JP5521439B2 - 発電システム - Google Patents

Description

この発明は発電システムに関し、より詳細には、燃料電池を用いた発電システムにおいて、燃料電池の補機に対する電力供給回路に関する。

燃料電池を用いた発電システムは、燃料電池を動作させるための周辺機器としてブロワやポンプなどのいわゆる補機を備えている。これらの補機は、燃料電池が発電しているとき（定常運転中）は燃料電池側から電力供給を受け、燃料電池が発電していないとき（起動停止中または燃料電池が起動開始から定常運転に至るまでの起動準備中）は商用電源系統側から電力供給を受けるのが望ましいことから、従来の発電システムでは、補機への電力供給のために、図２に示すような回路構成を採用している（たとえば、特許文献１参照）。

図２において、ａは燃料電池の発電部（スタック）を、ｂは発電部ａから出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部を、ｃはコンバータ部ｂで昇圧された直流電圧を所定電圧の交流電圧（たとえば、ＡＣ２００Ｖ）に変換して商用電源系統ｄ側に出力するためのインバータ部を、ｄは商用電源系統をそれぞれ示しており、コンバータ部ｂとインバータ部ｃとはＤＣリンクコンデンサ（ＤＣリンク部）ｅを介して接続されている。

そして、この発電システムにおいては、補機ｆの電源部として、燃料電池が発電しているときに発電部ａから出力される直流電力を所定の電圧（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）に変換して補機ｆに供給するＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第１補機電源部ｇと、燃料電池が発電していないときに商用電源系統ｄから供給される交流電力を所定の直流電圧（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）に変換して補機ｆに供給するＡＣ／ＤＣインバータを備えた第２補機電源部ｈとが備えられており、燃料電池による発電の有無に応じてスイッチ回路部ｉの接点Ａ，Ｂを切り替えて、これら電源部ｇ，ｈを用いていた。

また、この他の方法として、ＤＣリンク部に商用電源系統からの交流電力を直流に変換するＡＣブリッジ回路を接続し、ＤＣリンク部に補機用の電源部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を接続したものもある（たとえば、特許文献２参照）。

ところで、このようにＤＣリンク部を介して補機に電源を供給するものにおいては、商用電源からの交流電力を直流に変換するＡＣブリッジ回路を備え、燃料電池の起動停止中はこのＡＣブリッジ回路を介してＤＣリンク部に商用電源系統からの電力を供給し、燃料電池が起動準備中はインバータ部を逆動作させてインバータ部を介してＤＣリンク部に商用電源系統からの電力を供給するように構成したものも提案されている。

特開２００８−５３０３９号公報 特開２００６−４２５４８号公報

しかしながら、このような構成の従来の発電システムでは以下のような問題があり、その改善が望まれていた。

すなわち、図２に示す回路構成では、補機の電源部として第１補機電源部ｇと第２補機電源部ｈの２つの電源が必要となる。また、燃料電池はスタックの劣化を防ぐために急激な電流変動を避けねばならないところ、補機ｆのブロワやポンプは頻繁にオン／オフを繰り返すことから、図２に示すように補機用の電源部（第１補機電源部ｇ）を燃料電池（発電部ａ）の出力側に直接接続する構成では、補機の動作電流の変動による燃料電池の急激な電流変動を防ぐのが困難であった。つまり、図２の構成では燃料電池スタックの突入電流を防ぐのが困難であり燃料電池を破損するおそれがあった。

一方、ＤＣリンク部を介して補機に電力を供給するように構成すると、このような突入電流の問題は解消され得る。しかし、燃料電池の起動準備中にインバータ部を逆動作させたのでは、その間、つまり、燃料電池が起動されてから発電を開始するまでの起動準備中の間、インバータ部を駆動するための電力やスイッチ回路部をインバータ部側に維持するための電力が必要となる。特に、燃料電池はその起動から発電を行う定常運転の開始までに１時間以上の時間を必要とすることから、起動準備中の消費電力が多大となるとの問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃料電池の急激な電流変動を抑制し、かつ、起動時（起動準備中）の電力消費が少ない発電システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る発電システムは、燃料電池と、上記燃料電池から出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力される直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統に供給する正動作と、上記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換してＤＣリンク部に出力する逆動作とが可能なインバータ部と、上記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換して上記ＤＣリンク部に供給するＡＣブリッジ回路部と、上記インバータ部またはＡＣブリッジ回路部のいずれを商用電源系統に接続するかを選択するスイッチ回路部と、上記ＤＣリンク部に接続された補機電源部とを備え、上記燃料電池の起動停止中及び上記燃料電池が起動されてから発電を開始するまでの起動準備中は、上記コンバータ部及びインバータ部を停止状態としつつ、上記スイッチ回路部をＡＣブリッジ回路部側に接続して商用電源系統から上記ＤＣリンク部を充電するとともにＤＣリンク部を介して補機電源部に電力を供給することを特徴とする。

この請求項１に係る発電システムでは、補機用の電源として一つの補機電源部を用い、この補機電源部はコンバータ部とインバータ部の間に設けられたＤＣリンク部を介して電力供給を受けるように構成している。つまり、補機電源部は、燃料電池１と直接接続せずにＤＣリンク部のＤＣリンク電圧を電源として用いるように構成されているので、補機の消費電力（動作電流）が急激に変動しても、その変動はＤＣリンク部で吸収され、燃料電池に突入電流が流れるのが防止される。

また、この請求項１に係る発電システムでは、燃料電池の起動停止中及び起動準備中はコンバータ部とインバータ部を停止状態とし、これらの間におけるＤＣリンク部の充電は、インバータ部を動作させることなく電力消費の少ないＡＣブリッジ回路部によって行われるので、燃料電池の起動準備中における電力消費を少なくすることができる。

本発明の請求項２に係る発電システムは、請求項１に記載の発電システムにおいて、上記燃料電池の起動準備が完了すると、上記コンバータ部の停止状態を維持しながら、上記スイッチ回路部の接続をインバータ部側に切り替えて上記インバータ部の逆動作を開始させることを特徴とする。

すなわち、この請求項２に係る発電システムでは、燃料電池の起動準備が完了し、燃料電池が発電を開始しても、直ちにコンバータ部を動作させずに、コンバータ部を停止した状態でインバータ部の逆動作を開始させている。つまり、ＤＣリンク部の充電が不十分な状態でコンバータ部を動作させると、ＤＣリンク部を充電するために燃料電池からコンバータ部に多大な電流が流れ、これが突入電流となるおそれがある。そのため、この請求項２に係る発電システムでは、インバータ部によるＤＣリンク部の充電をコンバータ部の動作開始に先行させて行うように構成している。なお、インバータ部の逆動作によるＤＣリンク部の充電が一定レベルを超えると、コンバータ部を動作させても燃料電池側から流れる電流は少なくなるので、コンバータ部の動作開始に伴って燃料電池に突入電流が流れる可能性は極めて低く抑えられる。ちなみに、このように構成すると、インバータ部の逆動作開始によってＤＣリンク部に突入電流が流れる可能性があるが、これはＤＣリンク部への突入電流であり、また、インバータ部の逆動作開始の時点ではコンバータ部は停止状態を維持しているので、燃料電池側に電流変化が生じることはない（燃料電池側の電流は０である）。

本発明の請求項３に係る発電システムは、請求項１または２に記載の発電システムにおいて、上記補機電源部が絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とする。

すなわち、この請求項３に係る発電システムでは、補機電源部が絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータで構成されているので、補機はこの補機電源部によって商用電源系統と縁切りされている。

本発明によれば、補機に電力を供給する補機電源部がインバータのＤＣリンク部を介して電力供給を受けるように構成されているので、補機用の電源部として複数の電源部を必要とせずに単一の電源部のみで構成することができる。しかも、この補機電源部は燃料電池と直接接続されないので、補機の消費電力（動作電流）が急激に変動しても燃料電池の電流が急激に変動することがなく、燃料電池のスタック劣化を防止することができる。

また、燃料電池の起動停止中及び起動準備中におけるＤＣリンク部の充電は、コンバータ部とインバータ部をともに停止させた状態で電力消費の少ないＡＣブリッジ回路部によって行われるので、燃料電池の起動準備中における電力消費が少ない発電システムが提供される。

本発明に係る発電システムの概略構成の一例を示す回路図である。 従来の発電システムの概略構成の一例を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る発電システムの概略構成を示している。この発電システムは、図１に示すように、燃料電池１と、この燃料電池１を商用電源系統２に連系させるためのパワーコンディショナ３と、補機電源部４とを主要部として備えている。

燃料電池１は、天然ガスなどの水素を含む燃料ガスと、空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを供給し、水素と酸素を化学反応させて発電する発電装置であって、発電された電力は直流電圧として出力される。燃料電池１は、使用する電解質や運転温度（スタックの温度）などの相違により数種類に分類されるが、本実施形態では、燃料電池１として電解質にイオン伝導性セラミックスを用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられる。なお、燃料電池１の構造自体は公知であるのでここではその詳細な説明は省略し、以下においては本発明の要点を説明する。

図１において、５は燃料電池１の発電部（スタック）を示している。ＳＯＦＣは運転温度が数百度（たとえば、８００〜１０００℃程度）と高温であることから、この燃料電池１は、起動開始から発電開始に至るまでの起動準備に１時間以上を必要とするが、発電運転（定常運転）が開始されると、この発電部５からは、たとえば１００〜１６０Ｖの直流電圧が出力される。

補機６は、燃料電池１を動作させるための周辺機器であり、燃料電池１が起動準備中にあるときや発電運転中に動作するブロワやポンプなどの電気負荷（図示せず）で構成されている。本実施形態では、これら補機６を構成する電気負荷は、直流電圧（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）で駆動されるモータなどで構成されている。なお、補機６を構成するブロワやポンプは、燃料電池１の起動中及び起動準備中にオン／オフを繰り返すことから、これら電気負荷の動作中における動作電流の変動は極めて激しい。

ＦＣ制御部７は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、発電部５の出力電圧や出力電流、補機５の状態などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報と、後述するＰＣ制御部１５との通信によって得られる情報とに基づいて燃料電池１の各部（補機６を含む）の動作を制御する。

商用電源系統２は、商用電源８（たとえば、ＡＣ２００Ｖ）から供給される交流電力を図示しない家庭内の電気負荷に供給するための電源ラインや分電盤など（図示せず）を備えており、本実施形態では、パワーコンディショナ３を介して接続される燃料電池１と系統連系されている。

パワーコンディショナ３は、燃料電池１を商用電源系統２に連系させるための装置であって、図１に示すように、コンバータ部１０と、インバータ部１１と、ＤＣリンク部１２と、ＡＣブリッジ回路部１３と、スイッチ回路部１４と、ＰＣ制御部１５とを主要部として備えている。

上記コンバータ部１０は、燃料電池１から出力される直流電圧を所定の直流電圧（たとえば、ＤＣ３７５〜４０５Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータで構成される。すなわち、燃料電池１の発電部５から出力される直流電力は、後述するインバータ部１１でＡＣ２００Ｖの生成ができるように、このコンバータ部１０で昇圧されて、ＤＣリンク部１２を介してインバータ部１１に供給される。なお、このコンバータ部１０には絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ、燃料電池１と商用電源系統２とはこのコンバータ部１０によって縁切りされている。

インバータ部１１は、ＤＣリンク部１２を介してコンバータ部１０と接続される系統連系用のインバータであって、上記コンバータ部１０から出力される直流電圧を所定の交流電圧（たとえば、ＡＣ２００Ｖ）に変換して商用電源系統２に供給する正動作と、商用電源系統２から供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換してＤＣリンク部１２に出力する逆動作とが可能なＤＣ／ＡＣインバータで構成されている。

そして、このインバータ部１１の商用電源系統側にはスイッチ回路部１４が設けられており、インバータ部１１はこのスイッチ回路部１４の接点Ａ側に接続され、スイッチ回路部１４を介して商用電源系統２との連系ができるように構成されている（詳細は後述する）。また、このインバータ部１１のコンバータ部側（つまり、インバータのＤＣリンク）には、大容量のＤＣリンクコンデンサ１２ａがコンバータ部１０と並列に接続されており、これによりＤＣリンク部１２が形成されている。

ＡＣブリッジ回路部１３は、商用電源系統２（商用電源８）から供給される交流電圧を所定の直流電圧（たとえば、ＤＣ２８０Ｖ）に変換してＤＣリンク部１２に供給するための整流回路であって、図１に示すように、その入力側がスイッチ回路部１４の接点Ｂ側に接続されるとともに、その出力側が上記ＤＣリンク部１２に接続されている。なお、このＡＣブリッジ回路１３には平滑回路が備えられていてもよい。

スイッチ回路部１４は、商用電源系統２とパワーコンディショナ３の接続部に介装され、インバータ部１１またはＡＣブリッジ回路部１３のいずれを商用電源系統２に接続するかを選択する切り替えスイッチで構成される。このスイッチ回路部１４の接点は後述するＰＣ制御部１５によって制御可能な構成とされ、スイッチ接点をＡ側に接続することで商用電源系統２とインバータ部１１とが接続される。また、スイッチ接点をＢ側に接続することで商用電源系統２とＡＣブリッジ回路部１３とが接続される。

本実施形態では、このスイッチ回路部１４は、燃料電池１の発電システムと商用電源系統２とを連系させる系統連系スイッチとしても機能するものとされ、系統連系させないときはスイッチ接点を接点Ｂ側に接続するように構成されている。そして、このスイッチ回路部１４の接点を構成するリレーは、リレー駆動回路（図示せず）に非通電のときに接点をＢ側に接続する構成とされ、リレー回路に通電することにより接点がＡ側に接続される構成とされている。

なお、本実施形態では、このスイッチ回路部１４を系統連系スイッチとして用いることとしているが、系統連系スイッチはこのスイッチ回路部１４とは別に設けることも可能である。つまり、このスイッチ回路部１４と直列に別途系統連系を解列可能なスイッチ回路（系統連系リレー）を設けることも可能である。

ＰＣ制御部１５は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、燃料電池１（発電部５）からの入力電圧、入力電流、スタック温度などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報、燃料電池１のＦＣ制御部７から得られる情報、さらには、図示しない発電システムのリモコン（操作部）から得られる情報などに基づいてパワーコンディショナ３の各部の動作を制御するとともに、発電システム全体の制御も行うように構成されている。

具体的には、このＰＣ制御部１５は、上記コンバータ部１０、インバータ部１１の動作または動作停止の制御や、スイッチ回路部１４のスイッチ接点の切替制御などを行うほか、燃料電池１のＦＣ制御部７に対して各種指令（たとえば、燃料電池１の起動開始や起動停止の指令など）を行うように構成されている。なお、このＰＣ制御部１５は、後述する補機６と同様に、燃料電池１が発電を行っていないときでも動作できるように、その駆動電源は上記ＤＣリンク部１２から供給されるように構成されている。

補機電源部４は、燃料電池１の補機６に供給する直流電圧（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）を生成する電源装置であって、本実施形態では、この補機電源部４として絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータが用いられている。具体的には、補機電源部４は、その入力側が上記ＤＣリンク部１２に接続され、ＤＣリンク部１２から直流電力の供給を受けるように構成されており、その出力側が補機６に接続されている。また、この補機電源部４は、上述したように絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いているので、この補機電源部４によって補機６（燃料電池１）と商用電源系統２とが縁切りされている。

なお、本実施形態では、上記ＤＣリンクコンデンサ１２ａとして５４０μＦのコンデンサが用いられている。また、補機電源部４の入力側のコンデンサ（図示せず）には１５０μＦのコンデンサが用いられている。さらに、上記ＤＣリンク部１２とＰＣ制御部１５との間に介在するＰＣ制御部用の電源（図示せず）の入力側コンデンサには１５μＦのコンデンサが用いられる。

しかして、このように構成された発電システムの動作（具体的には、補機６への電力供給方法）について説明する。

この発電システムにおいて、燃料電池１が発電運転（定常運転）を行っていない状態、換言すれば、燃料電池１が起動停止中または起動準備中である場合には、ＰＣ制御部１５は、コンバータ部１０の動作を停止させ、スイッチ回路部１４の接点をＢ側に接続させている。

この状態では、商用電源８から供給される交流電力は、ＡＣブリッジ回路部１３を介してＤＣリンク部１２（ＤＣリンクコンデンサ１２ａ）を充電するように作用し、補機電源部４にはＤＣリンク部１２からの電力が供給される。具体的には、本実施形態では商用電源８としてＡＣ２００Ｖを用いているので、このときにＤＣリンク部１２はＤＣ２８０Ｖ（＝２００√２Ｖ）に充電される。なお、このときには燃料電池１は発電を行っておらず、また、コンバータ部１０も停止しているので、燃料電池１側から補機電源部４に電力は供給されない。

これに対して、燃料電池１が発電運転を開始した場合、換言すれば、燃料電池１が起動停止状態から所定の起動準備（たとえば、燃料ガスや酸化剤ガスの供給、スタックを運転温度に上昇させるなどの準備）を完了し、燃料電池１が定常運転を開始すると、ＰＣ制御部１５は、はじめに、スイッチ回路部１４の接点をＡ側に接続し、インバータ部１１の逆動作を開始させる。ここで、燃料電池１の起動準備が完了したかの判断は、発電部５の出力電圧とスタック温度（運転温度）とに基づいてＦＣ制御部７が行い、その結果がＰＣ制御部１５に送信される。

このように、スイッチ回路部１４の接点をＡ側に接続することで、ＤＣリンク部１２はインバータ部１１の出力電力によって充電されるようになる。つまり、商用電源系統２から供給される交流電力がインバータ部１１で直流に変換され、ＤＣリンク部１２を充電する。この状態では、補機電源部４には、インバータ部１１の逆動作により生成された直流電力がＤＣリンク部１２を介して与えられる。なお、このインバータ部１１の逆動作を開始させた時点では、ＰＣ制御部１５はコンバータ部１０の停止状態を維持させている。

ところで、このようにコンバータ部１０を動作させる前にインバータ部１１を用いてＤＣリンク部１２を充電すると、ＤＣリンク部１２の電圧（ＤＣリンク電圧）は目標電圧（たとえば、ＤＣ３９０Ｖ）に向けて上昇し始めるが、本実施形態に示す発電システムでは、ＤＣリンク電圧が予め設定された所定のしきい値Ｘを超えて目標電圧に近づくと、ＰＣ制御部１５が、その時点（しきい値ＸまでＤＣリンク電圧が上昇した時点）でコンバータ部１０の動作を開始させて、コンバータ部１０の出力を徐々に上げていく制御を行う。

具体的には、コンバータ部１０はＤＣリンク電圧が目標電圧となるように制御する一方、インバータ部１１はコンバータ部１０の動作開始時点からＤＣリンク部１２に供給する電圧の目標値を徐々に低下させる制御を行う。これにより、インバータ部１１からＤＣリンク部１２に供給される電圧は徐々に低下する。このときコンバータ部１０はＤＣリンク電圧を目標電圧に維持しようと動作するので、この動作に伴ってコンバータ部１０からＤＣリンク部１２に供給される電流が徐々に増加することとなる。

このように、本実施形態では、コンバータ部１０は動作開始から徐々に出力を上げるように構成されているので、コンバータ部１０に電流を供給する燃料電池１の発電部５の出力電流も緩やかに上昇することとなり、燃料電池１の発電部５に急激な突入電流が流れることが防止される。

ここで、コンバータ部１０の動作を開始させるタイミングを決める上記しきい値Ｘは、ＤＣリンク電圧の目標電圧に基づいて設定される。ＤＣリンク部１２は大容量のＤＣリンクコンデンサ１２ａによって構成されているので、インバータ部１１の逆動作時における目標電圧はこのＤＣリンクコンデンサ１２ａをフルに充電できる値に設定される。そして、上記しきい値Ｘはこの目標電圧にできるだけ近い値（たとえば、目標電圧の９５％程度）に設定される。

これは、上記しきい値Ｘと目標電圧との差が大きい（しきい値Ｘが目標電圧に対して低すぎる）と、コンバータ部１０が動作を開始したときにコンバータ部１０の出力によって充電しなければならないエネルギ量が増加するので、そのために燃料電池１に流れる電流も大きくなってしまうからである。したがって、このしきい値Ｘは、コンバータ部１０を動作させた時に燃料電池１に流れる電流（突入電流）の変動率の許容値（本実施形態では、この許容値が１Ａ／秒と仮定する）を超えないように設定される。つまり、このしきい値Ｘと上記許容値との間には相関関係があり、この許容値が大きい燃料電池を用いる場合には上記しきい値と目標電圧との差を大きく設定することができる。

ちなみに、本実施形態では、上記許容値が１Ａ／秒であり、ＤＣリンク電圧の目標電圧がＤＣ３９０Ｖであるので、このしきい値Ｘは３９０Ｖの９５％であるＤＣ３７０Ｖに設定されている。これは出願人が実験して得た経験値であり、しきい値Ｘを目標電圧の９５％未満に設定した場合には、燃料電池１の突入電流が上記許容値（１Ａ／秒）を超えてしまう可能性が高い。なお、このしきい値Ｘは目標電圧に対して９５％以上であれば目標電圧により近い値を用いることも可能である。

そして、この制御、つまり、インバータ部１１の逆動作出力を徐々に下げながらコンバータ部１０の出力を上昇させる制御を継続することにより、最終的にはインバータ部１１が正動作（コンバータ部１０から出力される直流電圧を交流電圧（ＡＣ２００Ｖ）に変換して商用電源系統２に供給する動作）を行うようになり、商用電源系統２側に電流が出力され、燃料電池１で発電された電力が家庭に供給される。

このように、本発明に係る発電システムでは、補機６に電力を供給する補機電源部４がＤＣリンク部１２を介して電力供給を受けるように構成されているので、補機用の電源部を単一の電源部で構成でき、しかも、この補機電源部４は、燃料電池１と直接接続されないので、補機６の動作電流が急激に変動しても燃料電池１の電流が急激に変動することがなく、燃料電池１のスタックの劣化を防ぐことができる。

また、燃料電池１の起動停止中及び起動準備中におけるＤＣリンク部１２の充電は、コンバータ部１０とインバータ部１１の双方をともに停止させた状態で、インバータ部１１より電力消費の少ないＡＣブリッジ回路部１３によって行われるので、燃料電池１の起動準備中における電力消費を少なく抑えることができる。しかも、このときにＡＣブリッジ回路部１３を選択するスイッチ回路部１４として、リレー駆動回路の非通電時にＡＣブリッジ回路部１３側を選択するリレーを用いることで、ＡＣブリッジ回路部１３の選択に伴うスイッチ回路部１４での電力消費も抑制でき、より省電力効果の高い発電システムを供給できる。

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、燃料電池１として固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いた場合を示したが、燃料電池１には他の形式の燃料電池、たとえば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）などを用いることも可能である。

また、上述した実施形態では、発電システム単体の構成について説明したが、この発電システムは、燃料電池１で発生する排熱を排熱回収手段（たとえば、熱交換器）で回収して温水生成用の熱源として利用するなど、コージェネレーションシステムの構成要素としても適用可能である。

また、上述した実施形態では、ＰＣ制御部１５が燃料電池１のスタック温度の監視を行い、また、ＰＣ制御部１５からＦＣ制御部７に対して各種指令を行うように構成した場合を示したが、ＰＣ制御部１５とＦＣ制御部７とが受け持つ制御（両者の役割分担）は適宜変更可能である。すなわち、たとえば、スタックに関する監視はすべてＦＣ制御部７で行うように構成したり、あるいは、燃料電池１の起動／停止指令や動作目標値などをＦＣ制御部７が設定してＰＣ制御部１５に送信するように構成することもできる。

１ 燃料電池
２ 商用電源系統
３ パワーコンディショナ
４ 補機電源部
５ 発電部（スタック）
６ 補機
７ ＦＣ制御部
８ 商用電源
１０ コンバータ部
１１ インバータ部
１２ ＤＣリンク部
１３ ＡＣブリッジ回路部
１４ スイッチ回路部
１５ ＰＣ制御部
Ｘ しきい値

Claims (3)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池から出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、
   前記コンバータ部から出力される直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統に供給する正動作と、前記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換してＤＣリンク部に出力する逆動作とが可能なインバータ部と、
   前記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＤＣリンク部に供給するＡＣブリッジ回路部と、
   前記インバータ部またはＡＣブリッジ回路部のいずれを商用電源系統に接続するかを選択するスイッチ回路部と、
   前記ＤＣリンク部に接続された補機電源部とを備え、
   前記燃料電池の起動停止中及び前記燃料電池が起動されてから発電を開始するまでの起動準備中は、前記コンバータ部及びインバータ部を停止状態としつつ、前記スイッチ回路部をＡＣブリッジ回路部側に接続して商用電源系統から前記ＤＣリンク部を充電するとともにＤＣリンク部を介して補機電源部に電力を供給する
   ことを特徴とする発電システム。
2. 前記燃料電池の起動準備が完了すると、前記コンバータ部の停止状態を維持しながら、前記スイッチ回路部の接続をインバータ部側に切り替えて前記インバータ部の逆動作を開始させることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
3. 前記補機電源部が絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発電システム。

Images