JP2006340564A - Uninterruptible dc power supply system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase backup time by a fuel cell preventing an output of the fuel cell from flowing into a secondary battery. <P>SOLUTION: An uninterruptible dc power supply system 1 includes a rectifier 11 which converts an ac voltage of ac power supply 200 to a dc voltage, and outputs to a dc load 300, the secondary battery 12 which is charged by the rectifier 11 and outputs the dc voltage to the dc load 300 at power failure or the like, the fuel cell 13 which detects that an output voltage of the secondary battery 12 becomes less predetermined voltage to start, and outputs the dc voltage to the dc load 300, and a dc switch 16 which connects either the secondary battery 12 or the fuel cell 13 to the dc load 300, and electrically intercepts between the fuel cell 13 and the secondary battery 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、停電時などに直流負荷に電力供給を継続して行う直流無停電電源システムに関し、特に、二次電池などの充放電を行う電力蓄電装置と燃料電池との双方をバックアップ用電源として備えた直流無停電電源システムに関する。   The present invention relates to a DC uninterruptible power supply system that continuously supplies power to a DC load in the event of a power failure, and in particular, both a power storage device that charges and discharges a secondary battery and a fuel cell are used as backup power supplies. The present invention relates to a DC uninterruptible power supply system.

従来から、交流電源の停電時などにバックアップ用の直流電源から直流負荷に直流電圧を供給する直流無停電電源システムがある(例えば、特許文献1参照。)。また、燃料電池をバックアップ用の電源として利用し、交流電源の停電時に燃料電池の出力電圧(直流電圧)をインバータによって交流電圧に変換して交流電圧を交流負荷に供給する交流無停電電源システムがある(例えば、特許文献2参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a DC uninterruptible power supply system that supplies a DC voltage from a backup DC power supply to a DC load at the time of a power failure of the AC power supply (see, for example, Patent Document 1). Also, there is an AC uninterruptible power supply system that uses a fuel cell as a backup power source, converts the output voltage (DC voltage) of the fuel cell to an AC voltage by an inverter and supplies the AC voltage to an AC load at the time of AC power failure Yes (see, for example, Patent Document 2).

以下に、特許文献2の交流無停電電源システムから考えられる、二次電池などの電力蓄積装置と燃料電池との双方をバックアップ用の電源として備えた直流無停電電源システムについて図面を参照しつつ説明する。図5は直流無停電電源システムの構成を示すブロック図である。   Hereinafter, a DC uninterruptible power supply system including both a power storage device such as a secondary battery and a fuel cell as backup power supplies, which can be considered from the AC uninterruptible power supply system of Patent Document 2, will be described with reference to the drawings. To do. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the DC uninterruptible power supply system.

直流無停電電源システム100は、商用電源などの交流電源200から直流負荷300への通電路上に配設される。直流無停電電源システム100には、交流電源200に入力部が接続された整流器110が設けられている。整流器110は交流電源200から入力部に入力される100(V)の交流電圧を50(V)の直流電圧に変換して出力部から出力する。また、直流無停電電源システム100は、整流器110の出力部にアノードが接続されたダイオード150を有しており、ダイオード150のカソードは直流負荷300に接続されている。   The DC uninterruptible power supply system 100 is disposed on a current path from an AC power supply 200 such as a commercial power supply to a DC load 300. The DC uninterruptible power supply system 100 is provided with a rectifier 110 having an input connected to the AC power supply 200. The rectifier 110 converts an AC voltage of 100 (V) input from the AC power supply 200 to the input unit into a DC voltage of 50 (V) and outputs the converted voltage from the output unit. The DC uninterruptible power supply system 100 includes a diode 150 having an anode connected to the output of the rectifier 110, and the cathode of the diode 150 is connected to the DC load 300.

直流無停電電源システム100は、交流電源200のバックアップ用の電源として、二次電池120を備えているとともに、水素ボンベに充電された水素を燃料として直流電圧を発生する燃料電池130を備えている。二次電池120はダイオード150のカソードから直流負荷300への通電路上のノードN100に接続されている。燃料電池130は、セルスタック131とセルスタック131から出力される直流電圧を49.5(V)の直流電圧に変換するコンバータ(DC/DCコンバータ)132とを有している。燃料電池130のコンバータ132の出力はダイオード140のアノードに接続され、ダイオード140のカソードはノードN100に接続されている。図5から分かるとおり、燃料電池130の出力電圧はダイオード140を介して二次電池120に供給される構成となっており、燃料電池130の供給エネルギーが二次電池120の回復充電に利用される。   The DC uninterruptible power supply system 100 includes a secondary battery 120 as a backup power source for the AC power supply 200 and a fuel cell 130 that generates a DC voltage using hydrogen charged in a hydrogen cylinder as fuel. . The secondary battery 120 is connected to a node N100 on the current path from the cathode of the diode 150 to the DC load 300. The fuel cell 130 includes a cell stack 131 and a converter (DC / DC converter) 132 that converts a DC voltage output from the cell stack 131 into a DC voltage of 49.5 (V). The output of the converter 132 of the fuel cell 130 is connected to the anode of the diode 140, and the cathode of the diode 140 is connected to the node N100. As can be seen from FIG. 5, the output voltage of the fuel cell 130 is supplied to the secondary battery 120 via the diode 140, and the supply energy of the fuel cell 130 is used for recovery charging of the secondary battery 120. .

直流無停電電源システム100は、交流電源200の出力電圧を電圧検出線Line101を介して検出する交流電源検出器160を有しており、検出した交流電源200の出力電圧の電圧値を後述する制御器190に信号線Sig101を介して出力する。
直流無停電電源システム100は、整流器110の出力電圧を電圧検出線Line102を介して検出する整流器検出器170を有しており、検出した整流器110の出力電圧の電圧値を後述する制御器190に信号線Sig102を介して出力する。
直流無停電電源システム1は、二次電池120の出力電圧を電圧検出線Line103を介して検出する二次電池検出器180を有しており、検出した二次電池120の出力電圧の電圧値を後述する制御器190に信号線Sig103を介して出力する。
The DC uninterruptible power supply system 100 has an AC power supply detector 160 that detects the output voltage of the AC power supply 200 via the voltage detection line Line 101, and controls the voltage value of the detected output voltage of the AC power supply 200 to be described later. The signal is output to the device 190 via the signal line Sig101.
The DC uninterruptible power supply system 100 includes a rectifier detector 170 that detects the output voltage of the rectifier 110 via the voltage detection line Line 102, and the detected voltage value of the output voltage of the rectifier 110 is supplied to a controller 190 described later. The signal is output via the signal line Sig102.
The DC uninterruptible power supply system 1 includes a secondary battery detector 180 that detects the output voltage of the secondary battery 120 via the voltage detection line Line 103, and the detected voltage value of the output voltage of the secondary battery 120 is obtained. The signal is output to a controller 190 described later via a signal line Sig103.

直流無停電電源システム1は、燃料電池130の起動/停止の制御を行う制御器190を有している。制御器190は、交流電源検出器160から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200の正常/故障(停電など)を判断し、整流器検出器170から入力される整流器110の出力電圧の電圧値により整流器110の正常/故障(交流電源200の故障を含む。)を判断する。
制御器190は、交流電源200の故障若しくは整流器110の故障と判断している時に二次電池検出器180から入力される二次電池120の出力電圧の電圧値が48(V)未満になった場合に燃料電池130に信号線Sig104を介して起動信号を出力する。この起動信号を受けて燃料電池130は起動する。
The DC uninterruptible power supply system 1 includes a controller 190 that controls start / stop of the fuel cell 130. The controller 190 determines normality / failure (such as a power failure) of the AC power supply 200 based on the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 160, and the controller 190 receives the rectifier 110 input from the rectifier detector 170. The normality / failure of the rectifier 110 (including the failure of the AC power supply 200) is determined based on the voltage value of the output voltage.
When the controller 190 has determined that the AC power supply 200 has failed or the rectifier 110 has failed, the voltage value of the output voltage of the secondary battery 120 input from the secondary battery detector 180 has become less than 48 (V). In this case, an activation signal is output to the fuel cell 130 via the signal line Sig 104. In response to this activation signal, the fuel cell 130 is activated.

制御器190は、交流電源200の故障若しくは整流器110の故障と判断している時に、交流電源検出器160から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200が正常に戻り、整流器検出器170から入力される整流器110の出力電圧の電圧値により整流器110が正常に戻ったと判断すると、燃料電池130に信号線Sig104を介して停止信号を出力する。これにより、燃料電池13が停止する。   When the controller 190 determines that the AC power supply 200 has failed or the rectifier 110 has failed, the AC power supply 200 returns to normal due to the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 160, and the rectifier When it is determined that the rectifier 110 has returned to normal based on the voltage value of the output voltage of the rectifier 110 input from the detector 170, a stop signal is output to the fuel cell 130 via the signal line Sig104. Thereby, the fuel cell 13 stops.

次に、図5の直流無停電電源システムの動作について図6を参照しつつ説明する。図6は図5の直流無停電電源システムの動作を説明するための波形図であり、横軸が時間、縦軸が直流負荷300に入力される入力電圧(負荷電圧)の電圧値(V)である。
時間T101において、交流電源200の交流電圧が整流器110によって50(V)の直流電圧に変換され、直流電圧が直流負荷300に供給される。このとき、整流器110から出力される直流電圧が二次電池120に供給され、二次電池120がフロート充電される。
Next, the operation of the DC uninterruptible power supply system of FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the DC uninterruptible power supply system of FIG. 5, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the voltage value (V) of the input voltage (load voltage) input to the DC load 300. It is.
At time T <b> 101, the AC voltage of the AC power supply 200 is converted into a DC voltage of 50 (V) by the rectifier 110, and the DC voltage is supplied to the DC load 300. At this time, the DC voltage output from the rectifier 110 is supplied to the secondary battery 120, and the secondary battery 120 is float-charged.

時間T102において交流電源200の停電(瞬時停電を含む。)や整流器110の故障などが起こると、整流器110から直流負荷300への電力供給は停止するが、瞬時に二次電池120が放電して放電電圧(直流電圧)を出力し、二次電池120から出力される直流電圧が直流負荷300に供給される。
停電などの後、二次電池120によって直流負荷300に直流電圧の供給が行われている時間T103では二次電池120の放電のために二次電池120の出力電圧(直流負荷300の負荷電圧)の電圧値が時間の経過につれて低下する。二次電池検出器180は二次電池120の出力電圧を検出し、検出結果を制御器190へ出力する。制御器190は、二次電池検出器180の検出結果に基づいて、二次電池120の出力電圧の電圧値(負荷電圧の電圧値)が電圧値48(V)未満になったかを判断する。
When power failure (including momentary power failure) of AC power supply 200 or failure of rectifier 110 occurs at time T102, power supply from rectifier 110 to DC load 300 is stopped, but secondary battery 120 is instantaneously discharged. A discharge voltage (DC voltage) is output, and the DC voltage output from the secondary battery 120 is supplied to the DC load 300.
At time T103 when the secondary battery 120 supplies a DC voltage to the DC load 300 after a power failure or the like, the output voltage of the secondary battery 120 (the load voltage of the DC load 300) is discharged to discharge the secondary battery 120. The voltage value decreases as time passes. The secondary battery detector 180 detects the output voltage of the secondary battery 120 and outputs the detection result to the controller 190. Based on the detection result of the secondary battery detector 180, the controller 190 determines whether the voltage value of the output voltage of the secondary battery 120 (the voltage value of the load voltage) has become less than the voltage value 48 (V).

時間T104において制御器190は二次電池120の出力電圧の電圧値が電圧値48(V)未満になったことを検知すると燃料電池130に起動信号を出力し、燃料電池130はこの起動信号を受けて起動する。その後燃料電池130の出力が確立するまでの時間T105では二次電池120により直流負荷300へ直流電圧の供給が継続して行われる。
燃料電池130の出力確立後の時間T106では燃料電池130が49.5(V)の直流電圧を出力しダイオード140を介して直流負荷300に供給される。
When the controller 190 detects that the voltage value of the output voltage of the secondary battery 120 is less than the voltage value 48 (V) at time T104, the controller 190 outputs a start signal to the fuel cell 130, and the fuel cell 130 outputs this start signal. Receive and start. Thereafter, at time T105 until the output of the fuel cell 130 is established, the DC voltage is continuously supplied to the DC load 300 by the secondary battery 120.
At time T106 after the output of the fuel cell 130 is established, the fuel cell 130 outputs a DC voltage of 49.5 (V) and is supplied to the DC load 300 via the diode 140.

時間T107において交流電源200が復電などすると、交流電源200の交流電圧が整流器110によって50(V)の直流電圧に変換されて直流負荷300に出力される。それ以降の時間T108においては整流器110から直流負荷300へ直流電圧が供給される。このとき、整流器110から出力される直流電圧が二次電池120に供給され、二次電池120がフロート充電される。交流電源検出器160は交流電源200の出力電圧を検出し、検出結果を制御器190へ出力し、整流器検出器170は整流器110の出力電圧を検出し、検出結果を制御器190へ出力する。制御器190は、交流電源検出器160の検出結果、整流器検出器170の検出結果に基づいて、交流電源200が正常に戻ったか、整流器110が正常に戻ったかを判断する。
交流電源200が復電した後の時間T109において制御器190が交流電源200や整流器110が正常に戻ったことを検知すると、燃料電池130に停止信号を出力し、燃料電池130は停止信号を受けて運転を停止する。
特開平9−107681号公報 特開2000−341879号公報
When the AC power source 200 recovers at time T107, the AC voltage of the AC power source 200 is converted to a DC voltage of 50 (V) by the rectifier 110 and output to the DC load 300. At a subsequent time T108, a DC voltage is supplied from the rectifier 110 to the DC load 300. At this time, the DC voltage output from the rectifier 110 is supplied to the secondary battery 120, and the secondary battery 120 is float-charged. The AC power supply detector 160 detects the output voltage of the AC power supply 200 and outputs the detection result to the controller 190, and the rectifier detector 170 detects the output voltage of the rectifier 110 and outputs the detection result to the controller 190. Controller 190 determines whether AC power supply 200 has returned to normal or rectifier 110 has returned to normal based on the detection result of AC power supply detector 160 and the detection result of rectifier detector 170.
When controller 190 detects that AC power supply 200 and rectifier 110 have returned to normal at time T109 after AC power supply 200 is restored, it outputs a stop signal to fuel cell 130, and fuel cell 130 receives the stop signal. Stop operation.
JP-A-9-107681 JP 2000-341879 A

図5の直流無停電電源システム100では、燃料電池130によって直流負荷300に直流電圧が供給されている時(図6中T106)、燃料電池130の出力が直流負荷300のみならず二次電池120にも供給されてしまい、燃料電池130の供給エネルギーが二次電池120の回復充電にも使用されてしまう。
そして、燃料電池130の供給エネルギーは水素ボンベに高圧ガスとして蓄えられた水素であり、燃料電池130の出力量には制限がある。
このため、燃料電池130の供給エネルギーが二次電池120の回復充電にも利用されてしまう図5の直流無停電電源システム100では、燃料電池130によって直流負荷300に直流電力を供給する時間(バックアップ時間)を十分に確保することができない場合が生じてしまう。
In the DC uninterruptible power supply system 100 of FIG. 5, when a DC voltage is supplied to the DC load 300 by the fuel cell 130 (T106 in FIG. 6), the output of the fuel cell 130 is not only the DC load 300 but also the secondary battery 120. In other words, the energy supplied from the fuel cell 130 is also used for recovery charging of the secondary battery 120.
The supply energy of the fuel cell 130 is hydrogen stored as a high-pressure gas in a hydrogen cylinder, and the output amount of the fuel cell 130 is limited.
For this reason, in the DC uninterruptible power supply system 100 of FIG. 5 in which the energy supplied from the fuel cell 130 is also used for recovery charging of the secondary battery 120, the time for supplying DC power to the DC load 300 by the fuel cell 130 (backup) In some cases, sufficient time cannot be secured.

そこで、本発明は、燃料電池の供給エネルギーが二次電池などの電力蓄積装置の回復充電に使用されることを防ぎ、燃料電池によるバックアップ時間を増大することを可能にする直流無停電電源システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a direct current uninterruptible power supply system that prevents the supply energy of a fuel cell from being used for recovery charging of a power storage device such as a secondary battery and increases the backup time of the fuel cell. The purpose is to provide.

本発明の直流無停電電源システムは、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換して直流負荷に出力する整流器と、前記整流器の出力に接続されて充電され、前記交流電源の停電時又は前記整流器の故障時に直流負荷に直流電圧を出力する第1の電力蓄積装置と、前記第1の電力蓄積装置の出力電圧が所定電圧未満になったことを検知して起動し直流負荷に直流電圧を出力する燃料電池と、少なくとも前記燃料電池の起動時に前記燃料電池と前記第1の電力蓄積装置との間を電気的に遮断するスイッチ手段と、を備えたことを特徴とする。
また、上記直流無停電電源システムにおいて、前記燃料電池に並列に接続されるとともに、前記整流器の出力に接続されて充電される第2の電力蓄積装置をさらに備えたことを特徴とする。
The DC uninterruptible power supply system of the present invention includes a rectifier that converts an AC voltage of an AC power supply into a DC voltage and outputs the DC voltage to a DC load, and is connected to and charged by the output of the rectifier, or when the AC power supply is interrupted or the rectifier A first power storage device that outputs a DC voltage to a DC load in the event of a failure, and when the output voltage of the first power storage device falls below a predetermined voltage, it is activated and outputs a DC voltage to the DC load And a switch means for electrically disconnecting between the fuel cell and the first power storage device at least when the fuel cell is started.
The direct current uninterruptible power supply system further includes a second power storage device connected in parallel to the fuel cell and connected to the output of the rectifier to be charged.

また、本発明の直流無停電電源システムは、直流電源の直流電圧を異なる電圧値の直流電圧に変換して直流負荷に出力する変換器と、前記変換器の出力に接続されて充電され、前記直流電源の停電時又は前記変換器の故障時に直流負荷に直流電圧を出力する第1の電力蓄積装置と、前記第1の電力蓄積装置の出力電圧が所定電圧未満になったことを検知して起動し直流負荷に直流電圧を出力する燃料電池と、少なくとも前記燃料電池の起動時に前記燃料電池と前記第1の電力蓄積装置との間を電気的に遮断するスイッチ手段と、を備えたことを特徴とする。
また、上記直流無停電電源システムにおいて、前記燃料電池に並列に接続されるとともに、前記変換器の出力に接続されて充電される第2の電力蓄積装置をさらに備えたことを特徴とする。
Further, the DC uninterruptible power system of the present invention is a converter that converts a DC voltage of a DC power source into a DC voltage of a different voltage value and outputs it to a DC load, and is connected to the output of the converter and charged, A first power storage device that outputs a DC voltage to a DC load at the time of a power failure of a DC power source or a failure of the converter, and detecting that the output voltage of the first power storage device is less than a predetermined voltage. A fuel cell that starts and outputs a DC voltage to a DC load; and at least a switch unit that electrically disconnects the fuel cell and the first power storage device when the fuel cell is started. Features.
The direct current uninterruptible power supply system further includes a second power storage device connected in parallel to the fuel cell and connected to the output of the converter for charging.

本発明によれば、燃料電池と二次電池などの第1の電力蓄積装置とを電気的に遮断するスイッチ手段を備えているために、燃料電池の出力が二次電池などの第1の電力蓄積装置へ流れ込むことがなく、従来のものに比べて燃料電池によるバックアップ時間を長くすることができる。   According to the present invention, since the switch means for electrically disconnecting the fuel cell and the first power storage device such as the secondary battery is provided, the output of the fuel cell is the first power such as the secondary battery. It does not flow into the storage device, and the backup time by the fuel cell can be extended compared to the conventional one.

以下、本発明の実施の形態における燃料電池を利用した直流無停電電源システムについて図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施の形態における直流無停電電源システムの構成について図1を参照しつつ説明する。図1は本実施の形態の直流無停電電源システムの構成を示すブロック図である。なお、図1において、交流電源200と直流負荷300を除く部分が直流無停電電源システム1である。
Hereinafter, a DC uninterruptible power supply system using a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the DC uninterruptible power supply system in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a DC uninterruptible power supply system according to the present embodiment. In FIG. 1, the part excluding the AC power supply 200 and the DC load 300 is the DC uninterruptible power supply system 1.

直流無停電電源システム1は、交流電源200から直流負荷300への通電路上に配設される。直流無停電電源システム1には、交流電源200に入力部が接続された整流器11が設けられており、整流器11は交流電源200から入力部に入力される100(V)の交流電圧を50(V)の直流電圧に変換して出力部から出力する。また、直流無停電電源システム1は、バックアップ用の電源として、二次電池(第1の電力蓄積装置)12を備えるとともに、水素ボンベに充電された水素を燃料として直流電圧を出力する燃料電池13を備え、さらに、燃料電池13の補充用の二次電池(第2の電力蓄積装置)14を備えている。燃料電池13は、セルスタック13aとセルスタック13aから出力される直流電圧を49.5(V)の直流電圧に変換するコンバータ(DC/DCコンバータ)13bを有している。   The DC uninterruptible power supply system 1 is disposed on a current path from the AC power supply 200 to the DC load 300. The DC uninterruptible power supply system 1 is provided with a rectifier 11 having an input unit connected to an AC power source 200. The rectifier 11 generates a 100 (V) AC voltage input from the AC power source 200 to the input unit 50 ( V) is converted to a DC voltage and output from the output unit. The DC uninterruptible power supply system 1 includes a secondary battery (first power storage device) 12 as a backup power source, and outputs a DC voltage using hydrogen charged in a hydrogen cylinder as fuel. And a rechargeable secondary battery (second power storage device) 14 for the fuel cell 13. The fuel cell 13 includes a cell stack 13a and a converter (DC / DC converter) 13b that converts a DC voltage output from the cell stack 13a into a DC voltage of 49.5 (V).

また、直流無停電電源システム1は、整流器11の出力部にアノードが接続されたダイオード19を有している。直流無停電電源システム1には、ダイオード19のカソードから直流負荷300にかけての通電路上にDCスイッチ15が設けられている。また、直流無停電電源システム1は、3つの端子16a〜16cを有し、端子16aを端子16bと端子16cとの双方の一方に接続する無瞬断切り替えを行うDCスイッチ(スイッチ手段)16を備えている。DCスイッチ16の端子16aはDCスイッチ15から直流負荷300にかけての通電路上のノードN1に接続され、端子16bは二次電池12に接続され、端子16cは燃料電池13に接続されている。DCスイッチ16を設けることによって、燃料電池13の出力電圧が二次電池12に供給されることを防ぎ、燃料電池13の供給エネルギーが二次電池12の回復充電に使用されることをなくしている。   Further, the DC uninterruptible power supply system 1 includes a diode 19 having an anode connected to the output portion of the rectifier 11. In the DC uninterruptible power supply system 1, a DC switch 15 is provided on a current path from the cathode of the diode 19 to the DC load 300. The DC uninterruptible power supply system 1 includes three terminals 16a to 16c, and a DC switch (switch means) 16 that performs uninterruptible switching for connecting the terminal 16a to one of both the terminal 16b and the terminal 16c. I have. A terminal 16 a of the DC switch 16 is connected to the node N 1 on the current path from the DC switch 15 to the DC load 300, a terminal 16 b is connected to the secondary battery 12, and a terminal 16 c is connected to the fuel cell 13. By providing the DC switch 16, the output voltage of the fuel cell 13 is prevented from being supplied to the secondary battery 12, and the supply energy of the fuel cell 13 is not used for recovery charging of the secondary battery 12. .

直流無停電電源システム1は、ダイオード19のカソードにアノードが接続されたダイオード17を有しており、ダイオード17のカソードが二次電池14に接続されている。また、直流無停電電源システム1は、ダイオード17のカソードと二次電池14にアノードが接続されたダイオード18を有しており、ダイオード18のカソードがDCスイッチ16の端子16cに接続されている。   The DC uninterruptible power supply system 1 includes a diode 17 having an anode connected to the cathode of a diode 19, and the cathode of the diode 17 is connected to the secondary battery 14. The DC uninterruptible power supply system 1 includes a diode 18 having a cathode of a diode 17 and an anode connected to the secondary battery 14, and the cathode of the diode 18 is connected to a terminal 16 c of the DC switch 16.

直流無停電電源システム1は、交流電源200の出力電圧を電圧検出線Line1を介して検出する交流電源検出器20を有しており、検出した交流電源200の出力電圧の電圧値を後述する制御器24に信号線Sig1を介して出力する。
直流無停電電源システム1は、整流器11の出力電圧を電圧検出線Line2を介して検出する整流器検出器21を有しており、検出した整流器11の出力電圧の電圧値を後述する制御器24に信号線Sig2を介して出力する。
直流無停電電源システム1は、二次電池12の出力電圧を電圧検出線Line3を介して検出する二次電池検出器22を有しており、検出した二次電池12の出力電圧の電圧値を後述する制御器24に信号線Sig3を介して出力する。
直流無停電電源システム1は、燃料電池13のコンバータ13bの出力電圧を電圧検出線Line4を介して検出する燃料電池検出器23を有しており、検出した燃料電池23の出力電圧の電圧値を後述する制御器24に信号線Sig4を介して出力する。
The DC uninterruptible power supply system 1 has an AC power supply detector 20 that detects the output voltage of the AC power supply 200 via the voltage detection line Line1, and controls the voltage value of the detected output voltage of the AC power supply 200 to be described later. The signal is output to the device 24 via the signal line Sig1.
The DC uninterruptible power supply system 1 includes a rectifier detector 21 that detects the output voltage of the rectifier 11 via the voltage detection line Line2, and the detected voltage value of the output voltage of the rectifier 11 is supplied to a controller 24 described later. The signal is output via the signal line Sig2.
The DC uninterruptible power supply system 1 includes a secondary battery detector 22 that detects the output voltage of the secondary battery 12 via the voltage detection line Line 3, and the detected voltage value of the output voltage of the secondary battery 12 is obtained. The signal is output to a controller 24 described later via a signal line Sig3.
The DC uninterruptible power supply system 1 has a fuel cell detector 23 that detects the output voltage of the converter 13b of the fuel cell 13 via the voltage detection line Line4, and the detected voltage value of the output voltage of the fuel cell 23 is obtained. It outputs to the controller 24 mentioned later via signal line Sig4.

直流無停電電源システム1は、燃料電池13の起動/停止の制御、DCスイッチ15の開閉制御、DCスイッチ16の切り替え制御を行う制御器24を有している。
制御器24は、交流電源検出器20から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200の正常/故障(停電など)を判断し、整流器検出器21から入力される整流器11の出力電圧の電圧値により整流器11の正常/故障(交流電源200の故障を含む。)を判断する。
制御器24は、交流電源200の故障若しくは整流器11の故障と判断している時に二次電池検出器22から入力される二次電池12の出力電圧の電圧値が48(V)未満になった場合に燃料電池13に信号線Sig5を介して起動信号を出力する。この起動信号を受けて燃料電池13は起動する。
The direct current uninterruptible power supply system 1 includes a controller 24 that performs start / stop control of the fuel cell 13, open / close control of the DC switch 15, and switching control of the DC switch 16.
The controller 24 determines normality / failure (such as a power failure) of the AC power supply 200 based on the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 20, and the controller 24 receives the rectifier 11 input from the rectifier detector 21. Normality / failure of the rectifier 11 (including failure of the AC power supply 200) is determined based on the voltage value of the output voltage.
When the controller 24 determines that the AC power supply 200 or the rectifier 11 has failed, the voltage value of the output voltage of the secondary battery 12 input from the secondary battery detector 22 is less than 48 (V). In this case, an activation signal is output to the fuel cell 13 via the signal line Sig5. In response to this activation signal, the fuel cell 13 is activated.

制御器24は、燃料電池13に起動信号を出力した後に燃料電池検出器23から入力される燃料電池13の出力電圧の電圧値が49.5(V)になった場合(燃料電池13の出力が確立した後)にDCスイッチ16に信号線Sig6を介して端子16aに接続する端子を端子16bから端子16cに切り替える切り替え信号を出力し、DCスイッチ15に信号線Sig7を介して開放信号を出力する。これにより、DCスイッチ16は端子16aに端子16cが接続され、DCスイッチ15が開放する。   When the voltage value of the output voltage of the fuel cell 13 input from the fuel cell detector 23 becomes 49.5 (V) after outputting the start signal to the fuel cell 13 (the output of the fuel cell 13), the controller 24 A switching signal for switching the terminal connected to the terminal 16a via the signal line Sig6 from the terminal 16b to the terminal 16c is output to the DC switch 16 and an open signal is output to the DC switch 15 via the signal line Sig7. To do. As a result, the DC switch 16 is connected to the terminal 16a at the terminal 16c, and the DC switch 15 is opened.

制御器24は、交流電源200の故障若しくは整流器11の故障と判断している時に、交流電源検出器20から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200が正常に戻り、整流器検出器21から入力される整流器11の出力電圧の電圧値により整流器11が正常に戻ったと判断すると、DCスイッチ15に信号線Sig7を介して短絡信号を出力する。制御器24は、燃料電池13に信号線Sig5を介して停止信号を出力する。制御器24は、DCスイッチ16に信号線Sig6を介して端子16aに接続する端子を端子16cから端子16bに切り替える切り替え信号を出力する。これにより、DCスイッチ15が短絡し、燃料電池13が停止し、DCスイッチ16は端子16aに端子16bが接続される。   When the controller 24 determines that the AC power supply 200 has failed or the rectifier 11 has failed, the AC power supply 200 returns to normal due to the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 20, and the rectifier When it is determined that the rectifier 11 has returned to normal based on the voltage value of the output voltage of the rectifier 11 input from the detector 21, a short circuit signal is output to the DC switch 15 via the signal line Sig7. The controller 24 outputs a stop signal to the fuel cell 13 via the signal line Sig5. The controller 24 outputs to the DC switch 16 a switching signal for switching the terminal connected to the terminal 16a through the signal line Sig6 from the terminal 16c to the terminal 16b. Thereby, the DC switch 15 is short-circuited, the fuel cell 13 is stopped, and the DC switch 16 has the terminal 16b connected to the terminal 16a.

次に、図1の本実施の形態の直流無停電電源システム1の動作について図2を参照しつつ説明する。図2は図1の直流無停電電源システム1の動作を説明するための波形図であり、横軸が時間、縦軸が直流負荷300に入力される入力電圧(負荷電圧)の電圧値(V)である。
時間T1において、DCスイッチ15は短絡しており、DCスイッチ16は端子16aに端子16bが接続されている。交流電源200の交流電圧が整流器11によって50(V)の直流電圧に変換されて出力される。整流器11から出力される直流電圧がダイオード19およびDCスイッチ15を介して直流負荷300に供給される。このとき、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19およびDCスイッチ15、16を介して二次電池12に供給され、二次電池12がフロート充電される。また、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、17を介して二次電池14に供給され、二次電池14がフロート充電される。
Next, the operation of the DC uninterruptible power supply system 1 of the present embodiment in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the DC uninterruptible power supply system 1 of FIG. 1. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage value (V) of the input voltage (load voltage) input to the DC load 300. ).
At time T1, the DC switch 15 is short-circuited, and the DC switch 16 has the terminal 16b connected to the terminal 16a. The AC voltage of the AC power supply 200 is converted into a 50 (V) DC voltage by the rectifier 11 and output. A DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the DC load 300 via the diode 19 and the DC switch 15. At this time, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 12 via the diode 19 and the DC switches 15 and 16, and the secondary battery 12 is float-charged. Moreover, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 14 via the diodes 19 and 17, and the secondary battery 14 is float-charged.

時間T2において交流電源200の停電(瞬時停電を含む。)や整流器11の故障などが起ると、整流器11から直流負荷300への電力供給が停止するが、DCスイッチ16の端子16aに端子16bに接続された状態にあるため、瞬時に二次電池12が放電して放電電圧(直流電圧)を出力する。二次電池12から出力される直流電圧がDCスイッチ16を介して直流負荷300に供給される。交流電源検出器20は交流電源200の出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。また、整流器検出器21は整流器11の出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。制御器24はこの検出結果により交流電源200に故障或いは整流器11に故障が起こったことを検知する。   When a power failure (including an instantaneous power failure) of the AC power source 200 or a failure of the rectifier 11 occurs at time T2, the power supply from the rectifier 11 to the DC load 300 is stopped. Therefore, the secondary battery 12 is instantaneously discharged and outputs a discharge voltage (DC voltage). A DC voltage output from the secondary battery 12 is supplied to the DC load 300 via the DC switch 16. The AC power supply detector 20 detects the output voltage of the AC power supply 200 and outputs the detection result to the controller 24. The rectifier detector 21 detects the output voltage of the rectifier 11 and outputs the detection result to the controller 24. Based on the detection result, the controller 24 detects that the AC power supply 200 has failed or the rectifier 11 has failed.

停電などの後、二次電池12によって直流負荷300に直流電圧の供給が行われている時間T3では二次電池12の放電のために二次電池12の出力電圧の電圧値が時間の経過につれて低下する。二次電池検出器22は二次電池12の出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。制御器24は、二次電池検出器22による検出結果に基づいて、二次電池12の出力電圧が48(V)未満になったか判断する。
制御器24は、二次電池検出器22による検出結果に基づいて、二次電池12の出力電圧が48(V)未満になったことを検知すると、燃料電池13に起動信号を出力する。燃料電池13は起動信号を受けて起動して運転を開始する。燃料電池検出器23は燃料電池13のコンバータ13bの出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。制御器24は、燃料電池検出器23による検出結果に基づいて、燃料電池13のコンバータ13bの出力電圧が49.5(V)になったか(燃料電池13の出力が確立したか)を判断する。
At time T3 when the secondary battery 12 supplies a DC voltage to the DC load 300 after a power failure or the like, the voltage value of the output voltage of the secondary battery 12 increases with time due to the discharge of the secondary battery 12. descend. The secondary battery detector 22 detects the output voltage of the secondary battery 12 and outputs the detection result to the controller 24. The controller 24 determines whether the output voltage of the secondary battery 12 has become less than 48 (V) based on the detection result by the secondary battery detector 22.
When the controller 24 detects that the output voltage of the secondary battery 12 is less than 48 (V) based on the detection result by the secondary battery detector 22, it outputs an activation signal to the fuel cell 13. The fuel cell 13 is activated in response to the activation signal and starts operation. The fuel cell detector 23 detects the output voltage of the converter 13 b of the fuel cell 13 and outputs the detection result to the controller 24. Based on the detection result by the fuel cell detector 23, the controller 24 determines whether the output voltage of the converter 13b of the fuel cell 13 has reached 49.5 (V) (whether the output of the fuel cell 13 has been established). .

時間T4において制御器24は、燃料電池検出器23による検出結果に基づいて、燃料電池13のコンバータ13bの出力電圧が49.5(V)になったこと(燃料電池13の出力が確立したこと)を検知すると、制御器24は、DCスイッチ16に端子16aに接続する端子を端子16bから端子16cに切り替える切り替え信号を出力する。また、制御器24は、DCスイッチ15に開放信号を出力する。DCスイッチ16は、切り替え信号を受けて端子16aに端子16cが接続されるようにスイッチの切り替えを行う。また、DCスイッチ15は開放信号を受けて開放する(オフする)。なお、DCスイッチ15を開放することによって燃料電池13の出力電圧がDCスイッチ16、15およびダイオード17を介して二次電池14に供給されることを防ぎ、燃料電池13の供給エネルギーが二次電池14の回復充電に利用されることを防いでいる。   At time T4, the controller 24 determines that the output voltage of the converter 13b of the fuel cell 13 has reached 49.5 (V) based on the detection result by the fuel cell detector 23 (that the output of the fuel cell 13 has been established). ) Is detected, the controller 24 outputs to the DC switch 16 a switching signal for switching the terminal connected to the terminal 16a from the terminal 16b to the terminal 16c. Further, the controller 24 outputs an open signal to the DC switch 15. In response to the switching signal, the DC switch 16 switches the switch so that the terminal 16c is connected to the terminal 16a. The DC switch 15 is opened (turned off) in response to the open signal. By opening the DC switch 15, the output voltage of the fuel cell 13 is prevented from being supplied to the secondary battery 14 via the DC switches 16 and 15 and the diode 17, and the supply energy of the fuel cell 13 is reduced to the secondary battery. 14 is prevented from being used for recovery charging.

DCスイッチ15およびDCスイッチ16の切り替えられた後の時間T5では、その最初の数秒間は燃料電池13のコンバータ13bからの出力電圧(直流電圧)がDCスイッチ16を介して直流負荷300に供給されるとともに、二次電池14の放電電圧(直流電圧)がダイオード18およびDCスイッチ16を介して直流負荷300に供給される。最初の数秒間が経過した後は、燃料電池13のコンバータ13bからの出力電圧(直流電圧)がDCスイッチ16を介して直流負荷300に供給される。なお、二次電池14は燃料電池13の負荷急変に対する応答性の悪さを補うためにDCスイッチ16が切り替わった直後の数秒間バックアップ用の電源として利用できれば足りるため小容量の二次電池でよい。   At time T5 after the DC switch 15 and the DC switch 16 are switched, the output voltage (DC voltage) from the converter 13b of the fuel cell 13 is supplied to the DC load 300 via the DC switch 16 for the first few seconds. In addition, the discharge voltage (DC voltage) of the secondary battery 14 is supplied to the DC load 300 through the diode 18 and the DC switch 16. After the first few seconds, the output voltage (DC voltage) from the converter 13b of the fuel cell 13 is supplied to the DC load 300 via the DC switch 16. Note that the secondary battery 14 may be a secondary battery having a small capacity, as long as it can be used as a backup power source for a few seconds immediately after the DC switch 16 is switched to compensate for the poor response of the fuel cell 13 to a sudden load change.

時間T6において交流電源200が復電などすると、交流電源200の交流電圧が整流器11によって50(V)の直流電圧に変換されて出力される。整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、17、18、DCスイッチ16を介して直流負荷300に供給される。これ以降の時間T7では、この経路で整流器11から出力される直流電圧が直流負荷300に供給される。このとき、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、17を介して二次電池14に供給され、二次電池14がフロート充電される。   When the AC power supply 200 recovers at time T6, the AC voltage of the AC power supply 200 is converted into a 50 (V) DC voltage by the rectifier 11 and output. The DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the DC load 300 through the diodes 19, 17, 18 and the DC switch 16. At time T7 thereafter, the DC voltage output from the rectifier 11 through this path is supplied to the DC load 300. At this time, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 14 via the diodes 19 and 17, and the secondary battery 14 is float-charged.

時間T8において、制御器24は、交流電源検出器20から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200が正常に戻り、整流器検出器21から入力される整流器11の出力電圧の電圧値により整流器11が正常に戻ったと判断すると、DCスイッチ15に短絡信号を出力する。DCスイッチ15は短絡信号を受けて短絡する(オンする)。そして、制御器24は、燃料電池13に停止信号を出力し、燃料電池13は停止信号を受けて運転を停止する。制御器24は、DCスイッチ16に端子16aに接続する端子を端子16cから端子16bに切り替える切り替え信号を出力する。DCスイッチ16は切り替え信号を受けて端子16aに端子16bが接続されるようにスイッチを切り替える。   At time T <b> 8, the controller 24 returns to the normal state of the AC power supply 200 according to the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 20, and the output voltage of the rectifier 11 input from the rectifier detector 21. When it is determined that the rectifier 11 has returned to normal by the voltage value, a short circuit signal is output to the DC switch 15. The DC switch 15 is short-circuited (turned on) in response to the short-circuit signal. Then, the controller 24 outputs a stop signal to the fuel cell 13, and the fuel cell 13 receives the stop signal and stops operation. The controller 24 outputs to the DC switch 16 a switching signal for switching the terminal connected to the terminal 16a from the terminal 16c to the terminal 16b. The DC switch 16 receives the switching signal and switches the switch so that the terminal 16b is connected to the terminal 16a.

それ以降の時間T9では交流電源200の交流電圧が整流器11によって50(V)の直流電圧に変換されて出力される。整流器10から出力される直流電圧がダイオード19およびDCスイッチ15を介して直流負荷300に供給される。このとき、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19およびDCスイッチ15、16を介して二次電池12に供給され、二次電池12がフロート充電される。また、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、17を介して二次電池14に供給され、二次電池14がフロート充電される。   At time T9 thereafter, the AC voltage of the AC power source 200 is converted into a 50 (V) DC voltage by the rectifier 11 and output. A DC voltage output from the rectifier 10 is supplied to the DC load 300 via the diode 19 and the DC switch 15. At this time, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 12 via the diode 19 and the DC switches 15 and 16, and the secondary battery 12 is float-charged. Moreover, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 14 via the diodes 19 and 17, and the secondary battery 14 is float-charged.

上述した本実施の形態では、DCスイッチ16を設けて、燃料電池13の出力が二次電池12へ流れ込む経路がなくなるように直流無停電電源システム1を構成したため、燃料電池13の供給エネルギーが二次電池12の回復充電に使われることがない。また、DCスイッチ15を設け、燃料電池13が直流電圧を出力している期間のほぼ全てでDCスイッチ15が開放しているとともに、ダイオード18を設けて、燃料電池13の出力が二次電池14へ流れ込まないように直流無停電電源システム1を構成し動作させるため、燃料電池13の供給エネルギーが二次電池14の回復充電に使われることがない。従って、燃料電池13の供給エネルギーの全てを直流負荷300への供給に使うことができ、燃料電池13によるバックアップ時間を長くすることができる。   In the present embodiment described above, the DC uninterruptible power supply system 1 is configured such that the DC switch 16 is provided and the path through which the output of the fuel cell 13 flows into the secondary battery 12 is eliminated. The secondary battery 12 is not used for recovery charging. In addition, the DC switch 15 is provided, and the DC switch 15 is open during almost all the period in which the fuel cell 13 outputs a DC voltage, and the diode 18 is provided so that the output of the fuel cell 13 is the secondary battery 14. Since the DC uninterruptible power supply system 1 is configured and operated so as not to flow into the secondary battery 14, the supply energy of the fuel cell 13 is not used for recovery charging of the secondary battery 14. Therefore, all of the energy supplied from the fuel cell 13 can be used to supply the DC load 300, and the backup time by the fuel cell 13 can be extended.

また、燃料電池13と並列に二次電池14を設けることによって、負荷急変に対する燃料電池13の応答性の悪さを補うことが可能になる。なお、二次電池40は燃料電池30の応答性の悪さを補うためのものであって、数秒間のバックアップを行うものであることから、小容量のもので良く、燃料電池本体に搭載しても良い。また、二次電池40の代わりに電気二重層コンデンサを利用してもよい。   Further, by providing the secondary battery 14 in parallel with the fuel cell 13, it becomes possible to compensate for the poor response of the fuel cell 13 to a sudden load change. The secondary battery 40 is intended to compensate for the poor responsiveness of the fuel cell 30 and performs a backup for several seconds. Therefore, the secondary battery 40 may have a small capacity and is mounted on the fuel cell body. Also good. Further, an electric double layer capacitor may be used instead of the secondary battery 40.

以下、本発明の他の実施の形態における燃料電池を利用した直流無停電電源システムについて図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施の他の形態における直流無停電電源システムの構成について図3を参照しつつ説明する。図3は本実施の他の形態の直流無停電電源システムの構成を示すブロック図である。なお、図3において、交流電源200と直流負荷300を除く部分が直流無停電電源システム2である。また、図1の直流無停電電源システム1と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。ただし、図3の直流無停電電源システム2には、燃料電池13のコンバータ13bの出力電圧を検出する燃料電池検出器23に対応する構成がない。
Hereinafter, a DC uninterruptible power supply system using a fuel cell according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of a DC uninterruptible power supply system according to another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a DC uninterruptible power supply system according to another embodiment. In FIG. 3, a portion excluding the AC power supply 200 and the DC load 300 is the DC uninterruptible power supply system 2. Moreover, about the same structure as the DC uninterruptible power supply system 1 of FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. However, the DC uninterruptible power supply system 2 of FIG. 3 does not have a configuration corresponding to the fuel cell detector 23 that detects the output voltage of the converter 13b of the fuel cell 13.

図3に示す直流無停電電源システム2は、図1の直流無停電電源システム1のDCスイッチ16の代わりに、スイッチ部31が設けられている。スイッチ部31は、スイッチ31aと、ダイオード31b、31cとを有している。スイッチ31aの一の端子はダイオード19から直流負荷300への通電路上のノードN1に接続され、他の端子は二次電池12に接続されている。ダイオード31bは、アノードが二次電池12に接続され、カソードがノードN1に接続されている。ダイオード31cは、アノードが燃料電池13とダイオード18のカソードに接続され、カソードがノードN1に接続されている。図3から、スイッチ部31のスイッチ31aが開放している(オフしている)状態では、燃料電池13の出力電圧が二次電池12に供給される経路がないことが分かる。   The direct current uninterruptible power supply system 2 shown in FIG. 3 is provided with a switch unit 31 instead of the DC switch 16 of the direct current uninterruptible power supply system 1 of FIG. The switch unit 31 includes a switch 31a and diodes 31b and 31c. One terminal of the switch 31a is connected to the node N1 on the current path from the diode 19 to the DC load 300, and the other terminal is connected to the secondary battery 12. The diode 31b has an anode connected to the secondary battery 12 and a cathode connected to the node N1. The diode 31c has an anode connected to the fuel cell 13 and the cathode of the diode 18, and a cathode connected to the node N1. From FIG. 3, it can be seen that there is no path through which the output voltage of the fuel cell 13 is supplied to the secondary battery 12 when the switch 31 a of the switch unit 31 is open (turned off).

また、図3に示す直流無停電電源システム2は、制御器24の代わり、燃料電池13の起動/停止の制御、DCスイッチ15の開閉制御、スイッチ部31のスイッチ31aの切り替え制御を行う制御器32が設けられている。
制御器32は、交流電源検出器20から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200の正常/故障(停電など)を判断し、整流器検出器21から入力される整流器11の出力電圧の電圧値により整流器11の正常/故障(交流電源200の故障を含む。)を判断する。
制御器32は交流電源200の故障若しくは整流器11の故障を検出すると、スイッチ部31に信号線Sig12を介してスイッチ31aの開放信号を出力し、DCスイッチ15に信号線Sig13を介して開放信号を出力する。これにより、スイッチ部31のスイッチ31aが開放し、DCスイッチ15が開放する。
Further, the DC uninterruptible power supply system 2 shown in FIG. 3 is a controller that controls the start / stop of the fuel cell 13, the opening / closing control of the DC switch 15, and the switching control of the switch 31a of the switch unit 31 instead of the controller 24. 32 is provided.
The controller 32 determines normality / failure (such as a power failure) of the AC power supply 200 based on the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 20, and the controller 32 Normality / failure of the rectifier 11 (including failure of the AC power supply 200) is determined based on the voltage value of the output voltage.
When the controller 32 detects a failure of the AC power supply 200 or a failure of the rectifier 11, the controller 32 outputs an open signal of the switch 31a to the switch unit 31 via the signal line Sig12 and outputs an open signal to the DC switch 15 via the signal line Sig13. Output. Thereby, the switch 31a of the switch part 31 is opened, and the DC switch 15 is opened.

制御器32は、交流電源200の故障若しくは整流器11の故障と判断している時に二次電池検出器22から入力される二次電池12の出力電圧の電圧値が48(V)未満になった場合に燃料電池13に信号線Sig11を介して起動信号を出力する。この起動信号を受けて燃料電池13は起動する。   When the controller 32 determines that the AC power supply 200 is broken or the rectifier 11 is broken, the voltage value of the output voltage of the secondary battery 12 input from the secondary battery detector 22 is less than 48 (V). In this case, an activation signal is output to the fuel cell 13 via the signal line Sig11. In response to this activation signal, the fuel cell 13 is activated.

制御器32は、交流電源200の故障若しくは整流器11の故障と判断している時に、交流電源検出器20から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200が正常に戻り、整流器検出器21から入力される整流器11の出力電圧の電圧値により整流器11が正常に戻ったと判断すると、スイッチ部31に信号線Sig12を介してスイッチ31aの短絡信号を出力し、DCスイッチ15に信号線Sig13を介して短絡信号を出力する。また、制御器32は、燃料電池13に信号線Sig11を介して停止信号を出力する。これにより、スイッチ部31のスイッチ31aが短絡し、DCスイッチ15が短絡し、燃料電池13が停止する。   When the controller 32 determines that the AC power supply 200 has failed or the rectifier 11 has failed, the AC power supply 200 returns to normal due to the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 20, and the rectifier When it is determined that the rectifier 11 has returned to normal by the voltage value of the output voltage of the rectifier 11 input from the detector 21, a short-circuit signal of the switch 31 a is output to the switch unit 31 via the signal line Sig 12, and the signal is supplied to the DC switch 15. A short circuit signal is output via the line Sig13. Further, the controller 32 outputs a stop signal to the fuel cell 13 via the signal line Sig11. Thereby, the switch 31a of the switch part 31 is short-circuited, the DC switch 15 is short-circuited, and the fuel cell 13 is stopped.

次に、図3の本実施の他の形態の直流無停電電源システム2の動作について説明する。
交流電源200および整流器11の双方が正常である場合、DCスイッチ15およびスイッチ部31のスイッチ31aは共に短絡している。交流電源200の交流電圧が整流器11によって50(V)の直流電圧に変換されて出力される。整流器11から出力される直流電圧がダイオード19およびDCスイッチ15を介して直流負荷300に供給される。このとき、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、DCスイッチ15、およびスイッチ部31のスイッチ31aを介して二次電池12に供給され、二次電池12がフロート充電される。また、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、17を介して二次電池14に供給され、二次電池14がフロート充電される。
Next, the operation of the DC uninterruptible power supply system 2 according to another embodiment of FIG. 3 will be described.
When both the AC power supply 200 and the rectifier 11 are normal, the DC switch 15 and the switch 31a of the switch unit 31 are both short-circuited. The AC voltage of the AC power supply 200 is converted into a DC voltage of 50 (V) by the rectifier 11 and output. A DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the DC load 300 via the diode 19 and the DC switch 15. At this time, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 12 through the diode 19, the DC switch 15, and the switch 31a of the switch unit 31, and the secondary battery 12 is float-charged. Moreover, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 14 via the diodes 19 and 17, and the secondary battery 14 is float-charged.

交流電源200の停電(瞬時停電を含む。)や整流器11の故障などが起ると、整流器11から直流負荷300への電力供給が停止するが、二次電池12がスイッチ部31のダイオード31bを介して直流負荷300に接続されているため、瞬時に二次電池12が放電して放電電圧(直流電圧)を出力する。二次電池12から出力される直流電圧がスイッチ部31のダイオード31bを介して直流負荷300に供給される。同様に、二次電池14が放電して放電電圧(直流電圧)を出力し、二次電池14から出力される直流電圧がダイオード18およびスイッチ部31のダイオード31cを介して直流負荷300に供給される。
交流電源検出器20は交流電源200の出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。また、整流器検出器21は整流器11の出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。制御器24はこの検出結果により交流電源200に故障或いは整流器11に故障が起こったことを検知する。制御器32は交流電源200の故障若しくは整流器11の故障を検知すると、スイッチ部31にスイッチ31aの開放信号を出力し、DCスイッチ15に開放信号を出力する。これにより、スイッチ部31のスイッチ31aが開放し、DCスイッチ15が開放する。
When a power failure (including an instantaneous power failure) of the AC power supply 200 or a failure of the rectifier 11 occurs, the power supply from the rectifier 11 to the DC load 300 is stopped, but the secondary battery 12 causes the diode 31b of the switch unit 31 to be turned off. Since the secondary battery 12 is instantaneously discharged, a discharge voltage (DC voltage) is output. A DC voltage output from the secondary battery 12 is supplied to the DC load 300 via the diode 31 b of the switch unit 31. Similarly, the secondary battery 14 discharges and outputs a discharge voltage (DC voltage), and the DC voltage output from the secondary battery 14 is supplied to the DC load 300 via the diode 18 and the diode 31 c of the switch unit 31. The
The AC power supply detector 20 detects the output voltage of the AC power supply 200 and outputs the detection result to the controller 24. The rectifier detector 21 detects the output voltage of the rectifier 11 and outputs the detection result to the controller 24. Based on the detection result, the controller 24 detects that the AC power supply 200 has failed or the rectifier 11 has failed. When the controller 32 detects a failure of the AC power supply 200 or a failure of the rectifier 11, the controller 32 outputs an open signal of the switch 31 a to the switch unit 31 and outputs an open signal to the DC switch 15. Thereby, the switch 31a of the switch part 31 is opened, and the DC switch 15 is opened.

二次電池12によって直流負荷300に直流電圧の供給が行われている時間では二次電池12の放電のために二次電池12の出力電圧の電圧値が時間の経過につれて低下する。二次電池検出器22は二次電池12の出力電圧を検出し、検出結果を制御器24に出力する。制御器24は、二次電池検出器22による検出結果に基づいて、二次電池12の出力電圧が48(V)未満になったか判断する。
制御器24は、二次電池検出器22による検出結果に基づいて、二次電池12の出力電圧が48(V)未満になったことを検知すると、燃料電池13に起動信号を出力する。燃料電池13は起動信号を受けて起動して運転を開始する。燃料電池13のコンバータ13bからの出力電圧(直流電圧)がスイッチ部31のダイオード31cを介して直流負荷300に供給されるとともに、二次電池14の放電電圧(直流電圧)がダイオード18およびスイッチ部31のダイオード31cを介して直流負荷300に供給される。
During the time when the DC voltage is supplied to the DC load 300 by the secondary battery 12, the voltage value of the output voltage of the secondary battery 12 decreases as time elapses due to the discharge of the secondary battery 12. The secondary battery detector 22 detects the output voltage of the secondary battery 12 and outputs the detection result to the controller 24. The controller 24 determines whether the output voltage of the secondary battery 12 has become less than 48 (V) based on the detection result by the secondary battery detector 22.
When the controller 24 detects that the output voltage of the secondary battery 12 is less than 48 (V) based on the detection result by the secondary battery detector 22, it outputs an activation signal to the fuel cell 13. The fuel cell 13 is activated in response to the activation signal and starts operation. The output voltage (DC voltage) from the converter 13b of the fuel cell 13 is supplied to the DC load 300 via the diode 31c of the switch unit 31, and the discharge voltage (DC voltage) of the secondary battery 14 is supplied to the diode 18 and the switch unit. Supplied to the DC load 300 via 31 diodes 31c.

交流電源200が復電などすると、交流電源200の交流電圧が整流器11によって50(V)の直流電圧に変換されて出力される。整流器11から出力される直流電圧がダイオード17、18、スイッチ31のダイオード31cを介して直流負荷300に供給される。制御器24は、交流電源検出器20から入力される交流電源200の出力電圧の電圧値により交流電源200が正常に戻り、整流器検出器21から入力される整流器11の出力電圧の電圧値により整流器11が正常に戻ったと判断すると、スイッチ部31にスイッチ31aの短絡信号を出力し、DCスイッチ15に短絡信号を出力する。また、制御器32は、燃料電池13に停止信号を出力する。これにより、スイッチ部31のスイッチ31aが短絡し、DCスイッチ15が短絡し、燃料電池13が停止する。   When the AC power supply 200 recovers, the AC voltage of the AC power supply 200 is converted into a 50 (V) DC voltage by the rectifier 11 and output. The DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the DC load 300 via the diodes 17 and 18 and the diode 31 c of the switch 31. The controller 24 returns the AC power supply 200 to normal by the voltage value of the output voltage of the AC power supply 200 input from the AC power supply detector 20, and the rectifier by the voltage value of the output voltage of the rectifier 11 input from the rectifier detector 21. When it is determined that 11 has returned to normal, a short circuit signal of the switch 31 a is output to the switch unit 31 and a short circuit signal is output to the DC switch 15. Further, the controller 32 outputs a stop signal to the fuel cell 13. Thereby, the switch 31a of the switch part 31 is short-circuited, the DC switch 15 is short-circuited, and the fuel cell 13 is stopped.

それ以降の時間では交流電源200の交流電圧が整流器11によって50(V)の直流電圧に変換されて出力される。整流器11から出力される直流電圧がダイオード19およびDCスイッチ15を介して直流負荷300に供給される。このとき、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、DCスイッチ15、およびスイッチ部31のスイッチ31aを介して二次電池12に供給され、二次電池12がフロート充電される。また、整流器11から出力される直流電圧がダイオード19、17を介して二次電池14に供給され、二次電池14がフロート充電される。   In the subsequent time, the AC voltage of the AC power supply 200 is converted into a DC voltage of 50 (V) by the rectifier 11 and output. A DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the DC load 300 via the diode 19 and the DC switch 15. At this time, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 12 through the diode 19, the DC switch 15, and the switch 31a of the switch unit 31, and the secondary battery 12 is float-charged. Moreover, the DC voltage output from the rectifier 11 is supplied to the secondary battery 14 via the diodes 19 and 17, and the secondary battery 14 is float-charged.

図3の無停電電源システム2において、スイッチ部31のスイッチ31aを設け、交流電源200や整流器11の故障時にスイッチ31aを開放することによって、燃料電池13が直流電圧を出力している期間では燃料電池13の出力が二次電池12へ流れ込む経路がなくなるため、燃料電池13の供給エネルギーが二次電池12の回復充電に使われることがない。また、DCスイッチ15を設け、交流電源200や整流器11の故障時にスイッチ31aを開放するとともに、ダイオード18を設けることによって、燃料電池13が直流電圧を出力している期間では燃料電池13の出力が二次電池14へ流れ込む経路がなくなるため、燃料電池13の供給エネルギーが二次電池14の回復充電に使われることがない。従って、燃料電池13の供給エネルギーの全てを直流負荷300への供給に使うことができ、燃料電池13によるバックアップ時間を長くすることができる。   In the uninterruptible power supply system 2 of FIG. 3, by providing the switch 31a of the switch unit 31 and opening the switch 31a when the AC power supply 200 or the rectifier 11 fails, the fuel cell 13 outputs fuel during the period of output of DC voltage. Since there is no path for the output of the battery 13 to flow into the secondary battery 12, the supply energy of the fuel cell 13 is not used for recovery charging of the secondary battery 12. Further, by providing the DC switch 15 and opening the switch 31a when the AC power supply 200 or the rectifier 11 fails, the diode 18 is provided so that the output of the fuel cell 13 can be output during the period in which the fuel cell 13 outputs a DC voltage. Since there is no path for flowing into the secondary battery 14, the supply energy of the fuel cell 13 is not used for recovery charging of the secondary battery 14. Therefore, all of the energy supplied from the fuel cell 13 can be used to supply the DC load 300, and the backup time by the fuel cell 13 can be extended.

他の実施の形態における直流無停電電源システムについて図4を参照しつつ説明する。図4は他の実施の形態の直流無停電電源システムの構成を示すブロック図である。図1の直流無停電電源システム1は交流電源から直流負荷への通電路上に設けられるものであるのに対して、図4の直流無停電電源システム5は直流電源から直流負荷への通電路上に設けられるものである。図4では、直流電源の一例をして太陽電池250を示している。   A DC uninterruptible power supply system according to another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a DC uninterruptible power supply system according to another embodiment. The DC uninterruptible power supply system 1 in FIG. 1 is provided on the current path from the AC power supply to the DC load, whereas the DC uninterruptible power supply system 5 in FIG. 4 is on the current path from the DC power supply to the DC load. It is provided. FIG. 4 shows a solar cell 250 as an example of a DC power source.

図3の直流無停電電源システム5は、図1の直流無停電電源システム1とは、直流無停電電源システム1の整流器11の代わりに、太陽電池250によって出力される直流電圧を50(V)の直流電圧に変換して出力するコンバータ(DC/DCコンバータ)51を備えている点において異なっている。また、図3の直流無停電電源システム5は、図1の直流無停電電源システム1とは、交流電源検出器20、整流器検出器21の代わりに、直流電源検出器52、コンバータ検出器53を備えている点において異なっている。ただし、図3の直流無停電電源システム5の動作はコンバータ15が直流電圧を50(V)の直流電圧に変換して出力する点、直流電源検出器52が直流電源としての太陽電池250の出力電圧を電圧検出線Line31を介して検出し、検出した太陽電池250の出力電圧の電圧値を信号線Sin31を介して制御器24に出力する点、コンバータ検出器53がコンバータ51の出力電圧を電圧検出線Line32を介して検出し、検出したコンバータ51の出力電圧の電圧値を信号線Sin32を介して制御器24に出力する点、を除けば図1の直流無停電電源システム1と基本的に同じであるため詳細な説明は省略する。
図4の無停電電源システム5においても図1の無停電電源システム1と同様の効果が得られる。
3 is different from the DC uninterruptible power supply system 1 of FIG. 1 in that the DC voltage output by the solar cell 250 is 50 (V) instead of the rectifier 11 of the DC uninterruptible power supply system 1. This is different in that a converter (DC / DC converter) 51 that converts and outputs the direct current voltage is output. 3 is different from the DC uninterruptible power supply system 1 in FIG. 1 in that a DC power supply detector 52 and a converter detector 53 are used instead of the AC power supply detector 20 and the rectifier detector 21. It differs in the point that it has. However, the operation of the DC uninterruptible power supply system 5 in FIG. 3 is that the converter 15 converts the DC voltage into a DC voltage of 50 (V) and outputs it, and the DC power detector 52 outputs the solar battery 250 as a DC power source. The voltage is detected via the voltage detection line Line 31, and the detected voltage value of the output voltage of the solar battery 250 is output to the controller 24 via the signal line Sin 31. The converter detector 53 outputs the output voltage of the converter 51 to the voltage. Basically, it is the same as that of the DC uninterruptible power supply system 1 of FIG. 1 except that it is detected via the detection line Line 32 and the detected voltage value of the output voltage of the converter 51 is output to the controller 24 via the signal line Sin32. Since they are the same, detailed description is omitted.
In the uninterruptible power supply system 5 of FIG. 4, the same effect as the uninterruptible power supply system 1 of FIG. 1 can be obtained.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims.

本発明の実施の形態の直流無停電電源システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the direct current uninterruptible power supply system of embodiment of this invention. 図1の直流無停電電源システムの動作を説明するための波形図。The wave form diagram for demonstrating operation | movement of the direct current uninterruptible power supply system of FIG. 他の実施の形態の直流無停電電源システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the DC uninterruptible power supply system of other embodiment. 他の実施の形態の直流無停電電源システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the DC uninterruptible power supply system of other embodiment. 燃料電池をバックアップ用の電源として備えた直流無停電電源システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the direct current uninterruptible power supply system provided with the fuel cell as a backup power supply. 図5の直流無停電電源システムの動作を説明するための波形図。The wave form diagram for demonstrating operation | movement of the direct current uninterruptible power supply system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流無停電電源システム
11 整流器
12、14 二次電池
13 燃料電池
13a セルスタック
13b コンバータ
15、16 DCスイッチ
17、18、19 ダイオード
20 交流電源検出器
21 整流器検出器
22 二次電池検出器
23 燃料電池検出器
24 制御器

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC uninterruptible power supply system 11 Rectifier 12, 14 Secondary battery 13 Fuel cell 13a Cell stack 13b Converter 15, 16 DC switch 17, 18, 19 Diode 20 AC power supply detector 21 Rectifier detector 22 Secondary battery detector 23 Fuel Battery detector 24 Controller

Claims (4)

交流電源の交流電圧を直流電圧に変換して直流負荷に出力する整流器と、
前記整流器の出力に接続されて充電され、前記交流電源の停電時又は前記整流器の故障時に直流負荷に直流電圧を出力する第1の電力蓄積装置と、
前記第1の電力蓄積装置の出力電圧が所定電圧未満になったことを検知して起動し直流負荷に直流電圧を出力する燃料電池と、
少なくとも前記燃料電池の起動時に前記燃料電池と前記第1の電力蓄積装置との間を電気的に遮断するスイッチ手段と、
を備えたことを特徴とする直流無停電電源システム。
A rectifier that converts the AC voltage of the AC power source into a DC voltage and outputs it to a DC load;
A first power storage device connected to an output of the rectifier and charged, and outputting a DC voltage to a DC load at the time of a power failure of the AC power supply or a failure of the rectifier;
A fuel cell that starts by detecting that the output voltage of the first power storage device is less than a predetermined voltage and outputs a DC voltage to a DC load;
Switch means for electrically disconnecting between the fuel cell and the first power storage device at least when starting the fuel cell;
A DC uninterruptible power supply system characterized by comprising:
前記燃料電池に並列に接続されるとともに、前記整流器の出力に接続されて充電される第2の電力蓄積装置をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の直流無停電電源システム。   The DC uninterruptible power supply system according to claim 1, further comprising a second power storage device connected in parallel to the fuel cell and connected to the output of the rectifier to be charged. 直流電源の直流電圧を異なる電圧値の直流電圧に変換して直流負荷に出力する変換器と、
前記変換器の出力に接続されて充電され、前記直流電源の停電時又は前記変換器の故障時に直流負荷に直流電圧を出力する第1の電力蓄積装置と、
前記第1の電力蓄積装置の出力電圧が所定電圧未満になったことを検知して起動し直流負荷に直流電圧を出力する燃料電池と、
少なくとも前記燃料電池の起動時に前記燃料電池と前記第1の電力蓄積装置との間を電気的に遮断するスイッチ手段と、
を備えたことを特徴とする直流無停電電源システム。
A converter that converts a DC voltage of a DC power source into a DC voltage of a different voltage value and outputs it to a DC load;
A first power storage device connected to an output of the converter and charged, and outputting a DC voltage to a DC load at the time of a power failure of the DC power supply or a failure of the converter;
A fuel cell that starts by detecting that the output voltage of the first power storage device is less than a predetermined voltage and outputs a DC voltage to a DC load;
Switch means for electrically disconnecting between the fuel cell and the first power storage device at least when starting the fuel cell;
A DC uninterruptible power supply system characterized by comprising:
前記燃料電池に並列に接続されるとともに、前記変換器の出力に接続されて充電される第2の電力蓄積装置をさらに備えたことを特徴とする請求項3記載の直流無停電電源システム。

4. The DC uninterruptible power supply system according to claim 3, further comprising a second power storage device connected in parallel to the fuel cell and connected to the output of the converter for charging.

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