JP3651927B2 - 燃料電池発電装置の負荷制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、燃料電池発電装置の出力交流電力を負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するために設けられる負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、燃料電池は燃料と酸化剤との電気化学反応で発電するものであり、その発電に際して出力電流に比例した量の燃料と酸化剤とを供給する必要がある。このため、りん酸型燃料電池の場合は、原燃料としての都市ガス，プロパンガスなどの炭化水素に水蒸気を加えて改質反応により水素リッチな改質ガスを生成し、この改質ガスを燃料ガス，空気を酸化剤として燃料電池に供給して発電を行うよう構成される。従って、燃料電池発電装置は燃料電池本体（スタック），燃料改質装置，反応空気の供給ブロワと、燃料電池の直流出力を交流電力に変換して負荷に供給する直交変換装置を備えるとともに、負荷設定器の設定電力値を指令値として直交変換装置の交流出力電力，燃料改質装置への原燃料供給量，および反応空気供給ブロワの吐出量を一括制御するよう構成した負荷制御装置を設けたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料電池スタックの出力直流電流は燃料ガスと反応空気（併せて反応ガスと呼ぶ）の供給量に比例するが、流体の移動を伴う燃料改質装置，反応空気ブロワは負荷の増減を制御する直交変換装置に比べて応答速度が遅く、ことに化学反応を伴う燃料改質装置ではその応答速度が遅く、燃料電池スタックの出力直流電流の増加が燃料改質装置の応答速度に拘束されて遅くなるため、電力設定器の設定電力値を上昇した際、直交変換装置は直ちに燃料電池の出力直流電流の増加を要求するが、この要求に燃料電池へ供給する燃料ガスの増加が間に合わず、これが原因で燃料電池は燃料ガスが不足する状態，いわゆるガス欠状態となり、燃料電池の電極触媒など電池構成材料の劣化と，これに伴う発電性能の低下を招くという問題が発生する。そこで、このような問題点を回避するために、従来の燃料電池発電装置では、負荷の増減，ことに負荷の増加時に燃料改質装置や反応空気ブロワの応答の遅れを考慮して常時一定流量過剰な燃料ガスおよび反応空気を燃料電池スタックに供給し、負荷を増加させる際は燃料電池が過剰な反応ガスを一時的に消費してその出力直流電流を増加することにより、燃料電池スタックで燃料ガスおよび反応空気の供給不足を起こさないよう構成した負荷制御装置を備えたものが知られている。
【０００４】
ところが、燃料電池の電圧−電流特性は電流を多く流すと電圧が低下する垂下特性を示すため、電力設定器の設定電力値を上昇した際、直交変換装置の要求に対応して燃料電池が一定流量過剰な反応ガスを消費して出力直流電流を増加すると、垂下特性によって発電電圧が低下し、電圧と電流の積で決まる出力電力の増加を抑制するので、これを補うために直交変換装置が更に大きな電流の増加を要求する悪循環が発生するため、燃料電池発電装置の制御が不安定化するとともに、この悪循環を回避するためにより多量の反応ガスを常時供給しなければならないという問題が発生する。また、この垂下特性は燃料電池に使用している電極触媒の劣化等によって経時的に変化するため、一定量過剰に供給する反応ガス量を定期的に増加補正する対策が必要になり、このため燃料電池発電装置の保守管理が複雑化するという問題がある。また、その煩雑さを回避するために、垂下特性の経時変化分を含めた過剰な反応ガスを供給することも考えられるが、この場合には燃料電池発電装置の総合効率の低下に及ぼす悪影響が一層増大するという問題が発生する。
【０００５】
この発明の目的は、反応ガスの過剰供給や反応ガス流量の補正を必要とせずにガス欠防止および安定運転が可能な負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明によれば、原燃料を受け水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池に供給する燃料改質装置と、反応空気を前記燃料電池に供給するブロワと、前記燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置とを備えた燃料電池発電装置の出力交流電力を、負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するものにおいて、負荷設定器の設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に換算して出力する電流増減指令手段と、加算電流信号，直流電流検出値，および反応ガス流量と燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数から原燃料の設定流量を演算し，検出流量と設定流量が等しくなるよう反応ガス流量を制御する反応ガス（原燃料）流量制御手段と、原燃料流量が検出されてから燃料ガスとして燃料電池スタックの燃料極に供給されるまでに要する時間を遅延時間として設定され遅延した前記加算電流信号を出力する遅れ設定器と、その遅延した加算電流信号または前記減算電流信号のいずれかを受けて設定電流値を更新し、更新した設定電流値に前記直流電流検出値を近づけるよう前記直交変換装置の出力交流電力を制御する負荷制御手段とを備えてなるものとする。
【０００７】
電流増減指令手段が負荷設定器と、その負荷設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，増加指令および減少指令を発する負荷増減判断部と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号を発する電流加算器と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号を発する電流減算器とを備えてなるものとする。
【０００８】
反応ガス（原燃料）流量制御手段が一定の増減速度を指示する加算電流信号を直流電流検出値に加算し，これに予め定まる換算係数を乗じて反応ガス（原燃料）の設定流量を演算する流量演算器と、得られた設定流量と検出流量とが等しくなるよう制御バルブを制御する流量コントロ−ラとを備えてなるものとする。
負荷制御手段が遅延した加算電流信号または減算電流信号のいずれかを一定の時間間隔で記憶される前回直流電流検出値に逐次加算し設定電流として出力する電流設定器と、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御する電流コントロ−ラとを備えてなるものとする。
【０００９】
原燃料を制御バルブを介して受け，水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池に供給する燃料改質装置と、反応空気を前記燃料電池に供給するブロワと、前記燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置とを備えた燃料電池発電装置の出力交流電力を、負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するものにおいて、負荷設定器の設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に換算して出力する電流増減指令手段と、加算電流信号，直流電流検出値，および反応ガス流量と燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数から反応ガスの設定流量を演算し，検出流量と設定流量が等しくなるよう制御バルブを制御する反応ガス（原燃料）流量の制御手段と、原燃料流量が検出されてから燃料ガスとして燃料電池スタックの燃料極に供給されるまでに要する時間を遅延時間として設定され遅延した前記加算電流信号を出力する遅れ設定器と、反応ガス流量検出値と換算係数とから求まる直流電流値から直流電流検出値を減算して余裕電流値を算出する余裕電流計算器，および得られた余裕電流値を遅延した加算電流信号または減算電流信号と比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタからなる加減算電流補正手段と、補正された加減算電流信号を受けて設定電流値を更新し、更新した設定電流値に前記直流電流検出値を近づけるよう前記直交変換装置の出力交流電力を制御する負荷制御手段とを備えてなるものとする。
【００１０】
【作用】
この発明において、電流増減指令手段を負荷設定器の設定値の変化を、燃料電池の出力直流電流の一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号（併せて増減指令信号と呼ぶ）に換算して出力するよう構成したことにより、この信号を原燃料および出力直流電流の増減指令信号として利用することにより、燃料電池の出力直流電流が燃料電池に供給する反応ガス量，例えば原燃料流量，反応空気流量に比例することを利用して反応ガス流量および燃料電池の出力直流電流値を一定の増減速度で比例制御する機能が得られる。また、反応ガス（原燃料）流量制御手段が加算電流信号，直流電流検出値，および予め定まる換算係数から反応ガスの設定流量を演算し、検出流量と設定流量が等しくなるよう制御バルブにより反応ガス流量を制御するよう構成したことにより、加算電流信号の一定の増加速度を例えば燃料改質装置の改質ガス増加速度の上限値を考慮して予め設定しておくことにより、原燃料流量の増加速度を加算電流信号の増加速度に併せて可及的に速く増加し、燃料電池へ供給する改質ガスを増加する機能が得られる。さらに、遅れ設定器を設けて燃料改質装置の応答の遅れ時間に対応して加算電流信号を遅らせるとともに、この遅延した加算電流信号を負荷制御手段の増減指令信号として設定電流値を更新し、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御するよう構成したことにより、遅れ設定器の遅延時間を燃料電池への反応ガスの増加供給遅れ時間に予め設定することにより、例えば負荷の増加過程において、負荷制御手段が負荷の増加制御を開始する時点では反応ガス流量制御手段で増加供給された反応ガスが燃料電池に到達することになり、燃料改質装置等の応答の遅れによって発生するガス欠状態を排除する機能が得られるとともに、反応ガス流量および燃料電池の出力直流電流値を一定の増減速度で比例制御し、反応ガスの過不足を生ずることなく燃料電池の出力電流を一定の増加速度で安定して制御する機能が得られる。
【００１１】
電流増減指令手段を負荷設定器と、その負荷設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，増加指令および減少指令を発する負荷増減判断部と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号を発する電流加算器と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号を発する電流減算器とで構成すれば、負荷設定値の変化に対応して一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号を容易に得ることができる。
【００１２】
反応ガス（原燃料）流量制御手段を一定の増減速度を指示する加算電流信号を直流電流検出値に加算し，これに予め定まる換算係数を乗じて反応ガス（原燃料）の設定流量を演算する流量演算器と、得られた設定流量と検出流量とが等しくなるよう例えば制御バルブを制御する流量コントロ−ラとで構成すれば、負荷の上昇指令時には反応ガスの増加速度を加算電流信号に合わせて増加する機能が得られるとともに、負荷設定値の減少指令時には加算電流信号が零になると同時に直流電流検出値が減少するので流量演算器のが演算する設定流量が直流電流検出値の減少速度に併せて低下することになるので、反応ガス（原燃料）流量制御手段を反応ガス（原燃料）流量の増減制御手段として機能させることができる。
【００１３】
負荷制御手段を遅延した加算電流信号または減算電流信号を，一定の時間間隔で記憶される前回直流電流検出値に逐次加算し設定電流として出力する電流設定器と、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御する電流コントロ−ラとで構成すれば、加算電流信号の遅れ時間に起因するガス欠を回避し、燃料電池の出力直流電流の増加速度を改質ガスの増加速度に合わせて燃料電池の出力交流電力を増加する比例制御を過剰な反応ガスを供給することなく行う機能が得られる。
【００１４】
一方、電流増減指令手段，原燃料流量の制御手段，遅れ設定器，および負荷制御手段を有する負荷制御装置に、反応ガス流量検出値と換算係数とから求まる直流電流値から直流電流検出値を減算して余裕電流値を算出する余裕電流計算器，および得られた余裕電流値を遅延した加算電流信号または減算電流信号と比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタからなる加減算電流補正手段を付加し、選択した加減算電流補正信号を負荷制御装置に入力するよう構成すれば、例えば負荷の上昇時に余裕電流値が加算電流値より小さくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが余裕電流値を選択して出力電流の増加速度を抑制し、余裕電流値が加算電流値より大きくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが加算電流値を選択して定常の増加速度を維持するよう動作するので、燃料電池は常に適度の余裕電流値を保持して，言い換えれば適度の余裕反応ガス量を保持して負荷の増減制御を行うことになり、例えば燃料電池の径年劣化等に起因する垂下特性の変化があった場合にもガス欠を生ずることなく安定した運転を維持する機能が得られる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図であり、負荷制御装置を燃料改質装置と直交変換装置との間に設けた場合を例に示してある。図において、燃料電池発電装置は単位セルの積層体からなる燃料電池スタック１と、原燃料を制御バルブ５を介して受け，水素リッチな燃料ガスＦに改質して燃料電池１の燃料極に供給する燃料改質装置２と、反応空気Ａを燃料電池１に供給するブロワ３と、燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置４とを主要構成機器として構成され、原燃料流量Ｑf は流量計６により，燃料電池スタック１の出力直流電流Ｉd は電流計７により，直交変換装置４の出力交流電力Ｐは電力計８によりそれぞれ検出されて負荷制御装置に送られる。
【００１６】
負荷制御装置は電流増減指令手段１０，反応ガス流量制御手段（この場合原燃料流量制御手段）２０，遅れ設定器３０，および負荷制御手段４０で構成される。電流増減指令手段１０は負荷設定器１１と、その負荷設定値ＰS と電力計８で検出した交流電力検出値Ｐとを照合して負荷の増減の要否を判定し、ＰS ＞Ｐである場合には増加指令Ｐ+ を，ＰS ＜Ｐである場合には減少指令Ｐ- をそれぞれ発する負荷増減判断部１２と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号１３Ｓ（加算電流値Ｉk+）を発する電流加算器１３と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号１４Ｓ（減算電流値Ｉk-）を発する電流減算器１４とで構成される。
【００１７】
原燃料流量制御手段２０は一定の増加速度を指示する加算電流値Ｉk+を電流計７からの直流電流検出値Ｉd に加算し，これに原燃料流量および燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数ｋを乗じて原燃料の設定流量Ｑs ＝ｋ（Ｉd ±ＩK+) を演算する流量演算器２１と、流量演算器２１で得られた設定流量Ｑs と流量計６からの検出流量Ｑf とが等しくなるよう制御バルブ５の開度を制御する流量コントロ−ラ２２とで構成される。従って、加減算電流値Ｉk+の一定の増加速度を燃料改質装置２の改質ガス増減速度の上限値を考慮して予め設定しておくことにより、原燃料流量Ｑf の増加速度を加算電流値の指示値に合わせて可及的に速く制御し、燃料電池へ供給する改質ガスを増減することができる。
【００１８】
加算電流信号の遅れ設定器３０はその遅延時間が、流量計６で原燃料流量が検出されてから燃料ガスＦとして燃料電池スタック１の燃料極に供給されるまでに要する時間に設定され、遅延した加算電流信号３０Ｓを負荷制御手段４０に向けて出力する。
負荷制御手段４０は遅延した加算電流信号３０Ｓまたは減算電流信号１４Ｓを一定の時間間隔で記憶される前回設定電流値に逐次加算し設定電流値Ｉs として出力する電流設定器４２と、電流計７からの直流電流検出値を更新された設定電流値Ｉs に近づけるよう直交変換装置４の出力交流電力Ｐを制御する電流コントロ−ラ４３とで構成される。
【００１９】
上述のように構成された負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置の運転状態において、電力計８で検出された交流電力検出値より負荷設定器１１の設定値が高い場合には、電流増減指令手段１０から一定の増加速度を指示する加算電流信号１３Ｓが出力され、原燃料流量制御手段２０は加算電流信号１３Ｓが指示する増加速度に合わせて設定流量Ｑs を更新し、その設定流量に一致するよう制御バルブ５の開度を制御し、燃料改質装置２への原燃料流量Ｑf を一定速度で増加供給する。これと同時に、遅れ設定器３０は加算電流信号１３Ｓを原燃料流量が検出されてから燃料改質装置２で改質され改質ガスが燃料電池１に到達するに要する時間だけ遅らせて負荷制御手段４０に送る。遅延した加算電流信号３０Ｓを受けた負荷制御手段４０は、電流設定器４２が一定の時間間隔で記憶する前回設定電流値に遅延した加算電流値を加算して設定電流値Ｉs を逐次更新し、電流コントロ−ラ４３が電流計７からの直流電流検出値Ｉd を更新された設定電流値Ｉs に近づけるよう直交変換装置４の出力交流電力Ｐを制御する。従って、燃料電池発電装置の制御バルブ５および直交変換装置４を共に同じ一定増加速度を指示する加算電流信号１３Ｓによって比例制御できるとともに、遅延した加算電流信号３０Ｓによって制御される負荷制御手段４０が原燃料流量制御手段２０より原燃料流量が検出されてから燃料改質装置２で改質され改質ガスが燃料電池１に到達するに要する時間だけ遅れて比例動作するので、燃料電池スタック１は燃料ガスＦの増加に合わせてその出力直流電流を増加することになり、燃料ガスを過剰に供給することなく負荷増加時におけるガス欠の発生を防ぎ、燃料電池の発電運転を安定化できる利点が得られる。
【００２０】
一方、電力計８で検出された交流電力検出値より負荷設定器１１の設定値が低い場合には、一定速度で減少する減算電流信号１４Ｓが出力され、これを受けた負荷制御手段４０は電流設定器４２が一定の時間間隔で記憶する前回設定電流値に減算電流値を加算して設定電流値Ｉs 逐次更新し、電流コントロ−ラ４３が電流計７からの直流電流検出値を更新された設定電流値Ｉs に近づけるよう直交変換装置４の出力交流電力Ｐを低減制御する。一方、出力交流電力Ｐを低減制御結果は電流計７により直流電流検出値Ｉd の低下として原燃料流量制御手段２０の流量演算器２１に伝達され、かつ加算電流値Ｉk+が零になるので、設定流量Ｑs は電流設定値Ｉs に合わせて減少することになり、原燃料流量Ｑf と出力直流電流Ｉd とを比例して減少制御できる利点が得られる。
【００２１】
なお、反応空気の供給系についても前述と同様な負荷制御装置を設けることにより、酸素不足を排除して発電運転を安定化することができる。
図２はこの発明の異なる実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図であり、電流増減指令手段１０，原燃料流量の制御手段２０，遅れ設定器３０，および負荷制御手段４０を有する負荷制御装置に、反応ガス流量検出値Ｑf を換算係数ｋで除して求まる直流電流値から直流電流検出値Ｉd を減算して余裕電流値Ｉa ＝（Ｑf ／ｋ）−Ｉd を算出する余裕電流計算器６１、および得られた余裕電流値Ｉa を遅延した加算電流信号３０Ｓまたは減算電流信号１４Ｓと比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタ６２からなる加減算電流補正手段６０を付加し、選択した加減算電流補正信号を負荷制御手段の電流設定器４２に入力するよう構成した点が前述の実施例と異なっている。このように構成した負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置の例えば負荷の上昇時に、余裕電流値が加算電流値より小さくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが余裕電流値を選択して出力電流の増加速度を抑制し、余裕電流値が加算電流値より大きくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが加算電流値を選択して定常の増加速度を維持するよう動作するので、燃料電池は常に適度の余裕電流値を保持して，言い換えれば適度の余裕反応ガス量を保持して負荷の増減制御を行うことになり、例えば燃料電池の径年劣化等に起因する垂下特性の変化があった場合にもガス欠を生ずることなく安定した運転を維持できるので、反応ガスを過剰に供給する従来の負荷制御方法で問題になった電極触媒の劣化等によって生ずる電圧−電流特性の経時的変化を補償するため、一定量過剰に供給する反応ガス量を定期的に増加補正するなどの保守管理が不要となる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は前述のように、燃料電池発電装置の負荷制御装置を、設定電力値の増減を電流増減指令手段によって一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に変換し、この信号を共通の増減電流信号として反応ガス流量制御手段および負荷制御手段を制御するとともに、量制御手段の間に加算電流信号の遅れ設定器を設けて負荷制御手段の動作を反応ガス流量制御手段のそれより反応ガスの到達遅れ時間だけ遅らせるよう構成した。その結果、反応ガス（原燃料）の変化速度と燃料電池の出力電流の変化速度とを増減電流信号が指示する増減速度で比例制御でき、かつ反応ガスの到達時間の遅れも反応ガス流量制御手段および負荷制御手段の動作に時間差を設けることにより排除できるので、従来の技術で問題になった燃料電池のガス欠とこれに起因する電極触媒の劣化などが排除され、過剰な反応ガスを供給することなくガス欠を防ぎ、発電運転を安定化できる負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
【００２３】
また、加減算電流補正手段を付加するよう構成すれば、反応ガス流量検出値と出力電流検出値との間に生ずる制御のずれを補正して幾分の余裕電流値，言い換えれば余裕反応ガス量を常時保持して負荷の増減制御を行うことが可能になり、電極触媒の劣化等が原因で燃料電池の電圧−電流特性が変化した場合にも、ガス欠を生ずることなく発電運転を安定して行える利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 燃料電池素タック
２ 燃料改質装置
３ ブロワ
４ 直交変換装置
５ 制御バルブ
６ 流量計
７ 電流計
８ 電力計
１０ 電流増減指令手段
１１ 負荷設定器
１２ 負荷増減判断部
１３ 電流加算器
１４ 電流減算器
２０ 反応ガス（原燃料）流量制御手段
２１ 流量演算器
２２ 流量コントロ−ラ
３０ 遅れ設定器
４０ 負荷制御手段
４２ 電流設定器
４３ 電流コントロ−ラ
６０ 加減算電流補正手段
６１ 余裕電流計算器
６２ Ｌｏｗレベルセレクタ
Ｉk+ 加算電流値
Ｉk- 減算電流値
Ｑs 設定流量
Ｑf 流量検出値
Ｉd 出力直流電流値（検出値）
Ｉs 設定電流値
Ｐ 出力交流電力
【産業上の利用分野】
この発明は、燃料電池発電装置の出力交流電力を負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するために設けられる負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、燃料電池は燃料と酸化剤との電気化学反応で発電するものであり、その発電に際して出力電流に比例した量の燃料と酸化剤とを供給する必要がある。このため、りん酸型燃料電池の場合は、原燃料としての都市ガス，プロパンガスなどの炭化水素に水蒸気を加えて改質反応により水素リッチな改質ガスを生成し、この改質ガスを燃料ガス，空気を酸化剤として燃料電池に供給して発電を行うよう構成される。従って、燃料電池発電装置は燃料電池本体（スタック），燃料改質装置，反応空気の供給ブロワと、燃料電池の直流出力を交流電力に変換して負荷に供給する直交変換装置を備えるとともに、負荷設定器の設定電力値を指令値として直交変換装置の交流出力電力，燃料改質装置への原燃料供給量，および反応空気供給ブロワの吐出量を一括制御するよう構成した負荷制御装置を設けたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料電池スタックの出力直流電流は燃料ガスと反応空気（併せて反応ガスと呼ぶ）の供給量に比例するが、流体の移動を伴う燃料改質装置，反応空気ブロワは負荷の増減を制御する直交変換装置に比べて応答速度が遅く、ことに化学反応を伴う燃料改質装置ではその応答速度が遅く、燃料電池スタックの出力直流電流の増加が燃料改質装置の応答速度に拘束されて遅くなるため、電力設定器の設定電力値を上昇した際、直交変換装置は直ちに燃料電池の出力直流電流の増加を要求するが、この要求に燃料電池へ供給する燃料ガスの増加が間に合わず、これが原因で燃料電池は燃料ガスが不足する状態，いわゆるガス欠状態となり、燃料電池の電極触媒など電池構成材料の劣化と，これに伴う発電性能の低下を招くという問題が発生する。そこで、このような問題点を回避するために、従来の燃料電池発電装置では、負荷の増減，ことに負荷の増加時に燃料改質装置や反応空気ブロワの応答の遅れを考慮して常時一定流量過剰な燃料ガスおよび反応空気を燃料電池スタックに供給し、負荷を増加させる際は燃料電池が過剰な反応ガスを一時的に消費してその出力直流電流を増加することにより、燃料電池スタックで燃料ガスおよび反応空気の供給不足を起こさないよう構成した負荷制御装置を備えたものが知られている。
【０００４】
ところが、燃料電池の電圧−電流特性は電流を多く流すと電圧が低下する垂下特性を示すため、電力設定器の設定電力値を上昇した際、直交変換装置の要求に対応して燃料電池が一定流量過剰な反応ガスを消費して出力直流電流を増加すると、垂下特性によって発電電圧が低下し、電圧と電流の積で決まる出力電力の増加を抑制するので、これを補うために直交変換装置が更に大きな電流の増加を要求する悪循環が発生するため、燃料電池発電装置の制御が不安定化するとともに、この悪循環を回避するためにより多量の反応ガスを常時供給しなければならないという問題が発生する。また、この垂下特性は燃料電池に使用している電極触媒の劣化等によって経時的に変化するため、一定量過剰に供給する反応ガス量を定期的に増加補正する対策が必要になり、このため燃料電池発電装置の保守管理が複雑化するという問題がある。また、その煩雑さを回避するために、垂下特性の経時変化分を含めた過剰な反応ガスを供給することも考えられるが、この場合には燃料電池発電装置の総合効率の低下に及ぼす悪影響が一層増大するという問題が発生する。
【０００５】
この発明の目的は、反応ガスの過剰供給や反応ガス流量の補正を必要とせずにガス欠防止および安定運転が可能な負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明によれば、原燃料を受け水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池に供給する燃料改質装置と、反応空気を前記燃料電池に供給するブロワと、前記燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置とを備えた燃料電池発電装置の出力交流電力を、負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するものにおいて、負荷設定器の設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に換算して出力する電流増減指令手段と、加算電流信号，直流電流検出値，および反応ガス流量と燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数から原燃料の設定流量を演算し，検出流量と設定流量が等しくなるよう反応ガス流量を制御する反応ガス（原燃料）流量制御手段と、原燃料流量が検出されてから燃料ガスとして燃料電池スタックの燃料極に供給されるまでに要する時間を遅延時間として設定され遅延した前記加算電流信号を出力する遅れ設定器と、その遅延した加算電流信号または前記減算電流信号のいずれかを受けて設定電流値を更新し、更新した設定電流値に前記直流電流検出値を近づけるよう前記直交変換装置の出力交流電力を制御する負荷制御手段とを備えてなるものとする。
【０００７】
電流増減指令手段が負荷設定器と、その負荷設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，増加指令および減少指令を発する負荷増減判断部と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号を発する電流加算器と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号を発する電流減算器とを備えてなるものとする。
【０００８】
反応ガス（原燃料）流量制御手段が一定の増減速度を指示する加算電流信号を直流電流検出値に加算し，これに予め定まる換算係数を乗じて反応ガス（原燃料）の設定流量を演算する流量演算器と、得られた設定流量と検出流量とが等しくなるよう制御バルブを制御する流量コントロ−ラとを備えてなるものとする。
負荷制御手段が遅延した加算電流信号または減算電流信号のいずれかを一定の時間間隔で記憶される前回直流電流検出値に逐次加算し設定電流として出力する電流設定器と、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御する電流コントロ−ラとを備えてなるものとする。
【０００９】
原燃料を制御バルブを介して受け，水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池に供給する燃料改質装置と、反応空気を前記燃料電池に供給するブロワと、前記燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置とを備えた燃料電池発電装置の出力交流電力を、負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するものにおいて、負荷設定器の設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に換算して出力する電流増減指令手段と、加算電流信号，直流電流検出値，および反応ガス流量と燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数から反応ガスの設定流量を演算し，検出流量と設定流量が等しくなるよう制御バルブを制御する反応ガス（原燃料）流量の制御手段と、原燃料流量が検出されてから燃料ガスとして燃料電池スタックの燃料極に供給されるまでに要する時間を遅延時間として設定され遅延した前記加算電流信号を出力する遅れ設定器と、反応ガス流量検出値と換算係数とから求まる直流電流値から直流電流検出値を減算して余裕電流値を算出する余裕電流計算器，および得られた余裕電流値を遅延した加算電流信号または減算電流信号と比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタからなる加減算電流補正手段と、補正された加減算電流信号を受けて設定電流値を更新し、更新した設定電流値に前記直流電流検出値を近づけるよう前記直交変換装置の出力交流電力を制御する負荷制御手段とを備えてなるものとする。
【００１０】
【作用】
この発明において、電流増減指令手段を負荷設定器の設定値の変化を、燃料電池の出力直流電流の一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号（併せて増減指令信号と呼ぶ）に換算して出力するよう構成したことにより、この信号を原燃料および出力直流電流の増減指令信号として利用することにより、燃料電池の出力直流電流が燃料電池に供給する反応ガス量，例えば原燃料流量，反応空気流量に比例することを利用して反応ガス流量および燃料電池の出力直流電流値を一定の増減速度で比例制御する機能が得られる。また、反応ガス（原燃料）流量制御手段が加算電流信号，直流電流検出値，および予め定まる換算係数から反応ガスの設定流量を演算し、検出流量と設定流量が等しくなるよう制御バルブにより反応ガス流量を制御するよう構成したことにより、加算電流信号の一定の増加速度を例えば燃料改質装置の改質ガス増加速度の上限値を考慮して予め設定しておくことにより、原燃料流量の増加速度を加算電流信号の増加速度に併せて可及的に速く増加し、燃料電池へ供給する改質ガスを増加する機能が得られる。さらに、遅れ設定器を設けて燃料改質装置の応答の遅れ時間に対応して加算電流信号を遅らせるとともに、この遅延した加算電流信号を負荷制御手段の増減指令信号として設定電流値を更新し、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御するよう構成したことにより、遅れ設定器の遅延時間を燃料電池への反応ガスの増加供給遅れ時間に予め設定することにより、例えば負荷の増加過程において、負荷制御手段が負荷の増加制御を開始する時点では反応ガス流量制御手段で増加供給された反応ガスが燃料電池に到達することになり、燃料改質装置等の応答の遅れによって発生するガス欠状態を排除する機能が得られるとともに、反応ガス流量および燃料電池の出力直流電流値を一定の増減速度で比例制御し、反応ガスの過不足を生ずることなく燃料電池の出力電流を一定の増加速度で安定して制御する機能が得られる。
【００１１】
電流増減指令手段を負荷設定器と、その負荷設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，増加指令および減少指令を発する負荷増減判断部と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号を発する電流加算器と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号を発する電流減算器とで構成すれば、負荷設定値の変化に対応して一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号を容易に得ることができる。
【００１２】
反応ガス（原燃料）流量制御手段を一定の増減速度を指示する加算電流信号を直流電流検出値に加算し，これに予め定まる換算係数を乗じて反応ガス（原燃料）の設定流量を演算する流量演算器と、得られた設定流量と検出流量とが等しくなるよう例えば制御バルブを制御する流量コントロ−ラとで構成すれば、負荷の上昇指令時には反応ガスの増加速度を加算電流信号に合わせて増加する機能が得られるとともに、負荷設定値の減少指令時には加算電流信号が零になると同時に直流電流検出値が減少するので流量演算器のが演算する設定流量が直流電流検出値の減少速度に併せて低下することになるので、反応ガス（原燃料）流量制御手段を反応ガス（原燃料）流量の増減制御手段として機能させることができる。
【００１３】
負荷制御手段を遅延した加算電流信号または減算電流信号を，一定の時間間隔で記憶される前回直流電流検出値に逐次加算し設定電流として出力する電流設定器と、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御する電流コントロ−ラとで構成すれば、加算電流信号の遅れ時間に起因するガス欠を回避し、燃料電池の出力直流電流の増加速度を改質ガスの増加速度に合わせて燃料電池の出力交流電力を増加する比例制御を過剰な反応ガスを供給することなく行う機能が得られる。
【００１４】
一方、電流増減指令手段，原燃料流量の制御手段，遅れ設定器，および負荷制御手段を有する負荷制御装置に、反応ガス流量検出値と換算係数とから求まる直流電流値から直流電流検出値を減算して余裕電流値を算出する余裕電流計算器，および得られた余裕電流値を遅延した加算電流信号または減算電流信号と比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタからなる加減算電流補正手段を付加し、選択した加減算電流補正信号を負荷制御装置に入力するよう構成すれば、例えば負荷の上昇時に余裕電流値が加算電流値より小さくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが余裕電流値を選択して出力電流の増加速度を抑制し、余裕電流値が加算電流値より大きくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが加算電流値を選択して定常の増加速度を維持するよう動作するので、燃料電池は常に適度の余裕電流値を保持して，言い換えれば適度の余裕反応ガス量を保持して負荷の増減制御を行うことになり、例えば燃料電池の径年劣化等に起因する垂下特性の変化があった場合にもガス欠を生ずることなく安定した運転を維持する機能が得られる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図であり、負荷制御装置を燃料改質装置と直交変換装置との間に設けた場合を例に示してある。図において、燃料電池発電装置は単位セルの積層体からなる燃料電池スタック１と、原燃料を制御バルブ５を介して受け，水素リッチな燃料ガスＦに改質して燃料電池１の燃料極に供給する燃料改質装置２と、反応空気Ａを燃料電池１に供給するブロワ３と、燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置４とを主要構成機器として構成され、原燃料流量Ｑf は流量計６により，燃料電池スタック１の出力直流電流Ｉd は電流計７により，直交変換装置４の出力交流電力Ｐは電力計８によりそれぞれ検出されて負荷制御装置に送られる。
【００１６】
負荷制御装置は電流増減指令手段１０，反応ガス流量制御手段（この場合原燃料流量制御手段）２０，遅れ設定器３０，および負荷制御手段４０で構成される。電流増減指令手段１０は負荷設定器１１と、その負荷設定値ＰS と電力計８で検出した交流電力検出値Ｐとを照合して負荷の増減の要否を判定し、ＰS ＞Ｐである場合には増加指令Ｐ+ を，ＰS ＜Ｐである場合には減少指令Ｐ- をそれぞれ発する負荷増減判断部１２と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号１３Ｓ（加算電流値Ｉk+）を発する電流加算器１３と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号１４Ｓ（減算電流値Ｉk-）を発する電流減算器１４とで構成される。
【００１７】
原燃料流量制御手段２０は一定の増加速度を指示する加算電流値Ｉk+を電流計７からの直流電流検出値Ｉd に加算し，これに原燃料流量および燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数ｋを乗じて原燃料の設定流量Ｑs ＝ｋ（Ｉd ±ＩK+) を演算する流量演算器２１と、流量演算器２１で得られた設定流量Ｑs と流量計６からの検出流量Ｑf とが等しくなるよう制御バルブ５の開度を制御する流量コントロ−ラ２２とで構成される。従って、加減算電流値Ｉk+の一定の増加速度を燃料改質装置２の改質ガス増減速度の上限値を考慮して予め設定しておくことにより、原燃料流量Ｑf の増加速度を加算電流値の指示値に合わせて可及的に速く制御し、燃料電池へ供給する改質ガスを増減することができる。
【００１８】
加算電流信号の遅れ設定器３０はその遅延時間が、流量計６で原燃料流量が検出されてから燃料ガスＦとして燃料電池スタック１の燃料極に供給されるまでに要する時間に設定され、遅延した加算電流信号３０Ｓを負荷制御手段４０に向けて出力する。
負荷制御手段４０は遅延した加算電流信号３０Ｓまたは減算電流信号１４Ｓを一定の時間間隔で記憶される前回設定電流値に逐次加算し設定電流値Ｉs として出力する電流設定器４２と、電流計７からの直流電流検出値を更新された設定電流値Ｉs に近づけるよう直交変換装置４の出力交流電力Ｐを制御する電流コントロ−ラ４３とで構成される。
【００１９】
上述のように構成された負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置の運転状態において、電力計８で検出された交流電力検出値より負荷設定器１１の設定値が高い場合には、電流増減指令手段１０から一定の増加速度を指示する加算電流信号１３Ｓが出力され、原燃料流量制御手段２０は加算電流信号１３Ｓが指示する増加速度に合わせて設定流量Ｑs を更新し、その設定流量に一致するよう制御バルブ５の開度を制御し、燃料改質装置２への原燃料流量Ｑf を一定速度で増加供給する。これと同時に、遅れ設定器３０は加算電流信号１３Ｓを原燃料流量が検出されてから燃料改質装置２で改質され改質ガスが燃料電池１に到達するに要する時間だけ遅らせて負荷制御手段４０に送る。遅延した加算電流信号３０Ｓを受けた負荷制御手段４０は、電流設定器４２が一定の時間間隔で記憶する前回設定電流値に遅延した加算電流値を加算して設定電流値Ｉs を逐次更新し、電流コントロ−ラ４３が電流計７からの直流電流検出値Ｉd を更新された設定電流値Ｉs に近づけるよう直交変換装置４の出力交流電力Ｐを制御する。従って、燃料電池発電装置の制御バルブ５および直交変換装置４を共に同じ一定増加速度を指示する加算電流信号１３Ｓによって比例制御できるとともに、遅延した加算電流信号３０Ｓによって制御される負荷制御手段４０が原燃料流量制御手段２０より原燃料流量が検出されてから燃料改質装置２で改質され改質ガスが燃料電池１に到達するに要する時間だけ遅れて比例動作するので、燃料電池スタック１は燃料ガスＦの増加に合わせてその出力直流電流を増加することになり、燃料ガスを過剰に供給することなく負荷増加時におけるガス欠の発生を防ぎ、燃料電池の発電運転を安定化できる利点が得られる。
【００２０】
一方、電力計８で検出された交流電力検出値より負荷設定器１１の設定値が低い場合には、一定速度で減少する減算電流信号１４Ｓが出力され、これを受けた負荷制御手段４０は電流設定器４２が一定の時間間隔で記憶する前回設定電流値に減算電流値を加算して設定電流値Ｉs 逐次更新し、電流コントロ−ラ４３が電流計７からの直流電流検出値を更新された設定電流値Ｉs に近づけるよう直交変換装置４の出力交流電力Ｐを低減制御する。一方、出力交流電力Ｐを低減制御結果は電流計７により直流電流検出値Ｉd の低下として原燃料流量制御手段２０の流量演算器２１に伝達され、かつ加算電流値Ｉk+が零になるので、設定流量Ｑs は電流設定値Ｉs に合わせて減少することになり、原燃料流量Ｑf と出力直流電流Ｉd とを比例して減少制御できる利点が得られる。
【００２１】
なお、反応空気の供給系についても前述と同様な負荷制御装置を設けることにより、酸素不足を排除して発電運転を安定化することができる。
図２はこの発明の異なる実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図であり、電流増減指令手段１０，原燃料流量の制御手段２０，遅れ設定器３０，および負荷制御手段４０を有する負荷制御装置に、反応ガス流量検出値Ｑf を換算係数ｋで除して求まる直流電流値から直流電流検出値Ｉd を減算して余裕電流値Ｉa ＝（Ｑf ／ｋ）−Ｉd を算出する余裕電流計算器６１、および得られた余裕電流値Ｉa を遅延した加算電流信号３０Ｓまたは減算電流信号１４Ｓと比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタ６２からなる加減算電流補正手段６０を付加し、選択した加減算電流補正信号を負荷制御手段の電流設定器４２に入力するよう構成した点が前述の実施例と異なっている。このように構成した負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置の例えば負荷の上昇時に、余裕電流値が加算電流値より小さくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが余裕電流値を選択して出力電流の増加速度を抑制し、余裕電流値が加算電流値より大きくなった場合にはＬｏｗレベルセレクタが加算電流値を選択して定常の増加速度を維持するよう動作するので、燃料電池は常に適度の余裕電流値を保持して，言い換えれば適度の余裕反応ガス量を保持して負荷の増減制御を行うことになり、例えば燃料電池の径年劣化等に起因する垂下特性の変化があった場合にもガス欠を生ずることなく安定した運転を維持できるので、反応ガスを過剰に供給する従来の負荷制御方法で問題になった電極触媒の劣化等によって生ずる電圧−電流特性の経時的変化を補償するため、一定量過剰に供給する反応ガス量を定期的に増加補正するなどの保守管理が不要となる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は前述のように、燃料電池発電装置の負荷制御装置を、設定電力値の増減を電流増減指令手段によって一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に変換し、この信号を共通の増減電流信号として反応ガス流量制御手段および負荷制御手段を制御するとともに、量制御手段の間に加算電流信号の遅れ設定器を設けて負荷制御手段の動作を反応ガス流量制御手段のそれより反応ガスの到達遅れ時間だけ遅らせるよう構成した。その結果、反応ガス（原燃料）の変化速度と燃料電池の出力電流の変化速度とを増減電流信号が指示する増減速度で比例制御でき、かつ反応ガスの到達時間の遅れも反応ガス流量制御手段および負荷制御手段の動作に時間差を設けることにより排除できるので、従来の技術で問題になった燃料電池のガス欠とこれに起因する電極触媒の劣化などが排除され、過剰な反応ガスを供給することなくガス欠を防ぎ、発電運転を安定化できる負荷制御装置を備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
【００２３】
また、加減算電流補正手段を付加するよう構成すれば、反応ガス流量検出値と出力電流検出値との間に生ずる制御のずれを補正して幾分の余裕電流値，言い換えれば余裕反応ガス量を常時保持して負荷の増減制御を行うことが可能になり、電極触媒の劣化等が原因で燃料電池の電圧−電流特性が変化した場合にも、ガス欠を生ずることなく発電運転を安定して行える利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池発電装置の負荷制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 燃料電池素タック
２ 燃料改質装置
３ ブロワ
４ 直交変換装置
５ 制御バルブ
６ 流量計
７ 電流計
８ 電力計
１０ 電流増減指令手段
１１ 負荷設定器
１２ 負荷増減判断部
１３ 電流加算器
１４ 電流減算器
２０ 反応ガス（原燃料）流量制御手段
２１ 流量演算器
２２ 流量コントロ−ラ
３０ 遅れ設定器
４０ 負荷制御手段
４２ 電流設定器
４３ 電流コントロ−ラ
６０ 加減算電流補正手段
６１ 余裕電流計算器
６２ Ｌｏｗレベルセレクタ
Ｉk+ 加算電流値
Ｉk- 減算電流値
Ｑs 設定流量
Ｑf 流量検出値
Ｉd 出力直流電流値（検出値）
Ｉs 設定電流値
Ｐ 出力交流電力
Claims (5)
- 原燃料を受け水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池に供給する燃料改質装置と、反応空気を前記燃料電池に供給するブロワと、前記燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置とを備えた燃料電池発電装置の出力交流電力を、負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するものにおいて、負荷設定器の設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に換算して出力する電流増減指令手段と、加算電流信号，直流電流検出値，および反応ガス流量と燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数から原燃料の設定流量を演算し，検出流量と設定流量が等しくなるよう反応ガス流量を制御する反応ガス（原燃料）流量制御手段と、原燃料流量が検出されてから燃料ガスとして燃料電池スタックの燃料極に供給されるまでに要する時間を遅延時間として設定され遅延した前記加算電流信号を出力する遅れ設定器と、その遅延した加算電流信号または前記減算電流信号のいずれかを受けて設定電流値を更新し、更新した設定電流値に前記直流電流検出値を近づけるよう前記直交変換装置の出力交流電力を制御する負荷制御手段とを備えてなることを特徴とする燃料電池発電装置の負荷制御装置。
- 電流増減指令手段が負荷設定器と、その負荷設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，増加指令および減少指令を発する負荷増減判断部と、増加指令を受けて一定の増加速度を指示する加算電流信号を発する電流加算器と、減少指令を受けて一定の減少速度を指示する減算電流信号を発する電流減算器とを備えてなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置の負荷制御装置。
- 反応ガス（原燃料）流量制御手段が一定の増減速度を指示する加算電流信号を直流電流検出値に加算し，これに予め定まる換算係数を乗じて反応ガス（原燃料）の設定流量を演算する流量演算器と、得られた設定流量と検出流量とが等しくなるよう制御バルブを制御する流量コントロ−ラとを備えてなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置の負荷制御装置。
- 負荷制御手段が遅延した加算電流信号または減算電流信号のいずれかを一定の時間間隔で記憶される前回直流電流検出値に逐次加算し設定電流として出力する電流設定器と、更新された設定電流値に直流電流検出値を近づけるよう直交変換装置の出力交流電力を制御する電流コントロ−ラとを備えてなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置の負荷制御装置。
- 原燃料を制御バルブを介して受け，水素リッチな燃料ガスに改質して燃料電池に供給する燃料改質装置と、反応空気を前記燃料電池に供給するブロワと、前記燃料電池の直流出力を交流電力に変換する直交変換装置とを備えた燃料電池発電装置の出力交流電力を、負荷設定器の設定値の変化に追従して制御するものにおいて、負荷設定器の設定値と交流電力検出値とを照合して負荷の増減を判断し，一定の増減速度を指示する加算電流信号および減算電流信号に換算して出力する電流増減指令手段と、加算電流信号，直流電流検出値，および反応ガス流量と燃料電池出力電流との間で予め定まる換算係数から反応ガスの設定流量を演算し，検出流量と設定流量が等しくなるよう制御バルブを制御する反応ガス（原燃料）流量の制御手段と、原燃料流量が検出されてから燃料ガスとして燃料電池スタックの燃料極に供給されるまでに要する時間を遅延時間として設定され遅延した前記加算電流信号を出力する遅れ設定器と、反応ガス流量検出値と換算係数とから求まる直流電流値から直流電流検出値を減算して余裕電流値を算出する余裕電流計算器，および得られた余裕電流値を遅延した加算電流信号または減算電流信号と比較していずれか低レベルの信号を選択して出力するＬｏｗレベルセレクタからなる加減算電流補正手段と、補正された加減算電流信号を受けて設定電流値を更新し、更新した設定電流値に前記直流電流検出値を近づけるよう前記直交変換装置の出力交流電力を制御する負荷制御手段とを備えてなることを特徴とする燃料電池発電装置の負荷制御装置。
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