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公開番号2024129447
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038666
出願日2023-03-13
発明の名称保護システム、直流電力システム及び保護方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02J 1/00 20060101AFI20240919BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】直流電力系統において、系統構成が変化する場合であっても、系統故障に対する半導体遮断器の保護を好適に実行する。
【解決手段】直流電力系統の系統故障時に、前記直流電力系統から系統に接続される機器へ流れる故障電流を遮断する半導体遮断器を保護する保護システムにおいて、前記半導体遮断器は、半導体スイッチ素子と、前記半導体スイッチ素子に発生する過電圧を吸収するクランプ回路と、を有し、前記直流電力系統の送電網との接続を切り替える開閉器の開閉状態を監視するモニタリング装置と、前記モニタリング装置の監視結果に基づいて、前記クランプ回路の回路定数を設定する回路制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電力系統の系統故障時に、前記直流電力系統から系統に接続される機器へ流れる故障電流を遮断する半導体遮断器を保護する保護システムにおいて、
前記半導体遮断器は、半導体スイッチ素子と、前記半導体スイッチ素子に発生する過電圧を吸収するクランプ回路と、を有し、
前記直流電力系統の送電網との接続を切り替える開閉器の開閉状態を監視するモニタリング装置と、
前記モニタリング装置の監視結果に基づいて、前記クランプ回路の回路定数を設定する回路制御部と、を備える保護システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記開閉器の開閉状態に基づいて前記直流電力系統で発生する前記故障電流の電流特性を算出する計算モデルと、前記直流電力系統で発生する前記故障電流の電流特性と前記回路定数とが対応付けられる回路定数設定情報と、を記憶する記憶部を、さらに備え、
前記回路制御部は、監視結果に基づく前記開閉器の開閉状態から、前記計算モデルを用いて前記故障電流の電流特性を推定し、前記回路定数設定情報を参照して、推定した前記故障電流の電流特性に対応付けられた前記回路定数を取得し、取得した前記回路定数を前記クランプ回路に設定する請求項１に記載の保護システム。
【請求項３】
前記回路定数設定情報は、前記故障電流の電流変化率が高くなるにつれて、または、前記故障電流により発生する磁気エネルギーが小さくなるにつれて、前記半導体スイッチ素子のゲート抵抗値及びコレクタ側抵抗値の少なくとも一方が小さくなる回路定数となるように、前記故障電流の電流特性と前記回路定数とが対応付けられている請求項２に記載の保護システム。
【請求項４】
前記モニタリング装置は、前記直流電力系統で発生する前記故障電流の電流特性をさらに監視しており、
前記回路制御部は、前記開閉器の開閉状態と前記故障電流の電流特性とに基づいて、前記回路定数を設定する請求項１に記載の保護システム。
【請求項５】
前記半導体遮断器は、前記送電網に接続される負荷の上流側に設けられる請求項１に記載の保護システム。
【請求項６】
前記半導体遮断器は、前記送電網に接続される分電盤の上流側に設けられる請求項１に記載の保護システム。
【請求項７】
送電網と、前記送電網との接続を切り替える開閉器と、を有する直流電力系統と、
前記直流電力系統に設けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の保護システムと、を備える直流電力システム。
【請求項８】
直流電力系統の系統故障時に、前記直流電力系統から系統に接続される機器へ流れる電流を遮断する半導体遮断器を保護する保護方法において、
前記半導体遮断器は、半導体スイッチ素子と、前記半導体スイッチ素子に発生する過電圧を吸収するクランプ回路と、を有し、
前記直流電力系統の送電網との接続を切り替える開閉器の開閉状態を監視するステップと、
監視結果に基づいて、前記クランプ回路の回路定数を設定するステップと、を実行する保護方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、保護システム、直流電力システム及び保護方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体スイッチング素子を過電圧から保護する保護回路を備えた半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この半導体装置では、半導体スイッチング素子がターンオフする際のサージ電圧が小さくなるように、ゲート抵抗を調整して、半導体スイッチング素子の出力端子に流れる電流を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１２６２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体スイッチング素子を含む半導体遮断器は、直流電力系統に設けられる場合がある。直流電力系統では、直流電力系統への接続を切り替える開閉器の開閉状態によって系統構成が変化する。しかしながら、直流電力系統では、系統構成によって、系統故障の発生時における過電流の性質が異なるため、半導体遮断器を適切に保護することが困難となる可能性がある。
【０００５】
そこで、本開示は、直流電力系統において、系統構成が変化する場合であっても、系統故障に対する半導体遮断器の保護を好適に実行することができる保護システム、直流電力システム及び保護方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の保護システムは、直流電力系統の系統故障時に、前記直流電力系統から系統に接続される機器へ流れる故障電流を遮断する半導体遮断器を保護する保護システムにおいて、前記半導体遮断器は、半導体スイッチ素子と、前記半導体スイッチ素子に発生する過電圧を吸収するクランプ回路と、を有し、前記直流電力系統の送電網との接続を切り替える開閉器の開閉状態を監視するモニタリング装置と、前記モニタリング装置の監視結果に基づいて、前記クランプ回路の回路定数を設定する回路制御部と、を備える。
【０００７】
本開示の直流電力システムは、送電網と、前記送電網との接続を切り替える開閉器と、を有する直流電力系統と、前記直流電力系統に設けられる、上記の保護システムと、を備える。
【０００８】
本開示の保護方法は、直流電力系統の系統故障時に、前記直流電力系統から系統に接続される機器へ流れる電流を遮断する半導体遮断器を保護する保護方法において、前記半導体遮断器は、半導体スイッチ素子と、前記半導体スイッチ素子に発生する過電圧を吸収するクランプ回路と、を有し、前記直流電力系統の送電網との接続を切り替える開閉器の開閉状態を監視するステップと、監視結果に基づいて、前記クランプ回路の回路定数を設定するステップと、を実行する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、直流電力系統の送電網において、系統構成が変化する場合であっても、系統故障に対する半導体遮断器の保護を好適に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本実施形態に係る直流電力システムの概略構成図である。
図２は、本実施形態に係る保護システムの概略構成図である。
図３は、開閉器の開閉状態とゲート抵抗値及びドレイン側インピーダンス値との関係を示す説明図である。
図４は、本実施形態に係る保護方法のフローチャートである。
【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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