JPH03142512A

JPH03142512A - 発電システムの制御方法

Info

Publication number: JPH03142512A
Application number: JP1281253A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takeda; 淳武田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-18
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JP2623867B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は燃料電池等による発電システムに係り、特に
その負荷モードの切換方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば富士時報Ｖｏ１．６１　Ｎｏ、２　Ｐ、
Ｉ２８（昭和６３年２月発行）に開示されたこの種従来
の燃料電池発電システムを簡略化して示すブロック回路
図である。図において、（１）は直流発電装置である燃
料電池、（′２：Ｊは燃料電池（１）で発生した直流電
力の出力を交流電力の出力に変換する直交変換装置で、
同時に負荷モードの切換制御も行う。（３）は直交変換
装置（２）の出力電圧を交流系統（４）の電圧にまで昇
圧する昇圧トランス、（匂は昇圧トランス（３）と交流
系統（４）との間に接続された系統連系用の同期遮断器
、（６）は燃料電池発電システムの発電所内の建屋、設
備等で必要となる所内単独負荷で、開■１器（７）を介
して同期遮Ｆｌｉ器（５）の昇圧トランス＋３１　ｆｆ
！！１に接続されている。（８）は燃料電池発電システ
ムの燃ｆ［電池（１）等の補機動力負荷で、３１Ｘ断器
（９）を介して同期遮断器（５）の交流系統Ａ）側に接
続されている。

００）および（１１）は直交変換装置（２）の出力ｔカ
を検出するためのそれぞれＣＴおよびＰＴ、（１２）は
系統併入時、交流系統（４）の電圧を検出するためのＰ
Ｔ、（１３）は直交変換装置（２）へ操作指令を出す操
作盤である。

次に動作、特に負荷モードの切換動作を中心に説明する
。先ず、燃料電池発電システムを起動して系統連系モー
ドに入る場合の動作について説明する。この場合、同期
遮断器（５）は開の状態で遮断器（９）を投入し、交流
系統（４）から補機動力負荷（８）へ給電する。これに
よって、燃料電池発電システムの各装置の補機類は稼働
態勢となる。ここで、操作盤（１３）から直交変換装置
（２１に対し、系統連系モードへの負荷モード切換指令
信号（１４）を送出すると、燃料電池（１）の出力電圧
が上昇を開始し、ＰＴ（１１）とＰＴ（１２）との出力
電圧が同一で同期がとれた時点で同期遮断器（句を投入
する。これによって、燃料電池発電システムは系統連系
モードの運転に入り、直交変換装置（２１は操作盤（１
３）からの出力容量指令信号（１５）によりその指令値
を目標値として出力容量を制御する出力容量制御を行う
。

なお、所内単独負荷（６）は同期遮断器（５１が投入さ
れた後、開閉器（７）が投入されて運転可能となる。

即ち、系統連系モードにおいては、直交変換装置（２）
は出力容量制御で動作しており、変動負荷である所内単
独負荷（６）に一定の電圧を補償する能力がなく、交流
系統（４）からの受電が可能となった状態で初めて運転
可能の態勢になる訳である。

次いで、系統連系モードから所内単独負荷モードに移行
する場合には、操作盤（１３）からの負荷モード切換指
令信号（１４）に基づき、先ず燃料電池（１）を停止さ
せて直交変換装置（２）の出力電流を零にするとともに
、同期遮断器（５１および開閉器（７）を開放して交流
系統（４）を開離すると同時に所内単独負荷（６）も−
旦停止させる。

その後、燃料電池（１）および直交変換装置（２１を再
び起動させ、Ｐ　Ｔ　（１１）の出力電圧が定格値にな
った時点で開閉器（７）を投入することにより、所内単
独負荷（６）への給電を行う所内単独負荷モードの運転
に入る。この所内単独負荷モードにおいては、直交変換
装置（２１はその出力電圧を所定の設定値である定格電
圧に保つ出力電圧一定制御で動作するので、所内単独負
荷（６）はその負荷変動にかがわらず、一定の電圧で給
電されることになる。

なお、補機動力負荷（８）については、この所内単独負
荷モードにおいても交流系統（４）がら給電される。

次に、所内単独負荷モードがら系統連系モードに復帰す
る際には、Ｐ　Ｔ　（１１）とＰ　Ｔ　（１２）との出
力電圧から同期投入の条件を確認した後、同期遮断器（
５）を投入して系統連系モードに移行する。これに伴っ
て、直交変換装置（２）は出力電圧一定制御から再び出
力容量制御にその制御方式を変更する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の燃料電池発電システムは以上のように構成されて
いるので、特に系統連系モードから所内単独負荷モード
への切換時に燃料電池（１）や直交変換装置（２）を停
止させる必要があり、また所内単独負荷（６）も−旦給
電が停止されるので、モードの切換に長時間がかかると
ともに燃料の消費量も増大し、また所内単独負荷（６）
として常時稼働が必要な負荷を選定することができない
という問題点があった。

また、補機動力負荷（８）は所内単独負荷モードにおい
ても交流系統（４）から給電を受けているので、この間
に交流系統（４）が停電になると燃料電池発電システム
も停止せざるをえず、真の独立した単独電源とは言えな
いという問題点があった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、出力停止をすることなく負荷モードの切換が
可能であり、所内単独負荷への無停電給電も可能となる
発電システムを得ることを目的とする。

また、所内単独負荷モード運転中に交流系統の停電が発
生しても所内単独負荷への給電を続行することができる
発電システムを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る発電システムは、系統連系モードから所内単独負荷モ
ードへ移行する際、直交変換装置による出力容量制御の
目標値をそれまでの指令値から所内単独負荷の負荷量に
置換え、これが一致した時点で交流系統を開離するよう
にしたものである。

この場合、出力容量制御の目標値が、所内単独負荷の負
荷量に一致すると、発電システムがら交流系統への出力
は零となっているので、交流系統を開離しても負荷変動
はなく、所内単独負荷モードへの安定した移行が可能と
なる。

更に、直交変換装置に一端が接続された第１の開閉器と
この第１の開閉器の他端と交流系統との間に接続された
第２の開閉器とを備え、上記両開閉器を相互に接続する
部分に補機動力負荷と所内単独負荷とを接続し、上記第
１の開閉器を開、上記第２の開閉器を閉としてシステム
を起動するようにしたものでは、所内単独負荷モードで
は上記第■の開閉器を閉、第２の開閉器を開とするので
、補機動力負荷は発電システム自体がら給電され交流系
統と関係なく運転が継続される。

〔実　施　例〕

第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムを示すブロック回路図である。図において、（１）な
いしく１５）は従来のものと同一または相当部分であり
説明を省略する。但し、第１の開閉器としての同期遮断
器（５１に加え、この同期遮断器（５１と交流系統（４
）との間に第２の開閉器としての負荷モード切換用遮断
器（１６）を設け、両道断器（５１（１６）で開閉装置
を構成している。そして、所内単独負荷（６）と補機動
力負荷（８）とは同期遮断器（５１と負荷モード切換用
遮断器（１６）とを相互に接続する部分に接続されてい
る。また、（１７丁は所内単独負荷（６）と補機動力負
荷（８）とへの分岐点の間に挿入されたＣＴ、（１８）
は所内単独負荷（６）への電流を検出するＣＴ、（Ｉ９
）は交流系統（４）の電圧を検出するＰＴである。

次に動作について説明する。燃料電池発電システムを起
動して系統連系モードに入る場合、先ず、負荷モード切
換用遮断器（１６）を投入して交流系統（７りから所内
単独負荷（６）および補機動力負荷（８）に給電する。

これによって燃料電池発電システムの各装置は稼働状態
となり、後は、従来と同様にして、Ｐ　Ｔ　（１１）と
Ｐ　Ｔ　（＋　２）との出力電圧がら同期投入の条件を
確認し、条件が満足された時点で同期遮断器（１３１を
投入して系統連系モードの運転に入る。

次いで、系統連系モードがら所内単独負荷モードへの負
荷モード切換指令信号（１４）を直交変換装置（２へ送
出すると、補機動力負荷（８）を差し引いた直交変換装
置（２１からの出力容量をＰ　Ｔ　（１２）とＣＴ（１
７）とから求め、出力容量制御におけるそれまでの出力
容量指令信号（１５）による目標値に替ってＰＴ　（１
２）とＣＴ　（＋　８＞とから求める所内単独負荷（６
）の負荷電力を新たな目標値として出力容量制御を続行
する。やがて、上記した直交変換装置（２）がらの出力
容量が目標値である所内単独負荷（６）の負荷電力に一
致すると、直交変換装置（２）は負荷モード切換用遮断
器（１６）に指令を出してこれを開放操作させ、所内単
独負荷モードによる出カ電圧一定制御に移行する。

即ち、燃料電池発電システムの出力を停止することなく
系統連系モードから所内単独負荷モードへ移行するので
、燃料電池（１）の停止に伴う燃料消費量の増大や所内
単独負荷（６）への給電停止が回避され、かつモード切
換時間も大幅に短縮される。

また、所内単独負荷モード運転時、補機動力負荷（８）
は直交変換装置（２）がら給電を受けるので、この間、
交流系統（４）が停電になっても燃料電池発電システム
は支障なく運転を継較することができ、所内単独負荷（
６）の常時稼働が遠戚される。

次に、所内単独負荷モードから系統連系モードに復帰す
る場合は、従来と同様にＰ　Ｔ　（１２）とＰＴ（１つ
）との出力電圧から同期投入の条件を確認した後、負荷
モード切換用遮断器（１６）を投入して系統連系モード
に移行する。これに伴って、直交変換装置（■は出力電
圧一定制御から再び出力容量制御にその制御方式を変更
する。

なお、上記実施例では直流発電装置が燃料電池の場合に
ついて説明したが、太陽電池等直流出力を発生する他の
種類のものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明では、系統連系モードにおける
出力容量制御の目標値をその指令値から所内単独負荷の
負荷量に置換え、これが一致した時点で交流系統を開離
して所内単独負荷モードに移行するようにしたので、発
電システムの出力を停止することなく系統連系モードか
ら所内単独負荷モードへの移行が可能となり、この結果
、モード切換時間が大幅に短縮されるとともに所内単独
負荷の常時稼働が可能となる。

更に、所定の第１および第２の開閉器を設け、両開閉器
の接続点に補機動力負荷と所内単独負荷とを接続して所
定のシーケンスでシステムを起動させるようにしたもの
では、所内単独負荷モード運転時、補機動力負荷は直交
変換装置から給電を受けるので、交流系統が停電になっ
ても発電システムは支障なく運転を継続することができ
、交流系統に依存しない独立した眼独電源として機能す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムを示すブロック回路図、第２図は従来のものを示すブ
ロック回路図である。図において、（１）は直流発電装置としての燃料電池、
（２）は直交変換装置、（４）は交流系統、（５１は第
１の開閉器としての同期遮断器、（６）は所内単独負荷
、（８）は補機動力負荷、（１６）は第２の開閉器とし
ての負荷モード切換用遮＠器である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流発電装置と、この直流発電装置の出力を交流
出力に変換する直交変換装置と、この直交変換装置と発
電所の所内単独負荷および交流系統との間の接続の開閉
を行う開閉装置とを備え、系統連系モードでは上記所内
単独負荷と交流系統とを直交変換装置に接続して上記直
交変換装置の出力容量をその指令値を目標値として制御
する出力容量制御を行い、所内単独負荷モードでは上記
交流系統を開離し上記所内単独負荷を直交変換装置に接
続して上記直交変換装置の出力電圧を所定の設定値に保
つ出力電圧一定制御を行うようにしたものにおいて、上記出力容量制御の目標値を上記指令値から上記所内単
独負荷の負荷量に置換え、これが一致した時点で上記交
流系統を開離することにより、上記系統連系モードから
所内単独負荷モードへ連続的に移行させるようにしたこ
とを特徴とする発電システム。
（２）開閉装置を、直交変換装置に一端が接続された第
１の開閉器とこの第１の開閉器の他端と交流系統との間
に接続された第２の開閉器とで構成し、上記両開閉器を
相互に接続する部分に補機動力負荷と所内単独負荷とを
接続し、上記第１の開閉器を開、上記第２の開閉器を閉
としてシステムを起動するようにしたことを特徴とする
請求項１記載の発電システム。