JP2520963B2 - Fuel cell DC parallel operation system - Google Patents

Fuel cell DC parallel operation system

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JP2520963B2 JP1217771A JP21777189A JP2520963B2 JP 2520963 B2 JP2520963 B2 JP 2520963B2 JP 1217771 A JP1217771 A JP 1217771A JP 21777189 A JP21777189 A JP 21777189A JP 2520963 B2 JP2520963 B2 JP 2520963B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、燃料電池の直流出力を直流電源装置により
電圧変換して負荷に給電する燃料電池電源システムに関
し、特に負荷変動に応じて商用電源あるいはエンジン発
電機を入力とする整流器出力と負荷分担を行って、燃料
電池の有効利用を図る燃料電池直流並列運転システムに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power supply system for converting a DC output of a fuel cell into a voltage by a DC power supply device to supply power to a load, and particularly to a commercial power supply according to load fluctuation. Alternatively, the present invention relates to a fuel cell DC parallel operation system for sharing a load with a rectifier output having an engine generator as an input to effectively use a fuel cell.

[従来の技術] 従来より、電解質を介して正負の電極を対向させ、そ
れぞれの電極に酸化剤と燃料(還元剤)を連続的に供給
して燃料の持つ化学エネルギーを燃焼させることなしに
電気化学的に直接電気エネルギーへ変換する燃料電池が
知られている。この燃料電池は、1次電池や2次電池の
ように放電容量に限界があるのとは異なり、外部から酸
化剤と燃料の供給が続く限り連続的に放電が行える利点
と、エネルギー変換効率が高いという利点がある。
[Prior Art] Conventionally, positive and negative electrodes are opposed to each other through an electrolyte, and an oxidizer and a fuel (reducing agent) are continuously supplied to each electrode to generate electricity without burning the chemical energy of the fuel. Fuel cells are known that chemically directly convert to electrical energy. Unlike the primary and secondary batteries, which have a limited discharge capacity, this fuel cell has the advantage of being able to discharge continuously as long as the supply of oxidant and fuel from the outside continues, and the energy conversion efficiency. It has the advantage of being expensive.

第6図は従来例の燃料電池電源システムのブロック図
である。1は燃料電池(Fuel Cell)、2は直流電源装
置、3はこれらの燃料電池1および直流電源装置2で構
成される燃料電池電源、10は負荷である。燃料電池1
は、水素と酸素との電気化学反応により直流電力を発生
することから、直流負荷に対しては直接給電することが
できる。しかし、一般的には燃料電池出力の電圧変換が
必要な場合が多く、その場合には、第6図に示すように
負荷10への給電は、燃料電池1の出力を入力とする直流
電源装置2で電圧変換されて行なわれる。このとき、負
荷10の消費電力が時間に関わらず一定ならば、燃料電池
電源3の出力容量と負荷10の消費電力を合わせることに
より燃料電池電源3を有効に使うことができる。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional fuel cell power supply system. Reference numeral 1 is a fuel cell (fuel cell), 2 is a DC power supply device, 3 is a fuel cell power supply composed of these fuel cell 1 and DC power supply device 2, and 10 is a load. Fuel cell 1
Since DC power is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, DC power can be directly supplied to a DC load. However, in general, it is often necessary to convert the voltage of the fuel cell output, and in that case, as shown in FIG. 6, the power supply to the load 10 is a DC power supply device using the output of the fuel cell 1 as an input. The voltage conversion is performed at 2. At this time, if the power consumption of the load 10 is constant regardless of time, the fuel cell power source 3 can be effectively used by adjusting the output capacity of the fuel cell power source 3 and the power consumption of the load 10.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の技術における燃料電池電源
システムでは、通常、負荷10の消費電力が第7図に示す
ように時間とともに変動するため、負荷10の消費電力の
ピーク値に合わせて燃料電池電源3の出力容量を定める
と、大部分の時間、燃料電池電源3は出力にかなりの余
力を残したままの部分負荷で運転することになり、創設
費用が高価な燃料電池の有効利用が図れないという問題
がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the fuel cell power supply system according to the above-mentioned conventional technique, the power consumption of the load 10 normally fluctuates with time as shown in FIG. If the output capacity of the fuel cell power supply 3 is determined according to the value, most of the time, the fuel cell power supply 3 will be operated at a partial load while leaving a considerable surplus in output, and the fuel that is expensive to establish will be expensive. There is a problem that the battery cannot be effectively used.

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたも
ので、創設費用が高価な燃料電池の有効利用を図るため
の燃料電池直流並列運転システムを提供することを目的
とする。
The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell DC parallel operation system for effectively utilizing a fuel cell that is expensive to establish.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の燃料電池直流並
列運転システムの構成は、 燃料電池とこの燃料電池の出力を入力とし出力電圧制
御手段を有する直流電源装置とから成る燃料電池電源
と、 商用電源あるいは他の発電源を整流する整流器とを備
え、 前記燃料電池電源の出力と前記整流器の出力とを並列
に接続し、 前記燃料電池電源の直流電源装置の出力電圧を前記出
力電圧制御手段で負荷の変動に応じて制御することによ
り該燃料電池電源の出力の負荷分担の割合を制御するこ
とを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The configuration of the fuel cell DC parallel operation system of the present invention for achieving the above object is to provide a DC power supply device having a fuel cell and an output voltage control means using the output of the fuel cell as an input. And a rectifier for rectifying a commercial power source or another power source, the output of the fuel cell power source and the output of the rectifier are connected in parallel, and a DC power supply device for the fuel cell power source The output voltage control means controls the output voltage according to the variation of the load to control the load sharing ratio of the output of the fuel cell power source.

[作用] 本発明は、燃料電池の出力を入力とし、出力を商用電
源あるいはエンジン発電機等を入力とする整流器の出力
と並列接続した直流電源装置の出力電圧を出力電圧制御
回路で制御し、整流器との負荷分担の割合を調節するこ
とにより、燃料電池の出力容量を、変動する負荷の消費
電力のピーク値に合わせるのではなく、例えば消費電力
の最小値以下あるいはピーク値と最小値の間の値に選
び、燃料電池電源は常時ほぼ定格出力で運転し、燃料電
池電源の出力を超える部分については別系統の直流出力
の電源,例えば商用電源あるいはエンジン発電機等を入
力とする整流器の出力から給電して、創設費用の高価な
燃料電池の有効利用を図る。
[Operation] The present invention controls the output voltage of the DC power supply device in which the output of the fuel cell is input, and the output is connected in parallel with the output of the rectifier whose input is a commercial power supply or an engine generator, by the output voltage control circuit, By adjusting the ratio of load sharing with the rectifier, the output capacity of the fuel cell is not adjusted to the peak value of the power consumption of the fluctuating load, but is, for example, less than or equal to the minimum value of the power consumption or between the peak value and the minimum value. The fuel cell power supply always operates at almost the rated output, and the part exceeding the output of the fuel cell power supply is the DC output power supply of another system, for example, the output of the rectifier with the commercial power supply or the engine generator etc. as the input. Power will be supplied from the fuel cell to make effective use of the fuel cell, which is expensive to establish.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の基本構成を示すブロック図であ
る。第1図において、第6図の従来例と同一機能の部材
や要素には、同一符号を付してある。1は燃料電池(Fu
el Cell)、2は直流電源装置、3はこれらの燃料電池
1および直流電源装置2で構成される燃料電池電源であ
る。本実施例の直流電源装置2は、直流電源装置主回路
2−1と、出力電圧制御回路2−2とから成る。直流電
源装置主回路2−1は、燃料電池1の出力を入力として
負荷に適合する電圧に変換する機能を有する。出力電圧
制御回路2−2は、直流電源装置主回路2−1の出力電
圧を検出し、所望の出力電圧との比較,演算増幅等の処
理を行って、直流電源装置主回路2−1の出力電圧、即
ち直流電源装置2の出力電圧を所望の出力電圧とするよ
うに直流電源装置主回路2−1を制御する機能を有す
る。4は例えば商用電源であり、5はその商用電源4を
整流する整流器、10は負荷である。燃料電池電源3の出
力、即ち直流電源装置主回路2−1の出力は、整流器5
の出力と並列に接続して、負荷10へ給電する。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention. In FIG. 1, members and elements having the same functions as those of the conventional example of FIG. 6 are designated by the same reference numerals. 1 is a fuel cell (Fu
el Cell), 2 is a DC power supply device, and 3 is a fuel cell power supply composed of these fuel cell 1 and DC power supply device 2. The DC power supply device 2 of this embodiment includes a DC power supply device main circuit 2-1 and an output voltage control circuit 2-2. The DC power supply device main circuit 2-1 has a function of converting the output of the fuel cell 1 into an input and converting it into a voltage suitable for a load. The output voltage control circuit 2-2 detects the output voltage of the DC power supply main circuit 2-1 and performs processing such as comparison with a desired output voltage and operational amplification to determine the DC power supply main circuit 2-1. It has a function of controlling the DC power supply device main circuit 2-1 so that the output voltage, that is, the output voltage of the DC power supply device 2 becomes a desired output voltage. Reference numeral 4 is, for example, a commercial power source, 5 is a rectifier for rectifying the commercial power source 4, and 10 is a load. The output of the fuel cell power supply 3, that is, the output of the DC power supply main circuit 2-1 is the rectifier 5
It is connected in parallel with the output of to supply the load 10.

以上のように構成した本発明の基本構成の動作および
作用を述べる。第2図は、直流電源装置2と整流器5の
負荷分担の説明図である。I0は燃料電池電源3の出力、
即ち直流電源装置2の出力と整流器5の出力の負荷分担
による燃料電池直流並列運転システムの出力電流であ
り、第2図に実線で示すように、この出力電流I0のう
ち、直流電源装置2がI1を、整流器5がI2を分担してい
る。従って、I0=I1+I2である。第2図の破線で示すよ
うに、直流電源装置2の出力電圧特性を変化させること
により、直流電源装置2と整流器5の負荷分担を任意の
割合(I1+△I:I2−△I)に変えることができる。即
ち、負荷10に流れる電流が変化したり、商用電源4の変
動により整流器5の出力電圧が変化したときなどに、直
流電源装置2と整流器5の負荷分担の割合が変化し、直
流電源装置2の出力が変化するが、出力電圧制御回路2
−2を適宜な手段により制御して直流電源装置2の出力
電圧を変化させることにより、直流電源装置2の出力即
ち燃料電源3の出力の負荷分担の割合を制御することが
できる。これによって、燃料電池1の出力容量を負荷の
ピーク値以下に規定することが可能になる。即ち、燃料
電池1の出力容量を、変動する負荷10の消費電力の最小
値以下あるいはピーク値と最小値の間の値に選び、負荷
10の消費電力(電流)の変動に応じて、第2図の破線や
実線で示すように直流電源装置2の出力電圧特性を変化
させることにより、燃料電池電源3は常時ほぼ定格出力
で運転し、燃料電池電源3の定格出力を超える部分につ
いては別系統の直流出力の電源,例えば商用電源あるい
はエンジン発電機等を入力とする整流器の出力から給電
し、これにより創設費用が高価な燃料電池の有効利用を
図ることができる。
The operation and action of the basic configuration of the present invention configured as described above will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of load sharing between the DC power supply device 2 and the rectifier 5. I 0 is the output of the fuel cell power supply 3,
That is, the output current and the output of the DC power supply apparatus 2 rectifier 5 fuel cell DC parallel operation system due to the load sharing of the output of, as indicated by the solid line in FIG. 2, of the output current I 0, the DC power supply apparatus 2 There the I 1, the rectifier 5 is shared with I 2. Therefore, I 0 = I 1 + I 2 . As shown by the broken line in FIG. 2, by changing the output voltage characteristic of the DC power supply device 2, the load sharing of the DC power supply device 2 and the rectifier 5 can be set at an arbitrary ratio (I 1 + ΔI: I 2 −ΔI). ) Can be changed to That is, when the current flowing through the load 10 changes or the output voltage of the rectifier 5 changes due to the fluctuation of the commercial power supply 4, the load sharing ratio of the DC power supply device 2 and the rectifier 5 changes, and the DC power supply device 2 Output changes, but output voltage control circuit 2
It is possible to control the load sharing ratio of the output of the DC power supply device 2, that is, the output of the fuel power supply 3 by changing the output voltage of the DC power supply device 2 by controlling -2 by an appropriate means. This makes it possible to regulate the output capacity of the fuel cell 1 to be less than or equal to the peak load value. That is, the output capacity of the fuel cell 1 is selected to be equal to or less than the minimum value of the power consumption of the fluctuating load 10 or between the peak value and the minimum value, and
By changing the output voltage characteristics of the DC power supply device 2 as shown by the broken line and solid line in FIG. 2 according to the fluctuation of the power consumption (current) of 10, the fuel cell power supply 3 is always operated at almost the rated output. For the portion exceeding the rated output of the fuel cell power source 3, power is supplied from a DC output power source of another system, for example, the output of a rectifier having a commercial power source or an engine generator as an input. It can be effectively used.

第3図は本発明の一実施例を説明する図であって、前
記直流電源装置2の出力電圧の一制御方法を示した燃料
電池直流並列運転システムのブロック図である。本実施
例において、第1図の基本構成と同一機能の部材や要素
には同一の符号を付してある。本実施例は、燃料電池1
およびその出力を入力とし直流電源装置主回路2−1と
出力電圧制御回路2−2を有する直流電源装置2からな
る燃料電池電源3の出力と、商用電源4を整流する整流
器5の出力とを並列接続し、負荷10に給電する第1図の
基本構成において、出力電圧制御回路2−2に対し負荷
10の消費電力に応じて制御指令を与える適宜な手段とし
て、負荷10への電力供給線に結合した負荷電流/電力検
出手段6と、直流電源装置2の出力線に接続した直流電
源装置出力電流/電力検出手段7と、負荷電流/電力検
出手段6の検出出力ILから直流電源装置3が分担すべき
電流値(ILまたはILmax)を設定する直流電源装置出力
電流/電力設定手段8と、その設定電流値(ILまたはIL
max)と直流電源装置出力電流/電力検出手段7の検出
出力Idとを比較してその誤差に応じた出力電圧制御用の
信号VQを出力電圧制御回路2−2へ送出する直流電源装
置出力電圧制御用信号出力手段9とを備えたものであ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention, and is a block diagram of a fuel cell DC parallel operation system showing one control method of the output voltage of the DC power supply device 2. In this embodiment, members and elements having the same functions as those of the basic structure shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the fuel cell 1
And the output of the fuel cell power source 3 composed of the DC power source 2 having the DC power source main circuit 2-1 and the output voltage control circuit 2-2 as inputs and the output of the rectifier 5 rectifying the commercial power source 4. In the basic configuration of FIG. 1 in which power is supplied to the load 10 by connecting them in parallel, the load is applied to the output voltage control circuit 2-2.
As an appropriate means for giving a control command in accordance with the power consumption of 10, the load current / power detection means 6 coupled to the power supply line to the load 10 and the DC power supply output current connected to the output line of the DC power supply 2 / a power detection unit 7, the load current / power direct-current power supply 3 is a current value to be shared from the detection output I L of the detecting means 6 (I L or I L max) DC power supply output current / power setting means for setting a 8 and its set current value (I L or I L
max) and the detected output I d of the DC power supply output current / power detection means 7 and outputs the output voltage control signal VQ corresponding to the error to the output voltage control circuit 2-2. It is provided with a voltage control signal output means 9.

また、第4図は、上記直流電源装置出力電圧制御用信
号出力手段9の出力信号VQにより直流電源装置2の出力
電圧を変化させるための出力電圧制御回路2−2の構成
例を示す回路図である。演算増幅器11とその一方の入力
に接続した入力用の抵抗12および出力の帰還抵抗13とは
誤差増幅器を形成する。この誤差増幅器の一方の入力、
即ち抵抗12を介する入力には、抵抗14、ツェナーダイオ
ード15からなる基準電圧を逆流阻止用ダイオード16を介
して接続し、他方の入力には直流電源装置2の出力電圧
を抵抗17,18で分圧して接続する。20は、パルス幅変調
回路を含み、上記誤差増幅器の出力を受けて直流電源装
置主回路2−1の出力電圧の安定化を図る駆動制御回路
である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of an output voltage control circuit 2-2 for changing the output voltage of the DC power supply device 2 by the output signal VQ of the DC power supply device output voltage control signal output means 9. Is. The operational amplifier 11, the input resistor 12 connected to one of the inputs, and the output feedback resistor 13 form an error amplifier. One input of this error amplifier,
That is, the reference voltage composed of the resistor 14 and the Zener diode 15 is connected to the input via the resistor 12 via the reverse current blocking diode 16, and the output voltage of the DC power supply device 2 is divided by the resistors 17 and 18 to the other input. Press to connect. Reference numeral 20 denotes a drive control circuit including a pulse width modulation circuit, which receives the output of the error amplifier and stabilizes the output voltage of the DC power supply main circuit 2-1.

以上のように構成した一実施例の動作および作用を述
べる。負荷電流あるいは電力は負荷電流/電力検出手段
6で検出され、負荷電流あるいは電力に対応する信号値
ILが直流電源装置出力電流/電力設定手段8に送出され
る。直流電源装置出力電流/電力設定手段8では、予め
定められた設定上限値ILmaxと負荷電流あるいは電力に
対応する信号値ILを比較し、ILがILmaxよりも大きけれ
ばILmaxを、ILがILmaxよりも小さければILを直流電源装
置出力電圧制御用信号出力手段9に送出する。直流電源
装置出力電圧制御用信号出力手段9では、直流電源装置
出力電流/電力検出手段7から送出されてくる直流電源
装置2の出力電流あるいは電力に対応する信号Idと直流
電源装置出力電流/電力設定手段8から送出される信号
ILあるいはILmaxと比較し、その誤差に応じた信号VQを
出力電圧制御回路2−2に送出する。
The operation and action of the embodiment configured as described above will be described. The load current or power is detected by the load current / power detection means 6, and the signal value corresponding to the load current or power is detected.
I L is sent to the DC power supply output current / power setting means 8. In direct-current power supply output current / power setting means 8 compares the signal value I L corresponding to a predetermined set upper limit value I L max and the load current or power, greater than I L is I L max I L If I L is smaller than I L max, I L is sent to the DC power supply device output voltage control signal output means 9. In the DC power supply output voltage control signal output means 9, the signal I d corresponding to the output current or power of the DC power supply 2 output from the DC power supply output current / power detection means 7 and the DC power supply output current / Signal sent from power setting means 8
It is compared with I L or I L max, and a signal VQ corresponding to the error is sent to the output voltage control circuit 2-2.

出力電圧制御回路2−2では、第4図の構成例によ
り、直流電源装置出力電圧制御用信号出力手段9の出力
信号VQを逆流阻止用ダイオード19を介して誤差増幅器の
基準電圧入力側に接続することによって、出力信号VQに
より直流電源装置2の出力電圧を変化させることができ
る。即ち、出力信号VQのレベルを上げることにより、直
流電源装置主回路2−2の出力電圧を上昇させることが
でき、これにより直流電源装置2の負荷電流あるいは電
力の分担の割合を増加することができる。なお、必要に
応じてクランプ用ツェナーダイオード21を設けることに
より、信号VQの上限値、即ち直流電源装置2の出力電圧
の上限値を抑えることもできる。また、直流電源装置出
力電流/電力検出手段7、直流電源装置出力電圧制御用
信号出力手段9、出力電圧制御回路2−2、直流電源装
置主回路2−1からなるフィードバックループを構成し
ていることから、直流電源装置出力電流/電力検出手段
7から送出されてくる直流電源装置2の出力電流あるい
は電力に対応する信号Idを、直流電源装置出力電流/電
力設定手段8から送出される信号ILあるいはILmaxと等
しくすることが可能となる。即ち、直流電源装置2の出
力電流あるいは電力を、直流電源装置出力電流/電力設
定手段8で設定した値に対応する負荷電流あるいは電力
に合わせることができる。但し、出力信号VQが送出され
ていないにも関わらず、直流電源装置2の出力電圧が整
流器5の電圧よりも高くなるように電圧設定されている
場合には、直流電源装置2の出力電流あるいは電力は、
直流電源装置出力電流/電力設定手段8で設定した上限
値ILmaxに対応する負荷電流あるいは電力を超えて供給
することになる。
In the output voltage control circuit 2-2, the output signal VQ of the DC power supply output voltage control signal output means 9 is connected to the reference voltage input side of the error amplifier via the reverse current blocking diode 19 according to the configuration example of FIG. By doing so, the output voltage of the DC power supply device 2 can be changed by the output signal VQ. That is, by increasing the level of the output signal VQ, the output voltage of the DC power supply device main circuit 2-2 can be increased, and thereby the proportion of the load current or the power sharing of the DC power supply device 2 can be increased. it can. The upper limit value of the signal VQ, that is, the upper limit value of the output voltage of the DC power supply device 2 can be suppressed by providing the clamp zener diode 21 as necessary. Further, a feedback loop including the DC power supply output current / power detection means 7, the DC power supply output voltage control signal output means 9, the output voltage control circuit 2-2, and the DC power supply main circuit 2-1 is configured. Therefore, the signal I d corresponding to the output current or power of the DC power supply 2 output from the DC power supply output current / power detection means 7 is output from the DC power supply output current / power setting means 8. It is possible to make it equal to I L or I L max. That is, the output current or power of the DC power supply device 2 can be matched with the load current or power corresponding to the value set by the DC power supply device output current / power setting means 8. However, when the output voltage of the DC power supply device 2 is set to be higher than the voltage of the rectifier 5 even though the output signal VQ is not sent, the output current of the DC power supply device 2 or The power is
The DC power supply device will be supplied in excess of the load current or power corresponding to the upper limit value I L max set by the output current / power setting means 8.

以上のように動作することから、直流電源装置出力電
流/電力設定手段8で定められる設定上限値ILmaxを燃
料電池電源3の定格出力電流あるいは電力に対応する値
とするならば、負荷電流あるいは電力が燃料電池電源3
の定格出力電流あるいは電力以下の場合は、全ての負荷
電流あるいは電力を燃料電池電源3から供給し、負荷電
流あるいは電力が燃料電池電源3の定格出力電流あるい
は電力を超える場合は、燃料電池電源3からは少なくと
もその定格出力電流あるいは電力を供給することができ
る。
From the operation as described above, if the set upper limit value IL max determined by the DC power supply output current / power setting means 8 is set to a value corresponding to the rated output current or power of the fuel cell power supply 3, the load current Alternatively, the electric power is fuel cell power source 3
If the load current or power exceeds the rated output current or power of the fuel cell power supply 3, all the load current or power is supplied from the fuel cell power supply 3 if the load current or power is less than the rated output current or power of the fuel cell power supply 3. Can supply at least its rated output current or power.

なお、上記説明では、負荷電流/電力検出手段6と直
流電源装置出力電流/電力検出手段7の検出対象である
電流あるいは電力を、同じもの即ち電流を検出する場合
について示したが、必ずしも負荷電流/電力検出手段6
と直流電源装置出力電流/電力検出手段7において検出
対象を一致させる必要はない。例えば、負荷電流/電力
検出手段6では電力を検出し、直流電源装置出力電流/
電力設定手段8あるいは直流電源装置出力電圧制御用信
号出力手段9においてなんらかの方法(例えば、直流電
源装置2の出力電圧を第3図には図示されていない手段
で検出してきて、この出力電圧で負荷電流/電力検出手
段6で検出した電力を割るなど)で電流に変換すれば、
直流電源装置電流/電力検出手段7では電流を検出して
も問題がないからである。
In the above description, the load current / power detection means 6 and the DC power supply output current / power detection means 7 detect the same current or power, that is, the case where the same current is detected. / Power detection means 6
There is no need to match the detection targets in the DC power supply output current / power detection means 7. For example, the load current / power detection means 6 detects the power and outputs the DC power supply output current /
The power setting means 8 or the DC power supply output voltage control signal output means 9 has some method (for example, the output voltage of the DC power supply 2 is detected by means not shown in FIG. If the power detected by the current / power detection means 6 is converted into a current by
This is because there is no problem in detecting the current in the DC power supply current / power detection means 7.

第5図は本発明の他の実施例を説明する図であって、
直流電源装置の出力電圧の一制御方法を示した燃料電池
直流並列運転システムのブロック図である。第3図と同
符号のものは同一機能のものである。この第5図の実施
例が第3図の実施例と異なるのは、燃料電池直流並列運
転システムが負荷10に供給する電流あるいは電力の検出
方法を、直流電源装置2の出力電流あるいは電力と整流
器5の出力電流あるいは電力を個別に検出し、両者を加
算して負荷電流/電力検出手段とした点にある。即ち、
61は整流器5の出力電流あるいは電力を検出する整流器
出力電流/電力検出手段であり、62はその検出された出
力電流あるいは出力電力と前述の直流電源装置出力電流
/電力検出手段7が検出した出力電流あるいは電力とを
加算して負荷電流あるいは負荷の消費電力の検出出力と
して前述の直流電源装置出力電流/電力設定手段8へ送
出する加算器である。このように構成しても、上述した
第3図の実施例と同様の動作を行い、同様に作用するこ
とは明らかである。
FIG. 5 is a view for explaining another embodiment of the present invention,
It is a block diagram of a fuel cell DC parallel operation system showing one control method of the output voltage of a DC power supply device. Those having the same reference numerals as those in FIG. 3 have the same functions. The embodiment of FIG. 5 differs from the embodiment of FIG. 3 in that the method for detecting the current or power supplied to the load 10 by the fuel cell DC parallel operation system is the output current or power of the DC power supply 2 and the rectifier. The output current or the power of 5 is detected individually, and the two are added to form a load current / power detection means. That is,
Reference numeral 61 is a rectifier output current / power detection means for detecting an output current or power of the rectifier 5, and 62 is an output detected by the detected output current or output power and the aforementioned DC power supply output current / power detection means 7. It is an adder that adds the current or the power and sends it to the above-mentioned DC power supply output current / power setting means 8 as a detection output of the load current or the power consumption of the load. Even with such a configuration, it is clear that the same operation and the same operation as those of the embodiment of FIG. 3 described above are performed.

なお、以上の実施例における商用電源4は、エンジン
発電機等の他の発電機等であっても良い。
The commercial power supply 4 in the above embodiments may be another generator such as an engine generator.

また、出力電圧制御回路2−2を制御する手段は上記
の実施例に限るものではなく、要は負荷電流(または負
荷の消費電力)の変動に応じて制御用の信号を変化させ
ることができるものであれば良い。このように、本発明
はその主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様を
取り得るものである。
Further, the means for controlling the output voltage control circuit 2-2 is not limited to the above-mentioned embodiment, and the point is that the control signal can be changed according to the fluctuation of the load current (or the power consumption of the load). Anything is fine. As described above, the present invention can be applied in various ways in accordance with its gist and take various embodiments.

[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の燃料電池直流
並列運転システムによれば、燃料電池の直流出力を直流
電源装置により電圧変換して負荷に給電する燃料電池電
源を、変動する負荷の電源に適用する場合、負荷電流あ
るいは電力が燃料電池電源の定格内ならば燃料電池が全
負荷を分担し、負荷電流あるいは電力が燃料電池電源の
定格を超える場合は、燃料電池電源は少なくとも定格出
力電流あるいは電力を負荷分担することになり、創設費
用の高価な燃料電池を有効に利用することが可能とな
る。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the fuel cell DC parallel operation system of the present invention, the fuel cell power supply for converting the DC output of the fuel cell into the voltage by the DC power supply device and supplying the load to the load, When applied to a power source with a fluctuating load, the fuel cell shares the entire load if the load current or power is within the rating of the fuel cell power source, and if the load current or power exceeds the rating of the fuel cell power source, the fuel cell power source Since at least the rated output current or the electric power is shared by the load, it becomes possible to effectively use the fuel cell which is expensive to establish.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本構成を示すブロック図、第2図は
燃料電池電源を構成する直流電源装置と整流器の負荷分
担の説明図、第3図は本発明の一実施例を示すブロック
図、第4図は上記実施例の出力電圧制御回路の構成例を
示す回路図、第5図は本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図、第6図は従来例の燃料電池電源システムのブロッ
ク図、第7図は負荷の消費電力の時間変化を示す図であ
る。 1……燃料電池、2……直流電源装置、2−1……直流
電源装置主回路、2−2……出力電圧制御回路、3……
燃料電池電源、4……商用電源、5……整流器、6……
負荷電流/電力検出手段、7……直流電源装置出力電流
/電力検出手段、8……直流電源装置出力電流/電力設
定手段、9……直流電源装置出力電圧制御用信号出力手
段、10……負荷、11……演算増幅器、12,13,14,17,18…
…抵抗、15……ツェナーダイオード、16,19……ダイオ
ード、20……パルス幅変調回路を含む駆動制御回路、21
……クランプ用ツェナーダイオード、61……整流器出力
電流/電力検出手段、62……加算器。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of load sharing of a DC power supply device and a rectifier that constitute a fuel cell power source, and FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the output voltage control circuit of the above embodiment, FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram of a conventional fuel cell power supply system. FIG. 7 and FIG. 7 are views showing the time change of the power consumption of the load. 1 ... Fuel cell, 2 ... DC power supply device, 2-1 ... DC power supply device main circuit, 2-2 ... Output voltage control circuit, 3 ...
Fuel cell power source, 4 ... Commercial power source, 5 ... Rectifier, 6 ...
Load current / power detection means, 7 ... DC power supply output current / power detection means, 8 ... DC power supply output current / power setting means, 9 ... DC power supply output voltage control signal output means, 10 ... Load, 11 ... Operational amplifier, 12, 13, 14, 17, 18 ...
… Resistance, 15 …… Zener diode, 16,19 …… Diode, 20 …… Drive control circuit including pulse width modulation circuit, 21
... Zener diode for clamp, 61 ... Rectifier output current / power detection means, 62 ... Adder.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃料電池とこの燃料電池の出力を入力とし
出力電圧制御手段を有する直流電源装置とから成る燃料
電池電源と、 商用電源あるいは他の発電源を整流する整流器とを備
え、 前記燃料電池電源の出力と前記整流器の出力とを並列に
接続し、 前記燃料電池電源の直流電源装置の出力電圧を前記出力
電圧制御手段で負荷の変動に応じて制御することにより
該燃料電池電源の出力の負荷分担の割合を制御すること
を特徴とする燃料電池直流並列運転システム。
1. A fuel cell power supply comprising a fuel cell and a DC power supply having an output of the fuel cell as an input and having an output voltage control means, and a rectifier for rectifying a commercial power supply or another power generation source. The output of the fuel cell power supply is obtained by connecting the output of the battery power supply and the output of the rectifier in parallel, and controlling the output voltage of the DC power supply device of the fuel cell power supply according to the fluctuation of the load by the output voltage control means. A fuel cell DC parallel operation system characterized by controlling the load sharing ratio of the fuel cell.
【請求項2】請求項1記載の燃料電池直流並列運転シス
テムにおいて、出力電圧制御手段が、 前記燃料電池直流並列運転システムが負荷に供給する負
荷電流あるいは電力を検出する負荷電流/電力検出手段
と、 前記直流電源装置の出力電流あるいは電力を検出しそれ
に対応する信号を出力する直流電源装置出力電流/電力
検出手段と、 前記負荷電流/電力検出手段からの検出出力を受け前記
負荷電流あるいは電力が所定の電流あるいは電力以下の
場合は該負荷電流あるいは電力に対応する信号を出力
し、該負荷電流あるいは電力が所定の電流あるいは電力
を超える場合は前記所定の電流あるいは電力に対応する
信号を出力する直流電源装置出力電流/電力設定手段
と、 前記直流電源装置出力電流/電力検出手段から出力され
る信号と前記直流電源装置出力電流/電力設定手段から
出力される信号を比較し、前記直流電源装置の出力電流
あるいは電力を前記所定の電流あるいは電力以下の範囲
内で前記負荷電流あるいは電力に近付けるために、前記
直流電源装置から前記負荷に供給される直流電力の出力
電圧が、前記整流器から前記負荷に供給される直流電力
の出力電圧以上の電圧で出力されるように制御する直流
電源装置出力電圧制御用信号を出力する直流電源装置出
力電圧制御用信号出力手段とを備え、 前記直流電源装置の出力電圧制御回路を、負荷電流ある
いは電力が前記所定の電流あるいは電力以下の場合、前
記直流電源装置出力電圧制御用信号出力手段から出力さ
れる前記直流電源装置出力電圧制御用信号によって、前
記直流電源装置から前記負荷に供給される直流電力の出
力電圧が前記整流器から前記負荷に供給される直流電力
の出力電圧以上の電圧で出力されるように制御し、大部
分あるいは全ての負荷電流あるいは電力を直流電源装置
から供給し、負荷電流あるいは電力が前記所定の電流あ
るいは電力を超える場合、前記直流電源装置出力電圧制
御用信号出力手段から出力される前記直流電源装置出力
電圧制御用信号によって、前記直流電源装置から前記負
荷に供給される直流電力の出力電圧が前記整流器から前
記負荷に供給される直流電力の出力電圧に対し、少なく
とも前記所定の電流あるいは電力を前記直流電源装置が
負荷分担して前記負荷に供給する電圧で出力されるよう
に制御することを特徴とする燃料電池直流並列運転シス
テム。
2. The fuel cell DC parallel operation system according to claim 1, wherein the output voltage control means includes load current / power detection means for detecting load current or power supplied to the load by the fuel cell DC parallel operation system. A DC power supply output current / power detection means for detecting an output current or power of the DC power supply and outputting a signal corresponding thereto; and a load current or power received by the load current / power detection means. When the load current or power is below a predetermined current or power, a signal corresponding to the load current or power is output, and when the load current or power exceeds a predetermined current or power, a signal corresponding to the predetermined current or power is output. DC power supply output current / power setting means, the signal output from the DC power supply output current / power detection means, and the direct current Current source / output power / power setting means, comparing the output current or power of the DC power supply to the load current or power within the range of the predetermined current or power, A DC power supply output voltage control signal for controlling such that the output voltage of the DC power supplied from the DC power supply to the load is output at a voltage equal to or higher than the output voltage of the DC power supplied from the rectifier to the load. And a DC power supply output voltage control signal output means for outputting the output voltage control circuit of the DC power supply, when the load current or power is below the predetermined current or power, the DC power supply output voltage control DC power supplied from the DC power supply to the load by the DC power supply output voltage control signal output from the DC signal output means. Output voltage of the rectifier is controlled to be output at a voltage equal to or higher than the output voltage of the DC power supplied to the load, and most or all of the load current or power is supplied from the DC power supply, and the load current or When the electric power exceeds the predetermined current or the electric power, the direct current supplied from the direct current power supply to the load by the direct current power supply output voltage control signal output from the direct current power supply output voltage control signal output means. With respect to the output voltage of the DC power supplied from the rectifier to the load, the output voltage of the power is at least the predetermined current or the power is output by the DC power supply device at a voltage shared by the load and supplied to the load. A fuel cell DC parallel operation system characterized in that
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