JP2010033715A

JP2010033715A - 燃料電池発電装置及び燃料電池発電装置の制御方法

Info

Publication number: JP2010033715A
Application number: JP2008191431A
Authority: JP
Inventors: Kohei Sato; 康平佐藤
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】突入電流が生じたことに起因して過電流状態であると判断され、顧客負荷への電力供給の継続が不可となることを回避する。
【解決手段】負荷制御部３２から、稼働させたい負荷の通常時電流、突入電流及びその継続時間、優先度等を含む負荷情報を受信し、コントローラ５は、優先度の高い方から積算した通常時電流の合計値Ｉsum１が電流許容値Ｉmaxを下回る負荷３１ａの組に属する負荷を投入許可負荷とし、投入許可負荷について稼働負荷情報に基づき複数の負荷に対して同時に電力供給開始が可能かどうかを判断し、不可であるときには優先度が低い負荷から順に電力供給開始タイミングを遅らせて電力供給開始タイミングをスケジューリングし、負荷制御部３２では、コントローラ５でのスケジューリング結果にしたがって、投入許可負荷として許可された負荷に対して指定のタイミングで電力供給を開始する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発電出力を負荷へ供給するようにした燃料電池発電装置及び燃料電池発電装置の制御方法に関する。

従来、燃料電池を用いて顧客負荷への電力供給を行うようにした燃料電池発電装置が提案されている。
このような燃料電池発電装置では、通常は、電力系統と連系して顧客負荷への電力供給を行う連系運転を行い、燃料電池への燃料供給が不可となったとき、或いは、電力系統に停電等が生じた場合には、燃料電池及び顧客負荷を電力系統から切り離し、燃料電池の発電出力のみにより顧客負荷への供給電力を賄う自立運転に移行している（例えば、特許文献１参照）。

この自立運転時には、燃料電池の出力が顧客負荷の消費電力に追従するように、燃料電池の制御が行われ、顧客負荷の消費電力が、燃料電池の最大出力を超えた場合には異常モードとなり顧客負荷への電力供給を停止している。
これを回避するために、顧客負荷の消費電力が燃料電池の最大出力を超えると予測される場合には、優先度の低い負荷の電力消費を停止することで燃料電池の自立運転の継続を可能とする方法（例えば、特許文献２参照）、また、出力電流が、出力過電流レベルには達していないが、出力過電流レベルよりも値の低い電流許容値を上回った場合に、インバータの出力電圧を抑制することでインバータの出力電流を抑制し、自立運転の継続を図るようにしたもの（例えば、特許文献３参照）、等が提案されている。
特開２００５−２０３１４５号公報特開２００６−９２８８２号公報特開２００５−２７４２１号公報

上述のように、顧客負荷の消費電力が燃料電池の最大出力を超えると予測されるときには、優先度の低い顧客負荷の電力消費を停止することにより、自立運転を継続することができる。しかしながら、回転機等の突入電流の大きい複数の顧客負荷への電力供給を同時に開始した場合には、電流出力が出力過電流レベルを超えてしまい異常モードと判断されて、自立運転の継続ができなくなる可能性がある。これを回避するために、出力電流が出力過電流レベルよりも値の小さい電流許容値を上回ったときに、インバータの出力電圧を抑制することで、インバータの出力電流を抑制することができる。しかしながら、突入電流が大きい間、出力電圧が抑制されることになり、突入電流の継続時間が比較的長いときには、比較的長い時間、インバータの出力電圧が抑制されることになり、結果的に電圧不足となり、異常モードとして検出される可能性がある。

そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、顧客負荷の消費電力が、燃料電池から供給可能な電力を上回ることに起因して、燃料電池が異常モードと判断されて、燃料電池が運転不可となることを回避することの可能な燃料電池発電装置及び燃料電池発電装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、燃料電池の発電出力を、インバータを介して複数の負荷からなる顧客負荷に供給し、且つ前記インバータの出力電流が電流上限値を超える状態が所定時間継続したときには、過電流状態にあるとして前記顧客負荷への電力供給ラインに介挿された遮断手段を開放状態に切り替えるようにした燃料電池発電装置において、前記顧客負荷を構成する各負荷の、電力供給開始時に生じる突入電流及び突入電流継続時間と前記突入電流が収束した後に流れる通常時電流とからなる負荷情報を記憶する記憶手段と、前記顧客負荷を構成する負荷のうち何れか複数の負荷に対して新たに電力供給を同時に開始するとき、新たに電力が供給される新規投入負荷を特定する特定情報を通知する新規投入負荷通知手段と、前記記憶手段に記憶される前記負荷情報のうちの、前記特定情報から特定される前記新規投入負荷に対応する負荷情報に基づき前記新規投入負荷それぞれへの電力供給開始タイミングを設定し、設定結果をタイミング情報として通知するタイミング設定手段と、前記タイミング情報に基づき前記負荷に対して電力供給を開始する電力供給開始手段と、を備え、前記タイミング設定手段は、前記新規投入負荷のうち、前記通常時電流の合計値が前記電流上限値よりも小さい第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷として選定する負荷選定手段と、前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第１の基準値よりも大きく且つ前記電流上限値以下の第２の基準値を下回る前記投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、電力供給を同時に開始する同時投入負荷として設定し、前記負荷情報に基づき前記投入許可負荷のうち前記同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給開始タイミングを、前記同時投入負荷への電力供給開始タイミングとずらして設定するタイミング調整手段と、を有し、前記電力供給開始手段は、前記タイミング情報で指定された投入許可負荷に対してのみ指定されたタイミングで電力供給を開始することを特徴としている。

ここで、負荷に対して電力供給を開始すると突入電流が生じることがあり、特に複数の負荷に対して電力供給を同時に開始した場合には複数の負荷の突入電流の合計値がインバータの出力電流に影響することになり、インバータ出力電流が電流上限値を上回る状態が所定時間継続すると、過電流状態にあると判断され、遮断手段が開放状態に切り替えられてしまい、顧客負荷への電力供給を行うことができなくなる。
しかしながら、複数の負荷への電力供給を同時に開始するときには、新たに電力供給を同時に開始する新規投入負荷それぞれの、突入電流及びその継続時間と突入電流が収束した後に負荷に供給される通常時電流とからなる負荷情報に基づき、各負荷の電力供給開始タイミングを設定している。

具体的には、各負荷の通常時電流の合計値が、電流上限値よりも小さな第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせを選定し、この組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷として設定する。これら投入許可負荷は、通常時電流の合計値が電流上限値を下回るため、突入電流が収束した後はこれら全てに対して電力供給を行ったとしてもインバータ出力電流が電流上限値を上回ることはない。
そしてこれら投入許可負荷のうち、突入電流の合計値が第２の基準値を下回る投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、電力供給を同時に開始する同時投入負荷として設定し、投入許可負荷のうち、同時投入負荷を除く投入負荷への電力供給開始タイミングを、同時投入負荷への電力供給開始タイミングとずらして設定する。

ここで、第２の基準値は、第１の基準値よりも大きく且つ前記電流上限値以下の値であるため、同時投入負荷に対して同時に電力供給を開始しても、インバータ出力電流が電流上限値を上回ることはない。したがって、例えばまず始めに、同時投入負荷への電力供給を同時に開始し、これよりもタイミングを遅らせて、同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給を開始する。このとき、負荷情報に基づき、同時投入負荷による突入電流の大きさや継続時間などを考慮して、インバータ出力電流が電流上限値を上回らないようにタイミングを調整することにより、インバータ出力電流が電流上限値を上回ることを回避することができる。したがって、複数の負荷への電力供給の開始が同時に指定された場合に、インバータ出力電流が電流上限値を上回ることを抑制し、過電流状態と判断されることにより顧客負荷への電力供給が不可となることを回避することができる。

また、請求項２に係る発明は、前記インバータを定電圧制御する定電圧制御手段と、前記インバータの出力電流が前記第２の基準値を上回ったとき前記インバータを停止させ、リトライ待ち時間が経過した後、前記インバータの出力電圧を前記インバータの定格電圧よりも低いリスタート電圧から前記定格電圧に復帰させるリトライ制御手段と、を備え、前記タイミング調整手段は、前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第２の基準値を上回り且つ突入電流の継続時間の最長値が予め設定したリトライ制御の制限時間以下となる投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷をリトライ条件付きで前記同時投入負荷として設定し、前記インバータを、通常は前記定電圧制御手段により制御し、前記リトライ条件付きの前記同時投入負荷への電力供給を開始するときには、前記リトライ制御手段により制御することを特徴としている。

また、請求項３に係る発明は、前記インバータを介して前記燃料電池の発電出力が供給され、且つ前記燃料電池の発電出力による前記顧客負荷への電力供給を行うために必要な補助機器を有し、前記リトライ制御の制限時間は、前記リトライ制御手段のリトライ制御に伴い、前記インバータの出力電力が、前記リトライ制御が開始される前の状態を前記補助機器が維持するために必要な供給電力の最小値に達するまでの所要時間に応じて設定されることを特徴としている。

この請求項２及び請求項３に係る発明では、リトライ制御手段によりリトライ制御を行うことにより、インバータの出力電流が第２の基準値を上回ったときにはインバータが停止されてインバータ出力電流が零となるため、インバータの出力電流が電流上限値を上回ることにより過電流状態にあると判断されることを回避することができる。そして、リトライ待ち時間が経過した後、インバータを起動させインバータの出力電圧をリスタート電圧から定格電圧に復帰させるが、インバータを再起動させることにより再度インバータの出力電流が電流上限値を上回ると再度インバータが停止されてインバータ出力電流が零となるため、引き続き過電流状態にあると判断されることを回避することができる。このように、インバータの出力電流が第２の基準値を上回る毎にインバータを一時的に停止させることにより、インバータの出力電流が電流上限値を上回ったとしても過電流状態にあると判定されることを回避することができる。

したがって、投入許可負荷の突入電流の合計値が第２の基準値を上回る場合であっても、複数の投入許可負荷への電力供給を同時に開始する際にはこれと共にインバータをリトライ制御手段により制御することにより、過電流状態と判断されることを回避することができる。
また、リトライ制御手段によりインバータを一時的に停止させた後再起動するリトライを繰り返し行った場合、インバータ出力電力が定格値よりも低下するため、このインバータ出力電力が供給されて動作する燃料電池発電装置内の各種機器や顧客負荷への電力供給ラインに介挿された遮断手段といった補助機器が、停止したり開状態に切り替わったりし、結果的に顧客負荷への電力供給が不可となる可能性がある。

しかしながら、リトライ制御の制限時間を、各種補助機器が、リトライ制御開始前の状態を維持することの可能な供給電力までインバータ出力電力が低下するまでの所要時間に応じて設定することにより、リトライ制御によりインバータ出力電力が低下することに起因して、各種補助機器が停止したり、状態が変化したりすることにより、結果的に、顧客負荷への電力供給が不可となることを回避することができる。

また、請求項４に係る発明は、前記インバータを定電圧制御する定電圧制御手段と、前記インバータの出力電流が前記第１の基準値を上回ったとき前記インバータの出力電圧を前記インバータの定格電圧よりも低下させる電圧抑制制御手段と、を備え、前記タイミング調整手段は、前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第２の基準値を下回り且つ突入電流の継続時間の最長値が予め設定した電圧抑制制御の制限時間以下となる投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を電圧抑制条件付きで前記投入許可負荷として設定し、前記インバータを、通常は前記定電圧制御手段により制御し、前記電圧抑制条件付きの前記投入許可負荷への電力供給を開始するときには、前記電圧抑制制御手段により制御することを特徴としている。

また、請求項５に係る発明は、前記インバータを介して前記燃料電池の発電出力が供給され、且つ前記燃料電池の発電出力による前記顧客負荷への電力供給を行うために必要な補助機器を有し、前記電圧抑制制御の制限時間は、前記電圧抑制制御手段の電圧抑制制御に伴い、前記インバータの出力電力が、前記電圧抑制制御が開始される前の状態を前記補助機器が維持するために必要な供給電力の最小値に達するまでの所要時間に応じて設定されることを特徴としている。

この請求項４及び請求項５に係る発明では、電圧抑制制御手段により電圧抑制制御を行うことにより、インバータの出力電流が第１の基準値を上回らないように抑制することができ、第１の基準値は電流上限値よりも小さいため、複数の負荷への電力供給を同時に開始したとしても、インバータの出力電流が電流上限値を上回ることが回避されるため、過電流状態と判断されることを回避することができる。
ここで、電圧抑制制御手段によりインバータ出力電圧が抑制されインバータ出力電力が低下すると、このインバータ出力電力が供給されて動作する燃料電池発電装置の各種機器や、顧客負荷への電力供給ラインに介挿された遮断回路等といった補助機器が、停止したり開状態に切り替わったりして、結果的に顧客負荷への電力供給が不可となる可能性がある。

しかしながら、電圧抑制制御の制限時間を、各種補助機器が、電圧抑制制御開始前の状態を維持することの可能な供給電力までインバータ出力電力が低下するまでの所要時間に応じて設定することにより、電圧抑制制御によりインバータ出力電力が低下することに起因して、各種補助機器が停止したり、状態が変化したりすることにより、結果的に顧客負荷への電力供給が不可となることを回避することができる。

また、請求項６に係る発明は、前記タイミング設定手段は、予め設定した優先度の高いものほど前記電力開始タイミングが早くなるように設定することを特徴としている。
この発明によれば、タイミング設定手段では、優先度の高いものほど電力供給開始タイミングが早くなるように、電力供給開始タイミングを設定しているため、優先度順に負荷を起動させることができる。

また、請求項７に係る発明は、燃料電池の発電出力を、インバータを介して複数の負荷からなる顧客負荷に供給し、且つ前記インバータの出力電流が電流上限値を超える状態が所定時間継続したときには、過電流状態にあるとして前記顧客負荷への電力供給ラインに介挿された遮断手段を開放状態に切り替えるようにした燃料電池発電装置の制御方法において、前記顧客負荷を構成する負荷のうち何れか複数の負荷に対して新たに電力供給を同時に開始するとき、新たに電力が供給される新規投入負荷を特定する特定情報を通知するステップと、前記特定情報から特定される新規投入負荷の、予め設定された電力供給開始時に生じる突入電流及び突入電流継続時間と前記突入電流が収束した後に流れる通常時電流とからなる負荷情報に基づき、前記新規投入負荷のうち、前記通常時電流の合計値が前記電流上限値よりも小さい第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷として選定するステップと、前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第１の基準値よりも大きく且つ前記電流上限値以下の第２の基準値を下回る前記投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、電力供給を同時に開始する同時投入負荷として設定し、前記負荷情報に基づき、前記投入許可負荷のうち前記同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給開始タイミングを、前記同時投入負荷への電力供給開始タイミングとずらして設定するステップと、電力供給開始タイミングの設定結果をタイミング情報として通知するステップと、前記タイミング情報で指定された投入許可負荷に対してのみ指定されたタイミングで電力供給を開始するステップと、を備えることを特徴としている。

ここで、負荷に対して電力供給を開始すると突入電流が生じることがあり、特に複数の負荷に対して電力供給を同時に開始した場合には複数の負荷の突入電流の合計値がインバータの出力電流に影響することになり、インバータ出力電流が電流上限値を上回る状態が所定時間継続すると、過電流状態にあると判断され、遮断手段が開放状態に切り替えられてしまい、顧客負荷への電力供給を行うことができなくなる。
しかしながら、複数の負荷への電力供給を同時に開始するときには、新たに電力供給を同時に開始する新規投入負荷それぞれの、突入電流及びその継続時間と、突入電流が収束した後に負荷に供給される通常時電流とからなる負荷情報に基づき、各負荷の電力供給開始タイミングを設定している。

ここで、第２の基準値は、第１の基準値よりも大きく且つ前記電流上限値以下の値であるため、同時投入負荷に対して同時に電力供給を開始しても、インバータ出力電流が電流上限値を上回ることはない。したがって、例えばまず始めに、同時投入負荷への電力供給を同時に開始し、これよりもタイミングを遅らせて、同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給を開始する。このとき、負荷情報に基づき、同時投入負荷による突入電流の大きさや継続時間等を考慮してインバータ出力電流が電流上限値を上回らないようにタイミングを調整することにより、インバータ出力電流が電流上限値を上回ることを回避することができる。したがって、複数の負荷への電力供給の開始が同時に指定された場合に、インバータ出力電流が電流上限値を上回ることを抑制し、過電流状態と判断されることにより顧客負荷への電力供給が不可となることを回避することができる。

本発明の請求項１に係る発明によれば、負荷情報に基づき、新規投入負荷のうち、通常時電流の合計値が電流上限値よりも小さな第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷とし、投入許可負荷の突入電流の合計値が、第１の基準値よりも大きく且つ電流上限値以下の第２の基準値を下回る投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、同時に電力供給を開始する同時投入負荷として設定し、負荷情報に基づき、同時投入負荷への電力供給開始タイミングを、同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給開始タイミングとずらして、各投入許可負荷への電力供給開始タイミングを設定している。このため、例えば顧客により複数の負荷に対して同時に電力供給開始が指示された場合であっても、インバータ出力電流が電流上限値を上回り顧客負荷への電力供給が不可となることを回避しつつ、指定された負荷への電力供給を速やかに開始することができる。

また、請求項２及び請求項３に係る発明によれば、投入許可負荷の突入電流の合計値が第２の基準値を上回る投入許可負荷の組み合わせであっても、突入電流の継続時間の最長値がリトライ制御の制限時間以下であるときには、この組み合わせに属する投入許可負荷への電力供給を同時に開始し、且つインバータをリトライ制御手段により制御し、インバータ出力電流が電流上限値を上回るとインバータを停止させ、インバータ出力電流が零となるように制御することにより、過電流状態にあると判断されることを回避し、顧客負荷への電力供給を継続することができるため、より多くの投入許可負荷に対して同時に電力供給を開始することができる。

また、請求項４及び請求項５に係る発明によれば、投入許可負荷の突入電流の合計値が電流上限値を下回る場合であっても第１の基準値を上回るときには、電圧抑制制御を行って、インバータ出力電流が電流許容値を上回らないように抑制しているため、インバータ出力電流が電流上限値を上回り過電流状態にあると判断されることなく、顧客負荷への電力供給を継続することができる。
また、請求項６に係る発明によれば、優先度順に負荷を起動させることができるため、例えば負荷の重要度等を考慮して優先度を設定することにより、所望の順に起動させることができる。

さらに、請求項７に係る発明によれば、負荷情報に基づき、新規投入負荷のうち、通常時電流の合計値が電流上限値よりも小さな第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷とし、投入許可負荷の突入電流の合計値が、第１の基準値よりも大きく且つ電流上限値以下の第２の基準値を下回る投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、同時に電力供給を開始する同時投入負荷として設定し、負荷情報に基づき、同時投入負荷への電力供給開始タイミングを、同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給開始タイミングとずらして、各投入許可負荷への電力供給開始タイミングを設定している。このため、例えば顧客により複数の負荷に対して同時に電力供給開始が指示された場合であっても、インバータ出力電流が電流上限値を上回り顧客負荷への電力供給が不可となることを回避しつつ、指定された負荷への電力供給を速やかに開始することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した燃料電池発電装置１００の概略構成を示す構成図である。
燃料電池発電装置１００は、直流電力を発生する燃料電池１と、都市ガス或いはＬＰＧなどの原燃料を、改質用蒸気を用いて改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池１に出力する改質器２と、燃料電池１で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ３と、燃料電池発電装置１００全体の運転を維持するために必要なポンプ、ブロア、ヒータ等といった内部機器からなる補機負荷４と、燃料電池発電装置１００全体を制御するコントローラ５とを備え、インバータ３の交流出力が負荷用遮断器８を介して顧客負荷２０に供給される。また、インバータ３は、系統連系用遮断器９を介して系統電源２１に接続される。

負荷用遮断器８は、電磁石の吸引力により接点を開閉する電磁接触器で構成され、図示しない操作スイッチをオンオフすることで接点が開閉動作する。この操作スイッチは、手動で操作されると共に、コントローラ５によって制御される。
前記改質器２には、都市ガス等の主燃料と、ＬＰＧ等の予備燃料との何れか一方が選択的に供給される。前記改質器２への主燃料の供給ライン１１には、改質器２への主燃料の供給を遮断するための遮断弁１１ａと、遮断弁１１ａの下流側に配される、主燃料の供給流量を制御するための調節弁１１ｂとが設けられている。また、前記改質器２への予備燃料の供給ライン１２には、改質器２への予備燃料の供給を遮断するための遮断弁１２ａと、遮断弁１２ａの下流側に配される、予備燃料の供給流量を制御するための調節弁１２ｂとが設けられている。

前記燃料電池１の出力側には、燃料電池１の発電電流Ｉｆｃを検出する電流センサ１ａが設けられている。また、インバータ３の出力側にはインバータ３の出力電流を検出する電流センサ３ａ及びインバータ３の出力電圧を検出する電圧センサ３ｂが設けられ、これら電流センサ１ａ、３ａ及び電圧センサ３ｂの検出信号は、コントローラ５に入力される。
前記顧客負荷２０は、図１に示すように、負荷部３１と、コントローラ５と通信可能な負荷制御部３２とで構成される。負荷部３１は、抵抗負荷、ポンプ、ブロア等といった複数の負荷３１ａと、負荷３１ａ毎に対応して設けられた複数のスイッチ３１ｂとで構成され、各負荷３１ａはそれぞれ対応するスイッチ３１ｂを介して負荷用遮断器８の一端に接続される。

負荷制御部３２はコンピュータを含んで構成され、入力手段３２ａと、各負荷３１ａの負荷情報及び自立運転時に稼働させる負荷３１ａを特定する稼働負荷情報を記憶するための記憶手段３２ｂと、を備える。前記負荷情報は予め負荷３１ａ毎に設定され、各負荷３１ａの突入電流、突入電流の継続時間、突入電流が収束し通常電流状態となったときの電流値である通常電流、また、電力供給が行われる際の各負荷３１ａの優先度とを含む。

そして、負荷制御部３２は、オペレータの入力手段３２ａでの操作により入力される各負荷３１ａの負荷情報及び自立運転時に稼働させる負荷を特定する稼働負荷情報を記憶手段３２ｂに格納する。また、負荷制御部３２はコントローラ５と通信を行い、コントローラ５から後述の待機運転への移行が通知されたとき負荷投入制御処理を開始し、コントローラ５からの許可情報に基づき、コントローラ５により電力供給が許可された負荷３１ａへの電力供給を、指定されたタイミングで開始させる。
なお、稼働負荷情報は、自立運転時に稼働させるべき負荷３１ａを予め決定して記憶しておいてもよく、また、待機運転への移行が通知されたとき、或いは、燃料電池発電装置１００を起動させるときに、そのときの状況に応じてオペレータが入力手段３２ａを操作することにより指定してもよい。

コントローラ５は、電流センサ１ａ及び３ａ、電圧センサ３ｂの検出信号を入力すると共に、図示しない各種センサの検出信号を入力し、これらに基づいて燃料電池発電装置１００内の各部を制御する。通常時には燃料電池１の発電出力と系統電源２１からの供給電力とにより顧客負荷２０への電力供給を行う連系運転を行い、燃料電池１の発電出力を、インバータ３を介して補機負荷４に供給すると共に、負荷用遮断器８を介して顧客負荷２０に供給する。また、燃料電池１の発電電力の余剰分は、系統連系用遮断機９を介して系統電源２１に供給する。逆に、各種負荷への供給電力が不足する場合には、系統電源２１から系統連系用遮断器９を介して電力供給を受け、これを各種負荷に供給する。

また、コントローラ５は、連系運転中、主燃料の供給が行われなくなったとき、或いは系統電源２１が停電した場合等、連系運転を行うことができない状況となったときには、燃料電池発電装置１００を連系運転から待機運転に移行させる。すなわち、系統連系用遮断機９を開状態、負荷用遮断器８を開状態に切り替えて、インバータ３及び顧客負荷２０を系統電源２１から切り離す。また、主燃料ライン１１の主燃料用の遮断弁１１ａ及び調節弁１１ｂを閉状態に切り替えると共に、予備燃料ライン１２の予備燃料用の遮断弁１２ａを開状態、また、調節弁１２ｂを開方向に制御し、改質器２に供給される燃料を、主燃料から予備燃料に切り替える。

そして、コントローラ５は、主燃料から予備燃料への燃料切換が完了し、燃料電池１で安定した電力発電を行うことが可能な状態となったとき、負荷用遮断器８を閉状態に切り替えて顧客負荷２０への電力供給を開始し、燃料電池発電装置１００を自立運転に移行させる。
コントローラ５は連系運転から待機運転に移行させたとき、負荷制御部３２に待機運転への移行を通知し、その応答として負荷制御部３２から電力供給要求を受信する。そして、この電力供給要求に付加された負荷情報に基づき、電力供給先として要求された負荷３１ａへの電力供給が可能かどうかを判断すると共に、電力供給先として要求された付加３１ａの電力供給開始タイミングをスケジューリングし、スケジューリング結果を、許可情報として負荷制御部３２に出力する。また、コントローラ５は、自立運転に移行させたとき、スケジューリング結果に応じたモードで動作するよう、インバータ３を駆動制御する。

さらに、コントローラ５は、稼働中は、電流センサ１ａの検出信号に基づき、主燃料の供給ライン１１に配された主燃料の調節弁１１ｂ又は予備燃料の供給ライン１２に配された予備燃料の調節弁１２ｂを制御し、燃料電池１の発電出力が、電流センサ１ａで検出される発電電流に見合った発電出力となるように、改質器２に供給する主燃料又は予備燃料の流量を制御する。
また、コントローラ５は、稼働中、過電流保護処理を実行し、インバータ３等、燃料電池発電装置１００内の各部を過電流から保護する。

この過電流保護処理は、例えば図２のフローチャートに示す手順で行われる。
まず、ステップＳ１１で、コントローラ５は、電流センサ３ａで検出されるインバータ出力電流Ｉinを読み込み、次いで、ステップＳ１２に移行しインバータ出力電流Ｉinに基づき過電流状態であるか否かを判断する。具体的には、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回る状態がある程度の時間継続したかどうかを判断し、この状態がある程度の時間継続したとき、過電流状態であると判断する。前記電流上限値Ｉlimは、ある値の電流がインバータ３や燃料電池発電装置１００内の各部を流れたとしても、インバータ３を構成する半導体素子等に影響を与えることがなく燃料電池発電装置１００を引き続き運転させることの可能な電流値の最大値相当に設定される。
そして、過電流状態であると判断されないときにはステップＳ１１に戻って引き続きインバータ出力電流Ｉinを監視する。ステップＳ１２で過電流状態であると判断されるときには、ステップＳ１３に移行して負荷用遮断器８を開放させ、これによりインバータ３等、燃料電池発電装置１００内の各部を、過電流から保護する。

図３は、許可情報の生成を行う許可情報生成処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
コントローラ５では、系統電源２１の停電或いは主燃料の供給停止等を検出すると、前述の燃料の切り替えを開始し、系統電源２１からの切り離しを行って待機運転に移行すると共に、図３の許可情報生成処理を実行する。
すなわち、待機運転に移行したとき、まずステップＳ２１で、この待機運転への移行を負荷制御部３２に通知する。

そして、この待機運転への移行通知に対する応答として、負荷制御部３２から電力供給要求が通知されたならばステップＳ２２からステップＳ２３に移行し、負荷制御部３２からの電力供給要求に付加された負荷情報をもとに、投入負荷リストを作成する。
ここで、負荷制御部３２からは負荷情報として、例えば図４に示すように、負荷３１ａを特定するための番号と、負荷３１ａの種類と、負荷３１ａの負荷容量と、突入電流が収束した後の通常状態時に負荷３１ａに流れる通常時電流の電流値と、突入電流の電流値と、突入電流が通常時電流に収束するまでの所要時間を表す突入電流継続時間と、電力供給を行う際の負荷３１ａの優先度とが、負荷３１ａ毎に対応付けられて通知される。

コントローラ５では、負荷制御部３２からの負荷情報に基づき、これらを例えば優先度の高い順にならべ、図４に示す投入負荷リストを作成する。
図３に戻って、コントローラ５では、投入負荷リストを作成するとステップＳ２３からステップＳ２４に移行して、投入負荷リストに登録されている全負荷３１ａの通常時電流の合計値Ｉsum１と、電流許容値Ｉmaxとを比較する。この電流許容値Ｉmaxは、前述の電流上限値Ｉlimよりも小さな値であって、燃料電池１において安定して出力することの可能な最大電流値相当に設定される。この電流許容値Imaxが第１の基準値に対応している。

そして、電流許容値Ｉmaxよりも通常時電流の合計値Ｉsum１の方が大きい場合にはステップＳ２５に移行し、負荷制御部３２から電力供給要求がなされた負荷３１ａ全てへの電力供給は不可として、図４の投入負荷リストに登録されている負荷３１ａ、すなわち電力供給要求がなされた負荷３１ａの中から優先度が最も低いものを選択し、この負荷３１ａを電力供給対象から外す。例えば、投入負荷リストから削除する。

そして、ステップＳ２４に戻り、再度、投入負荷リストに登録されている全負荷３１ａの通常時電流の合計値Ｉsum１を算出し、この通常時電流の合計値Ｉsum１と電流許容値Ｉmaxとを比較する。そして、電流許容値Ｉmaxよりも通常時電流の合計値Ｉsum１の方が大きい場合には、ステップＳ２５に移行して図４の投入負荷リストに登録された負荷３１ａの中から優先度が最も低いものを選択し、この負荷３１ａを投入負荷リストから削除する。
この処理を通常時電流の合計値Ｉsum１が電流許容値Ｉmax以下となるまで繰り返し行って、投入負荷リストから負荷３１ａを１つずつ除去し、通常時電流の合計値Ｉsum１が電流許容値Ｉmax以下となったとき、ステップＳ２６に移行する。この時点で投入負荷リストに含まれる負荷３１ａが投入許可負荷となる。

前記ステップＳ２６では、投入負荷リストの中で最も低い優先度を変数Ｎとして設定する。次いで、ステップＳ２７に移行し、投入負荷リストに登録されている負荷３１ａのうち、優先度が１〜Ｎまでの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２を算出し、突入電流の合計値Ｉsum２と電流許容値Ｉmaxとを比較する。そして、突入電流の合計値Ｉsum２の方が電流許容値Ｉmaxよりも大きく、且つ変数Ｎが１でない（Ｎ≠１）ときには、ステップＳ２８に移行する。

このステップＳ２８では、優先度が１〜Ｎまでの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２と電流上限値Ｉlim（第２の基準値）とを比較する。そして、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlim以下のときにはステップＳ２９に移行する。
このステップＳ２９では、投入負荷リストに登録されている優先度が１からＮの負荷３１ａのうち、突入電流継続時間が最も長いものを選択し、選択した突入電流継続時間の最長値Ｔmaxと予め設定した制限時間Ｔｖとを比較する。この制限時間Ｔｖは、後述の電圧抑制処理を行った場合に、この電圧抑制により電圧不足となり負荷用遮断器８が開放状態に切り替わったり補機負荷４が停止状態となったりすることのない値に設定される。

そして、突入電流継続時間の最長値Ｔmaxが制限時間Ｔｖより長いときには後述のステップＳ３３に移行し、突入電流継続時間の最長値Ｔmaxが制限時間Ｔｖ以下である場合には、ステップＳ３０に移行する。このステップＳ３０では、インバータ３の動作モードとして電圧抑制モードを設定する。そして、ステップＳ３８に移行する。
一方、ステップＳ２８で、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlimよりも大きいときにはステップＳ３２に移行し、投入負荷リストに登録されている優先度が１からＮの負荷３１ａのうち、突入電流継続時間が最も長いものを選択し、選択した突入電流継続時間の最長値Ｔmaxと予め設定した制限時間Ｔinとを比較する。この制限時間Ｔinは、後述のリトライ制御において、リトライスタート時間内に、インバータ出力電流Ｉinを電流上限値Ｉlimよりも低下させ且つインバータ出力電圧Ｖinを定電圧目標値Ｖｔに復帰させることの可能な突入電流の継続時間相当に設定される。

そして、突入電流継続時間の最長値Ｔmaxが制限時間Ｔin以上であるときにはステップＳ３３に移行し、突入電流継続時間の最長値Ｔmaxが制限時間Ｔinより短いときにはステップＳ３５に移行する。
前記ステップＳ３３では、投入負荷リストに登録されている負荷３１ａのうち優先度がＮ以上である負荷３１ａの投入開始タイミングを、優先度がＮ−１の負荷３１ａの突入電流継続時間だけ遅らせる。ここでは投入開始タイミングを、開始時間で表す。この開始時間は初期状態では“０”に設定される。

前述のように、優先度がＮ以上である個別負荷の投入開始タイミングを、優先度がＮ−１の個別負荷の投入開始タイミングよりも、優先度がＮ−１の個別負荷の突入電流継続時間だけ遅らせる場合には、優先度がＮ以上である負荷３１ａの開始時間として、優先度がＮ−１の個別負荷の突入電流継続時間を設定する。なお、既に開始時間として“０”以外の値が設定されているときには、この設定されている値に、突入電流継続時間を加算し、これを新たな開始時間として設定する。このとき、例えば、図５に示すように、現時点で投入負荷リストに登録されている負荷３１ａを特定する番号Ｎｏと開始時間とを対応付けた投入許可負荷リストを作成しておき、開始時間として初期値“０”を設定しておく。そして、開始時間が設定されたとき、投入許可負荷リストにおいて対応する負荷３１ａの開始時間を更新する。

このようにしてステップＳ３３の処理で開始時間を設定したならば、ステップＳ３４に移行し、変数ＮをＮ−１に更新し、ステップＳ２７に戻る。
一方、ステップＳ３５では、突入電流継続時間の最長値Ｔmaxが制限時間Ｔin以下であるため、リトライ制御が可能と判断してインバータ３の動作モードとしてリトライモードを設定する。そして、ステップＳ３８に移行する。
一方、前記ステップＳ２７で、優先度が１〜Ｎまでの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２が電流許容値Ｉmax以下であるか又は変数Ｎが“１”であるとき、ステップＳ３８に移行する。

このステップＳ３８では、負荷制御部３２に許可情報を送信する。
具体的には、投入許可負荷リストに登録されている負荷３１ａを、電力供給を許可した負荷とする。そして、ステップＳ３０又はステップＳ３５で動作モードが設定されていれば、この設定された動作モードをインバータ動作モードとし、ステップＳ３０又はステップＳ３５で動作モードが設定されていなければ定電圧モードをインバータ３の動作モードとする。そして、このようにして特定したインバータ３の動作モードと、投入許可負荷リストに登録されている負荷３１ａを特定する番号Ｎｏと開始時間とを対応付けた情報と、を許可情報として負荷制御部３２に送信する。そして、許可情報生成処理を終了する。

図６は、コントローラ５で実行される、待機運転移行後のインバータ３の制御処理の一例を示すフローチャートである。
ここで、コントローラ５では、連系運転時にはインバータ３を連系運転制御し、インバータ３から出力される交流電力の周波数、振幅が、系統電源２１の交流電力の周波数、振幅と一致するようにインバータ３を駆動制御する。そして、改質器２に供給される燃料供給が停止したとき、或いは系統電源２１が停電したため、待機運転に移行したとき、コントローラ５では、インバータ３を連系運転制御から、図６のフローチャートに示す制御に切り替える。

すなわちまず、ステップＳ４１で、インバータを定電圧制御しインバータ３から出力される交流電力の周波数、振幅が、予め設定した周波数、振幅となるように制御する。すなわち、系統電源２１から切り離され連系運転が解除されて待機運転に移行した時点で定電圧制御を開始する。
次いで、ステップＳ４２に移行し、自立運転に移行したか否かを判断する。すなわち、負荷用遮断器８が閉状態に切り替えられ、インバータ３の出力が顧客負荷２０に供給される状態になったか否かを判断する。そして、自立運転に移行していなければ、ステップＳ４１に戻って引き続き定電圧制御を行い、自立運転が開始されたならばステップＳ４３に移行する。

このステップＳ４３では、前述の許可情報生成処理で設定されるインバータ３の動作モードとして、何れの動作モードが設定されているかを判断する。
そして、インバータ３の動作モードとして、電圧抑制モードが設定されているならばステップＳ４４に移行し、後述の図７に示す電圧抑制制御を行う。
一方、インバータ３の動作モードとしてリトライモードが設定されているならば、ステップＳ４５に移行し、後述の図９に示すリトライ制御を行う。また、インバータ３の動作モードとして電圧抑制モード及びリトライモードの何れも設定されていない場合には定電圧モードが設定されたものと判断し、ステップＳ４６に移行して、引き続き定電圧制御を行う。

次に、電圧抑制制御の処理手順を図７のフローチャートに基づいて説明する。この電圧抑制制御は、例えば特開平２００５−２７４２１号公報に記載されているように、負荷容量が定格を上回るときにはインバータ出力電流の増加を抑制するように、電圧制御を行う。
まずステップＳ５１で、現時点における負荷インピーダンスＺを算出する。すなわち電圧センサ３ｂで検出されたインバータ出力電圧Ｖinを、電流センサ３ａで検出されたインバータ出力電流Ｉinで割り算して、負荷インピーダンスＺを算出する。

次いで、ステップＳ５２に移行し、電流許容値Ｉmaxと、ステップＳ５１で算出した負荷インピーダンスＬとを乗算し、この結果得た値を、電圧許容値Ｖmaxとする。
次いで、ステップＳ５３に移行し、インバータ３の定電圧制御における電圧目標値である定電圧目標値Ｖｔと、ステップＳ５２で算出した電圧許容値Ｖmaxとを比較し、何れか小さい方を電圧指令値Ｖｓとして設定する。つまり、定電圧目標値Ｖｔが電圧許容値Ｖmax以下であるときには定電圧目標値Ｖｔを電圧指令値Ｖｓとして設定し、定電圧目標値Ｖｔが電圧許容値Ｖmaxよりも大きいときには電圧許容値Ｖmaxを電圧指令値Ｖｓとして設定する。

次いでステップＳ５４に移行し、インバータ３の出力電圧が電圧指令値Ｖｓとなるようにインバータ３を定電圧制御する。
図８は、以上の処理を行った場合の、負荷容量とインバータの電圧指令値Ｖｓとの関係（図８（ａ））、負荷容量とインバータ出力電流Ｉinとの関係（図８（ｂ））を表す特性図である。図８（ａ）において横軸はＺ₀₀／Ｚ、縦軸はＶs／Ｖ₀₀であって、Ｚは現在の負荷インピーダンス、Ｚ₀₀はインバータ３の定格負荷インピーダンス、Ｖｔは定電圧目標値、Ｖ₀₀はインバータ３の定格電圧である。また、図８（ｂ）において横軸はＺ₀₀／Ｚ、縦軸はＩin／Ｉ₀₀であって、Ｉmaxは電流許容値、Ｉ₀₀はインバータ３の定格電流である。定格負荷インピーダンスＺ₀₀は、Ｚ₀₀＝Ｖ₀₀／Ｉ₀₀で表すことができる。

図８（ａ）に示すように、電圧指令値Ｖｓは、負荷容量が定格負荷容量よりも小さいときには、定電圧目標値Ｖｔを維持するが、負荷容量が定格負荷容量を超えると、Ｚ₀₀／Ｚに反比例して、二次関数的に減少する。また、図８（ｂ）に示すように、インバータ出力電流Ｉinは、負荷容量が定格負荷容量よりも小さいときには、負荷容量に比例して増加するが、負荷容量が定格負荷容量を超えると、電流許容値Ｉmaxに維持される。したがって、負荷変動に伴いインバータ３の出力電流Ｉinが変動する場合であっても、インバータ３の出力電流Ｉinは、電流許容値Ｉmaxに制限されることになる。

次に、リトライ制御の処理手順を図９に基づいて説明する。
まず、ステップＳ６１で、過電流が発生しているか否かを判定する。すなわち、電流センサ３ａで検出されたインバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回るかどうかを判定する。
そして、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlim以下であるときには過電流は発生していないとして引き続きインバータ出力電流Ｉinを監視し、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回るとき過電流が発生したとしてステップＳ６２に移行し、インバータ３の運転を停止させる制御信号を出力する。すなわち、インバータ３の運転を停止させ電力出力を停止させることにより、インバータ３を構成する半導体素子等の電子部品を過電流から保護する。

続いてステップＳ６３に移行し、インバータ３の運転を停止させた時点からの経過時間を計時し、経過時間がリトライ待ち時間に達したときステップＳ６４に移行する。
ここで、インバータ３の運転を停止した後、燃料電池発電装置１００全体を停止させることなく、インバータ３を再度稼働させて燃料電池発電装置１００の運転を継続させるためには、インバータ３からの電力の出力を停止させた後、この電力出力停止に伴い負荷用遮断器８の接点が開放する以前に、インバータ３から電圧を出力させる必要がある。つまり、負荷用遮断器８は、操作スイッチの操作により負荷用遮断器８内の図示しない励磁コイルを励磁させて吸引力を発生させており、励磁コイルへの励磁はインバータ３からの出力電力を利用して行っているため、操作スイッチにより負荷用遮断器８をオンオフ制御したとしても、インバータ３から電力が出力されない場合には励磁コイルを励磁することができず吸引力が発生しないため、負荷用遮断器８を閉状態に制御することはできない。つまり、インバータ３から電力が出力されない場合には、操作スイッチの操作に関わらず、負荷用遮断器８は開状態に切り替わることになる。

したがって、インバータ３からの電力出力を停止させてから電力出力を再開させるまでのリトライ待ち時間、及び後述するリトライ電圧は、負荷用遮断器８の接点の開閉特性に基づいて設定する。すなわち、インバータ３からの電力出力停止を受けて、負荷用遮断器８の励磁コイルに印加される電圧が低下することに伴い負荷用遮断器８が開状態となる以前に、インバータ３の電力出力をリスタートさせる必要がある。したがって、リトライ待ち時間は、インバータ３の電力出力が停止されてから負荷用遮断器８の接点が開放するまでの所要時間よりも短い時間に設定する。また、リスタート電圧は負荷用遮断器８の接点が開放する電圧よりも高い値に設定する。

図１０は、インバータ出力電圧を０％に制御した時点からのこの状態の継続時間と、インバータ３の出力電圧の電圧低下度との対応を表す特性図であって、縦軸は定格電圧を１００％とした場合の電圧低下度、横軸はインバータ出力電圧を０％に制御した時点からのこの状態の継続時間を表す電圧低下継続時間〔ｍｓ〕である。インバータ出力電圧を０％に制御した時点から５〔ｍｓ〕程度が経過した時点で電圧低下度は４０％程度となり、以後電圧低下継続時間が長くなるにつれて電圧低下度はこれに比例して小さくなり、電圧低下継続時間がある程度継続すると０％（インバータ出力電圧が定格電圧）となる。

図１０の特性に負荷用遮断器８を当てはめた場合、負荷用遮断器８の電圧低下継続時間の定格を１０〔ｍｓ〕とすると、１０〔ｍｓ〕未満の瞬時停電では、負荷用遮断器８の接点は閉状態を維持するが、１０〔ｍｓ〕を超える瞬時停電の場合には負荷用遮断器８の接点は開状態に切り替わることになる。
このため、本実施形態では、負荷用遮断器８の電圧低下継続時間の定格を１０〔ｍｓ〕としたとき、リトライ待ち時間を１〔ｍｓ〕程度に設定する。

図９に戻って、ステップＳ６４の処理では、自動故障リセット処理を行う。具体的には、電圧出力を可能にするために、ソフトウェア上の故障状態を解除する等、一旦停止させたインバータ３を再起動させるために必要な処理を行う。
そして、ステップＳ６５に移行し、インバータ３からの電力出力を再開させ、リスタート電圧を出力させる。

ここで、インバータ３を再起動させたときの突入電流等に起因する過電流の発生を防止するためには、リスタート電圧をなるべく低く設定することが好ましい。しかしながら、その一方で、リスタート電圧をあまり低く設定すると負荷用遮断器８の接点が閉状態を維持することができなくなり、開状態に切り替わってしまう。上述した図１０に示すように、本実施形態で採用する負荷用遮断器８は、定格出力電圧を１００％とした場合、５０％程度の電圧であっても接点の閉状態を維持することができる。したがって、負荷用遮断器８の接点が開放することなく、閉状態を維持したままリスタートさせることのできる電圧レベルとしては、定格出力電圧を１００％とした場合、約６０％（電圧低下度で表した場合は４０％）程度が好ましい。

ステップＳ６５でリスタート電圧を出力させた後、ステップＳ６６に移行し、過電流が発生したか否かをステップＳ６１での処理と同様に判断する。すなわち、電流センサ３ａで検出されるインバータ出力電流Ｉinと電流上限値Ｉlimとを比較する。
そして、リスタート電圧が出力されることに伴い突入電流が生じ、この突入電流が電流上限値Ｉlimを超える場合にはステップＳ６２に戻り、再度インバータ３の運転を停止させ、インバータ３を構成する半導体素子等の電子部品を過電流から保護し、以後上記と同様にステップＳ６３からステップＳ６５の処理を行ってリスタート電圧を出力する。

そして、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlim以下となったとき、ステップＳ６６からステップＳ６７に移行し、インバータリトライ制御を行う。具体的には、インバータ出力電圧Ｖinをリスタート電圧から所定の増加率で増加させて、定格電圧、すなわち定電圧目標値Ｖｔに復帰させる。
ここで、燃料電池発電装置１００の運転を継続させた状態で、インバータ３を再稼働させるためには、補機負荷４に対する電力供給を継続させておく必要がある。この補機負荷４に対する電力供給を維持させるためには、この補機負荷４が停止する前にインバータ３の出力電力を定格電圧（１００％）に復帰させる必要がある。

したがって、本実施形態では、補機負荷４を停止させることなくインバータ３の出力電力を定格電圧に復帰させるまでの時間（以下、リトライスタート時間ともいう。）を例えば１０００〔ｍｓ〕に設定している。
なお、上述したように、リスタート電圧は負荷用遮断器８の接点の閉状態を維持するために必要な電圧より高い値に設定されている。そのため、図１０に示すように、インバータリトライ制御時のインバータ出力電圧Ｖinは、常に負荷用遮断器８の接点の閉状態を維持する電圧よりも高い状態に維持されている。したがって、リトライスタート時間内では、負荷用遮断器８の接点が開放されてしまうことはなく、負荷用遮断器８の下流に接続されている顧客負荷２０への電力供給を継続することができる。

リトライスタート時間は、上述のように一定値に設定されているため、例えば、リトライを複数回繰り返した場合には、リトライ電圧から定格電圧までの所要時間が短くなる。このため、インバータリトライ制御において設定されるインバータ出力電圧の増加率は大きくなる。
そして、インバータ出力電圧Ｖinが定格出力電圧（定電圧目標値）に達したとき、インバータリトライ制御を終了し、ステップＳ６８に移行し、通常の定電圧制御を開始する。

図１１及び図１２は、待機運転時に定電圧制御を行っている状態から自立運転に移行し、負荷への電力供給開始に伴い、突入電流が生じた場合のタイミングチャートを示したものである。（ａ）はインバータ３のインバータ出力電流Ｉin、（ｂ）はインバータ３の運転状態、（ｃ）はインバータ３の出力電圧Ｖinを表したものである。
図１１に示すように、定電圧制御を行っている状態で負荷への電力供給の開始に伴い時点ｔ１で突入電流が発生し、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを超えると、コントローラ５はステップＳ６１からステップＳ６２に移行し、インバータ３への制御信号の出力が停止されてインバータ３の出力電力が零に制御されるため、インバータ出力電流Ｉinは電流上限値Ｉlimを下回る。したがって、突入電流の発生によりインバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを超えたとしても、インバータ出力電流Ｉinは速やかに電流上限値Ｉlimを下回るため、過電流保護処理により過電流状態と判断されて負荷用遮断器８が開放されることはない。

そして、リトライ待ち時間が経過した時点ｔ２でインバータ３の自動故障リセット処理が行われ、インバータ３の出力電圧Ｖinがリスタート電圧となるように制御される（ステップＳ６４、Ｓ６５）。
ここで、時点ｔ１でインバータ３の電力出力を停止することにより、時点ｔ１からｔ２間はインバータ３の出力電圧Ｖinは零となるように制御されるが、実際には、インバータ３の出力電圧Ｖinは時点ｔ１から徐々に減少し、この減少に伴う負荷用遮断器８への印加電圧の低下により負荷用遮断器８が開放する前に、インバータ３からリスタート電圧が出力され、このリスタート電圧は、負荷用遮断器８を閉状態に維持する電圧である。したがって、インバータ３の停止に伴い負荷用遮断器８が開放されることはない。

そして、時点ｔ２でリスタート電圧を出力すると当然突入電流が発生するが、リスタート電圧は定格電圧よりも低い値であるため、発生する突入電流は小さくなり、また、電力供給が一時的に停止されたものの、時点ｔ１で既に電力供給が開始されていることから、突入電流は収束に向かう。
したがって、突入電流が低減されるか又は突入電流が収束に向かう等により、インバータ出力電流Ｉinが図１１の時点ｔ２に示すように電流上限値Ｉlimを下回っていれば、図９のステップＳ６６からステップＳ６７に移行し、インバータリトライ制御を行って、インバータ３の出力電圧Ｖinを一定割合で増加させて定電圧目標値まで増加させ、以後、定電圧制御を行う（ステップＳ６８）。

これにより、インバータ出力電流Ｉinは、図１１（ａ）に示すように、突入電流の収束に伴い減少した後、インバータ３の出力電圧Ｖinの増加に伴って増加し、インバータ３の出力電圧Ｖinが定格電圧に達すると通常電流に収束する。
一方、図１２に示すように、時点ｔ２でリスタート電圧を出力したとき、時点ｔ１での電力供給開始により生じた突入電流と同様な突入電流が継続して生じており、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回る場合には、図９のステップＳ６６からステップＳ６２に戻り、再度、インバータ３の電力出力を停止させ、リトライ待ち時間が継続した後、リスタート電圧を出力させる。リスタート電圧の出力によりインバータ出力電流Ｉinが再度電流上限値Ｉlimを上回ると、再度インバータ３の電力出力を停止させ、リトライ待ち時間が継続した後、時点ｔ１１でリスタート電圧を出力させる。

この時点で、インバータ出力電流Ｉinは電流上限値Ｉlim以下となるため、ステップＳ６７に移行し、インバータリトライ制御を行ってインバータ３の出力電圧を定格電圧まで増加させ、以後定電圧制御に移行する。
このように、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlim以下となるまでの間は、インバータ３の電力出力の停止、及びリスタート電圧の供給を繰り返すため、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることにより、過電流保護処理によって負荷用遮断器８が開放されることはない。

したがって、突入電流が生じたことによりインバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回り、これによって負荷用遮断器８が開放されることはなく、また、インバータ３の電力出力を一時的に停止させることにより、インバータ３の出力電圧Ｖinが定格電圧よりも低くなることに起因して補機負荷４が停止することはない。
したがって、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ったとしても、負荷用遮断器８が開放されることを回避することができ、且つ補機負荷４が停止することはないため、燃料電池発電装置１００全体を停止させることなく、継続して顧客負荷２０への電力供給を行うことができる。

次に、上記実施の形態の動作を、図３、図１３のフローチャートにしたがって説明する。図１３は、コントローラ５から待機運転への移行が通知されたときに負荷制御部３２で実行される負荷投入制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
燃料電池発電装置１００では、連系運転中、主燃料を燃料として燃料電池１での発電を行い、その発電出力はインバータ３を介して補機負荷４に供給されると共に、負荷用遮断器８を介して顧客負荷２０に供給され、燃料電池１での発電出力により、顧客負荷２０で必要とする電力を賄うことができないときには、系統電源２１から系統連系用遮断器９を介して電力供給を受け、これを顧客負荷２０や補機負荷４に供給する。また、インバータ３では、出力電力の周波数及び振幅が、系統電源２１の交流電力の周波数及び振幅と一致するように動作する。

このように連系運転を行っている状態から、主燃料の供給が停止された場合、或いは系統電源２１に停電が生じた場合には、コントローラ５では、系統連系用遮断器９及び負荷用遮断器８を開放させ、改質器２に供給する燃料を主燃料から予備燃料に切り替えて待機運転に移行すると共に、図６の待機運転移行後のインバータ制御処理を開始し、インバータ３を定電圧制御させる（ステップＳ４１）。このため、インバータ３の出力電圧Ｖinは、定電圧目標値Ｖｔに制御される。また、コントローラ５により、図３の許可情報生成処理が開始され、負荷制御部３２に対して待機運転への移行が通知される（ステップＳ２１）。

負荷制御部３２では、コントローラ５から待機運転への移行が通知されたとき、図１３の負荷投入制御処理を開始し、まず、ステップＳ７１で、記憶手段３２ｂに記憶されている、自立運転時に稼働させる負荷３１ａを特定する稼働負荷情報を読み込み、この稼働負荷情報で特定される負荷３１ａの負荷情報を記憶手段３２ｂから検索する。そして、検索した負荷情報と共に、電力供給要求をコントローラ５に通知する。

例えば、稼働負荷情報として、図４に示す６個の負荷３１ａ（Ｎｏ１〜Ｎｏ６）が指定されている場合には、この６個の負荷３１ａの負荷情報を、記憶手段３２ｂに格納されている全ての負荷３１ａの負荷情報の中から検索する。そして、これら負荷情報を、電力供給要求に付加してコントローラ５に通知する。
前記負荷情報としては、図４に示すように、負荷の種類、負荷容量、通常稼働時に流れる通常時電流値、突入電流値及びこの突入電流の継続時間、稼働負荷情報で特定されたＮｏ１〜Ｎｏ６内での優先度等が通知される。なお、負荷の種類は必ずしも通知しなくてもよい。

コントローラ５では、負荷制御部３２から電力供給要求が通知されると、図３のステップＳ２２からステップＳ２３に移行し、電力供給要求と共に通知された負荷情報をもとに、図４に示す投入負荷リストを作成する。
なお、ここでは、負荷制御部３２から、稼働負荷情報として特定された負荷内での優先度を設定して負荷情報としてコントローラ５に通知する場合について説明したが、例えば、負荷制御部３２側で負荷情報として全ての負荷３１ａについて優先度が設定されている場合には、全ての負荷３１ａにおける優先度を負荷情報としてコントローラ５側に通知し、投入負荷リストを作成する際に、コントローラ５側で、稼働負荷情報で特定される負荷３１ａ内での優先度に変換して投入負荷リストに登録するようにしてもよい。

コントローラ５では、図４に示す投入負荷リストを作成すると、ステップＳ２３からステップＳ２４に移行し、投入負荷リストに登録されている全ての負荷３１ａについてその通常時電流の合計値Ｉsum１を算出する。
図４の投入負荷リストの場合、負荷３１ａの通常時電流の合計値Ｉsum１は、“２９３（＝１１０＋２９＋２７＋２８＋１９＋８０）〔Ａ〕となる。ここで、電流許容値Ｉmaxを２９０〔Ａ〕とすると、Ｉmax（２９０〔Ａ〕）よりも通常時電流の合計値Ｉsum１（２９３〔Ａ〕）の方が大きいため、図３のステップＳ２４からステップＳ２５に移行し、図４に示す投入負荷リストのうち、優先度の最も小さい負荷、すなわち、優先度が“６”である“Ｎｏ６”を、投入負荷リストから除去する。これにより、投入負荷リストに登録されている負荷３１ａは５つとなる。

そして、ステップＳ２４に戻って再度通常時電流の合計値Ｉsum１と電流許容値Ｉmaxとを比較する。図４の場合、“Ｎｏ６”を除いた５つの負荷３１ａの通常時電流の合計値Ｉsum１は２１３（＝１１０＋２９＋２７＋２８＋１９）〔Ａ〕となり、電流許容値Ｉmaxよりも小さいことから、ステップＳ２４からステップＳ２６に移行して、投入負荷リストのうち最も低い優先度がＮとして設定される。この時点で投入負荷リストに登録されているのは、５つの負荷３１ａであって、最も低い優先度は“５”である。したがって、変数Ｎとして“５”を設定する（ステップＳ２６）。そしてこの時点で投入負荷リストに登録されている負荷３１ａが、電力供給が許可された投入許可負荷となる。

投入負荷リストに登録されている優先度が１からＮ（＝５）までの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２は１１９２（＝１１０＋３６０＋２２２＋３５０＋１５０）〔Ａ〕であって、電流許容値Ｉmax（＝２９０〔Ａ〕）及び電流上限値Ｉlim（＝５５０〔Ａ〕）よりも大きい。また、優先度が１からＮ（＝５）までの負荷３１ａの突入電流の継続時間のうち、突入電流継続時間の最長値Ｔmaxは９００〔ｍｓ〕であって、制限時間Ｔin（＝５〔ｍｓ〕）よりも長い。このため、図３のステップＳ２６からステップＳ２７、ステップＳ２８、ステップＳ３２を経てステップＳ３３に移行し、投入負荷リストの中で、優先度が変数Ｎ（＝５）以上の負荷３１ａであるＮｏ５の負荷３１ａの開始時間を、優先度が変数“Ｎ−１（＝４）”の負荷３１ａであるＮｏ４の突入電流継続時間すなわち“１００”だけ遅らせる。

具体的には、まず、投入許可負荷として設定されたＮｏ１からＮｏ５について、図５に示す投入許可負荷リストを作成する。初期状態では各開始時間として零を設定する。
そして、この投入許可負荷リストにおいて、Ｎｏ５に対応する開始時間を“１００”に更新する。
次いで変数Ｎの値をＮ−１（＝４）に更新（ステップＳ３４）した後、ステップＳ２７に戻り、次に、投入負荷リストに登録されている負荷３１ａのうち、優先度が、１から変数Ｎ（＝４）までの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２を算出する。この場合、突入電流の合計値Ｉsum２は１０４２（＝１１０＋３６０＋２２２＋３５０）〔ｍｓ〕であり、さらに突入電流継続時間の最長値Ｔmaxは９００〔ｍｓ〕であるため、ステップＳ２７からステップＳ２８、ステップＳ３２を経てステップＳ３３に移行し、今度は、投入負荷リストの中で、優先度が変数Ｎ（＝４）以上の負荷３１ａであるＮｏ４及びＮｏ５の開始時間を優先度が“Ｎ−１（＝３）”であるＮｏ３の負荷３１ａの突入電流継続時間“９００”だけ遅らせる。すなわち、Ｎｏ４及びＮｏ５の負荷３１ａの現時点での開始時間に、Ｎｏ３の負荷３１ａの突入電流継続時間“９００”を加算する。これにより、Ｎｏ４の負荷３１ａの開始時間は“９００（＝０＋９００）”となり、Ｎｏ５の負荷３１ａの開始時間は“１０００（＝１００＋９００）”となる。

そして、変数Ｎの値をＮ−１（＝３）に更新した後（ステップＳ３４）、ステップＳ２７に戻る。
そして、今度は、投入負荷リストに登録されている負荷３１ａのうち、優先度が、１から変数Ｎ（＝３）までの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２を算出する。この場合突入電流の合計値Ｉsum２は６９２（＝１１０＋３６０＋２２２）〔Ａ〕であり、さらに突入電流継続時間の最長値Ｔmaxは９００〔ｍｓ〕であるため、ステップＳ２７からステップＳ２８、ステップＳ３２を経てステップＳ３３に移行し、上記と同様の手順で、優先度が３以上の負荷３１ａ、すなわち、Ｎｏ３、Ｎｏ４及びＮｏ５の開始時間を、Ｎｏ２の突入電流継続時間“１００”だけ遅らせる。これにより、Ｎｏ３の負荷３１ａの開始時間は“１００（＝０＋１００）”となりＮｏ４の負荷３１ａの開始時間は“１０００（＝９００＋１００）”となり、Ｎｏ５の負荷３１ａの開始時間は“１１００（＝１０００＋１００）”となる。

そして、変数Ｎを“２”に更新し（ステップＳ３４）、ステップＳ２７に戻って、投入負荷リストに登録されている負荷３１ａのうち、優先度が、１から変数Ｎ（＝２）までの負荷３１ａの突入電流の合計値Ｉsum２を算出する。この場合、突入電流の合計値Ｉsum２は４７０（＝１１０＋３６０）〔Ａ〕となり、電流許容値Ｉmax（２９０[Ａ]）を上回り且つ電流上限値Ｉlim（５５０〔Ａ〕）を下回るため、ステップＳ２７からステップＳ２８を経てステップＳ２９に移行し、さらに突入電流継続時間の最長値Ｔmaxは“１００〔ｍｓ〕”であり、制限時間Ｔｖ（＝１０００〔ｍｓ〕）よりも短いため、ステップＳ３０に移行し、インバータ３の動作モードとして、電圧抑制モードを設定する。

そして、ステップＳ３８に移行し、負荷制御部３２に対して許可情報を通知する。すなわち、図５に示す投入許可負荷リストにこの時点で登録されている負荷３１ａは５つであるからこれら５つを投入許可負荷とし、この投入許可負荷リストと、ステップＳ３０で設定された電圧抑制モードとを許可情報として負荷制御部３２に送信する。そして、許可情報生成処理を終了する。

コントローラ５では、改質器２に供給される燃料が主燃料から予備燃料に切り替わり、燃料電池１の発電電力が安定したとき、顧客負荷２０への安定した電力供給が可能な状態になったとして負荷用遮断器８を閉状態に切り替えて待機運転から自立運転に移行し、負荷制御部３２に自立運転に移行したことを通知する。
負荷制御部３２では、コントローラ５から許可情報が通知され、続いて自立運転への移行が通知されたことから、図１３のステップＳ７２からステップＳ７３を経てステップＳ７４に移行し、ステップＳ７２で通知された許可情報に基づき指定されたタイミングで負荷３１ａに対応するスイッチ３１ｂを閉状態に切り替え、負荷３１ａへの電力供給を開始する。

具体的には、まず、図５に示す投入負荷許可リストにおいて開始時間が零に設定されているＮｏ１及びＮｏ２の負荷３１ａに対応するスイッチ３１ｂを閉状態に切り替える。また、これと共に、経過時間の計測を開始する。そして計測した経過時間が、“１００”となったとき、投入負荷許可リストにおいて開始時間が“１００”に設定されているＮｏ３の負荷３１ａに対応するスイッチ３１ｂを閉状態に切り替える。同様に、経過時間が“１０００”となったとき、投入負荷許可リストにおいて開始時間が“１０００”に設定されているＮｏ４の負荷３１ａに対応するスイッチ３１ｂを閉状態に切り替え、経過時間が“１１００”となったとき、投入負荷許可リストにおいて開始時間が“１１００”に設定されているＮｏ５の負荷３１ａに対応するスイッチ３１ｂを閉状態に切り替える。そして、負荷投入制御処理を終了する。

一方、コントローラ５は、待機運転に移行した時点から図６のフローチャートにしたがってインバータ３を制御し、待機運転に移行した時点から定電圧制御を行い（ステップＳ４１）、インバータ３の出力電圧が定電圧目標値Ｖｔとなるように制御する。そして、負荷用遮断器８が閉状態に切り替えられ、顧客負荷２０への電力供給が開始され、待機運転から自立運転に移行すると、図６のステップＳ４２からステップＳ４３に移行する。そして、この場合、許可情報生成処理においてインバータ３の動作モードとして電圧抑制モードが設定されているため、ステップＳ４３からステップＳ４４に移行し、図７のフローチャートに示す手順で電圧抑制制御を行う。

すなわち、電圧センサ３ｂで検出されたインバータ３の出力電圧Ｖinと電流センサ３ａで検出されたインバータ３の出力電流Ｉinとから現時点における負荷インピーダンスＺを算出し、この負荷インピーダンスＺと電流許容値Ｉmaxとを乗算して電圧許容値Ｖmaxを算出する。そして、この電圧許容値Ｖmaxと定電圧目標値Ｖｔとの何れか小さい方を電圧指令値Ｖｓとして設定し、インバータ３の出力電圧が、電圧指令値Ｖｓとして設定された電圧許容値Ｖmax又は定電圧目標値Ｖｔとなるように、インバータ３を定電圧制御する。このため、負荷容量が増加してこれに伴いインバータ出力電流Ｉinが増加すると、負荷インピーダンスＺがインバータ３の定格負荷インピーダンスを超えたときにはインバータ３はインバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを維持するように電圧抑制制御を行うことになる。

図１４は、図５に示す投入許可負荷リストで指定されたタイミングでＮｏ１〜Ｎｏ５の負荷３１ａへの電力供給を開始したときのインバータ３の出力電流Ｉinの変化状況を表したものである。
図１４に示すように、インバータ３の出力電流Ｉinは、時点ｔ３０で負荷Ｎｏ１及びＮｏ２に対する電力供給を開始した時点で急峻に増加する。そして、負荷Ｎｏ１の突入電流は速やかに収束するため、インバータ出力電流Ｉinの一時的な増加に影響を与えるのは主に負荷Ｎｏ２に生じる突入電流である。

続いて、時点ｔ３０から開始時間“１００[ms]”が経過した時点ｔ３１で、負荷Ｎｏ３への電力供給が開始され、これに伴い負荷Ｎｏ３に突入電流が生じる。この時点ｔ３１では、既に負荷Ｎｏ２の突入電流は通常電流に収束しているため、インバータ出力電流Ｉinの一時的な増加に影響を与えるのは負荷Ｎｏ３の突入電流のみである。
同様に、時点ｔ３０から開始時間“１０００[ms]”が経過した時点ｔ３２で、負荷Ｎｏ４への電力供給が開始され負荷Ｎｏ４に突入電流が生じるがこの時点では負荷Ｎｏ３の突入電流は通常電流に収束している。さらに、時点ｔ３０から開始時間“１１００[ms]”が経過した時点ｔ３３で、負荷Ｎｏ５への電力供給が開始された時点で負荷Ｎｏ５に突入電流が生じるが負荷Ｎｏ４の突入電流は通常電流に収束している。

ここで、負荷Ｎｏ１及び負荷Ｎｏ２に対して同時に電力供給を開始している。このときの負荷Ｎｏ１及び負荷Ｎｏ２の突入電流の総和Ｉsum２は、電流上限値Ｉlimを下回るものの電流許容値Ｉmaxを上回る。しかしながら、コントローラ５では、インバータ３を電圧抑制モードで駆動制御しており、負荷が増大したとしてもインバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを超えないようにインバータ３の電圧制御を行っているため、インバータ出力電流Ｉinを電流許容値Ｉmax以下となるように制御することができる。したがって、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることを回避することができる。

そして、負荷Ｎｏ３〜Ｎｏ５については、優先度にしたがって、各負荷への電力供給開始タイミングをずらし、一つ前に電力供給を開始した負荷の突入電流が通常電流に収束した時点で次の負荷への電力供給を開始するようにしている。したがって、突入電流によるインバータ出力電流Ｉinの一時的な増加を極力小さく抑えることができ、仮に突入電流によりインバータ出力電流Ｉinが増加したとしても、インバータ３の電圧抑制制御処理により、インバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmax以下となるようにインバータ３を駆動制御しているため、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることを抑制することができる。

さらに、負荷制御部３２では、許可情報で通知された投入許可負荷に対してのみ電力供給を開始するようにしており、この投入許可負荷は、その通常時電流の合計値Ｉsum１が電流許容値Ｉmaxを下回る。したがって、各負荷３１ａの突入電流が収束した後においても、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることはない。
このように、突入電流によりインバータ出力電流Ｉinが増加する場合であっても、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることを回避することができる。したがって、突入電流が生じたことによりインバータ出力電流Ｉinが一時的に増加することに起因して、コントローラ５の過電流保護処理において、過電流状態であると判断されることを回避することができ、すなわち、負荷用遮断器８が作動して顧客負荷２０が、燃料電池１と切り離されてしまい、顧客負荷２０への電力供給の継続が不可となることを回避することができる。

また、コントローラ５では、顧客負荷２０側から通知された優先度にしたがって、優先度の高いものを優先して負荷３１ａの電力供給の開始タイミングをスケジューリングしているため、顧客負荷２０の各負荷３１ａのうち重要な負荷等、特定の負荷を優先的に起動させることができる。
また、コントローラ５では、電力供給の開始タイミングをスケジューリングする際に、負荷３１ａの電力供給開始タイミングを単にずらすのではなく、突入電流の合計値Ｉsum１が、電流上限値Ｉlim以下ではあるが電流許容値Ｉmaxを上回るときには、突入電流の継続時間がＴｖ以下であるならば、複数の負荷３１ａへの電力供給を同時に開始したとしても、電圧抑制制御を行うことでインバータ出力電流Ｉinを電流許容値Ｉmax以下に抑制することが可能として、これら複数の負荷に対して同時に電力供給を開始している。つまり、負荷への電力供給開始タイミングをできるだけ遅らせないようにしているため、電力供給開始タイミングをずらすことにより顧客側に与える影響を低減することができる。

逆に、突入電流の合計値Ｉsum１が電流上限値Ｉlim以下ではあるが電流許容値Ｉmaxを上回る状態であっても、突入電流継続時間が制限時間Ｔｖよりも長い場合には電圧抑制制御は行わず、各負荷の電力供給開始タイミングをずらすようにしている。
ここで、前述のように、突入電流継続時間が制限時間Ｔｖよりも長い状態で電圧抑制制御を行った場合、制限時間Ｔｖを上回る時間継続してインバータ出力電圧Ｖinが抑制されるため、このインバータ出力電圧Ｖinを利用して吸引力を発生させている負荷用遮断器８が、インバータ出力電圧Ｖinに低下に起因して開放されたり、補機負荷４が停止したりする可能性がある。しかしながら、突入電流継続時間が制限時間Ｔｖよりも長いときには、負荷用遮断器８が開放されたり補機負荷４が停止したりする可能性があるとして電圧抑制制御を行わず、負荷の電力供給開始タイミングをずらし、インバータ出力電流Ｉinの増加に寄与する負荷の数を減らし突入電流を極力抑えるようにしているため、インバータ出力電圧Ｖinが低下したことに起因して顧客負荷２０への電力供給の継続が不可となることを回避することができる。

また、図４の投入負荷リストに登録されている負荷３１ａの場合、突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも長いため、電力供給開始タイミングをずらすと共に、電圧抑制制御を行うことで過電流状態と判断されて負荷用遮断器８が開放されることを回避しているが、例えば、図４の投入負荷リストにおいて、負荷Ｎｏ５、Ｎｏ６を除く全ての負荷の突入電流継続時間がインバータ３のリトライ制御における制限時間Ｔin（＝５ｍｓ）よりも短い場合には、図３のステップＳ２１からステップＳ２６の処理により、優先度１〜５の負荷３１ａが、投入許可負荷として特定され、これらの突入電流の合計値Ｉsum２は、“１１９２（＝１１０＋３６０＋２２２＋３５０＋１５０）〔Ａ〕”となるが、突入電流継続時間の最大値Ｔmaxは、負荷Ｎｏ５の“９００”となる。

このため、ステップＳ２７からステップＳ２８、ステップＳ３２を経てステップＳ３３に移行し、投入負荷リストの中で優先度Ｎ（＝５）以上の負荷、すなわち、負荷Ｎｏ５の開始時間を優先度Ｎ−１（＝４）の突入電流継続時間“例えば３ｍｓ”だけ遅らせる。
続いて、優先度が“１〜Ｎ（＝４）”の突入電流の合計値Ｉsum２は、“１０４２（＝１１０＋３６０＋２２２＋３５０）〔Ａ〕”であって、突入電流継続時間の最大値Ｔmaxは“３ｍｓ”となるため、ステップＳ２７からステップＳ２８、ステップＳ３２を経てステップＳ３５に移行する。

このため、ステップＳ３５に移行し、インバータ３の動作モードとしてリトライモードが設定され、ステップＳ３８で許可情報が生成され、これが負荷制御部３２に通知される。この場合、投入許可負荷リストには、優先度が“１〜５”の負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ５が登録されており、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ４の開始時間は零、負荷Ｎｏ５の開始時間は“３”に設定されている。

したがって、負荷制御部３２では、コントローラ５から自立運転への移行が通知されたときに図１３のステップＳ７３からステップＳ７４に移行し、負荷供給要求として要求した負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ６のうち、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ５に対してのみ電力供給許可がなされているため、これら負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ５にのみ、電力供給を開始する。具体的には、投入許可負荷リストに登録されている５つの負荷のうち、開始時間が零に設定されている、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ４に対する電力供給をまず開始し、この時点から開始時間“３ｍｓ”が経過した時点で、負荷Ｎｏ５に対する電力供給を開始する。

このため、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ４への電力供給が開始された時点で、突入電流が生じこのときの突入電流の合計値Ｉsum２は、“１０４２”となって電流上限値Ｉlimを上回る。しかしながら、コントローラ５では、許可情報生成処理においてインバータ３の動作モードとしてリトライモードが設定されているため、自立運転に移行した後、インバータ３をリトライ制御する（図６ステップＳ４５）。

したがって、図９、図１１及び図１２に示すように、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回った時点で、インバータ３が停止され、その後、リトライ経過時間が経過する毎にインバータ３が断続的に停止されるため、インバータ出力電流Ｉinは、断続的に電流上限値Ｉlimを上回った後、やがて電流上限値Ｉlimを下回ることになる。このため、突入電流によるインバータ出力電流Ｉinの増加に伴い、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回る場合であっても、過電流保護処理によって過電流状態であると誤判断されることはない。したがって、過電流状態と誤判断されることにより、顧客負荷２０への電力供給の継続が不可となることを回避することができる。

そして、負荷Ｎｏ５の開始時間相当が経過した時点で、負荷Ｎｏ５への電力供給が開始され、この時点で負荷Ｎｏ５に突入電流が生じるがこの時点では、既に負荷Ｎｏ４の突入電流は通常時電流に収束している。したがって、インバータ出力電流Ｉinの増加に寄与する突入電流は負荷Ｎｏ５の突入電流のみとなって、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることを抑制することができる。そして、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ５の通常時電流の合計値Ｉsum１は、許容電流値Ｉsum１よりも小さいから、Ｎｏ５の突入電流が収束した後のインバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを上回ることはない。

したがって、この場合も突入電流によりインバータ出力電流Ｉinが増加し且つ電流上限値Ｉlimを上回る場合であっても、コントローラ５の過電流保護処理において、過電流状態であると判断されることを回避することができ、すなわち、負荷用遮断器８が作動して顧客負荷２０が、燃料電池１と切り離されてしまい、顧客負荷２０への電力供給の継続が不可となることを回避することができる。

また、図４の優先度“１〜５”の負荷への電力供給を同時に開始した場合、突入電流の合計値Ｉsum１は電流上限値Ｉlimを上回るため、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ることになるが、突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも短いときには、インバータ出力Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回ったとしてもリトライ制御を行うことで、過電流状態と誤判断されたりインバータ３の出力電圧Ｖinの低下に伴い負荷用遮断器８が開放されたりすることはないとして、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ４への電力供給を同時に開始しており、負荷への電力供給開始タイミングをできるだけ遅らせないようにしているため、電力供給開始タイミングをずらすことにより顧客側に与える影響を低減することができる。

逆に、電流上限値Ｉlimを上回り且つ突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも長い場合にはリトライ制御は行わず、電力供給開始タイミングをずらすようにしている。ここで、前述のように、突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも長い状態でリトライ制御を行った場合、リトライ制御を行うことに伴いインバータ出力電圧Ｖinが低下し、場合によっては、補機負荷４が停止したり負荷用遮断器８が開放したりする可能性がある。しかしながら、突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも短く、インバータ出力電圧Ｖinが低下したとしても補機負荷４や負荷用遮断器８が誤動作することのない時間内にインバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを下回りインバータ出力電圧Ｖinを復帰させることができると予測されるときにのみリトライ制御を行うようにしているため、インバータ出力電圧Ｖinが低下することに起因して顧客負荷２０への電力供給が不可となることを回避することができる。

また、この場合も、コントローラ５では、顧客負荷２０側から通知された優先度にしたがって、優先度の高いものを優先して負荷３１ａの電力供給の開始タイミングをスケジューリングしているため、顧客負荷２０の各負荷３１ａのうち重要な負荷等、特定の負荷を優先的に起動させることができる。
また、図３に示すように、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlimを超える場合には、リトライ制御を行うことにより過電流状態との誤判断の回避を図り、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlim以下の場合には、電圧抑制制御により過電流状態との誤判断の回避を図っている。ここで、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlimを超えるときに、電圧抑制制御により過電流状態の誤判断を図るようにした場合、突入電流は電流上限値Ｉlimを上回っているため、過電流状態と判断されないようにするためには、電流上限値Ｉlimを上回る状態から電流上限値Ｉlimを下回る状態となるようにインバータ３の出力電圧を変化させる必要があるため、電圧抑制制御を行ったとしてもインバータ出力電流Ｉinが速やかに低下せずに過電流保護処理において過電流状態であると判断される可能性がある。

しかしながら、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlimを上回る場合には、リトライ制御を実行し、インバータ３の出力自体を停止させているため、インバータ出力電流Ｉinを速やかに電流上限値Ｉlimよりも低減させることができる。
したがって、突入電流の合計値Ｉsum２が電流上限値Ｉlimを上回るか否かに応じて、リトライ制御及び電圧抑制制御の何れかを用いることによって、より多くの状況下において、突入電流に起因して過電流状態にあると誤判断されることを回避することができ、結果的に、顧客負荷２０への電力供給が不可となる状況に至ることを抑制することができる。

図１５は、図４に示す投入負荷リストに登録された顧客負荷２０側で電力供給要求が行われた負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ６全てに対して電力供給を同時に開始した場合の、インバータ出力電流Ｉinの変化を表したものである。
図１５に示すように、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ６への電力供給を同時に開始すると、電力供給の開始と共に各負荷に突入電流が生じ、負荷Ｎｏ１及び負荷６の突入電流は速やかに収束するが、インバータ出力電流Ｉinは電流上限値Ｉlimを上回る。電力供給を開始した時点から“１００〔ｍｓ〕”が経過した時点で負荷Ｎｏ２及び負荷Ｎｏ４の突入電流は収束するが、インバータ出力電流Ｉinは電流上限値Ｉlimを上回っており負荷Ｎｏ３及び負荷Ｎｏ５の突入電流の収束に伴って、電流上限値Ｉlimを下回るものの電流許容値Ｉmaxを上回っている。そして、電力供給を開始した時点から“９００〔ｍｓ〕”が経過した時点で、負荷Ｎｏ３及び負荷Ｎｏ５の突入電流が収束し、全ての負荷の突入電流は収束するが、負荷Ｎｏ１〜負荷Ｎｏ６の通常時電流の合計値は電流許容値Ｉmaxを上回る。

したがって、図１５に示すように、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを上回る期間である、負荷Ｎｏ２及び負荷Ｎｏ４の突入電流継続時間は“１００〔ｍｓ〕”であってリトライ制御の制限時間Ｔin（５〔ｍｓ〕）を上回っているため、リトライ制御を行ったとしても、インバータ出力電流Ｉinを電流上限値Ｉlimよりも低減することはできず、過電流保護処理によって過電流状態として判断され、負荷用遮断器８が開放されてしまい、顧客負荷２０への電力供給の継続が不可となってしまう。

また、負荷Ｎｏ１〜Ｎｏ６の通常時電流の合計値Ｉsum１は、電流許容値Ｉmaxを上回るため、電圧抑制制御を行ったとしても、インバータ３の出力電圧Ｖinが抑制され続けるため、補機負荷４への供給電圧が定格電圧よりも低下するため、補機負荷４への供給電圧が不足傾向となり、補機負荷４が停止してしまい燃料電池１自体を稼働させることが困難となったり、また、負荷用遮断器８への印加電圧が低下することから負荷用遮断器８が開放したりして顧客負荷２０への電力供給の継続が不可となる可能性がある。

これに対し、本願発明は、上述のように、負荷３１ａへの電力供給開始タイミングをずらすと共に、リトライ制御或いは電圧抑制制御を行っているため、過電流状態であると誤判断されて、負荷用遮断器８が開放されたり、インバータ３の出力電圧Ｖinが低下することにより負荷用遮断器８が開放したり、補機負荷４が停止したりすることなく、電力供給を継続して行うことができる。

なお、上記実施の形態においては、電力供給開始タイミングのスケジューリングを優先度のみに基づいて行っているが、これに限るものではない。
インバータ出力電流Ｉinの大きさは、突入電流だけではなく、通常時電流によっても変化するため、突入電流の大きさ及び突入電流の継続時間と、通常時電流の大きさとを考慮し、例えば、突入電流及び通常時電流の総和が、電流上限値Ｉlimを上回らないような組み合わせ及びタイミングとなるようにスケジューリングしてもよく、また、インバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを上回る量が小さくなるように、或いはインバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを上回る継続時間が短くなるようにスケジューリングしてもよく、また、これらと共に優先度も考慮してスケジューリングしてもよい。

このように、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ｉlimを下回るようにスケジューリングしたり、インバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを上回る量が小さくなるように、或いはインバータ出力電流Ｉinが電流許容値Ｉmaxを上回る継続時間が短くなるようにスケジューリングしたりすることにより、電圧抑制制御やリトライ制御を行うことにより抑制すべきインバータ出力電流Ｉinの抑制量を低減することができ、顧客負荷２０で要求される量の電流量により沿った電流供給を行うことができる。

また、上記実施の形態においては、突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも長い負荷は電力供給タイミングをずらし、突入電流継続時間が制限時間Ｔinよりも短い複数の負荷３１ａに対して同時に電力供給を開始すると共にリトライ制御を行い、これらの突入電流が収束した後は、インバータ３を定電圧制御する場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、電力供給タイミングをずらした負荷を起動したとき、先に電力供給を開始した複数の負荷３１ａの通常時電流と、電力供給タイミングをずらした負荷の突入電流との和が電流許容値Ｉmaxを上回ると予測されるときには、リトライ制御に続いて電圧抑制制御を行い、インバータ出力電流Ｉinを電流許容値Ｉmaxよりも小さな値となるように制御を行ってもよい。

また、上記実施の形態においては、負荷の電力供給タイミングを１つずつ遅らせる場合について説明したが、複数ずつ遅らせることも可能である。また、始めに負荷３１ａへの電力供給を１つずつ開始し、その後、複数の負荷３１ａに対して同時に電力供給を開始することも可能である。
また、上記実施の形態においては、顧客負荷２０側で負荷情報を記憶する場合について説明したが、コントローラ５側で負荷情報を記憶するように構成してもよい。

また、上記実施の形態においては、連系運転から自立運転に移行する際に、負荷３１ａへの電力供給を開始したことにより生じる突入電流により、負荷用遮断器８が作動することを回避する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、自立運転中であって既に他の負荷３１ａへの電力供給を行っている状態からさらに新たな負荷３１ａへの電力供給を開始するときに、負荷制御部３２からの稼働負荷情報に基づいてコントローラ５側で新たに負荷３１ａへの電力供給を開始可能かどうか判断することも可能である。この場合には、現時点で電力供給を行っている負荷の通常時電流を考慮して第１の基準値である電流許容値Ｉmax及び電流上限値Ｉlimに応じて設定される第２の基準値を設定し、新たに投入される負荷３１ａの稼働負荷情報に基づき、新たに電力供給要求が行われた負荷３１ａに対して電力供給を開始することにより、インバータ出力電流Ｉinが電流上限値Ilimを上回り過電流状態と判断されることによって、負荷用遮断器８が作動しないように、スケジューリングを行えばよい。

ここで、上記実施の形態において、負荷用遮断器８が遮断手段に対応し、負荷制御部３２において、図１３のステップＳ７１の処理で稼働負荷情報で特定される負荷３１ａの負荷情報を、電力供給要求と共にコントローラに通知する処理が新規投入負荷通知手段に対応し、負荷情報が特定情報に対応し、コントローラ５で図３の許可情報生成処理にしたがって各負荷３１ａの電力供給開始タイミングを設定する処理がタイミング設定手段に対応し、負荷制御部３２で、図１３のステップＳ７４の処理で許可情報にしたがって指定された負荷３１ａに対応するスイッチ３１ｂを指定されたタイミングで導通状態に制御する処理が電力供給開始手段に対応している。

また、図３のステップＳ２４〜Ｓ２６の処理が負荷選定手段に対応し、ステップＳ２７〜Ｓ３０、Ｓ３３、Ｓ３４の処理がタイミング調整手段に対応している。
また、図６のステップＳ４６の処理が定電圧制御手段に対応し、図９のリトライ制御処理がリトライ制御手段に対応し、図７の電圧抑制処理が電圧抑制制御手段に対応し、補機負荷４及び負荷用遮断器８が補助機器に対応している。

本発明を適用した燃料電池発電装置の一例を示す概略構成図である。過電流保護処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。許可情報生成処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。投入負荷リストの一例である。投入許可負荷リストの一例である。待機運転移行時のインバータ制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。電圧抑制制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。電圧抑制制御処理を実行したときの、電圧指令値及びインバータ出力電流の特性を示す特性図である。リトライ制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。インバータ出力電圧を０％に制御した時点からの継続時間と、インバータの出力電圧低下度との対応を表す特性図である。リトライ制御処理実行時のインバータの動作説明に供するタイムチャートである。リトライ制御処理実行時のインバータの動作説明に供するタイムチャートである。負荷制御部で実行される負荷投入制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の動作説明に供する、インバータ出力電流の変化状況を表すタイムチャートである。従来の制御方法を用いた場合の、インバータ出力電流の変化状況を表すタイムチャートである。

符号の説明

１燃料電池
１ａ電流センサ
２改質器
３インバータ
３ａ電流センサ
３ｂ電圧センサ
４補機負荷
５コントローラ
８負荷用遮断器
２０顧客負荷
３１ａ負荷
３２負荷制御部
１００燃料電池発電装置

Claims

燃料電池の発電出力を、インバータを介して複数の負荷からなる顧客負荷に供給し、且つ前記インバータの出力電流が電流上限値を超える状態が所定時間継続したときには、過電流状態にあるとして前記顧客負荷への電力供給ラインに介挿された遮断手段を開放状態に切り替えるようにした燃料電池発電装置において、
前記顧客負荷を構成する各負荷の、電力供給開始時に生じる突入電流及び突入電流継続時間と前記突入電流が収束した後に流れる通常時電流とからなる負荷情報を記憶する記憶手段と、
前記顧客負荷を構成する負荷のうち何れか複数の負荷に対して新たに電力供給を同時に開始するとき、新たに電力が供給される新規投入負荷を特定する特定情報を通知する新規投入負荷通知手段と、
前記記憶手段に記憶される前記負荷情報のうちの、前記特定情報から特定される前記新規投入負荷に対応する負荷情報に基づき前記新規投入負荷それぞれへの電力供給開始タイミングを設定し、設定結果をタイミング情報として通知するタイミング設定手段と、
前記タイミング情報に基づき前記負荷に対して電力供給を開始する電力供給開始手段と、を備え、
前記タイミング設定手段は、前記新規投入負荷のうち、前記通常時電流の合計値が前記電流上限値よりも小さい第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷として選定する負荷選定手段と、
前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第１の基準値よりも大きく且つ前記電流上限値以下の第２の基準値を下回る前記投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、電力供給を同時に開始する同時投入負荷として設定し、前記負荷情報に基づき前記投入許可負荷のうち前記同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給開始タイミングを、前記同時投入負荷への電力供給開始タイミングとずらして設定するタイミング調整手段と、を有し、
前記電力供給開始手段は、前記タイミング情報で指定された投入許可負荷に対してのみ指定されたタイミングで電力供給を開始することを特徴とする燃料電池発電装置。
前記インバータを定電圧制御する定電圧制御手段と、
前記インバータの出力電流が前記第２の基準値を上回ったとき前記インバータを停止させ、リトライ待ち時間が経過した後、前記インバータの出力電圧を前記インバータの定格電圧よりも低いリスタート電圧から前記定格電圧に復帰させるリトライ制御手段と、を備え、
前記タイミング調整手段は、前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第２の基準値を上回り且つ突入電流の継続時間の最長値が予め設定したリトライ制御の制限時間以下となる投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷をリトライ条件付きで前記同時投入負荷として設定し、前記インバータを、通常は前記定電圧制御手段により制御し、前記リトライ条件付きの前記同時投入負荷への電力供給を開始するときには、前記リトライ制御手段により制御することを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
前記インバータを介して前記燃料電池の発電出力が供給され、且つ前記燃料電池の発電出力による前記顧客負荷への電力供給を行うために必要な補助機器を有し、
前記リトライ制御の制限時間は、前記リトライ制御手段のリトライ制御に伴い、前記インバータの出力電力が、前記リトライ制御が開始される前の状態を前記補助機器が維持するために必要な供給電力の最小値に達するまでの所要時間に応じて設定されることを特徴とする請求項２記載の燃料電池発電装置。
前記インバータを定電圧制御する定電圧制御手段と、
前記インバータの出力電流が前記第１の基準値を上回ったとき前記インバータの出力電圧を前記インバータの定格電圧よりも低下させる電圧抑制制御手段と、を備え、
前記タイミング調整手段は、前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第２の基準値を下回り且つ突入電流の継続時間の最長値が予め設定した電圧抑制制御の制限時間以下となる投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を電圧抑制条件付きで前記投入許可負荷として設定し、前記インバータを、通常は前記定電圧制御手段により制御し、前記電圧抑制条件付きの前記投入許可負荷への電力供給を開始するときには、前記電圧抑制制御手段により制御することを特徴する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料電池発電装置。
前記インバータを介して前記燃料電池の発電出力が供給され、且つ前記燃料電池の発電出力による前記顧客負荷への電力供給を行うために必要な補助機器を有し、
前記電圧抑制制御の制限時間は、前記電圧抑制制御手段の電圧抑制制御に伴い、前記インバータの出力電力が、前記電圧抑制制御が開始される前の状態を前記補助機器が維持するために必要な供給電力の最小値に達するまでの所要時間に応じて設定されることを特徴とする請求項４記載の燃料電池発電装置。
前記タイミング設定手段は、予め設定した優先度の高いものほど前記電力開始タイミングが早くなるように設定することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の燃料電池発電装置。
燃料電池の発電出力を、インバータを介して複数の負荷からなる顧客負荷に供給し、且つ前記インバータの出力電流が電流上限値を超える状態が所定時間継続したときには、過電流状態にあるとして前記顧客負荷への電力供給ラインに介挿された遮断手段を開放状態に切り替えるようにした燃料電池発電装置の制御方法において、
前記顧客負荷を構成する負荷のうち何れか複数の負荷に対して新たに電力供給を同時に開始するとき、新たに電力が供給される新規投入負荷を特定する特定情報を通知するステップと、
前記特定情報から特定される新規投入負荷の、予め設定された電力供給開始時に生じる突入電流及び突入電流継続時間と前記突入電流が収束した後に流れる通常時電流とからなる負荷情報に基づき、前記新規投入負荷のうち、前記通常時電流の合計値が前記電流上限値よりも小さい第１の基準値を下回る新規投入負荷の組み合わせに属する新規投入負荷を投入許可負荷として選定するステップと、
前記投入許可負荷の突入電流の合計値が前記第１の基準値よりも大きく且つ前記電流上限値以下の第２の基準値を下回る前記投入許可負荷の組み合わせに属する投入許可負荷を、電力供給を同時に開始する同時投入負荷として設定し、前記負荷情報に基づき、前記投入許可負荷のうち前記同時投入負荷を除く投入許可負荷への電力供給開始タイミングを、前記同時投入負荷への電力供給開始タイミングとずらして設定するステップと、
電力供給開始タイミングの設定結果をタイミング情報として通知するステップと、
前記タイミング情報で指定された投入許可負荷に対してのみ指定されたタイミングで電力供給を開始するステップと、を備えることを特徴とする燃料電池発電装置の制御方法。