JP5521439B2 - Power generation system - Google Patents

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Description

この発明は発電システムに関し、より詳細には、燃料電池を用いた発電システムにおいて、燃料電池の補機に対する電力供給回路に関する。   The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power supply circuit for an auxiliary machine of a fuel cell in a power generation system using a fuel cell.

燃料電池を用いた発電システムは、燃料電池を動作させるための周辺機器としてブロワやポンプなどのいわゆる補機を備えている。これらの補機は、燃料電池が発電しているとき(定常運転中)は燃料電池側から電力供給を受け、燃料電池が発電していないとき(起動停止中または燃料電池が起動開始から定常運転に至るまでの起動準備中)は商用電源系統側から電力供給を受けるのが望ましいことから、従来の発電システムでは、補機への電力供給のために、図2に示すような回路構成を採用している(たとえば、特許文献1参照)。   A power generation system using a fuel cell includes a so-called auxiliary machine such as a blower or a pump as a peripheral device for operating the fuel cell. These auxiliaries are supplied with power from the fuel cell side when the fuel cell is generating power (during steady operation), and when the fuel cell is not generating power (during start-up stop or when the fuel cell is started from start-up) Since it is desirable to receive power supply from the commercial power supply system side during preparation for starting up to the point of), the conventional power generation system employs a circuit configuration as shown in FIG. 2 to supply power to the auxiliary equipment. (For example, refer to Patent Document 1).

図2において、aは燃料電池の発電部(スタック)を、bは発電部aから出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部を、cはコンバータ部bで昇圧された直流電圧を所定電圧の交流電圧(たとえば、AC200V)に変換して商用電源系統d側に出力するためのインバータ部を、dは商用電源系統をそれぞれ示しており、コンバータ部bとインバータ部cとはDCリンクコンデンサ(DCリンク部)eを介して接続されている。   In FIG. 2, a is a fuel cell power generation unit (stack), b is a converter unit that converts a DC voltage output from the power generation unit a into a predetermined voltage, and c is a DC voltage boosted by the converter unit b. An inverter unit for converting the voltage into an AC voltage (for example, AC 200V) and outputting it to the commercial power supply system d side, d indicates the commercial power supply system, and the converter unit b and the inverter unit c are DC link capacitors. (DC link part) It is connected via e.

そして、この発電システムにおいては、補機fの電源部として、燃料電池が発電しているときに発電部aから出力される直流電力を所定の電圧(たとえば、DC24V)に変換して補機fに供給するDC/DCコンバータを備えた第1補機電源部gと、燃料電池が発電していないときに商用電源系統dから供給される交流電力を所定の直流電圧(たとえば、DC24V)に変換して補機fに供給するAC/DCインバータを備えた第2補機電源部hとが備えられており、燃料電池による発電の有無に応じてスイッチ回路部iの接点A,Bを切り替えて、これら電源部g,hを用いていた。   In this power generation system, as the power source of the auxiliary machine f, the DC power output from the power generation part a when the fuel cell is generating power is converted into a predetermined voltage (for example, DC 24V) to convert the auxiliary machine f A first auxiliary power unit g provided with a DC / DC converter for supplying to the power source, and AC power supplied from the commercial power source system d when the fuel cell is not generating power is converted into a predetermined DC voltage (for example, DC 24V) And a second auxiliary power supply unit h having an AC / DC inverter for supplying to the auxiliary device f, and switching the contacts A and B of the switch circuit unit i according to the presence or absence of power generation by the fuel cell. These power supply units g and h were used.

また、この他の方法として、DCリンク部に商用電源系統からの交流電力を直流に変換するACブリッジ回路を接続し、DCリンク部に補機用の電源部(DC/DCコンバータ)を接続したものもある(たとえば、特許文献2参照)。   As another method, an AC bridge circuit that converts AC power from a commercial power supply system to DC is connected to the DC link unit, and an auxiliary power unit (DC / DC converter) is connected to the DC link unit. There are some (see, for example, Patent Document 2).

ところで、このようにDCリンク部を介して補機に電源を供給するものにおいては、商用電源からの交流電力を直流に変換するACブリッジ回路を備え、燃料電池の起動停止中はこのACブリッジ回路を介してDCリンク部に商用電源系統からの電力を供給し、燃料電池が起動準備中はインバータ部を逆動作させてインバータ部を介してDCリンク部に商用電源系統からの電力を供給するように構成したものも提案されている。   By the way, in the case of supplying power to the auxiliary machine through the DC link unit as described above, an AC bridge circuit that converts AC power from a commercial power source into DC is provided, and this AC bridge circuit is activated during stoppage of the fuel cell. The power from the commercial power supply system is supplied to the DC link section through the inverter, and the inverter is operated reversely while the fuel cell is being prepared for startup to supply the power from the commercial power supply system to the DC link section through the inverter section. The one configured in this way has also been proposed.

特開2008−53039号公報JP 2008-53039 A 特開2006−42548号公報JP 2006-42548 A

しかしながら、このような構成の従来の発電システムでは以下のような問題があり、その改善が望まれていた。   However, the conventional power generation system having such a configuration has the following problems, and improvements have been desired.

すなわち、図2に示す回路構成では、補機の電源部として第1補機電源部gと第2補機電源部hの2つの電源が必要となる。また、燃料電池はスタックの劣化を防ぐために急激な電流変動を避けねばならないところ、補機fのブロワやポンプは頻繁にオン/オフを繰り返すことから、図2に示すように補機用の電源部(第1補機電源部g)を燃料電池(発電部a)の出力側に直接接続する構成では、補機の動作電流の変動による燃料電池の急激な電流変動を防ぐのが困難であった。つまり、図2の構成では燃料電池スタックの突入電流を防ぐのが困難であり燃料電池を破損するおそれがあった。   That is, in the circuit configuration shown in FIG. 2, two power sources, ie, the first auxiliary power unit g and the second auxiliary power unit h are required as the auxiliary power unit. In addition, since the fuel cell must avoid sudden current fluctuations in order to prevent the stack from deteriorating, the blower and pump of the auxiliary machine f are frequently turned on and off, so the power supply for the auxiliary machine as shown in FIG. In the configuration in which the part (first auxiliary power supply part g) is directly connected to the output side of the fuel cell (power generation part a), it is difficult to prevent sudden current fluctuations in the fuel cell due to fluctuations in the operating current of the auxiliary equipment. It was. That is, in the configuration of FIG. 2, it is difficult to prevent an inrush current of the fuel cell stack, and there is a possibility that the fuel cell is damaged.

一方、DCリンク部を介して補機に電力を供給するように構成すると、このような突入電流の問題は解消され得る。しかし、燃料電池の起動準備中にインバータ部を逆動作させたのでは、その間、つまり、燃料電池が起動されてから発電を開始するまでの起動準備中の間、インバータ部を駆動するための電力やスイッチ回路部をインバータ部側に維持するための電力が必要となる。特に、燃料電池はその起動から発電を行う定常運転の開始までに1時間以上の時間を必要とすることから、起動準備中の消費電力が多大となるとの問題があった。   On the other hand, when power is supplied to the auxiliary machine through the DC link unit, such a problem of inrush current can be solved. However, if the inverter unit is operated in reverse during preparation for starting the fuel cell, the power or switch for driving the inverter unit during that period, that is, during preparation for starting from the time when the fuel cell is started until power generation is started. Electric power is required to maintain the circuit section on the inverter section side. In particular, since the fuel cell requires a time of 1 hour or more from the start to the start of steady operation for generating power, there has been a problem that the power consumption during start-up preparation becomes large.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃料電池の急激な電流変動を抑制し、かつ、起動時(起動準備中)の電力消費が少ない発電システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to suppress rapid current fluctuations in the fuel cell and to reduce power consumption during startup (preparation for startup). It is to provide a small power generation system.

上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る発電システムは、燃料電池と、上記燃料電池から出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力される直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統に供給する正動作と、上記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換してDCリンク部に出力する逆動作とが可能なインバータ部と、上記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換して上記DCリンク部に供給するACブリッジ回路部と、上記インバータ部またはACブリッジ回路部のいずれを商用電源系統に接続するかを選択するスイッチ回路部と、上記DCリンク部に接続された補機電源部とを備え、上記燃料電池の起動停止中及び上記燃料電池が起動されてから発電を開始するまでの起動準備中は、上記コンバータ部及びインバータ部を停止状態としつつ、上記スイッチ回路部をACブリッジ回路部側に接続して商用電源系統から上記DCリンク部を充電するとともにDCリンク部を介して補機電源部に電力を供給することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power generation system according to claim 1 of the present invention includes a fuel cell, a converter that converts a DC voltage output from the fuel cell into a predetermined voltage, and a DC that is output from the converter. An inverter capable of performing a normal operation of converting a voltage into an AC voltage and supplying the commercial power supply system, and a reverse operation of converting the AC voltage supplied from the commercial power supply system into a DC voltage and outputting the DC voltage to the DC link unit; An AC bridge circuit unit that converts an AC voltage supplied from the commercial power supply system into a DC voltage and supplies the DC link unit, and which of the inverter unit and the AC bridge circuit unit is connected to the commercial power system A switch circuit unit to be selected and an auxiliary power supply unit connected to the DC link unit, and start power generation while the fuel cell is being started and stopped and after the fuel cell is started. Starting in preparation before, while the converter unit and the inverter unit and stop state, the DC link section as well as charge the DC link portion from the commercial power supply system by connecting the switch circuit to an AC bridge circuit portion Power is supplied to the auxiliary power source through the power supply.

この請求項1に係る発電システムでは、補機用の電源として一つの補機電源部を用い、この補機電源部はコンバータ部とインバータ部の間に設けられたDCリンク部を介して電力供給を受けるように構成している。つまり、補機電源部は、燃料電池1と直接接続せずにDCリンク部のDCリンク電圧を電源として用いるように構成されているので、補機の消費電力(動作電流)が急激に変動しても、その変動はDCリンク部で吸収され、燃料電池に突入電流が流れるのが防止される。   In the power generation system according to the first aspect, one auxiliary machine power supply unit is used as a power supply for auxiliary machines, and this auxiliary machine power supply unit supplies power via a DC link unit provided between the converter unit and the inverter unit. Configured to receive. That is, since the auxiliary machine power supply unit is configured to use the DC link voltage of the DC link unit as a power supply without being directly connected to the fuel cell 1, the power consumption (operating current) of the auxiliary machine fluctuates rapidly. However, the fluctuation is absorbed by the DC link portion and the inrush current is prevented from flowing to the fuel cell.

また、この請求項1に係る発電システムでは、燃料電池の起動停止中及び起動準備中はコンバータ部とインバータ部を停止状態とし、これらの間におけるDCリンク部の充電は、インバータ部を動作させることなく電力消費の少ないACブリッジ回路部によって行われるので、燃料電池の起動準備中における電力消費を少なくすることができる。   Further, in the power generation system according to claim 1, the converter unit and the inverter unit are stopped during the start-stop of the fuel cell and during the start-up preparation, and the charging of the DC link unit between them operates the inverter unit. Therefore, the power consumption during preparation for starting up the fuel cell can be reduced.

本発明の請求項2に係る発電システムは、請求項1に記載の発電システムにおいて、上記燃料電池の起動準備が完了すると、上記コンバータ部の停止状態を維持しながら、上記スイッチ回路部の接続をインバータ部側に切り替えて上記インバータ部の逆動作を開始させることを特徴とする。   The power generation system according to a second aspect of the present invention is the power generation system according to the first aspect, wherein when the preparation for starting the fuel cell is completed, the switch circuit unit is connected while maintaining the stopped state of the converter unit. The inverter unit is switched to start the reverse operation of the inverter unit.

すなわち、この請求項2に係る発電システムでは、燃料電池の起動準備が完了し、燃料電池が発電を開始しても、直ちにコンバータ部を動作させずに、コンバータ部を停止した状態でインバータ部の逆動作を開始させている。つまり、DCリンク部の充電が不十分な状態でコンバータ部を動作させると、DCリンク部を充電するために燃料電池からコンバータ部に多大な電流が流れ、これが突入電流となるおそれがある。そのため、この請求項2に係る発電システムでは、インバータ部によるDCリンク部の充電をコンバータ部の動作開始に先行させて行うように構成している。なお、インバータ部の逆動作によるDCリンク部の充電が一定レベルを超えると、コンバータ部を動作させても燃料電池側から流れる電流は少なくなるので、コンバータ部の動作開始に伴って燃料電池に突入電流が流れる可能性は極めて低く抑えられる。ちなみに、このように構成すると、インバータ部の逆動作開始によってDCリンク部に突入電流が流れる可能性があるが、これはDCリンク部への突入電流であり、また、インバータ部の逆動作開始の時点ではコンバータ部は停止状態を維持しているので、燃料電池側に電流変化が生じることはない(燃料電池側の電流は0である)。   That is, in the power generation system according to the second aspect, even when the preparation for starting the fuel cell is completed and the fuel cell starts power generation, the converter unit is stopped without immediately operating the converter unit, and the inverter unit is stopped. The reverse operation is started. That is, if the converter unit is operated in a state where the charging of the DC link unit is insufficient, a large amount of current flows from the fuel cell to the converter unit to charge the DC link unit, which may become an inrush current. Therefore, the power generation system according to claim 2 is configured such that the DC link unit is charged by the inverter unit prior to the start of the operation of the converter unit. Note that if the charging of the DC link part due to the reverse operation of the inverter part exceeds a certain level, the current flowing from the fuel cell side will decrease even if the converter part is operated, so the fuel cell enters the fuel cell as the converter part starts operating. The possibility of current flow is very low. By the way, with such a configuration, there is a possibility that an inrush current flows to the DC link portion due to the start of the reverse operation of the inverter unit. This is an inrush current to the DC link unit, and the reverse operation start of the inverter unit is started. At the time, the converter unit maintains the stopped state, so that no current change occurs on the fuel cell side (the current on the fuel cell side is 0).

本発明の請求項3に係る発電システムは、請求項1または2に記載の発電システムにおいて、上記補機電源部が絶縁型のDC/DCコンバータで構成されていることを特徴とする。   A power generation system according to a third aspect of the present invention is the power generation system according to the first or second aspect, characterized in that the auxiliary power supply unit is constituted by an insulated DC / DC converter.

すなわち、この請求項3に係る発電システムでは、補機電源部が絶縁型のDC/DCコンバータで構成されているので、補機はこの補機電源部によって商用電源系統と縁切りされている。   That is, in the power generation system according to the third aspect, since the auxiliary machine power supply unit is composed of an insulated DC / DC converter, the auxiliary machine is separated from the commercial power supply system by the auxiliary machine power supply unit.

本発明によれば、補機に電力を供給する補機電源部がインバータのDCリンク部を介して電力供給を受けるように構成されているので、補機用の電源部として複数の電源部を必要とせずに単一の電源部のみで構成することができる。しかも、この補機電源部は燃料電池と直接接続されないので、補機の消費電力(動作電流)が急激に変動しても燃料電池の電流が急激に変動することがなく、燃料電池のスタック劣化を防止することができる。   According to the present invention, since the auxiliary power supply section that supplies power to the auxiliary equipment is configured to receive power supply via the DC link section of the inverter, a plurality of power supply sections are provided as the power supply section for the auxiliary equipment. It can be configured with only a single power supply unit without the need. In addition, since this auxiliary power unit is not directly connected to the fuel cell, even if the power consumption (operating current) of the auxiliary device fluctuates rapidly, the current of the fuel cell does not fluctuate rapidly, and the stack of the fuel cell deteriorates. Can be prevented.

また、燃料電池の起動停止中及び起動準備中におけるDCリンク部の充電は、コンバータ部とインバータ部をともに停止させた状態で電力消費の少ないACブリッジ回路部によって行われるので、燃料電池の起動準備中における電力消費が少ない発電システムが提供される。   In addition, charging of the DC link unit during start-stop of the fuel cell and preparation for start-up is performed by an AC bridge circuit unit that consumes less power while both the converter unit and the inverter unit are stopped. A power generation system with low power consumption is provided.

本発明に係る発電システムの概略構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of schematic structure of the electric power generation system which concerns on this invention. 従来の発電システムの概略構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of schematic structure of the conventional electric power generation system.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る発電システムの概略構成を示している。この発電システムは、図1に示すように、燃料電池1と、この燃料電池1を商用電源系統2に連系させるためのパワーコンディショナ3と、補機電源部4とを主要部として備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a power generation system according to the present invention. As shown in FIG. 1, this power generation system includes a fuel cell 1, a power conditioner 3 for connecting the fuel cell 1 to a commercial power supply system 2, and an auxiliary power supply unit 4 as main parts. Yes.

燃料電池1は、天然ガスなどの水素を含む燃料ガスと、空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを供給し、水素と酸素を化学反応させて発電する発電装置であって、発電された電力は直流電圧として出力される。燃料電池1は、使用する電解質や運転温度(スタックの温度)などの相違により数種類に分類されるが、本実施形態では、燃料電池1として電解質にイオン伝導性セラミックスを用いた固体酸化物形燃料電池(SOFC)が用いられる。なお、燃料電池1の構造自体は公知であるのでここではその詳細な説明は省略し、以下においては本発明の要点を説明する。   The fuel cell 1 is a power generation device that generates power by supplying a fuel gas containing hydrogen such as natural gas and an oxidant gas containing oxygen such as air and causing a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Is output as a DC voltage. The fuel cell 1 is classified into several types depending on the electrolyte used and the operating temperature (stack temperature). In this embodiment, the fuel cell 1 is a solid oxide fuel using an ion conductive ceramic as an electrolyte. A battery (SOFC) is used. Since the structure of the fuel cell 1 itself is known, detailed description thereof is omitted here, and the main points of the present invention will be described below.

図1において、5は燃料電池1の発電部(スタック)を示している。SOFCは運転温度が数百度(たとえば、800〜1000℃程度)と高温であることから、この燃料電池1は、起動開始から発電開始に至るまでの起動準備に1時間以上を必要とするが、発電運転(定常運転)が開始されると、この発電部5からは、たとえば100〜160Vの直流電圧が出力される。   In FIG. 1, 5 indicates a power generation unit (stack) of the fuel cell 1. Since the operating temperature of SOFC is as high as several hundred degrees (for example, about 800 to 1000 ° C.), this fuel cell 1 requires one hour or more to prepare for startup from the start of startup to the start of power generation. When the power generation operation (steady operation) is started, the power generation unit 5 outputs a DC voltage of 100 to 160 V, for example.

補機6は、燃料電池1を動作させるための周辺機器であり、燃料電池1が起動準備中にあるときや発電運転中に動作するブロワやポンプなどの電気負荷(図示せず)で構成されている。本実施形態では、これら補機6を構成する電気負荷は、直流電圧(たとえば、DC24V)で駆動されるモータなどで構成されている。なお、補機6を構成するブロワやポンプは、燃料電池1の起動中及び起動準備中にオン/オフを繰り返すことから、これら電気負荷の動作中における動作電流の変動は極めて激しい。   The auxiliary machine 6 is a peripheral device for operating the fuel cell 1 and is composed of an electrical load (not shown) such as a blower or a pump that operates when the fuel cell 1 is in preparation for startup or during a power generation operation. ing. In the present embodiment, the electric load constituting these auxiliary machines 6 is constituted by a motor or the like driven by a DC voltage (for example, DC 24V). In addition, since the blower and pump which comprise the auxiliary machine 6 repeat on / off during starting of the fuel cell 1 and preparation for starting, the fluctuation | variation of the operating current during operation | movement of these electric loads is very severe.

FC制御部7は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、発電部5の出力電圧や出力電流、補機5の状態などを監視する各種センサ類(図示せず)から得られる情報と、後述するPC制御部15との通信によって得られる情報とに基づいて燃料電池1の各部(補機6を含む)の動作を制御する。   The FC control unit 7 is a control device including a microcomputer as a control center, and is obtained from various sensors (not shown) that monitor the output voltage and output current of the power generation unit 5, the state of the auxiliary machine 5, and the like. And the operation | movement of each part (including the auxiliary machine 6) of the fuel cell 1 is controlled based on the information obtained by communication with the PC control part 15 mentioned later.

商用電源系統2は、商用電源8(たとえば、AC200V)から供給される交流電力を図示しない家庭内の電気負荷に供給するための電源ラインや分電盤など(図示せず)を備えており、本実施形態では、パワーコンディショナ3を介して接続される燃料電池1と系統連系されている。   The commercial power supply system 2 includes a power supply line and a distribution board (not shown) for supplying AC power supplied from the commercial power supply 8 (for example, AC 200 V) to an electric load in the home (not shown), In the present embodiment, the fuel cell 1 connected via the power conditioner 3 is grid-connected.

パワーコンディショナ3は、燃料電池1を商用電源系統2に連系させるための装置であって、図1に示すように、コンバータ部10と、インバータ部11と、DCリンク部12と、ACブリッジ回路部13と、スイッチ回路部14と、PC制御部15とを主要部として備えている。   The power conditioner 3 is a device for connecting the fuel cell 1 to the commercial power supply system 2, and as shown in FIG. 1, a converter unit 10, an inverter unit 11, a DC link unit 12, an AC bridge, and the like. The circuit part 13, the switch circuit part 14, and the PC control part 15 are provided as main parts.

上記コンバータ部10は、燃料電池1から出力される直流電圧を所定の直流電圧(たとえば、DC375〜405V)に変換するDC/DCコンバータで構成される。すなわち、燃料電池1の発電部5から出力される直流電力は、後述するインバータ部11でAC200Vの生成ができるように、このコンバータ部10で昇圧されて、DCリンク部12を介してインバータ部11に供給される。なお、このコンバータ部10には絶縁型のDC/DCコンバータが用いられ、燃料電池1と商用電源系統2とはこのコンバータ部10によって縁切りされている。   The converter unit 10 includes a DC / DC converter that converts a DC voltage output from the fuel cell 1 into a predetermined DC voltage (for example, DC 375 to 405 V). That is, the DC power output from the power generation unit 5 of the fuel cell 1 is boosted by the converter unit 10 so that the inverter unit 11 described below can generate AC200V, and the inverter unit 11 via the DC link unit 12. To be supplied. The converter unit 10 is an insulated DC / DC converter, and the fuel cell 1 and the commercial power supply system 2 are separated by the converter unit 10.

インバータ部11は、DCリンク部12を介してコンバータ部10と接続される系統連系用のインバータであって、上記コンバータ部10から出力される直流電圧を所定の交流電圧(たとえば、AC200V)に変換して商用電源系統2に供給する正動作と、商用電源系統2から供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換してDCリンク部12に出力する逆動作とが可能なDC/ACインバータで構成されている。   The inverter unit 11 is a grid interconnection inverter connected to the converter unit 10 via the DC link unit 12, and the DC voltage output from the converter unit 10 is changed to a predetermined AC voltage (for example, AC 200V). A DC / AC inverter capable of performing a forward operation that is converted and supplied to the commercial power supply system 2 and a reverse operation that converts the AC voltage supplied from the commercial power supply system 2 into a predetermined DC voltage and outputs the DC voltage to the DC link unit 12 It consists of

そして、このインバータ部11の商用電源系統側にはスイッチ回路部14が設けられており、インバータ部11はこのスイッチ回路部14の接点A側に接続され、スイッチ回路部14を介して商用電源系統2との連系ができるように構成されている(詳細は後述する)。また、このインバータ部11のコンバータ部側(つまり、インバータのDCリンク)には、大容量のDCリンクコンデンサ12aがコンバータ部10と並列に接続されており、これによりDCリンク部12が形成されている。   A switch circuit unit 14 is provided on the commercial power system side of the inverter unit 11, and the inverter unit 11 is connected to the contact A side of the switch circuit unit 14, and is connected to the commercial power system via the switch circuit unit 14. 2 (details will be described later). Further, a large-capacity DC link capacitor 12a is connected in parallel with the converter unit 10 on the converter unit side of the inverter unit 11 (that is, the DC link of the inverter), thereby forming the DC link unit 12. Yes.

ACブリッジ回路部13は、商用電源系統2(商用電源8)から供給される交流電圧を所定の直流電圧(たとえば、DC280V)に変換してDCリンク部12に供給するための整流回路であって、図1に示すように、その入力側がスイッチ回路部14の接点B側に接続されるとともに、その出力側が上記DCリンク部12に接続されている。なお、このACブリッジ回路13には平滑回路が備えられていてもよい。   The AC bridge circuit unit 13 is a rectifier circuit for converting an AC voltage supplied from the commercial power supply system 2 (commercial power supply 8) into a predetermined DC voltage (for example, DC 280 V) and supplying the DC voltage to the DC link unit 12. As shown in FIG. 1, the input side is connected to the contact B side of the switch circuit unit 14, and the output side is connected to the DC link unit 12. The AC bridge circuit 13 may be provided with a smoothing circuit.

スイッチ回路部14は、商用電源系統2とパワーコンディショナ3の接続部に介装され、インバータ部11またはACブリッジ回路部13のいずれを商用電源系統2に接続するかを選択する切り替えスイッチで構成される。このスイッチ回路部14の接点は後述するPC制御部15によって制御可能な構成とされ、スイッチ接点をA側に接続することで商用電源系統2とインバータ部11とが接続される。また、スイッチ接点をB側に接続することで商用電源系統2とACブリッジ回路部13とが接続される。   The switch circuit unit 14 is configured by a changeover switch that is interposed in a connection portion between the commercial power supply system 2 and the power conditioner 3 and selects which of the inverter unit 11 or the AC bridge circuit unit 13 is connected to the commercial power supply system 2. Is done. The contact of this switch circuit unit 14 is configured to be controllable by a PC control unit 15 described later, and the commercial power supply system 2 and the inverter unit 11 are connected by connecting the switch contact to the A side. Further, the commercial power supply system 2 and the AC bridge circuit unit 13 are connected by connecting the switch contact to the B side.

本実施形態では、このスイッチ回路部14は、燃料電池1の発電システムと商用電源系統2とを連系させる系統連系スイッチとしても機能するものとされ、系統連系させないときはスイッチ接点を接点B側に接続するように構成されている。そして、このスイッチ回路部14の接点を構成するリレーは、リレー駆動回路(図示せず)に非通電のときに接点をB側に接続する構成とされ、リレー回路に通電することにより接点がA側に接続される構成とされている。   In the present embodiment, the switch circuit unit 14 also functions as a grid connection switch that links the power generation system of the fuel cell 1 and the commercial power supply system 2. When the grid connection is not performed, the switch contact is a contact point. It is configured to connect to the B side. And the relay which comprises the contact of this switch circuit part 14 is set as the structure which connects a contact to the B side when a relay drive circuit (not shown) is de-energized, and a contact is A by energizing a relay circuit. It is set as the structure connected to the side.

なお、本実施形態では、このスイッチ回路部14を系統連系スイッチとして用いることとしているが、系統連系スイッチはこのスイッチ回路部14とは別に設けることも可能である。つまり、このスイッチ回路部14と直列に別途系統連系を解列可能なスイッチ回路(系統連系リレー)を設けることも可能である。   In the present embodiment, the switch circuit unit 14 is used as a system interconnection switch. However, the system connection switch can be provided separately from the switch circuit unit 14. That is, it is also possible to provide a switch circuit (system connection relay) capable of disconnecting the system connection separately from the switch circuit unit 14 in series.

PC制御部15は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、燃料電池1(発電部5)からの入力電圧、入力電流、スタック温度などを監視する各種センサ類(図示せず)から得られる情報、燃料電池1のFC制御部7から得られる情報、さらには、図示しない発電システムのリモコン(操作部)から得られる情報などに基づいてパワーコンディショナ3の各部の動作を制御するとともに、発電システム全体の制御も行うように構成されている。   The PC control unit 15 is a control device including a microcomputer as a control center, and includes various sensors (not shown) that monitor the input voltage, input current, stack temperature, and the like from the fuel cell 1 (power generation unit 5). While controlling the operation of each part of the power conditioner 3 based on information obtained, information obtained from the FC control unit 7 of the fuel cell 1, and information obtained from a remote control (operation unit) of the power generation system (not shown) The power generation system as a whole is also controlled.

具体的には、このPC制御部15は、上記コンバータ部10、インバータ部11の動作または動作停止の制御や、スイッチ回路部14のスイッチ接点の切替制御などを行うほか、燃料電池1のFC制御部7に対して各種指令(たとえば、燃料電池1の起動開始や起動停止の指令など)を行うように構成されている。なお、このPC制御部15は、後述する補機6と同様に、燃料電池1が発電を行っていないときでも動作できるように、その駆動電源は上記DCリンク部12から供給されるように構成されている。   Specifically, the PC control unit 15 performs control of operation or stop of the converter unit 10 and the inverter unit 11, switching control of switch contacts of the switch circuit unit 14, and the like, and FC control of the fuel cell 1. Various commands (for example, commands for starting or stopping the fuel cell 1) are issued to the unit 7. The PC control unit 15 is configured so that its drive power is supplied from the DC link unit 12 so that the fuel cell 1 can operate even when the fuel cell 1 is not generating power, as in the auxiliary machine 6 described later. Has been.

補機電源部4は、燃料電池1の補機6に供給する直流電圧(たとえば、DC24V)を生成する電源装置であって、本実施形態では、この補機電源部4として絶縁型のDC/DCコンバータが用いられている。具体的には、補機電源部4は、その入力側が上記DCリンク部12に接続され、DCリンク部12から直流電力の供給を受けるように構成されており、その出力側が補機6に接続されている。また、この補機電源部4は、上述したように絶縁型のDC/DCコンバータを用いているので、この補機電源部4によって補機6(燃料電池1)と商用電源系統2とが縁切りされている。   The auxiliary machine power supply unit 4 is a power supply device that generates a DC voltage (for example, DC 24V) to be supplied to the auxiliary machine 6 of the fuel cell 1. In the present embodiment, the auxiliary machine power supply unit 4 is an insulated DC / DC / DC unit. A DC converter is used. Specifically, the auxiliary power supply unit 4 is configured such that its input side is connected to the DC link unit 12 and receives DC power from the DC link unit 12, and its output side is connected to the auxiliary unit 6. Has been. In addition, since the auxiliary power supply unit 4 uses an insulating DC / DC converter as described above, the auxiliary power supply unit 4 cuts off the auxiliary machine 6 (fuel cell 1) and the commercial power supply system 2. Has been.

なお、本実施形態では、上記DCリンクコンデンサ12aとして540μFのコンデンサが用いられている。また、補機電源部4の入力側のコンデンサ(図示せず)には150μFのコンデンサが用いられている。さらに、上記DCリンク部12とPC制御部15との間に介在するPC制御部用の電源(図示せず)の入力側コンデンサには15μFのコンデンサが用いられる。   In the present embodiment, a 540 μF capacitor is used as the DC link capacitor 12a. Further, a 150 μF capacitor is used as a capacitor (not shown) on the input side of the auxiliary power supply unit 4. Further, a 15 μF capacitor is used as an input side capacitor of a power source (not shown) for the PC control unit interposed between the DC link unit 12 and the PC control unit 15.

しかして、このように構成された発電システムの動作(具体的には、補機6への電力供給方法)について説明する。   The operation of the power generation system configured as described above (specifically, the method of supplying power to the auxiliary machine 6) will be described.

この発電システムにおいて、燃料電池1が発電運転(定常運転)を行っていない状態、換言すれば、燃料電池1が起動停止中または起動準備中である場合には、PC制御部15は、コンバータ部10の動作を停止させ、スイッチ回路部14の接点をB側に接続させている。   In this power generation system, when the fuel cell 1 is not in a power generation operation (steady state operation), in other words, when the fuel cell 1 is in a start-stop state or in preparation for start-up, the PC control unit 15 10 is stopped, and the contact of the switch circuit unit 14 is connected to the B side.

この状態では、商用電源8から供給される交流電力は、ACブリッジ回路部13を介してDCリンク部12(DCリンクコンデンサ12a)を充電するように作用し、補機電源部4にはDCリンク部12からの電力が供給される。具体的には、本実施形態では商用電源8としてAC200Vを用いているので、このときにDCリンク部12はDC280V(=200√2V)に充電される。なお、このときには燃料電池1は発電を行っておらず、また、コンバータ部10も停止しているので、燃料電池1側から補機電源部4に電力は供給されない。   In this state, AC power supplied from the commercial power source 8 acts to charge the DC link unit 12 (DC link capacitor 12a) via the AC bridge circuit unit 13, and the auxiliary power unit 4 has a DC link. Power from the unit 12 is supplied. Specifically, in the present embodiment, AC 200V is used as the commercial power supply 8, and at this time, the DC link unit 12 is charged to DC 280V (= 200√2V). At this time, the fuel cell 1 is not generating power and the converter unit 10 is also stopped, so that no power is supplied from the fuel cell 1 side to the auxiliary power source unit 4.

これに対して、燃料電池1が発電運転を開始した場合、換言すれば、燃料電池1が起動停止状態から所定の起動準備(たとえば、燃料ガスや酸化剤ガスの供給、スタックを運転温度に上昇させるなどの準備)を完了し、燃料電池1が定常運転を開始すると、PC制御部15は、はじめに、スイッチ回路部14の接点をA側に接続し、インバータ部11の逆動作を開始させる。ここで、燃料電池1の起動準備が完了したかの判断は、発電部5の出力電圧とスタック温度(運転温度)とに基づいてFC制御部7が行い、その結果がPC制御部15に送信される。   On the other hand, when the fuel cell 1 starts a power generation operation, in other words, the fuel cell 1 starts from a start-stop state to a predetermined start-up preparation (for example, supply of fuel gas or oxidant gas, raises the stack to the operating temperature) When the fuel cell 1 starts steady operation, the PC control unit 15 first connects the contact of the switch circuit unit 14 to the A side and starts the reverse operation of the inverter unit 11. Here, the FC control unit 7 determines whether the preparation for starting the fuel cell 1 is completed based on the output voltage of the power generation unit 5 and the stack temperature (operation temperature), and the result is transmitted to the PC control unit 15. Is done.

このように、スイッチ回路部14の接点をA側に接続することで、DCリンク部12はインバータ部11の出力電力によって充電されるようになる。つまり、商用電源系統2から供給される交流電力がインバータ部11で直流に変換され、DCリンク部12を充電する。この状態では、補機電源部4には、インバータ部11の逆動作により生成された直流電力がDCリンク部12を介して与えられる。なお、このインバータ部11の逆動作を開始させた時点では、PC制御部15はコンバータ部10の停止状態を維持させている。   Thus, the DC link unit 12 is charged by the output power of the inverter unit 11 by connecting the contact of the switch circuit unit 14 to the A side. That is, AC power supplied from the commercial power supply system 2 is converted to DC by the inverter unit 11 and the DC link unit 12 is charged. In this state, the auxiliary power supply unit 4 is supplied with DC power generated by the reverse operation of the inverter unit 11 through the DC link unit 12. Note that when the reverse operation of the inverter unit 11 is started, the PC control unit 15 maintains the stopped state of the converter unit 10.

ところで、このようにコンバータ部10を動作させる前にインバータ部11を用いてDCリンク部12を充電すると、DCリンク部12の電圧(DCリンク電圧)は目標電圧(たとえば、DC390V)に向けて上昇し始めるが、本実施形態に示す発電システムでは、DCリンク電圧が予め設定された所定のしきい値Xを超えて目標電圧に近づくと、PC制御部15が、その時点(しきい値XまでDCリンク電圧が上昇した時点)でコンバータ部10の動作を開始させて、コンバータ部10の出力を徐々に上げていく制御を行う。   By the way, when the DC link unit 12 is charged using the inverter unit 11 before the converter unit 10 is operated in this way, the voltage (DC link voltage) of the DC link unit 12 increases toward the target voltage (for example, DC 390 V). However, in the power generation system shown in the present embodiment, when the DC link voltage exceeds the predetermined threshold value X set in advance and approaches the target voltage, the PC control unit 15 causes the time point (to the threshold value X). At the time when the DC link voltage rises, the operation of the converter unit 10 is started, and the output of the converter unit 10 is gradually increased.

具体的には、コンバータ部10はDCリンク電圧が目標電圧となるように制御する一方、インバータ部11はコンバータ部10の動作開始時点からDCリンク部12に供給する電圧の目標値を徐々に低下させる制御を行う。これにより、インバータ部11からDCリンク部12に供給される電圧は徐々に低下する。このときコンバータ部10はDCリンク電圧を目標電圧に維持しようと動作するので、この動作に伴ってコンバータ部10からDCリンク部12に供給される電流が徐々に増加することとなる。   Specifically, the converter unit 10 controls the DC link voltage to be the target voltage, while the inverter unit 11 gradually decreases the target value of the voltage supplied to the DC link unit 12 from the operation start point of the converter unit 10. To control. Thereby, the voltage supplied to the DC link part 12 from the inverter part 11 falls gradually. At this time, the converter unit 10 operates to maintain the DC link voltage at the target voltage, and accordingly, the current supplied from the converter unit 10 to the DC link unit 12 gradually increases.

このように、本実施形態では、コンバータ部10は動作開始から徐々に出力を上げるように構成されているので、コンバータ部10に電流を供給する燃料電池1の発電部5の出力電流も緩やかに上昇することとなり、燃料電池1の発電部5に急激な突入電流が流れることが防止される。   Thus, in the present embodiment, the converter unit 10 is configured to gradually increase the output from the start of operation, so the output current of the power generation unit 5 of the fuel cell 1 that supplies current to the converter unit 10 is also moderate. As a result, the rapid inrush current is prevented from flowing to the power generation unit 5 of the fuel cell 1.

ここで、コンバータ部10の動作を開始させるタイミングを決める上記しきい値Xは、DCリンク電圧の目標電圧に基づいて設定される。DCリンク部12は大容量のDCリンクコンデンサ12aによって構成されているので、インバータ部11の逆動作時における目標電圧はこのDCリンクコンデンサ12aをフルに充電できる値に設定される。そして、上記しきい値Xはこの目標電圧にできるだけ近い値(たとえば、目標電圧の95%程度)に設定される。   Here, the threshold value X that determines the timing for starting the operation of the converter unit 10 is set based on the target voltage of the DC link voltage. Since the DC link unit 12 is configured by a large-capacity DC link capacitor 12a, the target voltage during the reverse operation of the inverter unit 11 is set to a value that can fully charge the DC link capacitor 12a. The threshold value X is set to a value as close as possible to the target voltage (for example, about 95% of the target voltage).

これは、上記しきい値Xと目標電圧との差が大きい(しきい値Xが目標電圧に対して低すぎる)と、コンバータ部10が動作を開始したときにコンバータ部10の出力によって充電しなければならないエネルギ量が増加するので、そのために燃料電池1に流れる電流も大きくなってしまうからである。したがって、このしきい値Xは、コンバータ部10を動作させた時に燃料電池1に流れる電流(突入電流)の変動率の許容値(本実施形態では、この許容値が1A/秒と仮定する)を超えないように設定される。つまり、このしきい値Xと上記許容値との間には相関関係があり、この許容値が大きい燃料電池を用いる場合には上記しきい値と目標電圧との差を大きく設定することができる。   This is because if the difference between the threshold value X and the target voltage is large (threshold value X is too low with respect to the target voltage), charging is performed by the output of the converter unit 10 when the converter unit 10 starts operation. This is because the amount of energy that must be increased increases, so that the current flowing through the fuel cell 1 also increases. Therefore, this threshold value X is an allowable value of a variation rate of a current (inrush current) flowing through the fuel cell 1 when the converter unit 10 is operated (in the present embodiment, this allowable value is assumed to be 1 A / second). It is set not to exceed. That is, there is a correlation between the threshold value X and the allowable value. When a fuel cell having a large allowable value is used, the difference between the threshold value and the target voltage can be set large. .

ちなみに、本実施形態では、上記許容値が1A/秒であり、DCリンク電圧の目標電圧がDC390Vであるので、このしきい値Xは390Vの95%であるDC370Vに設定されている。これは出願人が実験して得た経験値であり、しきい値Xを目標電圧の95%未満に設定した場合には、燃料電池1の突入電流が上記許容値(1A/秒)を超えてしまう可能性が高い。なお、このしきい値Xは目標電圧に対して95%以上であれば目標電圧により近い値を用いることも可能である。   Incidentally, in the present embodiment, since the allowable value is 1 A / second and the target voltage of the DC link voltage is DC 390 V, the threshold value X is set to DC 370 V, which is 95% of 390 V. This is an empirical value obtained through experiments by the applicant. When the threshold value X is set to less than 95% of the target voltage, the inrush current of the fuel cell 1 exceeds the allowable value (1 A / second). There is a high possibility that The threshold value X can be a value closer to the target voltage as long as it is 95% or more of the target voltage.

そして、この制御、つまり、インバータ部11の逆動作出力を徐々に下げながらコンバータ部10の出力を上昇させる制御を継続することにより、最終的にはインバータ部11が正動作(コンバータ部10から出力される直流電圧を交流電圧(AC200V)に変換して商用電源系統2に供給する動作)を行うようになり、商用電源系統2側に電流が出力され、燃料電池1で発電された電力が家庭に供給される。   Then, by continuing this control, that is, the control for increasing the output of the converter unit 10 while gradually decreasing the reverse operation output of the inverter unit 11, the inverter unit 11 finally operates in the normal operation (output from the converter unit 10). Operation to convert the DC voltage to AC voltage (AC200V) and supply it to the commercial power supply system 2), the current is output to the commercial power supply system 2 side, and the electric power generated by the fuel cell 1 is converted into household power. To be supplied.

このように、本発明に係る発電システムでは、補機6に電力を供給する補機電源部4がDCリンク部12を介して電力供給を受けるように構成されているので、補機用の電源部を単一の電源部で構成でき、しかも、この補機電源部4は、燃料電池1と直接接続されないので、補機6の動作電流が急激に変動しても燃料電池1の電流が急激に変動することがなく、燃料電池1のスタックの劣化を防ぐことができる。   As described above, in the power generation system according to the present invention, the auxiliary power supply unit 4 that supplies electric power to the auxiliary machine 6 is configured to receive power supply through the DC link unit 12. The auxiliary power supply unit 4 is not directly connected to the fuel cell 1, so that even if the operating current of the auxiliary device 6 fluctuates rapidly, the current of the fuel cell 1 increases rapidly. The stack of the fuel cell 1 can be prevented from deteriorating.

また、燃料電池1の起動停止中及び起動準備中におけるDCリンク部12の充電は、コンバータ部10とインバータ部11の双方をともに停止させた状態で、インバータ部11より電力消費の少ないACブリッジ回路部13によって行われるので、燃料電池1の起動準備中における電力消費を少なく抑えることができる。しかも、このときにACブリッジ回路部13を選択するスイッチ回路部14として、リレー駆動回路の非通電時にACブリッジ回路部13側を選択するリレーを用いることで、ACブリッジ回路部13の選択に伴うスイッチ回路部14での電力消費も抑制でき、より省電力効果の高い発電システムを供給できる。   Further, the charging of the DC link unit 12 during the start-stop of the fuel cell 1 and the preparation for start-up is an AC bridge circuit that consumes less power than the inverter unit 11 with both the converter unit 10 and the inverter unit 11 stopped. Since it is performed by the unit 13, it is possible to reduce power consumption during preparation for starting up the fuel cell 1. In addition, as the switch circuit unit 14 that selects the AC bridge circuit unit 13 at this time, a relay that selects the AC bridge circuit unit 13 side when the relay drive circuit is not energized is used. Power consumption in the switch circuit unit 14 can also be suppressed, and a power generation system with higher power saving effect can be supplied.

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。   The above-described embodiments show preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these, and various design changes can be made within the scope of the invention.

たとえば、上述した実施形態では、燃料電池1として固体酸化物形燃料電池(SOFC)を用いた場合を示したが、燃料電池1には他の形式の燃料電池、たとえば、固体高分子形燃料電池(PEFC)などを用いることも可能である。   For example, in the above-described embodiment, a case where a solid oxide fuel cell (SOFC) is used as the fuel cell 1 has been described. (PEFC) or the like can also be used.

また、上述した実施形態では、発電システム単体の構成について説明したが、この発電システムは、燃料電池1で発生する排熱を排熱回収手段(たとえば、熱交換器)で回収して温水生成用の熱源として利用するなど、コージェネレーションシステムの構成要素としても適用可能である。   Further, in the above-described embodiment, the configuration of the power generation system alone has been described. However, this power generation system recovers exhaust heat generated in the fuel cell 1 by exhaust heat recovery means (for example, a heat exchanger) and generates hot water. It can also be applied as a component of a cogeneration system, such as being used as a heat source.

また、上述した実施形態では、PC制御部15が燃料電池1のスタック温度の監視を行い、また、PC制御部15からFC制御部7に対して各種指令を行うように構成した場合を示したが、PC制御部15とFC制御部7とが受け持つ制御(両者の役割分担)は適宜変更可能である。すなわち、たとえば、スタックに関する監視はすべてFC制御部7で行うように構成したり、あるいは、燃料電池1の起動/停止指令や動作目標値などをFC制御部7が設定してPC制御部15に送信するように構成することもできる。   In the above-described embodiment, the case where the PC control unit 15 is configured to monitor the stack temperature of the fuel cell 1 and to perform various commands from the PC control unit 15 to the FC control unit 7 is shown. However, the control that the PC control unit 15 and the FC control unit 7 are responsible for (the role sharing between them) can be changed as appropriate. That is, for example, the stack control is configured to be performed by the FC control unit 7, or the FC control unit 7 sets the start / stop command of the fuel cell 1, the operation target value, and the like to the PC control unit 15. It can also be configured to transmit.

1 燃料電池
2 商用電源系統
3 パワーコンディショナ
4 補機電源部
5 発電部(スタック)
6 補機
7 FC制御部
8 商用電源
10 コンバータ部
11 インバータ部
12 DCリンク部
13 ACブリッジ回路部
14 スイッチ回路部
15 PC制御部
X しきい値
1 Fuel Cell 2 Commercial Power Supply System 3 Power Conditioner 4 Auxiliary Power Supply Unit 5 Power Generation Unit (Stack)
6 Auxiliary machine 7 FC control unit 8 Commercial power supply 10 Converter unit 11 Inverter unit 12 DC link unit 13 AC bridge circuit unit 14 Switch circuit unit 15 PC control unit X Threshold

Claims (3)

燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、
前記コンバータ部から出力される直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統に供給する正動作と、前記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換してDCリンク部に出力する逆動作とが可能なインバータ部と、
前記商用電源系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記DCリンク部に供給するACブリッジ回路部と、
前記インバータ部またはACブリッジ回路部のいずれを商用電源系統に接続するかを選択するスイッチ回路部と、
前記DCリンク部に接続された補機電源部とを備え、
前記燃料電池の起動停止中及び前記燃料電池が起動されてから発電を開始するまでの起動準備中は、前記コンバータ部及びインバータ部を停止状態としつつ、前記スイッチ回路部をACブリッジ回路部側に接続して商用電源系統から前記DCリンク部を充電するとともにDCリンク部を介して補機電源部に電力を供給する
ことを特徴とする発電システム。
A fuel cell;
A converter for converting a DC voltage output from the fuel cell into a predetermined voltage;
The direct operation of converting the DC voltage output from the converter unit into an AC voltage and supplying it to the commercial power supply system, and the reverse operation of converting the AC voltage supplied from the commercial power supply system into a DC voltage and outputting it to the DC link unit An inverter unit capable of operation;
An AC bridge circuit unit that converts an AC voltage supplied from the commercial power supply system into a DC voltage and supplies the DC link unit;
A switch circuit unit for selecting which of the inverter unit or the AC bridge circuit unit is connected to a commercial power supply system;
An auxiliary machine power supply unit connected to the DC link unit,
During the start-stop of the fuel cell and during the start-up preparation from the start-up of the fuel cell to the start of power generation, the switch circuit unit is set to the AC bridge circuit unit side while the converter unit and the inverter unit are stopped. A power generation system comprising: connecting and charging the DC link unit from a commercial power supply system and supplying power to the auxiliary power unit through the DC link unit .
前記燃料電池の起動準備が完了すると、前記コンバータ部の停止状態を維持しながら、前記スイッチ回路部の接続をインバータ部側に切り替えて前記インバータ部の逆動作を開始させることを特徴とする請求項1に記載の発電システム。   2. When the preparation for starting the fuel cell is completed, the connection of the switch circuit unit is switched to the inverter unit side and the reverse operation of the inverter unit is started while maintaining the stopped state of the converter unit. The power generation system according to 1. 前記補機電源部が絶縁型のDC/DCコンバータで構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary machine power supply unit is configured by an insulated DC / DC converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103236A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
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