JP3378394B2 - Parallel operation device of fuel cell power plant - Google Patents

Parallel operation device of fuel cell power plant

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JP3378394B2 JP33383194A JP33383194A JP3378394B2 JP 3378394 B2 JP3378394 B2 JP 3378394B2 JP 33383194 A JP33383194 A JP 33383194A JP 33383194 A JP33383194 A JP 33383194A JP 3378394 B2 JP3378394 B2 JP 3378394B2
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電プラント
の並列運転装置に係わり、特に電力需要のある現場へパ
ッケージ化された小型低出力タイプの複数による燃料電
池発電プラントを配置して並列運転するに好適な燃料電
池発電プラントの並列運転装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel operation system for a fuel cell power plant, and particularly to a parallel operation by arranging a plurality of small, low output type fuel cell power plants packaged at a site where there is a demand for electric power. The present invention relates to a parallel operation device of a fuel cell power plant suitable for

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、電力は発電機を蒸気タービン等の
原動機で回転させ、この与えられた駆動エネルギーを発
電機によって交流電力として発生させて、発生した交流
電力のまま需要側へ供給する。この方法が電力の発生か
ら消費に至るまで最も都合のよいものとして採用されて
いる。
2. Description of the Related Art Normally, electric power is generated by rotating a generator with a prime mover such as a steam turbine, and the generated drive energy is generated as AC power by the generator, and the generated AC power is supplied as it is to the demand side. This method has been adopted as the most convenient one from the generation of electricity to the consumption.

【0003】一方、蒸気タービン等を駆動させる蒸気
は、ボイラ等により石油,ガス等の燃料を燃焼させた熱
エネルギーにより発生させているが、この燃料エネルギ
ーを熱エネルギーとして取出し、これを蒸気エネルギー
に交換し、さらに、電気エネルギーとして取出すことは
効率面で不利である。このため、近年では、燃料の電気
化学的変化を行わせ、この電気化学的変化の際に発生す
る電子の流れにより直接エネルギーを取出す燃料電池発
電方式が、省エネルギー発電の一つとして注目され採用
されつつある。
On the other hand, steam for driving a steam turbine or the like is generated by thermal energy obtained by burning a fuel such as oil or gas by a boiler or the like. This fuel energy is taken out as thermal energy and used as steam energy. It is disadvantageous in terms of efficiency to exchange it and extract it as electric energy. For this reason, in recent years, a fuel cell power generation method in which fuel is electrochemically changed and energy is directly extracted by a flow of electrons generated at the time of this electrochemical change has been attracting attention and adopted as one of energy-saving power generation. It's starting.

【0004】この燃料電池は、供給される燃料と酸化剤
とを電気化学的に反応させて電力を発生するものである
が、その出力は直流出力であり、特定区域で消費する場
合はこの直流のまま消費し、また、省エネルギー製作の
一貫として大量の電力をまかなう場合には、直流−交流
交換器により交流に変換して電力系統へ供給するように
している。
This fuel cell electrochemically reacts a supplied fuel and an oxidant to generate electric power, whose output is a direct current output, and when consumed in a specific area, this direct current is used. When it is consumed as it is and a large amount of electric power is provided as part of energy-saving production, it is converted into alternating current by a direct current-alternating current exchanger and supplied to the electric power system.

【0005】このようにして特定の電力需要に対して電
力供給を行う場合、その電力需要に見合う1台のプラン
トを新規に製造し電力供給をするかまたはパッケージ化
された低出力タイプのオンサイト型燃料電池プラントを
1台電力需要のある現場付近に設置し、不足分を系統か
らの電力で補うことにより電力供給を行っていた。
When electric power is supplied to a specific electric power demand in this way, a single plant that meets the electric power demand is newly manufactured and supplied with electric power, or a packaged low-power type on-site system is installed. One type fuel cell plant was installed near the site where there is a demand for power, and power was supplied by making up for the shortfall with power from the grid.

【0006】以下このオンサイト型燃料電池プラントの
従来までの発電方法を説明する。
A conventional power generation method for this on-site fuel cell plant will be described below.

【0007】従来の燃料電池プラントの運転方法には次
の3種類があり、それぞれの運転方法をオペレータの操
作により切換えることができた。
There are the following three types of conventional fuel cell plant operation methods, and the respective operation methods can be switched by the operation of the operator.

【0008】(1)待機運転 :プラント内の補機へ
直流変換器出力を供給する運転。 (2)系統連係運転:直流交換器出力を系統へ供給する
運転。 (3)単独負荷運転:直流交換器出力を単独負荷へ系統
に関係なく供給する運転。
(1) Standby operation: An operation for supplying the DC converter output to the auxiliary equipment in the plant. (2) System linkage operation: Operation to supply the output of the DC exchanger to the system. (3) Single load operation: Operation in which the output of the DC exchanger is supplied to the single load regardless of the grid.

【0009】燃料電池プラントの標準的な構成図である
図18を参照して燃料電池プラントの電気出力方法と上
記3種類の運転方法とその切換え方法について説明す
る。
Referring to FIG. 18, which is a standard configuration diagram of a fuel cell plant, an electric output method of the fuel cell plant, the above-mentioned three kinds of operating methods, and a switching method thereof will be described.

【0010】燃料電池プラント1は大別して直流発電部
2と制御装置3と交流出力部4とからなっている。制御
装置3は、電気制御装置13とプロセス制御装置14と
共通メモリ20とにより構成され、電気制御装置13は
交流出力部4を制御し、また、プロセス制御装置14は
直流発電部2を制御する。
The fuel cell plant 1 is roughly divided into a DC power generation section 2, a control device 3 and an AC output section 4. The control device 3 includes an electric control device 13, a process control device 14, and a common memory 20, the electric control device 13 controls the AC output unit 4, and the process control device 14 controls the DC power generation unit 2. .

【0011】まず、前記(1)の待機運転への移行につ
いて説明する。
First, the shift (1) to the standby operation will be described.

【0012】直流発電部2内の燃料電池12は、プロセ
ス制御装置14により制御され、供給される燃料と空気
とにより電気化学変化を起こし、直流起電力を発生す
る。このとき、電気制御装置13は、この直流起電力に
よる電圧を検出し直流昇圧部11が起動するために十分
な電圧になると、直流昇圧部11を起動させる。直流昇
圧部11は燃料電池12で発生した起電力をさらに昇圧
する。これは、この後に起動される直流変換器10によ
り直流から交流へ変換する効率を上げるため行われる。
The fuel cell 12 in the DC power generation section 2 is controlled by the process controller 14 and causes an electrochemical change by the supplied fuel and air to generate a DC electromotive force. At this time, the electric control device 13 detects the voltage due to the DC electromotive force, and when the voltage is sufficient to activate the DC booster 11, activates the DC booster 11. The DC booster 11 further boosts the electromotive force generated in the fuel cell 12. This is done in order to increase the efficiency of conversion from direct current to alternating current by the direct current converter 10 which is activated after this.

【0013】これら直流昇圧部11、直交変換器10が
起動されたことにより、燃料電池12で発生し直流出力
100が交流出力101に変換される。その後に交流出
力電圧が定格に達すると、切換器21が系統側(図示B
側)から直交変換器10側(図示A側)へ切り換わり、
直交変換器10の出力をプラント内の補機類へ供給す
る。このとき燃料電池12からの直流出力100がプラ
ント補機への交流出力電力と直交変換器10等のロス分
を合わせた直流出力電力となる。燃料電池12からの出
力電圧は一定であるため直流電流が上昇する。
When the DC booster 11 and the quadrature converter 10 are activated, the DC output 100 generated in the fuel cell 12 is converted into the AC output 101. After that, when the AC output voltage reaches the rated value, the switch 21 is switched to the system side (B in the figure).
Side) to the orthogonal transformer 10 side (A side in the figure),
The output of the orthogonal transformer 10 is supplied to auxiliary machinery in the plant. At this time, the DC output 100 from the fuel cell 12 becomes the DC output power obtained by adding the AC output power to the plant auxiliary equipment and the loss component of the orthogonal converter 10 and the like. Since the output voltage from the fuel cell 12 is constant, the direct current increases.

【0014】なお、切換器21は交流出力101が出力
されるまでは、系統側(図示B側)にあり系統電力をプ
ラント内の補機に供給する。
The switch 21 is on the system side (B side in the figure) until the AC output 101 is output, and supplies system power to auxiliary equipment in the plant.

【0015】以上説明したように、プラント内の補機へ
の電力供給を直交変換器10からの交流出力101によ
り行い、プラントを維持している状態を前記(1)待機
運転と呼ぶ。このとき、単独負荷運転用遮断器9は
「開」、系統連係用遮断器18は「開」、内部接続遮断
器19は「閉」となっている。従って、負荷6には、系
統22からの電力供給がされている。
As described above, the state in which power is supplied to the auxiliary equipment in the plant by the AC output 101 from the orthogonal converter 10 and the plant is maintained is called (1) standby operation. At this time, the single load operation circuit breaker 9 is "open", the system connection circuit breaker 18 is "open", and the internal connection circuit breaker 19 is "closed". Therefore, the load 6 is supplied with power from the grid 22.

【0016】次に、(1)待機運転とき、(2)系統連
係運転へ移行する場合について説明する。
Next, the case where (1) the standby operation is performed and (2) the system linkage operation is performed will be described.

【0017】まず、待機運転状態にある燃料電池プラン
ト1において、オペレータが電気制御装置13に接続さ
れている端末から系統連係運転を選択すると、プラント
は(2)系統連係運転へ切り換わる。
First, in the fuel cell plant 1 in the standby operation state, when the operator selects the grid connection operation from the terminal connected to the electric control device 13, the plant is switched to (2) grid connection operation.

【0018】待機運転のとき、遮断器5が「閉」状態な
ので内部接続遮断器19を介して系統22から負荷6へ
電力が供給されている。この状態でオペレータが電気制
御装置13に接続された端末から系統連係運転を選択す
ると、交流出力部4内の系統連係用遮断器18が「閉」
となる。これにより、単独負荷運転用遮断器9は
「開」、系統連係用遮断器18は「閉」、内部接続遮断
器19は「閉」となり、切換器21は直交変換器10側
(図示A側)に接続される。
During the standby operation, since the circuit breaker 5 is in the "closed" state, electric power is supplied from the grid 22 to the load 6 via the internal connection circuit breaker 19. In this state, when the operator selects the system linkage operation from the terminal connected to the electric control device 13, the system linkage circuit breaker 18 in the AC output unit 4 is “closed”.
Becomes As a result, the single load operation circuit breaker 9 is “open”, the system connection circuit breaker 18 is “closed”, the internal connection circuit breaker 19 is “closed”, and the switching device 21 is on the orthogonal converter 10 side (A side in the figure). ) Is connected to.

【0019】従って、直交変換器10の交流出力101
からプラント補機を除いた分の電力が負荷6に供給さ
れ、負荷6へは系統22と燃料電池プラント1の両方か
ら電力供給がされる。このとき、燃料電池プラント1は
系統22と同期が取られた交流出力としている。
Therefore, the AC output 101 of the orthogonal transformer 10
Is supplied to the load 6 by removing the plant auxiliary equipment, and the load 6 is supplied from both the grid 22 and the fuel cell plant 1. At this time, the fuel cell plant 1 has an AC output synchronized with the grid 22.

【0020】また、オペレータが端末から系統連係運転
を選択すると同時に、燃料電池プラント1から出力すべ
き有効電力と無効電力とを設定する。オペレータにより
有効電力と無効電力との設定された電気制御装置13で
は直交変換器10に対して出力電圧と位相を操作する。
これにより、オペレータが設定した有効電力と無効電力
とが出力される。
At the same time when the operator selects the system-linked operation from the terminal, the active power and the reactive power to be output from the fuel cell plant 1 are set. The electric control device 13 in which the active power and the reactive power are set by the operator operates the output voltage and the phase with respect to the orthogonal converter 10.
As a result, the active power and the reactive power set by the operator are output.

【0021】次に、(3)単独負荷運転への移行につい
て説明する。
Next, (3) shift to single load operation will be described.

【0022】待機運転状態にある燃料電池プラント1に
おいて、オペレータが電気制御装置13に接続されてい
る端末から単独負荷運転を選択すると、プラントは
(3)単独負荷運転へ切り換わる。
When the operator selects the single load operation from the terminal connected to the electric control device 13 in the fuel cell plant 1 in the standby operation state, the plant switches to (3) single load operation.

【0023】待機運転状態のとき、遮断器5が「閉」状
態なので負荷6に対して系統22からの電力が供給され
ている。この状態でオペレータが電気制御装置13に接
続された端末から単独負荷運転を選択すると、交流出力
部4内の単独負荷運転用遮断器9が「閉」となり内部接
続遮断器19が「開」となる。これにより、単独負荷運
転用遮断器9は「閉」、系統連係用遮断器18は
「開」、内部接続遮断器19は「開」となり、切換器2
1が直交変換器10側(図示A側)に接続されている。
In the standby operation state, since the circuit breaker 5 is in the "closed" state, the load 6 is supplied with electric power from the grid 22. In this state, when the operator selects the single load operation from the terminal connected to the electric control device 13, the single load operation circuit breaker 9 in the AC output unit 4 becomes “closed” and the internal connection circuit breaker 19 becomes “open”. Become. As a result, the single load operation circuit breaker 9 is "closed", the system connection circuit breaker 18 is "open", the internal connection circuit breaker 19 is "open", and the switch 2
1 is connected to the orthogonal transformer 10 side (A side in the drawing).

【0024】従って、直交変換器10の交流出力101
からプラント補機を除いた分の電力が負荷6に供給され
る。このとき、負荷6は燃料電池プラント1の定格出力
より小さい負荷容量に限定される。
Therefore, the AC output 101 of the orthogonal transformer 10
The electric power for which the plant auxiliary equipment is removed is supplied to the load 6. At this time, the load 6 is limited to a load capacity smaller than the rated output of the fuel cell plant 1.

【0025】次に、系統連係運転の制御について図19
を参照しつつ説明する。
Next, the control of the system linkage operation is shown in FIG.
Will be described with reference to.

【0026】まず、予め定められた目標電圧信号vB/
Rと直流昇圧部11の出力信号との偏差信号が比較手段
87によって算出され、偏差信号が昇圧器電圧制御手段
86と直流昇圧部11とに制御されて直流昇圧部11の
出力信号が目標電圧信号vB/Rに追従される。これに
より、目標電圧信号vB/Rに追従制御されて直流昇圧
部11から直流出力が位相制御手段83へ入力される
(図示太線)。
First, a predetermined target voltage signal vB /
The deviation signal between R and the output signal of the DC booster 11 is calculated by the comparison means 87, and the deviation signal is controlled by the booster voltage control means 86 and the DC booster 11 so that the output signal of the DC booster 11 is the target voltage. The signal vB / R is followed. As a result, the DC output from the DC booster 11 is controlled by the target voltage signal vB / R and is input to the phase control means 83 (thick line in the figure).

【0027】一般に、有効電力Pと無効電力Qは次の式
(1)と(2)で示される。
In general, active power P and reactive power Q are expressed by the following equations (1) and (2).

【0028】 P=[Va・Vb sinΘ]/Z−−−−−−−−(1) Q=[Va・(Va−Vb)cosΘ]/Z−−−−(2)[0028]   P = [Va.Vb sin .THETA.] / Z -------- (1)   Q = [Va. (Va-Vb) cos [theta]] / Z --- (2)

【0029】ここで、Va:直交変換器の出力電圧 Vb:系統の電圧 Z:直交変換器と系統の連係インピーダンス Θ:直交変換器の出力電圧波形と系統の電圧波形の位相
Here, Va: output voltage of the quadrature converter Vb: voltage of the system Z: impedance of connection between the quadrature converter and the system Θ: phase difference between output voltage waveform of the quadrature converter and voltage waveform of the system

【0030】上記式(1),(2)より有効電力Pと無
効電力Qとは、直交変換器10の出力電圧Vaとその位
相Θを調整すればよいことが判る。上記の考えから有効
電力Pと無効電力Qの制御は、図19に示すオペレータ
による有効電力設定Psetと無効電力設定Qsetに
よって実現される。
From the above equations (1) and (2), it is understood that the active power P and the reactive power Q may be adjusted by adjusting the output voltage Va of the quadrature converter 10 and its phase Θ. From the above idea, control of the active power P and the reactive power Q is realized by the active power setting Pset and the reactive power setting Qset by the operator shown in FIG.

【0031】すなわち、図19の右上に示す有効電力設
定Psetと有効電力P(図示太線)とが比較手段80
へ入力され、得られる偏差信号が有効電力制御手段81
により制御演算され、得られる信号が加算手段82へ入
力される。
That is, the active power setting Pset and active power P (thick line in the figure) shown in the upper right of FIG.
Is input to the active power control means 81.
The signal obtained by the control calculation is input to the adding means 82.

【0032】次に、系統22から系統同期信号発生手段
91によって系統同期信号が取込まれる(図示太線)。
この系統同期信号と有効電力制御手段81の出力信号と
が加算手段82により加算され、位相制御手段83によ
り位相Θが生成される。
Next, the system synchronization signal is fetched from the system 22 by the system synchronization signal generation means 91 (thick line in the figure).
This system synchronization signal and the output signal of the active power control means 81 are added by the addition means 82, and the phase control means 83 generates the phase Θ.

【0033】一方、オペレータによって設定される無効
電力設定Qset(図示右下)と無効電力とが比較手段
88へ入力され得られた偏差信号が無効電力制御手段8
4によって制御演算されて交流出力電圧制御定数%Fが
電圧制御手段85へ出力される。
On the other hand, the reactive power setting Qset (lower right in the figure) set by the operator and the reactive power are input to the comparing means 88, and the obtained deviation signal is the reactive power control means 8.
4, the AC output voltage control constant% F is output to the voltage control means 85.

【0034】これによって、位相制御手段83による位
相Θと電圧制御手段85による電圧vとからスイッチン
グトランジスタがON/OFFされて図20に示すPW
M波(図示下段)が生成される。
As a result, the switching transistor is turned on / off based on the phase Θ by the phase control means 83 and the voltage v by the voltage control means 85, and the PW shown in FIG.
An M wave (lower stage in the figure) is generated.

【0035】この図20に示すPWM波は電圧vでON
の時間幅が定まり、トランジスタがPWM波の立ち上が
りの時間間隔だけONとなる。このとき、位相Θ操作は
PWM波の0クロスの立ち上がりタイミングを変えるこ
とにより操作でき、電圧vの操作量はPWM波のON時
間を変えることにより操作される。この結果、図示上段
のような交流出力波形の平均値が得られる。
The PWM wave shown in FIG. 20 is turned on at the voltage v.
Is determined, and the transistor is turned on for the time interval of the rise of the PWM wave. At this time, the phase Θ operation can be performed by changing the rising timing of the 0 cross of the PWM wave, and the operation amount of the voltage v is operated by changing the ON time of the PWM wave. As a result, the average value of the AC output waveform as shown in the upper part of the figure is obtained.

【0036】このような制御により燃料電池プラント1
は系統に同期した電力供給を行い、さらに、有効電力と
無効電力とを制御している。
By such control, the fuel cell plant 1
Supplies power in synchronism with the grid and further controls active power and reactive power.

【0037】次に、待機運転中および単独負荷運転中に
おける直交変換器10と直流昇圧部11を制御する電気
制御装置13の制御内容を図21を参照して説明する。
Next, the control contents of the electric control unit 13 for controlling the quadrature converter 10 and the DC booster 11 during the standby operation and the single load operation will be described with reference to FIG.

【0038】まず、直流昇圧部11の電圧制御は、図1
9で説明した系統連係時と同様で目標電圧信号vB/R
に直流昇圧部11の出力信号が追従するように比較手段
87からの偏差信号を昇圧器電圧制御手段86により制
御する。直流昇圧部11の電圧制御の方法は、上記系統
連係時の方法と同様である。
First, the voltage control of the DC booster 11 will be described with reference to FIG.
The target voltage signal vB / R is the same as in the system linkage described in 9.
The deviation signal from the comparison means 87 is controlled by the booster voltage control means 86 so that the output signal of the DC boosting section 11 follows. The method for controlling the voltage of the DC booster 11 is the same as the method for system linkage.

【0039】単独負荷運転のときは系統連係運転と異な
り有効電力制御および無効電力制御は行わず、出力電圧
一定制御を行うのみである。その理由は負荷運転中は直
交変換器10に接続される負荷の成分により必要となる
有効電力Pと無効電力Qが一義に決まるからである。つ
まり、純抵抗負荷分の大きさで有効電力の大きさ、イン
ダクタンスとコンデンサ分の負荷の大きさにより無効電
力Qの大きさが決まる。従って、この場合の出力側であ
る直交変換器10で制御する必要はなく、燃料電池プラ
ント1の定格以内の負荷容量を接続する場合、負荷6側
で必要な電力を直交変換器10が出力する。
In the single load operation, unlike the system linkage operation, active power control and reactive power control are not performed, but output voltage constant control is only performed. The reason is that the active power P and the reactive power Q required are uniquely determined by the components of the load connected to the orthogonal converter 10 during the load operation. That is, the size of the active power is determined by the size of the pure resistance load, and the size of the reactive power Q is determined by the size of the load of the inductance and the capacitor. Therefore, it is not necessary to control the quadrature converter 10 on the output side in this case, and when connecting the load capacity within the rating of the fuel cell plant 1, the quadrature converter 10 outputs the necessary electric power on the load 6 side. .

【0040】また、単独負荷運転中のプラントは、交流
出力を系統22と同期させる必要がないため、電気制御
装置13内に設ける基準クロックにより、その周波数を
保持することができる。
Since the plant under the single load operation does not need to synchronize the AC output with the system 22, the frequency can be held by the reference clock provided in the electric control device 13.

【0041】このようにして、単独負荷運転の場合、基
準クロックから生成された位相Θrefと比較手段90
により算出された出力電圧vと目標電圧viの偏差信号
から%F算出手段89により算出される交流出力電圧制
御定数%Fと位相制御手段83により生成される位相Θ
と電圧制御手段85により生成される電圧vとから図2
0に示すと同様のPWM波が生成される。このPWM波
により直交変換器10を制御し交流出力の電圧を目標値
に制御する。
Thus, in the case of single load operation, the phase Θref generated from the reference clock and the comparison means 90
The AC output voltage control constant% F calculated by the% F calculating means 89 from the deviation signal of the output voltage v calculated by the above and the target voltage vi and the phase Θ generated by the phase controlling means 83.
2 and the voltage v generated by the voltage control means 85.
A PWM wave similar to that shown in 0 is generated. This PWM wave controls the orthogonal converter 10 to control the voltage of the AC output to a target value.

【0042】このように、従来のオンサイト型燃料電池
プラントは、待機運転、系統連係運転、単独負荷運転と
いう3種類の運転方法を持ち、それぞれの運転方法に対
し、直交変換器の制御方法を変えて、できるだけ安定し
た電力供給を電力需要に対して行っていた。
As described above, the conventional on-site type fuel cell plant has three kinds of operation methods of standby operation, system linkage operation, and single load operation, and the orthogonal converter control method is provided for each operation method. Instead, the power supply was as stable as possible to the power demand.

【0043】[0043]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図18
により説明した従来の燃料電池プラント1には次の問題
がある。
However, as shown in FIG.
The conventional fuel cell plant 1 described above has the following problems.

【0044】まず、第一に、系統22に接続するために
電力需要がある現場へ特別の送電線を配設する必要があ
るため多額の工事費等を要する。また、前記(2)の系
統連係運転のときは、燃料電池プラント1では、負荷6
の電力需要が追いつけず、不足分を系統22から補うの
である。従って、負荷6の要求負荷量Xと燃料電池プラ
ント1の定格容量YとがX>Yの関係のとき、系統異常
が発生すれば燃料電池プラント1のみでは過負荷とな
り、燃料電池プラント1の保護のため燃料電池プラント
1が強制停止となり電力供給が完全停止するという問題
がある。
First of all, a large amount of construction cost is required because it is necessary to arrange a special power transmission line at the site where there is a power demand for connecting to the system 22. In addition, during the system linkage operation of (2) above, in the fuel cell plant 1, the load 6
The power demand cannot be caught up and the shortage is compensated from the grid 22. Therefore, when the required load amount X of the load 6 and the rated capacity Y of the fuel cell plant 1 have a relation of X> Y, if the system abnormality occurs, the fuel cell plant 1 alone becomes overloaded and the fuel cell plant 1 is protected. Therefore, there is a problem that the fuel cell plant 1 is forcibly stopped and the power supply is completely stopped.

【0045】また、第二に、前記(3)単独運転の場
合、負荷6の要求負荷容量Xと燃料電池プラント1との
定格容量Yとの間でX<Yの関係が常に成立する必要が
あり、負荷6の最大要求負荷容量に見合った余裕のある
専用の燃料電池プラント1を製造し現場に設置しなけれ
ばならなかった。このような場合、当初と比べ設備が増
設され、電力需要が増加すれば、系統からの電力に頼ら
ざるを得なく、負荷6の設備がなくなり燃料電池プラン
ト1が不要となっても、専用の燃料電池プラント1で
は、他の現場へ持って行って転用することも困難であっ
た。
Secondly, in the case of (3) islanding operation, it is necessary that the relationship of X <Y is always established between the required load capacity X of the load 6 and the rated capacity Y of the fuel cell plant 1. Therefore, it was necessary to manufacture a dedicated fuel cell plant 1 having a margin commensurate with the maximum required load capacity of the load 6 and to install it on the site. In such a case, if the facilities are expanded and the power demand increases compared to the beginning, the power from the grid must be relied on, and even if the fuel cell plant 1 becomes unnecessary without the facilities for the load 6, the dedicated In the fuel cell plant 1, it was also difficult to take it to another site and divert it.

【0046】そこで、本発明は特定負荷の大小に応じ複
数の燃料電池プラント1を並列運転させる燃料電池発電
プラントの並列運転装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a parallel operation apparatus for a fuel cell power generation plant, which operates a plurality of fuel cell plants 1 in parallel according to the magnitude of a specific load.

【0047】[0047]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、特定
負荷に対して複数台からなる燃料電池のプラントが並列
接続されて電力供給系統を構成し、それぞれのプラント
は、燃料電池によって直流電圧を発生させる直流発電部
と、この直流発電部により発生した直流電圧を昇圧し直
流を交流へ変換する直交変換器を有する交流出力部と、
直流発電部内の各プロセス量を制御するプロセス制御装
置と、プラントの運転停止状態に応じて複数台のプラン
トの内で主導的な1つのマスタープラントを決定し、残
りをマスタープラントに従属するスレーブプラントとす
るプラントと共に、特定負荷の電力要求量とプラントの
運転台数とから各プラントの負荷負担量を決定する負荷
分担制御装置と、マスタープラントから特定負荷へ出力
する交流出力とスレーブプラントの交流出力とを同期さ
せるために自プラントがマスタープラントのとき自プラ
ントの交流出力に同期する同期信号を出力する一方、自
プラントがスレーブプラントのときマスタープラントの
同期信号を取込む同期信号切換装置と、直交変換器から
出力される有効電力量と無効電力とがそれぞれの負荷分
担量へ追従し、直交変換器から出力される電圧がマスタ
ープラントの目標値となるように共に、マスタープラン
トに同期信号に同期した直交変換器から特定負荷へ各プ
ラントが同形の交流波形出力をするようにPWM信号を
生成する電気制御装置と、それぞれのプラントの運転状
態を取込み全プラントの運転状態を保存する共通メモリ
とを設けるようにしたものである。
According to a first aspect of the invention, a plurality of fuel cell plants for a specific load are connected in parallel to form a power supply system, and each plant uses a direct current through a fuel cell. A DC power generation unit that generates a voltage, an AC output unit that has a quadrature converter that boosts the DC voltage generated by this DC power generation unit and converts DC to AC,
A process control device that controls each process amount in the DC power generation unit, and a slave master plant that determines one master plant leading among a plurality of plants according to the operation stop state of the plant and the rest depends on the master plant. Along with the plant, the load sharing control device that determines the load burden of each plant from the power demand of the specific load and the number of operating plants, and the AC output of the master plant to the specific load and the AC output of the slave plant. In order to synchronize the output of a synchronization signal that synchronizes with the AC output of the own plant when the own plant is the master plant, a synchronization signal switching device that takes in the synchronization signal of the master plant when the own plant is the slave plant, and orthogonal transformation The active power and the reactive power output from the device follow the respective load sharing amounts, and A PWM signal is generated so that the voltage output from the converter will be the target value of the master plant and that each plant will output an AC waveform of the same shape from the orthogonal converter synchronized with the synchronization signal to the master plant to the specific load. And a common memory for taking in the operating states of the respective plants and storing the operating states of all the plants.

【0048】請求項2の発明は、請求項1記載の燃料電
池発電プラントの並列運転装置において、負荷分担制御
装置は、共通メモリから各プラントの運転または停止状
況を取込み、予め定められたルールに従ってどのプラン
トを優先的にマスタープラントとするか優先度の指数で
表す自プラントの優先度の指数を計算し、共通メモリへ
保存する計算部と、共通メモリから各プラントの優先度
の指数を入力してこれらの優先度の指数の大小関係から
自プラントがマスタープラントかスレーブプラントかを
決定し、共通メモリへ保存するマスタープラント決定部
と、共通メモリから取込まれた特定負荷の要求量とプラ
ント運転台数とから所定の計算に従って各プラントの負
荷分担量を計算して共通メモリへ保存する負荷分担量決
定部とを設けるようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the parallel operating system for a fuel cell power plant according to the first aspect, the load sharing control device takes in the operating or shutdown status of each plant from a common memory and follows a predetermined rule. Which plant should be given priority as the master plant is calculated by calculating the priority index of the own plant, which is expressed by the priority index, and the calculation unit that saves it in the common memory and the priority index of each plant from the common memory are input. The master plant determination unit that determines whether the own plant is a master plant or a slave plant based on the magnitude relationship of these priority indices, and saves it in a common memory, and the required amount of specific load fetched from the common memory and plant operation. A load sharing amount determining unit that calculates the load sharing amount of each plant according to a predetermined calculation from the number of units and saves it in a common memory will be provided. It is obtained by the.

【0049】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2記載の燃料電池発電プラントの並列運転装置におい
て、電気制御装置は、共通メモリを参照して自プラント
がマスタープラントのとき同期信号を出力する一方、自
プラントがスレーブプラントのとき他プラントのマスタ
ープラントから同期信号を一旦取込みバイパス出力する
同期信号処理装置と、自プラントが停止中若しくは異常
時に同期信号が同期信号処理装置をバイパスするバイパ
ス信号を出力する電気制御装置監視器とを設け、同期信
号切換装置は、同期信号を入力する入口側と出力する出
口側とを有し、それぞれの各プラントの入口側と出口側
とが相互に接続され同期信号が各プラントへ伝達するよ
うに閉ループを形成した同期信号伝送路と、同期信号処
理装置からの同期信号を取込み出力する一方、バイパス
信号が入力されると、同期信号をバイパスさせるように
切換える同期信号切換手段を設けるようにしたものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the parallel operation system for a fuel cell power plant according to the first or second aspect, the electric control unit refers to the common memory and outputs a synchronization signal when the own plant is the master plant. While outputting, when the own plant is a slave plant, a synchronization signal processing device that temporarily fetches and outputs the synchronization signal from the master plant of another plant, and a bypass that the synchronization signal bypasses the synchronization signal processing device when the own plant is stopped or abnormal An electric control device monitor for outputting a signal is provided, and the synchronous signal switching device has an inlet side for inputting a synchronous signal and an outlet side for outputting, and the inlet side and the outlet side of each plant are mutually The synchronous signal transmission line that is connected and forms a closed loop so that the synchronous signal is transmitted to each plant, and the synchronous signal from the synchronous signal processing device. While uptake outputting, when the bypass signal is input, is obtained by so providing the synchronizing signal switching means for switching so as to bypass the synchronization signal.

【0050】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
記載のいずれかの燃料電池発電プラントの並列運転装置
において、電気制御装置は、共通メモリから各種データ
を取込み自プラントがマスタープラントのとき同期信号
処理装置から同期信号を取込みまたは自プラントがスレ
ーブプラントのとき同期信号切換装置を介して同期信号
を取込む同期信号入力部と、同期信号に同期し、直交変
換器から出力される有効電力量が負荷分担量となるよう
に位相制御信号を出力する有効電力位相制御部と、直交
変換器から出力される電圧がマスタープラントにより予
め定めた電圧目標値となるように電圧信号を出力する電
圧制御部と、直交変換器から出力される無効電力量が無
効電力負担量となるように交流出力部に備える直流昇圧
部の直流出力電圧を増減させる無効電力制御部と、有効
電力位相制御部からの位相制御信号と電圧制御部から電
圧信号とを入力してPWM波形を生成して直交変換器へ
出力するPWM波生成部とを設けるようにしたものであ
る。
The invention of claim 4 is the invention of claims 1 to 3.
In any one of the parallel operation devices of the fuel cell power plant described above, the electric control device fetches various data from the common memory and fetches the synchronization signal from the synchronization signal processing device when the own plant is the master plant or the own plant is the slave plant. When the synchronization signal input unit takes in the synchronization signal via the synchronization signal switching device, and the phase control signal is output in synchronization with the synchronization signal so that the amount of active power output from the orthogonal converter becomes the load sharing amount. The power phase control unit, the voltage control unit that outputs a voltage signal so that the voltage output from the quadrature converter becomes a voltage target value that is predetermined by the master plant, and the reactive power output from the quadrature converter is invalid. The active power phase control unit and the reactive power control unit that increases or decreases the DC output voltage of the DC boosting unit provided in the AC output unit so as to cover the power load. Is obtained by the provided a PWM wave generator outputting the orthogonal transformer to generate a PWM waveform from the phase control signal and the voltage control unit to input a voltage signal.

【0051】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4
記載のいずれかの燃料電池発電プラントの並列運転装置
において、プロセス制御装置は、直流発電部からの直流
出力電流を予め定めた関数により目標値として、直流電
流の増減に応じて燃料制御弁を制御して改質燃料中の水
素を増減させる燃料流量制御部と、直流出力電流の増減
と改質水素の増減に応じて蒸気量と水素量の混合比を増
減させる蒸気エジェクタ制御部と、直流出力電流の増減
に応じてバーナ空気制御弁を制御してバーナへの空気量
を増減させるバーナ空気流量制御部と、直流出力電流の
増減に応じてプロセス空気制御弁を制御して空気極への
空気流量を増減させるプロセス空気流量制御部と、直流
出力電流の増減に応じて電池冷却水ヒータと電池冷却水
温度制御弁を制御して電池冷却水温度を増減させる電池
冷却水温度制御部とを設けるようにしたものである。
The invention of claim 5 is the first to fourth aspects of the invention.
In any one of the parallel operation devices of the fuel cell power plant described above, the process control device controls the fuel control valve according to an increase / decrease in the DC current, using the DC output current from the DC power generation unit as a target value by a predetermined function. The fuel flow rate control unit that increases / decreases the hydrogen in the reformed fuel, the steam ejector control unit that increases / decreases the mixing ratio of the steam amount and the hydrogen amount according to the increase / decrease in the DC output current and the change in the reformed hydrogen, and the DC output The burner air flow controller controls the burner air control valve to increase or decrease the amount of air to the burner according to the increase or decrease of the current, and the process air control valve to control the air to the air electrode according to the increase or decrease of the DC output current. A process air flow rate control unit that increases / decreases the flow rate, and a battery cooling water temperature control unit that controls the battery cooling water heater and the battery cooling water temperature control valve according to the increase / decrease in DC output current to increase / decrease the battery cooling water temperature. It is obtained as provided.

【0052】[0052]

【作用】請求項1の発明によれば、複数の並列運転中の
プラントの内で所定のルールにより主導的なプラントと
してマスタープラントが決定され、残りがスレーブプラ
ントとされ、さらに、特定負荷の電力要求量から各プラ
ントの負荷分担量が決定される。そして、運転中の各プ
ラントでは、マスタープラントからの同期信号に同期し
て直交変換器から出力される有効電力量が負荷分担量と
なるように追従し、かつ、直交変換器から出力される無
効電力量が負荷分担量となるように追従し、さらに、直
交変換器から出力される電圧がマスタープラントの電圧
目標値となるように追従して、各プラントの直交変換器
から同形状のPWMパターンに基づいて交流出力波形が
出力されるように制御がされる。これにより、運転中の
プラントの出力が全て同期が取られ特定負荷の電力需要
に見合って各プラントが負荷分担がされる。さらに、各
プラントのPWMパターンを同形にすることができるか
ら有効電力、無効電力、出力電圧が各プラント共に同じ
で並列運転中の横流を防止することができる。また、並
列運転中のあるプラントが故障等で停止しても、残りの
プラントの各々負荷分担を変更することができ、並列運
転中に後から運転するプラントを増加させることもでき
る。従って、特定負荷に対して1台の専用プラントを製
造する必要がなく、複数の汎用の量産化されたプラント
を用いて電力需要に答えることができ経済的な運用がで
きる。
According to the invention of claim 1, the master plant is determined as a leading plant by a predetermined rule among a plurality of plants in parallel operation, and the rest are slave plants. The load sharing amount of each plant is determined from the required amount. Then, in each operating plant, the active power amount output from the orthogonal converter is synchronized with the synchronization signal from the master plant so as to be the load sharing amount, and the output from the orthogonal converter is invalid. The electric power amount follows the load sharing amount, and further, the voltage output from the quadrature converter follows the master plant voltage target value. The control is performed so that the AC output waveform is output based on the. As a result, the outputs of the operating plants are all synchronized, and the loads of the plants are shared in proportion to the power demand of the specific load. Further, since the PWM patterns of the plants can be made the same, the active power, the reactive power, and the output voltage are the same in each plant, and thus it is possible to prevent the cross current during parallel operation. Further, even if one plant in parallel operation stops due to a failure or the like, the load sharing of each of the remaining plants can be changed, and the number of plants to be operated later can be increased during parallel operation. Therefore, it is not necessary to manufacture one dedicated plant for a specific load, and a plurality of general-purpose mass-produced plants can be used to meet the power demand and economical operation can be performed.

【0053】請求項2の発明によれば、各プラントの運
転または停止状況と予め定めたルールから運転中のどの
プラントを優先的にマスタープラントとするかを優先度
の指数で表す優先度の指数が計算され、この優先度の指
数の大小関係からマスタープラントが決定され、残りが
スレーブプラントとされる。また、特定負荷の電力需要
量と運転台数とから1台当たりの負荷分担量が計算さ
れ、これらのデータが共通メモリへ保存される。これに
より、並列運転中にマスタープラントが故障して停止す
るとき、各プラントの優先度の指数から次のマスタープ
ラントとなるプラントが直ちに決定され、円滑な並列運
転が行われる。また、特定負荷の電力需要の増減や運転
中プラントが故障で停止するとき、さらに、停止中のプ
ラントが運転を再開するとき、負荷分担量が計算され、
これに基づいて各プラントの電力が出力される。従っ
て、並列運転中の特定負荷の電力需要に安定、かつ、確
実に追従することができる。
According to the second aspect of the present invention, a priority index indicating which operating plant is preferentially set as the master plant based on the operating or shutdown status of each plant and a predetermined rule. Is calculated, the master plant is determined from the magnitude relation of the index of this priority, and the rest are slave plants. Further, the load sharing amount per unit is calculated from the power demand amount of the specific load and the number of operating units, and these data are stored in the common memory. Thus, when the master plant fails and stops during parallel operation, the next master plant is immediately determined from the priority index of each plant, and smooth parallel operation is performed. Also, when the power demand of a specific load increases or decreases or the operating plant stops due to a failure, and when the stopped plant restarts operation, the load sharing amount is calculated,
Based on this, the power of each plant is output. Therefore, it is possible to reliably and reliably follow the power demand of the specific load during parallel operation.

【0054】請求項3の発明によれば、マスタープラン
トで生成される同期信号が同期信号伝送路を介してスレ
ーブプラントへ伝送され、異常または停止中のプラント
のときにはバイパスされ、途中に正常復帰または運転が
再開されたとき、バイパスしないで同期信号がスレーブ
プラントへ取込まれる。これにより、並列運転中にプラ
ントが異常となったり、停止したり、運転が再開しても
何ら特定負荷に影響を与えることなくプラントが同期さ
れた電力を供給することができる。
According to the third aspect of the present invention, the synchronization signal generated in the master plant is transmitted to the slave plant via the synchronization signal transmission line, bypassed in the case of an abnormal or stopped plant, and restored to normal during the operation. When the operation is resumed, the synchronization signal is taken into the slave plant without bypassing. As a result, it is possible to supply the synchronized power to the plants without affecting the specific load even if the plants become abnormal, stop, or restart during parallel operation.

【0055】請求項4の発明によれば、有効電力位相制
御部により同期信号に同期し直交変換器から出力される
有効電力量が負荷分担量となるように位相制御信号が出
力され、電圧制御部により交流出力電圧がマスタープラ
ントの目標値となるように電圧信号が出力され、無効電
力制御部により直交変換器から出力される無効電力が無
効電力分担量となるように直流昇圧部の直流出力電圧が
制御される。さらに、位相制御信号と電圧信号とからP
WM波形が生成される。これにより、各プラントのPW
M波が同パターンとなり、各プラント間に横流が発生す
ることがなく、特定負荷に対して安定した電力を供給で
きる。
According to the fourth aspect of the present invention, the active power phase control section outputs the phase control signal so that the active power amount synchronized with the synchronization signal and output from the quadrature converter becomes the load sharing amount, and the voltage control is performed. Section outputs a voltage signal so that the AC output voltage becomes the target value of the master plant, and the reactive power control section outputs the DC power of the DC booster section so that the reactive power output from the orthogonal converter becomes the reactive power sharing amount. The voltage is controlled. Furthermore, from the phase control signal and the voltage signal, P
A WM waveform is generated. As a result, PW of each plant
The M waves have the same pattern, a cross current does not occur between plants, and stable power can be supplied to a specific load.

【0056】請求項5の発明によれば、直流発電部が出
力する直流出力電流の増減に応じて先行的にプラント内
の各プロセス量を増減させて各プロセス量が追従され
る。これにより、並列運転では、負荷分担が変化し易く
直交変換器からの交流出力が変化して直流発電部の直流
出力電流が変動するがこれに追従して各プロセス量が変
化する。従って、燃料電池に加わる負担が軽減されプラ
ント全体が常に安定する。
According to the fifth aspect of the present invention, each process amount is tracked by increasing or decreasing each process amount in the plant in advance in accordance with the increase or decrease of the DC output current output from the DC power generation unit. As a result, in parallel operation, the load sharing is likely to change, the AC output from the orthogonal converter changes, and the DC output current of the DC power generation unit fluctuates, but the process amounts change accordingly. Therefore, the load on the fuel cell is reduced and the entire plant is always stable.

【0057】[0057]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0058】図1は、本発明の第1実施例を示す燃料電
池発電プラントの並列運転装置の構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a parallel operating system for a fuel cell power plant showing a first embodiment of the present invention.

【0059】図において、複数の燃料電池プラント1が
母線17に接続され、遮断器5を介して負荷6に接続さ
れている。
In the figure, a plurality of fuel cell plants 1 are connected to a bus bar 17 and connected to a load 6 via a circuit breaker 5.

【0060】各燃料電池プラント1は、直流発電部2と
制御装置3と交流出力部4からなっている。直流発電部
2は、図18と同様の燃料電池12を有し、制御装置3
は電気制御装置13とプロセス制御装置14と共通メモ
リ20と負荷分担制御装置15と同期信号切換装置16
とを設け、並列運転が可能のように構成されている。
Each fuel cell plant 1 comprises a DC power generation unit 2, a controller 3 and an AC output unit 4. The DC power generation unit 2 has a fuel cell 12 similar to that shown in FIG.
Is an electric control device 13, a process control device 14, a common memory 20, a load sharing control device 15, and a synchronization signal switching device 16.
And are provided so that parallel operation is possible.

【0061】交流出力部4は、直交変換器10と直流昇
圧部11と遮断器9とからなっている。そして、各燃料
電池プラント1の負荷分担制御装置15が互いにデータ
伝送路7によって接続されると共に、同期信号切換装置
16が互いに同期信号伝送路8によって接続されてい
る。
The AC output unit 4 comprises a quadrature converter 10, a DC boosting unit 11 and a circuit breaker 9. The load sharing control devices 15 of the fuel cell plants 1 are connected to each other by the data transmission line 7, and the synchronization signal switching devices 16 are connected to each other by the synchronization signal transmission line 8.

【0062】ここで、電気制御装置13は、直交変換器
10から出力される有効電力量と無効電力量とがそれぞ
れの負荷分担量へ追従し、直交変換器10から出力され
る電圧がマスタープラントの目標値となるように共に、
マスタープラントに同期信号に同期した直交変換器10
から特定負荷へ各プラントが同形の交流波形出力をする
ようにPWM信号を生成するものである。
Here, in the electric control device 13, the active power amount and the reactive power amount output from the orthogonal transformer 10 follow the respective load sharing amounts, and the voltage output from the orthogonal transformer 10 becomes the master plant. Together so that the target value of
Orthogonal converter 10 synchronized with the synchronization signal with the master plant
To a specific load, a PWM signal is generated so that each plant outputs an AC waveform of the same shape.

【0063】プロセス制御装置14は、直流発電部2内
の各プロセス量を制御するものである。
The process control device 14 controls each process amount in the DC power generation section 2.

【0064】負荷分担制御装置15は、プラントの運転
停止状態と予め定めたルールとにより複数台のプラント
の内で主導的な1つのマスタープラントを決定し、残り
をマスタープラントに従属するスレーブプラントとする
プラントと共に、特定負荷の電力要求量とプラントの運
転台数とから各プラントの負荷負担量を決定するもので
ある。
The load sharing control device 15 determines one master plant leading among a plurality of plants according to the operation stop state of the plant and a predetermined rule, and the rest as slave plants subordinate to the master plant. The load burden amount of each plant is determined from the power demand of the specific load and the number of operating plants.

【0065】同期信号切換装置16は、マスタープラン
トから特定負荷へ出力する交流出力とスレーブプラント
の交流出力とを同期させるために自プラントがマスター
プラントのとき自プラントの交流出力に同期する同期信
号を出力する一方、自プラントがスレーブプラントのと
きマスタープラントの同期信号を取込むものである。
The synchronizing signal switching device 16 sends a synchronizing signal synchronized with the AC output of the own plant when the own plant is the master plant in order to synchronize the AC output output from the master plant to the specific load and the AC output of the slave plant. While outputting, it takes in the synchronization signal of the master plant when the own plant is a slave plant.

【0066】共通メモリ20は、それぞれのプラントの
運転状態を取込み全プラントの運転状態を保存するもの
である。
The common memory 20 is for taking in the operating states of the respective plants and storing the operating states of all the plants.

【0067】以上の構成で、負荷分担制御装置15の作
用から順次説明すると、まず、図2に示すように、負荷
分担制御装置15が停止中にはOFF状態であり、電源
投入操作等により負荷分担制御装置15が初期化状態に
入る(図示矢印方向)。初期化処理が終了すると停止状
態に遷移する。この状態において、電気制御装置13が
停止中および先に説明した待機運転状態であれば、負荷
分担制御装置15は停止状態に停滞し、電気制御装置1
3が負荷運転状態であれば、負荷分担制御装置15は発
電状態に遷移する。
The operation of the load sharing control device 15 will be sequentially described with the above configuration. First, as shown in FIG. 2, the load sharing control device 15 is in the OFF state while the load sharing control device 15 is stopped, and the load is turned on by a power-on operation or the like. The sharing control device 15 enters the initialization state (in the direction of the arrow in the figure). When the initialization process ends, the state transits to the stopped state. In this state, if the electric control device 13 is stopped and is in the standby operation state described above, the load sharing control device 15 stays in the stopped state, and the electric control device 1
If 3 is the load operating state, the load sharing control device 15 transitions to the power generating state.

【0068】逆に、電気制御装置13が負荷運転から故
障などの何らかの理由により待機運転または停止状態に
なると、負荷分担制御装置15が停止状態に遷移され
る。ここで、電気制御装置13と負荷分担制御装置15
とは互いの運転状態を含めた様々なパラメータを共通メ
モリ20を介して通信を行っているため、互いの運転状
態を知ることができる。
On the contrary, when the electric control device 13 is changed from the load operation to the standby operation or the stopped state for some reason such as a failure, the load sharing control device 15 is transited to the stopped state. Here, the electric control device 13 and the load sharing control device 15
Since various parameters including the mutual driving state are communicated via the common memory 20, the mutual driving state can be known.

【0069】次に、停止状態のときの負荷分担制御装置
15による処理について図3を参照して説明する。
Next, the processing by the load sharing control device 15 in the stopped state will be described with reference to FIG.

【0070】まず、負荷分担制御装置15が停止する
と、負荷分担制御ステート書込み処理が行われ、現在の
負荷分担制御装置15の状態である停止状態が共通メモ
リ20に書込まれ(S1)、優先度初期化処理により自
分自身の持つ優先度の指数を表す優先順位番号(PRI
_0)を「1」にセットする(S2)。
First, when the load sharing control device 15 is stopped, the load sharing control state writing process is performed, and the current stopped state, which is the state of the load sharing control device 15, is written in the common memory 20 (S1), and the priority is given. The priority number (PRI
_0) is set to "1" (S2).

【0071】次に、データ伝送路7を介して各プラント
の負荷分担制御装置15が持つ優先度番号を受信し(S
3)優先度計算処理がされ、自分の優先度番号が再計算
される(S4)。これによって、自分のプラントがマス
タープラントかスレーブプラントかの判断処理を行う
(S5)。このマスター/スレーブ判断処理により自分
プラントがマスターかスレーブかが判断され、マスター
フラグ(D_MASTER)が決定される。このマスタ
ーフラグがマスターフラグ書込み処理により共通メモリ
20へ書込み(S6)、共通メモリ20から電気制御装
置13の運転状態が読込まれる(S7)。この結果、自
分のプラントが発電中か否かの判断が行われる(S
8)。
Next, the priority number held by the load sharing control device 15 of each plant is received via the data transmission line 7 (S
3) The priority calculation process is performed, and the priority number of the user is recalculated (S4). Thereby, it is determined whether the own plant is the master plant or the slave plant (S5). By this master / slave determination processing, it is determined whether the own plant is the master or the slave, and the master flag (D_MASTER) is determined. This master flag is written in the common memory 20 by the master flag writing process (S6), and the operating state of the electric control device 13 is read from the common memory 20 (S7). As a result, it is determined whether or not the own plant is generating power (S
8).

【0072】この判断で、電気制御装置13が発電中で
あれば、図4に示す発電状態のときの処理へ移行し、発
電中でなければ、負荷分担制御ステート書込み処理(S
1)まで戻り処理を繰り返す(S1〜S8)。なお、図
3において、四角形の二重枠を示す処理は、共通メモリ
20へのアクセスを表し、四角形の左下の隅の黒塗り三
角形はデータ伝送路7へ対する送受信を表している。
If it is determined in this determination that the electric control device 13 is generating electric power, the process proceeds to the process in the electric power generating state shown in FIG. 4, and if not in electric power generating, the load sharing control state writing process (S
The process is returned to 1) and the process is repeated (S1 to S8). Note that, in FIG. 3, the processing indicated by the quadrangle double frame indicates access to the common memory 20, and the black triangle at the lower left corner of the quadrangle indicates transmission / reception to / from the data transmission path 7.

【0073】次に、発電状態の負荷分担制御装置15に
よる処理について図4を参照して説明する。
Next, the processing by the load sharing control device 15 in the power generating state will be described with reference to FIG.

【0074】図3に示す処理により発電中と判断される
と、図4に示す負荷分担制御発電ステート書込み処理へ
移行する(S9)。すなわち、負荷分担制御ステート書
込み処理では、負荷分担制御装置15の現在状態である
発電状態を共通メモリ20へ書込み、優先度送信処理に
おいてデータ伝送路7に対して、先の優先度計算にて算
出された自分のプラントの優先度番号を出力する(S1
0)。
If it is determined by the process shown in FIG. 3 that power is being generated, the process proceeds to the load sharing control power generation state writing process shown in FIG. 4 (S9). That is, in the load sharing control state writing process, the power generation state, which is the current state of the load sharing control device 15, is written in the common memory 20, and in the priority transmitting process, the data transmission line 7 is calculated by the previous priority calculation. The priority number of the self-generated plant is output (S1
0).

【0075】このとき、燃料電池プラント1は発電状態
にあり、電気制御装置13は交流出力部4に対して制御
を行っている。電気制御装置13は自分のプラントの制
御している燃料電池プラント1の出力する有効電力と無
効電力とを検出し、検出された有効電力と無効電力とを
共通メモリ20へ書き込む(S11)。P,Q読込み処
理がされると、電気制御装置13が共通メモリ20へ書
き込んだ自分のプラントの有効電力Pと無効電力Qとを
読出し、これをデータ伝送路7に対して送信する(S1
2)。
At this time, the fuel cell plant 1 is in a power generating state, and the electric control unit 13 controls the AC output unit 4. The electric control device 13 detects active power and reactive power output from the fuel cell plant 1 controlled by its own plant, and writes the detected active power and reactive power in the common memory 20 (S11). When the P and Q reading processing is performed, the electric control device 13 reads the active power P and the reactive power Q of its own plant written in the common memory 20 and transmits them to the data transmission line 7 (S1).
2).

【0076】そして、データ伝送路7により送受信され
ている並列運転中の他のプラントの有効電力Pと無効電
力QとをP,Q受信処理(S13)により受信する。そ
して、P,Q計算処理により、他のプラントの有効電力
と自分のプラントの有効電力とから有効電力の平均値を
算出する。また、他のプラントの無効電力と自分のプラ
ントの無効電力から無効電力の平均値を算出する(S1
4)。算出された有効電力と無効電力とが共通メモリ2
0へ書込まれる(S15)。このように算出された値が
電気制御装置13に対する有効電力と無効電力の目標値
となる。
Then, the active power P and the reactive power Q of the other plants in parallel operation, which are transmitted and received by the data transmission line 7, are received by the P, Q reception process (S13). Then, the average value of the active power is calculated from the active powers of the other plants and the active power of the own plant by the P and Q calculation processing. Further, the average value of the reactive power is calculated from the reactive power of the other plants and the reactive power of the own plant (S1).
4). The calculated active power and reactive power are common memory 2
It is written to 0 (S15). The values thus calculated become the target values of active power and reactive power for the electric control device 13.

【0077】ここで、上記した有効電力と無効電力の計
算方法を3台の燃料電池プラント1を並列運転する例を
示す図5を参照して説明する。
Now, the method of calculating the active power and the reactive power described above will be described with reference to FIG. 5, which shows an example of operating three fuel cell plants 1 in parallel.

【0078】図5は、FC#1とFC#2とFC#3と
いう3台の燃料電池プラント1の並列運転を示し、燃料
電池プラント1の中の負荷分担制御装置15がデータ伝
送路7により接続されデータ伝送を行っている。この伝
送項目の中でFC#1は有効電力P=a1,無効電力Q
=b1の出力で運転していることを示し、FC#2は有
効電力P=a2,無効電力Q=b2の出力で運転してい
ることを示し、また、FC#3は有効電力P=a3,無
効電力Q=b3の出力で運転していることを示す。
FIG. 5 shows the parallel operation of three fuel cell plants 1, FC # 1, FC # 2 and FC # 3, in which the load sharing control device 15 in the fuel cell plant 1 uses the data transmission line 7. Connected and transmitting data. In this transmission item, FC # 1 has active power P = a1 and reactive power Q.
= B1 output, FC # 2 shows active power P = a2, reactive power Q = b2 output, and FC # 3 active power P = a3. , Reactive power Q = b3 output.

【0079】これらのデータは、図4で説明したP,Q
読込み処理部(S11)、P,Q送信処理(S12)
P,Q受信処理(S13)の各処理により行われ、FC
#1,FC#2,FC#3のそれぞれのプラント内の負
荷分担制御装置15が次の式(3),(4)により負荷
分担量を計算する。
These data are P, Q described in FIG.
Read processing unit (S11), P, Q transmission processing (S12)
FC and FC reception processing (S13)
The load sharing control device 15 in each of the plants # 1, FC # 2, FC # 3 calculates the load sharing amount by the following equations (3) and (4).

【0080】 P=(a1+a2+a3)/3−−−−(3) Q=(b1+b2+b3)/3−−−−(4)[0080] P = (a1 + a2 + a3) / 3 −−−− (3) Q = (b1 + b2 + b3) / 3 ----- (4)

【0081】この計算は、図4に示す処理ステップS1
4で行われ、分母にある「3」は自分のプラントのデー
タを含め、受信したデータの個数である。これを各電気
制御装置13の有効電力P、無効電力Qの目標値として
渡す。このように負荷分担制御装置15では、並列運転
中のプラントの全出力を並列運転中のプラント台数で割
り、負荷に対する電力供給を並列運転中のプラントが平
均的に分担する。
This calculation is performed by processing step S1 shown in FIG.
4, the denominator “3” is the number of received data including the data of the own plant. This is passed as the target values of the active power P and the reactive power Q of each electric control device 13. In this way, in the load sharing control device 15, the total output of the plants in parallel operation is divided by the number of plants in parallel operation, and the power supply to the load is evenly shared by the plants in parallel operation.

【0082】次に、同期信号切換装置16の処理につい
て説明する。
Next, the processing of the synchronization signal switching device 16 will be described.

【0083】一般に、交流波形は交流の周波数と位相と
交流電圧によりその波形が形成される。この内で周波数
は予め設定される場所および負荷の周波数からプラント
製作時に一義に定義される。ところが、プラントの並列
運転中の全てのプラントの周波数が同一でも同期がとれ
るとは限られず、同期信号が必要である。
In general, the AC waveform is formed by the AC frequency and phase and the AC voltage. Among these, the frequency is uniquely defined at the time of manufacturing the plant from the preset place and load frequency. However, even if the frequencies of all the plants operating in parallel are the same, synchronization is not always possible, and a synchronization signal is required.

【0084】すなわち、図3で説明したマスター/スレ
ーブ判断(S5)によりマスタープラントと判断された
燃料電池プラント1の電気制御装置13は、その出力波
形から0クロスを検出し、0クロスの位置から立上がり
所定幅の図6に示すような短形波を生成する。この短形
波が同燃料電池プラント1内の同期信号切換装置16に
送られ同期信号伝送路8を経由して、スレーブプラント
と判定された燃料電池プラント1内の同期信号切換装置
16に送られる。スレーブプラント内の電気制御装置1
3では交流出力の0クロス点をこのマスタープラントか
ら受けた短形波の立ち上がりと合わせる。このようにし
てマスタープラントと他のスレーブプラントとの同期が
取られる。
That is, the electric control unit 13 of the fuel cell plant 1, which is judged as the master plant by the master / slave judgment (S5) described in FIG. 3, detects the 0 cross from its output waveform, and detects from the position of the 0 cross. A rectangular wave having a predetermined rising width as shown in FIG. 6 is generated. This rectangular wave is sent to the synchronization signal switching device 16 in the fuel cell plant 1, and is sent to the synchronization signal switching device 16 in the fuel cell plant 1 determined as the slave plant via the synchronization signal transmission line 8. . Electric control device 1 in slave plant
In 3, the zero cross point of the AC output is matched with the rising edge of the rectangular wave received from this master plant. In this way, the master plant and other slave plants are synchronized.

【0085】次に、交流出力電圧制御定数%Fについて
図7により説明する。
Next, the AC output voltage control constant% F will be described with reference to FIG.

【0086】まず、図3で説明した負荷分担制御装置1
5の処理で、ステート読込み処理(S7)により電気制
御装置13の状態が読み込まれる。負荷分担制御装置1
5が発電中か否かの判断が行われ(S21)、さらに、
図3のマスター/スレーブ判断処理の結果からマスター
か否かの判断が行われる(S22)。
First, the load sharing control device 1 described with reference to FIG.
In the process of 5, the state of the electric control device 13 is read by the state reading process (S7). Load sharing control device 1
It is determined whether or not 5 is generating power (S21).
Based on the result of the master / slave determination process of FIG. 3, it is determined whether or not it is the master (S22).

【0087】この判断で、該当するプラントが発電中
で、かつ、マスタープラントであったとすれば、交流電
圧制御定数(EXT_%F)を0に設定し(S23)、
%F読込み処理にて共通メモリ20を介して自分のプラ
ントの中で使用している交流出力電圧制御定数%Fを読
込み(S24)、この交流出力電圧制御定数の%Fをデ
ータ伝送路7へ送出す(S25)。
If it is determined that the relevant plant is generating electricity and is a master plant, the AC voltage control constant (EXT_% F) is set to 0 (S23).
In the% F reading process, the AC output voltage control constant% F used in the own plant is read through the common memory 20 (S24), and the AC output voltage control constant% F is transferred to the data transmission line 7. It is sent (S25).

【0088】また、該当するプラントが発電中で、か
つ、スレーブプラントであったときに、交流電圧制御定
数(EXT_%F)をデータ伝送路7から読込み、共通
メモリ20へ書き込む(S26,S27)。これによ
り、書き込まれた交流出力電圧制御定数%Fが電気制御
装置13へ渡され交流出力制御に使用される。
When the corresponding plant is generating electricity and is a slave plant, the AC voltage control constant (EXT_% F) is read from the data transmission line 7 and written in the common memory 20 (S26, S27). . As a result, the written AC output voltage control constant% F is passed to the electric control device 13 and used for AC output control.

【0089】このように、並列運転状態にある発電中の
プラントは、全てマスタープラントから送信される交流
出力電圧制御定数%Fを用い、交流出力制御を行うた
め、同一出力電圧の交流が出力される。なお、該当プラ
ントが発電中ではない場合は交流電圧制御定数(EXT
_%F)を0に初期化する(S28)。
As described above, all the plants in the parallel operation state during power generation use the AC output voltage control constant% F transmitted from the master plant to perform the AC output control, and therefore the AC having the same output voltage is output. It If the plant is not generating power, the AC voltage control constant (EXT
_% F) is initialized to 0 (S28).

【0090】図8は本発明の第2実施例を示す燃料電池
発電プラントの並列運転装置に備える負荷分担制御装置
15を示す内部構成図である。
FIG. 8 is an internal block diagram showing a load sharing control device 15 provided in a parallel operating system of a fuel cell power plant showing a second embodiment of the present invention.

【0091】この負荷分担制御装置15は、計算部31
とマスタープラント決定部32と負荷分担量決定部33
とからなり、それぞれ共通メモリ20にデータ伝送路7
によって接続している。
The load sharing control device 15 includes a calculation unit 31.
And master plant determining unit 32 and load sharing amount determining unit 33
And a data transmission line 7 in the common memory 20, respectively.
Connected by.

【0092】ここで、計算部31は、共通メモリ20か
ら各プラントの運転または停止状況を取込み、予め定め
られたルールに従ってどのプラントを優先的にマスター
プラントとするか優先度の指数で表す自プラントの優先
度の指数を計算し、共通メモリ20へ保存するものであ
る。
Here, the calculation unit 31 fetches the operating or shutdown status of each plant from the common memory 20 and indicates which plant is to be preferentially designated as the master plant according to a predetermined rule by the priority index. The priority index of is calculated and stored in the common memory 20.

【0093】マスタープラント決定部32は、共通メモ
リ20から各プラントの優先度の指数を入力してこれら
の優先度の指数の大小関係から自プラントがマスタープ
ラントかスレーブプラントかを決定し、共通メモリ20
へ保存するものである。
The master plant determining section 32 inputs the priority index of each plant from the common memory 20, determines whether the own plant is a master plant or a slave plant based on the magnitude relation of these priority indexes, and then uses the common memory. 20
It is something to save.

【0094】負荷分担量決定部33は、共通メモリ20
から取込まれた特定負荷の要求量とプラント運転台数と
から所定の計算に従って各プラントの負荷分担量を計算
して共通メモリ20へ保存するものである。
The load sharing amount determining unit 33 is arranged in the common memory 20.
The load sharing amount of each plant is calculated according to a predetermined calculation from the required load of the specific load and the number of operating plants, which are stored in the common memory 20.

【0095】以上の構成で、計算部31とマスタープラ
ント決定部32の処理を示す図9を参照して説明する
と、まず、計算部31によって、当該プラントが運転中
か、停止中かの判断がされる(S31)。この判断で、
運転中の場合には優先度の指数を表す優先度順位番号の
計算は行わない(運転中のプラントの優先順位番号は不
変)。停止中の場合には他のプラントから優先順位番号
を受け取ったかどうかを判断する(S32)。
With the above configuration, the processing of the calculation unit 31 and the master plant determination unit 32 will be described with reference to FIG. 9. First, the calculation unit 31 determines whether the plant is in operation or stopped. (S31). With this judgment,
When operating, the priority order number indicating the index of priority is not calculated (the priority order number of the operating plant is unchanged). When the plant is stopped, it is determined whether or not a priority number is received from another plant (S32).

【0096】この判断で優先順位番号を受け取った場合
は自身の優先順位番号(PRI_0)を「受け取った優
先順位番号の最大値+1」にセットする(S33)。受
け取らなかった場合には、自身の優先順位番号(PRI
_0)を「1」にセットする(S34)。この段階で、
現時点での当該プラントの優先順位番号が決定する。
When the priority number is received in this determination, the own priority number (PRI_0) is set to "the maximum value of the received priority number + 1" (S33). If you do not receive it, your own priority number (PRI
_0) is set to "1" (S34). At this stage,
The current priority number of the plant is determined.

【0097】次に、マスタープラント決定部32によ
り、当該プラントの優先順位番号(PRI_0)が全て
のプラントの優先順位番号の最小値かどうのを判断がさ
れる(S35)。この判断で最小値の場合は、当該プラ
ントがマスタープラントとなる(S36)。最小値でな
い場合は、スレーブプラントとなる(S37)。
Next, the master plant determining unit 32 determines whether or not the priority number (PRI_0) of the plant is the minimum priority number of all plants (S35). In the case of the minimum value in this determination, the plant becomes the master plant (S36). If it is not the minimum value, it becomes a slave plant (S37).

【0098】ここで、図10に示すように3つのプラン
トで構成されるシステムを一例として、優先順位番号の
遷移を説明する。
Here, the transition of the priority number will be described by taking a system composed of three plants as shown in FIG. 10 as an example.

【0099】まず、全プラントが停止状態にあるとする
と、最初、全プラントが停止なので、優先順位番号が全
て「1」にセットされる(ステップ1)。次に、プラン
ト1のみが運転に入った場合を考える。このとき、プラ
ント1は自身の優先順位番号を他の全てのプラントへ伝
送する。これに伴い、プラント2,プラント3が、優先
順位番号「1」を受けて、自身の優先順位番号「1」に
「1」を加えた「2」が、プラント2およびプラント3
の優先順位番号となる(ステップ2)。
First, assuming that all plants are in a stopped state, first, since all plants are stopped, all priority numbers are set to "1" (step 1). Next, consider the case where only the plant 1 is put into operation. At this time, the plant 1 transmits its own priority number to all the other plants. Along with this, the plants 2 and 3 receive the priority number “1”, and “2” obtained by adding “1” to the priority number “1” of their own is the plant 2 and the plant 3.
(Step 2).

【0100】さらに、プラント2も運転に入ると、プラ
ント3がプラント1より優先順位番号「1」を受け取
り、プラント2より優先順位番号「2」を受け取る。従
って、プラント3の優先順位番号は受け取った優先順位
番号の最大値「2」に「1」を加えた「3」となる(ス
テップ3)。
Further, when the plant 2 is also put into operation, the plant 3 receives the priority number "1" from the plant 1 and the priority number "2" from the plant 2. Therefore, the priority number of the plant 3 becomes "3" which is obtained by adding "1" to the maximum value "2" of the received priority numbers (step 3).

【0101】以下、同じルールに従って、各々のプラン
トの優先順位番号が変更される。最後に、再び全プラン
トが停止すると、優先順位番号の伝送が無くなり(優先
順位番号を受けなくなり)、全プラントの優先順位番号
は「1」にリセットされる。そして、優先順位番号の最
小のプラントがシステムのマスタープラントになる。
Thereafter, the priority number of each plant is changed according to the same rule. Finally, when all the plants are stopped again, the transmission of the priority number is lost (the priority number is not received), and the priority numbers of all the plants are reset to "1". The plant with the lowest priority number becomes the master plant of the system.

【0102】例えば、図10において一点鎖線で囲まれ
た範囲では、プラント1の優先順位番号が「1」でマス
タープラントとなり、プラント2の優先順位番号が
「2」で、プラント3の優先順位番号が「3」で、スレ
ーブの状態となり、3台による並列運転がされている
(ステップ4)。この状態からプラント1が停止する
と、プラント2の負荷分担制御装置15は運転を継続し
ているため、プラント2による図9の判断(S31)で
は、NOと判断され、計算部31の処理を全てバイパス
する。プラント2はマスタープラント決定部32におい
て自分のプラントのもつ優先順位番号が受信した優先順
位番号の中で最小値であることを判断する。これによ
り、プラント2がマスタープラントであるための(D_
MASTER)のフラグを立てる(ステップ5)。この
とき、停止ステートにあるプラント1は計算部31によ
り停止状態であると判断され、他のプラントとから優先
順位番号があることからYESが選択され、新たな優先
順位番号「4」をつけられる(ステップ6)。さらに、
プラント2が停止したとすると、プラント2の優先順位
番号は、ステップ4でプラント3から入力した「3」に
「1」を加えられ「4」となる(ステップ7)。そし
て、全てのプラントが停止すると優先順位番号が「1」
となる。
For example, in the range surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 10, the priority number of the plant 1 is "1" and the plant becomes the master plant, the priority number of the plant 2 is "2", and the priority number of the plant 3 is Is "3", the state becomes a slave, and three units are operating in parallel (step 4). When the plant 1 is stopped from this state, the load sharing control device 15 of the plant 2 continues to operate, so the determination (S31) of FIG. 9 by the plant 2 is NO, and all the processes of the calculation unit 31 are performed. Bypass. The plant 2 determines in the master plant determining unit 32 that the priority number of its own plant is the minimum value among the received priority numbers. Therefore, since the plant 2 is the master plant (D_
MASTER) flag is set (step 5). At this time, the calculation unit 31 determines that the plant 1 in the stopped state is in the stopped state, and since there is a priority number from other plants, YES is selected and a new priority number “4” is assigned. (Step 6). further,
If the plant 2 is stopped, the priority number of the plant 2 becomes "4" by adding "1" to "3" input from the plant 3 in step 4 (step 7). When all plants are stopped, the priority number is "1"
Becomes

【0103】なお、図示太枠がマスタープラントを示し
ている。
Incidentally, the thick frame in the drawing shows the master plant.

【0104】このように、第2実施例によれば、複数台
のプラントが順次起動された場合には、起動された順に
優先順位番号をそれぞれのプラントが持つことになり、
これにより、マスタープラントを決めることができる。
また、並列運転中のマスタープラントが停止した場合に
は運転中の他のプラントからマスタープラントを瞬時に
決定することによりスムーズなマスタースレーブ切換え
を行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, when a plurality of plants are sequentially activated, each plant has a priority number in the order in which they are activated.
Thereby, the master plant can be determined.
Further, when the master plant in parallel operation stops, the master-slave switching can be smoothly performed by instantly determining the master plant from other operating plants.

【0105】図11は、本発明の第3実施例を示す燃料
電池発電プラントの並列運転装置に備える同期信号切換
装置と電気制御装置とを示す構成図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a synchronous signal switching device and an electric control device provided in a parallel operating system of a fuel cell power plant showing a third embodiment of the present invention.

【0106】同期信号切換装置16は、同期信号バイパ
スb接点40、同期信号入力a接点41、同期信号出力
a接点42とこれらを開閉する同期信号切換リレー43
により構成される。また、電気制御装置13は、電気制
御装置監視器44と同期信号処理装置45とから構成さ
れる。
The sync signal switching device 16 includes a sync signal bypass b contact 40, a sync signal input a contact 41, a sync signal output a contact 42, and a sync signal switching relay 43 for opening and closing these.
It is composed of Further, the electric control device 13 includes an electric control device monitor 44 and a synchronization signal processing device 45.

【0107】ここで、同期信号バイパスb接点40は、
同期信号切換リレー43が励磁されているとき開とな
り、非励磁のとき閉となり、同期信号バイパスルート5
0のラインを形成する。同期信号入力a接点41,同期
信号出力a接点42とは、同期信号切換リレー43が励
磁されているとき閉となり、同期信号入力ルート48と
同期信号出力ルート49のラインを形成する。同期信号
切換リレー43は、電気制御装置13が正常のとき励磁
され、異常時若しくは停止中に非励磁となる。
Here, the sync signal bypass b contact 40 is
When the sync signal switching relay 43 is excited, it is opened, and when it is not excited, it is closed, and the sync signal bypass route 5
Form 0 line. The sync signal input a contact 41 and the sync signal output a contact 42 are closed when the sync signal switching relay 43 is excited, and form a line of a sync signal input route 48 and a sync signal output route 49. The synchronization signal switching relay 43 is excited when the electric control device 13 is normal, and is non-excited when the electric control device 13 is abnormal or stopped.

【0108】電気制御装置監視器44は、自プラントが
停止若しくは異常時に同期信号が同期信号処理装置45
をバイパスするように同期信号切換リレー43を非励磁
とする。同期信号処理装置45は、共通メモリ20を参
照して自プラントがマスタープラントのとき同期信号を
出力する一方、自プラントがスレーブプラントのとき他
プラントのマスタープラントから同期信号を一旦取込み
バイパス出力する。
The electric control unit monitor 44 outputs a synchronization signal processing unit 45 for the synchronization signal when the own plant is stopped or abnormal.
The synchronous signal switching relay 43 is de-energized so as to bypass. The synchronization signal processing device 45 refers to the common memory 20 and outputs a synchronization signal when the own plant is a master plant, and when the own plant is a slave plant, temporarily fetches the synchronization signal from the master plant of another plant and outputs it by-pass.

【0109】以上の構成で、同期信号切換リレー43は
電気制御装置13内の電気制御装置監視器44に接続さ
れ正常時に励磁され、プラント停止時若しくは異常時に
無励磁とされる。これにより、正常時には、電気制御装
置監視器44により同期信号切換リレー43が励磁さ
れ、同期信号バイパスb接点40が開、同期信号入力a
接点41と同期信号出力a接点42が閉になる。従っ
て、同期信号処理装置45の同期信号入力部46と同期
信号出力部47へ接続する同期信号入力ルート48、同
期信号出力ルート49からなる閉ループラインが形成さ
れる。この閉ループは、その燃料電池プラント1が正常
な場合、若しくは後から立ち上がってきた正常な燃料電
池プラントの同期信号入出力ルートとなる。
With the above configuration, the synchronization signal switching relay 43 is connected to the electric control device monitor 44 in the electric control device 13 and is excited during normal operation, and is not excited during plant stop or abnormal condition. As a result, under normal conditions, the electrical control device monitor 44 excites the synchronization signal switching relay 43, the synchronization signal bypass b contact 40 opens, and the synchronization signal input a
The contact 41 and the sync signal output a contact 42 are closed. Therefore, a closed loop line is formed which includes the synchronization signal input route 48 and the synchronization signal output route 49 connected to the synchronization signal input unit 46 and the synchronization signal output unit 47 of the synchronization signal processing device 45. This closed loop serves as a synchronization signal input / output route for the normal fuel cell plant 1 or a normal fuel cell plant that has started up later.

【0110】一方、電気制御装置13が異常時には電気
制御装置監視器44により同期信号切換リレー43が無
励磁とされ、同期信号バイパスb接点40が閉、同期信
号入力a接点41と同期信号出力a接点42が開とされ
る。この結果、同期信号バイパスルート50によるライ
ンが形成される。従って、そのプラントが異常な場合に
同期信号をそのまま次のプラントへバイパスさせること
ができる。
On the other hand, when the electric control device 13 is abnormal, the electric control device monitor 44 deenergizes the sync signal switching relay 43, the sync signal bypass b contact 40 is closed, and the sync signal input a contact 41 and the sync signal output a. The contact 42 is opened. As a result, a line is formed by the sync signal bypass route 50. Therefore, when the plant is abnormal, the synchronization signal can be bypassed to the next plant as it is.

【0111】次に、マスタープラント1台とスレーブプ
ラント2台を含む合計3台の燃料電池プラント1がある
場合に、最初に起動し、マスターとなったプラントは電
気制御装置13内にある同期信号処理装置45の同期信
号出力部47より同期信号を同期信号出力ルート49を
通って送信する。
Next, when there are a total of three fuel cell plants 1 including one master plant and two slave plants, the plant that started first and became the master is the synchronization signal in the electric control unit 13. The synchronization signal output unit 47 of the processing device 45 transmits the synchronization signal through the synchronization signal output route 49.

【0112】マスタープラントより出力された同期信号
は同期信号伝送路8を通って次のスレーブプラント#1
へ送信される(図示中段)。このプラントが停止中若し
くは異常であれば、電気制御装置監視器44に接続され
た同期信号切換リレー43は無励磁のため、同期信号バ
イパスルート50を通って同期信号は次のスレーブプラ
ント#2へバイパスされる(図示下段)。
The synchronizing signal output from the master plant passes through the synchronizing signal transmission line 8 to the next slave plant # 1.
Is sent to (middle row in the figure). If this plant is stopped or abnormal, the synchronization signal switching relay 43 connected to the electric control device monitor 44 is non-excited, so that the synchronization signal passes through the synchronization signal bypass route 50 to the next slave plant # 2. Bypassed (lower part in the figure).

【0113】スレーブプラント#1が正常若しくは後か
ら立ち上がってきても正常であれば電気制御装置監視器
44に接続された同期信号切換リレー43は励磁されて
いる。従って、マスタープラントより送信されてきた同
期信号は同期信号入力ルート48を通って同期信号処理
装置45の同期信号入力部46へ入力される。この同期
信号によりスレーブプラント#1は交流出力位相制御を
行い、マスタープラントと同期のとれた交流出力を発生
することができる。
If the slave plant # 1 is normal or normal even if it starts up later, the synchronous signal switching relay 43 connected to the electric control device monitor 44 is excited. Therefore, the sync signal transmitted from the master plant is input to the sync signal input unit 46 of the sync signal processing device 45 through the sync signal input route 48. Slave plant # 1 can perform AC output phase control by this synchronization signal and generate an AC output synchronized with the master plant.

【0114】また、同期信号入力部46へ入力されたマ
スタープラントの同期信号は同期信号処理装置45より
打ち返されて同期信号出力部47より同期信号出力ルー
ト49を通って次のスレーブプラント#1と同じく、送
信されてきた同期信号により交流出力制御を行いマスタ
ープラントと同期のとれた交流出力を発生する。
Further, the synchronization signal of the master plant input to the synchronization signal input unit 46 is returned by the synchronization signal processing device 45, passed from the synchronization signal output unit 47 through the synchronization signal output route 49 to the next slave plant # 1. Similarly, AC output control is performed by the transmitted synchronization signal to generate an AC output synchronized with the master plant.

【0115】次に、スレーブプラントとマスタープラン
トの電気制御装置13における交流出力同期方法につい
て図12を参照して説明する。
Next, an AC output synchronizing method in the electric control devices 13 of the slave plant and the master plant will be described with reference to FIG.

【0116】同期信号処理装置45内の同期信号切換接
点51は、そのプラントがマスターである場合には基準
信号発生器52側へ切替えられる。これによって、外部
より入力される同期信号を遮断し自己発振器による出力
制御を行う。マスターでない場合は、同期信号入力部4
6側へ切換えられ、同期信号を取込む。
The synchronous signal switching contact 51 in the synchronous signal processing device 45 is switched to the reference signal generator 52 side when the plant is the master. As a result, the synchronizing signal input from the outside is cut off and the output is controlled by the self-oscillator. If it is not the master, the synchronization signal input section 4
It is switched to the 6 side and the sync signal is taken in.

【0117】まず、マスタープラントの場合、同期信号
処理装置45内の同期信号切換接点51が基準信号発生
器52側へ切替えられる。この切替えにより基準信号発
生器52より発振された位相信号がPLL回路53の位
相比較器54内の同期信号出力部47へ送信される。一
方、そのまま同期信号として同期信号出力ルート49を
経てスレーブプラントへ送信される。PLL回路53内
の位相比較器54へ入力された同期信号は、電圧制御発
信器55よりフィードバックされた位相により交流出力
の位相制御を行う。すなわち、外部から自プラントの交
流出力波形をPLL回路53へ取込み同期信号と交流出
力波形とが同期されているか位相比較器54で比較され
図示省略する手段で位相制御がされる。
First, in the case of the master plant, the sync signal switching contact 51 in the sync signal processing device 45 is switched to the reference signal generator 52 side. The phase signal oscillated by the reference signal generator 52 by this switching is transmitted to the synchronization signal output unit 47 in the phase comparator 54 of the PLL circuit 53. On the other hand, it is directly transmitted to the slave plant via the synchronization signal output route 49 as a synchronization signal. The synchronization signal input to the phase comparator 54 in the PLL circuit 53 controls the phase of the AC output according to the phase fed back from the voltage control oscillator 55. That is, the AC output waveform of the own plant is taken into the PLL circuit 53 from the outside, and it is compared by the phase comparator 54 whether the synchronizing signal and the AC output waveform are synchronized, and the phase is controlled by means not shown.

【0118】また、スレーブプラントの場合は、同期信
号処理装置45内の同期信号切換接点51が同期信号入
力側へ切替えられる。この切替えにより、同期信号入力
ルート48より受信される同期信号を入力する。この同
期信号はPLL回路53内の位相比較器54と同期信号
処理装置45内の同期信号出力部47へ送信される。前
者の同期信号は位相信号として先のマスタープラントと
同様に交流出力の位相制御に使用される。後者の同期信
号はそのまま同期信号として同期信号出力ルート49を
経て次のスレーブプラントへ送信される。
In the case of a slave plant, the sync signal switching contact 51 in the sync signal processing device 45 is switched to the sync signal input side. By this switching, the sync signal received from the sync signal input route 48 is input. This sync signal is transmitted to the phase comparator 54 in the PLL circuit 53 and the sync signal output unit 47 in the sync signal processing device 45. The former synchronizing signal is used as a phase signal for the phase control of the AC output as in the case of the master plant. The latter sync signal is transmitted as it is to the next slave plant via the sync signal output route 49 as a sync signal.

【0119】以上の同期信号送受信方法により停止中の
プラント若しくは異常プラントをバイパスし、各プラン
トから出力される交流波形の同期をとることができる。
By the above synchronizing signal transmission / reception method, the stopped plant or abnormal plant can be bypassed and the AC waveforms output from each plant can be synchronized.

【0120】図13は、本発明の第4実施例を示す燃料
電池発電プラントの並列運転装置に備える電気制御装置
の構成図である。
FIG. 13 is a block diagram of an electric controller provided in a parallel operating system of a fuel cell power plant showing a fourth embodiment of the present invention.

【0121】図中、電気制御装置13は、同期信号入力
部34と有効電力位相制御部35と電圧制御部36と無
効電力制御部37とPWM波生成部38とから構成され
ている。
In the figure, the electric control unit 13 comprises a synchronizing signal input section 34, an active power phase control section 35, a voltage control section 36, a reactive power control section 37 and a PWM wave generating section 38.

【0122】ここで、同期信号入力部34は、共通メモ
リ20から各データを取込み自プラントがマスタープラ
ントのとき同期信号処理装置45から同期信号を取込み
または自プラントがスレーブプラントのとき同期信号切
換装置16を介して同期信号を取込むものである。
Here, the synchronizing signal input unit 34 fetches each data from the common memory 20 and fetches the synchronizing signal from the synchronizing signal processing device 45 when the own plant is the master plant, or when the own plant is the slave plant, the synchronizing signal switching device. The synchronizing signal is taken in through 16.

【0123】有効電力位相制御部35は、同期信号に同
期し、直交変換器10から出力される有効電力量が負荷
分担量となるように位相制御信号を出力するものであ
る。
The active power phase control section 35 outputs the phase control signal in synchronization with the synchronization signal so that the active power output from the orthogonal converter 10 becomes the load sharing amount.

【0124】電圧制御部36は、自プラントがマスター
プラントのとき、自プラントの目標値となるように直交
変換器10からの電圧を制御するもので、スレーブプラ
ントのときマスタープラントの目標値となるように直交
変換器10からの電圧を制御するものである。
The voltage control section 36 controls the voltage from the orthogonal transformer 10 so that the target value of the own plant is the target value of the master plant when the own plant is the master plant. Thus, the voltage from the orthogonal transformer 10 is controlled.

【0125】無効電力制御部37は、直交変換器10か
ら出力される無効電力量が無効電力負担量となるように
交流出力部4に備える直流昇圧部11の直流出力電圧を
増減させるものである。
The reactive power control unit 37 increases or decreases the DC output voltage of the DC boosting unit 11 provided in the AC output unit 4 so that the amount of reactive power output from the orthogonal converter 10 becomes the reactive power burden amount. .

【0126】PWM波生成部38は、有効電力位相制御
部35からの位相制御信号と電圧制御部36から電圧信
号とを入力してPWM波形を生成して直交変換器10へ
出力するものである。
The PWM wave generator 38 inputs the phase control signal from the active power phase controller 35 and the voltage signal from the voltage controller 36, generates a PWM waveform and outputs it to the orthogonal transformer 10. .

【0127】次に、図13に示す電気制御装置13の作
用について図14を参照しながら説明する。
Next, the operation of the electric control unit 13 shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG.

【0128】図14は、FC#1とFC#2という2つ
のプラントが並列運転されるいる状態の制御ブロック図
を示している。ここでは、FC#1をマスタープラン
ト、FC#2をスレーブプラントとし、FC#1,FC
#2プラントに要求される有効電力量と無効電力量は、
図4により説明したように負荷分担制御装置15内の
P,Q計算処理によりそれぞれ算出される。
FIG. 14 is a control block diagram showing a state in which two plants, FC # 1 and FC # 2, are operated in parallel. Here, FC # 1 is a master plant, FC # 2 is a slave plant, and FC # 1 and FC # 1 are FCs.
# 2 Active energy and reactive energy required for the plant are
As described with reference to FIG. 4, it is calculated by the P and Q calculation processing in the load sharing control device 15, respectively.

【0129】次に、算出されたFC#1の有効電力設定
Paveが比較手段80により現在出力の有効電力と比
較され、有効電力制御手段81により比較手段80によ
る偏差信号に見合う位相の操作量が算出される。なお、
有効電力制御手段81は位相操作量の過大を抑制するた
め上下限値を持たせ、その操作量に制限を加えている。
Next, the calculated active power setting Pave of FC # 1 is compared with the active power of the current output by the comparison means 80, and the active power control means 81 determines the operation amount of the phase corresponding to the deviation signal by the comparison means 80. It is calculated. In addition,
The active power control means 81 has upper and lower limit values in order to suppress an excessive amount of phase operation, and limits the operation amount.

【0130】一方、FC#1はマスタープラントである
ために出力の位相は、自分自身が持つクロックから算出
される位相により出力される。従って、内部クロックか
ら生成される基準位相Θref1が同期信号伝送路8を
経由して他のFC#2プラントへ同期信号として渡され
る。FC#1の位相の操作量はΘref1と上記有効電
力制御手段81により算出された位相操作量とを加算手
段82により加算されて算出される。
On the other hand, since FC # 1 is a master plant, the output phase is output by the phase calculated from its own clock. Therefore, the reference phase Θref1 generated from the internal clock is passed as a synchronization signal to another FC # 2 plant via the synchronization signal transmission line 8. The operation amount of the phase of FC # 1 is calculated by adding Θref1 and the phase operation amount calculated by the active power control means 81 by the addition means 82.

【0131】また、FC#1はマスタープラントである
ため位相と同様に出力電圧も内部で持つ出力電力目標値
に合わせ出力する。電気制御装置13の内部にもつ出力
電圧目標値vi1と現在出力中の電圧の間で比較手段9
0により偏差が算出され、%F算出手段89によりこの
偏差に見合う交流出力電圧制御定数%Fが算出される。
そして、交流出力電圧制御定数%Fがデータ伝送路7を
経由してFC#2に渡される。
Since FC # 1 is a master plant, the output voltage as well as the phase is output according to the output power target value internally held. Comparing means 9 between the output voltage target value vi1 inside the electric control device 13 and the voltage currently being output.
The deviation is calculated by 0, and the AC output voltage control constant% F corresponding to this deviation is calculated by the% F calculating means 89.
Then, the AC output voltage control constant% F is passed to FC # 2 via the data transmission line 7.

【0132】FC#1内で加算手段82により加算され
た位相操作量と%F算出手段89より算出された交流出
力電圧制御定数%Fがそれぞれ位相制御手段83と電圧
制御手段85へ渡され、前述のPWM波が生成されて直
交変換器10の操作量とされる。
In FC # 1, the phase operation amount added by the addition means 82 and the AC output voltage control constant% F calculated by the% F calculation means 89 are passed to the phase control means 83 and the voltage control means 85, respectively. The PWM wave described above is generated and used as the operation amount of the orthogonal converter 10.

【0133】一方、スレーブプラントであるFC#2
は、負荷分担制御装置15内P,Q計算により算出され
た有効電力設定Paveと現在出力中の有効電力P2と
の偏差から有効電力制御手段81により偏差に見合った
位相の操作量が出力される。さらに、FC#1から入力
した基準位相とが加算手段82により加算されて位相操
作量が位相制御手段83へ出力される。
On the other hand, FC # 2 which is a slave plant
Is a deviation between the active power setting Pave calculated by the P and Q calculations in the load sharing control device 15 and the active power P2 currently being output, and the active power control means 81 outputs a manipulated variable having a phase corresponding to the deviation. . Further, the reference phase input from FC # 1 is added by the addition means 82, and the amount of phase operation is output to the phase control means 83.

【0134】また、FC#1からデータ伝送路7経由で
渡された交流出力電圧制御定数%Fから電圧操作量が得
られる。これら位相操作量と交流出力電圧制御定数%F
により位相制御手段83、電圧制御手段85にてPWM
波が生成され、直交変換器10に対する操作量となる。
従って、FC#1とFC#2のPWM波は同じ交流出力
電圧制御定数%Fと同じ基準位相により生成される。こ
れにより、FC#1,FC#2共に要求されている有効
電力の制御が行われる。但し、有効電力制御手段81に
より算出される位相操作量の分だけ違うことになる。こ
の位相操作量は有効電力を操作する過渡時に生じるもの
である。
Further, the voltage manipulated variable is obtained from the AC output voltage control constant% F passed from FC # 1 via the data transmission line 7. These phase manipulated variable and AC output voltage control constant% F
PWM by phase control means 83 and voltage control means 85
A wave is generated and becomes an operation amount for the orthogonal transformer 10.
Therefore, the PWM waves of FC # 1 and FC # 2 are generated with the same AC output voltage control constant% F and the same reference phase. As a result, the required active power is controlled for both FC # 1 and FC # 2. However, the difference is the amount of phase operation calculated by the active power control means 81. This amount of phase manipulation is generated during the transition of operating the active power.

【0135】次に、無効電力の制御をする場合、負荷分
担制御装置15内のP,Q計算により算出された無効電
力要求値Qaveが比較手段88により現在の無効電力
出力Q1と比較され無効電力制御手段92により直流昇
圧部11の電圧操作量が算出される。この無効電力制御
手段92はその出力である電圧操作量に対し制限を加え
ている。
Next, when controlling the reactive power, the reactive power request value Qave calculated by the P and Q calculations in the load sharing control device 15 is compared with the current reactive power output Q1 by the comparing means 88 and the reactive power is compared. The control unit 92 calculates the voltage operation amount of the DC booster 11. The reactive power control means 92 limits the output voltage operation amount.

【0136】この電圧操作量が直流昇圧部11の基準電
圧vB/Rと加算手段93により加算され、直流昇圧部
11の電圧目標値が得られる。この電圧目標値と現在の
電圧値の偏差が比較手段87に算出され、その出力に応
じて直流昇圧部11に対する操作量が昇圧器電圧制御手
段86により生成される。
This voltage operation amount is added to the reference voltage vB / R of the DC booster 11 by the adding means 93 to obtain the voltage target value of the DC booster 11. The deviation between the voltage target value and the current voltage value is calculated by the comparison means 87, and the operation amount for the DC booster 11 is generated by the booster voltage control means 86 according to the output thereof.

【0137】これにより、無効電力制御が直交変換器1
0の電圧を操作するのではなく直流昇圧部11の電圧を
操作することにより実現される。つまり、直交変換器1
0の電圧を操作する代わりに直流昇圧部11の電圧を操
作することにより、直交変換器10への入力電圧を変化
させる。
Thus, the reactive power control is performed by the orthogonal transformer 1.
It is realized by operating the voltage of the DC booster 11 instead of operating the voltage of 0. That is, the orthogonal transformer 1
By operating the voltage of the DC booster 11 instead of operating the voltage of 0, the input voltage to the orthogonal transformer 10 is changed.

【0138】次に、マスタープラントであるFC#1が
何らかの理由により停止した場合、マスターフラグがF
C#2内の共通メモリ20に書き込まれる。FC#2内
の電気制御装置13では自己がマスタープラントとなっ
たことを認識する。これにより、切換手段94が切換わ
り、自己の%F算出手段89により算出された交流出力
電圧制御定数%Fが電圧制御手段85から出力されPW
M波が生成される。さらに、この交流出力電圧制御定数
%Fが電圧制御手段85から出力され、電圧制御手段8
5でデータ伝送路7へ送出される。
Next, when FC # 1 which is the master plant is stopped for some reason, the master flag is set to F.
It is written in the common memory 20 in C # 2. The electric control device 13 in FC # 2 recognizes that it has become the master plant. As a result, the switching means 94 is switched, and the AC output voltage control constant% F calculated by the own% F calculation means 89 is output from the voltage control means 85 and PW.
M waves are generated. Further, this AC output voltage control constant% F is output from the voltage control means 85, and the voltage control means 8
At 5 the data is transmitted to the data transmission line 7.

【0139】また、切換手段95では、自己のプラント
がマスタープラントと認識されると、同期信号伝送路8
からの短形波ではなく、電気制御装置13内の基準位相
Θref2が用いられ、加算手段82により有効電力制
御手段81からの位相操作量が加算され位相制御手段8
3により生成される信号によってPWM波が作成され
る。また、この基準位相Θref2は同期信号伝送路8
へ送り出される。
Further, in the switching means 95, when the own plant is recognized as the master plant, the synchronizing signal transmission line 8
The reference phase Θref2 in the electric control unit 13 is used instead of the rectangular wave from the power control unit 8 and the addition unit 82 adds the phase operation amount from the active power control unit 81 to add the phase control unit 8
A PWM wave is created by the signal generated by 3. Further, this reference phase Θref2 is the synchronization signal transmission line 8
Sent to.

【0140】図15は、本発明の第5実施例を示す燃料
電池発電プラントの並列運転装置の構成図である。
FIG. 15 is a block diagram of a parallel operating system for a fuel cell power plant showing a fifth embodiment of the present invention.

【0141】燃料電池プラント1は、直流発電部2と制
御装置3と交流出力部4とで構成され、制御装置3は、
電気制御装置13とプロセス制御装置14からなってい
る。また、直流発電部2からの直流出力100は直流電
流検出器102により検出されプロセス制御装置14へ
入力される。電気制御装置13からのプロセス制御信号
104により直流発電部2が制御するように構成されて
いる。
The fuel cell plant 1 is composed of a DC power generation unit 2, a control device 3 and an AC output unit 4, and the control device 3 is
It is composed of an electric control device 13 and a process control device 14. The DC output 100 from the DC power generation unit 2 is detected by the DC current detector 102 and input to the process control device 14. The DC power generation unit 2 is configured to be controlled by the process control signal 104 from the electric control device 13.

【0142】図16は、第5実施例を適用する燃料電池
プラントの系統図を示し、図17は、第5実施例を示す
プロセス制御装置の具体的構成図である。
FIG. 16 shows a system diagram of a fuel cell plant to which the fifth embodiment is applied, and FIG. 17 is a concrete configuration diagram of a process control device showing the fifth embodiment.

【0143】まず、第5実施例は、図16に示すよう
に、燃料供給系統の燃料制御弁110の出口側に燃料流
量検出器122を配置し、蒸気エジェクタ112に蒸気
エジェクタ開度検出器123を配置し、さらに、改質器
113に改質器温度検出器124を配置している。ま
た、空気供給系統では燃焼器115の入口側にバーナ空
気制御弁116とバーナ空気流量検出器125を配置
し、燃料電池12の空気極12Bの入口側にプロセス空
気制御弁117と開度検出器126とを配している。
First, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 16, the fuel flow rate detector 122 is arranged at the outlet side of the fuel control valve 110 of the fuel supply system, and the vapor ejector opening detector 123 is provided at the vapor ejector 112. Further, the reformer temperature detector 124 is arranged in the reformer 113. Further, in the air supply system, the burner air control valve 116 and the burner air flow rate detector 125 are arranged on the inlet side of the combustor 115, and the process air control valve 117 and the opening degree detector on the inlet side of the air electrode 12B of the fuel cell 12. 126 and are arranged.

【0144】さらに、電池冷却水系統では、電池冷却水
ヒータ118の入口側に電池冷却水温度検出器127を
配置している。
Further, in the battery cooling water system, the battery cooling water temperature detector 127 is arranged on the inlet side of the battery cooling water heater 118.

【0145】上記のように説明した各検出器は、図17
に示すプロセス制御装置14に設ける燃料流量制御部7
1と蒸気エジェクタ制御部72とバーナ空気流量制御部
73とプロセス空気流量制御部74と電池冷却水温度制
御部75とへそれぞれ入力され制御される。
Each of the detectors described above is shown in FIG.
Fuel flow rate controller 7 provided in the process controller 14 shown in FIG.
1 and the steam ejector control unit 72, the burner air flow rate control unit 73, the process air flow rate control unit 74, and the battery cooling water temperature control unit 75, respectively.

【0146】燃料流量制御部71では、直流電流検出器
102により検出された直流電流信号が関数部71aへ
入力され、改質器113の目標温度に変換される。この
目標温度と改質器温度検出器124により検出された検
出量との偏差が偏差演算部71cで計算される。そし
て、乗算部71dにおいて、偏差演算部71cで得られ
た偏差信号と直流電流検出器102の直流電流信号とが
乗算される。
In the fuel flow rate control unit 71, the DC current signal detected by the DC current detector 102 is input to the function unit 71a and converted into the target temperature of the reformer 113. The deviation between the target temperature and the amount detected by the reformer temperature detector 124 is calculated by the deviation calculator 71c. Then, in the multiplication unit 71d, the deviation signal obtained in the deviation calculation unit 71c is multiplied by the DC current signal of the DC current detector 102.

【0147】この得られた信号が燃料流量制御部71に
おける燃料流量の目標値となる。この目標値と燃料流量
検出器122により検出される観測量との偏差が偏差演
算部71eにおいて計算される。制御演算部71fで
は、この偏差に基づいて制御量を計算され、得られる制
御量により燃料制御弁110が開閉される。燃料制御弁
110が開閉されることにより燃料流量が制御される。
この制御により、直流出力100電流が増加すれば、改
質器113へ供給される水素量が所定の関数に応じて先
行的に増加され、逆に直流出力100の電流が減少すれ
ば、供給される水素量が減少される。
The obtained signal becomes the target value of the fuel flow rate in the fuel flow rate control section 71. The deviation between the target value and the observed amount detected by the fuel flow rate detector 122 is calculated by the deviation calculator 71e. The control calculation unit 71f calculates a control amount based on this deviation, and the fuel control valve 110 is opened / closed by the obtained control amount. The fuel flow rate is controlled by opening and closing the fuel control valve 110.
By this control, when the DC output 100 current increases, the amount of hydrogen supplied to the reformer 113 is increased in advance according to a predetermined function, and conversely, when the DC output 100 current decreases, the hydrogen is supplied. Hydrogen content is reduced.

【0148】蒸気エジェクタ制御部72では、燃料流量
制御部71における燃料流量の目標値が関数部72aへ
入力され、蒸気エジェクタ112の開度の目標値に変換
される。偏差演算部72bでは、この目標値と蒸気エジ
ェクタ開度検出器123により検出された検出量との偏
差が計算される。制御演算部72cでは、前記偏差が演
算されて制御量により、蒸気エジェクタ112の開閉制
御が行われる。
In the steam ejector control section 72, the target value of the fuel flow rate in the fuel flow rate control section 71 is input to the function section 72a and converted into the target value of the opening degree of the steam ejector 112. The deviation calculator 72b calculates the deviation between this target value and the detection amount detected by the steam ejector opening degree detector 123. The control calculator 72c calculates the deviation and controls the opening and closing of the steam ejector 112 based on the control amount.

【0149】この制御により、直流出力100の電流が
増加すると、改質器113へ供給される水素量が増加す
ると共に、蒸気量も増加して、両者の混合比を維持す
る。
With this control, when the current of the DC output 100 is increased, the amount of hydrogen supplied to the reformer 113 is increased and the amount of steam is also increased to maintain the mixing ratio of both.

【0150】バーナ空気流量制御部73では、直流電流
検出器102により検出された直流電流が関数部73a
に入力され、バーナ空気流量に変換される。この目標値
とバーナ空気流量検出器125により検出される検出値
との偏差が偏差演算部73bで計算される。この偏差が
制御演算部73cにより制御演算され、バーナ空気制御
弁116の制御量が計算される。この制御量によりバー
ナ空気制御弁116が開閉され、バーナ空気流量が制御
される。この制御により、直流出力100の電流が増加
すると、バーナ空気流量が直流出力100の増加に応じ
てバーナ空気流量が増加される。
In the burner air flow rate control unit 73, the DC current detected by the DC current detector 102 is transferred to the function unit 73a.
Is input to and converted into a burner air flow rate. The deviation between the target value and the detection value detected by the burner air flow rate detector 125 is calculated by the deviation calculator 73b. This deviation is control-calculated by the control calculator 73c, and the control amount of the burner air control valve 116 is calculated. The burner air control valve 116 is opened / closed by this control amount, and the burner air flow rate is controlled. With this control, when the current of the DC output 100 increases, the burner air flow rate increases as the DC output 100 increases.

【0151】プロセス空気流量制御部74では、直流電
流検出器102により検出された直流電流が関数部74
aへ入力され、プロセス空気制御弁開度の目標値に変換
される。この目標値とプロセス空気制御弁開度検出器1
26により検出される検出量との偏差が偏差演算部74
bより計算される。この偏差が制御演算部74cにより
制御演算され制御量が計算され、プロセス空気制御弁1
17の開閉制御が行われる。この制御により直流出力1
00の増加に応じて空気流量が増加される。
In the process air flow rate control section 74, the DC current detected by the DC current detector 102 is transferred to the function section 74.
It is input to a and converted to the target value of the process air control valve opening. This target value and process air control valve opening detector 1
The deviation from the detection amount detected by 26 is the deviation calculation unit 74.
Calculated from b. This deviation is control-calculated by the control calculator 74c to calculate the control amount, and the process air control valve 1
Opening / closing control of 17 is performed. DC output 1 by this control
The air flow rate is increased in accordance with the increase of 00.

【0152】電池冷却水温度制御部75では、直流電流
検出器102により検出された直流電流が関数部75a
に入力され、電池冷却水の温度の目標値に変換される。
この目標値と電池冷却水温度検出器127により検出さ
れる検出量との偏差が偏差演算部75bにより計算され
る。
In the battery cooling water temperature control section 75, the DC current detected by the DC current detector 102 is transferred to the function section 75a.
And is converted into a target value of the temperature of the battery cooling water.
The deviation between the target value and the detection amount detected by the battery cooling water temperature detector 127 is calculated by the deviation calculator 75b.

【0153】制御演算部75c1では、前記偏差から電
池冷却水温度制御弁120に対する制御量が計算され、
開閉制御が行われる。また、制御演算部75c2では、
前記偏差から電池冷却水ヒータ118に対する制御量が
計算され、ON/OFF制御が行われる。この電池冷却
水ヒータ118のON/OFF制御と電池冷却水温度制
御弁120の開閉制御により、電池冷却水の温度が調節
される。これによって、直流出力100が増加してで電
池冷却水温度が上昇すれば電池冷却水を降下させるよう
に制御される。
The control calculation unit 75c1 calculates the control amount for the battery cooling water temperature control valve 120 from the deviation,
Open / close control is performed. Further, in the control calculation unit 75c2,
A control amount for the battery cooling water heater 118 is calculated from the deviation, and ON / OFF control is performed. The temperature of the battery cooling water is adjusted by the ON / OFF control of the battery cooling water heater 118 and the opening / closing control of the battery cooling water temperature control valve 120. As a result, if the DC output 100 increases and the battery cooling water temperature rises, the battery cooling water is controlled to fall.

【0154】以上説明した図17に示すプロセス制御装
置14の作用を図16に示すプラントの系統図を参照し
て説明すると、燃料流量制御部71と蒸気エジェクタ制
御部72とによって燃料制御弁110と蒸気エジェクタ
112が制御され、天然ガス等の燃料が燃料制御弁11
0により流量が制御され、この燃料が水蒸気分離器11
1から取り出される水蒸気と蒸気エジェクタ112で混
合され、改質器113に入り触媒の下で加熱されて水素
含有率の高い改質燃料になる。
The operation of the process control device 14 shown in FIG. 17 described above will be explained with reference to the system diagram of the plant shown in FIG. 16. The fuel flow control unit 71 and the steam ejector control unit 72 cause the fuel control valve 110 to operate. The steam ejector 112 is controlled, and fuel such as natural gas is supplied to the fuel control valve 11
The flow rate is controlled by 0, and this fuel is steam separator 11
The steam ejected from No. 1 is mixed with the steam ejector 112, enters the reformer 113, and is heated under the catalyst to be a reformed fuel having a high hydrogen content.

【0155】この改質燃料が変成器114により一酸化
炭素が除去された後に、燃料電池12の燃料極12Aへ
流入し、ここで電気エネルギーとして一部が消費され
る。この改質燃料の残りは前述改質器113の加熱燃料
ガスとして、燃焼器115でバーナ空気流量制御部73
による制御でバーナ空気制御弁116の開度増減によっ
て流量が制御される空気と共に燃焼される。
After the carbon monoxide is removed by the transformer 114, the reformed fuel flows into the fuel electrode 12A of the fuel cell 12 and is partially consumed as electric energy. The remainder of the reformed fuel is used as the heating fuel gas for the reformer 113, and the burner air flow rate control unit 73 is used in the combustor 115.
The burner air control valve 116 is combusted together with the air whose flow rate is controlled by the control according to (4).

【0156】燃料電池12の空気極12Bには、プロセ
ス空気流量制御部74によってプロセス空気制御弁11
7が開閉され、流量制御されて空気が供給される。燃料
電池12では、この空気極12Bに供給される空気内の
酸素と前述の燃料極12Aに供給される改質燃料の水素
との触媒反応によって電気エネルギーである直流出力1
00を発生させる。このとき、燃料極12Aが負極、空
気極12Bが正極となる。
At the air electrode 12B of the fuel cell 12, the process air control valve 11 is controlled by the process air flow rate control unit 74.
7 is opened and closed, the flow rate is controlled, and air is supplied. In the fuel cell 12, a DC output 1 which is electric energy is generated by a catalytic reaction between oxygen in the air supplied to the air electrode 12B and hydrogen of the reformed fuel supplied to the fuel electrode 12A.
00 is generated. At this time, the fuel electrode 12A becomes the negative electrode and the air electrode 12B becomes the positive electrode.

【0157】また、電池の温度を一定に保つためと、前
述の蒸気エジェクタ112へ水蒸気を供給するために、
電池冷却水温度制御部75によって電池冷却水の温度を
電池冷却水ヒータ118と熱交換器119へのバイパス
弁である電池冷却水温度制御弁120の開度により調節
する。
Further, in order to keep the temperature of the battery constant and to supply the steam to the steam ejector 112 described above,
The battery cooling water temperature control unit 75 adjusts the temperature of the battery cooling water by the opening degree of the battery cooling water temperature control valve 120 which is a bypass valve to the battery cooling water heater 118 and the heat exchanger 119.

【0158】これらの制御が直流出力100の増減に応
じて燃料電池12の燃料極12Aに供給される改質燃料
中の水素量と空気極12Bに供給される空気中の酸素量
により変化させる。
These controls are changed by the amount of hydrogen in the reformed fuel supplied to the fuel electrode 12A of the fuel cell 12 and the amount of oxygen in the air supplied to the air electrode 12B according to the increase / decrease in the DC output 100.

【0159】この場合、改質燃料中の水素量を調節する
ためには、直流出力100に応じて燃料制御弁110に
よって制御される燃料流量と、蒸気エジェクタ112に
よって制御される蒸気と燃料の混合比と、この蒸気エジ
ェクタ112に供給される水蒸気を制御するために、電
池冷却水温度制御弁120および電池冷却水ヒータ11
8によって制御される電池冷却水の温度と、バーナ空気
制御弁116によって制御される改質器113を加熱す
るための燃焼器に供給される空気量を制御する。
In this case, in order to adjust the amount of hydrogen in the reformed fuel, the fuel flow rate controlled by the fuel control valve 110 according to the DC output 100 and the mixture of steam and fuel controlled by the steam ejector 112. In order to control the ratio and the steam supplied to the steam ejector 112, the battery cooling water temperature control valve 120 and the battery cooling water heater 11 are provided.
8 controls the temperature of the battery cooling water and the amount of air supplied to the combustor for heating the reformer 113, which is controlled by the burner air control valve 116.

【0160】一方、前述の空気極に供給される空気中の
酸素量は、直流出力100に応じてプロセス空気制御弁
117によって制御される。これらの制御目標値を前述
の直流電流から求めることにより、交流出力101が変
化したとき生ずる直流電流の変化に直流出力100を追
従させることができる。
On the other hand, the amount of oxygen in the air supplied to the air electrode is controlled by the process air control valve 117 according to the DC output 100. By obtaining these control target values from the above-mentioned direct current, the direct current output 100 can be made to follow the changes in the direct current that occur when the alternating current output 101 changes.

【0161】[0161]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、複数の並列運転中の各プラントでは、直交変換器
から同形状のPWMパターンに基づいた交流が出力され
るように制御がされ、特定負荷の電力需要に見合って各
プラントが負荷分担がされる。PWMパターンを同形に
することができるから有効電力、無効電力、出力電圧が
各プラント共に同じで並列運転中の横流を防止すること
ができる。また、並列運転中のあるプラントが故障等で
停止しても、残りのプラントの各々負荷分担を変更する
ことができ、並列運転中に後から運転するプラントを増
加させることもできる。従って、特定負荷に対して1台
の専用プラントを製造する必要がなく、複数の汎用の量
産化されたプラントを用いて電力需要に答えることがで
き経済的な運用ができる。
As described above, according to the invention of claim 1, in each of a plurality of plants in parallel operation, control is performed so that an alternating current based on the PWM pattern of the same shape is output from the orthogonal transformer. Then, each plant shares the load in accordance with the power demand of the specific load. Since the PWM patterns can have the same shape, the active power, the reactive power, and the output voltage are the same in each plant, and thus it is possible to prevent cross current during parallel operation. Further, even if one plant in parallel operation stops due to a failure or the like, the load sharing of each of the remaining plants can be changed, and the number of plants to be operated later can be increased during parallel operation. Therefore, it is not necessary to manufacture one dedicated plant for a specific load, and a plurality of general-purpose mass-produced plants can be used to meet the power demand and economical operation can be performed.

【0162】請求項2の発明によれば、並列運転中にマ
スタープラントが故障して停止するとき、各プラントの
優先度の指数から次のマスタープラントとなるプラント
が直ちに決定され、円滑な並列運転ができ、特定負荷の
電力需要の増減や運転中プラントが故障で停止すると
き、さらに、停止中のプラントが運転を再開するとき、
負荷分担量が計算され、これに基づいて各プラントの電
力が出力される。従って、並列運転中の特定負荷の電力
需要に安定、かつ、確実に追従することができる。
According to the second aspect of the present invention, when the master plant fails and stops during parallel operation, the next master plant is immediately determined from the priority index of each plant, and smooth parallel operation is achieved. When a plant that is in operation stops due to an increase or decrease in the power demand of a specific load or a failure during operation, and when the plant that is stopped resumes operation,
The load sharing amount is calculated, and the electric power of each plant is output based on the calculated load sharing amount. Therefore, it is possible to reliably and reliably follow the power demand of the specific load during parallel operation.

【0163】請求項3の発明によれば、マスタープラン
トで生成される同期信号が同期信号伝送路を介してスレ
ーブプラントへ伝送され、異常または停止中のプラント
のときにはバイパスされ、途中に正常復帰または運転が
再開されたとき、バイパスしないで同期信号がスレーブ
プラントへ取込まれるようにしたために並列運転中にプ
ラントが異常となったり、停止したり、運転が再開して
も何ら特定負荷に影響を与えることなく各プラントが同
期された電力を供給することができる。
According to the third aspect of the present invention, the synchronization signal generated in the master plant is transmitted to the slave plant via the synchronization signal transmission line, bypassed in the case of an abnormal or stopped plant, and returned to the normal state on the way. When the operation is restarted, the synchronization signal is taken into the slave plant without bypassing, so even if the plant becomes abnormal, stops, or restarts during parallel operation, it does not affect the specific load. Each plant can supply synchronized electric power without supplying.

【0164】請求項4の発明によれば、有効電力位相制
御部により同期信号に同期し直交変換器から出力される
有効電力量が負荷分担量となるように位相制御信号が出
力され、電圧制御部により交流変換生成からの電圧がマ
スタープラントの目標値となるように電圧信号が出力さ
れ、無効電力制御部により直交変換器から出力される無
効電力が無効電力分担量となるように直流昇圧部の直流
出力電圧が制御される。さらに、位相制御信号と電圧信
号とからPWM波形が生成される。これにより、各プラ
ントのPWM波が同パターンとなり、各プラント間に横
流が発生することがなく、特定負荷に対して歪みの少な
い波形の電力を供給できる。
According to the fourth aspect of the invention, the active power phase control section outputs the phase control signal so that the active power amount synchronized with the synchronizing signal and output from the quadrature converter becomes the load sharing amount, and the voltage control is performed. Part outputs a voltage signal so that the voltage from the AC conversion generation becomes the target value of the master plant, and the reactive power control part causes the reactive power output from the orthogonal converter to become the reactive power sharing amount. The DC output voltage of is controlled. Further, a PWM waveform is generated from the phase control signal and the voltage signal. As a result, the PWM waves of each plant have the same pattern, a cross current does not occur between the plants, and electric power of a waveform with less distortion can be supplied to a specific load.

【0165】請求項5の発明によれば、直流発電部が出
力する直流出力電流の増減に応じて先行的にプラント内
の各プロセス量を増減させて各プロセス量が追従され
る。これにより、並列運転では、負荷分担が変化し易く
直交変換器からの交流出力が変化して直流発電部の直流
出力電流が変動するがこれに追従して各プロセス量が変
化する。従って、燃料電池に加わる負担が軽減されプラ
ント全体が常に安定する。
According to the fifth aspect of the present invention, each process amount is tracked by increasing or decreasing each process amount in the plant in advance in accordance with the increase or decrease of the DC output current output from the DC power generation unit. As a result, in parallel operation, the load sharing is likely to change, the AC output from the orthogonal converter changes, and the DC output current of the DC power generation unit fluctuates, but the process amounts change accordingly. Therefore, the load on the fuel cell is reduced and the entire plant is always stable.

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

【図1】本発明の第1実施例を示す燃料電池発電プラン
トの並列運転装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a parallel operation system of a fuel cell power plant showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に備える負荷分担制御装置の状態遷移を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state transition of the load sharing control device provided in FIG.

【図3】図1の負荷分担制御装置の処理手順を示す第1
のフローチャートである。
FIG. 3 is a first diagram showing a processing procedure of the load sharing control device of FIG.
It is a flowchart of.

【図4】図1の負荷分担制御装置の処理手順を示す第2
のフローチャートである。
FIG. 4 is a second diagram showing a processing procedure of the load sharing control device of FIG.
It is a flowchart of.

【図5】図1の負荷分担制御装置に備えるメモリ内容を
示す説明図である。
5 is an explanatory diagram showing a memory content provided in the load sharing control device of FIG. 1. FIG.

【図6】図1の電気制御装置により生成された同期信号
を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a synchronization signal generated by the electric control device of FIG. 1.

【図7】図1の負荷分担制御装置の処理手順を示す第3
のフローチャートである。
FIG. 7 is a third flowchart showing the processing procedure of the load sharing control device of FIG.
It is a flowchart of.

【図8】本発明の第2実施例を示す負荷分担制御装置の
構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a load sharing control device showing a second embodiment of the present invention.

【図9】図8の計算部とマスタープラント決定部の処理
手順を示すフローチャートである。
9 is a flowchart showing a processing procedure of a calculation unit and a master plant determination unit in FIG.

【図10】図8の優先順位番号の遷移を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing transition of the priority number of FIG.

【図11】本発明の第3実施例を示す同期信号切換装置
の構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a synchronization signal switching device showing a third embodiment of the present invention.

【図12】図11に示す電気制御装置の構成図である。12 is a configuration diagram of the electric control device shown in FIG. 11. FIG.

【図13】本発明の第4実施例を示す燃料電池発電プラ
ントの並列運転装置に備える電気制御装置の構成図であ
る。
FIG. 13 is a configuration diagram of an electric control device provided in a parallel operation device of a fuel cell power plant showing a fourth embodiment of the present invention.

【図14】図13に示す燃料電池発電プラントの並列運
転装置の制御ブロック図である。
FIG. 14 is a control block diagram of a parallel operation system of the fuel cell power generation plant shown in FIG.

【図15】本発明の第5実施例を示す燃料電池発電プラ
ントの並列運転装置の構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of a parallel operating system for a fuel cell power plant showing a fifth embodiment of the present invention.

【図16】図15の燃料電池発電プラントの並列運転装
置を適用する燃料電池プラントの系統図である。
16 is a system diagram of a fuel cell plant to which the parallel operating system of the fuel cell power plant of FIG. 15 is applied.

【図17】図15のプロセス制御装置を示す構成図であ
る。
17 is a configuration diagram showing the process control apparatus of FIG.

【図18】従来例を示す燃料電池発電プラントの制御装
置の構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram of a control device for a fuel cell power plant showing a conventional example.

【図19】図18の電気制御装置を示す制御ブロック図
である。
FIG. 19 is a control block diagram showing the electric control device of FIG. 18.

【図20】図18の直交変換器へ出力するPWM波の一
例を示す説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing an example of a PWM wave output to the orthogonal converter of FIG. 18.

【図21】図18に示す電気制御装置の制御ブロック図
である。
21 is a control block diagram of the electric control device shown in FIG. 18. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池プラント 2 直流発電部 3 制御装置 4 交流出力部 6 負荷 7 データ伝送路 8 同期信号伝送路 10 直交変換器 11 直流昇圧部 12 電池 13 電気制御装置 14 プロセス制御装置 15 負荷分担制御装置 16 同期信号切換装置 20 共通メモリ 31 計算部 32 マスタープラント決定部 33 負荷分担量決定部 44 電気制御装置監視器 45 同期信号処理装置 71 燃料流量制御部 72 蒸気エジェクタ制御部 73 バーナ空気流量制御部 74 プロセス空気流量制御部 75 電池冷却水温度制御部 81 有効電力制御手段 83 位相制御手段 84 無効電力制御手段 85 電圧制御手段 86 昇圧器電圧制御手段 89 %F算出手段 92 無効電力制御手段 102 直流電流検出器 103 交流出力検出器 110 燃料制御弁 112 蒸気エジェクタ 116 バーナ空気制御弁 117 プロセス空気制御弁 120 電池冷却水温度制御弁 122 燃料流量検出器 123 蒸気エジェクタ開度検出器 124 改質器温度検出器 125 バーナ空気流量検出器 126 開度検出器 127 電池冷却水温度検出器 1 Fuel cell plant 2 DC generator 3 control device 4 AC output section 6 load 7 data transmission path 8 Sync signal transmission line 10 Orthogonal transformer 11 DC booster 12 batteries 13 Electric control device 14 Process control equipment 15 Load sharing control device 16 Sync signal switching device 20 common memory 31 Calculation Department 32 Master plant decision unit 33 Load sharing amount determination unit 44 Electric control device monitor 45 Synchronous signal processing device 71 Fuel flow controller 72 Steam ejector control unit 73 Burner Air flow controller 74 Process air flow controller 75 Battery cooling water temperature controller 81 Active power control means 83 Phase control means 84 Reactive power control means 85 voltage control means 86 Booster voltage control means 89% F calculation means 92 Reactive power control means 102 DC current detector 103 AC output detector 110 Fuel control valve 112 Steam ejector 116 burner air control valve 117 Process air control valve 120 Battery cooling water temperature control valve 122 Fuel flow rate detector 123 Steam ejector opening detector 124 Reformer temperature detector 125 burner air flow detector 126 Position detector 127 Battery cooling water temperature detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 高裕 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 佐薙 徳寿 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 松室 春生 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭60−37673(JP,A) 特開 昭61−254026(JP,A) 特開 昭62−268323(JP,A) 特開 平6−338341(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 H01M 8/04 H02J 3/38 H02J 1/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takahiro Mori 1st Toshiba Town, Fuchu-shi, Tokyo Tokyo Toshiba Fuchu Co., Ltd. (72) Inventor Tokuju Sasan 1st Toshiba Town, Fuchu, Tokyo Toshiba Fuchu Corporation In-plant (72) Inventor Haruo Matsumuro 1 Toshiba Town, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Fuchu Co., Ltd. In-plant (56) Reference JP-A-60-37673 (JP, A) JP-A-61-254026 (JP, A) ) JP-A-62-268323 (JP, A) JP-A-6-338341 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/00 H01M 8/04 H02J 3 / 38 H02J 1/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 特定負荷に対して複数台からなる燃料電
池のプラントが並列接続されて電力供給系統を構成し、
それぞれのプラントは、 燃料電池によって直流電圧を発生させる直流発電部と、 この直流発電部により発生した直流電圧を昇圧し直流を
交流へ変換する直交変換器を有する交流出力部と、 前記直流発電部内の各プロセス量を制御するプロセス制
御装置と、 プラントの運転停止状態に応じて前記複数台のプラント
の内で主導的な1つのマスタープラントを決定し、残り
を前記マスタープラントに従属するスレーブプラントと
すると共に、前記特定負荷の電力要求量とプラントの運
転台数とから各プラントの負荷負担量を決定する負荷分
担制御装置と、 前記マスタープラントから前記特定負荷へ出力する交流
出力とスレーブプラントの交流出力とを同期させるため
に自プラントがマスタープラントのとき自プラントの交
流出力に同期する同期信号を出力する一方、自プラント
がスレーブプラントのとき前記マスタープラントの前記
同期信号を取込む同期信号切換装置と、 前記直交変換器から出力される有効電力量と無効電力と
がそれぞれの前記負荷分担量へ追従し、直交変換器から
出力される電圧がマスタープラントの目標値となるよう
にすると共に、マスタープラントの同期信号に同期した
前記直交変換器から特定負荷へ各プラントが同形の交流
波形出力をするようにPWM信号を生成する電気制御装
置と、 それぞれのプラントの運転状態を取込み全プラントの運
転状態を保存する共通メモリとを備えることを特徴とす
る燃料電池発電プラントの並列運転装置。
1. A power supply system in which a plurality of fuel cell plants for a specific load are connected in parallel to form a power supply system,
Each plant has a DC power generation unit that generates a DC voltage by a fuel cell, an AC output unit that has a quadrature converter that boosts the DC voltage generated by this DC power generation unit and converts DC to AC, and the DC power generation unit And a process control device for controlling each process amount, and a slave master plant that determines one master plant leading among the plurality of plants according to the operation stop state of the plant and the rest as slaves to the master plant. Along with, the load sharing control device that determines the load burden amount of each plant from the power demand of the specific load and the number of operating plants, and the AC output of the master plant to the specific load and the AC output of the slave plant. Synchronize with AC output of own plant when own plant is master plant to synchronize Signal is output while the own plant is a slave plant, the synchronous signal switching device that takes in the synchronous signal of the master plant, and the active power amount and the reactive power output from the orthogonal converter are the respective load sharings. Following the quantity, the voltage output from the quadrature converter becomes the target value of the master plant, and each plant has the same AC waveform output from the quadrature converter synchronized with the master plant synchronization signal to the specific load. A parallel operation device for a fuel cell power plant, comprising: an electric control device that generates a PWM signal so as to perform the above operation; and a common memory that captures the operation condition of each plant and stores the operation condition of all plants.
【請求項2】 前記負荷分担制御装置は、 前記共通メモリから各プラントの運転または停止状況を
取込み、予め定められたルールに従ってどのプラントを
優先的に前記マスタープラントとするか優先度の指数で
表す自プラントの優先度の指数を計算し、前記共通メモ
リへ保存する計算部と、 前記共通メモリから各プラントの優先度の指数を入力し
てこれらの優先度の指数の大小関係から自プラントがマ
スタープラントかスレーブプラントかを決定し、前記共
通メモリへ保存するマスタープラント決定部と、 前記共通メモリから取込まれた前記特定負荷の要求量と
プラント運転台数とから所定の計算に従って各プラント
の負荷分担量を計算して前記共通メモリへ保存する負荷
分担量決定部とを設けることを特徴とする請求項1記載
の燃料電池発電プラントの並列運転装置。
2. The load sharing control device fetches the operating or shutdown status of each plant from the common memory, and indicates which plant is given priority as the master plant according to a predetermined rule by an index of priority. A calculation unit that calculates the priority index of the own plant and saves it in the common memory, and inputs the priority index of each plant from the common memory, and the own plant is mastered from the magnitude relationship of these priority indices. A master plant determination unit that determines a plant or a slave plant and saves it in the common memory, and a load sharing of each plant according to a predetermined calculation from the required amount of the specific load and the number of plant operating units taken from the common memory A fuel cell generator according to claim 1, further comprising: a load sharing amount determining unit that calculates the amount and stores the amount in the common memory. Parallel operation equipment for electric power plants.
【請求項3】 前記電気制御装置は、 前記共通メモリを参照して自プラントがマスタープラン
トのとき同期信号を出力する一方、自プラントがスレー
ブプラントのとき他プラントのマスタープラントから同
期信号を一旦取込みバイパス出力する同期信号処理装置
と、 自プラントが停止中若しくは異常時に前記同期信号が前
記同期信号処理装置をバイパスするバイパス信号を出力
する電気制御装置監視器とを設け、 前記同期信号切換装置は、 前記同期信号を入力する入口側と出力する出口側とを有
し、それぞれの各プラントの入口側と出口側とが相互に
接続され同期信号が各プラントへ伝達するように閉ルー
プを形成した同期信号伝送路と、 前記同期信号処理装置からの同期信号を取込み出力する
一方、前記バイパス信号が入力されると、同期信号をバ
イパスさせるように切換える同期信号切換手段を設ける
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の燃料電
池発電プラントの並列運転装置。
3. The electric control device refers to the common memory to output a synchronization signal when the own plant is a master plant, while once taking in a synchronization signal from a master plant of another plant when the own plant is a slave plant. A synchronization signal processing device for bypass output, and an electric controller monitoring device that outputs a bypass signal by which the synchronization signal bypasses the synchronization signal processing device when the own plant is stopped or abnormal, the synchronization signal switching device, A synchronizing signal having an inlet side for inputting the synchronizing signal and an outlet side for outputting the synchronizing signal and forming a closed loop so that the inlet side and the outlet side of each plant are mutually connected and the synchronizing signal is transmitted to each plant. When the bypass signal is input while the synchronization signal from the synchronization signal processing device is taken in and output from the transmission line, Parallel operation of a fuel cell power plant according to claim 1 or claim 2, wherein the provision of the synchronizing signal switching means for switching a signal to be bypassed.
【請求項4】 前記電気制御装置は、 前記共通メモリから各種データを取込み自プラントがマ
スタープラントのとき前記同期信号処理装置から同期信
号を取込みまたは自プラントがスレーブプラントのとき
前記同期信号切換装置を介して同期信号を取込む同期信
号入力部と、 前記同期信号に同期し、前記直交変換器から出力される
有効電力量が前記負荷分担量となるように位相制御信号
を出力する有効電力位相制御部と、 前記直交変換器から出力される電圧がマスタープラント
により予め定めた電圧目標値となるように電圧信号を出
力する電圧制御部と、 前記直交変換器から出力される無効電力量が前記無効電
力負担量となるように交流出力部に備える直流昇圧部の
直流出力電圧を増減させる無効電力制御部と、 前記有効電力位相制御部からの位相制御信号と前記電圧
制御部から電圧信号とを入力してPWM波形を生成して
前記直交変換器へ出力するPWM波生成部とを備えたこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの
燃料電池発電プラントの並列運転装置。
4. The electric control device fetches various data from the common memory, fetches a synchronizing signal from the synchronizing signal processing device when the own plant is a master plant, or activates the synchronizing signal switching device when the own plant is a slave plant. A synchronization signal input unit for taking in a synchronization signal via the active power phase control for synchronizing with the synchronization signal and outputting a phase control signal so that the amount of active power output from the orthogonal transformer becomes the load sharing amount. Unit, a voltage control unit that outputs a voltage signal so that the voltage output from the orthogonal transformer has a voltage target value predetermined by the master plant, and the reactive power output from the orthogonal transformer is the reactive power. A reactive power control unit for increasing or decreasing the DC output voltage of a DC boosting unit provided in the AC output unit so as to provide a power burden; and the active power phase control unit. 4. The PWM wave generator for inputting the phase control signal according to claim 1 and the voltage signal from the voltage controller to generate a PWM waveform and output the PWM waveform to the orthogonal converter. A parallel operation apparatus of any one of the fuel cell power generation plants described.
【請求項5】 前記プロセス制御装置は、 前記直流発電部からの直流出力電流を予め定めた関数に
より目標値として、前記直流出力電流の増減に応じて燃
料制御弁を制御して改質燃料中の水素を増減させる燃料
流量制御部と、 直流出力電流の増減と前記改質水素の増減に応じて蒸気
量と水素量の混合比を増減させる蒸気エジェクタ制御部
と、 前記直流出力電流の増減に応じてバーナ空気制御弁を制
御してバーナへの空気量を増減させるバーナ空気流量制
御部と、 前記直流出力電流の増減に応じてプロセス空気制御弁を
制御して空気極への空気流量を増減させるプロセス空気
流量制御部と、 前記直流出力電流の増減に応じて電池冷却水ヒータと電
池冷却水温度制御弁を制御して電池冷却水温度を増減さ
せる電池冷却水温度制御部とを設けることを特徴とする
請求項1乃至請求項4記載のいずれかの燃料電池発電プ
ラントの並列運転装置。
5. The process control device controls the fuel control valve according to an increase / decrease in the DC output current, using the DC output current from the DC power generation unit as a target value by a predetermined function, and controls the fuel control valve to perform the reforming fuel injection. A fuel flow rate control unit for increasing / decreasing the hydrogen, a steam ejector control unit for increasing / decreasing the mixing ratio of the steam amount and the hydrogen amount according to the increase / decrease in the DC output current and the increase / decrease in the reformed hydrogen, and the increase / decrease in the DC output current. A burner air flow control unit that controls the burner air control valve to increase or decrease the amount of air to the burner, and a process air control valve that controls the process air control valve to increase or decrease the DC output current. A process air flow rate control unit for controlling the battery cooling water heater and a battery cooling water temperature control valve for controlling the battery cooling water temperature control valve according to the increase or decrease of the DC output current. Parallel operation device of any of the fuel cell power plant of claim 1 to claim 4 wherein.
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