特開 2023-57639 遮断装置

(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】P2023057639

(43)【公開日】2023-04-24

(54)【発明の名称】遮断装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20230417BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230417BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20230417BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 301D

H02J7/00 S

H02H3/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021167216

(22)【出願日】2021-10-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 脩平

(72)【発明者】

【氏名】餅川 宏

(72)【発明者】

【氏名】松本 寿彰

【テーマコード（参考）】

5G004

5G165

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G004AA04

5G004AB02

5G004BA03

5G165BB08

5G165CA01

5G165EA02

5G165HA06

5G165KA04

5G165LA01

5G165LA02

5G165NA05

5G165NA07

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA11

5G503FA06

5G503FA17

(57)【要約】

【課題】 より安全に直流電流を遮断することが可能な遮断装置を提供する。
【解決手段】 実施形態の遮断装置は、直流電源と負荷との間に設けられた遮断装置であって、直流電源の正極に接続された第１端子と、負荷に接続された第２端子との間に接続された第１スイッチング素子と、直流電源の負極に接続された第３端子と、第２端子との間に接続された還流回路とを含む。還流回路は、第１ダイオードと、第１ツェナーダイオードとを含む。第１ダイオードのアノードは、第３端子に接続され、第１ダイオードのカソードは、第１ツェナーダイオードのカソードに接続され、第１ツェナーダイオードのアノードは、第２端子に接続される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源と負荷との間に設けられた遮断装置であって、
前記直流電源の正極に接続された第１端子と、前記負荷に接続された第２端子との間に接続された第１スイッチング素子と、
前記直流電源の負極に接続された第３端子と、前記第２端子との間に接続された還流回路と、
を具備し、
前記還流回路は、第１ダイオードと、第１ツェナーダイオードとを含み、
前記第１ダイオードのアノードは、前記第３端子に接続され、前記第１ダイオードのカソードは、前記第１ツェナーダイオードのカソードに接続され、
前記第１ツェナーダイオードのアノードは、前記第２端子に接続される
遮断装置。

【請求項2】

前記第１スイッチング素子に並列接続されたアクティブクランプ回路をさらに具備し、
前記アクティブクランプ回路は、第２ツェナーダイオードと、抵抗素子とを含み、
前記第２ツェナーダイオードのカソードは、前記第１スイッチング素子のドレインに接続され、
前記第２ツェナーダイオードのアノードは、前記第１スイッチング素子のゲートに接続され、
前記抵抗素子は、前記第１スイッチング素子のゲートとソースとの間に接続される
請求項１に記載の遮断装置。

【請求項3】

前記第１スイッチング素子と前記第２端子との間に直列接続された第２スイッチング素子をさらに具備する
請求項１又は２に記載の遮断装置。

【請求項4】

前記第１スイッチング素子のゲート電圧を制御する第１制御回路と、
前記第２スイッチング素子のゲート電圧を制御する第２制御回路と、
前記第１端子に接続され、前記第１端子の電圧に基づいて、前記第１制御回路に電源を供給する第１電源自給回路と、
前記第１端子に接続され、前記第１端子の電圧に基づいて、前記第２制御回路に電源を供給する第２電源自給回路と、
をさらに具備する
請求項３に記載の遮断装置。

【請求項5】

前記第１及び第２電源自給回路の各々は、直流電圧を発生するＤＣ／ＤＣ変換器を含む
請求項４に記載の遮断装置。

【請求項6】

前記第１端子と前記第３端子との間に接続された第１スナバ回路をさらに具備する
請求項１乃至５の何れか１項に記載の遮断装置。

【請求項7】

前記第１スイッチング素子に並列接続された第２スナバ回路をさらに具備する
請求項１乃至６の何れか１項に記載の遮断装置。

【請求項8】

前記還流回路は、第３ツェナーダイオードをさらに含み、
前記第３ツェナーダイオードのカソードは、前記第１ツェナーダイオードに接続され、前記第３ツェナーダイオードのアノードは、前記第２端子に接続される
請求項１乃至７の何れか１項に記載の遮断装置。

【請求項9】

前記還流回路は、第２ダイオードをさらに含み、
前記第２ダイオードのアノードは、前記第３端子に接続され、前記第２ダイオードのカソードは、前記第１ダイオードに接続される
請求項１乃至８の何れか１項に記載の遮断装置。

【請求項10】

前記第１スイッチング素子は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成される
請求項１乃至９の何れか１項に記載の遮断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、直流電流を遮断する遮断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

再生可能エネルギーで発電した電力を大容量の蓄電池に蓄え、蓄電池に蓄えた電力を利用する直流給電システムが注目されている。直流給電システムは、蓄電池などの直流電源と、直流電源から電源線を介して給電される負荷と、直流電源と負荷との間に設けられた遮断装置とを備える。遮断装置は、例えば負荷に短絡が発生した際に、直流電源から負荷に供給される直流電流を遮断し、直流電源と負荷とを電気的に切り離す。

【0003】

直流電力を給電する場合、蓄電池に接続された電源線に対し、複数の負荷が並列に接続される場合がある。ある負荷で短絡などの故障が発生した場合、遮断装置を用いて直流電源と負荷とを高速に遮断し、故障が発生していない負荷、及び直流電源を保護する必要がある。

【0004】

直流給電回路は、交流給電回路と異なり、電源から供給される電流の電流値がゼロになるタイミング（電流ゼロ点）がない。直流給電回路に機械式のサーキットブレーカを用いた場合、直流電源と負荷とを高速に遮断することが困難となる。このため、ある負荷に故障が発生した場合に、他の負荷及び直流電源を保護できない場合がある。よって、大電流を確実かつ高速に遮断するための保護回路を備えることが重要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９ー１８５９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、より安全に直流電流を遮断することが可能な遮断装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態に係る遮断装置は、直流電源と負荷との間に設けられた遮断装置であって、前記直流電源の正極に接続された第１端子と、前記負荷に接続された第２端子との間に接続された第１スイッチング素子と、前記直流電源の負極に接続された第３端子と、前記第２端子との間に接続された還流回路とを具備する。前記還流回路は、第１ダイオードと、第１ツェナーダイオードとを含む。前記第１ダイオードのアノードは、前記第３端子に接続され、前記第１ダイオードのカソードは、前記第１ツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第１ツェナーダイオードのアノードは、前記第２端子に接続される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る遮断装置の回路図である。

【図2】図２は、図１に示した電源自給回路の回路図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係る遮断装置の回路図である。

【図4】図４は、第３実施形態に係る遮断装置の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0010】

［１］ 第１実施形態
［１－１］ 遮断装置１の構成
図１は、第１実施形態に係る遮断装置１の回路図である。遮断装置１は、直流電源２と負荷３との間に接続される。遮断装置１は、例えば負荷３に短絡などの故障が発生した場合に、直流電源２と負荷３とを電気的に遮断し、直流電源２及び負荷３を保護する機能を有する。

【0011】

直流電源２は、直流電力を発生する。直流電源２は、例えば容量の大きい蓄電池などを用いて構成される。直流電源２の正極（Ｐ）は、正極側電源線（正極線ともいう）４を介して、遮断装置１の端子Ｔ１に接続され、直流電源２の負極（Ｎ）は、負極側電源線（負極線ともいう）５を介して、遮断装置１の端子Ｔ２に接続される。直流電源２に接続された正極線４は、寄生インダクタンス６を有する。

【0012】

負荷３は、電力を消費する機器である。負荷３の一例としては、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）用の充電器（ＥＶチャージャーともいう）が挙げられる。負荷３は、並列接続された複数の負荷であってもよい。負荷３の正極は、正極線７を介して、遮断装置１の端子Ｔ３に接続され、負荷３の負極は、負極線８を介して、遮断装置１の端子Ｔ４に接続される。負荷３に接続された正極線７は、寄生インダクタンス９を有する。正極線７が長くなるにつれて、寄生インダクタンス９は大きくなる。

【0013】

遮断装置１は、１個又は複数のスイッチング素子１０を備える。本実施形態では、３個のスイッチング素子１０－１～１０－３を例に挙げて説明する。本明細書では、スイッチング素子１０－１～１０－３を特に区別する必要がない場合は、枝番を省略して表記する。他の枝番付の参照符号についても同様である。スイッチング素子１０の数は、３個に限定されず、１個であってもよいし、２個であってもよいし、４個以上であってもよい。典型的には、遮断装置１は、複数のスイッチング素子１０を備える。図中のスイッチング素子１０に示された白丸は、スイッチング素子１０の端子を示している。

【0014】

遮断装置１は、３個のスナバ回路１１－１～１１－３、３個の抵抗素子１４－１～１４－３、スナバ回路２０、還流回路３０、３個の電源自給回路４０－１～４０－３、及び３個の制御回路５０－１～５０－３を備える。

【0015】

前述したように、端子Ｔ１、Ｔ２は、直流電源２に接続され、端子Ｔ３、Ｔ４は、負荷３に接続される。端子Ｔ１は、正極線ＰＬ１に接続され、端子Ｔ３は、正極線ＰＬ２に接続される。端子Ｔ２及び端子Ｔ４は、負極線ＮＬに接続される。

【0016】

スイッチング素子１０－１～１０－３は、直列接続される。スイッチング素子１０－１～１０－３は、端子Ｔ１と端子Ｔ３とを電気的に遮断する機能を有する。スイッチング素子１０は、機械式の素子に比べて高速動作が可能な半導体素子で構成され、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成される。スイッチング素子１０としては、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、又はＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）などを用いてもよい。

【0017】

スイッチング素子１０には、ダイオードＤが逆並列接続される。ダイオードＤは、還流ダイオードであり、スイッチング素子１０に逆流電流が供給された場合に、スイッチング素子１０を保護する機能を有する。

【0018】

スイッチング素子１０－１の一端（ドレイン）は、正極線ＰＬ１に接続され、スイッチング素子１０－１の他端（ソース）は、スイッチング素子１０－２の一端（ドレイン）に接続される。スイッチング素子１０－２の他端（ソース）は、スイッチング素子１０－３の一端（ドレイン）に接続される。スイッチング素子１０－３の他端（ソース）は、正極線ＰＬ２に接続される。

【0019】

スナバ回路１１－１は、直列接続されたコンデンサ１２－１及び抵抗素子１３－１を備える。スナバ回路１１－１は、スイッチング素子１０－１に並列接続される。スナバ回路１１－１は、スイッチング素子１０－１がターンオフ時に、スイッチング素子１０－１に印加されるサージ電圧を抑制する機能を有する。同様に、コンデンサ１２－２及び抵抗素子１３－２からなるスナバ回路１１－２は、スイッチング素子１０－２に並列接続される。コンデンサ１２－３及び抵抗素子１３－３からなるスナバ回路１１－３は、スイッチング素子１０－３に並列接続される。

【0020】

抵抗素子１４－１～１４－３はそれぞれ、スイッチング素子１０－１～１０－３に並列接続される。抵抗素子１４－１～１４－３は、スイッチング素子１０－１～１０－３に印加される電圧をおおよそ均等に分担させる機能を有する。

【0021】

スナバ回路２０は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間に接続される。スナバ回路２０は、コンデンサ２１、抵抗素子２２、及びバリスタ２３を備える。コンデンサ２１の一方の電極は、正極線ＰＬ１に接続され、コンデンサ２１の他方の電極は、抵抗素子２２の一端に接続される。抵抗素子２２の他端は、負極線ＮＬに接続される。バリスタ２３は、コンデンサ２１に並列接続される。

【0022】

スナバ回路２０は、遮断装置１の遮断時に発生するサージ電圧を抑制し、スイッチング素子１０－１～１０－３を保護する機能を有する。スナバ回路２０に含まれるコンデンサ２１は、遮断時に直流電源２側の寄生インダクタンス６に起因して発生するサージ電圧を抑制する機能を有する。スナバ回路２０に含まれる抵抗素子２２は、寄生インダクタンス６とコンデンサ２１との共振を抑制する機能を有する。

【0023】

スナバ回路２０に含まれるバリスタ２３は、コンデンサ２１に過電圧が印加されるのを抑制する機能を有する。バリスタ２３は、印加される電圧によって抵抗値が変化する素子である。バリスタ２３にかかる電圧が小さいときは抵抗値が高く、バリスタ２３にかかる電圧が大きいときは抵抗値が低くなる。

【0024】

還流回路３０は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続される。還流回路３０は、１個又は複数個のダイオード３１、ツェナーダイオード３２、及びダイオード３１と同じ数のバリスタ３３を備える。本実施形態では、還流回路３０が２個のダイオード３１－１、３１－２を備える場合を例に説明する。ダイオード３１の数は、１個でもよいし、３個以上であってもよい。

【0025】

ダイオード３１－１、３１－２は直列接続される。ダイオード３１－１のアノードは、負極線ＮＬに接続される。ダイオード３１－２のカソードは、ツェナーダイオード３２のカソードに接続される。ツェナーダイオード３２のアノードは、正極線ＰＬ２に接続される。バリスタ３３－１は、ダイオード３１－１に並列接続される。バリスタ３３－２は、ダイオード３１－２に並列接続される。

【0026】

遮断装置１の遮断時、負荷側の寄生インダクタンス９に蓄積されたエネルギーに起因して負荷３に電流が流れる。ダイオード３１－１、３１－２は、寄生インダクタンス９に起因して発生した電流を負荷３に還流する機能を有する。ダイオード３１の数は、還流電流の大きさに応じて設定される。複数のダイオード３１を直列接続することで、ダイオード群の耐電圧を高くすることができる。

【0027】

バリスタ３３－１は、ダイオード３１－１に過電圧が印加されるのを抑制する機能を有する。バリスタ３３－２は、ダイオード３１－２に過電圧が印加されるのを抑制する機能を有する。

【0028】

ツェナーダイオード３２は、負荷３に流れる還流電流を減流しつつ消費する機能を有する。ツェナーダイオード３２は、電圧が印加された場合に、抵抗のような役割を担う。ツェナーダイオード３２は、ＴＶＳ（transient-voltage-suppression）ダイオードとも呼ばれる。ツェナーダイオード３２を設けることで、負荷側配線に蓄積されたエネルギーをより速く消費することができる。特に、負荷側配線が長くなった場合、寄生インダクタンス９に蓄積されるエネルギーが大きくなる。この場合でも、ツェナーダイオード３２は、寄生インダクタンス９に蓄積されるエネルギーによって発生する還流電流をより速く消費することができる。

【0029】

遮断装置１は、電源自給回路４０－１～４０－３に流れる電流を調整するために、３個のダイオード５１－１～５１－３、及び２個の抵抗素子５２－１、５２－２を備える。ダイオード５１は、電流が逆流するのを防止する機能を有する。抵抗素子５２は、ノイズを低減する機能を有する。

【0030】

ダイオード５１－１のアノードは、正極線ＰＬ１に接続され、そのカソードは、電源自給回路４０－１に接続される。

【0031】

抵抗素子５２－１の一端は、正極線ＰＬ１に接続され、その他端は、ダイオード５１－２のアノードに接続される。ダイオード５１－２のカソードは、端子Ｔ５を介して電源自給回路４０－２に接続される。端子Ｔ５は、下流側のスイッチング素子１０－２用の電源出力端子である。

【0032】

抵抗素子５２－２の一端は、正極線ＰＬ１に接続され、その他端は、ダイオード５１－３のアノードに接続される。ダイオード５１－３のカソードは、端子Ｔ６を介して電源自給回路４０－３に接続される。端子Ｔ６は、下流側のスイッチング素子１０－３用の電源出力端子である。

【0033】

電源自給回路４０－１～４０－３はそれぞれ、制御回路５０－１～５０－３に電源を供給する機能を有する。電源自給回路４０の具体的な構成については後述する。

【0034】

制御回路５０－１～５０－３はそれぞれ、スイッチング素子１０－１～１０－３のゲートに接続される。制御回路５０－１～５０－３はそれぞれ、スイッチング素子１０－１～１０－３のゲート電圧を制御することで、スイッチング素子１０－１～１０－３のオン及びオフを制御する。

【0035】

図２は、電源自給回路４０の回路図である。電源自給回路４０は、コンデンサ４１、抵抗素子４２、及び絶縁型のＤＣ／ＤＣ変換器４３を備える。電源自給回路４０－１～４０－３は、図２と同じ構成である。

【0036】

コンデンサ４１の一方の電極は、正極線ＰＬ１に接続され、その他方の電極は、負極線ＮＬに接続される。図２では、正極線ＰＬ１に接続されるダイオード５１及び抵抗素子５２の図示を省略している。

【0037】

抵抗素子４２の一端は、正極線ＰＬ１に接続され、その他端は、負極線ＮＬに接続される。抵抗素子４２は、コンデンサ４１に充電された電荷を放電する機能を有する。遮断装置１のメンテナンスなどを行う際に、コンデンサ４１に電荷が充電されていると危険である。抵抗素子４２がコンデンサ４１に充電された電荷を放電することで、メンテナンスを安全に行うことができる。

【0038】

ＤＣ／ＤＣ変換器４３は、コンデンサ４１の両端に接続される。ＤＣ／ＤＣ変換器４３は、入力と出力とが（例えば入力側のコイルと出力形のコイルとが）絶縁されたＤＣ／ＤＣ変換器である。ＤＣ／ＤＣ変換器４３は、第１直流電圧を、第１直流電圧と異なる第２直流電圧に変換する回路である。具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器４３は、コンデンサ４１に充電された電圧を用いて、制御回路５０が必要な電圧を生成する。制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣ変換器４３から所望の電圧を受ける。

【0039】

［１－２］ 動作
上記のように構成された遮断装置１の動作について説明する。

【0040】

負荷３に直流電力を供給する場合、遮断装置１は、導通状態となる。制御回路５０－１～５０－３は、スイッチング素子１０－１～１０－３がオン可能なゲート電圧を、スイッチング素子１０－１～１０－３のゲートに印加する。これにより、スイッチング素子１０－１～１０－３がオンする。よって、端子Ｔ１と端子Ｔ３とが導通し、直流電源２が発生した直流電力が負荷３に供給される。

【0041】

次に、遮断装置１が直流電源２と負荷３とを遮断する動作について説明する。例えば、負荷３に短絡が発生したものとする。この場合、遮断装置１は、開放状態となる。制御回路５０－１～５０－３は、スイッチング素子１０－１～１０－３がオフ可能なゲート電圧を、スイッチング素子１０－１～１０－３のゲートに印加する。これにより、スイッチング素子１０－１～１０－３がターンオフする。

【0042】

スイッチング素子１０－１～１０－３がターンオフすると、負荷側の寄生インダクタンス９に蓄積されたエネルギーに起因して負荷３に電流が流れる。還流回路３０に含まれるダイオード３１－１、３１－２は、負荷３に流れる電流を還流する。この還流電流は、配線抵抗などによって電気エネルギーが消費されて、徐々に減少する。

【0043】

還流回路３０に含まれるツェナーダイオード３２は、還流電流を消費する。よって、還流電流が低減する傾き（割合）を大きくすることができる。これにより、より高速に短絡電流をゼロにすることが可能となる。

【0044】

スナバ回路２０は、遮断装置１の遮断時に、直流電源側の寄生インダクタンス６に起因して発生するサージ電圧を抑制する。

【0045】

スナバ回路１１－１は、スイッチング素子１０－１がターンオフ時、スイッチング素子１０－１に印加されるサージ電圧を抑制する。スイッチング素子１０－２、１０－３がターンオフ時についても、スナバ回路１１－２、１１－３によってサージ電圧が抑制される。

【0046】

抵抗素子１４－１～１４－３は、スイッチング素子１０－１～１０－３に印加されるサージ電圧をおおよそ均等に分担させる。これにより、スイッチング素子１０－１～１０－３に印加される電圧のアンバランスを抑制できる。

【0047】

電源自給回路４０－１は、正極線ＰＬ１の電圧を用いて、制御回路５０－１に電圧を供給する。電源自給回路４０－２は、正極線ＰＬ１の電圧を用いて、制御回路５０－２に電圧を供給する。電源自給回路４０－３は、正極線ＰＬ１の電圧を用いて、制御回路５０－３に電圧を供給する。これにより、スイッチング素子１０－１が完全にオフした後も、制御回路５０－２は、スイッチング素子１０－２にゲート電圧を供給することができる。また、スイッチング素子１０－１又はスイッチング素子１０－２が完全にオフした後も、制御回路５０－３は、スイッチング素子１０－３にゲート電圧を供給することができる。

【0048】

［１－３］ 第１実施形態の効果
第１実施形態によれば、例えば負荷３に短絡が発生して、遮断装置１に過電流が流れた場合に、スイッチング素子１０－１～１０－３は、直流電流を遮断することができる。これにより、直流電源２及び負荷３を保護することが可能である。また、遮断装置１は、より安全かつ確実に直流電流を遮断することができる。

【0049】

また、スイッチング素子１０は、ＦＥＴからなる半導体素子で構成される。よって、スイッチング素子１０は、機械式のサーキットブレーカに比べて、高速に直流電流を遮断することができる。

【0050】

また、遮断装置１は、還流用のダイオード３１と、減流用のツェナーダイオード３２とを含む還流回路３０を備える。これにより、負荷側の寄生インダクタンス９に起因する還流電流、及び負荷３に発生した短絡電流をより速くゼロにすることができる。

【0051】

また、電源自給回路４０は、専用の電源を用いずに、制御回路５０に直流電力を供給することができる。制御回路５０は、電源自給回路４０から供給された直流電力を用いて、スイッチング素子１０を制御するゲート電圧を生成することができる。これにより、遮断装置１は、ゲート電圧用の電源回路を新たに備える必要がない。

【0052】

［２］ 第２実施形態
第２実施形態は、スイッチング素子１０にアクティブクランプ回路を付加するようにしている。

【0053】

図３は、第２実施形態に係る遮断装置１の回路図である。遮断装置１は、スイッチング素子１０－１～１０－３に対応するようにして、３個のアクティブクランプ回路６０－１～６０－３をさらに備える。

【0054】

アクティブクランプ回路６０－１は、スイッチング素子１０－１に並列接続される。アクティブクランプ回路６０－１は、ツェナーダイオード６１－１、及び２個の抵抗素子６２－１、６３－１を備える。抵抗素子６２－１の一端は、スイッチング素子１０－１のドレインに接続され、その他端は、ツェナーダイオード６１－１のカソードに接続される。ツェナーダイオード６１－１のアノードは、スイッチング素子１０－１のゲートに接続される。抵抗素子６３－１は、スイッチング素子１０－１のゲート及びソース間に接続される。

【0055】

同様に、アクティブクランプ回路６０－２は、ツェナーダイオード６１－２、及び２個の抵抗素子６２－２、６３－２を備える。アクティブクランプ回路６０－３は、ツェナーダイオード６１－３、及び２個の抵抗素子６２－３、６３－３を備える。

【0056】

アクティブクランプ回路６０－１は、スイッチング素子１０の両端に印加される電圧を所定のクランプ電圧にクランプする機能を有する。ツェナーダイオード６１は、スイッチング素子１０の両端にサージ電圧が印加された場合に降伏するように動作する。

【0057】

抵抗素子６２は、ツェナーダイオード６１に印加される電圧を調整する機能を有する。抵抗素子６３は、スイッチング素子１０のゲート及びソース間の電圧を所定電圧に固定する機能を有する。抵抗素子６２は、省略してもよい。

【0058】

遮断装置１の遮断時、スイッチング素子１０－１～１０－３にサージ電圧が発生する場合がある。アクティブクランプ回路６０－１～６０－３は、サージ電圧をスイッチング素子１０－１～１０－３で分担させるように動作する。アクティブクランプ回路６０のツェナーダイオード６１は、スイッチング素子１０の両端に印加されるサージ電圧を抑制するように動作する。すなわち、ツェナーダイオード６１は、スイッチング素子１０にクランプ電圧以上の電圧が印加されるのを防ぐように動作する。

【0059】

遮断装置１の遮断時に発生するサージ電圧をスイッチング素子１０－１～１０－３がおおよそクランプ電圧ずつ分担する。これにより、スイッチング素子１０－１～１０－３のそれぞれに印加される電圧のアンバランスを抑制することができる。結果として、スイッチング素子１０－１～１０－３の１つに相対的に大きな電圧が印加されるのを抑制できる。これにより、スイッチング素子１０を保護することができる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。

【0060】

［３］ 第３実施形態
第３実施形態は、減流用のツェナーダイオード３２を複数個設けるようにしている。

【0061】

図４は、第３実施形態に係る遮断装置１の回路図である。還流回路３０は、複数のツェナーダイオード３２を備える。本実施形態では、遮断装置１が２個のツェナーダイオード３２－１、３２－２を備える場合を例示している。ツェナーダイオード３２の数は、３個以上であってもよい。ツェナーダイオード３２－１、３２－２は、正極線ＰＬ２とダイオード３１－２との間に直列接続される。

【0062】

ツェナーダイオード３２－１、３２－２は、還流電流を消費する。よって、還流電流が低減する傾き（割合）を大きくすることができる。これにより、より高速に短絡電流をゼロにすることが可能となる。

【0063】

特に、負荷側配線が長く、寄生インダクタンス９が大きい場合に、複数のツェナーダイオード３２を直列接続することで、還流電流が大きくなった場合でも、還流電流をより速く低減できる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。

【0064】

本実施形態において、「接続される」とは、電気的に接続されることを意味し、電気回路素子（受動素子を含む）が間に介在することを除外しない。

【0065】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１…遮断装置、２…直流電源、３…負荷、４，７，ＰＬ１，ＰＬ２…正極線、５，８，ＮＬ…負極線、６，９…寄生インダクタンス、１０－１～１０－３…スイッチング素子、１１－１～１１－３…スナバ回路、１２－１～１２－３…コンデンサ、１３－１～１３－３…抵抗素子、１４－１～１４－３…抵抗素子、２０…スナバ回路、２１…コンデンサ、２２…抵抗素子、２３…バリスタ、３０…還流回路、３１－１，３１－２…ダイオード、３２…ツェナーダイオード、３３－１，３３－２…バリスタ、４０－１～４０－３…電源自給回路、４１…コンデンサ、４２…抵抗素子、４３…ＤＣ／ＤＣ変換器、５０－１～５０－３…制御回路、５１－１～５１－３…ダイオード、５２－１，５２－２…抵抗素子、６０－１～６０－３…アクティブクランプ回路、６１－１～６１－３…ツェナーダイオード、６２－１～６２－３…抵抗素子、６３－１～６３－３…抵抗素子、Ｔ１～Ｔ６…端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】