JP2009183090A - 電源装置システムおよびその起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時に過電流の発生を防止できるとともに、直流電源の補機への電力供給を確保し電源装置の安定な起動を保証することができる電源装置システムおよびその起動方法を提供する。
【解決手段】電源装置システム１０は、コンダクタ２１を介して互いに接続された２台の電源装置１０ａおよび１０ｂによって構成される。電源装置１０ａは、直流電源として設けられた燃料電池１１ａと、燃料電池１１ａの補機１２ａと、燃料電池１１ａに接続され燃料電池１１ａから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路１３ａと、インバータ主回路１３ａの出力端と負荷９の間に接続される系統連系コンダクタ１４ａと、インバータ主回路１３ａに接続されインバータ主回路１３ａの出力端の電圧Ｖａｃ_ａを制御するインバータ制御装置１５ａとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直流電源を有して交流電力出力を行う電源装置を制御する電源装置システムおよびその起動方法に関する。

一般に、直流電源を有して交流電力出力を行う電源装置は、インバータ主回路を備え、このインバータ主回路で直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するようになっている。しかし、この種の電源装置には、起動時に過電流を出力してしまうという問題がある。この過電流は、電源装置の起動時の出力を開始する電圧（出力開始電圧）が定格電圧であるために、電源装置が停止状態（出力が０Ｖ）から突然定格電圧を出力する状態へ移行することが原因で発生する。

この起動時の過電流発生を防ぐための電源装置の制御方法の一つに、ソフトスタート制御方法がある。このソフトスタート制御とは、電源装置の出力電圧を、定格電圧より低い所定の電圧で開始させ、数１０秒かけて定格電圧に達するよう徐々に昇圧させる制御をいう。ソフトスタート制御によれば、出力開始電圧が定格電圧である場合に起こる過電流の発生を防止することができる。

従来、この種のソフトスタート制御を用いた電源装置起動技術に、特開平１１−１７８３５０号公報（特許文献１）に記載のものがある。

特開平１１−１７８３５０号公報（特許文献１）に記載の電源装置は、直流電源と、この直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路と、このインバータ主回路の出力電圧を制御するインバータ制御部を有する。このインバータ制御部は、電源装置の起動時に、インバータ主回路の出力電圧を、電源装置の定格電圧以下かつ電源装置に接続された負荷の駆動するために必要な最低電圧以上の所定の電圧から、徐々に定格電圧まで昇圧させるように制御（ソフトスタート制御）する。このため、この電源装置は、起動時において、ソフトスタート制御を行うことにより過電流の発生を防止することができるようになっている。また、負荷としてリセット回路を装備しないマイクロコンピュータを搭載した機器などが接続されていた場合でも、電源装置の出力開始電圧が機器の動作可能電圧の範囲内にあるため、機器の誤動作を防ぎ、これらの機器を安定して起動させることができるようになっている。
特開平１１−１７８３５０号公報

直流電源の一つとして、燃料電池がある。燃料電池は、低公害、静粛性、高発電効率などの特徴を有し、世界的な地球環境問題への認識の高まりに伴い、最近特に注目されている。

この燃料電池を駆動するためには、一般に、燃料となる水素や酸素の燃料供給ポンプや改質器を加熱するためのバーナに空気を供給するブロアなど（以下、補機という）への交流電力供給が必要となる。このため、直流電源として燃料電池を用いる場合、従来の電源装置起動技術をそのまま適用すると、補機に関する新たな問題が生じる。

従来どおりのソフトスタート制御を行うと、電源装置の起動時にインバータ主回路の出力電圧が定格電圧以下の所定の電圧となる。このため、補機の電源としてインバータ主回路の出力電力を用いると、直流電源の補機への供給電力が不足する場合がある。この場合、補機の起動ができないため、直流電源の起動ができず、したがって電源装置の起動が出来なくなる。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、起動時に過電流の発生を防止できるとともに、直流電源の補機への電力供給を確保し電源装置の安定な起動を保証することができる電源装置システムおよびその起動方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電源装置システムは、上述した課題を解決するために、複数の電源装置が互いに接続され、この複数の電源装置のうちの任意の電源装置は、直流電源と、この直流電源の駆動に必要な補機と、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路と、このインバータ主回路の出力電圧を制御するインバータ制御部とを備え、前記複数の電源装置の接続は、前記複数の電源装置のうちの任意の１台の電源装置がこの１台の電源装置の補機の駆動電力を、この１台の電源装置のインバータ主回路の出力電圧と前記複数の電源装置の任意の他の１台の電源装置に含まれるインバータ主回路の出力電圧とから選択可能であり、かつ前記任意の他の１台の電源装置に含まれる補機の駆動電力を前記任意の他の１台の電源装置に含まれるインバータ主回路の出力電圧とするような接続としたことを特徴とするものである。

一方、本発明に係る電源装置の起動方法は、上述した課題を解決するために、複数の電源装置が互いに接続され、この複数の電源装置のうちの任意の電源装置は、直流電源と、この直流電源の駆動に必要な補機と、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路と、このインバータ主回路の出力電圧を制御するインバータ制御部とを備えた電源装置システムにおいて、前記複数の電源装置のうちの任意の１台の電源装置の補機と前記複数の電源装置のうちの任意の他の１台のインバータ主回路を接続するステップと、前記任意の他の１台のインバータ主回路の出力電圧をゼロから前記補機の駆動に必要な所定の電圧へステップ状に変化させ、この任意の他の１台のインバータ主回路の出力電圧を前記任意の１台の電源装置の補機に供給するステップと、を有することを特徴とする方法である。

本発明に係る電源装置システムおよびその起動方法によれば、起動時に過電流の発生を防止できるとともに、直流電源の補機への電力供給を確保し、電源装置の安定な起動を保証することができる。

本発明に係る電源装置システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る電源装置システムの第１実施形態を示す概略的な全体構成図である。

電源装置システム１０は、コンダクタ２１を介して互いに接続された２台の電源装置１０ａおよび１０ｂによって構成される。図１には、電源装置１０ａおよび１０ｂが変圧器８などを介して負荷９へ電力を供給するいわゆる自立運転時の電源装置システム１０の構成を示す。

まず、電源装置１０ａの構成について説明する。

電源装置１０ａは、直流電源として設けられた燃料電池１１ａと、燃料電池１１ａの補機１２ａと、燃料電池１１ａに接続され燃料電池１１ａから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路１３ａと、インバータ主回路１３ａの出力端と負荷９の間に接続される系統連系コンダクタ１４ａと、インバータ主回路１３ａに接続されインバータ主回路１３ａの出力端の電圧Ｖａｃ_ａを制御するインバータ制御装置１５ａとを有する。

補機１２ａは、燃料電池１１ａの燃料となる水素や酸素の燃料供給ポンプや改質器を加熱するためのバーナに空気を供給するブロアなどで構成される。この補機１２ａが必要とする電力（補機電力）は、コンダクタ２０を介して供給されるインバータ主回路１３ａの出力と、コンダクタ２１を介して供給される電源装置１０ｂのインバータ主回路１３ｂの出力とから、選択的に供給される構成となっている。補機１２ａの補機電力は、たとえばコンダクタ２０が閉でかつコンダクタ２１が開の場合はインバータ主回路１３ａの出力からのみ供給され、コンダクタ２０が開でかつコンダクタ２１が閉の場合は別の電源装置１０ｂのインバータ主回路１３ｂの出力から供給される。

インバータ主回路１３ａは、スイッチング素子によるブリッジ構成を有し、インバータ制御装置１５ａの制御に従いインバータ出力電圧Ｖａｃ_ａを出力する。このスイッチング素子によるブリッジ構成は、単ブリッジあるいは多重ブリッジのいずれの構成であってもよい。

インバータ制御装置１５ａは、保護装置４０ａと、電圧振幅指令値Ｖref_ａを出力する電圧振幅指令発生器４１ａと、基準周波数を発振する発振回路４２ａと、電圧振幅指令発生器４１ａおよび発振回路４２ａに接続された乗算器４３ａと、乗算器４３ａの出力とインバータ出力電圧Ｖａｃ_ａとの偏差を算出する減算器４４ａと、減算器４４ａに接続されたPWMパルス生成回路４５ａとを有する。

また、インバータ制御装置１５ａは、このPWMパルス生成回路４５ａの出力側に、このPWMパルス生成回路４５ａの出力をインバータ主回路１３ａに入力させるか否かを保護装置４０ａにより制御するためのAND回路４６ａを有する。インバータ制御装置１５ａには、インバータ出力電圧Ｖａｃ_ａの検出値が入力される。

PWMパルス生成回路４５ａは、インバータ出力電圧Ｖａｃ_ａの検出値にもとづいて、負荷系統へ供給される電圧の振幅および周波数が、電圧振幅指令発生器４１ａが出力する電圧振幅指令値Ｖref_ａに等しい振幅と、発振回路４２ａで設定する所定の周波数に等しい周波数の交流電圧となるように、インバータ主回路１３ａを構成するスイッチング素子をPWM制御する。

保護装置４０ａには、燃料電池１１ａが出力する直流電圧Ｖｄｃ_ａが入力される。保護装置４０ａは、この燃料電池１１ａの出力直流電圧Ｖｄｃ_ａが所定の規定電圧範囲に達したことを認識した場合、電源装置１０ａを運転可とする制御信号（１）をＡＮＤ回路４６ａに出力する。また、出力直流電圧Ｖｄｃ_ａが規定電圧範囲以下に低下したことを認識した場合、電源装置１０ａを停止させるための制御信号（０）をＡＮＤ回路４６ａに出力する。つまり、電源装置１０ａは、燃料電池１１ａの出力直流電圧Ｖｄｃ_ａに応じて保護装置４０ａにより運転および停止されることになる。

また、保護装置４０ａには、インバータ主回路１３ａの出力交流電流Iａｃ_ａが入力される。保護装置４０ａは、交流電流Iａｃ_ａが所定の値以上である場合（過電流が発生してしまった場合）、電源装置１０ａを停止させるための制御信号（０）をＡＮＤ回路４６ａに出力し、インバータ主回路１３ａを停止する。また系統連系コンダクタ１４ａを開にして、負荷９と電源装置１０ａとの接続を切断する。この制御の結果、過電流によるインバータ主回路１３ａ内部のスイッチング素子破壊を回避するとともに、過電流による影響が変圧器８や負荷９へ伝達されるのを回避することができる。

保護装置４０ａによる制御の結果、電源装置１０ａのインバータ主回路１３ａは、燃料電池１１ａの出力直流電圧Ｖｄｃ_ａが所定の規定電圧範囲で、かつインバータ主回路１３ａの出力交流電流Iａｃ_ａが所定の値以下であれば、電圧振幅指令発生器４１ａおよび発振回路４２ａの出力に従った交流電圧Ｖａｃ_ａを出力する。

次に、電源装置１０ｂの構成を説明する。

電源装置１０ｂは、補機１２ｂが燃料電池１１ｂとインバータ主回路１３ｂの交流側に接続され、補機１２ｂが必要とする補機電力をインバータ主回路１３ｂの出力からのみ供給する構成となっているところが電源装置１０ａと異なる。他の構成は全く同一であるので、同じ構成には各構成要素の符号ａを符号ｂに変更し、詳細な説明を省略する。

電源装置１０ｂは、燃料電池１１ｂと、補機１２ｂと、系統連系コンダクタ１４ｂと、インバータ制御装置１５ｂとを有する。

保護装置４０ｂによる制御の結果、電源装置１０ｂのインバータ主回路１３ｂは、燃料電池１１ｂの出力直流電圧Ｖｄｃ_ｂが所定の規定電圧範囲で、かつインバータ主回路１３ｂの出力交流電流Iａｃ_ｂが所定の値以下であれば、電圧振幅指令発生器４１ｂおよび発振回路４２ｂの出力に従った交流電圧Ｖａｃ_ｂを出力する。

次に、本発明に係る電源装置システム１０の作用について説明する。

図２は、過電流の発生を防止するとともに、補機１２ａおよび補機１２ｂへの電力供給を確保しながら電源装置１０ａおよび電源装置１０ｂを起動する際の、系統連系コンダクタ１４ａと１４ｂおよびコンダクタ２０と２１の各開閉状態ならびに電圧振幅指令発生器４１ａおよび４１ｂの電圧振幅指令出力値を時系列で表示したタイムチャートである。

このタイムチャートにおいて、時刻ｔ１が電源装置システム１０の起動開始時にあたり、時刻ｔ０は電源装置システム１０の起動前にあたる。

まず、時刻ｔ０において、系統連系コンダクタ１４ａは開である。このため、電源装置１０ａは負荷系統に連系されない。系統連系コンダクタ１４ｂも開であり、電源装置１０ｂも負荷系統に連系されない。一方、この時刻ｔ０において、コンダクタ２０は開かつコンダクタ２１は閉であり、補機１２ａはインバータ主回路１３ｂの出力端に接続されている。電源装置１０ａの電圧振幅指令発生器４１ａと電源装置１０ｂの電圧振幅指令発生器４１ｂは共にゼロであり、インバータ主回路１３ａおよびインバータ主回路１３ｂの出力電圧はゼロである。

次に、時刻ｔ１において、電源装置システム１０の起動を開始する。系統連系コンダクタ１４ａと１４ｂおよびコンダクタ２０と２１の各開閉状態は時刻ｔ０と同様にする。電源装置１０ｂの電圧振幅指令発生器４１ｂは、出力する電圧振幅指令値Ｖref_ｂを、ゼロから定格電圧値へとステップ状に変化させる。この結果、インバータ主回路１３ｂは電圧振幅指令発生器４１ｂの出力に従った定格電圧を出力する。

いま、系統連系コンダクタ１４ｂは開であり、変圧器８および負荷９へ電圧は供給されない。また、コンダクタ２１は閉であり、電源装置１０ａの補機１２ａへインバータ主回路１３ｂが出力する電力が供給される。また、電源装置１０ｂの補機１２ｂにインバータ主回路１３ｂが出力する電力が供給される。この結果、補機１２ａと補機１２ｂは、定格電圧が供給されて運転状態となり、燃料電池１１ａは直流電圧Ｖｄｃ_ａを出力し、燃料電池１１ｂは直流電圧Ｖｄｃ_ｂを出力する。なお、電源装置１０ａの電圧振幅指令発生器４１ａの出力Ｖref_ａはゼロであり、インバータ主回路１３ａの出力電圧はゼロである。

次に、時刻ｔ２において、系統連系コンダクタ１４ａが閉となり、電源装置１０ａが変圧器８や負荷９と接続される。電源装置１０ａの電圧振幅指令発生器４１ａの出力Ｖref_ａはゼロのままなので、インバータ主回路１３ａの出力電圧はゼロであり、変圧器８や負荷９に電圧は供給されない。

次に、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、電源装置１０ａの電圧振幅指令発生器４１ａは、出力する電圧振幅指令値Ｖref_ａをゼロから定格電圧へとランプ状に変化させる。電源装置１０ａのインバータ主回路１３ａは、電圧振幅指令発生器４１ａの出力Ｖref_ａ値に従った電圧を出力し、変圧器８や負荷９へ電圧を供給を開始する。この結果、電源装置１０ａから変圧器８や負荷９への電圧供給は、時刻ｔ３にゼロからランプ状に変化しはじめ、時刻ｔ４で定格電圧へ達することになる。

インバータ主回路１３ａの出力電圧をランプ状に変化させることにより、過電流の発生を防止することができる。このため、過電流によるインバータ主回路１３ａ内部のスイッチング素子破壊を回避するとともに、過電流による影響が変圧器８や負荷９へ伝達されるのを回避することができる。

次に、時刻ｔ５において、コンダク２０は開から閉に変化し、コンダクタ２１は閉から開に変化する。つまり、電源装置１０ａの補機１２ａにはインバータ主回路１３ａから電力が供給されるようになる。いま、インバータ主回路１３ａが出力する電圧はすでに定格電圧に達しているので、補機１２ａへ供給される電圧も定格電圧となり、補機１２ａは正常動作を継続することができる。この結果、補機１２ａの補機電力はインバータ主回路１３ａの出力から供給され、補機１２ｂの駆動電力はインバータ主回路１３ｂの出力から供給されるようになる。

次に、時刻ｔ６において、系統連系コンダクタ１４ｂは開から閉に変化し、電源装置１０ｂは変圧器８や負荷９と接続される。この結果、電源装置１０ａは電圧振幅指令発生器４１ａの出力Ｖref_ａに従った電圧を発生させ、電源装置１０ｂは電圧振幅指令発生器４１ｂの出力Ｖref_ｂに従った電圧を発生させ、電源装置１０ａと電源装置１０ｂから変圧器８や負荷９に電力が供給される。

以上の手順により、過電流の発生を防止するとともに、補機１２ａおよび補機１２ｂへの電力供給を確保しながら電源装置１０ａおよび電源装置１０ｂを起動することができる。

一般的なソフトスタート制御では、電源装置の起動時にインバータ主回路の電圧をゆっくりと上昇させる。このため、直流電源として補機を必要とする電源を用いると、インバータ主回路から補機へ電力供給が不足する場合がある。

通常、電源装置システムは商用電力系統と連系されており、商用電力系統から電力供給を受けている。このため、商用電力系統からの電力供給が停電などにより停止する前に、商用電力系統の電力を利用して、補機はあらかじめアイドル状態となっている。しかし、商用電力系統からの電力供給が停止した際には、この補機のアイドル状態の出力電力を利用してインバータ主回路をソフトスタートすると、補機への電力供給が不足し、結局電源装置としての起動に至らない可能性があるのである。

この補機への電力供給不足を回避する方法として、非常用バッテリーを各補機に備えておくことが考えられる。補機のアイドル状態の出力電力を利用してインバータ主回路をソフトスタートする際に、非常用バッテリーから補機への電力供給を行うことにより、補機への電力供給不足を補うことができる。しかし、この非常用バッテリーは、電源装置の並列台数が増えれば増えるほど、メンテナンスやコストの面でユーザに負担となる。

一方、図１に示した電源装置システム１０においては、電源装置１０ａの起動にあたり、負荷系統との連系を断った状態で、補機１２ａは電源装置１０ｂから定格電圧の供給をうける。さらに、この間（図２の時刻ｔ１から時刻ｔ６の間）、インバータ主回路１３ｂは補機１２ａと補機１２ｂへのみ電力供給する（負荷系統側へ電力供給しない）。よって、インバータ主回路１３ｂから補機１２ａと１２ｂへの供給電力が不足することはない。

このため、補機１２ａは、インバータ主回路１３ａが出力電圧をゆっくりと上昇させる間、インバータ主回路１３ｂから十分な電力供給をうけることができ、補機１２ａの電力供給が不足する事態を避けることができる。したがって、電源装置システム１０は、電源装置の直流電源として補機を必要とする燃料電池を用いた場合でも、補機への電力供給を確保しながら電源装置の安定した起動を実現することができる。

通常、インバータ主回路の出力電圧が次第に上昇していくにつれ、変圧器がインバータ主回路側から徐々に励磁される。ここで、インバータ主回路の出力電圧は、一般に矩形波状であるため、変圧器には必要以上の電圧・時間積（ボルト・セカンド）がかかる。このため、特別の磁気設計がなされていない場合には変圧器８が磁気飽和して過電流を発生させることがある。

図１に示した電源装置システム１０は、電源装置システム１０の起動時に電源装置１０ａおよび電源装置１０ｂから変圧器８に印加する電圧を、インバータ主回路１３ａが出力するランプ状にゼロから上昇する電圧としている。インバータ主回路１３ａの出力電圧をゼロからランプ状にゆっくり上昇させる場合には、変圧器８は磁気飽和せず過電流を発生させることはない。また、電源装置システム１０は、電源装置１０ａの電圧出力により変圧器８の励磁が完了した後に電源装置１０ｂの系統連系コンダクタ１４ｂを閉とする。このため、電源装置１０ｂの負荷系統連系時（図２の時刻ｔ６）に過電流が発生することはない。

したがって、電源装置システム１０によれば、過電流の発生を防止することができ、過電流によるインバータ主回路１３ａ内部のスイッチング素子破壊を回避するとともに、過電流による影響が変圧器８や負荷９へ伝達されるのを回避することができる。

なお、本実施形態では電源装置が２台の場合について説明したが、電源装置は２台以上あればよく、電源装置が３台以上の場合は、３台目以上の電源装置の構成は電源装置１０ｂと同一とし、その起動は電源装置１０ｂと同一とし、その補機への電力供給は自機のインバータ主回路からのみ行うようにすると良い。

また、系統連系コンダクタ１４ａと１４ｂおよびコンダクタ２０と２１の各開閉状態の制御は、この制御を行う制御装置をハードウエアロジックによって構成してこの制御装置により行うようにしてもよいし、コンピュータによりプログラムを実行させて行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、直流電源として燃料電池を例に挙げたが、電力供給が必要な補機を要する直流電源であれば燃料電池に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

図３は、本発明に係る電源装置システム１０Ａの第２実施形態を示す概略的な全体構成図である。

電源装置システム１０Ａは、電源装置を３台以上の複数台を有するが、図３には、例として電源装置を３台有する場合について示す。

図３に示す電源装置システム１０Ａは、３台の電源装置１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを有し、この各電源装置が変圧器８を介して負荷９へ電力供給する。燃料電池１１ｂおよび１１ｃと、補機１２ｂおよび１２ｃと、インバータ主回路１３ｂおよび１３ｃと、系統連系コンダクタ１４ｂおよび１４ｃと、インバータ制御装置１５ｂおよび１５ｃとは、各要素の符号をａに変更すると図１に示す電源装置１０ａの各構成と実質的に異ならないため、同一の構成については各構成要素の符号ａを符号ｂおよび符号ｃに変更し、重複する説明を省略する。

電源装置システム１０Ａは、切替装置５０を介して互いに接続可能に構成された３台の電源装置１０ａ、１０ｂおよび１０ｃによって構成される。図３には、電源装置１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが変圧器８などを介して負荷９へ電力を供給するいわゆる自立運転時の電源装置システム１０の構成を示す。

切替装置５０は、コントローラ５１と可制御スイッチ５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、接続端子５３ａ、５３ｂ、５３ｃから構成される。可制御スイッチ５２ａは電源装置１０ａのインバータ主回路１３ａの交流出力端に接続され、可制御スイッチ５２ｂは電源装置１０ｂのインバータ主回路１３ｂの交流出力端に接続され、可制御スイッチ５２ｃは電源装置１０ｃのインバータ主回路１３ｃの交流出力端に接続される。接続端子５３ａは補機１２ａに接続され、接続端子５３ｂは補機１２ｂに接続され、接続端子５３ｃは補機１２ｃに接続される。

コントローラ５１は、可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃに接続される。コントローラ５１に制御されて、可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃは、それぞれ接続端子５３ａ、５３ｂおよび５３ｃの１箇所以上に任意に接続される。例えば可制御スイッチ５２ａが接続端子５３ａと５３ｂに同時に接続するように、可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃはそれぞれ接続端子５３ａ、５３ｂおよび５３ｃのうち同時に任意の２箇所に接続可能となっている。

コントローラ５１にはあらかじめ、時系列的に可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃが接続する接続端子が設定されており、コントローラ５１はこの設定どおりに可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃの接続先を切替える。

このような構成によれば、可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃの切替により、可制御スイッチ５２ａ、５２ｂおよび５２ｃと接続端子５３ａ、５３ｂおよび５３ｃの接続を任意に変更可能となるので、補機１２ａ、１２ｂおよび１２ｃへの電力供給をインバータ主回路１３ａ、１３ｂおよび１３ｃの交流出力端から選択的に電力供給できる。

次に、図３に示す電源装置システム１０Ａの作用について説明する。

この電源装置システム１０Ａの作用について説明するにあたり、例として、電源装置１０ａを最初に負荷系統に連系する（ソフトスタートを行う）電源装置とし、電源装置１０ｂを補機１２ａへの電力供給源とする場合について、電源装置システム１０Ａの起動手順について説明する。

まず、コントローラ５１は、可制御スイッチ５２ａは未接続となるよう、可制御スイッチ５２ｂは接続端子５３ａと５３ｂにそれぞれ接続されるよう、可制御スイッチ５２ｃは接続端子５３ｃに接続されるよう制御する。この結果、補機１２ａにはインバータ主回路１３ｂから電力供給され、補機１２ｂもインバータ主回路１３ｂから電力供給される。

次に、系統連系コンダクタ１４ａを閉にし、インバータ主回路１３ａの交流出力を徐々に大きくするソフトスタートを行い電源装置１０ａから負荷９に電力供給を開始する。

次に、電源装置１０ａの出力が規定値（定格電圧など）に達した後、コントローラ５１は、可制御スイッチ５２ａは接続端子５３ａに接続されるよう、可制御スイッチ５２ｂは接続端子５３ｂのみに接続されるよう制御する。

図３には、３台の電源装置から構成される電源装置システム１０Ａの例を示したが、４台以上の電源装置から構成されるようにしてもかまわない。この場合、４台目以上の電源装置の構成は他の電源装置と同一とし、その起動は上述した例の電源装置１０ｃと同一とし、その補機への電力供給は自機のインバータ主回路からのみ行うようにすると良い。

図３に示す電源装置システム１０Ａは、３台（または３台以上）の電源装置を有し、電源装置の起動時に最初に系統へ連系する１台の電源装置の補機（上述した例では補機１２ａ）には他の１台の電源装置（上述した例では電源装置１０ｂ）のインバータ主回路の交流出力から電力供給する。また、この他の１台の電源装置（上述した例では電源装置１０ｂ）の補機には自機内のインバータ主回路の交流出力から電力供給する。さらに、その他の電源装置（上述した例では電源装置１０ｃ）の補機には自機内のインバータ主回路の交流出力から電力供給する。また、最初に系統へ連系する１台の電源装置の出力が規定値以上になった後、各電源装置の補機への電力供給を自機内のインバータ主回路の交流出力から行う。

したがって、図３に示す電源装置システム１０Ａによれば、３台以上の複数台の電源装置を有しながら、各電源装置を起動するにあたり図１に示す電源装置システム１０と同様の効果を得ることができる。

また、電源装置システム１０Ａは、３台以上の複数台の電源装置を有するため、電源装置システム１０に比べ、任意の電源装置の不慮の故障などにも余裕を持って対処することができる。

本発明に係る電源装置システムの第１実施形態を示す概略的な全体構成図。 過電流の発生を防止するとともに、補機１２ａおよび補機１２ｂへの電力供給を確保しながら電源装置１０ａおよび電源装置１０ｂを起動する際の、系統連系コンダクタ１４ａと１４ｂおよびコンダクタ２０と２１の各開閉状態ならびに電圧振幅指令発生器４１ａおよび４１ｂの電圧振幅指令出力値を時系列で表示したタイムチャート。 本発明に係る電源装置システムの第２実施形態を示す概略的な全体構成図。

符号の説明

８ 変圧器
９ 負荷
１０、１０Ａ 電源装置システム
１０ａ、１０ｂ 電源装置
１１ａ、１１ｂ 燃料電池
１２ａ、１２ｂ 補機
１３ａ、１３ｂ インバータ主回路
１４ａ、１４ｂ 系統連系コンダクタ
１５ａ、１５ｂ インバータ制御装置
２０、２１ コンダクタ
４０ａ、４０ｂ 保護装置
４１ａ、４１ｂ 電圧振幅指令発生器
４２ａ、４２ｂ 発振回路
４３ａ、４３ｂ 乗算器
４４ａ、４４ｂ 減算器
４５ａ、４５ｂ PWMパルス生成回路
４６ａ、４６ｂ AND回路
５０ 切替装置
５１ コントローラ
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 可制御スイッチ
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 接続端子

Claims (7)

1. 複数の電源装置が互いに接続され、これらの電源装置は、
   直流電源と、
   この直流電源の駆動に必要な補機と、
   前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路と、
   このインバータ主回路の出力電圧を制御するインバータ制御部と
   を備え、
   前記複数の電源装置のうちの任意の１台の電源装置がこの１台の電源装置の補機の駆動電力を、この１台の電源装置のインバータ主回路の出力電圧と前記複数の電源装置の任意の他の１台の電源装置に含まれるインバータ主回路の出力電圧とから選択可能であり、かつ前記任意の他の１台の電源装置に含まれる補機の駆動電力を前記任意の他の１台の電源装置に含まれるインバータ主回路の出力電圧とするよう前記複数の電源装置の接続関係を構成したことを特徴とする電源装置システム。
2. 前記互いに接続される複数の電源装置を自立系統に構成した請求項１記載の電源装置システム。
3. 前記複数の電源装置の各インバータ主回路の出力端と各補機に対する電力供給端との接続を制御するスイッチを有する切換装置をさらに備えた請求項１記載の電源装置システム。
4. 複数の電源装置が互いに接続され、これらの電源装置は、直流電源と、この直流電源の駆動に必要な補機と、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ主回路と、このインバータ主回路の出力電圧を制御するインバータ制御部とを備えた電源装置システムの起動方法において、
   前記複数の電源装置のうちの任意の１台の電源装置の補機と前記複数の電源装置のうちの任意の他の１台のインバータ主回路を接続するステップと、
   前記任意の他の１台のインバータ主回路の出力電圧をゼロから前記補機の駆動に必要な所定の電圧へステップ状に変化させ、この任意の他の１台のインバータ主回路の出力電圧を前記任意の１台の電源装置の補機に供給するステップと、
   を有することを特徴とする電源装置システムの起動方法。
5. 前記任意の１台の電源装置の補機に供給するステップに続いて、
   前記任意の１台の電源装置のインバータ主回路と負荷系統とを接続するステップと、
   前記任意の１台の電源装置のインバータ主回路の出力電圧を、ゼロから徐々に所定の電圧まで上昇させるように制御するステップと、
   をさらに有する請求項４記載の電源装置システムの起動方法。
6. 前記任意の１台の電源装置のインバータ主回路の出力電圧の上昇を制御するステップに続いて、
   前記任意の１台の電源装置のインバータ主回路の出力電圧が所定の電圧に達した後、前記任意の１台の電源装置の補機の駆動電力は前記任意の１台の電源装置のインバータ主回路の出力電圧とするように電気的接続関係を変更するステップ、
   をさらに有する請求項５記載の電源装置システムの起動方法。
7. 前記電気的接続関係を変更するステップに続いて、
   前記任意の他の１台の電源装置のインバータ主回路と負荷系統とを接続するステップ、
   をさらに有する請求項６記載の電源装置システムの起動方法。

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