(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電出力を定電圧制御する１台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する１台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムの制御方法であって、
前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置に対して前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置の出力電圧を定格出力電圧から負荷接続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させてから前記負荷の接続を行い、負荷接続後に前記定格出力電圧に復帰させると共に、前記定電力制御形発電装置の出力電力を負荷容量に応じて増加させることを特徴とする発電装置システムの制御方法。
【請求項２】
前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置を連系させた状態で負荷接続することを特徴とする請求項１に記載の発電装置システムの制御方法。
【請求項３】
前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置のみを前記負荷に接続し、前記負荷の接続後に前記定電力制御形発電装置を負荷接続して前記定電圧制御形発電装置と連系させることを特徴とする請求項１に記載の発電装置システムの制御方法。
【請求項４】
前記定電圧制御形発電装置は、前記負荷の接続後に、前記定電力制御形発電装置における出力電力指令値の増加と同時又は遅れて出力電圧を増加させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発電装置システムの制御方法。
【請求項５】
前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の発電装置システムの制御方法。
【請求項６】
発電出力を定電圧制御する１台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する１台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムであって、
前記定電圧制御形発電装置は、前記負荷を接続する際に、出力電圧を定格出力電圧から負荷接続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させ、前記負荷の接続後に前記定格出力電圧に復帰させる出力電圧制御手段を備え、前記定電力制御形発電装置は、前記定電圧制御形発電装置の出力電圧変化に連系する出力電力制御手段を備えていることを特徴とする発電装置システム。
【請求項７】
前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の発電装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電出力を定電圧制御する１台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する１台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムの制御方法及び発電装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一台の発電装置を定電圧制御する定電圧制御形発電装置とし、他の発電機装置を定電力制御する定電力制御形発電装置として複数台自立運転する発電装置システムにおいて、例えば発電装置として燃料電池発電装置を適用する場合について説明する。ここでは、図１０に示すように、１台の定電圧制御形発電装置１００がマスターとされ、例えば２台の定電力形発電装置１１０Ａ及び１１０Ｂがスレーブとし、これらの出力側が並列接続されて、コンタクタ１１５を介して外部の負荷１２０に接続されている。各発電装置１００及び１１０Ａ，１１０Ｂの許容出力電力は互いに等しい例えば１００ｋＷとされている。
【０００３】
この場合には、コンタクタ１１５が開成されている負荷１２０の接続前の状態では、図１１に示すように、時点ｔ０ではマスターとなる定電圧制御形発電装置１００では図１１（ｃ）に示すように出力電圧が定格出力電圧（例えば２００Ｖ）に維持されており、外部の負荷１２０が接続されていないので、消費電力は燃料電池発電装置を構成する補機で消費する分だけの比較的少ない消費電力となっている。このため、マスターとなる定電圧制御形発電装置１００では、図１１（ｂ）に示すように、補機電力分を賄っており、スレーブとなる定電力制御形発電装置１１０Ａ及び１１０Ｂでは電力指令値が図１１（ｄ）に示すように０ｋＷを維持している。
【０００４】
この負荷非接続状態から時点ｔ１で、コンタクタ１１５を閉成して、例えば図１１（ａ）に示すように各発電装置１００及び１１０Ａ，１１０Ｂの許容出力電力を上回る例えば消費電力が１５０ｋＷの外部の負荷１２０を接続する状態とすると、この時点ｔ１ではマスターとなる定電圧制御形発電装置１００のみが電力出力が可能であるので、この定電圧制御形発電装置１００の出力電力が図１１（ｂ）に示すように許容出力電力を超えて過負荷状態となり、運転継続不可能な状態となってしまうという未解決の課題がある。
【０００５】
この未解決の課題を解決するために、複数台の燃料電池を自立運転させ、これら各燃料電池から出力される直流電力を交流電力にそれぞれ変換するインバータとして設けられた１台の電圧制御インバータと、電圧制御に切換可能な少なくとも１台の電流制御インバータとの並列運転により得られる交流電力を負荷に供給する燃料電池システムにおいて、電圧制御インバータの出力電流及び出力電圧をそれぞれ検出する電流及び電圧検出手段と、この電流及び電圧検出手段により検出された電流及び電圧信号が入力され、これら電流及び電圧信号から求められる電圧制御インバータの出力電力と予め設定された第１の設定値とを比較し、その結果に基づき電流制御インバータに電流制御設定値の下げ又は上げ指令を与えて電流制御インバータの運転状態を制御する並列運転制御装置とを備えた燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２８７５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された燃料電池システムにあっては、電圧制御インバータ及び電流制御インバータとは別に、電圧制御インバータの出力電流及び出力電圧をそれぞれ検出する電流及び電圧検出手段で検出した電流及び電圧に基づいて電流制御インバータを制御する並列運転制御装置を設け、この並列運転制御装置で電圧制御インバータ及び電流制御インバータの双方の出力を監視しながら出力電力制御を行なうので、出力電力制御が複雑となるという未解決の課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の問題点に着目してなされたものであり、定電圧制御形発電装置と、定電力制御形発電装置とを並列に接続して発電装置システムを構成した場合に、負荷を接続する際の出力電力制御を簡易に行なうことができる発電システムの制御方法及び発電システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発電装置システムの制御方法は、発電出力を定電圧制御する１台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する１台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムの制御方法であって、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置に対して前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置の出力電圧を定格出力電圧から負荷接続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させてから前記負荷の接続を行い、負荷接続後に前記定格出力電圧に復帰させると共に、前記定電力制御形発電装置の出力電力を負荷容量に応じて増加させることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に係る発電装置システムの制御方法は、請求項１に係る発明において、前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置を連系させた状態で負荷接続することを特徴としている。
さらに、請求項３に係る発電装置システムの制御方法は、請求項１に係る発明において、前記負荷を接続する際に、前記定電圧制御形発電装置のみを前記負荷に接続し、前記負荷の接続後に前記定電力制御形発電装置を負荷接続して前記定電圧制御形発電装置と連系させることを特徴としている。
【００１０】
さらにまた、請求項４に係る発電装置システムの制御方法は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記定電圧制御形発電装置は、前記負荷の接続後に、前記定電力制御形発電装置における出力電力指令値の増加と同時又は遅れて出力電圧を増加させることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る発電装置システムの制御方法は、請求項１乃至４の何れか１つに係る発明において、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６に係る発電装置システムは、発電出力を定電圧制御する１台の定電圧制御形発電装置と、発電出力を定電力制御する１台以上の定電力制御形発電装置とを自立運転させて負荷に電力を供給する発電装置システムであって、前記定電圧制御形発電装置は、前記負荷を接続する際に、出力電圧を定格出力電圧から負荷接続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させ、前記負荷の接続後に前記定格出力電圧に復帰させる出力電圧制御手段を備え、前記定電力制御形発電装置は、前記定電圧制御形発電装置の出力電圧変化に連系する出力電力制御手段を備えていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項７に係る発電装置システムは、請求項６に係る発明において、前記定電圧制御形発電装置及び前記定電力制御形発電装置は、燃料電池発電装置で構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、定電圧制御形発電装置の出力電圧を、負荷を接続する前に、一旦定格出力電圧から負荷続時に過負荷にならない低電圧の負荷接続電圧に低下させてから負荷の接続を行なうので、簡易な構成で負荷接続時に負荷の許容容量が定電圧制御形発電装置の許容容量を越えている場合でも過負荷状態となることを防止することができるという効果が得られる。
【００１４】
また、負荷接続後に、定電力制御形発電装置の出力電力を増加させた後又は増加と同時に、定電圧制御形発電装置の出力電圧を負荷接続電圧から定格出力電圧へ復帰させることにより、定電圧制御形発電装置が過負荷状態となることを確実に防止することができるという効果が得られる。
しかも、上記効果を得るための制御が定電圧制御形発電装置の出力電圧を負荷接続時に低下させ、負荷接続後に定格出力電圧に復帰させ、この復帰時に定電力制御形発電装置の出力電力を増加制御するだけでよいので、簡単な出力電力制御で済み、簡易で安価な発電装置システムを構築することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用した燃料電池発電システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
図中、１は燃料電池発電システムであって、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０と、この定電圧制御形発電装置１０と並列に接続されたスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂとを備えている。
【００１６】
そして、定電圧制御形発電装置１０と定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂとの出力側が互いに接続されて電磁コンタクタ３０の一端に接続されている。この電磁コンタクタ３０の他端には、ｎ個（ｎは任意数）の負荷Ｌ１〜Ｌｎが個別のコンタクタＣ１〜Ｃｎを介して並列に接続されている。
そして、定電圧制御形発電装置１０は、直流電力を発電する燃料電池１１と、この燃料電池１１の発電出力を交流電力に変換する電圧制御形のインバータ１２と、このインバータ１２の出力側の電流を検出する電流検出手段としての電流センサ１３と、インバータ１２の出力側の電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサ１４と、電流センサ１３及び電圧センサ１４で検出した検出電流Ｉｄ及び検出電圧Ｖｄが入力されてインバータ１２を駆動制御するインバータ制御装置１５と、電圧センサ１４の接続点とコンタクタ３０との間に介装されたコンタクタ１６とを備えている。
【００１７】
インバータ制御装置１５には、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を含んで構成されていると共に、負荷接続を指示する負荷接続スイッチ１７が接続されている。この負荷接続スイッチ１７をオン状態とすることにより、インバータ制御装置１５で図２に示す負荷接続制御処理が実行される。
この負荷接続処理は、図２に示すように、ステップＳ１で、電圧センサ１４で検出した検出電圧Ｖｄを読込み、次いでステップＳ２に移行して、電源投入時の初期状態であるか否かを判定し、初期状態であるときにはステップＳ３に移行して、出力電圧指令値Ｖｒｅｆを定格出力電圧Ｖｒｅｆｒ（例えば２００Ｖ）に設定してからステップＳ４に移行し、初期状態ではないときには直接ステップＳ４に移行する。
【００１８】
ステップＳ４では、負荷接続スイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り換わったか否かを判定し、オフ状態からオン状態に切り換わったときではないときにはステップＳ５に移行して、検出された検出電圧Ｖｄが電圧指令値Ｖｒｅｆに一致するようにインバータ１２を定電圧制御してから前記ステップＳ１に戻り、負荷接続スイッチ１７がオフ状態からオン状態に切り換わったときには、負荷接続を開始するものと判断して、ステップＳ６に移行する。
【００１９】
ステップＳ６では、現在の出力電圧指令値Ｖｒｅｆから所定値ΔＶ１を減算した値を新たな出力電圧指令値Ｖｒｅｆとして設定し、次いでステップＳ７に移行して、新たに設定した出力電圧指令値Ｖｒｅｆが予め設定した例えば定格出力電圧Ｖｒｅｆｒの半分の値の負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌ未満となったか否かを判定する。ここで、負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌは、定電圧制御形発電装置１０が１台でも過負荷にならない電圧に設定するのが望ましく、具体的には、定電圧制御形発電装置１０の定格負荷電流をＩｏ、最大負荷のインピーダンスをＺとすると、負荷接続電圧ＶｒｅｆｌはＩｏ＊Ｚ以下に設定する。
【００２０】
この判定結果が、Ｖｒｅｆ≧ＶｒｅｆｌであるときにはステップＳ８に移行して、電圧センサ１４で検出した検出電圧Ｖｄを読込み、次いでステップＳ９に移行して検出電圧Ｖｄが電圧指令値Ｖｒｅｆに一致するようにインバータ１２を定電圧制御してからステップＳ１０に移行する。
このステップＳ１０では、出力電圧が所定の減少勾配で減少するように設定された所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには所定時間が経過するまでＳ８→Ｓ９→Ｓ１０をループし、所定時間が経過したときには前記ステップＳ６に戻る。
【００２１】
また、前記ステップＳ７の判定結果がＶｒｅｆ＜Ｖｒｅｆｌであるときには、ステップＳ１１に移行して、負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌを電圧指令値Ｖｒｅｆに設定してからステップＳ１２に移行する。
このステップＳ１２では、電圧センサ１４で検出した検出電圧Ｖｄを読込み、次いでステップＳ１３に移行して、検出電圧Ｖｄが電圧指令値Ｖｒｅｆに一致するようにインバータ１２を定電圧制御してからステップＳ１４に移行する。
【００２２】
このステップＳ１４では、負荷を接続するために設定された所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには所定時間が経過するまでＳ１２→Ｓ１３→Ｓ１４をループし、所定時間が経過したときにはステップＳ１５に移行する。
このステップＳ１５では、電磁コンタクタ３０を閉成して負荷接続を行ってからステップＳ１６に移行して、負荷接続を行ってから予め設定された所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには、所定時間が経過するまで、検出電圧Ｖｄを読込むステップＳ１６′と、定電圧制御するステップＳ１６″とを実行し、所定時間が経過したときにはステップＳ１７に移行する。
【００２３】
このステップＳ１７では、図３に示す電圧指令値演算処理を起動してからステップＳ１８に移行し、現在の電圧指令値Ｖｒｅｆに予め設定された例えば前述した所定値ΔＶ１より小さい値の所定値ΔＶ２を加算した値を新たな電圧指令値ＶｒｅｆとしてからステップＳ１９に移行する。
このステップＳ１９では、新たな電圧指令値Ｖｒｅｆが定格出力電圧Ｖｒｅｆｒを超えたか否かを判定し、Ｖｒｅｆ≦ＶｒｅｆｒであるときにはステップＳ２０に移行して電圧センサ１４で検出した検出電圧Ｖｄを読込み、次いでステップＳ２１に移行して、検出電圧Ｖｄが電圧指令値Ｖｒｅｆに一致するようにインバータを定電圧制御してからステップＳ２２に移行する。
【００２４】
このステップＳ２２では、出力電圧が所定の増加勾配で増加するように設定された指定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには所定時間が経過するまでＳ２０→Ｓ２１→Ｓ２２をループし、所定時間が経過したときには前記ステップＳ１８に戻る。
一方、ステップＳ１９の判定結果が、Ｖｒｅｆ＞Ｖｒｅｆｒであるときには、ステップＳ２３に移行して、定格出力電圧Ｖｒｅｆｒを電圧指令値Ｖｒｅｆに設定してからステップＳ２４に移行し、電圧センサ１４で検出した検出電圧Ｖｄを読込み、次いでステップＳ２５に移行して、検出電圧Ｖｄが電圧指令値Ｖｒｅｆに一致するようにインバータ１２を定電圧制御してから前記ステップＳ１に戻る。
【００２５】
また、インバータ制御装置１５は図３に示す電圧指令値演算処理を実行する。この電圧指令値演算処理は、先ず、ステップＳ３１で、電流センサ１３及び電圧センサ１４で検出した検出電流Ｉｄ及び検出電圧Ｖｄを読込み、次いでステップＳ３２に移行して、検出電流Ｉｄで検出電圧Ｖｄを除算して負荷インピーダンスＺLを算出し、次いでステップＳ３３に移行して、算出した負荷インピーダンスＺLに基づいてステップ内に示す負荷インピーダンスＺLとインバータ１２から出力する周波数指令値Ｆｒｅｆとの関係を表す制御マップを参照して、周波数指令値Ｆｒｅｆを算出し、次いでステップＳ３４に移行して、インバータ１２から出力される出力電流又は出力電圧の周波数を周波数指令値Ｆｒｅｆに一致させるようにインバータ１２を定電圧制御する。
【００２６】
ここで、ステップＳ３３の制御マップは、算出した負荷容量Ｐｚ（=Ｖ2ref／ＺL）が全発電出力容量Ｐｏの５０％であるときに周波数指令値Ｆｒｅｆが定格周波数指令値Ｆｒｅｆｒとなり、これより負荷容量Ｐｚが減少すると、周波数指令値Ｆｒｅｆを定格周波数指令値Ｆｒｅｆｒに対して機器に影響を与えない範囲の０．１〜１．０Ｈｚを加算した値Ｆｒｅｆｈまで増加させ、負荷容量Ｐｚが増加すると、周波数を定格周波数指令値Ｆｒｅｆｒに対して上記範囲０．１〜１．０Ｈｚを減算した値Ｆｒｅｆｌまで減少させるように特性線の傾きが設定されている。
【００２７】
また、図１において、定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂのそれぞれは、直流電力を発電する燃料電池２１と、この燃料電池２１の発電出力を交流電力に変換する電流制御形のインバータ２２と、このインバータ２２の出力側の電流を検出する電流検出手段としての電流センサ２３と、インバータ２２の出力側の電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサ２４と、電流センサ２３及び電圧センサ２４で検出した検出電流Ｉｄ及び検出電圧Ｖｄが入力されてインバータ２２を駆動制御するインバータ制御装置２５と、電圧センサ１４の接続点とコンタクタ３０との間に介装されたコンタクタ２６とを備えている。
【００２８】
インバータ制御装置２５は、入力される検出電流Ｉｄ及び検出電圧Ｖｄに基づいて出力電力Ｐｓｏを算出すると共に、検出電圧Ｖｄ又は検出電流Ｉｄから検出した周波数Ｆｄに基づいて電力制御指令値Ｐｒｅｆを決定し、決定した電力指令値Ｐｒｅｆと出力電力Ｐｓｏとが一致するようにインバータ２２を定電力制御する。
ここで、インバータ制御装置２５は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を含んで構成され、図４に示す電力指令値演算処理を実行する。
【００２９】
この電力指令値演算処理では、図４に示すように、先ず、ステップＳ４１で、電流センサ２３及び電圧センサ２４で検出した検出電流Ｉｄ及び検出電圧Ｖｄと、検出電流Ｉｄ又は検出電圧Ｖｄから検出した周波数Ｆｄとを読込み、次いでステップＳ４２に移行して、検出電流Ｉｄ及び検出電圧Ｖｄを乗算して出力電力Ｐｓｏを算出する。
【００３０】
次いで、ステップＳ４３に移行して、検出した周波数Ｆｄに基づいてステップＳ４３内に表示する周波数Ｆｄと電力指令値Ｐｒｅｆとの関係を表す制御マップを参照して電力指令値Ｐｒｅｆを算出し、次いでステップＳ４４に移行して、算出した電力指令値Ｐｒｅｆと出力電力Ｐｓｏとが一致するようにインバータ２２を定電力制御する。
【００３１】
ここで、ステップＳ４３の制御マップは、検出周波数Ｆｄが定格周波数Ｆｒｅｆｒであるときに、許容電力の５０％となり、検出周波数Ｆｄが定格周波数Ｆｒｅｆｒより小さいときには、Ｆｒｅｆｌ（＝Ｆｒｅｆｒ−０．１〜１．０Ｈｚ）に達するまでの間に連続的に電力指令値Ｐｒｅｆが許容電力（１００ｋＷ）まで増加し、検出周波数Ｆｄが定格周波数Ｆｒｅｆｒより大きいときにはＦｒｅｆｈ（＝Ｆｒｅｆｒ＋０．１〜１．０Ｈｚ）に達するまでの間に連続的に電力指令値Ｐｒｅｆが０ｋＷまで減少するように特性線の傾きが設定されている。
【００３２】
次に、上記第１の実施形態の動作を図５に示すタイムチャートを参照して説明する。
今、定電圧制御形発電装置１０及び定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂの発電容量をそれぞれ１００ｋＷに設定し、定電圧制御形発電装置１０の定格定電圧指令値Ｖｒｅｆｒを例えば２００Ｖに設定するものとする。
そして、時点ｔ０で、電磁コンタクタ３０が開成されており、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０及びスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂと負荷Ｌ１〜Ｌｎとが切り離された負荷非接続状態にあるものとする。また、定電圧制御形発電装置１０及び定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂ内のコンタクタ１６及び２６が閉成されて、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０及びスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂが連系状態となっているものとする。
【００３３】
この負荷非接続状態では、初期状態で、定電圧制御形発電装置１０の電圧指令値Ｖｒｅｆが定格電圧指令値Ｖｒｅｆｒに設定されており、消費電力は各発電装置１０及び２０Ａ，２０Ｂを構成する燃料電池１１及び２１の補機の消費電力のみであり、比較的小さい消費電力であるので、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０の出力電力で図５（ｂ）に示すように賄われている。このため、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力は図５（ｄ）に示すように０ｋＷに制御されている。
【００３４】
この状態で、時点ｔ１で、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０のインバータ制御装置１５に接続されている負荷接続スイッチ１７をオフ状態からオン状態に切換えると、この定電圧制御形発電装置１０のインバータ制御装置１５で実行する図２の電圧制御処理で、電圧センサ１４で検出した検出電圧Ｖｄが読込まれ（ステップＳ１）、初期状態ではないので、ステップＳ２から直接ステップＳ４にジャンプする。
【００３５】
このステップＳ４で、負荷接続スイッチ１７がオフ状態からオフ状態に切換えられているので、ステップＳ６に移行し、現在の電圧指令値Ｖｒｅｆから所定値ΔＶ１を減算することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆが、図５（ｃ）に示すように、所定値ΔＶ１だけ減少される。
そして、この減少処理が繰り返して行われることにより、定電圧制御計発電装置の電圧指令値Ｖｒｅｆが所定の減少勾配で減少され、時点ｔ２で、電圧指令値Ｖｒｅｆが負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌ以下に低下すると、ステップＳ７からステップＳ１１に移行して、電圧指令値Ｖｒｅｆが定格定電圧指令値Ｖｒｅｆの半分の値となる負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに維持される。
【００３６】
その後、所定時間が経過した時点ｔ３で、電磁コンタクタ３０が閉成されて負荷接続される。このとき、負荷Ｌ１〜Ｌｎの合計消費電力が、定電圧制御形発電装置１０及び定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂの個々の許容電力（例えば１００ｋｗ）を超える例えば１５０ｋｗであるものとすると、この消費電力を、電磁コンタクタ３０を閉成したときに、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０で負担することになる。
【００３７】
ところが、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０では、出力電圧が定格出力電圧Ｖｒｅｆに対して十分低い負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに制御されているので、その出力電力は図５（ｂ）に示すようにＬ１〜Ｌｎの消費電力の約１／４の37.5ｋＷとなり、許容容量を超えることはなく、過負荷状態となることが確実に抑制される。また、電圧はＶｒｅｆｌ（=１００Ｖ）であるから、電流は、Ｉ=Ｐ／（√3Ｖ）=37.5kW／（√3・100V）=２１６Ａになる。したがって、負荷インピーダンスは、ＺL=100V／216A=0.46Ωと求めることができる。このとき、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０の出力電圧が定格出力電圧Ｖｒｅｆｒから負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに向けて低下を開始してから定電圧制御形発電装置１０の出力電力が増加するまでの時点ｔ１〜ｔ３間の時間は、燃料電池１１及び２１を使用した発電装置１０及び２０Ａ，２０Ｂの補機に対する給電に影響を与えない程度の時間（約５００ｍｓｅｃ）以内に設定することが望ましく、このため定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を定格出力電圧Ｖｒｅｆｒから負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌまで低下させる勾配をできるだけ急峻に設定することがこのましい。
【００３８】
そして、この出力電圧を負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに抑制する状態が、所定時間が経過する時点ｔ４まで継続され、時点ｔ４となると、図２の処理におけるステップＳ１６からステップＳ１７に移行し、図３に示す電圧指令値演算処理を起動する。
このため、電圧指令値演算処理では、この時点ｔ４での負荷容量（Ｐｚ=√3×(200V)2/0.46Ω≒150kW)が全発電容量３００ｋＷの５０％であり、予め設定された定電圧制御形発電装置１０の設定出力電力Ｐｍｓ（５０％）と一致するので、ステップＳ３３で、周波数指令値Ｆｒｅｆとして定格周波数Ｆｒｅｆｒが設定される。ステップＳ３４で、定格周波数Ｆｒｅｆｒに一致するようにインバータ１２の出力周波数が制御される。
【００３９】
これに応じて、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂで定格周波数Ｆｒｅｆｒと一致する検出周波数Ｆｄとして検出される。このため、検出周波数Ｆｄに基づいて制御マップを参照することにより、電力指令値Ｐｒｅｆが５０％に設定されて、この電力指令値Ｐｒｅｆと出力電力Ｐｓｏとが一致するようにインバータ２２が定電力制御される。したがって、定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力Ｐｓｏが図５（ｄ）に示すように増加されて、定電圧制御形発電装置１０の出力電力Ｐｍｏが図５（ｂ）に示すように増加する（37.5 kW → 50 kW）。
【００４０】
この電力制御処理が継続されることにより、時点ｔ５で、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０の出力電力Ｐｍｏが設定出力電力Ｐｍｓ（５０ｋＷ）に一致し、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電圧も５０ｋＷに一致し、図５（ａ）に示すように３つの発電装置１０及び２０Ａ，２０Ｂで負荷Ｌ１〜Ｌｎの消費電力を均等に分担することなる。
【００４１】
この間に、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０の出力電圧は、図２のステップＳ１８〜ステップＳ２３の出力電圧増加処理で、所定の増加勾配で増加されて、出力電圧Ｖｒｅｆが定格出力電圧Ｖｒｅｆｒに復帰される。
その後は、負荷Ｌ１〜Ｌｎの消費電力の変動に応じて、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０の出力電力Ｐｍｏの変化に応じてインバータ１２の周波数指令値Ｆｒｅｆが変更されることにより、変更された周波数Ｆｒｅｆに基づいてスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０ｂの出力電力が増減され、適正な連系制御が行われる。
【００４２】
このように、上記第１の実施形態によると、負荷非接続状態で、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０とスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂとが連系されている状態で、負荷Ｌ１〜Ｌｎを接続する負荷接続状態とする前に、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を定格出力電圧Ｖｒｅｆｒより低い、負荷接続時に過負荷状態とならない負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに低下させるので、この状態で負荷接続を行ったときに、負荷容量が定電圧制御形発電装置１０の許容電力を超える消費電力である場合でも、定電圧制御形発電装置１０が過負荷状態となることを確実に防止することができる。
【００４３】
そして、負荷接続後に、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力を増加させながらマスターとなる定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を徐々に増加させて定格出力電圧Ｖｒｅｆｒに復帰させるので、この間に定電圧制御形発電装置１０が過負荷状態となることを確実に防止することができる。
【００４４】
このとき、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌから定格出力電圧Ｖｒｅｆｒまで増加させる増加処理を、定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力の増加と同時か又は遅れて行うことにより、定電圧制御形発電装置１０が出力電圧の増加処理中に定電圧制御形発電装置１０が過負荷状態となることをより確実に防止することができる。また、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌから定格出力電圧Ｖｒｅｆｒまで増加させる増加処理における増加勾配は過負荷を抑制する意味で比較的緩やな勾配となるように設定することが望ましい。
【００４５】
さらに、上記第１の実施形態においては、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０とスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂとの間の電力制御指示を定電圧制御形発電装置１０の出力周波数を変化させることにより行なうので、スレーブとなる定電力制御形発電装置を増設する場合に、定電圧制御形発電装置１０の制御系を変更することなく、単に定電力制御形発電装置を増設するだけで、増設した定電力制御形発電装置の出力電力制御を行なうことができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を図６及び図７について説明する。
この第２の実施形態においては、負荷接続を行なうまではマスターとなる定電圧制御形発電装置１０のみで定電圧制御を行い、負荷接続後にスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂを接続して定電力制御を行なうようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図６に示すように、電磁コンタクタ３０が開成されている負荷非接続状態では、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０のコンタクタ１６のみが閉成状態で、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂのコンタクタ２６は開成状態に維持されることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。また、定電圧制御形発電装置１０で実行する図２の電圧制御処理が、図７に示すように、ステップＳ２の判定結果が初期状態であるときに、ステップＳ３に移行して、定格電圧指令値Ｖｒｅｆｒを電圧指令値Ｖｒｅｆとして設定すると共に、コンタクタ１６を閉成状態とする処理を行なう。また、ステップＳ１６で所定時間が経過した後のステップＳ１７で、図３の電圧指令値演算処理を起動すると共に、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂのコンタクタ２６を閉成状態とする処理を行なうことを除いては図２と同様の処理を行い、図２との対応するステップに同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００４７】
この第２の実施形態によると、図８に示すように、時点ｔ０で、電磁コンタクタ３０が開成されていて、定電圧制御形発電装置１０と定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂとが負荷Ｌ１〜Ｌｎから切り離された負荷非接続状態にある状態では、定電圧制御形発電装置１０のコンタクタ１６のみが閉成されて、定電圧制御のみが行なわれている。この状態で、前述した第１の実施形態と同様に負荷接続スイッチ１７をオフ状態からオン状態に切り換えると、図７の電圧制御処理で、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧即ち検出電圧Ｖｄが負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌまで徐々に減少され、負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに達すると、この負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌが維持される。
【００４８】
この負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌが維持されている状態で、電磁コンタクタ３０が閉成制御されることにより、負荷Ｌ１〜Ｌｎが接続される。このときの負荷Ｌ１〜Ｌｎの消費電力が例えば定電圧制御形発電装置１０の許容電力の１．５倍であるものとしても、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧が定格出力電圧Ｖｒｅｆｒの半分程度の負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに低下されているので、前述した第１の実施形態と同様に、定電圧制御形発電装置１０が過負荷状態となることを確実に防止することができる。
【００４９】
その後、図７の電圧制御処理で、負荷接続状態から所定時間が経過して、ステップＳ１６からステップＳ１７に移行すると、図３の電圧指令値演算処理が起動されると共に、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂのコンタクタ２６が閉成状態に制御されるので、これら定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂによる定電力制御が開始される。このため、定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂで定電圧制御形発電装置１０の周波数変化に応じた出力電力制御が行なわれて負荷Ｌ１〜Ｌｎへの適正な電力供給が行なわれる。
【００５０】
この間に、定電圧制御形発電装置１０で図７のステップＳ１８〜ステップＳ２３の処理が行なわれで、負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌから定格出力電圧Ｖｒｅｆｒまで徐々に増加され、定格出力電圧Ｖｒｅｆｒに達すると、この定格出力電圧Ｖｒｅｆｒで定電圧制御が行なわれる。
このように、上記第２の実施形態によっても、前述した第１の実施形態と同様に、負荷接続時に定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を定格出力電圧Ｖｒｅｆｒより低い負荷接続電圧Ｖｒｅｆｌに低下させるので、負荷Ｌ１〜Ｌｎの接続時に負荷消費電力が定電圧制御形発電装置１０の許容電力を越える場合であっても定電圧制御形発電装置１０が過負荷状態となることを確実に防止することができると共に、その他の第１の実施形態の効果も同様に発揮することができる。
【００５１】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０のインバータ制御装置１５で電圧制御処理及び電圧指令値演算処理を行なうと共に、スレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂのインバータ制御装置２５で電力指令値演算処理を行なう場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図
９に示すように、定電圧制御形発電装置１０のインバータ制御装置１５及びコンタクタ１６、定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂのインバータ制御装置２５及びコンタクタ２６、電磁コンタクタ３０及び負荷用コンタクタＣ１〜Ｃｎを共通の電力監視装置４０で前述した図２〜図４の処理を実行することにより、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧制御及び定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力制御を行なうことができる。
【００５２】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を負荷接続用電圧Ｖｒｅｆｌから定格出力電圧Ｖｒｅｆｒまで増加させる増加開始タイミングを定電圧制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力の増加開始タイミングと略一致させた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧の増加開始タイミングを定電圧制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂの出力電力の増加開始タイミングより遅らせるようにしてもよい。
【００５３】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、定電圧制御形発電装置１０の出力電圧を減少させるときの勾配と増加させるときの勾配とが異なる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ΔＶ１及びΔＶ２を同一の値とすると共に所定経過時間を一致させて出力電圧の増減時の勾配を一致させるようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、マスターとなる定電圧制御形発電装置１０からスレーブとなる定電力制御形発電装置２０Ａ及び２０Ｂに対する出力電力制御指令の伝達を、出力周波数を変化させることにより行なう場合について説明したが、これに限定されるものではなく、別途制御信号用信号線を設けて、この制御信号用信号線を介して電力制御指令を伝達するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、定電圧制御形発電装置１０及び定電力制御形発電装置２０Ａ，２０Ｂに燃料電池１１及び２１を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の分散電源を複数台並列に接続して負荷を駆動する場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す発電装置システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】定電圧制御形発電装置のインバータ制御装置で実行する電圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】定電圧制御形発電装置のインバータ制御装置で実行する電圧指令値演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】定電力制御形発電装置のインバータ制御装置で実行する電力指令値演算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す発電システムの一例を示す概略構成図である。
【図７】第２の実施形態における定電圧制御形発電装置のインバータ制御装置で実行する電圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態を示す発電装置システムの概略構成図である。
【図１０】従来の発電装置システムを示すブロック図である。
【図１１】従来例の動作の説明に供するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０…定電圧制御形発電装置、１１…燃料電池、１２…インバータ、１３…電流センサ、１４…電圧センサ、１５…インバータ制御装置、１６…コンタクタ、１７…負荷接続スイッチ、２０Ａ，２０Ｂ…定電力制御形発電装置、２１…燃料電池、２２…インバータ、２３…電流センサ、２４…電圧センサ、２５…インバータ制御装置、２６…コンタクタ、３０…電磁コンタクタ、Ｌ１〜Ｌｎ…負荷
【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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