特開 2025-13217 複数のエレクトロライザーへの電力供給システム及び関連設備と方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025013217

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】複数のエレクトロライザーへの電力供給システム及び関連設備と方法

(51)【国際特許分類】

   C25B 9/65 20210101AFI20250117BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20250117BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20250117BHJP

   C25B 15/02 20210101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

C25B9/65

C25B1/04

C25B9/00 A

C25B15/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024104508

(22)【出願日】2024-06-28

(31)【優先権主張番号】23306219.9

(32)【優先日】2023-07-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】513132966

【氏名又は名称】ジーイー エナジー パワー コンバージョン テクノロジー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧＥ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｈｏｕｓｔｏｎ Ｗａｙ， Ｏｆｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｒｉｖｅ， Ｒｕｇｂｙ， Ｗａｒｗｉｃｋｓｈｉｒｅ， ＣＶ２１ １ＢＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】アルフレッド・ペルミュイ

【テーマコード（参考）】

4K021

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021BA02

4K021CA05

4K021DC01

4K021DC03

(57)【要約】

【課題】複数のエレクトロライザーへの電源供給システム及び関連設備と方法を提供する。
【解決手段】複数のエレクトロライザー（2、3、4）の電源システム（5）は、グリッド(G)に接続される主入力端子(6)と、AC/AC電源コンバータ(7)と、制御回路（10）と、複数の供給ブランチ（12、13、14）とを含み、各供給ブランチ（12、13、14）は、供給ブランチの入力端子（15、16、17）に接続された一次回路および少なくとも1つの二次回路を含むブランチ変圧器（21、22、23）と、ブランチ変圧器の二次回路に接続された少なくとも1つの整流器（24、25、26）とを含み、整流器は、供給ブランチの出力端子（18、19、20）に接続された出力端子（30、31、32）を含み、供給ブランチの出力端子に直流電流を供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のエレクトロライザー(2、3、4)のための電力供給システム(5)であって、
グリッド(G)に接続されることが意図された主入力端子(6)と、
主入力端子(6)に接続された入力端子(8)と、出力端子(9)と含むAC/AC電力変換器(7)と、
前記グリッドから供給される電力から前記AC／AC電力変換器によって出力端子（9）に供給される少なくとも1つの供給電流（Is）の振幅が所定の値に等しくなるように、前記AC／AC電力変換器（7）を制御するように構成された制御回路（10）と、
複数の供給ブランチ（12、13、14）と、を含み、
各供給ブランチ（12、13、14）は、入力端子（15、16、17）と、エレクトロライザー（2、3、4）に接続されることを意図した少なくとも1セットの出力端子（18、19、20、73、74、75）とを含み、
複数の供給ブランチ（12、13、14）の入力端子（15、16、17）は、供給電流が供給されるAC/AC電力変換器の出力端子に直列に接続され、
各供給ブランチ（12、13、14）は、当該供給ブランチの入力端子（15、16、17）に接続された一次回路と、少なくとも1つの二次回路とを含むブランチ変圧器（21、22、23、60）と、前記ブランチ変圧器の二次回路に接続された少なくとも1つの整流器（24、25、26、64、65、66）と、前記ブランチ変圧器の二次回路に接続された整流器（24、25、26、64、65、66）とを含み、
前記整流器は、前記供給ブランチの出力端子（18、19、20、73、74、75）に接続された出力端子（30、31、32、70、71、72）を含み、前記供給ブランチの出力端子に直流電流を供給する、電力供給システム。

【請求項2】

供給ブランチ（12、13、14）の数がエレクトロライザー（2、3、4）の数に等しく、各供給ブランチ（12、13、14）の出力端子（18、19、20）の前記セットが前記エレクトロライザー（2、3、4）に接続されることを意図されている、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項3】

少なくとも1つの供給ブランチ（12、13、14）の前記ブランチ変圧器（60）は、当該ブランチ変圧器（60）の前記一次回路の相数と同数の二次回路（61、62、63）を含み、前記少なくとも1つの供給ブランチ（12、13、14）は、前記二次回路の数と同数の整流器（64、65、66）を含み、前記整流器の数と同じ数の出力端子のセット（７３、７４、７５）を含み、各整流器はブランチ変圧器の二次回路に接続され、前記供給ブランチの出力端子のセット（73、74、75）に接続された出力端子（70、71、72）を含み、前記供給ブランチの前記出力端子のセットに直流電流を供給し、前記AC／AC電力変換器（7）の出力端子（9）の相の数は少なくとも2に等しい、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記交流主入力端子（6）に接続される一次側回路と、前記交流／交流電力変換器の入力端子（8）に接続される二次側回路とを含む主変圧器（11）をさらに含む、請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記制御回路（10）はさらに、供給電流（Is）の周波数が、交流主入力端子（6）上のグリッドから供給されるグリッド電流（IG ）の周波数よりも高くなるように、前記AC/AC電力変換器（7）を制御するように構成されている、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項6】

各整流器（24、25、26、64、65、66）が複数の相レグ（50、51、52、80、81）を含み、各相レグが直列のダイオード（55）を含む、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項7】

各整流器（24、25、26、64、65、66）が複数の相レグ（50、51、52、80、81）を含み、各相レグが直列のトランジスタ（58）およびダイオード（55）を含む、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項8】

各整流器（24、25、26、64、65、66）が複数の相レグ（50、51、52、80、81）を含み、各相レグが直列に接続されたゲートターンオフサイリスタ（56）とダイオード（55）とを含む、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項9】

少なくとも1つの供給ブランチ（12、13、14）が、メインスイッチ（33、34、35）を含み、前記メインスイッチが閉じているときに、前記供給ブランチのブランチ変圧器（21、22、23、60）の一次回路に供給電流が供給されないように、前記供給ブランチの入力端子（15、16、17）を接続して、前記供給ブランチを分路する、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項10】

少なくとも1つの供給ブランチ（12、13、14）が、メインスイッチ（33、34、35）が閉じているときに前記供給ブランチの整流器（24、25、26、64、65、66）に電流が供給されないように、前記供給ブランチ（12、13、14）のブランチ変圧器（21、22、23）の少なくとも1つの二次回路（61、62、63）の相を接続するメインスイッチ（33、34、35）を含む、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項11】

少なくとも1つの供給ブランチ（12、13、14）が、少なくとも1つの整流器（24、25、26、64、65、66）の出力端子（30、31、32、70、71、72）と前記供給ブランチ（12、13、14）の出力端子セット（18、19、20、73、74、75)を接続する第2のスイッチ(39、40、41)と、整流器(24、25、26、64、65、66)の出力端子(30、31、32、70、71、72)を接続する第2のスイッチ(39、40、41)とを含み、前記第2のスイッチは前記整流器と前記第1のスイッチの間に配置されている、請求項1乃至１０のいずれかに記載の電力供給システム。

【請求項12】

複数のエレクトロライザー（2、3、4）を含み、各エレクトロライザーは、供給ブランチの出力端子（18、19、20、73、74、75）の１セットに接続されている、請求項1に記載の電力供給システム。

【請求項13】

複数のエレクトロライザー（2、3、4）に電解液を供給する方法であって、
グリッドから供給される電力からＡＣ／ＡＣ電力変換器によって出力端子に供給される少なくとも１つの供給電流（Ｉｓ）の振幅が所定の値に等しくなるように前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器（７）を制御するステップであって、前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器（７）は、前記グリッド（Ｇ）に接続された入力端子（８）と出力端子（９）とを含む、前記ステップと、
前記AC/AC電力変換器の出力端子に直列に接続された複数の供給ブランチ（12、13、14）の入力端子（15、16、17）に供給電流を供給するステップと、を含み、
各供給ブランチは、エレクトロライザー（2、3、4）に接続された少なくとも1セットの出力端子（18、19、20、73、74、75）と、前記供給ブランチの入力端子に接続された一次回路および少なくとも1つの二次回路を含むブランチ変圧器（21、22、23、60）と、前記ブランチ変圧器の二次回路に接続された少なくとも1つの整流器とを含み、
であって、前記供給ブランチの出力端子に接続された出力端子を含む整流器とを備え、前記整流器は、前記エレクトロライザーに供給する直流電流を前記供給ブランチの出力端子に供給する、方法。

【請求項14】

少なくとも1つの供給ブランチ（12、13、14）が、当該供給ブランチの入力端子（15、16、17）を接続するメインスイッチ（33、34、35）を含み、前記メインスイッチが開いており、当該方法が、前記供給ブランチを分流させ、前記供給ブランチのブランチ変圧器の一次回路に供給電流（Is）が供給されないようにするために前記メインスイッチを閉じるステップを含む、請求項13に記載の方法。

【請求項15】

少なくとも1つの供給ブランチ（12、 13、14）が、整流器（24、25、26、64、65、66）の出力端子（30、31、32、70、71、72）と前記供給ブランチの出力端子セット（18、19、20、73、74、5）と、整流器の出力端子を接続する第２のスイッチ（39、40、41）とを含み、前記第２のスイッチは前記整流器と前記第１のスイッチとの間に配置され、前記第１のスイッチは前記エレクトロライザーに供給するために閉じられ、第２のスイッチは開かれ、前記方法は、第２のスイッチ（39、40、41）を閉じるステップと、前記第２のスイッチ(36、37、38)が閉じているときに前記第１のスイッチ(36、37、38)が開くステップとを含む、請求項13または14に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エレクトロライザー（electrolyzers：電解槽、水電解装置）に関するものであり、より詳細には、複数のエレクトロライザーのための電力供給システム、そのような電力供給システムを備える設備、および複数のエレクトロライザーを供給する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電解プラント（electrolysis plant）は複数のエレクトロライザーを含む。

【0003】

各エレクトロライザーは、水入力、二酸素出力（dioxygen output）、二水素出力（dihydrogen output）、直流（ＤＣ）電源入力（direct current DC power input）を含む。

【0004】

直流電源から供給を受ける各エレクトロライザー（Each electrolyzer supplied by a DC power supply）は、水を二水素（dihydrogen）と二酸素（dioxygen）に分解する。

【0005】

コストとプラントの複雑さを低減するため、電解プラントは一般に、複数のエレクトロライザーの水入力を例えば水タンクに接続する共通の水供給回路（common water supply circuit）と、複数のエレクトロライザーで発生した二酸素を回収する共通の二酸素排気回路と、複数のエレクトロライザーで発生した二水素を回収する共通の二水素排気回路（common dihydrogen exhaust circuit）とを含む。

【0006】

しかし、電気絶縁の問題やエレクトロライザーのセルの経年劣化のため、複数のエレクトロライザーの各エレクトロライザーにはそれぞれ異なる供給システム(supply system：供給系統)から電解液を供給する必要がある。

【0007】

エレクトロライザーのセルの老化は、エレクトロライザーの供給電圧の上昇につながる。

【0008】

エレクトロライザーの経年変化が均一でないため、エレクトロライザーごとに供給電圧が異なる場合がある。

【0009】

各供給システムは、一般に、供給グリッドに接続された一次側と二次側とを含む変圧器と、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器（alternating current AC/direct current DC power converter：ＡＣ／ＤＣパワーコンバータ）を含む。

【0010】

各ＡＣ／ＤＣ電力変換器には、ＡＣ／ＤＣ電力変換器の効率を高めるためにゲートターンオフサイリスタ（gate turn off thyristors：ゲート遮断用サイリスタ）が使用されている。

【0011】

送電グリッドで拒絶される（rejected on the supply grid：電源系統で拒絶される）ゲートターンオフサイリスタのスイッチングによって発生する高調波（harmonic）を低減するために、変圧器の二次側はＡＣ／ＤＣ電力変換器に接続された複数の二次回路で構成され、変圧器の設計と製造を複雑にしている。

【0012】

さらに、各供給システムはＡＣ／ＤＣ電力変換器を制御する制御回路を含む。

【0013】

供給システムの数はエレクトロライザーの数に等しいので、複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器と複数の制御回路が必要となり、電解プラントのコストと電解プラントの複雑さを増加させる。

【0014】

したがって、従来技術から知られている複数のエレクトロライザーに電解液を供給するシステムに関する欠点を、全体的または部分的に克服することが提案される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／１９８３７７号明細書

【発明の概要】

【0016】

以上のことから、本発明は、複数のエレクトロライザーのための電力供給システムを提案する。

【0017】

電源システムは、
－ グリッドに接続されることを意図された主入力端子（main input terminals intended to be connected to a grid）と、
－ 出力端子と前記主入力端子に接続された入力端子とを含むＡＣ／ＡＣ電力変換器（an AC/AC power converter comprising input terminals connected to the main input terminals and output terminals）と、
－ 前記グリッドから供給される電力から前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器によって出力端子に供給される少なくとも１つの供給電流の振幅が所定値に等しくなるように前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器を制御するように構成された制御回路（a control circuit configured to control the AC/AC power converter so that the amplitude of at least one supply current delivered in the output terminals by the AC/AC power converter from power supplied by the grid is equal to a predetermined value）と、
－ 複数の供給ブランチであって、各供給ブランチは、入力端子と、エレクトロライザーに接続されることを意図された少なくとも１セットの出力端子とを含む、前記複数の供給ブランチ（a plurality of supply branches, each supply branch comprising input terminals and at least one set of output terminals intended to be connected to an electrolyzer）と、を含み、
－ 前記複数の供給ブランチの前記入力端子は、前記供給電流が供給される前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器の前記出力端子に直列に接続され（the input terminals of the plurality of supply branches being connected in series to the output terminals of the AC/AC power converter to be supplied with the supply current）、
－ 各供給ブランチは、前記供給ブランチの前記入力端子に接続された一次回路と、少なくとも１つの二次回路とを含むブランチ変圧器と、前記ブランチ変圧器の前記二次回路に接続された少なくとも１つの整流器とを含み、前記整流器は、前記供給ブランチの前記出力端子に直流電流を供給するために、前記供給ブランチの前記出力端子の前記セットに接続された出力端子を含む（each supply branch comprising a branch transformer including a primary circuit connected to the input terminals of the said supply branch and at least one secondary circuit, and at least one rectifier connected to the secondary circuit of the branch transformer, the rectifier comprising output terminals connected to the set of output terminals of the said supply branch to supply the output terminals of the said supply branch with a DC current）、電源システム。

【0018】

有利には、供給ブランチの数はエレクトロライザーの数に等しく、各供給ブランチの出力端子のセットはエレクトロライザーに接続されることを意図している。

【0019】

好ましくは、少なくとも１つの供給ブランチのブランチ変圧器は、当該ブランチ変圧器の一次回路の相数と同数の二次回路を含み、少なくとも１つの供給ブランチは、二次回路の数と同数の整流器を含み、整流器の数と同数の出力端子のセットを含む、各整流器は、ブランチ変圧器の二次回路に接続され、前記供給ブランチの出力端子セットに接続された出力端子を含み、前記供給ブランチの前記出力端子セットに直流電流を供給し、前記ブランチ変圧器の一次回路の相数は少なくとも２に等しい。

【0020】

有利なことに、電源システムは、交流主入力端子に接続された一次回路と、交流／交流電力変換器の入力端子に接続された二次回路とを含む主変圧器をさらに備える。

【0021】

好ましくは、制御回路はさらに、供給電流の周波数が、交流主入力端子上の系統から供給されるグリッド電流の周波数よりも高くなるように、交流／交流電力変換器を制御するように構成される。

【0022】

有利なことに、各整流器は複数の相レグ（a plurality of phase legs：複数のフェイズ脚）を含み、各相レグは直列ダイオードを含む。

【0023】

好ましくは、各整流器は複数の相レグを含み、各相レグは直列のトランジスタとダイオードとを含む。

【0024】

有利なことに、各整流器は複数の相レグを含み、各相レグはゲートターンオフサイリスタとダイオードを直列に接続している。

【0025】

好ましくは、少なくとも１つの供給ブランチは、当該供給ブランチの入力端子を接続するメインスイッチを含み、前記供給ブランチを分路するメインスイッチを含み、メインスイッチが閉じているときに当該供給ブランチのブランチ変圧器の一次回路に供給電流が供給されないようにする。

【0026】

好ましくは、少なくとも１つの供給ブランチは、当該供給ブランチのブランチ変圧器の少なくとも１つの二次回路の相を接続するメインスイッチ（a main switch connecting phases of at least one secondary circuit of the branch transformer of the said supply branch）を含み、メインスイッチが閉じているときに前記供給ブランチの整流器に電流が供給されないようにする。

【0027】

有利なことに、少なくとも１つの供給ブランチは、少なくとも１つの整流器の出力端子と前記供給ブランチの出力端子のセットを接続する第１のスイッチと、整流器の出力端子を接続する第２のスイッチとを含み、第２のスイッチは整流器と第１のスイッチとの間に配置される。

【0028】

本発明の別の目的は、複数のエレクトロライザーと、上記で定義したような電力供給システムとを含み、各エレクトロライザーが供給ブランチの一連の出力端子に接続されている設備に関する。

【0029】

本発明の別の目的は、複数のエレクトロライザーに電解液を供給する方法に関する。

【0030】

方法は、
－グリッドに結合された主入力端子に接続された入力端子と、出力端子とを含むＡＣ／ＡＣ電力変換器を制御するステップであって、前記グリッドから供給される電力からＡＣ／ＡＣ電力変換器によって出力端子に供給される少なくとも１つの供給電流の振幅が所定の値に等しくなるように前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器が制御される、前記ステップ（controlling an AC/AC power converter comprising input terminals connected to main input terminals coupled to a grid, and output terminals so that the amplitude of at least one supply current delivered in the output terminals by the AC/AC power converter from power supplied by the grid is equal to a predetermined value）と、
－前記ＡＣ／ＡＣ電力変換器の前記出力端子に直列に接続された複数の供給ブランチの入力端子に前記供給電流を供給するステップ（supplying input terminals of a plurality of supply branches connected in series to the output terminals of the AC/AC power converter with the supply current）と、を含み、
－各供給ブランチは、エレクトロライザーに接続された少なくとも１セットの出力端子と、前記供給ブランチの入力端子に接続された一次回路と少なくとも１つの二次回路とを含むブランチ変圧器と、前記ブランチ変圧器の二次回路に接続された少なくとも１つの整流器とを備え、整流器は、前記供給ブランチの１セットの出力端子に接続された出力端子を含み、整流器は、前記エレクトロライザーに供給する直流電流を前記供給ブランチの１セットの出力端子に供給する（each supply branch comprising at least one set of output terminals connected to an electrolyzer, a branch transformer including a primary circuit connected to the input terminals of the said supply branch and at least one secondary circuit, and at least one rectifier connected to the secondary circuit of the branch transformer, the rectifier comprising output terminals connected to the set of output terminals of the said supply branch, the rectifier supplying the set of output terminals of the said supply branch with a DC current to supply the said electrolyzer）。

【0031】

有利には、少なくとも１つの供給ブランチは、前記供給ブランチの入力端子を接続するメインスイッチを備え、メインスイッチは開いており、前記方法は、前記供給ブランチのブランチ変圧器の一次回路に供給電流が供給されないように、前記供給ブランチを分流するためにメインスイッチを閉じることを含む（at least one supply branch comprises a main switch connecting the input terminals of the said supply branch, the main switch being open, the method comprising closing the main switch to shunt the said supply branch so that the primary circuit of the branch transformer of the said supply branch is not supplied with the supply current）。

【0032】

好ましくは、少なくとも 1つの供給ブランチは、整流器の出力端子と前記供給ブランチの出力端子のセットを接続する第１のスイッチと、整流器の出力端子を接続する第２のスイッチとを備え、第２のスイッチは整流器と第１のスイッチの間に配置され、第１のスイッチは前記エレクトロライザーに供給するために閉じられ、第２のスイッチは開かれ（Preferably, at least one supply branch comprises a first switch connecting the output terminals of the rectifier and the set of output terminals of the said supply branch, and a second switch connecting the output terminals of the rectifier, the second switch being located between the rectifier and the first switch, the first switch being closed to supply the electrolyzer and the second switch be open）、前記方法は、
－第２のスイッチを閉じるステップと、
－第２のスイッチが閉じているときに第１のスイッチを開くステップと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0033】

本発明の他の特徴および利点は、非限定的な例としてのみ提供され、図面を参照しながら、本発明の実施形態に関する以下の説明を読めば明らかになるであろう。

【図1】本発明による設備の一例を模式的に示している。

【図2】本発明による整流器の一例を概略的に示している。

【図3】本発明によるスイッチの第１の実施例を概略的に示している。

【図4】本発明によるスイッチの第２の実施例を概略的に示している。

【図5】本発明によるスイッチの第３の実施例を概略的に示している。

【図6】本発明による供給ブランチの別の第３の実施例を概略的に示している。

【図7】本発明による整流器の他の例を示している。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１は、複数のエレクトロライザー２、３、４と電源装置５を含む設備１の一例を示している。

【0035】

設備１はＮ台のエレクトロライザーを含み、Ｎはゼロ以外の整数（N being a none nil integer）である。

【0036】

設備１は３台のエレクトロライザー２、３、４を含む。

【0037】

電源システム５は、ブレーカＢを介してグリッド（系統）Ｇに接続された主入力端子６を含む。

【0038】

グリッドＧは、三相電流ＩＧを供給する三相グリッドであってもよい。

【0039】

変形例では、グリッドは、Ｍ相電流ＩＧを供給するＭ相グリッドであってもよく、Ｍはゼロ以外の整数である（M being a none nil integer）。

【0040】

グリッドＧは、例えば、少なくとも１つのソーラーパネルを含むソーラーファームおよび／または少なくとも１つの風力タービンを含むウィンドファームによって供給される。

【0041】

各エレクトロライザー２、３、４は、例えば、タンクＴから水を供給するポンプＰに接続された第１の入力２ａ、３ａ、４ａを含む。

【0042】

水は、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム（potassium hydroxide or sodium hydroxide）を混ぜたものでもよい。

【0043】

各エレクトロライザー２、３、４はさらに、第１の出力２ｂ、３ｂ、４ｂと第２の出力２ｃ、３ｃ、４ｃを備えている。

【0044】

各エレクトロライザー２、３、４は、電源装置５に接続された端子２ｄ、３ｄ、４ｄを含む。

【0045】

エレクトロライザー２、３、４にポンプＰから水が供給され、電源装置５から直流電流が供給されると、エレクトロライザー２、３、４は水を二水素と二酸素に分解する。

【0046】

エレクトロライザー２、３、４で発生した二酸素は、第１の出力２ｂ、３ｂ、４ｂを通してエレクトロライザー２、３、４から排気され、エレクトロライザー２、３、４で発生した二水素は、第２の出力２ｃ、３ｃ、４ｃを通してエレクトロライザー２、３、４から排気されることができる（Dioxygen generated by the electrolyzer 2, 3, 4 may exhaust the electrolyzer 2, 3, 4 through the first output 2b, 3b, 4b and dihydrogen generated by the electrolyzer 2, 3, 4 may exhaust the electrolyzer 2, 3, 4 through the second output 2c, 3c, 4c）。

【0047】

電源システム５は、入力端子８と出力端子９を含む交流／交流電力変換器７（alternating current AC/ alternating current AC power converter）と、制御回路１０とを含む。

【0048】

ＡＣ／ＡＣ電力変換器７の出力端子９はＸ相出力端子であり、ＸはＸ相の供給電流Ｉｓを供給するようにゼロ以外の整数である（X being a none nil integer so that the output terminals 9 deliver a X-phase supply current Is）。

【0049】

ＡＣ／ＡＣ電力変換器７がその出力端子９に三相供給電流Ｉｓを供給するように、Ｘは３に等しいと仮定する。

【0050】

別の変形例では、Ｘは１に等しいので、出力端子９は単相の供給電流を供給する。

【0051】

電源システム５は、交流主入力端子６に接続された一次側回路と、交流／交流電力変換器７の入力端子８に接続された二次側回路を含む主変圧器１１をさらに備えている。

【0052】

主変圧器１１は、例えば電力変換器７の設計を最適化するため、例えば電力変換器７のコストを削減するため、グリッドＧから電力変換器７に供給される電圧を適合させることができ、またグリッドＧ上の摂動、例えば過電圧をフィルタリングする（filter perturbations on the grid G, for example overvoltage）ことができる。

【0053】

別の実施形態では、電源システム５は主変圧器１１を含まず、ＡＣ／ＡＣ電力変換器７の入力端子８はＡＣ主入力端子６に直接接続されている。

【0054】

電力供給システム５は、供給ブランチの数がエレクトロライザー２、３、４の数に等しくなるように、Ｎ個の供給ブランチ(supply branches)１２、１３、１４をさらに備える。

【0055】

各供給ブランチ１２、１３、１４は、入力端子１５、１６、１７と出力端子１８、１９、２０を含む。

【0056】

供給ブランチ１２、１３、１４の入力端子１５、１６、１７は、ＡＣ／ＡＣ電力変換器７の出力端子９に直列に接続されている。

【0057】

第１の供給ブランチ１２の出力端子１８のセット（set of output terminals 18 of a first supply branch 12）は第１のエレクトロライザー２の端子２ｄに接続され、第２の供給ブランチ１３の出力端子１９のセットは第２のエレクトロライザー３の端子３ｄに接続され、第３の供給ブランチ１４の出力端子２０のセットは第３のエレクトロライザー４の端子４ｄに接続されている。

【0058】

各供給ブランチ１２、１３、１４は、Ｘ相を含む一次回路と、当該供給ブランチ１２、１３、１４の入力端子１５、１６、１７に接続されたブランチ変圧器２１、２２、２３と、Ｘ相を含む二次回路とを含む。

【0059】

ブランチ変圧器２１、２２、２３は、同じ変圧比を有していてもよいし、少なくとも１つのブランチ変圧器が他のブランチ変圧器の変圧比とは異なる変圧比を有していてもよい。

【0060】

各供給ブランチ１２、１３、１４は、Ｘ相を含み、当該供給ブランチのブランチ変圧器２１、２２、２３の二次回路に接続された入力端子２７、２８、２９と、直流電流を供給するための出力端子３０、３１、３２とを含む整流器２４、２５、２６をさらに含む。

【0061】

各供給ブランチ１２、１３、１４は、当該供給ブランチの入力端子１５、１６、１７を接続するメインスイッチ３３、３４、３５をさらに備える。

【0062】

変形例では、供給ブランチ１２、１３、１４のメインスイッチ３３、３４、３５は、当該供給ブランチ１２、１３、１４のブランチ変圧器２１、２２、２３の二次回路のＸ相を接続する。

【0063】

別の変形例では、少なくとも１つの供給ブランチ１２、１３、１４がメインスイッチ３３、３４、３５を含む。

【0064】

別の変形例では、供給ブランチ１２、１３、１４はメインスイッチを含まない。

【0065】

各供給ブランチ１２、１３、１４は、整流器２４、２５、２６の出力端子３０、３１、３２と前記供給ブランチの出力端子１８、１９、２０のセットとを接続する第１のスイッチ３６、３７、３８と、前記供給ブランチの整流器２４、２５、２６の出力端子３０、３１、３２を接続する第２のスイッチ３９、４０、４１とをさらに含み、第２のスイッチ３９、４０、４１は、前記供給ブランチの整流器２４、２５、２６と前記ブランチの第１のスイッチ３６、３７、３８との間に配置される。

【0066】

変形例では、少なくとも１つの供給ブランチ１２、１３、１４が第１および第２のスイッチ３６、３７、３８、３９、４０、４１を含むか、または供給ブランチ１２、１３、１４が第１および第２のスイッチ３６、３７、３８、３９、４０、４１を含まない。

【0067】

供給ブランチ１２、１３、１４が第１および第２のスイッチ３６、３７、３８、３９、４０、４１を含んでいない場合、当該供給ブランチの整流器２４、２５、２６の出力端子３０、３１、３２は、当該供給ブランチの出力端子１８、１９、２０のセットに直接接続される。

【0068】

図２は整流器２４、２５、２６の一例を模式的に示している。

【0069】

整流器２４、２５、２６はＸ相レグ（X phase legs）５０、５１、５２を含む。

【0070】

Ｘは３に等しいと仮定されるので、整流器２４、２５、２６は３相のレグ５０、５１、５２を含む。

【0071】

各相レグ５０、５１、５２は、第１の端子５０ａ、５１ａ、５２ａ、第２の端子５０ｂ、５１ｂ、５１ｂ、第３の端子５０ｃ、５１ｃ、５２ｃを含む。

【0072】

各相レグ５０、５１、５２の第１の端子５０ａ、５１ａ、５２ａは出力端子１８、１９、２０の第１の接続部Ｃ１に接続され、各相レグ５０、５１、５２の第２の端子５０ｂ、５１ｂ、５２ｂは出力端子１８、１９、２０の第２の接続部Ｃ２に接続される。

【0073】

第１の相レグ５０の第３の端子５０ｃは、入力端子２７、２８、２９の第１の相Ｐ１に接続されている。

【0074】

第２の相レグ５１の第３の端子５１ｃは、入力端子２７、２８、２９の第２の相Ｐ２に接続されている。

【0075】

第３の相レグ５２の第３の端子５２ｃは、入力端子２７、２８、２９の第３の相Ｐ３に接続されている。

【0076】

各相レグ５０、５１、５２は、第１のスイッチ５３と第２のスイッチ５４を含む。

【0077】

第１のスイッチ５３は、相レグ５０、５１、５２の第１の端子５０ａ、５１ａ、５２ａに接続された第１の端子５３ａと、相レグ５０、５１、５２の第３の端子５０ｃ、５１ｃ、５２ｃに接続された第２の端子５３ｂとを含む。

【0078】

第２のスイッチ５４は、相レグ５０、５１、５２の第３の端子５０ｃ、５１ｃ、５２ｃに接続された第１の端子５４ａと、相レグ５０、５１、５２の第２の端子５０ｂ、５１ｂ、５２ｂに接続された第２の端子５４ｂとを含む。

【0079】

図３は、第１および第２のスイッチ５３、５４の第１の実施形態を概略的に示している。

【0080】

第１および第２のスイッチ５３、５４の各スイッチは、第１および第２の端子５３ａ、５４ａ、５３ｂ、５４ｂ間に延びるダイオード５５を含み、ダイオード５５のカソードがスイッチの第１の端子５３ａ、５４ａに接続され、ダイオード５５のアノードがスイッチの第２の端子５３ｂ、５４ｂに接続されている。

【0081】

ダイオード５５は制御回路によって制御される必要があるため、ダイオード５５を含む第１および第２のスイッチ５３、５４の第１の実施例は整流器２４、２５、２６の実装を単純化する。

【0082】

各スイッチ５３、５４は、１つのダイオードのアノードが他のダイオードのカソードに接続されるように直列に接続された複数のダイオード５５を含むことができる。

【0083】

図４は、第１および第２のスイッチ５３、５４の第２の実施形態を概略的に示している。

【0084】

第１および第２のスイッチ５３、５４の各スイッチは、第１および第２の端子５３ａ、５４ａ、５３ｂ、５４ｂ間に延在するダイオード５５を含み、ダイオード５５のカソードがスイッチの第１の端子５３ａ、５４ａに接続され、ダイオード５５のアノードがスイッチの第２の端子５３ｂ、５４ｂに接続されている。

【0085】

各スイッチはさらにゲートターンオフサイリスタ５６を備えている。

【0086】

ゲートターンオフサイリスタ５６のゲートは、例えば制御回路１０または他の制御回路に接続されている。

【0087】

ゲートターンオフサイリスタ５６のアノードはダイオード５５のカソードに接続され、ゲートターンオフサイリスタ５６のカソードはダイオード５５のアノードに接続されている。

【0088】

各スイッチ５３、５４は、１つのサイリスタのアノードが他のサイリスタのカソードに接続されるように直列に接続された複数のゲートターンオフサイリスタ５６で構成されてもよい。

【0089】

図５は、第１および第２のスイッチ５３、５４の第３の実施形態を概略的に示している。

【0090】

第１および第２のスイッチ５３、５４の各スイッチは、ダイオード５５が第１および第２の端子５３ａ、５４ａ、５３ｂ、５４ｂ間に延在して構成され、ダイオード５５のカソードがスイッチの第１の端子５３ａ、５４ａに接続され、ダイオード５５のアノードがスイッチの第２の端子５３ｂ、５４ｂに接続されている。

【0091】

各スイッチはさらに電界効果トランジスタ５８を含んでいる。

【0092】

電界効果トランジスタ５８は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴまたは注入強化ゲートトランジスタＩＥＧＴのようなシリコンベース半導体を使用する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴのような炭化ケイ素半導体（silicon-base semiconductors such as insulated gate bipolar transistor IGBT or injection-enhanced gate transistor IEGT, or using silicon carbide semiconductors such as metal- oxide-semiconductor field-effect transistor MOSFET）を使用することができる。

【0093】

トランジスタ５８のゲートは制御回路１０または他の制御回路に接続されている。

【0094】

トランジスタ５８のドレインはダイオード５５のカソードに接続され、トランジスタ５８のソースはダイオード５５のアノードに接続されている。

【0095】

各スイッチ５３、５４は、１つのトランジスタのドレインが他のトランジスタのソースに接続されるように、直列に並列に接続された複数のトランジスタ５８およびダイオード５５を含み得る。

【0096】

以下では、電源装置５の実施例を開示する。

【0097】

グリッドＧから主入力端子６に電力が供給され、メインスイッチ３３、３４、３５が開いているため、ブレーカ（遮断器）Ｂが閉じているものとする。ブランチ変圧器２１、２２、２３の一次側回路は、交流／交流電力変換器７から供給される（It is assumed that the breaker B is closed so that the grid G supplies the main input terminals 6 and the main switches 33, 34, 35 are open. The primary circuit of the branch transformers 21, 22, 23 are supplied by the AC/AC power converter 7）。

【0098】

さらに、第１のスイッチ３６、３７、３８が閉じ、第２のスイッチ３９、４０、４１が開いているものとする。

【0099】

制御回路１０は、交流／交流電力変換器７の出力端子９がグリッドＧから供給される電力から三相供給電流Ｉｓを供給するように交流／交流電力変換器７を制御し、三相供給電流Ｉｓの振幅は予め定められた値に等しい。

【0100】

交流／交流電力変換器７は、交流／交流電力変換器の出力端子９に直列に接続された供給ブランチ１２、１３、１４の入力端子１４、１５、１６に供給電流Ｉｓを供給する。

【0101】

各供給ブランチ１２、１３、１４に対して、ブランチ変圧器２１、２２、２３の二次回路は、当該供給ブランチの整流器２４、２５、２６の入力端子２７、２８、２９に供給電流Ｉｓからの交流電流を供給する。

【0102】

供給ブランチの整流器２４、２５、２６は、その出力端子３０、３１、３２に、供給ブランチの出力端子１８、１９、２０に接続されたエレクトロライザー２、３、４に供給する直流電流を供給する。

【0103】

ブランチ変圧器２１、２２、２３は、整流器２５、２５、２６とＡＣ／ＡＣ電力変換器７との間にガルバニック絶縁（galvanic isolation）を提供するので、供給システム５は、各エレクトロライザーが専用の電力変換器によって供給される従来から知られている電解プラントとは逆に、複数のエレクトロライザー２、３、４に供給するために１つのＡＣ／ＡＣ電力変換器７のみを実装する。

【0104】

制御回路１０はさらに、供給電流Ｉｓの周波数がグリッドＧから供給されるグリッド電流ＩＧの周波数よりも高くなるように交流／交流電力変換器７を制御し、ブランチ変圧器２１、２２、２３のサイズを小さくすることができる。

【0105】

例えば、グリッド電流ＩＧの周波数は５０Ｈｚに等しく、制御回路１０は供給電流Ｉｓの周波数が１００Ｈｚに等しくなるように交流／交流電力変換器７を制御する。供給電流Ｉｓの周波数はグリッド電流ＩＧの周波数の２倍であるため、ブランチ変圧器の体積は例えば約２分の１となり、ブランチ変圧器のコストとサイズを削減することができる。

【0106】

制御回路１０は、供給ブランチ１２、１３、１４のメインスイッチ３３、３４、３５を閉じて、当該供給ブランチのブランチ変圧器２１、２２、２３の一次回路に供給電流が供給されないように、または当該供給ブランチの整流器２４、２５、２６に電流が供給されないように、当該供給ブランチを分流させてもよい。

【0107】

供給ブランチ１２、１３、１４は、例えば、ブランチ変圧器、整流器、エレクトロライザー、または供給ブランチの絶縁不良など、当該ブランチに故障が検出された場合、または保守作業が実施された場合に分流され、供給電流Ｉｓが他の供給ブランチに供給されるようにすることで、他の供給ブランチのエレクトロライザーに電力が供給されたままとなり、故障の伝播を回避することができる。

【0108】

前記供給ブランチの整流器２４、２５、２６は、例えば、整流器やエレクトロライザーの故障や供給ブランチの絶縁不良が検出されたとき、あるいは保守作業が実施されたとき、電流が供給されず、供給電流Ｉｓが他の供給ブランチに供給され、他の供給ブランチのエレクトロライザーに電力が供給され、故障の伝播を回避することができる。

【0109】

エレクトロライザー２、３、４を例えば交換する必要があるとき、または当該エレクトロライザーに対して保守作業を行う必要があるとき、制御回路１０は、第２のスイッチ３９、４０、４１を閉じ、第２のスイッチ３９、４０、４１が閉じられると、第１のスイッチ３６、３７、３８を開いて、当該エレクトロライザーを電源システム５から隔離し、他のエレクトロライザーには電源システム５から電力が供給されるようにする。

【0110】

図６は、相の数Ｘが少なくとも２に等しい場合の供給ブランチ部１２、１３、１４の別の例を概略的に示している。

【0111】

供給ブランチ部１２、１３、１４は、Ｘ相を含み、供給ブランチ部１２、１３、１４の入力端子１５、１６、１７に接続される一次側回路と、一次側回路の相数Ｘと同数の二次側回路とを含むブランチ変圧器６０を含み、各二次側回路は、二次側回路の巻線の両端に接続される。

【0112】

供給ブランチ１２、１３、１４はさらに、二次回路の数と同数の整流器を含み、整流器の数と同数の出力端子のセットを含む。

【0113】

一次側回路の相数が３相に等しいため、ブランチ変圧器６０は、第１の二次側回路６１、二次側回路６２および第３の二次側回路６３を含む。

【0114】

ブランチ変圧器６０が３つの二次回路６１、６２、６３を含んでいて、供給ブランチ１２、１３、１４は入力端子６７、６８、６９と出力端子７０、７１、７２を含む３つの整流器６４、６５、６６を含んでいる。

【0115】

整流器６４、６５、６６の入力端子６７、６８、６９と出力端子７０、７１、７２の各端子は２相を含む。

【0116】

ブランチ変圧器６０が３つの整流器６４、６５、６６を含んでいて、供給ブランチ１２、１３、１４は３セットの出力端子７３、７４、７５を含む。

【0117】

第１の整流器６４の入力端子６７は第１の二次回路６１に接続され、第１の整流器６４の出力端子７０は第１セットの出力端子７３に接続されている。

【0118】

第２の整流器６５の入力端子６８は第２の二次回路６２に接続され、第２の整流器６５の出力端子７１は第２セットの出力端子７４に接続されている。

【0119】

第３の整流器６６の入力端子６９は第３の二次回路６３に接続され、第３の整流器６６の出力端子７２は第３の出力端子７５に接続される。

【0120】

第１セットの出力端子７３は第１のエレクトロライザー２の端子２ｄに接続され、第２セットの出力端子７４は第２のエレクトロライザー３の端子３ｄに接続され、第３セットの出力端子７５は第３のエレクトロライザー４の端子４ｄに接続されている。

【0121】

各整流器６４、６５、６６は、当該整流器の出力端子に接続されたエレクトロライザー２、３、４に供給電流Ｉｓを供給する。

【0122】

供給ブランチ１２、１３、１４は、１つ以上のエレクトロライザーを供給してもよく（The supply branch 12, 13, 14 may supply more than one electrolyzer）、供給ブランチ１２、１３、１４は、Ｘ個のエレクトロライザー、例えば、Ｘが３に等しい場合には図６に表されるように３つのエレクトロライザー２、３、４を供給してもよい。供給ブランチ１２、１３、１４は、上述したように、メインスイッチ３３、３４、３５を含んでもよい。

【0123】

供給ブランチ１２、１３、１４は、上述したように、第１および第２のスイッチ３６、３７、３８、３９、４０、４１をさらに含むことができる。

【0124】

図７は整流器６４、６５、６６の例を示している。

【0125】

整流器６４、６５、６６は２つの相レグ８０、８１を含む。

【0126】

各相レグ８０、８１は、第１の端子８０ａ、８１ａ、第２の端子８０ｂ、８１ｂおよび第３の端子８０ｃ、８１ｃを含む。

【0127】

各相レグ８０、８１の第１の端子８０ａ、８１ａは出力端子７０、７１、７２の第１の接続部Ｃ１１に接続され、各相レグ８０、８１の第２の端子８０ｂ、８１ｂは出力端子７０、７１、７２の第２の接続部Ｃ２１に接続される。

【0128】

第１の相レグ８０の第３の端子８０ｃは、入力端子６７、６８、６９の第１の相Ｐ１１に接続される。

【0129】

第２の相レグ８１の第３の端子８１ｃは、入力端子６７、６８、６９の第２の相Ｐ１２に接続されている。

【0130】

各相レグ８０、８１は第１のスイッチ５３と第２のスイッチ５４を含む。

【0131】

第１のスイッチ５３の第１の端子５３ａは、相レグ８０、８１の第１の端子８０ａ、８１ａに接続され、第１のスイッチ５３の第２の端子５３ｂは、相レグ８０、８１の第３の端子８０ｃ、８１ｃに接続される。

【0132】

第２のスイッチ５４の第１の端子５５ａは相レグ８０、８１の第３の端子８０ｃ、８１ｃに接続され、第２のスイッチ５４の第２の端子５４ｂは相レグ８０、８１の第２の端子８０ｂ、８１ｂに接続されている。

【符号の説明】

【0133】

１：設備 ２、３、４：エレクトロライザー ２ｂ、３ｂ、４ｂ：第１の出力 ２ｃ、３ｃ、４ｃ：第２の出力 ２ｄ、３ｄ、４ｄ；端子 ５：電源装置 ６：主入力端子 ７：交流／交流電力変換器 ８：入力端子 ９：出力端子 １０：制御回路 １１：主変圧器 １２、１３、１４：供給ブランチ １５、１６、１７：入力端 １８、１９、２０、７３、７４、７５：出力端子 ２１、２２、２３、６０：ブランチ変圧器 ２４、２５、２６、６４、６５、６６：整流器 ３０、３１、３２、７０、７１、７２：出力端子 ３３、３４、３５：メインスイッチ ３６、３７、３８、５３：第１のスイッチ ３９、４０、４１、５４：第２のスイッチ ５０、５１、５２、８０、８１：レグ ５０ａ、５１ａ、５２ａ：第１の端子 ５０ｂ、５１ｂ、５１ｂ：第２の端子 ５０ｃ、５１ｃ、５２ｃ：第３の端子 ５３ａ、５４ａ、８０ａ、８１ａ：第１の端子 ５３ｂ、５４ｂ、８０ｂ、８１ｂ：第２の端子 ５５：ダイオード ５６：ゲートターンオフサイリスタ ５８：電界効果トランジスタ ６１、６２、６３：二次回路 ７３、７４、７５：出力端子 ８０ａ、８１ａ：第１の端子 ８０ｂ、８１ｂ：第２の端子 ８０ｃ、８１ｃ：第３の端子 Ｂ：ブレーカ／遮断器 Ｃ１、Ｃ１１：第１の接続部Ｃ２、Ｃ２１：第２の接続部 Ｇ：グリッド ＩＧ：Ｍ相電流／三相電流／グリッド電流 Ｉｓ：供給電流 Ｐ：ポンプ Ｐ１、Ｐ１１：第１の相 Ｐ２、Ｐ１２：第２の相 Ｐ３：第３の相 Ｔ：タンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】