(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池と；
燃料電池から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変圧するＤＣ／ＤＣコンバータと；
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続されたコンデンサとを備え；
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、該ＤＣ／ＤＣコンバータ本体を制御する制御部を有し、該制御部は該ＤＣ／ＤＣコンバータの起動時に出力電圧をゼロから前記所定の直流電圧まで昇圧するのに所定の勾配をもって増加させるように構成した；
燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記所定の勾配を指令する出力電圧勾配指令回路を有する；
請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの起動時に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流に制限をかける入力電流最大値制御回路を有する；
請求項１または請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータを備え；
前記コンデンサは前記ＤＣ／ＡＣインバータの一部を構成する；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の出力を直流から交流へ変換する燃料電池発電システムに関し、特に、燃料電池発電システムの起動時に生じる突入電流を抑制する燃料電池発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体高分子型燃料電池から電力を得る燃料電池発電システムは、図１１に示すように、改質器１０、燃料電池１６、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８、ＤＣ／ＡＣインバータ４０、入力電流検出回路３２、ドライバ回路３０、出力電圧検出回路３８、及び、スイッチング制御回路３４を備え、燃料電池１６から出力される直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１８により所定の直流電圧に昇圧してから、ＤＣ／ＡＣインバータ４０を通じて交流固定周波数の商用電源を発電していた。
【０００３】
燃料電池１６は、改質器１０から燃料ガス１２としての水素リッチガスが供給され、酸化剤ガス１４としての酸素又は空気が供給されて、直流電気を発電する。この直流電気はＤＣ／ＤＣコンバータ１８により低電圧の直流電気から高電圧の直流電気へ変換され、さらに、ＤＣ／ＡＣインバータ４０により直流電気から交流電気へ変換し、１００Ｖ／５０Ｈｚや２００Ｖ／５０Ｈｚのような交流固定周波数の商用電源としての電力を発電していた。
【０００４】
スイッチング制御回路を含む制御部２２は、図９に示すようなスタート信号１１２としてのＤＣ／ＤＣコンバータスタートに応動してドライバ回路３０を作動させ、昇圧トランス２４を介してＤＣ／ＡＣインバータ４０に高電圧の直流電気を供給しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８とＤＣ／ＡＣインバータ４０との間に接続されているコンデンサとしての平滑コンデンサ２０に図９に示すような数１０Ａから約１００Ａの突入電流１１０が数ミリ秒の間にＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力ラインに流れ、燃料電池１６内部のセルの損傷又は劣化や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８やＤＣ／ＡＣインバータ４０を構成する電子部品に損傷が生じるという課題が存在していた。
【０００５】
また、上記突入電流１１０を緩和する目的で従来は、図１０に示すような、突入電流防止回路付きＤＣ／ＡＣインバータ１０２を使用していた。この突入電流防止回路は、スタート信号１１２を入力する際に、電流容量の大きい抵抗器１１を通してＤＣ／ＡＣインバータの平滑コンデンサ７へ電流を供給し、燃料電池発電システムが通常の運転状態に移行した後に、開閉制御部１００により抵抗器１１の両端子をクランプするスイッチ１０４を閉じてＤＣ／ＤＣコンバータ１８から直流電気を供給していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような従来の燃料電池発電システムでは、ＤＣ／ＡＣインバータ１０２の電流容量が増大するほど、突入電流を防止する抵抗器１１の電力容量を突入電流１１０の二乗に比例する値の抵抗器を選定しなければならず、また、燃料電池発電システムの運転中には抵抗器１１の加熱や損傷を防止するスイッチ１０４と開閉制御部１００を設けるため、燃料電池発電システムが大型化し、また製造コストも増大するに至っていた。
【０００７】
そこで本発明は、燃料電池発電システムの起動時に生じる突入電流を防止する新たな機構の燃料電池発電システムを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による燃料電池発電システムは、図１に示すように、燃料ガス１２と酸化剤ガス１４との電気化学的反応により発電する燃料電池１６と、燃料電池１６から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力側に接続されたコンデンサ２０とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８本体を制御する制御部２２を有し、制御部２２はＤＣ／ＤＣコンバータ１８の起動時に出力電圧をゼロから所定の直流電圧まで昇圧するのに所定の勾配をもって増加させるように構成する。
また、請求項２に係る発明による燃料電池発電システムは、請求項１において、前記所定の勾配を指令する出力電圧勾配指令回路３６を有するように構成する。
【０００９】
このように構成すると、出力電圧検出回路３８は、コンデンサ２０に印加する直流電圧を分割抵抗器２７の中間節点電圧を通して検出し、スイッチング制御回路３４へフィードバックする。スイッチング制御回路３４はフィードバックされた直流電圧と経時的に増加する起動制御電圧とを比較しながら、スイッチング素子２８の導通期間を制御し、コンデンサ２０に印加する直流電圧をゼロから所定の直流電圧まで所定の勾配をもって増加させることができ、突入電流を防止する。したがって、燃料電池発電システムの性能低下や局所的な材料の劣化を防止することができる。
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による燃料電池発電システムは、図７に示すように、請求項１または請求項２に係る発明において、更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流に制限をかける入力電流最大値制御回路４６を有するように構成する。
このように構成すると、システムの起動時に生じる突入電流を防止することができ、この突入電流防止機構は大容量の抵抗器を必要とせず、ハードウエアロジックの制御回路若しくはマイクロコンピュータのようなソフトウエアロジックの制御回路により廉価にしかも省スペースで実施することができる。また、突入電流を生じさせないので、燃料電池の損傷、劣化を軽減することができると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８やＤＣ／ＡＣインバータ４０を構成する電子部品にも損傷、劣化を軽減させることができる。
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明による燃料電池発電システムは、図１及び図７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８から出力される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ４０を備え、コンデンサ２０はＤＣ／ＡＣインバータ４０の一部を構成する。
このように構成すると、燃料電池発電システムの起動時に生じる突入電流を防止しながら、運転時に安定した交流電気を発電することができ、燃料電池発電システムの性能低下や局所的な材料の劣化を防止することができる。
【００１０】
本願発明による燃料電池発電システムは、図４に示すように、燃料ガス１２と酸化剤ガス１４としての燃料ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池１６と、燃料電池１６から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力側に接続されたコンデンサ２０とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８本体を制御する制御部２２を有し、制御部２２はＤＣ／ＤＣコンバータ１８の起動時に出力電圧をゼロから所定の直流電圧まで昇圧するのに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流に制限をかけるように構成する。
【００１１】
このように構成すると、スタート信号を受信した入力電流最大値制御回路４６は、スイッチング制御回路３４へ燃料電池発電システムの入力電流最大値制限起動を指令し、スイッチング制御回路３４はドライバ回路３０を通してスイッチング素子２８の導通期間を制御する。スイッチング制御回路３４は、入力電流検出回路３２を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流を監視し、出力電圧検出回路３８を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧を監視する。
【００１２】
また、スイッチング制御回路３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧に基づき起動期間を判定し、監視中のＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流が所定の最大値を超えないようにスイッチング素子２８の導通期間を制御することができる。
【００１３】
引き続き、スイッチング制御回路３４は、監視中のＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧がコンデンサ２０の充電電圧まで昇圧した時点でスイッチング素子２８の導通期間を運転動作モードに変更し、入力電流最大値制限を解除する。
【００１４】
スイッチング制御回路３４は、コンデンサ２０に印加する直流電圧をゼロから所定の直流電圧まで昇圧するのに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流を制限することができ、突入電流を防止する。したがって、燃料電池発電システムの性能低下や局所的な材料の劣化を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムのブロック図である。燃料電池発電システムは、燃料電池１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、ＤＣ／ＡＣインバータ４０と、制御部２２を備え、燃料電池１６は改質器１０から燃料ガスとしての水素リッチガス１２と酸化剤ガス１４としての酸素又は空気が供給され、電気化学反応により直流電気を発電し、直流電気を交流電気へ変換して外部に電力を供給する。
【００１９】
上記制御部２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８に接続され、ドライバ回路３０と、入力電流検出回路３２と、出力電圧検出回路３８と、出力電圧勾配指令回路３６と、スイッチング制御回路３４を具備する。
【００２０】
上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、入力電流検出器２３と、昇圧トランス２４と、整流器としての整流ダイオード２５と、電流平滑リアクトル２６と、分割抵抗器２７と、一対のスイッチング素子２８を具備する。低電圧の直流電気を入力し高電圧の直流電気を出力する変圧手段である。
【００２１】
上記ＤＣ／ＡＣインバータ４０は、入力側に平滑コンデンサ２０を接続し、制御回路としてのマイクロコンピュータからゲート制御を受けるインバータのスイッチング素子群４２を具備し、インバータのスイッチング素子４２の相補的な導通動作により固定周波数の交流電圧をＡＣ出力４４へ電力供給することができる。例えば、５０／６０Ｈｚの１００Ｖ／２００Ｖのような商用電源を供給することができ、既存の商用電源ラインへ接続して負荷の増減に対応させることもできる。
【００２２】
燃料電池１６から出力される電力は、例えば、約５０Ｖの直流電気がＤＣ／ＤＣコンバータ１８に供給され、例えば、直流電気の正電圧ラインは昇圧トランス２４の入力中間タップに接続し、直流電気の負電圧ラインは昇圧トランス２４の両端子にスイッチング素子２８を介して接続されている。
【００２３】
上記スイッチング制御回路３４は、ドライバ回路３０を介してスイッチング素子２８を相補的に駆動し、一方のスイッチング素子がＯＮの時は他方のスイッチング素子がＯＦＦとなるように駆動する。昇圧トランス２４はスイッチング素子２８の相補的な導通により、昇圧トランス２４内部で流れる電流の方向を経時的に変化させ、昇圧トランス２４の出力側へ、例えば１０ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数で約３００Ｖの交流電気を出力する。
【００２４】
昇圧トランス２４の出力端子には、整流器としての整流ダイオード２５を介して電流平滑リアクトル２６が接続され、正電圧のＤＣラインへ接続されている。一方、出力中間タップには負電圧のＤＣラインが接続されている。この正と負のＤＣラインには、例えば約３００Ｖの直流電気を出力し、この電位レベルを検出する分割抵抗器２７が接続されている。本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の昇圧方式にプッシュプル式を使用したが、直流電気を昇圧する手段として昇圧チョッパ方式や、トランスを使用しない平滑コンデンサとスイッチング素子で構成する倍電圧整流方式を使用することができる。
【００２５】
上記燃料電池１６が直流電気を出力している段階で、制御部２２にスタート信号を入力する。スタート信号を受信した出力電圧勾配指令回路３６は、スイッチング制御回路３４へ出力電圧勾配指令を発し発電システムの起動モードを開始させる。出力電圧勾配パラメータはハードウエアのみで構成できる他に、ＰＲＯＭやマイクロコンピュータ内部のＲＯＭに書込まれ、ゼロ・ボルトから所定の電圧値まで上昇する時系列的なデータとして保存されている。
【００２６】
スイッチング制御回路３４は、出力電圧検出回路３８を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧データを受信し、入力電流検出回路３２を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流データを受信し、入力電流と出力電圧を同時に監視することができる。この監視する入力電流と出力電圧はアナログ値を用いても良く。デジタル化した値を用いても良い。なお、入力電流検出回路３２と出力電圧検出回路３８は、電流または電圧のアナログ値をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを使用することができる。
【００２７】
スイッチング制御回路３４は、スイッチング素子２８の相補的な導通動作を制御して、過渡的な突入電流が発生しない程度の電圧値に制限させることができる。例えば、スタート信号に応動して出力電圧勾配指令を発した段階では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流と出力電圧は共にゼロの値である。
【００２８】
スイッチング制御回路３４は、ドライバ回路３０を通してスイッチング素子２８を相補的に駆動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流をゼロから若干増加する程度に制御する。入力電流の増加に伴いＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧も増大するが、スイッチング制御回路３４により出力電圧に勾配を持たせるように制御することができる。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。スイッチング制御回路３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧を監視しながら、スイッチング素子２８を相補的に駆動する。例えば、スタート信号の入力段階では、スイッチング素子２８の導通期間を短く制御し、徐々に導通期間を長くするように経時的変化をもたせて制御することができる。
【００３０】
図２の下部に示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧はＤＣ／ＤＣコンバータスタートの時点ではゼロ・ボルトであり時間の経過に伴い徐々に増加するように制御されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧の勾配は、例えば、ゼロ・ボルトから定格の３００ボルトまで昇圧する時間を約１０秒に設定することができる。
【００３１】
図２の上部に示するように、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータスタートの時点ではゼロ・アンペアであり時間の経過に伴い徐々に増加するように制御されている。ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力電流の勾配は、例えば、ゼロ・アンペアから約１０アンペアまで上昇した時点で平滑コンデンサ２０を満充電し、その後はゼロ・アンペアに戻り、定格運転で電力を供給している期間においては平滑コンデンサ２０の充放電を繰り返すように制御することができる。
【００３２】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。スイッチング制御回路３４は、スイッチング素子２８のゲートへ図示する経時的変化をする信号を印加する。スタートで示した時点のＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧はゼロ・ボルトである。
【００３３】
スイッチング制御回路３４は、スタート時点でパルス幅が狭い矩形波を出力し、時間の経過に伴いパルスの幅を広げるように信号を変調することができる。例えば、図示する波形はスイッチング素子２８の一方のゲートに印加するもので、信号のデューティ比を変化させた波形である。他方のスイッチング素子２８には図示した信号と相補的な関係を持つ信号が印加される。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システムのブロック図である。燃料電池発電システムは、燃料電池１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、ＤＣ／ＡＣインバータ４０と、制御部２２を備え、燃料電池１６は改質器１０から燃料ガスとしての水素リッチガス１２と酸化剤ガス１４としての酸素又は空気が供給され、電気化的学反応により直流電気を発電し、直流電気を交流電気へ変換して外部に電力を供給する。
【００３５】
また、  制御部２２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８、ＤＣ／ＡＣインバータ４０、スイッチング制御回路３４の内部構造は上述した第１の実施の形態と同一であり、説明を省略する。
【００３６】
スイッチング制御回路３４は、ドライバ回路３０を通してスイッチング素子２８を相補的に駆動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流をゼロから所定の電流値に上昇するように制御する。予め設定された入力電流によりＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧は徐々に増大し、ゼロ・ボルトから所定の勾配を持たせるように制御することができる。
【００３７】
燃料電池１６が直流電気を出力している段階で、制御部２２にスタート信号を入力する。スタート信号を受信した入力電流最大値制御回路４６は、スイッチング制御回路３４へ入力電流最大値指令を発し発電システムの起動モードを開始させる。
【００３８】
スイッチング制御回路３４は、出力電圧検出回路３８を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧データを受信し、入力電流検出回路３２を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流データを受信し、入力電流と出力電圧を同時に監視することができる。この監視する入力電流と出力電圧はアナログ値を用いても良く。デジタル化した値を用いても良い。なお、入力電流検出回路３２と出力電圧検出回路３８は、電流または電圧のアナログ値をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを使用することができる。
【００３９】
図５の下段に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧はＤＣ／ＤＣコンバータスタートの時点ではゼロ・ボルトであり時間の経過に伴い徐々に増加するように制御されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧の勾配は、例えば、ゼロ・ボルトから定格の３００ボルトまで昇圧する時間を約１０秒に設定することができる。
【００４０】
図５の上段に示するように、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータスタートの時点ではゼロ・アンペアであり時間の経過に伴い徐々に増加するように制御されている。ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力電流の勾配は、例えば、ゼロ・アンペアから約１０アンペアまで上昇した時点で平滑コンデンサ２０を満充電し、その後はゼロ・アンペアに戻り、定格運転で電力を供給している期間においては平滑コンデンサ２０の充放電を繰り返すように制御することができる。
【００４１】
図５の中段に示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流はＤＣ／ＤＣコンバータスタートの時点から所定の設定電流に上昇し経時的に変化せずに、平滑コンデンサ２０が満充電した段階でゼロ・アンペアに戻り、その後定格運転で電力を供給している期間においては平滑コンデンサ２０の充放電を繰り返すようにスイッチング素子２８のＯＮ／ＯＦＦ制御により電流は増減する。
【００４２】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。スイッチング制御回路３４は、スイッチング素子２８のゲートへ図示するような周期的なパルス信号を印加する。スタートで示した時点のＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧はゼロ・ボルトであるが、この周期的なスイッチング制御により所定の勾配を持たせて上昇させるように制御することができる。
【００４３】
また、本実施の形態を図６に示したパルスをスイッチング素子２８のゲートへ印加するように説明をしたが、他にＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流を制限することができる手段として、ディプレッション形ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の多種多様のスイッチング素子２８を使用して入力電流を制限することができる。
【００４４】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池発電システムのブロック図である。燃料電池発電システムは、燃料電池１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、ＤＣ／ＡＣインバータ４０と、制御部２２を備え、燃料電池１６は改質器１０から燃料ガスとしての水素リッチガス１２と酸化剤ガス１４としての酸素又は空気が供給され、電気化学的反応により直流電気を発電し、直流電気を交流電気へ変換して外部に電力を供給する。
【００４５】
また、  制御部２２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８、ＤＣ／ＡＣインバータ４０、スイッチング制御回路３４の内部構造は上述した第１及び第２の実施の形態と同一であり、説明を省略する。
【００４６】
スイッチング制御回路３４は、ドライバ回路３０を通してスイッチング素子２８を相補的に駆動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流をゼロから所定の電流値に上昇するように制御する。予め設定された入力電流によりＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧は徐々に増大し、ゼロ・ボルトから所定の勾配を持たせるように制御することができる。
【００４７】
燃料電池１６が直流電気を出力している段階で、制御部２２にスタート信号を入力する。スタート信号を受信した入力電流最大値制御回路４６は、スイッチング制御回路３４へ入力電流最大値指令を発し発電システムの起動モードを開始させる。同様に、スタート信号を受信した出力電圧勾配指令回路３６は、スイッチング制御回路３４へ出力電圧勾配指令を発し発電システムの起動モードを開始させる。
【００４８】
スイッチング制御回路３４は、出力電圧検出回路３８を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電圧データを受信し、入力電流検出回路３２を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流データを受信し、入力電流と出力電圧を同時に監視することができる。この監視する入力電流と出力電圧はアナログ値を用いても良く。デジタル化した値を用いても良い。なお、入力電流検出回路３２と出力電圧検出回路３８は、電流または電圧のアナログ値をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを使用することができる。
【００４９】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。スイッチング制御回路３４は、スイッチング素子２８のゲートへ幅の狭いパルスを印加し、図中のスタートで示した時点のＤＣ／ＤＣコンバータ１８のゼロ・ボルトの出力電圧を徐々に上昇させる。その後、スイッチング素子２８のゲートへ幅の狭いパルスを周期的に印加して入力電流を設定値に制限することができる。
【００５０】
図８の上段に示すように、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータスタートの時点ではゼロ・アンペアであり時間の経過に伴い所定の勾配をもって上昇するように制御されている。このＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力電流の勾配は、例えば、ゼロ・アンペアから約１０アンペアまで上昇した時点で平滑コンデンサ２０を満充電し、その後はゼロ・アンペアに戻り、定格運転で電力を供給している期間においては平滑コンデンサ２０の充放電を繰り返すように制御することができる。
【００５１】
上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の入力電流は、種々変更することができるが、この入力電流の最大値は燃料電池１６への水素及び酸素の供給量や、制御部品としての整流ダイオード２５、分割抵抗器２７、平滑コンデンサ２０の最大定格値等から設定することができる。
【００５２】
このように、本発明の実施の形態で説明した燃料電池発電システムは、システムの起動時に生じる突入電流を防止することができ、この突入電流防止機構は大容量の抵抗器を必要とせず、ハードウエアロジックの制御回路若しくはマイクロコンピュータのようなソフトウエアロジックの制御回路により廉価にしかも省スペースで実施することができる。
【００５３】
また、突入電流を生じさせないので、燃料電池の損傷、劣化を軽減することができると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８やＤＣ／ＡＣインバータ４０を構成する電子部品にも損傷、劣化を軽減させることができる。
【００５４】
本発明の実施の形態に適用する手段として、燃料電池１６は、例えば、電解質を構成する固体高分子膜を有し、固体高分子膜の一方の面側に燃料極及び燃料極に水素を主成分とする燃料ガスを供給する燃料ガス通過路を有し、他方の面側に酸化剤極を有する固体高分子型燃料電池を使用することができる。
【００５５】
尚、本発明の燃料電池発電システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、燃料電池１６から直流電気が出力している状態で起動モードを実行することもでき、燃料と酸素が供給されずに電気化学的反応が生じていない状態の燃料電池１６を起動させる場合であっても、タイマーや燃料電池１６出力電圧検知装置を追加して自動起動モードを実行することもできる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜４記載の燃料電池発電システムによれば、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力段に接続された平滑コンデンサ２０に流入する突入電流を防止してシステムの損傷または劣化を有効に防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。
【図９】図９は、従来の燃料電池発電システムのタイミングチャート図である。
【図１０】図１０は、従来の突入電流防止回路付きＤＣ／ＡＣインバータのブロック図である。
【図１１】図１１は、従来の燃料電池発電システムのブロック図である。
【符号の説明】
７        平滑コンデンサ
１０        改質器
１１        抵抗器
１２        燃料ガス
１４        酸化剤ガス
１６        燃料電池
１８        ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０        平滑コンデンサ
２２        制御部
２３        入力電流検出器
２４        昇圧トランス
２５        整流ダイオード
２６        電流平滑リアクトル
２７        分割抵抗器
２８        スイッチング素子
３０        ドライバ回路
３２        入力電流検出回路
３４        スイッチング制御回路
３６        出力電圧勾配指令回路
３８        出力電圧検出回路
４０        ＤＣ／ＡＣインバータ
４２        スイッチトランジスタ
４６        入力電流最大値制御回路
１００        開閉制御部
１０２        インバータ
１０４        スイッチ
１１０        突入電流
１１２        スタート信号
【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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