JPH08242589A - Power converting equipment - Google Patents

Power converting equipment

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Publication number
JPH08242589A
JPH08242589A JP7041960A JP4196095A JPH08242589A JP H08242589 A JPH08242589 A JP H08242589A JP 7041960 A JP7041960 A JP 7041960A JP 4196095 A JP4196095 A JP 4196095A JP H08242589 A JPH08242589 A JP H08242589A
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JP
Japan
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power
circuit
converter
output
abnormality
Prior art date
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Pending
Application number
JP7041960A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Iwazawa
政記 岩沢
Makoto Tanaka
田中  良
Ryoichi Okada
良一 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH08242589A publication Critical patent/JPH08242589A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a power converting equipment capable of stably continuing the operation of a fuel cell without stopping the power supply to other unit after one of the units fails, in the case where the power is being supplied with multiple outputs from the output of the fuel cell. CONSTITUTION: A DC load 5 is connected to the output of a fuel cell 1 through a DC converting equipment 3, and also an AC load 4 linked with a commercial power supply 6 is connected through an AC power converting equipment 2 having an AC converting section 20, a linked reactor 22, a circuit breaker 21, an anomaly detecting section 23, a protecting & controlling circuit 24 and a drive circuit 25. An input overvoltage preventing circuit 26 comprising a high- speed opening type short-circuit switch 264 connected in parallel to a reverse- current preventing diode 263 is connected to the input side of the AC power converting equipment 2. Accordingly, any rise in the output voltage of the fuel cell 1 can be prevented thereby permitting power supply from the fuel cell 1 to a DC converting equipment 3 even when the AC power converting equipment 2 stops.

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、燃料電池の直流出力を
直流負荷および交流負荷に電力を供給する給電システム
において、交流電力変換装置出力または商用電源系統で
発生した異常等により交流負荷への電力供給が停止した
場合においても、燃料電池の出力を直流負荷に供給を継
続する信頼性、安定性の高い電力変換装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply system for supplying a DC output of a fuel cell to a DC load and an AC load, and supplies the AC load to the AC load due to an abnormality generated in the output of the AC power converter or a commercial power supply system. The present invention relates to a highly reliable and stable power conversion device that continues to supply the output of a fuel cell to a DC load even when power supply is stopped.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は都市ガス等を改質して得られ
る水素と空気中の酸素を化学的に反応させて直接電気エ
ネルギーを取り出すとともに、反応に伴って発生する熱
エネルギーをも有効に利用することにより、クリーンで
効率の高いコージェネレーションシステムを構築するこ
とができる。電気エネルギーおよび熱エネルギーをとも
に利用する場合、電気出力が最大の時に熱エネルギーが
最大に得られたことから、燃料電池を最大効率で運転す
るためには燃料電池の電気出力を定格一定で運転する方
法がとられている。また、燃料電池の電気出力を利用す
る場合の給電システムの構成方法は、燃料電池の直流出
力を交流電力変換装置により交流電力に変換し、商用電
源と連系して交流負荷へ電力を供給する方法が一般的で
あるが、燃料電池の出力が直流電圧であることから、燃
料電池の直流出力を負荷の必要な直流電圧に変換し、直
流負荷へ電力を供給する方法とすることでより高い変換
効率が得られる。給電システムを構成する場合、いずれ
の給電方法とするかは交流および直流負荷の容量によっ
ても選定されるべきであるが、燃料電池出力から交流給
電および直流給電を併用した構成方法もとられている。
このような交流給電と直流給電を併用した給電システム
に用いる電力変換装置の構成例を図6に示す。図6にお
いて、1は燃料電池、2は直流を交流に変換して交流負
荷へ電力を供給する交流電力変換装置、3は直流負荷へ
電力を供給する直流変換装置、4は交流負荷、5は直流
負荷、6は商用電源、20は直流を交流に変換するため
に変換素子で構成する交流変換部、21は遮断器、22
は連系リアクトル、23は異常検出部、24は保護・制
御回路、25は駆動回路、26は入力過電圧防止回路で
ある。入力過電圧防止回路26を構成する261は放電
用スイッチ、262は抵抗である。また、図6の交流電
力変換装置2の交流変換部20の構成例を図7に示す。
図7において、11から16は変換素子、31から36
はダイオード、21は遮断器、22は連系リアクトルで
ある。
2. Description of the Related Art In a fuel cell, hydrogen obtained by reforming city gas or the like is chemically reacted with oxygen in the air to directly take out electric energy and also effectively generate thermal energy accompanying the reaction. By using it, a clean and highly efficient cogeneration system can be constructed. When both electric energy and thermal energy are used, the maximum thermal energy was obtained when the electric output was maximum. Therefore, in order to operate the fuel cell at maximum efficiency, the electric output of the fuel cell is operated at a constant rating. The method is taken. In addition, the method of configuring the power supply system in the case of using the electric output of the fuel cell is to convert the DC output of the fuel cell into AC power by the AC power converter and supply the power to the AC load in cooperation with the commercial power supply. Although the method is generally used, since the output of the fuel cell is a DC voltage, it is higher by converting the DC output of the fuel cell into the DC voltage required by the load and supplying the power to the DC load. Conversion efficiency is obtained. When constructing a power supply system, which power supply method should be used should be selected depending on the capacity of the AC and DC loads, but a method of combining AC power supply and DC power supply from the fuel cell output is also used. .
FIG. 6 shows a configuration example of a power conversion device used in such a power feeding system that uses both AC power feeding and DC power feeding. In FIG. 6, 1 is a fuel cell, 2 is an AC power converter for converting DC into AC and supplying power to an AC load, 3 is a DC converter for supplying power to a DC load, 4 is an AC load, and 5 is DC load, 6 commercial power supply, 20 AC conversion unit composed of conversion element for converting DC to AC, 21 circuit breaker, 22
Is an interconnection reactor, 23 is an abnormality detection unit, 24 is a protection / control circuit, 25 is a drive circuit, and 26 is an input overvoltage prevention circuit. The input overvoltage prevention circuit 26 includes a discharge switch 261 and a resistor 262. Further, FIG. 7 shows a configuration example of the AC converter 20 of the AC power converter 2 of FIG.
In FIG. 7, 11 to 16 are conversion elements, and 31 to 36.
Is a diode, 21 is a circuit breaker, and 22 is an interconnection reactor.

【0003】このような従来の給電システム構成におい
て、図6の交流電力変換装置2の出力で過電流または商
用電源6系統で位相急変、周波数変動、過電圧、不足電
圧等の異常が生じた場合には、異常検出部23により異
常を検出して異常信号を送出し、保護・制御回路24に
より駆動回路25の駆動信号をオフさせて、交流電力変
換装置2の運転を停止させるとともに、遮断器開放信号
により遮断器21を開放させる。
In such a conventional power supply system configuration, when an output of the AC power converter 2 shown in FIG. 6 causes an overcurrent or abrupt phase change, frequency fluctuation, overvoltage, undervoltage, etc. in six commercial power supply systems. Detects an anomaly by the anomaly detector 23 and sends an anomaly signal, and the protection / control circuit 24 turns off the drive signal of the drive circuit 25 to stop the operation of the AC power converter 2 and open the circuit breaker. The breaker 21 is opened by the signal.

【0004】しかしながら、上記の異常時の動作におい
て、交流電力変換装置2の運転を停止する場合には図7
に示す変換素子11から16をゲートオフする手段で行
うため、機械的に遮断する遮断器21の開放時間とゲー
トオフ時間には数十msから百数十ms程度のずれが生
じる。このため、変換素子11から16がゲートオフし
てから遮断器21が開放するまでの期間においては、連
系リアクトル22に蓄えられたエネルギーと商用電源6
からの流入エネルギーが重畳され、変換素子11から1
6と並列に接続されたダイオード31から36を介して
入力側に逆流することがある。この場合、図6の交流電
力変換装置2の入力A点に過電圧が生じるため、燃料電
池1や変換素子11から16および直流変換装置3の素
子類の破壊を防止するため、従来の回路では放電用スイ
ッチ261と抵抗262で構成する入力過電圧防止回路
26により、A点の直流電圧が設定電圧を超えた場合に
放電用スイッチ261を投入し、入力側へ流入するエネ
ルギーを消費させて過電圧を抑制している。
However, when the operation of the AC power converter 2 is stopped during the above-mentioned abnormal operation, the operation shown in FIG.
Since the conversion elements 11 to 16 shown in (1) are gated off, the opening time of the circuit breaker 21 for mechanically cutting off and the gate off time are deviated from several tens ms to one hundred and several tens ms. Therefore, during the period from when the conversion elements 11 to 16 are gated off to when the circuit breaker 21 is opened, the energy stored in the interconnection reactor 22 and the commercial power supply 6
The inflow energy from the
There may be a reverse flow to the input side via the diodes 31 to 36 connected in parallel with 6. In this case, an overvoltage is generated at the input point A of the AC power converter 2 of FIG. 6, so that the fuel cell 1 and the conversion elements 11 to 16 and the elements of the DC converter 3 are prevented from being destroyed, and the conventional circuit is discharged. With the input overvoltage prevention circuit 26 composed of the switch 261 and the resistor 262, when the DC voltage at the point A exceeds the set voltage, the discharge switch 261 is turned on to consume the energy flowing into the input side and suppress the overvoltage. are doing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
による給電システムの異常検出時の保護動作を図8に示
す。図8において、(1)は図6におけるA点の電圧、
(2)は交流電力変換装置2の入力電流I1 、(3)は
直流変換装置3の入力電流I2 である。燃料電池1の出
力を交流電力変換装置2により商用電源6と並列に交流
負荷4に交流電力を供給し、直流変換装置3により直流
負荷5に直流電力を供給している時に、交流電力変換装
置2の出力で過電流または商用電源6の系統で位相急
変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の異常が発生した
場合は,異常検出部23により検出した信号により保護
・制御回路24を介して駆動回路25の駆動信号を停止
させて交流変換部20をゲートオフさせる。この交流変
換部20のゲートオフにより交流電力変換装置2は停止
し、交流電力変換装置2の入力電流I1 は零になる。同
時にまた、異常検出信号により保護・制御回路24が動
作し、遮断器21を開放する。
FIG. 8 shows a protection operation at the time of detecting an abnormality of the power supply system according to the conventional technique. In FIG. 8, (1) is the voltage at point A in FIG.
(2) is the input current I 1 of the AC power converter 2, and (3) is the input current I 2 of the DC converter 3. The output of the fuel cell 1 is supplied from the AC power converter 2 in parallel with the commercial power supply 6 to the AC load 4, and the DC converter 3 supplies DC power to the DC load 5. When abnormalities such as overcurrent or sudden phase change, frequency fluctuation, overvoltage, undervoltage, etc. occur in the system of the commercial power supply 6 at the output of 2, drive through the protection / control circuit 24 by the signal detected by the abnormality detection unit 23. The drive signal of the circuit 25 is stopped and the AC converter 20 is gated off. The AC power converter 2 is stopped by the gate off of the AC converter 20, and the input current I 1 of the AC power converter 2 becomes zero. At the same time, the protection / control circuit 24 is activated by the abnormality detection signal to open the circuit breaker 21.

【0006】しかしながら、交流変換部20のゲートオ
フから遮断器21が開放するまでには時間差があること
から、この期間に連系リアクトル22の蓄積エネルギー
と商用電源6からの流入エネルギーが重畳して入力側に
流れ、入力電流I1 は逆方向に流れて燃料電池1側に帰
還しようとするためA点の電圧が上昇し、遮断器21が
開放することで入力電流I1 が零になりA点の電圧が下
がる。ここで交流変換部20のゲートオフから遮断器2
1が開放するまでの期間においては、A点の電圧が燃料
電池1の出力電圧より高くカットオフ状態になるため、
燃料電池1から供給する直流変換装置3の入力電流I2
は流れなくなり、遮断器21の開放と同時にA点の電圧
が下がるため急激に流れ出す。図8で図6に示す入力過
電圧防止回路26がない場合には、A点の電圧の上昇値
は大きく、入力過電圧防止回路26を接続することでA
点の過電圧はある程度抑制されるものの、燃料電池1の
出力電圧と等しいかそれ以下にすることは困難である。
従って、このような入力電流I2 の変化は、直流負荷へ
の供給が一時途絶えるとともに燃料電池1に対して急激
な電力変動を与えることとなり、特に直流変換装置3の
入力電流I2 の分担量が大きい場合には給電システムの
信頼性や燃料電池の過電圧防止を図るうえで障害となっ
ていた。
However, since there is a time lag from the gate-off of the AC conversion unit 20 to the opening of the circuit breaker 21, the energy stored in the interconnection reactor 22 and the inflow energy from the commercial power source 6 are superposed during this period. Side, and the input current I 1 flows in the opposite direction to return to the fuel cell 1 side, the voltage at point A rises, and the circuit breaker 21 opens, so that the input current I 1 becomes zero and point A Voltage drops. Here, from the gate-off of the AC converter 20 to the breaker 2
In the period until 1 opens, the voltage at point A is higher than the output voltage of the fuel cell 1 and is in the cut-off state,
Input current I 2 of the DC converter 3 supplied from the fuel cell 1
No longer flows, and the voltage at the point A drops at the same time when the circuit breaker 21 is opened, causing a sudden flow. If the input overvoltage prevention circuit 26 shown in FIG. 6 is not provided in FIG.
Although the overvoltage at the point is suppressed to some extent, it is difficult to make it equal to or less than the output voltage of the fuel cell 1.
Therefore, such a change in the input current I 2 causes the supply to the DC load to be temporarily interrupted and causes a rapid power fluctuation in the fuel cell 1. In particular, the amount of the input current I 2 to the DC converter 3 is shared. If it is large, it has been an obstacle to the reliability of the power supply system and the prevention of overvoltage of the fuel cell.

【0007】本発明は、上記問題点を解決するために創
案したものであり、その目的は燃料電池出力から交流負
荷および直流負荷に電力供給中に、交流電力変換装置の
出力で過電流または商用電源系統で位相急変、周波数変
動、過電圧、不足電圧等の異常が発生し、交流電力変換
装置が停止して交流負荷への電力供給が停止した場合に
も、燃料電池の出力電圧を上昇させることなく燃料電池
の運転を安定に継続させ、直流負荷への電力供給を瞬断
なく行える安全で信頼性の高い電力変換装置を提供する
ことにある。
The present invention was devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide an overcurrent or a commercial output at the output of an AC power converter while supplying power from a fuel cell output to an AC load and a DC load. Raise the output voltage of the fuel cell even when an abnormality such as a sudden phase change, frequency fluctuation, overvoltage, or undervoltage occurs in the power supply system and the AC power converter stops and the power supply to the AC load is stopped. It is another object of the present invention to provide a safe and highly reliable power conversion device that can stably operate a fuel cell and supply power to a DC load without interruption.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、燃料電池の出力に交流電力変換装置と直
流変換装置を各々並列に接続し、該直流変換装置には直
流負荷を接続して直流電力を供給するとともに、該交流
電力変換装置は交流電力に変換して、商用電源から得た
交流電力と連系して交流負荷に電力供給する電力変換装
置であって、該交流電力変換装置は該燃料電池の出力を
交流変換部、連系リアクトル、遮断器を介して該交流負
荷に接続し、該連系リアクトルと遮断器間および遮断器
と交流負荷間に異常検出点を設け、該異常検出点を異常
検出部に接続し、該異常検出部の出力信号を保護・制御
回路へ入力し、該保護・制御回路の出力の一方を前記遮
断器に、もう一方を駆動回路に接続し、該交流電力変換
装置出力で過電流もしくは商用電源系統で位相急変、周
波数変動、過電圧、不足電圧等の異常を検出した場合、
前記異常検出部より発生した異常検出信号により該交流
電力変換装置内の前記保護・制御回路を動作させて該交
流変換部の動作を停止させるとともに、出力の遮断器を
開放させる電力変換装置において、前記交流電力変換装
置の入力に逆流防止ダイオードが順方向で直列に接続さ
れ、該逆流防止ダイオードと並列に起動信号送出時およ
び該異常検出信号が消失した時に閉じる短絡スイッチが
接続され、前記異常検出時には該交流電力変換装置を停
止してから該遮断器を開放するまでに、前記短絡スイッ
チを高速に開放する手段を有することを特徴とするもの
である。
In order to achieve the above object, the present invention has an AC power converter and a DC converter connected in parallel to the output of a fuel cell, and a DC load is connected to the DC converter. The AC power conversion device is a power conversion device that is connected to supply DC power, converts the AC power into AC power, and links the AC power obtained from a commercial power supply to supply power to an AC load. The power conversion device connects the output of the fuel cell to the AC load via an AC conversion unit, an interconnection reactor, and a circuit breaker, and provides an abnormality detection point between the interconnection reactor and the circuit breaker and between the circuit breaker and the AC load. The abnormality detection point is connected to the abnormality detection unit, the output signal of the abnormality detection unit is input to the protection / control circuit, one of the outputs of the protection / control circuit is connected to the circuit breaker, and the other is output to the drive circuit. Connected to the AC power converter output overcurrent Properly phase sudden change in the commercial power system, frequency variation, overvoltage, when detecting an abnormality of the undervoltage, etc.,
In the power conversion device that operates the protection / control circuit in the AC power conversion device by the abnormality detection signal generated by the abnormality detection unit to stop the operation of the AC conversion unit and opens the output circuit breaker, A backflow prevention diode is connected in series in the forward direction to the input of the AC power converter, and a short-circuit switch which is closed in parallel with the backflow prevention diode when a start signal is sent and when the abnormality detection signal disappears is connected to detect the abnormality. Sometimes, it is characterized by having a means for opening the short-circuit switch at high speed after the AC power converter is stopped and before the breaker is opened.

【0009】又、本発明は、上記電力変換装置におい
て、前記異常検出時における前記短絡スイッチを高速に
開放する手段として、異常を検出する該異常検出部に、
該交流電力変換装置出力の過電流もしくは商用電源系統
での位相急変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の異常
検出に基づく異常検出信号とは別に、該異常検出信号よ
り低いレベルの別の検出値を設け、該別の検出値に基づ
いて送出する信号により前記保護・制御回路を動作さ
せ、前記短絡スイッチを開放することを特徴とするもの
である。
In the power converter of the present invention, the abnormality detecting section for detecting an abnormality is provided as means for opening the short-circuit switch at high speed when the abnormality is detected.
Separately from the abnormality detection signal based on the abnormality detection such as the overcurrent of the AC power converter output or the sudden phase change in the commercial power supply system, the frequency fluctuation, the overvoltage, the undervoltage, etc., another detection value of a level lower than the abnormality detection signal Is provided, and the protection / control circuit is operated by a signal transmitted based on the other detected value, and the short-circuit switch is opened.

【0010】[0010]

【作用】上記手段により本発明は、交流電力変換装置の
入力に起動信号送出時および異常検出信号が消失した時
に閉じる短絡スイッチと、これと並列に逆流防止ダイオ
ードを接続して構成する入力過電圧防止回路を設け、交
流電力変換装置の出力で過電流または商用電源系統で位
相急変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の異常が発生
した場合に、交流変換部の変換素子がゲートオフしてか
ら遮断器が開放する間に生じる交流電力変換装置の入力
電圧の上昇を抑制するために、上記の短絡スイッチを高
速に開放させることにより、上記逆流防止ダイオードに
よって入力への帰還電流をカットするように作用させた
ものである。
With the above-mentioned means, the present invention provides an input overvoltage protection which is constructed by connecting a short-circuit switch which is closed when a start signal is sent to the input of the AC power converter and when the abnormality detection signal disappears, and a backflow prevention diode connected in parallel therewith. A circuit is provided so that when the output of the AC power converter outputs an abnormal current such as an overcurrent or a sudden phase change in the commercial power system, frequency fluctuation, overvoltage, undervoltage, etc. In order to suppress the rise in the input voltage of the AC power conversion device that occurs during the opening, the short-circuit switch is opened at high speed so that the reverse current prevention diode acts to cut the feedback current to the input. It is a thing.

【0011】また、上記の短絡スイッチを高速に開放さ
せる手段としては、交流変換部の変換素子をゲートオフ
させる前記異常検出信号により開放させる場合と、前記
異常検出信号よりも低いレベルの検出値に基づいて送出
する信号により開放するように作用させる。
As means for opening the short-circuit switch at high speed, the means for opening the conversion element of the AC converting unit by the abnormality detection signal for gate-off and a case of detecting the value lower than the abnormality detection signal are used. The signal to be sent is released.

【0012】従って、このような上記の入力過電圧防止
回路の作用により、燃料電池出力から交流負荷および直
流負荷に電力を供給している状態で、交流電力変換装置
の出力または商用電源系統で前記の異常が発生し、交流
電力の供給が停止された場合にも燃料電池出力電圧の上
昇を抑制し、燃料電池の運転を安定に継続させて直流負
荷への電力供給を瞬断なく行うことができ、信頼度を高
めている。
Therefore, due to the operation of the above-mentioned input overvoltage prevention circuit, the above-mentioned operation is performed at the output of the AC power converter or the commercial power supply system in a state where the fuel cell output is supplying power to the AC load and the DC load. Even if an abnormality occurs and the AC power supply is stopped, the fuel cell output voltage can be suppressed from rising and the fuel cell operation can be stably continued to supply power to the DC load without interruption. , Has increased reliability.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。なお、図中、図6〜図8の従来技術で説明
したものと同一部分は、同一符号を付してある。図1は
本発明の一実施例を示す構成図である。1は燃料電池、
2は直流を交流に変換して交流電力を供給する交流電力
変換装置、3は直流負荷へ直流電力を供給する直流変換
装置、4は交流負荷、5は直流負荷、6は商用電源、2
0は交流変換部、21は遮断器、22は連系リアクト
ル、23は異常検出部、24は保護・制御回路、25は
駆動回路、26は逆流防止ダイオード263と高速で開
放する入力短絡スイッチ264で構成される入力過電圧
防止回路、27は起動信号発生回路である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same parts as those described in the prior art of FIGS. 6 to 8 are designated by the same reference numerals. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 1 is a fuel cell,
2 is an AC power converter for converting DC to AC to supply AC power, 3 is a DC converter for supplying DC power to a DC load, 4 is an AC load, 5 is a DC load, 6 is a commercial power supply, 2
0 is an AC conversion unit, 21 is a circuit breaker, 22 is an interconnection reactor, 23 is an abnormality detection unit, 24 is a protection / control circuit, 25 is a drive circuit, 26 is a backflow prevention diode 263, and an input short-circuit switch 264 is opened at high speed. The input overvoltage prevention circuit and 27 are activation signal generation circuits.

【0014】燃料電池1の出力に交流電力変換装置2と
直流変換装置3を各々並列に接続し、直流変換装置3に
は直流負荷5を接続して直流電力を供給するとともに、
交流電力変換装置2は交流電力に変換して、商用電源6
から得た交流電力と連系して交流負荷4に電力供給する
電力変換装置であって、交流電力交換装置2は燃料電池
1の出力に交流変換部20、連系リアクトル22、遮断
器21を介して交流負荷4に接続し、連系リアクトル2
2と遮断器21間および遮断器21と交流負荷4間に異
常検出点を設け、該異常検出点を異常検出部23に接続
し、異常検出部23の出力信号を保護・制御回路24へ
入力し、保護・制御回路24の出力の一方を遮断器21
に、もう一方を駆動回路25に接続し、該交流電力変換
装置2の出力で過電流または商用電源系統6で位相急
変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の異常が発生して
異常を検出した場合、異常検出部23からの異常検出信
号により交流電力変換装置2の前記保護・制御回路24
を動作させて駆動回路25により交流変換部20をゲー
トオフして停止させるとともに、出力の遮断器21を開
放させる電力変換装置であり、前記交流電力変換装置2
の入力と交流変換部20間に逆流防止ダイオード263
が順方向で直列に接続され、逆流防止ダイオード263
と並列に短絡スイッチ264が接続される。また、短絡
スイッチ264は保護・制御回路24と接続して、前記
異常検出信号が消失された時に閉じる信号を受けるとと
もに、起動信号発生回路27と接続し、起動信号発生時
には閉じる信号を受ける。
An AC power converter 2 and a DC converter 3 are connected in parallel to the output of the fuel cell 1, and a DC load 5 is connected to the DC converter 3 to supply DC power.
The AC power converter 2 converts the AC power into a commercial power supply 6
A power conversion device that supplies power to the AC load 4 by connecting with the AC power obtained from the AC power conversion device 2. The AC power exchange device 2 connects the output of the fuel cell 1 with the AC conversion unit 20, the connection reactor 22, and the circuit breaker 21. Connected to the AC load 4 via the interconnection reactor 2
2 and the circuit breaker 21 and between the circuit breaker 21 and the AC load 4 are provided with abnormality detection points, the abnormality detection points are connected to the abnormality detection section 23, and the output signal of the abnormality detection section 23 is input to the protection / control circuit 24. Then, one of the outputs of the protection / control circuit 24 is connected to the circuit breaker 21.
In addition, the other side is connected to the drive circuit 25, and an abnormality such as an overcurrent at the output of the AC power converter 2 or a sudden phase change in the commercial power supply system 6, a frequency variation, an overvoltage, an undervoltage or the like occurs, and the abnormality is detected. In this case, the protection / control circuit 24 of the AC power converter 2 is detected by the abnormality detection signal from the abnormality detection unit 23.
Is operated to gate off the AC converter 20 by the drive circuit 25 to stop the AC converter 20 and to open the output circuit breaker 21, and the AC power converter 2
Backflow prevention diode 263 between the input of AC and the AC conversion unit 20
Are connected in series in the forward direction, and a backflow prevention diode 263
The short-circuit switch 264 is connected in parallel with. Further, the short-circuit switch 264 is connected to the protection / control circuit 24 to receive a closing signal when the abnormality detection signal disappears, and also connected to the starting signal generating circuit 27 to receive a closing signal when the starting signal is generated.

【0015】異常検出部23は、異常検出点により交流
電力変換装置2の出力および商用電源6系統の交流電圧
および交流電流を検出して直流電圧レベルに変換し、異
常検出部23で作成する基準の直流電圧と比較して、そ
の出力が一定のレベルを超えた場合に異常検出信号とし
て保護・制御回路24に送出するような構成とする。
The abnormality detecting section 23 detects the output of the AC power converter 2 and the AC voltage and AC current of the six commercial power source systems at the abnormality detecting point and converts them into a DC voltage level. In comparison with the DC voltage, the output is sent to the protection / control circuit 24 as an abnormality detection signal when the output exceeds a certain level.

【0016】ここで、図1の交流電力変換装置2の異常
検出部23について、周波数異常の場合を例にとり図2
により簡単に説明を加える。図中、231は比較器、2
33は商用電源周波数検出点、234は基準周波数部で
あり、通常47Hz〜53Hz(50±3Hz)に設定
されており、商用電源周波数がこの範囲内の場合は正常
動作範囲であり、比較器231の出力から信号は送出さ
れない。同様に電圧検出、位相検出も商用電源側から検
出される。但し、過電流検出の場合は遮断器21の交流
変換部側から検出するが、基本的検出回路は同様である
ので、ここでは省略する。商用電源周波数が通常の周波
数範囲を逸脱すると比較器231では、基準周波数部2
34と比較し、比較器231の出力から異常検出信号が
保護・制御回路24へ送出される。なお、この異常検出
信号が本発明の実施例で以降説明される信号Xに相当す
る。
The abnormality detecting section 23 of the AC power converter 2 shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIG.
A brief explanation is added. In the figure, 231 is a comparator, 2
33 is a commercial power supply frequency detection point, and 234 is a reference frequency part, which is normally set to 47 Hz to 53 Hz (50 ± 3 Hz). When the commercial power supply frequency is within this range, it is the normal operating range, and the comparator 231 No signal is sent from the output of. Similarly, voltage detection and phase detection are also detected from the commercial power supply side. However, in the case of overcurrent detection, it is detected from the AC conversion unit side of the circuit breaker 21, but since the basic detection circuit is the same, it is omitted here. When the commercial power frequency deviates from the normal frequency range, the comparator 231 causes the reference frequency unit 2
In comparison with 34, the abnormality detection signal is sent from the output of the comparator 231 to the protection / control circuit 24. The abnormality detection signal corresponds to the signal X described later in the embodiments of the present invention.

【0017】なお、具体的周波数の検出比較方法として
は、検出した周波数と基準周波数を直接比較する方法と
一旦整流して直流電圧レベルに変換して比較する方法が
あるが、機能的にはどちらでも同じであるので、ここで
は、その説明は省略する。
Specific frequency detection and comparison methods include a method of directly comparing the detected frequency with a reference frequency and a method of once rectifying and converting to a DC voltage level for comparison. However, since it is the same, the description thereof is omitted here.

【0018】本実施例における入力過電圧防止回路26
の短絡スイッチ264は、交流電力変換装置2の起動信
号送出時および保護・制御回路24からの異常検出信号
に基づく信号が消失された後、すなわち通常は閉じてお
り、交流電力変換装置2の出力で過電流または商用電源
6系統で位相急変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の
異常が発生した場合には、異常検出信号により高速に開
放する機能を持つものとする。従って、交流電力変換装
置2が異常を検出して停止した場合には逆流防止ダイオ
ード263が導通し、正常に運転している場合には短絡
スイッチ264は閉じている。なお、逆流防止ダイオー
ド263を常時導通させ、短絡スイッチ264を設けな
い方法も考えられるが、この場合は常時逆流防止ダイオ
ード263が導通するため損失となるだけでなく、逆流
防止ダイオード263を常時放熱するフィン等も必要と
なり、装置の小形化、高効率化に適していない。
Input overvoltage prevention circuit 26 in this embodiment
The short-circuit switch 264 is closed when the activation signal of the AC power converter 2 is transmitted and after the signal based on the abnormality detection signal from the protection / control circuit 24 disappears, that is, normally, the output of the AC power converter 2 is output. When there is an overcurrent or abnormalities such as sudden phase changes, frequency fluctuations, overvoltages, and undervoltages in the six systems of the commercial power supply, it has a function to open at high speed by the abnormality detection signal. Therefore, when the AC power conversion device 2 detects an abnormality and stops, the backflow prevention diode 263 conducts, and when operating normally, the short-circuit switch 264 is closed. A method may be considered in which the backflow prevention diode 263 is always turned on and the short-circuit switch 264 is not provided. In this case, the backflow prevention diode 263 is always turned on, which causes a loss, and the backflow prevention diode 263 is always radiated. Fins are also required, which is not suitable for downsizing the device and improving efficiency.

【0019】以上のように構成した一実施例の動作およ
び作用を述べる。図4および図5に異常検出時の動作の
一例を横軸に時間として示す。図4は商用電源系統での
周波数変動の場合の検出例を示し、縦軸は交流電圧を検
出して周波数に比例して変換した直流電圧レベルであ
り、(a)は周波数異常検出レベル、(b)は周波数異
常検出前のレベル、(c)は周波数正常レベルである。
図5は図4の検出時における動作を示し、(1)は図1
におけるA点の電圧、(2)はB点の電圧、(3)は交
流電力変換装置の入力電流I1 、(4)は直流変換装置
の入力電流I2 である。燃料電池1の直流出力を、交流
電力変換装置2を介して交流電力に変換して交流負荷4
に供給し、直流変換装置3を介して直流電力を直流負荷
5に供給している時に、交流電力変換装置2の出力で過
電流または商用電源6の系統で位相急変、周波数変動、
過電圧、不足電圧等の異常のうち、商用電源6の系統で
周波数変動が発生した場合には、まず図4において異常
検出部23は、異常検出点より商用電源6の系統の交流
電圧を検出して、周波数に比例して変換した直流電圧レ
ベルが(a)の周波数異常検出レベルに達することで、
異常検出部23の基準の直流電圧と比較した信号を異常
検出信号として出力する信号Xを、保護・制御回路24
に送出する。信号Xにより図5の動作は、保護・制御回
路24を介して駆動回路25の駆動信号を停止させ、交
流変換部20をゲートオフさせる。この交流変換部20
のゲートオフにより交流電力変換装置2は停止し、交流
電力変換装置2の入力電流I1 は零になる。同時にまた
信号Xにより保護・制御回路24が動作し遮断器21を
開放する。しかしながら、交流変換部20のゲートオフ
から遮断器21が開放するまでには時間差があることか
ら、この期間に連系リアクトル22の蓄積エネルギーと
商用電源6からの流入エネルギーが重畳して入力側に流
れるためB点の電圧は上昇する。ここで、入力過電圧防
止回路26の短絡スイッチ264は、交流電力変換装置
2が正常に運転している場合には閉じているが、異常時
には異常検出する異常検出部23から送出される信号X
により保護・制御回路24を動作させて、高速で短絡ス
イッチ264を開放させるように動作させる。これによ
り、交流電力変換装置2の入力電圧の上昇は逆流防止ダ
イオード263でカットされるため、燃料電池1の直流
出力であるA点の電圧は上昇しない。従って、交流電力
変換装置2の出力または商用電源6の系統で異常が発生
した場合には、交流変換部20がゲートオフして停止
し、遮断器21が開放されて交流電力変換装置2の入力
電流I1 が零になるのに対して、直流変換装置3の入力
電流I2 は一定に保たれ、直流負荷5への電力供給断は
避けられる。
The operation and action of the embodiment configured as described above will be described. 4 and 5 show an example of the operation at the time of abnormality detection as time on the horizontal axis. FIG. 4 shows an example of detection in the case of frequency fluctuations in a commercial power supply system, in which the vertical axis is the DC voltage level obtained by detecting an AC voltage and converting it in proportion to the frequency, and (a) is the frequency abnormality detection level, b) is the level before the frequency abnormality is detected, and (c) is the normal frequency level.
FIG. 5 shows the operation at the time of detection in FIG. 4, and (1) is the operation shown in FIG.
At point A, (2) at point B, (3) at input current I 1 of the AC power converter, and (4) at input current I 2 of the DC converter. The DC output of the fuel cell 1 is converted into AC power via the AC power converter 2 to convert the AC load 4
To the DC load 5 through the DC converter 3, the output of the AC power converter 2 causes an overcurrent or a sudden phase change in the system of the commercial power supply 6, a frequency fluctuation,
When a frequency fluctuation occurs in the system of the commercial power supply 6 among abnormalities such as overvoltage and undervoltage, first, in FIG. 4, the abnormality detection unit 23 detects the AC voltage of the system of the commercial power supply 6 from the abnormality detection point. Then, when the DC voltage level converted in proportion to the frequency reaches the frequency abnormality detection level of (a),
The protection / control circuit 24 outputs the signal X that outputs a signal compared with the reference DC voltage of the abnormality detection unit 23 as an abnormality detection signal.
Send to. With the signal X, the operation of FIG. 5 stops the drive signal of the drive circuit 25 via the protection / control circuit 24 and gates off the AC conversion unit 20. This AC converter 20
When the gate is turned off, the AC power converter 2 stops, and the input current I 1 of the AC power converter 2 becomes zero. At the same time, the protection / control circuit 24 is activated by the signal X to open the circuit breaker 21. However, since there is a time lag from the gate-off of the AC conversion unit 20 to the opening of the circuit breaker 21, the stored energy of the interconnection reactor 22 and the inflow energy from the commercial power source 6 are superposed and flow to the input side during this period. Therefore, the voltage at point B rises. Here, the short-circuit switch 264 of the input overvoltage prevention circuit 26 is closed when the AC power converter 2 is operating normally, but is a signal X sent from the abnormality detection unit 23 that detects an abnormality when an abnormality occurs.
Thus, the protection / control circuit 24 is operated to open the short-circuit switch 264 at high speed. As a result, the rise in the input voltage of the AC power converter 2 is cut by the backflow prevention diode 263, so the voltage at point A, which is the DC output of the fuel cell 1, does not rise. Therefore, when an abnormality occurs in the output of the AC power converter 2 or the system of the commercial power supply 6, the AC converter 20 is gated off and stopped, and the breaker 21 is opened to input the input current of the AC power converter 2. While I 1 becomes zero, the input current I 2 of the DC converter 3 is kept constant, and interruption of power supply to the DC load 5 can be avoided.

【0020】次にもう一つの実施例として、入力短絡ス
イッチ264を高速で開放する場合について説明する。
図1および上記交流電力変換装置2の構成の中に、交流
電力変換装置2の出力で過電流または商用電源6の系統
で位相急変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の異常が
発生した場合、異常検出部23により異常を検出して送
出する信号Xとは別に、該異常検出信号より低いレベル
の検出値を設け、該検出値に基づく信号Yを送出する機
能を設ける。
Next, as another embodiment, a case where the input short-circuit switch 264 is opened at high speed will be described.
In the configuration of FIG. 1 and the AC power converter 2, when an output of the AC power converter 2 causes an overcurrent or a sudden phase change in the system of the commercial power supply 6, a frequency change, an overvoltage, an undervoltage, or the like, In addition to the signal X for detecting and transmitting an abnormality by the abnormality detecting unit 23, a function of transmitting a signal Y based on the detected value is provided with a detection value having a level lower than that of the abnormality detection signal.

【0021】本実施例における動作について、前記の商
用電池6系統で周波数変動の場合の検出例を、図4およ
び図5により説明する。燃料電池1の直流出力を、交流
電力変換装置2を介して交流電力に変換して交流負荷4
に供給し、直流変換装置3を介して直流電力を直流負荷
5に供給している時に、交流電力変換装置2の出力で過
電流または商用電源6の系統で位相急変、周波数変動、
過電圧、不足電圧等の異常のうち、商用電源6の系統で
周波数変動が発生した場合の例で、図4において異常検
出部23は、異常検出点より商用電源6系統の交流電圧
を検出して、周波数に比例して変換した直流電圧レベル
が(a)の周波数異常検出レベルに達することで、異常
検出部23の基準の直流電圧と比較した信号を異常検出
信号として出力する信号Xを保護・制御回路24に送出
する。信号Xにより図5の動作は、保護・制御回路24
を介して駆動回路25の駆動信号を停止させ、交流変換
部20をゲートオフさせる。この交流変換部20のゲー
トオフにより交流電力変換装置2は停止し、交流電力変
換装置2の入力電流I1 は零になる。同時にまた信号X
により保護・制御回路24が動作し遮断器21を開放す
る。交流変換部20のゲートオフから遮断器21が開放
するまでには時間差があることから、この期間には連系
リアクトル22の蓄積エネルギーと商用電源6からの流
入エネルギーが重畳して入力側に流れるためB点の電圧
は上昇する。ここで、入力電圧防止回路26の短絡スイ
ッチ264は、交流電力変換装置2が正常に運転してい
る場合には閉じているが、交流電力変換装置2の出力ま
たは商用電源6の系統での異常のうち、一例として商用
電源6の系統で周波数変動が発生した場合には、図4に
おいて異常検出部23により商用電源6系統の交流電圧
を検出して、周波数に比例して変換した直流電圧レベル
が(a)の周波数異常検出レベルに達することで、異常
検出部23の基準の直流電圧と比較した信号を異常検出
信号として出力する信号Xは別に、(a)の周波数異常
検出レベルより低い(b)の周波数異常検出前のレベル
で、異常検出部23の基準の直流電圧と比較した信号を
出力する信号Yを送出することにより、保護・制御回路
24を動作させて高速で短絡スイッチ264を開放させ
るように動作させる。この動作により、交流電力変換装
置2の入力電圧の上昇は逆流防止ダイオード263でカ
ットされるため、燃料電池1の直流出力であるA点の電
圧は上昇しない。従って、交流電力変換装置2の交流変
換部20がゲートオフして停止し、遮断器21が開放さ
れて交流電力変換装置2の入力電流I1 が零になるのに
対して、直流変換装置3の入力電流I2 は一定に保たれ
る。
Regarding the operation in this embodiment, an example of detection in the case where the commercial battery 6 system has frequency fluctuation will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The DC output of the fuel cell 1 is converted into AC power via the AC power converter 2 to convert the AC load 4
To the DC load 5 through the DC converter 3, the output of the AC power converter 2 causes an overcurrent or a sudden phase change in the system of the commercial power supply 6, a frequency fluctuation,
Of the abnormalities such as overvoltage and undervoltage, when the frequency fluctuations occur in the system of the commercial power supply 6, the abnormality detection unit 23 in FIG. 4 detects the AC voltage of the commercial power supply 6 system from the abnormality detection point. When the DC voltage level converted in proportion to the frequency reaches the frequency abnormality detection level of (a), the signal X that outputs the signal compared with the reference DC voltage of the abnormality detection unit 23 as the abnormality detection signal is protected. It is sent to the control circuit 24. The operation of FIG.
The drive signal of the drive circuit 25 is stopped via the gate, and the AC converter 20 is gated off. The AC power converter 2 is stopped by the gate off of the AC converter 20, and the input current I 1 of the AC power converter 2 becomes zero. Signal X again at the same time
Thus, the protection / control circuit 24 operates to open the circuit breaker 21. Since there is a time lag from the gate-off of the AC conversion unit 20 to the opening of the circuit breaker 21, during this period, the stored energy of the interconnection reactor 22 and the inflow energy from the commercial power supply 6 are superimposed and flow to the input side. The voltage at point B rises. Here, the short-circuit switch 264 of the input voltage prevention circuit 26 is closed when the AC power converter 2 is operating normally, but there is an abnormality in the output of the AC power converter 2 or the system of the commercial power supply 6. As an example, when a frequency fluctuation occurs in the system of the commercial power source 6, the abnormality detection unit 23 detects the AC voltage of the system of the commercial power source 6 in FIG. 4 and converts the DC voltage level in proportion to the frequency. Reaches a frequency abnormality detection level of (a), the signal X that outputs a signal compared with the reference DC voltage of the abnormality detection unit 23 as an abnormality detection signal is separately lower than the frequency abnormality detection level of (a) ( At the level before the frequency abnormality detection of b), the protection / control circuit 24 is operated by sending a signal Y that outputs a signal that is compared with the reference DC voltage of the abnormality detection unit 23, and the short-circuit switch operates at high speed. Action is to so as to open the pitch 264. By this operation, the rise in the input voltage of the AC power converter 2 is cut by the backflow prevention diode 263, so that the voltage at the point A, which is the DC output of the fuel cell 1, does not rise. Therefore, the AC converter 20 of the AC power converter 2 is gated off and stopped, the circuit breaker 21 is opened, and the input current I 1 of the AC power converter 2 becomes zero. The input current I 2 is kept constant.

【0022】ここで、本発明のもう一つの実施例におけ
る異常検出部23について、周波数異常の場合を例にと
り図3により簡単に説明を加える。図中、231,23
2は比較器、233は商用電源周波数検出点、234,
235は基準周波数部1,基準周波数部2であり、23
6はアンド(AND)回路である。234の基準周波数
部1は通常47Hz〜53Hz(50±3Hz)に、ま
た、235の基準周波数部2は49Hz〜51Hz(5
0±1Hz)に設定されており、商用電源周波数がこの
範囲内の場合は正常動作範囲であり、49Hz〜51H
z未満の場合は正常動作範囲であり、比較器231,2
32の出力から信号は送出されない。同様に電圧検出、
位相検出も商用電源側から検出される。但し、過電流検
出の場合は遮断器21の交流変換部側から検出するが、
基本的検出回路は同様であるので、説明はここでは省略
する。商用電源周波数が異常となり49Hz〜51Hz
の範囲を逸脱すると比較器232から異常信号(いわゆ
るY信号)が保護・制御回路24へ送出される。この信
号Yにより入力短絡スイッチ264が開放される。この
後、商用電源周波数が47Hz〜53Hzを逸脱すると
比較器231が動作し、比較器231からの異常検出信
号Xが比較器232からの異常信号Yが加えられている
AND回路236を介して、保護・制御回路24へ送出
される。この信号Xにより交流変換部20の駆動回路2
5への駆動信号の停止と遮断器21の遮断信号を送出す
る。このことにより遮断器21の開放と入力短絡スイッ
チ264の開放に時間差が生じるので、上記実施例のよ
うな課題の解決をはかることが可能となる。
Here, the abnormality detector 23 in another embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIG. 3 by taking the case of frequency abnormality as an example. 231, 23 in the figure
2 is a comparator, 233 is a commercial power source frequency detection point, 234,
235 is a reference frequency part 1 and a reference frequency part 2,
Reference numeral 6 is an AND circuit. The reference frequency part 1 of 234 is usually 47 Hz to 53 Hz (50 ± 3 Hz), and the reference frequency part 2 of 235 is 49 Hz to 51 Hz (5
It is set to 0 ± 1 Hz), and when the commercial power frequency is within this range, it is the normal operating range, 49 Hz to 51 H.
When it is less than z, it is in the normal operation range, and the comparators 231 and 231
No signal is emitted from the output of 32. Similarly, voltage detection,
Phase detection is also detected from the commercial power supply side. However, in the case of overcurrent detection, it is detected from the AC conversion unit side of the circuit breaker 21,
Since the basic detection circuit is the same, the description is omitted here. Commercial power frequency becomes abnormal and 49Hz-51Hz
If the range is exceeded, an abnormal signal (so-called Y signal) is sent from the comparator 232 to the protection / control circuit 24. This signal Y opens the input short-circuit switch 264. After that, when the commercial power supply frequency deviates from 47 Hz to 53 Hz, the comparator 231 operates, and the abnormality detection signal X from the comparator 231 is added to the abnormality signal Y from the comparator 232 via the AND circuit 236. It is sent to the protection / control circuit 24. The drive circuit 2 of the AC converter 20 is generated by this signal X.
The stop of the drive signal to 5 and the cutoff signal of the circuit breaker 21 are sent out. As a result, there is a time difference between the opening of the circuit breaker 21 and the opening of the input short-circuit switch 264, so that it is possible to solve the problem as in the above embodiment.

【0023】なお、本説明では異常信号XとYを2本の
信号線で説明したが、両者の信号レベルを変えることに
より、当然一つの信号線で異常信号を送出することは可
能である。
In this description, the abnormal signals X and Y are explained by using two signal lines, but it is naturally possible to send the abnormal signal by one signal line by changing the signal level of both signals.

【0024】なお、具体的周波数の検出比較方法として
は、検出した周波数と基準周波数を直接比較する方法と
一旦整流して直流電圧レベルに変換して比較する方法が
あるが、機能的にはどちらでも同じであるので、ここで
は、その説明は省略する。
As a concrete frequency detecting and comparing method, there are a method of directly comparing the detected frequency and a reference frequency, and a method of once rectifying and converting to a DC voltage level for comparison. However, since it is the same, the description thereof is omitted here.

【0025】本実施例のように、異常値を検出して送出
される信号Xより低いレベルの検出値に基づいて送出さ
れる信号Yにより、短絡スイッチ264を高速で開放さ
せるように動作させることで、前記実施例の動作の中
で、仮に、交流変換部20のゲートオフよりも短絡スイ
ッチ264の開放時間に遅れが生じた場合にも、本実施
例では、交流変換部20のゲートオフよりも早く短絡ス
イッチ264を開放できるので、より安定な動作が可能
である。
As in the present embodiment, the short circuit switch 264 is operated so as to be opened at a high speed by the signal Y transmitted based on the detected value of the level lower than the signal X transmitted upon detecting the abnormal value. In the operation of the above-described embodiment, even if the opening time of the short-circuit switch 264 is delayed compared with the gate-off of the AC converter 20, the present embodiment is faster than the gate-off of the AC converter 20. Since the short circuit switch 264 can be opened, a more stable operation is possible.

【0026】次に、以上の実施例の保護動作において、
交流変換部20がゲートオフする前に、入力過電圧防止
回路26の短絡スイッチ264を開放しない場合と開放
した場合とを比較した実験動作を図9および図10に示
す。図9は短絡スイッチ264を開放しない場合の動作
で、交流変換部20はゲートオフしてから遮断器21が
開放する期間に、交流電力変換装置入力電流I1 が零と
なるとともに、直流変換装置入力電流I2 も一旦零とな
り、遮断器21が開放すると同時に直流変換装置入力電
流I2 が急激に流れる特性を示している。図10は短絡
スイッチ264を開放した場合の動作で、交流変換部2
0のゲートオフにより交流電力変換装置入力電流I1
零になるが、直流変換装置入力電流I2 は一定であり、
直流負荷5への電力供給断は避けられている。
Next, in the protection operation of the above embodiment,
9 and 10 show experimental operations comparing the case where the short-circuit switch 264 of the input overvoltage protection circuit 26 is not opened and the case where the short-circuit switch 264 is opened before the AC conversion unit 20 is gated off. FIG. 9 shows the operation when the short-circuit switch 264 is not opened. During the period in which the AC converter 20 is gated off and the circuit breaker 21 is opened, the AC power converter input current I 1 becomes zero and the DC converter input. The current I 2 also becomes zero once, and the DC converter input current I 2 rapidly flows at the same time that the circuit breaker 21 opens. FIG. 10 shows the operation when the short circuit switch 264 is opened.
Although the AC power converter input current I 1 becomes zero due to the gate-off of 0, the DC converter input current I 2 is constant,
The interruption of the power supply to the DC load 5 is avoided.

【0027】以上述べたように、本実施例では、交流電
力変換装置2の入力に設けた過電圧防止回路26によ
り、通常運転時には電力損失を発生させず、異常検出時
には、逆流防止ダイオード263と並列に接続した短絡
スイッチ264を交流変換部20のゲートオフする前に
高速で開放することにより、直流変換装置3の入力であ
る燃料電池1の出力電圧の電圧上昇を防止することを特
徴としている。
As described above, in this embodiment, the overvoltage prevention circuit 26 provided at the input of the AC power converter 2 does not cause power loss during normal operation, and is parallel to the backflow prevention diode 263 when an abnormality is detected. The short-circuit switch 264 connected to is opened at high speed before the gate of the AC converter 20 is turned off, thereby preventing the output voltage of the fuel cell 1 which is the input of the DC converter 3 from rising.

【0028】このため、異常発生時に交流電力変換装置
2が停止して交流電力の供給が停止した場合にも、燃料
電池1から直流電力は瞬断なく供給が継続でき、また燃
料電池への電力変動も小さく抑制できるため、システム
の信頼性が高く安定した燃料電池の運転状態を維持する
ことが可能である。
Therefore, even if the AC power converter 2 stops and the supply of AC power stops when an abnormality occurs, the DC power can be continuously supplied from the fuel cell 1 without interruption, and the power to the fuel cell can be continuously supplied. Since the fluctuation can be suppressed to be small, it is possible to maintain the stable operation state of the fuel cell with high system reliability.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電力変換装置は、燃料電池の出力に接続して直流を交流
に変換し、商用電源と連系して交流電力を供給するとと
もに、燃料電池の出力を直流変換装置により直流電力を
供給する交流および直流給電を併用した給電構成におい
て、商用電源系統または交流電力変換装置出力に異常が
発生して交流負荷への電力供給が停止した場合にも、簡
単な短絡スイッチと逆流防止ダイオードで構成する入力
過電圧防止回路と制御回路を付加することにより、燃料
電池の出力電圧の上昇を防止でき、燃料電池から直流負
荷へ瞬断なく電力供給を行うことが可能である。一方、
燃料電池への電力変動も小さく抑えることが可能となる
ため、システムおよび燃料電池の信頼性を向上できると
いう利点がある。
As is apparent from the above description, the power converter of the present invention is connected to the output of a fuel cell to convert direct current to alternating current, and is connected to a commercial power source to supply alternating current power. , In a power supply configuration that uses both AC and DC power supply to supply DC power to the output of the fuel cell with a DC converter, an abnormality occurred in the output of the commercial power system or the AC power converter and the power supply to the AC load was stopped. In this case, the output voltage of the fuel cell can be prevented from rising by adding an input overvoltage protection circuit and control circuit consisting of a simple short-circuit switch and backflow prevention diode, and power can be supplied from the fuel cell to the DC load without interruption. It is possible to on the other hand,
Since it is possible to suppress the power fluctuations to the fuel cell to be small, there is an advantage that the reliability of the system and the fuel cell can be improved.

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

【図1】本発明の一実施例を示す構成説明図である。FIG. 1 is a configuration explanatory view showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の異常検出部の一例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 2 is a configuration explanatory view showing an example of an abnormality detection unit of the present invention.

【図3】本発明の異常検出部の他の例を示す構成説明図
である。
FIG. 3 is a configuration explanatory view showing another example of the abnormality detection unit of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の動作を説明するための特性
図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例の動作を説明するための特性
図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【図6】従来の電力変換装置の一例を示す構成説明図で
ある。
FIG. 6 is a configuration explanatory diagram showing an example of a conventional power conversion device.

【図7】従来の交流電力変換装置の交流変換部の一例を
示す構成説明図である。
FIG. 7 is a configuration explanatory view showing an example of an AC conversion unit of a conventional AC power converter.

【図8】従来の電力変換装置の動作を説明するための特
性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining the operation of the conventional power conversion device.

【図9】本発明の入力短絡スイッチを閉じない場合の実
験動作の一例を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of an experimental operation when the input short-circuit switch of the present invention is not closed.

【図10】本発明の入力短絡スイッチを閉じた場合の実
験動作の一例を示す特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing an example of an experimental operation when the input short-circuit switch of the present invention is closed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料電池、 2…交流電力変換装置、 3…直流変換装置、 4…交流負荷、 5…直流負荷、 6…商用電源、 20…交流変換部、 21…遮断器、 22…連系リアクトル、 23…異常検出部、 24…保護・制御回路、 25…駆動回路、 26…入力過電圧防止回路、 27…起動信号発生回路、 11,12,13,14,15,16…変換素子、 31,32,33,34,35,36…ダイオード、 261…放電用スイッチ、 262…抵抗、 263…逆流防止ダイオード、 264…短絡スイッチ、 231,232…比較器、 236…AND回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 2 ... AC power converter, 3 ... DC converter, 4 ... AC load, 5 ... DC load, 6 ... Commercial power source, 20 ... AC converter, 21 ... Circuit breaker, 22 ... Interconnection reactor, 23 ... Abnormality detection part, 24 ... Protection / control circuit, 25 ... Drive circuit, 26 ... Input overvoltage prevention circuit, 27 ... Start signal generation circuit, 11, 12, 13, 14, 15, 16 ... Conversion element, 31, 32 , 33, 34, 35, 36 ... Diode, 261 ... Discharge switch, 262 ... Resistor, 263 ... Backflow prevention diode, 264 ... Short circuit switch, 231, 232 ... Comparator, 236 ... AND circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池の出力に交流電力変換装置と直
流変換装置を各々並列に接続し、該直流変換装置には直
流負荷を接続して直流電力を供給するとともに、該交流
電力変換装置は交流電力に変換して、商用電源から得た
交流電力と連系して交流負荷に電力供給する電力変換装
置であって、該交流電力変換装置は該燃料電池の出力を
交流変換部、連系リアクトル、遮断器を介して該交流負
荷に接続し、該連系リアクトルと遮断器間および遮断器
と交流負荷間に異常検出点を設け、該異常検出点を異常
検出部に接続し、該異常検出部の出力信号を保護・制御
回路へ入力し、該保護・制御回路の出力の一方を前記遮
断器に、もう一方を駆動回路に接続し、該交流電力変換
装置出力で過電流もしくは商用電源系統で位相急変、周
波数変動、過電圧、不足電圧等の異常を検出した場合、
前記異常検出部より発生した異常検出信号により該交流
電力変換装置内の前記保護・制御回路を動作させて該交
流変換部の動作を停止させるとともに、出力の遮断器を
開放させる電力変換装置において、 前記交流電力変換装置の入力に逆流防止ダイオードが順
方向で直列に接続され、該逆流防止ダイオードと並列に
起動信号送出時および該異常検出信号が消失した時に閉
じる短絡スイッチが接続され、前記異常検出時には該交
流電力変換装置を停止してから該遮断器を開放するまで
に、前記短絡スイッチを高速に開放する手段を有するこ
とを特徴とする電力変換装置。
1. An AC power converter and a DC converter are connected in parallel to the output of the fuel cell, and a DC load is connected to the DC converter to supply DC power, and the AC power converter is A power converter for converting to AC power and connecting to AC power obtained from a commercial power source to supply power to an AC load, wherein the AC power converter outputs the output of the fuel cell to an AC converter and an interconnector. Connect to the AC load via a reactor and a circuit breaker, provide an abnormality detection point between the interconnection reactor and the circuit breaker and between the circuit breaker and the AC load, and connect the abnormality detection point to the abnormality detection unit to detect the abnormality. The output signal of the detection unit is input to the protection / control circuit, one of the outputs of the protection / control circuit is connected to the circuit breaker, and the other is connected to the drive circuit, and an overcurrent or commercial power source is output at the output of the AC power converter. Abrupt phase change, frequency fluctuation, overvoltage, When an abnormality such as undervoltage is detected,
In the power conversion device that operates the protection / control circuit in the AC power conversion device by the abnormality detection signal generated by the abnormality detection unit to stop the operation of the AC conversion unit and opens the output circuit breaker, A backflow prevention diode is connected in series in the forward direction to the input of the AC power converter, and a short-circuit switch which is closed in parallel with the backflow prevention diode when a start signal is sent and when the abnormality detection signal disappears is connected to detect the abnormality. At times, the power conversion apparatus further comprises means for opening the short-circuit switch at high speed after the AC power conversion apparatus is stopped and before the breaker is opened.
【請求項2】 請求項1記載の電力変換装置において、
前記異常検出時における前記短絡スイッチを高速に開放
する手段として、異常を検出する該異常検出部に、該交
流電力変換装置出力の過電流もしくは商用電源系統での
位相急変、周波数変動、過電圧、不足電圧等の異常検出
に基づく異常検出信号とは別に、該異常検出信号より低
いレベルの別の検出値を設け、該別の検出値に基づいて
送出する信号により前記保護・制御回路を動作させ、前
記短絡スイッチを開放することを特徴とする電力変換装
置。
2. The power conversion device according to claim 1,
As means for opening the short-circuit switch at high speed at the time of detecting the abnormality, the abnormality detecting unit for detecting abnormality includes an overcurrent of the output of the AC power converter or a sudden phase change in the commercial power system, frequency fluctuation, overvoltage, and shortage. In addition to the abnormality detection signal based on the abnormality detection of voltage or the like, another detection value having a lower level than the abnormality detection signal is provided, and the protection / control circuit is operated by the signal transmitted based on the another detection value, A power conversion device, wherein the short-circuit switch is opened.
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