JPH08317567A - 燃料電池利用の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 商用電源等の他の電力供給源が停電等により
電力の供給を停止した場合でも、燃料電池の電力供給線
に対する電力供給を可及的に維持できるようにする。 【構成】 燃料電池１の出力直流電力を交流電力に変換
して電力供給線ＰＬに出力するインバータ２と、インバ
ータ２が出力する有効電力が設定有効電力値となり、且
つ、無効電力が設定無効電力値となるように制御するイ
ンバータ制御部ＩＣとが設けられ、インバータ制御部Ｉ
Ｃは、出力電力検出手段ＰＤが検出する無効電力と設定
無効電力値との偏差に応じてインバータ２の出力電圧を
変化させるように構成された燃料電池利用の電源装置に
おいて、インバータ制御部ＩＣに、出力電力検出手段Ｐ
Ｄが検出する無効電力と設定無効電力値との偏差信号に
かかわらず、インバータ２の出力電圧が設定電圧よりも
大となるのを阻止する阻止手段が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接続される負荷へ電力
を供給する電力供給線に対して、交流電力を供給するた
めの電力を発生する燃料電池と、その燃料電池の出力直
流電力を交流電力に変換して前記電力供給線に出力する
インバータと、前記インバータが出力する有効電力及び
無効電力を検出する出力電力検出手段と、前記出力電力
検出手段の検出情報に基づいて、前記インバータが出力
する有効電力が設定有効電力値となり、且つ、無効電力
が設定無効電力値となるように制御するインバータ制御
部とが設けられ、前記インバータ制御部は、前記出力電
力検出手段が検出する無効電力と前記設定無効電力値と
の偏差に応じて前記インバータの出力電圧を変化させる
ように構成された燃料電池利用の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃料電池利用の電源装置は、燃料
電池が発生する直流電力をインバータにて交流電力に変
換して電力供給線に供給することで、電力供給線に接続
する種々の電気機器である負荷に電力が供給される。こ
のような電源装置では、燃料電池のみが電力の供給源と
なる場合もあるが、例えば商用電源や回転型発電機等の
他の電力供給源を電力供給線に接続し、これらが連係し
て電力を供給する場合が多い。このような場合、インバ
ータから出力される交流電力のうちの有効電力と無効電
力とを出力電力検出手段により検出し、その検出した有
効電力及び無効電力が夫々予め設定された設定有効電力
値と設定無効電力値となるように、インバータ制御部が
インバータの作動を制御する。尚、有効電力と無効電力
との制御のうち、無効電力の制御については、インバー
タの出力電圧を変化させて制御を行っている。

【０００３】このとき、商用電源等の他の電力供給源が
停電等により電力の供給を停止すると、検出した無効電
力と設定無効電力値との偏差が大となるが、インバータ
制御部は、その大となった偏差に基づいてインバータを
制御するため、インバータの出力電圧及び出力電流が過
大となる場合がある。インバータの出力電圧及び出力電
流が過大となると通常半導体素子で構成されるインバー
タを破損してしまうおそれがあるため、従来、インバー
タの出力電流が設定値を超えると、インバータの出力電
圧を減衰させる保護回路を設けていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来構成
では、上記のように商用電源等の他の電力供給源が停電
等により電力の供給を停止した場合、その保護回路の作
動により、インバータが作動を停止して、燃料電池から
の電力が電力供給線に供給されなくなる場合があり、改
善が望まれていた。本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、商用電源等の他の電力供
給源が停電等により電力の供給を停止した場合でも、燃
料電池の電力供給線に対する電力供給を可及的に維持で
きるようにする点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池利用の
電源装置は、接続される負荷へ電力を供給する電力供給
線に対して、交流電力を供給するための電力を発生する
燃料電池と、その燃料電池の出力直流電力を交流電力に
変換して前記電力供給線に出力するインバータと、前記
インバータが出力する有効電力及び無効電力を検出する
出力電力検出手段と、前記出力電力検出手段の検出情報
に基づいて、前記インバータが出力する有効電力が設定
有効電力値となり、且つ、無効電力が設定無効電力値と
なるように制御するインバータ制御部とが設けられ、前
記インバータ制御部は、前記出力電力検出手段が検出す
る無効電力と前記設定無効電力値との偏差に応じて前記
インバータの出力電圧を変化させるように構成されたも
のであって、その第１特徴構成は、前記インバータ制御
部に、前記出力電力検出手段が検出する無効電力と前記
設定無効電力値との偏差信号にかかわらず、前記インバ
ータの出力電圧が設定電圧よりも大となるのを阻止する
阻止手段が備えられている点にある。

【０００６】第２特徴構成は、上記第１特徴構成におい
て、外部電源が、前記電力供給線に対して交流電力を供
給するように構成されている点にある。第３特徴構成
は、上記第２特徴構成において、前記電力供給線におけ
る、前記外部電源の接続箇所と、前記インバータの接続
箇所との間に、断続スイッチが設けられた点にある。第
４特徴構成は、上記第１、第２又は第３特徴構成におい
て、前記インバータと前記電力供給線との間にリアクト
ルを設け、前記インバータ制御部は、前記電力供給線に
おける電圧の位相に対する、前記インバータの出力電圧
の位相の位相差を制御することにより、前記有効電力を
制御するように構成されている点にある。第５特徴構成
は、上記第１、第２、第３又は第４特徴構成において、
前記インバータの出力電流が設定上限値を超えるに伴っ
て、前記インバータの出力電圧を減衰させる、あるい
は、前記インバータの周波数を低下させる、あるいは、
前記インバータの出力電圧を減衰させ且つ周波数を低下
させる電流制限手段が設けられている点にある。

【０００７】

【作用】本発明の第１特徴構成によれば、インバータ制
御部に備えられている阻止手段が、出力電力検出手段が
検出する無効電力と設定無効電力値との偏差信号にかか
わらず、インバータの出力電圧が設定電圧より大となる
のを阻止するので、例えば、商用電源等の他の電力供給
源が停電等により電力の供給を停止する等により、無効
電力と設定無効電力値との偏差信号が大となっても、イ
ンバータの出力電圧が設定電圧より大となるのが阻止さ
れるので、インバータが破損することがなく、又、イン
バータに過電流保護回路を設けた場合でも、その過電流
保護回路が作動してインバータが作動停止するのを防止
できる。本発明の第２特徴構成によれば、例えば商用電
源等の外部電源が電力供給線に交流電力を供給するよう
に接続されているので、上記第１特徴構成による作用を
有効に奏する。

【０００８】本発明の第３特徴構成によれば、燃料電池
と共に外部電源が電力供給線に対して電力を供給する場
合において、電力供給線における、外部電源の接続箇所
と、インバータの接続箇所との間に断続スイッチが設け
られており、この断続スイッチを入り切りすることで、
燃料電池と外部電源とが連係運転して電力供給線に電力
を供給する状態と、燃料電池のみが電力供給線に電力を
供給する状態とに切換えることが可能となる。本発明の
第４特徴構成によれば、インバータと電力供給線との間
にリアクトルを設けた状態では、インバータの出力電圧
をＥ１、電力供給線における電圧をＥ２、リアクトルの
インピーダンスをＸ、Ｅ１とＥ２との位相差をφとする
と、φの値が小さいことから近似できて、インバータ２
が出力する有効電力Ｐは、Ｐ≒｜Ｅ１｜×｜Ｅ２｜×φ
／Ｘと表され、この位相差φを制御することにより有効
電力を的確に制御できる。本発明の第５特徴構成によれ
ば、インバータの出力電流が設定上限値を超えるに伴っ
て、電流制限手段がインバータの出力電圧を減少させ、
あるいは、前記インバータの周波数を低下させ、あるい
は、前記インバータの出力電圧を減衰させ且つ周波数を
低下させるので、何らかの理由でインバータの出力電流
が上昇しても、インバータが破損するほど過大となる前
に、インバータの出力電圧を減衰させて、インバータを
保護できる。

【０００９】

【発明の効果】上記第１特徴構成によれば、商用電源等
の他の電力供給源が停電等により電力の供給を停止した
場合でも、インバータが破損又は作動停止するのを防止
でき、燃料電池の電力供給線に対する電力供給を可及的
に維持できる。上記第２特徴構成によれば、上記第１特
徴構成による効果を有効に奏することができる。上記第
３特徴構成によれば、上記第２特徴構成による効果に加
え、燃料電池と外部電源とが連係運転して電力供給線に
電力を供給する状態と、燃料電池のみが電力供給線に電
力を供給する状態とに切換えることが可能となるので、
燃料電池利用の電源装置を一層便利なものとすることが
できる。上記第４特徴構成によれば、上記第１、第２又
は第３特徴構成による効果に加え、有効電力を的確に制
御できるので、燃料電池利用の電源装置を一層信頼性の
高いものとすることができる。上記第５特徴構成によれ
ば、上記第１、第２、第３又は第４特徴構成による効果
に加え、インバータの破損を的確に防止できるので、燃
料電池利用の電源装置を更に信頼性の高いものとするこ
とができる。尚、インバータの出力電圧を減衰させるだ
けでも、又は、インバータの周波数を低下させるだけで
も上記の効果を奏するが、インバータの出力電圧を減衰
させ且つ周波数を低下させることで、より確実に上記の
効果を奏することができる。

【００１０】

【実施例】本発明の燃料電池利用の電源装置の実施例を
図面に基づいて説明する。この燃料電池利用の電源装置
は、図１に示すように、燃料電池１で直流電力を発電
し、その燃料電池１の出力直流電力をインバータ２にて
交流電力に変換して、リアクトルＬを介して電力供給線
ＰＬに供給する。電力供給線ＰＬには、通常の電気機器
である一般負荷ＧＬや商用電源ＣＳが停電した場合でも
電力を供給する必要のある非常用負荷ＩＬ等の負荷ＬＯ
が接続され、それらに交流電力を供給する。又、電力供
給線ＰＬは、上記のように燃料電池１にて発電された電
力の供給を受ける他、燃料電池１以外の外部電源ＯＳと
して一般の商用電源ＣＳ及び小形の回転型発電機ＲＧか
らも電力の供給受ける、いわゆるコージェネ方式として
ある。

【００１１】燃料電池１は、天然ガス等の供給燃料ガス
を改質部１Ａにおいて水素を主成分とする改質ガスに改
質して発電部１Ｂに供給し、発電部１Ｂにおいて、その
改質ガス中の水素と、別途供給される空気等の酸素含有
ガス中の酸素とを反応させて直流電力を出力する。イン
バータ２は、例えばトランジスタやサイリスタ等の半導
体素子を用いて直流電力を交流電力に変換するものであ
り、インバータ制御部ＩＣによって、出力交流電力の電
圧及び位相が制御される。

【００１２】インバータ制御部ＩＣは、リアクトルＬの
インバータ２側の電圧であるインバータ出力電圧と、リ
アクトルＬを流れるインバータ出力電流と、リアクトル
Ｌの電力供給線ＰＬ側の電圧（以下、この電圧を系統電
圧と称する）とに基づいて、インバータ２が出力する有
効電力と無効電力とが夫々設定値に一致するように、出
力交流電力の電圧及び位相を制御する。この制御原理を
簡単に説明する。インバータ２の出力電圧をＥ１、系統
電圧をＥ２、リアクトルＬのインピーダンスをＸ、Ｅ１
とＥ２との位相差をφとすると、φの値が小さいことか
ら近似できて、インバータ２が出力する有効電力Ｐ及び
無効電力Ｑは夫々、 Ｐ≒｜Ｅ１｜×｜Ｅ２｜×φ／Ｘ ……… (1) 式 Ｑ≒（｜Ｅ１｜×｜Ｅ２｜−｜Ｅ１｜² ）／Ｘ ……… (2) 式 と表され、有効電力はφで、無効電力は｜Ｅ１｜で制御
することができる。次にインバータ制御部ＩＣの構成を
説明する。インバータ制御部ＩＣは、図２及び図３に示
す構成を有している。

【００１３】先ず、図３に基づいて、有効電力及び無効
電力を制御するために必要となる、インバータ２が出力
する有効電力及び無効電力を検出する出力電力検出手段
として機能する出力電力検出回路ＰＤについて説明す
る。出力電力検出回路ＰＤは大きく分けて、インバータ
出力電圧の実効値Ｅとインバータ出力電流の実効値Ｉの
積に相当する信号を出力する部分、インバータ出力電圧
とインバータ出力電流との位相差を検出して、その位相
差の信号を有効電力用設定増幅率にて増幅する部分、イ
ンバータ出力電圧とインバータ出力電流との位相差を検
出して、その位相差の信号を無効電力用設定増幅率にて
増幅する部分、及び、上記の各部分の出力を乗算して有
効電力及び無効電力を求める部分とからなる。

【００１４】インバータ出力電圧の実効値Ｅとインバー
タ出力電流の実効値Ｉの積に相当する信号を出力する部
分には、図示しないトランス等を介して検出したインバ
ータ出力電圧と相似波形のインバータ出力電圧信号を全
波整流する全波整流回路１０、回路に直列に備えた抵抗
素子の両端電圧を検出するか、あるいは、電流の変化に
伴う磁界の変化を検出して得たインバータ出力電流と相
似波形のインバータ出力電流信号を全波整流する全波整
流回路１１と、全波整流回路１０，１１の出力を夫々平
滑化するローパスフィルタ１２，１３と、ローパスフィ
ルタ１２，１３の出力を乗算する乗算回路１４とが備え
られており、乗算回路１４はインバータ出力電圧の実効
値Ｅとインバータ出力電流の実効値Ｉの積に相当する信
号を出力する。

【００１５】インバータ出力電圧とインバータ出力電流
との位相差を検出して、その位相差の信号を有効電力用
設定増幅率にて増幅する部分には、インバータ出力電圧
信号のゼロクロス点を検出して同一周波数且つ同一位相
のパルス信号である電圧位相信号に変換するゼロクロス
検出回路１５と、インバータ出力電流信号を上記と同様
のパルス信号である電流位相信号に変換するゼロクロス
回路１６と、ゼロクロス回路１５，１６の出力の排他的
論理和をとる論理素子１７と、論理素子１７の信号を平
滑化すると共に有効電力用設定増幅率で増幅するＬＰＦ
アンプ１８とが備えられている。論理素子１７の出力
は、図４に示すように、インバータ出力電圧信号とイン
バータ出力電流信号とに位相差がないとき（図４（イ）
に示す状態）は「０」であり、位相差を生じると（図４
（ロ）に示す状態）、その位相差に応じたパルス幅の信
号が得られ、後段のＬＰＦアンプ１８にて平滑化される
ことで、図４（ロ）中に破線で示す上記位相差に応じた
平均値となる。又、ＬＰＦアンプ１８の有効電力用設定
増幅率について説明すると、ｃｏｓθを、変動するθの
ほぼ中央値である１４．５°で近似展開すると、 ｃｏｓθ≒１−０．２５θ ……… (3) 式 となる。有効電力用設定増幅率としては、(3) 式の一次
項の係数である「０．２５」に対応した値を設定すれば
良い。尚、正確を期すには、(3) 式の定数項に対応した
オフセットをＬＰＦアンプ１８でかければ良いが、上記
実効値Ｅ，Ｉの変動が小さければ、(3) 式の定数項の影
響は有効電力としても定数として処理でき、この場合、
出力電力検出回路ＰＤとしては(3) 式の定数項を無視し
ても差し支えない。

【００１６】インバータ出力電圧とインバータ出力電流
との位相差を検出して、その位相差の信号を無効電力用
設定増幅率にて増幅する部分には、インバータ出力電圧
信号の位相を９０°シフトする位相シフト回路１９と、
位相シフト回路１９のゼロクロス点を検出して同一周波
数且つ同一位相のパルス信号である電圧位相信号に変換
するゼロクロス検出回路２０と、インバータ出力電流信
号を上記と同様のパルス信号である電流位相信号に変換
するゼロクロス回路２１と、ゼロクロス回路２０，２１
の出力の論理積をとる論理素子２２と、論理素子２２の
信号を平滑化すると共に無効電力用設定増幅率で増幅す
るＬＰＦアンプ２３とが備えられている。論理素子２２
の出力は、図５に示すように、インバータ出力電圧信号
とインバータ出力電流信号とに位相差がないとき（図５
（ロ）に示す状態）のパルス幅を中心として、位相の遅
れ及び進みに応じてパルス幅が変化し（図５（イ）及び
図５（ハ））、後段のＬＰＦアンプ２３にて平滑化され
ることで、図５中に破線で示す上記位相差に応じた平均
値となる。

【００１７】又、ＬＰＦアンプ２３の無効電力用設定増
幅率について説明すると、ｓｉｎθを、θがそれほど大
きくないとして近似展開すると、 ｓｉｎθ≒θ ……… (4) 式 となる。無効電力用設定増幅率としては、(4) 式の一次
項の係数である「１」に対応した値を設定すれば良い。
尚、有効電力用設定増幅率及び無効電力用設定増幅率は
「０．２５」及び「１」そのものである必要はなく、有
効電力用設定増幅率と無効電力用設定増幅率との比が
「０．２５」と「１」との比となるように設定すれば良
い。有効電力及び無効電力を求める部分には、乗算回路
１４の出力とＬＰＦアンプ１８の出力とを乗算する乗算
回路２４と、乗算回路１４の出力とＬＰＦアンプ２３の
出力とを乗算する乗算回路２５とが備えられ、乗算回路
２４の出力が有効電力の検出値であり、乗算回路２５の
出力が無効電力の検出値である。

【００１８】次に、出力電力検出回路ＰＤが検出した有
効電力に基づくインバータの出力制御について、図２に
基づいて説明する。出力電力検出回路ＰＤの有効電力の
検出値はアンプ３０に入力され、制御目標である設定有
効電力値に相当する基準電圧Ｖ１との差をとった誤差信
号が位相制御回路３１に入力される。位相制御回路３１
には、アンプ３０からの誤差信号の他、図示しないトラ
ンス等を介して検出した系統電圧と相似波形の系統電圧
信号が入力されており、位相制御回路３１は、アンプ３
０からの誤差信号に応じて、系統電圧信号の位相を変化
させた信号を出力する。位相制御回路３１の出力信号
は、ゼロクロス検出回路３２に入力され、ゼロクロス点
を検出して同一周波数且つ同一位相のパルス信号に変換
される。ゼロクロス検出回路３２の出力はＰＬＬ回路３
３に入力され、このＰＬＬ回路３３及びカウンタ３４の
作用により、ゼロクロス検出回路３２の出力パルス信号
の位相変化に応じて周波数が変化するパルス信号が生成
される。尚、このＰＬＬ回路３３の出力パルス信号の周
波数はゼロクロス回路３２の出力パルス信号の周波数よ
りも十分高いものとしてある。

【００１９】ＰＬＬ回路３３の出力信号は、燃料電池１
が商用電源ＣＳ等と連係運転する状態と、燃料電池１が
単独で自立運転する状態とに応じて切り換えられる運転
切換スイッチＳ１を通過して基準正弦波発生回路３５及
び三角波発生回路３６に入力される。基準正弦波発生回
路３５では、ゼロクロス検出回路３２と同一周波数で且
つ位相が対応した基準正弦波を生成するべく、ＰＬＬ回
路３３からパルス信号を受け取る毎に位相が進む正弦波
を出力する。尚、この基準正弦波は正弦波の交流信号を
全波整流した状態としてあり、又、基準正弦波の振幅の
制御については後述する。基準正弦波発生回路３５から
出力される基準正弦波は瞬時値制御回路３７に入力さ
れ、瞬時値制御回路３７は、インバータ出力電圧信号を
全波整流回路３９にて全波整流された信号が、基準正弦
波に一致するように電圧の瞬時値を制御する。

【００２０】瞬時値制御回路３７の出力は、ＰＬＬ回路
３３の出力パルス信号によって三角波を発生した三角波
発生回路３６の出力と共に比較回路３８に入力される。
この結果、比較回路は、瞬時値制御回路３７の出力をパ
ルス幅変調することになり、このゼロクロス回路３２の
出力信号の位相と同期してパルス幅変調された信号がイ
ンバータ２の制御入力端子に送られ、インバータ出力電
圧の位相もゼロクロス検出回路３２の位相と同期して変
化する。

【００２１】次に、出力電力検出回路ＰＤが検出した無
効電力に基づくインバータの出力制御について、図２に
基づいて説明する。出力電力検出回路ＰＤの無効電力の
検出値はアンプ４０に入力され、制御目標である設定無
効電力値に相当する基準電圧Ｖ２との差をとった誤差信
号ΔＶがクランプ回路４１に入力される。クランプ回路
４１は、アンプ４０からの誤差信号として設定上限値を
超える値が入力されると、その入力信号をクランプし
て、その設定上限値を超える信号が出力されないように
する。例えば、商用電源ＣＳが停電したような場合、無
効電力の検出値が過渡的に大きく変化して、アンプ４０
の出力電圧が大きくなる。後述のように、原則としてア
ンプ４０の出力信号が大となるとインバータ出力電圧が
大となるが、クランプ回路４１の出力信号が上記の如く
クランプされるので、インバータ出力電圧が過大となる
のを防止して、後述のリミッタ４９の作動によるインバ
ータ２の作動停止を防止できる。従って、クランプ回路
は、インバータ２の出力電圧が、上記の設定上限値に対
応する設定電圧よりも大となるのを阻止する阻止手段と
して機能する。

【００２２】このクランプ回路４１の出力は、加算回路
４２に入力される。加算回路４２へは、このクランプ回
路４１からの出力の他、インバータ出力電圧信号と系統
電圧信号との差の信号が入力される。つまり、インバー
タ出力電圧信号は全波整流回路３９にて全波整流された
後、ローパスフィルタ４３にて平滑化されて加算回路４
７に入力され、一方、系統電圧信号は全波整流回路４４
にて全波整流された後、ローパスフィルタ４５にて平滑
化され、アンプ４６で基準電圧Ｖ３との差をとった状態
で、加算回路４７に入力される。加算回路４７には更に
基準電圧Ｖ３が入力されており、この結果、加算回路４
７の出力Ｖo は、ローパスフィルタ４３の出力をＶi 、
ローパスフィルタ４５の出力をＶs とすると、 Ｖo ＝（Ｖi −Ｖ３）−（Ｖs −Ｖ３）＝Ｖi −Ｖs となり、このＶo が反転アンプ４８を経由して、加算回
路４２に入力される。

【００２３】従って、加算回路４２の出力は「Ｖs −Ｖ
i ＋ΔＶ」となり、これがリミッタ４９を経由して基準
正弦波発生回路３５に入力され、「Ｖs −Ｖi ＋ΔＶ」
の値が大となるほど、基準正弦波発生回路３５が発生す
る基準正弦波の振幅が大となり、比較回路３８が出力す
る信号のパルス幅が長くなってインバータ出力電圧が大
となる。これにより、例えば、無効電力の検出値が設定
無効電力値より大きい値となり、ΔＶが大となると、基
準正弦波発生回路３５に入力される「Ｖs −Ｖi ＋Δ
Ｖ」の値が大となり、インバータ出力電圧が大となる。
インバータ出力電圧と系統電圧とは近い値であり、上記
(2) 式より、インバータ出力電圧が大となると無効電力
が小となるので、インバータが出力する無効電力と設定
無効電力値とが一致するように制御される。

【００２４】又、系統電圧が大となってＶs が大となる
と、「Ｖs −Ｖi ＋ΔＶ」の値が大となり、インバータ
出力電圧が大となる。つまり、系統電圧の変化にインバ
ータ出力電圧が追従するように制御される。尚、リミッ
タ４９には、インバータ出力電流信号を全波整流回路５
０にて全波整流した後ローパスフィルタ５１にて平滑化
した信号に対して、アンプ５２にて基準電圧Ｖ４との差
をとり、その差信号が入力される。基準電圧Ｖ４は、イ
ンバータ出力電流の最大許容値に対応する設定上限値に
設定してあり、リミッタ４９は、アンプ５２から、イン
バータ電流信号が最大許容値を超えたことを検出した信
号を受け取ると、加算回路４２から入力された信号を減
衰ささせてインバータ出力電圧を急激に降下させ、イン
バータ２を過電流から保護する。アンプ５２の出力は、
発振回路５３へも入力され、発振回路５３は、アンプ５
２から、インバータ出力電流が最大許容値を超えたこと
を検出した信号を受け取ると、その発振周波数を低下さ
せる。発振回路５３は、燃料電池１が単独で自立運転す
る場合に、ＰＬＬ回路３３にかわって基準正弦波発生回
路３５等にパルス信号を送るものであり、このパルス信
号の周波数を低下させることで、インバータ２の周波数
を低下させて、インバータ２を過電流から保護する。従
って、全波整流回路５０、ローパスフィルタ５１、アン
プ５２、リミッタ４９及び発振回路５３は、インバータ
２の出力電流が設定上限値を超えるに伴って、インバー
タ２の出力電圧を減衰させる電流制限手段ＣＬとして機
能する。

【００２５】以上は、燃料電池１が商用電源ＣＳ及び回
転型発電機ＲＧと連係運転する場合を説明したが、商用
電源ＣＳが停電する等した場合は、図１に示すブレーカ
Ｂ２が切れ、すなわち、電力供給線ＰＬにおける、外部
電源ＯＳの一つである商用電源ＣＳの接続箇所と、イン
バータ２の接続箇所との間に設けられた断続スイッチが
切れ、燃料電池１と回転型発電機ＲＧとの連係運転に移
行する。この場合、ブレーカＢ２が切れることで、電力
供給線ＰＬから一般負荷ＧＬが切り離され、回転型発電
機ＲＧにかかる負荷が大きく変動し、回転型発電機ＲＧ
の出力電圧値及び周波数が大きく変動するが、上記の如
き構成により、インバータ２の出力電圧はその変動に追
従することができる。更に、回転型発電機ＲＧが停止
し、燃料電池１が単独で自立運転することも可能であ
り、この場合、ＰＬＬ回路３３の後段に設けた運転切換
スイッチＳ１が「自立」側に切り換わり、そして、系統
電圧信号を加算回路４７に伝えるスイッチＳ２が切られ
て、加算回路４７に入力される基準電圧Ｖ３を制御目標
としてインバータ出力電圧が制御される。

【００２６】〔別実施例〕以下、別実施例を列記する。 上記実施例では、燃料電池１は、商用電源ＣＳ及び
回転型発電機ＲＧと連係運転する構成としているが、も
ちろん、燃料電池１単独で電力供給線ＰＬに電力を供給
する電源装置としても使用可能である。 上記実施例では、回転型発電機ＲＧを常時運転して
いるが、商用電源ＣＳが停電したときのみ運転されるよ
うにしても良い。 上記実施例では、インバータ２の出力電圧が設定電
圧よりも大となるのを阻止する阻止手段としてクランプ
回路４１を備えているが、例えば、加算回路４２の出力
信号により基準正弦波の振幅を制御する基準正弦波発生
回路３５に、加算回路４２の出力信号が設定値より大と
なると、その加算回路４２の出力信号にかかわらず、基
準正弦波の振幅を一定値に維持する機能を付加する等、
種々に構成可能である。 上記実施例では、電流制限手段ＣＬは、インバータ
２の出力電流が設定上限値を超えると、インバータ２の
出力電圧を減衰させ且つ周波数を低下させているが、イ
ンバータ２の出力電圧を減衰させるだけでも良いし、イ
ンバータ２の周波数を低下させるだけでも良い。

【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池利用の電源装置の実施例にか
かる全体構成図

【図２】本発明の実施例にかかる要部構成図

【図３】本発明の実施例にかかる要部構成図

【図４】本発明の実施例にかかる動作説明図

【図５】本発明の実施例にかかる動作説明図

【符号の説明】

１ 燃料電池 ２ インバータ ４１ 阻止手段 Ｂ２ 断続スイッチ ＣＬ 電流制限手段 ＩＣ インバータ制御部 Ｌ リアクトル ＬＯ 負荷 ＯＳ 外部電源 ＰＤ 出力電力検出手段 ＰＬ 電力供給線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 9181−5Ｈ Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｒ 9181−5Ｈ Ｍ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接続される負荷（ＬＯ）へ電力を供給す
   る電力供給線（ＰＬ）に対して、交流電力を供給するた
   めの電力を発生する燃料電池（１）と、 その燃料電池（１）の出力直流電力を交流電力に変換し
   て前記電力供給線（ＰＬ）に出力するインバータ（２）
   と、 前記インバータ（２）が出力する有効電力及び無効電力
   を検出する出力電力検出手段（ＰＤ）と、 前記出力電力検出手段（ＰＤ）の検出情報に基づいて、
   前記インバータ（２）が出力する有効電力が設定有効電
   力値となり、且つ、無効電力が設定無効電力値となるよ
   うに制御するインバータ制御部（ＩＣ）とが設けられ、 前記インバータ制御部（ＩＣ）は、前記出力電力検出手
   段（ＰＤ）が検出する無効電力と前記設定無効電力値と
   の偏差に応じて前記インバータ（２）の出力電圧を変化
   させるように構成された燃料電池利用の電源装置であっ
   て、 前記インバータ制御部（ＩＣ）に、前記出力電力検出手
   段（ＰＤ）が検出する無効電力と前記設定無効電力値と
   の偏差信号にかかわらず、前記インバータ（２）の出力
   電圧が設定電圧よりも大となるのを阻止する阻止手段
   （４１）が備えられている燃料電池利用の電源装置。
2. 【請求項２】 外部電源（ＯＳ）が、前記電力供給線
   （ＰＬ）に対して交流電力を供給するように構成されて
   いる請求項１記載の燃料電池利用の電源装置。
3. 【請求項３】 前記電力供給線（ＰＬ）における、前記
   外部電源（ＯＳ）の接続箇所と、前記インバータ（２）
   の接続箇所との間に、断続スイッチ（Ｂ２）が設けられ
   た請求項２記載の燃料電池利用の電源装置。
4. 【請求項４】 前記インバータ（２）と前記電力供給線
   （ＰＬ）との間にリアクトル（Ｌ）を設け、 前記インバータ制御部（ＩＣ）は、前記電力供給線（Ｐ
   Ｌ）における電圧の位相に対する、前記インバータ
   （２）の出力電圧の位相の位相差を制御することによ
   り、前記有効電力を制御するように構成されている請求
   項１、２又は３記載の燃料電池利用の電源装置。
5. 【請求項５】 前記インバータ（２）の出力電流が設定
   上限値を超えるに伴って、前記インバータ（２）の出力
   電圧を減衰させる、あるいは、前記インバータ（２）の
   周波数を低下させる、あるいは、前記インバータ（２）
   の出力電圧を減衰させ且つ周波数を低下させる電流制限
   手段（ＣＬ）が設けられている請求項１、２、３又は４
   記載の燃料電池利用の電源装置。