JP2003243016A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線作業を省力化する燃料電池発電システム
を提供する。 【解決手段】 燃料電池34側のDC/DCコンバータ
36から隔離して設置されるDC/ACインバータ50
と、DC/DCコンバータ36に隣接して設置され、D
C/DCコンバータ36を制御する第1の制御部と、D
C/ACインバータ50に隣接して設置され、DC/A
Cインバータ50を制御する第2の制御部を備え、第1
の制御部と第2の制御部との間の制御信号をシリアル通
信53で送受信する。
を提供する。 【解決手段】 燃料電池34側のDC/DCコンバータ
36から隔離して設置されるDC/ACインバータ50
と、DC/DCコンバータ36に隣接して設置され、D
C/DCコンバータ36を制御する第1の制御部と、D
C/ACインバータ50に隣接して設置され、DC/A
Cインバータ50を制御する第2の制御部を備え、第1
の制御部と第2の制御部との間の制御信号をシリアル通
信53で送受信する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池発電システ
ムに関し、特に、燃料電池ユニットと系統連系ユニット
が離間して設置される燃料電池発電システムに関するも
のである。
ムに関し、特に、燃料電池ユニットと系統連系ユニット
が離間して設置される燃料電池発電システムに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来は、例えば、燃料電池発電システム
は、燃料電池から出力された低電圧の直流電力をDC/
DCコンバータで高電圧の直流電力に昇圧してから、D
C/ACインバータにより交流電力に変換して商用電源
へ接続された負荷に電力を供給していた。
は、燃料電池から出力された低電圧の直流電力をDC/
DCコンバータで高電圧の直流電力に昇圧してから、D
C/ACインバータにより交流電力に変換して商用電源
へ接続された負荷に電力を供給していた。
【0003】燃料電池発電システムを家庭用や事業所用
を含む建屋に設置する場合には、一体型燃料電池発電シ
ステムの他に、燃料電池ユニットと系統連系ユニットを
分離する分割型燃料電池発電システムが存在する。
を含む建屋に設置する場合には、一体型燃料電池発電シ
ステムの他に、燃料電池ユニットと系統連系ユニットを
分離する分割型燃料電池発電システムが存在する。
【0004】図5は、従来の燃料電池発電システムの模
式的なブロック図である。屋内分電盤に近接して配置さ
れる系統連系ユニット32は、DC/ACインバータ5
0とインバータ制御装置54を備え、屋外に設置される
燃料電池ユニット30は、改質器38、燃料電池34、
DC/DCコンバータ36、第1の制御部としての燃料
電池メインコントロール部42を備える。
式的なブロック図である。屋内分電盤に近接して配置さ
れる系統連系ユニット32は、DC/ACインバータ5
0とインバータ制御装置54を備え、屋外に設置される
燃料電池ユニット30は、改質器38、燃料電池34、
DC/DCコンバータ36、第1の制御部としての燃料
電池メインコントロール部42を備える。
【0005】上記系統連系ユニット32と燃料電池ユニ
ット30は、主動力線としての正の直流電圧ライン46
及び負の直流電圧ライン47と、多数の制御用入出力線
48により接続されている。
ット30は、主動力線としての正の直流電圧ライン46
及び負の直流電圧ライン47と、多数の制御用入出力線
48により接続されている。
【0006】上記DC/ACインバータ50は、系統電
力配線の施行やメンテナンスの効率性から屋内に設置す
るものであり、一方燃料電池ユニットは、燃料供給源の
屋外ガス配管に近接して配置し、且つ燃料電池の排熱処
理の効率を高める観点から屋外に設置していた。
力配線の施行やメンテナンスの効率性から屋内に設置す
るものであり、一方燃料電池ユニットは、燃料供給源の
屋外ガス配管に近接して配置し、且つ燃料電池の排熱処
理の効率を高める観点から屋外に設置していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、従来の燃料電池発電システムは、燃料電池ユニッ
トとDC/ACインバータとの間を接続する主動力線の
他に、多数の制御信号線が必要である。
如く、従来の燃料電池発電システムは、燃料電池ユニッ
トとDC/ACインバータとの間を接続する主動力線の
他に、多数の制御信号線が必要である。
【0008】この制御信号線の本数が増加する場合に
は、配線ダクト内に制御線を通線させる工程作業や、制
御信号線の両端をターミナルへ接続する際の工程作業が
煩雑となり、接続作業に多くの手間を必要としていた。
は、配線ダクト内に制御線を通線させる工程作業や、制
御信号線の両端をターミナルへ接続する際の工程作業が
煩雑となり、接続作業に多くの手間を必要としていた。
【0009】また、比較的高電圧を伝送する主動力線に
は高電位差が生じており、微小電流で制御する多くの制
御信号線に対して誘導ノイズ等の影響が生じる場合があ
る。
は高電位差が生じており、微小電流で制御する多くの制
御信号線に対して誘導ノイズ等の影響が生じる場合があ
る。
【0010】さらに、制御信号線の本数が増加する場合
には、制御信号線をグループ化し複数の制御信号ケーブ
ル毎に配線ダクトを施行する工程作業も必要となり、主
動力線からの誘導ノイズの影響を避けるために、各制御
信号線の配線ダクトを離隔し距離を保ちながら配線作業
をする手間が必要であった。
には、制御信号線をグループ化し複数の制御信号ケーブ
ル毎に配線ダクトを施行する工程作業も必要となり、主
動力線からの誘導ノイズの影響を避けるために、各制御
信号線の配線ダクトを離隔し距離を保ちながら配線作業
をする手間が必要であった。
【0011】本発明は、斯かる実情に鑑み、燃料電池ユ
ニットとDC/ACインバータとを効率良く接続する燃
料電池発電システムを提供しようとするものである。
ニットとDC/ACインバータとを効率良く接続する燃
料電池発電システムを提供しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明による燃料電池発電システム
は、図2に示すように、燃料ガス39としての水素ガス
や改質ガスと、酸化剤ガス40としての酸素や空気の電
気化学的反応により発電する燃料電池34と、燃料電池
34から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変圧す
るDC/DCコンバータ36と、DC/DCコンバータ
36の出力側に接続され、DC/DCコンバータ36で
変圧された直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACイ
ンバータ50であって、DC/DCコンバータ36から
隔離して設置されるDC/ACインバータ50と、DC
/DCコンバータ36に隣接して設置され、DC/DC
コンバータ36を制御する第1の制御部としての燃料電
池メインコントロール部42と、DC/ACインバータ
50に隣接して設置され、DC/ACインバータ50を
制御する第2の制御部としてのインバータ制御装置54
とを備え、第1の制御部と第2の制御部との間の制御信
号をシリアル通信53で送受信するように構成された燃
料電池発電システムにかかるものである。
に、請求項1に係る発明による燃料電池発電システム
は、図2に示すように、燃料ガス39としての水素ガス
や改質ガスと、酸化剤ガス40としての酸素や空気の電
気化学的反応により発電する燃料電池34と、燃料電池
34から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変圧す
るDC/DCコンバータ36と、DC/DCコンバータ
36の出力側に接続され、DC/DCコンバータ36で
変圧された直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACイ
ンバータ50であって、DC/DCコンバータ36から
隔離して設置されるDC/ACインバータ50と、DC
/DCコンバータ36に隣接して設置され、DC/DC
コンバータ36を制御する第1の制御部としての燃料電
池メインコントロール部42と、DC/ACインバータ
50に隣接して設置され、DC/ACインバータ50を
制御する第2の制御部としてのインバータ制御装置54
とを備え、第1の制御部と第2の制御部との間の制御信
号をシリアル通信53で送受信するように構成された燃
料電池発電システムにかかるものである。
【0013】ここで、シリアル通信53を行う手段は、
少なくとも2本の制御信号線55を使用することがで
き、本質的にはデジタル信号の伝送を行う。
少なくとも2本の制御信号線55を使用することがで
き、本質的にはデジタル信号の伝送を行う。
【0014】このように構成すると、制御信号線上に伝
送する多数の制御信号を時分割によりシリアル通信をす
るので、制御信号線の本数を少なくとも2本に減少させ
ることができる。
送する多数の制御信号を時分割によりシリアル通信をす
るので、制御信号線の本数を少なくとも2本に減少させ
ることができる。
【0015】上記目的を達成するために、請求項2に係
る発明による燃料電池発電システムは、図3に示すよう
に、燃料ガスとしての水素や改質ガスと、酸化剤ガスと
しての酸素や空気との電気化学的反応により発電する燃
料電池34と燃料電池34から出力される直流電圧を所
定の直流電圧に変圧するDC/DCコンバータ36と、
DC/DCコンバータ36の出力側に主動力線46、4
7で接続され、DC/DCコンバータ36で変圧された
直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ5
0であって、DC/DCコンバータ36から隔離して設
置されるDC/ACインバータ50と、DC/DCコン
バータ36に隣接して設置され、DC/DCコンバータ
36を制御する第1の制御部としての燃料電池メインコ
ントロール部42と、DC/ACインバータ50に隣接
して設置され、DC/ACインバータ50を制御する第
2の制御部としてのインバータ制御装置54と、を備
え、第1の制御部と第2の制御部との間の制御信号を、
DC/DCコンバータ36とDC/ACインバータ50
を接続する主動力線46に重畳させて送受信するように
構成された燃料電池発電システムにかかるものである。
る発明による燃料電池発電システムは、図3に示すよう
に、燃料ガスとしての水素や改質ガスと、酸化剤ガスと
しての酸素や空気との電気化学的反応により発電する燃
料電池34と燃料電池34から出力される直流電圧を所
定の直流電圧に変圧するDC/DCコンバータ36と、
DC/DCコンバータ36の出力側に主動力線46、4
7で接続され、DC/DCコンバータ36で変圧された
直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ5
0であって、DC/DCコンバータ36から隔離して設
置されるDC/ACインバータ50と、DC/DCコン
バータ36に隣接して設置され、DC/DCコンバータ
36を制御する第1の制御部としての燃料電池メインコ
ントロール部42と、DC/ACインバータ50に隣接
して設置され、DC/ACインバータ50を制御する第
2の制御部としてのインバータ制御装置54と、を備
え、第1の制御部と第2の制御部との間の制御信号を、
DC/DCコンバータ36とDC/ACインバータ50
を接続する主動力線46に重畳させて送受信するように
構成された燃料電池発電システムにかかるものである。
【0016】ここで、制御信号を主動力線に重畳させる
手段としては、DC/DCコンバータ36側の通信変換
回路59とDC/ACインバータ50側の通信変換回路
60を使用し、バースト信号を時分割でシリアルの送受
信を行う。また、信号を重畳する主動力線は、図示した
正の直流電圧線46を用いることができ、また信号を重
畳する主動力線は、負の直流電圧線47でも良く。正と
負の両方の直流電圧線46と47でも良い。
手段としては、DC/DCコンバータ36側の通信変換
回路59とDC/ACインバータ50側の通信変換回路
60を使用し、バースト信号を時分割でシリアルの送受
信を行う。また、信号を重畳する主動力線は、図示した
正の直流電圧線46を用いることができ、また信号を重
畳する主動力線は、負の直流電圧線47でも良く。正と
負の両方の直流電圧線46と47でも良い。
【0017】このように構成すると、制御信号を主動力
線に重畳させるので制御信号線を省略することができ、
制御信号線用の配線ダクトを施行する作業を不要にする
ことができる。
線に重畳させるので制御信号線を省略することができ、
制御信号線用の配線ダクトを施行する作業を不要にする
ことができる。
【0018】上記目的を達成するために、請求項3に係
る発明による燃料電池発電システムは、図4に示すよう
に、燃料ガスとしての水素や改質ガスと、酸化剤ガスと
しての酸素や空気との電気化学的反応により発電する燃
料電池34と、燃料電池34から出力される直流電圧を
所定の直流電圧に変圧するDC/DCコンバータ36
と、DC/DCコンバータ36の出力側に接続され、D
C/DCコンバータ36で変圧された直流電圧を交流電
圧に変換するDC/ACインバータ50であって、DC
/DCコンバータから隔離して設置されるDC/ACイ
ンバータ50と、DC/DCコンバータ36に隣接して
設置され、DC/DCコンバータ36を制御する第1の
制御部としての燃料電池メインコントロール部42と、
DC/ACインバータ50に隣接して設置され、DC/
ACインバータ50を制御する第2の制御部としてのイ
ンバータ制御装置54と、を備え、第1の制御部と第2
の制御部との間の制御信号を無線通信74で送受信する
ように構成された燃料電池発電システムにかかるもので
ある。
る発明による燃料電池発電システムは、図4に示すよう
に、燃料ガスとしての水素や改質ガスと、酸化剤ガスと
しての酸素や空気との電気化学的反応により発電する燃
料電池34と、燃料電池34から出力される直流電圧を
所定の直流電圧に変圧するDC/DCコンバータ36
と、DC/DCコンバータ36の出力側に接続され、D
C/DCコンバータ36で変圧された直流電圧を交流電
圧に変換するDC/ACインバータ50であって、DC
/DCコンバータから隔離して設置されるDC/ACイ
ンバータ50と、DC/DCコンバータ36に隣接して
設置され、DC/DCコンバータ36を制御する第1の
制御部としての燃料電池メインコントロール部42と、
DC/ACインバータ50に隣接して設置され、DC/
ACインバータ50を制御する第2の制御部としてのイ
ンバータ制御装置54と、を備え、第1の制御部と第2
の制御部との間の制御信号を無線通信74で送受信する
ように構成された燃料電池発電システムにかかるもので
ある。
【0019】ここで、制御信号を無線で送受信する手段
としては、DC/DCコンバータ36側の無線通信変換
回路70とDC/ACインバータ50側の無線通信変換
回路72がある。また、無線通信は、AMやFMに変調
されたRF電波による全二重や半二重の送受信方式を使
用し、アナログ信号若しくはデジタル信号を時分割でシ
リアルの送受信をする。
としては、DC/DCコンバータ36側の無線通信変換
回路70とDC/ACインバータ50側の無線通信変換
回路72がある。また、無線通信は、AMやFMに変調
されたRF電波による全二重や半二重の送受信方式を使
用し、アナログ信号若しくはデジタル信号を時分割でシ
リアルの送受信をする。
【0020】このように構成すると、制御信号を無線通
信で送受信するので制御信号線を省略することができ、
制御信号線用の配線ダクトを施行する作業を不要にする
ことができる。
信で送受信するので制御信号線を省略することができ、
制御信号線用の配線ダクトを施行する作業を不要にする
ことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。図1から図4は発明を実施する形態
の例示であって、図中、同一または類似の符号を付した
部分は同一物又は相当物を表わしており、重複した説明
は省略する。次に、上記図示例の作動を構成と共に説明
する。
例と共に説明する。図1から図4は発明を実施する形態
の例示であって、図中、同一または類似の符号を付した
部分は同一物又は相当物を表わしており、重複した説明
は省略する。次に、上記図示例の作動を構成と共に説明
する。
【0022】図1は、本発明の第1の実施の形態である
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。燃
料電池発電システムは、例えば、メタン(CH4)を主
成分とする都市ガス22と空気との電気的化学反応によ
り電力を発生する屋外に設置された燃料電池ユニット1
0と、屋内に設置されたDC/ACインバータ12と、
主動力線15とを備える。
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。燃
料電池発電システムは、例えば、メタン(CH4)を主
成分とする都市ガス22と空気との電気的化学反応によ
り電力を発生する屋外に設置された燃料電池ユニット1
0と、屋内に設置されたDC/ACインバータ12と、
主動力線15とを備える。
【0023】ここで、燃料電池ユニット10の燃料とし
ては、メタンの他にプロパンや灯油等を各々の改質器と
組み合わせたシステムを選択することにより、何れの燃
料を選択してもよい。また、改質器を不要とする純水素
を燃料として使用することができることは言うまでもな
い。
ては、メタンの他にプロパンや灯油等を各々の改質器と
組み合わせたシステムを選択することにより、何れの燃
料を選択してもよい。また、改質器を不要とする純水素
を燃料として使用することができることは言うまでもな
い。
【0024】主動力線15には、例えば、屋外の固体高
分子形の燃料電池(PEFC)10から出力する、例え
ば約50ボルトの直流電圧を昇圧した約300ボルトの
直流電圧が印加される。そして主動力線15に接続され
た屋内のDC/ACインバータ12は直流電圧を約20
0ボルト/50Hz又は200V/60Hzの固定周波
数電圧に変換して、屋内の分電盤14を介して屋内配線
に電力を供給する。
分子形の燃料電池(PEFC)10から出力する、例え
ば約50ボルトの直流電圧を昇圧した約300ボルトの
直流電圧が印加される。そして主動力線15に接続され
た屋内のDC/ACインバータ12は直流電圧を約20
0ボルト/50Hz又は200V/60Hzの固定周波
数電圧に変換して、屋内の分電盤14を介して屋内配線
に電力を供給する。
【0025】また、燃料電池発電システムは、発電も出
来る給湯器として機能する。すなわち、燃料電池発電シ
ステムは、電力供給の他に電気的化学反応による熱を発
生し、その熱を冷却水により冷却し、一方でその冷却水
の排熱を利用した温水も提供する。温水は貯湯槽24に
一時的に保温貯蔵され、需要に応じて追焚給湯器に供給
され、所定の温度に満たない場合は必要に応じて追焚給
湯器が追焚きを行う。温水は、床暖房や給湯に利用され
る。
来る給湯器として機能する。すなわち、燃料電池発電シ
ステムは、電力供給の他に電気的化学反応による熱を発
生し、その熱を冷却水により冷却し、一方でその冷却水
の排熱を利用した温水も提供する。温水は貯湯槽24に
一時的に保温貯蔵され、需要に応じて追焚給湯器に供給
され、所定の温度に満たない場合は必要に応じて追焚給
湯器が追焚きを行う。温水は、床暖房や給湯に利用され
る。
【0026】図2は、本発明の第1の実施の形態である
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。燃
料電池発電システムは、燃料電池ユニット30と、系統
連系ユニット32と、燃料電池ユニット30と系統連系
ユニット32とを接続する正の直流電圧ライン46及び
負の直流電圧ライン47と、シリアル通信53を備え
る。
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。燃
料電池発電システムは、燃料電池ユニット30と、系統
連系ユニット32と、燃料電池ユニット30と系統連系
ユニット32とを接続する正の直流電圧ライン46及び
負の直流電圧ライン47と、シリアル通信53を備え
る。
【0027】燃料電池ユニット30は、屋外に設置する
据置型のユニットで、改質器38と、燃料電池34と、
DC/DCコンバータ36と、第1の制御部としての燃
料電池メインコントロール部42を備えている。
据置型のユニットで、改質器38と、燃料電池34と、
DC/DCコンバータ36と、第1の制御部としての燃
料電池メインコントロール部42を備えている。
【0028】燃料電池ユニット30は、改質器38から
燃料ガス39としての水素ガスや改質ガスを燃料電池3
4に供給し、酸化剤ガス40としての酸素や空気を燃料
電池34へ供給することにより、燃料電池34から電気
化学的反応により発電することができる。燃料電池の出
力側に接続されたDC/DCコンバータ36は、燃料電
池34から出力される、例えば約50ボルトの直流電圧
を所定の直流電圧の約300ボルトに変圧する。
燃料ガス39としての水素ガスや改質ガスを燃料電池3
4に供給し、酸化剤ガス40としての酸素や空気を燃料
電池34へ供給することにより、燃料電池34から電気
化学的反応により発電することができる。燃料電池の出
力側に接続されたDC/DCコンバータ36は、燃料電
池34から出力される、例えば約50ボルトの直流電圧
を所定の直流電圧の約300ボルトに変圧する。
【0029】第1の制御部としての燃料電池メインコン
トロール部42は、改質器38、燃料電池34、及び、
DC/DCコンバータ36を改質器用制御信号43、燃
料電池用制御信号44、DC/DCコンバータ用制御信
号45により燃料ガス39と酸化剤ガス40の流れの制
御や、直流昇圧制御をする。また、燃料電池メインコン
トロール部42はシリアルポート55を有し、系統連系
ユニット32内の第2の制御部としてのインバータ制御
装置54と制御信号の送受信をする。
トロール部42は、改質器38、燃料電池34、及び、
DC/DCコンバータ36を改質器用制御信号43、燃
料電池用制御信号44、DC/DCコンバータ用制御信
号45により燃料ガス39と酸化剤ガス40の流れの制
御や、直流昇圧制御をする。また、燃料電池メインコン
トロール部42はシリアルポート55を有し、系統連系
ユニット32内の第2の制御部としてのインバータ制御
装置54と制御信号の送受信をする。
【0030】系統連系ユニット32は、DC/ACイン
バータ50とインバータ制御装置54を備え、インバー
タ制御装置54からDC/ACインバータ用制御信号5
6により正の直流電圧ライン46及び負の直流電圧ライ
ン47の直流電圧を固定周波数の交流電圧に変換する。
バータ50とインバータ制御装置54を備え、インバー
タ制御装置54からDC/ACインバータ用制御信号5
6により正の直流電圧ライン46及び負の直流電圧ライ
ン47の直流電圧を固定周波数の交流電圧に変換する。
【0031】DC/ACインバータ50は、商用電源5
2へ200ボルト50Hz又は200V/60Hzの三
相交流電圧を出力する。インバータ制御装置54は、商
用電源52の電圧、位相の状態をDC/ACインバータ
50とDC/ACインバータ用制御信号56を介して受
信し、DC/ACインバータ50の出力電力を商用電源
52上の商用電力と同期させDC/ACインバータ50
から電力を出力する。
2へ200ボルト50Hz又は200V/60Hzの三
相交流電圧を出力する。インバータ制御装置54は、商
用電源52の電圧、位相の状態をDC/ACインバータ
50とDC/ACインバータ用制御信号56を介して受
信し、DC/ACインバータ50の出力電力を商用電源
52上の商用電力と同期させDC/ACインバータ50
から電力を出力する。
【0032】また、インバータ制御装置54は、第1の
制御部の指令により、シリアル通信53を介して燃料電
池ユニット30の発電状態を受信してから、燃料発電シ
ステムの出力電力を商用電源52へ接続することができ
る。
制御部の指令により、シリアル通信53を介して燃料電
池ユニット30の発電状態を受信してから、燃料発電シ
ステムの出力電力を商用電源52へ接続することができ
る。
【0033】シリアル通信53は、2本〜4本程度のワ
イヤで構成することができ、微弱電流を双方向に通信す
る。例えば、制御信号43、44、45、56上の8ビ
ット単位のバイナリコードをパラレルからシリアル変換
をして、時分割された電気的ビット情報を1ビット毎に
シリアル伝送する。このシリアル通信53は、燃料電池
ユニット30と系統連系ユニット32との間を双方向に
デジタル通信するものである。
イヤで構成することができ、微弱電流を双方向に通信す
る。例えば、制御信号43、44、45、56上の8ビ
ット単位のバイナリコードをパラレルからシリアル変換
をして、時分割された電気的ビット情報を1ビット毎に
シリアル伝送する。このシリアル通信53は、燃料電池
ユニット30と系統連系ユニット32との間を双方向に
デジタル通信するものである。
【0034】また、シリアル通信53によれば、ワイヤ
の本数を低減することができるので、燃料電池ユニット
30と系統連系ユニット32との間の配線施行の手間が
省け、しかも主動力線46,47から離して配線施行が
できるので主動力線46,47のノイズの影響を受け難
いように配置することができる。さらに、シリアル通信
53は、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)仕様
を適用することもできる。
の本数を低減することができるので、燃料電池ユニット
30と系統連系ユニット32との間の配線施行の手間が
省け、しかも主動力線46,47から離して配線施行が
できるので主動力線46,47のノイズの影響を受け難
いように配置することができる。さらに、シリアル通信
53は、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)仕様
を適用することもできる。
【0035】図3は、本発明の第2の実施の形態である
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。図
示した燃料電池発電システムの燃料電池ユニット30、
系統連系ユニット32、正の直流電圧ライン46、負の
直流電圧ライン47、燃料電池ユニット30は、上記実
施の形態と同じ部材を使用することができ、重複する説
明を省略する。
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。図
示した燃料電池発電システムの燃料電池ユニット30、
系統連系ユニット32、正の直流電圧ライン46、負の
直流電圧ライン47、燃料電池ユニット30は、上記実
施の形態と同じ部材を使用することができ、重複する説
明を省略する。
【0036】燃料電池ユニット30内部には通信変換回
路59が設置され、燃料電池メインコントロール部42
とライン57により接続され、ライン58を介して正の
直流電圧ライン46へ接続されている。
路59が設置され、燃料電池メインコントロール部42
とライン57により接続され、ライン58を介して正の
直流電圧ライン46へ接続されている。
【0037】燃料電池ユニット30側の通信変換回路5
9は、燃料電池メインコントロール部42から出力され
るデジタル信号をバースト信号に変調し正の直流電圧ラ
イン46へ信号を重畳させることができる。ここで、正
の直流電圧ライン46には約300ボルトの直流電圧が
印加されているが、この直流成分を遮断するキャパシタ
を通信変換回路59のライン58側に設けている。さら
に、信号波形の周波数成分のみを通過させるバンドパス
フィルタを通して信号を検出する。
9は、燃料電池メインコントロール部42から出力され
るデジタル信号をバースト信号に変調し正の直流電圧ラ
イン46へ信号を重畳させることができる。ここで、正
の直流電圧ライン46には約300ボルトの直流電圧が
印加されているが、この直流成分を遮断するキャパシタ
を通信変換回路59のライン58側に設けている。さら
に、信号波形の周波数成分のみを通過させるバンドパス
フィルタを通して信号を検出する。
【0038】系統連系ユニット32内部には通信変換回
路60が設置され、インバータ制御装置54とライン6
1により接続され、ライン62を介して正の直流電圧ラ
イン46へ接続されている。
路60が設置され、インバータ制御装置54とライン6
1により接続され、ライン62を介して正の直流電圧ラ
イン46へ接続されている。
【0039】系統連系ユニット32側の通信変換回路6
0は、正の直流電圧ライン46からライン62を介して
高周波信号を受信し、キャパシタにより直流成分を除去
してから高周波信号をデジタル信号に変換する。
0は、正の直流電圧ライン46からライン62を介して
高周波信号を受信し、キャパシタにより直流成分を除去
してから高周波信号をデジタル信号に変換する。
【0040】通信変換回路60は、時分割された高周波
信号をシリアルからパラレルへ変換をしてインバータ制
御装置54へデジタル信号を転送させることもできる
が、シリアルの高周波信号をデジタル化してシリアルの
ビット情報をインバータ制御装置54へ転送させること
もできる。
信号をシリアルからパラレルへ変換をしてインバータ制
御装置54へデジタル信号を転送させることもできる
が、シリアルの高周波信号をデジタル化してシリアルの
ビット情報をインバータ制御装置54へ転送させること
もできる。
【0041】上記実施の形態では、燃料電池ユニット3
0側から系統連系ユニット32側へ制御信号を送信する
態様を説明したが、本実施の形態では、系統連系ユニッ
ト32側から燃料電池ユニット30側へデジタル信号を
送信することができる。
0側から系統連系ユニット32側へ制御信号を送信する
態様を説明したが、本実施の形態では、系統連系ユニッ
ト32側から燃料電池ユニット30側へデジタル信号を
送信することができる。
【0042】系統連系ユニット32側の通信変換回路6
0は、インバータ制御装置54から出力されるデジタル
信号をバースト信号に変調し正の直流電圧ライン46へ
信号を重畳させることができる。ここで、正の直流電圧
ライン46には約300ボルトの直流電圧が印加されて
いるが、この直流成分を遮断するキャパシタを通信変換
回路60のライン62側に設けている。
0は、インバータ制御装置54から出力されるデジタル
信号をバースト信号に変調し正の直流電圧ライン46へ
信号を重畳させることができる。ここで、正の直流電圧
ライン46には約300ボルトの直流電圧が印加されて
いるが、この直流成分を遮断するキャパシタを通信変換
回路60のライン62側に設けている。
【0043】燃料電池ユニット30側の通信変換回路5
9は、正の直流電圧ライン46からライン58を介して
高周波信号を受信し、キャパシタにより直流成分を除去
してから信号をデジタル信号に変換する。
9は、正の直流電圧ライン46からライン58を介して
高周波信号を受信し、キャパシタにより直流成分を除去
してから信号をデジタル信号に変換する。
【0044】通信変換回路59は、時分割された高周波
信号をシリアルからパラレルへ変換をして第1の制御部
へデジタル信号を転送させることもできるが、シリアル
の高周波信号をデジタル化してシリアルのビット情報を
第1の制御部へ転送させることもできる。
信号をシリアルからパラレルへ変換をして第1の制御部
へデジタル信号を転送させることもできるが、シリアル
の高周波信号をデジタル化してシリアルのビット情報を
第1の制御部へ転送させることもできる。
【0045】さらに、燃料電池ユニット30と系統連系
ユニット32との間では、複数の周波数帯域を使用して
複数の高周波信号を送受信するマルチチャンネル双方向
通信を適用することができる。即ち、全二重または半二
重方式の通信により燃料電池ユニット30と系統連系ユ
ニット32との間で通信を確立することができる。
ユニット32との間では、複数の周波数帯域を使用して
複数の高周波信号を送受信するマルチチャンネル双方向
通信を適用することができる。即ち、全二重または半二
重方式の通信により燃料電池ユニット30と系統連系ユ
ニット32との間で通信を確立することができる。
【0046】燃料電池ユニット30と系統連系ユニット
32との間は、外部の商用電源52からの干渉を受けな
いので、通信情報の劣化もなく、信頼性の高い制御信号
の通信を提供することができる。
32との間は、外部の商用電源52からの干渉を受けな
いので、通信情報の劣化もなく、信頼性の高い制御信号
の通信を提供することができる。
【0047】図4は、本発明の第3の実施の形態である
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。図
示した燃料電池発電システムの燃料電池ユニット30、
系統連系ユニット32、正の直流電圧ライン46、負の
直流電圧ライン47、燃料電池ユニット30は、上記実
施の形態と同じ部材を使用することができ、重複する説
明を省略する。
燃料電池発電システムの模式的なブロック図である。図
示した燃料電池発電システムの燃料電池ユニット30、
系統連系ユニット32、正の直流電圧ライン46、負の
直流電圧ライン47、燃料電池ユニット30は、上記実
施の形態と同じ部材を使用することができ、重複する説
明を省略する。
【0048】燃料電池ユニット30内部には無線通信変
換回路70が設置され、燃料電池メインコントロール部
42とライン57により接続され、系統連系ユニット3
2との間で例えばAM又はFM周波数帯域のRF信号に
より制御信号を無線通信74することができる。
換回路70が設置され、燃料電池メインコントロール部
42とライン57により接続され、系統連系ユニット3
2との間で例えばAM又はFM周波数帯域のRF信号に
より制御信号を無線通信74することができる。
【0049】系統連系ユニット32内部には無線通信変
換回路72が設置され、インバータ制御装置54とライ
ン61により接続され、燃料電池ユニット30との間で
例えばAM又はFM周波数帯域のRF信号により制御信
号を無線通信74することができる。
換回路72が設置され、インバータ制御装置54とライ
ン61により接続され、燃料電池ユニット30との間で
例えばAM又はFM周波数帯域のRF信号により制御信
号を無線通信74することができる。
【0050】系統連系ユニット32側の通信変換回路
は、無線通信74を介して高周波信号を受信し、高周波
信号をデジタル信号に変換する。
は、無線通信74を介して高周波信号を受信し、高周波
信号をデジタル信号に変換する。
【0051】無線通信変換回路70と72は共に、デジ
タル化されたセキュリティコードを送受信しながら、制
御信号の無線通信74をする。これは、同種の燃料電池
発電システムが無線通信74の到達範囲に存在した場合
であっても、安全に燃料電池発電システムを運用させる
ために有効である。
タル化されたセキュリティコードを送受信しながら、制
御信号の無線通信74をする。これは、同種の燃料電池
発電システムが無線通信74の到達範囲に存在した場合
であっても、安全に燃料電池発電システムを運用させる
ために有効である。
【0052】例えば、無線通信変換回路70からポーリ
ング信号とセキュリティコードを順次的に送信して、無
線通信変換回路72から返信される応答信号の到着を確
認する。
ング信号とセキュリティコードを順次的に送信して、無
線通信変換回路72から返信される応答信号の到着を確
認する。
【0053】系統連系ユニット32側の無線通信変換回
路72に接続された第2の制御部では、ポーリング信号
に続くセキュリティコードを例えば、無線通信変換回路
72が記憶しているセキュリティコードとを比較して一
致したときに、無線通信変換回路72を介して商用電源
の電圧、周波数、及び、系統連系ユニット32がアクテ
ィブである情報とセキュリティコードを応答信号として
無線通信74により送信するように構成することができ
る。
路72に接続された第2の制御部では、ポーリング信号
に続くセキュリティコードを例えば、無線通信変換回路
72が記憶しているセキュリティコードとを比較して一
致したときに、無線通信変換回路72を介して商用電源
の電圧、周波数、及び、系統連系ユニット32がアクテ
ィブである情報とセキュリティコードを応答信号として
無線通信74により送信するように構成することができ
る。
【0054】燃料電池ユニット30側の無線通信変換回
路70に接続された第1の制御部では、着信した応答信
号に含まれるセキュリティコードと第1の制御部が記憶
しているセキュリティコードとを比較して一致したとき
に、無線通信変換回路70を介してDC/ACインバー
タ50を制御するための制御信号を無線通信74により
送信するように構成することができる。
路70に接続された第1の制御部では、着信した応答信
号に含まれるセキュリティコードと第1の制御部が記憶
しているセキュリティコードとを比較して一致したとき
に、無線通信変換回路70を介してDC/ACインバー
タ50を制御するための制御信号を無線通信74により
送信するように構成することができる。
【0055】ひとたび、燃料電池ユニット30と系統連
系ユニット32との間で無線通信74が確立された場合
には、周期的にセキュリティコードを交換しながら、制
御信号の無線通信74をすることができる。
系ユニット32との間で無線通信74が確立された場合
には、周期的にセキュリティコードを交換しながら、制
御信号の無線通信74をすることができる。
【0056】無線通信74は、複数の周波数帯域を使用
して複数のデジタル信号を送受信するマルチチャンネル
双方向通信を適用することができる。即ち、全二重また
は半二重方式の通信により燃料電池ユニット30と系統
連系ユニット32との間で無線通信74を確立すること
ができる。
して複数のデジタル信号を送受信するマルチチャンネル
双方向通信を適用することができる。即ち、全二重また
は半二重方式の通信により燃料電池ユニット30と系統
連系ユニット32との間で無線通信74を確立すること
ができる。
【0057】こうして、本発明により、燃料電池ユニッ
ト30と系統連系ユニット32との間を本数の少ないシ
リアル制御信号や主動力線上の重畳制御信号や無線通信
を使用するので、燃料電池システムの施行作業が省力化
され、ワイヤ、ケーブル等の資材の増加を軽減させるこ
とができる。
ト30と系統連系ユニット32との間を本数の少ないシ
リアル制御信号や主動力線上の重畳制御信号や無線通信
を使用するので、燃料電池システムの施行作業が省力化
され、ワイヤ、ケーブル等の資材の増加を軽減させるこ
とができる。
【0058】尚、本発明の燃料電池発電システムは、上
述の図示例にのみ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変更を加え得ること
は勿論である。例えば、制御線は銅線を使用できる他
に、光ファイバを用いることもできる。また、無線通信
は電磁波による通信の他に、赤外線を利用した遠隔制御
方式を採用することもできる。
述の図示例にのみ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変更を加え得ること
は勿論である。例えば、制御線は銅線を使用できる他
に、光ファイバを用いることもできる。また、無線通信
は電磁波による通信の他に、赤外線を利用した遠隔制御
方式を採用することもできる。
【0059】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項1
から3記載の燃料電池発電システムによれば、分割型燃
料電池発電システムの燃料電池ユニットと系統連系ユニ
ットとの間を接続する制御信号の施行作業や資材を軽減
させるという優れた効果を奏し得る。
から3記載の燃料電池発電システムによれば、分割型燃
料電池発電システムの燃料電池ユニットと系統連系ユニ
ットとの間を接続する制御信号の施行作業や資材を軽減
させるという優れた効果を奏し得る。
【図1】本発明の実施の形態である燃料電池発電システ
ムの模式的なブロック図である。
ムの模式的なブロック図である。
【図2】第1の実施の形態である燃料電池発電システム
の模式的なブロック図である。
の模式的なブロック図である。
【図3】第2の実施の形態である燃料電池発電システム
の模式的なブロック図である。
の模式的なブロック図である。
【図4】第3の実施の形態である燃料電池発電システム
の模式的なブロック図である。
の模式的なブロック図である。
【図5】従来の燃料電池発電システムの模式的なブロッ
ク図である。
ク図である。
10 燃料電池ユニット
12 DC/ACインバータ
14 分電盤
15 主動力線
18 商用電源
24 貯湯槽
30 燃料電池ユニット
32 系統連系ユニット
34 燃料電池
36 DC/DCコンバータ
38 改質器
39 燃料ガス
40 酸化剤ガス
42 第1の制御部
46、47 主動力線
50 DC/ACインバータ
52 商用電源
54 第2の制御部
55 シリアルポート
56 インバータ用制御信号
59、60 通信変換回路
70、72 無線通信変換回路
74 無線通信
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 芳我 尚秀
東京都港区港南1−6−34 荏原バラード
株式会社内
(72)発明者 渡辺 学
東京都港区港南1−6−34 荏原バラード
株式会社内
(72)発明者 青山 昌二
東京都港区港南1−6−34 荏原バラード
株式会社内
(72)発明者 立石 和文
東京都港区港南1−6−34 荏原バラード
株式会社内
Fターム(参考) 5H027 AA02 MM00
Claims (3)
- 【請求項1】 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反
応により発電する燃料電池と;前記燃料電池から出力さ
れる直流電圧を所定の直流電圧に変圧するDC/DCコ
ンバータと;前記DC/DCコンバータの出力側に接続
され、前記DC/DCコンバータで変圧された直流電圧
を交流電圧に変換するDC/ACインバータであって、
前記DC/DCコンバータから隔離して設置されるDC
/ACインバータと;前記DC/DCコンバータに隣接
して設置され、前記DC/DCコンバータを制御する第
1の制御部と;前記DC/ACインバータに隣接して設
置され、前記DC/ACインバータを制御する第2の制
御部と;前記第1の制御部と前記第2の制御部との間の
制御信号をシリアル通信で送受信するように構成され
た;燃料電池発電システム。 - 【請求項2】 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反
応により発電する燃料電池と;前記燃料電池から出力さ
れる直流電圧を所定の直流電圧に変圧するDC/DCコ
ンバータと;前記DC/DCコンバータの出力側に主動
力線で接続され、前記DC/DCコンバータで変圧され
た直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ
であって、前記DC/DCコンバータから隔離して設置
されるDC/ACインバータと;前記DC/DCコンバ
ータに隣接して設置され、前記DC/DCコンバータを
制御する第1の制御部と;前記DC/ACインバータに
隣接して設置され、前記DC/ACインバータを制御す
る第2の制御部と;前記第1の制御部と前記第2の制御
部との間の制御信号を、前記DC/DCコンバータと前
記DC/ACインバータを接続する主動力線に重畳させ
て送受信するように構成された;燃料電池発電システ
ム。 - 【請求項3】 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反
応により発電する燃料電池と;前記燃料電池から出力さ
れる直流電圧を所定の直流電圧に変圧するDC/DCコ
ンバータと;前記DC/DCコンバータの出力側に接続
され、前記DC/DCコンバータで変圧された直流電圧
を交流電圧に変換するDC/ACインバータであって、
前記DC/DCコンバータから隔離して設置されるDC
/ACインバータと;前記DC/DCコンバータに隣接
して設置され、前記DC/DCコンバータを制御する第
1の制御部と;前記DC/ACインバータに隣接して設
置され、前記DC/ACインバータを制御する第2の制
御部と;前記第1の制御部と前記第2の制御部との間の
制御信号を無線で送受信するように構成された;燃料電
池発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035017A JP2003243016A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035017A JP2003243016A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003243016A true JP2003243016A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=27777329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002035017A Pending JP2003243016A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003243016A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007242330A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置システム |
JP2007252013A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Omron Corp | 電力変換装置 |
JP2013187111A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
WO2020194649A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 三菱電機株式会社 | 制御装置および制御システム |
-
2002
- 2002-02-13 JP JP2002035017A patent/JP2003243016A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007242330A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置システム |
JP2007252013A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Omron Corp | 電力変換装置 |
JP2013187111A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
WO2020194649A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 三菱電機株式会社 | 制御装置および制御システム |
JPWO2020194649A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2021-12-09 | 三菱電機株式会社 | 制御装置および制御システム |
JP7237145B2 (ja) | 2019-03-28 | 2023-03-10 | 三菱電機株式会社 | 制御装置および制御システム |
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