JP2008166042A - 燃料電池コジェネレーションシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池コジェネレーションシステム1における給電切換手段32は、燃料電池23の直流出力電圧Vfcが第1の所定電圧を超えたときに、該燃料電池23の直流出力電力を前記プロセス制御補機群27へ直接給電し、燃料電池23の直流出力電圧Vfcが第2の所定電圧以下のときに、前記燃料電池23の直流出力電力を前記第1のDC−DCコンバータ24及び第2のDC−DCコンバータ26を介して前記プロセス制御補機群27に給電する。
【選択図】図1
Description
この制御回路10は、マイクロコンピュータなどを含んで構成されていて、運転指令Sが与えられることに基づいて、ブロア8Aに対して駆動信号Siaを出力し、またポンプ8Bに対して駆動信号Sibを出力してこれらブロア8A、ポンプ8Bなどを制御するものである。
このような構成においては、燃料電池3が発電する状況では、プロセス制御補機群8や制御回路10に対して電源を供給する場合、少なくとも、第1のDC−DCコンバータ4及び第2のDC−DCコンバータ6により電圧変換を行う必要があり、電力損失が無視できないという問題があった。
W0=W1/η2/η3となり、
電力損失ΔWは、ΔW=W0−W1
となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、システム内で使用するプロセス制御補機給電時の電力損失の低減を図ることができる燃料電池コジェネレーションシステムを提供することにある。
また、前記燃料電池23で発電された直流電力は、前記リレースイッチ31の接点(b−c)間を介して前記プロセス制御補機群27、第3のDC−DCコンバータ28に与えられるようになっている。
この制御回路29はマイクロコンピュータやA/D変換器を備えて構成されており、マイクロコンピュータが予め保有した制御プログラムを実行することによる判定機能(判定手段)と、スイッチ切換機能を備えている。この判定機能は、前記燃料電池23の直流出力電圧Vfcが所定電圧である第1の所定電圧(例えば24V)を超えたか否か、または所定電圧である第2の所定電圧(例えば20V)以下となったか否かを判定する。つまり、燃料電池23の直流出力電圧Vfcが第1の所定電圧24Vを超えたか否か、及び第2の所定電圧20V以下であるか否かを判定する。そして第1の所定電圧24Vを超えているときには、前記リレースイッチ31を接点(b−c)間閉成へと切換え(スイッチ切換機能)、所定電圧20V以下になったときには、前記リレースイッチ31を接点(a−c)間閉成へと切換える(スイッチ切換機能)。なお、前記リレースイッチ31は接点(a−c)間常閉型のスイッチである。
f(Vfc)=24/Vfc
に定められている。この場合、制御回路29は、プロセス制御補機群27に対する駆動率(24V対応での駆動率)を、sigとすると、補正駆動率sig(x)を
sig(x)=f(Vfc)*sig
により求める。これをモデル化したのが図2である。
さらに、この制御回路29は、運転指令Sが与えられることに基づいて、ブロア27Aに対して駆動率sig(x)の駆動信号Siaを出力し、またポンプ27Bに対して駆動率sig(x)の駆動信号Sibを出力してこれらブロア27A、ポンプ27Bなどを制御するものである。
このように燃料電池23が発電状態となると、この燃料電池23から第1のDC−DCコンバータ24及び第2のDC−DCコンバータ26、さらにリレースイッチ31の接点(a−c)間を介してプロセス制御補機群27及び第3のDC−DCコンバータ28に直接給電される。
図3は本発明の第2の実施例を示しており、前記第1の実施例と次の点が異なる。第1の実施例では、給電切換手段として給電切換手段32を例示したが、この給電切換手段32とは異なる構成の給電切換手段41を設けている。すなわち、給電切換手段41は、第2のDC−DCコンバータ26の出力側に順方向に接続した第1のダイオード42と、燃料電池23の出力側に順方向に接続した第2のダイオード43とを備え、これら第1のダイオード42のカソードと第2のダイオード43のカソードとを接続し、この接続点Pをプロセス制御補機であるブロア27A及びポンプ27Bの電源入力端子に接続した構成である。
図4は本発明の第3の実施例を示しており、この第3の実施例では、次の点が前記第1の実施例及び上記第2の実施例と異なる。すなわち、切換手段51は、第2のDC−DCコンバータの出力側と、接続点Pとの間に、第1のダイオード42と直列に開閉手段であるリレースイッチからなる開閉スイッチ52を接続し、この開閉スイッチ52を、燃料電池23の直流出力電圧Vfcに応じて開閉制御するように構成している。
Claims (4)
- 原燃料から水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質ガスを燃料として直流電力を発電する燃料電池と、
この燃料電池で発生する熱を回収して利用するための熱交換器と、
前記燃料電池にて発電された直流電力を所定電圧に変換する第1のDC−DCコンバータと、
この第1のDC−DCコンバータの直流出力電力を交流電力に変換して商用電力系統と連系運転を行うインバータと、
前記第1のDC−DCコンバータの直流出力電力を所定電圧のプロセス制御補機電源に変換する第2のDC−DCコンバータと、
この第2のDC−DCコンバータの直流出力電力が与えられるプロセス制御補機と、
前記プロセス制御補機を駆動制御する制御手段とを備えたものにおいて、
前記燃料電池の直流出力電圧が所定電圧を超えたときに、該燃料電池の直流出力電力を前記プロセス制御補機へ直接給電し、所定電圧以下のときに、該燃料電池の直流出力電力を前記第1のDC−DCコンバータ及び第2のDC−DCコンバータを介して前記プロセス制御補機に給電する給電切換手段を設けたことを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。 - 給電切換手段は、第2のDC−DCコンバータの出力側に順方向に接続した第1のダイオードと、燃料電池の出力側に順方向に接続した第2のダイオードとを備え、これら第1のダイオードのカソードと第2のダイオードのカソードとを接続し、この接続点をプロセス制御補機の電源入力端子に接続した構成であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
- 給電切換手段は、第2のDC−DCコンバータの出力側と、接続点との間に、第1のダイオードと直列に開閉手段を接続し、この開閉手段を、燃料電池の出力電圧が所定電圧以上のとき開放するように構成したことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
- 制御手段は、給電切換手段が燃料電池からプロセス制御補機に直接給電している状態では、該燃料電池の出力電圧が低くなるにつれてプロセス制御補機の駆動率を上げるように制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
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