(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される交流電力と直流電源から供給される直流電力とを受け、交流電力を負荷に供給する第１の給電モードを有する電力変換システムであって、
前記負荷に接続される出力端子と、
第１の端子が前記交流電源から供給される交流電力を受け、第２の端子が前記出力端子に接続されたスイッチと、
前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する第１のインバータと、
前記出力端子に現れる交流電圧に同期して動作し、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する電源転流式の第２のインバータと、
前記交流電源からの交流電圧が異常になったことを検出する異常検出器と、
前記異常検出器の検出結果に基づいて前記電力変換システムを制御する第１の制御回路とを備え、
前記第１の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が正常である場合は、前記スイッチがオンされ、前記交流電源から前記スイッチを介して前記負荷に交流電力が供給されるとともに、前記直流電源から供給される直流電力が前記第２のインバータによって交流電力に変換されて前記負荷に供給され、前記交流電源から供給される交流電力が前記コンバータによって直流電力に変換されて前記電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記第１の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が異常になった場合は、前記スイッチがオフされ、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記第１のインバータによって交流電力に変換されて前記スイッチを介さずに前記負荷に供給されるとともに、前記直流電源から供給される直流電力が前記第２のインバータによって交流電力に変換されて前記負荷に供給され、
前記第２のインバータは、
アノードが前記直流電源の正極に接続され、カソードが前記出力端子に接続された第１のサイリスタと、
アノードが前記第１のサイリスタのカソードに接続され、カソードが前記直流電源の負極に接続された第２のサイリスタと、
前記出力端子に現れる交流電圧に同期して前記第１および第２のサイリスタを交互に点弧させる第２の制御回路とを含み、
前記第２の制御回路は、
前記第１のサイリスタのゲートにパルス信号を与えて前記第１のサイリスタを点弧させた後、予め定められた時間だけ複数のパルス信号を前記第１のサイリスタのゲートに与え続け、
前記第２のサイリスタのゲートにパルス信号を与えて前記第２のサイリスタを点弧させた後、予め定められた時間だけ複数のパルス信号を前記第２のサイリスタのゲートに与え続け、
前記第１および第２のサイリスタは交互にオンされる、電力変換システム。
【請求項２】
交流電源から供給される交流電力と直流電源から供給される直流電力とを受け、交流電力を負荷に供給する第１の給電モードを有する電力変換システムであって、
前記負荷に接続される出力端子と、
第１の端子が前記交流電源から供給される交流電力を受け、第２の端子が前記出力端子に接続されたスイッチと、
前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する第１のインバータと、
前記出力端子に現れる交流電圧に同期して動作し、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する電源転流式の第２のインバータと、
前記交流電源からの交流電圧が異常になったことを検出する異常検出器と、
前記異常検出器の検出結果に基づいて前記電力変換システムを制御する第１の制御回路と、
前記第１の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が異常になった場合において、前記電力貯蔵装置の端子間電圧が低下して予め定められた電圧に到達したことに応じて、前記電力貯蔵装置と前記第１のインバータとを電気的に切り離すとともに前記直流電源と前記第２のインバータとを電気的に切り離し、前記直流電源から供給される直流電力を前記第１のインバータに与える切換回路とを備え、
前記第１の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が正常である場合は、前記スイッチがオンされ、前記交流電源から前記スイッチを介して前記負荷に交流電力が供給されるとともに、前記直流電源から供給される直流電力が前記第２のインバータによって交流電力に変換されて前記負荷に供給され、前記交流電源から供給される交流電力が前記コンバータによって直流電力に変換されて前記電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記第１の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が異常になった場合は、前記スイッチがオフされ、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記第１のインバータによって交流電力に変換されて前記スイッチを介さずに前記負荷に供給されるとともに、前記直流電源から供給される直流電力が前記第２のインバータによって交流電力に変換されて前記負荷に供給され、
前記第１のインバータは、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給する、電力変換システム。
【請求項３】
さらに、前記交流電源から供給される交流電力を受け、交流電力を前記負荷に供給する第２の給電モードを有し、
前記第２の給電モード時には前記第２のインバータが非活性化され、
前記第２の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が正常である場合は、前記スイッチがオフされ、前記交流電源から供給される交流電力が前記コンバータによって直流電力に変換され、その直流電力が前記第１のインバータによって交流電力に変換されて前記負荷に供給されるとともに、前記コンバータによって生成された直流電力が前記電力貯蔵装置に蓄えられ、
前記第２の給電モード時において前記交流電源からの交流電圧が異常になった場合は、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記第１のインバータによって交流電力に変換されて前記負荷に供給される、請求項１または請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記第２の給電モード時において前記第１のインバータが故障した場合には前記スイッチがオンされ、前記交流電源から前記スイッチを介して前記負荷に交流電力が供給される、請求項３に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記第２の制御回路は、
前記第１のサイリスタのゲートを活性化レベルにして前記第１のサイリスタを点弧させた後、前記第１のサイリスタのゲートを予め定められた時間だけ活性化レベルに維持し、
前記第２のサイリスタのゲートを活性化レベルにして前記第２のサイリスタを点弧させた後、前記第２のサイリスタのゲートを前記予め定められた時間だけ活性化レベルに維持し、
前記第１および第２のサイリスタは交互にオンされる、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記第２のインバータは、さらに、前記第１のサイリスタのカソードと前記出力端子との間に接続されたリアクトルを含む、請求項５に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記第２のインバータは、さらに、前記第１のサイリスタのカソードと前記出力端子との間に設けられた変圧器を含む、請求項５に記載の電力変換システム。
【請求項８】
前記直流電源は燃料電池である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項９】
前記直流電源は太陽電池である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項１０】
前記直流電源は複数の副直流電源を含み、
前記第２のインバータは、それぞれ前記複数の副直流電源に対応して設けられた複数の副インバータを含み、
各副インバータは、前記出力端子に接続され、対応する副直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項１１】
前記複数の副直流電源は、燃料電池および太陽電池を含む、請求項１０に記載の電力変換システム。
【請求項１２】
前記電力貯蔵装置はバッテリである、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項１３】
前記電力貯蔵装置は電気二重層コンデンサである、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項１４】
交流電源から供給される交流電力と直流電源から供給される直流電力とを受け、交流電力を負荷に供給する電力変換システムであって、
前記交流電源から供給される交流電力を受ける入力端子と、
前記負荷に接続される出力端子と、
前記入力端子および前記出力端子間に接続され、前記交流電源からの交流電圧が正常である第１の場合はオンされ、前記交流電源からの交流電圧が異常になった第２の場合はオフされるスイッチと、
前記第１の場合に活性化され、前記交流電源から前記入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換して電力貯蔵装置に蓄えるコンバータと、
前記第２の場合に活性化され、前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して前記スイッチを介さずに前記出力端子に出力する第１のインバータと、
前記出力端子に現れる交流電圧に同期して動作し、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する電源転流式の第２のインバータとを備え、
前記第２のインバータは、
アノードが前記直流電源の正極に接続され、カソードが前記出力端子に接続された第１のサイリスタと、
アノードが前記第１のサイリスタのカソードに接続され、カソードが前記直流電源の負極に接続された第２のサイリスタと、
前記出力端子に現れる交流電圧に同期して前記第１および第２のサイリスタを交互に点弧させる第２の制御回路とを含み、
前記第２の制御回路は、
前記第１のサイリスタのゲートにパルス信号を与えて前記第１のサイリスタを点弧させた後、予め定められた時間だけ複数のパルス信号を前記第１のサイリスタのゲートに与え続け、
前記第２のサイリスタのゲートにパルス信号を与えて前記第２のサイリスタを点弧させた後、予め定められた時間だけ複数のパルス信号を前記第２のサイリスタのゲートに与え続け、
前記第１および第２のサイリスタは交互にオンされる、電力変換システム。
【請求項１５】
交流電源から供給される交流電力と直流電源から供給される直流電力とを受け、交流電力を負荷に供給する電力変換システムであって、
前記交流電源から供給される交流電力を受ける入力端子と、
前記負荷に接続される出力端子と、
前記入力端子および前記出力端子間に接続され、前記交流電源からの交流電圧が正常である第１の場合はオンされ、前記交流電源からの交流電圧が異常になった第２の場合はオフされるスイッチと、
前記第１の場合に活性化され、前記交流電源から前記入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換して電力貯蔵装置に蓄えるコンバータと、
前記第２の場合に活性化され、前記電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して前記スイッチを介さずに前記出力端子に出力する第１のインバータと、
前記出力端子に現れる交流電圧に同期して動作し、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記出力端子に出力する電源転流式の第２のインバータと、
前記第２の場合において、前記電力貯蔵装置の端子間電圧が低下して予め定められた電圧に到達したことに応じて、前記電力貯蔵装置と前記第１のインバータとを電気的に切り離すとともに前記直流電源と前記第２のインバータとを電気的に切り離し、前記直流電源から供給される直流電力を前記第１のインバータに与える切換回路とを備え、
前記第１のインバータは、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給する、電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電力変換システムに関し、特に、交流電源から供給される交流電力と直流電源から供給される直流電力とを受け、交流電力を負荷に供給する電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−１５０３６９号公報（特許文献１）には、ＡＣ／ＤＣ変換器、第１のＤＣ／ＤＣ変換器、第２のＤＣ／ＤＣ変換器、およびＤＣ／ＡＣ変換器を備えた電力変換システムが開示されている。ＡＣ／ＤＣ変換器は、交流電源から供給される交流電圧を第１の直流電圧に変換して直流リンク部に供給する。第１のＤＣ／ＤＣ変換器は、直流電源から供給される第２の直流電圧を第１の直流電圧に変換して直流リンク部に供給する。第２のＤＣ／ＤＣ変換器は、充電モード時には直流リンク部の直流電力を電力貯蔵装置に蓄え、放電モード時には電力貯蔵装置の直流電力を直流リンク部に供給する。ＤＣ／ＡＣ変換器は、直流リンク部の第１の直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５０３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の電力変換システムでは、複数のトランジスタを含む自励式のＤＣ／ＡＣ変換器によって負荷を駆動していたので、各トランジスタにおいて導通損失およびスイッチング損失が発生し、電力損失が大きいという問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、電力損失が小さな電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力変換システムは、交流電源から供給される交流電力と直流電源から供給される直流電力とを受け、交流電力を負荷に供給する第１の給電モードを有する電力変換システムであって、負荷に接続される出力端子と、第１の端子が交流電源から供給される交流電力を受け、第２の端子が出力端子に接続されたスイッチと、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して出力端子に出力する第１のインバータと、出力端子に現れる交流電圧に同期して動作し、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力端子に出力する電源転流式の第２のインバータと、交流電源からの交流電圧が異常になったことを検出する異常検出器と、異常検出器の検出結果に基づいて電力変換システムを制御する第１の制御回路とを備えたものである。第１の給電モード時において交流電源からの交流電圧が正常である場合は、スイッチがオンされ、交流電源からスイッチを介して負荷に交流電力が供給されるとともに、直流電源から供給される直流電力が第２のインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給され、交流電源から供給される交流電力がコンバータによって直流電力に変換されて電力貯蔵装置に蓄えられる。第１の給電モード時において交流電源からの交流電圧が異常になった場合は、スイッチがオフされ、電力貯蔵装置の直流電力が第１のインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給されるとともに、直流電源から供給される直流電力が第２のインバータによって交流電力に変換されて負荷に供給される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る電力変換システムでは、電源転流式の第２のインバータによって負荷を駆動する。電源転流式の第２のインバータではスイッチング損失は発生しないので、自励式のインバータによって負荷を駆動していた従来に比べ、電力損失の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施の形態による電力変換システムの構成およびその使用方法を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した電力変換システムの要部を示す回路ブロック図である。
【図３】図２に示した電源転流式のインバータの構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図３に示した制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した交流電圧と制御信号の関係を示す図である。
【図６】図５に示した制御信号の波形を示す図である。
【図７】図１に示した電力変換システムの他の使用方法を示す回路ブロック図である。
【図８】実施の形態の変更例を示す回路ブロック図である。
【図９】実施の形態の他の変更例を示す回路ブロック図である。
【図１０】実施の形態のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。
【図１１】実施の形態のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。
【図１２】実施の形態のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、この発明の一実施の形態による電力変換システムの構成およびその使用方法を示す回路ブロック図である。この電力変換システムは、実際には商用交流電源５１などから三相交流電力を受けて負荷５３に三相交流電力を供給するものであるが、図面および説明の簡単化を図るため、図１では一相分の回路のみが示されている。
【００１０】
この電力変換システムは、商用交流電源５１から供給される交流電力と燃料電池５４のような直流電源から供給される直流電力とを受け、負荷５３に交流電力を供給する第１の給電モードと、商用交流電源５１から供給される交流電力を受け、負荷５３に交流電力を供給する第２の給電モードとを有し、第１および第２の給電モードのうちの選択された給電モードを実行する。図１では、第１の給電モードを実行する場合が示されている。
【００１１】
図１において、この電力変換システムは、入力端子Ｔ１、バイパス端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３、出力端子Ｔ４、および直流端子Ｔ５を備える。入力端子Ｔ１は、商用交流電源５１から供給される商用周波数の三相交流電力を受ける。第１の給電モードを実行する場合には、バイパス端子Ｔ２は入力端子Ｔ１に接続される。
【００１２】
バッテリ端子Ｔ３には、バッテリ５２（電力貯蔵装置）が接続される。バッテリ５２は、充電および放電が可能な電池であり、直流電力を蓄える。バッテリ５２の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。出力端子Ｔ４は、負荷５３に商用周波数の交流電力を供給するため、負荷５３に接続される。負荷５３は、交流電力によって駆動される。直流端子Ｔ５は、燃料電池５４から供給される直流電力を受ける。燃料電池５４は、水素と酸素を化学反応させて直流電力を生成する発電装置である。燃料電池５４の代わりに、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する太陽電池を設けてもよい。
【００１３】
この電力変換システムは、さらに、スイッチ１，６，１２，１４、ヒューズ２、リアクトル３，１０、コンバータ４、双方向チョッパ５、直流母線７、コンデンサ８，１１、インバータ９，１５、半導体スイッチ１３、異常検出器１６、操作部１７、および制御回路１８を備える。
【００１４】
スイッチ１、ヒューズ２、およびリアクトル３は、入力端子Ｔ１とコンバータ４の入力ノードとの間に直列接続される。スイッチ１は、制御回路１８によって制御され、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合はオンされ、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが異常である場合はオフされる。たとえば、商用交流電源５１からの交流電力の供給が停止された停電時には、交流電圧ＶＩの実効値が異常に低下し、スイッチ１がオフされる。
【００１５】
ヒューズ２は、過電流が流れた場合にブローされ、過電流によってコンバータ４などが破損されることを防止する。リアクトル３は、低域通過フィルタを構成し、商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ４で発生したスイッチング周波数の信号が商用交流電源５１側に通過することを防止する。
【００１６】
コンバータ４は、制御回路１８によって制御され、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合は、商用交流電源５１から供給される交流電力を直流電力に変換して直流母線７に出力する。このとき、コンバータ４は、直流母線７の直流電圧ＶＤＣが目標直流電圧ＶＤＣＴになるように、直流電流を直流母線７に出力する。
【００１７】
直流母線７は、双方向チョッパ５およびスイッチ６を介してバッテリ端子Ｔ３に接続されるとともに、インバータ９の入力ノードに接続される。コンデンサ８は、直流母線７に接続され、直流母線７の直流電圧ＶＤＣを平滑化させる。スイッチ６は、電力変換システムの運転時はオンされ、バッテリ５２および電力変換システムのメンテナンス時にオフされる。
【００１８】
双方向チョッパ５は、制御回路１８によって制御される。双方向チョッパ５は、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合は、コンバータ４によって生成された直流電力をバッテリ５２に蓄える。このとき、双方向チョッパ５は、バッテリ５２の端子間電圧ＶＢ（バッテリ端子Ｔ３の電圧）が目標バッテリ電圧ＶＢＴになるように、直流電流をバッテリ５２に供給する。
【００１９】
双方向チョッパ５は、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが異常になった場合は、バッテリ５２の直流電力を直流母線７を介してインバータ９に供給する。このとき、双方向チョッパ５は、直流母線７の直流電圧ＶＤＣが目標直流電圧ＶＤＣＴになるように、直流母線７に直流電流を供給する。バッテリ５２の端子間電圧ＶＢが低下して放電終止電圧に到達した場合には、双方向チョッパ５の運転は停止される。
【００２０】
インバータ９は、制御回路１８によって制御される。インバータ９は、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合は、コンバータ４によって生成された直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。インバータ９は、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが異常になった場合は、バッテリ５２から双方向チョッパ５を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。インバータ９は、商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩの位相と同位相の交流電圧を出力する。インバータ９は、出力端子Ｔ４の交流電圧ＶＯが目標交流電圧ＶＯＴになるように、交流電流を出力する。インバータ９は、複数のトランジスタを含む自励式のインバータである。
【００２１】
リアクトル１０の一方端はインバータ９の出力ノードに接続され、その他方端はスイッチ１２を介して出力端子Ｔ４に接続される。コンデンサ１１は、リアクトル１０の他方端子に接続される。リアクトル１０およびコンデンサ１１は、低域通過フィルタを構成し、インバータ９によって生成された商用周波数の交流電力を通過させ、インバータ９で発生したスイッチング周波数の信号が負荷５３側に通過することを防止する。換言すると、リアクトル１０およびコンデンサ１１は、インバータ９によって生成された方形波状の交流電圧を正弦波状の交流電圧ＶＯに変換する。
【００２２】
スイッチ１２は、制御回路１８によって制御され、第１の給電モードではオンされる。半導体スイッチ１３は、バイパス端子Ｔ２と出力端子Ｔ４の間に接続され、制御回路１８によって制御され、第１の給電モードではオフされる。半導体スイッチ１３は、２つのサイリスタを含む。２つのサイリスタのうちの一方のサイリスタのアノードおよびカソードはそれぞれバイパス端子Ｔ２および出力端子Ｔ４に接続され、他方のサイリスタのアノードおよびカソードはそれぞれ出力端子Ｔ４およびバイパス端子Ｔ２に接続される。
【００２３】
スイッチ１４は、半導体スイッチ１３に並列接続され、制御回路１８によって制御される。第１の給電モード時において商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合、スイッチ１４はオンされる。第１の給電モード時において商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが異常になった場合、スイッチ１４はオフされる。
【００２４】
異常検出器１６は、商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩが異常になったことを検出するために設けられている。すなわち、異常検出器１６は、商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩが正常であるか否かを判定し、交流電圧ＶＩが正常である場合は異常検出信号φ１６を非活性化レベルの「Ｌ」レベルにし、交流電圧ＶＩが異常になった場合は異常検出信号φ１６を活性化レベルの「Ｈ」レベルにする。たとえば、商用交流電源５１からの交流電力の供給が停止された停電時には、交流電圧ＶＩの実効値が異常に低下し、異常検出信号φ１６が活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【００２５】
操作部１７は、作業員によって操作される複数のスイッチ(図示せず)を含み、複数のスイッチが操作された結果に従って、電力変換システムの起動、停止、第１または第２の給電モードの設定、手動運転の実行、自動運転の実行などを指令する制御信号を制御回路１８に与える。図１では、操作部１７を使用して第１および第２の給電モードのうちの第１の給電モードが設定された場合が示されている。制御回路１８は、異常検出信号φ１６、操作部１７からの制御信号、入力電圧ＶＩ、出力電圧ＶＯ，バッテリ電圧ＶＢ、直流電圧ＶＤＣなどに基づいて電力変換システム全体を制御する。
【００２６】
次に、第１の給電モード時における電力変換システムの動作について説明する。商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合は、異常検出信号φ１６が非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、スイッチ１，６，１２，１４がオンされるとともに半導体スイッチ１３がオフされ、商用交流電源５１からの交流電力がスイッチ１４を介して負荷５３に供給される。インバータ１５は、出力端子Ｔ４に現れる交流電圧ＶＯに同期して動作し、燃料電池５４から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷５３に供給する。
【００２７】
商用交流電源５１からの交流電力は、スイッチ１、ヒューズ２およびリアクトル３を介してコンバータ４に供給され、コンバータ４によって直流電力に変換される。コンバータ４によって生成された直流電力は、双方向チョッパ５およびスイッチ６を介してバッテリ５２に蓄えられる。
【００２８】
インバータ９は、コンバータ４によって生成された直流電力によって駆動され、出力端子Ｔ４の交流電圧ＶＯと同位相、同電圧の交流電圧を出力する。このとき、インバータ９の出力電流は十分に小さな値に維持され、インバータ９は交流電圧ＶＯを出力するが交流電流をほとんど出力しないスタンバイ状態にされる。この場合、負荷５３は、商用交流電源５１から供給される交流電力と、インバータ１５から供給される交流電力とによって駆動される。
【００２９】
商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが異常になった場合は、異常検出信号φ１６が活性化レベルの「Ｈ」レベルにされ、スイッチ１，１４がオフされ、商用交流電源５１と出力端子Ｔ４が電気的に切り離されるとともに、商用交流電源５１とコンバータ４が電気的に切り離される。コンバータ４の運転が停止され、バッテリ５２の直流電力がスイッチ６および双方向チョッパ５を介してインバータ９に供給され、インバータ９によって交流電力に変換される。
【００３０】
インバータ９によって生成された交流電力は、リアクトル１０およびスイッチ１２を介して負荷５３に供給される。インバータ１５は、出力端子Ｔ４に現れる交流電圧ＶＯに同期して動作し、燃料電池５４から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷５３に供給する。この場合、負荷５３は、インバータ１５から供給される交流電力と、インバータ９から供給される交流電力とによって駆動される。
【００３１】
バッテリ５２の端子間電圧ＶＢが低下して放電終止電圧に到達した場合は、双方向チョッパ５およびインバータ９の運転が停止され、スイッチ１２がオフされ、インバータ１５の運転が停止される。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ５２に直流電力が蓄えられている期間は負荷５３の運転が継続される。
【００３２】
図２は、電力変換システムの要部を示す回路ブロック図である。図２では、三相分の回路が示されている。図２において、電力変換システムは、バイパス端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃ、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃ、リアクトル１０ａ〜１０ｃ、コンデンサ１１ａ〜１１ｃ、およびスイッチ１２ａ〜１２ｃ，１４ａ〜１４ｃを含む。
【００３３】
バイパス端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃは、それぞれ商用交流電源５１から供給される三相交流電圧ＶＩａ〜ＶＩｃを受ける。スイッチ１４ａ〜１４ｃの一方端子はそれぞれバイパス端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃに接続され、それらの他方端子はそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃは、負荷５３に三相交流電力を供給するために、負荷５３に接続される。負荷５３は、電力変換システムから供給される三相交流電力によって駆動される。
【００３４】
インバータ９は、コンバータ４によって生成された直流電力またはバッテリ５２から双方向チョッパ５を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換する。リアクトル１０ａ〜１０ｃの一方端子は、それぞれインバータ９によって生成される三相交流電力を受ける。スイッチ１２ａ〜１２ｃの一方端子はそれぞれリアクトル１０ａ〜１０ｃの他方端子に接続され、スイッチ１２ａ〜１２ｃの他方端子はそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。
【００３５】
コンデンサ１１ａ〜１１ｃの一方端子はそれぞれリアクトル１０ａ〜１０ｃの他方端子に接続され、コンデンサ１１ａ〜１１ｃの他方端子はそれぞれコンデンサ１１ｂ，１１ｃ，１１ａの一方端子に接続される。
【００３６】
インバータ１５は、直流端子Ｔ５と出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃとの間に接続され、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに現れる三相交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃに同期して動作し、燃料電池５４から供給される直流電力を三相交流電力に変換して負荷５３に供給する。
【００３７】
図３は、インバータ１５の構成を示す回路ブロック図である。図３において、インバータ１５は、サイリスタＳ１〜Ｓ６、電流検出器２０ａ〜２０ｃ、リアクトル２１ａ〜２１ｃ、および制御回路２２を含む。
【００３８】
サイリスタＳ１〜Ｓ３のアノードはともに燃料電池５４の正極に接続され、サイリスタＳ１〜Ｓ３のカソードはそれぞれサイリスタＳ４〜Ｓ６のアノードに接続され、サイリスタＳ４〜Ｓ６のカソードはともに燃料電池５４の負極に接続される。サイリスタＳ１〜Ｓ６のゲートは、それぞれ制御回路２２からの制御信号Ｇ１〜Ｇ６を受ける。
【００３９】
サイリスタＳ１〜Ｓ３のカソードはそれぞれリアクトル２１ａ〜２１ｃの一方端子に接続され、リアクトル２１ａ〜２１ｃの他方端子はそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。電流検出器２０ａ〜２０ｃは、それぞれリアクトル２１ａ〜２１ｃに流れる電流ＩＯａ〜ＩＯｃ、すなわちインバータ１５の出力電流ＩＯａ〜ＩＯｃを検出し、検出値を示す信号φ２０ａ〜φ２０ｃをそれぞれ出力する。
【００４０】
制御回路２２は、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに現れる三相交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃに同期して動作し、電流検出器２０ａ〜２０ｃの検出値がそれぞれ電流指令値ＩＣ１〜ＩＣ３に一致するように制御信号Ｇ１〜Ｇ６を生成する。
【００４１】
図４は、制御回路２２の要部を示すブロック図である。図４において、制御回路２２は、電流指令部２３、インバータ制御部２４、制御信号生成部２５、および制御電源２６を含む。電流指令部２３は、電流指令値ＩＣ１〜ＩＣ３を出力する。
【００４２】
インバータ制御部２４は、電流検出器２０ａ〜２０ｃの検出値ＩＯａ〜ＩＯｃがそれぞれ電流指令値ＩＣ１〜ＩＣ３に一致するように、電流指令値ＩＣ１〜ＩＣ３と電流検出器２０ａ〜２０ｃの検出値ＩＯａ〜ＩＯｃとの偏差ＩＣ１−ＩＯａ，ＩＣ２−ＩＯｂ，ＩＣ３−ＩＯｃに応じた値の電圧指令値ＶＣ１〜ＶＣ３を出力する。
【００４３】
制御信号生成部２５は、電圧指令値ＶＣ１〜ＶＣ３に応じた値の位相制御角α１〜α３を設定し、設定した位相制御角α１〜α３と交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃの位相とに基づいて制御信号Ｇ１〜Ｇ６を生成する。制御電源２６は、サイリスタＳ１〜Ｓ３のカソードの電圧を整流して電源電圧ＶＣＣを生成する。電流指令部２３、インバータ制御部２４、および制御信号生成部２５を含む制御回路２２は、制御電源２６からの電源電圧ＶＣＣによって駆動される。
【００４４】
図５は、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃの交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃと制御信号Ｇ１〜Ｇ６との関係を示す図である。図５において、三相交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃの各々は正弦波状に変化し、三相交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃの位相は１２０度ずつずれている。交流電圧ＶＯａ，ＶＯｂ，ＶＯｃと交流電圧ＶＯｃ，ＶＯａ，ＶＯｂとの正電圧側の交点をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３とし、交流電圧ＶＯａ，ＶＯｂ，ＶＯｃと交流電圧ＶＯｃ，ＶＯａ，ＶＯｂとの負電圧側の交点をそれぞれＰ４，Ｐ５，Ｐ６とする。
【００４５】
制御信号Ｇ１は、交点Ｐ１よりも位相制御角α１だけ遅延して活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。制御信号Ｇ２は、交点Ｐ２よりも位相制御角α２だけ遅延して活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。制御信号Ｇ３は、交点Ｐ３よりも位相制御角α３だけ遅延して活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。
【００４６】
制御信号Ｇ４は、交点Ｐ４よりも位相制御角α１だけ遅延して活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。制御信号Ｇ５は、交点Ｐ５よりも位相制御角α２だけ遅延して活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。制御信号Ｇ６は、交点Ｐ６よりも位相制御角α３だけ遅延して活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。
【００４７】
図６（ａ）は、制御信号Ｇ１の波形を示す図である。図６（ａ）において、制御信号Ｇ１は、交点Ｐ１よりも位相制御角α１だけ遅延して「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持された後に「Ｌ」レベルに立ち下げられる。換言すると、制御回路２２は、サイリスタＳ１のゲートを「Ｈ」レベルにしてサイリスタＳ１を点弧させた後、サイリスタＳ１のゲートを１２０度だけ「Ｈ」レベルに維持する。制御回路２２は、電流検出器２０ａの検出値が電流指令値ＩＣ１に一致するように、サイリスタＳ１を点弧させる位相制御角α１を調整する。なお、交流電圧ＶＯの一周期をＴ[ｓ]とすると、１２０度はＴ／３[ｓ]（予め定められた時間）である。
【００４８】
図６（ｂ）は、制御信号Ｇ１の他の波形を示す図である。図６（ｂ）において、制御信号Ｇ１は、交点Ｐ１よりも位相制御角α１だけ遅延して短時間だけ「Ｈ」レベルに立ち上げられ、その後は十分に短い角度間隔（時間間隔）で連続的に「Ｈ」レベルに立ち上げられ、１２０度経過した後に「Ｌ」レベルにされる。換言すると、制御回路２２は、サイリスタＳ１のゲートにパルス信号を与えてサイリスタＳ１を点弧させた後、１２０度（予め定められた時間）にわたって十分に短い角度間隔でパルス信号をサイリスタＳ１のゲートに与え続ける。他の制御信号Ｇ２〜Ｇ６の各々の波形は、制御信号Ｇ１の波形と同様である。
【００４９】
一般的には、サイリスタのゲートに１個のパルス信号を与えてサイリスタを点弧させる。この場合は、商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩの値が瞬間的に低下したとき（すなわち瞬停時）にサイリスタが消弧してしまう恐れがある。これに対して、本実施の形態では、サイリスタＳのゲートを１２０度に亘って「Ｈ」レベルにするか、サイリスタＳのゲートに１２０度に亘ってパルス信号を与え続けるので、瞬停時にサイリスタＳが消弧したとしても交流電圧ＶＩが復帰したときに再度、点弧させることができる。したがって、瞬停が発生した場合でも、インバータ１５は安定に動作する。
【００５０】
このような制御信号Ｇ１〜Ｇ６によってサイリスタＳ１〜Ｓ６は、以下のように点弧および消弧される。サイリスタＳ１は、交点Ｐ１よりも位相制御角α１だけ遅延して点弧され、交点Ｐ２よりも位相制御角α２だけ遅延して消弧される。サイリスタＳ２は、交点Ｐ２よりも位相制御角α２だけ遅延して点弧され、交点Ｐ３よりも位相制御角α３だけ遅延して消弧される。サイリスタＳ３は、交点Ｐ３よりも位相制御角α３だけ遅延して点弧され、交点Ｐ１よりも位相制御角α１だけ遅延して消弧される。
【００５１】
すなわち、サイリスタＳ１が点弧されるとサイリスタＳ３が消弧し、サイリスタＳ２が点弧されるとサイリスタＳ１が消弧し、サイリスタＳ３が点弧されるとサイリスタＳ２が消弧し、サイリスタＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１，…が順次オンされる。
【００５２】
サイリスタＳ４は、交点Ｐ４よりも位相制御角α１だけ遅延して点弧され、交点Ｐ５よりも位相制御角α２だけ遅延して消弧される。サイリスタＳ５は、交点Ｐ５よりも位相制御角α２だけ遅延して点弧され、交点Ｐ６よりも位相制御角α３だけ遅延して消弧される。サイリスタＳ６は、交点Ｐ６よりも位相制御角α３だけ遅延して点弧され、交点Ｐ４よりも位相制御角α１だけ遅延して消弧される。
【００５３】
すなわち、サイリスタＳ４が点弧されるとサイリスタＳ６が消弧し、サイリスタＳ５が点弧されるとサイリスタＳ４が消弧し、サイリスタＳ６が点弧されるとサイリスタＳ５が消弧し、サイリスタＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ４，…が順次オンされる。サイリスタＳ４，Ｓ５，Ｓ６は、それぞれサイリスタＳ１，Ｓ２，Ｓ３よりも１８０度だけ遅延してオンされる。サイリスタＳ１（第１のサイリスタ）とサイリスタＳ４（第２のサイリスタ）は交互にオンされ、サイリスタＳ２とサイリスタＳ５は交互にオンされ、サイリスタＳ３とサイリスタＳ６は交互にオンされる。
【００５４】
位相制御角α１は、電流検出器２０ａの検出値が電流指令値ＩＣ１に一致するように調整される。位相制御角α２は、電流検出器２０ｂの検出値が電流指令値ＩＣ２に一致するように調整される。位相制御角α３は、電流検出器２０ｃの検出値が電流指令値ＩＣ３に一致するように調整される。
【００５５】
このような制御は、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに三相交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃが現れているときだけ可能となる。したがって、電源転流式のインバータ１５は、出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに三相交流電圧ＶＯａ〜ＶＯｃが現れているときだけ運転され、三相交流電流を出力する。
【００５６】
なお、電源転流式のインバータ１５の代わりに、サイリスタＳ１〜Ｓ６を強制的に消弧させる強制消弧回路を備えた強制転流式のインバータを設けた場合は、強制消弧回路の分だけ装置価格が高くなり、装置寸法が大きくなり、電力損失が大きくなるという問題が生じる。
【００５７】
電源転流式のインバータ１５の代わりに、自己消弧能力を有するＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）のような半導体素子を用いた自励式のインバータを設けた場合は、半導体素子で大きな損失（導通損失、スイッチング損失）が発生するという問題が生じる。これに対して本実施の形態では、電源転流式のインバータ１５が設けられ、サイリスタＳ１〜Ｓ６で導通損失は発生するがスイッチング損失は発生しないので、自励式のインバータと比べ、電力損失を低減化することができる。
【００５８】
次に、第２の給電モードについて説明する。第２の給電モード時には、図７に示すように、バイパス端子Ｔ２にバイパス交流電源５５が接続される。バイパス交流電源５５は、商用交流電源５１と同じでもよいし、自家発電機でもよい。第２の給電モードでは燃料電池５４を使用しないので、直流端子Ｔ５から燃料電池５４が取り外される。直流端子Ｔ５に燃料電池５４を接続したまま燃料電池５４の出力を停止させてもよい。
【００５９】
第２の給電モードでは、電源転流式のインバータ１５は非活性化され、インバータ１５の全サイリスタＳ１〜Ｓ６はオフ状態に固定される。インバータ９が正常に動作する場合は、スイッチ１２がオンされ、半導体スイッチ１３およびスイッチ１４はオフされる。インバータ９が故障した場合は、半導体スイッチ１３が瞬時にオンされ、スイッチ１２がオフされるとともにスイッチ１４がオンされた後に半導体スイッチ１３がオフされる。スイッチ１４がオンした後に半導体スイッチ１３をオフさせるのは、半導体スイッチ１３で発生する電力損失によって半導体スイッチ１３が過熱されて破損することを防止するためである。
【００６０】
コンバータ４および双方向チョッパ５は、第１の給電モード時と同様に動作する。インバータ９は、商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩが正常である場合は、コンバータ４から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷５３に供給する。インバータ９は、商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩが異常になった場合は、バッテリ５２からスイッチ６および双方向チョッパ５を介して供給される直流電力を交流電力に変換して負荷５３に供給する。
【００６１】
次に、第２の給電モード時における電力変換システムの動作について説明する。図７では、操作部１７が使用されて第１および第２の給電モードのうちの第２の給電モードが設定された場合が示されている。商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが正常である場合は、異常検出信号φ１６が非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、スイッチ１，６，１２がオンされ、半導体スイッチ１３およびスイッチ１４がオフされる。商用交流電源５１からの交流電力は、スイッチ１、ヒューズ２およびリアクトル３を介してコンバータ４に供給され、コンバータ４によって直流電力に変換される。
【００６２】
コンバータ４によって生成された直流電力は、双方向チョッパ５およびスイッチ６を介してバッテリ５２に蓄えられるとともに、インバータ９によって交流電力に変換される。インバータ９によって生成された交流電力はリアクトル１０およびスイッチ１２を介して負荷５３に供給され、負荷５３が運転される。
【００６３】
商用交流電源５１から供給される交流電圧ＶＩが異常になった場合は、異常検出信号φ１６が活性化レベルの「Ｈ」レベルにされ、スイッチ１がオフされ、コンバータ４の運転が停止されるとともに、バッテリ５２の直流電力がスイッチ６および双方向チョッパ５を介してインバータ９に供給され、インバータ９によって交流電力に変換される。インバータ９によって生成された交流電力はリアクトル１０およびスイッチ１２を介して負荷５３に供給される。バッテリ５２の端子間電圧ＶＢが低下して放電終止電圧に到達した場合は、インバータ９の運転が停止され、スイッチ１２がオフされる。したがって、停電が発生した場合でも、バッテリ５２に直流電力が蓄えられている期間は負荷５３の運転が継続される。
【００６４】
インバータ９から負荷５３に交流電力を供給している場合に、インバータ９が故障した場合は、半導体スイッチ１３が瞬時にオンし、バイパス交流電源５５から半導体スイッチ１３を介して負荷５３に交流電力が供給される。スイッチ１２がオフし、スイッチ１４がオンすると、半導体スイッチ１３がオフし、バイパス交流電源５５からスイッチ１４を介して負荷５３に交流電力が供給される。
【００６５】
以上のように、この実施の形態では、第１の給電モード時には電源転流式のインバータ１５によって負荷５３を駆動する。電源転流式のインバータ１５ではスイッチング損失は発生しないので、自励式のインバータによって負荷を駆動していた従来に比べ、電力損失の低減化を図ることができる。
【００６６】
さらに、従来の無停電電源装置に第１の給電モード、電源転流式のインバータ１５などを追加することにより電力変換システムを構成できるので、低価格の電力変換システムを実現することができる。
【００６７】
なお、第２の給電モードでは、自励式のインバータ９によって生成した交流電力を負荷５３に供給するので、インバータ９に含まれる複数のトランジスタで常時、導通損失とスイッチング損失が発生し、電力損失が大きくなる。
【００６８】
以下、本実施の形態の種々の変更例について説明する。図８は、本実施の形態の変更例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図８を参照して、この変更例が実施の形態と異なる点は、バッテリ５２の代わりに電気二重層コンデンサ６０が設けられている点である。この変更例では、実施の形態と比べ、装置の小型化、低価格化、低損失化を図ることができる。
【００６９】
図９は、本実施の形態の他の変更例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図９を参照して、この変更例が実施の形態と異なる点は、インバータ１５Ａおよび燃料電池５４Ａが追加されている点である。インバータ１５Ａおよび燃料電池５４Ａは、それぞれインバータ１５および燃料電池５４と同じである。電源転流式のインバータ１５Ａは、出力端子Ｔ４に現れる交流電圧ＶＯに同期して動作し、燃料電池５４Ａで生成された直流電力を交流電力に変換して出力端子Ｔ４に出力する。
【００７０】
この変更例では、実施の形態と同じ効果が得られる他、１台の燃料電池が故障した場合でも、もう１台の燃料電池によって運転を継続することができる。さらに、複数組のインバータおよび燃料電池を複数の場所に分散配置することができ、装置のレイアウトの自由度が高くなる。なお、この変更例では、２組のインバータおよび燃料電池を設けたが、３組以上のインバータおよび燃料電池を設けてもよい。１組のインバータ１５および燃料電池５４を複数組の副インバータおよび副燃料電池に分割して分散配置しても構わない。
【００７１】
図１０は、本実施の形態のさらに他の変更例を示す回路ブロック図であって、図９と対比される図である。図１０を参照して、この変更例が図９の変更例と異なる点は、燃料電池５４Ａが太陽電池６１で置換されている点である。太陽電池６１の出力が大きいとき（たとえば昼間）は燃料電池５４の出力を小さくし、太陽電池６１の出力が小さいとき（たとえば夜間）は燃料電池５４の出力を大きくする。この変更例では、実施の形態と同じ効果が得られる他、燃料電池５４の燃料消費量を小さく抑制することができる。
【００７２】
なお、この変更例では、２種類の直流電源（燃料電池５４と太陽電池６１）と２つのインバータ１５，１５Ａを設けたが、３種類以上の直流電源と３つ以上のインバータを設けても構わない。１組のインバータ１５および燃料電池５４を複数組の副インバータおよび副燃料電池に分割して分散配置し、１組のインバータ１５Ａおよび太陽電池６１を複数組の副インバータおよび副太陽電池に分割して分散配置しても構わない。
【００７３】
図１１は、本実施の形態のさらに他の変更例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図１１を参照して、この変更例が実施の形態と異なる点は、スイッチ６２，６３が追加されている点である。スイッチ６２は、直流端子Ｔ５とインバータ１５の入力ノードとの間に接続され、制御回路１８によって制御される。スイッチ６３は、直流端子Ｔ５と双方向チョッパ５のバッテリ５２側の入力ノードとの間に接続され、制御回路１８によって制御される。スイッチ６，６２，６３は切換回路を構成する。
【００７４】
第１の給電モード時において商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩが正常である場合は、スイッチ１，６，１２，１４，６２がオンされ、スイッチ６３がオフされ、商用交流電源５１からスイッチ１４を介して負荷５３に交流電力が供給される。燃料電池５４から供給される直流電力がインバータ１５によって交流電力に変換されて負荷５３に供給される。商用交流電源５１から供給される交流電力はコンバータ４によって直流電力に変換され、その直流電力は双方向チョッパ５およびスイッチ６を介してバッテリ５２に蓄えられる。インバータ９は、交流電圧ＶＯを出力し、電流をほとんど出力しないスタンバイ状態にされる。
【００７５】
第１の給電モード時において商用交流電源５１からの交流電圧ＶＩが異常になった場合は、スイッチ１，１４がオフされ、バッテリ５２の直流電力がスイッチ６および双方向チョッパ５を介してインバータ９に供給され、インバータ９によって交流電力に変換されて負荷５３に供給される。燃料電池５４から供給される直流電力がインバータ１５によって交流電力に変換されて負荷５３に供給される。
【００７６】
ここまでの動作は、実施の形態で説明した通りである。バッテリ５２の端子間電圧ＶＢが低下して、定格電圧と放電終止電圧の間の下限電圧（予め定められた電圧）に到達すると、スイッチ６，６２がオフされるとともにスイッチ６３がオンされる。これにより、燃料電池５４で生成された直流電力がスイッチ６３および双方向チョッパ５を介してインバータ９に供給され、インバータ９によって交流電力に変換されて負荷５３に供給される。燃料電池５４からインバータ１５への電力供給は停止され、インバータ１５の運転は停止される。
【００７７】
この変更例では、バッテリ５２の端子間電圧ＶＢが低下して下限電圧に到達した場合は、燃料電池５４で生成された直流電力を双方向チョッパ５を介してインバータ９に供給するので、停電が長時間続く場合でも負荷５３の運転を継続することができる。
【００７８】
図１２は、本実施の形態のさらに他の変更例を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図１２を参照して、この変更例が実施の形態と異なる点は、インバータ１５がインバータ１５Ｂで置換されている点である。インバータ１５Ｂは、インバータ１５のリアクトル２１ａ〜２１ｃを三相変圧器３０で置換したものである。サイリスタＳ１〜Ｓ３のカソードは、三相変圧器３０の１次巻線３１の３つの端子にそれぞれ接続される。三相変圧器３０の２次巻線３２の３つの端子はそれぞれ出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに接続される。
【００７９】
１次巻線３１と２次巻線３２は、互いに電磁結合しているが、互いに絶縁されている。２次巻線３２の巻回数は、１次巻線３１の巻回数よりも大きい。三相変圧器３０は、サイリスタＳ１〜Ｓ６によって生成される三相交流電圧を昇圧して出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに供給する。この変更例では、実施の形態と同じ効果が得られる他、燃料電池５４の出力電圧が低い場合でも、商用交流電源５１と連系して負荷５３に三相交流電力を供給することができる。
【００８０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
Ｔ１  入力端子、Ｔ２，Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃ  バイパス端子、Ｔ３  バッテリ端子、Ｔ４，Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃ  出力端子、Ｔ５，Ｔ５Ａ  直流端子、１，６，１２，１２ａ〜１２ｃ，１４，１４ａ〜１４ｃ，６２，６３  スイッチ、２  ヒューズ、３，１０，１０ａ〜１０ｃ，２１ａ〜２１ｃ  リアクトル、４  コンバータ、５  双方向チョッパ、７  直流母線、８，１１，１１ａ〜１１ｃ  コンデンサ、９，１５，１５Ａ  インバータ、１３  半導体スイッチ、１６  異常検出器、１７  操作部、１８，２２  制御回路、Ｓ１〜Ｓ６  サイリスタ、２０ａ〜２０ｃ  電流検出器、２３  電流指令部、２４  インバータ制御部、２５  制御信号生成部、２６  制御電源、３０  変圧器、３１  １次巻線、３２  ２次巻線、５１  商用交流電源、５２  バッテリ、５３  負荷、５４，５４Ａ  燃料電池、５５  バイパス交流電源、６０  電気二重層コンデンサ、６１  太陽電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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