補足説明）
ここで、直流電源ユニットの定電流垂下特性と定電力垂下特性について、図１７を参照して、再度、整理して説明する。前述したように直流電源ユニットは、出力側の短絡事故発生時等、直流電源ユニットから過大な電流が事故点に流れ込むことにより直流電源ユニット自身が破損しないように、ある電流値以上、出力しないようにするための垂下特性を有している。この垂下特性には、図１７（Ｂ）に示す定電流垂下特性と、図１７（Ｃ）に示す定電力垂下特性とがある。図１７（Ｂ）に示す定電流垂下特性は、ある電流値（図の例では４０Ａ）を上限とし、それ以上の、負荷側で電流を要求する場合は、直流電源ユニットの出力電圧を低下させることで直流電源ユニット自身を保護する特性である。
【００７４】
図１７（Ｃ）に示す定電力垂下特性は、ある電圧までは定格容量を出力できるように、電圧の低下とともに出力電流を増加させる特性のことである。図の例では、出力電圧２６０Ｖにおいて５８Ａの電流を流せるようにしている。この定電力垂下特性は、例えば、通信用電源装置の直流電源装置等で採用されている。負荷ＲＬが定電力特性である通信用電源システムでは、負荷ＲＬは蓄電池６１の放電中もある一定の電力を要求するため、電圧の下がった蓄電池放電状態から直流電源装置１０１Ｂからの給電に切り替える場合には、この定電力垂下特性が適しているとされてきた。しかし、この定電力垂下特性を有する直流電源ユニットは、直流電源ユニットの能力として結局、定格電圧×垂下電流最大値分の容量を持たせる必要があるため、直流電源ユニット（すなわち直流電源装置１０１Ｂ）が大容量化し、オーバースペックになっている。
【００７５】
この理由は、商用電源停電時は、直流電源装置１０１Ｂによる給電から蓄電池６１による給電に切り替わる。商用電源復電時は蓄電池６１による給電から直流電源装置１０１Ｂによる給電に戻す必要がある。その蓄電池６１から直流電源装置１０１Ｂに切り替えるには、直流電源装置１０１Ｂは定電力垂下特性を有していなければならない。これは、蓄電池６１による給電で低下した電圧を通常状態へ戻すには、停電時の電圧源であった蓄電池以上の電流を直流電源ユニットから供給し、直流電源ユニットが電圧源となる必要があるためである。定電力垂下特性を直流電源ユニットに持たせる場合、従来、直流電源ユニットの容量は「最大電流×定格電圧」を満足するよう設計されている。このため、通常使用する定格電流は、最大電流より小さくなる。例えば、定格電流（１００％連続電流）を４０Ａ、最大定格電流５８Ａとすると、直流電源ユニットの実力最大値に対して通常は６８％で使用していることとなる。通常は６８％で使用、残り３２％は非常時のみの使用という非効率であるだけでなく、負荷容量によっては直流電源ユニットの必要台数が増加、コストも増加してしまう。
【００７６】
一方、常時は定電流垂下特性で、図１７（Ｄ）に示すように、短時間限定で定電力垂下特性（図の例では、２６０Ｖで５８Ａ）とするのが第１の実施形態における短時間定電力垂下特性である。この短時間定電力垂下特性によれば、直流電源ユニットは、短時間なら定格電流（図の例では、４０Ａ）を超えて出力できるが、例えば温度の制約などにより、長時間は出力できない。電圧の下がった蓄電池放電状態から直流電源ユニットへ給電を切り替える場合のみ、この特性を利用することにより、直流電源ユニット（すなわち直流電源装置１０１Ｂ）の容量を必要最小限とすることができる。
【００７７】
例えば、次のような状態で、短時間定電力垂下特性の効果が発揮される。
停電が回復し、商用電源が復電する際、蓄電池放電状態から直流電源ユニットによる供給状態に切り替わらなければならない。蓄電池放電状態では蓄電池電圧が定常電圧よりもかなり低い電圧となっているため、図１８（Ａ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎの出力電流が一斉に一時的に増加する。この場合、図１８（Ｂ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流は、短時間定電力垂下特性により５８Ａまで増加する。これにより、全負荷電流を直流電源ユニット１〜Ｎから供給することができるため、ダイオードＤＸ１がターンオフ（ダイオードＤＸ１が順方向バイアスから逆方向バイアス状態に移行する意味）し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）による負荷電力の供給状態に戻すことができる。
【００７８】
（第２の実施形態で解決しようとする課題の説明）
ところで、例えば、直流電源ユニットが１台故障の状態においても、上記の図１７（Ｄ）で説明した短時間定電力垂下動作をすることとすると、停電後の復電時における直流電源装置（より正確には直流電源ユニット）の動作は、次の２つの場合に分かれる。
【００７９】
第１の場合として、直流電源ユニットが１台故障の状態（例えば、図１９（Ａ）に示す直流電源ユニット２が故障の状態）で停電が回復し、商用電源が復電する場合、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が故障した１台の代わりに負荷ＲＬへの給電を行う。この場合、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が負荷ＲＬへの電力供給を行うため、ダイオードＤＸ１がオン状態となる。このときの電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）は蓄電池６１の蓄電池電圧（充電電圧）の状態によって変化する。
蓄電池がほぼ浮動充電に等しい場合は、「電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）＝充電兼予備ユニットの出力電圧」となり、図１９（Ａ）に示すように、蓄電池６１は浮動充電となる。この場合、図１９（Ｂ）に示すように、充電兼予備ユニットの出力電圧は浮動充電電圧であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（例えば、３８０Ｖ）に近い電圧（３７４Ｖ：充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格電圧）となる。このため、直流電源装置（正常に動作する直流電源ユニットと充電兼予備ユニット）は、短時間定電力垂下動作時はもちろん、定電流垂下特性に戻っても所定の負荷容量を出力できる。
【００８０】
また、第２の場合として、蓄電池６１が定電流充電の状態にある場合は、「電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）＝蓄電池電圧」となる。この場合、図２０（Ｂ）に示すように、蓄電池電圧は直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（例えば、３８０Ｖ）よりも大きく下回り３１０Ｖとなる。このため、直流電源装置１０１Ｂでは、図２０（Ａ）に示すように、残った正常に動作する直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とにより、「充電兼予備ユニットによる電力供給＋短時間定電力垂下動作」によって負荷ＲＬに供給する負荷電流を一時的に賄えるが、最終的には各ユニットは定電流垂下特性となるため、直流電源装置１０１Ｂの出力容量が減少する。これにより、残った直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）および充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）だけで負荷電流を供給しきれず、蓄電池放電が継続する場合がある。総じて、蓄電池６１が定電流充電状態での直流電源ユニット１台故障時に蓄電池放電が継続する事象が発生し得る。すなわち、ダイオードＤＸ１がターンオン（ダイオードＤＸ１が順バイアスされて導通している状態）のままとなり、正常な直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）と、蓄電池６１とにより負荷ＲＬに電流を供給する。
【００８１】
また、図２１、図２２、及び図２３は、直流電源装置１０１Ｂにおける停電後の復電時における動作を説明するためのタイムチャートである。図２１、図２２、及び図２３に示すタイムチャートは、横方向に時間ｔの経過を取り、縦方向に、各部の電力と、電圧と、電流とを並べて示したものである。そして、図２１、図２２、及び図２３の各図において、図（Ａ）においては、負荷電力ＰＬと、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電力ＰＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電力ＰＣＨ−Ｕと、蓄電池充放電電力Ｐｂａｔと、示している。また、図（Ｂ）においては、負荷電圧ＶＬと、ダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａと、カソード電圧Ｖｄｘｋとを、示している。また、図（Ｃ）においては、負荷電流ＩＬと、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕと、蓄電池６１への充放電電流である蓄電池電流Ｉｂａｔと、を示している。
【００８２】
また、上記タイムチャートにおいては、以下の前提条件があるものとする。先ず、負荷容量は、１００ＫＷとする。また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎの定格出力電圧容量を、定格出力容量を１５．２ＫＷとして、定格出力電圧を、３８３Ｖとし、定格出力電流を、４０Ａとし、最大定格電流（短時間最大出力電流）を、５８Ａとしている。なお、図では、図面の見易さのために、１５．２ＫＷ（定格出力容量）を「１５ＫＷ」で示している。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格出力容量を、１５．２ＫＷとし、定格出力電圧を、３７４．６Ｖとし、定格出力電流４０Ａとし、最大定格電流（短時間最大出力電流）を、５８Ａとしている。
【００８３】
また、蓄電装置は、２Ｖ系の蓄電池を１６８組使用し、浮動充電電圧が３７４．６Ｖ（２．２３×１６８）となるように構成されているものとしている。また、その最大充電電流（定電流充電における充電電流）は、３０Ａに制限されている。すなわち、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から蓄電池６１に定電流充電を行う場合は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流は、３０Ａに制限される（定電流垂下特性が４０Ａから３０Ａに変更される）。なお、この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）における定電流垂下特性の変更は、監視部８１により行われる。監視部８１では、直流電源装置の出力電圧（負荷電圧ＶＬ）と、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧及び出力電流と、を常に検出しており、充電兼予備ユニットから負荷ＲＬに電力を供給しない場合において、蓄電池６１に定電流充電を行う場合は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を、３０Ａに制限する。なお、後述する定電力垂下動作時における急速充電の場合は、充電電流が一時的に５８Ａとなる（図２１（Ｃ）の時刻ｔ３〜ｔ４を参照）。
【００８４】
また、蓄電池６１に繋がるダイオードＤＸ１をターンオフさせる時の蓄電池電圧を「３１０．８Ｖ」としている。すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、負荷電圧ＶＬを３０１．８Ｖを以上に上昇させ得る場合に、ダイオードＤＸ１をターンオフとすることができるものである。なお、この値（３１０．８Ｖ）は、例えば、２Ｖ系鉛蓄電池の容量が空になった際の開放電圧（放電していない時の蓄電池電圧）を１．８５Ｖとした場合の１６８個組の蓄電池の開放電圧として、「１．８５×１６８個＝３１０．８Ｖ」により算出している値である。しかし、この値（３１０．８Ｖ）は、実際の蓄電池の充電状態に応じた蓄電池開放電圧（蓄電池に負荷を接続しない場合の蓄電池電圧）に応じて変化する値である。
【００８５】
そして、まず、図２１に示す復電時のタイムチャートについて説明する。この図２１に示すタイムチャートは、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がなく、正常に動作する７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と、１台の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とを使用して復電後の起動を行う例である。また、復電時の蓄電池電圧が２５０Ｖであり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定電力垂下動作によりダイオードＤＸ１がターンオフする例である。すなわち、図２１に示す例は、ダイオードＤＸ１がターンオフする正常動作時の例である。
【００８６】
図２１に示すタイムチャートを参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、停電により直流電源装置１０１Ｂが停止中であり、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力が供給されているものとする。そして、時刻ｔ１において復電し、時刻ｔ２から直流電源装置１０１Ｂが起動し、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流の供給が開始される。そして、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間において定電力垂下動作を行い、時刻ｔ４において、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わる。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの定電力垂下動作期間において、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、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各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧と出力電流とを徐々に立ち上げるカレントウォークインの動作モード（ソフトスタートモード）である。
【００８７】
そして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の蓄電池放電中においては、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力（１００ＫＷ）が供給され、図（Ｂ）に示すように、蓄電池６１の放電によりアノード電圧Ｖｄｘａ及びカソード電圧Ｖｄｘｋ（負荷電圧ＶＬ）が次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔが次第に増加する。そして、時刻ｔ２において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が動作を開始すると、この時刻ｔ２以降、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流ＩＣＨ−Ｕとが次第に増加し始める。また、時刻ｔ２以降、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流が増加するにつれて次第に減少し、時刻ｔ３において、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は０（ゼロ）になる。
【００８８】
一方、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０以降、ダイオードＤＸ１はオン状態にあり、時刻ｔ２以降、そのアノード電圧Ｖｄｘａ（＝負荷電圧ＶＬ）とカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）は次第に増加し、時刻ｔ３において「３１０．８Ｖ」になり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流は３２１．７Ａになる。この時刻ｔ３においては、後述する（１）式で示す、「１００ＫＷ（負荷電力）＜Ｐｍａｘ（１５．２ｋｗ）×７台」の条件が成立するので、ダイオードＤＸ１がターンオフとなり、負荷電圧が３８３Ｖまで立ち上がる。
【００８９】
そして、時刻ｔ３において、ダイオードＤＸ１がオフ状態になると、負荷電圧ＶＬが３８３Ｖに上昇することにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕは、２６１．１Ａ（≒１００ＫＷ／３８３Ｖ）に低下する。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ４までの定電力垂下動作により、蓄電池６１に５８Ａの蓄電池電流Ｉｂａｔ（充電電流）を流すことにより、蓄電池６１を急速充電する。このため、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３以降、蓄電池６１のアノード電圧Ｖｄｘａ（蓄電池電充電電圧）は、次第に増加する。
【００９０】
その後、時刻ｔ４に至り、定電力垂下動作期間が終了し、定電流垂下動作期間に切り替わる。この定電流垂下動作期間においては、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が負荷ＲＬへ電力を供給するとともに、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、蓄電池６１への定電流充電を行う。なお、この時刻ｔ４以降の定電流垂下動作期間における蓄電池６１への定電流充電の充電電流は、充電電流制限のために３０Ａに制限される。
【００９１】
次に、図２２に示す復電時のタイムチャートについて説明する。この図２２に示すタイムチャートは、図２１の場合と同様に、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がなく、正常に動作する７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と１台の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とを使用して復電後の起動を行う例である。しかし、この図２２の場合は、復電時の蓄電池電圧が２００Ｖと低い場合の例であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定電力垂下動作によってもダイオードＤＸ１がターンオフできない例であることが図２１の場合と異なる。すなわち、図２２に示すタイムチャートは、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がないのにも係わらず、ダイオードＤＸ１をターンオフできない、異常動作時の例である。なお、前提条件については、図２１の場合と同様である。
【００９２】
図２２に示すタイムチャートを参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、停電により直流電源装置１０１Ｂが停止中であり、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力が供給されているものとする。そして、時刻ｔ１において復電し、時刻ｔ２から直流電源装置１０１Ｂが起動し、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流の供給が開始される。そして、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間において定電力垂下動作を行い、時刻ｔ４において、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わる。
【００９３】
そして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の蓄電池放電中においては、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力（１００ＫＷ）が供給され、図（Ｂ）に示すように、蓄電池６１の放電によりアノード電圧Ｖｄｘａ及びカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（負荷電流ＩＬ）が次第に増加する。そして、時刻ｔ２において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が動作を開始すると、この時刻ｔ２以降、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流ＩＣＨ−Ｕが次第に増加し始める。また、時刻ｔ２以降、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流が増加するにつれて次第に減少し、時刻ｔ３において、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は０（ゼロ）になる。
【００９４】
一方、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０以降、ダイオードＤＸ１はオン状態にあり、時刻ｔ２以降、そのアノード電圧Ｖｄｘａ（＝負荷電圧ＶＬ）とカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）は次第に増加し、時刻ｔ３において「２４０Ｖ」になる。この時刻ｔ３において、負荷ＲＬ（１００ＫＷ）に供給する電流は、４１６Ａ（≒１００ＫＷ／２４０Ｖ）必要であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕは、定電力垂下動作により４０６Ａ（＝５８Ａ×７）となり、不足分の電流（１０Ａ）は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から供給される。
【００９５】
この時刻ｔ３においては、後述する（２）式で示す、「１００ＫＷ（負荷電力）＜２４０Ｖ×５８Ａ×７台」の条件が成立せず、ダイオードＤＸ１がターンオフできないため、負荷電圧ＶＬは定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇できず、蓄電池電圧（２４０Ｖ）のままとなる。
【００９６】
そして、時刻ｔ４に至り、定電力垂下動作期間が、定電流垂下動作期間に切り替わる。この時刻ｔ４の時点において定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わると、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、負荷ＲＬに２８０Ａ（＝４０Ａ×７台）の電流を供給し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、負荷ＲＬに４０Ａの電流を供給する。そして、残りの不足する電流１３４Ａ「≒（１００ＫＷ／２４０Ｖ）−３２０Ａ」は、蓄電池６１の蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）により供給される。
時刻ｔ４以降、蓄電池６１の放電により、図（Ｂ）に示すようにダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａが次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）も次第に増加する。
【００９７】
このように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有し、かつ、７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が全て正常である場合においても、復電時の蓄電池電圧が低い場合（例えば、２００Ｖの場合）は、ダイオードＤＸ１をオフ状態にできず、蓄電池６１からの放電電流が流れ続け、負荷電圧ＶＬを定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇させることができないことがある。
【００９８】
次に、図２３に示す復電時のタイムチャートについて説明する。この図２３に示すタイムチャートは、ユニット１台故障時における復電時の起動動作を示すタイムチャートであり、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台あり、残りの正常な６台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と１台の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とを使用して復電後の起動動作を行う例である。また、復電時の蓄電池電圧が２５０Ｖの場合の例であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下動作を行ってもダイオードＤＸ１をターンオフできない例である。すなわち、図２３に示すタイムチャートは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障した状態において、ダイオードＤＸ１をターンオフできない、異常動作時の例である。なお、前提条件については、図２１の場合と同様である。
【００９９】
図２３に示すタイムチャートを参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、停電により直流電源装置１０１Ｂが停止中であり、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力が供給されているものとする。そして、時刻ｔ１において復電し、時刻ｔ２から直流電源装置１０１Ｂが起動し、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流の供給が開始される。そして、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間において定電力垂下動作を行い、時刻ｔ４において、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わる。
【０１００】
そして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の蓄電池放電中においては、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力（１００ＫＷ）が供給され、図（Ｂ）に示すように、蓄電池６１の放電によりアノード電圧Ｖｄｘａ（負荷電圧ＶＬ）及びカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）が次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（負荷電流ＩＬ）が次第に増加する。そして、時刻ｔ２において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が動作を開始すると、この時刻ｔ２以降、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流ＩＣＨ−Ｕが次第に増加し始める。また、時刻ｔ２以降、ダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａ及びカソード電圧Ｖｄｘｋが２５０Ｖから次第に上昇し始める。また、時刻ｔ２以降、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流が増加するにつれて次第に減少し、時刻ｔ３において、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は０（ゼロ）になる。
【０１０１】
また、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０以降、ダイオードＤＸ１はオン状態にあり、時刻ｔ２以降、そのアノード電圧Ｖｄｘａ（＝負荷電圧ＶＬ）とカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）は次第に増加し、時刻ｔ３において「３１０．８Ｖ」になる。この時刻ｔ３において、負荷ＲＬ（１００ＫＷ）に供給する電流は、３２１．７Ａ（≒１００ＫＷ／３１０．８Ｖ）必要であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕは、定電力垂下動作により３２１．７Ａ「≒（１００ＫＷ／３１０．８）」となる。一方、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ４までの定電力垂下動作により、蓄電池６１に５８Ａの蓄電池電流Ｉｂａｔ（充電電流）を流すことにより、蓄電池６１を急速充電する。このため、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３以降、蓄電池６１のアノード電圧Ｖｄｘａ（蓄電池電充電電圧）は、次第に増加する。
【０１０２】
なお、この時刻ｔ３においては、ダイオードＤＸ１はターンオフできない。これは、後述する（３）式で示す、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時の蓄電池放電を起こさせない条件、「１００ＫＷ（負荷電力）／３１０．８Ｖ＜４０Ａ×７台」の条件を満たすことができないため、ダイオードＤＸ１はターンオフできない。このため、負荷電圧ＶＬは、定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇できず蓄電池電圧のままとなる。これは、仮に時刻ｔ３においてダイオードＤＸ１がターンオフしたと仮定すると、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧は瞬時に定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇するため、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の最大出力電流は４０Ａになる。このため、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）との合計７台のユニットから負荷電流を供給するとしても、２８０Ａ（＜３２１．７Ａ）となり、結局、時刻ｔ３の直後において必要な負荷電流（３２１．７Ａ）を賄えないためにダイオードＤＸ１をターンオフできないことになる。
【０１０３】
そして、時刻ｔ３以降は、ダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａが上昇するにつれて、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕが次第に減少する。そして、時刻ｔ４に至り、定電力垂下動作期間が、定電流垂下動作期間に切り替わる。この時刻ｔ４において定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わると、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、負荷ＲＬに２４０Ａ（＝４０Ａ×６台）の電流を供給し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、負荷ＲＬに４０Ａの電流を供給する。そして、残りの不足する電流３２．５Ａ「＝（１００ＫＷ／３２０Ｖ）−２８０Ａ」は、蓄電池６１の蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）により供給される。時刻ｔ４以降、蓄電池６１の放電により、図（Ｂ）に示すようにダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａが次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）も次第に増加する。
このように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障した場合において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有していても、復電時の蓄電池電圧が低い場合は、ダイオードＤＸ１をオフ状態にできず、蓄電池６１からの放電電流が流れ続けることがある。
【０１０４】
上述したように、直流電源装置１０１Ｂでは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有し、かつ、７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）は全て正常である場合においても、復電時の蓄電池電圧が低い場合は、ダイオードＤＸ１がターンオフせず、負荷電圧ＶＬを定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻すことができずに蓄電池６１から負荷ＲＬに放電電流が流れ続けることがある。また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障した場合において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有していても、復電時の蓄電池電圧が低い場合は、ダイオードＤＸ１がターンオフせず、負荷電圧ＶＬを定格電圧に戻すことができずに蓄電池６１から負荷ＲＬに放電電流が流れ続けることがある。
【０１０５】
本発明の第２の実施形態に係わる直流電源装置では、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、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げるようにする。
【０１０６】
（第２の実施形態の直流電源装置の構成の説明）
図９は、本発明の第２の実施形態に係わる直流電源装置の構成を示す図である。
図９に示す直流電源装置１０１Ａは、図２４に示す直流電源装置１０１Ｂと比較して、監視部８１と、切替部８２と、電流センサ（カレントトランス）ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３と、電圧センサＶＴとを新たに追加した点が異なり、他の構成は、図２４に示す直流電源装置１０１Ｂと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図９において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、常時は過電流保護のための定電流垂下特性を有し、また、停電回復時などのトリガ発生時に、定電流垂下特性を一時的に定電力垂下特性に切り替える。
【０１０７】
電流センサＣＴ１は、直流電源装置１０１Ａから負荷ＲＬに流れる負荷電流を検出するセンサであり、電流センサＣＴ２は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から出力される出力電流を検出するセンサであり、電流センサＣＴ３は、蓄電池６１の充放電電流を検出するセンサである。この電流センサＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３は、例えば、ホール素子を用いた電流検出器などである。また、電圧センサＶＴは、直流電源装置１０１Ａの出力電圧（＝負荷電圧ＶＬ）を検出するための電圧検出器であり、例えば、抵抗分圧回路等により構成される回路である。
【０１０８】
監視部８１は、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎから運転状態信号Ｓｔ１〜ＳｔＮを入力し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から運転状態信号Ｓｔｃを入力し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の運転状態や故障の発生などを検出する。また、監視部８１は、電流センサＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３及び電圧センサＶＴからの信号を入力し、直流電源装置１０１Ａの動作状態を監視する。また、監視部８１は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を制御し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から蓄電池６１への定電流充電または浮動電圧充電の実行を制御する。また、監視部８１は、切替部８２を制御し、後述する切替部８２内のスイッチ部８３により、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力端子をダイオードＤＸ１のアノード側に接続するか、或いはダイオードＤＸ１のカソード側に接続するかを切り替える。
【０１０９】
図１０は、切替部８２の構成例を示す図である。この図に示すように、切替部８２は、スイッチ部８３と、ダイオードＤＸ１とで構成される。ダイオードＤＸ１は、アノード側が第３の電源線ＤＣＬ３に接続される（電源線ＤＣＬ３を介して蓄電池６１に接続される）とともに、カソード側が第１の電源線ＤＣＬ１に接続される。また、スイッチ部８３は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子と、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子とを備えている。
図１０（Ａ）に示す構成例は、スイッチ部８３をパワーリレーのリレー接点（機械式の接点）で構成した例であり、スイッチ部８３は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子としてリレー接点Ｒｙａ（メーク接点）と、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子としてリレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）とを備えている。この図１０（Ａ）に示す例では、スイッチ部８３内のリレー接点Ｒｙａ（メーク接点）の一端が、第１の電源線ＤＣＬ１（ダイオードＤＸ１のカソード側に接続される電源線ＤＣＬ１）に接続され、リレー接点Ｒｙａ（メーク接点）の他端が、第２の電源線ＤＣＬ２を介して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続される。また、スイッチ部８３内のリレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）の一端が、第３の電源線ＤＣＬ３（ダイオードＤＸ１のアノード側に接続される電源線ＤＣＬ３）に接続され、リレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）の他端が、第２の電源線ＤＣＬ２を介して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続される。なお、リレー接点Ｒｙａ（メーク接点）とリレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）とは、図示しないリレーコイル（監視部８１により制御されるコイル）が励磁された場合に、リレー接点Ｒｙａ（メーク接点）がＯＮ（導通）になり、リレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）がＯＦＦ（非導通）になる接点である。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の負（−）側の出力端子は、負（−）側の共通電源線ＤＣＬ−に接続されている。
【０１１０】
また、図１０（Ｂ）は、スイッチ部８３を２つのNＣｈ型のＭＯＳＦＥＴ素子（ＦＥＴａ及びＦＥＴｂ）を用いて構成した例であり、スイッチ部８３は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子としてダイオードＤ１及びＦＥＴａと、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子としてダイオードＤ２及びＦＥＴｂとを備えている。この図１０（Ｂ）に示す例では、ＦＥＴａのソース端子を第１の電源線ＤＣＬ１に接続し、ＦＥＴａのドレイン端子をダイオードＤ１のカソード側に接続し、ダイオードＤ１のアノード側を第２の電源線ＤＣＬ２を介して充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続する。また、ＦＥＴｂのソース端子を第３の電源線ＤＣＬ３に接続し、ＦＥＴｂのドレイン端子をダイオードＤ２のカソード側に接続し、ダイオードＤ２のアノード側を第２の電源線ＤＣＬ２を介して充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続する。
【０１１１】
ＦＥＴａ及びＦＥＴｂは、監視部８１から出力される制御信号がゲート端子に印加されることにより、ＯＮ（導通）またはＯＦＦ（非導通）となる。なお、ＦＥＴａとＦＥＴｂとは同時にオンしないようにインターロックが取られる。また、ダイオードＤ１及びＤ２は、ＦＥＴａ及びＦＥＴｂに内蔵されるボディダイオード（フライホイールダイオード）を通して電流が流れることを阻止するために挿入されている。
【０１１２】
上記切替部８２の構成により、例えば、図１１（Ａ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が全て正常な場合に、監視部８１は、切替部８２を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側を、ダイオードＤＸ１のアノード側に接続し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を蓄電池６１に流すことができる。また、監視部８１は、図１１（Ｂ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）２に故障が発生した場合に、切替部８２を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側を、ダイオードＤＸ１のカソード側に接続し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を負荷ＲＬ側に流すことができる。
【０１１３】
そして、例えば、直流電源装置１０１Ａは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が蓄電池６１を定電流充電中に、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に１台故障が発生した場合、切替部８２により充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のアノード側からカソード側に切り替え、切り替えた後、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を短時間定電力垂下動作に切り替えることができる。
【０１１４】
すなわち、蓄電池６１への定電流充電中の電圧（負荷電圧ＶＬ）は、直流電源ユニットが垂下状態となり、蓄電池電圧により規制される（蓄電池電圧に引っ張られる）。この直流電源ユニットが垂下状態となり、蓄電池電圧により規制されている状態（蓄電池電圧に引っ張られている状態）を解消するには、ダイオードＤＸ１をオフ状態にする必要がある。しかし、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）がダイオードＤＸ１のアノード側に接続されている以上、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬへ流れる電流は、ダイオードＤＸ１を通過する。この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬに流れる電流が、ダイオードＤＸ１を導通状態（順バイアス状態）にすることにより、ダイオードＤＸ１をターンオフすることができない。
そこで、切替部８２により、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替えることで、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から流れる電流がダイオードＤＸ１を通過しないようにする。また、短時間定電力垂下特性にて一時的に直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を増加させることで負荷電圧ＶＬを上昇させる。この上昇させた負荷電圧ＶＬにより、ダイオードＤＸ１に逆方向バイアス電圧を印加し、ダイオードＤＸ１をターンオフさせる。
【０１１５】
また、切替部８２のスイッチ部８３を動作させる条件は、次の通りである。なお、定常時の電源線ＤＣＬ１の電圧、すなわち直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）出力電圧を３８３Ｖ、浮動充電電圧（充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧）を３７４．６Ｖとする。
【０１１６】
第１に、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のアノード側からカソード側に切り替える条件は、監視部８１が、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障を検出した場合や、蓄電池放電（定電力垂下動作後に蓄電池放電が継続すること）を検出した場合である。この条件に合致した場合に、監視部８１は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替える。そして、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替えた後、全ユニットが短時間定電力垂下特性へ切り替わることで、ダイオードＤＸ１がターンオフし、電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）が、定格電圧（３８３Ｖ）またはユニット１台故障時の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格電圧（３７４．６Ｖ）まで上昇する。
【０１１７】
第２に、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をカソード側からアノード側に切り戻す条件は、監視部８１が、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障が復旧し、かつ充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流の０（ゼロ）を検出した場合である。この条件に合致した場合に、監視部８１は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のアノード側に切り替える。すなわち、この条件に合致した場合に、監視部８１は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２との間を非導通にし、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３との間を導通にする。
これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障が復旧した場合であり、電源線ＤＣＬ１の電圧は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（３８３Ｖ）に戻る。この場合、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧は３７４．６Ｖであるため、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流は出力されなくなる。監視部８１は、この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流が０（ゼロ）になることを利用し、切替部８２の切り戻しを行う。
【０１１８】
（第２の実施形態の直流電源装置における処理フローについての説明）
図１２は、本発明の第２の実施形態の直流電源装置１０１Ａにおける処理の流れを示すフローチャートであり、上述した直流電源装置１０１Ａにおいて行われる処理の流れをフローチャートで示したものである。なお、このフローチャートに示す処理は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障の有無に係わらず、起動の際に、切替部８２を作動させるか否かを判定できるフローチャートである。
【０１１９】
なお、このフローチャートにおいては、以下に示す前提条件があるものとする。
直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）は、短時間定電力垂下特性を有する。また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転台数をｎとし、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の最大出力容量（Ｐｍａｘ）を１５．２ＫＷとする。また、蓄電池６１から負荷ＲＬへの放電が停止した際の蓄電池６１の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔを、３１０．８Ｖとする。なお、この値（３１０．８Ｖ）は、前述したように、例えば、２Ｖ系鉛蓄電池の容量が空になった際の開放電圧（放電していない時の蓄電池電圧）を１．８５Ｖとした場合の１６８個組の蓄電池の開放電圧として、「１．８５×１６８個＝３１０．８Ｖ」により算出している値である。しかし、この値（３１０．８Ｖ）は、実際の蓄電池の充電状態に応じた蓄電池開放電圧（蓄電池に負荷を接続しない場合の蓄電池電圧）に応じて変化する値である。
【０１２０】
また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定電流垂下時の最大電流（定格電流Ｉｍａｘ０）を４０Ａとする。また、定電力垂下時における、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の最大出力電流（最大定格電流Ｉｍａｘ１）を５８Ａとする。また、定電力垂下時において最大定格電流（Ｉｍａｘ１）が流れる場合の定電力垂下電圧（Ｖｃｐ）を２６０Ｖ（≒１５．２［ＫＷ］÷５８［Ａ］）とする。なお、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨＧ）の出力電圧が約２６０Ｖ〜３８０Ｖ間は、１５．２ＫＷの電力の出力が可能であるが、２６０Ｖ未満は定電流となるため、出力容量が減少する。
【０１２１】
そして、上記前提条件下において、復電時に、負荷電圧ＶＬが、定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻る条件は、負荷電圧ＶＬの定電力垂下動作時の電圧が２６０Ｖ以上の場合、下記の（１）式となる。
【０１２２】
ＰＬ（負荷電力）＜Ｐｍａｘ（１５．２ＫＷ）×ｎ ・・・（１）
【０１２３】
これは、運転する直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の台数が‘ｎ’であり、その合計の最大出力電力「Ｐｍａｘ×ｎ」よりも、負荷電力ＰＬが少ない場合は、直流電源ユニットの定電力垂下動作により、負荷電圧ＶＬを定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで立ち上げることができることを意味している。すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）により、負荷ＲＬに必要な電力を賄えることを意味している。
【０１２４】
また、上記前提条件下において、復電時に、負荷電圧ＶＬが、定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻る条件は、負荷電圧ＶＬの定電力垂下動作時の電圧が２６０Ｖ未満の場合、下記の（２）式となる。
【０１２５】
ＰＬ（負荷電力）＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ ・・・（２）
【０１２６】
これは、復電時において、負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ（≒１５．２ＫＷ÷５８Ａ）未満の場合は、負荷電力ＰＬが、当該負荷電圧ＶＬ（＜２６０Ｖ）において、運転する直流電源ユニット（ｎ台の直流電源ユニット）から供給可能な最大電力「ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」が、負荷電力ＰＬより大きい場合は、直流電源ユニットの定電力垂下動作により、負荷電圧を定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで立ち上げることができることを意味している。
【０１２７】
また、直流電源ユニットの１台故障時に、蓄電池が放電しない条件は、下記の（３）式となる。
【０１２８】
Ｌ／Ｖｏｂａｔ＜Ｉｍａｘ０（４０Ａ）×ｎ’ ・・・（３）
【０１２９】
ここで、ｎ’は、正常に動作している直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）との合計の台数である。これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障している場合は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が（ｎ−１台）および充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が１台であり、結局、ユニットの運転台数はｎ’＝ｎ（＝ｎ−１＋１）となる。
【０１３０】
この（３）式における判定は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時において蓄電池６１の放電を回避するためには、直流電源装置１０１Ａの総出力電流（Ｉｍａｘ０×ｎ）が負荷電流より上回っている必要があることを意味している。すなわち、負荷ＲＬは定電力特性を有しているので、直流系統電圧（＝負荷電圧ＶＬ）が低下すると電流が増加する。このため、（３）式の左辺の値、負荷電力ＰＬを蓄電池６１の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔで割った電流値が、右辺の電流値「（ｎ−１台）の直流電源ユニットと１台の充電兼予備ユニットとの最大出力電流の総和の電流値（Ｉｍａｘ０×ｎ）」以下であれば、蓄電池放電を回避できる。なお、上記（３）式において「Ｉｍａｘ０（４０Ａ）×ｎ」としているのは、蓄電池６１が放電しない場合、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧に復旧する場合は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力最大電流が定格電流Ｉｍａｘ０（４０Ａ）に低下するからである。
【０１３１】
上記前提条件下において、以下、図１２に示すフローチャートを参照して、直流電源装置１０１Ａにおける処理の流れについて説明する。なお、このフローチャートで示す処理は、停電後の復電時、または、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障が発生した場合において開始される処理である。
直流電源装置１０１Ａが、復電により起動すると（ステップＳ１）、電圧センサＶＴにより、負荷ＲＬに出力している出力電圧（負荷電圧ＶＬ）を測定する（ステップＳ２）。また、負荷電流センサＣＴ１により、負荷ＲＬに出力している出力電流（負荷電流ＩＬ）を測定する（ステップＳ３）。次に、監視部８１は、正常に動作している直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の合計の運転台数ｎを検出する（ステップＳ４）。
【０１３２】
また、監視部８１では、負荷ＲＬに印加されている負荷電圧ＶＬと、負荷ＲＬに流れる負荷電流ＩＬの測定結果により、負荷ＲＬに供給されている負荷電力ＰＬを算出する（ステップＳ５）。
【０１３３】
次に、監視部８１は、現在の負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）において定電力垂下動作が発生した場合に、その最大出力１５．２ＫＷが出力されるのは、出力電圧２６０Ｖ以上（出力電圧２６０Ｖの時に出力電流は５８Ａ）の場合であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が最大出力（１５．２ＫＷ）を出力できるか否かを判定するために、この判定を行う。
【０１３４】
そして、監視部８１では、ステップＳ６において現在の負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ以上であると判定された場合は（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、前述の（１）式により復電時に電圧が戻る（定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで電圧を上昇できる）か否かを判定する（ステップＳ７Ａ）。すなわち、運転できるｎ台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）により、負荷ＲＬに必要な電力を賄えるか否かを判定する。
【０１３５】
そして、ステップＳ７Ａにおいて、復電時に電圧が戻ると判定された場合は（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）、ステップＳ８に移行し、さらに前述の（３）式に従い、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時の場合に、蓄電池が放電するか否かを判定する（ステップＳ８）。これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時において、蓄電池６１からの放電を回避するためには、前述の（３）式に示したように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の総出力電流（４０Ａ×ｎ）が負荷電流ＩＬより上回っている必要があるためである。なお、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障したユニットがない場合には、このステップＳ８の判定を省略してステップＳ９に移行することができる。
【０１３６】
そして、ステップＳ８において直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時に、蓄電池が放電しないと判定された場合は（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、現状を維持する。すなわち、監視部８１は、現在の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転台数ｎにより復電時に電圧が戻ると判定し（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）、かつ、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時において蓄電池６１が放電しないと判定した場合は（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、切替部８２を作動させることなく現状を維持する。
【０１３７】
また、ステップＳ８において、監視部８１が、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時に、蓄電池が放電すると判定した場合は（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行し、監視部８１は、切替部８２を作動させることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）を出力電源線（第１の電源線ＤＣＬ１）に接続する。
【０１３８】
また、上記のステップＳ７Ａにおいて、監視部８１により、復電時に出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻らないと判定された場合は（ステップＳ７Ａ：Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行し、監視部８１は、切替部８２を作動させることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）を出力電源線（第１の電源線ＤＣＬ１）に接続する。
【０１３９】
一方、ステップＳ６において、監視部８１により、現在の負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ以下であると判定された場合は（ステップＳ６：Ｎｏ）、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力が１５．２ＫＷ（≒２６０Ｖ×５８Ａ）よりも低下する場合は、前述の（２）式により復電時に電圧が定格電圧に戻るか否かを判定する（ステップＳ７Ｂ）。そして、ステップＳ７Ｂにおいて、監視部８１が、復電時に電圧が戻る（定格電圧まで電圧を上昇できる）と判定した場合は（ステップＳ７Ｂ：Ｙｅｓ）、さらに、ステップＳ８に移行し、前述の（２）式に従い、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時に、蓄電池が放電するか否かを判定する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ８における処理は前述した通りである。
【０１４０】
そして、ステップＳ７Ｂにおいて、復電時に出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧まで戻らないと判定された場合は（ステップＳ７Ｂ：Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行し、監視部８１は、切替部８２を作動させる。
【０１４１】
そして、ステップＳ１０において、監視部８１が、切替部８２を作動させることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側（第１の電源線ＤＣＬ１側）に切り替える（ステップＳ１０）。その後、監視部８１は、全直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を定電力垂下動作に切り替える（ステップＳ１１）。そして、所定時間経過後（定電力垂下動作の終了後）、全直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、定電流垂下動作に戻る（ステップＳ１２）。
【０１４２】
次に、監視部８１は、電流センサＣＴ２を介して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を計測し（ステップＳ１３）、この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕが０（ゼロ）であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、監視部８１は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧に立ち上がったか否かを判定する。そして、ステップＳ１４において監視部８１により出力電流ＩＣＨ−Ｕが０（ゼロ）であると判定された場合は（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、監視部８１は、故障中の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）があるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１４３】
ステップＳ１５において、監視部８１により、故障中の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がないと判定された場合は（ステップＳ１５：Ｎｏ）、監視部８１は、切替部８２を制御して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側からアノード側に切り替え（ステップＳ１８）、その後ステップＳ１に移行する。一方、ステップＳ１５において、監視部８１により、故障中の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）があると判定された場合は（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、作業員が故障ユニットを正常なユニットに交換する（ステップＳ１６）。そして、監視部８１は、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）を正常なユニットに交換したことにより直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障から復旧したか否かを判定する（ステップＳ１７）。すなわち、監視部８１は、全ての直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）から運転状態信号を受信し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が正常に動作しているか否かを判定する。
【０１４４】
ステップＳ１７において、監視部８１により、全ての直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が正常に動作していると判定された場合は（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、監視部８１は、切替部８２を制御して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側からアノード側に切り替え（ステップＳ１８）、その後ステップＳ１に移行する。一方、ステップＳ１７において、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障から復旧していないと判定された場合は（ステップＳ１７：Ｎｏ）、監視部８１は、例えば、所定時間経過後に、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が復旧できないことを示す警報信号を出力し、再度、ステップＳ１６に処理を戻す。すなわち、監視部８１により、全ての直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が正常に動作していると判定されるまで、作業員が故障ユニットを正常なユニットに交換するなどの作業を行う。
【０１４５】
一方、ステップＳ１４において、監視部８１により出力電流ＩＣＨ−Ｕが０（ゼロ）でないと判定された場合は（ステップＳ１４：Ｎｏ）、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に立ち上がらない場合は、ステップＳ１９に移行し、保守作業員が不具合の原因を調査する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９における処理は、保守作業員により人手で行われる処理である。そして、ステップＳ１９における原因調査により不具合の原因が発見された場合は、この不具合を保守作業員が解消し、この不具合が解消されると（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、再度、ステップＳ１３に移行し、監視部８１は、出力電流ＩＣＨ−Ｕを測定する。また、ステップＳ２０において、不具合の原因が解消されない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ステップＳ１９に戻り、保守作業員が不具合の原因を継続して調査する。
【０１４６】
上述した処理手順により、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時における復電後の起動時の処理と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障時でない場合における復電後の起動時の処理とにおいて、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に復帰できないことを回避できる。すなわち、ダイオードＤＸ１をターンオフできない場合に、監視部８１は、切替部８２により充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替えることにより、ダイオードＤＸ１を確実にターンオフして、蓄電池６１から負荷ＲＬに放電電流が継続して流れることを回避できる。
【０１４７】
なお、本発明における第１の手順は、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２からステップＳ５までの処理が対応する。また、本発明における第２の手順は、ステップＳ６の処理が対応し、本発明における第３の手順は、ステップＳ７Ａの処理が対応し、本発明における第４の手順は、ステップＳ７Ｂの処理が対応する。また、本発明における第５の手順は、ステップＳ１０の処理が対応し、本発明における第６の手順は、ステップＳ８の処理が対応し、本発明における第７の手順は、ステップＳ１０の処理が対応する。
【０１４８】
次に、前述した図２２及び図２３に示した異常発生時のタイムチャートに対して、本実施形態における監視部８１が切替部８２を制御することにより、ダイオードＤＸ１をターンオフさせる例について説明する。
図１３及び図１４に示すタイムチャートは、図２２及び図２３に示すタイムチャートにおいて、ダイオードＤＸ１がターンオフしないことにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧（３８３Ｖまたは３７４．６Ｖ）に復帰できない場合、すなわち蓄電池６１から負荷ＲＬに電流が継続して流れている場合（ダイオードＤＸ１をターンオフできない場合）において、切替部８２により、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側（第１の電源線ＤＣＬ１側）に切り替える例を示したものである。すなわち、時刻ｔ５から直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定電流垂下動作が開始され後、時刻ｔ６において、切替部８２を作動させる例を示したものである。
【０１４９】
なお、図１３及び図１４に示す例は、時刻ｔ４以降の定電流垂下動作期間において（通常の定電力垂下動作を実行した後に）、監視部８１が前述した図１２に示すフローチャートの処理を実行し、切替部８２によるスイッチ切り替え動作を時刻ｔ６から開始する例を示したものである。なお、図１２に示すフローチャートの処理の開始タイミング、或いは開始条件は、起動の際のみならず、復電信号や直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障信号の発生をトリガとして開始するなど、任意に設定することができるものである。
【０１５０】
そして、図１３に示す例は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障したユニットがなく、また、復電時の蓄電池電圧が２００Ｖの場合の例である。この図１３に示す例では、復電後の時刻ｔ１〜ｔ６までは、図２２に示す場合と同様に通常の起動処理が行われ、時刻ｔ６において、切替部８２により切り替え動作が行われる。
【０１５１】
時刻ｔ６において、監視部８１は、切替部８２を制御することにより充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側に接続する。これと同時に、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、短時間定電力垂下動作を開始する。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕが負荷ＲＬ側に流れようになり、ダイオードＤＸ１はターンオフする。
そして、時刻ｔ７以降において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧は定格電圧（３８３Ｖ）に復帰し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕは２６１．１Ａとなる。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕは０（ゼロ）となる。
【０１５２】
また、図１４に示す例は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の内の１台のユニットが故障し、また、復電時の蓄電池電圧が２５０Ｖの場合の例である。この図１４に示す例では、復電後の時刻ｔ１〜ｔ６までは、図２３に示す場合と同様に通常の起動処理が行われ、時刻ｔ６において、切替部８２により切り替え動作が行われる。
【０１５３】
時刻ｔ６において、監視部８１は、切替部８２により充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側に接続する。これと同時に、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、短時間定電力垂下動作を開始する。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕが負荷ＲＬ側に流れようになり、ダイオードＤＸ１はターンオフする。
そして、時刻ｔ７以降において、負荷電圧ＶＬは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格電圧（３７４．６Ｖ）まで復帰し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕは２２７Ａとなる。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕは４０Ａとなる。なお、負荷電圧ＶＬは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定電流垂下動作により、２７４．６Ｖになる。また、ダイオードＤＸ１のカソード電圧Ｖｄｘｋ（蓄電池電圧）は、約３１０Ｖ（蓄電池開放時の電圧）となる。
【０１５４】
以上、説明したように、本発明の第２の実施形態の直流電源装置１０１Ａにおいては、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、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷ＲＬに供給することができる。また、起動の際に、ダイオードＤＸ１がターンオフせずに、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧に復帰しないこと、すなわち、蓄電池６１から負荷ＲＬへ放電電流が流れ続けることを回避できる。
なお、切替部８２は、図１０（ｂ）に示す２つのNＣｈ型のＭＯＳＦＥＴ素子（ＦＥＴａ及びＦＥＴｂ）を用いたスイッチ部８３の構成に対して、図１５に示すＦＥＴａを削除してダイオードＤ１のカソード側端子を電源線ＤＣＬ１に直接接続する構成としてもよい。この場合は、切替部８２において、ダイオードD１が第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子として構成される。この構成において、例えば、復電時の起動の際に、ダイオードＤＸ１がターンオフせず負荷電圧ＶＬが低下する場合に、監視部８１が切替部８２（リレー接点Ｒｙｂ）を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側と蓄電池６１との接続を切り離すことができるとともに、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流をダイオードＤ１を介して負荷ＲＬ側に流すことができる。これにより、直流電源装置１０１Ａは、負荷電圧ＶＬを立ち上げることができる。また、負荷電圧ＶＬが直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（３８３Ｖ）まで復帰した場合は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流が０（ゼロ）になるとともにダイオードＤ１がターンオフして、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２との間を非導通状態とすることができる。
【０１５５】
なお、図９に示す切替部８２は、図１６に示す切替部８２Ａに変更することができる。この切替部８２Ａでは、リレー接点Ｒｙｃを、第２の電源線ＤＣＬ２と第２の電源線ＤＣＬ３との間に挿入した例である。この図１６に示す例では、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）がダイオードＤＸ１のアノード側に接続される。そして、リレー接点Ｒｙｃ（メーク接点）の一端が、ダイオードＤＸ１のアノード側に接続され、リレー接点Ｒｙｃ（メーク接点）の他端が第３の電源線ＤＣＬ３を介して蓄電池６１の出力端子に接続される。
【０１５６】
上記切替部８２Ａの構成により、例えば、復電時の起動の際に、ダイオードＤＸ１がターンオフせず負荷電圧ＶＬが低下する場合に、監視部８１が切替部８２Ａ（リレー接点Ｒｙｃ）を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側と蓄電池６１との接続を切り離すことができる。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流をダイオードＤＸ１を介して負荷ＲＬ側に流すとともに、蓄電池６１を回路から切り離すことにより、負荷電圧ＶＬを立ち上げることができる。
【０１５７】
以上、本発明の第２の実施形態について説明したが、ここで本発明と上記第２の実施形態との対応関係について補足して説明する。本発明における直流電源装置は、図９に示す直流電源装置１０１Ａが対応し、本発明における直流電源ユニットは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が対応する。また、本発明における充電兼予備ユニットは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が対応し、本発明における蓄電池は蓄電装置６０内の蓄電池６１が対応する。また、本発明における監視部は、監視部８１が対応し、本発明における切替部は、切替部８２が対応する。また、本発明における第１の電源線は、第１の電源線ＤＣＬ１が対応し、本発明における第２の電源線は、第２の電源線ＤＣＬ２が対応し、本発明における第３の電源線は、第３の電源線ＤＣＬ３が対応する。
【０１５８】
また、本発明におけるダイオードは、ダイオードＤＸ１が対応し、本発明における第１のスイッチング素子は、リレー接点Ｒｙａ（または、ＦＥＴａ及びダイオードD１、若しくはダイオードD１）が対応し、本発明における第２のスイッチング素子は、リレー接点Ｒｙｂ（または、ＦＥＴｂ及びダイオードD２）が対応する。また、本発明における定格電流は、定電流垂下作動作時における最大出力電流（定格電流Ｉｍａｘ０）が対応し、本発明における最大定格電流は、定電力垂下動作時における最大出力電流（最大定格電流Ｉｍａｘ１）が対応する。
【０１５９】
そして、上記実施形態において、直流電源装置１０１Ａは、出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行うとともに、負荷ＲＬに所定の値以上の電流を出力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う複数の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）へ入力電源が供給されなくなった場合に、負荷ＲＬに電力を供給する蓄電池６１と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）のいずれかが故障した場合に、当該故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の代替のユニットとして使用されるとともに、通常動作時には、蓄電池６１へ充電を行う充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）と、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）のそれぞれの出力端子を共通接続するとともに負荷ＲＬに電力を供給する第１の電源線（ＤＣＬ１）と、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力端子に接続される第２の電源線（ＤＣＬ２）と、蓄電池の出力端子に接続される第３の電源線（ＤＣＬ３）と、の間における電流の導通または非導通を切り替える切替部８２と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転状態を監視するとともに、切替部８２を制御する監視部８１と、を備え、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が垂下動作を行う場合、監視部８１は、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
【０１６０】
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、例えば、復電時の起動の際に出力電圧を垂下させる垂下動作を行い、その後、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が垂下した電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）に復旧できない場合は、監視部８１が切替部８２を制御し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）と、負荷ＲＬに繋がる負荷配線（第１の電源線ＤＣＬ１）との間を導通にする。また、切替部８２は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）と、蓄電池６１に繋がる第３の電源線ＤＣＬ３との間を非導通にする。また、切替部８２は、負荷ＲＬに繋がる出力配線（第１の電源線ＤＣＬ１）と、蓄電池６１に繋がる第３の電源線ＤＣＬ３との間を非導通にする。すなわち、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）の出力電流を直接に負荷配線（第１の電源線ＤＣＬ１）に流し、また、負荷配線（第１の電源線ＤＣＬ１）と蓄電池６１とを非導通にすることにより、負荷ＲＬと蓄電池６１とを切り離す。
これにより、直流電源装置１０１Ａ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、例えば、起動の際に、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６１】
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、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、起動時、および所定の指示がされた際に、負荷ＲＬに所定の値（定格電流Ｉｍａｘ０）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、所定の値（定格電流Ｉｍａｘ０）以上の電流を負荷に供給する。
これにより、直流電源装置１０１Ａの起動の際など、定電力特性を持つ負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格電流Ｉｍａｘ０）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、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６２】
また、上記実施形態において、監視部８１は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が少なくとも１台故障した場合に、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
これにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障した場合において、例えば、起動の際に、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６３】
また、上記実施形態において、監視部８１は、負荷ＲＬの負荷電圧と、負荷ＲＬに流れる負荷電流ＩＬと、を検出し、負荷電圧ＶＬと、負荷電流ＩＬと、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転状態と、に基づいて、垂下動作を行う直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、起動の際等において、監視部８１は、垂下動作を行う直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、切替部８２を制御し、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
これにより、垂下動作を行う直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない場合に、監視部８１が切替部８２を制御することにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６４】
また、上記実施形態において、監視部８１において行われる前記直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できるか否かの判定は、復電後の起動の際、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障ユニットが発生した際、または所定の指示がされた際の、いずれか又は全部のタイミングにおいて実行される。
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、直流電源装置１０１Ａは、復電後の起動の際、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障ユニットが発生した際など、所望のタイミングにおいて、監視部８１が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できるか否かの判定を行う。これにより、直流電源装置１０１Ａは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６５】
また、上記実施形態において、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格出力電圧は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格出力電圧よりも所定の電圧だけ低く設定される。
このような構成の直流電源装置１０１Ａでは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで立ち上がることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬへの電力の供給を自動的に停止することができる。
【０１６６】
また、上記実施形態において、監視部８１は、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にした後に、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流が０になったことを検出した場合に、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を非導通にし、第２の電源線（ＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を導通にする。
これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬへの電流の供給が停止されたこと、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで立ち上がったことを検出して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の接続先を、負荷側（第１の電源線）から蓄電池側（第３の電源線）に切り替えることができる。
【０１６７】
また、上記実施形態において、切替部８２は、アノード側が第３の電源線（ＤＣＬ３）を介して蓄電池６１に接続されるとともに、カソード側が第１の電源線（ＤＣＬ１）に接続されるダイオードＤＸ１と、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子（Ｒｙａ）と、第２の電源線（ＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子（Ｒｙｂ）と、を備える。
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、垂下動作を行った直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、この垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない場合には、監視部８１が切替部８２を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）の接続先をダイオードＤＸ１のアノード側からカソード側に切り替える。これにより、ダイオードＤＸ１を逆方向にバイアスすることにより、ダイオードＤＸ１をオフ状態（非導通状態）にする。
これにより、垂下動作を行った直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、この垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない場合に、監視部８１が切替部８２を制御することにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の直流電源装置は、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。
【符号の説明】
【０１６９】
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・・・蓄電池
７１・・・電圧増幅部
８１・・・監視部
８２，８２Ａ・・・切替部
８３・・・スイッチ部
１００・・・直流電源システム、
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ・・・直流電源装置
ＣＴ，ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３・・・電流センサ
ＤＣＬ１・・・第１の電源線
ＤＣＬ２・・・第２の電源線
ＤＣＬ３・・・第３の電源線
Ｒｙａ・・・リレー接点（第１のスイッチング素子）
Ｒｙｂ・・・リレー接点（第２のスイッチング素子）
ＤＸ１・・・ダイオード
Ｉｍａｘ０・・・定格電流
Ｉｍａｘ１・・・最大定格電流
ＶＴ・・・電圧センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源装置には、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装置を構成しているものがある。この方式の直流電源装置は電源ユニットが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２４は、並列冗長運転方式の直流電源装置の例を示す図である。この図に示す直流電源装置１０１Ｂは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）をＮ台、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を１台搭載しており、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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装置１０１Ｂは、通常動作時には、ｎ台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）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、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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、この直流電源装置１０１Ｂ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、蓄電池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、蓄電池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、この直流電源装置１０１Ｂでは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、予備の電源ユニットとして使用されるとともに、蓄電池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２４に示す並列冗長運転方式の直流電源装置１０１Ｂにおいて、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）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（負荷電圧ＶＬ）を低下させ、定格電流Ｉｍａｘ０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（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）のそれぞれは定電流垂下特性を有している。
【０００８】
ところで、図２４に示す直流電源装置により、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、入力停電時の蓄電池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、蓄電池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、蓄電池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電流Ｉｍａｘ０以上の電流が流れることがある。この負荷ＲＬに定格電流Ｉｍａｘ０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、出力電流が定格電流Ｉｍａｘ０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（スイッチングトランジスタなど）の選定（スイッチン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、スイッチン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、起動の際等において、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる、直流電源装置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、本発明の直流電源装置は、出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行うとともに、負荷に前記所定の値以上の電流を出力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う複数の直流電源ユニットと、前記直流電源ユニットへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記負荷に電力を供給する蓄電池と、前記直流電源ユニットのいずれかが故障した場合に、当該故障した直流電源ユニットの代替のユニットとして使用されるとともに、通常動作時には、前記蓄電池へ充電を行う充電兼予備ユニットと、前記直流電源ユニットのそれぞれの出力端子を共通接続するとともに前記負荷に電力を供給する第１の電源線と、前記充電兼予備ユニットの出力端子に接続される第２の電源線と、前記蓄電池の出力端子に接続される第３の電源線と、の間を電流の導通または非導通に切り替える切替部と、前記直流電源ユニットの運転状態を監視するとともに、前記切替部を制御する監視部と、を備え、前記直流電源ユニットが前記垂下動作を行う場合、前記監視部は、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にすることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の直流電源装置は、前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットは、起動時、および所定の指示がされた際に、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。
【００１６】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、直流電源ユニットが少なくとも１台故障した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記負荷の負荷電圧と、前記負荷に流れる負荷電流と、を検出し、前記負荷電圧と、前記負荷電流と、前記直流電源ユニットの運転状態と、に基づいて、前記垂下動作を行う直流電源ユニットが、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にすることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部において行われる前記直流電源ユニットが前記垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かの判定は、復電後の起動の際、直流電源ユニットに故障ユニットが発生した際、または所定の指示がされた際の、いずれか又は全部のタイミングにおいて実行されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の直流電源装置は、前記充電兼予備ユニットの定格出力電圧は、前記直流電源ユニットの定格出力電圧よりも所定の電圧だけ低く設定されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にした後に、前記充電兼予備ユニットの出力電流が０になったことを検出した場合に、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を非導通にし、前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を導通にすることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の直流電源装置は、前記切替部は、アノード側が前記第３の電源線を介して前記蓄電池に接続されるとともに、カソード側が前記第１の電源線に接続されるダイオードと、前記第１の電源線と前記第２の電源線とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子と、前記第２の電源線と前記第３の電源線とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記負荷の負荷電圧ＶＬと負荷電流ＩＬとを検出して負荷電力ＰＬ（＝ＶＬ×ＩＬ）を算出するとともに、前記直流電源ユニットそれぞれの内、正常に作動しているユニットの台数ｎを検出する第１の手順と、前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットの定電力垂下動作における最大定格電流Ｉｍａｘ１と、この最大定格電流Ｉｍａｘ１が流れる時の定電力垂下電圧Ｖｃｐと、定電流垂下動作における定格電流Ｉｍａｘ０と、を基に、負荷電圧ＶＬが、ＶＬ≧Ｖｃｐ、という条件を満たすか否かを判定する第２の手順と、前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ以上であると判定された場合に（ＶＬ≧Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ、という条件を満たすか否かを判定する第３の手順と、前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ未満であると判定された場合に（ＶＬ＜Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ、という条件を満たすか否かを判定する第４の手順と、前記第３の手順において「ＰＬ＞Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において、「ＰＬ＞ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合に、前記切替部を制御することにより、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第５の手順と、を実行することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の直流電源装置は、前記監視部は、前記第３の手順において「ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において「ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合であって、かつ、前記直流電源ユニットが１台故障している場合において、前記蓄電池の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔを基に、ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＜Ｉｍａｘ０×ｎ’（ここで、ｎ’は、正常に動作している直流電源ユニットと充電兼予備ユニットの合計台数）、という条件を満たすか否かを判定する第６の手順と、前記第６の手順により、「ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＞Ｉｍａｘ０×ｎ’」、という条件を満たすと判定された場合に、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第７の手順と、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の直流電源装置では、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、通常動作時の定格電流以上の電流）を負荷に流せるようにする。また、直流電源ユニットが垂下動作を行う場合、監視部は切替部を制御し、第１の電源線と第２の電源線との間を導通にし、第１及び第２の電源線と第３の電源線との間を非導通にする。すなわち、監視部は、充電兼予備ユニットと負荷とを直接に接続し、蓄電池を、充電兼予備ユニット及び負荷から切り離す。
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、起動の際等において、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の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】第１の実施形態に係わる直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係わる直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】切替部の構成例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の直流電源装置の動作について説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態の直流電源装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】直流電源装置の起動動作を示す第１のタイムチャートである。
【図１４】直流電源装置の起動動作を示す第２のタイムチャートである。
【図１５】図１０（B）に示す切替部の他の構成の例を示すブロック図である。
【図１６】切替部の他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】直流電源ユニットの垂下特性について説明するための図である。
【図１８】正常時における復電動作について説明するための図である。
【図１９】直流電源ユニットが１台故障時における復電動作の第１の例を示す図である。
【図２０】直流電源ユニットが１台故障時における復電動作の第２の例を示す図である。
【図２１】復電時の起動動作（正常時）を示すタイムチャートである。
【図２２】復電時の起動動作（異常時）を示すタイムチャートである。
【図２３】ユニット故障時における復電時の起動動作を示すタイムチャートである。
【図２４】並列冗長運転方式の直流電源装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
（直流電源ユニットの構成についての説明）
図１は、第１の実施形態に係わる直流電源装置１０１内に設けられ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、直流電源装置１０１は、停電の際には、蓄電装置６０内の蓄電池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。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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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電流Ｉｍａｘ０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）。
【００３０】
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、定格電流Ｉｍａｘ０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に定格電流Ｉｍａｘ０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。
【００３１】
（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電流Ｉｍａｘ０（直流電源ユニット１０の通常動作時の定格電流）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を定格電流Ｉｍａｘ０に制限するために行われる垂下動作である。
【００３２】
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に定格電流Ｉｍａｘ０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、最大定格電流Ｉｍａｘ１で電流制限をかける。
【００３３】
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、停電時に蓄電池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）に示す定格電流Ｉｍａｘ０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、出力電流が定格電流Ｉｍａｘ０に制限され、負荷ＲＬに必要な電流Ｉａを供給できなくなるとともに、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は、復電時の起動の際に、一時的に定電力垂下動作が実行する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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（瞬時過電流値）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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、直流電源ユニット１０は、定電力垂下動作時において、通常動作時の定格電流Ｉｍａｘ０以上の出力電流を負荷ＲＬに流すことが可能になる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、ユニットの定格電流Ｉｍａｘ０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は電流センサ（例えば、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。また、この出力定電流制御回路５２は、後述するように通常動作時（定電流垂下動作時）において、定電流垂下動作を行う回路でもある。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、瞬時過電流保護のための定電流垂下動作（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電流センサ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、電流センサ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、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、通常動作時の瞬時過電流保護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Ｉｍａｘ０（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を瞬時過電流保護電流（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、出力電流を瞬時に瞬時過電流制限電流（例えば、１５０％）に制限し、その後、出力定電流制御回路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】
（直流電源装置についての説明）
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装置１０１について説明する。本実施形態に係わる直流電源装置１０１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内の直流電源装置１０１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装置１０１を構成することができる。
【００６９】
図８に示す直流電源装置１０１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、直流電源装置１０１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】
上記直流電源装置１０１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、停電により蓄電池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から定格電流Ｉｍａｘ０（通常動作時の最大電流）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（＝負荷電圧ＶＬ）を所要定格電圧まで立ち上げることができる。
【００７２】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態においては、直流電源装置１０１内の各直流電源ユニットに、電源の復電時（直流電源ユニットの起動時）のみに一時的に定電力垂下特性を持たせることにより、蓄電池による負荷装置への給電を、直流電源ユニットからの給電により切り換える例について説明した。しかしながら、直流電源ユニットに一時的に定電力垂下特性を持たせたとしても、電源の復電時における蓄電池電圧等の条件によっては、蓄電池放電が継続する現象が発生することがある。この現象が発生すると、直流電源ユニットが垂下状態となり、直流電源ユニットの出力電圧が蓄電池電圧に規制されて（蓄電池電圧に引っ張られて）、負荷電圧を定格電圧に復旧できなくなる。本発明の第２の実施形態として、電源の復電時において、蓄電池による負荷装置への給電を、直流電源ユニットからの給電に確実に切り換えることができる直流電源装置の例について説明する。
【００７３】
（定電流垂下特性と定電力垂下特性についての補足説明）
ここで、直流電源ユニットの定電流垂下特性と定電力垂下特性について、図１７を参照して、再度、整理して説明する。前述したように直流電源ユニットは、出力側の短絡事故発生時等、直流電源ユニットから過大な電流が事故点に流れ込むことにより直流電源ユニット自身が破損しないように、ある電流値以上、出力しないようにするための垂下特性を有している。この垂下特性には、図１７（Ｂ）に示す定電流垂下特性と、図１７（Ｃ）に示す定電力垂下特性とがある。図１７（Ｂ）に示す定電流垂下特性は、ある電流値（図の例では４０Ａ）を上限とし、それ以上の、負荷側で電流を要求する場合は、直流電源ユニットの出力電圧を低下させることで直流電源ユニット自身を保護する特性である。
【００７４】
図１７（Ｃ）に示す定電力垂下特性は、ある電圧までは定格容量を出力できるように、電圧の低下とともに出力電流を増加させる特性のことである。図の例では、出力電圧２６０Ｖにおいて５８Ａの電流を流せるようにしている。この定電力垂下特性は、例えば、通信用電源装置の直流電源装置等で採用されている。負荷ＲＬが定電力特性である通信用電源システムでは、負荷ＲＬは蓄電池６１の放電中もある一定の電力を要求するため、電圧の下がった蓄電池放電状態から直流電源装置１０１Ｂからの給電に切り替える場合には、この定電力垂下特性が適しているとされてきた。しかし、この定電力垂下特性を有する直流電源ユニットは、直流電源ユニットの能力として結局、定格電圧×垂下電流最大値分の容量を持たせる必要があるため、直流電源ユニット（すなわち直流電源装置１０１Ｂ）が大容量化し、オーバースペックになっている。
【００７５】
この理由は、商用電源停電時は、直流電源装置１０１Ｂによる給電から蓄電池６１による給電に切り替わる。商用電源復電時は蓄電池６１による給電から直流電源装置１０１Ｂによる給電に戻す必要がある。その蓄電池６１から直流電源装置１０１Ｂに切り替えるには、直流電源装置１０１Ｂは定電力垂下特性を有していなければならない。これは、蓄電池６１による給電で低下した電圧を通常状態へ戻すには、停電時の電圧源であった蓄電池以上の電流を直流電源ユニットから供給し、直流電源ユニットが電圧源となる必要があるためである。定電力垂下特性を直流電源ユニットに持たせる場合、従来、直流電源ユニットの容量は「最大電流×定格電圧」を満足するよう設計されている。このため、通常使用する定格電流は、最大電流より小さくなる。例えば、定格電流（１００％連続電流）を４０Ａ、最大定格電流５８Ａとすると、直流電源ユニットの実力最大値に対して通常は６８％で使用していることとなる。通常は６８％で使用、残り３２％は非常時のみの使用という非効率であるだけでなく、負荷容量によっては直流電源ユニットの必要台数が増加、コストも増加してしまう。
【００７６】
一方、常時は定電流垂下特性で、図１７（Ｄ）に示すように、短時間限定で定電力垂下特性（図の例では、２６０Ｖで５８Ａ）とするのが第１の実施形態における短時間定電力垂下特性である。この短時間定電力垂下特性によれば、直流電源ユニットは、短時間なら定格電流（図の例では、４０Ａ）を超えて出力できるが、例えば温度の制約などにより、長時間は出力できない。電圧の下がった蓄電池放電状態から直流電源ユニットへ給電を切り替える場合のみ、この特性を利用することにより、直流電源ユニット（すなわち直流電源装置１０１Ｂ）の容量を必要最小限とすることができる。
【００７７】
例えば、次のような状態で、短時間定電力垂下特性の効果が発揮される。
停電が回復し、商用電源が復電する際、蓄電池放電状態から直流電源ユニットによる供給状態に切り替わらなければならない。蓄電池放電状態では蓄電池電圧が定常電圧よりもかなり低い電圧となっているため、図１８（Ａ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎの出力電流が一斉に一時的に増加する。この場合、図１８（Ｂ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流は、短時間定電力垂下特性により５８Ａまで増加する。これにより、全負荷電流を直流電源ユニット１〜Ｎから供給することができるため、ダイオードＤＸ１がターンオフ（ダイオードＤＸ１が順方向バイアスから逆方向バイアス状態に移行する意味）し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）による負荷電力の供給状態に戻すことができる。
【００７８】
（第２の実施形態で解決しようとする課題の説明）
ところで、例えば、直流電源ユニットが１台故障の状態においても、上記の図１７（Ｄ）で説明した短時間定電力垂下動作をすることとすると、停電後の復電時における直流電源装置（より正確には直流電源ユニット）の動作は、次の２つの場合に分かれる。
【００７９】
第１の場合として、直流電源ユニットが１台故障の状態（例えば、図１９（Ａ）に示す直流電源ユニット２が故障の状態）で停電が回復し、商用電源が復電する場合、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が故障した１台の代わりに負荷ＲＬへの給電を行う。この場合、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が負荷ＲＬへの電力供給を行うため、ダイオードＤＸ１がオン状態となる。このときの電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）は蓄電池６１の蓄電池電圧（充電電圧）の状態によって変化する。
蓄電池がほぼ浮動充電に等しい場合は、「電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）＝充電兼予備ユニットの出力電圧」となり、図１９（Ａ）に示すように、蓄電池６１は浮動充電となる。この場合、図１９（Ｂ）に示すように、充電兼予備ユニットの出力電圧は浮動充電電圧であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（例えば、３８０Ｖ）に近い電圧（３７４Ｖ：充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格電圧）となる。このため、直流電源装置（正常に動作する直流電源ユニットと充電兼予備ユニット）は、短時間定電力垂下動作時はもちろん、定電流垂下特性に戻っても所定の負荷容量を出力できる。
【００８０】
また、第２の場合として、蓄電池６１が定電流充電の状態にある場合は、「電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）＝蓄電池電圧」となる。この場合、図２０（Ｂ）に示すように、蓄電池電圧は直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（例えば、３８０Ｖ）よりも大きく下回り３１０Ｖとなる。このため、直流電源装置１０１Ｂでは、図２０（Ａ）に示すように、残った正常に動作する直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とにより、「充電兼予備ユニットによる電力供給＋短時間定電力垂下動作」によって負荷ＲＬに供給する負荷電流を一時的に賄えるが、最終的には各ユニットは定電流垂下特性となるため、直流電源装置１０１Ｂの出力容量が減少する。これにより、残った直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）および充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）だけで負荷電流を供給しきれず、蓄電池放電が継続する場合がある。総じて、蓄電池６１が定電流充電状態での直流電源ユニット１台故障時に蓄電池放電が継続する事象が発生し得る。すなわち、ダイオードＤＸ１がターンオン（ダイオードＤＸ１が順バイアスされて導通している状態）のままとなり、正常な直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）と、蓄電池６１とにより負荷ＲＬに電流を供給する。
【００８１】
また、図２１、図２２、及び図２３は、直流電源装置１０１Ｂにおける停電後の復電時における動作を説明するためのタイムチャートである。図２１、図２２、及び図２３に示すタイムチャートは、横方向に時間ｔの経過を取り、縦方向に、各部の電力と、電圧と、電流とを並べて示したものである。そして、図２１、図２２、及び図２３の各図において、図（Ａ）においては、負荷電力ＰＬと、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電力ＰＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電力ＰＣＨ−Ｕと、蓄電池充放電電力Ｐｂａｔと、示している。また、図（Ｂ）においては、負荷電圧ＶＬと、ダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａと、カソード電圧Ｖｄｘｋとを、示している。また、図（Ｃ）においては、負荷電流ＩＬと、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕと、蓄電池６１への充放電電流である蓄電池電流Ｉｂａｔと、を示している。
【００８２】
また、上記タイムチャートにおいては、以下の前提条件があるものとする。先ず、負荷容量は、１００ＫＷとする。また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎの定格出力電圧容量を、定格出力容量を１５．２ＫＷとして、定格出力電圧を、３８３Ｖとし、定格出力電流を、４０Ａとし、最大定格電流（短時間最大出力電流）を、５８Ａとしている。なお、図では、図面の見易さのために、１５．２ＫＷ（定格出力容量）を「１５ＫＷ」で示している。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格出力容量を、１５．２ＫＷとし、定格出力電圧を、３７４．６Ｖとし、定格出力電流４０Ａとし、最大定格電流（短時間最大出力電流）を、５８Ａとしている。
【００８３】
また、蓄電装置は、２Ｖ系の蓄電池を１６８組使用し、浮動充電電圧が３７４．６Ｖ（２．２３×１６８）となるように構成されているものとしている。また、その最大充電電流（定電流充電における充電電流）は、３０Ａに制限されている。すなわち、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から蓄電池６１に定電流充電を行う場合は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流は、３０Ａに制限される（定電流垂下特性が４０Ａから３０Ａに変更される）。なお、この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）における定電流垂下特性の変更は、監視部８１により行われる。監視部８１では、直流電源装置の出力電圧（負荷電圧ＶＬ）と、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧及び出力電流と、を常に検出しており、充電兼予備ユニットから負荷ＲＬに電力を供給しない場合において、蓄電池６１に定電流充電を行う場合は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を、３０Ａに制限する。なお、後述する定電力垂下動作時における急速充電の場合は、充電電流が一時的に５８Ａとなる（図２１（Ｃ）の時刻ｔ３〜ｔ４を参照）。
【００８４】
また、蓄電池６１に繋がるダイオードＤＸ１をターンオフさせる時の蓄電池電圧を「３１０．８Ｖ」としている。すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、負荷電圧ＶＬを３０１．８Ｖを以上に上昇させ得る場合に、ダイオードＤＸ１をターンオフとすることができるものである。なお、この値（３１０．８Ｖ）は、例えば、２Ｖ系鉛蓄電池の容量が空になった際の開放電圧（放電していない時の蓄電池電圧）を１．８５Ｖとした場合の１６８個組の蓄電池の開放電圧として、「１．８５×１６８個＝３１０．８Ｖ」により算出している値である。しかし、この値（３１０．８Ｖ）は、実際の蓄電池の充電状態に応じた蓄電池開放電圧（蓄電池に負荷を接続しない場合の蓄電池電圧）に応じて変化する値である。
【００８５】
そして、まず、図２１に示す復電時のタイムチャートについて説明する。この図２１に示すタイムチャートは、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がなく、正常に動作する７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と、１台の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とを使用して復電後の起動を行う例である。また、復電時の蓄電池電圧が２５０Ｖであり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定電力垂下動作によりダイオードＤＸ１がターンオフする例である。すなわち、図２１に示す例は、ダイオードＤＸ１がターンオフする正常動作時の例である。
【００８６】
図２１に示すタイムチャートを参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、停電により直流電源装置１０１Ｂが停止中であり、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力が供給されているものとする。そして、時刻ｔ１において復電し、時刻ｔ２から直流電源装置１０１Ｂが起動し、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流の供給が開始される。そして、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間において定電力垂下動作を行い、時刻ｔ４において、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わる。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの定電力垂下動作期間において、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、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各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧と出力電流とを徐々に立ち上げるカレントウォークインの動作モード（ソフトスタートモード）である。
【００８７】
そして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の蓄電池放電中においては、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力（１００ＫＷ）が供給され、図（Ｂ）に示すように、蓄電池６１の放電によりアノード電圧Ｖｄｘａ及びカソード電圧Ｖｄｘｋ（負荷電圧ＶＬ）が次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔが次第に増加する。そして、時刻ｔ２において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が動作を開始すると、この時刻ｔ２以降、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流ＩＣＨ−Ｕとが次第に増加し始める。また、時刻ｔ２以降、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流が増加するにつれて次第に減少し、時刻ｔ３において、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は０（ゼロ）になる。
【００８８】
一方、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０以降、ダイオードＤＸ１はオン状態にあり、時刻ｔ２以降、そのアノード電圧Ｖｄｘａ（＝負荷電圧ＶＬ）とカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）は次第に増加し、時刻ｔ３において「３１０．８Ｖ」になり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流は３２１．７Ａになる。この時刻ｔ３においては、後述する（１）式で示す、「１００ＫＷ（負荷電力）＜Ｐｍａｘ（１５．２ｋｗ）×７台」の条件が成立するので、ダイオードＤＸ１がターンオフとなり、負荷電圧が３８３Ｖまで立ち上がる。
【００８９】
そして、時刻ｔ３において、ダイオードＤＸ１がオフ状態になると、負荷電圧ＶＬが３８３Ｖに上昇することにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕは、２６１．１Ａ（≒１００ＫＷ／３８３Ｖ）に低下する。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ４までの定電力垂下動作により、蓄電池６１に５８Ａの蓄電池電流Ｉｂａｔ（充電電流）を流すことにより、蓄電池６１を急速充電する。このため、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３以降、蓄電池６１のアノード電圧Ｖｄｘａ（蓄電池電充電電圧）は、次第に増加する。
【００９０】
その後、時刻ｔ４に至り、定電力垂下動作期間が終了し、定電流垂下動作期間に切り替わる。この定電流垂下動作期間においては、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が負荷ＲＬへ電力を供給するとともに、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、蓄電池６１への定電流充電を行う。なお、この時刻ｔ４以降の定電流垂下動作期間における蓄電池６１への定電流充電の充電電流は、充電電流制限のために３０Ａに制限される。
【００９１】
次に、図２２に示す復電時のタイムチャートについて説明する。この図２２に示すタイムチャートは、図２１の場合と同様に、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がなく、正常に動作する７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と１台の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とを使用して復電後の起動を行う例である。しかし、この図２２の場合は、復電時の蓄電池電圧が２００Ｖと低い場合の例であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定電力垂下動作によってもダイオードＤＸ１がターンオフできない例であることが図２１の場合と異なる。すなわち、図２２に示すタイムチャートは、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がないのにも係わらず、ダイオードＤＸ１をターンオフできない、異常動作時の例である。なお、前提条件については、図２１の場合と同様である。
【００９２】
図２２に示すタイムチャートを参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、停電により直流電源装置１０１Ｂが停止中であり、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力が供給されているものとする。そして、時刻ｔ１において復電し、時刻ｔ２から直流電源装置１０１Ｂが起動し、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流の供給が開始される。そして、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間において定電力垂下動作を行い、時刻ｔ４において、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わる。
【００９３】
そして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の蓄電池放電中においては、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力（１００ＫＷ）が供給され、図（Ｂ）に示すように、蓄電池６１の放電によりアノード電圧Ｖｄｘａ及びカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（負荷電流ＩＬ）が次第に増加する。そして、時刻ｔ２において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が動作を開始すると、この時刻ｔ２以降、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流ＩＣＨ−Ｕが次第に増加し始める。また、時刻ｔ２以降、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流が増加するにつれて次第に減少し、時刻ｔ３において、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は０（ゼロ）になる。
【００９４】
一方、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０以降、ダイオードＤＸ１はオン状態にあり、時刻ｔ２以降、そのアノード電圧Ｖｄｘａ（＝負荷電圧ＶＬ）とカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）は次第に増加し、時刻ｔ３において「２４０Ｖ」になる。この時刻ｔ３において、負荷ＲＬ（１００ＫＷ）に供給する電流は、４１６Ａ（≒１００ＫＷ／２４０Ｖ）必要であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕは、定電力垂下動作により４０６Ａ（＝５８Ａ×７）となり、不足分の電流（１０Ａ）は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から供給される。
【００９５】
この時刻ｔ３においては、後述する（２）式で示す、「１００ＫＷ（負荷電力）＜２４０Ｖ×５８Ａ×７台」の条件が成立せず、ダイオードＤＸ１がターンオフできないため、負荷電圧ＶＬは定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇できず、蓄電池電圧（２４０Ｖ）のままとなる。
【００９６】
そして、時刻ｔ４に至り、定電力垂下動作期間が、定電流垂下動作期間に切り替わる。この時刻ｔ４の時点において定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わると、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、負荷ＲＬに２８０Ａ（＝４０Ａ×７台）の電流を供給し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、負荷ＲＬに４０Ａの電流を供給する。そして、残りの不足する電流１３４Ａ「≒（１００ＫＷ／２４０Ｖ）−３２０Ａ」は、蓄電池６１の蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）により供給される。
時刻ｔ４以降、蓄電池６１の放電により、図（Ｂ）に示すようにダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａが次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）も次第に増加する。
【００９７】
このように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有し、かつ、７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が全て正常である場合においても、復電時の蓄電池電圧が低い場合（例えば、２００Ｖの場合）は、ダイオードＤＸ１をオフ状態にできず、蓄電池６１からの放電電流が流れ続け、負荷電圧ＶＬを定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇させることができないことがある。
【００９８】
次に、図２３に示す復電時のタイムチャートについて説明する。この図２３に示すタイムチャートは、ユニット１台故障時における復電時の起動動作を示すタイムチャートであり、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台あり、残りの正常な６台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と１台の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）とを使用して復電後の起動動作を行う例である。また、復電時の蓄電池電圧が２５０Ｖの場合の例であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下動作を行ってもダイオードＤＸ１をターンオフできない例である。すなわち、図２３に示すタイムチャートは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障した状態において、ダイオードＤＸ１をターンオフできない、異常動作時の例である。なお、前提条件については、図２１の場合と同様である。
【００９９】
図２３に示すタイムチャートを参照して、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、停電により直流電源装置１０１Ｂが停止中であり、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力が供給されているものとする。そして、時刻ｔ１において復電し、時刻ｔ２から直流電源装置１０１Ｂが起動し、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流の供給が開始される。そして、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間において定電力垂下動作を行い、時刻ｔ４において、定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わる。
【０１００】
そして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の蓄電池放電中においては、蓄電池６１から負荷ＲＬに電力（１００ＫＷ）が供給され、図（Ｂ）に示すように、蓄電池６１の放電によりアノード電圧Ｖｄｘａ（負荷電圧ＶＬ）及びカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）が次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（負荷電流ＩＬ）が次第に増加する。そして、時刻ｔ２において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が動作を開始すると、この時刻ｔ２以降、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕと、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流ＩＣＨ−Ｕが次第に増加し始める。また、時刻ｔ２以降、ダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａ及びカソード電圧Ｖｄｘｋが２５０Ｖから次第に上昇し始める。また、時刻ｔ２以降、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）からの出力電流が増加するにつれて次第に減少し、時刻ｔ３において、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）は０（ゼロ）になる。
【０１０１】
また、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０以降、ダイオードＤＸ１はオン状態にあり、時刻ｔ２以降、そのアノード電圧Ｖｄｘａ（＝負荷電圧ＶＬ）とカソード電圧Ｖｄｘｋ（＝負荷電圧ＶＬ）は次第に増加し、時刻ｔ３において「３１０．８Ｖ」になる。この時刻ｔ３において、負荷ＲＬ（１００ＫＷ）に供給する電流は、３２１．７Ａ（≒１００ＫＷ／３１０．８Ｖ）必要であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）からの出力電流ＩＲＦ−Ｕは、定電力垂下動作により３２１．７Ａ「≒（１００ＫＷ／３１０．８）」となる。一方、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、時刻ｔ４までの定電力垂下動作により、蓄電池６１に５８Ａの蓄電池電流Ｉｂａｔ（充電電流）を流すことにより、蓄電池６１を急速充電する。このため、図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３以降、蓄電池６１のアノード電圧Ｖｄｘａ（蓄電池電充電電圧）は、次第に増加する。
【０１０２】
なお、この時刻ｔ３においては、ダイオードＤＸ１はターンオフできない。これは、後述する（３）式で示す、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時の蓄電池放電を起こさせない条件、「１００ＫＷ（負荷電力）／３１０．８Ｖ＜４０Ａ×７台」の条件を満たすことができないため、ダイオードＤＸ１はターンオフできない。このため、負荷電圧ＶＬは、定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇できず蓄電池電圧のままとなる。これは、仮に時刻ｔ３においてダイオードＤＸ１がターンオフしたと仮定すると、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧は瞬時に定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで上昇するため、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の最大出力電流は４０Ａになる。このため、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）との合計７台のユニットから負荷電流を供給するとしても、２８０Ａ（＜３２１．７Ａ）となり、結局、時刻ｔ３の直後において必要な負荷電流（３２１．７Ａ）を賄えないためにダイオードＤＸ１をターンオフできないことになる。
【０１０３】
そして、時刻ｔ３以降は、ダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａが上昇するにつれて、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕが次第に減少する。そして、時刻ｔ４に至り、定電力垂下動作期間が、定電流垂下動作期間に切り替わる。この時刻ｔ４において定電力垂下動作から定電流垂下動作に切り替わると、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、負荷ＲＬに２４０Ａ（＝４０Ａ×６台）の電流を供給し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が、負荷ＲＬに４０Ａの電流を供給する。そして、残りの不足する電流３２．５Ａ「＝（１００ＫＷ／３２０Ｖ）−２８０Ａ」は、蓄電池６１の蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）により供給される。時刻ｔ４以降、蓄電池６１の放電により、図（Ｂ）に示すようにダイオードＤＸ１のアノード電圧Ｖｄｘａが次第に低下するとともに、図（Ｃ）に示すように、蓄電池電流Ｉｂａｔ（放電電流）も次第に増加する。
このように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障した場合において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有していても、復電時の蓄電池電圧が低い場合は、ダイオードＤＸ１をオフ状態にできず、蓄電池６１からの放電電流が流れ続けることがある。
【０１０４】
上述したように、直流電源装置１０１Ｂでは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有し、かつ、７台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）は全て正常である場合においても、復電時の蓄電池電圧が低い場合は、ダイオードＤＸ１がターンオフせず、負荷電圧ＶＬを定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻すことができずに蓄電池６１から負荷ＲＬに放電電流が流れ続けることがある。また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障した場合において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が定電力垂下特性を有していても、復電時の蓄電池電圧が低い場合は、ダイオードＤＸ１がターンオフせず、負荷電圧ＶＬを定格電圧に戻すことができずに蓄電池６１から負荷ＲＬに放電電流が流れ続けることがある。
【０１０５】
本発明の第２の実施形態に係わる直流電源装置では、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、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げるようにする。
【０１０６】
（第２の実施形態の直流電源装置の構成の説明）
図９は、本発明の第２の実施形態に係わる直流電源装置の構成を示す図である。
図９に示す直流電源装置１０１Ａは、図２４に示す直流電源装置１０１Ｂと比較して、監視部８１と、切替部８２と、電流センサ（カレントトランス）ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３と、電圧センサＶＴとを新たに追加した点が異なり、他の構成は、図２４に示す直流電源装置１０１Ｂと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図９において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎ及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、常時は過電流保護のための定電流垂下特性を有し、また、停電回復時などのトリガ発生時に、定電流垂下特性を一時的に定電力垂下特性に切り替える。
【０１０７】
電流センサＣＴ１は、直流電源装置１０１Ａから負荷ＲＬに流れる負荷電流を検出するセンサであり、電流センサＣＴ２は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から出力される出力電流を検出するセンサであり、電流センサＣＴ３は、蓄電池６１の充放電電流を検出するセンサである。この電流センサＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３は、例えば、ホール素子を用いた電流検出器などである。また、電圧センサＶＴは、直流電源装置１０１Ａの出力電圧（＝負荷電圧ＶＬ）を検出するための電圧検出器であり、例えば、抵抗分圧回路等により構成される回路である。
【０１０８】
監視部８１は、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）１〜Ｎから運転状態信号Ｓｔ１〜ＳｔＮを入力し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から運転状態信号Ｓｔｃを入力し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の運転状態や故障の発生などを検出する。また、監視部８１は、電流センサＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３及び電圧センサＶＴからの信号を入力し、直流電源装置１０１Ａの動作状態を監視する。また、監視部８１は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を制御し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から蓄電池６１への定電流充電または浮動電圧充電の実行を制御する。また、監視部８１は、切替部８２を制御し、後述する切替部８２内のスイッチ部８３により、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力端子をダイオードＤＸ１のアノード側に接続するか、或いはダイオードＤＸ１のカソード側に接続するかを切り替える。
【０１０９】
図１０は、切替部８２の構成例を示す図である。この図に示すように、切替部８２は、スイッチ部８３と、ダイオードＤＸ１とで構成される。ダイオードＤＸ１は、アノード側が第３の電源線ＤＣＬ３に接続される（電源線ＤＣＬ３を介して蓄電池６１に接続される）とともに、カソード側が第１の電源線ＤＣＬ１に接続される。また、スイッチ部８３は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子と、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子とを備えている。
図１０（Ａ）に示す構成例は、スイッチ部８３をパワーリレーのリレー接点（機械式の接点）で構成した例であり、スイッチ部８３は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子としてリレー接点Ｒｙａ（メーク接点）と、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子としてリレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）とを備えている。この図１０（Ａ）に示す例では、スイッチ部８３内のリレー接点Ｒｙａ（メーク接点）の一端が、第１の電源線ＤＣＬ１（ダイオードＤＸ１のカソード側に接続される電源線ＤＣＬ１）に接続され、リレー接点Ｒｙａ（メーク接点）の他端が、第２の電源線ＤＣＬ２を介して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続される。また、スイッチ部８３内のリレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）の一端が、第３の電源線ＤＣＬ３（ダイオードＤＸ１のアノード側に接続される電源線ＤＣＬ３）に接続され、リレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）の他端が、第２の電源線ＤＣＬ２を介して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続される。なお、リレー接点Ｒｙａ（メーク接点）とリレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）とは、図示しないリレーコイル（監視部８１により制御されるコイル）が励磁された場合に、リレー接点Ｒｙａ（メーク接点）がＯＮ（導通）になり、リレー接点Ｒｙｂ（ブレーク接点）がＯＦＦ（非導通）になる接点である。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の負（−）側の出力端子は、負（−）側の共通電源線ＤＣＬ−に接続されている。
【０１１０】
また、図１０（Ｂ）は、スイッチ部８３を２つのNＣｈ型のＭＯＳＦＥＴ素子（ＦＥＴａ及びＦＥＴｂ）を用いて構成した例であり、スイッチ部８３は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子としてダイオードＤ１及びＦＥＴａと、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子としてダイオードＤ２及びＦＥＴｂとを備えている。この図１０（Ｂ）に示す例では、ＦＥＴａのソース端子を第１の電源線ＤＣＬ１に接続し、ＦＥＴａのドレイン端子をダイオードＤ１のカソード側に接続し、ダイオードＤ１のアノード側を第２の電源線ＤＣＬ２を介して充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続する。また、ＦＥＴｂのソース端子を第３の電源線ＤＣＬ３に接続し、ＦＥＴｂのドレイン端子をダイオードＤ２のカソード側に接続し、ダイオードＤ２のアノード側を第２の電源線ＤＣＬ２を介して充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の正（＋）側の出力端子に接続する。
【０１１１】
ＦＥＴａ及びＦＥＴｂは、監視部８１から出力される制御信号がゲート端子に印加されることにより、ＯＮ（導通）またはＯＦＦ（非導通）となる。なお、ＦＥＴａとＦＥＴｂとは同時にオンしないようにインターロックが取られる。また、ダイオードＤ１及びＤ２は、ＦＥＴａ及びＦＥＴｂに内蔵されるボディダイオード（フライホイールダイオード）を通して電流が流れることを阻止するために挿入されている。
【０１１２】
上記切替部８２の構成により、例えば、図１１（Ａ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が全て正常な場合に、監視部８１は、切替部８２を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側を、ダイオードＤＸ１のアノード側に接続し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を蓄電池６１に流すことができる。また、監視部８１は、図１１（Ｂ）に示すように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）２に故障が発生した場合に、切替部８２を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側を、ダイオードＤＸ１のカソード側に接続し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を負荷ＲＬ側に流すことができる。
【０１１３】
そして、例えば、直流電源装置１０１Ａは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が蓄電池６１を定電流充電中に、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に１台故障が発生した場合、切替部８２により充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のアノード側からカソード側に切り替え、切り替えた後、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を短時間定電力垂下動作に切り替えることができる。
【０１１４】
すなわち、蓄電池６１への定電流充電中の電圧（負荷電圧ＶＬ）は、直流電源ユニットが垂下状態となり、蓄電池電圧により規制される（蓄電池電圧に引っ張られる）。この直流電源ユニットが垂下状態となり、蓄電池電圧により規制されている状態（蓄電池電圧に引っ張られている状態）を解消するには、ダイオードＤＸ１をオフ状態にする必要がある。しかし、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）がダイオードＤＸ１のアノード側に接続されている以上、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬへ流れる電流は、ダイオードＤＸ１を通過する。この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬに流れる電流が、ダイオードＤＸ１を導通状態（順バイアス状態）にすることにより、ダイオードＤＸ１をターンオフすることができない。
そこで、切替部８２により、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替えることで、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から流れる電流がダイオードＤＸ１を通過しないようにする。また、短時間定電力垂下特性にて一時的に直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を増加させることで負荷電圧ＶＬを上昇させる。この上昇させた負荷電圧ＶＬにより、ダイオードＤＸ１に逆方向バイアス電圧を印加し、ダイオードＤＸ１をターンオフさせる。
【０１１５】
また、切替部８２のスイッチ部８３を動作させる条件は、次の通りである。なお、定常時の電源線ＤＣＬ１の電圧、すなわち直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）出力電圧を３８３Ｖ、浮動充電電圧（充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧）を３７４．６Ｖとする。
【０１１６】
第１に、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のアノード側からカソード側に切り替える条件は、監視部８１が、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障を検出した場合や、蓄電池放電（定電力垂下動作後に蓄電池放電が継続すること）を検出した場合である。この条件に合致した場合に、監視部８１は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替える。そして、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替えた後、全ユニットが短時間定電力垂下特性へ切り替わることで、ダイオードＤＸ１がターンオフし、電源線ＤＣＬ１の電圧（負荷電圧ＶＬ）が、定格電圧（３８３Ｖ）またはユニット１台故障時の充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格電圧（３７４．６Ｖ）まで上昇する。
【０１１７】
第２に、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をカソード側からアノード側に切り戻す条件は、監視部８１が、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障が復旧し、かつ充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流の０（ゼロ）を検出した場合である。この条件に合致した場合に、監視部８１は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のアノード側に切り替える。すなわち、この条件に合致した場合に、監視部８１は、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２との間を非導通にし、第２の電源線ＤＣＬ２と第３の電源線ＤＣＬ３との間を導通にする。
これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障が復旧した場合であり、電源線ＤＣＬ１の電圧は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（３８３Ｖ）に戻る。この場合、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電圧は３７４．６Ｖであるため、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から電流は出力されなくなる。監視部８１は、この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流が０（ゼロ）になることを利用し、切替部８２の切り戻しを行う。
【０１１８】
（第２の実施形態の直流電源装置における処理フローについての説明）
図１２は、本発明の第２の実施形態の直流電源装置１０１Ａにおける処理の流れを示すフローチャートであり、上述した直流電源装置１０１Ａにおいて行われる処理の流れをフローチャートで示したものである。なお、このフローチャートに示す処理は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障の有無に係わらず、起動の際に、切替部８２を作動させるか否かを判定できるフローチャートである。
【０１１９】
なお、このフローチャートにおいては、以下に示す前提条件があるものとする。
直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）は、短時間定電力垂下特性を有する。また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転台数をｎとし、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の最大出力容量（Ｐｍａｘ）を１５．２ＫＷとする。また、蓄電池６１から負荷ＲＬへの放電が停止した際の蓄電池６１の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔを、３１０．８Ｖとする。なお、この値（３１０．８Ｖ）は、前述したように、例えば、２Ｖ系鉛蓄電池の容量が空になった際の開放電圧（放電していない時の蓄電池電圧）を１．８５Ｖとした場合の１６８個組の蓄電池の開放電圧として、「１．８５×１６８個＝３１０．８Ｖ」により算出している値である。しかし、この値（３１０．８Ｖ）は、実際の蓄電池の充電状態に応じた蓄電池開放電圧（蓄電池に負荷を接続しない場合の蓄電池電圧）に応じて変化する値である。
【０１２０】
また、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定電流垂下時の最大電流（定格電流Ｉｍａｘ０）を４０Ａとする。また、定電力垂下時における、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の最大出力電流（最大定格電流Ｉｍａｘ１）を５８Ａとする。また、定電力垂下時において最大定格電流（Ｉｍａｘ１）が流れる場合の定電力垂下電圧（Ｖｃｐ）を２６０Ｖ（≒１５．２［ＫＷ］÷５８［Ａ］）とする。なお、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨＧ）の出力電圧が約２６０Ｖ〜３８０Ｖ間は、１５．２ＫＷの電力の出力が可能であるが、２６０Ｖ未満は定電流となるため、出力容量が減少する。
【０１２１】
そして、上記前提条件下において、復電時に、負荷電圧ＶＬが、定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻る条件は、負荷電圧ＶＬの定電力垂下動作時の電圧が２６０Ｖ以上の場合、下記の（１）式となる。
【０１２２】
ＰＬ（負荷電力）＜Ｐｍａｘ（１５．２ＫＷ）×ｎ ・・・（１）
【０１２３】
これは、運転する直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の台数が‘ｎ’であり、その合計の最大出力電力「Ｐｍａｘ×ｎ」よりも、負荷電力ＰＬが少ない場合は、直流電源ユニットの定電力垂下動作により、負荷電圧ＶＬを定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで立ち上げることができることを意味している。すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）により、負荷ＲＬに必要な電力を賄えることを意味している。
【０１２４】
また、上記前提条件下において、復電時に、負荷電圧ＶＬが、定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻る条件は、負荷電圧ＶＬの定電力垂下動作時の電圧が２６０Ｖ未満の場合、下記の（２）式となる。
【０１２５】
ＰＬ（負荷電力）＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ ・・・（２）
【０１２６】
これは、復電時において、負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ（≒１５．２ＫＷ÷５８Ａ）未満の場合は、負荷電力ＰＬが、当該負荷電圧ＶＬ（＜２６０Ｖ）において、運転する直流電源ユニット（ｎ台の直流電源ユニット）から供給可能な最大電力「ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」が、負荷電力ＰＬより大きい場合は、直流電源ユニットの定電力垂下動作により、負荷電圧を定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで立ち上げることができることを意味している。
【０１２７】
また、直流電源ユニットの１台故障時に、蓄電池が放電しない条件は、下記の（３）式となる。
【０１２８】
Ｌ／Ｖｏｂａｔ＜Ｉｍａｘ０（４０Ａ）×ｎ’ ・・・（３）
【０１２９】
ここで、ｎ’は、正常に動作している直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）との合計の台数である。これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障している場合は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が（ｎ−１台）および充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が１台であり、結局、ユニットの運転台数はｎ’＝ｎ（＝ｎ−１＋１）となる。
【０１３０】
この（３）式における判定は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時において蓄電池６１の放電を回避するためには、直流電源装置１０１Ａの総出力電流（Ｉｍａｘ０×ｎ）が負荷電流より上回っている必要があることを意味している。すなわち、負荷ＲＬは定電力特性を有しているので、直流系統電圧（＝負荷電圧ＶＬ）が低下すると電流が増加する。このため、（３）式の左辺の値、負荷電力ＰＬを蓄電池６１の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔで割った電流値が、右辺の電流値「（ｎ−１台）の直流電源ユニットと１台の充電兼予備ユニットとの最大出力電流の総和の電流値（Ｉｍａｘ０×ｎ）」以下であれば、蓄電池放電を回避できる。なお、上記（３）式において「Ｉｍａｘ０（４０Ａ）×ｎ」としているのは、蓄電池６１が放電しない場合、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧に復旧する場合は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力最大電流が定格電流Ｉｍａｘ０（４０Ａ）に低下するからである。
【０１３１】
上記前提条件下において、以下、図１２に示すフローチャートを参照して、直流電源装置１０１Ａにおける処理の流れについて説明する。なお、このフローチャートで示す処理は、停電後の復電時、または、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障が発生した場合において開始される処理である。
直流電源装置１０１Ａが、復電により起動すると（ステップＳ１）、電圧センサＶＴにより、負荷ＲＬに出力している出力電圧（負荷電圧ＶＬ）を測定する（ステップＳ２）。また、負荷電流センサＣＴ１により、負荷ＲＬに出力している出力電流（負荷電流ＩＬ）を測定する（ステップＳ３）。次に、監視部８１は、正常に動作している直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の合計の運転台数ｎを検出する（ステップＳ４）。
【０１３２】
また、監視部８１では、負荷ＲＬに印加されている負荷電圧ＶＬと、負荷ＲＬに流れる負荷電流ＩＬの測定結果により、負荷ＲＬに供給されている負荷電力ＰＬを算出する（ステップＳ５）。
【０１３３】
次に、監視部８１は、現在の負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）において定電力垂下動作が発生した場合に、その最大出力１５．２ＫＷが出力されるのは、出力電圧２６０Ｖ以上（出力電圧２６０Ｖの時に出力電流は５８Ａ）の場合であり、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が最大出力（１５．２ＫＷ）を出力できるか否かを判定するために、この判定を行う。
【０１３４】
そして、監視部８１では、ステップＳ６において現在の負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ以上であると判定された場合は（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、前述の（１）式により復電時に電圧が戻る（定格電圧（例えば、３８３Ｖ）まで電圧を上昇できる）か否かを判定する（ステップＳ７Ａ）。すなわち、運転できるｎ台の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）により、負荷ＲＬに必要な電力を賄えるか否かを判定する。
【０１３５】
そして、ステップＳ７Ａにおいて、復電時に電圧が戻ると判定された場合は（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）、ステップＳ８に移行し、さらに前述の（３）式に従い、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時の場合に、蓄電池が放電するか否かを判定する（ステップＳ８）。これは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時において、蓄電池６１からの放電を回避するためには、前述の（３）式に示したように、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の総出力電流（４０Ａ×ｎ）が負荷電流ＩＬより上回っている必要があるためである。なお、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障したユニットがない場合には、このステップＳ８の判定を省略してステップＳ９に移行することができる。
【０１３６】
そして、ステップＳ８において直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時に、蓄電池が放電しないと判定された場合は（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、現状を維持する。すなわち、監視部８１は、現在の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転台数ｎにより復電時に電圧が戻ると判定し（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）、かつ、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時において蓄電池６１が放電しないと判定した場合は（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、切替部８２を作動させることなく現状を維持する。
【０１３７】
また、ステップＳ８において、監視部８１が、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時に、蓄電池が放電すると判定した場合は（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行し、監視部８１は、切替部８２を作動させることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）を出力電源線（第１の電源線ＤＣＬ１）に接続する。
【０１３８】
また、上記のステップＳ７Ａにおいて、監視部８１により、復電時に出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に戻らないと判定された場合は（ステップＳ７Ａ：Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行し、監視部８１は、切替部８２を作動させることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）を出力電源線（第１の電源線ＤＣＬ１）に接続する。
【０１３９】
一方、ステップＳ６において、監視部８１により、現在の負荷電圧ＶＬが２６０Ｖ以下であると判定された場合は（ステップＳ６：Ｎｏ）、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力が１５．２ＫＷ（≒２６０Ｖ×５８Ａ）よりも低下する場合は、前述の（２）式により復電時に電圧が定格電圧に戻るか否かを判定する（ステップＳ７Ｂ）。そして、ステップＳ７Ｂにおいて、監視部８１が、復電時に電圧が戻る（定格電圧まで電圧を上昇できる）と判定した場合は（ステップＳ７Ｂ：Ｙｅｓ）、さらに、ステップＳ８に移行し、前述の（２）式に従い、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が１台故障時に、蓄電池が放電するか否かを判定する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ８における処理は前述した通りである。
【０１４０】
そして、ステップＳ７Ｂにおいて、復電時に出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧まで戻らないと判定された場合は（ステップＳ７Ｂ：Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行し、監視部８１は、切替部８２を作動させる。
【０１４１】
そして、ステップＳ１０において、監視部８１が、切替部８２を作動させることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側（第１の電源線ＤＣＬ１側）に切り替える（ステップＳ１０）。その後、監視部８１は、全直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）を定電力垂下動作に切り替える（ステップＳ１１）。そして、所定時間経過後（定電力垂下動作の終了後）、全直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、定電流垂下動作に戻る（ステップＳ１２）。
【０１４２】
次に、監視部８１は、電流センサＣＴ２を介して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流を計測し（ステップＳ１３）、この充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕが０（ゼロ）であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、監視部８１は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧に立ち上がったか否かを判定する。そして、ステップＳ１４において監視部８１により出力電流ＩＣＨ−Ｕが０（ゼロ）であると判定された場合は（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、監視部８１は、故障中の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）があるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１４３】
ステップＳ１５において、監視部８１により、故障中の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）がないと判定された場合は（ステップＳ１５：Ｎｏ）、監視部８１は、切替部８２を制御して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側からアノード側に切り替え（ステップＳ１８）、その後ステップＳ１に移行する。一方、ステップＳ１５において、監視部８１により、故障中の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）があると判定された場合は（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、作業員が故障ユニットを正常なユニットに交換する（ステップＳ１６）。そして、監視部８１は、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）を正常なユニットに交換したことにより直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障から復旧したか否かを判定する（ステップＳ１７）。すなわち、監視部８１は、全ての直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）から運転状態信号を受信し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が正常に動作しているか否かを判定する。
【０１４４】
ステップＳ１７において、監視部８１により、全ての直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が正常に動作していると判定された場合は（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、監視部８１は、切替部８２を制御して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側からアノード側に切り替え（ステップＳ１８）、その後ステップＳ１に移行する。一方、ステップＳ１７において、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障から復旧していないと判定された場合は（ステップＳ１７：Ｎｏ）、監視部８１は、例えば、所定時間経過後に、故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が復旧できないことを示す警報信号を出力し、再度、ステップＳ１６に処理を戻す。すなわち、監視部８１により、全ての直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が正常に動作していると判定されるまで、作業員が故障ユニットを正常なユニットに交換するなどの作業を行う。
【０１４５】
一方、ステップＳ１４において、監視部８１により出力電流ＩＣＨ−Ｕが０（ゼロ）でないと判定された場合は（ステップＳ１４：Ｎｏ）、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧（負荷電圧ＶＬ）が定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に立ち上がらない場合は、ステップＳ１９に移行し、保守作業員が不具合の原因を調査する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９における処理は、保守作業員により人手で行われる処理である。そして、ステップＳ１９における原因調査により不具合の原因が発見された場合は、この不具合を保守作業員が解消し、この不具合が解消されると（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、再度、ステップＳ１３に移行し、監視部８１は、出力電流ＩＣＨ−Ｕを測定する。また、ステップＳ２０において、不具合の原因が解消されない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ステップＳ１９に戻り、保守作業員が不具合の原因を継続して調査する。
【０１４６】
上述した処理手順により、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の１台故障時における復電後の起動時の処理と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障時でない場合における復電後の起動時の処理とにおいて、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧（例えば、３８３Ｖ）に復帰できないことを回避できる。すなわち、ダイオードＤＸ１をターンオフできない場合に、監視部８１は、切替部８２により充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側に切り替えることにより、ダイオードＤＸ１を確実にターンオフして、蓄電池６１から負荷ＲＬに放電電流が継続して流れることを回避できる。
【０１４７】
なお、本発明における第１の手順は、図１２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２からステップＳ５までの処理が対応する。また、本発明における第２の手順は、ステップＳ６の処理が対応し、本発明における第３の手順は、ステップＳ７Ａの処理が対応し、本発明における第４の手順は、ステップＳ７Ｂの処理が対応する。また、本発明における第５の手順は、ステップＳ１０の処理が対応し、本発明における第６の手順は、ステップＳ８の処理が対応し、本発明における第７の手順は、ステップＳ１０の処理が対応する。
【０１４８】
次に、前述した図２２及び図２３に示した異常発生時のタイムチャートに対して、本実施形態における監視部８１が切替部８２を制御することにより、ダイオードＤＸ１をターンオフさせる例について説明する。
図１３及び図１４に示すタイムチャートは、図２２及び図２３に示すタイムチャートにおいて、ダイオードＤＸ１がターンオフしないことにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧（３８３Ｖまたは３７４．６Ｖ）に復帰できない場合、すなわち蓄電池６１から負荷ＲＬに電流が継続して流れている場合（ダイオードＤＸ１をターンオフできない場合）において、切替部８２により、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側（第１の電源線ＤＣＬ１側）に切り替える例を示したものである。すなわち、時刻ｔ５から直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定電流垂下動作が開始され後、時刻ｔ６において、切替部８２を作動させる例を示したものである。
【０１４９】
なお、図１３及び図１４に示す例は、時刻ｔ４以降の定電流垂下動作期間において（通常の定電力垂下動作を実行した後に）、監視部８１が前述した図１２に示すフローチャートの処理を実行し、切替部８２によるスイッチ切り替え動作を時刻ｔ６から開始する例を示したものである。なお、図１２に示すフローチャートの処理の開始タイミング、或いは開始条件は、起動の際のみならず、復電信号や直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の故障信号の発生をトリガとして開始するなど、任意に設定することができるものである。
【０１５０】
そして、図１３に示す例は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障したユニットがなく、また、復電時の蓄電池電圧が２００Ｖの場合の例である。この図１３に示す例では、復電後の時刻ｔ１〜ｔ６までは、図２２に示す場合と同様に通常の起動処理が行われ、時刻ｔ６において、切替部８２により切り替え動作が行われる。
【０１５１】
時刻ｔ６において、監視部８１は、切替部８２を制御することにより充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側に接続する。これと同時に、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、短時間定電力垂下動作を開始する。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕが負荷ＲＬ側に流れようになり、ダイオードＤＸ１はターンオフする。
そして、時刻ｔ７以降において、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧は定格電圧（３８３Ｖ）に復帰し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕは２６１．１Ａとなる。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕは０（ゼロ）となる。
【０１５２】
また、図１４に示す例は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の内の１台のユニットが故障し、また、復電時の蓄電池電圧が２５０Ｖの場合の例である。この図１４に示す例では、復電後の時刻ｔ１〜ｔ６までは、図２３に示す場合と同様に通常の起動処理が行われ、時刻ｔ６において、切替部８２により切り替え動作が行われる。
【０１５３】
時刻ｔ６において、監視部８１は、切替部８２により充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）をダイオードＤＸ１のカソード側に接続する。これと同時に、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、短時間定電力垂下動作を開始する。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕが負荷ＲＬ側に流れようになり、ダイオードＤＸ１はターンオフする。
そして、時刻ｔ７以降において、負荷電圧ＶＬは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格電圧（３７４．６Ｖ）まで復帰し、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電流ＩＲＦ−Ｕは２２７Ａとなる。また、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流ＩＣＨ−Ｕは４０Ａとなる。なお、負荷電圧ＶＬは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定電流垂下動作により、２７４．６Ｖになる。また、ダイオードＤＸ１のカソード電圧Ｖｄｘｋ（蓄電池電圧）は、約３１０Ｖ（蓄電池開放時の電圧）となる。
【０１５４】
以上、説明したように、本発明の第２の実施形態の直流電源装置１０１Ａにおいては、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、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷ＲＬに供給することができる。また、起動の際に、ダイオードＤＸ１がターンオフせずに、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が定格電圧に復帰しないこと、すなわち、蓄電池６１から負荷ＲＬへ放電電流が流れ続けることを回避できる。
なお、切替部８２は、図１０（ｂ）に示す２つのNＣｈ型のＭＯＳＦＥＴ素子（ＦＥＴａ及びＦＥＴｂ）を用いたスイッチ部８３の構成に対して、図１５に示すＦＥＴａを削除してダイオードＤ１のカソード側端子を電源線ＤＣＬ１に直接接続する構成としてもよい。この場合は、切替部８２において、ダイオードD１が第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子として構成される。この構成において、例えば、復電時の起動の際に、ダイオードＤＸ１がターンオフせず負荷電圧ＶＬが低下する場合に、監視部８１が切替部８２（リレー接点Ｒｙｂ）を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側と蓄電池６１との接続を切り離すことができるとともに、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流をダイオードＤ１を介して負荷ＲＬ側に流すことができる。これにより、直流電源装置１０１Ａは、負荷電圧ＶＬを立ち上げることができる。また、負荷電圧ＶＬが直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格電圧（３８３Ｖ）まで復帰した場合は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流が０（ゼロ）になるとともにダイオードＤ１がターンオフして、第１の電源線ＤＣＬ１と第２の電源線ＤＣＬ２との間を非導通状態とすることができる。
【０１５５】
なお、図９に示す切替部８２は、図１６に示す切替部８２Ａに変更することができる。この切替部８２Ａでは、リレー接点Ｒｙｃを、第２の電源線ＤＣＬ２と第２の電源線ＤＣＬ３との間に挿入した例である。この図１６に示す例では、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）がダイオードＤＸ１のアノード側に接続される。そして、リレー接点Ｒｙｃ（メーク接点）の一端が、ダイオードＤＸ１のアノード側に接続され、リレー接点Ｒｙｃ（メーク接点）の他端が第３の電源線ＤＣＬ３を介して蓄電池６１の出力端子に接続される。
【０１５６】
上記切替部８２Ａの構成により、例えば、復電時の起動の際に、ダイオードＤＸ１がターンオフせず負荷電圧ＶＬが低下する場合に、監視部８１が切替部８２Ａ（リレー接点Ｒｙｃ）を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力側と蓄電池６１との接続を切り離すことができる。これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流をダイオードＤＸ１を介して負荷ＲＬ側に流すとともに、蓄電池６１を回路から切り離すことにより、負荷電圧ＶＬを立ち上げることができる。
【０１５７】
以上、本発明の第２の実施形態について説明したが、ここで本発明と上記第２の実施形態との対応関係について補足して説明する。本発明における直流電源装置は、図９に示す直流電源装置１０１Ａが対応し、本発明における直流電源ユニットは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が対応する。また、本発明における充電兼予備ユニットは、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）が対応し、本発明における蓄電池は蓄電装置６０内の蓄電池６１が対応する。また、本発明における監視部は、監視部８１が対応し、本発明における切替部は、切替部８２が対応する。また、本発明における第１の電源線は、第１の電源線ＤＣＬ１が対応し、本発明における第２の電源線は、第２の電源線ＤＣＬ２が対応し、本発明における第３の電源線は、第３の電源線ＤＣＬ３が対応する。
【０１５８】
また、本発明におけるダイオードは、ダイオードＤＸ１が対応し、本発明における第１のスイッチング素子は、リレー接点Ｒｙａ（または、ＦＥＴａ及びダイオードD１、若しくはダイオードD１）が対応し、本発明における第２のスイッチング素子は、リレー接点Ｒｙｂ（または、ＦＥＴｂ及びダイオードD２）が対応する。また、本発明における定格電流は、定電流垂下作動作時における最大出力電流（定格電流Ｉｍａｘ０）が対応し、本発明における最大定格電流は、定電力垂下動作時における最大出力電流（最大定格電流Ｉｍａｘ１）が対応する。
【０１５９】
そして、上記実施形態において、直流電源装置１０１Ａは、出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行うとともに、負荷ＲＬに所定の値以上の電流を出力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う複数の直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）へ入力電源が供給されなくなった場合に、負荷ＲＬに電力を供給する蓄電池６１と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）のいずれかが故障した場合に、当該故障した直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の代替のユニットとして使用されるとともに、通常動作時には、蓄電池６１へ充電を行う充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）と、各直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）のそれぞれの出力端子を共通接続するとともに負荷ＲＬに電力を供給する第１の電源線（ＤＣＬ１）と、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力端子に接続される第２の電源線（ＤＣＬ２）と、蓄電池の出力端子に接続される第３の電源線（ＤＣＬ３）と、の間における電流の導通または非導通を切り替える切替部８２と、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転状態を監視するとともに、切替部８２を制御する監視部８１と、を備え、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が垂下動作を行う場合、監視部８１は、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
【０１６０】
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、例えば、復電時の起動の際に出力電圧を垂下させる垂下動作を行い、その後、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が垂下した電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）に復旧できない場合は、監視部８１が切替部８２を制御し、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）と、負荷ＲＬに繋がる負荷配線（第１の電源線ＤＣＬ１）との間を導通にする。また、切替部８２は、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）と、蓄電池６１に繋がる第３の電源線ＤＣＬ３との間を非導通にする。また、切替部８２は、負荷ＲＬに繋がる出力配線（第１の電源線ＤＣＬ１）と、蓄電池６１に繋がる第３の電源線ＤＣＬ３との間を非導通にする。すなわち、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）の出力電流を直接に負荷配線（第１の電源線ＤＣＬ１）に流し、また、負荷配線（第１の電源線ＤＣＬ１）と蓄電池６１とを非導通にすることにより、負荷ＲＬと蓄電池６１とを切り離す。
これにより、直流電源装置１０１Ａ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、例えば、起動の際に、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６１】
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、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）及び充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）は、起動時、および所定の指示がされた際に、負荷ＲＬに所定の値（定格電流Ｉｍａｘ０）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、所定の値（定格電流Ｉｍａｘ０）以上の電流を負荷に供給する。
これにより、直流電源装置１０１Ａの起動の際など、定電力特性を持つ負荷ＲＬに所定の値（通常動作時の定格電流Ｉｍａｘ０）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、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６２】
また、上記実施形態において、監視部８１は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が少なくとも１台故障した場合に、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
これにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が故障した場合において、例えば、起動の際に、通常動作時の定格電流以上の電流を負荷に供給することができるとともに、垂下動作により垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６３】
また、上記実施形態において、監視部８１は、負荷ＲＬの負荷電圧と、負荷ＲＬに流れる負荷電流ＩＬと、を検出し、負荷電圧ＶＬと、負荷電流ＩＬと、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の運転状態と、に基づいて、垂下動作を行う直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、起動の際等において、監視部８１は、垂下動作を行う直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、切替部８２を制御し、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にする。
これにより、垂下動作を行う直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない場合に、監視部８１が切替部８２を制御することにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６４】
また、上記実施形態において、監視部８１において行われる前記直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できるか否かの判定は、復電後の起動の際、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障ユニットが発生した際、または所定の指示がされた際の、いずれか又は全部のタイミングにおいて実行される。
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、直流電源装置１０１Ａは、復電後の起動の際、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）に故障ユニットが発生した際など、所望のタイミングにおいて、監視部８１が、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できるか否かの判定を行う。これにより、直流電源装置１０１Ａは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６５】
また、上記実施形態において、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の定格出力電圧は、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の定格出力電圧よりも所定の電圧だけ低く設定される。
このような構成の直流電源装置１０１Ａでは、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで立ち上がることにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬへの電力の供給を自動的に停止することができる。
【０１６６】
また、上記実施形態において、監視部８１は、切替部８２を制御して、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を導通にし、第１及び第２の電源線（ＤＣＬ１及びＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を非導通にした後に、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力電流が０になったことを検出した場合に、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）との間を非導通にし、第２の電源線（ＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）との間を導通にする。
これにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）から負荷ＲＬへの電流の供給が停止されたこと、すなわち、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧が通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで立ち上がったことを検出して、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の接続先を、負荷側（第１の電源線）から蓄電池側（第３の電源線）に切り替えることができる。
【０１６７】
また、上記実施形態において、切替部８２は、アノード側が第３の電源線（ＤＣＬ３）を介して蓄電池６１に接続されるとともに、カソード側が第１の電源線（ＤＣＬ１）に接続されるダイオードＤＸ１と、第１の電源線（ＤＣＬ１）と第２の電源線（ＤＣＬ２）とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子（Ｒｙａ）と、第２の電源線（ＤＣＬ２）と第３の電源線（ＤＣＬ３）とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子（Ｒｙｂ）と、を備える。
このような構成の直流電源装置１０１Ａであれば、垂下動作を行った直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、この垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない場合には、監視部８１が切替部８２を制御することにより、充電兼予備ユニット（ＣＨ−Ｕ）の出力配線（第２の電源線ＤＣＬ２）の接続先をダイオードＤＸ１のアノード側からカソード側に切り替える。これにより、ダイオードＤＸ１を逆方向にバイアスすることにより、ダイオードＤＸ１をオフ状態（非導通状態）にする。
これにより、垂下動作を行った直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）が、この垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで復旧できない場合に、監視部８１が切替部８２を制御することにより、直流電源ユニット（ＲＦ−Ｕ）の出力電圧を通常動作時の出力電圧（定格電圧）まで確実に立ち上げることができる。
【０１６８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の直流電源装置は、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。
【符号の説明】
【０１６９】
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・・・蓄電池
７１・・・電圧増幅部
８１・・・監視部
８２，８２Ａ・・・切替部
８３・・・スイッチ部
１００・・・直流電源システム、
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ・・・直流電源装置
ＣＴ，ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３・・・電流センサ
ＤＣＬ１・・・第１の電源線
ＤＣＬ２・・・第２の電源線
ＤＣＬ３・・・第３の電源線
Ｒｙａ・・・リレー接点（第１のスイッチング素子）
Ｒｙｂ・・・リレー接点（第２のスイッチング素子）
ＤＸ１・・・ダイオード
Ｉｍａｘ０・・・定格電流
Ｉｍａｘ１・・・最大定格電流
ＶＴ・・・電圧センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行うとともに、負荷に前記所定の値以上の電流を出力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う複数の直流電源ユニットと、
前記直流電源ユニットへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記負荷に電力を供給する蓄電池と、
前記直流電源ユニットのいずれかが故障した場合に、当該故障した直流電源ユニットの代替のユニットとして使用されるとともに、通常動作時には、前記蓄電池へ充電を行う充電兼予備ユニットと、
前記直流電源ユニットのそれぞれの出力端子を共通接続するとともに前記負荷に電力を供給する第１の電源線と、前記充電兼予備ユニットの出力端子に接続される第２の電源線と、前記蓄電池の出力端子に接続される第３の電源線と、の間を導通または非導通に切り替える切替部と、
前記直流電源ユニットの運転状態を監視するとともに、前記切替部を制御する監視部と、
を備え、
前記直流電源ユニットが前記垂下動作を行う場合、前記監視部は、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする
ことを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、
前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットは、起動時、および所定の指示がされた際に、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１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記監視部は、
直流電源ユニットが少なくとも１台故障した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記監視部は、
前記負荷の負荷電圧と、前記負荷に流れる負荷電流と、を検出し、
前記負荷電圧と、前記負荷電流と、前記直流電源ユニットの運転状態と、
に基づいて、前記垂下動作を行う直流電源ユニットが、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記監視部において行われる前記直流電源ユニットが前記垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かの判定は、
復電後の起動の際、直流電源ユニットに故障ユニットが発生した際、または所定の指示がされた際の、いずれか又は全部のタイミングにおいて実行される
ことを特徴とする請求項４に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記充電兼予備ユニットの定格出力電圧は、
前記直流電源ユニットの定格出力電圧よりも所定の電圧だけ低く設定される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記監視部は、
前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にした後に、前記充電兼予備ユニットの出力電流が０になったことを検出した場合に、
前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を非導通にし、前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を導通にする
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記切替部は、
アノード側が前記第３の電源線を介して前記蓄電池に接続されるとともに、カソード側が前記第１の電源線に接続されるダイオードと、
前記第１の電源線と前記第２の電源線とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子と、
前記第２の電源線と前記第３の電源線とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記監視部は、
前記負荷の負荷電圧ＶＬと負荷電流ＩＬとを検出して負荷電力ＰＬ（＝ＶＬ×ＩＬ）を算出するとともに、前記直流電源ユニットそれぞれの内、正常に作動しているユニットの台数ｎを検出する第１の手順と、
前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットの定電力垂下動作における最大定格電流Ｉｍａｘ１と、この最大定格電流Ｉｍａｘ１が流れる時の定電力垂下電圧Ｖｃｐと、定電流垂下動作における定格電流Ｉｍａｘ０と、を基に、
負荷電圧ＶＬが、
ＶＬ≧Ｖｃｐ、
という条件を満たすか否かを判定する第２の手順と、
前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ以上であると判定された場合に（ＶＬ≧Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、
ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ、
という条件を満たすか否かを判定する第３の手順と、
前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ未満であると判定された場合に（ＶＬ＜Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、
ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ、
という条件を満たすか否かを判定する第４の手順と、
前記第３の手順において「ＰＬ＞Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において、「ＰＬ＞ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合に、前記切替部を制御することにより、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第５の手順と、
を実行する
ことを特徴とする請求項８に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記監視部は、
前記第３の手順において「ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において「ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合であって、かつ、前記直流電源ユニットが１台故障している場合において、
前記蓄電池の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔを基に、
ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＜Ｉｍａｘ０×ｎ’（ここで、ｎ’は、正常に動作している直流電源ユニットと充電兼予備ユニットの合計台数）、
という条件を満たすか否かを判定する第６の手順と、
前記第６の手順により、「ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＞Ｉｍａｘ０×ｎ’」、という条件を満たすと判定された場合に、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第７の手順と、
を実行することを特徴とする請求項９に記載の直流電源装置。
【請求項１】
出力電流を所定の値に制限する定電流垂下動作を行うとともに、負荷に前記所定の値以上の電流を出力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う複数の直流電源ユニットと、
前記直流電源ユニットへ入力電源が供給されなくなった場合に、前記負荷に電力を供給する蓄電池と、
前記直流電源ユニットのいずれかが故障した場合に、当該故障した直流電源ユニットの代替のユニットとして使用されるとともに、通常動作時には、前記蓄電池へ充電を行う充電兼予備ユニットと、
前記直流電源ユニットのそれぞれの出力端子を共通接続するとともに前記負荷に電力を供給する第１の電源線と、前記充電兼予備ユニットの出力端子に接続される第２の電源線と、前記蓄電池の出力端子に接続される第３の電源線と、の間を導通または非導通に切り替える切替部と、
前記直流電源ユニットの運転状態を監視するとともに、前記切替部を制御する監視部と、
を備え、
前記直流電源ユニットが前記垂下動作を行う場合、前記監視部は、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする
ことを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記負荷は定電力特性を持つ負荷であり、
前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットは、起動時、および所定の指示がされた際に、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１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記監視部は、
直流電源ユニットが少なくとも１台故障した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記監視部は、
前記負荷の負荷電圧と、前記負荷に流れる負荷電流と、を検出し、
前記負荷電圧と、前記負荷電流と、前記直流電源ユニットの運転状態と、
に基づいて、前記垂下動作を行う直流電源ユニットが、垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かを判定し、復旧できないと判定した場合に、前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記監視部において行われる前記直流電源ユニットが前記垂下した出力電圧を通常動作時の出力電圧まで復旧できるか否かの判定は、
復電後の起動の際、直流電源ユニットに故障ユニットが発生した際、または所定の指示がされた際の、いずれか又は全部のタイミングにおいて実行される
ことを特徴とする請求項４に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記充電兼予備ユニットの定格出力電圧は、
前記直流電源ユニットの定格出力電圧よりも所定の電圧だけ低く設定される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記監視部は、
前記切替部を制御して、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第１及び第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にした後に、前記充電兼予備ユニットの出力電流が０になったことを検出した場合に、
前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を非導通にし、前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を導通にする
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記切替部は、
アノード側が前記第３の電源線を介して前記蓄電池に接続されるとともに、カソード側が前記第１の電源線に接続されるダイオードと、
前記第１の電源線と前記第２の電源線とを導通または非導通に切り替える第１のスイッチング素子と、
前記第２の電源線と前記第３の電源線とを導通または非導通に切り替える第２のスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記監視部は、
前記負荷の負荷電圧ＶＬと負荷電流ＩＬとを検出して負荷電力ＰＬ（＝ＶＬ×ＩＬ）を算出するとともに、前記直流電源ユニットそれぞれの内、正常に作動しているユニットの台数ｎを検出する第１の手順と、
前記直流電源ユニット及び前記充電兼予備ユニットの定電力垂下動作における最大定格電流Ｉｍａｘ１と、この最大定格電流Ｉｍａｘ１が流れる時の定電力垂下電圧Ｖｃｐと、定電流垂下動作における定格電流Ｉｍａｘ０と、を基に、
負荷電圧ＶＬが、
ＶＬ≧Ｖｃｐ、
という条件を満たすか否かを判定する第２の手順と、
前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ以上であると判定された場合に（ＶＬ≧Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、
ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ、
という条件を満たすか否かを判定する第３の手順と、
前記第２の手順において、負荷電圧ＶＬが定電力垂下電圧Ｖｃｐ未満であると判定された場合に（ＶＬ＜Ｖｃｐ）、負荷電力ＰＬが、
ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ、
という条件を満たすか否かを判定する第４の手順と、
前記第３の手順において「ＰＬ＞Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において、「ＰＬ＞ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合に、前記切替部を制御することにより、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第５の手順と、
を実行する
ことを特徴とする請求項８に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記監視部は、
前記第３の手順において「ＰＬ＜Ｖｃｐ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合、または前記第４の手順において「ＰＬ＜ＶＬ×Ｉｍａｘ１×ｎ」という条件を満たすと判定された場合であって、かつ、前記直流電源ユニットが１台故障している場合において、
前記蓄電池の放電停止時の電圧Ｖｏｂａｔを基に、
ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＜Ｉｍａｘ０×ｎ’（ここで、ｎ’は、正常に動作している直流電源ユニットと充電兼予備ユニットの合計台数）、
という条件を満たすか否かを判定する第６の手順と、
前記第６の手順により、「ＰＬ／Ｖｏｂａｔ＞Ｉｍａｘ０×ｎ’」、という条件を満たすと判定された場合に、前記第１のスイッチング素子により前記第１の電源線と前記第２の電源線との間を導通にし、前記第２のスイッチング素子により前記第２の電源線と前記第３の電源線との間を非導通にする第７の手順と、
を実行することを特徴とする請求項９に記載の直流電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２１００２９（Ｐ２０１２−２１００２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２９０９（Ｐ２０１１−７２９０９）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【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１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【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 ]