特開 2022-143443 直流遮断器

(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】P2022143443

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】直流遮断器

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/087 20060101AFI20220926BHJP

   H02H 3/20 20060101ALI20220926BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20220926BHJP

   H01H 33/59 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H02H3/087

H02H3/20 D

H02J1/00 301D

H01H33/59 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021043942

(22)【出願日】2021-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】麻植 実

(72)【発明者】

【氏名】高野 知宏

【テーマコード（参考）】

5G004

5G028

5G165

【Ｆターム（参考）】

5G004AA04

5G004AB01

5G004DC14

5G028FB02

5G028FC02

5G165BB01

5G165BB04

5G165CA01

5G165DA07

5G165EA01

5G165LA01

5G165LA02

5G165NA01

5G165NA06

(57)【要約】

【課題】１つの直流遮断器によって、直流母線の事故電流に対処する。
【解決手段】直流遮断器（１）の制御部（３０）は、半導体遮断部（１０）に流れる電流値をＡＤ変換して第１デジタル電流値および第２デジタル電流値をそれぞれ導出する電流用第１ＡＤコンバータおよび電流用第２ＡＤコンバータと、ＰＮクランパ（２０）のコンデンサに印加される電圧値をＡＤ変換してデジタル電圧値を導出する電圧用ＡＤコンバータと、を備える。電流用第１ＡＤコンバータは、電流用第２ＡＤコンバータよりも高いＡＤ変換速度および低い分解能を有する。制御部（３０）は、第１デジタル電流値が事故電流閾値以上である場合、半導体遮断部（１０）の主スイッチ素子を遮断させ、デジタル電圧値がバイパス電圧閾値以上である場合、ＰＮクランパ（２０）のバイパス用スイッチ素子を導通させ、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値未満である場合、第２デジタル電流値に応じて、ＰＮクランパ（２０）のサージエネルギー消費回路を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本線と帰線とによって構成された直流母線の前段に配置される直流遮断器であって、
上記本線と直列に接続された過電流遮断部と、
上記本線に接続された第１節点と上記帰線に接続された第２節点とに接続された過電圧保護回路と、
上記過電流遮断部および上記過電圧保護回路を制御する制御部と、を備えており、
上記過電圧保護回路は、バイパス用スイッチ素子と、上記バイパス用スイッチ素子と並列に接続されたコンデンサと、を備えており、
上記過電流遮断部は、主スイッチ素子と、当該主スイッチ素子と並列に接続されたサージエネルギー消費回路と、を備えており、
上記直流遮断器は、
上記過電流遮断部に流れる電流値をアナログ値として検出する電流センサと、
上記コンデンサに印加される電圧値をアナログ値として検出する電圧センサと、をさらに備えており、
上記制御部は、
上記電流センサによって検出された上記電流値をＡＤ変換することにより第１デジタル電流値を導出する電流用第１ＡＤコンバータと、
上記電流センサによって検出された上記電流値をＡＤ変換することにより第２デジタル電流値を導出する電流用第２ＡＤコンバータと、
上記電圧センサによって検出された上記電圧値をＡＤ変換することによりデジタル電圧値を導出する電圧用ＡＤコンバータと、を備えており、
上記電流用第１ＡＤコンバータは、上記電流用第２ＡＤコンバータよりも高いＡＤ変換速度を有しており、
上記電流用第２ＡＤコンバータは、上記電流用第１ＡＤコンバータよりも高い分解能を有しており、
上記制御部は、
上記第１デジタル電流値が事故電流閾値以上である場合、上記主スイッチ素子を遮断させ、
上記デジタル電圧値がバイパス電圧閾値以上である場合、上記バイパス用スイッチ素子を導通させ、
上記第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値以上である場合、上記第１デジタル電流値が上記動作モード判定電流閾値よりも小さい導通停止電流閾値を下回るまで、上記サージエネルギー消費回路を連続的に導通させ、
上記第１デジタル電流値が上記動作モード判定電流閾値未満である場合、上記第２デジタル電流値に応じて、上記サージエネルギー消費回路を断続的に導通させる、直流遮断器。

【請求項2】

上記コンデンサを、第１コンデンサと称し、
上記過電圧保護回路は、上記バイパス用スイッチ素子と直列に接続された第２コンデンサをさらに備えている、請求項１に記載の直流遮断器。

【請求項3】

上記コンデンサを、第１コンデンサと称し、
上記第１コンデンサに印加される上記電圧値を、第１電圧値と称し、
上記電圧センサを、第１電圧センサと称し、
上記電圧用ＡＤコンバータを、電圧用第１ＡＤコンバータと称し、
上記電圧用第１ＡＤコンバータによって導出された上記デジタル電圧値を、第１デジタル電圧値と称し、
上記第１デジタル電圧値に対応する上記バイパス電圧閾値を、第１バイパス電圧閾値と称し、
上記直流遮断器は、上記主スイッチ素子に印加される電圧値である第２電圧値をアナログ値として検出する第２電圧センサをさらに備えており、
上記制御部は、上記第２電圧センサによって検出された上記第２電圧値をＡＤ変換することにより第２デジタル電圧値を導出する第２電圧用ＡＤコンバータをさらに備えており、
上記制御部は、上記第２デジタル電圧値が第２バイパス電圧閾値以上である場合、上記バイパス用スイッチ素子を導通させる、請求項１または２に記載の直流遮断器。

【請求項4】

上記サージエネルギー消費回路は、副スイッチ素子と抵抗素子とが直列に接続された、ｎ個（ｎは、１以上の整数）のエネルギー消費ユニットを備えており、
ｎ個の上記エネルギー消費ユニットのそれぞれは、互いに並列に接続されており、
上記制御部は、上記第１デジタル電流値が上記動作モード判定電流閾値未満である場合、
上記第２デジタル電流値に応じて、ｎ個の上記副スイッチ素子のそれぞれの導通状態を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の直流遮断器。

【請求項5】

ｎは２以上である、請求項４に記載の直流遮断器。

【請求項6】

上記制御部は、上記第１デジタル電流値が上記動作モード判定電流閾値未満である場合、
上記第２デジタル電流値に応じて、ｎ個の上記副スイッチ素子のそれぞれのデューティ比を設定し、
上記デューティ比に従って、ｎ個の上記副スイッチ素子のそれぞれの導通状態を制御する、請求項４または５に記載の直流遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、直流遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

直流母線（直流線路）の事故時に生じる電気的な異常に対処するために、直流遮断器に対する様々な技術が提案されている。一例として、非特許文献１では、直流母線の前段および後段に１対の直流遮断器を設けた直流送電システムが提案されている。

【0003】

非特許文献１では、直流母線の前段に位置する直流遮断器（１次側の直流遮断器）が直流遮断器Ａと、当該直流母線の後段に位置する直流遮断器（２次側の直流遮断器）が、直流遮断器Ｂと、それぞれ称されている。非特許文献１では、直流遮断器ＡをＯＦＦする（遮断する，開放させる）とともに、直流遮断器ＢをＯＮする（導通させる）ことにより、事故電流をバイパスさせるという手法が提案されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】佐野憲一郎、高崎昌洋，半導体直流遮断器により直流線路事故を除去可能とした自励式電圧系変換器による直流送電システム，電力中央研究所 研究報告書，研究報告：Ｒ１１０１８，２０１２年５月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の通り、従来技術では、直流線路の事故電流に対処するために、２つの直流遮断器（直流遮断器Ａ・Ｂ）を設ける必要がある。このため、直流送電システムの構成が複雑化しうる。上記の点に鑑み、本発明の一態様は、１つの直流遮断器によって、直流母線の事故電流に対処することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る直流遮断器は、本線と帰線とによって構成された直流母線の前段に配置される直流遮断器であって、上記本線と直列に接続された過電流遮断部と、上記本線に接続された第１節点と上記帰線に接続された第２節点とに接続された過電圧保護回路と、上記過電流遮断部および上記過電圧保護回路を制御する制御部と、を備えており、上記過電圧保護回路は、バイパス用スイッチ素子と、上記バイパス用スイッチ素子と並列に接続されたコンデンサと、を備えており、上記過電流遮断部は、主スイッチ素子と、当該主スイッチ素子と並列に接続されたサージエネルギー消費回路と、を備えており、上記直流遮断器は、上記過電流遮断部に流れる電流値をアナログ値として検出する電流センサと、上記コンデンサに印加される電圧値をアナログ値として検出する電圧センサと、をさらに備えており、上記制御部は、上記電流センサによって検出された上記電流値をＡＤ変換することにより第１デジタル電流値を導出する電流用第１ＡＤコンバータと、上記電流センサによって検出された上記電流値をＡＤ変換することにより第２デジタル電流値を導出する電流用第２ＡＤコンバータと、上記電圧センサによって検出された上記電圧値をＡＤ変換することによりデジタル電圧値を導出する電圧用ＡＤコンバータと、を備えており、上記電流用第１ＡＤコンバータは、上記電流用第２ＡＤコンバータよりも高いＡＤ変換速度を有しており、上記電流用第２ＡＤコンバータは、上記電流用第１ＡＤコンバータよりも高い分解能を有しており、上記制御部は、上記第１デジタル電流値が事故電流閾値以上である場合、上記主スイッチ素子を遮断させ、上記デジタル電圧値がバイパス電圧閾値以上である場合、上記バイパス用スイッチ素子を導通させ、上記第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値以上である場合、上記第１デジタル電流値が上記動作モード判定電流閾値よりも小さい導通停止電流閾値を下回るまで、上記サージエネルギー消費回路を連続的に導通させ、上記第１デジタル電流値が上記動作モード判定電流閾値未満である場合、上記第２デジタル電流値に応じて、上記サージエネルギー消費回路を断続的に導通させる。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、１つの直流遮断器によって、直流線路の事故電流に対処することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態１の直流遮断器を有する直流送電システムの概要を示す図である。

【図2】直流遮断器におけるＰＮクランパの構成を例示する図である。

【図3】直流遮断器における半導体遮断部の構成を例示する図である。

【図4】直流遮断器における制御部の構成を例示する図である。

【図5】母線電流の時間変化に応じた各電圧の時間変化と各スイッチ素子の動作の一例を示す図である。

【図6】母線電流の時間変化に応じた各電圧の時間変化と各スイッチ素子の動作の一例を示す図である。

【図7】チョッパ制御モードにおけるＳＷ１およびＳＷ２の制御手法の一例について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〔実施形態１〕
実施形態１の直流送電システム１０００（特に、直流遮断器１）について、以下に説明する。説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、以降の各実施形態では同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。簡潔化のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。

【0010】

本明細書において述べる各構成および各数値は、特に明示されない限り、単なる一例であることに留意されたい。従って、特に明示されない限り、各部材の位置関係は、各図の例に限定されない。本明細書では、２つの数ＡおよびＢに関する「Ａ～Ｂ」という記載は、特に明示されない限り、「Ａ以上かつＢ以下」を意味する。また、本明細書における「接続されている」という文言は、特に明示されない限り、「電気的に接続されている」ことを意味する。

【0011】

（直流送電システム１０００の概要）
図１は、直流送電システム１０００の概要を示す図である。直流送電システム１０００は、Ｐ線（本線）とＮ線（帰線）とによって構成された直流母線を介して、１次側から２次側へと直流電力を送電する。直流送電システム１０００は、直流遮断器１を備える。

【0012】

図１に示されるように、直流遮断器１は、直流母線の前段に配置されている。すなわち、直流遮断器１は、非特許文献１の直流遮断器Ａと同様の位置に配置されている。このように、直流遮断器１は、直流送電システム１０００の１次側に配置されている。図１に示される通り、直流送電システム１０００は、直流母線の後段（すなわち２次側）には直流遮断器を有していない。このように、直流送電システム１０００では、非特許文献１の直流送電システムとは異なり、直流遮断器Ｂに対応する直流遮断器は設けられていない。

【0013】

直流遮断器１は、端子ＴＡ１・ＴＡ２・ＴＢ１・ＴＢ２、半導体遮断部１０、ＰＮクランパ２０、制御部３０、および電流センサ４１０を備える。また、後述の図２～図３に示す通り、直流遮断器１は、電圧センサ４２０・４３０をさらに備える。以下では、例えば端子ＴＡ１を、単にＴＡ１と略記する。その他の部材（要素）についても、適宜同様に略記する。また、以下では、例えば後述する電流Ｉｉｎの電流値についても、Ｉｉｎと表記する。その他の信号値についても、同様に略記する。

【0014】

ＴＡ１およびＴＡ２は、直流遮断器１の入力側の端子である。一例として、直流遮断器１は、ＴＡ１およびＴＡ２を介して、不図示の電力変換器（例：ＡＣ／ＤＣコンバータ）と接続されている。ＴＢ１およびＴＢ２は、直流遮断器１の出力側の端子である。直流遮断器１は、ＴＢ１およびＴＢ２を介して、直流母線と接続されている。より具体的には、直流遮断器１のＰ線において、半導体遮断部１０は、ＴＢ１を介して、直流母線のＰ線と直列に接続されている。また、直流遮断器１のＮ線は、ＴＢ２を介して、直流母線のＮ線と接続されている。

【0015】

図１に示される通り、ＴＢ１は、半導体遮断部１０を介して、ＴＡ１と接続されている。そして、ＴＢ２は、ＴＡ２と同電位であるように、ＴＡ２と接続されている。図１の節点Ｎ１およびＮ２はそれぞれ、直流遮断器１のＰ線およびＮ線における節点である。Ｎ１およびＮ２はそれぞれ、第１節点および第２節点とも称される。Ｎ１は、ＴＡ１と同電位の節点である。Ｎ２は、ＴＢ２と同電位の節点である。ＰＮクランパ２０は、Ｎ１とＮ２とに接続されている。Ｎ１は、半導体遮断部１０およびＴＢ１を介して、直流母線のＰ線と接続されている。Ｎ２は、ＴＢ２を介して、直流母線のＮ線と接続されている。直流送電システム１０００では、後述するＳＷｍがＯＮされている場合、ＰＮクランパ２０には、ＰＮ母線電圧（直流母線のＰ線－Ｎ線間の電圧）と等しい電圧が印加されると近似的に見なすことができる。以下、ＰＮ母線電圧を、Ｖｐｎと表記する。

【0016】

制御部３０は、直流遮断器１の各部を統括的に制御する。特に、実施形態１では、制御部３０は、電流ＦＢ（feedback，フィードバック）制御および電圧ＦＢ制御によって、半導体遮断部１０およびＰＮクランパ２０を制御する。制御部３０の具体的な構成および動作については、後述する。

【0017】

電流センサ４１０は、直流遮断器１に流れる（より具体的には、直流遮断器１のＰ線に流れる）電流Ｉｉｎを検出する。より具体的には、電流センサ４１０は、Ｉｉｎをアナログ値として検出するアナログ電流センサである。電流センサ４１０は、検出したＩｉｎを、制御部３０に供給する。直流送電システム１０００では、Ｉｉｎは、直流母線に流れる電流と等しいと見なすことができる。このため、Ｉｉｎは、母線電流と称されてもよい。

【0018】

（ＰＮクランパ２０の構成）
図２は、ＰＮクランパ２０の構成を例示する図である。ＰＮクランパ２０は、直流母線を過電圧から保護するための回路である。ＰＮクランパ２０は、本発明の一態様に係る過電圧保護回路の一例である。ＰＮクランパ２０は、端子ＴＣ１・ＴＣ２、コンデンサＣｍ・Ｃｐｎ、抵抗素子Ｒｃ、スイッチ素子ＳＷｐ、およびダイオードＤｃを備える。ＴＣ１は、Ｎ１に接続されている。ＴＣ２は、Ｎ２に接続されている。本開示の一態様に係るスイッチ素子はいずれも、公知の半導体スイッチ素子であってよい。

【0019】

ＳＷｐのＯＮ／ＯＦＦは、制御部３０によって制御される。後述する通り、ＳＷｐをＯＮすることにより、事故電流をバイパスさせることができる。このことから、ＳＷｐは、バイパス用スイッチ素子と称されてもよい。Ｃｐｎは、ＳＷｐと並列に接続されたコンデンサである。Ｃｐｎは、第１コンデンサと称されてもよい。Ｃｍは、ＳＷｐと直列に接続されたコンデンサである。Ｃｍは、第２コンデンサと称されてもよい。ＰＮクランパ２０において、ＤｃとＲｃとＣｐｎとは、ＰＮクランパ２０におけるスナバ回路を形成するように接続されている。

【0020】

電圧センサ４２０は、Ｃｐｎに印加される電圧（以下、電圧Ｖｃｐｎと表記する）を検出する。より具体的には、電圧センサ４２０は、Ｖｃｐｎをアナログ値として検出するアナログ電圧センサである。Ｖｃｐｎは、Ｖｐｎに対応する電圧の一例である。電圧センサ４２０は、検出したＶｃｐｎを、制御部３０に供給する。図３の電圧センサ４３０との区別のため、電圧センサ４２０は、第１電圧センサと称されてもよい。このことから、Ｖｃｐｎは、第１電圧（あるいは、第１電圧値）と称されてもよい。なお、ＰＮクランパ２０における各素子のパラメータが既知である場合、電圧センサ４２０によって検出されたＶｃｐｎと当該パラメータとを用いて、制御部３０においてＶｐｎを算出することもできる。

【0021】

（半導体遮断部１０の構成）
図３は、半導体遮断部１０の構成を例示する図である。半導体遮断部１０は、直流母線に流れる過電流を遮断するための回路である。半導体遮断部１０は、本発明の一態様に係る過電流遮断部の一例である。半導体遮断部１０は、端子ＴＤ１・ＴＤ２、スイッチ素子ＳＷｍ、コンデンサＣｓｗ、ダイオードＤｓｗ、およびＳＷクランパ（スイッチングクランパ）１１０を備える。ＴＤ１は、Ｎ１に接続されている。ＴＤ２は、ＴＢ１に接続されている。

【0022】

ＳＷｍは、直流母線のＰ線と直列に接続されている。ＳＷｍのＯＮ／ＯＦＦは、制御部３０によって制御される。このため、ＳＷｍをＯＦＦすることにより、直流母線に流れる過電流を遮断できる。このことから、ＳＷｍは、主スイッチ素子と称されてもよい。

【0023】

ＣｓｗおよびＳＷクランパ１１０はそれぞれ、ＳＷｍと並列に接続されている。ＤｓｗとＣｓｗとＳＷクランパ１１０とは、半導体遮断部１０におけるスナバ回路を形成するように接続されている。

【0024】

ＳＷクランパ１１０は、直流母線の異常電流（例：短絡電流）発生時におけるサージエネルギーを消費するための回路である。ＳＷクランパ１１０は、本開示の一態様に係るサージエネルギー消費回路の一例である。ＳＷクランパ１１０は、スイッチ素子ＳＷ１・ＳＷ２および抵抗素子Ｒ１・Ｒ２を備える。ＳＷ１・ＳＷ２は、副スイッチ素子と称されてもよい。

【0025】

ＳＷクランパ１１０は、副スイッチ素子と抵抗素子とが直列に接続された、ｎ個のエネルギー消費ユニットを備えていてよい。ｎは、１以上の整数である。但し、後述する通り、ｎは２以上であることが好ましい。そこで、図３では、ｎ＝２の場合が例示されている。図３の例におけるＳＷ１・ＳＷ２およびＲ１・Ｒ２はそれぞれ、副スイッチ素子および抵抗素子の一例である。

【0026】

図３の例において、互いに直列に接続されているＳＷ１とＲ１とによって構成されたエネルギー消費ユニットを、第１エネルギー消費ユニット１１１と称する。同様に、互いに直列に接続されているＳＷ２とＲ２とによって構成されたエネルギー消費ユニットを、第２エネルギー消費ユニット１１２と称する。第１エネルギー消費ユニット１１１と第２エネルギー消費ユニット１１２とは、互いに並列に接続されている。ＳＷクランパ１１０におけるｎ個の副スイッチ素子のそれぞれ（図３の例では、ＳＷ１およびＳＷ２のそれぞれ）のＯＮのＯＮ／ＯＦＦは、制御部３０によって制御される。

【0027】

電圧センサ４３０は、ＳＷｍに印加される電圧（以下、電圧Ｖｓｗｍと表記する）を検出する。より具体的には、電圧センサ４３０は、Ｖｓｗｍをアナログ値として検出するアナログ電圧センサである。電圧センサ４３０は、検出したＶｓｗｍを、制御部３０に供給する。図２の電圧センサ４２０との区別のため、電圧センサ４３０は、第２電圧センサと称されてもよい。このことから、Ｖｓｗｍは、第２電圧（あるいは、第２電圧値）と称されてもよい。

【0028】

（制御部３０の構成）
図４は、制御部３０の構成を例示する図である。制御部３０は、端子ＴＥｉｎ１～ＴＥｉｎ３、端子ＴＥｏｕｔ、ＡＤ（Analogue/Digital）コンバータ３１１～３１４、増幅器３２０、ホールド回路３３０、マイコン（マイクロコンピュータ）３４０、およびＯＲ回路３５０を備える。図４の例における増幅器３２０は、２入力１出力のアナログ差動増幅器である。図４の例におけるＯＲ回路３５０は、２入力１出力の論理ゲート（論理回路）である。説明の便宜上、ＯＲ回路３５０の２つの入力端子を、第１入力端子および第２入力端子と称する。

【0029】

図４では、ＡＤコンバータ３１１～３１４のそれぞれの区別のため、（ｉ）ＡＤコンバータ３１１はＡＤ１と、（ｉｉ）ＡＤコンバータ３１２はＡＤ２と、（ｉｉｉ）ＡＤコンバータ３１３はＡＤ３と、（ｉｖ）ＡＤコンバータ３１４はＡＤ４と、それぞれ表記されている。ＡＤ１～ＡＤ４はそれぞれ、第１ＡＤコンバータ～第４ＡＤコンバータと称されてもよい。

【0030】

ＡＤコンバータ３１１は、ＡＤコンバータ３１２～３１４に比べて、より高いＡＤ変換速度（以下、単に変換速度と略記する）を有している。但し、ＡＤコンバータ３１１は、ＡＤコンバータ３１２～３１４に比べて、より低い分解能を有している。このため、ＡＤコンバータ３１１は、ＡＤコンバータ３１２～３１４に比べて、より高速にデジタルデータを出力できる。

【0031】

一例として、ＡＤコンバータ３１１は、８ビットの分解能を有する一括出力型のＩＣ（Integrated Circuit，集積回路）によって実現されてよい。他方、ＡＤコンバータ３１２～３１４はそれぞれ、１２～１６ビットの分解能を有する順次出力型のＩＣによって実現されてよい。

【0032】

この場合、ＡＤコンバータ３１１は、ＡＤコンバータ３１２～３１４に比べて、（ｉ）１２～１６倍の変換速度を有しており、かつ、（ｉｉ）１／６４～１／１６倍の分解能を有している。言い換えれば、ＡＤコンバータ３１２～３１４は、ＡＤコンバータ３１１に比べて、（ｉ）１／１６～１／１２倍の変換速度を有しており、かつ、（ｉｉ）１６～６４倍の分解能を有している。以上のことから、ＡＤコンバータ３１１は、高速型のＡＤコンバータ（あるいは、高速・低分解能型のＡＤコンバータ）と称されてもよい。他方、ＡＤコンバータ３１２～３１４は、高分解能型のＡＤコンバータ（あるいは、高分解能型・低速型のＡＤコンバータ）と称されてもよい。

【0033】

ＴＥｉｎ１～ＴＥｉｎ３は、制御部３０における入力端子である。ＴＥｉｎ１は、電流センサ４１０と接続されている。そして、ＡＤコンバータ３１１・３１２はそれぞれ、ＴＥｉｎ１と接続されている。従って、ＡＤコンバータ３１１・３１２はそれぞれ、ＴＥｉｎ１を介して、アナログ値としてのＩｉｎを取得する。ＡＤコンバータ３１１・３１２は、Ｉｉｎに基づく電流ＦＢのためのＡＤコンバータである。

【0034】

ＡＤコンバータ３１１は、アナログ値としてのＩｉｎをＡＤ変換することにより、デジタル電流値としてのＩｉｎを導出する。ＡＤコンバータ３１１によるＡＤ変換によって得られたデジタル電流値は、第１デジタル電流値と称されてもよい。ＡＤコンバータ３１１は、電流用第１ＡＤコンバータと称されてもよい。ＡＤコンバータ３１１は、第１デジタル電流値を、マイコン３４０に供給する。

【0035】

ＡＤコンバータ３１２は、アナログ値としてのＩｉｎをＡＤ変換することにより、デジタル電流値としてのＩｉｎを導出する。ＡＤコンバータ３１２によるＡＤ変換によって得られたデジタル電流値は、第２デジタル電流値と称されてもよい。ＡＤコンバータ３１２は、電流用第２ＡＤコンバータと称されてもよい。ＡＤコンバータ３１２は、第２デジタル電流値を、マイコン３４０に供給する。

【0036】

なお、実施形態１では、ＡＤコンバータ３１１の変換値のフルスケール（以下、単にフルスケールと称する）は、ＡＤコンバータ３１２のフルスケールに比べて大きく設定されている。一例として、ＡＤコンバータ３１１のフルスケールは、直流遮断器１の定格電流（以下、Ｉｒと表記する）の１０～２０倍程度に設定されてよい。この場合、ＡＤコンバータ３１２のフルスケールは、Ｉｒの５～１０倍程度に設定されてよい。

【0037】

ＴＥｉｎ２は、電圧センサ４２０と接続されている。そして、ＡＤコンバータ３１４は、ＴＥｉｎ２と接続されている。従って、ＡＤコンバータ３１４は、ＴＥｉｎ２を介して、アナログ値としてのＶｃｐｎを取得する。ＡＤコンバータ３１４は、Ｖｃｐｎに基づく電圧ＦＢのためのＡＤコンバータである。

【0038】

ＡＤコンバータ３１４は、アナログ値としてのＶｃｐｎをＡＤ変換することにより、デジタル電圧値としてのＶｃｐｎを導出する。ＡＤコンバータ３１４によるＡＤ変換によって得られたデジタル電圧値は、第１デジタル電圧値と称されてもよい。ＡＤコンバータ３１４は、電圧用第１ＡＤコンバータと称されてもよい。ＡＤコンバータ３１４は、第１デジタル電圧値を、マイコン３４０に供給する。

【0039】

ＴＥｉｎ３は、電圧センサ４３０と接続されている。そして、ＡＤコンバータ３１３は、ＴＥｉｎ３と接続されている。従って、ＡＤコンバータ３１４は、ＴＥｉｎ３を介して、アナログ値としてのＶｓｗｍを取得する。ＡＤコンバータ３１４は、Ｖｓｗｍに基づく電圧ＦＢのためのＡＤコンバータである。

【0040】

ＡＤコンバータ３１４は、アナログ値としてのＶｓｗｍをＡＤ変換することにより、デジタル電圧値としてのＶｓｗｍを導出する。ＡＤコンバータ３１４によるＡＤ変換によって得られたデジタル電圧値は、第２デジタル電圧値と称されてもよい。ＡＤコンバータ３１４は、電圧用第２ＡＤコンバータと称されてもよい。ＡＤコンバータ３１４は、第２デジタル電圧値を、マイコン３４０に供給する。

【0041】

増幅器３２０の＋端子は、ＴＥｉｎ３と接続されている。従って、増幅器３２０の＋端子には、ＴＥｉｎ３を介して、電圧センサ４３０からＶｓｗｍが供給される。増幅器３２０の－端子は、参照電圧ｒｅｆ－ａが入力されている。

【0042】

増幅器３２０は、Ｖｓｗｍとｒｅｆ－ａとの差を増幅した信号である作動増幅信号を生成する。そして、増幅器３２０は、当該作動増幅信号をホールド回路３３０に供給する。Ｖｓｗｍがｒｅｆ－ａよりも大きい場合、作動増幅信号の符号は正となる。他方、Ｖｓｗｍがｒｅｆ－ａよりも小さい場合、作動増幅信号の符号は負となる。また、Ｖｓｗｍがｒｅｆ－ａと等しい場合、作動増幅信号の信号値は０となる。このため、ｒｅｆ－ａは、Ｖｓｗｍの基準値として用いられてよい。

【0043】

ホールド回路３３０は、増幅器３２０から、アナログ信号としての作動増幅信号を取得する。ホールド回路３３０は、当該作動増幅信号の信号値を、所定の一定時間に亘り保持することにより、当該作動増幅信号を、デジタル信号に変換する。以下、ホールド回路３３０から出力されるデジタル信号としての作動増幅信号を、デジタル作動増幅信号と称する。

【0044】

マイコン３４０は、（ｉ）ＡＤコンバータ３１１から第１デジタル電流値を、（ｉｉ）ＡＤコンバータ３１２から第２デジタル電流値を、（ｉｉｉ）ＡＤコンバータ３１４から第１デジタル電圧値を、（ｉｖ）ＡＤコンバータ３１３から第２デジタル電圧値を、それぞれ取得する。マイコン３４０は、第１デジタル電流値、第２デジタル電流値、第１デジタル電圧値、および第２デジタル電圧値に基づき、デジタル信号としての制御信号を生成する。

【0045】

ＯＲ回路３５０において、（ｉ）第１入力端子にはマイコン３４０から制御信号が、（ｉｉ）第２入力端子にはマイコン３４０からデジタル作動増幅信号が、それぞれ入力される。ＯＲ回路３５０は、制御信号とデジタル作動増幅信号との論理和を、出力制御信号として生成する。ＯＲ回路３５０は、出力制御信号を、ＴＥｏｕｔに出力する。ＴＥｏｕｔは、制御部３０の出力端子である。このように、ＯＲ回路３５０は、ＴＥｏｕｔを介して、出力制御信号を制御部３０の外部へと出力する。

【0046】

出力制御信号は、直流遮断器１の各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するための信号を総称的に表す。一例として、出力制御信号は、各スイッチ素子のゲートを駆動するゲート駆動信号であってよい。制御部３０は、所望のタイミングで各スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦできるように、出力制御信号を生成する。より具体的には、マイコン３４０は、所望の出力制御信号が得られるように、第１デジタル電流値、第２デジタル電流値、第１デジタル電圧値、および第２デジタル電圧値に基づき、制御信号を生成する。このように、直流遮断器１では、電流ＦＢおよび電圧ＦＢによって、直流遮断器１の各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦが制御される。

【0047】

（直流遮断器１の動作の一例）
図５は、Ｉｉｎの時間変化に応じた各電圧の時間変化と各スイッチ素子の動作の一例を示すタイミングチャートである。図５の例では、時刻ｔ１において直流母線の短絡事故が発生したものとする。このため、図５の例では、ｔ１において、Ｖｐｎが０に低下している。なお、短絡事故の発生前には、（ｉ）ＳＷｍはＯＮに、（ｉｉ）ＳＷｐ、ＳＷ１、およびＳＷ２はＯＦＦに、それぞれ設定されている。

【0048】

なお、図２の回路構成によれば、Ｖｃｐｎは、常にＶｐｎ以上となる。また、Ｖｐｎが０でない場合、ＶｃｐｎはＶｐｎと概ね等価である。このため、Ｖｐｎが０でない場合、Ｖｃｐｎは、Ｖｐｎの近似値であると理解されてよい。

【0049】

多くの場合、短絡事故の発生後、Ｉｉｎは増加する。特に、Ｉｉｎが過大となる場合、直流送電システム１０００において、直流遮断器１の前段および後段に配置される各装置の保護のために、このような過大なＩｉｎ（事故電流）は速やかに遮断されることが好ましい。

【0050】

そこで、実施形態１では、制御部３０は、第１デジタル電流値（ＡＤコンバータ３１１によって導出されたデジタル値としてのＩｉｎ）に基づく電流ＦＢによって、半導体遮断部１０のＳＷｍを制御する。上述の通り、ＡＤコンバータ３１１は、高速型のＡＤコンバータである。それゆえ、ＡＤコンバータ３１１は、第１デジタル電流値を高速に出力できる。このため、第１デジタル電流値に基づく電流ＦＢによれば、ＳＷｍを速やかにＯＦＦすることができるので、事故電流を速やかに遮断できる。

【0051】

実施形態１では、制御部３０は、第１デジタル電流値を所定の事故電流閾値（図５では不図示）と比較する。事故電流閾値は、異常電流閾値と称されてもよい。事故電流閾値（および、以下に述べるその他の閾値）は、予めマイコン３４０において設定されていてよい。制御部３０は、第１デジタル電流値が事故電流閾値以上である場合、ＳＷｍをＯＦＦする。図５の例では、時刻ｔ２において、制御部３０によって、ＳＷｍがＯＮからＯＦＦへと切り替えられている。

【0052】

ＳＷｍがＯＦＦされたことを契機として、Ｉｉｎは増加から減少へと転じる。すなわち、ｔ２において、直流遮断器１の減流動作が開始する。図５に示される通り、時刻ｔ３において、Ｉｉｎは０となる。Ｉｉｎが０となったことにより、直流遮断器１の減流動作は終了する。このように、ｔ２～ｔ３の期間に亘り、直流遮断器１による減流動作が行われる。ｔ２～ｔ３の期間は、直流遮断器１による減流動作期間と称されてもよい。

【0053】

加えて、ｔ２において、制御部３０は、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値（図５では不図示）以上であるか否かを判定する。図５では、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値以上である場合が例示されている。制御部３０は、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値である場合、第１デジタル電流値がＯＮ停止電流閾値（導通停止電流閾値）を下回るまで、ＳＷクランパ１１０（より具体的には、ＳＷクランパ１１０内の副スイッチ素子のそれぞれ）を連続的にＯＮする。なお、ＯＮ停止電流閾値は、動作モード判定電流閾値よりも小さく設定されている。図５のＩｔｈは、ＯＮ停止電流閾値の一例である。

【0054】

図５の例では、時刻ｔｍ３において、第１デジタル電流値がＯＮ停止電流閾値と等しくなる。図５の例では、ｔ２において、制御部３０によって、ＳＷ１およびＳＷ２は、ＯＦＦからＯＮへと切り替えられている。そして、ｔ２～ｔｍ３の期間に亘り、制御部３０は、ＳＷ１およびＳＷ２をＯＮ状態のまま維持する。そして、ｔｍ３の直後、制御部３０は、ＳＷ１およびＳＷ２を、ＯＮからＯＦＦへと切り替える。図５の例におけるｔｍ３は、後述する時刻ｔｍ１およびｔｍ２よりも後の時刻である。その後、ｔ３に至るまで、制御部３０は、ＳＷ１およびＳＷ２を、ＯＦＦ状態のまま維持する。

【0055】

直流遮断器１による減流動作期間に亘り、ＳＷクランパ１１０内の各副スイッチ素子（例：ＳＷ１およびＳＷ２）をこのように制御するモードは、２値制御モードと称されてもよい。以上の通り、制御部３０は、第１デジタル電流値が動作モード電流判定閾値以上である場合、ＳＷクランパ１１０を２値制御モードによって制御してよい。

【0056】

２値制御モードによれば、ＳＷクランパ１１０（より具体的には、ＳＷクランパ１１０の各エネルギー消費ユニット）によって、サージエネルギーを速やかに消費できる。それゆえ、Ｉｉｎを速やかに減衰させることができる。Ｉｉｎがある程度大きい場合、Ｉｉｎを速やかに減衰させることが好ましいと言える。そこで、実施形態１では、上述の通り、ｔ２において第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値以上である場合に、ＳＷクランパ１１０が２値制御モードによって駆動される。

【0057】

ところで、図５に示される通り、直流送電システム１０００では、ＳＷｍをＯＮからＯＦＦに切り替えたことに伴い、Ｖｐｎが一時的に増加しうる。このため、減流動作の開始に伴って、一時的な異常電圧（例：過電圧）が１次側に発生しうる。このように、異常電圧の発生は、異常電流の発生と関係性が高いと言える。この点を踏まえ、実施形態１では、制御部３０は、電圧ＦＢによってＳＷクランパ１１０のＳＷｐを制御するように構成されている。

【0058】

制御部３０は、第１デジタル電圧値（デジタル値としてのＶｃｐｎ）に基づく電圧ＦＢによって、ＳＷｐを制御してよい。一例として、制御部３０は、第１デジタル電圧値を所定の第１バイパス電圧閾値と比較する。制御部３０は、第１デジタル電圧値が第１バイパス電圧閾値以上である場合、ＳＷｐをＯＮする。図５のＶｔｈは、第１バイパス電圧閾値の一例である。

【0059】

図５の例では、ｔ２以降にＶｃｐｎが増加し、時刻ｔｍ１において、ＶｃｐｎがＶｔｈと等しくなる。このため、制御部３０は、ｔｍ１において、ＳＷｐを、ＯＦＦからＯＮへと切り替える。ＳＷｐをＯＮに切り替えたことに伴い、Ｖｐｎは低下する。従って、Ｖｃｐｎも低下する。図５の例では、時刻ｔｍ２において、ＶｃｐｎがＶｔｈと等しくなる。このため、制御部３０は、ｔｍ２の直後に、ＳＷｐを、ＯＮからＯＦＦへと切り替える。

【0060】

直流遮断器１では、ＳＷｐをＯＮすることにより、１次側から流れ込む過大なＩｉｎ（過電流）の一部を、Ｃｍ側にバイパスさせることができる。すなわち、過電流の一部を、Ｃｍによって吸収できる。これにより、Ｉｉｎをより速やかに低下させることができる。加えて、１次側に印加される過電圧を速やかに除去することもできる。このように、ＰＮクランパ２０によれば、１次側を過電圧から保護できる。

【0061】

加えて、上述の通り、実施形態１のＰＮクランパ２０では、Ｃｍは、ＳＷｍと直列に接続されている。このため、ＳＷｐをＯＮした場合に、ＳＷｐに流れる電流をＣｍによって吸収できるので、ＳＷｐを保護できる。同様に、ＰＮクランパ２０における他の素子を保護することもできる。このように、Ｃｍを設けることにより、ＰＮクランパ２０の各部材の破損を防止できる。

【0062】

なお、制御部３０は、第２デジタル電圧値（デジタル値としてのＶｓｗｍ）に基づく電圧ＦＢによって、ＳＷｐを制御してもよい。例えば、制御部３０は、第２デジタル電圧値を所定の第２バイパス電圧閾値（図５では不図示）と比較してもよい。制御部３０は、第２デジタル電圧値が第２バイパス電圧閾値以上である場合、ＳＷｐをＯＮする。

【0063】

直流送電システム１０００における事故発生時には、ＳＷｍに高い電圧が印加される場合もある。このような場合にも、１次側を過電圧から保護する必要性が高いと考えられる。そこで、第２デジタル電圧値が第２バイパス電圧閾値以上である場合に、ＳＷｐをＯＮすることにより、上記のような場合にも、ＰＮクランパ２０によって、１次側を過電圧から保護できる。

【0064】

（直流遮断器１の動作の別の例）
以下、図６を参照して、直流遮断器１の動作の別の例について述べる。図６は、Ｉｉｎの時間変化に応じた各電圧の時間変化と各スイッチ素子の動作の別の例を示すタイミングチャートである。図６は、図５と対になる図である。図６では、電流ＦＢによるＳＷ１およびＳＷ２の制御の別の例について説明する。

【0065】

図６の例においても、図５の例と同様に、ｔ２においてＳＷｍがＯＮからＯＦＦに切り替えられている。但し、図６では、図５とは異なり、第１デジタル電流値が動作モード判定電流未満である場合が例示されている。ｔ２において、制御部３０は、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値未満である場合、第２デジタル電流値（ＡＤコンバータ３１２によって導出されたデジタル値としてのＩｉｎ）に応じて、ＳＷ１１０を制御する。このように、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値である場合、第２デジタル電流値に基づく電流ＦＢ制御が行われてもよい。

【0066】

図６の例では、制御部３０は、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値である場合、ＳＷ１１０（より具体的には、ＳＷクランパ１１０内の副スイッチ素子のそれぞれ）を断続的にＯＮする。図６の例では、直流遮断器１による減流動作期間に亘り、ＳＷ１およびＳＷ２のそれぞれのＯＮ／ＯＦＦが、断続的に切り替えられている。

【0067】

直流遮断器１による減流動作期間に亘り、ＳＷクランパ１１０内の各副スイッチ素子（例：ＳＷ１およびＳＷ２）をこのように制御するモードは、チョッパ制御モードと称されてもよい。以上の通り、制御部３０は、第１デジタル電流値が動作モード電流判定閾値未満である場合、ＳＷクランパ１１０をチョッパ制御モードによって駆動してよい。

【0068】

チョッパ制御モードでは、上述の２値制御モードに比べて、ＳＷクランパ１１０においてサージエネルギーが緩やかに速やかに消費される。このため、チョッパ制御モードでは、上述の２値制御モードに比べて、過電流が緩やかに減衰する。Ｉｉｎがある程度大きい場合、Ｉｉｎを速やかに減衰させる必要性はそれほど高くないと考えられる。そこで、実施形態１では、上述の通り、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値未満である場合に、ＳＷクランパ１１０がチョッパ制御モードによって制御される。

【0069】

チョッパ制御モードでは、ＳＷクランパ１１０の各エネルギー消費ユニットに電流が連続的に流れない。このため、チョッパ制御モードでは、２値制御モードに比べて、エネルギー消費ユニットの温度上昇（特に、抵抗素子の温度上昇）が低減される。それゆえ、チョッパ制御モードによれば、エネルギー消費ユニットの寿命を延ばすことができる。

【0070】

また、チョッパ制御モードでは、２値制御モードとは異なり、第２デジタル電流値に基づいて、ＳＷクランパ１１０が制御される。上述の通り、第２デジタル電流値は、高分解能型のＡＤコンバータであるＡＤコンバータ３１２（電流用第２ＡＤコンバータ）から供給されたデジタル電流値である。このため、第２デジタル電流値は、第１デジタル電流値に比べて、量子化誤差がより小さいデジタル電流値である。それゆえ、第２デジタル電流値に基づいてＳＷクランパ１１０を制御することにより、第１デジタル電流値に基づいてＳＷクランパ１１０を制御する場合に比べて、ＳＷクランパ１１０の断続的なＯＮ／ＯＦＦを、より柔軟に切り替えることが可能となる。

【0071】

図７は、チョッパ制御モードにおけるＳＷ１およびＳＷ２の制御手法の一例について説明する図である。図７の例では、制御量ＣＯＮＴに基づき、ＳＷ１およびＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦが制御される。図７の例では、制御部３０は、ＣＯＮＴを第２デジタル電流値に比例する量として設定する。このため、ＣＯＮＴは、連続量であるＩｉｎに比例する量であると近似的に見なすことができる。このことから、図７の制御手法を用いたチョッパ制御モードは、連続量制御モードと称されてもよい。なお、図７の制御手法については、例えば「特開２０２０－１０５３２公報」も参照されたい。

【0072】

一例として、制御部３０は、ＣＯＮＴに応じて（言い換えれば、第２デジタル電流値に応じて）、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれのデューティ比を設定してよい。そして、制御部３０は、当該デューティ比に従って、ｎ個の上記副スイッチ素子のそれぞれのＯＮ／ＯＦＦを制御してよい。図７の例では、制御部３０は、ＣＯＮＴに応じて、ＳＷ１およびＳＷ２のそれぞれのデューティ比を設定する。

【0073】

制御部３０は、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれに対応するｎ個のキャリア（搬送波）を生成してよい。図７の例におけるＣＳＷ１およびＣＳＷ２はそれぞれ、ＳＷ１およびＳＷ２に対応するキャリアである。図７の例では、三角波としてのＣＳＷ１およびＣＳＷ２が例示されている。但し、キャリアの波形は、公知の他の波形（例：矩形波または鋸波）であってよい。

【0074】

制御部３０は、ＣＯＮＴとｎ個のキャリアのそれぞれとの大小関係を比較することにより、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれのデューティ比を設定してよい。このように、制御部３０は、ｎ個のキャリアを用いて、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれのＯＮ／ＯＦＦを設定してよい。この場合、ｎ個のキャリアのそれぞれの位相を相違させることにより、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれを異なるタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせることができる。

【0075】

一例として、ｎ個のキャリアのそれぞれの位相は、２π／ｎずつずれていることが好ましい。このようにｎ個のキャリアのそれぞれの位相を設定することにより、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれのＯＮ期間の重なり合いを十分に少なくできる。そこで、図７の例では、ＣＳＷ１およびＣＳＷ２は、互いに位相がπずれた三角波として設定されている。

【0076】

図７の例では、制御部３０は、（ｉ）ＣＯＮＴがＣＳＷ１以上である期間においては、ＳＷ１をＯＮに、（ｉｉ）ＣＯＮＴがＣＳＷ１よりも小さい期間においては、ＳＷ１をＯＦＦに、それぞれ設定する。同様に、制御部３０は、（ｉ）ＣＯＮＴがＣＳＷ２以上である期間においては、ＳＷ２をＯＮに、（ｉｉ）ＣＯＮＴがＣＳＷ２よりも小さい期間においては、ＳＷ２をＯＦＦに、それぞれ設定する。図７の例では、ＣＯＮＴは時間の進展に伴い小さくなる。このため、時間の進展に伴い、ＳＷ１およびＳＷ２のそれぞれのＯＮ期間は短くなる。

【0077】

図７の制御手法によれば、ｎ個のエネルギー消費ユニットのそれぞれの負荷率（より厳密には、ｎ個のエネルギー消費ユニット内のそれぞれの抵抗素子の負荷率）を、ＣＯＮＴに応じて（言い換えれば、第２デジタル電流値に応じて）、柔軟に設定できる。

【0078】

（効果）
直流遮断器１は、電圧ＦＢによってＰＮクランパ２０を、電流ＦＢによって半導体遮断部１０を、それぞれ制御できるように構成されている。このため、直流遮断器１によれば、電圧ＦＢ制御と電流ＦＢ制御とを協調して、直流母線における事故電流（過大なＩｉｎ）に対処できる。

【0079】

例えば、上述の通り、直流遮断器１では、第１デジタル電流値（高速型のＡＤコンバータである電流用第１ＡＤコンバータから供給されたデジタル電流値）が事故電流閾値以上である場合、半導体遮断部１０のＳＷｍがＯＦＦされる。それゆえ、ＳＷｍを高速にＯＦＦできる。そして、直流遮断器１では、第１デジタル電圧値が第１バイパス電圧閾値以上である場合、ＳＷｐがＯＮされる。このため、ＳＷｐをＯＮすることにより、事故電流の一部をＰＮクランパ２０にバイパスさせることができるので、事故電流をより速やかに低下させることができる。加えて、ＳＷｐをＯＮすることにより、ＳＷｍをＯＦＦしたことに伴って生じる過電圧を、速やかに除去することもできる。

【0080】

以上の通り、直流遮断器１によれば、従来の直流遮断器（例：非特許文献１に開示されている直流遮断器）とは異なり、事故電流の遮断およびバイパスを、１つの直流遮断器によって実現できる。このように、直流遮断器１によれば、１つの直流遮断器によって、直流線路の事故電流に対処できる。さらに、直流遮断器１によれば、電流ＦＢおよび電圧ＦＢによって半導体遮断部１０とＰＮクランパ２０とを相補的に制御できる。このため、過電流または過電圧に起因する半導体遮断部１０とＰＮクランパ２０の各部の破損を効果的に防止できる。

【0081】

加えて、直流遮断器１では、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値以上である場合、ＳＷクランパ１１０が２値制御モードによって駆動される。他方、第１デジタル電流値が動作モード判定電流閾値未満である場合、ＳＷクランパ１１０がチョッパ制御モードによって駆動される。このように、直流遮断器１では、サージエネルギーを速やかに消費させるようＳＷクランパ１１０を駆動させるか否かが、第１デジタル電流値の大きさに応じて選択される。これにより、Ｉｉｎがそれほど大きくない場合には、ＳＷクランパ１１０をチョッパ制御モードによって駆動できる。それゆえ、ＳＷクランパ１１０を常に２値制御モードによって駆動させる場合に比べ、ＳＷクランパ１１０のエネルギー消費ユニットの寿命を延ばすことができる。

【0082】

〔補足〕
実施形態１における説明から明らかである通り、ｎは１であってもよい。但し、ｎが１の場合には、１つの副スイッチ素子がＯＦＦされている期間において、ＳＷクランパ１１０に電流を流すことができない。この期間においては、エネルギー消費ユニットにサージエネルギーが消費させることができない。

【0083】

このため、チョッパ制御モードにおいてサージエネルギーを速やかに消費するためには、ｎは２以上であることが好ましい。ｎが２以上である場合、ｎ個の副スイッチ素子のそれぞれのＯＮ期間を相違させることにより、ｎ個のエネルギー消費ユニット内の少なくとも１つの抵抗素子に電流を流すことができる。それゆえ、減流動作期間の全てにおいて、エネルギー消費ユニットにサージエネルギーが消費させることができる。

【0084】

〔実施形態２〕
実施形態１では、直流遮断器１の各部において検出された電流および電圧に基づいて、各スイッチ素子を制御する場合を例示した。但し、当然ながら、直流遮断器１における各スイッチ素子の制御手法は、上記の例に限定されない。例えば、直流遮断器１では、検出された電流および電圧に基づいて、直流遮断器１の各部における消費電力が、制御部３０によって算出されてもよい。この場合、制御部３０は、当該消費電力にさらに基づいて、各スイッチ素子が制御されてもよい。

【0085】

また、制御部３０は、所定の限時特性にさらに基づいて、各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦが制御されてもよい。当該限時特性は、各スイッチ素子の電気的特性および周波数特性の少なくとも一方を考慮して、予め設定されていてもよい。

【0086】

〔ソフトウェアによる実現例〕
直流遮断器１（以下では、便宜上「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御部３０に含まれる各部）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0087】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0088】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0089】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の一態様の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0090】

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0091】

〔付記事項〕
本発明の一態様は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0092】

１ 直流遮断器
１０ 半導体遮断部（過電流遮断部）
２０ ＰＮクランパ（過電圧保護回路）
３０ 制御部
１１０ ＳＷクランパ（サージエネルギー消費回路）
１１１ 第１エネルギー消費ユニット（エネルギー消費ユニット）
１１２ 第２エネルギー消費ユニット（エネルギー消費ユニット）
３１１ ＡＤコンバータ（電流用第１ＡＤコンバータ）
３１２ ＡＤコンバータ（電流用第２ＡＤコンバータ）
３１３ ＡＤコンバータ（電圧用第２ＡＤコンバータ）
３１４ ＡＤコンバータ（電圧用ＡＤコンバータ，電圧用第１ＡＤコンバータ）
４１０ 電流センサ
４２０ 電圧センサ（第１電圧センサ）
４３０ 電圧センサ（第２電圧センサ）
１０００ 直流送電システム
Ｃｐｎ コンデンサ（第１コンデンサ，バイパス用スイッチ素子と並列に接続されたコンデンサ）
Ｃｍ コンデンサ（第２コンデンサ，バイパス用スイッチ素子と直列に接続されたコンデンサ）
Ｉｉｎ 電流（過電流遮断部に流れる電流）
Ｎ１ 節点（第１節点）
Ｎ２ 節点（第２節点）
ＳＷｍ スイッチ素子（主スイッチ素子）
ＳＷｐ スイッチ素子（バイパス用スイッチ素子）
ＳＷ１ スイッチ素子（第１エネルギー消費ユニットの副スイッチ素子）
ＳＷ２ スイッチ素子（第２エネルギー消費ユニットの副スイッチ素子）
Ｒ１ 抵抗素子（第１エネルギー消費ユニットの抵抗素子）
Ｒ１ 抵抗素子（第２エネルギー消費ユニットの抵抗素子）
Ｖｃｐｎ 電圧（バイパス用スイッチ素子に印加される電圧，第１電圧）
Ｖｓｗｍ 電圧（主スイッチ素子に印加される電圧，第２電圧）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】