JP7525783B2 - Semiconductor Circuit Breaker - Google Patents
Semiconductor Circuit Breaker Download PDFInfo
- Publication number
- JP7525783B2 JP7525783B2 JP2020144959A JP2020144959A JP7525783B2 JP 7525783 B2 JP7525783 B2 JP 7525783B2 JP 2020144959 A JP2020144959 A JP 2020144959A JP 2020144959 A JP2020144959 A JP 2020144959A JP 7525783 B2 JP7525783 B2 JP 7525783B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- characteristic
- semiconductor
- current
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 165
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012885 constant function Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
本発明の一態様は、半導体遮断装置に関する。 One aspect of the present invention relates to a semiconductor circuit breaker.
近年、半導体遮断装置(半導体遮断器)について、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、事故発生時に速やかに電流を遮断するとともに、電力系統が正常に動作している場合にサージ電圧の発生を抑制して電流を遮断することを一目的とした半導体遮断器が開示されている。また、特許文献2には、トランジスタの遮断時に発生する過電圧を一定の設定起電圧以下に抑制しつつ、高速に過電流を遮断することを一目的とした半導体遮断器が開示されている。
In recent years, various technologies have been proposed for semiconductor circuit breakers. For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor circuit breaker that aims to quickly cut off current when an accident occurs, and to cut off current by suppressing the generation of surge voltage when the power system is operating normally.
但し、後述する通り、半導体遮断装置の汎用性を向上させるための工夫点には、なお改善の余地がある。本発明の一態様は、従来よりも汎用性に優れた半導体遮断装置を提供することを目的とする。 However, as described below, there is still room for improvement in terms of how to improve the versatility of semiconductor circuit breakers. One aspect of the present invention aims to provide a semiconductor circuit breaker that is more versatile than conventional devices.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体遮断装置は、半導体スイッチと、上記半導体スイッチに流れる電流値を検出する電流センサと、上記電流値に対応する連続通電許容時間を示す限時特性に基づき、上記半導体スイッチを遮断する制御部と、を備えている。 To solve the above problem, a semiconductor cutoff device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor switch, a current sensor that detects the value of a current flowing through the semiconductor switch, and a control unit that cuts off the semiconductor switch based on a time limit characteristic that indicates the allowable continuous current flow time corresponding to the current value.
本発明の一態様によれば、従来よりも汎用性に優れた半導体遮断装置を提供できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor circuit breaker device that is more versatile than conventional devices.
〔実施形態1〕
実施形態1の半導体遮断装置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。なお、簡潔のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。また、各図に示されている装置構成は、説明の便宜上のための単なる一例である。従って、各部材の位置関係は、各図の例に限定されない。さらに、明細書中において以下に述べる各数値も、単なる一例であることに留意されたい。また、各グラフは、必ずしもスケール通りに図示されていないことにも留意されたい。
[Embodiment 1]
The semiconductor cutoff device 1 of the first embodiment will be described below. For convenience of explanation, the same reference numerals will be used in the following embodiments for components having the same functions as those described in the first embodiment, and the description will not be repeated. For the sake of brevity, the description of matters similar to those in the known art will be omitted as appropriate. In addition, the device configurations shown in the figures are merely examples for convenience of explanation. Therefore, the positional relationship of each component is not limited to the examples in the figures. Furthermore, please note that the numerical values described below in the specification are also merely examples. Please also note that each graph is not necessarily drawn to scale.
(半導体遮断装置1の概要)
図1は、半導体遮断装置1の要部の構成を示すブロック図である。半導体遮断装置1は、第1端子T1と第2端子T2との間に設けられている。半導体遮断装置1は、第1端子T1と第2端子T2との間に流れる電流(例:第1端子T1から第2端子T2へと流れる電流)を選択的に遮断できるように構成されている。一例として、第1端子T1は不図示の電源に接続されており、第2端子T2は不図示の負荷装置に接続されている。
(Overview of semiconductor circuit breaker 1)
1 is a block diagram showing the configuration of a main part of a semiconductor shutoff device 1. The semiconductor shutoff device 1 is provided between a first terminal T1 and a second terminal T2. The semiconductor shutoff device 1 is configured to selectively shut off a current flowing between the first terminal T1 and the second terminal T2 (e.g., a current flowing from the first terminal T1 to the second terminal T2). As an example, the first terminal T1 is connected to a power source (not shown), and the second terminal T2 is connected to a load device (not shown).
実施形態1では、簡単のため、半導体遮断装置1が直流半導体遮断装置である場合を例示する。実施形態1において述べる各電圧および各電流の値は、各電圧および各電流の大きさ(絶対値)である。但し、半導体遮断装置1は、交流半導体遮断装置であってもよい。この場合、実施形態1において述べる各電圧および各電流の値は、各電圧および各電流の実効値と読み替えられてもよい。 For simplicity, in the first embodiment, the semiconductor circuit breaker 1 is a DC semiconductor circuit breaker. The values of each voltage and current described in the first embodiment are the magnitude (absolute value) of each voltage and current. However, the semiconductor circuit breaker 1 may be an AC semiconductor circuit breaker. In this case, the values of each voltage and current described in the first embodiment may be interpreted as the effective value of each voltage and current.
半導体遮断装置1は、制御回路10(制御部)、半導体スイッチ20、電流センサ30、電圧センサ35、スナバ回路40、および機械式スイッチ50を備えている。制御回路10は、スイッチング制御部110およびV/I変換部120(電圧電流変換部)を備えている。実施形態1では、制御回路10は、FPGA(Field Programmable Gate Array)によって構成されている。
The semiconductor cutoff device 1 includes a control circuit 10 (control unit), a
半導体スイッチ20は、第1端子T1と第2端子T2との間に設けられている。半導体スイッチ20のON/OFF(スイッチング状態,導通状態)は、当該半導体スイッチ20に印加されるスイッチング制御信号に応じて制御される。実施形態1の例では、半導体スイッチ20の導通状態は、当該半導体スイッチ20のゲートGに印加されるゲート制御信号に応じて制御される。ゲート制御信号は、本発明の一態様に係るスイッチング制御信号の一例である。後述するように、ゲート制御信号は、制御回路10によって生成される。
The
半導体遮断装置1の通常動作時には、半導体スイッチ20はONされている。なお、「半導体スイッチ20がONされている」いう文言は、「半導体スイッチ20が導通している(閉路されている)」と読み替えることができる。これに対し、「半導体スイッチ20がOFFされている」いう文言は、「半導体スイッチ20が非導通である(開路されている,遮断されている)」と読み替えることができる。半導体スイッチ20のON/OFFについてのこれらの記載は、機械式スイッチ50についても同様に当てはまる。
During normal operation of the semiconductor cutoff device 1, the
図1では、半導体スイッチ20としてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)が例示されている。図1の例では、半導体スイッチ20のエミッタは、節点N3を介して、第2端子T2と接続されている。また、半導体スイッチ20のコレクタは、節点N2および機械式スイッチ50を介して、第1端子T1に接続されている。
In FIG. 1, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is shown as an example of the
但し、当然ながら、半導体スイッチ20は、IGBTに限定されない。半導体スイッチ20は、スイッチング制御信号に応じて導通状態が制御可能な任意の半導体素子であればよい。例えば、半導体スイッチ20は、GTO(Gate Turn-Off thyristor)であってもよい。
However, the
スナバ回路40は、半導体スイッチ20の遮断時に発生する過電圧を抑制するための保護回路の一例である。スナバ回路40は、半導体スイッチ20と並列に接続されている。図1の例では、スナバ回路40の2つの端子は、節点N1およびN3にそれぞれ接続されている。節点N1は節点N2と同電位の節点であり、節点N4は節点N3と同電位の端子である。
The
機械式スイッチ50は、第1端子T1と第2端子T2との間の電路において、半導体スイッチ20の前段(すなわち、半導体スイッチ20よりも第1端子T1に近い側)に設けられている。図1に示されるように、半導体遮断装置1の通常動作時には、機械式スイッチ50はONされている。
The
機械式スイッチ50は、半導体スイッチ20によって第1端子T1と第2端子T2との間に流れる電流が遮断された後に、第1端子T1と第2端子T2とをさらに電気的に絶縁するために設けられている。従って、半導体スイッチ20がOFFされた後に、機械式スイッチ50がOFFされる。このように、機械式スイッチ50は、半導体遮断装置1における予備的なスイッチである。機械式スイッチ50の導通状態は、制御回路10によって制御されてよい。
The
なお、図1では、スナバ回路40および機械式スイッチ50を備えた半導体遮断装置1が例示されているが、スナバ回路40および機械式スイッチ50は、半導体遮断装置1における必須の構成要素ではないことに留意されたい。
Note that while FIG. 1 illustrates a semiconductor circuit breaker 1 equipped with a
電流センサ30は、半導体スイッチ20に流れる電流を検出する。図1の例では、電流センサ30は、第1端子T1と機械式スイッチ50との間に設けられている。なお、スナバ回路40のインピーダンスは十分に大きいため、半導体スイッチ20がONされている場合には、スナバ回路40に流れる電流はほぼ0である(無視できる)。それゆえ、図1の電流センサ30を通過する電流は、半導体スイッチ20に流れる電流と見なすことができる。
The
また、電流センサ30は、図1の例とは異なる位置に配置されてもよい。例えば、電流センサ30は、節点N1と節点N2との間に配置されていてもよい。なお、半導体スイッチ20に流れる電流は、負荷装置に流れる電流と読み替えることもできる。
In addition, the
本明細書では、電流センサ30によって検出された電流の値(電流値)を、第1電流値とも称する。図1に示すように、スイッチング制御部110(より詳細には、後述する第1判定部111および第2判定部112)は、電流センサ30から第1電流値を取得する。以下では、第1電流値をI1とも表記する。
In this specification, the value of the current (current value) detected by the
電圧センサ35は、半導体スイッチ20に印加される電圧を検出する。図1の例では、電圧センサ35は、節点N2と節点N3との電位差を検出する。すなわち。電圧センサ35は、半導体スイッチ20のコレクタ・エミッタ間の電位差を検出する。
The
本明細書では、便宜上、電圧センサ35によって検出された電圧の値(電圧値)を、第1電圧値とも称する。以下では、第1電圧値をV1とも表記する。V/I変換部120は、電圧センサ35からV1を取得する。そして、V/I変換部120は、公知の演算(変換演算)を実行することにより、V1を電流値へと変換する。本明細書では、V/I変換部120による変換演算によって導出された電流値を、第2電流値とも称する。図1に示すように、スイッチング制御部110(より詳細には、後述する第3判定部113)は、V/I変換部120から第2電流値を取得する。以下では、第2電流値をI2とも表記する。
For convenience, in this specification, the voltage value (voltage value) detected by the
V/I変換部120における変換演算は、V1と正の相関を有するI2が導出されるように行われる。一例として、V/I変換部120は、V1とI2との間の比例関係を表す所定の比例式を用いて、変換演算を行う。このため、実施形態1におけるI2は、V1の大きさを表す指標の1つであると言える。
The conversion calculation in the V/
(スイッチング制御部110)
スイッチング制御部110は、第1判定部111、第2判定部112、第3判定部113、およびOR回路119を備えている。また、スイッチング制御部110は、不図示のタイマを備えている。
(Switching control unit 110)
The switching
実施形態1におけるスイッチング制御部110では、(i)第1電流値に対応する限時特性(より詳細には、第1電流値に対応する連続通電許容時間を示す限時特性)と、(ii)第2電流値(より詳細には、第2電流値に対応する連続通電許容時間を示す限時特性)に対応する限時特性と、が予め設定されている。本明細書では、第1電流値に対応する限時特性を、第1種限時特性とも称する。また、第2電流値に対応する限時特性を、第2種限時特性とも称する。
In the
図2は、スイッチング制御部110に設定されている限時特性を例示するグラフである。図2のグラフにおける横軸は、電流値を示す。横軸の単位は、半導体遮断装置1の定格電流値を基準値(100%)とした%値である。図2のグラフにおける縦軸は、連続通電許容時間(ある電流値の連続的な通電が許容される時間)を示す。図2の縦軸では、連続通電許容時間は、「時間」と略記されている。縦軸の単位は、秒(s)である。以下、図2のグラフにおける横軸の値(電流値)をI、縦軸の値(時間)をtと称する。
2 is a graph illustrating the time limit characteristic set in the switching
図2のグラフにおける関数OC1および関数OC2は、第1種限時特性を規定する関数である。なお、「OC」という文言は、「Over Current」の略記を意図している。関数OC1および関数OC2はそれぞれ、第1判定部111および第2判定部112において予め設定されている。他方、関数OC3は、第2種限時特性を規定する関数である。関数OC3は、第3判定部113において予め設定されている。以下の説明では、関数OC1~OC3をそれぞれ、単にOC1~OC3とも略記する。なお、図2に示されるように、0<Ia<Ib<Icであり、かつ、0<tc<tb<taである。
The functions OC1 and OC2 in the graph of FIG. 2 are functions that define the first type of time-limited characteristic. The term "OC" is intended to be an abbreviation of "Over Current." The functions OC1 and OC2 are preset in the
図2に示されるように、OC1は、Ia≦I≦Ibの範囲における第1種限時特性を規定する。図2の例では、Ia=105%、Ib=130%である。図2の例におけるIaおよびIbの値は、「JIS C 8201-2-1」に記載されている過負荷条件の指示値に準用して設定されている。 As shown in Figure 2, OC1 specifies the first type of time-limited characteristic in the range of Ia ≤ I ≤ Ib. In the example of Figure 2, Ia = 105% and Ib = 130%. The values of Ia and Ib in the example of Figure 2 are set mutatis mutandis in accordance with the indicated values of overload conditions described in "JIS C 8201-2-1".
図2の例におけるOC1は、点A(Ia,ta)と点B(Ib,tb)とを結ぶ直線として設定されている。すなわち、OC1は、以下の式(1)、
t={(tb-ta)/(Ib-Ia)}×(I-Ia)+ta …(1)
の通り設定されている。図2の例では、ta=103s、tb=100s=1sである。図2の例におけるtaおよびtbの値は、機械式スイッチ50の仕様定格に準拠して設定されている。
2, OC1 is set as a straight line connecting point A (Ia, ta) and point B (Ib, tb). That is, OC1 is expressed by the following formula (1):
t={(tb-ta)/(Ib-Ia)}×(I-Ia)+ta...(1)
2, ta=10 3 s, tb=10 0 s=1 s. The values of ta and tb in the example of FIG. 2 are set in accordance with the specification ratings of the
OC2は、Ib≦I≦Icの範囲における第1種限時特性を規定する。図2の例では、Ic=1500%である。図2の例におけるIcの値は、半導体スイッチ20に短時間の通電が許容される電流値の上限値として設定されている。
OC2 specifies the first type time-limited characteristic in the range Ib≦I≦Ic. In the example of FIG. 2, Ic=1500%. The value of Ic in the example of FIG. 2 is set as the upper limit of the current value that is allowed to flow through the
図2の例におけるOC2は、点B(Ib,tb)と点C(Ic,tc)とを結ぶ直線として設定されている。すなわち、OC2は、以下の式(2)、
t={(tc-tb)/(Ic-Ib)}×(I-Ib)+tb …(2)
の通り設定されている。図2の例では、tc=10ー6s=1μsである。図2の例におけるtcの値は、例えば負荷装置の短絡故障が生じた場合に、半導体スイッチ20を高速遮断することを意図して設定されている。従って、tcは、taおよびtbに比べて十分に短い時間(例:μsオーダの時間)として設定されている。
2, OC2 is set as a straight line connecting point B (Ib, tb) and point C (Ic, tc). That is, OC2 is expressed by the following formula (2):
t={(tc-tb)/(Ic-Ib)}×(I-Ib)+tb...(2)
In the example of Fig. 2, tc = 10-6 s = 1 µs. The value of tc in the example of Fig. 2 is set with the intention of quickly turning off the
式(1)および(2)から明らかである通り、OC1およびOC2は、I(電流値)が大きくなるにつれて、t(電流値Iに対応する連続通電許容時間)が小さくなるように設定されている。すなわち、OC1およびOC2は、反限時特性を規定する。このように、第1種限時特性は、反限時特性として設定されている。以上のことから、OC1によって規定される反限時特性は、第1反限時特性(あるいは、第1種限時特性内第1限時特性)と称されてもよい。同様に、OC2によって規定される反限時特性は、第2反限時特性(あるいは、第1種限時特性内第2限時特性)と称されてもよい。 As is clear from equations (1) and (2), OC1 and OC2 are set so that t (the continuous current-carrying time corresponding to the current value I) decreases as I (the current value) increases. That is, OC1 and OC2 define an inverse time characteristic. In this way, the first type of time characteristic is set as an inverse time characteristic. For the above reasons, the inverse time characteristic defined by OC1 may be called the first inverse time characteristic (or the first time characteristic within the first type of time characteristic). Similarly, the inverse time characteristic defined by OC2 may be called the second inverse time characteristic (or the second time characteristic within the first type of time characteristic).
以上のことから、Iaは、第1種限時特性における(より詳細には、第1種限時特性内第1限時特性における)電流設定値の下限値と称されてもよい。また、taは、第1種限時特性における連続通電許容時間の設定値の上限値と称されてもよい。 From the above, Ia may be referred to as the lower limit of the current setting value in the first type time-limited characteristic (more specifically, in the first time-limited characteristic within the first type time-limited characteristic). Also, ta may be referred to as the upper limit of the setting value of the continuous current-carrying permissible time in the first type time-limited characteristic.
Ibは、第1種限時特性内第1限時特性における電流設定値の上限値と称されてもよい。Ibは、第1種限時特性内第2限時特性における電流設定値の下限値でもある。また、tbは、第1種限時特性内第1限時特性における連続通電許容時間の設定値の下限値と称されてもよい。tbは、第1種限時特性内第2限時特性における連続通電許容時間の設定値の上限値でもある。 Ib may be referred to as the upper limit of the current setting value in the first time-limit characteristic of the first type of time-limit characteristic. Ib is also the lower limit of the current setting value in the second time-limit characteristic of the first type of time-limit characteristic. Furthermore, tb may be referred to as the lower limit of the setting value of the continuous current-permitted time in the first time-limit characteristic of the first type of time-limit characteristic. tb is also the upper limit of the setting value of the continuous current-permitted time in the second time-limit characteristic of the first type of time-limit characteristic.
OC3は、I≧Icの範囲において第2種限時特性を規定する。図2の例におけるOC3は、点Cを通り、かつ、横軸に平行な直線として設定されている。すなわち、OC3は、以下の式(3)、
t=tc …(3)
の通り設定されている。このように、OC3は、Iによらず一定値(tc)を取る関数(定数関数)として設定されている。すなわち、OC3は、定限時特性を規定する。このように、第2種限時特性は、定限時特性として設定されている。
OC3 defines the second type time-limited characteristic in the range of I≧Ic. In the example of FIG. 2, OC3 is set as a straight line that passes through point C and is parallel to the horizontal axis. That is, OC3 is expressed by the following formula (3):
t = tc ... (3)
In this way, OC3 is set as a function (constant function) that takes a constant value (tc) regardless of I. In other words, OC3 specifies a definite time characteristic. In this way, the second type time characteristic is set as a definite time characteristic.
以上のことから、tcは、定限時特性における連続通電許容時間の設定値と称されてもよい。tcは、第1種限時特性における(より詳細には、第1種限時特性内第2限時特性における)連続通電許容時間の設定値の下限値でもある。また、Icは、第2種限時特性における電流設定値の下限値と称されてもよい。Icは、第1種限時特性における(より詳細には、第1種限時特性内第2限時特性における)電流設定値の上限値でもある。 For the above reasons, tc may be referred to as the set value of the continuous current permissible time in the fixed time characteristic. tc is also the lower limit of the set value of the continuous current permissible time in the first type of time characteristic (more specifically, in the second time characteristic within the first type of time characteristic). Also, Ic may be referred to as the lower limit of the current set value in the second type of time characteristic. Ic is also the upper limit of the current set value in the first type of time characteristic (more specifically, in the second time characteristic within the first type of time characteristic).
続いて、第1判定部111~第3判定部113の動作について述べる。第1判定部111は、電流センサ30からI1を取得する。Ia≦I1≦Ibである場合、第1判定部111は、OC1を用いて、I1に対応する連続通電許容時間(以下、t11と称する)を算出する。具体的には、第1判定部111は、I1を式(1)のIに代入することにより、t11を算出する。続いて、第1判定部111は、I1以上の電流値がt11よりも長い時間に亘って持続しているか否かを判定する。以下では、「I1以上の電流値がt11よりも長い時間に亘って持続している」という条件を、第1遮断条件とも称する。
Next, the operation of the
第1判定部111は、自身の判定結果を示す信号である第1判定結果信号(以下、X1と称する)を生成し、X1をOR回路119に供給する。実施形態1におけるX1は、2値のデジタル信号である。この点については、後述するX2およびX3についても同様である。実施形態1では、第1判定部111は、第1遮断条件が満たされていると判定した場合に、X1=1としてX1の値(信号値)を設定する。その他の場合、第1判定部111は、X1=0としてX1の値を設定する。
The
第2判定部112は、電流センサ30からI1を取得する。Ib≦I1≦Icである場合、第2判定部112は、OC2を用いて、I1に対応する連続通電許容時間(以下、t12と称する)を算出する。具体的には、第2判定部112は、I2を式(2)のIに代入することにより、t12を算出する。I1以上の電流値がt12よりも長い時間に亘って持続しているか否かを判定する。以下では、「I1以上の電流値がt12よりも長い時間に亘って持続している」という条件を、第2遮断条件とも称する。
The
第2判定部112は、自身の判定結果を示す第2判定結果信号(以下、X2と称する)を生成し、X2をOR回路119に供給する。実施形態1では、第2判定部112は、第2遮断条件が満たされていると判定した場合に、X2=1としてX2の値を設定する。その他の場合、第2判定部112は、X2=0としてX2の値を設定する。
The
第3判定部113は、V/I変換部120からI2を取得する。I2≧Icである場合、第3判定部113は、OC3を用いて、I2に対応する連続通電許容時間(以下、t13と称する)を算出する。実施形態3では、第3判定部113は、I2の大きさによらず、t13=tcとして、t13を設定する(上述の式(3)を参照)。続いて、第3判定部113は、I2以上の電流値がt13よりも長い時間に亘って持続しているか否かを判定する。以下では、「I2以上の電流値がt13よりも長い時間に亘って持続している」という条件を、第3遮断条件とも称する。
The
第3判定部113は、自身の判定結果を示す第3判定結果信号(以下、X3と称する)を生成し、X3をOR回路119に供給する。実施形態1では、第3判定部113は、第3遮断条件が満たされていると判定した場合に、X3=1としてX3の値を設定する。その他の場合、第3判定部113は、X3=0としてX3の値を設定する。
The
実施形態1におけるOR回路119は、3入力1出力の論理ゲートの一例である。OR回路119には、(i)第1判定部111からX1が、(ii)第2判定部112からX2が、(iii)第3判定部113からX3が、それぞれ入力される。OR回路119は、X1とX2とX3との和(論理和)を、出力信号(以下、Yと称する)として生成する。
The OR
すなわち、OR回路119は、以下の式(4)、
Y=X1+X2+X3 …(4)
の通り、Yを生成する。そして、OR回路119は、YをゲートGに供給する。実施形態1におけるYは、ゲート制御信号の一例である。以上のことから、本発明の一態様に係るスイッチング制御部は、スイッチング制御信号生成部(ゲート制御信号生成部)と称されてもよい。
That is, the
Y=X1+X2+X3...(4)
Then, the
実施形態1では、Y=1がゲートOFF信号に、Y=0がゲートON信号(ゲート)にそれぞれ相当する。上述の式(4)から明らかである通り、X1、X2、およびX3の少なくともいずれか1つの値が1である場合に、Y=1となる。従って、第1遮断条件、第2遮断条件、および第3遮断条件の少なくともいずれか1つが満たされている場合には、ゲートOFF信号としてのYがゲートGに供給されることにより、半導体スイッチ20がOFFされる。
In the first embodiment, Y=1 corresponds to a gate OFF signal, and Y=0 corresponds to a gate ON signal (gate). As is clear from the above formula (4), when at least one of X1, X2, and X3 has a value of 1, Y=1. Therefore, when at least one of the first blocking condition, the second blocking condition, and the third blocking condition is satisfied, Y is supplied to the gate G as a gate OFF signal, thereby turning off the
他方、X1、X2、およびX3の全ての値が0である場合には、Y=0となる。従って、第1遮断条件、第2遮断条件、および第3遮断条件の全てが満たされていない場合には、ゲートON信号としてのYがゲートGに供給されることにより、半導体スイッチ20がONされる。
On the other hand, if all of the values of X1, X2, and X3 are 0, then Y = 0. Therefore, if the first, second, and third blocking conditions are not all satisfied, the gate ON signal Y is supplied to the gate G, turning on the
(比較例)
半導体遮断装置1の効果の説明に先立ち、比較例としての半導体遮断装置1rについて述べる。図3は、半導体遮断装置1rの要部の構成を示すブロック図である。半導体遮断装置1rは、従来の半導体遮断装置の一例である。半導体遮断装置1rの制御回路を、制御回路10rと称する。制御回路10rでは、制御回路10とは異なり、判定部111rのみによって、スイッチング制御部が構成されている。また、半導体遮断装置1rは、半導体遮断装置1とは異なり、電圧センサ35およびV/I変換部120を有していない。
Comparative Example
Before describing the effects of the semiconductor shutoff device 1, a
判定部111rは、第1判定部111と対になる判定部である。但し、判定部111rでは、第1判定部111とは異なり、限時特性(第1種限時特性)が設定されていない。以下に述べるように、半導体遮断装置1rでは、I1の持続時間に拘らず、I1の瞬時値のみに基づき、半導体スイッチ20の導通状態が制御される。
The
判定部111rは、電流センサ30からI1を取得する。判定部111rは、I1が所定の閾値Ithを超えているか否かを判定する。以下では、「I1がIthを超えている(I1>Ithである)」という条件を、比較例における遮断条件とも称する。なお、Ithは、比較例における半導体スイッチ20の定格遮断電流と呼称されてもよい。一例として、Ith=200%である。そして、判定部111rは、自身の判定結果を示す信号である判定結果信号(以下、Xrと称する)を生成し、XrをゲートGに供給する。比較例では、Xrがゲート制御信号として用いられる。
The
判定部111rは、比較例における遮断条件が満たされていると判定した場合、Xr=1としてXrの値を設定する。その他の場合、判定部111rは、Xr=0としてXrの値を設定する。比較例では、Xr=1がゲートOFF信号に、Xr=0がゲートON信号にそれぞれ相当する。従って、比較例では、遮断条件が満たされている場合に、ゲートOFF信号としてのXrがゲートGに供給されることにより、半導体スイッチ20がOFFされる。他方、遮断条件が満たされていない場合には、ゲートON信号としてのXrがゲートGに供給されることにより、半導体スイッチ20がONされる。
When the
(効果)
比較例の半導体遮断装置1rに示される通り、従来の半導体遮断装置では、I1の持続時間に拘らず、I1の瞬時値のみに基づき、半導体スイッチ20の導通状態が制御されることが一般的であった。
(effect)
As shown in the comparative
これに対し、本願の発明者ら(以下、発明者らと称する)は、「半導体スイッチ20の導通状態を制御するための限時特性を設定する」という、従来とは異なる新たな着想を得た。例えば、上述の特許文献1~2には、当該着想については何ら言及されていない。そして、発明者らは、当該着想に基づき半導体遮断装置1を新たに創作した。
In response to this, the inventors of the present application (hereinafter referred to as the inventors) came up with a new, different idea from the conventional one of "setting a time limit characteristic for controlling the conductive state of the
負荷装置には、当該負荷装置の事故に起因しない一時的な大電流(以下、非事故時大電流)が流れる場合があることが知られている。非事故時大電流の一例としては、負荷装置の起動時に当該負荷装置に流れる突入電流を挙げることができる。非事故時大電流は、事故電流(負荷装置の事故に起因する大電流)ではないので、当該非事故時大電流を半導体遮断装置によって遮断する必要はない。 It is known that a temporary large current that is not caused by an accident in the load device (hereinafter referred to as a non-fault large current) may flow through the load device. One example of a non-fault large current is the inrush current that flows through the load device when the load device starts up. Since a non-fault large current is not an accident current (a large current caused by an accident in the load device), there is no need to interrupt the non-fault large current with a semiconductor circuit breaker.
しかしながら、従来の半導体遮断装置(例:半導体遮断装置1r)では、Ithよりも大きい非事故時大電流(I1)が瞬時的に流れると、半導体スイッチ20がOFFされる。このように、半導体遮断装置1rでは、半導体スイッチ20の不要な遮断が生じうる。
However, in a conventional semiconductor cutoff device (e.g.,
これに対し、半導体遮断装置1では、従来の機械的遮断装置と同様に、限時特性が設定されている。具体的には、半導体遮断装置1では、第1種限時特性(反限時特性)が設定されている。それゆえ、半導体遮断装置1では、第1種限時特性に基づき、半導体スイッチ20の導通状態を制御できる(半導体スイッチ20を遮断できる)。
In contrast, in the semiconductor circuit breaker 1, a time limit characteristic is set, similar to a conventional mechanical circuit breaker. Specifically, in the semiconductor circuit breaker 1, a first type time limit characteristic (inverse time limit characteristic) is set. Therefore, in the semiconductor circuit breaker 1, the conductive state of the
このため、半導体遮断装置1では、Ithよりも大きい非事故時大電流(I1)が瞬時的に流れた場合であっても、当該非事故時大電流の通電時間はごく短いため、半導体スイッチ20はONのまま維持される。このように、半導体遮断装置1によれば、半導体遮断装置1rとは異なり、半導体スイッチ20の不要な遮断を防止することが可能となる。以上の通り、半導体遮断装置1によれば、従来よりも汎用性に優れた半導体遮断装置を提供できる。
For this reason, in the semiconductor cutoff device 1, even if a non-fault large current (I1) larger than Ith flows instantaneously, the non-fault large current flows for a very short period of time, so the
なお、半導体遮断装置1は、従来の機械的遮断装置の取り扱いに慣れたユーザにとっても運用が容易である。上述の通り、半導体遮断装置1では、従来の機械的遮断装置と同様の限時特性が設定されているためである。このため、半導体遮断装置1は、従来の半導体遮断装置の取り扱いに不慣れなユーザに対して、特に有益であると言える。 The semiconductor circuit breaker 1 is easy to operate even for users who are accustomed to using conventional mechanical circuit breakers. As described above, the semiconductor circuit breaker 1 is set with time-limit characteristics similar to those of conventional mechanical circuit breakers. For this reason, the semiconductor circuit breaker 1 is particularly useful for users who are unfamiliar with using conventional semiconductor circuit breakers.
加えて、半導体遮断装置1では、第2種限時特性(定限時特性)がさらに設定されている。それゆえ、半導体遮断装置1では、第2種限時特性にさらに基づき、半導体スイッチ20の導通状態を制御できる(半導体スイッチ20を遮断できる)。 In addition, the semiconductor circuit breaker 1 is further configured with a second type time limit characteristic (definite time limit characteristic). Therefore, the semiconductor circuit breaker 1 can control the conductive state of the semiconductor switch 20 (can cut off the semiconductor switch 20) based on the second type time limit characteristic.
第2種限時特性は、従来の機械的遮断装置では設けられていない限時特性である。第2種限時特性を設けることにより、事故電流を高速に遮断できる。事故電流の発生時には、V1が十分に大きくなり、その結果I2も十分に大きくなるためである。なお、事故電流の例としては、負荷装置の短絡電流(負荷装置の短絡故障時に、当該負荷装置に流れる電流)を挙げることができる。 The second type time-limit characteristic is a time-limit characteristic that is not provided in conventional mechanical circuit breakers. By providing the second type time-limit characteristic, the fault current can be interrupted quickly. This is because when a fault current occurs, V1 becomes sufficiently large, and as a result, I2 also becomes sufficiently large. An example of a fault current is the short-circuit current of a load device (the current that flows through the load device when the load device has a short-circuit fault).
このように、半導体遮断装置1では、第2種限時特性を設けることによって、「事故電流の高速遮断」という、従来の半導体遮断装置と同様の効果が実現されている。当該効果は、従来の機械的遮断装置(反限時特性のみを有する遮断装置)では実現しえなかった効果である。以上の通り、半導体遮断装置1によれば、従来の機械的遮断装置と従来の半導体遮断装置との両方の利点を得ることができる。 In this way, by providing the second type time-limited characteristic, the semiconductor circuit breaker 1 achieves the same effect as a conventional semiconductor circuit breaker, that is, "high-speed interruption of fault current." This effect is not possible with a conventional mechanical circuit breaker (a circuit breaker having only an inverse time-limited characteristic). As described above, the semiconductor circuit breaker 1 can obtain the advantages of both a conventional mechanical circuit breaker and a conventional semiconductor circuit breaker.
(補足)
従来の半導体遮断装置では、電流値の取得から半導体スイッチの遮断処理までのデータ処理に、少なくとも数10μs~数100μs程度の時間を要していた。このため、従来の半導体遮断装置では、事故電流を高速遮断するための限時特性(例:実施形態1における第2種限時特性)を設けることは、そもそも困難であった。
(supplement)
In the conventional semiconductor circuit breaker, data processing from obtaining the current value to the semiconductor switch interruption process required at least several tens of microseconds to several hundreds of microseconds. For this reason, in the conventional semiconductor circuit breaker, it was difficult to provide a time limit characteristic (e.g., the second type time limit characteristic in the first embodiment) for quickly interrupting the fault current.
これに対し、実施形態1では、制御回路10(スイッチング制御部110およびV/I変換部120)は、FPGAによって構成されている。FPGAは、高速なデータ処理(高速演算)の実現が可能なハードウェアの一例であることが知られている。FPGAによれば、電流値(第1電流値および第2電流値)の取得から半導体スイッチ20の遮断処理までのデータ処理を、数μs~数10μs程度の短時間で行うことができる。従って、FPGAによれば、数10A/μsという急峻な電流値の立上りに対応できる。
In contrast, in the first embodiment, the control circuit 10 (switching
以上の通り、FPGAによれば、事故電流を高速遮断するための限時特性(特に第2種限時特性)を容易に設定できる。例えば、事故電流を高速遮断するためには、tcは、10μs(10-5s)以下に設定されることが好ましい。また、事故電流のさらなる高速遮断のためには、tcは、数μs以下に設定されることがより好ましい。一例として、tcは、1μs(10-6s)以下に設定されることがより好ましい。 As described above, the FPGA makes it easy to set the time limit characteristic (particularly the second type time limit characteristic) for quickly interrupting the fault current. For example, in order to quickly interrupt the fault current, it is preferable that tc is set to 10 μs (10 −5 s) or less. Furthermore, in order to interrupt the fault current even faster, it is more preferable that tc is set to several μs or less. As an example, it is more preferable that tc is set to 1 μs (10 −6 s) or less.
また、半導体遮断装置1では、第1種限時特性と第2種限時特性との使い分けという観点から、IcはIaに比べて十分に大きく設定されることが好ましい。一例として、Icは、Iaの10倍以上に設定されていることが好ましい。 In addition, in the semiconductor circuit breaker 1, from the viewpoint of distinguishing between the first type time limit characteristic and the second type time limit characteristic, it is preferable that Ic is set sufficiently larger than Ia. As an example, it is preferable that Ic is set to 10 times or more larger than Ia.
〔実施形態2〕
実施形態1では、第1種限時特性内第1限時特性と第1種限時特性内第2限時特性との2つの異なる限時特性が、第1種限時特性に含まれている場合を例示した。但し、第1種限時特性内第2限時特性は、必ずしも設定される必要はない。Ia≦I≦Icの範囲において、1つの(単一の)第1種限時特性が設定されていてもよい。すなわち、第1種限時特性は、第1種限時特性内第1限時特性のみであってもよい。従って、本発明の一態様に係る半導体遮断装置において、第2判定部112は、必須の構成要素ではない。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, a case where two different time limit characteristics, a first time limit characteristic in the first type time limit characteristic and a second time limit characteristic in the first type time limit characteristic, are included in the first type time limit characteristic is illustrated. However, the second time limit characteristic in the first type time limit characteristic does not necessarily have to be set. In the range of Ia≦I≦Ic, one (single) first type time limit characteristic may be set. That is, the first type time limit characteristic may be only the first time limit characteristic in the first type time limit characteristic. Therefore, in the semiconductor cutoff device according to one aspect of the present invention, the
図4は、実施形態2の半導体遮断装置2の要部の構成を示すブロック図である。半導体遮断装置2の制御回路を、制御回路10A(制御部)と称する。また、半導体遮断装置2のスイッチング制御部を、スイッチング制御部110Aと称する。スイッチング制御部110Aは、第1判定部111A、第3判定部113、およびOR回路119Aを備えている。半導体遮断装置2では、半導体遮断装置1とは異なり、第2判定部112が設けられていない。
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the main parts of the
図5は、スイッチング制御部110Aに設定されている限時特性を例示するグラフである。図5の関数OC1vは、第1判定部111Aにおいて予め設定されている。図5に示されるように、OC1vは、Ia≦I≦Icの範囲における第1種限時特性(実施形態2における第1種限時特性)を規定する。図5の例におけるOC1vは、点A(Ia,ta)と点C(Ic,tc)とを結ぶ直線として設定されている。すなわち、OC1vは、以下の式(5)、
t={(tc-ta)/(Ic-Ia)}×(I-Ia)+ta …(5)
の通り設定されている。
Fig. 5 is a graph illustrating a time-limit characteristic set in the switching
t={(tc-ta)/(Ic-Ia)}×(I-Ia)+ta...(5)
It is set as follows.
第1判定部111Aは、電流センサ30からI1を取得する。そして、第1判定部111Aは、OC1vを用いて、I1に対応する連続通電許容時間(以下、t11vと称する)を算出する。具体的には、第1判定部111Aは、I1を式(5)のIに代入することにより、t11vを算出する。続いて、第1判定部111Aは、I1以上の電流値がt11vよりも長い時間に亘って持続しているか否かを判定する。
The
以下、「I1以上の電流値がt11vよりも長い時間に亘って持続している」という条件を、実施形態2における第1遮断条件とも称する。第1判定部111Aは、実施形態2における第1遮断条件が満たされていると判定した場合に、X1=1としてX1の値を設定する。その他の場合、第1判定部111Aは、X1=0としてX1の値を設定する。
Hereinafter, the condition that "a current value equal to or greater than I1 continues for a time longer than t11v" is also referred to as the first interruption condition in
上述の通り、半導体遮断装置2は、第2判定部112を有していない。このため、半導体遮断装置2では、2入力1出力の論理ゲートとしてのOR回路119Aが設けられている。OR回路119Aは、以下の式(6)、
Y=X1+X3 …(6)
の通り、Yを生成する。そして、OR回路119Aは、YをゲートGに供給する。制御回路10Aによっても、第1種限時特性および第2種限時特性に基づき、半導体スイッチ20を遮断できる。
As described above, the
Y=X1+X3...(6)
Then, the
〔実施形態3〕
実施形態2では、第1種限時特性および第2種限時特性の2種類の限時特性が設定されている場合を例示した。但し、本発明の一態様に係る半導体遮断装置では、第1種限時特性のみが設定されていてもよい。それゆえ、本発明の一態様に係る半導体遮断装置において、電圧センサ35、V/I変換部120、第3判定部113も、必須の構成要素ではない。また、OR回路119・119Aも、本発明の一態様に係る半導体遮断装置における必須の構成要素ではない。
[Embodiment 3]
In the second embodiment, a case where two types of time limit characteristics, a first type time limit characteristic and a second type time limit characteristic, are set is exemplified. However, in the semiconductor shutoff device according to one aspect of the present invention, only the first type time limit characteristic may be set. Therefore, in the semiconductor shutoff device according to one aspect of the present invention, the
図6は、実施形態3の半導体遮断装置3の要部の構成を示すブロック図である。半導体遮断装置3の制御回路を、制御回路10B(制御部)と称する。制御回路10Bは、第1判定部111Aを備えている。半導体遮断装置3では、半導体遮断装置2とは異なり、電圧センサ35、V/I変換部120、第3判定部113、およびOR回路119Aが設けられていない。半導体遮断装置3では、第1判定部111Aのみによってスイッチング制御部が構成されている。
Figure 6 is a block diagram showing the configuration of the main parts of the
図6に示されるように、半導体遮断装置3では、第1判定部111Aは、X1をゲートGに供給する。すなわち、半導体遮断装置3では、X1がゲート制御信号として、ゲートGに供給されている。実施形態3では、X=1がゲートOFF信号に、X=0がゲートON信号にそれぞれ相当する。以上の通り、制御回路10Bによっても、第1種限時特性に基づき、半導体スイッチ20を遮断できる。
As shown in FIG. 6, in the
〔変形例〕
(1)上述の各実施形態では、第1種限時特性が反限時特性である場合を例示した。但し、第1種限時特性は、必ずしも反限時特性でなくともよい。例えば、第1種限時特性は、定限時特性であってもよい。但し、「従来の機械的遮断装置と同様の限時特性を設定する」という趣旨からは、第1種限時特性は反限時特性であることが好ましい。
[Modifications]
(1) In each of the above-described embodiments, the first type time characteristic is an inverse time characteristic. However, the first type time characteristic does not necessarily have to be an inverse time characteristic. For example, the first type time characteristic may be a fixed time characteristic. However, from the viewpoint of "setting a time characteristic similar to that of a conventional mechanical cutoff device," it is preferable that the first type time characteristic is an inverse time characteristic.
(2)上述の各実施形態では、第2種限時特性が定限時特性である場合を例示した。但し、第2種限時特性は、必ずしも定限時特性でなくともよい。例えば、第2種限時特性は、反限時特性であってもよい。但し、「演算の簡略化によるデータ処理の高速化」という趣旨からは、第2種限時特性は、定限時特性であることが好ましい。 (2) In each of the above-described embodiments, the second type time characteristic is a definite time characteristic. However, the second type time characteristic does not necessarily have to be a definite time characteristic. For example, the second type time characteristic may be an inverse time characteristic. However, from the viewpoint of "speeding up data processing by simplifying calculations," it is preferable that the second type time characteristic is a definite time characteristic.
(3)第1種限時特性には、3つ以上の異なる限時特性が含まれていてもよい。従って、本発明の一態様に係る半導体遮断装置では、m個(mは1以上の整数)の異なる限時特性が、第1種限時特性に含まれていてもよい。以下、第1種限時特性に含まれるi番目の限時特性を、第1種限時特性内第i限時特性と称する。iは、1以上かつm以下の任意の整数である。第1種限時特性内第1限時特性~第1種限時特性内第m限時特性はそれぞれ、I1の異なる範囲において規定されている。 (3) The first type time characteristic may include three or more different time characteristics. Thus, in a semiconductor circuit breaker according to one aspect of the present invention, the first type time characteristic may include m (m is an integer equal to or greater than 1) different time characteristics. Hereinafter, the i-th time characteristic included in the first type time characteristic is referred to as the i-th time characteristic in the first type time characteristic. i is any integer equal to or greater than 1 and equal to or less than m. The first time characteristic in the first type time characteristic to the m-th time characteristic in the first type time characteristic are each defined in a different range of I1.
また、第2種限時特性には、2つ以上の限時特性が含まれていてもよい。従って、本発明の一態様に係る半導体遮断装置では、n個(nは1以上の整数)の異なる限時特性が、第2種限時特性に含まれていてもよい。以下、第2種限時特性に含まれるj番目の限時特性を、第2種限時特性内第j限時特性と称する。jは、1以上かつn以下の任意の整数である。第2種限時特性内第1限時特性~第2種限時特性内第n限時特性はそれぞれ、I2の異なる範囲において規定されている。 The second type time characteristic may include two or more time characteristics. Thus, in a semiconductor circuit breaker according to one aspect of the present invention, the second type time characteristic may include n (n is an integer equal to or greater than 1) different time characteristics. Hereinafter, the jth time characteristic included in the second type time characteristic is referred to as the jth time characteristic in the second type time characteristic. j is any integer equal to or greater than 1 and equal to or less than n. The first time characteristic in the second type time characteristic to the nth time characteristic in the second type time characteristic are each defined in a different range of I2.
mおよびnの少なくともいずれかを増加させることにより、より多様な条件を考慮し、半導体スイッチ20の導通状態を制御できる。それゆえ、例えば、負荷装置のより多様な状態異常に対処することが可能となる。
By increasing at least one of m and n, the conductive state of the
以上のことから、本発明の一態様に係る半導体遮断装置では、OR回路は、(m+n)出力1入力の論理ゲートとして設けられていればよい。実施形態1では、m=2かつn=1であるので、半導体遮断装置1では、3入力1出力のOR回路119が設けられている。また、実施形態2では、m=1かつn=1であるので、半導体遮断装置2では、2入力1出力のOR回路119Aが設けられている。
In view of the above, in a semiconductor shutoff device according to one aspect of the present invention, the OR circuit may be provided as a logic gate with (m+n) outputs and one input. In embodiment 1, since m=2 and n=1, semiconductor shutoff device 1 is provided with an OR
なお、実施形態3に示されている通り、本発明の一態様に係る半導体遮断装置では、n=0であってもよい。実施形態3に示されるように、m=1かつn=0である場合には、OR回路を設けることは不要であることに留意されたい。
As shown in
(4)また、本開示の一態様に係る論理ゲートは、OR回路に限定されない。本開示の一態様に係る論理ゲートは、(m+n)個の入力に対し、ゲート制御として利用可能な1つの出力信号を出力できればよい。例えば、本開示の一態様に係る論理ゲートは、AND回路であってもよい。別の例として、当該論理ゲートは、NOR回路またはNAND回路であってもよい。 (4) Furthermore, the logic gate according to one embodiment of the present disclosure is not limited to an OR circuit. The logic gate according to one embodiment of the present disclosure only needs to be able to output one output signal that can be used as gate control for (m+n) inputs. For example, the logic gate according to one embodiment of the present disclosure may be an AND circuit. As another example, the logic gate may be a NOR circuit or a NAND circuit.
〔ソフトウェアによる実現例〕
半導体遮断装置1~3の制御ブロック(特に、制御回路10~10Bとして例示されている制御部)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Software implementation example]
The control blocks of the semiconductor circuit breakers 1 to 3 (particularly, the control units exemplified as the
後者の場合、半導体遮断装置1~3は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 In the latter case, the semiconductor cutoff devices 1 to 3 are provided with a computer that executes the instructions of a program, which is software that realizes each function. This computer is provided with, for example, one or more processors, and a computer-readable recording medium that stores the program. The object of the present invention is achieved by the processor reading the program from the recording medium and executing it in the computer. The processor can be, for example, a CPU (Central Processing Unit). The recording medium can be a "non-transient tangible medium," such as a ROM (Read Only Memory), as well as a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like. The device may also be provided with a RAM (Random Access Memory) that expands the program. The program may be supplied to the computer via any transmission medium (such as a communication network or a broadcast wave) that can transmit the program. Note that one aspect of the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the program is embodied by electronic transmission.
〔付記事項〕
本発明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技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
1、2、3 半導体遮断装置
10、10A、10B 制御回路(制御部)
20 半導体スイッチ
30 電流センサ
35 電圧センサ
110、110A スイッチング制御部
111、111A 第1判定部
112 第2判定部
113 第3判定部
119、119・119A、119A OR回路
120 V/I変換部(電圧電流変換部)
OC1、OC2 関数(第1種限時特性を規定する関数)
OC1v 関数(第1種限時特性を規定する関数)
OC3 関数(第2種限時特性を規定する関数)
Ia 電流値(第1種限時特性における電流設定値の下限値)
Ic 電流値(定限時特性における電流設定値の下限値)
tc 時間(定限時特性における連続通電許容時間の設定値)
1, 2, 3
20
OC1, OC2 functions (functions that define the first type time-delay characteristic)
OC1v function (function that specifies the first type time-limited characteristic)
OC3 function (function that specifies the second-class time-limited characteristic)
Ia current value (lower limit of current setting value in the first type time-limited characteristic)
Ic Current value (lower limit of current setting value in finite time characteristic)
tc Time (the set value of the continuous current permissible time in the finite time characteristic)
Claims (8)
上記半導体スイッチに流れる第1電流値を検出する電流センサと、
上記第1電流値に対応する連続通電許容時間を示す第1種限時特性に基づき、上記半導体スイッチを遮断する制御部と、を備えている半導体遮断装置であって、
上記半導体遮断装置は、上記半導体スイッチに印加される電圧値を検出する電圧センサをさらに備えており、
上記制御部は、上記電圧値を第2電流値へと変換する電圧電流変換部をさらに備えており、
上記制御部は、上記第2電流値に対応する連続通電許容時間を示す第2種限時特性にさらに基づき、上記半導体スイッチを遮断する、半導体遮断装置。 A semiconductor switch;
a current sensor for detecting a first current value flowing through the semiconductor switch;
A control unit that cuts off the semiconductor switch based on a first type time-limit characteristic indicating a continuous current-carrying permissible time corresponding to the first current value ,
The semiconductor cutoff device further includes a voltage sensor that detects a voltage value applied to the semiconductor switch,
the control unit further includes a voltage-current conversion unit that converts the voltage value into a second current value,
The control unit further turns off the semiconductor switch based on a second type time-limit characteristic indicating a continuous current-carrying permissible time corresponding to the second current value .
上記複数の反限時特性のそれぞれは、上記第1電流値の異なる範囲において規定されている、請求項2に記載の半導体遮断装置。 The first time-delay characteristic includes a plurality of inverse time-delay characteristics,
3. The semiconductor circuit breaker of claim 2, wherein each of said plurality of inverse time characteristics is defined for a different range of said first current value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020144959A JP7525783B2 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Semiconductor Circuit Breaker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020144959A JP7525783B2 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Semiconductor Circuit Breaker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022039777A JP2022039777A (en) | 2022-03-10 |
JP7525783B2 true JP7525783B2 (en) | 2024-07-31 |
Family
ID=80498690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020144959A Active JP7525783B2 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Semiconductor Circuit Breaker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7525783B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003189459A (en) | 2001-09-28 | 2003-07-04 | Eaton Corp | Method and device for detecting and controlling parallel arc fault |
JP2004226185A (en) | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Mitsumi Electric Co Ltd | Overcurrent detection circuit and its delay circuit |
JP2017046564A (en) | 2015-08-27 | 2017-03-02 | 株式会社豊田自動織機 | Relay circuit |
US20180366936A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Atom Power, Inc. | Hybrid Diamond Solid-State Circuit Protector |
JP2020005424A (en) | 2018-06-28 | 2020-01-09 | 株式会社日立製作所 | Driving system for railroad vehicle, active filter device in the system, and driving method for railroad vehicle |
-
2020
- 2020-08-28 JP JP2020144959A patent/JP7525783B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003189459A (en) | 2001-09-28 | 2003-07-04 | Eaton Corp | Method and device for detecting and controlling parallel arc fault |
JP2004226185A (en) | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Mitsumi Electric Co Ltd | Overcurrent detection circuit and its delay circuit |
JP2017046564A (en) | 2015-08-27 | 2017-03-02 | 株式会社豊田自動織機 | Relay circuit |
US20180366936A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Atom Power, Inc. | Hybrid Diamond Solid-State Circuit Protector |
JP2020005424A (en) | 2018-06-28 | 2020-01-09 | 株式会社日立製作所 | Driving system for railroad vehicle, active filter device in the system, and driving method for railroad vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022039777A (en) | 2022-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8933533B2 (en) | Solid-state bidirectional switch having a first and a second power-FET | |
CN104137211B (en) | There is the high voltage direct current hybrid circuit breaker of buffer circuit | |
CA2166225C (en) | Circuit breaker and circuit breaking apparatus | |
US9225162B2 (en) | System and method for fault protection | |
EP3588764A1 (en) | Electric power conversion apparatus and dc power transmission system | |
WO2012000545A1 (en) | An hvdc transmission system, an hvdc station and a method of operating an hvdc station | |
JPH11297170A (en) | Dc arc-extinguishing method and device | |
US11005253B2 (en) | Circuit and method of over-current protection | |
JP5860721B2 (en) | Semiconductor circuit breaker and DC power supply system | |
US12003091B2 (en) | Circuit breaker device for DC voltage | |
KR101821439B1 (en) | Fault current limiter | |
EP3442019A1 (en) | Power module | |
CA3000574A1 (en) | Mechatronic circuit-breaker device | |
JP7264920B2 (en) | Multistage protection device for overcurrent and overvoltage protected transfer of electrical energy | |
JP7525783B2 (en) | Semiconductor Circuit Breaker | |
EP3968477B1 (en) | Intelligent current limiting for solid-state switching | |
CN109429542B (en) | Power conversion device and method for determining operating state of circuit breaking device | |
US20240178652A1 (en) | Semi-conductor circuit breaker with overvoltage protection | |
Pang et al. | A Surge Voltage Free Solid-State Circuit Breaker with Current Limiting Capability | |
CN115412079A (en) | Electronic distributor | |
KR20180096985A (en) | Fault current limiting for DC grid type and the method thereof | |
CN117083776A (en) | Circuit breaker using semiconductor | |
US20220149727A1 (en) | Switching device for a dc voltage circuit | |
JP7418671B1 (en) | DC circuit breaker | |
JP2008067440A (en) | Dc interruption system control method and dc interruption system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230809 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240418 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240618 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240701 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7525783 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |