(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
第1直流電位を入力し、該第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する複数の直流電圧変換装置と、出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する管理装置1と、を備え、
前記複数の直流電圧変換装置から前記第2直流電位が出力されるとき、該第2直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成され、
前記管理装置1は、前記複数の直流電圧変換装置から前記第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受け、
前記管理装置1は、前記出力電力及び/又は出力電流情報と、前記複数の直流電圧変換装置の総単位数を基に、自己が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により前記複数の直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定し、該複数の直流電圧変換装置が出力する総出力電力を該複数の直流電圧変換装置の1単位あたりの標準供給電力で除した値の整数部を商とし該値の端数部を余とし、該余が所定値1以上のとき該余を1とし、該余が該所定値1未満のとき該余を0として、該商と該余と所定値2を加算した値を該直流電圧変換装置の動作数とすることを特徴とする電源供給システム。
第1直流電位を入力し、該第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する複数の直流電圧変換装置と、出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する管理装置1と、を備え、
前記複数の直流電圧変換装置から前記第2直流電位が出力されるとき、該第2直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成され、
前記管理装置1は、前記複数の直流電圧変換装置から前記第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受け、
前記管理装置1は、前記出力電力及び/又は出力電流情報と、前記複数の直流電圧変換装置の総単位数を基に、自己が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により前記複数の直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定し、該複数の直流電圧変換装置が出力する総出力電流を該複数の直流電圧変換装置の1単位あたりの標準供給電流で除した値の整数部を商とし該値の端数部を余とし、該余が所定値1以上のとき該余を1とし、該余が該所定値1未満のとき該余を0として、該商と該余と所定値2を加算した値を該直流電圧変換装置の動作数とすることを特徴とする電源供給システム。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(1)電源供給システムの第1の実施の形態
(1−1)システム構成
図1は、本発明による第1の実施の形態である電源供給システムの全体の基本的原理を示す模式的ハードウェアシステム構成図である。
なお、本発明の基本部分に関係しない付帯的要素は
図1において割愛しているが、明細書にて文言上で説明する。
【0017】
(F−1)
以下、
図1を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態であるハードウェアシステム構成要素を説明する。
【0018】
図1において、符号Cn1は、三相交流を脈流直流に変換する整流回路から成るコンバータを表し、コンバータCn1と称す。
コンバータCn1には、符号C及び符号Aが表示されている。符号Cは、正極電位出力端、符号Aは負極電位出力端を表す。これらの出力端をそれぞれ、正極電位出力端C、負極電位出力端Aと称す。
符号Ba1は、複数の二次電池が直列接続された二次電池群1の並列接続集合体を表し、二次電池集合体Ba1と称す。
二次電池集合体Ba1には、符号P及び符号Nが表示されている。符号Pは、正極電位出力端、符号Nは負極電位出力端を表す。これらの出力端をそれぞれ、正極電位出力端P、負極電位出力端Nと称す。
符号Rcで示される枠で囲まれた符号PU1は、第1直流電位を入力し、該第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する複数の直流電圧変換装置で構成される集中電源を表し、パワーユニットPU1と称す。
符号Rcで示される枠で囲まれた符号Ld(1)〜Ld(n)は、外部の要素である直流動作サーバを表し、個別に総称する場合、負荷Ld又は外部の負荷Ld、複数の場合は負荷群Ld又は外部の負荷群Ldと称す。
なお、外部のとは、本発明外の要素を意味する。以下も同様とする。
【0019】
符号3φ1、3φ2は、相互に位相が相違する外部の三相交流電源を表し、それぞれ、三相交流3φ1(第1三相交流)、三相交流3φ2(第2三相交流)と称す。
符号Rcは、サーバなどを収容するラックを表し、ラックRcと称す。
【0020】
破線楕円で示される符号3φ1in、3φ2inは、それぞれ、コンバータCn1に外部の三相交流電源(三相交流3φ1、三相交流3φ2)を伝送する電流路を表し、電流路3φ1in、電流路3φ2inと称す。
符号HVDCLiは、コンバータCn1から出力される脈流直流電流を伝送する電流路を表し、電流路HVDCLiと称す。
【0021】
符号Dscgoutは、二次電池集合体Ba1から出力される直流電流を伝送する電流路を表し、電流路Dscgoutと称す。
符号Pは、二次電池群1の一方の極性(正極)、符号Nは、二次電池群1の他方の極性(負極)を表し、それぞれ、一方の極性P、他方の極性Nとも称す。
【0022】
(F−2)
次に、
図2を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部であるハードウェアシステム構成及び回路図を説明する。
図2は、
図1に示された一部であるコンバータCn1を収容するラックRc−R及び二次電池集合体Ba1の内部を示す。
【0023】
ラックRc−Rの内部には、電流路3φ1in、電流路3φ2inがラックRc−Rの外部からラックRc−Rの内部に配線され、ラックRc−Rの内部に破線で囲まれたコンバータCn1の内部に存在する1又は複数の第1整流部及び第2整流部(後述する。)を含む整流部Rect(1)〜Rect(j+1)が存在する。
【0024】
整流部Rect(1)〜Rect(j+1)の正極電位出力端、負極電位出力端は、それぞれ結合され、それぞれ、正極電位出力端C、負極電位出力端Aとして構成される。
【0025】
ラックRc−R内部のコンバータCn1は、実質的に整流回路が主たる構成要素であるため、コンバータCn1を整流部の集合体である整流部群RectGとも称す(
図2のラックRc−R内では、Cn1(RectG)と表示)。
【0026】
図2において、二次電池集合体Ba1の内部の破線で囲まれたBGで示される複数個直列接続されたバッテリー群1(それぞれ、符号B(1)、B(2)、B(K)、B(K+1)で示される。)の並列集合体を二次電池集合部BGと称し、二次電池B(1)〜B(k+1)で構成される。
二次電池B(1)は、複数個直列接続されて必要な電位を出力する。二次電池B(1)〜B(k+1)は、二次電池B(1)と同一のものから複数列構成されている。
さらに、破線で囲まれたDGで示される整流素子の並列集合体は、整流素子群DGと称し、ダイオードD(1)〜D(k+1)から構成される。
二次電池集合体Ba1は、整流素子群DGを含み、二次電池集合部BGは、これを含まない。
【0027】
二次電池B(1)〜B(k+1)のそれぞれの正極はダイオードD(1)〜D(k+1)のそれぞれのアノードに接続され、ダイオードD(1)〜D(k+1)のカソードは接続され符号Pで示される正極電位出力端、二次電池B(1)〜B(k+1)のそれぞれの負極は接続され符号Nで示される負極電位出力端を構成される。
【0028】
なお、二次電池集合体Ba1の内部にダイオードD(1)〜D(k+1)を配設する必然性はなく、ラックRc−Rの内部に収容することもできる。
【0029】
(F−3)
次に、
図3を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部である整流部Rect(1)〜Rect(j+1)の回路構成を説明する。
図3は、
図2の整流部Rect(1)〜Rect(j+1)のうち任意の1個の回路の一部を具体的回路図で示したものである。
整流部Rect(1)〜Rect(j+1)は、いずれも同一回路である。
【0030】
図2において、整流部Rect(1)〜Rect(j+1)は、同一の整流部が(j+1)個並列接続されている。したがって、
図3では、
図2の任意の整流部Rect(1)を説明する。
図3において、三相交流3φ1に接続されているものを整流部Rect1、三相交流3φ2に接続されているものを整流部Rect2と称し、これらを総称して整流部Rectと称す。いずれも破線で囲まれて示される・
【0031】
図3において、破線で囲まれた整流素子であるダイオードD1〜D3、ダイオードD4〜D6(以降、これらを整流回路Rcir1と称す。)は、三相全波整流回路である。同様に、破線で囲まれた整流素子であるダイオードD7〜D9、ダイオードD10〜D12(以降、これらを整流回路Rcir2と称す。)は、整流回路1と同一機能の三相全波整流回路である。
図3では、整流部Rect1(第1整流部)と整流回路Rcir1、整流部Rect2(第2整流部)と整流回路Rcir2は同一である。整流回路が並列接続されていない状態である。並列接続は
図4で説明する。
整流部Rect1(第1整流部)からは、第1整流電位を出力し、整流部Rect2(第2整流部)からは、第2整流電位を出力する。
【0032】
一例として、三相交流3φ1を、スター結線三相交流とし、三相交流3φ2をデルタ結線三相交流とする。
【0033】
三相交流3φ1及び三相交流3φ2は、相互に1/3π(rad)の電気角位相差があるものとする。これらの三相交流を全波整流した直流電位の脈流部は、1/6π(rad)の電気角位相差がある。
【0034】
図3の整流電位出力端である正極電位出力端Cに正極電位を出力し、整流電位出力端である負極電位出力端Aに負極電位を出力する。
【0035】
図1において、コンバータCn1の正極電位出力端Cと二次電池集合体Ba1の正極電位出力端Pが結合され、コンバータCn1の負極電位出力端Aと二次電池集合体Ba1の負極電位出力端Nが結合され、電流路HVDCoutを介して、パワーユニットPU1に接続される。
【0036】
(F−4)
図4を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部である
図2で示されるラックRc−R内部のRect(1)を例として、整流回路の並列接続回路を説明する。
なお、
図2に示されるように整流部Rect(1)〜Rect(j+1)を並列接続されるため、
図3の符号Rect1で示される整流部Rect1の回路を、
図4に示すように、符号3φで示される三相交流3φと、符号Rcir1−1で示される整流回路Rcir1−1との間に、符号L1〜L3で示されるインダクターL1、L2及びL3を挿入する。
【0037】
さらに、
図4に示すように、符号3φで示される三相交流3φと、符号Rcir1−2で示される整流回路Rcir1−2との間に、符号L4〜L6で示されるインダクターL4、L5及びL6を挿入する。
なお、三相交流3φは、三相交流3φ1と三相交流3φ2を総称し、両者のいずれでもよい。
図4において、インダクターL1〜L3とインダクターL4〜L6により、整流回路Rcir1−1と整流回路Rcir1−2が並列接続される。
図3は、整流回路Rcir1、整流回路Rcir2を並列接続していないが、
図4により、三相交流3φ1に整流回路Rcir1−1と整流回路Rcir1−2の様に並列接続し、同様に、三相交流3φ2にも整流回路Rcir2−1と整流回路Rcir2−2の様に並列接続できる。(
図4には、三相交流3φ2、整流回路Rcir2−1、整流回路Rcir2−2は図示されていないが、
図3と
図4を合成した場合を想定)
なお、この並列接続は、負荷の電力需要に応じて、制限なく増設できる。
【0038】
(F−5)
図5を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部である
図1で示されるラックRcの内部を説明する。
【0039】
ラックRc内の上下中央部に集中電源であるパワーユニットPU1(PUd)が存在する。
【0040】
パワーユニットPU1には、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置として、直流電圧変換装置ConvXd(+1)が存在する。
【0041】
直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及びConvXd(+1)の機能性能は同一仕様である。
直流電圧変換装置ConvXd(+1)を予備装置としたが、予備装置と通常装置の区別はない。予備装置も通常装置と同様に動作している。予備装置と通常装置を人間が区別する必要はない。
直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5dは、5装置とは限らない一例である。予備装置も1とは限らない、複数あっても良い。
【0042】
同一ラックRc内の上部に一例としてサーバである負荷Ld(1)〜負荷Ld(i)、同一ラックRcの下部に負荷Ld(i+1)〜負荷Ld(n)が存在する。
負荷群Ldを上下に分ける理由は、最短電流路で、負荷Ldに電流を供給するため。
【0043】
外部の負荷Ld(1)〜負荷Ld(i)は、破線で囲まれた負荷群LdG1に属し、外部の負荷Ld(i+1)〜負荷Ld(n)は、破線で囲まれた負荷群LdG2に属する。
【0044】
同一ラックRc内に、電流容量が大であり、電力伝送損失が少ないバスバーBBL1とBBL2の組とバスバーBBR1とBBR2の組が存在する。
なお、ラックRc内には、パワーユニットPU1と負荷であるサーバが実装されているので、ラックRcは、電流路HVDCLiの出力端に複数接続できる。
また、
図1におけるコンバータCn1の整流部と二次電池集合体Ba1の二次電池群1を増設できるので、ラックRcの台数も三相交流電源の電力許容範囲で、増設可能である。
【0045】
次に、
図1を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態であるハードウェアシステム構成要素の接続関係を説明する。
【0046】
(F−1−2)
図1において、コンバータCn1の電力入力部には、三相交流3φ1、三相交流3φ2が、それぞれ電流路3φ1in、電流路3φ2inを介して入力され、コンバータCn1の正極電位出力端Cに正極電位を出力し、負極電位出力端Aに負極電位を出力する。
【0047】
二次電池集合体Ba1の正極電位出力端Pに正極電位を出力し、負極電位出力端Nに負極電位を出力する。
【0048】
正極電位出力端Cと正極電位出力端Pは電流路Dscgout一方の電流路で結合され電流路HVDCLiの一方の電流路に接続され、負極電位出力端Aと負極電位出力端Nは電流路Dscgout他方の電流路で結合され電流路HVDCLiの他方の電流路に接続される。
【0049】
電流路HVDCLiの一方の電流路、電流路HVDCLiの他方の電流路は、パワーユニットPU1の電力入力部に接続される。
【0050】
パワーユニットPU1の電力出力部は、負荷Ld(1)〜Ld(n)の電力入力部に接続される。パワーユニットPU1、負荷Ld(1)〜Ld(n)は、ラックRc内に実装される。
【0051】
(F−2−2)
次に、
図2を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部であるハードウェアシステム構成要素の接続関係を説明する。
【0052】
ラックRc−Rの内部の、電流路3φ1in、電流路3φ2inは、コンバータCn1の各整流部Rectすなわち、整流部Rect(1)〜Rect(j+1)に三相交流電源を接続する。
電流路3φ1inが三相交流3φ1(スター)を供給し、電流路3φ2inが三相交流3φ2(デルタ)を供給する。
【0053】
整流部Rect(1)〜Rect(j+1)の各整流出力電位はそれぞれ統合され、正極電位出力端C、負極電位出力端Aに出力される。
【0054】
図2の二次電池集合体Ba1内の、二次電池集合部BGは、整流素子群DGを介して正極電位出力端Pに正極電位を出力する。二次電池集合部BGは、負極電位出力端Nに負極電位を出力する。
整流素子群DGは、コンバータCn1の正極電位出力端C、負極電位出力端Aの電位により二次電池集合部BGが正極電位出力端P、負極電位出力端Nを介して充電されないために存在する。
【0055】
(F−3−2)
次に、
図3を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部である整流部Rect(1)〜Rect(j+1)の回路構成要素の接続関係を説明する。
【0056】
整流部Rect内の整流回路Rcir1のダイオードD1〜D3の各アノードはダイオードD4〜D6の各カソードにそれぞれ個別に接続され、その接続部に三相交流3φ1の各相の伝送線が接続される。
【0057】
整流部Rect内の整流回路Rcir2のダイオードD7〜D9の各アノードはダイオードD10〜D12の各カソードにそれぞれ個別に接続され、その接続部に三相交流3φ2の各相の伝送線が接続される。
【0058】
ダイオードD1〜D3のカソードとダイオードD7〜D9のカソードは接続され、正極電位出力端Cに接続される。
【0059】
ダイオードD4〜D6のアノードとダイオードD10〜D12のアノードは接続され、負極電位出力端Aに接続される。
【0060】
(F−4−2)
次に、
図4を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部である整流部Rectの整流回路回路Rcir1、整流回路回路Rcir2の構成要素の接続関係を説明する。
図2に示されるように整流部Rect(1)〜Rect(j+1)を並列接続させるため、
図4に示すように、整流回路Rcir1−1のダイオードD1〜D3のそれぞれのアノードとダイオードD4〜D6のそれぞれのカソードの接続部と三相交流3φの各相の伝送線間にインダクターL1〜L3をそれぞれ挿入する。
【0061】
同様に、整流回路Rcir1−2のダイオードD1〜D3のそれぞれのアノードとダイオードD4〜D6のそれぞれのカソードの接続部と三相交流3φの各相の伝送線間にインダクターL4〜L6をそれぞれ挿入する。
【0062】
なお、整流回路Rcir1−1と整流回路Rcir1−2は同一の回路である。この整流回路は、インダクターにより並列接続数を制限なく接続できる。
【0063】
図4の並列接続された回路の正極電位は端子C2で統合され、負極電位は端子A2で統合し、
図4の整流回路Rcir1−1と整流回路Rcir1−2の並列接続回路は、
図3における三相電源線3φ1、3φ2からの給電にそれぞれ同様に適用し、端子C、端子Aに電位を出力端する。
【0064】
(F−5−2)
次に、
図5を参照して、本発明の電源供給システムの第1の実施の形態の一部であるパワーユニットPU1と外部の負荷の構成要素の接続関係を説明する。
図示しないが、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及びConvXd(+1)の電力入力部には、電流路HVDCLiから高圧直流が給電される構成となっている。
【0065】
直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及びConvXd(+1)の電力出力部は、一方の極性の電位をバスバーBBL1及びBBR1に印加し、他方の極性の電位をバスバーBBL2及びBBR2に印加する。
【0066】
バスバーBBL1とバスバーBBL2の組及びバスバーBBR1とバスバーBBR2の組は、破線楕円の符号UCで示される個別コネクタUCで、負荷Ld(1)〜Ld(n)の電力入力部に接続される。
図5では、バスバーBBL1とバスバーBBL2の組と負荷Ld(1)の接続に符号UCが表示されているが、バスバーBBR1とバスバーBBR2の組からも符号UCで表示される個別コネクタUCで、負荷Ld(1)〜Ld(n)の左右いずれからでも接続可能とされる構成である。
【0067】
パワーユニットPU1(PUd)をラックRcの上下中心に部に位置し、破線で囲まれた外部の負荷群LdG1、外部の負荷群LdG2に最短の電流路(バスバーBBL1とバスバーBBL2の組及びバスバーBBR1とバスバーBBR2の組)で電力を供給する。
すなわち、低電圧、たとえば、略12Vで給電するとしたら、バスバーBBL1とバスバーBBL2の組及びバスバーBBR1とバスバーBBR2の組に大電流が流れるためである。
【0068】
(1)電源供給システムの第1の実施の形態
(1−2)システム動作
図1〜
図5により、本発明による第1の実施の形態である電源供給システムの基本的動作原理を説明する。
【0069】
図1において、三相交流3φ1の電位、三相交流3φ2の電位は、それぞれ、電流路3φ1in、電流路3φ2inで伝送され、コンバータCn1の入力部に入力され、コンバータCn1の負極電位出力端Aの電位を基準として正極電位出力端Cに脈流直流正極電位(第1直流電位の一方の極性の電位)を出力する。
なお、
図1において、三相交流3φ1又は三相交流3φ2の内1つの三相交流を使用した電源としても良い。すなわち、三相交流の整流脈流直流電位を直流電圧変換装置により1桁低下した低電位に電圧変換するので脈流は消滅する。
また、三相交流ではなく単相交流を電源としても良い。この場合は平滑回路を付加する。これら、単一の三相交流、単相交流を総称して交流電流と称し、この交流電流を整流する整流部を第3整流部と称す。これらについては図示していない。
この第3整流部によるコンバータCn1の正極電位出力端Cから出力される脈流直流正極電位も第1直流電位の一方の極性の電位である。
なお、1例として、
図2、
図3及び
図4の回路構成において、第1直流電位の一方の極性の電位を正極電位としているが、整流回路の構成を変更して、負極電位を出力し、これに伴い、二次電池集合体Ba1、パワーユニットPU1、負荷Ldの各電位構成を変更しても良い。
【0070】
図1において、二次電池集合体Ba1の正極電位出力端P、負極電位出力端Nはそれぞれ、電流路Dscgoutを介して、コンバータCn1の正極電位出力端C、負極電位出力端Aにそれぞれ接続される。すなわち、電流路HVDCLiにも同一極性で接続される。
【0071】
負極電位出力端A及び負極電位出力端Nの電位を基準として、正極電位出力端Cの電位>正極電位出力端Pのとき、正極電位出力端Cの電位がパワーユニットPU1の入力部に印加される。正極電位出力端Cの電位は、脈流直流の下限値とする。
【0072】
前記、出力端Cと出力端Pの電位比較において、
図2における二次電池集合体Ba1に含まれる整流素子群DGのダイオードD(1)〜D(k+1)の順方向電圧降下を無視する。以降も同様とする。
【0073】
負極電位出力端A及び負極電位出力端Nの電位を基準として、正極電位出力端Cの電位<正極電位出力端Pのとき、正極電位出力端Pの電位がパワーユニットPU1の入力部に印加される。
この事象は、系統が停電し又は系統電位が異常に低下したときである。
系統の停電を除く、系統電位に異常が発生しても、正極電位出力端Cの電位=正極電位出力端Pとなる確率が小さくなるよう、正極電位出力端Cの電位>正極電位出力端Pを維持するべく、二次電池群1の直列接続個数を制限している。
【0074】
図1において、ラックRcに収容されたパワーユニットPU1は入力された高圧脈流直流電位を低圧大直流に変換し、同じくラックRc内の負荷群Ld(1)〜Ld(n)に電力を供給する。
【0075】
図2において、コンバータCn1は、ラックRc−Rに収容されているコンバータCn1の各整流部Rect(1)〜Rect(j+1)により三相交流3φ1及び三相交流3φ2を全波整流し正極電位出力端C、負極電位出力端Aに整流脈流直流電位を出力する。
【0076】
図2において、電流路3φ1in、電流路3φ2inは、
図1における電流路3φ1in、電流路3φ2inがラックRc−R内に置いて配設されている様子を示す。
【0077】
図2のラックRc−R内において、電流路3φ1in、電流路3φ2inは、各整流部Rect(1)〜Rect(j+1)に三相交流電位を送電する。
【0078】
図3は、
図2の整流部Rect(1)〜Rect(j+1)の内の1整流部Rectを示し、別電源である三相交流3φ1と三相交流3φ2を並列接続し、同一電源である三相交流を並列接続していない原型を示す。
ここで、スター結線三相交流3φ1を整流回路Rcir1(整流部Rect1内)が全波整流し、デルタ結線三相交流3φ2を整流回路Rcir2(整流部Rect2内)が全波整流し、整流回路Rcir1のダイオードD1〜D3のカソードと整流回路Rcir2のダイオードD7〜D9のカソードを結合し正極電位として正極電位出力端Cに出力し、整流回路Rcir1のダイオードD4〜D6のアノードと整流回路Rcir2のダイオードD10〜D12のアノードを結合し負極電位として負極電位出力端Aに出力する。
これは、コンバータCn1の端子C、端子Aとして外部に整流脈流直流電位出力する端子となる。
【0079】
図4は、
図3の整流部Rect1内の整流回路Rcir1が並列接続回路を構成されている様子を示し、整流回路Rcir1−1と整流回路Rcir1−2は、同一三相交流3φに並列接続されるため、整流回路Rcir1−1にインダクターL1〜L3を必要とし、整流回路Rcir1−2にはインダクターL4〜L6を必要とする。
【0080】
図4は、三相交流3φ1及び三相交流3φ2の双方に適用できる。
図4の並列接続数に制限は無く、負荷群の電力需要により備え、かつ増設可能である。
【0081】
図4の端子C2、A2は並列接続された端子を表し、最終的にはコンバータCn1の端子C、端子Aとして外部に整流脈流直流電位出力する端子となる。
【0082】
図5において、
図5では図示しない
図1に示す電流路HVDCLiから供給される整流脈流直流電位がパワーユニットPU1(PUd)に供給され、、パワーユニットPU1(PUd)の出力電位がバスバーBBL1とBBL2の組、バスバーBBR1とBBR2の組を介して外部の負荷群LdG1及び外部の負荷群LdG2に電力が供給される。
【0083】
図5では図示しないコンバータCn1の正極電位出力端Cの電位である第1直流電位の一方の極性の電位とコンバータCn1の負極電位出力端Aの電位である第1直流電位の他方の極性の電位を入力し、該第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)を備えている。
すなわち、コンバータCn1の出力電位は、パワーユニットPU1に入力され、各直流電圧変換装置に配分される。
【0084】
直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)から、第2直流電位の一方の極性である正極電位がバスバーBBL1及びBBR1に出力される。また、第2直流電位の他方の極性である負極電位がバスバーBBL2及びBBR2に出力される。
すなわち、各直流電圧変換装置の出力電位は、パワーユニットPU1で統合されて、パワーユニットPU1の出力端から各バスバーに出力される。
【0085】
第1直流電位は、正極電位出力端C、負極電位出力端A間に発生する電位差であるので、第1直流電位は、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)の入力電圧である。
【0086】
第2直流電位は、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)が出力する正極電位、負極電位間の電位差であるので、第2直流電位は、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)の出力電圧である。
【0087】
図5において、第2直流電位は、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)の出力電位を統合するパワーユニットPU1(PUd)において、バスバーBBL1及びBBL2に出力され、同一の電位がバスバーBBR1及びBBR2に出力される。
図5において、楕円破線で示される個別コネクタUCは、バスバーBBL1とバスバーBBL2の組に接続されている構成を示している。図示しないが、個別コネクタUCは、バスバーBBR1とバスバーBBR2の組にも接続されている。
負荷Ld(1)〜Ld(n)の電力入力端は、バスバーBBL1とバスバーBBL2の組又はバスバーBBR1とバスバーBBR2の組のいずれからも接続可能である。
【0088】
バスバーBBL1及びBBL2の組、バスバーBBR1及びBBR2の組に出力された電位は、Ld(1)〜Ld(n)で示される直流動作サーバである各負荷Ldに印加される。
すなわち、コンバータCn1からの高圧直流電位は、各直流電圧変換装置に供給され、低圧大電流直流電位に変換され、負荷群Ldに供給される。
【0089】
(1)電源供給システムの第1の実施の形態
(1−3−1)負荷群Ldに電力を配分する動作
図5により、本発明による第1の実施の形態である電源供給システムにおける外部の負荷群Ldに電力を配分する基本的動作原理を説明する。
【0090】
パワーユニットPU1は、第1直流電位を入力し、第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する複数の直流電圧変換装置を備えている。
複数の直流電圧変換装置から第2直流電位が出力されるとき、第2直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成されている。
複数の直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)は、出力電力及び/又は出力電流管理手段を任意に有する。
すなわち、1又は複数の直流電圧変換装置が出力電力及び/又は出力電流管理手段を任意に有する。
以下、
図5において1例として示した複数の直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5d(通常装置と称する。)及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)は、通常装置と予備装置の区別を無くし、各装置を単に直流電圧変換装置と称する。
【0091】
出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する直流電圧変換装置のうちの任意の1単位(1装置)は、自己を除く他の直流電圧変換装置から、他の直流電圧変換装置におけるの第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受ける。
【0092】
任意の1単位の直流電圧変換装置は、自己の第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報と、他の直流電圧変換装置における第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報と、自己を含めた複数の直流電圧変換装置の総単位数を基に、任意の1単位が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により複数の直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定する。
自己を含めた複数の直流電圧変換装置の総単位数とは、任意の1単位の直流電圧変換装置(1装置)と他の直流電圧変換装置数を加算した値である。
【0093】
すなわち、出力電力及び/又は出力電流管理手段は、複数の直流電圧変換装置の動作装置数を決定(予備装置を除く。)し、それぞれの負荷Ldが要求する総需要電力又は総電流量に、複数の直流電圧変換装置(任意の1単位の直流電圧変換装置(1装置)を含み、予備装置を除く。)が供給する総電力又は総電流量を同等とする動作をさせる。ただし、予備装置は常に動作させる。
すなわち、通常装置数を決めて予備装置を追加して、総動作直流電圧変換装置数を決める。
よって、「出力電力及び/又は出力電流」管理手段は、複数の直流電圧変換装置が出力する総出力電力又は総出力電流量を該複数の直流電圧変換装置(通常装置と予備装置の区別なく、ずべてを含む)の1単位あたりの標準供給電力で除した値の整数部を商とし該値の端数部を余とし、該余が所定値1以上のとき該余を1とし、該余が該所定値1未満のとき該余を0として、該商と該余と所定値2を加算した値を直流電圧変換装置の動作数とする。
予備装置は、負荷群Ldへの電力供給低下を回避するため、常に動作状態に置く必要があるため。
なお、直流電圧変換装置Conv1d〜Conv5dと予備装置としての直流電圧変換装置ConvXd(+1)は、図面の表記において区別したが、実際には同一のもので、区別しない。
【0094】
「出力電力及び/又は出力電流」管理手段は、複数の直流電圧変換装置が出力する総出力電力又は総出力電流量を該複数の直流電圧変換装置(通常装置と予備装置の区別なく、ずべてを含む)の1単位あたりの標準供給電力で除した値の整数部を商とし該値の端数部を余とし、該余が所定値1以上のとき該余を1とし、該余が該所定値1未満のとき該余を0として、該商と該余と所定値2を加算した値を直流電圧変換装置の動作数とするが、直流電圧変換装置の標準供給電力に電力供給単位数を乗じた値が、負荷群Ldの総需要電力を超過する場合は、直流電圧変換装置のフィードバック機能により、出力電力/電流は抑制される。
【0095】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、具体的には以下の演算を実効する。1ラックRc内のパワーユニットPU1内に、予備装置も含めX個の直流電圧変換装置が存在し、直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電流がY(A)とする。
【0096】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ(A)の電流を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは複数動作してZ(A)の電流を消費しているとする。
これは、複数の直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電流量Z(A)と同一である。
【0097】
すなわち、負荷群Ldの総需要電流(最大ではない。現時点の需要)がZ(A)で、直流電圧変換装置の総供給電流能力I
(max)(A)は、I
(max)(A)=Y(A)×Xである。
Y(A)は、直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電流量であり、Xは直流電圧変換装置の装置数である。(A)はアンペアーである。
ただし、複数の直流電圧変換装置には、I
(max)(A)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0098】
直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電流の単位(A)アンペアーを省略して、A=INT(Z/Y)+Re+αとなる。
ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z/Y)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でも認識する必要はない。
上式から、直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の直流電圧変換装置が省電力となり、A個の直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0099】
このように、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電流量が多くなれば、B>Aの個数Bの直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電流量が少なくなれば、C<Aの個数Cの直流電圧変換装置を稼働させる。
【0100】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力及び出力電流を監視管理し、直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の直流電圧変換装置の出力電流が定格値より少なく電圧変換効率が低下する。
【0101】
直流電圧変換装置の出力電力で計算しても同様である。
1ラックRc内のパワーユニットPU1内にX個の直流電圧変換装置が存在し、直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電力がY2(W)とする。
【0102】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ2(W)の電力を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは1又は複数動作してZ2(W)の電力を消費しているとする。
これは、複数の直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電力量Z2(W)と同一である。
【0103】
すなわち、負荷群Ldの総需要電力(最大ではない。現時点の需要)がZ2(W)で、直流電圧変換装置の総供給電力能力P
(max)(W)は、P
(max)(W)=Y2(W)×Xである。
Y2(W)は、直流電圧変換装置1装置(1単位)が出力する標準(定格)出力電力量であり、Xは直流電圧変換装置の装置数である。(W)はワットである。
ただし、複数の直流電圧変換装置には、P
(max)(W)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0104】
直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電力の単位(W)ワットを省略して、A=INT(Z2/Y2)+Re+αとなる。ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z2/Y2)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数αは1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でもする必要はない。
上式から、直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の直流電圧変換装置が省電力となり、A個の直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0105】
このように、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電力量が多くなれば、B>Aの個数Bの直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電力量が少なくなれば、C<Aの個数Cの直流電圧変換装置を稼働させる。
【0106】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力及び出力電流を監視管理し、直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の直流電圧変換装置の出力電力が定格値より少なく電圧変換効率が低下する。
【0107】
(1−3−2)負荷群Ldに電力を配分する動作
図5に図示しないが、直流電圧変換装置ではなく別の管理装置1よりの本発明による第1の実施の形態である電源供給システムにおける外部の負荷群Ldに電力を配分する基本的動作原理を説明する。
【0108】
パワーユニットPU1は、第1直流電位を入力し、第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する複数の直流電圧変換装置を備え、パワーユニットPU1の内部又は外部に出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する管理装置1を備える。
【0109】
複数の直流電圧変換装置から第2直流電位が出力されるとき、第2直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成とする。
【0110】
管理装置1は、複数の直流電圧変換装置から第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受ける。
【0111】
管理装置1は、出力電力及び/又は出力電流情報と、複数の直流電圧変換装置の総単位数(総装置数)を基に、管理装置1が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により複数の直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定する。
【0112】
管理装置1の説明は、上記任意の1単位の直流電圧変換装置による説明に準ずる。また計算も同様であり、直流電圧変換装置の出力電力で計算する。
1ラックRc内のパワーユニットPU1内にX個の直流電圧変換装置が存在し、直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電力がY2(W)とする。
【0113】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ2(W)の電力を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ld1又はは複数動作してZ2(W)の電力を消費しているとする。
これは、複数の直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電力量Z2(W)と同一である。
【0114】
すなわち、負荷群Ldの総需要電力(最大ではない。現時点の需要)がZ2(W)で、直流電圧変換装置の総電力供給能力P
(max)(W)は、P
(max)(W)=Y2(W)×Xである。
Y2(W)は、直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電力量であり、Xは直流電圧変換装置の装置数である。(W)はワットである。
ただし、複数の直流電圧変換装置には、P
(max)(W)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0115】
直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電力の単位(W)ワットを省略して、A=INT(Z2/Y2)+Re+αとなる。ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余(商の小数点以下)りであり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z2/Y2)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でもする必要はない。
上式から、直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数αを算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の直流電圧変換装置が省電力となり、A個の直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0116】
このように、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電力量が多くなれば、B>Aの個数Bの直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電力量が少なくなれば、C<Aの個数Cの直流電圧変換装置を稼働させる。
【0117】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力及び出力電流を監視管理し、直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の直流電圧変換装置の出力電力が定格値より少なく電圧変換効率が低下する。
【0118】
(1−3−3)負荷群Ldに電力を配分する動作
図5に図示しないが、直流電圧変換装置ではなく別の管理装置2よりの本発明による第1の実施の形態である電源供給システムにおける外部の負荷群Ldに電力を配分する基本的動作原理を説明する。
【0119】
管理装置2は、サーバの機能を有する。したがって、LANにより人為的操作が可能である。
【0120】
パワーユニットPU1は、第1直流電位を入力し、第1直流電位より低電位である第2直流電位を出力する複数の直流電圧変換装置を備え、パワーユニットPU1の内部又は外部に出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する管理装置2を備える。
【0121】
複数の直流電圧変換装置から第2直流電位が出力されるとき、第2直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成とする。
【0122】
管理装置2は、複数の直流電圧変換装置から第2直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受ける。
【0123】
管理装置2は、出力電力及び/又は出力電流情報と、複数の直流電圧変換装置の総単位数(総装置数)を基に、管理装置2が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により、又は、外部の人為的作為の指令により、複数の直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定する。
【0124】
管理装置2の説明は、上記任意の1単位の直流電圧変換装置による説明に準ずる。また計算も同様であり、直流電圧変換装置の出力電力で計算する。
1ラックRc内のパワーユニットPU1内にX個の直流電圧変換装置が存在し、直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電力がY2(W)とする。
【0125】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ2(W)の電力を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは1又は複数動作してZ2(W)の電力を消費しているとする。
これは、複数の直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電力量Z2(W)と同一である。
【0126】
すなわち、負荷群Ldの総需要電力(最大ではない。現時点の需要)がZ2(W)で、直流電圧変換装置の総供給電力能力P
(max)(W)は、P
(max)(W)=Y2(W)×Xである。
Y2(W)は、直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電力量であり、Xは直流電圧変換装置の装置数である。(W)はワットである。
ただし、複数の直流電圧変換装置には、P
(max)(W)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0127】
直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電力の単位(W)ワットを省略して、A=INT(Z2/Y2)+Re+αとなる。ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z2/Y2)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でもする必要はない。
上式から、直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の直流電圧変換装置が省電力となり、A個の直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0128】
このように、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電力量が多くなれば、B>Aの個数Bの直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電力量が少なくなれば、C<Aの個数Cの直流電圧変換装置を稼働させる。
【0129】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力又は出力電流、出力電力及び出力電流を監視管理し、直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU1内の直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の直流電圧変換装置の出力電力が少なく電圧変換効率が低下する。
【0130】
管理装置2は、人為的操作により直流電圧変換装置を任意に切り替えたり、直流電圧変換装置の稼働を特定の装置に集中させることなく平準化することができる。
すなわち、直流電圧変換装置のMTBFを考慮する。
【0131】
統計については、負荷Ldの稼働率、直流電圧変換装置の稼働率など、収集するデータ如何により各種の分析が可能である。
【0132】
また、省電力の効果の測定が可能である。
【0133】
(2)電源供給システムの第2の実施の形態
(2−1)システム構成
図8は、本発明による第2の実施の形態である電源供給システムの基本的原理を示す模式的ハードウェアシステム構成図である。
なお、本発明の基本部分に関係しない付帯的要素は
図8において割愛しているが、明細書にて文言上で説明する。
【0134】
図8は、
図6に示される従来技術の、コンバータ、インバータを備えた交流給電方式の電源給電システム(いわゆる交流インプット・交流アウトプットUPS電源システム)を有効活用し、これに集中電源システム(パワーユニットPU2)を導入し、電源部の効率向上を図った電源給電システムである。
【0135】
本発明による第2の実施の形態である電源供給システムの基本的原理を示す
図8及び従来技術の
図6を説明する前に、本実施の形態が存在する意義を説明する。
【0136】
従来(現在でも)は、
図6の方式が主流であり、すなわち、高圧直流給電は電流の遮断が難しくかつ危険であるという概念に拘束され、高圧直流給電の電力効率の良さを十分承知しながらも、高圧直流給電に踏み切れなかった。
【0137】
近年、高圧直流給電の安全性確保と直流遮断の技術が進歩し、高圧直流給電に移行する動きが見られる。しかしながら、従来技術の交流給電方式の電源給電システムの償却が終了していない設備や最近新規に構築された交流給電方式のシステムも存在する。
【0138】
これらのシステムを破棄して新規に高圧直流給電方式を構築するということは、データセンタ運用事業者にとっては不経済であり、かつ、グローバル的にも資源の無駄である。
【0139】
したがって、従来技術の交流給電方式の電源給電システムをシステム全体の前段に使用して有効活用し、電源システムのトータル効率を高める方式が発明された。これが、
図8に示す本発明の第2の実施の形態である。
【0140】
以下
図8について、システムの各要素と接続形態を説明する。
図8の符号3φで示される交流電源は、三相交流であり三相交流3φと称す。
符号Cn2で示されるコンバータは、脈流を除去し整流出力電位を高精度に維持する整流回路(PFC回路を含む)、平滑回路、定電圧回路等を含み、コンバータCn2と称す。
【0141】
符号3φinで示される電流路は、三相交流3φの電力をコンバータCn2へ伝送する電流路であり、電流路3φinと称す。
三相交流3φの電力は、電流路3φinにより伝送され、コンバータCn2に入力される。
【0142】
コンバータCn2の直流出力電位は、
図8の符号1で示される正極電位出力端1と、符号2で示される負極電位出力端2から出力される。これらの端はそれぞれ、正極電位出力端1、負極電位出力端2と称す。
【0143】
符号Ba2で示される二次電池集合部は、
図2において破線で囲まれた二次電池集合部BGと同様であり、
図2において破線で囲まれた整流素子群DGを備えない二次電池集合部Ba2と称す。
【0144】
二次電池集合部Ba2の直流出力電位は、
図8の符号3で示される正極電位出力端3と、符号4で示される負極電位出力端4から出力される。これらはそれぞれ、正極電位出力端3、負極電位出力端4と称す。
【0145】
符号In2で示されるインバータは、直流から三相交流を発生させ、インバータIn2と称す。
【0146】
正極電位出力端3は、正極電位出力端1に、符号CgDcgで示される電流路CgDcgの一方の極性の電流路で接続され、符号DCLiで示される電流路DCLiの一方の極性の電流路に接続される。
また、負極電位出力端4は、負極電位出力端2に、電流路CgDcgの他方の極性の電流路で接続され、電流路DCLiの他方の極性の電流路に接続される。
符号DCLiは電流路DCLiと称し、符号CgDcgの電流路は電流路CgDcgと称す。
【0147】
電流路DCLiは、コンバータCn2及び/又は二次電池集合部Ba2の電位をインバータIn2に伝送する構成とされる。すなわち、電流路DCLiの出力端は、インバータIn2の入力端に接続される。
【0148】
インバータIn2の出力端は、符号3φoutで示される電流路3φoutに接続され、電流路3φoutの出力端から、三相交流電位を出力する。
上記説明において、各構成要素の入力端及び出力端は図示していないが、
図8を正視して、左側から右側に電力が伝送されるので、各要素の左端が入力端であり、右端が出力端である。以下も同様とする。
【0149】
以上の説明は、
図6と同様である。すなわち、
図8及び
図6の符号Rcで示される線で囲まれたラックRcを除外した部分は同一である。
したがって、
図6の説明は
図8の説明と重複するので、
図8の説明を
図6の説明に援用し、
図6の説明を割愛する。なお、以上説明した
図8の符号は
図6と同一である。
【0150】
次に、
図6では、電流路3φoutの出力端はラックRc内において、符号La(1)〜La(n)で示される各負荷La(1)〜La(n)の入力端にそれぞれ接続される。
【0151】
図6のラックRc内は、
図7により示される。
図7において、ラックRc内の電流路3φinは、符号UWで示される個別配線UWで、負荷群LaG内の各負荷La(1)〜La(n)に接続される。
【0152】
図8においては、電流路3φoutの出力端は、パワーユニットPU2の入力端に接続され、パワーユニットPU2の出力端から各負荷Ld(1)〜Ld(n)の入力端に接続される。
【0153】
図8のラックRc内は、
図9により示される。
パワーユニットPU2は、交流直流電圧変換装置Conv1a〜ConvXa(+1)から構成されている。
【0154】
図9において、図示しない電流路3φoutの出力端がパワーユニットPU2の入力端に接続される。
図示しないが具体的には、パワーユニットPU2の入力端にパワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置Conv1a〜Conv5a及び予備装置としての交流直流電圧変換装置ConvXa(+1)の各入力端が接続される。
すなわち、それぞれの交流直流電圧変換装置は、インバータIn2から電力の供給を受ける。
【0155】
図9において、パワーユニットPU2の出力端は、バスバーBBL1とBBL2の組、バスバーBBR1とBBR2の組に接続される。
図示しないが実際には、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置Conv1a〜Conv5a及び予備装置としての交流直流電圧変換装置ConvXa(+1)の各出力端は、パワーユニットPU2の出力端に接続され、この出力端がバスバーBBL1とBBL2の組、バスバーBBR1とBBR2の組に接続される。
すなわち、パワーユニットPU2の出力電力は、交流直流電圧変換装置Conv1a〜Conv5a及び予備装置としての交流直流電圧変換装置ConvXa(+1)の各出力電力を統合したものである。
【0156】
図9において、ラックRc内のバスバーBBL1とバスバーBBL2の組から、符号UCで示される個別コネクタUCで、負荷群LdG1内の各負荷Ld(1)〜La(i)、負荷群LdG2内の各負荷Ld(i+1)〜Ld(n)にそれぞれ接続される。
すなわち、インバータIn2からの高圧三相交流電位は、各交流直流電圧変換装置に供給され、低圧大電流直流電位に変換され、負荷群Ldに供給される。
この低圧大電流直流電位と負荷群Ldは、第1の実施の形態と同様のものである。
【0157】
図9において、個別コネクタUCは、バスバーBBL1とバスバーBBL2の組に接続されている構成を示している。図示しないが、個別コネクタUCは、バスバーBBR1とバスバーBBR2の組にも接続されている。
【0158】
負荷Ld(1)〜Ld(n)の電力入力端は、バスバーBBL1とバスバーBBL2の組又はバスバーBBR1とバスバーBBR2の組のいずれからも接続可能である。
【0159】
(2)電源供給システムの第2の実施の形態
(2−2−1)負荷群Ldに電力を配分する動作
図9により、本発明による第2の実施の形態である電源供給システムにおける外部の負荷群Ldに電力を配分する基本的動作原理を説明する。
【0160】
パワーユニットPU2は、三相交流電位を入力し、交流電位より低電位である直流電位を出力する複数の交流直流電圧変換装置を備えている。
複数の交流直流電圧変換装置から直流電位が出力されるとき、直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成されている。
複数の交流直流電圧変換装置Conv1a〜Conv5a及び予備装置としての直流電圧変換装置ConvXa(+1)は、出力電力及び/又は出力電流管理手段を任意に有する。
すなわち、1又は複数の直流交流電圧変換装置が出力電力及び/又は出力電流管理手段を任意に有する。
以下、
図9において1例として示した複数の交流直流電圧変換装置Conv1a〜Conv5a(通常装置と称する。)及び予備装置としての交流直流電圧変換装置ConvXa(+1)は、通常装置と予備装置の区別を無くし、各装置を単に交流直流電圧変換装置と称する。
【0161】
出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する交流直流電圧変換装置のうちの任意の1単位(1装置)は、自己を除く他の交流直流電圧変換装置から、他の交流直流電圧変換装置における直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受ける。
【0162】
任意の1単位の交流直流電圧変換装置は、自己の直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報と、他の交流直流電圧変換装置における直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報と、自己を含めた複数の交流直流電圧変換装置の総単位数を基に、任意の1単位が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により複数の交流直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定する。
自己を含めた複数の交流直流電圧変換装置の総単位数とは、任意の1単位の交流直流電圧変換装置(1装置)と他の交流直流電圧変換装置数を加算した値である。
【0163】
すなわち、出力電力及び/又は出力電流管理手段は、複数の交流直流電圧変換装置の動作装置数を決定(予備装置を除く。)し、それぞれの負荷Ldが要求する総需要電力又は電流量に、複数の交流直流電圧変換装置(任意の1単位の交流直流電圧変換装置(1装置)を含み、予備装置を除く。)が供給する総電力又は総電流量を同等とする動作をさせる。ただし、予備装置は常に動作させる。
すなわち、通常装置数を決めて予備装置を追加して、総動作交流直流電圧変換装置数を決める。
よって、出力電力及び/又は出力電流管理手段は、複数の交流直流電圧変換装置が出力する総出力電力又は総出力電流量を該複数の交流直流電圧変換装置(通常装置と予備装置の区別なく、ずべてを含む)の1単位あたりの標準供給電力で除した値の整数部を商とし該値の端数部を余とし、該余が所定値1以上のとき該余を1とし、該余が該所定値1未満のとき該余を0として、該商と該余と所定値2を加算した値を交流直流電圧変換装置の動作数とする。
予備装置は、負荷群Ldへの電力供給低下を回避するため、常に動作状態に置く必要があるため。
なお、交流直流電圧変換装置Conv1a〜Conv5aと予備装置としての交流直流電圧変換装置ConvXa(+1)は、図面の表記において区別したが、実際には同一のもので、区別しない。
【0164】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、複数の交流直流電圧変換装置が出力する総出力電力又は総出力電流量を該複数の交流直流電圧変換装置(通常装置と予備装置の区別なく、ずべてを含む)の1単位あたりの標準供給電力で除した値の整数部を商とし該値の端数部を余とし、該余が所定値1以上のとき該余を1とし、該余が該所定値1未満のとき該余を0として、該商と該余と所定値2を加算した値を交流直流電圧変換装置の動作数とするが、交流直流電圧変換装置の標準供給電力に電力供給単位数を乗じた値が、負荷群Ldの総需要電力を超過する場合は、交流直流電圧変換装置のフィードバック機能により、出力電力/電流は抑制される。
【0165】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、具体的には以下の演算を実効する。1ラックRc内のパワーユニットPU2内に、予備装置も含めX個の交流直流電圧変換装置が存在し、交流直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電流がY(A)とする。
【0166】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ(A)の電流を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは複数動作してZ(A)の電流を消費しているとする。
これは、複数の交流直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電流量Z(A)と同一である。
【0167】
すなわち、負荷群Ldの総需要電流(最大ではない。現時点の需要)がZ(A)で、交流直流電圧変換装置の総供給電流能力I
(max)(A)は、I
(max)(A)=Y(A)×Xである。
Y(A)は、交流直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電流量であり、Xは交流直流電圧変換装置の装置数である。(A)はアンペアーである。
ただし、複数の交流直流電圧変換装置には、I
(max)(A)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0168】
交流直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電流の単位(A)アンペアーを省略して、A=INT(Z/Y)+Re+αとなる。
ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、交流直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全交流直流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く交流直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z/Y)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でもする必要はない。
上式から、交流直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、交流直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する交流直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する交流直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の交流直流電圧変換装置が省電力となり、A個の交流直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0169】
このように、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する交流直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU2の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の交流直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電流量が多くなれば、B>Aの個数Bの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電流量が少なくなれば、C<Aの個数Cの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
【0170】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力及び出力電流を監視管理し、交流直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し交流直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の交流直流電圧変換装置の出力電流が少なく電圧変換効率が低下する。
【0171】
交流直流電圧変換装置の出力電力で計算しても同様である。
1ラックRc内のパワーユニットPU2内にX個の交流直流電圧変換装置が存在し、交流直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電力がY2(W)とする。
【0172】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ2(W)の電力を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは複数動作してZ2(W)の電力を消費しているとする。
これは、複数の交流直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電力量Z2(W)と同一である。
【0173】
すなわち、負荷群Ldの総需要電力(最大ではない。現時点の需要)がZ2(W)で、交流直流電圧変換装置の総供給電力能力P
(max)(W)は、P
(max)(W)=Y2(W)×Xである。
Y2(W)は、交流直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電力量であり、Xは交流直流電圧変換装置の装置数である。(W)はワットである。
ただし、複数の交流直流電圧変換装置には、P
(max)(W)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0174】
交流直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電力の単位(W)ワットを省略して、A=INT(Z2/Y2)+Re+αとなる。ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、交流直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直交流流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く交流直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z2/Y2)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でもする必要はない。
上式から、交流直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、交流直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する交流直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する交流直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の交流直流電圧変換装置が省電力となり、A個の交流直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0175】
このように、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する交流直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の交流直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電力量が多くなれば、B>Aの個数Bの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電力量が少なくなれば、C<Aの個数Cの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
【0176】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力及び出力電流を監視管理し、交流直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し交流直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の交流直流電圧変換装置の出力電力が少なく電圧変換効率が低下する。
【0177】
(2−2−2)負荷群Ldに電力を配分する動作
図9に図示しないが、交流直流電圧変換装置ではなく別の管理装置1よりの本発明による第2の実施の形態である電源供給システムにおける外部の負荷群Ldに電力を配分する基本的動作原理を説明する。
【0178】
パワーユニットPU2は、交流電位を入力し、交流電位より低電位である直流電位を出力する複数の交流直流電圧変換装置を備え、パワーユニットPU2の内部又は外部に出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する管理装置1を備える。
【0179】
複数の交流直流電圧変換装置から直流電位が出力されるとき、直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成とする。
【0180】
管理装置1は、複数の交流直流電圧変換装置から直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受ける。
【0181】
管理装置1は、出力電力及び/又は出力電流情報と、複数の交流直流電圧変換装置の総単位数(総装置数)を基に、管理装置1が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により複数の交流直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定する。
【0182】
管理装置1の説明は、上記任意の1単位の交流直流電圧変換装置による説明に準ずる。また計算も同様であり、交流直流電圧変換装置の出力電力で計算する。
1ラックRc内のパワーユニットPU2内にX個の交流直流電圧変換装置が存在し、交流直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電力がY2(W)とする。
【0183】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ2(W)の電力を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは複数動作してZ2(W)の電力を消費しているとする。
これは、複数の交流直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電力量Z2(W)と同一である。
【0184】
すなわち、負荷群Ldの総需要電力(最大ではない。現時点の需要)がZ2(W)で、交流直流電圧変換装置の総供給電力能力P
(max)(W)は、P
(max)(W)=Y2(W)×Xである。
Y2(W)は、交流直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電力量であり、Xは交流直流電圧変換装置の装置数である。(W)はワットである。
ただし、複数の交流直流電圧変換装置には、P
(max)(W)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0185】
交流直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電力の単位(W)ワットを省略して、A=INT(Z2/Y2)+Re+αとなる。ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、交流直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直交流流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く交流直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z2/Y2)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値2は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でもする必要はない。
上式から、交流直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、交流直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する交流直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する交流直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の交流直流電圧変換装置が省電力となり、A個の交流直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0186】
このように、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する交流直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の交流直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電力量が多くなれば、B>Aの個数Bの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電力量が少なくなれば、C<Aの個数Cの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
【0187】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力及び出力電流を監視管理し、交流直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し交流直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の交流直流電圧変換装置の出力電力が少なく電圧変換効率が低下する。
【0188】
(2−2−3)負荷群Ldに電力を配分する動作
図9に図示しないが、交流直流電圧変換装置ではなく別の管理装置2よりの本発明による第2の実施の形態である電源供給システムにおける外部の負荷群Ldに電力を配分する基本的動作原理を説明する。
【0189】
管理装置2は、サーバの機能を有する。したがって、LANにより人為的操作が可能である。
【0190】
パワーユニットPU2は、交流電位を入力し、交流電位電位より低電位である直流電位を出力する複数の交流直流電圧変換装置を備え、パワーユニットPU2の内部又は外部に出力電力及び/又は出力電流管理手段を有する管理装置2を備える。
【0191】
複数の交流直流電圧変換装置から直流電位が出力されるとき、直流電位が同一極性略同一電位で統合されて外部へ供給されるべく構成とする。
【0192】
管理装置2は、複数の交流直流電圧変換装置から自己の直流電位による出力電力及び/又は出力電流情報の提供を受ける。
【0193】
管理装置2は、出力電力及び/又は出力電流情報と、複数の交流直流電圧変換装置の総単位数(総装置数)を基に、管理装置2が有する出力電力及び/又は出力電流管理手段により、又は、外部の人為的作為の指令により、複数の交流直流電圧変換装置の動作又は非動作を決定する。
【0194】
管理装置2の説明は、上記任意の1単位の交流直流電圧変換装置による説明に準ずる。また計算も同様であり、交流直流電圧変換装置の出力電力で計算する。
1ラックRc内のパワーユニットPU2内にX個の交流直流電圧変換装置が存在し、交流直流電圧変換装置1単位あたりの標準(定格と称しても可)出力電力がY2(W)とする。
【0195】
負荷Ld(1)〜負荷Ld(n)が総量としてZ2(W)の電力を消費しているとする。(nは任意の整数で1又は複数とする。)すなわち、負荷Ldは複数動作してZ2(W)の電力を消費しているとする。
これは、複数の交流直流電圧変換装置(予備装置を含むが、予備装置と通常装置との区別はない。)が出力する総出力電力量Z2(W)と同一である。
【0196】
すなわち、負荷群Ldの総需要電力(最大ではない。現時点の需要)がZ2(W)で、交流直流電圧変換装置の総供給電力能力P
(max)(W)は、P
(max)(W)=Y2(W)×Xである。
Y2(W)は、交流直流電圧変換装置1装置が出力する標準(定格)出力電力量であり、Xは交流直流電圧変換装置の装置数である。(W)はワットである。
ただし、複数の交流直流電圧変換装置には、P
(max)(W)を出力するに充分な電位・電流が供給されているものとする。
【0197】
交流直流電圧変換装置の必要装置数の計算式は、必要装置数をAとすると、電力の単位(W)ワットを省略して、A=INT(Z2/Y2)+Re+αとなる。ただし、INT( )演算子は、上式の商の小数点以下を切り捨て整数化した値Q、Reは余り(商の小数点以下)であり、0<Re<1の値をとる。
Re≧所定値1のとき、Re=1とする。たとえば、Re=0.8のときなどは、Re=1とし、Re<所定値1のとき、Re=0.2のときなどは、交流直流電圧変換装置の余裕度(実力値)を考慮して、Re=0とする。所定値1は需要者が決める。
αは予備装置数である。上記計算には、全直交流流電圧変換装置を対象としているので、予備装置数を除く交流直流電圧変換装置数を、式、「INT(Z2/Y2)+Re」で計算し、予備装置数αをこの計算結果に加算する。予備装置数は1の場合が多いが、場合によっては、複数とすることもあり得る。このαを所定値2と称す。所定値1は需要者が決める。
このような計算方法は、予備と通常の装置を区別しないためである。予備と通常の装置は同時に動作し、いずれが故障しても、負荷群Ldへの電流供給を低下させない。
予備と通常の装置の区別は、システムでも人間でも認識する必要はない。
上式から、交流直流電圧変換装置の必要個数Aは、A=Q+Re(=1or0)+αとなる。
Re(=1or0)は、所定値1で判別した値で1又は0である。
この場合、交流直流電圧変換装置の必要個数の計算に予備装置数を算入している。
予備装置は通常の装置と同一で、通常の装置と同時に動作している。したがって、予備と通常の区別はない。
したがって、動作する交流直流電圧変換装置数は、Aであり、休止する交流直流電圧変換装置数は、(X−A)である。すなわち、(X−A)個の交流直流電圧変換装置が省電力となり、A個の交流直流電圧変換装置は、効率良く動作する。
【0198】
このように、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置の稼働個数をAに制限し、稼働する交流直流電圧変換装置の稼働率を高めることによりパワーユニットPU1の電源効率を最大に維持して給電する。
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、常に複数の交流直流電圧変換装置の出力電力及び/又は出力電流量を監視し、出力電力量が多くなれば、B>Aの個数Bの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
出力電力量が少なくなれば、C<Aの個数Cの交流直流電圧変換装置を稼働させる。
【0199】
出力電力及び/又は出力電流管理手段は、出力電力又は出力電流、出力電力及び出力電流を監視管理し、交流直流電圧変換装置の稼働を停止させるか動作させるかを指令する信号を出力し交流直流電圧変換装置の動作を制御する。
このような制御をしないで、パワーユニットPU2内の交流直流電圧変換装置をすべて動作させると、個々の交流直流電圧変換装置の出力電力が少なく電圧変換効率が低下する。
【0200】
管理装置2は、人為的操作により交流直流電圧変換装置を任意に切り替えたり、交流直流電圧変換装置の稼働を特定の装置に集中させることなく平準化することができる。
すなわち、交流直流電圧変換装置のMTBFを考慮する。
【0201】
統計については、負荷Ldの稼働率、交流直流電圧変換装置の稼働率など、収集するデータ如何により各種の分析が可能である。
【0202】
また、省電力の効果の測定が可能である。