JPH05137258A - 直流電源システム装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池等の直流電源を常に最大出力で用いる
ベースロード運転を可能にし、かつ簡単な構成の直流電
源システム装置を提供する。 【構成】燃料電池１等直流電源と当該燃料電池１等の直
流出力を入力とし出力電圧の垂下制御回路１０を有する
電源装置２とからなる第１系統電源Ａと、商用電源また
は他の電源３とこれらの電源３から出力される交流電力
を整流して直流電力とする整流器４とからなる第２系統
電源Ｂと、前記第１系統電源Ａの出力と前記第２系統電
源Ｂの出力とを負荷５に並列接続する一方、前記第１系
統電源Ａの出力線に接続されて出力電圧を演算して演算
信号を出力する出力電力演算手段１２と，当該演算信号
を入力して前記垂下制御回路を制御する信号を出力する
垂下特性信号出力手段１３とを備えて、前記第１系統電
源Ａの出力容量より前記負荷５の消費電力が大きい場合
に、前記第１系統電源Ａ内の電源装置２の垂下制御回路
１０で前記第１系統電源Ａの出力を一定電力に恒定制御
することを特徴とする。
ベースロード運転を可能にし、かつ簡単な構成の直流電
源システム装置を提供する。 【構成】燃料電池１等直流電源と当該燃料電池１等の直
流出力を入力とし出力電圧の垂下制御回路１０を有する
電源装置２とからなる第１系統電源Ａと、商用電源また
は他の電源３とこれらの電源３から出力される交流電力
を整流して直流電力とする整流器４とからなる第２系統
電源Ｂと、前記第１系統電源Ａの出力と前記第２系統電
源Ｂの出力とを負荷５に並列接続する一方、前記第１系
統電源Ａの出力線に接続されて出力電圧を演算して演算
信号を出力する出力電力演算手段１２と，当該演算信号
を入力して前記垂下制御回路を制御する信号を出力する
垂下特性信号出力手段１３とを備えて、前記第１系統電
源Ａの出力容量より前記負荷５の消費電力が大きい場合
に、前記第１系統電源Ａ内の電源装置２の垂下制御回路
１０で前記第１系統電源Ａの出力を一定電力に恒定制御
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、並列接続した燃料電池
等の直流電源と他の電源のそれぞれの出力電力の負荷分
担制御を行う直流電源システム装置に関するものであ
る。
等の直流電源と他の電源のそれぞれの出力電力の負荷分
担制御を行う直流電源システム装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は水素と酸素の電気化学反応に
より直流電力を発生することから、直流負荷に対しては
直接電力供給することができる。更に、発電時に高温の
排熱を得られる利点があるため、発生する電気エネルギ
ーと熱エネルギーを両用したコージェネレーション（熱
電供給システム）が可能である。
より直流電力を発生することから、直流負荷に対しては
直接電力供給することができる。更に、発電時に高温の
排熱を得られる利点があるため、発生する電気エネルギ
ーと熱エネルギーを両用したコージェネレーション（熱
電供給システム）が可能である。
【０００３】この燃料電池と、当該燃料電池の出力を入
力とする直流電源装置とからなる第１系統電源におい
て、負荷の消費電力が時間とともに変化するとき、負荷
の消費電力のピーク値に合わせてその燃料電池の出力容
量を定めると、第１系統電源は出力にかなりの余力を残
したまま部分負荷での運転時間が長くなり、実質的な出
力電力に比べて燃料電池を含めた第１系統電源の創設費
用が高価なものになってしまうという問題点がある。
力とする直流電源装置とからなる第１系統電源におい
て、負荷の消費電力が時間とともに変化するとき、負荷
の消費電力のピーク値に合わせてその燃料電池の出力容
量を定めると、第１系統電源は出力にかなりの余力を残
したまま部分負荷での運転時間が長くなり、実質的な出
力電力に比べて燃料電池を含めた第１系統電源の創設費
用が高価なものになってしまうという問題点がある。
【０００４】そこで、第１系統電源の出力容量を変動す
る負荷の消費電力のピーク値に合わせるのではなく、負
荷の最低の消費電力に適合した第１系統電源を選定して
燃料電池をほぼ定格出力で運転し、第１系統電源の出力
を超える部分については、別系統の電源から供給するベ
ースロード運転が考えられる。ここで言うベースロード
運転とは、変動する負荷消費電力の最低以下の電力を供
給する運転形態をいう。
る負荷の消費電力のピーク値に合わせるのではなく、負
荷の最低の消費電力に適合した第１系統電源を選定して
燃料電池をほぼ定格出力で運転し、第１系統電源の出力
を超える部分については、別系統の電源から供給するベ
ースロード運転が考えられる。ここで言うベースロード
運転とは、変動する負荷消費電力の最低以下の電力を供
給する運転形態をいう。
【０００５】ここで、従来の直流電源システム装置につ
いて図面につき説明する。図４は従来の直流電源システ
ム装置のブロック図、図５は当該従来の直流電源システ
ム装置において第１系統電源と第２系統電源との負荷分
担を説明する特性図である。図中、αは従来の直流電源
システム装置、Ａは第１系統電源、Ｂは第２系統電源、
１は燃料電池（ＦＣ）、２は電源装置、３は商用電源
（ＣＳ）、４は整流器、５は負荷、６は負荷電流／電力
検出手段、７は第１系統電源出力電流／電力検出手段、
８は電源装置出力電流／電力設定手段、９は垂下特性信
号出力手段、１０は垂下制御回路である。
いて図面につき説明する。図４は従来の直流電源システ
ム装置のブロック図、図５は当該従来の直流電源システ
ム装置において第１系統電源と第２系統電源との負荷分
担を説明する特性図である。図中、αは従来の直流電源
システム装置、Ａは第１系統電源、Ｂは第２系統電源、
１は燃料電池（ＦＣ）、２は電源装置、３は商用電源
（ＣＳ）、４は整流器、５は負荷、６は負荷電流／電力
検出手段、７は第１系統電源出力電流／電力検出手段、
８は電源装置出力電流／電力設定手段、９は垂下特性信
号出力手段、１０は垂下制御回路である。
【０００６】従来の直流電源システム装置αの基本構成
は、燃料電池（ＦＣ）１及びその出力を入力とし垂下制
御機能を有する電源装置２により第１系統電源Ａを構成
し、この第１系統電源Ａの出力と、商用電源（ＣＳ）３
を入力して整流器４から出力する第２系統電源Ｂとを並
列接続し、負荷５に給電する構成となっている。
は、燃料電池（ＦＣ）１及びその出力を入力とし垂下制
御機能を有する電源装置２により第１系統電源Ａを構成
し、この第１系統電源Ａの出力と、商用電源（ＣＳ）３
を入力して整流器４から出力する第２系統電源Ｂとを並
列接続し、負荷５に給電する構成となっている。
【０００７】ここで、従来の直流電源システム装置αに
おいては、第１系統電源Ａと第２系統電源Ｂとの負荷分
担、即ち電源装置２と整流器４との負荷分担を行うため
に、電源装置２の出力電圧の垂下特性を制御する手段と
して、負荷５への給電線に接続し負荷電流あるいは電力
を検出しこれに対応する信号を出力する負荷電流／電力
検出手段６と、第１系統電源Ａの出力線に接続し第１系
統電源Ａが負荷５に供給する電流あるいは電力を検出し
これに対応する信号を出力する第１系統電源出力電流／
電力検出手段７と、負荷電流／電力検出手段６の検出電
流Ｉo から電源装置２が負担すべき電流値（ＩL または
ＩLMAX）を設定する電源装置出力電流／電力設定手段８
と、当該電源装置出力電流／電力設定手段８で設定した
設定電流値（ＩL またはＩLMAX）と前記第１系統電源出
力電流／電力検出手段７の検出電流Ｉ1 とを比較しその
差に応じた信号ＶQ を垂下制御回路１０へ出力する垂下
特性信号出力手段９とを備える。
おいては、第１系統電源Ａと第２系統電源Ｂとの負荷分
担、即ち電源装置２と整流器４との負荷分担を行うため
に、電源装置２の出力電圧の垂下特性を制御する手段と
して、負荷５への給電線に接続し負荷電流あるいは電力
を検出しこれに対応する信号を出力する負荷電流／電力
検出手段６と、第１系統電源Ａの出力線に接続し第１系
統電源Ａが負荷５に供給する電流あるいは電力を検出し
これに対応する信号を出力する第１系統電源出力電流／
電力検出手段７と、負荷電流／電力検出手段６の検出電
流Ｉo から電源装置２が負担すべき電流値（ＩL または
ＩLMAX）を設定する電源装置出力電流／電力設定手段８
と、当該電源装置出力電流／電力設定手段８で設定した
設定電流値（ＩL またはＩLMAX）と前記第１系統電源出
力電流／電力検出手段７の検出電流Ｉ1 とを比較しその
差に応じた信号ＶQ を垂下制御回路１０へ出力する垂下
特性信号出力手段９とを備える。
【０００８】ここで言う垂下特性とは、コンバータ出力
電流に定電流特性を持たせた状態でコンバータ出力の増
加を抑制するために用いた特性であり、垂下制御とは、
この定電流特性の定電流値を垂下制御回路によって変化
させる制御のことである。図５の垂下特性の説明図で説
明する。図５は従来の直流電源システム装置αの負荷分
担を表した図である。縦軸には左側に第１系統電源Ａの
出力電圧，右側に第２系統電源Ｂの出力電圧をとり、横
軸には負荷５の入力電流をとっている。第１系統電源Ａ
の出力電圧は垂下特性をもち、第２系統電源Ｂの出力電
圧は整流器４の出力インピーダンスにより傾きをもった
特性となっている。
電流に定電流特性を持たせた状態でコンバータ出力の増
加を抑制するために用いた特性であり、垂下制御とは、
この定電流特性の定電流値を垂下制御回路によって変化
させる制御のことである。図５の垂下特性の説明図で説
明する。図５は従来の直流電源システム装置αの負荷分
担を表した図である。縦軸には左側に第１系統電源Ａの
出力電圧，右側に第２系統電源Ｂの出力電圧をとり、横
軸には負荷５の入力電流をとっている。第１系統電源Ａ
の出力電圧は垂下特性をもち、第２系統電源Ｂの出力電
圧は整流器４の出力インピーダンスにより傾きをもった
特性となっている。
【０００９】負荷５に供給される電流をＩ0 ［Ａ］とす
ると、この電源装置２からＩ1 ［Ａ］，整流器４からＩ
2 ［Ａ］供給され、Ｉ0 ［Ａ］＝Ｉ1 ［Ａ］＋Ｉ2
［Ａ］（図５の交点Ｘの状態）となる。さらに、負荷５
の消費電力が増加し、負荷５に供給される合計電流Ｉ0
［Ａ］がΔＩ0 だけ増大すると、電源装置２の出力電流
はＩ1 ［Ａ］からほとんど変化せず、整流器４の出力電
流のみがΔＩ0 ［Ａ］分担することになる。
ると、この電源装置２からＩ1 ［Ａ］，整流器４からＩ
2 ［Ａ］供給され、Ｉ0 ［Ａ］＝Ｉ1 ［Ａ］＋Ｉ2
［Ａ］（図５の交点Ｘの状態）となる。さらに、負荷５
の消費電力が増加し、負荷５に供給される合計電流Ｉ0
［Ａ］がΔＩ0 だけ増大すると、電源装置２の出力電流
はＩ1 ［Ａ］からほとんど変化せず、整流器４の出力電
流のみがΔＩ0 ［Ａ］分担することになる。
【００１０】かくして、図５に示した負荷分担となる。
このように構成されているので、燃料電池１の定格出力
が負荷５の消費電力と一致しない場合であっても、燃料
電池１からは一定電流を負荷５へ供給し、残りの不足分
だけを別系統の直流出力の電源から給電する事が可能と
なる。
このように構成されているので、燃料電池１の定格出力
が負荷５の消費電力と一致しない場合であっても、燃料
電池１からは一定電流を負荷５へ供給し、残りの不足分
だけを別系統の直流出力の電源から給電する事が可能と
なる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池は発電時に高
温の排熱が得られる利点があるため、発生する電気エネ
ルギーと熱エネルギーとを利用したコージェネレーショ
ンが検討されている。一般に燃料電池より得られる利用
可能な熱エネルギーと燃料電池出力電力との関係は図６
に示すようになる。
温の排熱が得られる利点があるため、発生する電気エネ
ルギーと熱エネルギーとを利用したコージェネレーショ
ンが検討されている。一般に燃料電池より得られる利用
可能な熱エネルギーと燃料電池出力電力との関係は図６
に示すようになる。
【００１２】図６において、燃料電池から得られる利用
可能な熱エネルギーは、燃料電池の出力電力の増加に応
じて増加し、出力がある程度以上ない時には熱エネルギ
ーを利用することはできない。従って、燃料電池を用い
たコージェネレーションを最も効率よく運転するために
は、燃料電池の出力を最大出力で用いることが重要であ
る。
可能な熱エネルギーは、燃料電池の出力電力の増加に応
じて増加し、出力がある程度以上ない時には熱エネルギ
ーを利用することはできない。従って、燃料電池を用い
たコージェネレーションを最も効率よく運転するために
は、燃料電池の出力を最大出力で用いることが重要であ
る。
【００１３】また、急激な出力の変動に対しては、燃料
電池セルの低寿命化が懸念される。従って、燃料電池を
最大出力で用いること、及び燃料電池出力を一定で用い
ることが燃料電池を用いたコージェネレーションシステ
ムでは重要となってくる。以上を実現するシステムとし
ては、燃料電池を常に最大出力で運転するベースロード
運転を行うシステムが考えられる。
電池セルの低寿命化が懸念される。従って、燃料電池を
最大出力で用いること、及び燃料電池出力を一定で用い
ることが燃料電池を用いたコージェネレーションシステ
ムでは重要となってくる。以上を実現するシステムとし
ては、燃料電池を常に最大出力で運転するベースロード
運転を行うシステムが考えられる。
【００１４】しかしながら、前記の従来の直流電源シス
テム装置αにおいては、図５で示されているように、電
流値ＩL （ＩLMAX）とＩ1 を比較して制御しているため
に、負荷５の消費電力が燃料電池１の出力容量より大き
い場合、第１系統電源Ａの出力電流（Ｉ1 ）を一定（Ｉ
LMAX）に制御する。そのため、負荷５の消費電力が燃料
電池１の出力容量より大きい場合において、負荷５の消
費電力が増減すると、整流器４を含めた第２系統電源Ｂ
の出力の出力ジェネレーションのため、負荷５の入力電
圧が増減する。そのため、第１系統電源Ａの出力電力は
一定とならず、燃料電池１の出力電力も変化することと
なる。
テム装置αにおいては、図５で示されているように、電
流値ＩL （ＩLMAX）とＩ1 を比較して制御しているため
に、負荷５の消費電力が燃料電池１の出力容量より大き
い場合、第１系統電源Ａの出力電流（Ｉ1 ）を一定（Ｉ
LMAX）に制御する。そのため、負荷５の消費電力が燃料
電池１の出力容量より大きい場合において、負荷５の消
費電力が増減すると、整流器４を含めた第２系統電源Ｂ
の出力の出力ジェネレーションのため、負荷５の入力電
圧が増減する。そのため、第１系統電源Ａの出力電力は
一定とならず、燃料電池１の出力電力も変化することと
なる。
【００１５】即ち、図５の垂下特性説明図で説明する
と、例えば、第１系統電源Ａの出力と第２系統電源Ｂの
出力が負荷５の消費電力の各々５０％を給電していると
き、第１系統電源Ａの出力と第２系統電源Ｂの出力は点
Ｘにてバランスしているが、外部などの影響により負荷
５の消費電力が増加すると、第２系統電源Ｂの出力であ
る整流器４の出力レギュレーションが大きい場合、整流
器４の出力レギュレーションにより、第１系統電源Ａの
出力と第２系統電源Ｂの出力のバランス点は交点Ｘから
交点Ｙへシフトする。この結果、負荷５の入力電圧が変
化するため、第１系統電源Ａの出力電流は変化しない
が、第１系統電源Ａの出力電力は変化し、燃料電池１の
出力が変動させられる。
と、例えば、第１系統電源Ａの出力と第２系統電源Ｂの
出力が負荷５の消費電力の各々５０％を給電していると
き、第１系統電源Ａの出力と第２系統電源Ｂの出力は点
Ｘにてバランスしているが、外部などの影響により負荷
５の消費電力が増加すると、第２系統電源Ｂの出力であ
る整流器４の出力レギュレーションが大きい場合、整流
器４の出力レギュレーションにより、第１系統電源Ａの
出力と第２系統電源Ｂの出力のバランス点は交点Ｘから
交点Ｙへシフトする。この結果、負荷５の入力電圧が変
化するため、第１系統電源Ａの出力電流は変化しない
が、第１系統電源Ａの出力電力は変化し、燃料電池１の
出力が変動させられる。
【００１６】例えば、燃料電池１が出力電圧３００Ｖ，
出力電流２００Ａで、最大負荷電流１６００Ａ，最小負
荷電流４００Ａ，整流器４の出力インピーダンス０．０
５Ωの時、燃料電池１の出力の変化率ΔＰ0 ／Ｐ0 は２
０％になり、熱エネルギーの変化率は４０％の変化とな
る。更に、最初、燃料電池１の出力容量を負荷５の消費
電力に等しくしていた場合には、第１系統電源Ａの出力
電力の変化のため、燃料電池１の出力容量を超え、シス
テムダウンを生じる可能性もある。
出力電流２００Ａで、最大負荷電流１６００Ａ，最小負
荷電流４００Ａ，整流器４の出力インピーダンス０．０
５Ωの時、燃料電池１の出力の変化率ΔＰ0 ／Ｐ0 は２
０％になり、熱エネルギーの変化率は４０％の変化とな
る。更に、最初、燃料電池１の出力容量を負荷５の消費
電力に等しくしていた場合には、第１系統電源Ａの出力
電力の変化のため、燃料電池１の出力容量を超え、シス
テムダウンを生じる可能性もある。
【００１７】従って、従来の直流電源システム装置αで
は、整流器４の出力インピーダンスによる負荷入力電圧
の変動について考慮されておらず、負荷５の変動時、燃
料電池１出力を一定にできず、燃料電池１を常に最大出
力とするベースロード運転を行うことができないといっ
た問題点が存在した。本発明は、前記従来の直流電源シ
ステム装置の課題を解決するために創作されたものであ
り、燃料電池等の直流電源を常に最大出力で用いるベー
スロード運転を可能にし、かつ簡単な構成の直流電源シ
ステムを提供せんとするものである。
は、整流器４の出力インピーダンスによる負荷入力電圧
の変動について考慮されておらず、負荷５の変動時、燃
料電池１出力を一定にできず、燃料電池１を常に最大出
力とするベースロード運転を行うことができないといっ
た問題点が存在した。本発明は、前記従来の直流電源シ
ステム装置の課題を解決するために創作されたものであ
り、燃料電池等の直流電源を常に最大出力で用いるベー
スロード運転を可能にし、かつ簡単な構成の直流電源シ
ステムを提供せんとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明の次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、燃料
電池等直流電源と，当該直流電源の直流出力を入力とし
出力電圧の垂下制御手段を有する電源装置とからなる第
１系統電源と、商用電源または他の電源とこれらの電源
から出力される交流電力を整流して直流電力とする整流
手段とからなる第２系統電源と、前記第１系統電源の出
力と前記第２系統電源の出力とを負荷に並列接続する一
方、前記第１系統電源の出力線に接続されて出力電圧を
演算して演算信号を出力する出力電力演算手段と当該演
算信号を入力して前記垂下制御手段を制御する信号を出
力する垂下特性信号出力手段とを備えて、前記第１系統
電源の出力容量より前記負荷の消費電力が大きい場合に
前記第１系統電源内の前記電源装置の前記垂下制御手段
で前記第１系統電源の出力を一定電力に恒定制御してな
る直流電源システム装置である。
明の次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、燃料
電池等直流電源と，当該直流電源の直流出力を入力とし
出力電圧の垂下制御手段を有する電源装置とからなる第
１系統電源と、商用電源または他の電源とこれらの電源
から出力される交流電力を整流して直流電力とする整流
手段とからなる第２系統電源と、前記第１系統電源の出
力と前記第２系統電源の出力とを負荷に並列接続する一
方、前記第１系統電源の出力線に接続されて出力電圧を
演算して演算信号を出力する出力電力演算手段と当該演
算信号を入力して前記垂下制御手段を制御する信号を出
力する垂下特性信号出力手段とを備えて、前記第１系統
電源の出力容量より前記負荷の消費電力が大きい場合に
前記第１系統電源内の前記電源装置の前記垂下制御手段
で前記第１系統電源の出力を一定電力に恒定制御してな
る直流電源システム装置である。
【００１９】本発明の第２の特徴は、燃料電池等直流電
源と，当該直流電源の直流出力を入力とし入力電力制御
手段を有する電源装置とからなる第１系統電源と、商用
電源または他の電源とこれらの電源から出力される交流
電力を整流して直流電力とする整流手段からなる第２系
統電源と、前記第１系統電源の出力と前記第２系統電源
の出力とを負荷に並列接続する一方、前記第１系統電源
内の前記電源装置の入力電力を検出して検出信号を出力
する入力電力検出手段と、当該検出信号と予め設定され
た設定電力とを比較してその差に応じた入力電力制御信
号を出力する制御信号発生手段と、当該入力電力制御信
号を入力して前記第１系統電源内の前記電源装置の入力
電力を制御する前記入力電力制御手段とを備えて、前記
第１系統電源の出力容量より前記負荷の消費電力が大き
い場合に、前記第１系統電源内の前記電源装置の入力電
力を一定に恒定制御する直流電源システム装置である。
源と，当該直流電源の直流出力を入力とし入力電力制御
手段を有する電源装置とからなる第１系統電源と、商用
電源または他の電源とこれらの電源から出力される交流
電力を整流して直流電力とする整流手段からなる第２系
統電源と、前記第１系統電源の出力と前記第２系統電源
の出力とを負荷に並列接続する一方、前記第１系統電源
内の前記電源装置の入力電力を検出して検出信号を出力
する入力電力検出手段と、当該検出信号と予め設定され
た設定電力とを比較してその差に応じた入力電力制御信
号を出力する制御信号発生手段と、当該入力電力制御信
号を入力して前記第１系統電源内の前記電源装置の入力
電力を制御する前記入力電力制御手段とを備えて、前記
第１系統電源の出力容量より前記負荷の消費電力が大き
い場合に、前記第１系統電源内の前記電源装置の入力電
力を一定に恒定制御する直流電源システム装置である。
【００２０】
【作用】本発明の直流電源システム装置は、前記のよう
な手段を講じたので、直流電源の直流出力を電源装置に
より電力変換して負荷に供給するにあたり、前記直流電
源に接続された前記電源装置の入力電力又は出力電力を
一定に制御せしめることにより、前記直流電源出力を常
に最大出力電力に制御し、熱エネルギーとのコージェネ
レーション等を含めて前記直流電源の有効利用が図れる
ベースロード運転が可能となる。
な手段を講じたので、直流電源の直流出力を電源装置に
より電力変換して負荷に供給するにあたり、前記直流電
源に接続された前記電源装置の入力電力又は出力電力を
一定に制御せしめることにより、前記直流電源出力を常
に最大出力電力に制御し、熱エネルギーとのコージェネ
レーション等を含めて前記直流電源の有効利用が図れる
ベースロード運転が可能となる。
【００２１】
【実施例】（実施例１）本発明の第一実施例を図面につ
き、説明する。図１は本実施例を示す直流電源システム
装置のブロック図、図２は本実施例の直流電源システム
において第１系統電源と第２系統電源との負荷分担を説
明する特性図である。
き、説明する。図１は本実施例を示す直流電源システム
装置のブロック図、図２は本実施例の直流電源システム
において第１系統電源と第２系統電源との負荷分担を説
明する特性図である。
【００２２】図中、βは本実施例の直流電源システム装
置、１１は第１系統電源Ａの出力電圧検出手段、１２は
出力電力演算回路である。なお、前記従来例と同一部品
には同符号を付した。図１の本実施例の直流電源システ
ム装置βにおいて、第１系統電源Ａは燃料電池１の出力
側に電源装置２を備え，第２系統電源Ｂは商用電源３の
出力側に整流器４を備えている。第１系統電源Ａと第２
系統電源Ｂとは負荷５に並列に接続され、負荷５に出力
電圧Ｖo ，負荷電流Ｉo なる直流電力Ｐo が供給され
る。
置、１１は第１系統電源Ａの出力電圧検出手段、１２は
出力電力演算回路である。なお、前記従来例と同一部品
には同符号を付した。図１の本実施例の直流電源システ
ム装置βにおいて、第１系統電源Ａは燃料電池１の出力
側に電源装置２を備え，第２系統電源Ｂは商用電源３の
出力側に整流器４を備えている。第１系統電源Ａと第２
系統電源Ｂとは負荷５に並列に接続され、負荷５に出力
電圧Ｖo ，負荷電流Ｉo なる直流電力Ｐo が供給され
る。
【００２３】本実施例の構成は、第１系統電源Ａの出力
容量より負荷５の消費電力が大きい場合に、前記第１系
統電源Ａの電源装置２の出力電圧の垂下特性を垂下制御
回路１０によって第１系統電源Ａの出力電力を一定にす
るために、電源装置２の出力電圧の垂下特性を制御する
手段として、第１系統電源Ａの出力線に第１系統電源Ａ
の出力電圧検出手段１１と出力電流検出手段７とを接続
し、この出力電力検出手段１１と出力電流検出手段７に
より得られる出力電圧Ｖ1 と出力電流Ｉ1 により出力電
力Ｐ1 を演算する出力電力演算回路１２と、予め設定さ
れる設定電力Ｐ値と出力電力演算器１２の出力Ｐ1 とを
比較してその差に応じた信号ＶQ を垂下制御回路１０へ
出力する垂下特性信号出力手段１３を備えた構成であ
る。
容量より負荷５の消費電力が大きい場合に、前記第１系
統電源Ａの電源装置２の出力電圧の垂下特性を垂下制御
回路１０によって第１系統電源Ａの出力電力を一定にす
るために、電源装置２の出力電圧の垂下特性を制御する
手段として、第１系統電源Ａの出力線に第１系統電源Ａ
の出力電圧検出手段１１と出力電流検出手段７とを接続
し、この出力電力検出手段１１と出力電流検出手段７に
より得られる出力電圧Ｖ1 と出力電流Ｉ1 により出力電
力Ｐ1 を演算する出力電力演算回路１２と、予め設定さ
れる設定電力Ｐ値と出力電力演算器１２の出力Ｐ1 とを
比較してその差に応じた信号ＶQ を垂下制御回路１０へ
出力する垂下特性信号出力手段１３を備えた構成であ
る。
【００２４】本実施例の仕様はこのような具体的実施態
様であり、その動作を図２を用いて次に説明する。負荷
５に供給される合計電流をＩ0 ［Ａ］とすると、電源装
置２からＩ1 ［Ａ］（出力電圧Ｐ1 ），整流器４からＩ
2 ［Ａ］（出力電圧Ｐ2 ）が供給され、Ｉ0 ［Ａ］＝Ｉ
1 ＋Ｉ2 ［Ａ］（Ｐ0 ＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ）（図２の交点Ｘの
状態）となる。さらに、負荷５の消費電力が増加し、負
荷５に供給される合計電流Ｉ0 ［Ａ］がΔＩ0 だけ増大
すると、電源装置２は出力電力を一定にするように出力
電圧の垂下特性を制御し、第１系統電源Ａの出力Ｐ1 は
一定となる。その結果、電源装置２は定電力曲線を変化
した形の特性図弧曲線Ｗとなり、電源装置２は出力電流
Ｉ1 ′［Ａ］分担することになる（図２の交点Ｙ′の状
態）。かくして、図２に示した負荷分担となる。
様であり、その動作を図２を用いて次に説明する。負荷
５に供給される合計電流をＩ0 ［Ａ］とすると、電源装
置２からＩ1 ［Ａ］（出力電圧Ｐ1 ），整流器４からＩ
2 ［Ａ］（出力電圧Ｐ2 ）が供給され、Ｉ0 ［Ａ］＝Ｉ
1 ＋Ｉ2 ［Ａ］（Ｐ0 ＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ）（図２の交点Ｘの
状態）となる。さらに、負荷５の消費電力が増加し、負
荷５に供給される合計電流Ｉ0 ［Ａ］がΔＩ0 だけ増大
すると、電源装置２は出力電力を一定にするように出力
電圧の垂下特性を制御し、第１系統電源Ａの出力Ｐ1 は
一定となる。その結果、電源装置２は定電力曲線を変化
した形の特性図弧曲線Ｗとなり、電源装置２は出力電流
Ｉ1 ′［Ａ］分担することになる（図２の交点Ｙ′の状
態）。かくして、図２に示した負荷分担となる。
【００２５】（実施例２）本発明の第２実施例を図面に
つき説明する。図３は本実施例の直流電源システム装置
のブロック図である。図中、γは本実施例の直流電源シ
ステム装置、１３は電源装置２の入力電力検出回路、１
４は制御信号発生器、１５は電源装置２の入力電力制御
回路である。なお、前記従来例および第一実施例と同一
部品には同一の符号を付した。
つき説明する。図３は本実施例の直流電源システム装置
のブロック図である。図中、γは本実施例の直流電源シ
ステム装置、１３は電源装置２の入力電力検出回路、１
４は制御信号発生器、１５は電源装置２の入力電力制御
回路である。なお、前記従来例および第一実施例と同一
部品には同一の符号を付した。
【００２６】本実施例の構成は、第１系統電源Ａは燃料
電池１の出力側に電源装置２を備え、第２系統電源Ｂは
商用電源３の出力側に整流器４を備えている。第１系統
電源Ａと第２系統電源Ｂとは負荷５に並列に接続され、
負荷５に出力電圧Ｖo ，負荷電流Ｉo なる直流電力Ｐo
が供給される。
電池１の出力側に電源装置２を備え、第２系統電源Ｂは
商用電源３の出力側に整流器４を備えている。第１系統
電源Ａと第２系統電源Ｂとは負荷５に並列に接続され、
負荷５に出力電圧Ｖo ，負荷電流Ｉo なる直流電力Ｐo
が供給される。
【００２７】第１系統電源Ａの出力容量より負荷５の消
費電力が大きい場合に、前記第１系統電源Ａの電源装置
２の入力電力を制御する手段として、燃料電池１の出力
線に電源装置２の入力電力検出回路１３を接続し、この
入力電力検出回路１３により、得られる出力電力と予め
設定される設定電力Ｐ値とを比較しその差に応じた信号
ＶQ ′を入力電力制御回路１５へと出力する制御信号発
生器１４を備えた構成により、燃料電池１を常に最大電
力でベースロード運転させることができることを特徴と
する。なお、前記第１実施例及び本第２実施例の説明
で、第１系統電源Ａの電源として燃料電池１を用いた場
合を説明したが、第１系統電源Ａの電源として発電効率
が出力電力の変動によって変化する太陽電池やエンジン
などの電源を用いた場合についても、本発明を適用でき
ることはいうまでもない。
費電力が大きい場合に、前記第１系統電源Ａの電源装置
２の入力電力を制御する手段として、燃料電池１の出力
線に電源装置２の入力電力検出回路１３を接続し、この
入力電力検出回路１３により、得られる出力電力と予め
設定される設定電力Ｐ値とを比較しその差に応じた信号
ＶQ ′を入力電力制御回路１５へと出力する制御信号発
生器１４を備えた構成により、燃料電池１を常に最大電
力でベースロード運転させることができることを特徴と
する。なお、前記第１実施例及び本第２実施例の説明
で、第１系統電源Ａの電源として燃料電池１を用いた場
合を説明したが、第１系統電源Ａの電源として発電効率
が出力電力の変動によって変化する太陽電池やエンジン
などの電源を用いた場合についても、本発明を適用でき
ることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、燃料電
池と、当該燃料電池の出力容量の所定値を超える負荷装
置に対し給電する別系統の直流出力の電源とを設け、入
力が当該燃料電池に接続されて当該燃料電池の出力電力
を一定に制御するための垂下機能又は入力電力制御機能
を有する電源装置とをそなえることにより、燃料電池の
直流出力を電源装置により電圧変換して負荷に供給する
直流電源システムにおいて、燃料電池出力を常に最大出
力電力に制御し、熱エネルギーとのコージェネレーショ
ン等を含めて燃料電池の有効利用が図れるベースロード
運転が可能となる。また、本発明の直流電源システム装
置においては、制御回路は第１系統電源出力又は入力を
検出して制御を行うため、システム装置構成が簡単であ
り、かつ安価で最適な直流電源システムを構築できる等
優れた有用性、経済性を発揮する。
池と、当該燃料電池の出力容量の所定値を超える負荷装
置に対し給電する別系統の直流出力の電源とを設け、入
力が当該燃料電池に接続されて当該燃料電池の出力電力
を一定に制御するための垂下機能又は入力電力制御機能
を有する電源装置とをそなえることにより、燃料電池の
直流出力を電源装置により電圧変換して負荷に供給する
直流電源システムにおいて、燃料電池出力を常に最大出
力電力に制御し、熱エネルギーとのコージェネレーショ
ン等を含めて燃料電池の有効利用が図れるベースロード
運転が可能となる。また、本発明の直流電源システム装
置においては、制御回路は第１系統電源出力又は入力を
検出して制御を行うため、システム装置構成が簡単であ
り、かつ安価で最適な直流電源システムを構築できる等
優れた有用性、経済性を発揮する。
【図１】本発明の第一実施例を示す直流電源システム装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図２】同上において第１系統電源と第２系統電源との
負荷分担を説明する特性図である。
負荷分担を説明する特性図である。
【図３】本発明の第二実施例を示す直流電源システム装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図４】従来の直流電源システム装置のブロック図であ
る。
る。
【図５】従来の直流電源システム装置において第１系統
電源と第２系統電源との負荷分担を説明する特性図であ
る。
電源と第２系統電源との負荷分担を説明する特性図であ
る。
【図６】燃料電池より得られる利用可能な熱エネルギー
と燃料電池出力電力との関係を示すグラフである。
と燃料電池出力電力との関係を示すグラフである。
α，β，γ…直流電源システム装置 Ａ…第１系統電源 Ｂ…第２系統電源 １…燃料電池（ＦＣ） ２…電源装置 ３…商用電源（ＣＳ） ４…整流器 ５…負荷 ６…負荷電流／電力検出手段 ７…第１系統電源出力電流／電力検出手段 ８…電源装置出力電流／電力設定手段 ９…垂下特性信号出力手段 １０…垂下制御回路 １１…出力電圧検出手段 １２…出力電力演算回路 １３…入力電力検出回路 １４…制御信号発生器 １５…入力電力制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】燃料電池等直流電源と，当該直流電源の直
流出力を入力とし出力電圧の垂下制御手段を有する電源
装置とからなる第１系統電源と、商用電源または他の電
源とこれらの電源から出力される交流電力を整流して直
流電力とする整流手段とからなる第２系統電源と、前記
第１系統電源の出力と前記第２系統電源の出力とを負荷
に並列接続する一方、前記第１系統電源の出力線に接続
されて出力電圧を演算して演算信号を出力する出力電力
演算手段と，当該演算信号を入力して前記垂下制御手段
を制御する信号を出力する垂下特性信号出力手段とを備
えて、前記第１系統電源の出力容量より前記負荷の消費
電力が大きい場合に、前記第１系統電源内の前記電源装
置の前記垂下制御手段で前記第１系統電源の出力を一定
電力に恒定制御することを特徴とする直流電源システム
装置 - 【請求項２】燃料電池等直流電源と，当該直流電源の直
流出力を入力とし当該入力電力の制御手段を有する電源
装置とからなる第１系統電源と、商用電源または他の電
源とこれらの電源から出力される交流電力を整流して直
流電力とする整流手段とからなる第２系統電源と、前記
第１系統電源の出力と前記第２系統電源の出力とを負荷
に並列接続する一方、前記第１系統電源内の前記電源装
置の入力電力を検出して検出信号を出力する入力電力検
出手段と、当該検出信号と予め設定された設定電力とを
比較してその差に応じた入力電力制御信号を出力する制
御信号発生手段と、当該入力電力制御信号を入力して前
記第１系統電源内の前記電源装置の入力電力を制御する
前記入力電力制御手段とを備えて、前記第１系統電源の
出力容量より前記負荷の消費電力が大きい場合に、前記
第１系統電源内の前記電源装置の入力電力を一定に恒定
制御することを特徴とする直流電源システム装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300560A JPH05137258A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 直流電源システム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300560A JPH05137258A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 直流電源システム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05137258A true JPH05137258A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17886304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300560A Pending JPH05137258A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 直流電源システム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05137258A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009232674A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-10-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電源供給装置 |
| JP2017103868A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | 電力制御装置および電力制御方法 |
| JP2020120465A (ja) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 電力変換システム |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3300560A patent/JPH05137258A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009232674A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-10-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電源供給装置 |
| JP2017103868A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | 電力制御装置および電力制御方法 |
| JP2020120465A (ja) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 電力変換システム |
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