CN101542865B - 发电装置及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发电装置及其运转方法，该发电装置包括：产生直流电力的发电机(1)；电力负载(5)；检测在系统电源(8)与连结点(9)之间流动的电流的电流检测器(7)；和切换来自发电机(1)的直流电力和经由连结点(9)的来自系统电源(8)的交流电力，并供给至电力负载(5)的切换器(4)。

Description

发电装置及其运转方法
技术领域
本发明涉及包括产生直流电力的发电机、内部电力负载、和检测在系统电源与连结点之间流动的电流的电流检测器的发电装置及其运转方法，特别涉及具有用于切换来自发电机的直流电力和来自系统电源的交流电力并供给至内部电力负载的切换器的发电装置及其运转方法。
背景技术
燃料电池等由发电机产生直流电力并将其通过逆变器等电力变换器变换为交流电力的发电装置，一般来说，与系统电源进行系统连结并使用。在以这样的方式使用的发电装置中，由发电机发电产生的电力和来自系统电源的电力被供给至外部电力负载(例如家庭使用的电力)。
但是，燃料电池等产生直流电力的发电机，相对于外部电力负载的负载变动的输出变化速度较慢，因此，在从发电装置接受电力供给的全设备的总消耗电力比从发电装置输出的输出电力低的情况下，产生剩余电力，产生向系统电源的电力的逆流。能够防止或者缓和上述状况的发电装置是已知的(例如，参照专利文献1和专利文献2)。
在专利文献1公开的发电系统中，在产生剩余电力时、系统侧异常时等的逆变器输出停止时，将由发电机产生的直流电力通过与逆变器并联设置的第一DC/DC转换器供给至直流负载，使剩余电力被消耗。由此，在产生剩余电力时、系统侧异常时等的逆变器输出停止时，能够防止逆流。
此外，在专利文献2公开的燃料电池系统中，产生剩余电力时，由燃料电池产生的直流电力被供给至连接在逆变器上的直流负载，使剩余电力被消耗。图4是表示该专利文献2的发电装置的结构的框图，是将专利文献2的图1简化的图。
如图4所示，该燃料电池系统包括：燃料电池101、从燃料电池101输入直流电力并变换该电压的DC/DC变换器102、和将DC/DC变换器102的输出变换为交流的DC/AC变换器(逆变器)103。DC/AC变换器103的输出侧通过电源配线110在连结点107与系统电源106连接。在连结点107，连接有外部的交流电力负载109。此外，在电源配线110上连接有内部交流电力负载(加热器)104。即，在该燃料电池系统中的来自燃料电池101的交流电力的输出侧连接有交流电力负载104。在连接系统电源106和连结点107的电气配线上配设有检测在系统电源106与连结点107之间流动的电流的电流检测器105。电流检测器105检测出的电流被输入控制器108。控制器108，在电流检测器105检测出的电流的方向为从连结点107朝向系统电源106的方向时，使内部交流电力负载104动作。由此，由燃料电池101产生的剩余电力以交流的形式被内部交流电力负载104消耗，防止了逆流。
专利文献1：日本特开2006-67757号公报(特别参照图1)
专利文献2：日本特开2006-12563号公报(特别参照图1)
发明内容
但是，在专利文献2的燃料电池系统中，为了检测逆流的产生，控制器108必须能够识别出电流检测器105检测出的电流的方向为规定的方向的情况。电流检测器105由CT等电流传感器构成，对检测对象的电流的大小和方向进行检测。在这样的电流检测器105中，在其检测部(例如在CT(current transformer：电流互感器)中为检测线圈)的方向(以下仅称电流检测器的方向)相对于检测对象的电流相反时，将作为检测对象的电流的方向检测为逆向。这一点，专利文献1的发电系统也是同样的。
于是，现有技术中，一般来说，在设置上述发电装置的情况下，对电流检测器是否设置在规定的方向进行检查。该检查通过以下方式实施：施工者在与系统电源的连结点和DC/AC变换器之间的电源配线上连接规定的交流负载，在使DC/AC变换器停止(gate block：控制极封锁)的状态下从系统电源向该规定的交流负载时而供给电力时而停止供给，此时对电流检测器检测出的电流的方向进行确认。从而，存在发电装置的设置操作需要花费时间，其成本太高的问题。
此外，在专利文献2的燃料电池系统中，在系统异常时，需要使将燃料电池101的直流输出变换为交流的DC/AC变换器103进行控制极封锁，使得不向系统电源106施加DC/AC变换器103的输出电压，这样的话，此时产生的剩余电力无法被内部交流电力负载104消耗，存在无法适当地应对系统异常的问题。
本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供一种发电装置，其构成为将由发电机产生的直流电力变换为交流，在与系统连结的同时输出，基于由电流检测器检测出的系统电源与连结点之间的电流向内部电力负载供给剩余电力，其能够降低电流检测器的施工成本。
为了解决上述课题，本发明的发电装置包括：产生直流电力的发电机；电力负载；检测在系统电源与连结点之间流动的电流的电流检测器；和切换来自上述发电机的直流电力和经由上述连结点的来自上述系统电源的交流电力，并供给至上述电力负载的切换器。在此，本发明中“来自发电机的直流电力”指的是“以发电机为源的直流电力”，包括直接来自发电机的直流电力和来自发电机且经由中间的设备(例如DC/DC变换器)的直流电力这两者。
根据这样的结构，能够通过将由发电机产生的剩余电力通过切换器供给至电力负载并在电力负载处被消耗，从而防止逆流等，并且还能够将经由连结点的来自系统电源的交流电力通过切换器供给至电力负载，由此进行电流检测器的设置是否适当的检查。从而，能够将原本用于剩余电力消耗的电力负载用于电流检测器的设置是否适当的检查，其结果，不像现有技术那样需要准备检查电流检测器的设置是否适当时专用的电力负载，由此能够降低检查电流检测器的设置是否适当时的成本。此外，能够将由发电机产生的剩余电力保持为直流地供给至电力负载，因此，在系统异常时，即使使将发电机的直流输出变换为交流的DC/AC变换器进行控制极封锁，此时产生的剩余电力也能够被电力负载消耗。因此，能够适当地应对系统异常。
上述发电装置也可以构成为：包括控制上述切换器的动作的控制器，上述控制器，在判定通过上述电流检测器检测出的电流的方向的情况下，以将来自上述系统电源的交流电力供给至上述电力负载的方式切换上述切换器，在上述发电机产生剩余电力的情况下，以将上述发电机的直流电力供给至上述电力负载的方式切换上述切换器。此处，在本发明中，“在产生剩余电力的情况下，切换切换器”指的是“使切换器为：在将剩余电力供给至电力负载的时刻，该切换器为已被切换的状态”，而不是指必须在确认已产生剩余电力之后使切换器切换，也可以在确认产生剩余电力之前，即从判定通过电流检测器检测出的电流的方向之后直到将剩余电力供给至电力负载之前的任意时刻。
也可以是，上述发电装置包括：输入来自上述发电机的直流并变换其电压的第一DC/DC变换器；和将上述第一DC/DC变换器的输出变换为交流的DC/AC变换器，上述电力负载通过上述切换器与上述第一DC/DC变换器的输出侧电连接。
上述控制器也可以构成为：当通过上述电流检测器检测出从上述连结点流向上述系统电源的电流时，切换上述切换器，将来自上述发电机的直流电力供给至上述电力负载。
根据这样的结构，由于在通过电流检测器检测出朝向系统电源的电流时，由发电机产生的剩余电力能够被电力负载消耗，因此能够防止逆流。
上述控制器也可以切换上述切换器，将来自上述系统电源的交流电力供给至上述电力负载，此时，判定通过上述电流检测器检测出的电流的方向。
根据这样的结构，根据通过电流检测器检测出的电流的方向，能够判定电流检测器的设置是否适当。
上述发电装置也可以构成为：包括显示器，上述控制器构成为将与上述已判定的上述电流的方向相关的信息显示在上述显示器中。
根据这样的结构，在以错误的方向设置电流检测器的情况下，能够引起施工者的注意。
上述控制器也可以构成为：在上述已判定的上述电流的方向与预先设定的电流的方向相反的情况下，使通过上述电流检测器检测出的电流的方向反转，基于该反转后的电流进行控制。
根据这样的结构，在以错误的方向设置电流检测器的情况下也能够直接进行控制，因此不需要进行电流检测器的设置修正操作，能够降低电流检测器的施工成本。
上述发电机也可以包括用于积蓄回收上述发电机的排出热量的热介质的蓄热器，上述电力负载是对上述热介质进行加热的电加热器。
根据这样的结构，能够有效地利用剩余电力，能够提高节能性。
也可以是，上述发电机为燃料电池系统，上述控制器构成为：在从上述燃料电池系统的启动处理的开始直至开始发电的期间，以将来自上述系统电源的交流电力供给至上述电力负载的方式切换上述切换器，并判定通过上述电流检测器检测出的电流的方向。
根据这样的结构，在接进根据电流的方向检测逆流的发电运转的时刻进行电流检测器的设置是否适当的检查，因此，能够确实地防止由于电流检测器的缺陷导致的异常的产生。
也可以是，上述燃料电池系统包括：具有由原料气体生成富含氢的改性气体的改性器和降低由该改性器改性生成的改性气体的CO浓度的CO降低器的氢生成装置；以及使用已降低上述CO浓度的改性气体进行发电的燃料电池，上述控制器构成为：在从通过上述CO降低器降低CO浓度后的改性气体的CO浓度降低到规定的水平时开始直至上述燃料电池开始发电的期间，进行上述切换器的切换和上述电流的方向的判定。
根据这样的结构，在即将发电运转之前进行电流检测器的设置是否适当的检查，因此能够确实地防止由电流检测器的缺陷导致的异常的产生。
上述控制器也可以构成为：与该控制器的电源的接通相对应地以将来自上述系统电源的交流电力供给至上述电力负载的方式切换上述切换器，并判定通过上述电流检测器检测出的电流的方向。此处的“与该控制器的电源的接通相对应”指的是“与控制器的电源的接通同时，或者与控制器的电源的接通联动”。
上述发电装置也可以在从上述第一DC/DC变换器到上述切换器的电路上，具有使来自该第一DC/DC变换器的直流电力的电压下降为不超过上述系统电源的电压的电压的降压器。根据这样的结构，能够对从降压器至切换器的电路和从连结点至切换器的电路，统一其截面积和长度等的规格。
上述降压器也可以由根据所述发电机的剩余电量使来自该发电机的直流电力的电压下降的第二DC/DC变换器构成。
此外，本发明提供一种发电装置的运转方法，该发电装置包括：产生直流电力的发电机；电力负载；检测在系统电源与连结点之间流动的电流的电流检测器；和切换来自上述发电机的直流电力和经由上述连结点的来自上述系统电源的交流电力，并供给至上述电力负载的切换器，该发电装置的运转方法包括：在判定通过上述电流检测器检测出的电流的方向的情况下，以将来自上述系统电源的交流电力供给至上述电力负载的方式切换上述切换器的步骤；和在上述发电机产生剩余电力的情况下，以将来自上述发电机的直流电力供给至上述电力负载的方式切换上述切换器的步骤。
根据这样的结构，能够降低检查电流检测器的设置是否适当的成本，并且能够适当地应对系统异常。
本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点，能够通过参照附图的以下的适当的实施方式的详细说明变得明确。
本发明提供了如上述方式构成的发电装置，该发电装置构成为：将由发电机产生的直流电力变换为交流，在与系统连结的同时进行输出，基于由电流检测器检测出的系统电源与连结点之间的电流，对内部电力负载供给剩余电力，其能够达到降低电流检测器的施工成本的效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1的发电装置的结构的框图。
图2是表示存储在图1的发电装置的控制装置的存储部中的电流检测器的设置是否适当的检查程序的内容的流程图。
图3是示意性地表示本发明的实施方式2的发电装置的结构的框图。
图4是简化地表示现有技术的发电装置的结构的框图。
图5是简化地表示作为图1的发电机的结构例的燃料电池系统的框图。
图6是抽出图1的发电装置的控制程序的与切换器相关的部分进行表示的流程图。
符号说明
1发电机
2DC/DC变换器
3DC/AC变换器
4切换器
5内部电力负载
6DC降压器
7电流检测器
8系统电源
9连结点
10控制器
10a重试计数器
11外部交流电力负载
12电源配线
13电流检测器
20排热回收配管
20a去程配管
20b回程配管
21蓄热器
22蓄热量传感器
22A～22D温度传感器
23供热水器
24龙头
25蓄热信息控制器
31显示装置
50燃料电池系统
51燃料电池
52原料气体供给器
53氢生成装置
54改性器
55CO降低器
56氧化剂气体供给器
57电输出端子
58、59温度传感器
100发电装置
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。在以下的实施方式中，对于所有图中相同或者相当的部分附加相同的符号并省略重复说明。
(实施方式1)
图1是示意性地表示本发明的实施方式1的发电装置的结构的框图。
如图1所示，本实施方式1的发电装置包括：发电机1、DC/DC变换器(第一DC/DC变换器)2、DC/AC变换器3、切换器4、内部电力负载5、DC降压器6、电流器检测器7、控制器10、电流检测器13、显示装置31。
发电机1由产生直流电力的发电机构成。此处，发电机1例如由燃料电池系统构成。关于燃料电池系统在此后进行说明。DC/DC变换器2将从发电机1输出的直流电力的电压变换为规定的电压。此处，DC/DC变换器2例如由升压斩波器(chopper)构成，将从发电机1输出的直流电力的电压升压为规定的电压(例如约400V)。DC/AC变换器3将从该DC/DC变换器2输出的直流电力变换为交流电力。此处，DC/AC变换器3例如通过由半导体开关元件组成的逆变器构成。DC/AC变换器3的输出端子通过电源配线12连接在与系统电源8的连结点9。系统电源8例如为电力公司等商用电网。在连结点9连接有外部交流负载11。外部交流负载11相当于例如由一般家庭中使用的电视、空调等电力消耗设备组成的家庭内电力负载。由此，从DC/AC变换器3输出的交流电力与系统电源8系统连结，并且被供给至外部交流负载11。
并且，在连接系统电源8和连结点9的配线上设置有电流检测器7。电流检测器7由CT(current transformer)等电流传感器构成，用于检测在连接系统电源8和连结点9的配线中流动的电流的大小和方向。
此外，在DC/DC变换器2的输出端子上连接有DC降压器6。DC降压器6具有两个功能。第一种功能是使从DC/DC变换器2输出的直流电力的电压(例如400V)降低为不超过系统电源8的电压(200V)的电压。通过该功能，在从直流侧对内部电力负载5供给直流电力的情况下，能够将该电流值限制在不超过从交流侧供给交流电力的情况下的最大电流值。其结果，能够与交流侧的电路的截面积和长度同样地设计从DC降压器6到内部电力负载5的电路的截面积和长度。其结果，对从DC降压器6到切换器4的电路和从电源配线12到切换器4的电路，统一其截面积和长度等的规格。
第二种功能是，将该被降低的电压在不超过系统电源8的电压的范围内进行调整，调整供给内部电力负载5的直流电力。如果仅要求第一种功能，则能够使用仅降低直流电压的结构简单的电设备。但是，此处，因为也要求第二种功能，所以由综合具有这些功能的DC/DC变换器(第二DC/DC变换器)构成DC降压器6。另外，内部电力负载5的额定电压例如为200V。DC降压器6的输出端子与切换器4的一个输入端子连接。切换器4的另一个输入端子与电源配线12连接，并且切换器4的输出端子与内部电力负载5连接。切换器4有选择地(切换)使内部电力负载5与DC降压器6和电源配线12连接。内部电力负载5由能够在直流和交流这两者下动作的负载构成。此处，内部电力负载5例如由电加热器构成。内部电力负载5内置有开关(未图示)，该开关的动作通过后述的控制器10被控制，从而导通、断开。并且，在电源配线12的与切换器4的连接点和电源配线12的与DC/AC变换器3的连结点之间，在该电源配线12上设置有电流检测器13。电流检测器13由CT等电流传感器构成，检测在电源配线12的该部分中流动的电流的大小。
显示装置31由触摸面板等显示器构成，进行必要的显示。
控制器10由微型计算机等运算器构成，具有运算处理部、存储部、以及用于输入指令和必要的数据的输入部(均未图示)。控制器10将其处理结果显示在显示装置31的画面中。控制器10通过输入所需的信息控制发电装置的必需的结构要素，从而控制发电装置整体的动作。此处，本发明的控制器所指的不仅是单独的控制器，还包括控制器组。从而，控制器10不一定需要由单独的控制器构成，还可以具有分散配置的多个控制器，使其协同动作而进行控制。
具体地说，在控制器10中，利用规定的程序构筑有重试计数器10a，并且从电流检测器7和电流检测器13输入电流检测信号。另一方面，控制器10对发电机1、DC/AC变换器3、切换器4、内部电力负载5、DC降压器6和显示装置31的动作进行控制。由此，控制器10进行设置发电装置1时的电流检测器7的设置是否适当的检查、逆流的防止和系统异常的应对。关于这些动作在后面进行详细叙述。
接着，对作为发电机1的结构例的燃料电池系统进行说明。图5是简略地表示作为图1的发电机的结构例的燃料电池系统的框图。
如图5所示，燃料电池系统50为公知的结构。因此，此处简单地说明其结构和动作。燃料电池系统50具有原料气体供给器52。原料气体供给器52例如由柱塞泵(plunger pump)构成，将从城市气体设施(未图示)供给的原料气体(例如以天然气为主要成分的城市气体)升压，并将其供给至氢生成装置53。氢生成装置53具有改性器54和CO降低器55。改性器54将从原料气体供给器52供给的原料气体改性，生成富含氢的改性气体。CO降低器55将由改性器54生成的改性气体的CO浓度降低至规定的水平(一般为10ppm以下)。具体地说，CO降低器55由变质器(变成器)和CO氧化器中的至少任一种构成。变质器通过变质反应降低改性气体中的CO的浓度。CO氧化器通过氧化降低改性气体中的CO的浓度。此处，CO降低器55由变质器和CO氧化器构成。将在CO降低器55中降低CO浓度后的改性气体作为燃料气体供给至燃料电池51的阳极。燃料电池51为公知的结构。向燃料电池51的阴极从氧化剂气体供给器56供给氧化剂气体。氧化剂气体供给器56例如由鼓风机等构成，吸入外部气体(空气)并将其作为氧化剂气体进行供给。燃料电池51使供给的燃料气体与氧化剂气体在阳极和阴极进行发电反应，产生电。未用于发电反应的燃料气体和氧化剂气体分别被排出至燃料电池51的外部。另一方面，产生的电从电输出端子57被输出至图1的DC/DC变换器2。此外，燃料电池系统50具有分别检测变质器和CO氧化器的温度的温度传感器58和温度传感器59。由温度传感器58和温度传感器59分别检测出的变质器的温度和CO氧化器的温度被输入控制器10。在输入的变质器的温度和CO氧化器的温度分别达到规定的阈值温度的情况下，控制器10判定通过CO降低器55降低CO浓度后的改性气体的CO浓度已降低到上述的规定的水平。
接着，对如上所述构成的本实施方式1的发电装置的动作进行详细说明。由于发电装置的一般的动作已为人们所公知，以下重点对本发明特有的动作进行说明。
首先，对与作为本发明的特征的切换器4相关的动作进行说明。图6是抽出图1的发电装置的控制程序的与切换器相关的部分并进行表示的流程图。
该控制程序存储在控制器10的存储部(未图示)中，控制器10通过在其运算处理部执行该程序，控制发电装置1的动作。
如图6所示，控制器10首先判定当前时刻是否为控制器10的电源接通的时刻(步骤S101)。具体地说，发电装置1在进行设置时在连结点9与系统电源8连接(参照图1)。由此，控制器10的电源接通(控制器10为ON)。控制器10，当其电源接通时，首先进行初始化处理。之后，开始各项处理。此处，控制器10在初始化处理后，判定当前时刻是否为自身的电源接通的时刻。控制器10，在接续初始化处理进行该判定的情况下，判定当前时刻为控制器10的电源接通的时刻，在不是这样的情况下，判定当前时刻不是控制器10的电源接通的时刻。
控制器10，在判定当前时刻为控制器10的电源接通的时刻的情况下(步骤S101中的YES)，进行并完成电流检测器7的设置是否适当的检查(步骤S104)，其中，切换器4被切换为AC侧(连结点9侧)(步骤S105)。关于电流检测器7的设置是否适当的检查(步骤S104)在后面进行详细说明。之后，返回开始。
另一方面，控制器10，在判定当前时刻不是控制器10的电源接通的时刻的情况下(步骤S101中的NO)，判定当前时刻是否在发电开始前的规定期间内(步骤S102)。此处，在本发明中，“发电开始前的规定期间”指的是“从燃料电池系统50的启动处理的开始直至燃料电池51开始发电的期间”。另外，在“发电开始前的规定期间”中，该判定更优选在“从通过CO降低器55降低CO浓度后的改性气体的CO浓度降低到上述规定的水平(10ppm以下)开始直至燃料电池51开始发电的期间”进行。通过CO降低器55降低CO浓度后的改性气体的CO浓度是否降低到上述规定的水平，如上所述，控制器10通过输入的变质器的温度和CO氧化器的温度是否达到各自规定的阈值温度而进行判定。另外，也可以设置检测通过CO降低器55降低CO浓度后的改性气体的CO浓度的浓度传感器，控制器10通过监测由该浓度传感器检测出的CO浓度，判定通过CO降低器55降低CO浓度后的改性气体的CO浓度是否降低到了上述规定的水平。
控制器10，在判定当前时刻在开始发电前的规定期间内的情况下(步骤S102中的YES)，进行并完成电流检测器7的设置是否适当的检查(步骤S104)，其中，切换器4被切换为AC侧(连结点9侧)(步骤S105)。之后，返回开始。存在电流检测器7在家庭中进行用于设置其他的电气产品的电气工程时被卸下的情况，在该情况下，可能未设置在正常的方向。此外，在设置电流检测器7之后，存在随着时间经过电流检测器7发生故障的可能性。如上所述，通过在“开始发电前的规定期间”完成电流检测器7的设置是否适当的检查(步骤S104)，能够确实地防止由电流检测器7的缺陷导致的发电装置1的异常的产生。
另一方面，控制器10，在判定当前时刻不在开始发电前的规定期间内的情况下(步骤S102中的NO)，判定发电机1是否已产生剩余电力(步骤S103)。
控制器10，在已判定发电机1产生了剩余电力的情况下(步骤S103中的YES)，将切换器4切换为DC侧(DC/DC变换器2侧)(步骤S106)。之后，进行逆流的防止或者系统异常的应对(步骤S107)，之后返回开始。在判定未产生剩余电力的情况下(步骤S103中的NO)，直接返回开始。
接着，依次对上述的切换器4的切换、电流检测器7的设置是否适当的检查、逆流的防止和系统异常的应对进行说明。
首先，对设置发电装置时电流检测器7的设置是否适当的判定进行说明。
图2是表示存储在控制器10的存储部(未图示)中的电流检测器7的设置是否适当的检查程序的内容的流程图。控制器10通过在其运算处理部执行该程序，完成电流检测器7的设置是否适当的检查。
在本实施方式中，施工者在设置发电装置时，将电流检测器7(正确地说，其检测部(例如CT(current transformer)的检测线圈))连接在系统电源8与连结点9之间的配线上，将输出信号线连接于控制器10。之后，为了确认这些施工是否适当地进行，通过控制器10进行电流检测器7的设置是否适当的检查。不仅对电流检测器7的检测部的方向进行该设置是否适当的检查，还对配线等必要的操作的适当与否进行该检查。
具体地说，如图1和图2所示，首先，控制器10将重试计数器10a的计数值(以下称为重试计数值)设为0(步骤S1)。
接着，控制器10获取电流检测器7检测出的系统电源的受电端的三相电流中U相和W相的电流值(以下称为受电端电流值)，将其作为检查值A保存(步骤S2)。
接着，控制器10以使内部电力负载5与电源配线12连接的方式切换切换器4，之后，启动内部电力负载5(使其动作)(步骤S3)。此时，控制器10当然使发电机1和DC/AC变换器3停止。此外，内部电力负载5的导通/断开通过控制器10使内部电力负载5内置的开关(未图示)动作而进行。由此，向电力负载5供给来自系统电源的交流电力(如图1中的实线箭头所示)。
接着，控制器10获取此时的U相和W相的受电端电流值，将其作为检查值B保存(步骤S4)。
接着，控制器10在从上述的内部电力负载5导通开始经过规定时间之后，断开内部电力负载5(使其停止)(步骤S5)。在步骤S3导通内部电力负载5直至在步骤S4断开内部电力负载5的时间(内部电力负载5的导通时间)，例如为0.1秒。
接着，控制器10将作为内部电力负载导通时的U相和W相的受电端电流值的检查值B的符号(电流的方向)与在其存储部预先存储的U相和W相的受电端电流的规定的符号(电流的方向)进行对比，判定检查值B的符号与规定的符号是否相反(步骤S6)。在检查值B的符号不相反的情况下，进入步骤S8。此处，检查值B的符号不相反，指的是电流检测器7设置为正规的方向。
另一方面，在检查值B的符号为相反的情况下，进入步骤S7。此处，检查值B的符号为相反，指的是电流检测器7设置为与正规的方向相反的方向。在步骤S7，控制器10将此后从电流检测器7输入的U相和W相的受电端电流值的符号反转，设定它的动作使得能够将其用于控制。由此，控制器10在此后将输入的U相和W相的受电端电流值的符号反转，使用该符号被反转后的U相和W相的受电端电流值进行逆流的防止和系统异常的应对时的剩余电力处理。因此，在电流检测器7被设置为与正规的方向相反的方向的情况下，也无需进行修正操作，降低了电流检测器7的设置成本。
接着，在步骤S8，控制器10判定检查值B与检查值A的差是否在预先存储在其存储部中的规定的阈值以上(步骤S9)。此处，该差为规定的阈值以上意味着电流检测器7被正常地设置。从而，在该差为规定的阈值以上的情况下，控制器10在显示装置31中显示电流检测器5正常的信息(步骤S9)，之后，结束该检查。
另一方面，该差不足规定的阈值意味着电流检测器7可能没有被正常地设置(电流检测器7的配线脱落、电流检测器7的信号线的断线等)。于是，在该差不足规定的阈值的情况下，控制器10判定重试计数值是否在预先存储在其存储部中的规定的阈值以上(步骤S9)。并且，当重试计数值不足规定的阈值时，将重试计数值增加“1”(步骤S11)，返回步骤S2。
在此之后，在步骤S8中检查值B与检查值A的差在规定的阈值以上的情况下，如上所述经过步骤S9结束该检查。在此情况下，意味着在最初的步骤S8中，由于噪音等外部原因错误地将电流检测器7的设置判定为不良。但是，在相反的情况下，控制器10重复步骤S11、S2～8、S10，直至重试计数值达到规定的阈值，在步骤S8中，当重试计数值达到规定的阈值时，在显示装置31中显示电流检测器7异常的信息(步骤S12)，之后结束该检查。由此，确定电流检测器7的设置不良。并且，通过该向显示装置31的电流检测器7的异常显示，提示施工者需要进行电流检测器7的设置状态的确认和修正操作。然后，当施工者完成电流检测器7的设置状态的修正操作时，施工者向控制器10的输入部输入规定的指令。由此，控制器10再度进行上述的电流检测器7的设置是否适当的检查。在仍然显示电流检测器7的异常的情况下，施工者重复修正操作直至控制器10显示电流检测器7正常的信息。
接着，对发电装置的逆流的防止和系统异常时的应对进行说明。
在图1中，控制器10在其输入部被输入规定的指令(使发电机1开始发电的指令(例如发电请求))时，切换切换器4(切换为DC侧)，使得内部电力负载5与DC降压器6连接。此处，也可以在与逆流或者系统异常相关联地产生剩余电力之后，将切换器4切换至DC侧。在上述的对图6的说明中，“产生剩余电力的情况下，将切换器4切换至DC侧”指的是“使得切换器4为：在将剩余电力供给至内部电力负载5的时刻，该切换器4为被切换至DC侧的状态”。控制器10控制发电装置1的整体并进行发电运转。在发电运转中，发电机1所产生的直流电力在DC/DC变换器2被升压，在DC/AC变换器3被变换为交流后供给至外部交流电力负载11。控制器11控制发电机1，使其基本上追踪外部交流电力负载11的电力消耗的变动而进行发电，当无法完全追踪，外部交流电力负载11的电力消耗超过发电机1的发电量时，该超过的部分(不足的部分)的电力从系统电源8经由连结点9供给至外部交流电力负载11。另一方面，当无法完全追踪，外部交流电力负载11的电力消耗低于发电机1的发电量时，控制器10进行如下所述的防止逆流的控制。
控制器10在发电机1发电的期间，监视电流检测器7检测出的U相和W相的受电端电流值的符号(如上所述，在该符号被反转的情况下，为该反转后的符号)。该符号在通常的情况下，即在从系统电源8向外部交流电力负载11供给电力时，为表示从系统电源8朝向连结点9的电流的方向的符号，但在逆流时，变为表示从连结点9朝向系统电源8的电流的方向的符号。于是，在U相和W相的受电端电流值的符号变为表示从连结点9朝向系统电源8的电流的方向的符号时，控制器10判定发生了逆流。于是，控制器10导通内部电力负载5，并且基于从电流检测器7输入的U相和W相的受电端电流值，计算出剩余电力，调节DC降压器6的输出，使得变为相当于该计算出的剩余电力的电力。由此，由发电机1产生的剩余电力经由DC/DC变换器2、DC降压器6和切换器4被供给至内部电力负载5(如图1的虚线箭头所示)，在此被消耗。另一方面，控制器10以降低发电机1的发电电力的方式进行控制，直至通过电流检测器7检测出的逆流消失(根据U相和W相的受电端电流值的符号判定逆流消失)。由此防止逆流。
此外，控制器10在发电机1发电的期间，监视电流检测器13检测出的电源配线12的电流值的大小。系统异常具体来说指的是系统的停电，当发生停电时，从DC/AC变换器3通过电源配线12朝向外部交流负载11瞬时地流过异常电流。因此，当电流检测器13检测出的电流值的大小在规定的阈值以上时，控制器10判定发生了系统异常(停电)。于是，控制器10使DC/AC变换器3进行控制极封锁，并且导通内部电力负载5。通过该控制极封锁，能够防止通过该发电装置(正确来说为DC/AC变换器3)将其输出电压施加在系统(系统电源8)上。另一方面，发电机1因为其追踪性有限所以无法瞬时停止发电，因此，会暂时性地产生剩余电力。但是，该由发电机1产生的剩余电力经由DC/DC变换器2、DC降压器6和切换器4被供给至内部电力负载5，并在此被消耗。由此，发电装置能够适当地应对系统异常。
在此，特别强调以下几点。即，如果仅考虑消耗逆流时的剩余电力，则无需从比DC/AC变换器3更靠发电机1侧的电力供给通路(本实施方式中为DC/DC变换器2的输出端子)向内部电力负载5供给直流电力，只要从DC/AC变换器3的输出侧的电力供给通路(电源配线12)向内部电力负载5供给交流电力即可。在此情况下，无需切换器4。但是，如果考虑逆流时和系统异常时这两者的剩余电力的消耗，则在上述结构中，在系统异常时使DC/AC变换器3进行控制极封锁，所以由于该控制极封锁，无法将由发电机1产生的剩余电力供给至内部电力负载5。于是，本实施方式的发电装置，如上所述，构成为从比DC/AC变换器3更靠发电机1侧的电力供给通路向内部电力负载5供给直流电力。此外，例如，在发电机构成为使用燃气发动机的发电机的情况下，因为它的发电相对于其电力负载(输出电力)的变化的追踪性优异(响应速度高)，所以能够在发生系统异常时瞬时停止发电，不产生剩余电力。于是，在使用这样的发电机的发电系统中，以从DC/AC变换器的输出侧的电力供给通路向内部电力负载供给交流电力的方式构成即可。但是，在它的发电相对于其电力负载的变化的追踪性较差(响应速度慢)的发电机1中则必须采用上述结构。因为燃料电池的启动和停止需要花费时间，所以是这样的发电机的典型例子。因此，本发明对于使用燃料电池的发电系统特别有效。
如以上所说明的，根据本实施方式的发电装置，能够通过切换器4有选择地相对于一个内部电力负载5供给来自发电装置的直流电力和来自系统电源8的交流电力，因此，能够使用一个内部电力负载5进行电流检测器7的设置是否适当的检查和剩余电力的消耗。换言之，能够将原本用于剩余电力消耗的内部电力负载5用于电流检测器7的设置是否适当的检查。因此，不需要如现有技术那样准备电流检测器7的设置是否适当的检查时专用的电力负载，能够降低电流检测器的设置是否适当的检查的成本。此外，由于能够自动地进行电流检测器7的设置是否适当的检查，能够简化电流检测器7的设置是否适当的检查。进而，即使电流检测器7的方向设置为与正规的方向相反的方向，也能够直接进行防止逆流和应对系统异常的控制，因此，无需进行修正电流检测器7的方向的错误设置的操作。因此，能够降低电流检测器7的施工成本。
[变形例]
在上述的结构例中，在电流检测器7被错误设置的情况下，通过将电流检测器7检测出的电流的符号反转并用于控制，无需进行电流检测器7的设置修正操作。相对于此，在本变形例中，在控制器10判定由电流检测器7检测出的电流的符号与正规的方向相反的情况下，控制器10将该被判定为相反的电流的方向和警告该情况的信息同时显示在显示装置31的画面中。由此，提示施工者注意电流检测器7被错误地设置其方向的情况。施工者在看到该提示后，进行电流检测器7的设置修正操作。
(实施方式2)
图3是示意性地表示本发明的实施方式2的发电装置的结构的框图。
本实施方式的发电装置举例表示了实施方式1的发电装置中的内部电力负载5的具体结构。本实施方式的发电装置的基本结构与实施方式1的发电装置相同，以下，仅对于不同点进行说明。
在图3中，内部电力负载5由电加热器构成。具体地说，本实施方式的发电装置100具有蓄热器21和蓄热信息控制器25。蓄热器21，在此由所谓的叠层煮沸方式的热水箱构成。由该热水箱组成的蓄热器21和发电机1通过排热回收配管20连接。在发电机1的内部形成有热介质流路(未图示)。排热回收配管20由去程配管20a和回程配管20b构成，蓄热器21的下部通过去程配管20a连接至发电机1的热介质流路的入口，发电机1的热介质流路的出口通过回程配管20b连接至蓄热器21的上部。并且，通过未图示的泵，热介质以从蓄热器21的下部流出，通过去程配管20a、发电机1的热介质流路、以及回程配管20b返回蓄热器21的上部的方式循环。热介质在此为温水(热水)。由此，热介质回收发电机1的排出热量并升温，该升温后的热介质以从下向上依次升高温度的方式积蓄在蓄热器21的内部。其结果，发电机1的排出热量被积蓄在蓄热器21中。在蓄热器21的上部连接有供热水配管25的基端，在该供热水配管的中间和前端，分别设置有备用的供热水器23和作为供热水终端的龙头24。通过打开该龙头24，通过供热水配管25从蓄热器21取出作为热介质的温水，供用户使用。此外，倘若在蓄热器21内没有热介质的情况下，通过供热水器23的备用运转，从该供热水器23向龙头24供给温水(热介质)。
而且，在排热回收配管20的回程配管20b中，设置有作为内部电力负载5的电加热器。由此，当电加热器导通时，通过该电加热器流入回程配管20b的热介质被升温。其结果，剩余电力能够被变换为热并积蓄在蓄热器21中，能够被有效利用。
在蓄热器21中还设置有蓄热量传感器22。蓄热量传感器22具有多个(此处为4个)温度传感器22A、22B、22C、22D，该多个温度传感器22A、22B、22C、22D例如由热敏电阻等构成，沿着铅垂方向以规定间隔设置在由热水箱组成的蓄热器21的侧壁上。由上述多个温度传感器22A、22B、22C、22D检测出的温度被输入蓄热信息控制器25。蓄热信息控制器25基于由温度传感器22A、22B、22C、22D检测出的温度、和蓄热器21的铅垂方向上的每个与各温度传感器对应的部位的容积，计算出蓄热器21的蓄热量，将其输出至控制器10。控制器10基于该蓄热量控制发电机1的发电，当该蓄热量在相当于蓄热器21的满容量的阈值以上时停止发电。
接着，对以上述方式构成的发电装置的电流检测器的设置是否适当的检查、防止逆流、应对系统异常的动作进行说明。
本实施方式的电流检测器的设置是否适当的检查与实施方式1的电流检测器的设置是否适当的检查(图2的流程图)基本相同。但是，需要考虑以下的情况。
即，在图2的流程图的步骤S3～S4中，控制器10使作为电力负载5的电加热器5瞬时导通和断开，获取其断开时(步骤S2)和导通时(步骤S3)的来自电流检测器7的受电端电流值。这是因为，电力负载5为电加热器，在发电装置100停止，热介质不循环的状态下通过该电加热器加热热介质，因此，缩短通电时间能够使得排热回收配管20内的热介质不会过热。此外，电加热器为电阻负载，因此，控制器10仅将有效电力的变化作为电加热器的导通和断开引起的有效的受电端电流值的变化处理。由此，与实施方式1同样，能够降低电流检测器7的施工成本，并且能够简化电流检测器7的设置是否适当的检查。
本实施方式的防止逆流和应对系统异常的动作与实施方式1中的防止逆流和应对系统异常的动作基本相同。但是，被作为电力负载5的电加热器5消耗的电力，能够作为热被传递给排热回收配管20内的热介质，并积蓄在蓄热器21中。由此，能够有效使用剩余电力，其结果，能够提高发电装置100的节能性。
如以上所说明的，根据本实施方式的发电装置，在实施方式1获得的效果之外，还能够获得有效利用逆流时和系统异常时产生的剩余电力的效果。
根据上述说明，本领域的技术人员能够理解本发明的很多改良和其它实施方式。因此，上述说明仅应被解释为例示，目的在于向本领域的技术人员展示实施本发明的最佳的方式。在不脱离本发明的精神的范围内，能够对其结构和/或功能的细节进行实质性的变更。
产业上的可利用性
本发明的发电装置构成为，将由发电机产生的直流电力变换为交流，在与系统连结的同时进行输出，基于由电流检测器检测出的系统电源与连结点之间的电流向内部负载供给剩余电力，其作为能够降低电流检测器的施工成本的发电装置等十分有效。

Claims (13)

1.一种发电装置，其特征在于，包括：
产生直流电力的发电机；DC/AC变换器，其将所述发电机产生的直流电力变换为交流电力再向外部电力负载供给，该DC/AC变换器的输出端子通过电源配线连接在与系统电源的连结点；电力负载；检测在系统电源与所述连结点之间流动的电流的电流检测器；切换来自所述发电机的直流电力和经由所述连结点的来自所述系统电源的交流电力，并供给至所述电力负载的切换器；和控制所述切换器的动作的控制器，
所述控制器构成为，在判定通过所述电流检测器检测出的电流的方向的情况下，以将来自所述系统电源的交流电力供给至所述电力负载的方式切换所述切换器，在所述发电机产生剩余电力的情况下，以将所述发电机的直流电力供给至所述电力负载的方式切换所述切换器。
2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
还包括输入来自所述发电机的直流并变换其电压的第一DC/DC变换器，所述DC/AC变换器将所述第一DC/DC变换器的输出变换为交流，所述电力负载通过所述切换器与所述第一DC/DC变换器的输出侧电连接。
3.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
所述控制器构成为，当通过所述电流检测器检测出从所述连结点流向所述系统电源的电流时，切换所述切换器，将来自所述发电机的直流电力供给至所述电力负载。
4.如权利要求3所述的发电装置，其特征在于：
包括显示器，
所述控制器构成为将与已判定的所述电流的方向相关的信息显示在所述显示器中。
5.如权利要求3所述的发电装置，其特征在于：
所述控制器构成为，在已判定的所述电流的方向与预先设定的电流的方向相反的情况下，使通过所述电流检测器检测出的电流的方向的结果反转，基于该反转后的电流进行控制。
6.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
包括用于积蓄回收所述发电机的排出热量的热介质的蓄热器，所述电力负载为加热所述热介质的电加热器。
7.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
所述发电机为燃料电池系统，
所述控制器构成为，在从所述燃料电池系统的启动处理的开始直至开始发电的期间，以将来自所述系统电源的交流电力供给至所述电力负载的方式切换所述切换器，判定通过所述电流检测器检测出的电流的方向。
8.如权利要求7所述的发电装置，其特征在于：
所述燃料电池系统包括：具有由原料气体生成富含氢的改性气体的改性器和降低由该改性器改性生成的改性气体的CO浓度的CO降低器的氢生成装置；以及使用已降低所述CO浓度的改性气体发电的燃料电池，
所述控制器构成为，在从通过所述CO降低器降低CO浓度后的改性气体的CO浓度降低到规定的水平时开始直至所述燃料电池开始发电的期间，进行所述切换器的切换和所述电流的方向的判定。
9.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
所述控制器构成为，随着该控制器的电源的接通，切换所述切换器，使得将来自所述系统电源的交流电力供给至所述电力负载，并判定通过所述电流检测器检测出的电流的方向。
10.如权利要求2所述的发电装置，其特征在于：
在从所述第一DC/DC变换器到所述切换器的电路上，具有降压器，该降压器使得来自该第一DC/DC变换器的直流电力的电压下降至不超过所述系统电源的电压。
11.如权利要求10所述的发电装置，其特征在于：
所述降压器由根据所述发电机的剩余电量使来自该发电机的直流电力的电压下降的第二DC/DC变换器构成。
12.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：
所述控制器构成为，在从判定通过所述电流检测器检测出的电流的方向之后直到将所述发电机的剩余电力供给至所述电力负载之前的期间，以将所述发电机的直流电力供给至所述电力负载的方式切换所述切换器。
13.一种发电装置的运转方法，该发电装置包括：产生直流电力的发电机；DC/AC变换器，其将所述发电机产生的直流电力变换为交流电力再向外部电力负载供给，该DC/AC变换器的输出端子通过电源配线连接在与系统电源的连结点；电力负载；检测在系统电源与所述连结点之间流动的电流的电流检测器；和切换来自所述发电机的直流电力和经由所述连结点的来自所述系统电源的交流电力，并供给至所述电力负载的切换器，该发电装置的运转方法的特征在于，包括：
在判定通过所述电流检测器检测出的电流的方向的情况下，以将来自所述系统电源的交流电力供给至所述电力负载的方式切换所述切换器的步骤；以及在所述发电机产生剩余电力的情况下，以将所述发电机的直流电力供给至所述电力负载的方式切换所述切换器的步骤。
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