JP5211861B2 - 発電装置システムの制御方法及び発電装置システム - Google Patents
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Description
さらに、請求項3に係る発電装置システムの制御方法は、請求項1に係る発明において、前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置のみを前記負荷に接続し、前記負荷の接続後に前記定電力制御形発電装置を負荷接続して前記定電圧制御形発電装置と連系させることを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係る発電装置システムの制御方法は、請求項1乃至4の何れか1つに係る発明において、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴としている。
しかも、上記効果を得るための制御が定電圧制御形発電装置の出力電圧を負荷接続時に低下させ、負荷接続後に定格出力電圧に復帰させ、この復帰時に定電力制御形発電装置の出力電力を増加制御するだけでよいので、簡単な出力電力制御で済み、簡易で安価な発電装置システムを構築することができるという効果が得られる。
図1は、本発明を適用した燃料電池発電システムの第1の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
図中、1は燃料電池発電システムであって、マスターとなる定電圧制御形発電装置10と、この定電圧制御形発電装置10と並列に接続されたスレーブとなる定電力制御形発電装置20A,20Bとを備えている。
そして、定電圧制御形発電装置10は、直流電力を発電する燃料電池11と、この燃料電池11の発電出力を交流電力に変換する電圧制御形のインバータ12と、このインバータ12の出力側の電流を検出する電流検出手段としての電流センサ13と、インバータ12の出力側の電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサ14と、電流センサ13及び電圧センサ14で検出した検出電流Id及び検出電圧Vdが入力されてインバータ12を駆動制御するインバータ制御装置15と、電圧センサ14の接続点とコンタクタ30との間に介装されたコンタクタ16とを備えている。
この負荷接続処理は、図2に示すように、ステップS1で、電圧センサ14で検出した検出電圧Vdを読込み、次いでステップS2に移行して、電源投入時の初期状態であるか否かを判定し、初期状態であるときにはステップS3に移行して、出力電圧指令値Vrefを定格出力電圧Vrefr(例えば200V)に設定してからステップS4に移行し、初期状態ではないときには直接ステップS4に移行する。
このステップS10では、出力電圧が所定の減少勾配で減少するように設定された所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには所定時間が経過するまでS8→S9→S10をループし、所定時間が経過したときには前記ステップS6に戻る。
このステップS12では、電圧センサ14で検出した検出電圧Vdを読込み、次いでステップS13に移行して、検出電圧Vdが電圧指令値Vrefに一致するようにインバータ12を定電圧制御してからステップS14に移行する。
このステップS15では、電磁コンタクタ30を閉成して負荷接続を行ってからステップS16に移行して、負荷接続を行ってから予め設定された所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには、所定時間が経過するまで、検出電圧Vdを読込むステップS16′と、定電圧制御するステップS16″とを実行し、所定時間が経過したときにはステップS17に移行する。
このステップS19では、新たな電圧指令値Vrefが定格出力電圧Vrefrを超えたか否かを判定し、Vref≦VrefrであるときにはステップS20に移行して電圧センサ14で検出した検出電圧Vdを読込み、次いでステップS21に移行して、検出電圧Vdが電圧指令値Vrefに一致するようにインバータを定電圧制御してからステップS22に移行する。
一方、ステップS19の判定結果が、Vref>Vrefrであるときには、ステップS23に移行して、定格出力電圧Vrefrを電圧指令値Vrefに設定してからステップS24に移行し、電圧センサ14で検出した検出電圧Vdを読込み、次いでステップS25に移行して、検出電圧Vdが電圧指令値Vrefに一致するようにインバータ12を定電圧制御してから前記ステップS1に戻る。
ここで、インバータ制御装置25は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を含んで構成され、図4に示す電力指令値演算処理を実行する。
今、定電圧制御形発電装置10及び定電力制御形発電装置20A,20Bの発電容量をそれぞれ100kWに設定し、定電圧制御形発電装置10の定格定電圧指令値Vrefrを例えば200Vに設定するものとする。
そして、時点t0で、電磁コンタクタ30が開成されており、マスターとなる定電圧制御形発電装置10及びスレーブとなる定電力制御形発電装置20A及び20Bと負荷L1〜Lnとが切り離された負荷非接続状態にあるものとする。また、定電圧制御形発電装置10及び定電力制御形発電装置20A,20B内のコンタクタ16及び26が閉成されて、マスターとなる定電圧制御形発電装置10及びスレーブとなる定電力制御形発電装置20A,20Bが連系状態となっているものとする。
そして、この減少処理が繰り返して行われることにより、定電圧制御計発電装置の電圧指令値Vrefが所定の減少勾配で減少され、時点t2で、電圧指令値Vrefが負荷接続電圧Vrefl以下に低下すると、ステップS7からステップS11に移行して、電圧指令値Vrefが定格定電圧指令値Vrefの半分の値となる負荷接続電圧Vreflに維持される。
このため、電圧指令値演算処理では、この時点t4での負荷容量(Pz=√3×(200V)2/0.46Ω≒150kW)が全発電容量300kWの50%であり、予め設定された定電圧制御形発電装置10の設定出力電力Pms(50%)と一致するので、ステップS33で、周波数指令値Frefとして定格周波数Frefrが設定される。ステップS34で、定格周波数Frefrに一致するようにインバータ12の出力周波数が制御される。
その後は、負荷L1〜Lnの消費電力の変動に応じて、マスターとなる定電圧制御形発電装置10の出力電力Pmoの変化に応じてインバータ12の周波数指令値Frefが変更されることにより、変更された周波数Frefに基づいてスレーブとなる定電力制御形発電装置20A及び20bの出力電力が増減され、適正な連系制御が行われる。
この第2の実施形態においては、負荷接続を行なうまではマスターとなる定電圧制御形発電装置10のみで定電圧制御を行い、負荷接続後にスレーブとなる定電力制御形発電装置20A及び20Bを接続して定電力制御を行なうようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、図6に示すように、電磁コンタクタ30が開成されている負荷非接続状態では、マスターとなる定電圧制御形発電装置10のコンタクタ16のみが閉成状態で、スレーブとなる定電力制御形発電装置20A及び20Bのコンタクタ26は開成状態に維持されることを除いては前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。また、定電圧制御形発電装置10で実行する図2の電圧制御処理が、図7に示すように、ステップS2の判定結果が初期状態であるときに、ステップS3に移行して、定格電圧指令値Vrefrを電圧指令値Vrefとして設定すると共に、コンタクタ16を閉成状態とする処理を行なう。また、ステップS16で所定時間が経過した後のステップS17で、図3の電圧指令値演算処理を起動すると共に、スレーブとなる定電力制御形発電装置20A及び20Bのコンタクタ26を閉成状態とする処理を行なうことを除いては図2と同様の処理を行い、図2との対応するステップに同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
このように、上記第2の実施形態によっても、前述した第1の実施形態と同様に、負荷接続時に定電圧制御形発電装置10の出力電圧を定格出力電圧Vrefrより低い負荷接続電圧Vreflに低下させるので、負荷L1〜Lnの接続時に負荷消費電力が定電圧制御形発電装置10の許容電力を越える場合であっても定電圧制御形発電装置10が過負荷状態となることを確実に防止することができると共に、その他の第1の実施形態の効果も同様に発揮することができる。
9に示すように、定電圧制御形発電装置10のインバータ制御装置15及びコンタクタ16、定電力制御形発電装置20A及び20Bのインバータ制御装置25及びコンタクタ26、電磁コンタクタ30及び負荷用コンタクタC1〜Cnを共通の電力監視装置40で前述した図2〜図4の処理を実行することにより、定電圧制御形発電装置10の出力電圧制御及び定電力制御形発電装置20A及び20Bの出力電力制御を行なうことができる。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、マスターとなる定電圧制御形発電装置10からスレーブとなる定電力制御形発電装置20A及び20Bに対する出力電力制御指令の伝達を、出力周波数を変化させることにより行なう場合について説明したが、これに限定されるものではなく、別途制御信号用信号線を設けて、この制御信号用信号線を介して電力制御指令を伝達するようにしてもよい。
Claims (7)
- 発電出力を定電圧制御する1台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する1台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムの制御方法であって、
前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置に対して前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置の出力電圧を定格出力電圧から負荷接続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させてから前記負荷の接続を行い、負荷接続後に前記定格出力電圧に復帰させると共に、前記定電力制御形発電装置の出力電力を負荷容量に応じて増加させることを特徴とする発電装置システムの制御方法。 - 前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置を連系させた状態で負荷接続することを特徴とする請求項1に記載の発電装置システムの制御方法。
- 前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置のみを前記負荷に接続し、前記負荷の接続後に前記定電力制御形発電装置を負荷接続して前記定電圧制御形発電装置と連系させることを特徴とする請求項1に記載の発電装置システムの制御方法。
- 前記定電圧制御形発電装置は、前記負荷の接続後に、前記定電力制御形発電装置における出力電力指令値の増加と同時又は遅れて出力電圧を増加させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の発電装置システムの制御方法。
- 前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の発電装置システムの制御方法。
- 発電出力を定電圧制御する1台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する1台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムであって、
前記定電圧制御形発電装置は、前記負荷を接続する際に、出力電圧を定格出力電圧から負荷接続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させ、前記負荷の接続後に前記定格出力電圧に復帰させる出力電圧制御手段を備え、前記定電力制御形発電装置は、前記定電圧制御形発電装置の出力電圧変化に連系する出力電力制御手段を備えていることを特徴とする発電装置システム。 - 前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴とする請求項6に記載の発電装置システム。
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