JPH0461464B2 - - Google Patents
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- JPH0461464B2 JPH0461464B2 JP58144989A JP14498983A JPH0461464B2 JP H0461464 B2 JPH0461464 B2 JP H0461464B2 JP 58144989 A JP58144989 A JP 58144989A JP 14498983 A JP14498983 A JP 14498983A JP H0461464 B2 JPH0461464 B2 JP H0461464B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、複数台の燃料電池を運転するための
制御手段を備えた燃料電池プラントに関する。
制御手段を備えた燃料電池プラントに関する。
電力の発生は通常、発電機を蒸気タービン等の
原動機で回転させ、この与えられた駆動エネルギ
ーを発電機にて交流電力として発生させ、交流の
まま需要側へ送る事が、電力の発生より消費に到
る迄、最も都合の良い方法として採用されて居
り、現在の電力系統は交流系統がほとんどを占め
ている。
原動機で回転させ、この与えられた駆動エネルギ
ーを発電機にて交流電力として発生させ、交流の
まま需要側へ送る事が、電力の発生より消費に到
る迄、最も都合の良い方法として採用されて居
り、現在の電力系統は交流系統がほとんどを占め
ている。
一方、蒸気タービン等を駆動する蒸気はボイラ
等にて石油、ガス等の燃料を燃焼させた熱エネル
ギーにより発生させているが、この燃料エネルギ
ーを熱エネルギーとして取り出し、蒸気エネルギ
ーに変換し、さらに電気エネルギーとして取り出
す事は効率面で不利な事から、近年燃料の化学的
変化をさせ、この化学的変化の際に発生する電子
の流れより直接電気エネルギーを取り出そうとす
る燃料電池発電方式が省エネルギー発電の一つと
して採用されるようになつて来た。
等にて石油、ガス等の燃料を燃焼させた熱エネル
ギーにより発生させているが、この燃料エネルギ
ーを熱エネルギーとして取り出し、蒸気エネルギ
ーに変換し、さらに電気エネルギーとして取り出
す事は効率面で不利な事から、近年燃料の化学的
変化をさせ、この化学的変化の際に発生する電子
の流れより直接電気エネルギーを取り出そうとす
る燃料電池発電方式が省エネルギー発電の一つと
して採用されるようになつて来た。
この燃料電池は供給された燃料を化学変化させ
て、電力を発生するのであるがその出力は直流出
力であり、このまま特定区域で消費する場合は直
流で消費され、又省エネルギー政策の一環として
大量の電力をまかなう場合には、直流−交流変換
器により交流に変換し電力系統と接続している。
て、電力を発生するのであるがその出力は直流出
力であり、このまま特定区域で消費する場合は直
流で消費され、又省エネルギー政策の一環として
大量の電力をまかなう場合には、直流−交流変換
器により交流に変換し電力系統と接続している。
第１図は従来の代表的な燃料電池プラントとそ
の制御方法についての説明図である。以下第１図
により従来の燃料電池プラントの運転制御につい
て説明する。
の制御方法についての説明図である。以下第１図
により従来の燃料電池プラントの運転制御につい
て説明する。
図中で１の一点鎖線で示される部分が燃料電池
プラントである。燃料は燃料制御弁８により流量
を制御され、改質器４に入る。改質器４に入つた
燃料は、ここで加熱されて改質され、水素含有率
の高い改質燃料となる。改質燃料は改質燃料制御
弁９により流量を制御され制御され燃料電池５の
水素極５Ａに流入し電気エネルギーとして一部が
消費され残りは、前述の改質器４の燃焼部にて燃
焼し、改質器４の加熱用高温ガスとなり、燃料電
池５の酸素極５Ｂからの排ガスと合流し、燃焼器
７を経てターボコンプレツサのタービン２に流入
してこれに連結したコンプレツサ３を駆動する。
プラントである。燃料は燃料制御弁８により流量
を制御され、改質器４に入る。改質器４に入つた
燃料は、ここで加熱されて改質され、水素含有率
の高い改質燃料となる。改質燃料は改質燃料制御
弁９により流量を制御され制御され燃料電池５の
水素極５Ａに流入し電気エネルギーとして一部が
消費され残りは、前述の改質器４の燃焼部にて燃
焼し、改質器４の加熱用高温ガスとなり、燃料電
池５の酸素極５Ｂからの排ガスと合流し、燃焼器
７を経てターボコンプレツサのタービン２に流入
してこれに連結したコンプレツサ３を駆動する。
コンプレツサ３の吐出空気は空気制御弁１０に
より流量制御されて、燃料電池５の酸素極５Ｂに
入る。酸素極５Ｂに入つた酸素の一部は水素極５
Ａの水素と反応し消費され、残りの一部は酸素極
５Ｂから排出され、前述の改質器４の燃焼部から
の燃焼ガスと合流し、燃焼器７を経由して、ター
ボコンプレツサのタービン２を駆動するために利
用される。
より流量制御されて、燃料電池５の酸素極５Ｂに
入る。酸素極５Ｂに入つた酸素の一部は水素極５
Ａの水素と反応し消費され、残りの一部は酸素極
５Ｂから排出され、前述の改質器４の燃焼部から
の燃焼ガスと合流し、燃焼器７を経由して、ター
ボコンプレツサのタービン２を駆動するために利
用される。
燃料電池５は水素極５Ａの水素と酸素極５Ｂの
酸素との触媒反応によつて酸素極５Ｂが正極、水
素極５Ａが負極となるような電気エネルギーを発
生し、その両極間に接続された電気的負荷にその
電気エネルギーを供給する。この際電気負荷によ
り吸収された電気エネルギーに略比例して、両極
入口に夫々供給された水素と酸素が反応して水と
なり未反応分が、各極出口より排出される事にな
る。
酸素との触媒反応によつて酸素極５Ｂが正極、水
素極５Ａが負極となるような電気エネルギーを発
生し、その両極間に接続された電気的負荷にその
電気エネルギーを供給する。この際電気負荷によ
り吸収された電気エネルギーに略比例して、両極
入口に夫々供給された水素と酸素が反応して水と
なり未反応分が、各極出口より排出される事にな
る。
燃料電池プラントでは、この燃料電池５の直流
出力は変換器６に供給されて交流に変換され、電
力系統に交流電力として送り出される。
出力は変換器６に供給されて交流に変換され、電
力系統に交流電力として送り出される。
以上が燃料電池プラントの基本構成と概略の動
作であるが、次にこのプラントの従来の制御方法
について説明する。制御は、基本的に先ず変換器
６にて交流出力を制御し、これに見合う出力を燃
料電池５が発生するように、水素と酸素の電池へ
の流入量を制御し、この電池への水素と酸素の流
入量を補うように、改質器４への燃料供給量とコ
ンプレツサ３の吐出空気を制御する。
作であるが、次にこのプラントの従来の制御方法
について説明する。制御は、基本的に先ず変換器
６にて交流出力を制御し、これに見合う出力を燃
料電池５が発生するように、水素と酸素の電池へ
の流入量を制御し、この電池への水素と酸素の流
入量を補うように、改質器４への燃料供給量とコ
ンプレツサ３の吐出空気を制御する。
変換器有効電力設定信号Psは実有効電力検出
器２１の出力信号Paと比較器２６により偏差演
算され、有効電力制御演算部３３は、この偏差信
号を入力として制御演算し、変換器交流出力の位
相指令を変換器出力制御器３５に出力する。
器２１の出力信号Paと比較器２６により偏差演
算され、有効電力制御演算部３３は、この偏差信
号を入力として制御演算し、変換器交流出力の位
相指令を変換器出力制御器３５に出力する。
変換器無効電力設定信号Qsは実無効電力検出
器２０の出力信号Qaと比較器２７により偏差演
算され、無効電力制御演算部３４は、この偏差信
号を入力として制御演算し、変換器交流出力の電
圧指令を変換器出力制御器３５に出力する。変換
器出力制御器３５はその出力信号により変換器６
の交流出力の位相と電圧を制御する。変換器６の
出力と系統との電圧位相差は主として変換器の有
効電力に寄与し、変換器６の出力電圧は主として
無効電力に寄与する。従つて有効電力設定値Ps
及び無効電力設定値Qsと実際値Pa、Qaとの偏差
信号の大小に応じて有効電力と無効電力が加減さ
れ、変換器６は所定の出力を電力系統へ出す事に
なる。
器２０の出力信号Qaと比較器２７により偏差演
算され、無効電力制御演算部３４は、この偏差信
号を入力として制御演算し、変換器交流出力の電
圧指令を変換器出力制御器３５に出力する。変換
器出力制御器３５はその出力信号により変換器６
の交流出力の位相と電圧を制御する。変換器６の
出力と系統との電圧位相差は主として変換器の有
効電力に寄与し、変換器６の出力電圧は主として
無効電力に寄与する。従つて有効電力設定値Ps
及び無効電力設定値Qsと実際値Pa、Qaとの偏差
信号の大小に応じて有効電力と無効電力が加減さ
れ、変換器６は所定の出力を電力系統へ出す事に
なる。
次に燃料電池５への改質燃料の制御について述
べる。交換器６の交流出力エネルギーは、燃料電
池５より送られたものであるから、燃料電池の直
流出力電流は変換器６の交流出力に、略比例し、
電流検出器１９はこの直流出力電流に比例した発
生直流電流信号Ｉを出力する。
べる。交換器６の交流出力エネルギーは、燃料電
池５より送られたものであるから、燃料電池の直
流出力電流は変換器６の交流出力に、略比例し、
電流検出器１９はこの直流出力電流に比例した発
生直流電流信号Ｉを出力する。
燃料電池の発生直流電流信号Ｉは改質燃料制御
演算部３０により演算され、この直流電流負荷に
見合うだけの改質燃料要求指令を加算器２４に出
力する。加算器２４は、後述する改質温度制御演
算部２９の出力信号と改質燃料制御演算部３０の
信号を出力制御演算部３６に送り、出力制御演算
部３６はこの出力の大小に応じて改質燃料制御弁
９の開度制御をし、燃料電池５への改質燃料流入
量を制御する。燃料電池５へ流入した改質燃料は
燃料電池の直流出力に見合うだけ、電池内で消費
され、残りは改質器４の燃焼部で燃焼するが、こ
の燃焼により改質器４は加熱され、温度上昇す
る。
演算部３０により演算され、この直流電流負荷に
見合うだけの改質燃料要求指令を加算器２４に出
力する。加算器２４は、後述する改質温度制御演
算部２９の出力信号と改質燃料制御演算部３０の
信号を出力制御演算部３６に送り、出力制御演算
部３６はこの出力の大小に応じて改質燃料制御弁
９の開度制御をし、燃料電池５への改質燃料流入
量を制御する。燃料電池５へ流入した改質燃料は
燃料電池の直流出力に見合うだけ、電池内で消費
され、残りは改質器４の燃焼部で燃焼するが、こ
の燃焼により改質器４は加熱され、温度上昇す
る。
改質器４は改質に適した動作温度がある。この
動作温度設定信号TRsは、温度検出器１７の実
温度信号TRaと比較器２３により偏差演算され、
この偏差演算信号は改質温度制御演算部２９に与
えられ、演算されて改質燃料要求指令を加算器２
４に送る。加算器２４はこの信号と前述の発生直
流電流に応じた改質燃料制御演算部３０の出力信
号を加算し、出力制御演算部３６を通して、改質
燃料の燃料電池５への流入を制御する事になる。
以上の動作を要約すると、燃料電池５の発生直流
電流によりまず改質燃料の燃料電池５への流入量
を先行制御し、燃料電池５内で消費される改質燃
料との過不足は、改質器４の温度変化として検出
され、この改質器４の温度を目標値になるよう
に、さらに改質燃料の流入量を修正制御する事に
なる。
動作温度設定信号TRsは、温度検出器１７の実
温度信号TRaと比較器２３により偏差演算され、
この偏差演算信号は改質温度制御演算部２９に与
えられ、演算されて改質燃料要求指令を加算器２
４に送る。加算器２４はこの信号と前述の発生直
流電流に応じた改質燃料制御演算部３０の出力信
号を加算し、出力制御演算部３６を通して、改質
燃料の燃料電池５への流入を制御する事になる。
以上の動作を要約すると、燃料電池５の発生直流
電流によりまず改質燃料の燃料電池５への流入量
を先行制御し、燃料電池５内で消費される改質燃
料との過不足は、改質器４の温度変化として検出
され、この改質器４の温度を目標値になるよう
に、さらに改質燃料の流入量を修正制御する事に
なる。
次に改質器４への燃料制御について説明する。
改質器４への燃料の過不足は燃料制御弁８と改質
燃料制御弁９との間の配管系の圧力変化としてと
らえられる。即ち燃料供給過多では圧力上昇し、
燃料供給過少では圧力下降する。又この系では反
応に適した動作圧力がある。動作圧力設定信号
PFsは圧力検出器１８の出力信号PFaと比較器２
２により、偏差演算され、この偏差信号は圧力制
御演算部２８に与えられ、圧力制御演算部２８は
この演算出力により、燃料制御弁８を開度制御
し、燃料供給量を制御する。改質器４へ供給され
た熱量はここで加熱され水素含有率の高い改質燃
料となる。
改質器４への燃料の過不足は燃料制御弁８と改質
燃料制御弁９との間の配管系の圧力変化としてと
らえられる。即ち燃料供給過多では圧力上昇し、
燃料供給過少では圧力下降する。又この系では反
応に適した動作圧力がある。動作圧力設定信号
PFsは圧力検出器１８の出力信号PFaと比較器２
２により、偏差演算され、この偏差信号は圧力制
御演算部２８に与えられ、圧力制御演算部２８は
この演算出力により、燃料制御弁８を開度制御
し、燃料供給量を制御する。改質器４へ供給され
た熱量はここで加熱され水素含有率の高い改質燃
料となる。
次に燃料電池５への空気供給制御について説明
する。発生直流電流信号Ｉは、空気量制御演算部
３１に与えられる。空気量制御演算部３１は発生
直流電流に見合つた酸素量に対し定められた過剰
分の酸素を供給するように空気制御弁１０を制御
する。この過剰分の酸素を供給する事により、燃
料電池内での反応が進行し、残りの酸素は、前述
の改質器４の燃焼ガスと合流し燃焼器７の燃焼に
使用され、タービン２を駆動するために消費され
る。
する。発生直流電流信号Ｉは、空気量制御演算部
３１に与えられる。空気量制御演算部３１は発生
直流電流に見合つた酸素量に対し定められた過剰
分の酸素を供給するように空気制御弁１０を制御
する。この過剰分の酸素を供給する事により、燃
料電池内での反応が進行し、残りの酸素は、前述
の改質器４の燃焼ガスと合流し燃焼器７の燃焼に
使用され、タービン２を駆動するために消費され
る。
次にコンプレツサ３の吐出制御について述べ
る。コンプレツサ３はタービン２によつて駆動さ
れ、圧縮空気を供給するが、この空気は空気制御
弁１０、燃料電池５を経て燃焼器７の直前で、前
述したように改質器４を経由した燃料電池排ガス
と合流しており、この点で空気系ラインの圧力と
燃料系ラインの圧力とは等しくなつている。これ
は燃料電池５の水素極５Ａ側と酸素極５Ｂ側の圧
力差を低く抑えるためであり、両極の圧力はこの
合流点の圧力に各ガス系のわずかな流路圧力損失
を加えたものとなる。従つてコンプレツサ３の吐
出圧力も両系の合流点に一定差圧を持たせた方
が、空気制御弁１０による燃料電池５への空気流
入制御の容易さ、空気制御弁１０が全開した時の
両極の差圧の過大防止の面で望ましい。差圧調節
弁１１はこの差圧を制御するために設けてある。
る。コンプレツサ３はタービン２によつて駆動さ
れ、圧縮空気を供給するが、この空気は空気制御
弁１０、燃料電池５を経て燃焼器７の直前で、前
述したように改質器４を経由した燃料電池排ガス
と合流しており、この点で空気系ラインの圧力と
燃料系ラインの圧力とは等しくなつている。これ
は燃料電池５の水素極５Ａ側と酸素極５Ｂ側の圧
力差を低く抑えるためであり、両極の圧力はこの
合流点の圧力に各ガス系のわずかな流路圧力損失
を加えたものとなる。従つてコンプレツサ３の吐
出圧力も両系の合流点に一定差圧を持たせた方
が、空気制御弁１０による燃料電池５への空気流
入制御の容易さ、空気制御弁１０が全開した時の
両極の差圧の過大防止の面で望ましい。差圧調節
弁１１はこの差圧を制御するために設けてある。
差圧設定信号DPsは差圧検出器１６の実差圧信
号DPaと比較器２５により偏差演算され、この偏
差信号は差圧演算部３２により演算され、差圧調
節弁１１の開度を制御する事により、弁前後の圧
力差を調節する。即ち吐出側圧力過大の差圧の時
は開方向、吐出側圧力過小の時は閉方向に制御さ
れる。
号DPaと比較器２５により偏差演算され、この偏
差信号は差圧演算部３２により演算され、差圧調
節弁１１の開度を制御する事により、弁前後の圧
力差を調節する。即ち吐出側圧力過大の差圧の時
は開方向、吐出側圧力過小の時は閉方向に制御さ
れる。
尚弁１３は燃料加湿用蒸気の制御弁であり、通
常は燃料制御弁８と連動して制御している。弁１
４は空気加湿用蒸気の制御弁であり、通常は空気
制御弁１０と連動して制御している。制御弁１２
は前述の空気系と燃料系の合流点の圧力を制御す
るためのタービン２駆動用の燃料を補給するため
であり、図示せぬ制御装置により合流点の圧力を
制御するように、タービン２とこれに連結したコ
ンプレツサ３を駆動制御し、コンプレツサの吐出
空気を制御している。又弁１５は安全用の吐出弁
であり、系の圧力が異常に上昇した時、図示せぬ
制御装置により開制御され余剰空気を外部へ吐出
する。
常は燃料制御弁８と連動して制御している。弁１
４は空気加湿用蒸気の制御弁であり、通常は空気
制御弁１０と連動して制御している。制御弁１２
は前述の空気系と燃料系の合流点の圧力を制御す
るためのタービン２駆動用の燃料を補給するため
であり、図示せぬ制御装置により合流点の圧力を
制御するように、タービン２とこれに連結したコ
ンプレツサ３を駆動制御し、コンプレツサの吐出
空気を制御している。又弁１５は安全用の吐出弁
であり、系の圧力が異常に上昇した時、図示せぬ
制御装置により開制御され余剰空気を外部へ吐出
する。
以上の操作により燃料電池プラントは、燃料の
改質、圧縮空気の発生、燃料電池への改質燃料と
酸素の供給、変換器による電気エネルギーの電力
系統への供給がバランスをとらえ制御されてい
る。
改質、圧縮空気の発生、燃料電池への改質燃料と
酸素の供給、変換器による電気エネルギーの電力
系統への供給がバランスをとらえ制御されてい
る。
かかる燃料電池単体は未だ従来の火力発電プラ
ント等に比較し、１台当りの発生電力量は小さ
い。従つて大容量発電プラントの実現のためには
複数台の燃料電池を設置し、並列運転する事によ
つて実現するとともに１部の燃料電池が故障して
も発電所としては電力の供給を維持可能なプラン
トとしようとする燃料電池プラントが考えられて
いる。
ント等に比較し、１台当りの発生電力量は小さ
い。従つて大容量発電プラントの実現のためには
複数台の燃料電池を設置し、並列運転する事によ
つて実現するとともに１部の燃料電池が故障して
も発電所としては電力の供給を維持可能なプラン
トとしようとする燃料電池プラントが考えられて
いる。
しかし複数台の燃料電池を同時運転した時、各
各の燃料電池の特性のばらつきの為、燃料、空
気、流量を同一状態で運転しても、各々の発生電
力（電流及び電圧）は必ずしも同一とはならない
という問題があり、各電池の負荷分担が相異する
事により寿命も異なり保守周期が相異するため繁
雑な保守計画を運用しなければならなかつた。
各の燃料電池の特性のばらつきの為、燃料、空
気、流量を同一状態で運転しても、各々の発生電
力（電流及び電圧）は必ずしも同一とはならない
という問題があり、各電池の負荷分担が相異する
事により寿命も異なり保守周期が相異するため繁
雑な保守計画を運用しなければならなかつた。
又容量の相異する電池同志の並列運転、もしく
は余寿命の相異する電池同志、劣化具合の相異す
る電池同志の運転では所要全負荷電流に対して、
夫々能力に応じた負荷分担が出来なかつた。
は余寿命の相異する電池同志、劣化具合の相異す
る電池同志の運転では所要全負荷電流に対して、
夫々能力に応じた負荷分担が出来なかつた。
また、燃料電池を複数台用いて負荷分担を均一
にする発明に、特開昭57−204927号公報に示され
る発明がある。しかしながら、この発明は、電気
回路側で取り出す電力を一定に制御してしまうの
で、電圧−電流特性は各電池により決まることに
なり、したがつて、各電池が異なる電圧−電流で
運転されてしまうので、過電圧過電流で運転され
る恐れがあつた。
にする発明に、特開昭57−204927号公報に示され
る発明がある。しかしながら、この発明は、電気
回路側で取り出す電力を一定に制御してしまうの
で、電圧−電流特性は各電池により決まることに
なり、したがつて、各電池が異なる電圧−電流で
運転されてしまうので、過電圧過電流で運転され
る恐れがあつた。
本発明の目的は複数台の燃料電池が並列運転さ
れている時、各燃料電池が過電流過電圧で運転さ
れることがなく、均一な電圧かつ良好な電流で運
転することができ、全ての燃料電池を、均一又は
所要の負荷分担で運転させることを可能ならしめ
る制御手段を備えた燃料電池プラントを提供する
ことにある。
れている時、各燃料電池が過電流過電圧で運転さ
れることがなく、均一な電圧かつ良好な電流で運
転することができ、全ての燃料電池を、均一又は
所要の負荷分担で運転させることを可能ならしめ
る制御手段を備えた燃料電池プラントを提供する
ことにある。
本発明は、複数台の燃料電池の全発生直流電流
の１台当りの予め定められた分担比と個々の燃料
電池の発生直流電流との偏差により、燃料電池に
供給される燃料流量と空気流量のうち少なくとも
一方を制御し、複数台の燃料電池の発生直流電流
を予め定められた分担比で運転するものである。
ここで、予め定められた分担比は、各燃料電池ご
とに異なる分担比を与えることも、あるいは等し
い分担比（単に平均値）を与えることも可能であ
る。
の１台当りの予め定められた分担比と個々の燃料
電池の発生直流電流との偏差により、燃料電池に
供給される燃料流量と空気流量のうち少なくとも
一方を制御し、複数台の燃料電池の発生直流電流
を予め定められた分担比で運転するものである。
ここで、予め定められた分担比は、各燃料電池ご
とに異なる分担比を与えることも、あるいは等し
い分担比（単に平均値）を与えることも可能であ
る。
次に第２図を用いて本発明の実施例の詳細な説
明を行う。第２図は複数台の並列運転に関するも
のであるが、その中のｋ番目の電池に注目したも
のであり各符号は第１図にあるものは同一符号で
ｋ番目の電池に対応するものはさらに末尾にｋを
符した。第２図に於て、各々の燃料電池の発生直
流電流（I1、…Ioよりｎ台の合計である全発生直
流電流を算出する為の加算器１０１、該全発生直
流電流から１台当りの平均電流を算出する割算器
１０２、該割算器１０２からの出力である１台当
りの平均電流と、個々の燃料電池の発生直流電流
との偏差量を算出する比較器１０３ｋ、比較器１
０３からの出力信号である該偏差量を入力し制御
演算を行なう制御演算部１０４ｋ、該制御演算部
１０４からの出力信号を入力し、改質燃料制御の
補正信号を作成する燃料補正演算部１０５ｋ、同
様に該制御演算部１０４からの出力信号を入力
し、空気量制御の補正信号を作成する空気補正演
算部１０６ｋさらに空気量制御演算部３１ｋの出
力信号に該空気補正演算部１０６ｋの出力信号を
加算する為の加算器１０７ｋが付加されたもので
ある。またｎ台の燃料電池に対し、燃料電池から
の発生直流電流を交流電流に変換する変換器６が
１台となつている。従つてｎ台の燃料電池からの
発生直流電力は変換器６への入力側で共通母線に
接続されて変換器６へ入力されている。
明を行う。第２図は複数台の並列運転に関するも
のであるが、その中のｋ番目の電池に注目したも
のであり各符号は第１図にあるものは同一符号で
ｋ番目の電池に対応するものはさらに末尾にｋを
符した。第２図に於て、各々の燃料電池の発生直
流電流（I1、…Ioよりｎ台の合計である全発生直
流電流を算出する為の加算器１０１、該全発生直
流電流から１台当りの平均電流を算出する割算器
１０２、該割算器１０２からの出力である１台当
りの平均電流と、個々の燃料電池の発生直流電流
との偏差量を算出する比較器１０３ｋ、比較器１
０３からの出力信号である該偏差量を入力し制御
演算を行なう制御演算部１０４ｋ、該制御演算部
１０４からの出力信号を入力し、改質燃料制御の
補正信号を作成する燃料補正演算部１０５ｋ、同
様に該制御演算部１０４からの出力信号を入力
し、空気量制御の補正信号を作成する空気補正演
算部１０６ｋさらに空気量制御演算部３１ｋの出
力信号に該空気補正演算部１０６ｋの出力信号を
加算する為の加算器１０７ｋが付加されたもので
ある。またｎ台の燃料電池に対し、燃料電池から
の発生直流電流を交流電流に変換する変換器６が
１台となつている。従つてｎ台の燃料電池からの
発生直流電力は変換器６への入力側で共通母線に
接続されて変換器６へ入力されている。
加算器１０１にてｎ台の燃料電池からの発生直
流電流が加算され、割算器１０２にて算出された
１台の燃料電池当りの平均発生直流電流は比較器
１０３ｋに入力されると同時に、改質燃料制御演
算部３０ｋ、空気量制御演算部３１ｋに入力され
る。第１図に於ては、電流検出器１９からの実際
の発生直流電流信号を該演算部３０ｋ及び３１ｋ
の入力信号としていたが、第２図に於てはｎ台の
燃料電池からの平均発生直流電流を改質燃料及び
空気量の先行制御信号としている点が異なる。即
ち、本発明に於てはｎ台の燃料電池の平均発生直
流電流を基準として改質燃料及び空気量を制御
し、ｎ台の燃料電池の発生直流電流を均一化しよ
うとするものである。
流電流が加算され、割算器１０２にて算出された
１台の燃料電池当りの平均発生直流電流は比較器
１０３ｋに入力されると同時に、改質燃料制御演
算部３０ｋ、空気量制御演算部３１ｋに入力され
る。第１図に於ては、電流検出器１９からの実際
の発生直流電流信号を該演算部３０ｋ及び３１ｋ
の入力信号としていたが、第２図に於てはｎ台の
燃料電池からの平均発生直流電流を改質燃料及び
空気量の先行制御信号としている点が異なる。即
ち、本発明に於てはｎ台の燃料電池の平均発生直
流電流を基準として改質燃料及び空気量を制御
し、ｎ台の燃料電池の発生直流電流を均一化しよ
うとするものである。
さらに該平均発生直流電流は、比較器１０３ｋ
により各々の燃料電池の発生直流電流との偏差信
号が作成されるが、該偏差信号により改質燃料及
び空気量の制御系へ補正信号として加えられ、一
層の発生直流電流の均一化を図ることができる点
に特徴がある。即ち比較器１０３ｋによつて作成
された該偏差信号は制御演算部１０４ｋに入力さ
れ、該演算部にて制御演算された制御信号は、燃
料補正演算部１０５ｋ及び空気補正演算部１０６
ｋにて、燃料電池の発生直流電流が、ｎ台の平均
発生直流電流になるよう補正演算され、それぞれ
補正信号として改質燃料及び空気量を制御する。
により各々の燃料電池の発生直流電流との偏差信
号が作成されるが、該偏差信号により改質燃料及
び空気量の制御系へ補正信号として加えられ、一
層の発生直流電流の均一化を図ることができる点
に特徴がある。即ち比較器１０３ｋによつて作成
された該偏差信号は制御演算部１０４ｋに入力さ
れ、該演算部にて制御演算された制御信号は、燃
料補正演算部１０５ｋ及び空気補正演算部１０６
ｋにて、燃料電池の発生直流電流が、ｎ台の平均
発生直流電流になるよう補正演算され、それぞれ
補正信号として改質燃料及び空気量を制御する。
以上述べた実施例では比較器１０３ｋの出力信
号である偏差量からの補正信号を、第２図の加算
器２４ｋ，１０７ｋにてそれぞれ改質燃料、空気
量の制御系へ加えているが、燃料電池の特性とし
て改質燃料或いは空気量のどちらか一方のみを変
化させても、該電池の発生直流電流は変化する。
従つて該補正信号の一方のみを使用することによ
つても、本発明の目的であるｎ台の燃料電池の発
生直流電流を均一化することは可能である。
号である偏差量からの補正信号を、第２図の加算
器２４ｋ，１０７ｋにてそれぞれ改質燃料、空気
量の制御系へ加えているが、燃料電池の特性とし
て改質燃料或いは空気量のどちらか一方のみを変
化させても、該電池の発生直流電流は変化する。
従つて該補正信号の一方のみを使用することによ
つても、本発明の目的であるｎ台の燃料電池の発
生直流電流を均一化することは可能である。
また以上の説明に於ては、改質燃料の制御系へ
の補正信号を加算器２４ｋで加えることで行なつ
てきたが、該補正信号を加算器２３ｋにて加えて
もよい。
の補正信号を加算器２４ｋで加えることで行なつ
てきたが、該補正信号を加算器２３ｋにて加えて
もよい。
第２図に於て改質燃料制御演算部３０ｋおよび
空気量制御演算器３１ｋの入力信号として、ｎ台
の平均発生直流電流を使用しているが、その両者
又は一方に該入力信号として出力設定値に係数を
乗じた信号を使うことによつてもよい。
空気量制御演算器３１ｋの入力信号として、ｎ台
の平均発生直流電流を使用しているが、その両者
又は一方に該入力信号として出力設定値に係数を
乗じた信号を使うことによつてもよい。
第２図に於て、制御弁１２ｋを制御して、燃焼
器７ｋの入口側合流点圧力を制御することによつ
ても可能である。即ち、該制御弁１２ｋを制御す
ることにより、燃焼器の７ｋの入口側合流点圧力
が制御され、この合流点圧力により燃料電池の系
統動作圧が決まり、ひいては燃料電池の発生直流
電流も決まる。同様主旨で比較器２５の一方の入
力信号である差圧設定信号DPsにバイアスを加え
る形でもよい。
器７ｋの入口側合流点圧力を制御することによつ
ても可能である。即ち、該制御弁１２ｋを制御す
ることにより、燃焼器の７ｋの入口側合流点圧力
が制御され、この合流点圧力により燃料電池の系
統動作圧が決まり、ひいては燃料電池の発生直流
電流も決まる。同様主旨で比較器２５の一方の入
力信号である差圧設定信号DPsにバイアスを加え
る形でもよい。
尚上記説明では各電池に均一負荷分担をさせる
事で説明して来たが、各燃料電池の容量の相異、
劣化の相異等で分担比を変えたい場合は第２図の
１０２を平均電流演算用割算器の代りに夫々の分
担比に応じた複数の係数器１０２−１〜１０２ｎ
を設け、夫々の出力信号を該当する電池に対応す
る比較器１０３−１〜１０３ｎに与えれば良い。
事で説明して来たが、各燃料電池の容量の相異、
劣化の相異等で分担比を変えたい場合は第２図の
１０２を平均電流演算用割算器の代りに夫々の分
担比に応じた複数の係数器１０２−１〜１０２ｎ
を設け、夫々の出力信号を該当する電池に対応す
る比較器１０３−１〜１０３ｎに与えれば良い。
本発明によれば、燃料流量と空気流量のうち少
なくとも一方を制御して、燃料電池自身の電圧−
電流特性を調節するので、並列接続された各燃料
電池が過電流過電圧で運転されることがなく、均
一な電圧かつ良好な電流で運転することができ
る。
なくとも一方を制御して、燃料電池自身の電圧−
電流特性を調節するので、並列接続された各燃料
電池が過電流過電圧で運転されることがなく、均
一な電圧かつ良好な電流で運転することができ
る。
第１図は従来のシステム構成を示すブロツク
図、第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図
である。 １ｋ……燃料電池プラント、５ｋ……燃料電
池、６……変換器、９ｋ……改質燃料制御弁、１
０ｋ……空気制御弁、１９ｋ……電流検出器、２
４ｋ……加算器、３０ｋ……改質燃料制御演算
部、３１ｋ……空気量制御演算部、３６ｋ……出
力制御演算部、１０１，１０７ｋ……加算器、１
０２……割算器、１０３ｋ……比較器、１０４ｋ
……制御演算部、１０５ｋ……燃料補正演算部、
１０６ｋ……空気補正演算部。
図、第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図
である。 １ｋ……燃料電池プラント、５ｋ……燃料電
池、６……変換器、９ｋ……改質燃料制御弁、１
０ｋ……空気制御弁、１９ｋ……電流検出器、２
４ｋ……加算器、３０ｋ……改質燃料制御演算
部、３１ｋ……空気量制御演算部、３６ｋ……出
力制御演算部、１０１，１０７ｋ……加算器、１
０２……割算器、１０３ｋ……比較器、１０４ｋ
……制御演算部、１０５ｋ……燃料補正演算部、
１０６ｋ……空気補正演算部。
Claims (1)
- １ 複数台の燃料電池を並列接続し発生直流電流
を電力変換器により交流電力に変換する燃料電池
プラントにおいて、各々の前記燃料電池からの発
生直流電流と前記複数台の燃料電池の全発生直流
電流に対する各々の前記燃料電池の予め定められ
た分担比に応じた量との偏差量より、各々の燃料
電池の燃料流量と空気流量のうち少なくとも一方
を制御する手段を備えたことを特徴とする燃料電
池プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144989A JPS6037673A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 燃料電池プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144989A JPS6037673A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 燃料電池プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037673A JPS6037673A (ja) | 1985-02-27 |
| JPH0461464B2 true JPH0461464B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=15374885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58144989A Granted JPS6037673A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 燃料電池プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037673A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6430174A (en) * | 1987-07-24 | 1989-02-01 | Hitachi Ltd | Fuel cell power generating system |
| JP2745776B2 (ja) * | 1990-05-10 | 1998-04-28 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電システム |
| JPH0426069A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-29 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置の運転制御方式 |
| JPH0475420A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池直流並列運転システム |
| US6638652B1 (en) | 1998-10-02 | 2003-10-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell control apparatus |
| US6465910B2 (en) * | 2001-02-13 | 2002-10-15 | Utc Fuel Cells, Llc | System for providing assured power to a critical load |
| JP5711166B2 (ja) * | 2012-02-08 | 2015-04-30 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物型燃料電池システム |
| CN112713291A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-27 | 北京科技大学 | 一种燃料电池系统及其控制方法 |
| WO2025206391A1 (ja) * | 2024-03-29 | 2025-10-02 | 京セラ株式会社 | 燃料電池システム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE357011B (ja) * | 1971-09-28 | 1973-06-12 | Reinhall Rolf | |
| JPS57204927A (en) * | 1981-06-11 | 1982-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Battery power generating system |
| JPS58100371A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-15 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
-
1983
- 1983-08-10 JP JP58144989A patent/JPS6037673A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037673A (ja) | 1985-02-27 |
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