(57)【要約】【課題】コンバータ回路部にブリッジコンバータ回路と直並列回路を備えたパワーコンディショナにおいて、リップル電流を抑制でき燃料効率の高いパワーコンディショナを提供する。【解決手段】パワーコンディショナ３の制御部３４は、フルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング制御と直並列回路Ｂの直並列デューティ比制御を行うように構成される。そして、直並列回路Ｂがフル並列状態にならない範囲で直並列デューティ比の制御限度値を設定し、直並列デューティ比が制御限度値に達するまでは、フルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング制御を固定しつつ直並列回路Ｂの直並列デューティ比制御を行う。直並列回路Ｂの直並列デューティ比が制御限度値に達すると、フルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング制御を可変制御にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部で発電された直流電力の電圧を昇圧するコンバータ回路部と、前記コンバータ回路部とＤＣリンク部で接続され、前記コンバータ回路部で昇圧された直流電力を所定の交流電力に変換するインバータ回路部と、前記コンバータ回路部およびインバータ回路部を制御する制御部とを備え、
前記コンバータ回路部がブリッジコンバータ回路と直並列回路とで構成され、
前記制御部が、前記ＤＣリンク部の電圧が所定の目標電圧になるように前記コンバータ回路部を制御するパワーコンディショナにおいて、
前記制御部は、前記ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御と、前記直並列回路に対する直並列デューティ比制御とが可能に構成されるとともに、
前記直並列回路がフル並列状態にならない範囲で前記直並列回路の直並列デューティ比の制御限度値を設定し、
前記直並列回路の直並列デューティ比が制御限度値に達するまでは、前記ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御を所定の固定制御にしたまま、前記直並列回路に対する直並列デューティ比制御を行う一方、
前記直並列回路の直並列デューティ比が前記制御限度値に達したときは、前記ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御を所定の可変制御にする制御構成を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記ブリッジコンバータは、電流共振型で構成されることを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記制御部は、パワーコンディショナの入力電流のリップル電流に基づいて、前記直並列回路の直並列デューティ比を補正するリップル抑制回路を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーコンディショナに関し、より詳細には、コンバータ回路部がブリッジコンバータ回路と直並列回路とで構成されたパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、燃料電池のように直流電力を出力する発電部を備えた発電システムでは、燃料電池から出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するための電力変換装置としてパワーコンディショナを備えている。
【０００３】
パワーコンディショナは、周知のとおり、燃料電池（発電部）で発電された直流電力の電圧をコンバータ回路部で所定の電圧まで昇圧してインバータ回路部に入力し、インバータ回路部で所定の交流電力に変換する装置である。
【０００４】
そして、このようなパワーコンディショナには、コンバータ回路部が、フルブリッジコンバータ回路と直並列回路とで構成されたものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようにコンバータ回路部がフルブリッジコンバータ回路と直並列回路とで構成されるパワーコンディショナでは、パワーコンディショナの制御部は、フルブリッジコンバータ回路のスイッチング素子のスイッチング制御と、直並列回路における直列・並列の切り替えを行うことによって、ＤＣリンク部（コンバータ回路部とインバータ回路部の間に介装されたＤＣリンクコンデンサ）の電圧が所定の目標電圧になるように制御されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１５６８０号公報
【特許文献２】特開２０１１−９７７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の構成のパワーコンディショナには以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
【０００８】
すなわち、直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナでは、燃料電池の出力電流にはパワーコンディショナの出力電流に同期したリップル（リップル電流）が発生する。
【０００９】
このようなリップル電流が発生すると、出力電流の目標値を超える電流が燃料電池から取り出されることになるため、燃料電池が燃料不足となってスタックが劣化するおそれがある。
【００１０】
これに対して、スタックの劣化を防止するため、あらかじめパワーコンディショナの定格出力時のリップル電流を測定しておき、そのリップル電流に合わせて燃料を供給することが考えられる。しかし、この方法では、燃料電池の出力インピーダンスなどによるリップル電流のばらつきを考慮して燃料供給量を多めに設定せざるを得ないため、燃料効率が低下する問題がある。
【００１１】
そのため、出願人は、コンバータ回路部の直並列回路を制御する（直並列回路において直列・並列を切り替える）パルス信号のデューティ比（直並列デューティ比）をアナログ的に補正するリップル抑制回路を備えたパワーコンディショナを提案している。
【００１２】
しかし、このように直並列回路を制御するパルス信号のデューティ比を補正する方法は、その前提として直並列回路が動作していなければならず、たとえば、上記パルス信号のＯＦＦデューティが１００％になって直並列回路がフル並列状態になるとデューティ比の補正が機能しなくなり、パワーコンディショナの入力電流にリップルが発生して燃料効率が低下したり、あるいは、突然大きなリップルが発生して燃料電池のスタックが劣化するという新たな問題が生じた。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コンバータ回路部にブリッジコンバータ回路と直並列回路を備えているパワーコンディショナにおいて、リップル電流を抑制でき燃料効率の高いパワーコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るパワーコンディショナは、発電部で発電された直流電力の電圧を昇圧するコンバータ回路部と、上記コンバータ回路部とＤＣリンク部で接続され、上記コンバータ回路部で昇圧された直流電力を所定の交流電力に変換するインバータ回路部と、上記コンバータ回路部およびインバータ回路部を制御する制御部とを備え、上記コンバータ回路部がブリッジコンバータ回路と直並列回路とで構成され、上記制御部が、上記ＤＣリンク部の電圧が所定の目標電圧になるように上記コンバータ回路部を制御するパワーコンディショナにおいて、上記制御部は、上記ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御と、上記直並列回路に対する直並列デューティ比制御とが可能に構成されるとともに、上記直並列回路がフル並列状態にならない範囲で上記直並列回路の直並列デューティ比の制御限度値を設定し、上記直並列回路の直並列デューティ比が制御限度値に達するまでは、上記ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御を所定の固定制御にしたまま、上記直並列回路に対する直並列デューティ比制御を行う一方、上記直並列回路の直並列デューティ比が上記制御限度値に達したときは、上記ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御を所定の可変制御にする制御構成を備えたことを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明に係るパワーコンディショナは、コンバータ回路部がブリッジコンバータ回路と直並列回路とで構成され、制御部がＤＣリンク部の電圧が所定の目標電圧になるようにコンバータ回路部を制御するように構成されている。
【００１６】
そして、このコンバータ回路部の制御にあたり、制御部は、直並列回路の直並列デューティ比が、直並列回路がフル並列状態にならない範囲で設定された所定の制御限度値に達するまでは、ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御を所定の固定制御にしたまま直並列回路に対する直並列デューティ比制御を行う。すなわち、制御部は、直並列デューティ比に一定の補正（変更）の余地があるときにはブリッジコンバータ回路のスイッチング制御を固定し、直並列回路の直並列デューティ比制御によってＤＣリンク部の電圧を可変制御する。
【００１７】
これに対して、直並列回路の直並列デューティ比が上記制御限度値に達したとき、すなわち、直並列デューティ比の補正（変更）の余地が一定値を超えて少なくなると、制御部は、ブリッジコンバータ回路に対するスイッチング制御を所定の可変制御に変更する。つまり、ブリッジコンバータ回路のスイッチング制御によってＤＣリンク部の電圧の可変制御を行う。
【００１８】
このように、本発明に係るパワーコンディショナでは、パワーコンディショナの制御部が、コンバータ回路部の直並列回路の直並列デューティ比に制御限度値を設定し、直並列回路がフル並列状態となることを防ぐので、直並列回路の直並列デューティ比を補正してパワーコンディショナの入力電流のリップルを常に抑制することができる。
【００１９】
そして、本発明はその好適な実施態様として、上記ブリッジコンバータは、電流共振型で構成されることを特徴とする。
【００２０】
また、他の好適な実施態様として、上記制御部は、パワーコンディショナの入力電流のリップル電流に基づいて、上記直並列回路の直並列デューティ比を補正するリップル抑制回路を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、パワーコンディショナの制御部が、コンバータ回路部の直並列回路の直並列デューティ比に制御限度値を設定し、直並列回路がフル並列状態となることを防ぐので、常に直並列回路の直並列デューティ比を補正してパワーコンディショナの入力電流のリップルを抑制することができる。したがって、特に、発電部として燃料電池を用いる場合において、リップル電流による燃料電池の劣化を防止できるとともに、燃料効率の高い発電を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るパワーコンディショナを備えた燃料電池発電システムの概略構成を示す回路ブロック図である。
【図２】同パワーコンディショナのコンバータ回路部の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】同パワーコンディショナのコンバータ回路部に備えられる直並列回路を制御するパルス信号の一例を示す波形図であって、図３（ａ）はこのパルス信号に対するリップル抑制回路の補正領域を例示しており、図３（ｂ）は同パルス信号のＯＦＦデューティが大きくリップル抑制回路による補正領域を確保できない状態の一例を示しており、図３（ｃ）は同パルス信号のＯＦＦデューティに制御限度値を設定した状態の一例を示しており、さらに、図３（ｄ）はフルブリッジコンバータ回路のスイッチング制御を可変制御とした状態の一例を示している。
【図４】同パワーコンディショナの制御部によるコンバータ回路部の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るパワーコンディショナを備えた燃料電池発電システムの概略構成を示している。図１に示す燃料電池発電システム１は、燃料電池２で発電された直流電力を家庭内の電気負荷４に供給可能な交流電力に変換して電気負荷４に供給するシステムであって、燃料電池２とパワーコンディショナ３とを主要部として備えている。なお、図１において、５は商用電源（たとえば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの単相交流１００／２００Ｖの電源）などの電力系統を示している。
【００２４】
燃料電池２は、周知のとおり、水素（水素リッチガス）と酸素（空気）の電気化学反応によって得られる電気エネルギを直流電力として取り出す発電装置であって、電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック（発電部）２１と、燃料電池スタック２１に燃料となる水素リッチガスや空気を供給するなど燃料電池スタック２１を動作させるために必要な周辺機器で構成された補機２２と、補機２２の制御を行う補機の制御部（以下、「ＦＣ制御部」と称する。）２３とを主要部として備えている。
【００２５】
ここで、燃料電池としては、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）などが知られているが、本実施形態では、燃料電池２として固体酸化物型燃料電池を用いている。
【００２６】
補機２２は、燃料電池スタック２１を動作させる周辺機器であって、この補機２２には、水蒸気改質法により水素リッチガスを生成する燃料改質装置が含まれており、燃料改質装置に燃料となる都市ガスを供給するガス供給ブロワや、改質用水を供給する水供給ポンプ、さらには燃料改質装置や燃料電池スタック２１に空気を供給する空気供給用ファンなどが備えられている。
【００２７】
ＦＣ制御部２３は、補機２２を構成する上記周辺機器の制御を行う制御装置であって、補機の制御基板（以下、「補機制御基板」と称する。）上に搭載されたマイコン（図示せず）を主要部として構成されている。そして、このＦＣ制御部２３は、燃料電池２の動作時（発電中）において、燃料電池２の出力電流の目標値を設定し、この目標値に基づいて燃料電池スタック２１への燃料供給量を制御するようにプログラムされている。なお、この目標値の設定は、たとえば、ＦＣ制御部２３が燃料電池スタック２１の温度を監視し、その温度から発電可能な電力量を演算し、この電力量を超えない範囲で設定するように構成されている。
【００２８】
ここで、ＦＣ制御部２３が搭載される補機制御基板は燃料電池スタック２１や補機２２が収容された筐体内に収容される電装基板であって、この基板には上記マイコンの他、後述するパワーコンディショナ３の制御部（以下、「ＰＣ制御部３４」と称する。）と通信を行うための通信手段（図示せず）が備えられており、この通信手段を介してＦＣ制御部２３がＰＣ制御部３４と通信可能に構成されている。なお、ＦＣ制御部２３とＰＣ制御部３４の通信は有線または無線のいずれの方式によって行われてもよい。また、この補機制御基板には、補機２２に備えられた電気負荷に電力を供給する補機電源部（図示せず）も搭載されている。
【００２９】
パワーコンディショナ３は、燃料電池２（燃料電池スタック２１）で発電された直流電力を電力系統５に連系可能な交流電力に変換する電力変換装置であって、コンバータ回路部３１と、インバータ回路部３２と、整流回路部３３と、ＰＣ制御部３４とを主要部として備えている。
【００３０】
コンバータ回路部３１は、燃料電池２から出力される直流電力の電圧を所定電圧まで昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータで構成されている。
【００３１】
図２は、コンバータ回路部３１の概略回路構成の一例を示している。この図２に示すコンバータ回路部３１は、フルブリッジコンバータ回路Ａと直並列回路Ｂとを主要部として構成されている。
【００３２】
フルブリッジコンバータ回路Ａは、電流共振型のフルブリッジコンバータであって、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、昇圧トランスＴ１，Ｔ２と、ブリッジダイオードなどの整流回路ＢＤ１，ＢＤ２を主要部として備えている。具体的には、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４とがそれぞれ直列に接続されるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３およびスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４で構成される各直列回路が入力用のコンデンサＣ１を介して図外の燃料電池スタック２１に並列に接続されている。
【００３３】
また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３間の接続部が昇圧トランスＴ１，Ｔ２の一次側巻線の一端にそれぞれコンデンサＣ２，Ｃ３を介して接続されるとともに、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４間の接続部が昇圧トランスＴ１，Ｔ２の一次巻線の他端にそれぞれ接続されている。なお、このようにフルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれゲート端子（制御端子）がＰＣ制御部３４に接続され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング動作はＰＣ制御部３４によって制御されるようになっている（フルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング制御）。
【００３４】
そして、昇圧トランスＴ１，Ｔ２の二次側巻線にはそれぞれ整流回路ＢＤ１，ＢＤ２が接続され、これら整流回路ＢＤ１，ＢＤ２の各出力側がそれぞれ直並列回路Ｂに接続されている。
【００３５】
直並列回路Ｂは、回路の直列・並列を切り替えることによってフルブリッジコンバータ回路Ａの出力電圧を１〜２倍の範囲で変更する回路であって、コンデンサＣ４〜Ｃ６と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、コイルＬ１と、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ５とを主要部として備えている。
【００３６】
具体的には、整流回路ＢＤ１の出力側の一端がコイルＬ１を介して図外のＤＣリンクコンデンサ３７の一端に接続されるとともに、その他端が直並列回路Ｂの直列・並列の切替動作を行うスイッチング素子Ｑ５を介して整流回路ＢＤ２の出力側の一端に接続され、さらに、整流回路ＢＤ２の出力側の他端が図外のＤＣリンクコンデンサ３７の他端に接続されている。すなわち、この直並列回路Ｂでは、スイッチング素子Ｑ５をＯＦＦにすると１倍の電圧が、スイッチング素子Ｑ５をＯＮにすると２倍の電圧が出力され、スイッチング素子Ｑ５のゲート端子（制御端子）にＰＷＭのパルス信号を与えることで、コンバータ回路部３１の出力電圧を１〜２倍の範囲で調節できるようになっている。なお、各整流回路ＢＤ１，ＢＤ２の出力側にはそれぞれコンデンサＣ４，Ｃ５とダイオードＤ１，Ｄ２が並列に接続されている。また、直並列回路Ｂの出力側には出力用のコンデンサＣ６が備えられている。
【００３７】
そして、本実施形態に示すパワーコンディショナ３では、ＰＣ制御部３４は、リップル抑制回路３５を介して直並列回路Ｂのスイッチング素子Ｑ５にＰＷＭのパルス信号を与えて、直並列回路Ｂの動作を制御するように構成されている。
【００３８】
リップル抑制回路３５は、コンバータ回路部３１の入力電流のリップル（リップル電流）を監視して、リップル電流が小さくなるように直並列回路Ｂのスイッチング素子Ｑ５に与えるパルス信号のデューティ比（直並列デューティ比）を補正する回路であって、図３（ａ）に鎖線で示すように、ＰＣ制御部３４で設定される直並列デューティ比を一定範囲で（たとえば、±５％の補正領域をもってデューティ比を）補正するように構成されている。
【００３９】
インバータ回路部３２は、コンバータ回路部３１で昇圧された直流電力を電力系統５に連系可能な交流電力（たとえば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの単相交流１００／２００Ｖ）に変換するＤＣ／ＡＣインバータで構成される。このインバータ回路部３２は、その入力側がＤＣリンクコンデンサ３７を介してコンバータ回路部３１と接続されており、その出力側が系統連系切替スイッチ３８を介して家庭内の電気負荷４（たとえば、蛍光灯や冷蔵庫など）に接続されている。
【００４０】
系統連系切替スイッチ３８は、燃料電池２で発電された電力を電力系統５に系統連系させるためのスイッチであって、系統連系時にはこのスイッチ３８の接点がインバータ回路部３２側に接続されることにより、燃料電池２で発電された電力が電気負荷４に供給されるようになっており、解列時にはこのスイッチ３８の接点が整流回路部３３側に接続されることにより、電力系統５からの電力が整流回路部３３に供給されるようになっている。なお、この系統連系切替スイッチ３８の接点はＰＣ制御部３４によって制御される。
【００４１】
整流回路部３３は、系統連系切替スイッチ３８を介して電力系統５から供給される交流電力を直流電力に変換するための整流回路で構成されている。この整流回路部３３として、本実施形態ではブリッジダイオード回路が用いられており、このブリッジダイオード回路で整流された直流電力がインバータ回路部３２の入力側に接続されている。なお、この整流回路部３３は、燃料電池２が発電を行っていないときにＰＣ制御部３４やＦＣ制御部２３に電力系統５側からの電力を供給するために備えられている。
【００４２】
ＰＣ制御部３４は、パワーコンディショナ３の各部の動作を制御する制御装置であって、パワーコンディショナ３の制御基板上に搭載されたマイコン（図示せず）を主要部として構成されている。そして、本実施形態では、このＰＣ制御部３４は、後述するように、コンバータ回路部３１のフルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４および直並列回路Ｂのスイッチング素子Ｑ５を制御するように構成されている。
【００４３】
そこで、次に、ＰＣ制御部３４によるコンバータ回路部３１の制御について説明する。
本実施形態に示すパワーコンディショナ３では、ＰＣ制御部３４によるフルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング制御は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングによるスイッチングロスが少なくなるように、あらかじめ設定された所定のタイミングで各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をスイッチングさせるように構成されている。すなわち、このパワーコンディショナ３では、パワーコンディショナ３（フルブリッジコンバータ回路Ａ）に対する入力電圧が変化しても、ＰＣ制御部３４は、原則として、同じ制御を継続する（制御内容が固定された固定制御となる）ように設定されている。
【００４４】
そして、パワーコンディショナ３の入力電圧に変化があった場合には、ＰＣ制御部３４は、直並列回路Ｂのスイッチング素子Ｑ５のゲート端子に与えるパルス信号の直並列デューティ比を変化させて、ＤＣリンクコンデンサ３７の電圧が所定（一定）の電圧となるように直並列回路Ｂの出力電圧を制御する（直並列デューティ比制御を行う）ように構成されている。
【００４５】
以上がＰＣ制御部３４によるコンバータ回路部３１の制御の原則的な動作であるが、本実施形態に示すパワーコンディショナ３では、上述したように、直並列回路Ｂのスイッチング素子Ｑ５に与えられるパルス信号には、リップル抑制回路３５による補正領域があることから、この制御との関連で、ＰＣ制御部３４は以下のような制御を行うように構成されている。
【００４６】
すなわち、たとえば、パワーコンディショナ３に対する入力電圧が、コンバータ回路部３１の設計値（回路設計上想定した最大電圧）以上となった場合、直並列回路Ｂのスイッチング素子Ｑ５のＯＦＦデューティが１００％となって、直並列回路Ｂがフル並列の状態になる。このようなフル並列の状態を許容すると、図３（ｂ）に示すように、リップル抑制回路３５による直並列デューティ比の補正領域が確保できなくなり、リップル抑制回路３５によるリップル抑制作用が機能しなくなってしまう。
【００４７】
そのため、本実施形態に示すパワーコンディショナ３では、このような補正領域の確保ができない状態を回避するために、ＰＣ制御部３４は、直並列回路Ｂの直並列デューティ比の設定にあたり、直並列回路Ｂがフル並列状態にならない範囲で、直並列回路Ｂの直並列デューティ比に制御限度値を設定し、この制御限度値を超えてＯＦＦデューティが大きくならないように構成されている。
【００４８】
具体的には、たとえば、リップル抑制回路３５による直並列デューティ比の補正領域が±５％である場合、少なくとも５％の補正領域が確保できるように、ＰＣ制御部３４は、直並列デューティのＯＦＦデューティ期間が９５％を超えないように制御限度値を設定する（図３（ｃ）参照）。したがって、この場合の制御限度値は、上記９５％を上限としてそれ以下の値（たとえば、９０％など）に適宜設定される。なお、リップル抑制回路３５による直並列デューティ比の補正領域の数値は適宜設定可能である。また、それに伴って制御限度値も適宜変更されることはいうまでもない。
【００４９】
そして、このように構成されたパワーコンディショナ３では、燃料電池２が発電を開始すると、ＰＣ制御部３４は、直並列回路Ｂの直並列デューティ比制御にあたり、図４ステップＳ１に示すように、直並列回路ＢのＯＦＦデューティが上記制御限度値（図示例では、９５％）になったか否かを判断し、ＯＦＦデューティが９５％になればそれ以上ＯＦＦデューティが大きくならないように制限を行って（図４ステップＳ２参照）、フルブリッジコンバータ回路Ａによる電圧制御（可変制御）を開始する（図４ステップＳ３参照）。これに対し、直並列回路ＢのＯＦＦデューティが上記制御限度値未満であれば、フルブリッジコンバータ回路Ａの可変制御を停止して固定制御とする（図４ステップＳ４参照）。
【００５０】
このように、本実施形態に係るパワーコンディショナ３では、直並列回路Ｂがフル並列状態にならない範囲で直並列回路Ｂの直並列デューティ比に制御限度値を設定したことにより、直並列回路Ｂの直並列デューティ比制御だけではＤＣリンクコンデンサ３７の電圧を上記所定電圧にすることができなくなる場合が生じ得るが、その場合、ＰＣ制御部３４は、フルブリッジコンバータ回路Ａに対するスイッチングの固定制御を解除して所定の可変制御、すなわち、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングのタイミングを可変させて、ＤＣリンクコンデンサ３７の電圧が所定の電圧となるようにフルブリッジコンバータ回路Ａの制御を行うようになっている。
【００５１】
なお、このようにフルブリッジコンバータ回路Ａのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に対する固定制御を解除すると、図３（ｄ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングによってスイッチングロスが発生するが、直並列回路Ｂの直並列デューティ比が制御限度値に達する（パワーコンディショナ３の入力電圧が高くなる）のは、燃料電池スタック２１の発電開始時か、あるいは、制御に異常があるときにほぼ限定されるので、スイッチングの効率よりも燃料電池スタック２１の劣化防止を優先することとしている。
【００５２】
このように、本実施形態に示すパワーコンディショナ３では、ＰＣ制御部３４が直並列回路Ｂがフル並列状態にならない範囲で直並列回路Ｂの直並列デューティ比に制御限度値を設定し、直並列回路Ｂの直並列デューティ比が制御限度値に達するまでは、フルブリッジコンバータ回路Ａに対するスイッチング制御を所定の固定制御にしたまま、直並列回路Ｂに対する直並列デューティ比制御を行う一方、直並列回路Ｂの直並列デューティ比が上記制御限度値に達したときは、フルブリッジコンバータ回路Ａに対するスイッチング制御を所定の可変制御にするので、リップル抑制回路３５によるリップル抑制作用が有効に機能し、常に直並列回路Ｂの直並列デューティ比を補正してパワーコンディショナ３の入力電流のリップルを抑制することができる。したがって、リップル電流による燃料電池の劣化を防止できるとともに、燃料効率の高い発電を実現することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００５４】
たとえば、上述した実施形態では、本発明に係るパワーコンディショナ３を燃料電池２で発電された直流電力の電力変換に用いた場合を示したが、本発明に係るパワーコンディショナ３は直流電力を発電する発電部であれば他の構成の発電部（たとえば、太陽電池発電装置や風力発電装置など）の電力変換用に用いられてもよい。
【００５５】
また、上述した実施形態では、コンバータ回路部３１において直並列回路Ｂと組み合わされるコンバータとしてフルブリッジコンバータ回路Ａを用いた場合を示したが、ここで使用するコンバータはハーフブリッジコンバータ回路であってもよい。また、上述した実施形態では電流共振型のブリッジコンバータ回路を示したが、電圧共振型のコンバータ回路を用いてもよい。
【００５６】
また、上述した実施形態では、コンバータ回路部３１に備えられるスイッチング素子としてＦＥＴを用いた場合を示したが、スイッチング素子としてはＩＧＢＴなどの他のスイッチング素子を用いることも可能である。また同様に、整流回路ＢＤ１，ＢＤ２としてブリッジダイオードを用いた場合を示したが、他の整流素子や整流回路を用いることも勿論可能である。
【００５７】
また、上述した実施形態では、ＦＣ制御部２３とＰＣ制御部３４を別体に構成した場合を示したが、これらは一体的に構成することも可能である。また、上述した実施形態では、燃料電池２の筐体とパワーコンディショナ３の筐体を別体に構成したが、両者を一体的に構成することも可能である。
【００５８】
また、上述した実施形態では、本発明を燃料電池発電のみのシステムで構成する場合を示したが、燃料電池２で発生する排熱を利用して温水を生成するコージェネレーションシステムとして本発明を構成することも勿論可能である。
【００５９】
さらに、上述した実施形態では、燃料電池２として、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いた場合を示したが、ＳＯＦＣ以外の燃料電池（たとえば、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）など）に本発明を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１              燃料電池発電システム
２              燃料電池
３              パワーコンディショナ
４              電気負荷
５              電力系統
２１            燃料電池スタック
２２            補機
２３            ＦＣ制御部（燃料電池の制御部）
３１            コンバータ回路部
３２            インバータ回路部
３３            整流回路部
３４            ＰＣ制御部（パワーコンディショナの制御部）
３５            リップル抑制回路
３７            ＤＣリンクコンデンサ（ＤＣリンク部）
３８            系統連系切替スイッチ
Ａ              フルブリッジコンバータ回路（ブリッジコンバータ回路）
Ｂ              直並列回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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