(57)【要約】ＩＴ負荷等の負荷に電力を供給する方法は、少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを用いて出力電力を提供するステップと、前記出力電力の第１部分をグリッドを介して前記負荷のＡ側給電部に提供するステップと、前記出力電力の第２部分を前記負荷のＢ側給電部に提供するステップと、を具備する。
2014521291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電力を生成するように構成された少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールと、
前記少なくとも１つのパワーモジュールと１つのグリッドとの間に電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する少なくとも１つの第１出力モジュールと、
前記少なくとも１つのパワーモジュールが前記少なくとも１つの第１出力モジュールを介して負荷のＡ側給電部に電力を供給するように構成されるように前記負荷の前記Ａ側給電部に前記グリッドを電気的に接続する第１バスと、
前記少なくとも１つのパワーモジュールと前記負荷のＢ側給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する少なくとも１つの第２出力モジュールと、
を具備する発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記負荷がＩＴ負荷を含み、
前記少なくとも１つの第１出力モジュールが入出力モジュールを含み、
前記少なくとも１つの第２出力モジュールが少なくとも１つの無停電パワーモジュールを含み、
前記少なくとも１つのパワーモジュールにより生成される出力電力の第１部分が前記少なくとも１つの入出力モジュールを介して前記グリッドに提供されると共に該グリッドから前記負荷の前記Ａ側給電部に提供され、
前記少なくとも１つのパワーモジュールにより生成された出力電力の第２部分が前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールを介して前記負荷の前記Ｂ側給電部に提供される、
発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記出力電力の前記第１部分が前記少なくとも１つのパワーモジュールからの総出力電力の約５０％であり、前記出力電力の前記第２部分が前記少なくとも１つのパワーモジュールからの前記総出力電力の約５０％である、発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記少なくとも１つのパワーモジュールからの総出力電力が前記負荷に電力供給するために必要な総電力の少なくとも約１００％である、発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記負荷に電力を提供するために前記グリッドから引き出される正味電力が実質的にゼロである、発電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ＩＴ負荷がデータセンターに配置されたコンピュータ、サーバー、ルーター、ラック及び電源接続部の少なくとも１つを含む、発電システム。
【請求項７】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記グリッドと前記負荷の前記Ａ側給電部との間に電気的に結合されたディーゼルジェネレータ及び無停電電源の少なくとも１つを更に具備する、発電システム。
【請求項８】
請求項２に記載の発電システムにおいて、前記無停電パワーモジュールと前記負荷の前記Ｂ側給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つの補助電源を更に具備する、発電システム。
【請求項９】
前記補助電源が第２グリッドを有する、請求項８に記載の発電システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の発電システムにおいて、前記無停電パワーモジュールの出力と前記補助電源との間に配置された切替スイッチを更に具備し、前記切替スイッチからの出力が前記負荷の前記Ｂ側給電部に提供される、発電システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の発電システムにおいて、前記無停電パワーモジュールの出力と前記補助電源との間に配置された力率改善整流器を更に具備し、前記力率改善整流器からの出力が前記負荷の前記Ｂ側給電部に提供される、発電システム。
【請求項１２】
前記力率改善整流器が絶縁バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）整流器である、請求項１１に記載の発電システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記負荷が前記Ａ側給電部及び前記Ｂ側給電部の少なくとも１つを介した当該負荷への継続的な電力を維持するための電力探索スイッチを有する、発電システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記負荷が前記Ａ側給電部及び前記Ｂ側給電部の少なくとも１つから電力を競売の形式で引き出す２組の電力回路を備えたデュアルコード電源を有する、発電システム。
【請求項１５】
前記負荷が１つ以上の医療装置を含む、請求項１に記載の発電システム。
【請求項１６】
前記負荷が１つ以上の交流負荷を含む、請求項１に記載の発電システム。
【請求項１７】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記負荷が機関車、誘導炉及び製造検査用Ｘ線機械の少なくとも１つを含む、発電システム。
【請求項１８】
請求項２に記載の発電システムにおいて、前記少なくとも１つの入出力モジュールの前記少なくとも１つの電力調整構成要素が交流電力出力を前記グリッドに提供するためのインバータを含む、発電システム。
【請求項１９】
請求項２に記載の発電システムにおいて、前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールの前記少なくとも１つの電力調整構成要素が交流電力出力を前記負荷の前記Ｂ側給電部に提供するためのインバータを含む、発電システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の発電システムにおいて、前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールが前記少なくとも１つのパワーモジュールからの入力直流給電をＤＣバス上の出力直流給電に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを有する、発電システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の発電システムにおいて、前記ＤＣバスの電圧が前記少なくとも１つのパワーモジュールからの入力直流給電の電圧とは異なる、発電システム。
【請求項２２】
前記ＤＣバスの電圧が４００〜６００ＶＤＣである、請求項２１に記載の発電システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールがエネルギ蓄積装置を有する、請求項２０に記載の発電システム。
【請求項２４】
出力電力を生成する少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールと、
少なくとも１つのＤＣ／ＡＣインバータと、前記少なくとも１つのパワーモジュールと負荷の直接直流給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つのＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する少なくとも１つ無停電パワーモジュールと、
前記少なくとも１つのパワーモジュールと前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールとを電気的に接続するＤＣ入力バスと、
前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールと負荷とを電気的に接続するＤＣ出力バスと、
を具備し、
前記少なくとも１つのパワーモジュールにより生成される出力電力の少なくとも一部が前記ＤＣ入力バスを介して前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールに第１電圧で提供され、該少なくとも１つの無停電パワーモジュールから前記ＤＣ出力バスを介して前記負荷に前記第１電圧とは異なる第２電圧で提供される、
発電システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の発電システムにおいて、前記少なくとも１つのパワーモジュールにより生成された出力電力の一部をグリッドに提供するために前記少なくとも１つのパワーモジュールに電気的に結合されたインバータを有する少なくとも１つの入出力モジュールを更に具備し、前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールが前記ＤＣ／ＡＣインバータを介して前記グリッドから電力を受け取るように構成されている、発電システム。
【請求項２６】
請求項２４に記載の発電システムにおいて、前記負荷が少なくとも１つの医療装置を含み、複数の個別の直流出力を提供して前記少なくとも１つの医療装置に給電するための医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力として前記ＤＣ出力バスからの電力が提供される、発電システム。
【請求項２７】
請求項２４に記載の発電システムにおいて、前記負荷が少なくとも１つの交流負荷を含み、前記少なくとも１つの交流負荷のための所定交流周波数への変換を行うモータドライバへの入力として前記ＤＣ出力バスからの電力が提供される、発電システム。
【請求項２８】
請求項２４に記載の発電システムにおいて、前記負荷からの制動電流が前記ＤＣ入力バスに提供されるように前記ＤＣ入力バスが前記負荷に接続されており、前記制動電流からの電力の少なくとも一部が前記グリッドに給電され、前記制動電流からの電力の少なくとも一部がエネルギ蓄積装置に蓄積される、発電システム。
【請求項２９】
前記ＤＣ出力バスに電気的に結合された少なくとも１つのマイクロタービン発電機を更に具備する、請求項２４に記載の発電システム。
【請求項３０】
負荷に電力を提供する方法であって、
少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを用いて出力電力を生成するステップと、
前記出力電力の第１部分をグリッドを介して前記負荷のＡ側給電部に提供するステップと、
前記出力電力の第２部分を前記負荷のＢ側給電部に提供するステップと、
を具備する、方法。
【請求項３１】
前記負荷がＩＴ負荷を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法において、前記第１部分を提供するステップが前記少なくとも１つのパワーモジュールからの総出力電力の約５０％を前記グリッドに提供するステップを有し、前記第２部分を提供するステップが前記少なくとも１つのパワーモジュールからの前記総電力の約５０％を前記Ｂ側給電部に提供するステップを有する、方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の方法において、前記出力電力を生成するステップが前記負荷に電力供給するために必要な総電力の少なくとも約１００％を生成するステップを有する、方法。
【請求項３４】
請求項３０に記載の方法において、前記少なくとも１つのパワーモジュールにより供給される出力電力に加えて、前記グリッドから前記負荷により引き出される正味電力が実質的にゼロであるように前記負荷に電力が供給される、方法。
【請求項３５】
請求項３０に記載の方法において、前記第１部分を提供するステップが、少なくとも１つのＤＣ／ＡＣインバータを有する入出力モジュールに前記出力電力の前記第１部分を直流として提供するステップと、調整後の電力を前記入出力モジュールから前記グリッドに交流として供給するステップと、を有する、方法。
【請求項３６】
請求項３０に記載の方法において、前記第２部分を提供するステップが、少なくとも１つのＤＣ／ＡＣインバータを有する無停電モジュールに前記出力電力の前記第２部分を直流として提供するステップと、調整後の電力を前記無停電パワーモジュールから前記Ｂ側給電部に交流として提供するステップと、を有する、方法。
【請求項３７】
前記負荷が１つ以上の直流使用医療装置を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
前記負荷が１つ以上の交流負荷を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３９】
前記負荷が機関車、誘導炉、及び、製造検査用Ｘ線機械の少なくとも１つを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項４０】
前記グリッドが電力供給停止状態になったときに前記負荷による電力スパイクが実質的にない、請求項３０に記載の方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の方法において、前記出力電力の前記第１部分と前記出力電力の前記第２部分とが前記負荷の電力要求の１００％よりも大きく、前記出力電力の前記第１部分と前記出力電力の前記第２部分との少なくとも一部が前記負荷が配置されている施設に提供され、前記出力電力の前記第１部分と前記出力電力の前記第２部分とが前記少なくとも１つのパワーモジュールの約１００％の資産活用である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、本明細書に組み込まれる２０１１年６月２７日に出願された米国仮出願第６１／５０１，３８２号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
電力システムは、建物等、電気器具、照明、ツール、エアコン、加熱ユニット、工場の機械設備、蓄電ユニット、コンピュータ、セキュリティシステム等の１つ以上の負荷に電力を供給するために使用される。負荷に電力を供給するために使用される電気は、多くの場合、配電網から受け取られる。しかしながら、負荷用の電気は、燃料電池、太陽電池アレイ、風力タービン、熱電デバイス、バッテリ等の代替電力源を介しても供給可能である。電気グリッドと組み合わせて代替電力源を使用可能であるし、１つの電力システムに複数の代替電力源を組み合わせることもできる。これら代替動力源は、概して、その直流出力を交流電流（ＡＣ）に変換した後に組み合わされる。このため、代替動力源の同期が必要である。
【０００３】
更に、多くの代替電力源は、補助電力を送出するポンプ及びブロア等の機械を使用する。これらポンプ及びブロア用のモータは、典型的には、速度制御を必要とする３相交流モータである。代替電力源が直流電流（ＤＣ）を生成する場合、直流電流は、モータへの供給前に幾つかの状態の電力変換を受ける。或いは、ポンプ及びブロア等用のモータへの電力は、電気グリッド、インバータ及び可変周波数ドライブを用いて提供される。こうした構成において、インバータの２つのステージの電力変換は、交流駆動可変周波数ドライブの構成要素を駆動するための２つの追加のステージの電力変換を伴う。一般に、行われる各電力変換ステージは、システムのコストを上昇させ、システムを複雑化し、システムの効率を低下させる。
【０００４】
グリッドと連係していたり連係していなかったりする燃料電池ジェネレータであって、グリッドとの連係なしで互いに並列な燃料電池ジェネレータ等の個別の分散型ジェネレータの作動には、電流源から電圧源への切替が許容されなければならない点で課題がある。更に、多くのグリッド独立ジェネレータの並列制御が課題である。
【０００５】
モード・モード切替の課題に対処するために、二重インバータ構成が利用される。これは、第1のインバータがグリッド連係で使用され、第２のインバータが自立負荷と共に使用されることを可能にする。固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の入出力モジュールの内部に配置された負荷専用インバータを備えた例示的な二重インバータ構成が米国特許出願出願第１２／１４８，４８８（２００８年５月２日出願：発明の名称「無停電燃料電池システム」）に記載されており、その開示内容は、あらゆる目的のためにその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００６】
別のアプローチは、５〜１０サイクルで電力を切ってモードを切り替えるものである。１つのインバータが使用される場合、グリッド連係を切って電圧モード制御を確立するためには、５〜１０サイクルの時間が必要である。
【０００７】
更に別のアプローチは、周波数ドループを用いてグリッド連係送出又は負荷自立出力制御における共有電力量を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，７０５，４９０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，７１３，６４９号明細書
【発明の概要】
【０００９】
実施形態は、出力電力を生成するように構成された少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを有する発電システムと、前記少なくとも１つのパワーモジュールとグリッドとの間に電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する少なくとも１つの第１出力モジュールと、前記少なくとも１つのパワーモジュールが前記少なくとも１つの第１出力モジュールを介して負荷のＡ側給電部に電力を供給するように構成されるように負荷のＡ側給電部にグリッドを電気的に接続する第１バスと、前記少なくとも１つのパワーモジュールと負荷のＢ側給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する少なくとも１つの第２出力モジュールと、を具備する。
【００１０】
更なる実施形態は、出力電力を生成する少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを有する発電システムと、少なくとも１つのＤＣ／ＡＣインバータ及び前記少なくとも１つのパワーモジュールと負荷の直接直流給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つのＤＣ／ＤＣコンバータを有する少なくとも１つの無停電パワーモジュールと、前記少なくとも１つのパワーモジュールと前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールとを電気的に接続するＤＣ入力バスと、前記少なくとも１つの無停電パワーモジュールと負荷とを電気的に接続するＤＣ出力バスと、を有する。少なくとも１つのパワーモジュールにより生成された出力電力の少なくとも一部は、ＤＣ入力バスを介して少なくとも１つの無停電パワーモジュールに第１電圧で提供されると共に、少なくとも１つの無停電パワーモジュールからＤＣ出力バスを介して負荷に前記第１電圧とは異なる第２電圧で提供される。
【００１１】
更なる実施形態は、負荷に電力を供給する方法であって、少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを用いて出力電力を生成するステップと、出力電力の第１部分をグリッドを介して負荷のＡ側給電部に提供するステップと、出力電力の第２部分を負荷のＢ側給電部に提供するステップと、を具備する、方法を含む。
【００１２】
更に別の実施形態は、負荷に電力を提供する方法であって、少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを用いて出力電力を生成するステップと、グリッドに出力電力の第１部分を提供するステップと、第１電圧から第２電圧に出力電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータに出力電力の第２部分を提供するステップと、負荷に出力電力を第２電圧で提供するステップと、を具備する、方法を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは１つの実施形態に係るシステムを示したブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｃ】図１Ｃは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｄ】図１Ｄは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｅ】図１Ｅは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｆ】図１Ｆは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｇ】図１Ｇは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｈ】図１Ｈは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｉ】図１Ｉは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｊ】図１Ｊは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図１Ｋ】図１Ｋは或る作動モードにある図１Ａのシステムを示している。
【図２】図２は１つの実施形態に係るＤＣマイクログリッドを示すブロック図である。
【図３】図３は１つの実施形態に係るＤＣマイクログリッドを示すブロック図である。
【図４】図４は１つの実施形態に係る「双方向」作動用に構成されたインバータを有するＩＯＭを示すブロック図である。
【図５】図５は１つの実施形態に係るデュアルモード機能用に構成されたインバータを有するＩＯＭを示すブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは１つの実施形態に係る電気自動車（ＥＶ）充電ステーションに電力を供給するための図１に示したタイプのシステムの或る作動モードを示している。
【図６Ｂ】図６Ｂは１つの実施形態に係る電気自動車（ＥＶ）充電ステーションに電力を供給するための図１に示したタイプのシステムの或る作動モードを示している。
【図６Ｃ】図６Ｃは１つの実施形態に係る電気自動車（ＥＶ）充電ステーションに電力を供給するための図１に示したタイプのシステムの或る作動モードを示している。
【図６Ｄ】図６Ｄは１つの実施形態に係る電気自動車（ＥＶ）充電ステーションに電力を供給するための図１に示したタイプのシステムの或る作動モードを示している。
【図６Ｅ】図６Ｅは１つの実施形態に係る電気自動車（ＥＶ）充電ステーションに電力を供給するための図１に示したタイプのシステムの或る作動モードを示している。
【図７Ａ】図７Ａは「Ａ」側給電部と「Ｂ」側給電部とを有するデータセンター負荷に電力を供給するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは「Ａ」側給電部と「Ｂ」側給電部とを有するデータセンター負荷に電力を供給するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図８】図８は医療施設に電力を供給するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図９】図９は医療施設に電力を供給するためのシステムの更なる実施形態を示すブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは交流負荷に直流給電を提供するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは交流負荷に直流給電を提供するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図１１】図１１は分散型ジェネレータパワーモジュール及びマイクロタービンを用いて負荷に電力を供給するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、１つの実施形態に係る燃料電池システムは、１つの無停電パワーモジュール（ＵＰＭ）１０２と、１つの入出力モジュール（ＩＯＭ）１０４と、１つ以上のパワーモジュール１０６と、を有する。２つ以上のパワーモジュール１０６、例えば、６〜１０のパワーモジュール１０６がある場合、各パワーモジュールは、それ自身のハウジングを有する。各ハウジングは、キャビネット或いは他のタイプの完全又は部分エンクロージャー、例えば、２００９年７月８日に出願され全ての内容が本明細書に組み込まれる米国特許出願番号第１２／４５８，３５５に記載されたキャビネットを有する。複数のパワーモジュールが１つ以上の行をなし或いは他の構成で配置されてもよい。
【００１５】
ＵＰＭ１０２は、少なくとも１つのＤＣ／ＡＣインバータ１０２Ａを有する。所望により、インバータアレイを用いてもよい。当該技術分野において公知の適切なインバータを用いることができる。ＵＰＭ１０２は、必要に応じて、パワーモジュール１０６からのＤＣバス１１２の出力と少なくとも１つのインバータ１０２Ａの入力とに接続される入力ダイオード１０２Ｂ等の入力整流器を有する。又、ＵＰＭは、必要に応じて、ユーティリティグリッド等の電力グリッド１１４の出力と少なくとも１つのインバータ１０２Ａの入力とに接続される昇圧型ＰＦＣ整流器１０２Ｃを有する。
【００１６】
ＩＯＭ１０４は、１つ以上の電力調整構成要素を有する。電力調整構成要素は、直流電力を交流電力に変換する要素、例えば、ＤＣ／ＡＣインバータ１０４Ａ等（例えば、全ての内容が本明細書に含まれる特許文献１に記載のＤＣ／ＡＣインバータ）と、グリッドに出力される交流電力用の電気コネクタと、電気的過渡を管理するための回路と、システムコントローラ（例えば、コンピュータ又は専用の制御ロジック装置又は回路等）と、を有する。電力調整構成要素は、燃料電池モジュールからの直流電力を様々な交流電圧及び周波数に変換するように設計されている。２０８Ｖで且つ６０Ｈｚ、４８０Ｖで且つ６０Ｈｚ、４１５Ｖで且つ５０Ｈｚ及び他の一般的な電圧で且つ周波数用の設計が提供される。
【００１７】
各パワーモジュール１０６のキャビネットは、１つ以上のホットボックスを収容するように構成されている。各ホットボックスは、導電インターコネクトプレートにより分離されたセラミック酸化物電解質を有する固体酸化物燃料電池の１つ以上のスタック又は列等の燃料電池１０６Ａの１つ以上のスタック又は列（一般に「セグメント」と呼ばれる）を有する。ＰＥＭ、溶融炭酸塩、リン酸等の他のタイプの燃料電池が使用されてもよい。
【００１８】
多くの場合、燃料電池は、「スタック」と呼ばれるユニットとして組み合わされ、このスタック内において、燃料電池が電気的に直列に接続され且つインターコネクトとして機能するガスセパレータプレート等の導電インターコネクトにより分離されている。燃料電池スタックは、両端に導電性エンドプレートを有する。燃料電池スタックは、汎用の場合、直列に接続された１つ以上の燃料電池スタック（例えば、１つの燃料電池スタックのエンドプレートが次の燃料電池スタックのエンドプレートに電気的に接続されている）を有するいわゆる燃料電池セグメント又は列である。この燃料電池セグメント又は列は、当該燃料電池セグメント又は列から電力調整システムに直流電流を出力する電気リード線を有する。燃料電池システムは、それぞれが固体酸化物燃料電池スタック等の１つ以上の燃料電池スタックを有する１つ以上の燃料電池列を有する。
【００１９】
燃料電池スタックは、燃料について内部において通路が取り回され且つ空気について外部において通路が取り回されており、本明細書に全ての記載内容が含まれる特許文献２に記載されているように、燃料吸入及び排気ライザのみが燃料セル層の開口及び／又は燃料電池間のインターコネクトプレートの開口を通って延在する。燃料電池は、直交フロー構成（空気の流れと燃料の流れとが各燃料電池の電解質の両側において互いに略直交している構成）、逆方向平行フロー構成（空気の流れと燃料の流れとが各燃料電池の電解質の両側において反対方向に互いに略平行である）、又は、同一方向平行フロー構成（空気流及び燃料流が各燃料電池の電解質の両側において同一方向に互いに略平行である）を有する。
【００２０】
パワーモジュールは、太陽電池、風力タービン、地熱又は水力発電機等の直流電流の他のジェネレータを有していてもよい。
【００２１】
燃料電池セグメント１０６Ａは、パワーモジュール１０６に配置された１つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータ１０６ＢによりスプリットＤＣバス等のＤＣバス１１２に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６Ｂは、パワーモジュール１０６ではなく、ＩＯＭ１０４に配置されていてもよい。
【００２２】
パワーモジュール１０６は、必要に応じて、複数のスーパーキャパシタの束又は複数のバッテリの束等のエネルギ蓄積装置１０６Ｃを有する。エネルギ蓄積装置１０６Ｃは、１つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータ１０６Ｄを用いてＤＣバス１１２に接続されている。
【００２３】
ＵＰＭ１０２は、ＤＣバス１１２を介して入出力モジュール（ＩＯＭ）１０４に接続される。ＤＣバスは、パワーモジュール１０６から電力を受け取る。
【００２４】
燃料電池システム及びグリッド１１４は、制御ロジックユニット１１０を用いて負荷１０８に電気的に接続されている。負荷は、１つ以上の建物、電気器具、照明、ツール、空調、暖房ユニット、工場設備機械、蓄電ユニット、コンピュータ、セキュリティシステム等の交流電力を使用する適切な負荷である。制御ロジックユニットは、スイッチ１１０Ａと、コンピュータ、ロジック回路又は専用コントローラデバイス等の制御ロジック１１０Ｂと有する。スイッチは、例えば、電気式スイッチ（例えば、スイッチング回路）又はリレー等の電気機械式スイッチである。
【００２５】
制御ロジック１１０Ｂは、スイッチ１１０Ａを用いてグリッド１１４又はＵＰＭ１０２から負荷１０８に電力を送る。パワーモジュール１０６の少なくとも１つのエネルギ蓄積装置１０６Ｃ及び燃料電池セグメント１０６Ａは、ＩＯＭの少なくとも１つの第１インバータ１０４Ａ及びＵＰＭ１０２の少なくとも１つの第２インバータ１０２Ａに電気的に並列に接続されている。少なくとも１つの第１インバータ１０４Ａは、スイッチ１１０Ａを第1位置として用いて電気グリッド１１４を介して負荷１０８に電気的に接続される。米国特許出願第１２／１４８，４８８号（２００８年５月２日出願：発明の名称「無停電燃料電池システム」）に示されている回路とは対照的に、図１Ａの電気グリッド１１４は、双方向インバータではなく、制御ロジックユニット１１０を介して負荷１０８に直接接続される。少なくとも１つの第２インバータ１０２Ａは、電気グリッド１１４を用いずに、スイッチ１１０Ａを第２位置として用いて負荷１０８に電気的に接続される（即ち、燃料電池セグメント１０６Ａの出力は、グリッド１１４を通って負荷１０８に到達する必要はない）。
【００２６】
従って、制御ロジック１１０Ｂは、電気グリッド１１４（又は、電気グリッドを介して燃料電池セグメント１０６Ａ）から負荷に電力を供給するか、或いは、少なくとも１つの第２インバータ１０２Ａを介して負荷に電力を提供するかを選択する。制御ロジック１１０Ｂは、パワーモジュールの状態を判断し、後述するように、パワーモジュールの状態に基づき負荷１０８に電力を供給するための供給源を選択する。
【００２７】
第２スイッチ１１６は、ＩＯＭ１０４とグリッド１１４との間の電気的な接続を制御する。第２スイッチ１１６は、制御ロジック１１０Ｂ又は別のシステムコントローラにより制御される。
【００２８】
限定の目的ではなく例示の目的であるが、システムは以下の電気経路を含む。
・交流グリッド１１４から負荷１０８への経路。
・交流グリッド１１４からＩＯＭ１０４を介したパワーモジュール１０６のエネルギ蓄積素子１０６Ｃ（例えば、スーパーキャパシタ又はバッテリ）への経路。
・パワーモジュール１０６のエネルギ蓄積素子１０６ＣからＤＣバス１１２を介したＩＯＭ１０４及びＵＰＭ１０２への並列な経路。ＤＣバスは、ＵＰＭ１０２のインバータに直流を運ぶ。ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａ又はＩＯＭ１０４のインバータ１０４Ａは、スイッチ１１０Ａの位置に応じて負荷１０８に交流電力を送る。
・パワーモジュール１０６（このパワーモジュールは当該パワーモジュール１０６のエネルギ蓄積素子１０６Ｃ及び／又は燃料電池セグメント１０６Ａからの電力を有する）からＤＣバス１１２を介したＩＯＭ１０４及びＵＰＭ１０２への経路。ＤＣバスは、ＵＰＭ１０２のインバータに直流電圧を運ぶ。ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａは、負荷１０８に交流電力を送る。負荷１０８に必要な電力を超える電力は、ＩＯＭ１０４のインバータ１０４Ａを介して交流グリッドに送られる。交流グリッド１１４に送られる電力量は、負荷１０８の要求に応じて変化する。負荷１０８に必要とされる電力量がパワーモジュール１０６により提供される電力を超える場合、追加の電力需要は、第１位置にあるスイッチ１１０Ａを介して交流グリッド１１４により負荷１０８に直接供給されることにより、或いは、スイッチ１１０Ａが第２位置にある状態においてＵＰＭ１０２により満たされる。交流グリッドの電力は、ＵＰＭ１０２の整流器１０２Ｃにおいて整流され、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａに提供され、負荷１０８に電力を供給するために交流に戻される。
【００２９】
図１Ｂ〜図１Ｋは、図１Ａに示したシステムの種々の作動モードを示している。以下に説明する実施形態は、１００ｋＷの電力を必要とする負荷１０８、及び、定常状態において２００ｋＷの電力を出力する燃料電池セグメント１０６Ａを例としているが、これら値は単なる例示であり、他の適切な負荷及び電力出力値が用いられてもよい。
【００３０】
図１Ｂは、システムのインストール中、及び／又は、負荷１０８がグリッド１１４から電力を受け取っている間におけるシステムの作動を示している。同図に示したように、燃料電池セグメント１０６Ａ及びエネルギ蓄積装置１０６Ｃはオフ状態にあり、ＩＯＭ１０４のインバータ１０４Ａ及びＵＰＭのインバータ１０２Ａは両方ともオフ状態にあり、第２スイッチ１１６は開いており、ＩＯＭとグリッドとの間には、電気的な接続状態は形成されていない。制御ロジックスイッチ１１０Ａは、第１位置にあり、制御ロジックモジュール１１０を介して負荷１０８にグリッド１１４から電力を提供する。同図に示したように、１００ｋＷの電力は、制御ロジックモジュールを介して負荷にグリッドから提供される。
【００３１】
図１Ｃは、ＩＯＭが起動され、負荷１０８がグリッド１１４から電力を受け取りつつグリッド１１４からエネルギ蓄積装置（例えば、スーパーキャパシタの束）１０６Ｃへの充電中におけるシステムの作動を示している。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃがオン状態にある間、燃料電池セグメント１０６Ａはオフ状態にある。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａは、オン状態にあり、ＵＰＭのインバータ１０２Ａは、オフ状態にある。第２スイッチ１１６は閉じられており、ＩＯＭとグリッドとの間が電気的に繋がっており、ＩＯＭ１０４のインバータ１０４Ａ及びＤＣバス１１２を介してエネルギ蓄積装置１０６Ｃにグリッド１１４から電力が提供されている。制御ロジックスイッチ１１０Ａは、第１位置にあり、制御ロジックモジュール１１０を介して負荷１０８にグリッド１１４から電力を提供している。同図に示したように、１００ｋＷの電力は、グリッドから制御ロジックモジュールを介して負荷に提供される。
【００３２】
図１Ｄは、ＩＯＭの起動に続くＵＰＭの起動中のシステムの作動を示している。ＵＰＭは、エネルギ蓄積装置１０６Ｃから電力を受け取ることにより機能する。ＵＰＭは、エネルギ蓄積装置１０６Ｃからの電力を負荷１０８に供給する。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃがオン状態にある間、燃料電池セグメント１０６Ａは、オフ状態にある。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａはオン状態にあり、ＵＰＭのインバータ１０２Ａもオン状態にある。第２スイッチ１１６は閉じられており、ＩＯＭとグリッドとの間に電気的な接続状態が形成されている。制御ロジックスイッチ１１０Ａは、第２位置にあり、ＵＰＭ１０２から制御ロジックモジュール１１０を介して負荷１０８に電力を提供している。同図に示したように、１００ｋＷの電力は、グリッド１１４からＵＰＭ１０２の整流器１０２Ｃ及びインバータ１０２Ａを通り、次いで、制御ロジックモジュールを通って負荷１０８に提供される。一部の電力がエネルギ蓄積装置１０６ＣからＤＣバス１１２、ＵＰＭ１０２及び制御ロジックモジュールを介して負荷１０８に供給されてもよい。
【００３３】
図１Ｅは、システムの定常状態作動を示している。このモードにおいては、燃料電池セグメント１０６Ａは、オン状態にあり、負荷１０８に電力を供給する。燃料電池セグメント１０６Ａは、定常状態モードにおいては、２００ｋＷの電力（この電力は所定電力出力又は最大出力である）を提供する。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃは、オン状態にあり、緊急時のバックアップ電力源として働く。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａはオン状態にあり、ＵＰＭのインバータ１０２Ａもオン状態にある。２００ｋＷの電力出力は、グリッド１１４と負荷１０８とに分割される。第２スイッチ１１６は閉じられており、ＩＯＭとグリッドとの間に電気的な接続状態が形成されており、燃料電池セグメント１０６Ａからグリッドに１００ｋＷの電力が提供されている。制御ロジックスイッチ１１０Ａは、第２位置にあり、パワーモジュール１０６の燃料電池セグメント１０６ＡからＩＯＭ１０４を通るＤＣバスを通り、次いで、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａを通り、次いで、制御ロジックモジュール１１０を通り、負荷１０８に残りの１００ｋＷの電力を提供している。この１００ｋＷの電力がＩＯＭインバータ１０４Ａ及び／又はグリッド１１４を介して負荷１０８に達しないことが好ましい。グリッドと負荷との間で５０対５０に分割される２００ｋＷの電力出力の場合を説明したが、必要に応じて、例えば、グリッドと負荷との間で１０対９０〜９０対１０で分割される２５ｋＷ〜１０００ｋＷ等の様々な電力出力を用いることができる。
【００３４】
図１Ｆは、比較的定常な負荷１０８が１００ｋＷから１５０ｋＷに増大する間（即ち、負荷が従来の定常状態での作動よりも多くの電力を必要とするとき）におけるシステムの作動を示している。このモードにおいては、燃料電池セグメントの電力出力の多くが負荷に提供され、グリッドには、上記定常状態モードに比べて少ない電力出力が提供される。所望により、電力出力の１００％が負荷に提供され、電力出力の０％がグリッドに提供されてもよい。燃料電池セグメント１０６Ａは、オン状態にあり、負荷１０８に電力を供給している。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃも、オン状態にあり、緊急時のバックアップ電力源として働く。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａはオン状態にあり、ＵＰＭインバータ１０２Ａもオン状態にある。第２スイッチ１１６は閉じられており、ＩＯＭとグリッドとの間に電気的な接続状態が形成されており、燃料電池セグメント１０６ＡからＩＯＭインバータ１０４Ａを介してグリッド１１４に５０ｋＷの電力が提供されている。制御ロジックスイッチ１１０Ａは第２位置にあり、パワーモジュール１０６の燃料電池セグメント１０６ＡからＩＯＭ１０４を通るＤＣバスを通り、次いで、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａを通り、次いで、制御ロジックモジュール１１０を通り、１５０ｋＷの電力が負荷１０８に提供されている。従って、このモードにおいて、燃料電池セグメント１０６Ａの電力出力は、好ましくは、グリッドと負荷とに分割されている。電力がＩＯＭインバータ１０４Ａ及び／又はグリッド１１４を介して負荷１０８には到達しないことが好ましい。
【００３５】
図１Ｇは、燃料電池セグメントがその時点において生成可能な電力よりも多い電力を必要とする負荷１０８の突発的なスパイク中におけるシステムの作動を示している。燃料電池セグメント１０６Ａのみが定常状態又は最大電力モードにおいて２００ｋＷの電力を生成可能な状況においては、負荷スパイクは、例えば、１００ｋＷ〜２２５ｋＷである。燃料電池セグメント１０６Ａは、オン状態にあり、負荷１０８に電力を供給している。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃもオン状態にあり、緊急時のバックアップ電力源として働いている。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａもオン状態にあり、ＵＰＭインバータ１０２Ａもオン状態にある。第２スイッチ１１６は閉じられており、ＩＯＭとグリッドとの間に電気的な接続状態が形成されている。しかしながら、負荷スパイクが発生しているために、燃料電池セグメント１０６ＡからＩＯＭインバータ１０４Ａを介してグリッド１１４には、電力は提供されていない。制御ロジックスイッチ１１０Ａは第２位置にあり、パワーモジュール１０６の燃料電池セグメント１０６Ａとグリッド１１４とから、ＩＯＭ１０４を通るＤＣバスを通り、次いで、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａを通り、次いで、制御ロジックモジュール１１０を通り、負荷１０８に電力が供給されている。このモードにおいては、負荷への電力は、燃料電池セグメント及びグリッドの両方から提供される。図示したように、燃料電池セグメント１０６Ａからの２００ｋＷの電力がＤＣバス１１２、ダイオード１０２Ｂ、インバータ１０２Ａ、及び、スイッチ１１０Ａを介して負荷１０８に提供され、２５ｋＷの電力がグリッド１１４から整流器１０２Ｂ、インバータ１０２Ａ、及び、スイッチ１１０Ａを介して負荷１０８に提供され、負荷に必要なトータルで２２５ｋＷの電力が達成される。燃料電池セグメントからの電力がＩＯＭインバータ１０４Ａ及び／又はグリッド１１４を通って負荷１０８には到達しないことが好ましい。
【００３６】
図１Ｈは、負荷１０８の突発的なスパイク後、通常又は定常状態の作動への復帰中におけるシステムの作動を示している。燃料電池セグメント１０６Ａは、オン状態にあり、負荷１０８に電力を供給している。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃも、オン状態にあり、緊急時のバックアップ電力源として働いている。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａもオン状態にあり、ＵＰＭインバータ１０２Ａもオン状態にある。第２スイッチ１１６は閉じられており、ＩＯＭとグリッドとの間に電気的な接続状態が形成されている。制御ロジックスイッチ１１０Ａは第２位置にあり、パワーモジュール１０６の燃料電池セグメント１０６ＡからＩＯＭ１０４を通るＤＣバスを通り、次いで、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａを通り、次いで、制御ロジックモジュール１１０を通り、負荷１０８に電力が提供されている。このモードにおいては、燃料電池セグメントは、負荷とグリッドとに分割される定常状態電力又は最大電力（例えば、２００ｋＷの電力）を出力し続ける。図示したように、燃料電池セグメント１０６Ａからの２００ｋＷの電力がＩＯＭ１０４に提供される。ＩＯＭ１０４は、グリッド１１４にＩＯＭインバータ１０４Ａを介して燃料電池セグメント１０６Ａから１００ｋＷの電力を提供する。ＤＣバス１１２は、ＩＯＭ１０４からダイオード１０２Ｂ、インバータ１０２Ａ、及び、スイッチ１１０Ａを通り、負荷１０８に残りの１００ｋＷの電力を提供する。電力がＩＯＭインバータ１０４Ａ及び／又はグリッド１１４を通って負荷１０８には到達しないことが好ましい。
【００３７】
図１Ｉは、グリッド１１４からの電力の喪失中（例えば、停電中）におけるシステムの作動を示している。燃料電池セグメント１０６Ａは、オン状態にあり、負荷１０８に電力を供給している。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃは、燃料電池セグメント１０６Ａからの電力を蓄積するため且つグリッド電力の喪失中に発生する「ステップ」を緩和するためにオン状態にある。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａもオン状態にあり、ＵＰＭインバータ１０２Ａもオン状態にある。第２スイッチ１１６は開かれており、ＩＯＭとグリッドとの間には電気的な接続状態は形成されていない。グリッド電力の喪失をセンサが検出することができ、検出されたグリッドの機能停止に反応してコントローラが第２スイッチ１１６を開くことができる。制御ロジックスイッチ１１０Ａは第２位置にあり、パワーモジュール１０６の燃料電池セグメント１０６ＡからＩＯＭ１０４を通るＤＣバスを通り、次いで、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａを通り、次いで、制御ロジックモジュール１１０を通って負荷１０８に電力が提供されている。このモードにおいては、燃料電池セグメント１０６Ａからのトータルで２００ｋＷの電力出力のうち、１００ｋＷの電力がＤＣバス１１２に提供され、１００ｋＷの電力がステップを緩和するためにエネルギ蓄積装置１０６Ｃに提供されている。ＤＣバス１１２は、ＩＯＭ１０４からダイオード１０２Ｂ、インバータ１０２Ａ、及び、スイッチ１１０Ａを通って負荷１０８に１００ｋＷの電力を提供している。燃料電池セグメント１０６Ａの電力出力は、その後、負荷１０８の要求を満たすように１００ｋＷの電力まで低減される。
【００３８】
図１Ｊは、燃料電池セグメントが負荷の定常状態における要求を満たす電力量よりも少ない電力（例えば、１００ｋＷの電力）を出力しているときにおけるグリッド１１４からの電力の喪失中（例えば、停電中）であって、負荷が過渡状態にある（例えば、負荷１０８からの電力需要が増加した）場合におけるシステムの作動を示している。燃料電池セグメント１０６Ａは、オン状態にあり、負荷１０８に電力を供給している。同図に示したように、エネルギ蓄積装置１０６Ｃもオン状態にあり、負荷１０８に追加の電力を供給している。ＩＯＭ１０４の双方向インバータ１０４Ａもオン状態にあり、ＵＰＭのインバータ１０２Ａもオン状態にある。第２スイッチ１１６は開かれており、ＩＯＭとグリッドとの間には電気的な接続状態は形成されていない。制御ロジックスイッチ１１０Ａは第２位置にあり、パワーモジュール１０６の燃料電池セグメント１０６Ａ及びエネルギ蓄積装置１０６ＣからＩＯＭ１０４を通るＤＣバスを通り、次いで、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａを通り、制御ロジックモジュール１１０を通り、負荷１０８に電力が提供されている。このモードにおいては、燃料電池セグメント１０６Ａからの１００ｋＷの電力及びエネルギ蓄積装置からの５０ｋＷの電力がＤＣバス１１２に提供される。従って、ＤＣバス１１２は、ＩＯＭ１０４からダイオード１０２Ｂ、インバータ１０２Ａ、及び、スイッチ１１０Ａを通って負荷１０８に１５０ｋＷの電力を提供している。電力がＩＯＭインバータ１０４Ａ及び／又はグリッド１１４を通って電力負荷１０８には到達しないことが好ましい。
【００３９】
図１Ｋは、グリッド１１４からの電力の喪失中（例えば、停電中）であって、負荷が継続的な過渡状態にある（例えば、負荷１０８からの電力需要が継続的に増加している）場合におけるシステムの作動を示している。この作動は、エネルギ蓄積装置１０６Ｃの電力出力が或る時間をかけてゼロまで低減され、同じ時間をかけて燃料電池セグメントの電力出力が負荷に必要な電力（例えば、１５０ｋＷの電力）まで増加されることを除いて、図１Ｊに示した作動と同じである。従って、必要な電力全てが燃料電池セグメントにより負荷１０８に供給されるまで、負荷は上記時間に亘って燃料電池セグメント１０６Ａからの増大する電力とエネルギ蓄積装置１０６Ｃからの減少する電力とを受け取る。従って、エネルギ蓄積装置は、初期の負荷過渡中においてはブリッジ電源として機能し、その後、継続的な負荷過渡中においてその機能を徐々に弱める。
【００４０】
図２及び図３を参照すると、直流電力源１〜Ｎの出力は、直流出力点において互いに並列であり、ＤＣバスが形成される。各直流電力源１〜Ｎは、１つ以上のパワーモジュール１０６及び１つの関連のＩＯＭ１０４を有する。直流電力源１〜Ｎは、１つのＵＰＭを介して顧客負荷に電力供給する。従って、複数のパワーモジュール／ＩＯＭの対は、共通のＵＰＭを共有する。例えば、ＤＣバスは、１つのＵＰＭにおいて任意の数の直流電力源（例えば、ＳＯＦＣ及び電力調整システム）同士を接続するＤＣマイクログリッドを形成する。ＵＰＭ２０２は、ＳＯＦＣシステム自体の数倍の出力を出力可能な図１Ａに示した個々のＵＰＭ１０２の大型のアセンブリである。図２に示したように、ＵＰＭ２０２は、個別のＤＣバスを備えた「Ｎ個」のＵＰＭ１０２（即ち、各直流電力源に１つのＵＰＭ）を有しており、各ＤＣバスは、専用ＵＰＭ１０２に各直流電力源を接続している。Ｎ個のＵＰＭ１０２は、１つのハウジング内又は別個のハウジング内に非常に近接して（例えば、並んで）に配置され、ＵＰＭアセンブリ２０２を形成する。
【００４１】
図３に示した別の実施形態においては、小型の専用ＵＰＭ１０２のアセンブリ２０２が大型の１つのＵＰＭ３０２によって置き換えられている。この実施形態において、ＵＰＭ３０２は、電気蓄積装置（例えば、バッテリ又はスーパーキャパシタの束）及び／又は同期モータを有する。概して、ＵＰＭのインバータは、蓄積されたエネルギ量を増大させ且つ／或いは出力の信頼性並びに慣性を増大させるために回転機械（例えば、モータ、フライホイール等）を有する。
【００４２】
つまり、直流電力源は、燃料電池パワーモジュール及びＩＯＭを有する。各ＵＰＭ内のインバータは、入力及び／又は出力が並列に働く１つの大型のインバータとして制御される小型のインバータのモジュール式アセンブリである。メインのＩＯＭ内のインバータが入力及び／又は出力が並列に働く１つの大型のインバータとして制御される小型のインバータのモジュール式アセンブリであってもよい。
【００４３】
１つの実施形態において、スタックがオフライン状態にあるときにグリッドからの給電を可能にし、これにより、負荷に保護されたバスを提供するために、ＵＰＭに整流器が提供される。グリッドへの良好な力率を維持するために昇圧コンバータが使用される。
【００４４】
別の実施形態において、３つのエネルギ入力、即ち、グリッドエネルギ、ＳＯＦＣセグメントエネルギ、及び、蓄積エネルギ（例えば、ウルトラキャパシタ又はバッテリ）を有する「ＵＰＳ」ユニットを形成するために、ＳＯＦＣシステム又はＵＰＭ内の蓄積エネルギからの電力が使用される。
【００４５】
更に別の実施形態において、太陽光発電ハードウェア又は風力発電ハードウェア等の他の分散型ジェネレータにＤＣマイクログリッドが接続されている。
【００４６】
１つの実施形態において、ＤＣマイクログリッドは、ＤＣデータセンター又はＤＣ車両充電器の負荷等の直流負荷に接続される。
【００４７】
更に別の実施形態において、ＩＯＭ及びＵＰＭが並列に働く一群のインバータから構成されている状況にある場合、これらインバータの一部又は全てについて、顧客負荷の状況に応じて電力供給が停止される。例えば、発電容量が２００ｋＷであって顧客負荷が１５０ｋＷである場合、ＩＯＭのインバータは、２００ｋＷの最大のグリッド連係出力ではなく５０ｋＷの電力のみを賄うように停止される。更に、この状況においては、ＩＯＭアセンブリに実装可能なインバータの一部のみがＩＯＭに実装され、これにより、顧客負荷の特定の状況を満たすために必要な設備に関するコストが削減される。
【００４８】
図４を参照すると、１つの実施形態において、ＩＯＭ４０４は「双方向」作動するように構成されたインバータ４１２を有する。このインバータは四象限作動する。グリッド連係インバータが「双方向」作動する場合、整流後の給電がＵＰＭ４０２に供給される必要はない。起動中のグリッドの電力は、ＵＰＭ４０２への整流入力を介してではなく、グリッド連係インバータ４１２を介して到来する。本実施形態は、顧客負荷の保護のためにパワーモジュール４０６からも電力を供給する。
【００４９】
図５を参照すると、１つの実施形態において、ＵＰＭは利用されない。本実施形態において、ＩＯＭ５０４は、デュアルモード機能を有するように構成されたインバータ５１２を有する。デュアルモードインバータ５１２は、グリッドと連係して作動すると共に、グリッドとの連係なしで顧客負荷を賄う自立モードにて作動するように構成されている。本実施形態においては、１つのモードでの発電と他のモードでの発電との間での切替のためには、出力電力の中断を要する。
【００５０】
図６Ａ〜図６Ｄは、ＵＰＭ１０２の代わりに或いはそれに加えて電気自動車（ＥＶ）の充電モジュール（ＥＣＭ）が使用される図１Ａに示したシステムの種々の作動モードを示している。幾つかの作動モードにおいては、ＥＣＭはＵＰＭの機能を行う。
【００５１】
図６Ａ〜図６Ｄのシステムは、ＥＶ充電の場面に使用される場合、幾つかの利点を提供する。特に、これらシステムは、多数のＥＶの急速充電中に大きなピークの電力をグリッドが供給する必要を排除する。又、このシステムは、グリッド電力の提供が非常に高価である地域、或いは、天然ガスパイプラインの敷設がコスト的に有利である地域におけるＥＶ充電に使用される。
【００５２】
図６Ａを参照すると、ＥＶ充電ステーションは、１つ以上のパワーモジュール１０６、１つのＩＯＭ１０４、及び、１つのＥＣＭ６０２を有する。ＥＣＭは、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータ６０２Ａを有する。本実施形態においては、ＥＶ充電ステーション（例えば、ＥＣＭ６０２）は、グリッド電力へのアクセスを有する。ＥＶ充電ステーションは、グリッド及びＥＶバッテリに同時に電力を供給することができる。ＦＣＭ１０６からの電力を用いてＥＣＭ６０２からＥＶバッテリ６０４に急速（例えば、１０〜２０分）充電が提供される。ＥＶバッテリ６０４が充電のために充電ステーション（例えば、ＥＣＭ６０２）に接続される毎に、ＦＣＭ１０６の電力は、グリッドへの給電からＥＶ充電ステーションへの給電に自動的に転用される。グリッドからＥＶバッテリ６０４への電力の転用は、図１Ａに示し且つ上述した制御ロジックにより達成される。パワーモジュール１０６を使用できない場合、グリッド電力がＥＶ充電ステーション用のバックアップ電力源として働く。
【００５３】
図６Ｂを参照すると、ＥＶ充電ステーションは、１つ以上のパワーモジュール１０６、１つのＩＯＭ１０４、１つのＵＰＭ１０２、制御ロジックユニット１１０、及び、１つのＥＣＭ６０２を有する。本実施形態において、ＥＶ充電ステーション６０２は、グリッド電力を給電してＥＶバッテリ６０４を充電すると共に、顧客負荷１０８に電力を供給するために使用される。この構成において、ＥＶ充電ステーションは、グリッドに給電し、又、顧客負荷（オフィスビル等）１０８に無停電電力を提供する。ＵＰＭ１０２が顧客負荷１０８に電力を供給している間、ＩＯＭ１０４はグリッドに電力を給電する。ＥＣＭ６０２は、ＥＶ充電ステーションとして機能し、４００ＶのＤＣバス１１２から電力を引き出す。従って、ＵＰＭ１０２及びＥＣＭ６０２は、ＤＣバス１１２に並列に接続されている。顧客負荷１０８に電力が中断されることなく供給されている間、ＥＣＭ６０２による充電のために自動車が入ったときには何時でも、グリッドに給電される電力の一部は、ＥＶバッテリ６０４の充電に要する時間の間、ＥＣＭ６０２に転用される。ここでも、この構成は、グリッドが既に全容量を供給しているときに、特に日中において今日の主要な関心事であるグリッドからの高いピーク電力を引き出す課題を克服する。
【００５４】
この構成の典型的な利用は、オフィスビルへの電力の供給である。電力がグリッドに給電されている間、建物（データセンター、照明等を含む）から生じる負荷１０８には、ＵＰＭ１０２からのクリーンな無停電電力が供給される。企業の従業員及び訪問者のために充電ステーションが建物の駐車場に設置される。ＥＶバッテリ６０４は、充電後、駐車場に置かれている。車の所有者の時間的制約に基づき、充電ステーションにおいて急速充電（１Ｃ）及びトリクル充電（０．１Ｃ）の両方のオプションが提供される。
【００５５】
図６Ｃを参照すると、ＥＶ充電ステーションは、１つ以上のパワーモジュール１０６、１つのＵＰＭ１０２、１つのＥＣＭ６０２、及び、１つのＤＧセット６０８を有する。この構成は、グリッド電力を利用できない遠隔地での使用に適している。この構成において、ＵＰＭ１０２は、パワーモジュール１０６に接続されたＤＣバスから電力を引き出し、顧客負荷１０８に電力を供給する。顧客負荷１０８は、パワーモジュール１０６に対するベース負荷のように機能し、或る最小効率でシステムを作動させる（図６Ａ及び図６Ｂに示し且つ上述した構成においては、グリッドが効率的な作動のための最小ベース負荷を提供する）。１つの実施形態において、ＥＣＭ６０２の作動中、パワーモジュール１０６及びＵＰＭ１０２は、最大顧客負荷を常に満たすように調整される。ＤＧセット６０８は、パワーモジュール１０６の起動に用いられる。
【００５６】
図６Ｄを参照すると、ＥＶ充電ステーションは、１つ以上のパワーモジュール１０６、及び、１つのＥＣＭ６０２を有する。ＥＶ充電ステーションの構成は、グリッド電力も電力供給を受けるべき顧客負荷もないような使用に適している。ＥＶ充電ステーションは、ＥＶバッテリ６０４を充電するための電力源として機能する必要があるだけである。この構成において、バッテリ束６１０は、ＥＶ充電ステーションに対するベース負荷として機能する。バッテリ束６１０は、通常充電（０．１Ｃ）を用いて充電される。ＥＶバッテリ６０４の充電を必要とするＥＶのオペレータは、ＥＣＭ６０２からの充電を得る。或いは、オペレータは、バッテリ束６１０のバッテリの１つを放電ＥＶバッテリ６０４と交換する。ＤＧセット６０８は、パワーモジュール１０６を起動するために使用される。
【００５７】
１つの実施形態において、ＥＶ充電ステーションは、時刻に応じた価格設定を利用する利点を得て、ＥＶバッテリの蓄電容量を利用するように構成されている。例えば、午前１１時から午後９時までの平日の電力コストは、午後９時から午前１１時までの電力コストよりも数倍（例えば、５倍）高い。本実施形態においては、ピーク価格設定期間中に電力を供給するため、及び／又は、内部パワーモジュール１０６の故障に起因するパワーモジュール１０６からの電力出力の不足を補うために、ＥＶバッテリから燃料電池システムに直流電力が戻される。
【００５８】
図６Ｅを参照すると、燃料電池システムは、１つ以上のパワーモジュール１０６、１つのＩＯＭ１０４、１つのＵＰＭ１０２、前記第１制御ロジックユニット１１０、スイッチ７０２Ａを備えたスイッチングモジュール７０２、第２制御ロジックユニット７０２Ｂ、及び、ＥＣＭ６０２を有する。所望により、これら別個の制御ロジックユニット１１０及び７０２Ｂを物理的に組み合わせて、上記ユニット１１０の機能及び上記ユニット７０２Ｂの機能を行う１つのユニットとしてもよい。本実施形態において、パワーモジュール１０６、ＩＯＭ１０４及びＵＰＭ１０２は、グリッドへの電力供給を可能としつつ顧客負荷１０８（例えば、オフィスビル等の建物）に電力を供給するために使用され、ＥＣＭ６０２は、４００ＶのＤＣバス１１２から電力を引き出すことによりＥＶバッテリ６０４を充電するために使用される。制御ロジックユニット１１０は、上述したように機能する。制御ロジックユニット７０２Ｂは、後述する機能を行う。従って、ＵＰＭ１０２及びＥＣＭ６０２は、ＤＣバス１１２に並列に接続されている。
【００５９】
１つの実施形態において、ＵＰＭ１０２（例えば、ＵＰＭ１０２のインバータ１０２Ａ）は、単独でパワーモジュール１０６から負荷１０８に電力を提供するために必要な特性よりも高い特性に調整される。追加の電力処理能力は、ＥＶ充電ステーション（即ち、ＥＣＭ６０２）に接続されているＥＶバッテリから追加の直流電力を利用するために使用される。制御ロジックユニット７０２Ｂは、スイッチ７０２Ａを切り替え、これにより、ＥＶバッテリ６０４をＥＣＭ６０２に接続してＥＣＭ６０２から電力を受け取らせたり、ＥＶバッテリ６０４をＤＣバス１１２に接続してＤＣバス１１２に電力を提供したりする。
【００６０】
例示であって限定するものではないが、燃料電池システムは、第１の値の最大電力（例えば、２００ｋＷの電力）を供給することができるパワーモジュール１０６を有する。ＵＰＭ１０２は、第１の値よりも大きい第２の値の最大電力（例えば、４００ｋＷの交流電力）を供給するように直流を交流に変換するように調整される。つまり、インバータ１０２Ａは、パワーモジュールが提供可能な量よりも多く直流電力を交流電力に変換するように設計されている。ＵＰＭ１０２は、負荷１０８又はグリッド１１４に供給するためにＥＶバッテリ６０４からの直流電力（例えば、最大２００ｋＷの直流電力）を交流電力に変換するために追加の変換能力を使用する。
【００６１】
従って、電気自動車用バッテリ６０４からの直流電力は、グリッドからのより高い電力価格の期間中に電気自動車充電モジュール（ＥＣＭ）６０２において受け取られ、受け取られた電力は、少なくとも１つのインバータ１０２Ａに供給され、インバータ１０２Ａは、受け取った直流電力を交流電力に変換して該交流電力を負荷（例えば、１０８又はグリッド負荷１１４）に供給する。
【００６２】
１つの実施形態において、直流電力を受け取るステップの前、電力コストが低いときに、直流電力が少なくとも１つの燃料電池パワーモジュール１０６からＥＣＭ６０２に供給され、その後、ＥＣＭから電気自動車用バッテリ６０４に供給される。
【００６３】
ＥＶ充電ステーションと燃料電池システムとの組合せは、電気自動車を運転する従業員の居る事業所に配置される。一般に、前記時刻に応じた価格設定を利用して、従業員は、事業所の再充電ドックに電気自動車を駐車し、平日の８〜１０時間、ＥＶバッテリ６０４をＥＣＭ６０２に接続する。通常、全てのＥＶバッテリ６０４は、ＥＣＭ６０２から供給される電力を使用し、グリッドからの電力価格が上昇する前（例えば、午前１１時まで）に（スイッチ７０２ＡがＥＶバッテリ６０４をＥＣＭ６０２に接続して）フル充電される。次いで、グリッド電力の価格の上昇後（例えば、午前１１時以降）、制御ロジック７０２Ｂは、ＥＶバッテリ６０４をＤＣバス１１２に接続する位置にスイッチ７０２Ａを切り替える。ＥＶバッテリ６０４は、その後、蓄積された電荷の一部（例えば、１０〜７５％、特に、５０％）をＤＣバス１１２に供給するために使用される。例えば、ＥＶバッテリは、これらがＤＣバスに戻すよりも多い電荷を毎日（又は、毎週等）受け取る。所望により、ＥＶの所有者は、これらが受け取った正味電荷に関して課金されず、或いは、グリッドからのＥＶバッテリの充電に関する料金よりも安い料金しか課金されない。次いで、充電ステーションは、ピークカット負荷追従方式で最大４００ｋＷの交流を負荷１０８に供給する。日中の電力価格は上昇しているので、全ての関係者は財政的に利益を受ける。
【００６４】
別の実施形態において、電気自動車用バッテリは、高い電力価格コスト期間中にＥＣＭ６０２から直流電力を受け取るステップの前に、低い電力価格コスト期間中にＥＣＭ６０２以外の場所において充電される。例えば、ＥＶは、低コストの夜間電気を用いて（例えば、自宅でグリッドから一晩）離れた場所において充電される。これらＥＶは、その後、午前中、ＥＣＭ６０２に接続される。日中、電力価格が上昇した後（例えば、午前１１時以降）、ＥＶバッテリ６０４は、所定割合の蓄積電荷をＤＣバス１１２に供給する。従って、ＤＣバスは、ピークカット負荷追従方式で最大４００ｋＷまでの交流を負荷１０８に供給することができる。ＥＶの所有者は、供給される電力（即ち、彼らが彼らの自宅で蓄積してＤＣバス１１２に供給される電力）のコストを補償される。この場合にも、日中の電力価格は高いので、全ての関係者は財政的に利益を受ける。
【００６５】
勿論、上述した例において用いた時間は例示のみを目的としたものである。充電ステーションは、充電ステーションが配置されている領域用の時刻に応じた価格に対処するためにＥＶバッテリからの電力を利用するように構成される。
【００６６】
前記方法及びシステムは、周波数及び電圧の厳密な制御を可能にしつつ、大きな負荷に並列な複数のジェネレータと共に容易に使用可能である。
【００６７】
以下の実施形態は、前記分散型燃料電池発電システムの第１の側から、及び、グリッド（例えば、ユーティリティ又はキャンパスグリッド）又は分散型ジェネレータ（例えば、ディーゼルジェネレータ）（ＤＧ）の第２の側から、直流負荷又は交流負荷に電力を供給するステップを有する。各側は一次側又は二次側として使用される。
【００６８】
図７Ａは、例えば、データセンターＩＴ負荷（即ち、データセンター環境にある１つ以上のコンピュータ、サーバ、ルータ、ラック、電源接続部、及び、その他の構成要素を含むＩＴシステムにおいて動作するデバイス）等の情報技術（ＩＴ）負荷である負荷１０８に電力供給するためのシステム７００の実施形態を示している。本明細書に記載したように、ＩＴシステム（即ち、データセンター環境にある１つ以上のコンピュータ、サーバ、ルータ、ラック、電源接続、及び、他の構成要素を含むＩＴシステムにおいて動作するデバイス）において動作するＩＴ負荷及びＩＴシステムは、ＩＴ負荷が当該ＩＴ負荷自体に電力を提供する直流電力発電機又は直流発電システムの動作を監視せず及び／又は管理せず及び／又は制御しないような直流電力発電機及び直流発電システムの作動を監視し、管理し、及び／又は、制御するために使用されるコンピュータ、サーバ、ルータ、ラック、コントローラ、電源接続、及び、その他の構成要素等のデバイスから区別される。
【００６９】
ＩＴ負荷を収容するデータセンターは、種々のサーバ、ルータ等を支持するラック、及び／又は、ＩＴ負荷を収容するビルを含む。図７Ａに示したように、データセンターＩＴ負荷１０８は、「デュアルコード化」又は「マルチコード化」されており、このことは、負荷が異なる電力源（例えば、「「Ａ」側給電部、「Ｂ」側給電部、「Ｃ」側給電部等）からの複数の給電部から電力を受け取ることを意味する。
【００７０】
図７Ａに示したように、負荷１０８（例えば、データセンターラック）は、「Ａ」側給電部及び「Ｂ」側給電部を有するデュアルコード化された負荷である。負荷１０８は、両給電部から電力（例えば、「Ａ」側給電部からの５０％電力、及び、「Ｂ」側給電部からの５０％電力）を引き出す。負荷１０８内の切替スイッチ又はスタティックスイッチは、電力探索型であり、全ての条件下で（１つ又は両方の給電部を介して）負荷１０８に対する電力を維持する。幾つかの実施形態において、負荷１０８は、その内部に、出力部にダイオード「ｏｒ」回路を実質的に備えた２組のＡＣ／ＤＣ電子回路を有するデュアルコード電力源（即ち、「Ａ」側電力源及び「Ｂ」側電力源）有し、実行可能なソースに対してラインアップされた何れかの電力源から電力が引き出される。このタイプの構成においては、スイッチは必要とされない。一方の電力源から他方の電力源への移行、又は、これら電力源間で電力が共有される場合の電力共有は、ソリッドステート構成要素を用いて達成される。従って、負荷は、競売方式でＡ側給電部及びＢ側給電部の少なくとも一方から電力を引き出す２組の電力回路を有するデュアルコード電力源を有する。
【００７１】
負荷１０８の「Ａ」側給電部は、任意の分散型ジェネレータ（例えば、ディーゼルジェネレータ）（ＤＧ）７０６及び無停電電源（ＵＰＳ）７０８のバックアップを備えたグリッド１１４等の標準的な電力インフラに接続される。
【００７２】
負荷１０８の「Ｂ」側給電部は、１つ以上のＵＰＭ１０２（例えば、自立型インバータ出力）に接続される。
【００７３】
システム７００は、少なくとも１つのパワーモジュール１０６及び関連のＩＯＭ１０４を更に有する。少なくとも１つのパワーモジュール１０６は、その出力電力の第１部分（例えば、その出力電力の５〜９５％、特に、約５０％）を１つ以上のＵＰＭ１０２を介して負荷１０８の「Ｂ」側給電部に提供する。これは、図７Ａにおいて矢印７０４により概略的に示されている。
【００７４】
少なくとも１つのパワーモジュール１０６は、その出力電力の第２部分（例えば、その出力電力の５〜９５％、特に、約５０％）を関連のＩＯＭ１０４を介してグリッド１１４に提供する。ＩＯＭ１０４からの電力は、上述したようにグリッド１１４に接続された負荷１０８の「Ａ」側給電部にグリッド１１４を介して提供される。これは、図７Ａにおいて矢印７０２により概略的に示されており、これは、電力がＩＯＭ１０４からグリッド１１４に供給され、その後、グリッド１１４から「Ａ」側給電部を介して負荷１０８に提供されることを示している。
【００７５】
種々の実施形態において、システム７００の通常作動中、少なくとも１つのパワーモジュール１０６は、負荷１０８に必要な電力の全て又は実質的に全てを出力する。電力出力の第１部分（例えば、５０％以下）は、ＵＰＭ１０２を介して負荷１０８の「Ｂ」側給電部に直接給電される。電力出力の第２部分（例えば、５０％以下）は、ＩＯＭ１０４を介してグリッド１１４に給電され、グリッド１１４から負荷１０８の「Ａ」側給電部に戻される。従って、種々の実施形態において、負荷１０８のためのグリッド１１４からの正味電力は必要なく、これにより、グリッド１１４の経営者から過剰な電力を購入する必要がなくなるので、データセンターのラック内の構成要素等の負荷１０８に電力を供給するためのコストが実質的に下がる。更に、パワーモジュール１０６からロードされたＩＯＭ１０４の出力及びＵＰＭ１０２の出力のため、パワーモジュール１０６内の燃料電池は、フル又は略フル負荷までヒートソークされる。従って、「Ａ」（グリッド）側給電部が失われたときに負荷にステップ（例えば、５０％〜１００％）があった場合、これは、燃料電池に負担を殆ど与えない容易な変化である。
【００７６】
少なくとも１つのパワーモジュール１０６からの電力の喪失又は中断が発生した場合（例えば、負荷１０８が「Ｂ」側給電部を介した電力を受け取っていない場合）、負荷１０８に対する電力要求の１００％が「Ａ」側給電部を介してグリッド１１４から引き出される。グリッド電力需要における結果的なスパイク（例えば、負荷１０８の電力の５０％〜１００％）は、グリッド１１４により容易に吸収される。
【００７７】
グリッド１１４からの電力の喪失又は中断が発生した場合、負荷１０８の電力要求の１００％が少なくとも１つのパワーモジュール１０６から引き出されてもよい。少なくとも１つのパワーモジュール１０６からの電力は、ＵＰＭ１０２から「Ｂ」側給電部を介して完全に引き出され、或いは、一部がＵＰＭ１０２を介して「Ｂ」側給電部に引き出され且つ一部がＩＯＭ１０４とグリッド１１４との接続を介して「Ａ」側給電部に引き出される。種々の実施形態において、通常作動中、少なくとも１つのパワーモジュール１０６は、負荷１０８に必要な電力の少なくとも約１００％を出力し、従って、少なくとも１つのパワーモジュール１０６は、グリッド１１４の故障又は中断が発生した場合、出力需要においてスパイクを受けない。従って、少なくとも１つのパワーモジュール１０６からの出力電力需要における有害なスパイクが回避される。
【００７８】
種々の実施形態において、ＩＯＭ１０４が（負荷１０８の「Ａ」側給電部である）グリッド１１４に接続され且つＵＰＭ１０２が負荷１０８の「Ｂ」側給電部に接続されている場合、ＩＯＭ出力は、負荷１０８に必要な出力の５０％よりも大きい。例えば、負荷１０８の電力要求が１６０ｋＷである場合、ＵＰＭ１０２は、この電力の５０％（又は８０ｋＷ）を「Ｂ」側給電部に提供する。ＩＯＭ１０４の出力は、少なくとも８０ｋＷであり、これは、負荷１０８からの全てのユーティリティ（グリッド）負担を排除する。しかしながら、ＩＯＭ１０４は、８０ｋＷよりも大きい、例えば、１２０ｋＷにロードされてもよい。余剰電力（本例においては、４０ｋＷ）は、他の要求を満たすために送出される（例えば、それは、データセンター又はビル構内負荷に送出される）。このタイプのローディング構成は、ＩＴ負荷等の重要な負荷１０８を完全にカバーすることを可能にすると共に、分散型発電（例えば、燃料電池）システムの１００％の資産活用を可能にする。つまり、パワーモジュール１０６の電力出力の「Ａ」側と「Ｂ」側とは、モジュール１０６の電力出力の少なくとも一部が負荷が配置されている施設に提供されるように、負荷の電力要求の１００％以上を表しており、モジュール１０６の出力電力は、モジュール１０６の約１００％の資産活用を表している。
【００７９】
尚、本システム７００は、データセンターに限定されるものではなく、マルチコード（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ等）電力供給構造を備えた重要な電力サイトが負荷に電力供給するための本システム及び本方法を利用することができる。
【００８０】
種々の実施形態において、ＩＴ負荷１０８は、グリッド１１４から「Ａ」側給電部において交流電力を受け取る交流負荷である。少なくとも１つのパワーモジュール１０６により生成される電力は、直流電力であり、負荷１０８の「Ｂ」側給電部に給電される前に交流電力に変換される。例えば、システム７００は、ＵＰＭ１０２内に配置され或いはパワーモジュール１０６と負荷１０６の「Ｂ」側給電部との間の別の位置に配置される直流電力を交流電力に変換するためのインバータを有する。更なる実施形態において、ＩＴ負荷１０８は、当該ＩＴ負荷１０８の「Ａ」側給電部においてグリッド１１４から整流された直流電力を受け取る直流負荷である（例えば、ＡＣ／ＤＣ整流器がグリッド１１４と負荷１０８の「Ａ」側給電部との間に設けられている）。負荷１０８の「Ｂ」側給電部は、パワーモジュール１０６及びＵＰＭ１０２からの直流電力を提供される。任意には、ＵＰＭ１０２内等のパワーモジュール１０６と「Ｂ」側給電部との間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電力が負荷１０８の「Ｂ」側給電部に給電される前に、例えば、所定のポイントに電圧を設定し及び／又は絶縁を形成し及び／又は適切な接地基準を形成することによりパワーモジュール１０６からの直流電力を調整する。幾つかの実施形態において、負荷１０８は、第１電力入力（例えば、デュアルコードシステムにおける「Ａ」側給電部又は「Ｂ」側給電部）において交流電力を受け取り、第２電力入力（例えば、「Ａ」側給電部及び「Ｂ」側給電部の他方）において直流電力を受け取る。負荷１０８は、必要に応じて入力電力を調整する電力調整構成要素（例えば、インバータ、整流器、変換器等）を有する。
【００８１】
図７Ｂは、追加のグリッド７１４が第１グリッド１１４及び少なくとも１つのパワーモジュール１０６に対する補足的なバックアップとして機能する別の実施形態を示している。図７Ｂに示したように、少なくとも１つのＵＰＭ１０２の出力と補助グリッド（例えば、第１グリッド給電又は第２グリッド給電の別の例）７１４との間に切替スイッチ７１２が設けられている。切替スイッチ７１２の出力は、データセンター負荷１０８の「Ｂ」側給電部に給電される。幾つかの実施形態において、少なくとも１つのパワーモジュール１０６が故障した場合、「Ｂ」側給電部は、補助グリッド７１４により電力供給される。
【００８２】
別の実施形態においては、切替スイッチの代わりに或いはそれに加えて、力率改善（ＰＦＣ）整流器（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）型の整流器）が使用される。補助又は第２グリッド７１４からの給電は、少なくとも１つのＵＰＭ１０２からの出力とダイオードＯＲ処理される。これは、負荷１０８の「Ｂ」側入力として提供され、スタティックスイッチは必要ない。
【００８３】
図８は、医療施設に電力を提供するためのシステム８００の実施形態を示している。ＭＲＩ、Ｘ線、ＣＴスキャン、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）及びＸ線Ｃアーム装置等の高電力医療装置８０８は、概して、約６００ＶＤＣに整流され、その後、ＤＣ／ＤＣコンバータに給電されてハードウェアの作動用に絶縁された別々のＤＣ出力を生成する中電圧交流（４８０ＶＡＣ又は４１５ＶＡＣ等）である電源を使用する。ＡＣ／ＤＣ変換ステージにおいては、相当の効率が失われる。更に、サージ電力需要の理由から、医療ピーキングチャージが重要である。
【００８４】
図８に示した実施形態のシステム８００においては、少なくとも１つのパワーモジュール１０６及び関連のＩＯＭ１０４は、これらのＤＣ出力バス８１２（例えば、±３８０ＶＤＣバス）に並列な少なくとも１つの無停電パワーモジュール（ＵＰＭ１）１０２を提供される。この構成は、パワーモジュール１０６の出力がＤＣバス８１２に対して提供され且つＤＣバス８１２の出力がＩＯＭ１０４及びＵＰＭ１０２に対して提供されている前記ＥＣＭに関して図６Ａ〜図６Ｅに示した構成と同様である。図８に示したように、追加のＵＰＭ１０２（例えば、ＵＰＭ２、．．．ＵＰＭｎ）がそれぞれ同様に追加のパワーモジュール／ＩＯＭユニット（図示せず）に接続される。各ＵＰＭ１０２は、交流電力出力８２０（例えば、４８０ＶＡＣ）を提供するインバータ８０２及び直流電力出力８２２（例えば、４００〜６００ＶＤＣ）を提供するＤＣ／ＤＣコンバータ８０４を有する。ＵＰＭ１０２からの交流出力（例えば、４８０ＶＡＣ）は、「Ｂ」側給電部として医療施設スタティックスイッチ８１０の入力にＡＣバス８２０を介して結合される。「Ａ」側給電部は、グリッド１１４から提供される。
【００８５】
ＩＯＭインバータ１０４Ａが一般的な送出のためのグリッド１１４に交流電力（例えば、４８０ＶＡＣ）を出力する。図７の実施形態にあるように、ＩＯＭ１０４からグリッド１１４への電力出力は、医療施設スタティックスイッチ８１０の「Ａ」側給電部に戻される。従って、種々の実施形態において、システム８００の通常作動中、正味電力は、グリッド１１４から引き出されず、医療装置８０８に必要な全て又は実質的に全ての電力は、１つ以上のパワーモジュール１０６により提供される。
【００８６】
スタティックスイッチ８１０からの電力は、医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６の入力段に給電される直流電力（例えば、６００ＶＤＣ）に交流電力（例えば、４８０ＶＡＣ）を変換するための整流器８１８への入力として提供される。上述したように、このＡＣ／ＤＣ変換プロセスにおいて相当な効率が失われる。図８に示したように、ＵＰＭ１０２からの４００〜６００ＶＤＣ出力バス８２２は、医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６の入力段に結合される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６へのＤＣ入力電力の全てを含むＤＣ／ＤＣコンバータ８１６へのＤＣ入力電力の少なくとも一部は、初めに電力をＡＣ／ＤＣ変換する必要もなく、ＵＰＭを介してＰＷＭ１０６により提供される。従って、ＡＣ／ＤＣ変換に関連する効率損失の少なくとも一部が回避される。
【００８７】
医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６は、忠実度の高い増幅器８２４に給電され、その後、１つ以上の医療装置８０８（ＭＤ１）に電力供給するのに使用される複数の個別のＤＣ出力（例えば、７００Ｖ、１００Ｖ等）を提供する。
【００８８】
種々の実施形態において、１つ以上のＵＰＭ１０２のＤＣ出力に複数の医療装置８０８が結合される。図８に模式的に示したように、例えば、医療装置ＭＤ２〜ＭＤｎは、ＵＰＭ１０２の４００〜６００ＶＤＣ出力バス８２２に結合され、ＭＤ１と同様に構成される。医療装置１０８の作動のシーケンスを制御するためにシーケンシングコントローラ８２６が提供される。種々の実施形態において、シーケンシングコントローラ８２６は、医療装置により引き出される電力のバランスがとれ且つ過度のピーク電力の引き出しが必要ないように小さな遅延を提供するように構成される。種々の実施形態において、シーケンシングコントローラ８２６は、医療装置の種々の部分間に優先順位をつけるように構成される。例えば、シーケンシングコントローラ８２６は、救命用の重要な医療装置に有利なように優先度の低い医療装置のスイッチが切られるように１つ以上の医療装置の緊急状況に備える。
【００８９】
種々の実施形態において、ＵＰＭ１０２は、図８に示したウルトラキャパシタ８０６等のエネルギ蓄積装置を有する。種々の実施形態において、増大ピーキングチャージを生成することなく医療装置用の増大ピーク電力を提供するために、ＵＰＭ１０２のエネルギ蓄積が追加の蓄積モジュールにより強化される。
【００９０】
種々の実施形態において、ＵＰＭ１０２は、ＵＰＭ１０２のためにバックアップピーキング供給を提供するためのグリッド１１４、第２グリッド又は他の交流ジェネレータの給電である補助電力源８１４から電力を受け取るように構成される。種々の実施形態において、ＵＰＭ１０２は、必要に応じて補助電力源８１４から電力を取り込むためにＰＦＣ改善整流器８０５を有する。或いは又は加えて、ＵＰＭは、第２グリッド等の補助電力源８１４からの給電を取り入れて信頼性の高い「Ｂ」側給電部を提供するためにスタティックスイッチ（図示せず）を有する。
【００９１】
図９は、医療施設に直接直流電力を提供するための更なる実施形態のシステム９００を示している。このシステム９００においては、パワーモジュール１０６は、医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６の入力段に適切な直流電力出力（例えば、６００ＶＤＣ）を提供する。複数のパワーモジュール１０６のユニットの出力は、信頼性を増大するために並列になっている。図９に示したように、パワーモジュール１０６が（例えば、パワーモジュール１０６内のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて）±３８０ＶＤＣを出力するように構成され、ＵＰＭ１０２内の第２段のＤＣ／ＤＣコンバータ８０２が６００ＶＤＣバス８２２のための６００ＶＤＣを生成する（即ち「直列」アプローチ）。別の１つの実施形態において、パワーモジュール１０６内において２組のＤＣ／ＤＣコンバータが並列に作動する。第１の組のＤＣ／ＤＣコンバータは、（例えば、補機用及び／又はＩＯＭ１０４内のインバータ１０４Ａへの給電用に）±３８０ＶＤＣを生成する。第２の組のＤＣ／ＤＣコンバータは、６００ＶＤＣバス８２２用に６００ＶＤＣを生成する。何れの実施形態においても、バス８２２は、医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６の入力段に６００ＶＤＣを給電する。
【００９２】
図９に示したように、複数の実施形態において、ＩＯＭ１０４は、上述したように、インバータ１０４Ａを有する。インバータ１０４Ａからの交流電力出力（例えば、４８０ＶＡＣ）は、グリッド１１４に提供される。ＩＯＭ１０４からグリッド１１４への電力出力は、上述したように、ＰＦＣ改善整流器８０５及び／又はスタティックスイッチを介して等、ＵＰＭ１０２においてシステム９００に戻される。グリッド電力は、ＵＰＭ１０２において整流されて６００ＶＤＣにＤＣ／ＤＣ変換され、６００ＶＤＣバス８２２に給電される。従って、種々の実施形態において、システム９００の通常作動中、グリッド１１４からは正味電力は引き出されず、医療装置８０８に必要な全て又は実質的に全ての電力は、１つ以上のパワーモジュール１０６により提供される。パワーモジュール１０６は、医療装置１０８に必要な全て又は実質的に全ての電力を生成するように作動される。パワーモジュール１０６からの出力電力の全て又は一部は、ＩＯＭ１０４によりグリッド１１４に給電され、ＵＰＭ１０２に戻される。パワーモジュール１０６からの出力電力の全て又は一部は、医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータ８１６の入力段に直接給電される直流電力である。グリッド１１４の故障又は中断が発生した場合、システム９００は、医療装置への１００％直接直流電力に移行する。パワーモジュール１０６が相当な電力スパイクを受けることはない。
【００９３】
図９に示したウルトラキャパシタ８０６等のエネルギ蓄積装置は、ＵＰＭ１０２（複数の実施形態において、充放電ＤＣ／ＤＣコンバータを含むが、出力インバータを含まない）に提供される。
【００９４】
図８及び図９に示したように、種々の実施形態のＵＰＭ１０２は、１つ以上のパワーモジュール１０６／ＩＯＭ１０４から直流電力（例えば、±３８０ＶＤＣ）を受け取るための入力及びエネルギ蓄積用のウルトラキャパシタ又はバッテリ等のエネルギ蓄積装置８０６を有し、エネルギ蓄積装置へ或いはエネルギ蓄積装置からエネルギを移動するための充放電（又は双方向）ＤＣ／ＤＣコンバータを更に有する。図８に示したように、ＵＰＭ１０２は、適切な交流給電（例えば、５０／６０Ｈｚの３線又は４線４８０ＶＡＣ又は４１５ＶＡＣ等の他のグリッド電圧）を生成するインバータ及び変圧回路を有するインバータ８０２を有する。
【００９５】
種々の実施形態において、ＵＰＭ１０２は、１つ以上のパワーモジュール１０６からの入力バス電圧とは異なる電圧で直流電力出力を提供するように構成されている。図８及び図９に示したように、例えば、ＵＰＭ１０２は、バス８１２からの入力±３８０ＶＤＣをバス８２２上の異なる直流出力電圧（例えば、４００〜６００ＶＤＣ、特に、６００ＶＤＣ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ８０４を有する。種々の実施形態は、セットポイントに基づく０〜６００ＶＤＣ等の調整可能な出力電圧及び１２、２４、３６及び／又は４８ＶＤＣ等のパワーモジュール入力電圧よりも低い電圧を含む様々な直流出力電圧を提供するＵＰＭ１０２を有する。種々の実施形態において、パワーモジュール１０６により提供される入力電圧とは異なるＵＰＭ１０２からの出力直流電圧は、接地されておらず、及び／又は、接地に関して正であり、及び／又は、接地に関して負である。
【００９６】
ＭＲＩ、Ｘ線、ＣＴスキャナ、ＰＥＴスキャナ、Ｃアーム装置等の典型的な高電力医療装置８０８は、６００ＶＤＣのオーダーの直流電圧を生成するために、変圧器・整流器入力段を有する。種々の実施形態は、図９に示したような直接直流給電を使用する医療装置８０８を有する。入力変圧器・整流器を排除することにより医療装置８０８のコストを低減しつつ医療装置８０８の効率が増加される。
【００９７】
図１０Ａ〜図１０Ｂは、交流負荷１００８に直接直流給電を提供するための更なる実施形態のシステム１０００、１００１を示している。大型の交流機械は、概して、初めに、グリッド給電を整流し、その後、この整流された直流給電から、交流負荷（例えば、モータ）作動に所定周波数の交流電力を生成するモータドライバ又は負荷ドライバ又は可変周波数ドライブシステムにより電力を供給される。
【００９８】
図１０Ａのシステム１０００に示したように、少なくとも１つのパワーモジュール１０６は、直流出力電力（例えば、±３８０ＶＤＣ）を生成する。直流出力電力は、ＤＣバス８１２を介してＩＯＭ１０４に結合される。ＩＯＭ１０４は、グリッド１１４に出力交流電力を送出するためのＤＣ／ＡＣコンバータ１０４Ａを有する。ＤＣバス８１２は、ＵＰＭ１０２に結合される。ＵＰＭ１０２は、顧客側の切替スイッチである切替スイッチ１０１０の「Ｂ」側給電部として提供される出力交流給電をバス８２０に提供するためのＤＣ／ＡＣコンバータ８０２を有する。切替スイッチ１０１０の「Ａ」側給電部は、グリッド１１４からである。切替スイッチ１０１０からの交流電力は、モータドライバ１０２０の中間バスとして接続された直流出力電力（例えば、６００ＶＤＣ）を提供するためにＡＣ／ＤＣコンバータ１０１８において整流される。モータドライバ１０２０は、交流負荷１００８での使用のための所定周波数において直流電力を交流電力に変換する。
【００９９】
ＵＰＭ１０２は、バス８１２からの入力直流給電（例えば、±３８０ＶＤＣ）から直流出力電力（例えば、６００ＶＤＣ）を提供するためのＤＣ／ＤＣコンバータ８０４を有する。ＵＰＭ１０２からＤＣバス８２２を介してモータドライバ１０２０の中間バスに直流出力電力（例えば、６００ＶＤＣ）が提供される。
【０１００】
図１０Ｂは、別の実施形態のシステム１００１を示しており、このシステム１００１においては、パワーモジュール１０６からの第１の直流出力電力（例えば、±３８０ＶＤＣ）がＤＣバス８１２を介してＩＯＭ１０４に提供され、図１０Ａのシステム１０００にあるように、インバータ１０４Ａにより電力が交流に変換されてグリッド１１４に送出される。パワーモジュール１０６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００６を有し、このＤＣ／ＤＣコンバータ１００６は、直流出力電力の第２部分をバス８２２上の第２の電圧（例えば、６００ＶＤＣ）に変換し、これは、モータドライバ１０２０に直接給電されて交流負荷１００８用の所定交流周波数に変換される。図１０Ｂの実施形態においては、交流グリッド電力をモータドライバ１０２０用の直流給電に変換する整流器１０１８は必要ない。
【０１０１】
図１０Ａ及び図１０Ｂのシステム１０００、１００１においては、モータドライバ１０２０の制動（又は装置停止）電流が、ＤＣバス１０１３及びコンバータ１０１２を介してパワーモジュール１０６のＤＣ（例えば、±３８０ＶＤＣ）バス８１２上に配置され、ＰＷＭ、ＩＯＭ及び／又はＵＰＭに配置されたエネルギ蓄積装置（ウルトラキャパシタ８０６等）に向けられるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１２（又は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）が提供される。モータ制動又はデバイス停止電流は、ＩＯＭインバータ１０４Ａを介してグリッド１１４に提供される。このことには、エネルギ顧客の場所にある双方向モータドライバが制動電力を使用するが、モータドライバインバータ１０１８が典型的にはＵＬ１７４１／ＩＥＥＥ１５４７を遵守しておらず、この電力をユーティリティグリッドに送出することができず、メーターよりもエネルギ顧客側のキャンパス負荷への供給にのみ使用可能であり、さもなければ、抵抗負荷を使用しなければならないので、利益がある。
【０１０２】
更なる実施形態において、図１０Ａ及び図１０Ｂに示したような構成が電動鉄道機関車と併せて使用される。図１０Ａ及び図１０Ｂに示したシステム１０００、１００１等の１つ以上の分散型電力システムは、鉄道線路上、例えば、１つ以上の鉄道の駅に設けられる。負荷１００８は機関車である。機関車が発車すると、直流電力は、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示したＤＣバス８２２を介して機関車に直接供給される。機関車が停止すると、制動動力は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１２及びＤＣバス１０１３を介してシステム１００１、１００１により受け取られる。
【０１０３】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示した構造は、四象限インバータの代わりにチョッパ負荷ドライバを用いる直流負荷に電力を供給するためにも用いられる。この種の負荷は、例えば、誘導炉である。図１０Ａ及び図１０Ｂの構成は、Ｘ線機器を駆動する共振コンバータに給電される電力を製造検査用Ｘ線装置に提供するためにも使用される。
【０１０４】
図１１は、１つ以上のパワーモジュール１０６及び／又は１つ以上のマイクロタービン発電機１１０６を用いて１つ以上の負荷１１０８に電力を供給するためのシステム１１００の実施形態を示している。図１１に示したように、マイクロタービン（Ｍ１）１１０６からの電力は整流器１１１６により直流電力に変換され、このＤＣ給電（例えば、６００ＶＤＣ）はＵＰＭ１０２に接続されているＤＣバス８２２に提供される。１つ以上のパワーモジュール１０６は、１つ以上のマイクロタービン１１０６により補充され或いは置き換えられる。マイクロタービン１１０６からの電力は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１２及び回生蓄積装置１１１４（例えば、蓄電池、キャパシタ、フライホイール等）を介してＵＰＭ１０２に提供され、ＩＯＭ１０４を介してグリッド１１４に送出される。尚、１つ以上のマイクロタービンジェネレータ１１０６は、前記実施形態の何れかの燃料電池パワーモジュール１０６の代わりに或いはこれと組み合わせても使用される。負荷１１０８には、グリッド１１４を介して及び／又はＵＰＭからＡＣバス８２０及びスイッチ１１１０を介して交流電力が提供される。負荷１１０８には、マイクロタービン１１０６からＤＣ／ＤＣコンバータ１１１２及びインバータ１１１５を介して追加の交流電力が提供される。負荷１１０８への直接直流給電は、上述したように、ＤＣバス８２２から提供される。
【０１０５】
上述した種々の実施形態は、現地燃料貯蔵システムを含む。本明細書において用いたように、「現地」には、同じ建物内又は分散型ジェネレータ（例えば、パワーモジュール１０６）及び／又は負荷の近傍（例えば、半径０．１マイル内）が含まれる。種々の実施形態において、燃料は、（例えば、ガス貯蔵シリンダ又は容器内の）貯蔵圧縮天然ガス、貯蔵液化天然ガス、プロパン（例えば、プロパンタンク）等の貯蔵液化石油、エタノール、ディーゼル、液化水素、貯蔵圧縮水素及び／又はアンモニアである。
【０１０６】
種々の実施形態において、燃料電池パワーモジュール、マイクロタービン等の分散型発電機を用いて１つ以上の負荷に電力を供給するシステムは、分散型発電機のための少なくとも２つの燃料入力を有し、少なくとも１つの燃料入力が現地燃料貯蔵システムからの燃料を含む。１つの実施形態において、１つ目の燃料入力は、遠隔供給源（例えば、天然ガスパイプライン）から供給される燃料であり、２つ目の燃料入力は、現地燃料貯蔵システムである。例えば、１つ目の燃料入力の供給が中断したとき、及び／又は、１つ目の燃料入力のコストが２つ目の燃料入力のコストを超えたとき、及び／又は、１つ目の燃料入力の供給の中断が予測され（例えば、津波や地震等の自然災害の場合）、こうした災害時に生き残るには２つ目の燃料入力が堅いときに、システムは、１つ目の燃料入力から２つ目の燃料入力にシフトするように構成されている。
【０１０７】
種々の実施形態は、出力電力を生成する少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールと、少なくとも１つのパワーモジュールとグリッドとの間に電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する第１モジュールと、少なくとも１つのパワーモジュールと負荷のＢ側給電部との間で電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する第２モジュールと、を有する分散型発電システムを有し、負荷のＡ側給電部がグリッドを介してパワーモジュールに電気的に結合されている。
【０１０８】
種々の実施形態において、第２モジュールは交流電力出力を負荷のＢ側給電部に提供するためのインバータを有する無停電パワーモジュール（ＵＰＭ）を有する。
【０１０９】
更なる実施形態において、ＵＰＭはパワーモジュールからの入力直流給電をＤＣバス上の直流出力給電に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを有する。
【０１１０】
更なる実施形態において、ＤＣバスは直接直流給電を負荷に提供するために負荷に電気的に結合されている。
【０１１１】
更なる実施形態において、無停電パワーモジュールは補助電力源から電力を取り込むための整流器を有する。
【０１１２】
更なる実施形態において、補助電力源はグリッドを含む。
【０１１３】
更なる実施形態において、無停電パワーモジュールはエネルギ蓄積装置を含む。
【０１１４】
更なる実施形態において、エネルギ蓄積装置はウルトラキャパシタを含む。
【０１１５】
更なる実施形態において、負荷への電力の少なくとも一部はマイクロタービン発電機により提供される。
【０１１６】
更なる実施形態において、システムは少なくとも１つの燃料電池セグメントのための少なくとも２つの燃料入力を有し、少なくとも１つの燃料入力は現地に貯蔵されている燃料を含む。
【０１１７】
更なる実施形態において、システムは、第１燃料入力の中断の予測又は実際の中断或いは第１燃料入力と第２燃料入力との間の相対価格の変化に応答して第１燃料入力から第２燃料入力に切り替わるように構成されている。
【０１１８】
種々の実施形態は、出力電力を生成する少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールと、少なくとも１つのパワーモジュールと負荷の直接直流給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つの電力調整構成要素を有する少なくとも１つの無停電パワーモジュールと、を有する分散型発電システムを有し、少なくとも１つのパワーモジュールにより生成された出力電力の少なくとも一部は、入力ＤＣバスを介して少なくとも１つの無停電パワーモジュールに第１電圧で提供され、ＤＣ出力バスを介して少なくとも１つの無停電パワーモジュールから負荷に第１電圧とは異なる第２電圧で提供される。
【０１１９】
更なる実施形態において、少なくとも１つの電力調整構成要素はＤＣ／ＤＣコンバータを含む。
【０１２０】
更なる実施形態において、第２電圧は第１電圧よりも高い。
【０１２１】
更なる実施形態において、第２電圧は第１電圧よりも低い。
【０１２２】
更なる実施形態において、少なくとも１つの無停電パワーモジュールはＤＣ出力バスを介して調整可能な出力電圧を提供するように構成されている。
【０１２３】
更なる実施形態において、第１電圧は±３８０ＶＤＣであり、第２電圧は６００ＶＤＣである。
【０１２４】
更なる実施形態において、少なくとも１つのパワーモジュールからの総出力電力は、負荷に電力供給するために必要な総電力の少なくとも約１００％である。
【０１２５】
更なる実施形態において、負荷に電力を提供するためにグリッドから引き出される正味電力は実質的にゼロである。
【０１２６】
更なる実施形態において、少なくとも１つの無停電パワーモジュールは、負荷へのＢ側給電として提供される交流電力に少なくとも１つのパワーモジュールにより生成された出力電力の少なくとも一部を変換するためのインバータを有する。
【０１２７】
更なる実施形態において、負荷へのＡ側給電はグリッドにより提供される。
【０１２８】
更なる実施形態において、負荷は、ＤＣ出力バスから直流電力を受け取る１つの機関車、１つの誘導炉、及び、製造検査に用いられる１つのＸ線装置の少なくとも１つである。
【０１２９】
更なる実施形態において、システムは、複数の負荷へのＤＣ出力バスを介した電力供給を制御するためのシーケンシングコントローラを有する。
【０１３０】
更なる実施形態において、シーケンシングコントローラは、過度のピーク電力引出を最小化するために負荷への電力の供給における遅延を提供するように構成されている。
【０１３１】
更なる実施形態において、シーケンシングコントローラは、負荷の予め定められた優先順位に基づき負荷への電力の供給を制御するように構成されている。
【０１３２】
種々の実施形態は、負荷に電力を提供する方法であって、少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを用いて出力電力を生成するステップと、出力電力の第１部分をグリッドを介して負荷のＡ側給電部に提供するステップと、出力電力の第２部分を負荷のＢ側給電部に提供するステップと、を具備する方法を含む。
【０１３３】
更なる実施形態において、前記方法は、無停電パワーモジュールと負荷のＢ側給電部との間に電気的に結合された少なくとも１つの補助電源を提供するステップを具備する。
【０１３４】
更なる実施形態において、補助電源は第２グリッドを含む。
【０１３５】
更なる実施形態において、前記方法は、電力探索スイッチを使用したＡ側給電部及びＢ側給電部の少なくとも一方を介した負荷への連続的な電力を維持するステップを具備する。
【０１３６】
更なる実施形態において、前記方法は、グリッドに電力を提供する前に、インバータを用いて直流電力から交流電力に電力出力の第１部分を変換するステップを具備する。
【０１３７】
更なる実施形態において、前記方法は、負荷のＢ側給電部に電力を提供する前に、インバータを用いて直流電力を交流電力に電力出力の第２部分の少なくとも一部を変換するステップを具備する。
【０１３８】
更なる実施形態において、前記方法は、ＤＣ／ＤＣコンバータにより第１電圧の直流電力から、第１電圧とは異なる第２電圧の直流電力に電力出力の第２部分の少なくとも一部を変換するステップと、第２電圧の直流電力を負荷に提供するステップと、を具備する。
【０１３９】
更なる実施形態において、第１電圧は±３８０ＶＤＣであり、第２電圧は４００〜６００ＶＤＣである。
【０１４０】
更なる実施形態において、前記方法は、マイクロタービンを用いて電力を生成するステップと、マイクロタービンから負荷に電力を提供するステップと、を具備する。
【０１４１】
更なる実施形態において、前記方法は、第１燃料源からの第１燃料入力を用いて燃料を燃料電池セグメントに提供するステップと、現地に貯蔵されている燃料である第２燃料源から燃料電池セグメントへの第２燃料入力に切り替えるステップと、を具備する。
【０１４２】
更なる実施形態において、切替は、第１燃料入力の中断の予測或いは実際の中断又は第１燃料入力と第２燃料入力との間の相対価格の変化に応答して行われる。
【０１４３】
種々の実施形態は、負荷に電力を提供する方法であって、少なくとも１つの燃料電池セグメントを有する少なくとも１つのパワーモジュールを用いて出力電力を生成するステップと、出力電力の第１部分をグリッドに提供するステップと、第１電圧から第２電圧に出力電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータに出力電力の第２部分を提供するステップと、第２電圧の出力電力を負荷に提供ステップと、を具備する方法を含む。
【０１４４】
更なる実施形態において、第２電圧は第１電圧よりも高い。
【０１４５】
更なる実施形態において、第２電圧は第１電圧よりも低い。
【０１４６】
更なる実施形態において、第２電圧は調整可能である。
【０１４７】
更なる実施形態において、第１電圧は±３８０ＶＤＣであり、第２電圧は６００ＶＤＣである。
【０１４８】
更なる実施形態において、出力電力の第１部分をグリッドに提供するステップは、グリッドへの送出のために電力を直流電力から交流電力に変換するインバータに前記第１部分を提供するステップを更に有する。
【０１４９】
更なる実施形態において、少なくとも１つのパワーモジュールからの総出力電力は、負荷に電力供給するために必要な総電力の少なくとも約１００％である。
【０１５０】
更なる実施形態において、負荷に電力を提供するためにグリッドから引き出される正味電力は実質的にゼロである。
【０１５１】
更なる実施形態において、前記方法は、第３部分を交流電力に変換するインバータに出力電力の第３部分を提供するステップと、出力電力のＡＣ変換された第３部分を負荷のＢ側給電部に提供するステップと、を具備する。
【０１５２】
更なる実施形態において、負荷のＡ側給電はグリッドにより提供される。
【０１５３】
更なる実施形態において、第２電圧の出力電力を負荷に提供するステップは、少なくとも１つの医療装置に電力供給するために複数の別個の直流出力を提供するための医療装置ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力として第２電圧の出力電力を提供するステップを有する。
【０１５４】
更なる実施形態において、第２電圧の出力電力を負荷に提供するステップは、少なくとも１つの交流負荷用の所定交流周波数への変換を行うモータドライバへの入力として第２電圧の出力電力を提供するステップを有する。
【０１５５】
更なる実施形態において、第２電圧の出力電力を負荷に提供するステップは、１つの機関車、１つの誘導炉、及び、製造検査に使用されるＸ線装置の少なくとも１つに第２電圧の出力電力を提供するステップを有する。
【０１５６】
更なる実施形態において、前記方法は、負荷からの制動電流を受け取るステップを具備する。
【０１５７】
更なる実施形態において、前記方法は、制動電流からの電力の少なくとも一部をグリッドに提供するステップを具備する。
【０１５８】
更なる実施形態において、前記方法は、制動電流からの電力の少なくとも一部をエネルギ蓄積装置に蓄積するステップを具備する。
【０１５９】
更なる実施形態において、前記方法は、複数の負荷への第２電圧の出力電力の供給を制御するステップを具備する。
【０１６０】
更なる実施形態において、前記供給を制御するステップは、過度のピーク電力の引出を最小化するために負荷への電力供給の遅延を提供するステップを有する。
【０１６１】
更なる実施形態において、前記供給を制御するステップは、負荷の予め定められた優先順位に基づき負荷に電力を供給するステップを有する。
【０１６２】
更なる実施形態において、前記方法は、少なくとも１つのマイクロタービン発電機を用いて負荷用の電力の少なくとも一部を生成するステップを具備する。
【０１６３】
上記方法の説明は単なる例として提供したものであり、種々の実施形態のステップを説明した順序で実行しなければならいことを要求し又は暗示することを意図するものではない。上記実施形態のステップの順序が他の順序で実行されてもよいことは当業者には明らかである。更に「その後」「次いで」「次の」等の用語は、ステップの順序を制限するものではなく、これら用語は単に方法の説明を通じて読者を導くために用いたものである。
【０１６４】
例示的な実施形態を説明するために１つ以上のブロック／フロー図を使用した。これらブロック／フロー図の使用は作動の実行順序に関する限定を意味するものではない。例示的な実施形態の上記説明は、例示及び説明のために提示したものである。これは、開示した明確な形態に関し、網羅的又は限定的であることを意図せず、上記技術に鑑み、変更や修正を加えることが可能であるし、開示した実施形態からも変更や修正を得ることもできる。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲により規定される。
【０１６５】
制御要素（例えば、コントローラ８２６）は、特定の機能を実行するための命令でプログラムされたプロセッサ、メモリ及びその他の構成要素を有するコンピューティングデバイス（コンピュータ等）を用いて実現されてもよいし、特定の機能を実行するように設計されたプロセッサで実現されてもよい。プロセッサは、例えば、本明細書で説明した種々の実施形態の機能を含む種々の機能を実行するためにソフトウェア命令（アプリケーション）により構成可能なプログララマブルマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又は複数のプロセッサを備えた１つ又は複数のチップである。幾つかのコンピューティングデバイスにおいては、複数のプロセッサが設けられる。典型的には、ソフトウェアアプリケーションは、それがアクセスされてプロセッサにローディングされる前に内部メモリに格納される。幾つかのコンピューティングデバイスにおいては、プロセッサは、アプリケーションソフトウェア命令を格納するのに十分な内部メモリを有する。
【０１６６】
本明細書に開示された実施形態に関連して説明した種々の例示的なロジックブロック、モジュール、回路及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又はこれらの組合せとして実現される。こうしたハードウェア及びソフトウェアの互換性を明確に示すために、種々の例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路及びステップは、これらの機能の観点から概して上述した。こうした機能がハードウェアとして実現されるかソフトウェアとして実現されるかは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課された設計制約に依存する。当業者は、特定のアプリケーション毎に異なるように上記機能を実現することができるが、そうした実現の決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。
【０１６７】
本明細書で開示した態様に関連して説明した種々の例示的なロジック、ロジックブロック、モジュール及び回路を実現するために用いられるハードウェアは、本明細書に記載の機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント又はそれらの任意の組み合わせにより実現され或いは実行される。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでもよいが、代わりに、プロセッサは、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ又はステートマシンであってもよい。また、プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連係した１つ以上のマイクロプロセッサ又はその他のこうした構成として実現される。或いは、幾つかのブロック又は方法は、所与の機能に固有の回路により実行されてもよい。
【０１６８】
開示した実施形態に関する上記説明は、説明した実施形態を当業者が作製し或いは使用することができるように提供されたものである。これら実施形態に対する種々の変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書に定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用可能である。従って、本発明は、ここに示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び本明細書に開示した原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に一致するものである。
【図１Ａ】
2014521291.tif 000003
【図１Ｂ】
2014521291.tif 000004
【図１Ｃ】
2014521291.tif 000005
【図１Ｄ】
2014521291.tif 000006
【図１Ｅ】
2014521291.tif 000007
【図１Ｆ】
2014521291.tif 000008
【図１Ｇ】
2014521291.tif 000009
【図１Ｈ】
2014521291.tif 000010
【図１Ｉ】
2014521291.tif 000011
【図１Ｊ】
2014521291.tif 000012
【図１Ｋ】
2014521291.tif 000013
【図２】
2014521291.tif 000014
【図３】
2014521291.tif 000015
【図４】
2014521291.tif 000016
【図５】
2014521291.tif 000017
【図６Ａ】
2014521291.tif 000018
【図６Ｂ】
2014521291.tif 000019
【図６Ｃ】
2014521291.tif 000020
【図６Ｄ】
2014521291.tif 000021
【図６Ｅ】
2014521291.tif 000022
【図７Ａ】
2014521291.tif 000023
【図７Ｂ】
2014521291.tif 000024
【図８】
2014521291.tif 000025
【図９】
2014521291.tif 000026
【図１０Ａ】
2014521291.tif 000027
【図１０Ｂ】
2014521291.tif 000028
【図１１】
2014521291.tif 000029
【国際調査報告】
2014521291.tif 000030
2014521291.tif 000031