JP3357238B2 - 燃料電池の並列運転システム - Google Patents
燃料電池の並列運転システムInfo
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
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- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池電源装置
を並列接続して大容量の交流電力を得るための燃料電池
の並列運転システムに関する。
を並列接続して大容量の交流電力を得るための燃料電池
の並列運転システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、従来から利用されているエ
ンジンによって発電機を駆動させて発電する電源装置と
比べて、発電時の騒音や大気汚染物質の排出が少ないと
いった点で優れているため、特に屋内等に設置される非
常用電源として注目されている。
ンジンによって発電機を駆動させて発電する電源装置と
比べて、発電時の騒音や大気汚染物質の排出が少ないと
いった点で優れているため、特に屋内等に設置される非
常用電源として注目されている。
【０００３】非常用電源装置として使用される従来の燃
料電池電源装置を図６（ａ）に示す。本図に示すよう
に、従来の燃料電池電源装置１０では、燃料電池１１の
直流出力を交流出力に変換するＤＣ−ＡＣインバータ１
２の出力端子と外部負荷接続端子１３とがリレースイッ
チ１４を介した線路１５で接続され、商用電源入力端子
１６がリレースイッチ１７を介した線路１８で線路１５
の節点１５ａに接続されている。そして、常時は、リレ
ースイッチ１４をオフ、リレースイッチ１７をオンに保
持し、商用電源を通過出力させて外部負荷を駆動し、停
電時には、自動的にリレースイッチ１７をオフ、リレー
スイッチ１４をオンさせ、燃料電池１１を起動させて、
燃料電池１１からＤＣ−ＡＣインバータ１２を介して出
力される交流電力によって外部負荷を駆動させている。
料電池電源装置を図６（ａ）に示す。本図に示すよう
に、従来の燃料電池電源装置１０では、燃料電池１１の
直流出力を交流出力に変換するＤＣ−ＡＣインバータ１
２の出力端子と外部負荷接続端子１３とがリレースイッ
チ１４を介した線路１５で接続され、商用電源入力端子
１６がリレースイッチ１７を介した線路１８で線路１５
の節点１５ａに接続されている。そして、常時は、リレ
ースイッチ１４をオフ、リレースイッチ１７をオンに保
持し、商用電源を通過出力させて外部負荷を駆動し、停
電時には、自動的にリレースイッチ１７をオフ、リレー
スイッチ１４をオンさせ、燃料電池１１を起動させて、
燃料電池１１からＤＣ−ＡＣインバータ１２を介して出
力される交流電力によって外部負荷を駆動させている。
【０００４】ところで、外部負荷となる電気機器類が必
要とする電力は各機器によってさまざまであり、中には
大容量の電力を必要とするものもある。これに対応する
ため、各機器の容量に応じた燃料電池を開発し、その燃
料電池を搭載した燃料電池電源装置を提供することも考
えられるが、徒に仕様を増やすことになり、得策ではな
い。そこで、機器の容量に応じて、燃料電池電源装置を
複数台並列接続した並列運転システムとして提供するこ
とが検討されている。
要とする電力は各機器によってさまざまであり、中には
大容量の電力を必要とするものもある。これに対応する
ため、各機器の容量に応じた燃料電池を開発し、その燃
料電池を搭載した燃料電池電源装置を提供することも考
えられるが、徒に仕様を増やすことになり、得策ではな
い。そこで、機器の容量に応じて、燃料電池電源装置を
複数台並列接続した並列運転システムとして提供するこ
とが検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６
（ｂ）に示すように、上記した従来の燃料電池電源装置
を、並列接続ケーブル４０を用いて、単純に並列接続し
て並列運転システムを構成したのでは、以下のような問
題が生じる。即ち、並列接続される全ての燃料電池電源
装置において、商用電源の極性が揃っていないと、燃料
電池電源装置間でショートを起こす。また、燃料電池電
源装置内何れかの商用電源コードが誤ってコンセントか
ら引き抜かれて、停電を検出した状態になった場合、そ
の燃料電池電源装置は、燃料電池を自動起動させ、ＤＣ
−ＡＣインバータを介して交流電力を供給するが、その
とき、その他の電源装置から通過出力される商用ＡＣ出
力と、インバータ出力とが接続されることとなり、イン
バータが故障する。
（ｂ）に示すように、上記した従来の燃料電池電源装置
を、並列接続ケーブル４０を用いて、単純に並列接続し
て並列運転システムを構成したのでは、以下のような問
題が生じる。即ち、並列接続される全ての燃料電池電源
装置において、商用電源の極性が揃っていないと、燃料
電池電源装置間でショートを起こす。また、燃料電池電
源装置内何れかの商用電源コードが誤ってコンセントか
ら引き抜かれて、停電を検出した状態になった場合、そ
の燃料電池電源装置は、燃料電池を自動起動させ、ＤＣ
−ＡＣインバータを介して交流電力を供給するが、その
とき、その他の電源装置から通過出力される商用ＡＣ出
力と、インバータ出力とが接続されることとなり、イン
バータが故障する。
【０００６】本発明は、上記課題に鑑み、システムを構
成する各燃料電池電源装置を、その極性を考慮すること
なく、商用電源に接続することができ、かつ、システム
を構成する燃料電池電源装置の内の何れかが誤って停電
検出をしたときでも、ＤＣ−ＡＣインバータが故障する
ことのない燃料電池の並列運転システムを提供すること
を目的とする。
成する各燃料電池電源装置を、その極性を考慮すること
なく、商用電源に接続することができ、かつ、システム
を構成する燃料電池電源装置の内の何れかが誤って停電
検出をしたときでも、ＤＣ−ＡＣインバータが故障する
ことのない燃料電池の並列運転システムを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の燃料電池の並列運転システムは、燃料電池
と、マスタ・スレーブの設定が可能で、前記燃料電池の
直流出力を交流出力に変換するＤＣーＡＣインバータ
と、ＤＣーＡＣインバータの出力端子と外部負荷が接続
される交流出力端子とを接続する第１の給電路と、外部
電源入力端子から入力される外部商用電源電圧をそのま
ま前記交流出力端子に出力する第２の給電路と、前記第
１の給電路に設けられた第１のスイッチと、前記第２の
給電路に設けられた第２のスイッチと、前記ＤＣーＡＣ
インバータ起動中は、第１のスイッチをオン、第２のス
イッチをオフし、前記燃料電池を電源として外部負荷に
給電し、前記ＤＣーＡＣインバータ停止中は、第１のス
イッチをオフ、第２のスイッチをオンし、外部商用電源
から外部負荷に給電するよう制御する制御装置とを有し
た燃料電池電源装置を複数基備え、マスタ機として設定
された燃料電池電源装置とスレーブ機として設定された
残りの燃料電池電源装置が、各燃料電池電源装置の第１
の給電路中のＤＣーＡＣインバータの出力端子と第１の
スイッチとの間を接続点として、並列に接続されてなる
ことを特徴としている。
め、本発明の燃料電池の並列運転システムは、燃料電池
と、マスタ・スレーブの設定が可能で、前記燃料電池の
直流出力を交流出力に変換するＤＣーＡＣインバータ
と、ＤＣーＡＣインバータの出力端子と外部負荷が接続
される交流出力端子とを接続する第１の給電路と、外部
電源入力端子から入力される外部商用電源電圧をそのま
ま前記交流出力端子に出力する第２の給電路と、前記第
１の給電路に設けられた第１のスイッチと、前記第２の
給電路に設けられた第２のスイッチと、前記ＤＣーＡＣ
インバータ起動中は、第１のスイッチをオン、第２のス
イッチをオフし、前記燃料電池を電源として外部負荷に
給電し、前記ＤＣーＡＣインバータ停止中は、第１のス
イッチをオフ、第２のスイッチをオンし、外部商用電源
から外部負荷に給電するよう制御する制御装置とを有し
た燃料電池電源装置を複数基備え、マスタ機として設定
された燃料電池電源装置とスレーブ機として設定された
残りの燃料電池電源装置が、各燃料電池電源装置の第１
の給電路中のＤＣーＡＣインバータの出力端子と第１の
スイッチとの間を接続点として、並列に接続されてなる
ことを特徴としている。
【０００８】また、燃料電池電源装置は、さらに、外部
電源入力端子における電圧を検出する電圧検出手段を備
え、制御装置は、外部商用電源から外部負荷に給電中
に、前記電圧検出手段が所定値以下の電圧を検出する
と、前記燃料電池及び前記ＤＣーＡＣインバータを起動
させることを特徴としている。さらに、第１のスイッチ
は、ノーマリオフ型のリレースイッチで、第２のスイッ
チは、ノーマリオン型のリレースイッチで構成されてい
ることを特徴としている。
電源入力端子における電圧を検出する電圧検出手段を備
え、制御装置は、外部商用電源から外部負荷に給電中
に、前記電圧検出手段が所定値以下の電圧を検出する
と、前記燃料電池及び前記ＤＣーＡＣインバータを起動
させることを特徴としている。さらに、第１のスイッチ
は、ノーマリオフ型のリレースイッチで、第２のスイッ
チは、ノーマリオン型のリレースイッチで構成されてい
ることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発
明の一実施の形態に係る燃料電池の並列運転システムの
概略構成図である。本図に示すように、本燃料電池の並
列運転システムは、４台の燃料電池電源装置１００〜４
００で構成され、燃料電池電源装置１００を先頭に、残
りの燃料電池電源装置２００〜４００が、専用ケーブル
５００〜７００で接続されている。
て図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発
明の一実施の形態に係る燃料電池の並列運転システムの
概略構成図である。本図に示すように、本燃料電池の並
列運転システムは、４台の燃料電池電源装置１００〜４
００で構成され、燃料電池電源装置１００を先頭に、残
りの燃料電池電源装置２００〜４００が、専用ケーブル
５００〜７００で接続されている。
【００１０】４台の燃料電池電源装置は、全て同様なの
で、燃料電池電源装置１００を代表として、以下に、そ
の説明を行う。１１０は、燃料電池ユニットであり、燃
料電池、蓄電池及び制御装置（いずれも図示せず）で構
成されている。燃料電池は、水素ボンベから供給される
水素ガスと空気供給ファンによって供給される空気（酸
素）とで電気化学的な反応により発電を行う。蓄電池
は、電源装置の起動時に前記制御装置や後述するＤＣー
ＡＣインバータ１２０の制御電源として使用される。制
御装置については、後で詳述する。
で、燃料電池電源装置１００を代表として、以下に、そ
の説明を行う。１１０は、燃料電池ユニットであり、燃
料電池、蓄電池及び制御装置（いずれも図示せず）で構
成されている。燃料電池は、水素ボンベから供給される
水素ガスと空気供給ファンによって供給される空気（酸
素）とで電気化学的な反応により発電を行う。蓄電池
は、電源装置の起動時に前記制御装置や後述するＤＣー
ＡＣインバータ１２０の制御電源として使用される。制
御装置については、後で詳述する。
【００１１】１２０は、前記燃料電池から出力される直
流電力を交流電力に変換するＤＣーＡＣインバータであ
り、ＤＣーＡＣインバータ１２０と交流出力端子１３１
とがノーマリオフ型のリレースイッチＲＹ２ａを介して
線路１４１で接続されている。また、ＤＣーＡＣインバ
ータ１２０は、マスタ・スレーブの選択が可能なタイプ
のインバータであり、その選択は、図示しないマスタ・
スレーブ選択スイッチによって行う。マスタ選択された
ＤＣーＡＣインバータ（以下、マスタ機とも言う）は、
入力された直流電力を自ら独立して、所定の電圧、周波
数の交流電力に変換して出力する。スレーブ選択された
ＤＣーＡＣインバータ（以下、スレーブ機とも言う）
は、マスタ機からの制御信号に従って、入力された直流
電力をマスタ機の交流出力と電圧、位相の揃った交流電
力に変換して出力する。なお、スレーブ機は、マスタ機
から制御信号が入力されないと、交流電力を出力しな
い。また、マスタ、スレーブのどちらが選択されている
かは、信号線１６１を介して、燃料電池ユニット１１０
の制御装置に送信される。本実施の形態では、燃料電池
電源装置１００のＤＣーＡＣインバータ１２０をマスタ
機とし、残りの燃料電池電源装置２００〜４００のＤＣ
ーＡＣインバータ２２０〜４２０をスレーブ機ととし
て、図中の二点鎖線で示す制御信号線で各インバータを
接続している。この制御信号線を通じてマスタ機から送
信される制御信号にしたがって、各スレーブ機は、マス
タ機の交流出力と電圧、位相の揃った交流電力を出力す
る。
流電力を交流電力に変換するＤＣーＡＣインバータであ
り、ＤＣーＡＣインバータ１２０と交流出力端子１３１
とがノーマリオフ型のリレースイッチＲＹ２ａを介して
線路１４１で接続されている。また、ＤＣーＡＣインバ
ータ１２０は、マスタ・スレーブの選択が可能なタイプ
のインバータであり、その選択は、図示しないマスタ・
スレーブ選択スイッチによって行う。マスタ選択された
ＤＣーＡＣインバータ（以下、マスタ機とも言う）は、
入力された直流電力を自ら独立して、所定の電圧、周波
数の交流電力に変換して出力する。スレーブ選択された
ＤＣーＡＣインバータ（以下、スレーブ機とも言う）
は、マスタ機からの制御信号に従って、入力された直流
電力をマスタ機の交流出力と電圧、位相の揃った交流電
力に変換して出力する。なお、スレーブ機は、マスタ機
から制御信号が入力されないと、交流電力を出力しな
い。また、マスタ、スレーブのどちらが選択されている
かは、信号線１６１を介して、燃料電池ユニット１１０
の制御装置に送信される。本実施の形態では、燃料電池
電源装置１００のＤＣーＡＣインバータ１２０をマスタ
機とし、残りの燃料電池電源装置２００〜４００のＤＣ
ーＡＣインバータ２２０〜４２０をスレーブ機ととし
て、図中の二点鎖線で示す制御信号線で各インバータを
接続している。この制御信号線を通じてマスタ機から送
信される制御信号にしたがって、各スレーブ機は、マス
タ機の交流出力と電圧、位相の揃った交流電力を出力す
る。
【００１２】１３２は、電源コード（図示せず）が接続
されている商用電源入力端子であり、商用電源入力端子
１３２は、ノーマリオン型のリレースイッチＲＹ１を介
して線路１４１の節点１４１ａに線路１４２で接続され
る。節点１４１ａは、線路１４１中のリレースイッチＲ
Ｙ２ａと交流出力端子１３１との間に位置する点であ
る。
されている商用電源入力端子であり、商用電源入力端子
１３２は、ノーマリオン型のリレースイッチＲＹ１を介
して線路１４１の節点１４１ａに線路１４２で接続され
る。節点１４１ａは、線路１４１中のリレースイッチＲ
Ｙ２ａと交流出力端子１３１との間に位置する点であ
る。
【００１３】１５０は、商用電源入力端子１３２におけ
る電圧を監視するための電圧計であり、線路１４２の商
用電源入力端子１３２とリレースイッチＲＹ１ａとの間
に設けられており、前記制御装置に接続されている。電
圧計１５０は、商用電源入力端子１３２を通じて商用電
源が入力されているときの、商用電源の停電監視に専ら
使用される。
る電圧を監視するための電圧計であり、線路１４２の商
用電源入力端子１３２とリレースイッチＲＹ１ａとの間
に設けられており、前記制御装置に接続されている。電
圧計１５０は、商用電源入力端子１３２を通じて商用電
源が入力されているときの、商用電源の停電監視に専ら
使用される。
【００１４】１３３、１３４は、専用ケーブルの接続端
子である。接続端子１３３は、ノーマリオフ型のリレー
スイッチＲＹ３ａを介して線路１４１の節点１４１ｂに
線路１４３で接続される。節点１４１ｂは、線路１４１
中のリレースイッチＲＹ２ａとＤＣーＡＣインバータ１
２０との間に位置する点である。接続端子１３４は、線
路１４３の節点１４３ａに線路１４４で接続される。節
点１４３ａは線路１４３中のリレースイッチＲＹ３ａと
節点１４１ｂとの間に位置する点である。
子である。接続端子１３３は、ノーマリオフ型のリレー
スイッチＲＹ３ａを介して線路１４１の節点１４１ｂに
線路１４３で接続される。節点１４１ｂは、線路１４１
中のリレースイッチＲＹ２ａとＤＣーＡＣインバータ１
２０との間に位置する点である。接続端子１３４は、線
路１４３の節点１４３ａに線路１４４で接続される。節
点１４３ａは線路１４３中のリレースイッチＲＹ３ａと
節点１４１ｂとの間に位置する点である。
【００１５】燃料電池ユニット１１０の制御装置は、燃
料電池への水素と空気の給止、燃料電池の出力電圧・出
力電流の監視による燃料電池の定常運転可能状態か否か
の判断、燃料電池の定常運転可能状態中のＤＣーＡＣイ
ンバータ１２０の起動、燃料電池の定常運転不可状態中
のＤＣーＡＣインバータ１２０の停止、リレースイッチ
ＲＹ１ａ〜３ａの開閉制御を行う装置である。また、制
御装置は、手動モード・自動モード選択スイッチを有し
ており、手動モードが選択されているときは、燃料電池
の起動スイッチがオンされると、燃料電池への水素と空
気の供給を開始し、燃料電池の起動スイッチがオフされ
ると、燃料電池への水素と空気の供給を停止する。一
方、自動モードが選択されているときは、電圧計１５０
が所定の電圧を検出しているときは、燃料電池への水素
と空気の供給を行わず（停止し）、電圧計１５０が電圧
を検出していないときは、燃料電池への水素と空気の供
給を行う（開始する）。リレースイッチＲＹ１ａ〜３ａ
の開閉制御の開閉制御は、図２に示すリレースイッチの
オン・オフ条件に従い行う。即ち、本図に示すように、
ＤＣーＡＣインバータ１２０起動中は、リレースイッチ
ＲＹ１ａをオフ、ＲＹ２ａをオンに保持し、ＲＹ３ａ
は、マスタ選択されていればオフに、スレーブ選択され
ていればオンに保持する。一方、ＤＣーＡＣインバータ
１２０停止中は、リレースイッチＲＹ１ａをオンに、Ｒ
Ｙ２ａ、ＲＹ３ａをオフに保持する。なお、ＤＣーＡＣ
インバータ１２０が起動されるのは、制御装置の手動モ
ード・自動モード選択スイッチが手動モードに選択され
ているときは、燃料電池が手動起動され、定常運転可能
状態になったとき、自動モードが選択されているとき
は、電圧計１５０によって商用電源入力端子１３２にお
ける無電圧が検出され、燃料電池が起動され、定常運転
可能状態になったときである。一方、ＤＣーＡＣインバ
ータ１２０が停止されるのは、制御装置の手動モード・
自動モード選択スイッチが手動モードに選択されている
ときは、燃料電池が手動停止されたとき、自動モードが
選択されているときは、電圧計１５０によって商用電源
入力端子１３２における電圧が検出されときである。
料電池への水素と空気の給止、燃料電池の出力電圧・出
力電流の監視による燃料電池の定常運転可能状態か否か
の判断、燃料電池の定常運転可能状態中のＤＣーＡＣイ
ンバータ１２０の起動、燃料電池の定常運転不可状態中
のＤＣーＡＣインバータ１２０の停止、リレースイッチ
ＲＹ１ａ〜３ａの開閉制御を行う装置である。また、制
御装置は、手動モード・自動モード選択スイッチを有し
ており、手動モードが選択されているときは、燃料電池
の起動スイッチがオンされると、燃料電池への水素と空
気の供給を開始し、燃料電池の起動スイッチがオフされ
ると、燃料電池への水素と空気の供給を停止する。一
方、自動モードが選択されているときは、電圧計１５０
が所定の電圧を検出しているときは、燃料電池への水素
と空気の供給を行わず（停止し）、電圧計１５０が電圧
を検出していないときは、燃料電池への水素と空気の供
給を行う（開始する）。リレースイッチＲＹ１ａ〜３ａ
の開閉制御の開閉制御は、図２に示すリレースイッチの
オン・オフ条件に従い行う。即ち、本図に示すように、
ＤＣーＡＣインバータ１２０起動中は、リレースイッチ
ＲＹ１ａをオフ、ＲＹ２ａをオンに保持し、ＲＹ３ａ
は、マスタ選択されていればオフに、スレーブ選択され
ていればオンに保持する。一方、ＤＣーＡＣインバータ
１２０停止中は、リレースイッチＲＹ１ａをオンに、Ｒ
Ｙ２ａ、ＲＹ３ａをオフに保持する。なお、ＤＣーＡＣ
インバータ１２０が起動されるのは、制御装置の手動モ
ード・自動モード選択スイッチが手動モードに選択され
ているときは、燃料電池が手動起動され、定常運転可能
状態になったとき、自動モードが選択されているとき
は、電圧計１５０によって商用電源入力端子１３２にお
ける無電圧が検出され、燃料電池が起動され、定常運転
可能状態になったときである。一方、ＤＣーＡＣインバ
ータ１２０が停止されるのは、制御装置の手動モード・
自動モード選択スイッチが手動モードに選択されている
ときは、燃料電池が手動停止されたとき、自動モードが
選択されているときは、電圧計１５０によって商用電源
入力端子１３２における電圧が検出されときである。
【００１６】上記のように構成された本燃料電池の並列
運転システムの動作について、リレースイッチＲＹ１〜
３の開閉動作を中心に説明する。図１は、本燃料電池の
並列運転システムの並列運転停止時の状態、例えば、手
動モードが選択されているときであれば、どの燃料電池
電源装置の燃料電池も手動起動されておらず、また、自
動モードが選択されているときであれば、どの燃料電池
電源装置の電圧計も商用電源入力端子における無電圧を
検出していない状態を示す図である。
運転システムの動作について、リレースイッチＲＹ１〜
３の開閉動作を中心に説明する。図１は、本燃料電池の
並列運転システムの並列運転停止時の状態、例えば、手
動モードが選択されているときであれば、どの燃料電池
電源装置の燃料電池も手動起動されておらず、また、自
動モードが選択されているときであれば、どの燃料電池
電源装置の電圧計も商用電源入力端子における無電圧を
検出していない状態を示す図である。
【００１７】本図に示すように、各燃料電池電源装置の
制御装置は、図２のリレースイッチのオン・オフ条件に
従い、ＲＹ１をオンに、ＲＹ２、ＲＹ３をオフに保持す
る。したがって、燃料電池電源装置１００は、線路１４
２と線路１４１の節点１４１ａ−交流出力端子１３１間
を介して、燃料電池電源装置２００は、線路２４２と線
路２４１の節点２４１ａ−交流出力端子２３１間を介し
て、燃料電池電源装置３００は、線路３４２と線路３４
１の節点３４１ａ−交流出力端子３３１間を介して、燃
料電池電源装置４００は、線路４４２と線路４４１の節
点４４１ａ−交流出力端子４３１間を介して、それぞれ
商用電源を通過出力することになる。このとき、各燃料
電池電源装置の商用電源入力端子１３２、２３２、３３
２、４３２から専用ケーブルに至る線路は、リレースイ
ッチＲＹ２ａ〜ｄにより切断されるので、各燃料電池電
源装置間の並列接続は解消されることとなり、各燃料電
池電源装置で入力される商用電源の極性が全ての燃料電
池電源装置で揃っていない場合であっても、そのことで
問題が生じることはない。
制御装置は、図２のリレースイッチのオン・オフ条件に
従い、ＲＹ１をオンに、ＲＹ２、ＲＹ３をオフに保持す
る。したがって、燃料電池電源装置１００は、線路１４
２と線路１４１の節点１４１ａ−交流出力端子１３１間
を介して、燃料電池電源装置２００は、線路２４２と線
路２４１の節点２４１ａ−交流出力端子２３１間を介し
て、燃料電池電源装置３００は、線路３４２と線路３４
１の節点３４１ａ−交流出力端子３３１間を介して、燃
料電池電源装置４００は、線路４４２と線路４４１の節
点４４１ａ−交流出力端子４３１間を介して、それぞれ
商用電源を通過出力することになる。このとき、各燃料
電池電源装置の商用電源入力端子１３２、２３２、３３
２、４３２から専用ケーブルに至る線路は、リレースイ
ッチＲＹ２ａ〜ｄにより切断されるので、各燃料電池電
源装置間の並列接続は解消されることとなり、各燃料電
池電源装置で入力される商用電源の極性が全ての燃料電
池電源装置で揃っていない場合であっても、そのことで
問題が生じることはない。
【００１８】次に、図１の状態から、全ての燃料電池電
源装置のＤＣーＡＣインバータが起動された状態を図３
に示す。各燃料電池電源装置の制御装置は、図２のリレ
ースイッチのオン・オフ条件に従い、ＲＹ１をオフにＲ
Ｙ２をオンに保持し、ＤＣーＡＣインバータがマスタ選
択されている燃料電池電源装置１００のリレースイッチ
ＲＹ３ａはオフに、ＤＣーＡＣインバータがスレーブ選
択されている燃料電池電源装置２００、３００、４００
のリレースイッチＲＹ３ｂ〜ｄはオンに保持する。
源装置のＤＣーＡＣインバータが起動された状態を図３
に示す。各燃料電池電源装置の制御装置は、図２のリレ
ースイッチのオン・オフ条件に従い、ＲＹ１をオフにＲ
Ｙ２をオンに保持し、ＤＣーＡＣインバータがマスタ選
択されている燃料電池電源装置１００のリレースイッチ
ＲＹ３ａはオフに、ＤＣーＡＣインバータがスレーブ選
択されている燃料電池電源装置２００、３００、４００
のリレースイッチＲＹ３ｂ〜ｄはオンに保持する。
【００１９】したがって、各ＤＣーＡＣインバータの出
力は、各燃料電池電源装置の線路１４１、１４３、１４
４、線路２４１、２４３、２４４、線路３４１、３４
３、３４４、線路４４１、４４３、４４４及び専用ケー
ブル５００〜７００を介して並列に接続されることとな
り、いずれの交流出力端子からであっても大容量の交流
電力を得ることが可能となる。このとき、リレースイッ
チＲＹ１ａ〜ｄはオフされているので、商用電源の出力
とＤＣーＡＣインバータの出力とが接続されることはな
い。
力は、各燃料電池電源装置の線路１４１、１４３、１４
４、線路２４１、２４３、２４４、線路３４１、３４
３、３４４、線路４４１、４４３、４４４及び専用ケー
ブル５００〜７００を介して並列に接続されることとな
り、いずれの交流出力端子からであっても大容量の交流
電力を得ることが可能となる。このとき、リレースイッ
チＲＹ１ａ〜ｄはオフされているので、商用電源の出力
とＤＣーＡＣインバータの出力とが接続されることはな
い。
【００２０】次に、図１の状態から本システムを構成す
る燃料電池電源装置の内の１台の電源コードが誤って抜
かれた後の状態を図４に示す。ここでは、燃料電池電源
装置２００の電源コードが抜かれたものとする。電源コ
ードが抜かれると、既述したように、燃料電池電源装置
２００の電圧計２５０からの無電圧検出信号によって、
制御装置は、燃料電池を起動させ、燃料電池が定常運転
可能な状態になるとＤＣーＡＣインバータ２２０を起動
し、リレースイッチＲＹ１ｂをオフし、続いて、リレー
スイッチＲＹ２ｂをオンし、リレースイッチＲＹ３ｂを
オンする。したがって、燃料電池電源装置２００のイン
バータ出力端は、線路２４１、線路２４３及び専用ケー
ブル５００を介して燃料電池電源装置１００の接続端子
１３４と、線路２４１、線路２４３、線路２４４及び専
用ケーブル６００を介して燃料電池電源装置３００の接
続端子３３３とそれぞれ接続されることになる。
る燃料電池電源装置の内の１台の電源コードが誤って抜
かれた後の状態を図４に示す。ここでは、燃料電池電源
装置２００の電源コードが抜かれたものとする。電源コ
ードが抜かれると、既述したように、燃料電池電源装置
２００の電圧計２５０からの無電圧検出信号によって、
制御装置は、燃料電池を起動させ、燃料電池が定常運転
可能な状態になるとＤＣーＡＣインバータ２２０を起動
し、リレースイッチＲＹ１ｂをオフし、続いて、リレー
スイッチＲＹ２ｂをオンし、リレースイッチＲＹ３ｂを
オンする。したがって、燃料電池電源装置２００のイン
バータ出力端は、線路２４１、線路２４３及び専用ケー
ブル５００を介して燃料電池電源装置１００の接続端子
１３４と、線路２４１、線路２４３、線路２４４及び専
用ケーブル６００を介して燃料電池電源装置３００の接
続端子３３３とそれぞれ接続されることになる。
【００２１】一方、燃料電池電源装置１００と燃料電池
電源装置３００とは、継続して商用電源を通過出力して
いるが、燃料電池電源装置１００の商用電源入力端子１
３２から専用ケーブル５００の接続端子１３４に至る線
路はリレースイッチＲＹ２ａで断たれており、燃料電池
電源装置３００の商用電源入力端子３３２から専用ケー
ブル６００の接続端子３３３に至る線路はリレースイッ
チＲＹ２ｃで断たれているので、両商用電源の出力はＤ
ＣーＡＣインバータ２２０に接続されない。したがっ
て、商用電源の出力がＤＣーＡＣインバータに接続され
ることによって、ＤＣーＡＣインバータが故障するとい
った問題は生じない。
電源装置３００とは、継続して商用電源を通過出力して
いるが、燃料電池電源装置１００の商用電源入力端子１
３２から専用ケーブル５００の接続端子１３４に至る線
路はリレースイッチＲＹ２ａで断たれており、燃料電池
電源装置３００の商用電源入力端子３３２から専用ケー
ブル６００の接続端子３３３に至る線路はリレースイッ
チＲＹ２ｃで断たれているので、両商用電源の出力はＤ
ＣーＡＣインバータ２２０に接続されない。したがっ
て、商用電源の出力がＤＣーＡＣインバータに接続され
ることによって、ＤＣーＡＣインバータが故障するとい
った問題は生じない。
【００２２】つづいて、本システムにおいて、燃料電池
電源装置１００以外の燃料電池電源装置のＤＣーＡＣイ
ンバータが誤ってマスタ選択された場合について説明す
る。ここでは、燃料電池電源装置２００、４００のＤＣ
ーＡＣインバータ２２０、４２０がマスタ選択されたも
のとする。この状態で、商用電源を通過出力中に、例え
ば商用電源の停電によって、全ての燃料電池電源装置の
ＤＣーＡＣインバータが起動されたとする。すると、図
２のリレースイッチのオン・オフ条件に従い、ＤＣーＡ
Ｃインバータがマスタ選択されている燃料電池電源装置
１００、２００、４００の制御装置は、リレースイッチ
ＲＹ１をオフに、リレースイッチＲＹ２をオンに、リレ
ースイッチＲＹ３をオフに保持し、スレーブ選択されて
いる燃料電池電源装置３００の制御装置は、リレースイ
ッチＲＹ１をオフに、リレースイッチＲＹ２、ＲＹ３を
オンに保持する。このときの状態を図５に示す。
電源装置１００以外の燃料電池電源装置のＤＣーＡＣイ
ンバータが誤ってマスタ選択された場合について説明す
る。ここでは、燃料電池電源装置２００、４００のＤＣ
ーＡＣインバータ２２０、４２０がマスタ選択されたも
のとする。この状態で、商用電源を通過出力中に、例え
ば商用電源の停電によって、全ての燃料電池電源装置の
ＤＣーＡＣインバータが起動されたとする。すると、図
２のリレースイッチのオン・オフ条件に従い、ＤＣーＡ
Ｃインバータがマスタ選択されている燃料電池電源装置
１００、２００、４００の制御装置は、リレースイッチ
ＲＹ１をオフに、リレースイッチＲＹ２をオンに、リレ
ースイッチＲＹ３をオフに保持し、スレーブ選択されて
いる燃料電池電源装置３００の制御装置は、リレースイ
ッチＲＹ１をオフに、リレースイッチＲＹ２、ＲＹ３を
オンに保持する。このときの状態を図５に示す。
【００２３】本図に示すように、燃料電池電源装置１０
０と誤ってマスタ選択された燃料電池電源システム２０
０との並列接続は、リレースイッチＲＹ３ｂによって解
消されるため、マスタ機同士の出力が重なるといった事
が起こらない。したがって、マスタ機同士の出力が重な
るとインバータが故障することがあるが、そういった問
題は生じない。
０と誤ってマスタ選択された燃料電池電源システム２０
０との並列接続は、リレースイッチＲＹ３ｂによって解
消されるため、マスタ機同士の出力が重なるといった事
が起こらない。したがって、マスタ機同士の出力が重な
るとインバータが故障することがあるが、そういった問
題は生じない。
【００２４】また、誤ってマスタ選択された燃料電池電
源システム４００は、リレースイッチＲＹ３ｄによっ
て、燃料電池電源システム３００と燃料電池電源システ
ム２００との並列接続を解消するので、燃料電池電源シ
ステム４００のマスタ機と燃料電池電源システム２００
のマスタ機の出力が重なるといったことが回避され、上
記のような問題が生じない。
源システム４００は、リレースイッチＲＹ３ｄによっ
て、燃料電池電源システム３００と燃料電池電源システ
ム２００との並列接続を解消するので、燃料電池電源シ
ステム４００のマスタ機と燃料電池電源システム２００
のマスタ機の出力が重なるといったことが回避され、上
記のような問題が生じない。
【００２５】なお、本実施の形態では、燃料電池電源装
置４台で並列運転システムを構成したが、燃料電池電源
装置の台数はこれに限られないのは言うまでもない。
置４台で並列運転システムを構成したが、燃料電池電源
装置の台数はこれに限られないのは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】以上、本発明に係る燃料電池の並列運転
システムによれば、ＤＣーＡＣインバータ起動中は、Ｄ
ＣーＡＣインバータの出力端子と外部負荷が接続される
交流出力端子とを接続する第１の給電路に設けられた第
１のスイッチをオンし、外部電源入力端子から入力され
る外部商用電源電圧をそのまま前記交流出力端子に出力
する第２の給電路に設けられた第２のスイッチがオフ
し、燃料電池を電源として外部負荷に給電し、前記ＤＣ
ーＡＣインバータ停止中は、前記第１のスイッチをオフ
し、前記第２のスイッチのオンして、外部商用電源から
外部負荷に給電する複数の燃料電池電源装置が、各燃料
電池電源装置の第１の給電路中のＤＣーＡＣインバータ
の出力端子と第１のスイッチとの間を接続点として、並
列に接続されているので、外部商用電源から外部負荷に
給電するときは、外部電源入力端子から接続点に至る線
路は、第１のスイッチにより断たれることになり、並列
接続が解消されることとなる。したがって、各燃料電池
電源装置間で入力される商用電源の極性が全ての燃料電
池電源装置で揃っていない場合でも、燃料電池電源装置
間で短絡を生じることがない。
システムによれば、ＤＣーＡＣインバータ起動中は、Ｄ
ＣーＡＣインバータの出力端子と外部負荷が接続される
交流出力端子とを接続する第１の給電路に設けられた第
１のスイッチをオンし、外部電源入力端子から入力され
る外部商用電源電圧をそのまま前記交流出力端子に出力
する第２の給電路に設けられた第２のスイッチがオフ
し、燃料電池を電源として外部負荷に給電し、前記ＤＣ
ーＡＣインバータ停止中は、前記第１のスイッチをオフ
し、前記第２のスイッチのオンして、外部商用電源から
外部負荷に給電する複数の燃料電池電源装置が、各燃料
電池電源装置の第１の給電路中のＤＣーＡＣインバータ
の出力端子と第１のスイッチとの間を接続点として、並
列に接続されているので、外部商用電源から外部負荷に
給電するときは、外部電源入力端子から接続点に至る線
路は、第１のスイッチにより断たれることになり、並列
接続が解消されることとなる。したがって、各燃料電池
電源装置間で入力される商用電源の極性が全ての燃料電
池電源装置で揃っていない場合でも、燃料電池電源装置
間で短絡を生じることがない。
【００２７】また、複数の燃料電池電源装置の内、一部
の燃料電池電源装置のＤＣーＡＣインバータが起動さ
れ、残りの燃料電池電源装置が外部商用電源から外部負
荷に給電している場合であっても、残りの燃料電池電源
装置において外部電源入力端子から接続点に至る線路
は、第１のスイッチにより断たれることとなる関係上、
外部商用電源出力が、前記一部の燃料電池電源装置のＤ
ＣーＡＣインバータに接続されることがないため、ＤＣ
ーＡＣインバータが故障することがない。
の燃料電池電源装置のＤＣーＡＣインバータが起動さ
れ、残りの燃料電池電源装置が外部商用電源から外部負
荷に給電している場合であっても、残りの燃料電池電源
装置において外部電源入力端子から接続点に至る線路
は、第１のスイッチにより断たれることとなる関係上、
外部商用電源出力が、前記一部の燃料電池電源装置のＤ
ＣーＡＣインバータに接続されることがないため、ＤＣ
ーＡＣインバータが故障することがない。
【００２８】さらに、外部商用電源から外部負荷に給電
中に、外部電源入力端子における電圧が所定値以下にな
ると、燃料電池及びＤＣーＡＣインバータが起動される
ので、第１のスイッチがオン、第２のスイッチがオフさ
れることとなり、燃料電池を電源とした、外部負荷への
給電に切り換わる。したがって、例えば、外部商用電源
が停電したような場合であっても、自動的に燃料電池か
らの給電に切り換わり、引き続き、外部負荷を駆動させ
ることができる。
中に、外部電源入力端子における電圧が所定値以下にな
ると、燃料電池及びＤＣーＡＣインバータが起動される
ので、第１のスイッチがオン、第２のスイッチがオフさ
れることとなり、燃料電池を電源とした、外部負荷への
給電に切り換わる。したがって、例えば、外部商用電源
が停電したような場合であっても、自動的に燃料電池か
らの給電に切り換わり、引き続き、外部負荷を駆動させ
ることができる。
【００２９】また、第１のスイッチは、ノーマリオフ型
のリレースイッチで、第２のスイッチは、ノーマリオン
型のリレースイッチで構成されているので、制御装置が
作動していなくても、即ち、燃料電池電源装置が起動さ
れていなくても、外部商用電源を通過出力できる。ま
た、制御装置が作動中であっても、外部商用電源を通過
出力しているときには、スイッチ保持のための電力を要
しない。
のリレースイッチで、第２のスイッチは、ノーマリオン
型のリレースイッチで構成されているので、制御装置が
作動していなくても、即ち、燃料電池電源装置が起動さ
れていなくても、外部商用電源を通過出力できる。ま
た、制御装置が作動中であっても、外部商用電源を通過
出力しているときには、スイッチ保持のための電力を要
しない。
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃料電池の並列運
転システムの概略構成を示す図である。
転システムの概略構成を示す図である。
【図２】上記実施の形態における、リレースイッチＲＹ
１〜３のオン・オフ条件を示す図である。
１〜３のオン・オフ条件を示す図である。
【図３】上記実施の形態における、燃料電池の並列運転
時の状態を示す図である。
時の状態を示す図である。
【図４】上記実施の形態において、並列運転停止時に、
１台の燃料電池電源装置の電源コードが誤って抜かれた
後の状態を示す図である。
１台の燃料電池電源装置の電源コードが誤って抜かれた
後の状態を示す図である。
【図５】上記実施の形態において、マスタ・スレーブが
誤って選択された状態で、全ての燃料電池電源装置のＤ
ＣーＡＣインバータが起動されたときの状態を示す図で
ある。
誤って選択された状態で、全ての燃料電池電源装置のＤ
ＣーＡＣインバータが起動されたときの状態を示す図で
ある。
【図６】従来技術を説明するための図である。
１００、２００、３００、４００ 燃料電池電源装置 １１０、２１０、３１０、４１０ 燃料電池ユニット １２０、２２０、３２０、４２０ ＤＣーＡＣインバー
タ ＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂ、ＲＹ１ｃ、ＲＹ１ｄ リレースイ
ッチ ＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂ、ＲＹ２ｃ、ＲＹ２ｄ リレースイ
ッチ ＲＹ３ａ、ＲＹ３ｂ、ＲＹ３ｃ、ＲＹ３ｄ リレースイ
ッチ ５００、６００、７００ 専用ケーブル
タ ＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂ、ＲＹ１ｃ、ＲＹ１ｄ リレースイ
ッチ ＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂ、ＲＹ２ｃ、ＲＹ２ｄ リレースイ
ッチ ＲＹ３ａ、ＲＹ３ｂ、ＲＹ３ｃ、ＲＹ３ｄ リレースイ
ッチ ５００、６００、７００ 専用ケーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石沢 真樹 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 青木 忠一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 河野 勝 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式 会社 エヌ・ティ・ティ ファシリティ ーズ内 (72)発明者 進藤 浩二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 山本 聡史 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 千本 信安 横浜市港北区網島東６丁目３番20号 株 式会社 エヌエフ回路設計ブロック内 (56)参考文献 特開 平７−336894（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−311651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−13431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−70933（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00 H02J 9/06 505
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料電池と、 マスタ・スレーブの設定が可能で、前記燃料電池の直流
出力を交流出力に変換するＤＣーＡＣインバータと、 ＤＣーＡＣインバータの出力端子と外部負荷が接続され
る交流出力端子とを接続する第１の給電路と、 外部電源入力端子から入力される外部商用電源電圧をそ
のまま前記交流出力端子に出力する第２の給電路と、 前記第１の給電路に設けられた第１のスイッチと、 前記第２の給電路に設けられた第２のスイッチと、 前記ＤＣーＡＣインバータ起動中は、第１のスイッチを
オン、第２のスイッチをオフし、前記燃料電池を電源と
して外部負荷に給電し、前記ＤＣーＡＣインバータ停止
中は、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオン
し、外部商用電源から外部負荷に給電するよう制御する
制御装置と、を有した燃料電池電源装置を複数基備え、マスタ機として設定された燃料電池電源装置とスレーブ
機として設定された残りの燃料電池電源装置が、各燃料
電池電源装置の第１の給電路中のＤＣーＡＣインバータ
の出力端子と第１のスイッチとの間を接続点として、並
列に接続されてなることを特徴とする燃料電池の並列運
転システム。 - 【請求項２】 前記燃料電池電源装置は、さらに、外部
電源入力端子における電圧を検出する電圧検出手段を備
え、 前記制御装置は、外部商用電源から外部負荷に給電中
に、前記電圧検出手段が所定値以下の電圧を検出する
と、前記燃料電池及び前記ＤＣーＡＣインバータを起動
させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の並列
運転システム。 - 【請求項３】 前記第１のスイッチは、ノーマリオフ型
のリレースイッチで、前記第２のスイッチは、ノーマリ
オン型のリレースイッチで構成されていることを特徴と
する請求項１または２記載の燃料電池の並列運転システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08173296A JP3357238B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 燃料電池の並列運転システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08173296A JP3357238B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 燃料電池の並列運転システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09275637A JPH09275637A (ja) | 1997-10-21 |
| JP3357238B2 true JP3357238B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=13754608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08173296A Expired - Fee Related JP3357238B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 燃料電池の並列運転システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357238B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5053332B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2012-10-17 | 島田理化工業株式会社 | 誘導加熱装置 |
| US8786133B2 (en) * | 2009-07-16 | 2014-07-22 | Cyboenergy, Inc. | Smart and scalable power inverters |
| WO2012061055A2 (en) * | 2010-10-25 | 2012-05-10 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell control device and method |
| US9093902B2 (en) | 2011-02-15 | 2015-07-28 | Cyboenergy, Inc. | Scalable and redundant mini-inverters |
| AU2012267441B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-01-19 | Cyboenergy, Inc. | Smart and scalable off-grid mini-inverters |
| US9331488B2 (en) | 2011-06-30 | 2016-05-03 | Cyboenergy, Inc. | Enclosure and message system of smart and scalable power inverters |
| JP2016187290A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力供給システム及び電力変換装置 |
| CN113629803B (zh) * | 2021-07-20 | 2023-08-11 | 重庆电哥科技(集团)有限公司 | 一种储能系统供电方法、储能设备及储能系统 |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP08173296A patent/JP3357238B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09275637A (ja) | 1997-10-21 |
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