JPS6180314A - Power converter for fuel battery - Google Patents

Power converter for fuel battery

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JPS6180314A
JPS6180314A JP59201339A JP20133984A JPS6180314A JP S6180314 A JPS6180314 A JP S6180314A JP 59201339 A JP59201339 A JP 59201339A JP 20133984 A JP20133984 A JP 20133984A JP S6180314 A JPS6180314 A JP S6180314A
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fuel cell
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道夫 小林
Teruo Makabe
真壁 輝男
Takashi Amamiya
隆 雨宮
Masatoshi Tokuno
徳野 正敏
Shuichi Yoshida
修一 吉田
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NIPPON NENRYO GIJUTSU KAIHATSU KK
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Abstract

PURPOSE:To start an inverter circuit stably by outputting a DC output from an AC system or the like connected to the output side of the inverter circuit and using said DC output as an auxiliary power supply for driving the inverter circuit. CONSTITUTION:Fuel 2 and air 3 are supplied to a fuel battery stack 1 in a fuel battery power converter to obtain a DC output. In DC output is converted into an AC signal by the inverter circuit 10 through a security resistor 5, a switch 6 and a DC interrupter (diode) 9 for a main circuit to supply the AC signal to an AC system 13. In addition, an auxiliary power supply circuit 18 having the small capacity and supplying DC output obtained from a power supply 14 independent from said AC system 13 is connected to the input side of the inverter circuit 10. The inverter circuit 10 is started by the circuit 18, and at the starting time, a breaker 15 is turned on and the output side 4 of the stack 1 is terminated by the maintenance resistor 5. If the DC output voltage of the stack 1 is raised and reached to the same level as the output voltage of a rectifier circuit 17, a DC breaker 9 is connected and the DC output voltage is supplied from the stack 1 side to the inverter circuit 10.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は燃料電池において、特に燃料電池スタックから
の直流出力を交流に変換して出力する燃料電池用電力変
換装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to fuel cells, and particularly to improvements in a power converter for fuel cells that converts DC output from a fuel cell stack into AC and outputs the AC.

[発明の技佑的背景とその問題点コ 近年、電力需要の増加を賄うために、水力発電所、火力
発電所および原子力発電所の建設に加えて、燃料の有し
ているエネルギーを直接電気的エネルギーに変換する燃
料電池を用いた発電所建設の構想が進められてきている
。この燃料電池は通常、電解質層を挟んで燃料極および
酸化剤極(以下、空気極と称する)の一対の電極を配置
して成る電池セルを複数個積層して燃料電池スタックを
構成し、燃料極の背面に水素等の燃料を接触させると共
に空気極の背面に空気等の酸化剤を接触させ、このとき
起こる電気化学的反応を利用して上記一対の電極間から
電気エネルギーを取り出すもので、上記燃料と酸化剤が
供給されている限り高い変換効率で電気エネルギーを取
出すことができるものである。そして実際の燃料電池発
電所は、上述した燃料電池スタックと、天然ガスあるい
は石炭ガスなどを水素主成分の電池用燃料に改質する燃
料改質装置と、燃料電池スタックからの直流出力を交流
に変換して外部の交流系統へ供給する電力変換装置を主
要な構成要素とし、この他に制御11装置、水処理装置
、排熱回収装置等を備えて構成される。
[Technical background of the invention and its problems] In recent years, in order to meet the increasing demand for electricity, in addition to the construction of hydroelectric power plants, thermal power plants, and nuclear power plants, The concept of constructing a power plant using fuel cells that converts energy into natural energy is being advanced. This fuel cell usually consists of a fuel cell stack consisting of a plurality of stacked battery cells each consisting of a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode (hereinafter referred to as an air electrode), with an electrolyte layer in between. A fuel such as hydrogen is brought into contact with the back surface of the electrode, and an oxidizing agent such as air is brought into contact with the back surface of the air electrode, and the electrochemical reaction that occurs at this time is used to extract electrical energy from between the pair of electrodes. As long as the above fuel and oxidizer are supplied, electrical energy can be extracted with high conversion efficiency. An actual fuel cell power plant consists of the above-mentioned fuel cell stack, a fuel reformer that reforms natural gas or coal gas into hydrogen-based battery fuel, and converts the DC output from the fuel cell stack into alternating current. The main component is a power conversion device that converts the power and supplies it to an external AC system, and also includes a control 11 device, a water treatment device, an exhaust heat recovery device, etc.

さて、この種の燃料電池発電所における主要構成要素の
うち電力変換装置の主体は直交変換回路(以下、インバ
ータ回路と称する)であるが、発電開始時の電池出力立
上り特性とインバータ回路の起動特性との整合をとるた
めに、初期投入抵抗(以下、プリロードと称する)を備
えるようにしているのが一般的である。
Now, among the main components of this type of fuel cell power plant, the main component of the power conversion device is the orthogonal conversion circuit (hereinafter referred to as the inverter circuit). Generally, an initial closing resistance (hereinafter referred to as "preload") is provided in order to match the current.

第4図は、この種の従来の燃料電池用電力変換装置の一
例を示す構成図である。図において、燃料電池スタック
1にはその燃料極に燃料2がまた空気極に空気3が夫々
供給され、電気化学的反応により直流出力が得られる。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of this type of conventional power conversion device for fuel cells. In the figure, a fuel cell stack 1 is supplied with fuel 2 and air 3 at its fuel electrode and air electrode, respectively, and a direct current output is obtained by an electrochemical reaction.

また、この燃料電池スタック1の出力側4には保全用抵
抗器5およびこれを入切する。スイッチ6が直列に接続
され、かつこの直列回路と並列にプリロード7およびこ
の開閉を行なうプリロード用しゃ断器8の直列回路が主
回路用の直流しゃ断器9を直列に介して接続されている
。さらに、上記燃料電池スタック1の出力側4にはイン
バータ回路10の入力側が接続され、ここで上記直流出
力を交流に変換してこの交流出力を出力用変圧器11お
よび交流しゃ断器12を介して外部の交流系統13へ供
給される。
Further, on the output side 4 of the fuel cell stack 1, a maintenance resistor 5 is connected and turned on and off. Switches 6 are connected in series, and in parallel with this series circuit, a series circuit of a preload 7 and a preload breaker 8 for opening and closing is connected via a main circuit DC breaker 9 in series. Furthermore, the input side of an inverter circuit 10 is connected to the output side 4 of the fuel cell stack 1, which converts the DC output to AC and outputs the AC output via an output transformer 11 and an AC breaker 12. It is supplied to an external AC system 13.

なお、ここで直流しゃ断器9は通常、ダイオードあるい
はサイリスタなどの電力変換素子を用いて構成され、主
回路の開閉機能ならびに逆導通阻止機能を持たせるよう
にしている。
Note that the DC breaker 9 is usually constructed using a power conversion element such as a diode or a thyristor, and has a main circuit opening/closing function and a reverse conduction blocking function.

かかる燃料電池用電力変換装置におけるインバータ回路
10の起動は次のようにして行なわれる。
The inverter circuit 10 in such a fuel cell power converter is activated as follows.

すなわち、当初直流しゃ断器9およびプリロード用しゃ
断器8は共に開状態にあり、燃料電池スタック1の出力
側は開放ないしは保全用抵抗器5で終端されている。ま
た燃料電池スタック1には、その燃料極に予め必要な一
定量の燃料2が供給されている。そして、この状態で空
気3の供給を開始すると燃料電池スタック1の直流出力
電圧がV stkが上昇し始め、これがある電圧値Vp
を越えるとプリロード用しゃ断器8が閉となりプリロー
ド7が投入される。このプリロード7の投入により一旦
低下した電圧’J stkは、空気3の供給流量の増加
と共に再び上昇し、空気3供給流量が十分大きくなった
時点で直流しゃ断器9が閉となりインバータ回路10が
接続される。この時、略同時にプリロード用しゃ断器8
が開となりプリロード7は開放される。そして、このイ
ンバータ回路10の投入と略同時に交流しゃ断器12が
投入され、燃料電池スタック1の直流出力は交流に変換
されて交流系統13に供給されることになる。第5図(
a)(b)(c)は、上述の如き空気3供給流量の上昇
に伴う燃料電池スタック1の直流出力電圧V stkと
直流出力電流1 stkの時間的変化の関係を示したも
のである。
That is, both the DC breaker 9 and the preload breaker 8 are initially in an open state, and the output side of the fuel cell stack 1 is open or terminated with the maintenance resistor 5. Further, the fuel cell stack 1 is supplied with a certain amount of fuel 2 necessary for its fuel electrode in advance. Then, when the supply of air 3 is started in this state, the DC output voltage of the fuel cell stack 1 starts to rise to a certain voltage value Vp.
When the preload breaker 8 is exceeded, the preload breaker 8 is closed and the preload 7 is applied. The voltage 'J stk, which once decreased due to the application of the preload 7, rises again as the supply flow rate of the air 3 increases, and when the supply flow rate of the air 3 becomes sufficiently large, the DC breaker 9 closes and the inverter circuit 10 is connected. be done. At this time, almost simultaneously, the preload breaker 8
is opened, and the preload 7 is released. Then, approximately at the same time as the inverter circuit 10 is turned on, the AC breaker 12 is turned on, and the DC output of the fuel cell stack 1 is converted into AC and supplied to the AC system 13. Figure 5 (
Figures a, b, and c show the relationship between the temporal changes in the DC output voltage V stk and the DC output current 1 stk of the fuel cell stack 1 as the air 3 supply flow rate increases as described above.

ところで、このような燃料電池用電力変換装置において
、プリロード7は通常インバータ回路10起動直1)f
lの短い期間投入されるが、その抵抗容量としてはイン
バータ回路10の運転電圧範囲内で電池の最小定格運転
特性を満たす必要があることから、インバータ全容量の
20%〜30%を必要とする場合もあり、プリロード7
の人容量化に伴って装置が大形化するだけでなくロスl
−的にも問題がある。また、プリロード7の投入期間を
できる限り短くするためには、燃料電池スタック1に対
し空気3を急速に流入させて直流出力電圧を急勾配で立
上げるようにすればよいが、この場合には空気3流吊制
御および電池極間差圧制御が非常に複雑になるという問
題が生じる。
By the way, in such a power conversion device for a fuel cell, the preload 7 is normally used at the start-up time 1) f of the inverter circuit 10.
1, but its resistance capacity needs to satisfy the minimum rated operating characteristics of the battery within the operating voltage range of the inverter circuit 10, so it requires 20% to 30% of the total inverter capacity. In some cases, preload 7
As the number of people increases, not only does the equipment become larger, but it also causes losses.
- There are also problems. In addition, in order to shorten the application period of the preload 7 as much as possible, the air 3 may be rapidly introduced into the fuel cell stack 1 to raise the DC output voltage at a steep slope. A problem arises in that the three air flow suspension control and the battery interelectrode pressure differential control become very complicated.

[発明の目的] 本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は装置を大形とすることなくかつ空気流
量制御および電池極間差圧制御を複雑にすることなく安
定したインパーク回路の起動を行なうことが可能な安価
な燃料電池用電力変換装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to avoid increasing the size of the device and complicating air flow rate control and battery interelectrode differential pressure control. An object of the present invention is to provide an inexpensive power conversion device for a fuel cell that can stably start an impark circuit without causing any damage.

[発明の概要] 上記目的を達成するために本発明では、前述したプリロ
ードを用いずに、インバータ回路の出力側に接続される
交流系統またはこれとは別系統の所内電源から直流出力
を得てこれを上記インバータ回路の入力側へその駆動用
補助電源として供給する小容量の補助電源回路を備える
ようにしたことを特徴とする。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention obtains a DC output from an AC system connected to the output side of an inverter circuit or from an in-house power supply of a separate system, without using the preload described above. The present invention is characterized in that it includes a small-capacity auxiliary power supply circuit that supplies this to the input side of the inverter circuit as an auxiliary power supply for driving the inverter circuit.

[発明の実施例コ 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。[Embodiments of the invention] An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below.

第1図は、本発明による燃料電池用電力変換装置の構成
例を示したもので、第4図と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。つまり第1図は、前)ボしたプリロード7お
よびプリロード用しゃ断器8を省略し、これに代えて前
記インバータ回路10の出力側に接続される交流系統1
3とは別系統の所内電源14から直流出力を得、かつこ
れを上記インバータ回路10の入力側へその駆動用補助
電源として供給する小容量の補助電源回路18を備える
ようにしたものである。ここで−〇− 補助電源回路18は、しゃ断器15、変圧器1Gを介し
て導入される所内電[14の出力を整流回路17で整流
して直流出力を得るように構成している。またこの補助
電源回路18の出力容量は、インバータ回路10を単独
で駆動するための最小容量(具体的にはインバータ回路
10の無負荷運転時損失分)とすればよい。さらに、回
路構成によってはしゃ断器15および変圧器16を省略
することができる。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a power converter for a fuel cell according to the present invention. The same parts as in FIG. . In other words, in FIG. 1, the preload 7 and the preload breaker 8 mentioned above are omitted, and instead, the AC system 1 connected to the output side of the inverter circuit 10 is
3 is provided with a small-capacity auxiliary power supply circuit 18 that obtains a DC output from an in-house power supply 14 of a separate system and supplies this to the input side of the inverter circuit 10 as an auxiliary power supply for driving the same. Here, the auxiliary power supply circuit 18 is configured to rectify the output of the station power supply 14 introduced via the breaker 15 and the transformer 1G with a rectifier circuit 17 to obtain a DC output. The output capacity of this auxiliary power supply circuit 18 may be the minimum capacity for driving the inverter circuit 10 alone (specifically, the loss during no-load operation of the inverter circuit 10). Furthermore, depending on the circuit configuration, the breaker 15 and the transformer 16 can be omitted.

かかる如く構成した燃料電池用電力変換装置において、
インバータ回路10の起動は次のようにして行なわれる
。すなわち、燃料電池スタック1の直流出力電圧の立上
り当初は直流しゃ断器9が開状態にあり、燃料電池スタ
ック1の出力側4は開放ないしくよ保全用抵抗器5で終
端されている。
In the fuel cell power conversion device configured as described above,
The inverter circuit 10 is activated as follows. That is, at the beginning of the rise of the DC output voltage of the fuel cell stack 1, the DC breaker 9 is in an open state, and the output side 4 of the fuel cell stack 1 is open or terminated with the maintenance resistor 5.

また燃料電池スタック1には、その燃料極に予め必要な
一定量の燃料2が供給されている。一方、補助電源回路
18のしゃ断器15は投入され、所内電8!14から電
力の供給を受けて整流回路17により、出力電圧Vrを
中心値として脈動波形を持つ直流に変換され、これによ
りインバータ回路10が駆動されている。この場合、交
流しゃ断器12が投入状態でインバータ回路10の出力
側は交流系統13に接続されているが、インバータ回路
10は無負荷運転状態にあり交流系統13には電力が供
給されない。
Further, the fuel cell stack 1 is supplied with a certain amount of fuel 2 necessary for its fuel electrode in advance. On the other hand, the breaker 15 of the auxiliary power supply circuit 18 is turned on, and the rectifier circuit 17 receives power from the station power supply 8!14 and converts it into direct current having a pulsating waveform with the output voltage Vr as the center value. Circuit 10 is being driven. In this case, the AC breaker 12 is in the ON state and the output side of the inverter circuit 10 is connected to the AC system 13, but the inverter circuit 10 is in a no-load operation state and no power is supplied to the AC system 13.

つぎに、以上の状態において空気3の供給を開始すると
、燃料電池スタック1の直流出力電圧V stkが上昇
し始める。そして、この直流出力電圧V Stkが整流
回路17出力電圧値Vrのレベルに達する以前に直流し
ゃ断器9の投入が行われるが、Vstk<Vrであれば
この直流しゃ断器9の逆導通阻止機能により、補助電源
回路18から燃F3I電池スタック1側に電流が流入す
るようなことはない。つぎに、さらに燃料電池スタック
1の直流出力電圧V stkが上昇して整流回路17出
力電圧値Vrと略同じレベルに達すると、直流出力電圧
Vstkが整流回路17出力脈動電圧値を瞬時的に越え
るため、直流しゃ断器9は正方向に導通して燃料電池ス
タック1の出力電流f Stkがインバータ回路10に
与えられる。そして、この電池側出力で分担した電流分
だけ補助電源回路18側からの出力電流は低下する。ま
た整流回路17出力は、脈動電圧波形であること、電池
出力側電圧は電流を取ると瞬時的に低下することから、
燃料電池スタック1側からインバータ回路10に与えら
れる電流波形は連続パルス状になる。この後、燃料電池
スタック1への空気3供給流量が十分に立上った状態で
は、直流出力電圧V stkは連続して整流回路17出
力電圧値Vrよりも大きい値となるので、インバータ回
路10入力端子の全ては燃料電池スタック1側から供給
されることになる。
Next, when the supply of air 3 is started in the above state, the DC output voltage V stk of the fuel cell stack 1 starts to rise. Then, the DC breaker 9 is turned on before this DC output voltage V Stk reaches the level of the rectifier circuit 17 output voltage value Vr, but if Vstk<Vr, the reverse conduction prevention function of the DC breaker 9 , no current flows from the auxiliary power supply circuit 18 to the fuel F3I battery stack 1 side. Next, when the DC output voltage Vstk of the fuel cell stack 1 further increases and reaches approximately the same level as the rectifier circuit 17 output voltage value Vr, the DC output voltage Vstk instantaneously exceeds the rectifier circuit 17 output pulsating voltage value. Therefore, the DC breaker 9 conducts in the forward direction, and the output current f Stk of the fuel cell stack 1 is applied to the inverter circuit 10 . Then, the output current from the auxiliary power supply circuit 18 decreases by the amount of current shared by the battery side output. Furthermore, since the rectifier circuit 17 output has a pulsating voltage waveform and the battery output side voltage drops instantaneously when current is drawn,
The current waveform applied from the fuel cell stack 1 side to the inverter circuit 10 has a continuous pulse shape. After this, when the flow rate of air 3 supplied to the fuel cell stack 1 has risen sufficiently, the DC output voltage V stk continuously becomes a value larger than the output voltage value Vr of the rectifier circuit 17, so that the inverter circuit 10 All input terminals will be supplied from the fuel cell stack 1 side.

なおこの時点で、補助電源回路18のしゃ断器15を開
放するようにしてもよい。第5図(a)(d)(e)は
、上述の如き空気3供給流量の上昇に伴う燃料電池スタ
ック1の直流出力電圧V stkと直流出力電流I S
tkの時間的変化の関係を示したものである。第5図(
e)によれば、直流出力電流l5tkは平均値的には緩
やかに上昇していくことが明かであり、第5図(C)に
示したようなプリロードを用いた場合に生じる電流値の
急変化がなくなる。
Note that at this point, the circuit breaker 15 of the auxiliary power supply circuit 18 may be opened. FIGS. 5(a), 5(d), and 5(e) show the DC output voltage V stk and DC output current I S of the fuel cell stack 1 as the air 3 supply flow rate increases as described above.
It shows the relationship of temporal changes in tk. Figure 5 (
According to e), it is clear that the DC output current l5tk increases gradually in average value, and the current value suddenly increases when using a preload as shown in Fig. 5(C). There will be no change.

上述したように本実施例の燃料電池用電力変換装置にお
いては、従来必要であった大容量のプリロードを使用せ
ず、小容量の補助電源回路18をインバータ回路10の
駆動用補助電源つまり無負荷起動用に用いるようにした
ので、装置が大形化するようなことがなくかつこれに伴
ってコストダウンを図ることができる。また従来のプリ
ロードを用いた装置では、プリロードの投入時間を短く
保つために燃料電池スタック1への空気3の供給流量を
急激に立上げる必要があったが、本構成のものではこの
必要がないことから空気3供給流量制illおよび電池
極間差圧制御を容易に行なうことができ制御論理上極め
て有効的である。また本装置構成によれば、プリロード
投入時の電池出力電流の急変も生じることがなく平均値
的にゆっくりと出力電流Tstkが立上るので、プロセ
ス排気流量および圧力が急変することなく制御上有効的
である。
As described above, in the fuel cell power converter of this embodiment, the small-capacity auxiliary power supply circuit 18 is used as the auxiliary power supply for driving the inverter circuit 10, that is, with no load, without using the large-capacity preload that is conventionally required. Since it is used for starting, the device does not become larger and costs can be reduced accordingly. In addition, in conventional devices using preload, it was necessary to rapidly increase the supply flow rate of air 3 to fuel cell stack 1 in order to keep the preload input time short, but with this configuration, this is not necessary. Therefore, it is possible to easily control the air supply flow rate and to control the differential pressure between battery electrodes, which is extremely effective in terms of control logic. In addition, according to this device configuration, there is no sudden change in the battery output current when preloading is applied, and the output current Tstk rises slowly on average, so the process exhaust flow rate and pressure do not change suddenly and are effective for control. It is.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施することができるものである
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be similarly implemented in the following manner.

(a)第2図に示すように、前記インバータ回路10の
入力側にチョッパ回路19を直列に設けて、インバータ
回路10の直流入力電圧を制御するようにしてもよいも
のである。この場合、補助電源回路18の直流出力はチ
ョッパ回路19の入力側に与えるようにする。
(a) As shown in FIG. 2, a chopper circuit 19 may be provided in series on the input side of the inverter circuit 10 to control the DC input voltage of the inverter circuit 10. In this case, the DC output of the auxiliary power supply circuit 18 is applied to the input side of the chopper circuit 19.

(b)第3図に示すように、複数の燃料電池スタック1
と、複数のインバータ回路10とを有するようなものに
おいて、起動が必要なインバータ回路10を切換スイッ
チ20により順次駆動させるための補助電源回路21を
備えるような構成としてもよいものである。
(b) As shown in FIG. 3, a plurality of fuel cell stacks 1
and a plurality of inverter circuits 10 may be configured to include an auxiliary power supply circuit 21 for sequentially driving the inverter circuits 10 that need to be activated by the changeover switch 20.

(C)上記においては、補助電源回路18または21の
電源入力を所内電源14から得るようにしたが、前記イ
ンバータ回路10の出力側に接続される交流系統13か
ら得るようにしてもよいものである。
(C) In the above, the power input for the auxiliary power supply circuit 18 or 21 is obtained from the in-house power supply 14, but it may also be obtained from the AC system 13 connected to the output side of the inverter circuit 10. be.

(d)補助電源回路は、2次電池電源で代用するように
してもよいものである。
(d) The auxiliary power supply circuit may be replaced by a secondary battery power supply.

(e)補助電源回路整流回路17としては、単なる整流
回路でなく補助電源回路出力の電圧あるいは電力レベル
を制御可能な、例えばサイリスタなどの制御整流回路を
適用することもできる。
(e) Auxiliary power supply circuit As the rectification circuit 17, not only a simple rectification circuit but also a controlled rectification circuit such as a thyristor that can control the voltage or power level of the output of the auxiliary power supply circuit may be applied.

(f)回路要素としては、主回路の開閉機能ならびに逆
導通阻止機能を有する直流しゃ断器9を用いたが、これ
に限らず主回路の開閉機能機能を有する直流し中断器、
および逆導通阻止機能を有し回路に直列に挿入された回
路素子から構成するようにしてもよいものである。
(f) As a circuit element, a DC breaker 9 having a main circuit opening/closing function and a reverse conduction blocking function was used, but the present invention is not limited to this; a DC interrupter having a main circuit opening/closing function;
It may also be constructed from circuit elements having a reverse conduction blocking function and inserted in series in the circuit.

(q)上記において、保全用抵抗器5は省略することも
可能である。
(q) In the above, the maintenance resistor 5 can be omitted.

(h)上記においてインバータ回路10は無負荷起動と
したが、小負荷を送電状態にして燃料電池スタック1の
発電を開始するようにしてもよい。
(h) In the above, the inverter circuit 10 is started with no load, but the fuel cell stack 1 may start generating power with a small load in the power transmission state.

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で種々に変
形して実施することができるものである。
In addition, the present invention can be modified and implemented in various ways without changing the gist thereof.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、インバータ回路の
出力側に接続される交流系統またはこれとは別系統の所
内電源から直流出力を得てこれを上記インバータ回路の
入力側へその駆動用補助電源として供給する小容量の補
助電源回路を備えるようにしたので、装置を大形とする
ことなくかつ空気流量制御および電池極間差圧制御を複
雑にすることなく安定したインバータ回路の起動を行な
うことが可能な安価な燃料電池用電力変換装置が提供で
きる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, DC output is obtained from the AC system connected to the output side of the inverter circuit or from the in-house power supply of a system different from this, and is applied to the input side of the inverter circuit. Since it is equipped with a small-capacity auxiliary power supply circuit that supplies an auxiliary power supply for driving the navel, it is possible to achieve a stable inverter without increasing the size of the device and without complicating air flow control and battery electrode differential pressure control. It is possible to provide an inexpensive power conversion device for a fuel cell that can start up a circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図および
第3図は本発明の伯の実施例を示す構成図、第4図は従
来の燃料電池用電力変換装置を示す構成図、第5図(a
)〜(e)は空気供給流量の上昇に伴う電池直流出力電
圧直流出力電流の時間的変化の関係を示す図である。 1・・・燃料電池スタック、2・・・燃料、3・・・空
気、4・・・燃料電池スタック出力側、5・・・保全用
抵抗器、6・・・保全用抵抗器用スイッチ、7・・・プ
リロード、8・・・プリロード用しゃ断器、9・・・直
流しゃ断器、10・・・インバータ回路、11・・・出
力用変圧器、12・・・交流しゃ断器、13・・・交流
系統、14・・・所内電源、15・・・しゃ断器、16
・・・変圧器、17・・・整流回路、18.21・・・
補助電源回路、19・・・チョッパ回路、20・・・切
換スイッチ。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are configuration diagrams showing further embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional power conversion device for fuel cells. Figure, Figure 5 (a
) to (e) are diagrams showing the relationship between temporal changes in battery DC output voltage and DC output current as the air supply flow rate increases. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fuel cell stack, 2... Fuel, 3... Air, 4... Fuel cell stack output side, 5... Maintenance resistor, 6... Maintenance resistor switch, 7 ... Preload, 8... Preload breaker, 9... DC breaker, 10... Inverter circuit, 11... Output transformer, 12... AC breaker, 13... AC system, 14... In-house power supply, 15... Breaker, 16
...Transformer, 17... Rectifier circuit, 18.21...
Auxiliary power supply circuit, 19... chopper circuit, 20... selector switch.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電解質層を挟んで燃料極および酸化剤極の一対の
電極を配置して成る電池セルを複数個積層して成り、か
つ前記燃料極に燃料を接触させると共に酸化剤極に酸化
剤を接触させてこのとき起こる電気化学的反応を利用し
て前記電極間から直流出力を取り出す燃料電池スタック
からの直流出力を交流に変換する直交変換回路と、主回
路の開閉機能ならびに逆導通阻止機能を有しかつ前記燃
料電池スタックと直交変換回路との間に設けられた回路
要素と、前記直交変換回路の出力側に接続される交流系
統またはこれとは別系統の所内電源から直流出力を得て
これを前記直交変換回路の入力側へその駆動用補助電源
として供給する補助電源回路とを具備して成ることを特
徴とする燃料電池用電力変換装置。
(1) A battery cell is constructed by stacking a plurality of battery cells in which a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode, are arranged with an electrolyte layer in between, and the fuel is brought into contact with the fuel electrode, and the oxidizer is brought into contact with the oxidizer electrode. An orthogonal conversion circuit converts the DC output from the fuel cell stack into alternating current by utilizing the electrochemical reaction that occurs when the electrodes are brought into contact, and an orthogonal conversion circuit that converts the DC output from the fuel cell stack into alternating current using the electrochemical reaction that occurs when the electrodes are brought into contact. DC output is obtained from a circuit element provided between the fuel cell stack and the orthogonal conversion circuit, and an AC system connected to the output side of the orthogonal conversion circuit or an in-house power supply of a separate system. A power conversion device for a fuel cell, comprising: an auxiliary power supply circuit that supplies this to the input side of the orthogonal conversion circuit as an auxiliary power source for driving the orthogonal conversion circuit.
(2)回路要素としては、主回路の開閉機能ならびに逆
導通阻止機能を有する直流しや断器を用いるようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料
電池用電力変換装置。
(2) The fuel cell power according to claim (1), characterized in that the circuit element is a direct current or disconnector having a main circuit opening/closing function and a reverse conduction blocking function. conversion device.
(3)回路要素としては、主回路の開閉機能を有する直
流しや断器、および逆導通阻止機能を有し回路に直列に
挿入された回路素子から構成するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料電池用電力
変換装置。
(3) A patent characterized in that the circuit elements are composed of a direct current or disconnector that has a main circuit opening/closing function, and a circuit element that has a reverse conduction blocking function and is inserted in series in the circuit. A power conversion device for a fuel cell according to claim (1).
(4)直交変換回路の入力側にチョッパ回路を直列に設
けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項記載の燃料電池用電力変換装置。
(4) Claim No. 1 characterized in that a chopper circuit is provided in series on the input side of the orthogonal conversion circuit.
) A power conversion device for a fuel cell as described in item 2.
(5)電解質層を挟んで燃料極および酸化剤極の一対の
電極を配置して成る電池セルを複数個積層して成り、か
つ前記燃料極に燃料を接触させると共に酸化剤極に酸化
剤を接触させてこのとき起こる電気化学的反応を利用し
て前記電極間から直流出力を取り出す複数の燃料電池ス
タックからの直流出力を交流に変換する複数の直交変換
回路と、主回路の開閉機能ならびに逆導通阻止機能を有
しかつ前記燃料電池スタックと直交変換回路との間に設
けられた複数の回路要素と、前記各直交変換回路の出力
側に接続される交流系統またはこれとは別系統の所内電
源から直流出力を得てこれを起動が必要な前記直交変換
回路の入力側へその駆動用補助電源として供給する少な
くとも1つの補助電源回路とを具備して成ることを特徴
とする燃料電池用電力変換装置。
(5) A plurality of battery cells are stacked in which a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode, are arranged with an electrolyte layer in between, and the fuel is brought into contact with the fuel electrode, and the oxidizer is brought into contact with the oxidizer electrode. A plurality of orthogonal conversion circuits convert the DC output from the plurality of fuel cell stacks into alternating current by utilizing the electrochemical reaction that occurs when the electrodes are brought into contact, and a plurality of orthogonal conversion circuits convert the DC output from the plurality of fuel cell stacks into alternating current. A plurality of circuit elements having a conduction blocking function and provided between the fuel cell stack and the orthogonal conversion circuit, and an AC system or a separate system connected to the output side of each of the orthogonal conversion circuits. At least one auxiliary power supply circuit that obtains a DC output from a power source and supplies this to the input side of the orthogonal conversion circuit that needs to be activated as an auxiliary power source for driving the same. conversion device.
(6)回路要素としては、主回路の開閉機能ならびに逆
導通阻止機能を有する直流しや断器を用いるようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第(5)項記載の燃料
電池用電力変換装置。
(6) The fuel cell power according to claim (5), characterized in that the circuit element is a direct current or disconnector having a main circuit opening/closing function and a reverse conduction blocking function. conversion device.
(7)回路要素としては、主回路の開閉機能を有する直
流しや断器、および逆導通阻止機能を有し回路に直列に
挿入された回路素子から構成するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第(5)項記載の燃料電池用電力
変換装置。
(7) A patent characterized in that the circuit elements are composed of a direct current or disconnector that has a main circuit opening/closing function, and a circuit element that has a reverse conduction blocking function and is inserted in series in the circuit. A power conversion device for a fuel cell according to claim (5).
(8)直交変換回路の入力側にチョッパ回路を直列に設
けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(5
)項記載の燃料電池用電力変換装置。
(8) Claim No. 5 characterized in that a chopper circuit is provided in series on the input side of the orthogonal conversion circuit.
) A power conversion device for a fuel cell as described in item 2.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008271613A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Toyo Electric Mfg Co Ltd Connection method of grid interconnection inverter
JP2010040305A (en) * 2008-08-05 2010-02-18 Panasonic Corp Fuel cell power generating device

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JPS5641731A (en) * 1979-09-10 1981-04-18 Sharp Kk Power source unit

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