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公開番号2025090380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-17
出願番号2023205577
出願日2023-12-05
発明の名称直流半導体遮断器、および直流半導体遮断器の制御方法
出願人日新電機株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類H02H 3/087 20060101AFI20250610BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コンデンサへのサージ電流の流入を低減できる直流半導体遮断器を実現する。
【解決手段】直流半導体遮断器(10)は、半導体スイッチ(SWm)と、互いに直列に接続されたツェナーダイオード(ZD)および第1スイッチ(SW1)と、ツェナーダイオード(ZD)および第1スイッチ(SW1)に対して並列に接続された、互いに直列に接続された抵抗素子(R)、コンデンサ(C)、および第2スイッチ(SW2)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源が接続される第１入力端子および第２入力端子と、
直流負荷が接続される第１出力端子および第２出力端子と、
前記第１入力端子および前記第１出力端子の間に位置する接続点と、
前記第１出力端子および前記接続点の間に接続された半導体スイッチと、
前記接続点および前記第２出力端子の間に接続された、互いに直列に接続されたツェナーダイオードおよび第１スイッチと、
前記ツェナーダイオードおよび前記第１スイッチに対して並列に接続された、互いに直列に接続された抵抗素子、コンデンサ、および第２スイッチと、を備える、直流半導体遮断器。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記半導体スイッチを非導通状態に切り替えた後に、
前記第１スイッチが導通状態であり、前記第２スイッチが非導通状態である第１期間と、
前記第１期間の後の、前記第１スイッチが非導通状態であり、前記第２スイッチが導通状態である第２期間と、
を設けることにより、遮断動作を行う、請求項１に記載の直流半導体遮断器。
【請求項３】
前記抵抗素子および前記第２スイッチに対して直列に、かつ前記コンデンサに対して並列に接続された第３スイッチを備える、請求項１に記載の直流半導体遮断器。
【請求項４】
前記半導体スイッチを非導通状態に切り替えた後に、
前記第１スイッチが導通状態であり、前記第２スイッチが非導通状態である第１期間と、
前記第１期間の後の、前記第１スイッチが非導通状態であり、前記第２スイッチが導通状態であり、前記第３スイッチが導通状態である第３期間と、
前記第３期間の後の、前記第１スイッチが非導通状態であり、前記第２スイッチが導通状態であり、前記第３スイッチが非導通状態である第４期間と、
を設けることにより、遮断動作を行う、請求項３に記載の直流半導体遮断器。
【請求項５】
前記抵抗素子に対して直列に、かつ前記コンデンサおよび前記第２スイッチに対して並列に接続された第３スイッチを備える、請求項１に記載の直流半導体遮断器。
【請求項６】
前記半導体スイッチを非導通状態に切り替えた後に、
前記第１スイッチが導通状態であり、前記第２スイッチが非導通状態であり、前記第３スイッチが非導通状態である第１期間と、
前記第１期間の後の、前記第１スイッチが非導通状態であり、前記第３スイッチが導通状態である第３期間と、
前記第３期間の後の、前記第１スイッチが非導通状態であり、前記第２スイッチが導通状態であり、前記第３スイッチが非導通状態である第４期間と、
を設けることにより、遮断動作を行う、請求項５に記載の直流半導体遮断器。
【請求項７】
前記ツェナーダイオードに流れる電流によって前記ツェナーダイオードに流入したエネルギーに応じて、前記第１スイッチを非導通状態に切り替える制御部を備える、請求項２、４、または６に記載の直流半導体遮断器。
【請求項８】
前記制御部は、
前記ツェナーダイオードに流れる電流値を取得する取得部と、
前記電流値に基づいて、前記ツェナーダイオードに流入したエネルギーを推定する推定部と、を有する、請求項７に記載の直流半導体遮断器。
【請求項９】
前記取得部は、前記ツェナーダイオードに加わる電圧値を取得し、
前記推定部は、前記電流値および前記電圧値に基づいて、前記ツェナーダイオードに流入したエネルギーを推定する、請求項８に記載の直流半導体遮断器。
【請求項１０】
直流電源が接続される第１入力端子および第２入力端子と、
直流負荷が接続される第１出力端子および第２出力端子と、
前記第１入力端子および前記第１出力端子の間に位置する接続点と、
前記第１出力端子および前記接続点の間に接続された半導体スイッチと、
前記接続点および前記第２出力端子の間に接続された、互いに直列に接続されたツェナーダイオードおよび第１スイッチと、
前記ツェナーダイオードおよび前記第１スイッチに対して並列に接続された、互いに直列に接続された抵抗素子、コンデンサ、および第２スイッチと、を備える、直流半導体遮断器の制御方法であって、
前記第１スイッチを導通状態に切り替える第１ステップと、
前記半導体スイッチを非導通状態に切り替える第２ステップと、を含み、
前記第１ステップおよび前記第２ステップの後に、
前記第２スイッチを導通状態に切り替える第３ステップと、
前記第１スイッチを非導通状態に切り替える第４ステップと、を含む遮断動作を行う、直流半導体遮断器の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は直流半導体遮断器、および直流半導体遮断器の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体スイッチを用いた直流遮断器、いわゆる直流半導体遮断器が提案されている。直流半導体遮断器では、直流半導体遮断器の遮断時に発生するサージ電流から半導体スイッチを保護するための構成を設けることが一般的である。
【０００３】
特許文献１，２には、直流半導体遮断器の遮断時に発生するサージ電流による半導体スイッチの破壊を防ぐための構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１６２２１８号公報
特開２０２１－１７０８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の構成では、サージ電流がＲＣスナバ回路のコンデンサに突入し、コンデンサが劣化する。特許文献２に開示の構成は、繰り返し動作不可のサージアブソーバを用いている。
【０００６】
本発明の一態様は、コンデンサへのサージ電流の流入を低減し、かつ、繰り返し遮断することができる直流半導体遮断器を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る直流半導体遮断器は、直流電源が接続される第１入力端子および第２入力端子と、直流負荷が接続される第１出力端子および第２出力端子と、前記第１入力端子および前記第１出力端子の間に位置する接続点と、前記第１出力端子および前記接続点の間に接続された半導体スイッチと、前記接続点および前記第２出力端子の間に接続された、互いに直列に接続されたツェナーダイオードおよび第１スイッチと、前記ツェナーダイオードおよび前記第１スイッチに対して並列に接続された、互いに直列に接続された抵抗素子、コンデンサ、および第２スイッチと、を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る直流半導体遮断器の制御方法は、直流電源が接続される第１入力端子および第２入力端子と、直流負荷が接続される第１出力端子および第２出力端子と、前記第１入力端子および前記第１出力端子の間に位置する接続点と、前記第１出力端子および前記接続点の間に接続された半導体スイッチと、前記接続点および前記第２出力端子の間に接続された、互いに直列に接続されたツェナーダイオードおよび第１スイッチと、前記ツェナーダイオードおよび前記第１スイッチに対して並列に接続された、互いに直列に接続された抵抗素子、コンデンサ、および第２スイッチと、を備える、直流半導体遮断器の制御方法であって、前記第１スイッチを導通状態に切り替える第１ステップと、前記半導体スイッチを非導通状態に切り替える第２ステップと、を含み、前記第１ステップおよび前記第２ステップの後に、前記第２スイッチを導通状態に切り替える第３ステップと、前記第１スイッチを非導通状態に切り替える第４ステップと、を含む遮断動作を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、コンデンサへのサージ電流の流入を低減し、かつ、繰り返し遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示に係る直流回路の構成の一例を示す回路図である。
図１に示した制御部の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示した直流半導体遮断器の動作の一例を示すフローチャートである。
図１に示した直流半導体遮断器の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図１に示した直流半導体遮断器の動作の別の一例のタイミングチャートである。
図１に示した直流半導体遮断器の動作の別の一例のタイミングチャートである。
本開示に係る直流回路の構成の一例を示す回路図である。
本開示に係る直流回路の構成の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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