JP5860721B2

JP5860721B2 - 半導体遮断器、及び直流給電システム

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Publication number: JP5860721B2
Application number: JP2012036215A
Authority: JP
Inventors: 福井　昭圭; 昭圭福井; 暁松本
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2013172603A

Description

本発明は、半導体遮断器、及び直流給電システムに関する。

近年、ルータやサーバ等の各種負荷装置へ直流電力を供給する直流給電システムが提案されている。このような直流給電システムでは、負荷装置への電力給電を高信頼、高品質で行えるようにすることが要求されている。そのため、このような直流給電システムは、負荷装置側で短絡等の事故が発生した場合に生じる過電流からシステムを保護するために、電源装置と負荷装置の間に、半導体遮断器などの保護装置を配置している。
この保護装置として使用される半導体遮断器は、例えば、半導体スイッチング素子などの半導体スイッチ部を備え、通常の動作状態では、半導体スイッチ部を導通状態に制御することにより、負荷装置に電力を供給している。また、半導体遮断器は、半導体スイッチ部を流れる電流が所定の電流閾値以上である過電流状態になった場合に、半導体スイッチ部を非導通状態に制御することにより、負荷装置に流れる過電流を遮断する（例えば、特許文献１を参照）。

特開昭５５−１０６８３２号公報

ところで、過電流の発生は、短絡事故が生じた場合に限らず、例えば、起動時に瞬間的に流れる突入電流やノイズによって発生するなど、直流給電システムが正常であっても発生する場合がある。このような場合に、瞬間的に半導体スイッチ部を流れる電流が所定の電流閾値以上になるため、上述のような半導体遮断器は、不要な遮断動作を行うことになる。そのため、例えば、特許文献１に記載の技術では、起動時などの瞬間的に電流の増加が発生することが分かっている場合に、起動後の所定の期間、所定の電流閾値による過電流状態の検出を禁止（マスク）している。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、過電流状態の検出を禁止（マスク）している期間に負荷装置側で短絡等の事故が発生した場合に、適切に過電流を遮断することができない。
このように、上述のような半導体遮断器は、適切に過電流を遮断することができない場合がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、適切に過電流を遮断することができる半導体遮断器、及び直流給電システムを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、電源装置から負荷装置に直流電力を供給する電力供給線に配置（挿入）され、前記電源装置と前記負荷装置との間を導通状態と遮断状態とのうちのいずれかの状態に切り替える半導体スイッチ部と、前記電源装置から前記負荷装置に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された前記電流が所定の電流閾値以上であるか否かを判定し、前記電流が前記所定の電流閾値以上であると判定した場合に、前記半導体スイッチ部を遮断状態にする遮断処理部と、前記所定の電流閾値を変更する処理を実行する閾値制御部とを備え、前記所定の電流閾値には、前記負荷装置の定格電流に基づいて予め定められている第１の電流閾値と、前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値とのいずれかが設定され、前記閾値制御部は、前記電流が増加することを示す予め定められた所定の条件を満たす場合に、前記所定の電流閾値を前記第１の電流閾値から前記第２の電流閾値に変更する第１の処理と、前記第１の処理後から予め定められた第１の期間、前記第１の処理を禁止する第２の処理と、前記第１の処理後から予め定められた第２の期間、前記所定の電流閾値を前記第２の電流閾値に維持した後に前記第１の電流閾値に変更する第３の処理とを実行し、前記所定の条件を満たす場合には、前記所定の電流閾値に前記第１の電流閾値が設定されている場合、且つ、前記電流検出部によって検出された前記電流が前記第１の電流閾値よりも小さい第３の電流閾値以上に増加した場合が含まれ、前記第１の期間は、前記第１の処理後から、前記第３の電流閾値よりも小さく、前記定格電流よりも大きい第４の電流閾値以下に前記電流が減少するまでの期間であることを特徴とする半導体遮断器である。

また、本発明の一態様は、電源装置から負荷装置に直流電力を供給する電力供給線に配置され、前記電源装置と前記負荷装置との間を導通状態と遮断状態とのうちのいずれかの状態に切り替える半導体スイッチ部と、前記電源装置から前記負荷装置に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された前記電流が所定の電流閾値以上であるか否かを判定し、前記電流が前記所定の電流閾値以上であると判定した場合に、前記半導体スイッチ部を遮断状態にする遮断処理部と、前記所定の電流閾値を変更する処理を実行する閾値制御部とを備え、前記所定の電流閾値には、前記負荷装置の定格電流に基づいて予め定められている第１の電流閾値と、前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値とのいずれかが設定され、前記閾値制御部は、前記電流が増加することを示す予め定められた所定の条件を満たす場合に、前記所定の電流閾値を前記第１の電流閾値から前記第２の電流閾値に変更する第１の処理と、前記第１の処理後から予め定められた第１の期間、前記第１の処理を禁止する第２の処理と、前記第１の処理後から予め定められた第２の期間、前記所定の電流閾値を前記第２の電流閾値に維持した後に前記第１の電流閾値に変更する第３の処理とを実行し、前記第２の電流閾値には、前記半導体スイッチ部において許容されるジュール積分値に基づいて前記第１の処理後からの経過時間に対応づけられて定められている複数の過渡電流閾値が含まれており、前記閾値制御部は、前記第２の期間において、前記第２の電流閾値を前記経過時間に応じて、前記複数の過渡電流閾値のうちのいずれかに変更することを特徴とする半導体遮断器である。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記第１の期間は、前記第１の処理後から、予め定められた第１の所定時間が経過した期間であることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記第２の電流閾値には、前記半導体スイッチ部において許容されるジュール積分値に基づいて前記第１の処理後からの経過時間に対応づけられて定められている複数の過渡電流閾値が含まれており、前記閾値制御部は、前記第２の期間において、前記第２の電流閾値を前記経過時間に応じて、前記複数の過渡電流閾値のうちのいずれかに変更することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記複数の過渡電流閾値は、前記半導体スイッチ部を前記導通状態にする際に発生する突入電流の波形に基づいて、前記突入電流の波形よりも大きい値に定められていることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記経過時間と前記過渡電流閾値とを対応づけて記憶する記憶部を備え、前記閾値制御部は、前記経過時間に応じて、前記経過時間に対応づけて前記記憶部に記憶されている前記過渡電流閾値を読み出し、読み出した前記過渡電流閾値に前記第２の電流閾値を変更することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記第２の期間は、前記過渡電流閾値による前記第２の電流閾値の変更が完了するまでの期間であることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記第２の期間は、前記第１の処理後から、予め定められた第２の所定時間が経過した期間であることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記の半導体遮断器において、前記所定の条件を満たす場合には、前記半導体スイッチ部を導通状態にして、前記負荷装置を起動する場合が含まれることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、電源装置から負荷装置へ直流電力を供給する直流給電システムであって、上記の半導体遮断器を備えることを特徴とする直流給電システムである。

本発明によれば、適切に過電流を遮断することができる。

第１の実施形態による半導体遮断器を示すブロック図である。第１の実施形態における短時間過電流閾値のテーブルを示す図である。第１の実施形態における閾値制御の動作を示す図である。第１の実施形態における閾値制御の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態による半導体遮断器を示すブロック図である。第２の実施形態における閾値制御の動作を示す図である。第２の実施形態における閾値制御の動作を示すフローチャートである。第３の実施形態における閾値制御の動作を示すフローチャートである。本実施形態による半導体遮断器を複数備えた直流給電システムの一例を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態による半導体遮断器、及び直流給電システムについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態による半導体遮断器１の構成を示す概略ブロック図である。
図１において、電源装置２から負荷装置３に直流電力を供給する直流給電システム１００は、半導体遮断器１を備えている。
ここで、電源装置２は、電力供給線（４，５）を介して負荷装置３に直流電力を供給する。電源装置２は、例えば、商用交流電力を直流電力に変換する整流装置である。
なお、電力供給線４は、＋側（プラス側）の電力供給線であり、電力供給線５は、−側（マイナス側）の電力供給線である。
負荷装置３は、電源装置２から供給された直流電力によって動作する装置であり、例えば、その入力段に、入力電力の安定化やノイズ対策等のための、コンデンサ及びコイルからなる入力フィルタ（ＬＣフィルタ）を備えている。また、負荷装置３は、例えば、電源装置２からの直流電力供給が瞬断した場合に動作用電圧を補償するための蓄電手段（コンデンサ）を備えている。負荷装置３は、電源装置２からみるとコンデンサ（容量成分）を有する負荷となっている。そのため、電源装置２から負荷装置３に給電が行われる際には、後述するようにコンデンサへの過大な充電電流（例えば、突入電流）が流れることがある。

半導体遮断器１は、電源装置２と負荷装置３との間に配置され、電源装置２から負荷装置３への電力の供給及び遮断を制御する。半導体遮断器１は、電流センサ１１、入力インターフェース１２、半導体スイッチ部２０、及び制御回路部３０を備えている。また、制御回路部３０は、半導体遮断器１を制御する各種回路を有しており、電流計測部３１、計測記憶部３２、ドライブ部３３、設定記憶部４０、及び制御部５０を備えている。

半導体スイッチ部２０は、電源装置２から負荷装置３に直流電力を供給する電力供給線４に配置され、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの半導体スイッチング素子を有する。半導体スイッチ部２０は、制御回路部３０のドライブ部３３から供給される制御信号に基づいて、電源装置２と負荷装置３との間を導通状態と非導通状態（遮断状態）とのうちのいずれかの状態に切り替える。すなわち、半導体スイッチ部２０は、ドライブ部３３から供給される制御信号に基づいて、電源装置２と負荷装置３との間を導通状態又は非導通状態（遮断状態）にする。

電流センサ１１は、例えば、電力供給線４に配置されており、電源装置２から負荷装置３に半導体スイッチ部２０を介して流れる電流を検出するためのセンサである。電流センサ１１は、電流計測部３１による指示に基づいて電流を検出し、検出した電流値を電流計測部３１に出力する。

電流計測部３１は、電源装置２から負荷装置３に半導体スイッチ部２０を介して供給される電流を電流センサ１１に定期的に検出させて、電流センサ１１から出力された電流値を取得する。電流計測部３１は、電流センサ１１から取得した電流値を計測記憶部３２に記憶させる。
なお、本実施形態において、電流センサ１１と電流計測部３１とは、電流検出部１０に対応する。電流検出部１０は、電源装置２から負荷装置３に半導体スイッチ部２０を介して流れる電流を検出する。

計測記憶部３２は、電流検出部１０によって計測された計測結果（電流値）を記憶する。計測記憶部３２は、記憶している電流検出部１０によって計測された電流値を制御部５０に供給する。

設定記憶部４０（記憶部）は、制御部５０によって実行される各種制御のための設定情報を記憶する。ここで設定情報には、例えば、後述する定常過電流閾値、短時間過電流閾値、セット閾値、リセット閾値などが含まれる。これらの設定情報は、入力インターフェース１２を介して、外部の設定装置（不図示）から予め入力され、記憶される。
また、設定記憶部４０は、定常閾値記憶部４１、短時間閾値記憶部４２、セット閾値記憶部４３、及びリセット閾値記憶部４４を備えている。

定常閾値記憶部４１は、定常時において過電流状態を判定するための定常過電流閾値（第１の電流閾値）を記憶する。ここで、過電流状態は、半導体スイッチ部を流れる電流が過電流閾値（所定の電流閾値）以上である状態を示し、負荷装置３に故障などが発生している異常な状態を示す。定常過電流閾値についての詳細は後述する。

短時間閾値記憶部４２は、突入電流などの瞬間的（一時的）に大きな電流が流れる場合において過電流状態を判定するための短時間過電流閾値（第２の電流閾値）を記憶する。なお、短時間過電流閾値は、経過時間に応じて変化する値であり、複数の過渡電流閾値を有している。ここで、経過時間とは、電源装置２から負荷装置３に半導体スイッチ部２０を介して供給される電流が後述するリセット閾値以上になってからの経過時間である。短時間閾値記憶部４２は、例えば、図２に示すように、経過時間と過渡電流閾値（短時間過電流閾値）とを対応づけたテーブルとして記憶する。短時間過電流閾値についての詳細は後述する。

セット閾値記憶部４３は、過電流状態を判定するための過電流閾値を定常過電流閾値から短時間過電流閾値に変更するためのセット閾値（第３の電流閾値）を記憶する。セット閾値についての詳細は後述する。

リセット閾値記憶部４４は、定常過電流閾値から短時間過電流閾値への変更（移行）を禁止（マスク）する過電流閾値移行マスクを解除するためのリセット閾値（第４の電流閾値）を記憶する。ここで過電流閾値移行マスクとは、一度、定常過電流閾値から短時間過電流閾値に変更したのちに、再び定常過電流閾値から短時間過電流閾値への変更を禁止（マスク）することである。リセット閾値についての詳細は後述する。

ここで、定常過電流閾値（Ｉ_ＴＨ：第１の電流閾値）は、図３に示すように、定格電流Ｉ_ｍａｘよりも大きい所定の電流値であり、負荷装置３の故障などにより発生した過電流状態を判定するための電流閾値である。つまり、定常過電流閾値（Ｉ_ＴＨ）は、負荷装置３の定格電流Ｉ_ｍａｘに基づいて予め定められている。

また、短時間過電流閾値（第２の電流閾値）は、定常過電流閾値よりも大きい所定の電流値であり、突入電流などの瞬間的（一時的）に大きな電流が流れる場合において過電流状態を判定するための電流閾値である。なお、短時間過電流閾値は、例えば、図２に示すように、経過時間と対応づけたテーブルとして短時間閾値記憶部４２に予め記憶されている。
図２は、短時間過電流閾値のテーブルの一例を示す図である。この図において、例えば
上述した経過時間が０μＳ（マイクロ秒）である場合に、短時間過電流閾値は１００Ａ（アンペア）であり、経過時間が１μＳである場合に、短時間過電流閾値は９０Ａである。この一例では、図３に示す波形Ｗ２における時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間Ｐ２のように、短時間過電流閾値は、経過時間に応じて過電流閾値が減少するように、予め定められている。短時間過電流閾値は、例えば、半導体スイッチ部２０において許容されるＩ^２Ｔ値（ジュール積分値）に基づいて、経過時間に対応づけられて定められている複数の過渡電流閾値が含まれている。すなわち、短時間過電流閾値は、半導体スイッチ部２０が熱（電流による発熱）による損傷を発生しない範囲で設定されている。また、この複数の過渡電流閾値は、例えば、半導体スイッチ部２０を導通状態にする際に発生する突入電流の波形に基づいて、突入電流の波形よりも大きい値に定められている。

また、セット閾値（Ｉ_ＳＥＴ：第３の電流閾値）は、例えば、図３に示すように、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨも小さい所定の電流値であって、過電流状態を判定するための過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更するための電流閾値である。
また、リセット閾値（Ｉ_ＲＳＴ：第４の電流閾値）は、例えば、図３に示すように、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨも小さく、定格電流Ｉ_ｍａｘよりも大きい所定の電流値であって、上述した過電流閾値移行マスクを解除するための電流閾値である。

入力インターフェース１２は、外部の設定装置と半導体遮断器１との間の情報の送受信を行う。入力インターフェース１２は、例えば、無線通信により情報の送受信を行うものであってもよいし、有線通信により情報の送受信を行うものであってもよい。入力インターフェース１２は、例えば、外部の設定装置から供給された各種設定情報を受信し、受信した各種設定情報を設定記憶部４０の各部に記憶させる。

ドライブ部３３は、制御部５０から供給された制御信号に基づいて、半導体スイッチ部２０に対応した駆動信号を制御信号として半導体スイッチ部２０に供給する。ドライブ部３３は、電源装置２と負荷装置３との間を導通状態と非導通状態（遮断状態）とのうちのいずれかの状態に切り替える制御信号を半導体スイッチ部２０に供給する。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、半導体遮断器１における各種制御を行う。制御部５０は、例えば、半導体スイッチ部２０による電源装置２から負荷装置３への電力供給及び遮断の制御を行う。また、制御部５０は、例えば、負荷装置３の故障などにより過電流状態が発生した場合に、過電流状態を判定し、半導体スイッチ部２０による電源装置２から負荷装置３への電力供給を遮断する制御を行う。なお、制御部５０は、例えば、過電流状態を判定する際に、過電流状態を判定するための過電流閾値を適切に変更する制御を行う。
また、制御部５０は、遮断処理部５１と、閾値制御部５２とを備えている。

遮断処理部５１は、電流検出部１０によって検出された電流が過電流閾値以上であるか否かを判定し、電流が過電流閾値以上であると判定した場合に、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。すなわち、遮断処理部５１は、過電流状態であると判定した場合に、ドライブ部３３を介して半導体スイッチ部２０を遮断状態にする制御信号を供給して、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。

閾値制御部５２は、過電流閾値を適切に変更する処理を実行する。ここで、過電流閾値には、例えば、定常閾値記憶部４１に記憶されている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨと、短時間閾値記憶部４２にテーブルとして記憶されている短時間過電流閾値とのいずれかが設定される。閾値制御部５２は、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨと、短時間過電流閾値とのいずれかを過電流閾値に設定する。なお、閾値制御部５２は、過電流閾値の初期値として、定常閾値記憶部４１に記憶されている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを設定する。

閾値制御部５２は、例えば、以下の３つの処理を実行する。
閾値制御部５２は、電流が増加すること（電流が増加した状態になること）を示す予め定められた所定の条件（第１の条件）を満たす場合に、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する。ここで、予め定められた所定の条件を満たす場合とは、例えば、過電流閾値に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨが設定されている場合、且つ、電流検出部１０によって検出された電流がセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上に増加した場合である。この場合、閾値制御部５２は、第１の処理として、例えば、短時間閾値記憶部４２に記憶されている短時間過電流閾値（複数の過渡電流閾値）のうちの経過時間０μＳに対応する過渡電流閾値を読み出して、過電流閾値として設定（変更）する。
なお、この第１の処理の後に、閾値制御部５２は、図３に示すように、第１の処理後から予め定められた第２の期間Ｐ２（図３）、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持する。

また、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第１の期間Ｐ１（図３）、第１の処理を禁止（マスク）する第２の処理を実行する。すなわち、閾値制御部５２は、第１の処理後に、第２の処理として、所定の条件（第２の条件）が満たされるまでの間（第１の期間Ｐ１）、第１の処理を禁止（マスク）する。具体的に、閾値制御部５２は、定常過電流閾値から短時間過電流閾値への変更（移行）を禁止（マスク）する過電流閾値移行マスクを設定する。ここで、過電流閾値移行マスクは、例えば、設定記憶部４０内に設けられたフラグによる処理により実現してもよいし、他の手段を用いて実現してもよい。
また、第１の期間Ｐ１は、例えば、第１の処理後から、リセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下に電流検出部１０によって検出された電流が減少するまでの期間である。つまり、上述の所定の条件（第２の条件）とは、電流検出部１０によって検出された電流がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下になる場合である。閾値制御部５２は、電流検出部１０によって検出された電流がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下になった場合に、上述の過電流閾値移行マスクを解除して、再び第１の処理を実行することを許可する。

また、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第２の期間Ｐ２（図３）、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持した後に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する第３の処理を実行する。なお、この第２の期間Ｐ２の間に、閾値制御部５２は、経過時間に応じて、短時間閾値記憶部４２から経過時間に対応づけられている過渡電流閾値を順次読み出して、読み出した過渡電流閾値を過電流閾値として設定（変更）する。すなわち、閾値制御部５２は、経過時間に応じて、経過時間に対応づけて短時間閾値記憶部４２に記憶されている過渡電流閾値を読み出し、読み出した過渡電流閾値に短時間過電流閾値を変更する。このように、閾値制御部５２は、この第２の期間Ｐ２において、短時間過電流閾値を経過時間に応じて、複数の過渡電流閾値のうちのいずれかに変更する。
閾値制御部５２は、定常閾値記憶部４１から定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを読み出し、第２の期間Ｐ２の後に、読み出した定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに過電流閾値を短時間過電流閾値から変更する。

ここで、第２の期間Ｐ２は、例えば、過渡電流閾値による短時間過電流閾値の変更が完了するまでの期間である。すなわち、第２の期間Ｐ２は、第１の処理から短時間過電流閾値のテーブルによる変更が完了するまでの期間である。

次に、本実施形態における半導体遮断器１の動作について説明する。
図３は、本実施形態による半導体遮断器１における閾値制御の動作を示す図である。
この図において、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。また、波形Ｗ１は、電源装置２から負荷装置３に半導体スイッチ部２０を介して流れる電流波形を示し、波形Ｗ２は、過電流状態を判定する上述した過電流閾値波形を示している。

まず、半導体遮断器１の閾値制御部５２は、過電流閾値の初期値として、定常閾値記憶部４１に記憶されている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを設定する。
時刻Ｔ１において、例えば、ノイズや負荷装置３内の一部の機能（装置）が起動した等により瞬間的（一時的）に電流が増加して、電流（波形Ｗ１）がセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上になった場合に、閾値制御部５２は、上述した第１の処理を実行する。具体的に、閾値制御部５２は、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する。この場合、閾値制御部５２は、第１の処理として、例えば、短時間閾値記憶部４２に記憶されている短時間過電流閾値（複数の過渡電流閾値）のうちの経過時間０μＳに対応する過渡電流閾値を読み出して、過電流閾値として設定（変更）する。また、閾値制御部５２は、上述した過電流閾値移行マスクを設定して、再び第１の処理を実行することを禁止する。

続いて、閾値制御部５２は、経過時間に応じて、短時間閾値記憶部４２から経過時間に対応づけられている過渡電流閾値を順次読み出して、読み出した過渡電流閾値を過電流閾値として設定（変更）する。閾値制御部５２は、この短時間過電流閾値のテーブルによる短時間過電流閾値の変更が完了した場合（時刻Ｔ３）に、定常閾値記憶部４１から定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを読み出し、読み出した定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを過電流閾値として設定（変更）する。
なお、この時刻Ｔ１から時刻Ｔ３の期間Ｐ２（第２の期間）、波形Ｗ１は、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを超える場合がある。しかし、本実施形態では、遮断処理部５１は、過電流状態を判定する過電流閾値が波形Ｗ２の示すような短時間過電流閾値に変更されているため、この第２の期間Ｐ２において過電流状態とは判定しない。そのため、半導体遮断器１は、このような瞬間的に電流の増加が発生した場合でも、適切に過電流状態であるか否かを判定しつつ、負荷装置３に電力を供給し続けることができる。

また、時刻Ｔ４において、電流（波形Ｗ１）がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下になった場合に、閾値制御部５２は、上述の過電流閾値移行マスクを解除して、再び第１の処理を実行することを許可する。この時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの期間Ｐ１（第１の期間）は、再度第１の処理を実行して、過電流閾値に短時間過電流閾値を設定した場合に、電流が短時間過電流閾値以上にならなくても半導体スイッチ部２０に熱による損傷を発生する可能性のある期間である。そのため、本実施形態では、閾値制御部５２は、第１の期間Ｐ１、上述した過電流閾値移行マスクを設定して、再び第１の処理を実行することを禁止する。
時刻Ｔ４以降に、再び瞬間的（一時的）に電流が増加した場合には、閾値制御部５２は、上述した時刻Ｔ１から時刻Ｔ４と同様の処理を実行する。

次に、本実施形態における閾値制御の動作について、フローチャートを参照して詳細に説明する。
図４は、本実施形態における閾値制御の動作を示すフローチャートである。
この図において、閾値制御部５２は、過電流閾値の初期値として、定常閾値記憶部４１に記憶されている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを設定している。
まず、半導体遮断器１は、電流を計測する（ステップＳ１０１）。すなわち、制御部５０は、電流計測部３１が電流センサ１１により検出した電流値（電流検出部１０によって検出した電流値）を、計測記憶部３２を介して取得する。

次に、制御部５０の閾値制御部５２は、取得した電流値がセット閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１０２）。閾値制御部５２は、電流値がセット閾値以上でない（セット閾値未満である）と判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０１に戻す。また、閾値制御部５２は、電流値がセット閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。

次に、ステップＳ１０３において、閾値制御部５２は、タイマー（不図示）を起動する。
次に、閾値制御部５２は、過電流閾値（所定の電流閾値）を時間（経過時間）０μＳに対応する短時間過電流閾値（過渡電流閾値）に変更する（ステップＳ１０４）。すなわち、閾値制御部５２は、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する。

次に、半導体遮断器１は、電流を計測する（ステップＳ１０５）。すなわち、制御部５０は、電流計測部３１が電流センサ１１により検出した電流値（電流検出部１０によって検出した電流値）を、計測記憶部３２を介して取得する。
次に、制御部５０の遮断処理部５１は、取得した電流値が過電流閾値（ここでは、短時間過電流閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。遮断処理部５１は、電流値が短時間過電流閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０７に進める。また、遮断処理部５１は、電流値が短時間過電流閾値以上でない（短時間過電流閾値未満である）判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）に、処理をステップＳ１１０に進める。

ステップＳ１０７において、遮断処理部５１は、遮断動作を実行する。この場合、遮断処理部５１は、電流値が短時間過電流閾値以上であるため過電流状態であると判定し、半導体スイッチ部２０を遮断状態（非導通状態）にさせる。具体的に、遮断処理部５１は、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする制御信号を、ドライブ部３３を介して半導体スイッチ部２０に供給する。これにより半導体スイッチ部２０は、電源装置２から負荷装置３に直流電力を供給する電力供給線４を非導通状態にする。そして、制御部５０（閾値制御部５２）は、タイマーをリセット（停止）して（ステップＳ１０８）、半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への電力供給を停止して、動作を停止する（ステップＳ１０９）。

また、ステップＳ１１０において、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値のテーブルが最終であるか否かを判定する。すなわち、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値のテーブルが最終の過渡電流閾値であるか否かを判定する。閾値制御部５２は、短時間過電流閾値のテーブルが最終である場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１１２に進める。また、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値のテーブルが最終でない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）に、処理をステップＳ１１１に進める。

ステップＳ１１１において、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値のテーブルに基づく短時間過電流閾値（過渡電流閾値）に過電流閾値を変更する。すなわち、閾値制御部５２は、経過時間に応じて、短時間閾値記憶部４２から経過時間に対応づけられている過渡電流閾値を順次読み出して、読み出した過渡電流閾値を過電流閾値として設定（変更）する。そして、閾値制御部５２は、処理をステップＳ１０５に戻し、ステップＳ１０５からステップＳ１１２の処理を、ステップＳ１１０において短時間過電流閾値のテーブルが最終であると判定されるまで繰り返す。

次に、ステップＳ１１２において、閾値制御部５２は、過電流閾値（所定の電流閾値）を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する。すなわち、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第２の期間、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持した後に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する第３の処理を実行する。具体的に、閾値制御部５２は、定常閾値記憶部４１から定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを読み出し、第２の期間Ｐ２の後に、読み出した定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに過電流閾値を短時間過電流閾値から変更する。ここで、第２の期間Ｐ２は、例えば、ステップＳ１０２のＹＥＳ判定処理からステップＳ１１０のＹＥＳ判定処理までの期間である。

次に、半導体遮断器１は、電流を計測する（ステップＳ１１３）。すなわち、制御部５０は、電流計測部３１が電流センサ１１により検出した電流値（電流検出部１０によって検出した電流値）を、計測記憶部３２を介して取得する。
次に、制御部５０の遮断処理部５１は、取得した電流値が過電流閾値（ここでは、定常過電流閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。遮断処理部５１は、電流値が定常過電流閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１１５に進める。また、遮断処理部５１は、電流値が定常過電流閾値以上でない（定常過電流閾値未満である）判定した場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１１８に進める。

ステップＳ１１５において、遮断処理部５１は、遮断動作を実行する。この場合、遮断処理部５１は、電流値が定常過電流閾値以上であるため過電流状態であると判定し、半導体スイッチ部２０を遮断状態（非導通状態）にさせる。具体的に、遮断処理部５１は、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする制御信号を、ドライブ部３３を介して半導体スイッチ部２０に供給する。これにより半導体スイッチ部２０は、電源装置２から負荷装置３に直流電力を供給する電力供給線４を非導通状態にする。そして、制御部５０（閾値制御部５２）は、タイマーをリセット（停止）して（ステップＳ１１６）、半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への電力供給を停止して、動作を停止する（ステップＳ１１７）。

次に、ステップＳ１１８において、閾値制御部５２は、取得した電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下であるか否かを判定する。閾値制御部５２は、取得した電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下である場合（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１１９に進める。また、閾値制御部５２は、取得した電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下でない場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）に、処理をステップＳ１１８に戻し、ステップＳ１１３からステップＳ１１４の処理を、電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下になるまで繰り返す。

次に、ステップＳ１１９において、制御部５０（閾値制御部５２）は、タイマーをリセット（停止）して、処理をステップＳ１０１に戻す。このように、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第１の期間Ｐ１、第１の処理を禁止する第２の処理を実行する。ここで、第１の期間Ｐ１は、例えば、ステップＳ１０２のＹＥＳ判定処理からステップＳ１１９の処理までの期間である。その後、半導体遮断器１は、処理をステップＳ１０１に戻すことによって、再び、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行することが可能になる。

以上、説明したように、本実施形態における半導体遮断器１は、半導体スイッチ部２０が、電源装置２から負荷装置３に直流電力を供給する電力供給線４に配置され、電源装置２と負荷装置３との間を導通状態と遮断状態とのうちのいずれかの状態に切り替える。電流検出部１０は、電源装置２から負荷装置３に半導体スイッチ部２０を介して流れる電流を検出する。制御部５０（遮断処理部５１）は、電流検出部１０によって検出された電流が過電流閾値（所定の電流閾値）以上であるか否かを判定し、電流が過電流閾値以上であると判定した場合に、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。さらに、制御部５０（閾値制御部５２）は、過電流閾値を変更する処理を実行する。ここで、過電流閾値には、負荷装置３の定格電流Ｉ_ｍａｘに基づいて予め定められている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨと、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨよりも大きい短時間過電流閾値とのいずれかが設定される。そして、閾値制御部５２は、電流が増加することを示す予め定められた所定の条件を満たす場合に、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する。また、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第１の期間、第１の処理を禁止する第２の処理を実行する。さらに、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第２の期間、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持した後に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する第３の処理を実行する。

これにより、電流検出部１０によって検出された電流が増加した場合に、閾値制御部５２が過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する。そのため、遮断処理部５１は、例えば、瞬間的に電流の増加が発生した場合に、半導体スイッチ部２０を遮断状態にさせずに、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨより値の大きい短時間過電流閾値により過電流状態を判定することができる。このことにより、本実施形態における半導体遮断器１は、例えば、瞬間的に電流の増加が発生した場合に、適切に過電流を遮断することができる。
例えば、図３の波形Ｗ３は、瞬間的な電流の増加を含む電流波形Ｗ１に対して、本実施形態における半導体遮断器１を使用せずに、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨのみにより過電流状態を判定した場合の電流波形である。この場合、時刻Ｔ２において、電流が定常過電流閾値Ｉ_ＴＨ以上になるため、過電流状態であると判定されて、電源装置２から負荷装置３に供給される電力が遮断される。これに対して、本実施形態における半導体遮断器１は、波形Ｗ２に示すように、閾値制御部５２が、第２の期間Ｐ２、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨより値の大きい短時間過電流閾値に変更する。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への不要な電力供給の遮断を低減することができる。例えば、突入電流やノイズにより瞬間的な電流の増加した場合などの直流給電システム１００が正常であっても発生する過電流に対して、本実施形態における半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への不要な電力供給の遮断を低減することができる。

また、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第１の期間、第１の処理を禁止するので、半導体遮断器１は、例えば、瞬間的に電流の増加が連続して発生した場合に、半導体スイッチ部２０が熱による損傷を生じないようにすることができる。
例えば、図３の波形Ｗ４及び波形Ｗ５に示すように、予め定められた所定の条件を満たした場合（例えば、電流がセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上）であっても、閾値制御部５２は、第１の処理を禁止している第１の期間Ｐ１であるため、再び第１の処理を実行することはない。そのため、図３の波形Ｗ４及び波形Ｗ５の場合、遮断処理部５１は、過電流状態であると判定して、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、半導体スイッチ部２０が熱による損傷を生じないようにすることができる。

このように、本実施形態における半導体遮断器１は、半導体スイッチ部２０が熱により損傷を生じない範囲で、瞬間的に電流の増加に対して、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨより値の大きい短時間過電流閾値に変更する。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への不必な電力供給の遮断を発生させずに、例えば、負荷装置側で短絡等の事故が発生した場合の過電流を適切に遮断することができる。よって、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流を遮断することができる。

また、本実施形態では、所定の条件を満たす場合には、過電流閾値に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨが設定されている場合、且つ、電流検出部１０によって検出された電流が定常過電流閾値Ｉ_ＴＨよりも小さいセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上に増加した場合が含まれる。
これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、瞬間的に電流が増加する場合を簡易な方法により正確に検出することができる。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流を遮断することができる。

また、本実施形態では、第１の期間は、第１の処理後からリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下に電流が減少するまでの期間である。なお、リセット閾値Ｉ_ＲＳＴは、セット閾値Ｉ_ＳＥＴよりも小さく、負荷装置３の定格電流Ｉ_ｍａｘよりも大きい。
これにより、閾値制御部５２がセット閾値Ｉ_ＳＥＴよりも小さいリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下になるまで、再び第１の処理を実行することを禁止するので、本実施形態における半導体遮断器１は、簡易な手段により半導体スイッチ部２０に熱による損傷が発生しないようにしつつ、適切に過電流状態を判定することができる。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流を遮断することができる。

また、本実施形態では、短時間過電流閾値には、半導体スイッチ部２０において許容されるジュール積分値（Ｉ^２Ｔ値）に基づいて第１の処理後からの経過時間に対応づけられて定められている複数の過渡電流閾値が含まれている。そして、閾値制御部５２は、第２の期間において、短時間過電流閾値を経過時間に応じて、複数の過渡電流閾値のうちのいずれかに変更する。
一般に、半導体スイッチング素子の熱により損傷しない許容範囲は、ジュール積分値（Ｉ^２Ｔ値）により規定されている。そのため、ジュール積分値（Ｉ^２Ｔ値）に基づいて短時間過電流閾値を定めることにより、本実施形態における半導体遮断器１は、半導体スイッチ部２０に熱による損傷が発生しないようにしつつ、適切に過電流状態を判定することができる。また、本実施形態における半導体遮断器１は、半導体スイッチ部２０に熱による損傷が発生しないようにしつつ、不要な遮断動作を低減することができる。

また、本実施形態では、複数の過渡電流閾値は、半導体スイッチ部２０を導通状態にする際に発生する突入電流の波形に基づいて、突入電流の波形よりも大きい値に定められている。
これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、突入電流が発生する場合に、半導体スイッチ部２０に不要な電力供給の遮断をさせずに、異常な過電流を適切に遮断することができる。

また、本実施形態における半導体遮断器１は、第１の処理からの経過時間と過渡電流閾値とを対応づけて記憶する設定記憶部４０（短時間閾値記憶部４２）を備えている。閾値制御部５２は、経過時間に応じて、経過時間に対応づけて短時間閾値記憶部４２に記憶されている過渡電流閾値を読み出し、読み出した過渡電流閾値に短時間過電流閾値を変更する。
このように、経過時間と過渡電流閾値とを対応づけたテーブルに基づいて、短時間過電流閾値を変化させるので、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流閾値（過電流閾値）を変更することができる。よって、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流を遮断することができる。

また、本実施形態では、設定記憶部４０が記憶する設定情報は、入力インターフェース１２を介して、外部の設定装置から変更することが可能である。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、負荷装置３や直流給電システム１００の構成に応じて、設定情報を変更することができる。半導体遮断器１は、例えば、負荷装置３の容量成分やインピーダンスに応じて、上述の短時間過電流閾値を変更することができる。そのため、本実施形態における半導体遮断器１を使用することで、システム構成に応じた柔軟な直流給電システム１００を実現することができる。

また、本実施形態では、第２の期間は、過渡電流閾値による短時間過電流閾値の変更が完了するまでの期間である。
これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、過電流閾値（所定の電流閾値）を短時間過電流閾値から定常過電流閾値Ｉ_ＴＨへ適切に変更することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態による半導体遮断器１の構成を示す概略ブロック図である。
この図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における半導体遮断器１は、設定記憶部４０がリセット閾値記憶部４４の代わりにリセット時間記憶部４５を備える点が第１の実施形態と異なる。

リセット時間記憶部４５は、定常過電流閾値から短時間過電流閾値への変更（移行）を禁止（マスク）する過電流閾値移行マスクを解除するためのリセット時間（第１の所定時間）の値を記憶する。ここで、リセット時間とは、上述した第１の処理後から経過した予め定められた所定時間である。本実施形態では、第１の処理後に第１の処理を禁止する第１の期間は、第１の処理後から予め定められたリセット時間が経過した期間である。
リセット時間値は、例えば、短時間過電流閾値により過電流状態と判定されない範囲の電流波形において、再度第１の処理を実行しても半導体スイッチ部２０が熱による損傷を生じないように設定されている。

また、本実施形態では、閾値制御部５２は、リセット閾値Ｉ_ＲＳＴの代わりにリセット時間に基づいて設定された第１の期間Ｐ３（図６）、第１の処理を禁止（マスク）する第２の処理を実行する。すなわち、閾値制御部５２は、第１の処理後に、第２の処理として、所定の条件（第２の条件）が満たされるまでの間（第１の期間Ｐ３）、第１の処理を禁止（マスク）する。具体的に、閾値制御部５２は、リセット時間記憶部４５からリセット時間値を読み出し、読み出したリセット時間値に基づいて、第１の処理後からリセット時間が経過するまでの期間、過電流閾値移行マスクを設定する。閾値制御部５２は、第１の処理後からリセット時間が経過した場合に、上述の過電流閾値移行マスクを解除して、再び第１の処理を実行することを許可する。

次に、本実施形態における半導体遮断器１の動作について説明する。
図６は、本実施形態による半導体遮断器１における閾値制御の動作を示す図である。
この図において、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。
本実施形態における閾値制御の動作は、リセット閾値Ｉ_ＲＳＴの代わりにリセット時間に基づいて第１の期間Ｐ３を定めている点を除いて、図３に示す第１の実施形態の場合と同様である。ここで、波形Ｗ１〜波形Ｗ５、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨ、セット閾値Ｉ_ＳＥＴ、定格電流Ｉ_ｍａｘ、及び第２の期間Ｐ２は、図３に示す第１の実施形態の場合と同様である。

また、時刻Ｔ５において、第１の処理後からリセット時間が経過した場合に、閾値制御部５２は、上述の過電流閾値移行マスクを解除して、再び第１の処理を実行することを許可する。この時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までの期間Ｐ３（第１の期間）は、再度第１の処理を実行して、過電流閾値に短時間過電流閾値を設定した場合に、電流が短時間過電流閾値以上にならなくても半導体スイッチ部２０に熱による損傷を発生する可能性のある期間である。そのため、本実施形態では、閾値制御部５２は、第１の期間Ｐ３、上述した過電流閾値移行マスクを設定して、再び第１の処理を実行することを禁止する。
時刻Ｔ５以降に、再び瞬間的（一時的）に電流が増加した場合には、閾値制御部５２は、上述した時刻Ｔ１から時刻Ｔ５と同様の処理を実行する。

次に、本実施形態における閾値制御の動作について、フローチャートを参照して詳細に説明する。
図７は、本実施形態における閾値制御の動作を示すフローチャートである。
この図において、図４の場合と同様に、閾値制御部５２は、過電流閾値の初期値として、定常閾値記憶部４１に記憶されている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを設定している。
また、この図において、ステップＳ１１８ａの処理を除く、ステップＳ１０１からステップＳ１１７、及び、ステップＳ１１９の処理は、図４に示す第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ１１８ａにおいて、閾値制御部５２は、タイマーが所定の値（リセット時間値）に達したか否かを判定する。閾値制御部５２は、リセット時間記憶部４５からリセット時間値を読み出し、タイマーの値が読み出したリセット時間値に達したか否かを判定する。閾値制御部５２は、タイマーが所定の値（リセット時間値）に達した場合（ステップＳ１１８ａ：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１１９に進める。また、閾値制御部５２は、タイマーが所定の値（リセット時間値）に達していない場合（ステップＳ１１８ａ：ＮＯ）に、処理をステップＳ１１８に戻し、ステップＳ１１３からステップＳ１１４の処理を、タイマーの値が所定の値（リセット時間値）に達するまで繰り返す。

以上、説明したように、本実施形態における半導体遮断器１では、第１の期間Ｐ３は、第１の処理後から、予め定められたリセット時間（第１の所定時間）が経過した期間である。
これにより、閾値制御部５２が第１の処理後からリセット時間経過するまで、再び第１の処理を実行することを禁止する。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、簡易な手段により半導体スイッチ部２０に熱による損傷が発生しないようにしつつ、適切に過電流状態を判定することができる。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流を遮断することができる。

なお、本実施形態では、例えば、図６の波形Ｗ４及び波形Ｗ５に示すように、予め定められた所定の条件を満たした場合（例えば、電流がセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上）であっても、閾値制御部５２は、第１の処理を禁止している第１の期間Ｐ３であるため、再び第１の処理を実行することはない。そのため、図６の波形Ｗ４及び波形Ｗ５の場合、遮断処理部５１は、過電流状態であると判定して、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、半導体スイッチ部２０が熱による損傷を生じないようにすることができる。

また、例えば、図６の波形Ｗ３は、瞬間的な電流の増加を含む電流波形Ｗ１に対して、本実施形態における半導体遮断器１を使用せずに、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨのみにより過電流状態を判定した場合の電流波形である。この場合、時刻Ｔ２において、電流が定常過電流閾値Ｉ_ＴＨ以上になるため、過電流状態であると判定されて、電源装置２から負荷装置３に供給される電力が遮断される。これに対して、本実施形態における半導体遮断器１は、波形Ｗ２に示すように、閾値制御部５２が、第２の期間Ｐ２、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨより値の大きい短時間過電流閾値に変更する。そのため、本実施形態における半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への不要な電力供給の遮断を低減することができる。例えば、突入電流やノイズにより瞬間的な電流の増加した場合などの直流給電システム１００が正常であっても発生する過電流に対して、本実施形態における半導体遮断器１は、電源装置２から負荷装置３への不要な電力供給の遮断を低減することができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態における半導体遮断器１の構成は、図１に示す第１の実施形態の構成と同様である。
本実施形態における半導体遮断器１は、突入電流のように電流が増加することが予めわかっている場合（負荷装置３を起動する場合）に、電流がセット閾値Ｉ_ＳＥＴに依らずに閾値制御部５２が第１の処理を実行する点が第１の実施形態と異なる。また、本実施形態では、第２の期間が短時間過電流閾値の変更が完了するまでの期間の代わりに、第１の処理後から予め定められた時間（第２の所定時間）が経過した期間である点が、第１の実施形態と異なる。この２つの相違点に伴い、本実施形態では、閾値制御部５２における処理の一部が異なり、以下、閾値制御部５２における処理の違いについて説明する。

本実施形態における閾値制御部５２は、電流が増加することを示す予め定められた所定の条件（第１の条件）を満たす場合に、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する。ここで、予め定められた所定の条件を満たす場合とは、次の２つの場合が含まれている。
第１の場合は、第１の実施形態と同様に、例えば、過電流閾値に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨが設定されている場合、且つ、電流検出部１０によって検出された電流がセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上に増加した場合である。
また、第２の場合は、半導体スイッチ部２０を導通状態にして、負荷装置３を起動する場合である。この第２の場合は、突入電流により電流が増加することが予めわかっている場合である。
これら２つの場合、閾値制御部５２は、第１の処理として、例えば、短時間閾値記憶部４２に記憶されている短時間過電流閾値（複数の過渡電流閾値）のうちの経過時間０μＳに対応する過渡電流閾値を読み出して、過電流閾値として設定（変更）する。

また、閾値制御部５２は、第１の処理後から予め定められた第２の期間、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持した後に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する第３の処理を実行する。ここで、第２の期間は、例えば、第１の処理後から、予め定められた所定の時間（第２の所定時間）が経過した期間である。

次に、本実施形態における半導体遮断器１の動作について説明する。
本実施形態における閾値制御の動作について、フローチャートを参照して詳細に説明する。
図８は、本実施形態における閾値制御の動作を示すフローチャートである。
この図において、図４及び図７の場合と同様に、閾値制御部５２は、過電流閾値の初期値として、定常閾値記憶部４１に記憶されている定常過電流閾値Ｉ_ＴＨを設定している。

半導体遮断器１は、まず、負荷装置３をＳＷ（スイッチ）起動する（ステップＳ２０１）。すなわち、半導体遮断器１の制御部５０は、ドライブ部３３を介して半導体スイッチ部２０を導通状態にさせる。これにより、電源装置２から負荷装置３に直流電力が供給されて、突入電流が発生する。

この場合、上述した第２の場合に対応するので、閾値制御部５２は、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する（ステップＳ２０２）。すなわち、閾値制御部５２は、所定の電流閾値（過電流閾値）を時間（経過時間）０μＳに対応する短時間過電流閾値（過渡電流閾値）に変更する。また、閾値制御部５２は、タイマー（不図示）を起動する。

次に、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値の維持時間（第２の期間）を越えたか否かを判定する（ステップＳ２０３）。この場合、閾値制御部５２は、例えば、タイマーの値が予め定められた所定の時間（第２の所定時間）に達したかいなかを判定する。閾値制御部５２は、短時間過電流閾値の維持時間を越えていない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０４に進める。また、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値の維持時間を越えている場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。

ステップＳ２０４において、閾値制御部５２は、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持する。閾値制御部５２は、短時間過電流閾値のテーブルに基づく短時間過電流閾値（過渡電流閾値）に過電流閾値を変更する。すなわち、閾値制御部５２は、経過時間に応じて、短時間閾値記憶部４２から経過時間に対応づけられている過渡電流閾値を順次読み出して、読み出した過渡電流閾値を過電流閾値として設定（変更）する。そして、閾値制御部５２は、処理をステップＳ２０７に戻し、タイマーの値が予め定められた所定の時間（第２の所定時間）に達するまで繰り返す。
なお、ステップＳ２０４において、図示を省略するが、図４におけるステップＳ１０５からステップＳ１０９と同様の処理を実行する。すなわち、遮断処理部５１は、電流検出部１０によって検出された電流が過電流閾値以上であるか否かを判定し、電流が過電流閾値以上であると判定した場合に、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。

また、ステップＳ２０５において、閾値制御部５２は、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する第３の処理を実行する。閾値制御部５２は、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持した後に定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更する第３の処理を実行する。

次に、閾値制御部５２は、過電流閾値移行マスクを設定する（ステップＳ２０６）。すなわち、閾値制御部５２は、過電流閾値移行マスクを設定することにより、定常過電流閾値から短時間過電流閾値への変更（移行）を禁止（マスク）する。

次に、半導体遮断器１は、電流を計測する（ステップＳ２０７）。すなわち、制御部５０は、電流計測部３１が電流センサ１１により検出した電流値（電流検出部１０によって検出した電流値）を、計測記憶部３２を介して取得する。

次に、閾値制御部５２は、取得した電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。閾値制御部５２は、取得した電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下でない場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０９に進める。また、閾値制御部５２は、取得した電流値がリセット閾値Ｉ_ＲＳＴ以下である場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２１０に進める。

ステップＳ２０９において、閾値制御部５２は、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持する。なお、図示を省略するが、ステップＳ２０９において、図４におけるステップＳ１１４からステップＳ１１７と同様の処理を実行する。すなわち、遮断処理部５１は、電流検出部１０によって検出された電流が過電流閾値以上であるか否かを判定し、電流が過電流閾値以上であると判定した場合に、半導体スイッチ部２０を遮断状態にする。

また、ステップＳ２１０において、閾値制御部５２は、過電流閾値移行マスクを解除する。すなわち、閾値制御部５２は、過電流閾値移行マスクを解除することにより、定常過電流閾値から短時間過電流閾値への変更（移行）を許可する。

次に、半導体遮断器１は、ステップＳ２０７と同様に電流を計測し（ステップＳ２１１）、閾値制御部５２は、取得した電流値がセット閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２１２）。閾値制御部５２は、電流値がセット閾値以上でない（セット閾値未満である）と判定した場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）に、処理をステップＳ２１３に進める。また、閾値制御部５２は、電流値がセット閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２１４に進める。
ステップＳ２１３において、閾値制御部５２は、過電流閾値を短時間過電流閾値に維持する。ここで、閾値制御部５２は、上述のステップＳ２０９と同様の処理を実行する。

ステップＳ２１４において、閾値制御部５２は、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する。この場合、上述した第１の場合に対応する。閾値制御部５２は、所定の電流閾値（過電流閾値）を時間（経過時間）０μＳに対応する短時間過電流閾値（過渡電流閾値）に変更する。また、閾値制御部５２は、タイマーを起動する。

続く、ステップＳ２１５からステップＳ２２２までの処理は、上述したステップＳ２０３からステップＳ２１０までの処理と同様であり、ここでは説明を省略する。
ステップＳ２２２の処理後、閾値制御部５２は、処理をステップＳ２１１に戻し、ステップＳ２１１からステップＳ２２２の処理を繰り返す。

以上、説明したように、本実施形態における半導体遮断器１は、閾値制御部５２が、電流が増加することを示す予め定められた所定の条件を満たす場合に、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更する第１の処理を実行する。この所定の条件を満たす場合には、半導体スイッチ部２０を導通状態にして、負荷装置３を起動する場合が含まれる。
これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、例えば、突入電流のように電流が増加することが予めわかっている場合に、電流がセット閾値Ｉ_ＳＥＴ以上であるかを判定せずに、過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更することができる。すなわち、本実施形態における半導体遮断器１は、簡易な手段により、適切に過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨから短時間過電流閾値に変更することができる。よって、本実施形態における半導体遮断器１は、適切に過電流を遮断することができる。

また、本実施形態では、第２の期間は、第１の処理後から予め定められた所定時間（第２の所定時間）が経過した期間である。
これにより、本実施形態における半導体遮断器１は、過電流閾値（所定の電流閾値）を短時間過電流閾値から定常過電流閾値Ｉ_ＴＨへ適切に変更することができる。

なお、上記の各実施形態において、本実施形態における直流給電システム１００は、電源装置２から負荷装置３へ直流電力を供給する直流給電システムであって、上述の半導体遮断器１を備えている。
これにより、本実施形態における直流給電システム１００は、上述の半導体遮断器１と同様の効果を奏する。例えば、半導体遮断器１は、上述したように適切に過電流を遮断することができるので、本実施形態における直流給電システム１００は、同様に、適切に過電流を遮断することができる。

次に、上述した半導体遮断器１を備え、複数の負荷装置３に直流電力を供給する直流給電システム１００の一例について説明する。
図９は、本実施形態による半導体遮断器１（１Ａ〜１Ｃ，・・・）を複数備えた直流給電システム１００の一例を示すブロック図である。
この図において、図１及び図５と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図において、直流給電システム１００は、電流分配装置６を備え、電源装置２から複数の負荷装置３（３Ａ〜３Ｃ，・・・）に直流電力を供給する。
電流分配装置６は、例えば、複数の半導体遮断器１（１Ａ〜１Ｃ，・・・）を備えており、各半導体遮断器１を介して電源装置２と接続されている各負荷装置３に電力の供給及び遮断を制御する。

なお、本実施形態における直流給電システム１００は、複数の半導体遮断器１（１Ａ〜１Ｃ，・・・）に対して、例えば、負荷装置３（３Ａ〜３Ｃ，・・・）の特性に応じて異なる設定情報を設定記憶部４０に記憶させることが可能である。そのため、本実施形態における直流給電システム１００は、システム構成に応じて過電流の遮断を適切に制御することが可能である。よって、本実施形態における直流給電システム１００は、柔軟な給電システムを構築することができる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、半導体スイッチ部２０は、電力供給線４に配置（挿入）される形態を説明したが、電力供給線５に配置（挿入）される形態でもよいし、電力供給線４及び電力供給線５の両方の供給線に配置（挿入）される形態でもよい。

また、上記の各実施形態において、閾値制御部５２は、短時間過電流閾値をテーブルに基づいて変更する形態を説明したが、演算によって算出した過渡電流閾値により短時間過電流閾値を変更する形態でもよい。また、テーブルは、短時間過電流閾値の波形の一部分のみをテーブル化して、閾値制御部５２が、補間して（例えば、直線補間して）算出した過渡電流閾値により短時間過電流閾値を変更する形態でもよい。

また、短時間閾値記憶部４２は、短時間過電流閾値のテーブルを複数記憶する形態でもよい。この場合、閾値制御部５２は、半導体スイッチ部２０の種類や特性（例えば、Ｉ^２Ｔ値など）、又は負荷装置の特性（容量成分やインピーダンスなど）に応じて、複数のテーブルのうちの１つを切り替えて使用する形態でもよい。

また、上記の各実施形態において、第１の処理からの経過時間を、一例としてタイマーを用いて判定（検出）する形態を説明したが、他の手段を用いて経過時間を判定（検出）する形態でもよい。
また、上記の第３の実施形態において、第２の所定時間は、設定記憶部４０に記憶される形態でもよい。この場合、閾値制御部５２は、第２の所定時間の値を設定記憶部４０から読み出し、読み出した第２の所定時間の値に基づいて第２の期間に達したか否かを判定する。この場合、第２の所定時間の値を変更することができるので、システム構成に応じた柔軟な直流給電システム１００を実現することができる。

また、上記の各実施形態において、第２の期間は、第１の処理後から、予め定められた第５の電流閾値以下に電流が減少するまでの期間であってもよい。この場合、第５の電流閾値は、定常過電流閾値Ｉ_ＴＨよりも小さい電流閾値であってもよい。
これにより、閾値制御部５２は、電流が定常過電流閾値Ｉ_ＴＨ以下に確実に低下したことを確認した上で、適切に過電流閾値を定常過電流閾値Ｉ_ＴＨに変更することができる。

また、上記の各実施形態における制御部５０が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。

なお、本発明における制御部５０を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより半導体遮断器１の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…半導体遮断器、２…電源装置、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…負荷装置、４，５…電力供給線、６…電流分配装置、１０…電流検出部、１１…電流センサ、１２…入力インターフェース、２０…半導体スイッチ部、３０…制御回路部、３１…電流計測部、３２…計測記憶部、３３…ドライブ部、４０…設定記憶部、４１…定常閾値記憶部、４２…短時間閾値記憶部、４３…セット閾値記憶部、４４…リセット閾値記憶部、４５…リセット時間記憶部、５０…制御部、５１…遮断処理部、５２…閾値制御部、１００…直流給電システム

Claims

電源装置から負荷装置に直流電力を供給する電力供給線に配置され、前記電源装置と前記負荷装置との間を導通状態と遮断状態とのうちのいずれかの状態に切り替える半導体スイッチ部と、
前記電源装置から前記負荷装置に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出された前記電流が所定の電流閾値以上であるか否かを判定し、前記電流が前記所定の電流閾値以上であると判定した場合に、前記半導体スイッチ部を遮断状態にする遮断処理部と、
前記所定の電流閾値を変更する処理を実行する閾値制御部と
を備え、
前記所定の電流閾値には、前記負荷装置の定格電流に基づいて予め定められている第１の電流閾値と、前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値とのいずれかが設定され、
前記閾値制御部は、
前記電流が増加することを示す予め定められた所定の条件を満たす場合に、前記所定の電流閾値を前記第１の電流閾値から前記第２の電流閾値に変更する第１の処理と、
前記第１の処理後から予め定められた第１の期間、前記第１の処理を禁止する第２の処理と、
前記第１の処理後から予め定められた第２の期間、前記所定の電流閾値を前記第２の電流閾値に維持した後に前記第１の電流閾値に変更する第３の処理と
を実行し、
前記所定の条件を満たす場合には、前記所定の電流閾値に前記第１の電流閾値が設定されている場合、且つ、前記電流検出部によって検出された前記電流が前記第１の電流閾値よりも小さい第３の電流閾値以上に増加した場合が含まれ、
前記第１の期間は、前記第１の処理後から、前記第３の電流閾値よりも小さく、前記定格電流よりも大きい第４の電流閾値以下に前記電流が減少するまでの期間である
ことを特徴とする半導体遮断器。
電源装置から負荷装置に直流電力を供給する電力供給線に配置され、前記電源装置と前記負荷装置との間を導通状態と遮断状態とのうちのいずれかの状態に切り替える半導体スイッチ部と、
前記電源装置から前記負荷装置に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出された前記電流が所定の電流閾値以上であるか否かを判定し、前記電流が前記所定の電流閾値以上であると判定した場合に、前記半導体スイッチ部を遮断状態にする遮断処理部と、
前記所定の電流閾値を変更する処理を実行する閾値制御部と
を備え、
前記所定の電流閾値には、前記負荷装置の定格電流に基づいて予め定められている第１の電流閾値と、前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値とのいずれかが設定され、
前記閾値制御部は、
前記電流が増加することを示す予め定められた所定の条件を満たす場合に、前記所定の電流閾値を前記第１の電流閾値から前記第２の電流閾値に変更する第１の処理と、
前記第１の処理後から予め定められた第１の期間、前記第１の処理を禁止する第２の処理と、
前記第１の処理後から予め定められた第２の期間、前記所定の電流閾値を前記第２の電流閾値に維持した後に前記第１の電流閾値に変更する第３の処理と
を実行し、
前記第２の電流閾値には、前記半導体スイッチ部において許容されるジュール積分値に基づいて前記第１の処理後からの経過時間に対応づけられて定められている複数の過渡電流閾値が含まれており、
前記閾値制御部は、
前記第２の期間において、前記第２の電流閾値を前記経過時間に応じて、前記複数の過渡電流閾値のうちのいずれかに変更する
ことを特徴とする半導体遮断器。
前記第１の期間は、
前記第１の処理後から、予め定められた第１の所定時間が経過した期間である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体遮断器。
前記第２の電流閾値には、前記半導体スイッチ部において許容されるジュール積分値に基づいて前記第１の処理後からの経過時間に対応づけられて定められている複数の過渡電流閾値が含まれており、
前記閾値制御部は、
前記第２の期間において、前記第２の電流閾値を前記経過時間に応じて、前記複数の過渡電流閾値のうちのいずれかに変更する
ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体遮断器。
前記複数の過渡電流閾値は、
前記半導体スイッチ部を前記導通状態にする際に発生する突入電流の波形に基づいて、前記突入電流の波形よりも大きい値に定められている
ことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の半導体遮断器。
前記経過時間と前記過渡電流閾値とを対応づけて記憶する記憶部を備え、
前記閾値制御部は、
前記経過時間に応じて、前記経過時間に対応づけて前記記憶部に記憶されている前記過渡電流閾値を読み出し、読み出した前記過渡電流閾値に前記第２の電流閾値を変更することを特徴とする請求項２、請求項４、及び請求項５のいずれか一項に記載の半導体遮断器。
前記第２の期間は、
前記過渡電流閾値による前記第２の電流閾値の変更が完了するまでの期間である
ことを特徴とする請求項２、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の半導体遮断器。
前記第２の期間は、
前記第１の処理後から、予め定められた第２の所定時間が経過した期間である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体遮断器。
前記所定の条件を満たす場合には、前記半導体スイッチ部を導通状態にして、前記負荷装置を起動する場合が含まれる
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体遮断器。
電源装置から負荷装置へ直流電力を供給する直流給電システムであって、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体遮断器を備える
ことを特徴とする直流給電システム。