JP2010251165A

JP2010251165A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2010251165A
Application number: JP2009100539A
Authority: JP
Inventors: Akihito Otani; 昭仁大谷; Hiroshi Nagasato; 洋永里; Shinobu Kake; 忍懸; Keiichi Sato; 圭一佐藤; Hiroaki Kako; 裕章加来
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: JP5857235B2

Abstract

【課題】系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を防止する燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池１１が発電した直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ１３と、インバータ１３で変換された交流電力を系統電源に連系するための連系遮断器１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力をヒータ１７で熱に変えて消費するための余剰コンバータ１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８と、運転制御手段１９とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になると連系遮断器１４が解列するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池で発電した直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系する燃料電池システムに関するものである。

従来のこの種の燃料電池システムとしては、逆潮流が生じた場合や負荷が低下した場合に、余剰電力をヒータにて消費する燃料電池システムがあった（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、上記特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの構成を示すものである。

図１１に示すように、燃料電池１にて水素と空気中の酸素とを反応させて発電された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に送られ、インバータに必要な電圧まで昇圧されて系統連系インバータ３に送られ、系統連系インバータ３で交流電力に変換される。その後、系統連系インバータ３から単相３線の１００Ｖ／２００Ｖの電源として連系リレー４を介し、商用電力系統に接続される。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２と系統連系インバータ３の間に、ヒータ制御回路６を介して電気ヒータ７を接続している。

ここで、ヒータ制御回路６は、燃料電池１において発生する余剰電力を電気ヒータ７にて消費する。例えば、ヒータ制御回路６は、商用電力系統へ逆潮流が生じた場合に、電気ヒータ７に通電する。またヒータ制御回路６は、システムに接続される負荷５が低下した場合に、電気ヒータ７に通電していた。

特開２００４−２１３９８５号公報

しかしながら、上記従来の構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値である２８６Ｖより低下した場合、連系リレー４が解列されていない状態では、系統電源側から電気ヒータ７に向かって、系統連系インバータ３内部に逆流が発生し、系統連系インバータ３の内部回路が破壊されるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、インバータの内部回路が破壊されないようにした燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電圧を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段を設けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になると連系遮断器が解列するよう構成したのである。

本構成によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値（例えば、２８６Ｖ）より高い電圧）以下に低下した場合に、連系遮断器を解列することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、連系遮断器を解列させることができるので、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生し、インバータ内部回路が破壊されることを防止することができる。

本発明の燃料電池システムによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、連系遮断器を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を防止することが可能となる。

本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図同実施の形態の燃料電池システムに用いたＤＣ／ＤＣコンバータの回路の一例を示す回路図同実施の形態の燃料電池システムに用いたインバータの回路の一例を示す回路図本発明の実施の形態２における燃料電池システムのブロック図本発明の実施の形態３における燃料電池システムのブロック図本発明の実施の形態４における燃料電池システムのブロック図本発明の実施の形態５における燃料電池システムのブロック図本発明の実施の形態６における燃料電池システムのブロック図本発明の実施の形態７における燃料電池システムのブロック図本発明の実施の形態８における燃料電池システムのブロック図従来の燃料電池システムのブロック図

第１の発明は、燃料電池が発電した直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータで変換された交流電力を系統電源に連系するための連系遮断器と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電圧を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段と、前記燃料電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータを制御する運転制御手段とを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が、前記インバータの出力電圧を前記系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く前記系統電源の電圧のピーク値より高い所定電圧以下になると前記連系遮断器が解列するよう構成した燃料電池システムである。

上記構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）を超えた電圧であるときは、インバータの出力側と系統電源とが連系遮断器により接続されており、インバータで変換された交流電力を系統電源に連系している。このとき、インバータで変換された交流電力の電圧は、系統電源の電圧と略同じ電圧であるので、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することはない。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になると、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になったことをＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段の検出電圧により検知し、連系遮断器が解列する。

そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下に低下した場合に、連系遮断器を解列することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、連系遮断器を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を防止することが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、前記運転制御手段が前記連系遮断器を解列させるものである。

上記構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になると、運転制御手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になったことをＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段の検出電圧により検知し、運転制御手段が連系遮断器を解列させる。

そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下に低下した場合に、運転制御手段が確実に連系遮断器を解列させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、連系遮断器を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を防止することが可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、前記連系遮断器に対して前記連系遮断器を解列させる信号を出力する電圧比較判定手段を備えたものである。

上記構成において、電圧比較判定手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段の検出電圧を、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）と比較する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になると、電圧比較判定手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段の検出電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下になったと判定して、連系遮断器に対して連系遮断器を解列させる信号を出力する。すると、その信号により連系遮断器が解列する。この場合、運転制御手段を通さずにハード的に連系遮断器を解列させるので、第２の発明より短い時間で、早く連系遮断器を解列させることができる。

そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下に低下した場合に、電圧比較判定手段が連系遮断器に対して連系遮断器を解列させる信号を出力し、その信号により連系遮断器が解列するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、第２の発明より短い時間で、早く連系遮断器を解列させることができる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を、第２の発明より短時間で高い精度で防止することが可能となり、逆流によるインバータ内部回路の破壊防止の信頼性が向上する。

第４の発明は、特に第１から第３のいずれかの発明に加えて、前記連系遮断器の解列時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電力をヒータで熱に変えて消費する余剰コンバータを備えたものである。

発電時において連系遮断器が解列された場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した直流電圧値が所定電圧以下になっているとはいえ、依然として燃料電池による発電により直流電力は発生しているので、この直流電力を消費する必要がある。これは、燃料電池では都市ガス等から改質して得られた水素と空気中の酸素との化学反応で発電しているため、連系遮断器の解列に合わせて、運転制御手段が燃料電池の発電動作を直ちに停止させようとしても、燃料電池が、すぐには発電を停止することができないためである。

本発明では、余剰コンバータが、連系遮断器の解列時にＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電力をヒータで熱に変えて消費することにより、連系遮断器の解列時に、水をヒータで加熱して温水にすることができ、特に、燃料電池で発生する廃熱を回収し、温水として貯える貯湯タンクを備える燃料電池システムでは、ヒータで加熱して得られた温水を貯湯タンクに貯めるようにして、必要時に温水を利用することができ、燃料電池にて発電された直流電力を安全に無駄なく消費することが可能となる。

第５の発明は、特に第１から第４のいずれかの発明に加えて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、電圧異常を知らせる異常報知手段を備えたものであり、これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、異常報知手段が電圧異常を知らせるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下したことを利用者に知らせることができ、また、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下した原因を特定しやすくなり、サービスマンによる修理、部品の交換がより迅速、的確に実施されることになる。異常報知手段がサービス会社にも電圧異常を知らせるものである場合は、遠隔地のサービス会社などにも素早く情報の伝達が可能となり、迅速で的確な対応が可能となる。

第６の発明は、特に第１から第５のいずれかの発明に加えて、前記燃料電池の出力電圧を検出する燃料電池出力電圧検出手段を備え、前記燃料電池出力電圧検出手段により検出した電圧が、正常時の前記燃料電池の出力電圧より低い所定電圧以下になる場合にも前記連系遮断器が解列するよう構成したものであり、燃料電池の出力電圧が、正常時の燃料電池の出力電圧より低い所定電圧以下になった場合に、そのことを燃料電池出力電圧検出手段の検出電圧により検知し、連系遮断器が解列する。

そのため、燃料電池の出力電圧の低下が原因で、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下して、インバータ内部に逆流が発生する場合の、燃料電池の出力電圧を基にして、予め所定電圧を設定しておけば、燃料電池の出力電圧の低下が原因で、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が、所定電圧（インバータの出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く系統電源の電圧のピーク値より高い電圧）以下に低下した場合に、燃料電池の出力電圧が、正常時の燃料電池の出力電圧より低い所定電圧以下になったことを検知して、連系遮断器を解列することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、連系遮断器を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を防止することが可能となる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータと燃料電池の両方の出力電圧で、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下してインバータ内部に逆流が発生する異常を事前に検知して、連系遮断器を解列することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段側の検出（検知）と、燃料電池出力電圧検出手段側の検出（検知）のどちらか早いほうで、連系遮断器を解列することにより、より早く確実に直流電圧の低下を検出可能となり、インバータ内部回路の安全性が高まることになる。

第７の発明は、特に第６の発明に加えて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段または前記燃料電池出力電圧検出手段の検出電圧が前記所定電圧以下になる場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段と前記燃料電池出力電圧検出手段のどちらの検出電圧が前記所定電圧以下になったか分かるように電圧異常を知らせる異常報知手段を備えたものであり、異常報知手段の報知内容から、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が所定電圧以下になったのか、燃料電池出力電圧検出手段により検出した電圧が所定電圧以下になったのかを判断できるので、直流電圧が低下した原因を複数の中から更に特定しやすくなり、サービスマンによる修理、部品の交換がより迅速、的確に実施されることになる。また遠隔地のサービス会社などにも素早く情報の伝達が可能となる。

第８の発明は、特に第１から第７のいずれかの発明において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段あるいは前記燃料電池出力電圧検出手段が、電圧を平均値化して検出するものであり、電圧変動の影響を受けにくくなるため、電圧の検出精度を高くすることが可能となる。

以下、本発明の燃料電池システムの実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、都市ガスのようなメタン等の炭化水素を含む燃料を原料として、燃料電池１１で直流発電が行われる。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が、燃料電池１１から出力された直流電力、ここでは直流２０Ｖ程度を直流３８０〜４００Ｖ程度まで昇圧させる。次に、インバータ１３が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にて昇圧された直流電力を、波形成形により２００Ｖの交流電力に変換し、連系遮断器１４を介して系統電源とともに家庭内負荷１５に交流電力を供給する。

ここで、系統電源は、商用電源、商用電力系統あるいは商用系統とも呼ばれ、電力会社から供給される電力である６６００Ｖの高圧配電系統が柱上変圧器により２００Ｖの低圧配系統に変換されたものが、系統電源として各家庭に供給されている。

余剰コンバータ１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力端に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力を、ヒータ１７で熱に変えて消費する。ここで家庭内負荷１５が低下した場合、インバータ１３の出力電力が系統電源へ逆潮流しないように、つまり出力電力が家庭内負荷１５と一致するようにインバータ１３の出力電力を絞るが、一致するまでの間は、燃料電池１１が出力する電力の余剰分を余剰コンバータ１６にて出力し、ヒータ１７で熱に変えて消費する。

ここでは、運転制御手段１９が余剰電力分を逐次計算して、それに相当する電力をヒータ１７にて消費するように、ＰＷＭ出力としてＤＵＴＹ比を調整して、余剰コンバータ１６にドライブ信号として出力するものである。また系統異常時はインバータ１３の出力電力をゼロにするが、この場合も同様に燃料電池１１が出力する電力の余剰分を余剰コンバータ１６にて出力し、ヒータ１７で熱に変えて消費する。

ヒータ１７の熱は、例えば、水を温水にするために使用される。特に、燃料電池１１で発生する廃熱を回収し、温水として貯える貯湯タンクを備える燃料電池システムでは、ヒータ１７で加熱して得られた温水を貯湯タンクに貯めるようにして、必要時に温水を利用することができ、燃料電池１１にて発電された直流電力を安全に無駄なく消費することが可能となる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧値を検出するものである。

運転制御手段１９は、燃料電池１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１２とインバータ１３と連系遮断器１４と余剰コンバータ１６を制御する。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が、インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値より高い所定電圧以下になると、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させるように構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧値が、インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値より高い所定電圧以下に低下した場合、連系遮断器１４を解列させるように運転制御手段１９に信号を出力する。ここでのピーク値の根拠は系統電圧の平均値（実効値）２０２Ｖの√２倍なので、２０２Ｖ×√２＝２８６Ｖとなる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、系統電圧ピーク値の２８６Ｖより低下した場合、連系遮断器１４が解列されていない状態では、系統電源側からヒータ１７に向かって、インバータ１３内部に逆流が発生する。つまり系統電源→連系遮断器１４→インバータ１３→余剰コンバータ１６→ヒータ１７の経路で電流が流れることになり、インバータ１３の内部回路が破壊される。

実際の検出電圧は、検出のための電圧値が確定するまでに時間を要することや、直流とはいえ実際の波形は最大数十Ｖ程度のリップルを持った電圧波形であり、電圧変動も非常に大きいことから、検出時は、電圧を一定期間の平均あるいは数回の移動平均をして電圧値を確定するなどの平均値化により検出する。さらに電圧レベルを２８６Ｖより高めに設定し、１秒以上、平均値が３３０Ｖ以下となった場合に、運転制御手段１９に連系遮断器１４を解列させるよう信号を出力するものである。また検出方法として電圧レベルが低下した瞬間から電圧入力間隔を短くして急激な電圧値の変化に対応して検出する方法も考えられる。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の回路動作について簡単に説明する。図２は、本実施の形態の燃料電池システムに用いたＤＣ／ＤＣコンバータ１２の回路の一例を示している。

まず、燃料電池１１から直流２０Ｖの電圧が入力され、ＦＥＴあるいはＩＧＢＴ等の大電流制御用半導体のフルブリッジ回路で構成された高周波スイッチングによるコンバータ１ドライブ回路、高周波トランス、ダイオードのブリッジ回路で構成された高周波整流ブリッジ回路、ＦＥＴ、ダイオード等にて構成されたコンバータ２ドライブ回路（高周波直並列回路）を経て、直流３８０Ｖ〜４００Ｖ程度まで昇圧される。

ここで、コンバータ１ドライブ回路へは、運転制御手段１９によりコンバータ１ドライブ信号発生回路からＰＷＭ信号としてＤＵＴＹ比を調整して出力されるドライブ信号をコンバータ１ドライブ回路に出力することにより制御され、同様にコンバータ２ドライブ回路へは、運転制御手段１９によりコンバータ２ドライブ信号発生回路からのＰＷＭドライブ信号をコンバータ２ドライブ回路に出力することにより制御される。コンバータ１ドライブ回路およびコンバータ２ドライブ回路へのドライブ信号は、それぞれ回路構成が異なることから明らかなように、異なるＰＷＭ信号が個々にＤＵＴＹ比を調整しながら出力されるものである。

さらに、ここで、インバータ１３の出力制御動作について簡単に説明する。図３は、実施の形態の燃料電池システムに用いたインバータ１３の回路の一例を示している。

インバータ１３の内部回路は、主としてスイッチング素子Ａ〜Ｄのブリッジ回路により構成されるインバータドライブ回路であり、スイッチング素子はＦＥＴあるいはＩＧＢＴ等の大電流制御用半導体で構成される。

通常時のインバータ出力制御動作としては、スイッチング素子Ａとスイッチング素子ＤがＯＮしたとき、交流正弦波形の最初の半周期分、上半分（半波）が出力され、スイッチング素子Ｂとスイッチング素子ＣがＯＮしたとき、交流正弦波形の残りの半周期分、下半分（半波）が出力されることになり、交流正弦波形の波形成形が行われることになる。このスイッチング素子Ａ〜ＤをＯＮ／ＯＦＦする制御は、運転制御手段１９により、ドライブ信号発生回路からのＰＷＭ信号としてＤＵＴＹ比を調整して出力されるドライブ信号をインバータドライブ回路に出力することにより制御されることになる。

このスイッチング素子Ａ〜Ｄのブリッジ回路により、直流４００Ｖ程度の電力を交流２００Ｖに直流交流変換して、交流２００Ｖの電流を出力するものである。ここでは、１０００Ｗ出力すると仮定した場合、交流２００Ｖの系統電源電圧に位相を同期させて、１０００Ｗ÷２００Ｖ＝５Ａ程度の交流電流を出力することになる。

今回電圧検出手段として、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力端、つまりインバータ１３の入力端とした。ここでインバータ１３の出力端において電圧検出することも考えられるが、インバータ１３の出力端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧値にかかわらず、連系遮断器１４を挟んで系統電源と同電位であるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の故障等による電圧低下を検出することができない。ここでの電圧検出手段の目的は、燃料電池１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２を経て形成、昇圧される直流電圧が低下するのをいち早く検出することである。

以上のように本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池１１が発電した直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ１３と、インバータ１３で変換された交流電力を系統電源に連系するための連系遮断器１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力をヒータ１７で熱に変えて消費するための余剰コンバータ１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８と、燃料電池１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１２とインバータ１３と余剰コンバータ１６を制御する運転制御手段１９とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が、インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ（平均値）以下になると運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させるよう構成した燃料電池システムである。

上記構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ（平均値））を超えた電圧であるときは、インバータ１３の出力側と系統電源とが連系遮断器１４により接続されており、インバータ１３で変換された交流電力を系統電源に連系している。このとき、インバータ１３で変換された交流電力の電圧は、系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）であるので、系統電源側からヒータ１７に向かってインバータ１３内部に逆流が発生することはない。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ（平均値））以下になると、運転制御手段１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ（平均値））以下になったことをＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８の検出電圧により検知し、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させる。

そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ（平均値））以下に低下した場合に、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値（２８６Ｖ）より低下する前に、運転制御手段１９が確実に連系遮断器１４を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値（２８６Ｖ）より低下した場合に、系統電源側からヒータ１７に向かってインバータ１３内部に逆流が発生することによるインバータ１３の内部回路の破壊を防止することが可能となる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８は、電圧を平均値化して検出するので、電圧変動の影響を受けにくくなるため、電圧の検出精度を高くすることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図４に示す本実施の形態において、図１に示す実施の形態１と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。

図４において、電圧比較判定手段２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が系統電源の電圧のピーク値より低い所定電圧以下になると連系遮断器１４に対して連系遮断器１４を解列させる信号を出力するもので、ＦＥＴ、コンパレータ、ワンショットトリガ回路などのハード的な部品で構成される。

本実施の形態は、実施の形態１における燃料電池システムの構成に加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ）以下になると、連系遮断器１４に対して連系遮断器１４を解列させる信号を出力する電圧比較判定手段２０を設け、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させる信号を連系遮断器１４に出力せず、連系遮断器１４が、運転制御手段１９からの連系遮断器１４を解列させる信号の代わりに、電圧比較判定手段２０からの連系遮断器１４を解列させる信号により解列するようにしたものであり、その他の構成は、実施の形態１における燃料電池システムの構成と同様である。

上記構成において、電圧比較判定手段２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８の検出電圧を、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ）と比較する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ）以下になると、電圧比較判定手段２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８の検出電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ）以下になったと判定して、連系遮断器１４に対して連系遮断器１４を解列させる信号を出力する。すると、その信号により連系遮断器１４が解列する。

実施の形態１の燃料電池システムのように、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させる場合は、検出のための電圧値が確定するまでに時間を要するので、比較の対象となる所定電圧は２８６Ｖより高めに設定され、１秒以上、平均値が３３０Ｖ以下となった場合に所定電圧以下となったと判断したが、電圧比較判定手段２０はハード的に信号を出力するので、瞬時値３３０Ｖ以下となった場合に所定電圧以下となったと判断し、連系遮断器１４に早めに解列するよう信号を出力することが可能である。

本実施の形態では、運転制御手段１９を通さずにハード的に連系遮断器１４を解列させるので、実施の形態１より短い時間で、早く連系遮断器を解列させることができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧（インバータ１３の出力電圧を系統電源の電圧と略同じ電圧（２００Ｖ）にするための予め設定された電圧範囲（３８０〜４００Ｖ）の最低値（３８０Ｖ）より低く系統電源の電圧のピーク値（２８６Ｖ）より高い３３０Ｖ）以下に低下した場合に、電圧比較判定手段２０が連系遮断器１４に対して連系遮断器１４を解列させる信号を出力し、その信号により連系遮断器１４が解列するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値（２８６Ｖ）より低下する前に、実施の形態１の燃料電池システムより短い時間で、早く連系遮断器１４を解列させることができる。

したがって、運転制御手段１９を通さず、より短い時間で、ハード的に連系遮断器１４を解列させるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値（２８６Ｖ）より低下した場合に、系統電源側からヒータ１７に向かってインバータ１３内部に逆流が発生することによるインバータ１３の内部回路の破壊を、実施の形態１の燃料電池システムより短時間で高い精度で防止することが可能となり、逆流によるインバータ１３の内部回路の破壊防止の信頼性が向上する。

なお、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させる場合よりも早く対応できることを考慮して、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８の検出電圧が、２９５Ｖ程度に低下して初めて連系遮断器１４を解列するよう信号を出力してもよい。

また、本実施の形態では、余剰コンバータ１６が、連系遮断器１４の解列時にＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力をヒータ１７で熱に変えて消費するように構成している。

発電時において連系遮断器１４が解列された場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した直流電圧値が所定電圧以下になっているとはいえ、依然として燃料電池１１による発電により直流電力は発生しているので、この直流電力を消費する必要がある。これは、燃料電池１１では都市ガス等から改質して得られた水素と空気中の酸素との化学反応で発電しているため、連系遮断器１４の解列に合わせて、運転制御手段１９が燃料電池１１の発電動作を直ちに停止させようとしても、燃料電池１１が、すぐには発電を停止することができないためである。

本実施の形態は、余剰コンバータ１６が、連系遮断器の解列時にＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電力をヒータ１７で熱に変えて消費することにより、連系遮断器１４の解列時に、水をヒータ１７で加熱して温水にすることができ、特に、燃料電池１１で発生する廃熱を回収し、温水として貯える貯湯タンクを備える燃料電池システムでは、ヒータ１７で加熱して得られた温水を貯湯タンクに貯めるようにして、必要時に温水を利用することができ、燃料電池１１にて発電された直流電力を安全に無駄なく消費することが可能となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図５に示す本実施の形態において、図１に示す実施の形態１と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。

図５において、異常報知手段２１は、運転制御手段１９からの信号により、燃料電池システムが異常状態であることを報知するためのもので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になる場合は、運転制御手段１９からの信号により、電圧異常を知らせる。

異常報知手段２１は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、蛍光表示管等のリモコン表示を例とした表示装置およびブザー、チャイム、音声合成等の報知装置で構成される。また電話回線やＰＨＳなど通信手段を利用して発報などを行えば、異常報知手段２１は遠隔地などのサービス会社に設けることも可能で、その都度現地に出向いて確認する必要もない。また異常報知の履歴をメモリ等に蓄積して後で閲覧できるようにしてもよい。

具体的に表示内容としては、例えば「ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧低下異常」という文字、あるいは「Ｃ１Ｆ」というアルファベット文字を数字の組み合わせた表示形式でもよい。報知内容としては、「ただいまＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧低下異常を検出しました」という音声でのお知らせや、「ピー」や「ブー」等のブザー音や「ピンポン」等のチャイムでもよい。

本実施の形態は、実施の形態１における燃料電池システムの構成に、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になると電圧異常を知らせる異常報知手段２１を備えたものであり、その他の構成は、実施の形態１における燃料電池システムの構成と同様である。

かかる構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になると、異常報知手段２１が電圧異常を知らせるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が低下したことを利用者に知らせることができ、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が低下した原因を特定しやすくなり、サービスマンによる修理、部品の交換がより迅速、的確に実施されることになる。異常報知手段２１がサービス会社にも電圧異常を知らせるものである場合は、遠隔地のサービス会社などにも素早く情報の伝達が可能となり、迅速で的確な対応が可能となる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図６に示す本実施の形態において、図４に示す実施の形態２と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。

図６において、異常報知手段２１は、運転制御手段１９からの信号により、燃料電池システムが異常状態であることを報知するためのもので、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になる場合は、運転制御手段１９からの信号により、電圧異常を知らせる。

本実施の形態は、実施の形態２における燃料電池システムの構成に、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になると電圧異常を知らせる異常報知手段２１を備えたものであり、その他の構成は、実施の形態２における燃料電池システムの構成と同様である。

（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図７に示す本実施の形態において、図１に示す実施の形態１と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。

図７において、燃料電池出力電圧検出手段２２は、燃料電池１１の出力側つまりＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力側に接続され、燃料電池１１からの出力電圧を検出するものである。そして、燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が、正常時の燃料電池１１の出力電圧より低い所定電圧以下になる場合に、運転制御手段１９からの信号により、連系遮断器１４が解列するよう構成したものであり、その他の構成は、実施の形態１における燃料電池システムの構成と同様である。

前述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８の場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧値が、実際は、系統電圧ピーク値の２８６Ｖより高めに設定され、１秒以上、平均値が３３０Ｖ以下となった場合に、連系遮断器１４を解列させるように設定されていたが、燃料電池出力電圧検出手段２２は、燃料電池１１の出力側つまりＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧される前の電圧であるので、通常は２０Ｖ前後であるが、これも直流とはいえ実際の波形は最大２Ｖ程度のリップルを持った電圧波形であるので、０．３秒以上、平均値が１６．９Ｖ以下となった場合に連系遮断器１４を解列させるように設定されている。

つまり、これが意味するところは、燃料電池１１の出力側で０．３秒以上、平均値が１６．９Ｖ以下となった場合は、どちらが先に発生するかによらず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧値が１秒以上、平均値が３３０Ｖ以下となる可能性があることを示している。

またＤＣ／ＤＣコンバータ１２の内部回路が故障している場合があるので、逆に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧値が１秒以上、平均値が３３０Ｖ以下になった場合は、必ずしも燃料電池１１の出力側で０．３秒以上、平均値が１６．９Ｖ以下となっているとは限らない。

この燃料電池出力電圧検出手段２２とＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８の両方にて検出することにより、さらに高い信頼性にて電圧低下を検出できるものである。

もちろん、あくまでＤＣ／ＤＣコンバータ１２の故障率が低く、信頼性が高いことが前提であれば、電流の流れの上流に位置する燃料電池出力電圧検出手段２２のみでも電圧低下の検出は可能である。

検出後は前述したように、図７に示すように、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させる。

以上のように本実施の形態の燃料電池システムは、実施の形態１における燃料電池システムの構成に加えて、燃料電池１１の出力電圧を検出する燃料電池出力電圧検出手段２２を備え、燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が、正常時の燃料電池の出力電圧（２０Ｖ前後）より低い所定電圧（１６．９Ｖ）以下になる場合にも、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列するよう構成したものであり、燃料電池１１の出力電圧が、正常時の燃料電池１１の出力電圧（２０Ｖ前後）より低い所定電圧（１６．９Ｖ）以下になった場合に、運転制御手段１９が、そのことを燃料電池出力電圧検出手段２２の検出電圧により検知し、運転制御手段１９が連系遮断器１４に送った信号により、連系遮断器１４が解列する。

そのため、燃料電池１１の出力電圧の低下が原因で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧以下に低下した場合に、燃料電池１１の出力電圧が、正常時の燃料電池１１の出力電圧より低い所定電圧以下になったことを検知して、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からヒータ１７に向かってインバータ１３の内部に逆流が発生することによるインバータ１３の内部回路の破壊を防止することが可能となる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と燃料電池１１の両方の出力電圧で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下してインバータ１３内部に逆流が発生する異常を事前に検知して、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８側の検出（検知）と、燃料電池出力電圧検出手段２２側の検出（検知）のどちらか早いほうで、運転制御手段１９が連系遮断器１４を解列することにより、より早く確実に直流電圧の低下を検出可能となり、インバータ１３の内部回路の安全性が高まることになる。

また、燃料電池出力電圧検出手段２２は、電圧を平均値化して検出するので、電圧変動の影響を受けにくくなるため、電圧の検出精度を高くすることができる。

（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図８に示す本実施の形態において、図４に示す実施の形態２と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。

図８において、燃料電池出力電圧検出手段２２は、燃料電池１１の出力側つまりＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力側に接続され、燃料電池１１からの出力電圧を検出するものである。そして、燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が、正常時の燃料電池１１の出力電圧より低い所定電圧以下になる場合に、電圧比較判定手段２０からの信号により、連系遮断器１４が解列するよう構成したものであり、その他の構成は、実施の形態２における燃料電池システムの構成と同様である。

検出後は前述したように、図８に示すように、電圧比較判定手段２０からの信号により、連系遮断器１４が解列する。

以上のように本実施の形態の燃料電池システムは、実施の形態２における燃料電池システムの構成に加えて、燃料電池１１の出力電圧を検出する燃料電池出力電圧検出手段２２を備え、燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が、正常時の燃料電池の出力電圧（２０Ｖ前後）より低い所定電圧（１６．９Ｖ）以下になる場合にも、電圧比較判定手段２０からの信号により、連系遮断器１４が解列よう構成したものであり、燃料電池１１の出力電圧が、正常時の燃料電池１１の出力電圧（２０Ｖ前後）より低い所定電圧（１６．９Ｖ）以下になった場合に、電圧比較判定手段２０が、そのことを燃料電池出力電圧検出手段２２の検出電圧により検知し、電圧比較判定手段２０が連系遮断器１４に送った信号により、連系遮断器１４が解列する。

そのため、燃料電池１１の出力電圧の低下が原因で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が、所定電圧以下に低下した場合に、燃料電池１１の出力電圧が、正常時の燃料電池１１の出力電圧より低い所定電圧以下になったことを検知して、電圧比較判定手段２０が連系遮断器１４に送った信号により、連系遮断器１４が解列することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下する前に、電圧比較判定手段２０が連系遮断器１４を解列させることができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からヒータ１７に向かってインバータ１３の内部に逆流が発生することによるインバータ１３の内部回路の破壊を防止することが可能となる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と燃料電池１１の両方の出力電圧で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下してインバータ１３内部に逆流が発生する異常を事前に検知して、電圧比較判定手段２０が連系遮断器１４を解列することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８側の検出（検知）と、燃料電池出力電圧検出手段２２側の検出（検知）のどちらか早いほうで、電圧比較判定手段２０が連系遮断器１４を解列することにより、より早く確実に直流電圧の低下を検出可能となり、インバータ１３の内部回路の安全性が高まることになる。

（実施の形態７）
図９は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図９に示す本実施の形態において、図５に示す実施の形態３または図７に示す実施の形態５と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態３と実施の形態５を組み合わせたものである。

図９において、異常報知手段２１は、実施の形態３で前述したように燃料電池システムが異常状態であることを報知するためのもので、ＬＥＤ、ＬＣＤ、蛍光表示管等のリモコン表示を例とした表示装置およびブザー、チャイム、音声合成等の報知装置で構成される。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になる場合と、燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が所定電圧以下になる場合に、それぞれの電圧異常を知らせる異常報知手段２１を備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になる場合、つまりＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧された直流電圧値が、実際は１秒以上、平均値が３３０Ｖ以下となった場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧低下異常となる。

また燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が所定電圧以下になる場合、つまり燃料電池１１の出力側の電圧が、実際は０．３秒以上、平均値が１６．９Ｖ以下となった場合に燃料電池出力電圧低下異常となる。

燃料電池出力電圧低下異常の具体的に表示内容としては、例えば「ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧低下異常」または「燃料電池出力電圧低下異常」という文字、あるいは「Ｃ１Ｆ」または「Ｃ２Ｆ」というアルファベット文字を数字の組み合わせた表示形式でもよい。報知内容としては、「ただいまＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧低下異常を検出しました」または「ただいま燃料電池出力電圧低下異常を検出しました」という音声でのお知らせや、「ピー」や「ブー」等のブザー音や「ピンポン」等のチャイムでもよい。また電話回線やＰＨＳなど通信手段を利用して発報などを行えば、異常報知手段２１は遠隔地などのサービス会社に設けることも可能で、離れた場所でも異常の有無や種類を知ることが可能で、その都度現地に出向いて確認する必要もない。

以上のように本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８または燃料電池出力電圧検出手段２２の検出電圧が所定電圧以下になる場合に、異常報知手段２１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８と燃料電池出力電圧検出手段２２のどちらの検出電圧が所定電圧以下になったか分かるように電圧異常を知らせるものであり、異常報知手段２１の報知内容から、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段１８により検出した電圧が所定電圧以下になったのか、燃料電池出力電圧検出手段２２により検出した電圧が所定電圧以下になったのかを判断できるので、直流電圧が低下した原因を複数の中から更に特定しやすくなり、サービスマンによる修理、部品の交換がより迅速、的確に実施されることになる。また遠隔地のサービス会社などにも素早く情報の伝達が可能となる。

（実施の形態８）
図１０は、本発明の実施の形態８における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１０に示す本実施の形態において、図６に示す実施の形態４または図８に示す実施の形態６と同じ構成要素については同一符号を用いて、その説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態４と実施の形態６を組み合わせたものである。

図１０において、異常報知手段２１は、実施の形態３で前述したように燃料電池システムが異常状態であることを報知するためのもので、ＬＥＤ、ＬＣＤ、蛍光表示管等のリモコン表示を例とした表示装置およびブザー、チャイム、音声合成等の報知装置で構成される。

本発明の燃料電池システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧が系統電源電圧のピーク値より低下した場合に、系統電源側からインバータ内部に逆流が発生することによるインバータ内部回路の破壊を防止することが可能となるので、発電した直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系する燃料電池システム、特に、家庭用の燃料電池コージェネレーションシステムに適しており、発電した直流電力を交流電力に変換して系統電源に連系する他のコージェネレーションシステムにも適用可能である。

１１燃料電池
１２ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３インバータ
１４連系遮断器
１６余剰コンバータ
１７ヒータ
１８ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段
１９運転制御手段
２０電圧比較判定手段
２１異常報知手段
２２燃料電池出力電圧検出手段

Claims

燃料電池が発電した直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータで変換された交流電力を系統電源に連系するための連系遮断器と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電圧を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段と、前記燃料電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータを制御する運転制御手段とを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が、前記インバータの出力電圧を前記系統電源の電圧と略同じ電圧にするための予め設定された電圧範囲の最低値より低く前記系統電源の電圧のピーク値より高い所定電圧以下になると、前記連系遮断器が解列するよう構成した燃料電池システム。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、前記運転制御手段が前記連系遮断器を解列させる請求項１記載の燃料電池システム。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、前記連系遮断器に対して前記連系遮断器を解列させる信号を出力する電圧比較判定手段を備えた請求項１記載の燃料電池システム。
前記連系遮断器の解列時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電力をヒータで熱に変えて消費する前記余剰コンバータを備えた請求項１から３のいずれか１項記載の燃料電池システム。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段により検出した電圧が前記所定電圧以下になると、電圧異常を知らせる異常報知手段を備えた請求項１から４のいずれか１項記載の燃料電池システム。
前記燃料電池の出力電圧を検出する燃料電池出力電圧検出手段を備え、前記燃料電池出力電圧検出手段により検出した電圧が、正常時の前記燃料電池の出力電圧より低い所定電圧以下になる場合にも前記連系遮断器が解列するよう構成した請求項１から５のいずれか１項記載の燃料電池システム。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段または前記燃料電池出力電圧検出手段の検出電圧が前記所定電圧以下になる場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段と前記燃料電池出力電圧検出手段のどちらの検出電圧が前記所定電圧以下になったか分かるように電圧異常を知らせる異常報知手段を備えた請求項６記載の燃料電池システム。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧検出手段あるいは前記燃料電池出力電圧検出手段は、電圧を平均値化して検出する請求項１から７のいずれか１項記載の燃料電池システム。