JP2022085247A - Electric power system - Google Patents

Electric power system Download PDF

Info

Publication number
JP2022085247A
JP2022085247A JP2020196837A JP2020196837A JP2022085247A JP 2022085247 A JP2022085247 A JP 2022085247A JP 2020196837 A JP2020196837 A JP 2020196837A JP 2020196837 A JP2020196837 A JP 2020196837A JP 2022085247 A JP2022085247 A JP 2022085247A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
voltage
link
fuel cell
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020196837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
翔太 五十嵐
Shota Igarashi
泰明 安藤
Yasuaki Ando
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Corp filed Critical Aisin Corp
Priority to JP2020196837A priority Critical patent/JP2022085247A/en
Publication of JP2022085247A publication Critical patent/JP2022085247A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

To provide an electric power system that can satisfactorily follow the MPPT control of the output while suppressing sudden changes in the output of a fuel cell device.SOLUTION: An electric power system includes a power supply control device that supplies DC power from a DC link portion connected to a fuel cell device via a converter device by MPPT control, a power consuming device, a switch that can connect and disconnect the DC link portion and the power consumption device, and a control device that controls the switch. The control device sets the current/voltage characteristics on the basis of the generated power of the fuel cell device S200, sets the target voltage of the DC link portion on the basis of the current/voltage characteristics and the output current output from the DC link portion to the power supply control device S230, S240, and performs MPPT cooperative control that controls the switch such that the voltage of the DC link portion becomes the target voltage S250.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電力システムに関する。 The present invention relates to a power system.

従来、この種の電力システムとしては、太陽電池装置と、太陽電池装置の発電電力をＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御によって受電するＭＰＰＴ制御装置と外部からの直流電力をＭＰＰＴ制御によって受電する外部受電用ＭＰＰＴ制御装置とを含む電力制御装置と、発電機や燃料電池装置などの発電装置と、発電装置の発電電力を外部受電用ＭＰＰＴ制御装置へ送電する送電装置と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。送電装置は、電圧電流特性データを記憶する記憶装置と、電圧電流特性データが示す曲線に沿って直流電力に応じた電圧と電流とに変換する電圧電流変換部と、を備え、発電装置で発電された直流電力の電圧電流特性を、太陽電池装置によって発電される直流電力の電圧電流特性と同様の特徴をもった電圧電流特性に変換して外部受電用ＭＰＰＴ制御装置へ送電する。これにより、発電装置で発電された電力をＭＰＰＴ制御によって受電することができるとしている。 Conventionally, as this type of power system, a solar cell device, an MPPT control device that receives power generated by the solar cell device by MPPT (maximum power point tracking) control, and an external power receiving device that receives DC power from the outside by MPPT control. A power control device including an MPPT control device for power transmission, a power generation device such as a generator or a fuel cell device, and a power transmission device for transmitting the generated power of the power generation device to the MPPT control device for external power reception have been proposed. (For example, see Patent Document 1). The transmission device includes a storage device that stores voltage-current characteristic data and a voltage-current converter that converts voltage and current according to DC power along a curve indicated by the voltage-current characteristic data, and generates power with the power generation device. The voltage-current characteristics of the DC power generated are converted into voltage-current characteristics having the same characteristics as the voltage-current characteristics of the DC power generated by the solar cell device, and transmitted to the external power receiving MPPT control device. As a result, the electric power generated by the power generation device can be received by MPPT control.

特開２０１５－１９２５６６号公報JP-A-2015-192566

燃料電池装置は、出力を急増させると劣化する特性を有しており、これを防止するため、一般に、パワーコンディショナ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）により出力変化率に制限（例えばレートリミットなど）がかけられている。パワーコンディショナの出力をＭＰＰＴ制御する際、ＭＰＰＴ制御によって取り出される電力の増加速度はレートリミットよりも速いため、出力をＭＰＰＴ制御に追従できなくなる場合が生じる。 Fuel cell devices have the property of deteriorating when the output is rapidly increased, and in order to prevent this, the output change rate is generally limited (for example, rate limit) by a power conditioner (DC / DC converter). Has been done. When the output of the power conditioner is MPPT controlled, the rate of increase of the electric power taken out by the MPPT control is faster than the rate limit, so that the output may not be able to follow the MPPT control.

本発明の電力システムは、燃料電池装置の出力の急変を抑制しつつ、出力をＭＰＰＴ制御に良好に追従させることができる電力システムを提供することを主目的とする。 The main object of the electric power system of the present invention is to provide an electric power system capable of making the output well follow the MPPT control while suppressing a sudden change in the output of the fuel cell device.

本発明の電力システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The electric power system of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

本発明の電力システムは、
直流電力を発電する燃料電池装置と、
前記燃料電池装置からの直流電力を変換して直流リンク部に出力するコンバータ装置と、
前記直流リンク部に接続されたコンデンサと、
電力を消費する電力消費機器と、
前記直流リンク部と前記電力消費機器との接続および接続解除が可能なスイッチと、
前記直流リンク部に接続され、前記直流リンク部からの直流電力をＭＰＰＴ制御により給電する給電制御装置と、
前記燃料電池装置の発電電力と前記直流リンク部の電圧とに基づいて前記直流リンク部の電流電圧特性を設定し、前記電流電圧特性と前記直流リンク部から前記給電制御装置へ出力される出力電流とに基づいて前記直流リンク部の目標電圧を設定し、前記直流リンク部の電圧が前記目標電圧となるよう前記スイッチを制御するＭＰＰＴ協調制御を実行する制御装置と、
を備えることを要旨とする。 The power system of the present invention
A fuel cell device that generates DC power,
A converter device that converts DC power from the fuel cell device and outputs it to the DC link unit.
The capacitor connected to the DC link section and
Power-consuming devices that consume power and
A switch capable of connecting and disconnecting the DC link unit and the power consuming device, and
A power supply control device that is connected to the DC link unit and supplies DC power from the DC link unit by MPPT control.
The current-voltage characteristics of the DC link unit are set based on the generated power of the fuel cell device and the voltage of the DC link unit, and the current-voltage characteristics and the output current output from the DC link unit to the power supply control device. A control device that sets the target voltage of the DC link unit based on the above and executes MPPT cooperative control that controls the switch so that the voltage of the DC link unit becomes the target voltage.
The gist is to prepare.

この本発明の電力システムでは、燃料電池装置の発電電力に基づいて設定した電流電圧特性に従って電力消費機器の電力消費によって直流リンク部の電圧を制御することにより、燃料電池装置の発電電力の範囲内で、直流リンク部から任意の最大電圧で任意の最大電力を出力することができる。この結果、燃料電池装置の出力の急変を抑制しつつ、出力をＭＰＰＴ制御に良好に追従させることができる電力システムとすることができる。 In the power system of the present invention, the voltage of the DC link portion is controlled by the power consumption of the power consuming device according to the current voltage characteristic set based on the generated power of the fuel cell device, so that the voltage is within the range of the generated power of the fuel cell device. Therefore, any maximum power can be output from the DC link unit at any maximum voltage. As a result, it is possible to obtain a power system capable of satisfactorily following the MPPT control while suppressing sudden changes in the output of the fuel cell device.

こうした本発明の電力システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池装置の発電電力よりも所定量または所定割合低い電力が最大電力となるよう前記電流電圧特性を設定してもよい。こうすれば、発電電力の低下を伴う燃料電池装置の経年劣化に適切に対応することができる。 In such a power system of the present invention, the control device may set the current-voltage characteristic so that the maximum power is a power that is a predetermined amount or a predetermined ratio lower than the power generated by the fuel cell device. In this way, it is possible to appropriately cope with the aged deterioration of the fuel cell device accompanied by the decrease in the generated power.

また、本発明の電力システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池装置の発電電力に基づいて最大電力を設定すると共に前記燃料電池装置の出力電圧に基づいて開放端電圧と最大電圧とを設定し、前記最大電力をＰpeakとし、前記開放端電圧をＶocvとし、前記最大電圧をＶpeakとし、前記直流リンク部の電圧をＶlinkとし、前記出力電流をＩbatteryとしたとき、次式（１）により計算されるＶlink_tagを前記目標電圧に設定してもよい。計算式を用いて目標電圧を算出することで、最大電力ごと、最大電圧ごとに多数のマップを記憶する必要がなくなり、メモリの容量を削減することが可能となる。 Further, in the power system of the present invention, the control device sets the maximum power based on the generated power of the fuel cell device and sets the open end voltage and the maximum voltage based on the output voltage of the fuel cell device. When the maximum power is P peak , the open end voltage is V ocv , the maximum voltage is V peak , the voltage of the DC link portion is V link , and the output current is I battery , the following equation ( The V link _ tag calculated by 1) may be set to the target voltage. By calculating the target voltage using the calculation formula, it is not necessary to store a large number of maps for each maximum power and each maximum voltage, and it is possible to reduce the memory capacity.

Figure 2022085247000002
Figure 2022085247000002

この態様の本発明の電力システムにおいて、前記制御装置は、前記最大電圧よりも低い電圧範囲において、値０よりも大きく前記燃料電池装置の発電電力よりも小さい定数をＰdとしたとき、次式（２）により計算されるＶlink_tagを前記目標電圧に設定してもよい。ＭＰＰＴ制御によって最大電力（最適動作点）をサーチする際、最大電圧未満の電圧範囲において、電流電圧特性と出力電流とに基づいて目標電圧を設定しようとすると、上述した式（１）の電流電圧特性では、出力電流の変化に対する電圧の変化が大きく、目標電圧が大きく脈動するおそれがある。このため、最大電圧未満の電圧範囲において、式（２）により算出されるＶlink_tagを目標電圧に設定することで、目標電圧の脈動を抑制することができる。 In the power system of the present invention of this aspect, the control device has the following equation, where P d is a constant larger than the value 0 and smaller than the generated power of the fuel cell device in a voltage range lower than the maximum voltage. The V link _ tag calculated in (2) may be set to the target voltage. When searching for the maximum power (optimal operating point) by MPPT control, if the target voltage is set based on the current voltage characteristics and the output current in the voltage range below the maximum voltage, the current voltage of the above equation (1) In terms of characteristics, the change in voltage with respect to the change in output current is large, and the target voltage may pulsate significantly. Therefore, in the voltage range less than the maximum voltage, the pulsation of the target voltage can be suppressed by setting the V link _ tag calculated by the equation (2) to the target voltage.

Figure 2022085247000003
Figure 2022085247000003

さらに、本発明の電力システムにおいて、前記直流リンク部の直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系するインバータ装置と、充放電可能な蓄電池と、前記直流リンク部と前記蓄電池とに接続され、ＭＰＰＴ制御により前記蓄電池へ給電する蓄電池用コンバータ装置と、を備え、前記給電制御装置は、前記蓄電池用コンバータ装置を含み、前記制御装置は、前記系統電源が停電して前記燃料電池装置を自立運転する場合において、前記ＭＰＰＴ協調制御を実行するものとしてもよい。 Further, in the power system of the present invention, the DC power of the DC link unit is converted into AC power and connected to the system power supply, a chargeable / dischargeable storage battery, and the DC link unit and the storage battery are connected to each other. The storage battery converter device for supplying power to the storage battery by MPPT control is provided, the power supply control device includes the storage battery converter device, and the control device has a power failure of the system power supply to supply the fuel cell device. In the case of independent operation, the MPPT cooperative control may be executed.

本実施形態の電力システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power system of this embodiment. 系統電源停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control routine at the time of a system power supply stop. ＭＰＰＴ協調制御処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of MPPT cooperative control processing. 最大電圧Ｖpeak以上の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定する場合に用いられる直流リンク部のＰ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the PV characteristic and the IV characteristic of the DC link part used when the DC link voltage target value V link _ tag is set in the voltage range of the maximum voltage V peak or more. 最大電圧Ｖpeak未満の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定する場合に用いられる直流リンク部のＰ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the PV characteristic and the IV characteristic of the DC link part used when the DC link voltage target value V link _ tag is set in the voltage range less than the maximum voltage V peak .

図１は、本実施形態の電力システム１０の概略構成図である。本実施形態の電力システム１０は、住宅等に設置され、系統電源１と連系して家庭内負荷（外部負荷）に電力を供給するシステムとして構成されるものであり、燃料電池装置２０と、燃料電池パワーコンディショナ３０と、制御装置４０と、蓄電池５０と、蓄電池パワーコンディショナ５１と、を備える。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the electric power system 10 of the present embodiment. The electric power system 10 of the present embodiment is installed in a house or the like and is configured as a system for supplying electric power to a domestic load (external load) in connection with a grid power source 1, and includes a fuel cell device 20 and a fuel cell device 20. It includes a fuel cell power conditioner 30, a control device 40, a storage battery 50, and a storage battery power conditioner 51.

燃料電池装置２０は、図示しないが、改質水を気化させて水蒸気を生成する気化器や、原燃料ガス（例えば、天然ガスやＬＰガス）を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電する燃料電池スタック（固体酸化物形燃料電池スタック）などを含む燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールの排熱を熱交換器によって温水にして貯湯タンクへ回収する排熱回収装置と、を有する。また、燃料電池装置２０は、これを運転するための補機として、改質器へ原燃料ガスを供給するガスポンプや、水タンクから改質水を汲み上げて気化器へ供給する水ポンプ、燃料電池スタックへ空気を供給するエアポンプ、上述の熱交換器と貯湯タンクとを接続する循環配管内で湯水を循環させる循環ポンプ、循環路に設置されたヒータ４１、循環路におけるヒータ４１の下流に設置されたラジエータおよびラジエータファンなどを有する。これらの補機類は、制御装置４０による制御を受けて動作する。また、燃料電池スタックの出力端子には、燃料電池スタックから出力される電流（燃料電池電流Ｉｆｃ）を検出する電流センサ３６ａが取り付けられ、燃料電池スタックの出力端子間には、燃料電池スタックの端子間電圧（燃料電池電圧Ｖfc）を検出する電圧センサ３６ｂが取り付けられている。 Although not shown, the fuel cell device 20 is a vaporizer that vaporizes reformed water to generate steam, and a reformer that steam reforms raw fuel gas (for example, natural gas or LP gas) to generate fuel gas. A fuel cell module including a container, a fuel cell stack (solid oxide type fuel cell stack) that generates power by an electrochemical reaction between fuel gas and air, and a hot water storage tank in which the exhaust heat of the fuel cell module is converted into hot water by a heat exchanger. It has an exhaust heat recovery device for recovering to. Further, the fuel cell device 20 is an auxiliary machine for operating the gas pump, a gas pump that supplies raw fuel gas to the reformer, a water pump that pumps reformed water from the water tank and supplies it to the vaporizer, and a fuel cell. An air pump that supplies air to the stack, a circulation pump that circulates hot water in the circulation pipe that connects the above-mentioned heat exchanger and the hot water storage tank, a heater 41 installed in the circulation path, and a heater 41 installed downstream of the heater 41 in the circulation path. It has a radiator and a radiator fan. These accessories operate under the control of the control device 40. Further, a current sensor 36a for detecting the current output from the fuel cell stack (fuel cell current Ifc) is attached to the output terminal of the fuel cell stack, and the terminal of the fuel cell stack is located between the output terminals of the fuel cell stack. A voltage sensor 36b for detecting the intercurrent voltage (fuel cell voltage V fc ) is attached.

燃料電池パワーコンディショナ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、インバータ３２と、リレー３３と、直流リンク部３４とを備える。 The fuel cell power conditioner 30 includes a DC / DC converter 31, an inverter 32, a relay 33, and a DC link unit 34.

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、図示しないスイッチング素子やリアクトル等を有し、当該スイッチング素子をスイッチング制御することにより、燃料電池装置２０からの直流電力を所定電圧（例えばＤＣ２５０Ｖ）の直流電力に変換（昇圧）して直流リンク部３４へ出力する。燃料電池装置２０は出力を急増させると劣化が進行し易い特性を有していることから、本実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、所定の出力変化率を超えて燃料電池装置２０の出力が変化しないようにレートリミット処理（緩変化処理）によって当該出力変化率の範囲内で電力の変換を行なう。 The DC / DC converter 31 has a switching element, a reactor, or the like (not shown), and by switching and controlling the switching element, the DC power from the fuel cell device 20 is converted (boosted) into DC power of a predetermined voltage (for example, DC250V). ) And output to the DC link unit 34. Since the fuel cell device 20 has a characteristic that deterioration tends to proceed when the output is rapidly increased, in the present embodiment, the DC / DC converter 31 exceeds the output change rate of the fuel cell device 20 to the output of the fuel cell device 20. Power is converted within the range of the output change rate by rate limit processing (slow change processing) so that

インバータ３２は、図示しないスイッチング素子やダイオード等を有し、当該スイッチング素子をスイッチング制御することにより、直流リンク部３４の直流電力を交流電力に変換して外部負荷へ供給する。 The inverter 32 has a switching element, a diode, or the like (not shown), and by switching and controlling the switching element, the DC power of the DC link unit 34 is converted into AC power and supplied to an external load.

リレー３３は、常開式の開閉器であり、系統電源１の対応する相に接続された各電線の連系点（インバータ３２の出力側）にそれぞれ設置されている。 The relay 33 is a normally open type switch, and is installed at the interconnection point (output side of the inverter 32) of each electric wire connected to the corresponding phase of the system power supply 1.

直流リンク部３４には、平滑用のコンデンサ３５が接続されており、当該コンデンサ３５の端子間には、コンデンサ３５の端子間電圧（直流リンク電圧Ｖlink）を検出する電圧センサ３７が取り付けられている。また、直流リンク部３４には、上述したヒータ４１がヒータスイッチ４２（ＦＥＴ）を介して接続されると共に、燃料電池装置２０のその他の補機や制御装置４０が図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続されており、これらの補機や制御装置４０は、直流リンク部３４からの直流電力の供給を受けて動作するようになっている。 A capacitor 35 for smoothing is connected to the DC link portion 34, and a voltage sensor 37 for detecting the voltage between the terminals of the capacitor 35 (DC link voltage V link ) is attached between the terminals of the capacitor 35. There is. Further, the heater 41 described above is connected to the DC link unit 34 via a heater switch 42 (FET), and other auxiliary devices of the fuel cell device 20 and a control device 40 via a DC / DC converter (not shown). These auxiliary machines and control devices 40 are connected to each other and operate by receiving the supply of DC power from the DC link unit 34.

蓄電池５０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成され、蓄電池パワーコンディショナ５１を介して直流リンク部３４に接続されている。蓄電池パワーコンディショナ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、当該ＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチング制御することにより、直流リンク部３４からの直流電力により蓄電池５０を充電したり、蓄電池５０からの直流電力を直流リンク部３４へ放電したりする。直流リンク部３４と蓄電池５０とを接続する電力ラインには、蓄電池５０を流れる電流（蓄電池電流Ｉbattery）を検出する電流センサ３８が取り付けられている。 The storage battery 50 is configured as, for example, a lithium ion secondary battery, and is connected to the DC link unit 34 via the storage battery power conditioner 51. The storage battery power conditioner 51 includes a DC / DC converter, and by switching and controlling the DC / DC converter, the storage battery 50 can be charged by the DC power from the DC link unit 34, or the DC power from the storage battery 50 can be DC. It discharges to the link portion 34. A current sensor 38 for detecting the current flowing through the storage battery 50 (storage battery current I battery ) is attached to the power line connecting the DC link unit 34 and the storage battery 50.

蓄電池パワーコンディショナ５１の制御は、制御装置４０とは別の制御装置（図示せず）によるＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御によって行なわれる。ＭＰＰＴ制御は、電力が最大となる出力電圧で電流を取り出すための制御であり、例えば、電力が最大電力（最適動作点）に追従するように出力電圧を所定量ずつ変化させる山登り法を用いることができる。 The storage battery power conditioner 51 is controlled by MPPT (maximum power point tracking) control by a control device (not shown) different from the control device 40. MPPT control is a control for extracting current at the output voltage at which the electric power is maximum. For example, a mountain climbing method in which the output voltage is changed by a predetermined amount so that the electric power follows the maximum power (optimal operating point) is used. Can be done.

制御装置４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、各種プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入力ポートおよび出力ポートを備える。制御装置４０には、電流センサ３６ａからの燃料電池電流Ｉｆｃや電圧センサ３６ｂからの燃料電池電圧Ｖfc、電圧センサ３７からの直流リンク電圧Ｖlink、電流センサ３８からの蓄電池電流Ｉbatteryなどが入力ポートを介して入力されている。一方、制御装置４０からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１のスイッチング素子への制御信号や、インバータ３２のスイッチング素子への制御信号、リレー３３への駆動信号、ヒータスイッチ４２への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。 Although not shown, the control device 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and in addition to the CPU, has a ROM for storing various programs, a RAM for temporarily storing data, an input port, and an output port. Be prepared. The fuel cell current Ifc from the current sensor 36a, the fuel cell voltage V fc from the voltage sensor 36b, the DC link voltage V link from the voltage sensor 37, the storage battery current I battery from the current sensor 38, and the like are input to the control device 40. It is being entered through the port. On the other hand, from the control device 40, a control signal to the switching element of the DC / DC converter 31, a control signal to the switching element of the inverter 32, a drive signal to the relay 33, a drive signal to the heater switch 42, and the like are output ports. It is output via.

次に、こうして構成された電力システム１０の動作について説明する。特に、系統電源１が停止（停電）した際の動作について説明する。図２は、制御装置４０のＣＰＵにより実行される系統電源停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、図示しない電圧センサにより系統電圧の低下、すなわち系統電源１の停止（停電）が検出されたときに実行される。 Next, the operation of the power system 10 thus configured will be described. In particular, the operation when the system power supply 1 is stopped (power failure) will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a system power supply stop control routine executed by the CPU of the control device 40. This routine is executed when a voltage sensor (not shown) detects a decrease in the system voltage, that is, a stoppage (power failure) of the system power supply 1.

系統電源停止時制御ルーチンが実行されると、制御装置４０のＣＰＵは、まず、燃料電池装置２０の自立発電を開始する（ステップＳ１００）。自立発電は、外部負荷が要求する要求出力の全てを電力システム１０から出力する電力で賄う運転状態であり、本実施形態では、燃料電池装置２０が定格最大出力（例えば７００Ｗ）で発電するよう燃料電池装置２０が運転制御される。自立発電状態においては、要求出力が燃料電池装置２０の発電電力以下である場合、燃料電池装置２０の発電電力により要求出力に見合う電力が外部負荷へ供給されると共に余剰電力がヒータ４１で消費されたり蓄電池５０に充電されるよう燃料電池パワーコンディショナ３０と蓄電池パワーコンディショナ５０とが制御される。また、要求出力が燃料電池装置２０の発電電力を超えると、燃料電池装置２０からの発電電力に加えて蓄電池５０からの放電電力により要求出力に見合う電力が外部負荷へ供給されるよう燃料電池パワーコンディショナ３０と蓄電池パワーコンディショナ５０とが制御される。 When the grid power stop control routine is executed, the CPU of the control device 40 first starts the self-sustaining power generation of the fuel cell device 20 (step S100). The self-sustaining power generation is an operating state in which all of the required output required by the external load is covered by the electric power output from the electric power system 10. In the present embodiment, the fuel cell device 20 is fueled to generate power at the rated maximum output (for example, 700 W). The operation of the battery device 20 is controlled. In the self-sustaining power generation state, when the required output is equal to or less than the generated power of the fuel cell device 20, the generated power of the fuel cell device 20 supplies power corresponding to the required output to the external load and the surplus power is consumed by the heater 41. The fuel cell power conditioner 30 and the storage battery power conditioner 50 are controlled so that the storage battery 50 is charged. Further, when the required output exceeds the generated power of the fuel cell device 20, the fuel cell power is supplied to the external load by the discharge power from the storage battery 50 in addition to the generated power from the fuel cell device 20 so that the power corresponding to the required output is supplied to the external load. The conditioner 30 and the storage battery power conditioner 50 are controlled.

自立発電を開始すると、ヒータ４１の電力消費により直流リンク電圧Ｖlinkが所定電圧Ｖｓｅｔ（例えば、２３０Ｖや２４０Ｖ、２５０Ｖ）となるようヒータスイッチ４２を駆動制御する（ステップＳ１１０）。そして、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcを入力し（ステップＳ１２０）、入力した発電電力Ｐfcが閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、発電電力Ｐfcは、電流センサ３６ａにより検出される燃料電池電流Ｉｆｃと電圧センサ３６ｂにより検出される燃料電池電圧Ｖfcとに基づいて演算されたものを入力することができる。閾値Ｐｒｅｆは、燃料電池装置２０の出力が安定したか否かを判定するための閾値であり、本実施形態では、定格最大出力近傍の値に定められる。発電電力Ｐfcが閾値Ｐｒｅｆ以上でないと判定すると、ステップＳ１１０に戻る。 When the self-sustaining power generation is started, the heater switch 42 is driven and controlled so that the DC link voltage V link becomes a predetermined voltage Vset (for example, 230V, 240V, 250V) by the power consumption of the heater 41 (step S110). Then, the generated power P fc of the fuel cell device 20 is input (step S120), and it is determined whether or not the input generated power P fc is equal to or greater than the threshold value Def (step S130). Here, the generated power P fc can be input calculated based on the fuel cell current Ifc detected by the current sensor 36a and the fuel cell voltage V fc detected by the voltage sensor 36b. The threshold value Ref is a threshold value for determining whether or not the output of the fuel cell device 20 is stable, and is set to a value near the rated maximum output in the present embodiment. If it is determined that the generated power P fc is not equal to or greater than the threshold value Pref, the process returns to step S110.

一方、発電電力Ｐfcが閾値Ｐｒｅｆ以上であると判定すると、ＭＰＰＴ協調制御を開始する（ステップＳ１４０）。ＭＰＰＴ協調制御は、直流リンク部３４の出力を蓄電池パワーコンディショナ５１で行なわれるＭＰＰＴ制御に追従させるための制御であり、図３のＭＰＰＴ協調制御処理により実行される。以下、ＭＰＰＴ協調制御処理について説明する。 On the other hand, when it is determined that the generated power P fc is equal to or higher than the threshold value Pref, MPPT cooperative control is started (step S140). The MPPT cooperative control is a control for making the output of the DC link unit 34 follow the MPPT control performed by the storage battery power conditioner 51, and is executed by the MPPT cooperative control process of FIG. Hereinafter, the MPPT cooperative control process will be described.

ＭＰＰＴ協調制御では、まず、発電電力Ｐfcや電圧センサ３６ｂからの燃料電池電圧Ｖfc、電圧センサ３７からの直流リンク電圧Ｖlink、電流センサ３８からの蓄電池電流Ｉbatteryを入力する（ステップＳ２００）。続いて、入力した発電電力Ｐfcから所定電力ΔＰを減じた値（Ｐfc－ΔＰ）を最大電力Ｐpeakに設定し、入力した燃料電池電圧Ｖfcに係数ｋを乗じた値（ｋ・Ｖfc）を開放端電圧Ｖocvに設定し、設定した開放端電圧Ｖocvから所定電圧ΔＶを減じた値（Ｖocv－ΔＶ）を最大電圧Ｖpeakに設定する（ステップＳ２１０）。ここで、最大電力Ｐpeakと開放端電圧Ｖocvと最大電圧Ｖpeakは、直流リンク部３４の電力電圧特性（Ｐ－Ｖ特性）を規定するパラメータである。最大電力Ｐpeakは、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcの範囲内で設定され、所定電力ΔＰは、ＭＰＰＴ協調制御における最大電力Ｐpeakの調整代であり、例えば、５０Ｗや６０Ｗなどのように定められる。なお、最大電力Ｐpeakは、発電電力Ｐfcに値０よりも大きく値１よりも小さい係数を乗じたものが設定されもよい。係数ｋは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の変圧率である。所定電圧ΔＶは、ＭＰＰＴ制御によって直流リンク部３４に電圧低下が生じても当該直流リンク部３４に接続される補機類や制御装置４０が電源喪失しない範囲で、例えば、２０Ｖや３０Ｖなどのように定められる。 In the MPPT coordinated control, first, the generated power P fc , the fuel cell voltage V fc from the voltage sensor 36b, the DC link voltage V link from the voltage sensor 37, and the storage battery current I battery from the current sensor 38 are input (step S200). .. Subsequently, the value obtained by subtracting the predetermined power ΔP from the input generated power P fc (P fc − ΔP) is set as the maximum power P peak , and the input fuel cell voltage V fc is multiplied by the coefficient k (k · V). fc ) is set to the open end voltage V ocv , and the value (V ocv − ΔV) obtained by subtracting the predetermined voltage ΔV from the set open end voltage V ocv is set to the maximum voltage V peak (step S210). Here, the maximum power P peak , the open end voltage V ocv , and the maximum voltage V peak are parameters that define the power voltage characteristic (PV characteristic) of the DC link portion 34. The maximum power P peak is set within the range of the generated power P fc of the fuel cell device 20, and the predetermined power ΔP is the adjustment allowance of the maximum power P peak in the MPPT cooperative control, for example, 50 W or 60 W. It is decided. The maximum power P peak may be set by multiplying the generated power P fc by a coefficient larger than the value 0 and smaller than the value 1. The coefficient k is the transformation rate of the DC / DC converter 31. The predetermined voltage ΔV is, for example, 20V or 30V within a range in which the auxiliary equipment and the control device 40 connected to the DC link unit 34 do not lose power even if the voltage drops in the DC link unit 34 due to MPPT control. It is stipulated in.

次に、入力した蓄電池電流Ｉbatteryが所定電流Ｉｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。この処理は、最大電圧Ｖpeak以上の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagが設定されるか否かを判定するための処理である。蓄電池電流Ｉbatteryが所定電流Ｉｒｅｆ未満であると判定すると、最大電力Ｐpeakと最大電圧Ｖpeakと開放端電圧Ｖocvと直流リンク電圧Ｖlinkと蓄電池電流Ｉbatteryとに基づいて次式（１）により直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出する（ステップＳ２３０）。そして、算出した直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagとステップＳ２００で入力した直流リンク電圧Ｖlinkとの偏差に基づくフィードバック制御（例えば、比例積分制御）によりヒータスイッチ４２のオンオフデューティ比を設定し、設定したオンオフデューティ比に基づいてヒータスイッチ４２をスイッチング制御して（ステップＳ２５０）、ＭＰＰＴ協調制御処理を終了する。図４は、最大電圧Ｖpeak以上の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定する場合に用いられる直流リンク部のＰ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性の一例を示す説明図である。式（１）は、図４中、実線に示す直流リンク部３４の電力電圧特性（Ｐ－Ｖ特性）および電流電圧特性（Ｉ－Ｖ特性）に対応した式（第１計算式）であり、第１計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出することで、当該Ｐ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性に沿って直流リンク部３４から電力を取り出すことができる。Ｐ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性を燃料電池装置２０の発電電力Ｐfc等に基づいて決定することにより、これらの特性に沿って直流リンク電圧Ｖlinkを制御することで、発電電力Ｐfcの範囲内で、直流リンク部３４から任意の最大電圧Ｖpeakで任意の最大電力Ｐpeakを取り出すことができる。これにより、ＭＰＰＴ制御を行なう蓄電池パワーコンディショナ５１に対して供給する電力を能動的に制御することが可能となる。また、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcのうち最大電力Ｐpeakに対して余剰な電力は、ヒータ４１によって消費されるため、燃料電池装置２０の出力が急増することがなく、出力の急増による燃料電池装置２０の劣化の進行を抑制することができる。さらに、任意の最大電圧Ｖpeakを設定することができるため、最大電圧Ｖpeakとして比較的高い電圧を設定しておくことで、ＭＰＰＴ制御による最大電力（最適動作点）のサーチの過程において、直流リンク電圧Ｖｌｉｎが大きく低下するのを抑制することができ、直流リンク部３４に接続される補機や制御装置４０の電源喪失のリスクを回避することが可能となる。 Next, it is determined whether or not the input storage battery current I battery is less than the predetermined current Iref (step S220). This process is a process for determining whether or not the DC link voltage target value V link _ tag is set in the voltage range of the maximum voltage V peak or more. When it is determined that the storage battery current I battery is less than the predetermined current Iref, the following equation (1) is based on the maximum power P peak , the maximum voltage V peak , the open end voltage V ocv , the DC link voltage V link , and the storage battery current I battery . Calculates the DC link voltage target value V link _ tag (step S230). Then, the on / off duty ratio of the heater switch 42 is set by feedback control (for example, proportional integration control) based on the deviation between the calculated DC link voltage target value V link _ tag and the DC link voltage V link input in step S200. The heater switch 42 is switched and controlled based on the set on / off duty ratio (step S250), and the MPPT cooperative control process is terminated. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the PV characteristic and the IV characteristic of the DC link portion used when setting the DC link voltage target value V link _ tag in the voltage range of the maximum voltage V peak or more. .. Equation (1) is an equation (first calculation equation) corresponding to the power voltage characteristic (PV characteristic) and the current-voltage characteristic (IV characteristic) of the DC link portion 34 shown by the solid line in FIG. By calculating the DC link voltage target value V link _ tag using the first calculation formula, power can be taken out from the DC link unit 34 along with the PV characteristic and the IV characteristic. By determining the PV characteristics and IV characteristics based on the generated power P fc of the fuel cell device 20, and controlling the DC link voltage V link according to these characteristics, the generated power P fc Within the range, any maximum power P peak can be taken out from the DC link unit 34 at any maximum voltage V peak . This makes it possible to actively control the electric power supplied to the storage battery power conditioner 51 that performs MPPT control. Further, since the excess power with respect to the maximum power P peak of the generated power P fc of the fuel battery device 20 is consumed by the heater 41, the output of the fuel cell device 20 does not suddenly increase, and the output is rapidly increased. It is possible to suppress the progress of deterioration of the fuel cell device 20. Furthermore, since any maximum voltage V peak can be set, by setting a relatively high voltage as the maximum voltage V peak , DC is applied in the process of searching for the maximum power (optimal operating point) by MPPT control. It is possible to suppress a large decrease in the link voltage Vlin, and it is possible to avoid the risk of power loss of the auxiliary equipment and the control device 40 connected to the DC link unit 34.

Figure 2022085247000004
Figure 2022085247000004

一方、蓄電池電流Ｉbatteryが所定電流Ｉｒｅｆ未満でなく所定電流Ｉｒｅｆ以上であると判定すると、最大電力Ｐpeakと最大電圧Ｖpeakと開放端電圧Ｖocvと直流リンク電圧Ｖlinkと蓄電池電流Ｉbatteryと定数Ｐdとに基づいて次式（２）により直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出する（ステップＳ２４０）。そして、算出した直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagとステップＳ２００で入力した直流リンク電圧Ｖlinkとの偏差に基づくフィードバック制御によりヒータスイッチ４２をスイッチング制御して（ステップＳ２５０）、ＭＰＰＴ協調制御処理を終了する。図５は、最大電圧Ｖpeak未満の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定する場合に用いられる直流リンク部のＰ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性の一例を示す説明図である。なお、図中、実線は、最大電圧Ｖpeak未満の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定する場合に用いられる特性を示し、一点鎖線は、上述した最大電圧Ｖpeak以上の電圧範囲で直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定する場合に用いられる特性を示す。式（２）は、図５中、実線に示す電力電圧特性（Ｐ－Ｖ特性）および電流電圧特性（Ｉ－Ｖ特性）に対応した式（第２計算式）であり、第２計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出することで、当該Ｐ－Ｖ特性およびＩ－Ｖ特性に沿って直流リンク部３４から電力を取り出すことができる。式（２）中、「Ｐd」は、Ｐ－Ｖ特性において、Ｖlink_tagが値０のときの出力電力の値を示し、値０よりも大きく定格最大出力よりも小さな値（例えば、１００や２００）に定められる。これにより、最大電圧Ｖpeak未満の電圧範囲において、Ｉ－Ｖ特性に傾きをもたせることができる。上述した第１計算式では、最大電圧Ｖpeak未満の電圧範囲でＩ－Ｖ特性の傾きがフラットになっているため、蓄電池電流Ｉbatteryの僅かな変化に対して直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagが大きく脈動する。これに対して、第２計算式では、第１計算式に比して、Ｉ－Ｖ特性に傾きをもたせることができるため、蓄電池電流Ｉbatteryの変化に対して直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagが大きく脈動するのを抑制することができ、直流リンク電圧Ｖlinkを適正範囲に保つことができる。例えば、直流リンク電圧Ｖlinkが大きく低下することによる、補機類や制御装置４０の電源喪失のリスクを回避することができる。 On the other hand, if it is determined that the storage battery current I battery is not less than the predetermined current Iref but equal to or higher than the predetermined current Iref, the maximum power P peak , the maximum voltage V peak , the open end voltage V ocv , the DC link voltage V link , and the storage battery current I battery The DC link voltage target value V link _ tag is calculated by the following equation (2) based on the constant P d (step S240). Then, the heater switch 42 is switched and controlled by feedback control based on the deviation between the calculated DC link voltage target value V link _ tag and the DC link voltage V link input in step S200 (step S250), and the MPPT cooperative control process is performed. finish. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the PV characteristic and the IV characteristic of the DC link portion used when setting the DC link voltage target value V link _ tag in the voltage range less than the maximum voltage V peak . .. In the figure, the solid line shows the characteristics used when setting the DC link voltage target value V link _ tag in the voltage range below the maximum voltage V peak , and the one-point chain line is the voltage above the maximum voltage V peak described above. The characteristics used when setting the DC link voltage target value V link _ tag in the range are shown. Equation (2) is an equation (second calculation equation) corresponding to the power-voltage characteristic (PV characteristic) and the current-voltage characteristic (IV characteristic) shown by the solid line in FIG. 5, and the second calculation equation is used. By calculating the DC link voltage target value V link _ tag using the power, electric power can be taken out from the DC link unit 34 according to the PV characteristic and the IV characteristic. In the equation (2), "P d " indicates the value of the output power when the V link _ tag is the value 0 in the PV characteristic, and is larger than the value 0 and smaller than the rated maximum output (for example,). It is defined as 100 or 200). As a result, the IV characteristic can be inclined in the voltage range below the maximum voltage V peak . In the above-mentioned first calculation formula, since the slope of the IV characteristic is flat in the voltage range below the maximum voltage V peak , the DC link voltage target value V link _ is applied to a slight change in the storage battery current I battery . The tag pulsates greatly. On the other hand, in the second calculation formula, the IV characteristic can be inclined as compared with the first calculation formula, so that the DC link voltage target value V link _ with respect to the change of the storage battery current I battery . It is possible to suppress the tag from pulsing greatly, and it is possible to keep the DC link voltage V link in an appropriate range. For example, it is possible to avoid the risk of power loss of the auxiliary equipment and the control device 40 due to a large decrease in the DC link voltage V link .

Figure 2022085247000005
Figure 2022085247000005

系統電源停止時制御ルーチンに戻って、ＭＰＰＴ協調制御を開始すると、系統電圧に基づいて系統電源１が復帰するまでＭＰＰＴ協調制御を継続させ（ステップＳ１５０）、系統電源１が復帰したと判定すると、ＭＰＰＴ協調制御を停止すると共に（ステップＳ１６０）、自立発電を停止して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。 When the MPPT cooperative control is started by returning to the grid power supply stop control routine, the MPPT cooperative control is continued until the grid power supply 1 is restored based on the grid voltage (step S150), and when it is determined that the grid power supply 1 is restored, it is determined. The MPPT cooperative control is stopped (step S160), the self-sustaining power generation is stopped (step S170), and this routine is terminated.

以上説明した本実施形態の電力システム１０では、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcに基づいて電流電圧特性（計算式）を設定し、電流電圧特性と直流リンク電圧Ｖlinkと蓄電池電流Ｉbatteryとに基づいて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定し、直流リンク電圧Ｖlinkが直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagに一致するようヒータスイッチ４２を制御するＭＰＰＴ協調制御を実行する。燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcに基づいて設定した電流電圧特性に従って電力消費機器としてのヒータ４１の電力消費によって直流リンク電圧Ｖlinkを制御することにより、発電電力Ｐfcの範囲内で、直流リンク部３４から任意の最大電圧Ｖpeakで任意の最大電力Ｐpeakを出力することができる。この結果、燃料電池装置２０の出力の急変を抑制しつつ、出力をＭＰＰＴ制御に良好に追従させることができる電力システム１０とすることができる。 In the power system 10 of the present embodiment described above, the current-voltage characteristics (calculation formula) are set based on the generated power P fc of the fuel cell device 20, and the current-voltage characteristics, the DC link voltage V link , and the storage battery current I battery are used. The DC link voltage target value V link _ tag is set based on the above, and MPPT cooperative control that controls the heater switch 42 so that the DC link voltage V link matches the DC link voltage target value V link _ tag is executed. By controlling the DC link voltage V link by the power consumption of the heater 41 as a power consuming device according to the current and voltage characteristics set based on the generated power P fc of the fuel cell device 20, the DC is DC within the range of the generated power P fc . An arbitrary maximum power P peak can be output from the link portion 34 at an arbitrary maximum voltage V peak . As a result, it is possible to obtain a power system 10 capable of making the output satisfactorily follow the MPPT control while suppressing a sudden change in the output of the fuel cell device 20.

また、本実施形態の電力システム１０では、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcよりも所定電力ΔＰだけ低い電力を最大電力Ｐpeakに設定した電流電圧特性を用いてＭＰＰＴ協調制御を実行する。これにより、簡易な処理によって燃料電池装置２０の経年劣化に適切に対応することができる。 Further, in the electric power system 10 of the present embodiment, MPPT cooperative control is executed using the current-voltage characteristic in which the electric power lower than the generated electric power P fc of the fuel cell device 20 by a predetermined electric power ΔP is set as the maximum electric power P peak . As a result, it is possible to appropriately cope with the aged deterioration of the fuel cell device 20 by a simple process.

さらに、本実施形態の電力システム１０では、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcに基づく最大電力Ｐpeakを設定し、最大電力Ｐpeakと直流リンク電圧Ｖlinkと蓄電池電流Ｉbatteryとに基づいて計算式（第１計算式，第２計算式）により直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出する。これにより、最大電力Ｐpeak毎および最大電圧Ｖpeak毎に多数のＩ－Ｖ特性マップを記憶しておき、発電電力Ｐfcに基づいて選択したＩ－Ｖ特性マップを用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定するものに比して、多数のマップを記憶する必要がなく、メモリの記憶容量を削減することができる。 Further, in the power system 10 of the present embodiment, the maximum power P peak based on the generated power P fc of the fuel cell device 20 is set, and the calculation is performed based on the maximum power P peak , the DC link voltage V link , and the storage battery current I battery . Calculate the DC link voltage target value V link _ tag by the formulas (first formula, second formula). As a result, a large number of IV characteristic maps are stored for each maximum power P peak and each maximum voltage V peak , and the DC link voltage target value is used using the IV characteristic map selected based on the generated power P fc . Compared to the one that sets V link _ tag , it is not necessary to store a large number of maps, and the storage capacity of the memory can be reduced.

また、本実施形態の電力システム１０では、蓄電池電流Ｉbatteryが所定電流Ｉｒｅｆ以上である場合には、最大電圧Ｖpeak未満の電圧範囲において、第１計算式に比してＩ－Ｖ特性に傾きをもたせた第２計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出する。これにより、ＭＰＰＴ制御によって最適動作点をサーチする過程において、直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagが大きく脈動するのを抑制することができる。 Further, in the power system 10 of the present embodiment, when the storage battery current I battery is equal to or higher than the predetermined current Iref, the IV characteristic is inclined as compared with the first calculation formula in the voltage range of less than the maximum voltage V peak . The DC link voltage target value V link _ tag is calculated using the second calculation formula with. As a result, it is possible to suppress the large pulsation of the DC link voltage target value V link _ tag in the process of searching for the optimum operating point by MPPT control.

上述した実施形態では、蓄電池電流Ｉbatteryが所定電流Ｉｒｅｆ未満である場合には第１計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出し、蓄電池電流Ｉbatteryが所定電流Ｉｒｅｆ以上である場合には第２計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出するものとした。しかし、蓄電池電流Ｉbatteryに拘らず第１計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを算出してもよい。 In the above-described embodiment, when the storage battery current I battery is less than the predetermined current Iref, the DC link voltage target value V link _ tag is calculated using the first calculation formula, and the storage battery current I battery is equal to or higher than the predetermined current Iref. In some cases, the DC link voltage target value V link _ tag was calculated using the second formula. However, regardless of the storage battery current I battery , the DC link voltage target value V link _ tag may be calculated using the first calculation formula.

上述した実施形態では、計算式を用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定するものとしたが、上述した図４や図５に示す特性をマップ化したものを用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定してもよい。この場合、燃料電池装置２０の発電電力Ｐfcや燃料電池電圧Ｖfcに応じて異なるマップを用いて直流リンク電圧目標値Ｖlink_tagを設定すればよい。 In the above-described embodiment, the DC link voltage target value V link _ tag is set by using a calculation formula, but the DC link voltage target is set by mapping the characteristics shown in FIGS. 4 and 5 described above. You may set the value V link _ tag . In this case, the DC link voltage target value V link _ tag may be set using different maps according to the generated power P fc of the fuel cell device 20 and the fuel cell voltage V fc .

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、燃料電池装置２０が「燃料電池装置」に相当し、直流リンク部３４が「直流リンク部」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が「コンバータ装置」に相当し、コンデンサ３５が「コンデンサ」に相当し、ヒータ４１が「電力消費機器」に相当し、ヒータスイッチ４２が「スイッチ」に相当し、蓄電池パワーコンディショナ５１が「給電制御装置」に相当し、制御装置４０が「制御装置」に相当する。また、インバータ３２が「インバータ装置」に相当し、蓄電池５０が「蓄電池」に相当し、蓄電池パワーコンディショナ５１が「蓄電池コンバータ装置」に相当する。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the fuel cell device 20 corresponds to the "fuel cell device", the DC link unit 34 corresponds to the "DC link unit", the DC / DC converter 31 corresponds to the "converter device", and the capacitor 35 corresponds to the "converter device". The heater 41 corresponds to the "power consumption device", the heater switch 42 corresponds to the "switch", the storage battery power conditioner 51 corresponds to the "power supply control device", and the control device 40 corresponds to the "control". Corresponds to "device". Further, the inverter 32 corresponds to the "inverter device", the storage battery 50 corresponds to the "storage battery", and the storage battery power conditioner 51 corresponds to the "storage battery converter device".

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 As for the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for solving the problem in the embodiment is carried out. Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the embodiment is the invention described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and may be in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course it can be done.

本発明は、電力システムの製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of electric power systems and the like.

１ 系統電源、１０ 電力システム、２０ 燃料電池装置、３０ 燃料電池パワーコンディショナ、３１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３２ インバータ、３３ リレー、３４ 直流リンク部、３５ コンデンサ、３６ａ 電流センサ、３６ｂ 電圧センサ、３７ 電流センサ、３８ 電流センサ、４０ 制御装置、４１ ヒータ、４２ ヒータスイッチ、５０ 蓄電池パワーコンディショナ、５０ 蓄電池、５１ 蓄電池パワーコンディショナ。 1 system power supply, 10 power system, 20 fuel cell device, 30 fuel cell power conditioner, 31 DC / DC converter, 32 inverter, 33 relay, 34 DC link, 35 capacitor, 36a current sensor, 36b voltage sensor, 37 current Sensor, 38 current sensor, 40 controller, 41 heater, 42 heater switch, 50 battery power conditioner, 50 battery, 51 battery power conditioner.

Claims (5)

直流電力を発電する燃料電池装置と、
前記燃料電池装置からの直流電力を変換して直流リンク部に出力するコンバータ装置と、
前記直流リンク部に接続されたコンデンサと、
電力を消費する電力消費機器と、
前記直流リンク部と前記電力消費機器との接続および接続解除が可能なスイッチと、
前記直流リンク部に接続され、前記直流リンク部からの直流電力をＭＰＰＴ制御により給電する給電制御装置と、
前記燃料電池装置の発電電力と前記直流リンク部の電圧とに基づいて前記直流リンク部の電流電圧特性を設定し、前記電流電圧特性と前記直流リンク部から前記給電制御装置へ出力される出力電流とに基づいて前記直流リンク部の目標電圧を設定し、前記直流リンク部の電圧が前記目標電圧となるよう前記スイッチを制御するＭＰＰＴ協調制御を実行する制御装置と、
を備える電力システム。 A fuel cell device that generates DC power,
A converter device that converts DC power from the fuel cell device and outputs it to the DC link unit.
The capacitor connected to the DC link section and
Power-consuming devices that consume power and
A switch capable of connecting and disconnecting the DC link unit and the power consuming device, and
A power supply control device that is connected to the DC link unit and supplies DC power from the DC link unit by MPPT control.
The current-voltage characteristics of the DC link unit are set based on the generated power of the fuel cell device and the voltage of the DC link unit, and the current-voltage characteristics and the output current output from the DC link unit to the power supply control device. A control device that sets the target voltage of the DC link unit based on the above and executes MPPT cooperative control that controls the switch so that the voltage of the DC link unit becomes the target voltage.
Power system with. 請求項１に記載の電力システムであって、
前記制御装置は、前記燃料電池装置の発電電力よりも所定量または所定割合低い電力が最大電力となるよう前記電流電圧特性を設定する、
電力システム。 The electric power system according to claim 1.
The control device sets the current-voltage characteristic so that the maximum power is a power that is a predetermined amount or a predetermined ratio lower than the power generated by the fuel cell device.
Power system. 請求項１または２に記載の電力システムであって、
前記制御装置は、前記燃料電池装置の発電電力に基づいて最大電力を設定すると共に前記燃料電池装置の出力電圧に基づいて開放端電圧と最大電圧とを設定し、前記最大電力をＰpeakとし、前記開放端電圧をＶocvとし、前記最大電圧をＶpeakとし、前記直流リンク部の電圧をＶlinkとし、前記出力電流をＩbatteryとしたとき、次式（１）により計算されるＶlink_tagを前記目標電圧に設定する、
電力システム。
Figure 2022085247000006
 The power system according to claim 1 or 2.
The control device sets the maximum power based on the generated power of the fuel cell device, sets the open end voltage and the maximum voltage based on the output voltage of the fuel cell device, and sets the maximum power as P peak . When the open end voltage is V ocv , the maximum voltage is V peak , the voltage of the DC link portion is V link , and the output current is I battery , V link _ calculated by the following equation (1). Set the tag to the target voltage,
Power system.
Figure 2022085247000006
 請求項３に記載の電力システムであって、
前記制御装置は、前記最大電圧よりも低い電圧範囲において、値０よりも大きく前記燃料電池装置の発電電力よりも小さい定数をＰdとしたとき、次式（２）により計算されるＶlink_tagを前記目標電圧に設定する、
電力システム。
Figure 2022085247000007
 The electric power system according to claim 3.
The control device is V link _ calculated by the following equation (2), where P d is a constant larger than the value 0 and smaller than the generated power of the fuel cell device in a voltage range lower than the maximum voltage. Set the tag to the target voltage,
Power system.
Figure 2022085247000007
 請求項１ないし４いずれか１項に記載の電力システムであって、
前記直流リンク部の直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系するインバータ装置と、
充放電可能な蓄電池と、
前記直流リンク部と前記蓄電池とに接続され、ＭＰＰＴ制御により前記蓄電池へ給電する蓄電池用コンバータ装置と、
を備え、
前記給電制御装置は、前記蓄電池用コンバータ装置を含み、
前記制御装置は、前記系統電源が停電して前記燃料電池装置を自立運転する場合において、前記ＭＰＰＴ協調制御を実行する、
電力システム。 The electric power system according to any one of claims 1 to 4.
An inverter device that converts the DC power of the DC link unit into AC power and connects it to the grid power supply.
Rechargeable and dischargeable storage batteries and
A storage battery converter device that is connected to the DC link unit and the storage battery and supplies power to the storage battery by MPPT control.
Equipped with
The power supply control device includes the storage battery converter device.
The control device executes the MPPT coordinated control when the system power supply is cut off and the fuel cell device is operated independently.
Power system.
JP2020196837A 2020-11-27 2020-11-27 Electric power system Pending JP2022085247A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020196837A JP2022085247A (en) 2020-11-27 2020-11-27 Electric power system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020196837A JP2022085247A (en) 2020-11-27 2020-11-27 Electric power system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022085247A true JP2022085247A (en) 2022-06-08

Family

ID=81892612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020196837A Pending JP2022085247A (en) 2020-11-27 2020-11-27 Electric power system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022085247A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11919415B2 (en) Vehicle-mounted charging device and vehicle-mounted charging device control method
US10276882B2 (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
EP2001070B1 (en) Electric power supply system
JP5817472B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM
KR20180050676A (en) Fuel cell system ride-through of electric grid disturbances
CA2585515A1 (en) System and method for optimizing efficiency and power output from a vanadium redox battery energy storage system
WO2010112997A1 (en) Fuel cell system, control method for the fuel cell system, and vehicle equipped with the fuel cell system
US9651927B2 (en) Power supply control system and power supply control method
CN104380510A (en) Fuel cell system
JP5732596B2 (en) Method for controlling the operation of a hybrid system
JP2003086211A (en) Fuel cell power supply device
WO2011144978A2 (en) Fuel cell system
JP4566658B2 (en) Power supply
US20070077467A1 (en) Fuel cell system and method of correcting fuel cell current
US6670063B1 (en) Fuel cell system
US11611095B2 (en) Fuel cell system
JP2004193063A (en) Fuel cell system
JP2022085247A (en) Electric power system
JP4267541B2 (en) Power supply
JP2002151121A (en) Fuel cell power generating system
JP3698101B2 (en) Control device for fuel reforming fuel cell system
US11424463B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2003317765A (en) Fuel cell control system
JP2011009099A (en) Control method of fuel cell generator, and fuel cell generator
JPH11154520A (en) Power supply for auxiliary unit of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230908

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240520

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240521