JPH04304126A - 燃料電池電力供給装置 - Google Patents
燃料電池電力供給装置Info
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- JPH04304126A JPH04304126A JP3068132A JP6813291A JPH04304126A JP H04304126 A JPH04304126 A JP H04304126A JP 3068132 A JP3068132 A JP 3068132A JP 6813291 A JP6813291 A JP 6813291A JP H04304126 A JPH04304126 A JP H04304126A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池と商用電源と
の連系により複数の直流負荷および複数の交流負荷に電
力を供給する供給装置に関し、特に停電時において燃料
電池の運転を一定出力状態で高効率で継続できる燃料電
池電力供給装置に関するものである。
の連系により複数の直流負荷および複数の交流負荷に電
力を供給する供給装置に関し、特に停電時において燃料
電池の運転を一定出力状態で高効率で継続できる燃料電
池電力供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は都市ガス等を改質して得られ
る水素と空気中の酸素を化学的に反応させ、水の電気分
解の逆の反応を利用して電力を取り出す発電装置である
。この燃料電池は発電効率が高く、反応に伴う排出ガス
がクリーンで低公害であるとともに、反応に伴って発生
する熱を空調や給湯等に利用することができるため、ク
リーンで高効率な次世代のコージェネレーションシステ
ムとして近年脚光をあびるようになってきた。ところで
、燃料電池をエネルギー源に用い、電気出力および熱出
力をともに利用するシステムを構築した場合、電気出力
に変動が生じると取り出せる熱容量が変化し必要な熱エ
ネルギーが得られなくなったり、また、低出力状態での
運転が続くと、発電効率が低くなってしまうという欠点
がある。従って、一般的には燃料電池の出力は常に定格
で使用する方法が最も効率が良い。そこで、従来は燃料
電池の出力を交流に変換し、これと商用電源の出力電圧
，周波数および位相を相等しくしてそれぞれの出力を並
列に接続し（以後この動作を「連系」、この接続点を「
連系点」と呼ぶ）、電力を供給するシステム構成が採用
されていた。これにより、電力の変動分は商用電源から
供給し、燃料電池からは一定の電力を供給していた。
る水素と空気中の酸素を化学的に反応させ、水の電気分
解の逆の反応を利用して電力を取り出す発電装置である
。この燃料電池は発電効率が高く、反応に伴う排出ガス
がクリーンで低公害であるとともに、反応に伴って発生
する熱を空調や給湯等に利用することができるため、ク
リーンで高効率な次世代のコージェネレーションシステ
ムとして近年脚光をあびるようになってきた。ところで
、燃料電池をエネルギー源に用い、電気出力および熱出
力をともに利用するシステムを構築した場合、電気出力
に変動が生じると取り出せる熱容量が変化し必要な熱エ
ネルギーが得られなくなったり、また、低出力状態での
運転が続くと、発電効率が低くなってしまうという欠点
がある。従って、一般的には燃料電池の出力は常に定格
で使用する方法が最も効率が良い。そこで、従来は燃料
電池の出力を交流に変換し、これと商用電源の出力電圧
，周波数および位相を相等しくしてそれぞれの出力を並
列に接続し（以後この動作を「連系」、この接続点を「
連系点」と呼ぶ）、電力を供給するシステム構成が採用
されていた。これにより、電力の変動分は商用電源から
供給し、燃料電池からは一定の電力を供給していた。
【０００３】図３に上記従来の燃料電池電力供給装置の
システム構成を示す。図において、１は商用電源、２は
燃料電池、３は直流電力を交流電力に変換するＤＣ−Ａ
Ｃインバータ、４１〜４ｎは直流負荷、５１〜５ｎは交
流負荷、６，７はスイッチ、８１〜８ｎは整流装置、９
１〜９ｎは蓄電池、１１は商用同期信号検出部、２１は
電力検出部、３１は演算機能を持ったＤＣ−ＡＣインバ
ータ制御部である。従来の燃料電池供給装置は燃料電池
２の出力に出力電力検出部２１を介してＤＣ−ＡＣイン
バータ３，スイッチ７を直列に接続している。また、商
用電源１の出力に商用同期信号検出部１１を介して、ス
イッチ６を直列に接続し、スイッチ６の出力とスイッチ
７の連系点の出力より整流装置８１〜８ｎを介して直流
負荷４１〜４ｎが接続され、各整流装置８１〜８ｎと各
直流負荷４１〜４ｎの間にバックアップ用の蓄電池９１
〜９ｎがそれぞれ接続される。その他、前記整流装置８
１〜８ｎと並列には交流負荷５１〜５ｎが接続されてい
る。なお、スイッチ６，７は燃料電池１，ＤＣ−ＡＣイ
ンバータ故障時および交流負荷故障時のしゃ断器として
のしゃ断機能も併せ持っている。また、商用同期信号検
出部１１、電力検出部２１およびスイッチ６，７のしゃ
断信号検出線はＤＣ−ＡＣインバータ制御部３１に接続
されている。
システム構成を示す。図において、１は商用電源、２は
燃料電池、３は直流電力を交流電力に変換するＤＣ−Ａ
Ｃインバータ、４１〜４ｎは直流負荷、５１〜５ｎは交
流負荷、６，７はスイッチ、８１〜８ｎは整流装置、９
１〜９ｎは蓄電池、１１は商用同期信号検出部、２１は
電力検出部、３１は演算機能を持ったＤＣ−ＡＣインバ
ータ制御部である。従来の燃料電池供給装置は燃料電池
２の出力に出力電力検出部２１を介してＤＣ−ＡＣイン
バータ３，スイッチ７を直列に接続している。また、商
用電源１の出力に商用同期信号検出部１１を介して、ス
イッチ６を直列に接続し、スイッチ６の出力とスイッチ
７の連系点の出力より整流装置８１〜８ｎを介して直流
負荷４１〜４ｎが接続され、各整流装置８１〜８ｎと各
直流負荷４１〜４ｎの間にバックアップ用の蓄電池９１
〜９ｎがそれぞれ接続される。その他、前記整流装置８
１〜８ｎと並列には交流負荷５１〜５ｎが接続されてい
る。なお、スイッチ６，７は燃料電池１，ＤＣ−ＡＣイ
ンバータ故障時および交流負荷故障時のしゃ断器として
のしゃ断機能も併せ持っている。また、商用同期信号検
出部１１、電力検出部２１およびスイッチ６，７のしゃ
断信号検出線はＤＣ−ＡＣインバータ制御部３１に接続
されている。
【０００４】このようなシステム構成の燃料電池電力供
給装置における商用電源と燃料電池等の自家用発電装置
の連系運転方法としては、一定電力を燃料電池から供給
し、変動負荷分を商用電源から供給するベースカット給
電方式と、この逆のピークカット方式によって電力を供
給する方式が用いられている。しかしながら、一般に燃
料電池と商用電源を連系する場合、燃料電池出力容量は
負荷容量に比べ小さく、また負荷変動特性等の点からベ
ースカット給電方式が用いられている。従って、ここで
もベースカット給電方式を適用した回路で装置を構成し
た場合について記述する。
給装置における商用電源と燃料電池等の自家用発電装置
の連系運転方法としては、一定電力を燃料電池から供給
し、変動負荷分を商用電源から供給するベースカット給
電方式と、この逆のピークカット方式によって電力を供
給する方式が用いられている。しかしながら、一般に燃
料電池と商用電源を連系する場合、燃料電池出力容量は
負荷容量に比べ小さく、また負荷変動特性等の点からベ
ースカット給電方式が用いられている。従って、ここで
もベースカット給電方式を適用した回路で装置を構成し
た場合について記述する。
【０００５】図４は上記従来の燃料電池電力供給装置の
動作モード図である。図において、横軸は時間、縦軸は
電力量を表している。図中の（１）は商用電源１の出力
電力量、（２）は燃料電池２のＤＣ−ＡＣインバータ側
の入力電力量を示している。本燃料電池電力供給装置の
動作モードは、スイッチ６，スイッチ７に接続されてい
る直流負荷４１〜４ｎと交流負荷５１〜５ｎに対しては
ＤＣ−ＡＣインバータ３と商用電源１より必要な電力を
供給する。このような電力供給に於いて、ＤＣ−ＡＣイ
ンバータ３は商用同期信号検出部１１より商用同期信号
を検出して常時連系運転がされており、たとえば交流負
荷５１〜５ｎが増大した場合、図４中の（１）に示した
ように商用電源１の出力電力が増大し、燃料電池２の出
力電力は一定に保たれる。即ち、燃料電池２の出力電力
は電力検出部２１で検出した信号によってインバータ制
御部３１に送出され、インバータ制御部３１は図４中の
（２）に示したように燃料電池２の出力電力が常に一定
出力状態を維持するようにＤＣ−ＡＣインバータ３を制
御している。逆に交流負荷５１〜５ｎが減少した場合に
おいても、商用電源１の出力が減少し、燃料電池２の出
力電力は常に一定に保たれる。
動作モード図である。図において、横軸は時間、縦軸は
電力量を表している。図中の（１）は商用電源１の出力
電力量、（２）は燃料電池２のＤＣ−ＡＣインバータ側
の入力電力量を示している。本燃料電池電力供給装置の
動作モードは、スイッチ６，スイッチ７に接続されてい
る直流負荷４１〜４ｎと交流負荷５１〜５ｎに対しては
ＤＣ−ＡＣインバータ３と商用電源１より必要な電力を
供給する。このような電力供給に於いて、ＤＣ−ＡＣイ
ンバータ３は商用同期信号検出部１１より商用同期信号
を検出して常時連系運転がされており、たとえば交流負
荷５１〜５ｎが増大した場合、図４中の（１）に示した
ように商用電源１の出力電力が増大し、燃料電池２の出
力電力は一定に保たれる。即ち、燃料電池２の出力電力
は電力検出部２１で検出した信号によってインバータ制
御部３１に送出され、インバータ制御部３１は図４中の
（２）に示したように燃料電池２の出力電力が常に一定
出力状態を維持するようにＤＣ−ＡＣインバータ３を制
御している。逆に交流負荷５１〜５ｎが減少した場合に
おいても、商用電源１の出力が減少し、燃料電池２の出
力電力は常に一定に保たれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術による燃料電池電力供給装置では、商用電源１
が停電した場合、前述したとおり燃料電池の出力容量は
負荷容量より小さいため、瞬時的に燃料電池２の出力は
全ての整流装置８１〜８ｎを介した直流負荷４１〜４ｎ
および交流負荷５１〜５ｎに電力を供給することとなり
、燃料電池２は過負荷となって最悪装置故障をまねく恐
れがある。このため、停電信号を検出し、スイッチ６，
７を開放して、商用電源１の停電時には全ての負荷への
電力供給を停止しなければならなかった。つまり、従来
例の燃料電池電力供給装置は、商用電源１と燃料電池２
からＤＣ−ＡＣインバータ３を介した出力の出力電圧，
周波数および位相を相等しくし各々並列接続して負荷に
電力を供給しているが、商用電源１が停電すると、負荷
４１〜４ｎ，５１〜５ｎへの電力供給ができなくなるば
かりでなく、熱エネルギーの供給も停止してしまうとい
う欠点があった。
来の技術による燃料電池電力供給装置では、商用電源１
が停電した場合、前述したとおり燃料電池の出力容量は
負荷容量より小さいため、瞬時的に燃料電池２の出力は
全ての整流装置８１〜８ｎを介した直流負荷４１〜４ｎ
および交流負荷５１〜５ｎに電力を供給することとなり
、燃料電池２は過負荷となって最悪装置故障をまねく恐
れがある。このため、停電信号を検出し、スイッチ６，
７を開放して、商用電源１の停電時には全ての負荷への
電力供給を停止しなければならなかった。つまり、従来
例の燃料電池電力供給装置は、商用電源１と燃料電池２
からＤＣ−ＡＣインバータ３を介した出力の出力電圧，
周波数および位相を相等しくし各々並列接続して負荷に
電力を供給しているが、商用電源１が停電すると、負荷
４１〜４ｎ，５１〜５ｎへの電力供給ができなくなるば
かりでなく、熱エネルギーの供給も停止してしまうとい
う欠点があった。
【０００７】本発明は、このような欠点を改善するため
に創案したものであり、その目的は、商用電源の停電時
においても、燃料電池の運転を定格出力で継続すること
ができるとともに、直流負荷システムならびに特定の交
流負荷に対して電力供給を継続させ、かつ燃料電池の熱
エネルギーの供給も途絶えることなく継続できる燃料電
池電力供給装置を提供することにある。
に創案したものであり、その目的は、商用電源の停電時
においても、燃料電池の運転を定格出力で継続すること
ができるとともに、直流負荷システムならびに特定の交
流負荷に対して電力供給を継続させ、かつ燃料電池の熱
エネルギーの供給も途絶えることなく継続できる燃料電
池電力供給装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の燃料電池電力供給装置においては、燃料電
池の出力にＤＣ−ＡＣインバータを直列に接続し、該Ｄ
Ｃ−ＡＣインバータの出力に商用電源を並列接続し、該
並列接続出力に整流器および該整流器出力より浮動充電
される蓄電池および該整流器と該蓄電池より電力の供給
を受ける直流負荷より成る直流負荷システムと交流負荷
とを各々複数並列接続し、前記燃料電池の出力容量は該
複数の直流負荷システムおよび該複数の交流負荷の容量
に比べ小さく、かつ前記燃料電池の出力は前記複数の直
流負荷および前記複数の交流負荷の変動にかかわらず一
定出力を送出するよう構成した燃料電池電力供給装置に
おいて、前記商用電源の出力に直列に第１のスイッチを
接続し、前記ＤＣ−ＡＣインバータ出力に直列に第２の
スイッチを接続し、かつ前記ＤＣ−ＡＣインバータと前
記商用電源の並列に接続された接続点と前記複数の整流
器との間に直列に各々第３のスイッチを接続し、かつ前
記接続点と前記複数の交流負荷の間に直列に各々第４の
スイッチを接続し、常時は前記ＤＣ−ＡＣインバータの
出力電圧，周波数および位相を前記商用電源と相等しく
するとともに前記複数の直流負荷および前記複数の交流
負荷に前記燃料電池出力と前記商用電源から電力を供給
し、該商用電源が停電した場合は前記第１のスイッチお
よび前記第３のスイッチを瞬時に全て開放すると同時に
前記複数の交流負荷に停電発生前に供給されていた電力
の和が前記燃料電池の予め設定された出力容量よりも多
い場合、前記電力の和と該燃料電池の予め設定された出
力容量の差に応じて前記第４の複数のスイッチを予め定
めた優先順に従って開放し、前記複数の交流負荷のうち
特定の交流負荷に無瞬断で電力の供給を継続させる制御
部を具備することを特徴としている。
め、本発明の燃料電池電力供給装置においては、燃料電
池の出力にＤＣ−ＡＣインバータを直列に接続し、該Ｄ
Ｃ−ＡＣインバータの出力に商用電源を並列接続し、該
並列接続出力に整流器および該整流器出力より浮動充電
される蓄電池および該整流器と該蓄電池より電力の供給
を受ける直流負荷より成る直流負荷システムと交流負荷
とを各々複数並列接続し、前記燃料電池の出力容量は該
複数の直流負荷システムおよび該複数の交流負荷の容量
に比べ小さく、かつ前記燃料電池の出力は前記複数の直
流負荷および前記複数の交流負荷の変動にかかわらず一
定出力を送出するよう構成した燃料電池電力供給装置に
おいて、前記商用電源の出力に直列に第１のスイッチを
接続し、前記ＤＣ−ＡＣインバータ出力に直列に第２の
スイッチを接続し、かつ前記ＤＣ−ＡＣインバータと前
記商用電源の並列に接続された接続点と前記複数の整流
器との間に直列に各々第３のスイッチを接続し、かつ前
記接続点と前記複数の交流負荷の間に直列に各々第４の
スイッチを接続し、常時は前記ＤＣ−ＡＣインバータの
出力電圧，周波数および位相を前記商用電源と相等しく
するとともに前記複数の直流負荷および前記複数の交流
負荷に前記燃料電池出力と前記商用電源から電力を供給
し、該商用電源が停電した場合は前記第１のスイッチお
よび前記第３のスイッチを瞬時に全て開放すると同時に
前記複数の交流負荷に停電発生前に供給されていた電力
の和が前記燃料電池の予め設定された出力容量よりも多
い場合、前記電力の和と該燃料電池の予め設定された出
力容量の差に応じて前記第４の複数のスイッチを予め定
めた優先順に従って開放し、前記複数の交流負荷のうち
特定の交流負荷に無瞬断で電力の供給を継続させる制御
部を具備することを特徴としている。
【０００９】
【作用】本発明の燃料電池電力供給装置では、商用電源
停電時には整流器と停電時バックアップ用蓄電池を備え
た直流負荷システムを無瞬断でシステムから切離し、直
流負荷にはバックアップ用蓄電池から給電するとともに
、燃料電池定格出力電力と同等の交流負荷に対しては無
瞬断で燃料電池からの電力供給を継続させる。このよう
に、商用電源停電時にも燃料電池の定格出力運転を継続
することにより、熱エネルギー供給の継続を図るととも
に、発電効率および熱エネルギーの利用率の向上を図れ
るようにする。
停電時には整流器と停電時バックアップ用蓄電池を備え
た直流負荷システムを無瞬断でシステムから切離し、直
流負荷にはバックアップ用蓄電池から給電するとともに
、燃料電池定格出力電力と同等の交流負荷に対しては無
瞬断で燃料電池からの電力供給を継続させる。このよう
に、商用電源停電時にも燃料電池の定格出力運転を継続
することにより、熱エネルギー供給の継続を図るととも
に、発電効率および熱エネルギーの利用率の向上を図れ
るようにする。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例の構成図を示す。
図において、１は商用電源、２は燃料電池、３は直流電
力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣインバータ、４１〜
４ｎは直流負荷、５１〜５ｎは交流負荷、６，７はスイ
ッチ、８１〜８ｎは整流装置、９１〜９ｎは蓄電池、１
０１，１２１〜１２ｎはスイッチ、１１１，１３１〜１
３ｎは交流出力検出部、１１は商用同期信号検出部、２
１は電力検出部、３１は演算機能を持ったＤＣ−ＡＣイ
ンバータ制御回路である。以上の構成部分のうち、従来
の技術で説明した図３の構成部分と共通しているところ
は同一番号を付してある。ただし、ＤＣ−ＡＣインバー
タ制御回路３１は後記のように停電を検出した時の制御
機能として、ＤＣ−ＡＣインバータ３を自立して一定出
力で運転を継続させる機能と、スイッチ６およびスイッ
チ１０１を瞬時に全て開放すると同時に複数の交流負荷
５１〜５ｎに停電発生前に供給されていた電力の和が燃
料電池２の予め設定された出力容量よりも多い場合、前
記電力の和と燃料電池２の予め設定された出力容量の差
に応じて複数のスイッチ１２１〜１２ｎを予め定めた優
先順に従って開放する機能が付加される。
力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣインバータ、４１〜
４ｎは直流負荷、５１〜５ｎは交流負荷、６，７はスイ
ッチ、８１〜８ｎは整流装置、９１〜９ｎは蓄電池、１
０１，１２１〜１２ｎはスイッチ、１１１，１３１〜１
３ｎは交流出力検出部、１１は商用同期信号検出部、２
１は電力検出部、３１は演算機能を持ったＤＣ−ＡＣイ
ンバータ制御回路である。以上の構成部分のうち、従来
の技術で説明した図３の構成部分と共通しているところ
は同一番号を付してある。ただし、ＤＣ−ＡＣインバー
タ制御回路３１は後記のように停電を検出した時の制御
機能として、ＤＣ−ＡＣインバータ３を自立して一定出
力で運転を継続させる機能と、スイッチ６およびスイッ
チ１０１を瞬時に全て開放すると同時に複数の交流負荷
５１〜５ｎに停電発生前に供給されていた電力の和が燃
料電池２の予め設定された出力容量よりも多い場合、前
記電力の和と燃料電池２の予め設定された出力容量の差
に応じて複数のスイッチ１２１〜１２ｎを予め定めた優
先順に従って開放する機能が付加される。
【００１２】本実施例の構成では、燃料電池２の出力に
ＤＣ−ＡＣインバータ３を接続し、ＤＣ−ＡＣインバー
タ３の出力にスイッチ７が接続される。また、商用電源
１の出力に商用同期信号検出部１１を介してスイッチ６
が直列に接続され、スイッチ６の出力とスイッチ７の連
系点より交流出力検出部１１１、スイッチ１０１および
整流装置８１〜８ｎを介して直流負荷４１〜４ｎが接続
され、交流出力検出部１３１〜１３ｎ、スイッチ１２１
〜１２ｎを介して交流負荷５１〜５ｎが接続される。ま
た、整流装置８１〜８ｎと直流負荷４１〜４ｎの間に交
流電力停電時のバックアップ用電源として蓄電池９１〜
９ｎが接続されている。ＤＣ−ＡＣインバータ３の入力
には電力検出部２１が接続され、演算機能を備えたイン
バータ制御回路３１に信号線が接続されている。インバ
ータ制御回路３１には商用電源１の同期信号を得るため
商用同期信号検出部１１の信号線が接続され、直流負荷
４１〜４ｎおよび各交流負荷５１〜５ｎの電力を検出す
る交流出力検出部１１１，１３１〜１３ｎの信号線が接
続されている。
ＤＣ−ＡＣインバータ３を接続し、ＤＣ−ＡＣインバー
タ３の出力にスイッチ７が接続される。また、商用電源
１の出力に商用同期信号検出部１１を介してスイッチ６
が直列に接続され、スイッチ６の出力とスイッチ７の連
系点より交流出力検出部１１１、スイッチ１０１および
整流装置８１〜８ｎを介して直流負荷４１〜４ｎが接続
され、交流出力検出部１３１〜１３ｎ、スイッチ１２１
〜１２ｎを介して交流負荷５１〜５ｎが接続される。ま
た、整流装置８１〜８ｎと直流負荷４１〜４ｎの間に交
流電力停電時のバックアップ用電源として蓄電池９１〜
９ｎが接続されている。ＤＣ−ＡＣインバータ３の入力
には電力検出部２１が接続され、演算機能を備えたイン
バータ制御回路３１に信号線が接続されている。インバ
ータ制御回路３１には商用電源１の同期信号を得るため
商用同期信号検出部１１の信号線が接続され、直流負荷
４１〜４ｎおよび各交流負荷５１〜５ｎの電力を検出す
る交流出力検出部１１１，１３１〜１３ｎの信号線が接
続されている。
【００１３】以上のように構成した一実施例の動作およ
び作用を述べる。
び作用を述べる。
【００１４】図２は上記実施例の動作を説明するための
動作モード図である。図において、横軸は時間、縦軸は
電力量を表している。図中の（１）は商用電源１の出力
電力量、（２）は燃料電池２のＤＣ−ＡＣインバータ３
側の入力電力量であり、電力検出部２１により検出され
る。（２）′は停電中に供給される燃料電池２のＤＣ−
ＡＣインバータ３側の入力電力量であり、交流負荷５１
〜５ｎのいずれかに供給される。まず、本実施例の動作
を図１，図２をもとに説明する。
動作モード図である。図において、横軸は時間、縦軸は
電力量を表している。図中の（１）は商用電源１の出力
電力量、（２）は燃料電池２のＤＣ−ＡＣインバータ３
側の入力電力量であり、電力検出部２１により検出され
る。（２）′は停電中に供給される燃料電池２のＤＣ−
ＡＣインバータ３側の入力電力量であり、交流負荷５１
〜５ｎのいずれかに供給される。まず、本実施例の動作
を図１，図２をもとに説明する。
【００１５】常時は、直流負荷４１〜４ｎおよび交流負
荷５１〜５ｎに対して燃料電池２と商用電源１より電力
が供給されている。この時、燃料電池２からの出力電力
量は、ＤＣ−ＡＣインバータ３の入力側に設けた電力検
出部２１により検出され、その信号は演算機能を保持し
ているインバータ制御回路３１に送信される。ＤＣ−Ａ
Ｃインバータ３は、商用同期信号検出部１１より信号を
受けたインバータ制御回路３１により常に商用電源１と
同期して運転されている。この状態においては、直流負
荷４１〜４ｎのスイッチ１０１および交流負荷５１〜５
ｎのスイッチ１２１〜１２ｎは全て閉じている。図２に
示すように、交流負荷５１〜５ｎは時間とともに変化し
、たとえば交流負荷５１〜５ｎの使用電力量が増大した
場合、商用電源１の出力電力が増大し、交流出力検出部
１３１〜１３ｎより演算機能を備えたインバータ制御回
路３１へ信号が送出される。インバータ制御回路３１で
は燃料電池２の出力電力が常に一定出力状態を維持する
ようにＤＣ−ＡＣインバータ３を制御する。交流負荷５
１〜５ｎの使用電力が減少した場合においても、商用電
源１の出力が減少し、燃料電池２の出力電力を一定に保
つ。
荷５１〜５ｎに対して燃料電池２と商用電源１より電力
が供給されている。この時、燃料電池２からの出力電力
量は、ＤＣ−ＡＣインバータ３の入力側に設けた電力検
出部２１により検出され、その信号は演算機能を保持し
ているインバータ制御回路３１に送信される。ＤＣ−Ａ
Ｃインバータ３は、商用同期信号検出部１１より信号を
受けたインバータ制御回路３１により常に商用電源１と
同期して運転されている。この状態においては、直流負
荷４１〜４ｎのスイッチ１０１および交流負荷５１〜５
ｎのスイッチ１２１〜１２ｎは全て閉じている。図２に
示すように、交流負荷５１〜５ｎは時間とともに変化し
、たとえば交流負荷５１〜５ｎの使用電力量が増大した
場合、商用電源１の出力電力が増大し、交流出力検出部
１３１〜１３ｎより演算機能を備えたインバータ制御回
路３１へ信号が送出される。インバータ制御回路３１で
は燃料電池２の出力電力が常に一定出力状態を維持する
ようにＤＣ−ＡＣインバータ３を制御する。交流負荷５
１〜５ｎの使用電力が減少した場合においても、商用電
源１の出力が減少し、燃料電池２の出力電力を一定に保
つ。
【００１６】次に、商用電源１が停電した場合の動作を
述べる。商用電源１の停電は、例えば商用同期信号検出
部１１を通してインバータ制御回路３１で検出される。 ここで、インバータ制御回路３１は、スイッチ６および
商用電源１の停電時のバックアップ用の蓄電池９１…９
ｎを有している直流負荷４１〜４１ｎの入力スイッチ１
０１を全て瞬時に開放する。それとともに、常時は商用
電源１と同期を採り運転していたＤＣ−ＡＣインバータ
３を停電と同時に自立して継続運転させる。また、演算
機能をもったインバータ制御回路３１は、商用電源１が
停電する直前の交流負荷５１〜５ｎの電力量を検出部１
３１〜１３ｎの信号から得る。これにより、インバータ
制御回路３１では、燃料電池２の出力電力と交流負荷５
１〜５ｎの使用電力量を比較し、燃料電池２の予め設定
した出力電力より多い場合は、重要度の低い交流負荷５
１〜５ｎのいずれかのスイッチ１２１〜１２ｎを瞬時に
開放する。以上によって燃料電池２の出力電力は、一定
出力運転を継続するように動作する。これらの演算はイ
ンバータ制御回路３１にて行われる。以後、インバータ
制御回路３１は、常時交流負荷の使用電力量を監視し、
常に燃料電池２の出力が設定された一定出力運転を継続
するように制御する。なお、上記において、スイッチ６
，７および１０１，１２１〜１２ｎは装置故障時や、商
用電源異常時に、速やかにしゃ断するしゃ断器としての
機能を併せ持っている。
述べる。商用電源１の停電は、例えば商用同期信号検出
部１１を通してインバータ制御回路３１で検出される。 ここで、インバータ制御回路３１は、スイッチ６および
商用電源１の停電時のバックアップ用の蓄電池９１…９
ｎを有している直流負荷４１〜４１ｎの入力スイッチ１
０１を全て瞬時に開放する。それとともに、常時は商用
電源１と同期を採り運転していたＤＣ−ＡＣインバータ
３を停電と同時に自立して継続運転させる。また、演算
機能をもったインバータ制御回路３１は、商用電源１が
停電する直前の交流負荷５１〜５ｎの電力量を検出部１
３１〜１３ｎの信号から得る。これにより、インバータ
制御回路３１では、燃料電池２の出力電力と交流負荷５
１〜５ｎの使用電力量を比較し、燃料電池２の予め設定
した出力電力より多い場合は、重要度の低い交流負荷５
１〜５ｎのいずれかのスイッチ１２１〜１２ｎを瞬時に
開放する。以上によって燃料電池２の出力電力は、一定
出力運転を継続するように動作する。これらの演算はイ
ンバータ制御回路３１にて行われる。以後、インバータ
制御回路３１は、常時交流負荷の使用電力量を監視し、
常に燃料電池２の出力が設定された一定出力運転を継続
するように制御する。なお、上記において、スイッチ６
，７および１０１，１２１〜１２ｎは装置故障時や、商
用電源異常時に、速やかにしゃ断するしゃ断器としての
機能を併せ持っている。
【００１７】以上に述べたように、本実施例では、商用
電源１が停電した場合でも、燃料電池の定格運転状態を
継続することができる。また、直流負荷４１〜４ｎに対
しても特定の交流負荷５１〜５ｎに対しても電力を供給
を継続することが可能になるとともに、継続して安定な
熱エネルギーを供給することができる。すなわち、燃料
電池２の電気エネルギーおよび熱エネルギーを効率的に
利用することが可能な運転を行える。また、燃料電池２
は負荷の変動や商用電源１の停電等にかかわらず、常に
定格運転されるため、最も発電効率の良い運転が可能に
なる。
電源１が停電した場合でも、燃料電池の定格運転状態を
継続することができる。また、直流負荷４１〜４ｎに対
しても特定の交流負荷５１〜５ｎに対しても電力を供給
を継続することが可能になるとともに、継続して安定な
熱エネルギーを供給することができる。すなわち、燃料
電池２の電気エネルギーおよび熱エネルギーを効率的に
利用することが可能な運転を行える。また、燃料電池２
は負荷の変動や商用電源１の停電等にかかわらず、常に
定格運転されるため、最も発電効率の良い運転が可能に
なる。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
燃料電池電力供給装置は、燃料電池からＤＣ−ＡＣイン
バータを介した出力と商用電源の出力とを連系して、整
流装置を介した複数の直流負荷と複数の交流負荷とに電
力を供給する場合において、商用電源が停電した場合、
無瞬断で商用電源の出力側のスイッチおよびバックアッ
プ用の蓄電池をもった直流負荷の入力側のスイッチを開
放し、燃料電池の定格出力に見合う交流負荷には燃料電
池から継続して電力を供給できるようにしたので、燃料
電池は常に最も効率の良い定格出力運転が継続でき、安
定な熱エネルギー利用と、電力供給の高効率化が図れる
という利点を有している。
燃料電池電力供給装置は、燃料電池からＤＣ−ＡＣイン
バータを介した出力と商用電源の出力とを連系して、整
流装置を介した複数の直流負荷と複数の交流負荷とに電
力を供給する場合において、商用電源が停電した場合、
無瞬断で商用電源の出力側のスイッチおよびバックアッ
プ用の蓄電池をもった直流負荷の入力側のスイッチを開
放し、燃料電池の定格出力に見合う交流負荷には燃料電
池から継続して電力を供給できるようにしたので、燃料
電池は常に最も効率の良い定格出力運転が継続でき、安
定な熱エネルギー利用と、電力供給の高効率化が図れる
という利点を有している。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図
【図２】上記実
施例の動作を説明するための動作モード図
施例の動作を説明するための動作モード図
【図３】従来例を示す構成図
【図４】上記従来例の動作モード図
１…商用電源、２…燃料電池、３…ＤＣ−ＡＣインバー
タ、６，７…スイッチ、１１…商用同期信号検出部、２
１…電力検出部、３１…インバータ制御回路、４１〜４
ｎ…直流負荷、５１〜５ｎ…交流負荷、８１〜８ｎ…整
流装置、９１〜９ｎ…蓄電池、１０１…スイッチ、１１
１…交流出力検出部、１２１〜１２ｎ…スイッチ、１３
１〜１３ｎ…交流出力検出部。
タ、６，７…スイッチ、１１…商用同期信号検出部、２
１…電力検出部、３１…インバータ制御回路、４１〜４
ｎ…直流負荷、５１〜５ｎ…交流負荷、８１〜８ｎ…整
流装置、９１〜９ｎ…蓄電池、１０１…スイッチ、１１
１…交流出力検出部、１２１〜１２ｎ…スイッチ、１３
１〜１３ｎ…交流出力検出部。
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池の出力にＤＣ−ＡＣインバー
タを直列に接続し、該ＤＣ−ＡＣインバータの出力に商
用電源を並列接続し、該並列接続出力に整流器および該
整流器出力より浮動充電される蓄電池および該整流器と
該蓄電池より電力の供給を受ける直流負荷より成る直流
負荷システムと交流負荷とを各々複数並列接続し、前記
燃料電池の出力容量は該複数の直流負荷システムおよび
該複数の交流負荷の容量に比べ小さく、かつ前記燃料電
池の出力は前記複数の直流負荷および前記複数の交流負
荷の変動にかかわらず一定出力を送出するよう構成した
燃料電池電力供給装置において、前記商用電源の出力に
直列に第１のスイッチを接続し、前記ＤＣ−ＡＣインバ
ータ出力に直列に第２のスイッチを接続し、かつ前記Ｄ
Ｃ−ＡＣインバータと前記商用電源の並列に接続された
接続点と前記複数の整流器との間に直列に各々第３のス
イッチを接続し、かつ前記接続点と前記複数の交流負荷
の間に直列に各々第４のスイッチを接続し、常時は前記
ＤＣ−ＡＣインバータの出力電圧，周波数および位相を
前記商用電源と相等しくするとともに前記複数の直流負
荷および前記複数の交流負荷に前記燃料電池出力と前記
商用電源から電力を供給し、該商用電源が停電した場合
は前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチを瞬時
に全て開放すると同時に前記複数の交流負荷に停電発生
前に供給されていた電力の和が前記燃料電池の予め設定
された出力容量よりも多い場合、前記電力の和と該燃料
電池の予め設定された出力容量の差に応じて前記第４の
複数のスイッチを予め定めた優先順に従って開放し、前
記複数の交流負荷のうち特定の交流負荷に無瞬断で電力
の供給を継続させる制御部を具備することを特徴とする
燃料電池電力供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068132A JPH04304126A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 燃料電池電力供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068132A JPH04304126A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 燃料電池電力供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304126A true JPH04304126A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=13364910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068132A Pending JPH04304126A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 燃料電池電力供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04304126A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08228439A (ja) * | 1995-02-22 | 1996-09-03 | Nec Corp | 電源受電装置 |
| JP2002027670A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | 無瞬断自立移行発電システム |
| JP2004525594A (ja) * | 2001-02-13 | 2004-08-19 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 確実な電力を重要な負荷に供給するシステム |
| JP2005038792A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
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| JP2013143212A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3068132A patent/JPH04304126A/ja active Pending
Cited By (18)
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