(57)【要約】【課題】  電路の電流値を、簡単な構成で短時間に制御することができる電路電流制限装置を提供する。【解決手段】  電路Ｌに直列に接続されている電流制限回路２０は、出力電流が、制御端子に入力される制御信号に対応する電流制限値を越えないように制限する。制御回路４０は、電流検出回路３０で検出された電路Ｌの電流検出値Ｍが、電流設定値Ｓ１以下となるように、電流制御回路２０の制御端子に出力する制御信号を決定し、電流制限回路２０の電流制限値を低下させる。電流設定値Ｓ１としては、通常時用電流設定値や異常時用電流設定値を設定することができる。【選択図】    図１
2006254675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路を流れる交流電流の電流値を制限する電路電流制限装置であって、
前記電路に接続される第１の出力端子及び第２の出力端子、制御信号が入力される制御端子を有し、第１の出力端子と２の出力端子との間を流れる電流の電流値が、前記制御端子に入力される制御信号に対応する電流制限値を超えないように制限作動する電流制限手段と、
前記電路を流れる交流電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流制限手段の制御端子に制御信号を出力する第１の制御手段を備え、
前記第１の制御手段は、前記電流検出手段で検出された電流検出値と電流設定値を比較し、前記電流検出値が前記電流設定値以下となるように、前記電流制限手段の制御端子に出力する制御信号を調整して前記電流制限手段の電流制限値を低下させる、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電路電流制限装置であって、
前記第１の制御手段は、異常発生条件が満足されているか否かを判別し、異常発生条件が満足されていない場合には、前記電流検出値が通常時用電流設定値以下となるように、前記電流制限手段の制御端子に出力する制御信号を調整して前記電流制限手段の電流制限値を低下させ、異常発生条件が満足された場合には、前記電流検出値が異常時用電流設定値以下となるように、前記電流制限手段の制御端子に出力する制御信号を調整して前記電流制限手段の電流制限値を低下させる、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電路電流制限装置であって、
前記電路には遮断器が配置されており、
前記異常時用電流設定値として、前記遮断器の遮断電流値が用いられている、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電路電流制限装置であって、
前記電流制限手段と並列となるように前記電路に接続される第１の出力端子及び第２の出力端子、制御信号が入力される制御端子を有し、制御端子に入力される制御信号によって導通状態あるいは非導通状態となるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の制御端子に制御信号を出力する第２の制御手段を備え、
前記第２の制御手段は、電流制限手段投入条件が満足されているか否かを判別し、電流制限手段投入条件が満足されていない場合には、前記スイッチ手段を導通状態とする制御信号を、電流制限手段投入条件が満足された場合には、前記スイッチ手段を非導通状態とする制御信号を、前記スイッチ手段の制御端子に出力する、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電路電流制限装置であって、
前記電路は、異なる交流電力系統を接続する電路である、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電路電流制限装置であって、
前記電路は、異なる交流電力系統を接続する複数の電路のうちの少なくとも１つである、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電路電流制限装置であって、
前記電流制限手段は、ゲート絶縁型バイポーラトランジスタにより構成されている、
ことを特徴とする電路電流制限装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電路、特に、異なる交流電力系統の間を接続する電路の電流を制限する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力発電設備から各需要家に交流電力を供給するための送電系統や配電系統、配電系統から受電した電力を需要家内に配電するための受電配電系統等（以下、「交流電力系統」という）の間を接続する電路には、系統切り替えや故障電流の遮断等のために、投入・遮断機能を有する遮断器が設けられている。
遮断器は、金属接点の開閉によって投入・遮断を行う。このため、故障時に電路を遮断する場合には、接点間にアークが発生し、遮断完了までに時間を要する。
そこで、スイッチ素子及び限流インピーダンス素子を遮断器に並列に接続した遮断装置や、スイッチ素子及び限流インピーダンス素子を遮断器と転流用装置との直列回路に並列に接続した遮断装置が提案されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００２−２７１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の遮断装置は、遮断器の機械式接点の開閉動作によって電路を投入及び遮断するものであるため、遮断能力に近い電流値の電流が電路に流れている状態で電路を遮断する場合には、遮断器の接点間に発生するアークを消弧するための絶縁性ガスや限流インピーダンス素子等が必要である。このため、構成が複雑であり、また、故障電流が低減されるまでに時間を要する。
また、従来の遮断装置は、電路を投入及び遮断する機能しか有していないため、使用態様が限られている。
そこで、本願発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、電路の電流値を、簡単な構成で短時間に制御することができるとともに、種々の使用態様で使用することができる電路電流制限装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（第1発明）
前記課題を解決するための本発明の第1発明は、請求項１に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明は、電流制限値が変更可能な電流制限手段と、電路の交流電流の電流値を検出する電流検出手段と、電流制限手段の電流制限値を制御する制御信号を出力する第１の制御手段を備えている。
電流制限手段は、電路に直列に接続される第１及び第２の出力端子と、制御信号が入力される制御端子を有しており、第１の出力端子と第２の出力端子との間を流れる電流(出力電流)の電流値が、制御端子に入力される制御信号に対応する電流制限値を超えないように制限作動する。
そして、第１の制御手段は、電流検出値が電流設定値以下となるように、電流制限手段の制御端子に出力する制御信号を調整して電流制限手段の電流制限値を低下させる。
本明細書で用いている「電路」は、送電系統や配電系統、需要家内の受電配電系統等の異なる交流電力系統の間を接続する電路等が該当する。
電流制限手段は、第１及び第２の出力端子と制御端子を有する電流制限素子によって構成される。電流制限素子の数は、１個でもよいし、複数個でもよい。複数個の電流制限素子によって構成する場合には、直列に接続する方法や並列に接続する方法を用いることができる。複数個の電流制限素子によって電流制限手段を構成する場合には、電路の一端側に接続されている電流制限素子の第１の出力端子と電路の他端側に配置されている電流制限素子の第２の出力端子が電流制限手段の第１の出力端子と第２の出力端子に対応し、各電流制限素子の制御端子が電流制限手段の制御端子に対応する。
電流制限手段は、好適には、電流制限素子を逆直列に接続あるいは複数個の電流制限素子を直接に接続した直列回路を逆直列に接続するとともに、電流制限素子に耐電圧用のダイオードを逆並列に接続することによって構成される。前記ダイオードは、各電流制限素子に逆並列に接続してもよいし、複数個のダイオードを直列接続した直列回路を電流制限素子の直列回路に逆並列に接続してもよい。この場合、第１の制御手段から各電流制限素子の制御端子に共通の制御信号を出力することができる。
電流制限手段による制限作動は、典型的には、出力電流の電流値が電流制限値を越えると、電流制限手段の第１及び第２の出力端子間の電圧が電流値の増加に対応して増加することによって、第１の出力端子と第２の出力端子との間を流れる電流の電流値が電流制限値を越えないように制限する動作を意味する。
電流制限手段を構成する電流制限素子としては、例えば、ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）等の半導体素子を用いることができる。
第１の制御手段から電流制限手段の制御端子に出力する制御信号は、連続する制御信号であってもよいし、ステップ状に変化する制御信号であってもよい。
「電流設定値」としては、種々の設定値を設定することができる。例えば、通常時用電流設定値や異常時用電流設定値を設定することができる。この場合、電路の交流電流の電流値が通常時用電流設定値あるいは異常時用電流設定値を越えないように制御される。
（第２発明）
本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明では、第１の制御手段は、異常発生条件が満足されていない場合には、電流検出値が通常時用電流設定値以下となるように、異常発生条件が満足された場合には、電流検出値が異常時用電流設定値以下となるように、電流制限手段の制御端子に出力する制御信号を調整して電流制限手段の電流制限値を低下させる。
「異常発生条件」としては、種々の条件を用いることができる。たとえば、地絡故障検出器等の異常検出手段から検出信号が出力されたことを異常発生条件として用いることができる。あるいは、電流検出手段で検出された電流検出値が異常検出用電流設定値に達したこと、電流検出値の増加率が設定変化率以上であることを異常発生条件として用いることもできる。
通常時用電流設定値としては、例えば、電路の電流値を電路の連続許容電流値（通常時制限電流値）以下にするための値が設定される。
異常時用電流設定値としては、例えば、電路や電力系統に接続されている設備等の損傷を防止するための値（異常時制限電流値）が設定される。異常時用電流設定値として「０」を設定することもできる。
（第３発明）
本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明では、電流制限手段と直列に接続された遮断器を備えており、異常時用電流設定値として遮断器の遮断電流値が用いられている。
「遮断器の遮断電流値」としては、例えば、遮断器の定格電流値を用いることができる。
電流制限手段によって電路を流れる交流電流を遮断することができるが、遮断器と電流制限手段の直列回路を電路に接続する構成が用いられる場合もある。本発明は、このような場合に好適に用いることができる。
（第４発明）
本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明では、電流制限手段と並列に接続されるスイッチ手段と、スイッチ手段の導通状態あるいは非導通状態を制御する制御信号を出力する第２の制御手段を備えている。
スイッチ手段は、電路に直列に接続される第１及び第２の出力端子と、制御信号が入力される制御端子を有し、制御端子に入力される第２の制御信号によって導通状態あるいは非導通状態となる。
そして、第２の制御手段は、電流制限手段投入条件が満足されていない場合には、スイッチ手段を導通状態とする制御信号を、電流制限手段投入条件が満足された場合には、スイッチ手段を非導通状態とする制御信号をスイッチ手段の制御端子に出力する。
スイッチ手段は、スイッチ素子により構成される。スイッチ手段を構成するスイッチ素子の数は、１個でもよいし、複数個でもよい。複数個の電流制限素子を直列に接続した直列回路により電流制限手段が構成されている場合には、スイッチ素子を各電流制限素子に並列に接続してもよいし、スイッチ素子を直列接続した直列回路を電流制限素子の直列回路に並列に接続してもよい。電流制限手段を構成する各電流制限素子に並列にスイッチ素子を接続する態様や、複数個の電流制限素子を直列に接続した複数の直列回路それぞれに並列にスイッチ素子を接続する態様も、電流制限手段に並列にスイッチ手段を並列に接続する概念に含まれる。
スイッチ素子としては、導通状態における電力損失が、電流制限手段を構成する電流制限素子の導通状態における電力損失より小さい素子、例えば、サイリスタ等の半導体素子が用いられる。
「電流制限手段投入条件」としては、少なくとも、電流制限手段による電流制限動作が実行される時点でスイッチ手段を非導通状態とすることが可能な、適宜の条件を用いることができる。例えば、電流検出値が通常時用電流設定値に達したこと、電流検出値が異常検出用電流設定値に達したこと、電流検出値が所定値に達したこと等を所定の条件として用いることができる。
（第５発明）
本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明では、異なる交流電力系統を接続する電路に電路電流制限装置が配設されている。
（第６発明）
本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明では、異なる交流電力系統を接続する複数の電路のうちの少なくとも１つの電路に電路電流制限装置が配設されている。
（第７発明）
本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの電路電流制限装置である。
本発明では、電流制限手段を、ゲート絶縁型バイポーラトランジスタにより構成している。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の電路電流制限装置は、電流制限手段と電流検出手段と制御手段により構成することができるため、構成が簡単である。
また、電流制限手段の電流制限値の制御によって電路の電流値を制限することができるため、電路の電流値を短時間で制御することができる。
さらに、電流設定値を変更することによって電路の電流値を任意の値に制御することができるため、種々の態様で使用することができる。例えば、電流設定値として通常時用電流設定値を設定することにより、通常時における電路の電流値が電路の制限電流値を超えないように制御することができる。あるいは、電流設定値として異常時用電流設定値を設定することにより、異常時における電路の電流値を短時間で低減させることができる。
請求項２に記載の電路電流制限装置では、電路の電流値は、通常時には通常時用電流設定値以下となるように、異常時には異常時用電流設定値以下となるように制御される。すなわち、通常時には、電路の電流値が電路の連続許容電流値を越えないように、異常時には、電路や電力系統に接続されている設備等の損傷を防止するように、電流制限手段の制御信号が制御される。
これにより、通常時における電路の電流値を制限する機能と、異常時における電路の電流値を抑制する機能を備えた電路電流制限装置を得ることができる。
請求項３に記載の電路電流制限装置を用いれば、電路の電流値が遮断器の遮断電流値以下に低下した状態で遮断器の遮断動作を実行させることができるため、遮断器による電路の遮断動作を短時間に行うことができる。
請求項４に記載の電路電流制限装置を用いれば、電流制限手段での電力損失を低減することができる。
請求項５に記載の電路電流制限装置を用いれば、異なる交流電力系統間での電流値を制御することができる。
請求項６に記載の電路電流制限装置を用いれば、異なる交流電力系統を接続している複数の電路間での電流値を制御することができる。
請求項７に記載の電路電流制限装置を用いれば、電路の電流値を簡単に、短時間で制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の電路電流制限装置１０を、異なる交流電力系統Ａと交流電力系統Ｂを接続する電路Ｌに配設した場合の概略構成図である。交流電力系統Ａには発電機Ｇが接続されている。
本明細書では、「交流電力系統」という用語は、発電機等の電力発電設備から各需要家に交流電力を供給するための送電系統や配電系統、配電系統から受電した交流電力を需要家内低圧回路に配電するための受電配電系統等全てを含む。
また、本発明の電路電流制限装置は、主に、異なる交流電力系統を接続する電路に配設されるが、交流電力系統中の電路に配設することもできる。
【０００７】
本実施の形態の電路電流制限装置１０は、電流制限回路２０、電流検出回路３０、制御回路４０、電流設定値出力回路５０等により構成されている。
電流制限回路２０は、電路Ｌを流れる交流電流の電流値が、電流制限値を超えないように制限する電流制限機能を備えている。この電流制限値は、制御信号によって変更可能である。
本実施の形態の電路電流制限装置１０の１相分の構成を図２に示す。
なお、電路Ｌの交流電流が多相の場合には、図２に示す電路電流制限装置が各相に設けられる。この時、各相毎に個別に電路の電流値を制限する必要がない場合には、電流検出回路３０、制御回路４０、電流設定値出力回路５０を各相で兼用してもよい。
電流制限回路２０は、電流制限素子によって構成されている。電流制限回路２０を構成する電流制限素子としては、ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ(Insulated  Gate  Bipolar  Transistor)（「ＩＧＢＴ」という）、ゲートターンオフサイリスタ(Gate  Turn-Off  Thyristor)（「ＧＴＯサイリスタ」という）、電界効果トランジスタ(Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor)（「ＭＯＳＦＥＴ」という）等の半導体素子を用いることができる。
本実施の形態では、電流制限素子として、ＭＯＳＦＥＴをゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタであるＩＧＢＴを用いている。ＩＧＢＴは公知であるため、ここでは、詳しい構造等についての説明は省略する。
【０００８】
図２に示す電流制限回路２０は、２個のＩＧＢＴ２１と２２を逆直列に接続するとともに、耐電圧用のダイオード２５と２６をＩＧＢＴ２１と２２それぞれに逆並列に接続することによって、交流電流に対応させている。
すなわち、図２に示すＩＧＢＴ２１、２２は、正極端子であるコレクタ端子Ｃ及び負極端子であるエミッタ端子Ｅと、制御端子であるゲート端子Ｇを有しており、コレクタ端子Ｃからエミッタ端子Ｅの方向（通電方向）に電流を流すことができる。コレクタ端子Ｃ及びエミッタ端子Ｅを流れる電流の電流値は、ゲート端子Ｇに入力されるゲート電圧に応じた電流制限値を越えないように制限される。なお、コレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅは、一方がＩＧＢＴの第１の出力端子、他方がＩＧＢＴの第２の出力端子を形成する。
このＩＧＢＴ２１と２２を、エミッタ端子Ｅ同士を接続することによって、通電方向が逆方向となるように直列に接続（逆直列に接続）している。
そして、ＩＧＢＴ２１のコレクタ端子Ｃを電流制限回路２０の一方の出力端子２０ａに、ＩＧＢＴ２２のコレクタ端子Ｃを電流制限回路２０の他方の出力端子２０ｂに接続している。
また、ダイオード２５、２６を、通電方向がＩＧＢＴ２１、２２の通電方向と逆方向となるように、ＩＧＢＴ２１、２２それぞれに並列に接続（逆並列に接続）している。
さらに、ＩＧＢＴ２１、２２のゲート端子Ｇを、電流制限回路２０の制御端子２０ｃ、２０ｄに接続している。制御端子２０ｃ、２０ｄには、制御回路４０からゲート電圧（制御信号）が入力される。図２に示す電流制限回路２０を用いる場合、制御回路４０から制御端子２０ｃ、２０ｄ（したがって、ＩＧＢＴ２１、２２のゲート端子Ｇ）に、同じゲート電圧（制御信号）を出力することができる。
図２に示す電流制限回路２０では、交流電流の極性が、出力端子２０ｂ側が正極性で出力端子２０ａ側が負極性である時には、ＩＧＢＴ２２とダイオード２５を介してｘ１方向に電流が流れる。一方、交流電流の極性が、出力端子２０ａ側が正極性で出力端子２０ｂ側が負極性である時には、ＩＧＢＴ２１とダイオード２６を介してｘ２方向に電流が流れる。このように、ＩＧＢＴ２１、２２の通電方向と逆極性の交流電流がダイオード２５、２６を流れるため、ＩＧＢＴ２１、２２の耐電圧特性が向上する。
【０００９】
なお、ＩＧＢＴ２１と２２を逆直列に接続する方法としては、ＩＧＢＴ２１と２２のコレクタ端子Ｃ同士を接続する方法を用いることもできる。
また、出力電流がコレクタ端子からエミッタ端子の方向に流れるＩＧＢＴを用いたが、エミッタ端子からコレクタ端子の方向に流れるＩＧＢＴを用いることもできる。
【００１０】
図２に示す電流制限回路２０は、交流電流の各方向に対してそれぞれ1個のＩＧＢＴ２１、２２を用いている。ここで、ＩＧＢＴの定格電圧や定格電流が電路Ｌの定格電圧や定格電流より低い場合がある。このような場合には、複数個のＩＧＢＴを直列に接続する方法や並列に接続する方法が用いられる。
交流電流の各方向に対して複数個のＩＧＢＴを用いた電流制限回路を備える第２の実施の形態の電路電流制限装置の１相分の構成を図３に示す。なお、電路Ｌの交流電流が多相の場合には、図３に示す電路電流制限装置が各相に設けられる。
図３において、電流検出回路３０、制御回路４０、電流設定値出力回路５０は第１の実施の形態と同様の構成であり、電流制限回路１２０のみが第１の実施の形態の構成と異なっている。
【００１１】
図３に示す電流制限回路１２０は、ｎ個（ｎは任意の正の整数）のＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎを直列に接続した直列回路（以下、「直列回路１２１」という）、ｎ個のＩＧＢＴ１２２ａ〜１２２ｎを直列に接続した直列回路（以下、「直列回路１２２」という）を逆直列に接続するとともに、ダイオード１２５ａ〜１２５ｎ、１２６ａ〜１２６ｎをＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、１２２ａ〜１２２ｎそれぞれに逆並列に接続することによって、交流電流に対応させている。なお、ＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、１２２ａ〜１２２ｎとして、第１の実施の形態のＩＧＢＴ２１、２２と同様のＩＧＢＴを用いている。
すなわち、ＩＧＢＴ１２１ａ〜ＩＧＢＴ１２１ｎを、隣接するＩＧＢＴの負極端子であるエミッタ端子Ｅと正極端子であるコレクタ端子Ｃを順次接続することによって直列回路１２１を形成している。また、ＩＧＢＴ１２２ａ〜ＩＧＢＴ１２２ｎを、隣接するＩＧＢＴの正極端子であるコレクタ端子Ｃと負極端子であるエミッタ端子Ｅを順次接続することによって直列回路１２２を形成している。そして、直列回路１２１の一方側端部に配置されているＩＧＢＴ１２１ａの正極端子であるコレクタ端子Ｃを電流制限回路２０の一方の出力端子１２０ａに接続し、直列回路１２１の他方側端部に配置されているＩＧＢＴ１２１ｎの負極端子であるエミッタ端子Ｅを直列回路１２２の一方側端部に配置されているＩＧＢＴ１２２ａの負極端子であるエミッタ端子Ｅに接続し、直列回路１２２の他方側端部に配置されているＩＧＢＴ１２２ｎの正極端子であるコレクタ端子Ｃを電流制限回路２０の他方の出力端子１２０ｂに接続することによって、通電方向が逆方向となるように直列回路１２１と１２２を直列に接続（逆直列に接続）している。
また、ダイオード１２５ａ〜１２５ｎ、１２６ａ〜１２６ｎを、通電方向がＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、ＩＧＢＴ１２２ａ〜１２２ｎの通電方向と逆方向となるように、ＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、ＩＧＢＴ１２２ａ〜１２２ｎそれぞれに並列に接続（逆並列に接続）している。
さらに、ＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、ＩＧＢＴ１２２ａ〜１２２ｎのゲート端子Ｇを、電流制限回路１２０の制御端子１２０ｃ１〜１２０ｃｎ、１２０ｄ１〜１２０ｄｎに接続している。制御端子１２０ｃ１〜１２０ｃｎ、１２０ｄ１〜１２０ｄｎには、制御回路４０からゲート電圧（制御信号）が入力される。図３に示す電流制限回路１２０を用いる場合には、第１の実施の形態と同様に、制御回路４０から各制御端子（したがって、各ＩＧＢＴのゲート端子Ｇ）に同じゲート電圧（制御信号）を出力することができる。
図３に示す電流制限回路１２０では、交流電流の極性が、出力端子１２０ｂ側が正極性で出力端子１２０ａ側が負極性である時には、ＩＧＢＴ１２２ａ〜１２２ｎとダイオード１２５ａ〜１２５ｎを介してｘ１方向に電流が流れる。一方、交流電流の極性が、出力端子１２０ａ側が正極性で出力端子１２０ｂ側が負極性である時には、ＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎとダイオード１２６ａ〜１２６ｎを介してｘ２方向に電流が流れる。
【００１２】
なお、直列回路１２１と１２２を逆直列に接続する方法としては、ＩＧＢＴ１２１ａと１２２ｎのコレクタ端子Ｃ同士を接続する方法を用いることもできる。
また、出力電流がコレクタ端子からエミッタ端子の方向に流れるＩＧＢＴを用いたが、エミッタ端子からコレクタ端子の方向に流れるＩＧＢＴを用いることもできる。
また、ダイオード１２５ａ〜１２５ｎ、１２６ａ〜１２６をＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、１２２ａ〜１２２ｎそれぞれに逆並列に接続したが、ダイオード１２５ａ〜１２５ｎを直列に接続した直列回路（以下、「直列回路１２５」という）とダイオード１２６ａ〜１２６ｎを直列に接続した直列回路（以下、直列回路「１２６」という）を直列回路１２１と１２２にそれぞれ逆並列に接続することもできる。
また、複数のＩＧＢＴを並列に接続した並列回路を用いることもできる。
【００１３】
図３に示す第２の実施の形態は、図２に示す第１の実施の形態の電流制限素子２１と耐電圧用のダイオード２５との逆並列回路及び電流制限素子２２と耐電圧用のダイオード２６との逆並列回路に代えて、ｎ個の逆並列回路（電流制限素子１２１ａと耐電圧用のダイオード１２５ａとの逆並列回路〜電流制限素子１２１ｎと耐電圧用のダイオード１２５ｎとの並列回路、電流制限素子１２２ａと耐電圧用のダイオード１２６ａとの逆並列回路〜電流制限素子１２２ｎと耐電圧用のダイオード１２６ｎとの逆並列回路）を直列に接続した回路を用いている点が異なるだけで、制御回路や電流制限回路の動作は第１の実施の形態と同様である。このため、以下では、説明を簡単にするために、図２に示す第１の実施の形態の動作について説明する。
まず、ＩＧＢＴの電圧−電流特性を図４に示す。
なお、複数のＩＧＢＴを直列あるいは並列に接続した場合の電圧−電流特性は、電流値や電圧値が異なるだけで、図４と同じ特性を示す。
図４の横軸は、ＩＧＢＴの出力電流（コレクタ端子Ｃ及びエミッタ端子Ｅを流れる電流）（Ａ）を示し、縦軸は、ＩＧＢＴのエミッタ−コレクタ間電圧（エミッタ端子Ｅとコレクタ端子Ｃの間の出力端子間電圧）（Ｖ）を示している。また、図４には、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇにそれぞれ［０Ｖ］（ＶＧＥ＝０Ｖ）、［８Ｖ］（ＶＧＥ＝８Ｖ）、［１０Ｖ］（ＶＧＥ＝１０Ｖ）、［２０Ｖ］（ＶＧＥ＝２０Ｖ）のゲート電圧ＶＧＥ（ゲート端子Ｇとエミッタ端子Ｅとの間の電圧）を供給した場合の特性曲線が示されている。
図４から理解できるように、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇにゲート電圧［２０Ｖ］（ＶＧＥ＝２０Ｖ）を供給した場合には、ＩＧＢＴの出力電流は、［０Ａ］〜［１８００Ａ］の範囲内では流れるが［１８００Ａ］以上は流れない。
また、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇにゲート電圧［１０Ｖ］（ＶＧＥ＝１０Ｖ）を供給した場合には、ＩＧＢＴの出力電流は、［０Ａ］〜［１５００Ａ］の範囲内では流れるが［１５００Ａ］以上は流れない。
また、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇにゲート電圧［８Ｖ］（ＶＧＥ＝８Ｖ）を供給した場合には、ＩＧＢＴの出力電流は、［０Ａ］〜［３００Ａ］の範囲内では流れるが［３００Ａ］以上は流れない。
なお、ＩＧＢＴのゲート端子Ｇにゲート電圧［０Ｖ］（ＶＧＥ＝０Ｖ）を供給した場合には、ＩＧＢＴの出力電流は［０Ａ］である。
このように、ＩＧＢＴは、出力電流の電流値がゲート電圧に対応する電流制限値を越えると、電流値に応じてエミッターコレクタ間電圧（出力端子間電圧）が増加し、出力電流の電流値が電流制限値を越えないように制限作動する。
【００１４】
電流検出回路３０は、電路Ｌを流れる交流電流の電流値を検出し、電流検出値Ｍを制御回路４０に出力する。
制御回路４０は、電流検出回路３０で検出された電流検出値Ｍと電流設定値出力回路５０の電流設定値Ｓ１に基づいて、電流制限回路２０（詳しくは、電流制限回路２０を構成する各ＩＧＢＴ２１、２２のゲート端子Ｇ）に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。
電流設定値Ｓ１としては、通常時用電流設定値や異常時用電流設定値が設定される。通常時用電流設定値としては、例えば、通常時における、電路Ｌの連続許容電流値に対応する値が設定される。異常時用電流設定値としては、例えば、異常時において、電路や交流電力系統に接続されている設備の損傷を防止するための値が設定される。
そして、制御回路４０は、電流検出値Ｍと電流設定値Ｓ１を比較し、電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１に達しているか否かを判別する。
電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１を越えていない場合には、現在出力しているゲート電圧（制御信号）をそのまま出力する。
一方、電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１を越えた場合には、電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１以下となるように、ゲート電圧（制御信号）を決定して電流制限回路２０の制御端子に出力する。例えば、電流制限回路２０の電流制限値が、現在出力しているゲート電圧に対応する電流制限値より小さくなるように、現在出力しているゲート電圧より小さいゲート電圧を決定して出力する。なお、ゲート電圧を変更しても、電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１を越える場合には、さらに小さいゲート電圧を決定して出力する。
以上のようにして、制御回路４０は、電流検出回路３０で検出される電路Ｌの電流検出値Ｍが電流設定値出力回路５０から出力される電流設定値Ｓ１以下になるように、電流制限回路２０のゲート端子に出力するゲート電圧（制御端子に出力する制御信号）を調整して電流制限回路２０の電流制限値を低下させる。
電流設定値出力回路５０としては、例えば、制御回路４０がアクセス可能な記憶回路が用いられる。勿論、電流設定値を通信線等を介して外部から入力することもできる。
【００１５】
第１の実施の形態（あるいは第２の形態）では、電路Ｌが本発明の「電路」に対応し、電流制限回路２０（あるいは１２０）が本発明の「電流制限手段」に対応し、電流制限回路２０の出力端子２０ａ、２０ｂ（あるいは電流制限回路１２０の出力端子１２０ａ、１２０ｂ）の一方が本発明の「電流制限手段の第１の出力端子」に、他方が本発明の「電流制限手段の第２の出力端子」に対応し、制御端子２０ｃ及び２０ｄ（あるいは制御端子１２０ｃ１〜１２０ｃｎ及び１２０ｄ１〜１２０ｄｎ）が本発明の「電流制限手段の制御端子」に対応し、電流検出回路３０が本発明の「電流検出手段」に対応し、制御回路４０が本発明の「第１の制御手段」に対応する。
また、電流設定値Ｓ１が本発明の「電流設定値」に対応し、ＩＧＢＴ２１、２２（あるいはＩＧＢＴ１２１ａ〜１２１ｎ、１２２ａ〜１２２ｎ）が本発明の「電流制限素子」に対応する。
【００１６】
次に、第１の実施の形態の動作を具体的に説明する。
ここで、異なる交流電力系統を接続する電路の電流値が増加する要因としては、各交流電力系統における電力需給バランスが崩れている場合や、故障による故障電流が流れている場合が考えられる。
各交流電力系統の需給バランスの崩れによって電路の電流値が増加している場合には、その電路の電流値が、通常時における制限電流値（例えば、連続許容電流値）を越えないように制御する必要がある。ここで、電路の電流値が制限電流値を越えないように制御する方法としては、その電路の電流値を抑制し、余裕のある電路に電流を迂回させる方法を用いることができる。
また、電路に故障電流が流れている場合には、早急に電路の電流値を減少させ、電路を実質的に遮断し（好ましくは、電流ゼロ点で電路を遮断し）、故障による設備への影響を最小限に抑制する必要がある。
【００１７】
図１に示した第１の実施の形態により電路Ｌの電流値を通常時用電流設定値以下に制限する場合の動作を、図５を用いて説明する（「通常時の電流制御曲線」参照）。
なお、図５は、本実施の形態を通常時における電流制御に用いた場合の電路電流（電路Ｌの電流値）の変化状態（通常時の電流制御曲線）と、本実施の形態を異常時における電流制御に用いた場合の電路電流の変化状態（異常時の電流制御曲線）を表したグラフである。
いま、通常時における電路Ｌの電流値を、電路Ｌの連続許容電流値１５００Ａに制限する場合について説明する。この場合、電流設定値出力回路５０には、電流設定値Ｓ１として通常時用電流設定値１５００Ａが設定される。
また、図５に示すように、制御回路４０は、電流制限回路２０の制御端子（電流制限回路２０を構成するＩＧＢＴ２１、２２のゲート端子Ｇ）に、電流制限値１８００Ａに対応するゲート電圧（制御信号）ＶＧＥ＝２０Ｖを出力しているものとする。
この状態で、電路Ｌの電流値が増加し、時点ｘ１において、電流検出回路３０で検出される電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１＝１５００Ａに達すると、制御回路４０は、電路Ｌの電流値が１５００Ａ以下となるようにゲート電圧（制御信号）を決定する。
この場合、制御回路４０は、図４に示すＩＧＢＴの電圧−電流特性図から、電流制限値１５００Ａに対応するゲート電圧ＶＧＥ＝１０Ｖを決定する。
ゲート電圧ＶＧＥ＝１０Ｖを決定した状態で、電路Ｌの電流検出値Ｍが再度電流設定値Ｓ１に達すると、さらに小さいゲート電圧が決定される。
以上のようにして、電路Ｌの電流値が通常時用電流設定値Ｓ１を越えないようにＩＧＢＴのゲート電圧（制御信号）を調整することによって、通常時の電流制御が行われる。
【００１８】
次に、図１に示した第１の実施の形態により、異常時において電路Ｌの電流値を異常時用電流設定値以下に制限する（限流する）場合の動作を、便宜的に図５を用いて説明する（「異常時の電流制御曲線」参照）。
いま、電路Ｌの電流値が１７００Ａに達すると異常が発生したものと判断し、電路Ｌの電流値を３００Ａに減少させる場合について説明する。この場合、電流設定値出力回路５０には、電流設定値Ｓ１として異常時用電流設定値３００Ａが設定される。
また、前記と同様に、制御回路４０は、電流制限回路２０の制御端子に、電流制限値１８００Ａに対応するゲート電圧ＶＧＥ＝２０Ｖを出力しているものとする。
この状態で、故障が発生し、時点ｘ２において、電流検出回路３０で検出される電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１＝１７００Ａに達すると、制御回路４０は、電路Ｌの電流値が３００Ａ以下となるようにゲート電圧（制御信号）を決定する。
この場合、制御回路４０は、図４に示すＩＧＢＴの電圧−電流特性図から、電流制限値３００Ａに対応するゲート電圧ＶＧＥ＝８Ｖを決定する。これにより、電路Ｌの電流値は、ゲート電圧ＶＧＢ＝８Ｖに対応する制限電流値３００Ａに抑制（限流）される。
図５では、電路Ｌの電流値を３００Ａに抑制した後、制御回路４０からゲート電圧ＶＧＥ＝０Ｖを電流制限回路２０の制御端子に出力している。これにより、電路Ｌの電流値は、０Ａに抑制（限流）される。
以上のようにして、異常時における電路Ｌの電流制御が行われる。
なお、電流設定値Ｓ１を「０」Ａに設定することにより、時点ｘ２で、制御回路４０からゲート電圧ＶＧＥ＝０Ｖを電流制限回路２０の制御端子に出力することもできる。
【００１９】
第１及び第２の実施の形態では、電流制限機能を有するＩＧＢＴ等の半導体素子により構成される電流制限回路を用いているため、電路Ｌの電流値を制御する動作が速い。特に、異常時には、電路Ｌの電流値を迅速に減少させることができるため電路や電力系統に接続されている設備の損傷を確実に防止することができる。
また、電流設定値を変更することによって、通常時の電流制御や異常時の電流制御等の種々の態様で使用することができる。
【００２０】
なお、第1及び第２の実施の形態では、制御回路４０は、ゲート電圧を低下させた後（電流制限値を低下させた後）は、ゲート電圧を高く設定する処理（現在の制御信号に対応する電流制限値より高い電流制限値に対応する制御信号を決定する処理）は行わない。電流制御によって設定したゲート電圧を元に戻す処理（ゲート電圧を高くする処理）は、係員が所定の操作（例えば、リセット操作）を行った場合に制御回路４０が実行するように構成されている。
また、第1及び第２の実施の形態では、ゲート電圧（制御信号）をステップ状に変化させたが、連続的に変化させてもよい。
【００２１】
第1及び第２の実施の形態では、電路電流制限装置によって通常時の電流制御あるいは異常時の電流制御のいずれかを行ったが、通常時の電流制御及び異常時の電流制御を行うよう構成することもできる。
通常時の電流制御及び異常時の電流制御を行うように構成した第３の実施の形態の電路電流制御装置の１相分の回路を図６により説明する。
第３の実施の形態の電路電流制限装置２１０は、第１及び第２の実施の形態と同様に、異なる電力系統Ａと電力系統Ｂを接続する電路Ｌに配設されている。
電路電流制限装置２１０は、電流制限回路２２０、電流検出回路２３０、制御回路２４０、第１の電流設定値出力回路２５０、第２の電流設定値出力回路２６０等により構成されている。なお、図６では、電路Ｌに遮断器２００が設けられている。
本実施の形態は、遮断器が配設されている既設の電路に好適に用いることができる。
【００２２】
電流制限回路２２０は電流制限回路２０や１２０と同様に、ＩＧＢＴにより構成されている。電流検出回路２３０は、電路Ｌの電流値を検出し電流検出値Ｍを制御回路２４０に出力する。
第1の電流設定値出力回路２５０、第２の電流設定値出力回路２６０は、それぞれ第１の電流設定値Ｓ５、第２の電流設定値Ｓ６を出力する。第１の電流設定値Ｓ５は、通常時用電流設定値であり、例えば、通常時における電路Ｌの連続許容電流値に対応する値が設定される。第２の電流設定値Ｓ６は、異常時用電流設定値であり、異常発生時における電路Ｌの電流値が設定される。本実施の形態では、第２の電流設定値Ｓ６として遮断器２００の遮断電流値（定格電流値）を用いている。
制御回路２４０は、通常時には、電流検出回路２３０で検出された電路Ｌの電流検出値Ｍが、第１の電流設定値Ｓ５以下となるように電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。また、異常発生時には、電流検出回路２３０で検出された電路Ｌの電流検出値Ｍが、第２の電流設定値Ｓ６以下となるように電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。
なお、本実施の形態では、制御回路２４０は、電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値以下であれば異常が発生していないと判別（通常状態であると判別）し、電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値を越えれば異常が発生していることを判別する。
【００２３】
本実施の形態では、電流制限回路２２０が本発明の「電流制限手段」に対応し、電流検出回路２３０が本発明の「電流検出手段」に対応し、制御回路２４０が本発明の「第１の制御手段」に対応する。
また、第１の電流設定値Ｓ５が本発明の「通常時用電流設定値」に対応し、第２の電流設定値Ｓ６が本発明の「異常時用電流設定値」に対応する。
【００２４】
図６に示した第３の実施の形態の動作を説明する。
制御回路２４０は、電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値（通常、第１の電流設定値Ｓ５より大きい）以下の場合には、異常が発生していないことを判別する。
この状態において、電流検出値Ｍが第１の電流設定値Ｓ５（図５では、電流設定値Ｓ１）を越えると、制御回路２４０は、電流検出値Ｍが第１の電流設定値Ｓ５以下となるように電流制限回路１２０のゲート電圧を決定する。この場合の動作は、前述した通常時の電流制御と同様である。
【００２５】
次に、異常発生時の動作を、電力下位系統に適用した場合を例にして、図５及び図６を参照して説明する。
ここで、第２の電流設定値Ｓ６として、遮断器２００の遮断電流値に対応する異常時用電流設定値＝３００Ａが設定され、制御回路２４０は、電路Ｌの電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値を越えると、線路Ｌの電流値が、遮断器２００の遮断電流値に対応する第２の電流設定値Ｓ６以下となるように電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定するものとする。
また、前記と同様に、制御回路２４０は、電流制限回路２２０の制御端子に、電流制限値１８００Ａに対応するゲート電圧を出しているものとする。すなわち、電流制限回路２２０を構成するＩＧＢＴのゲート端子Ｇに、ゲート電圧ＶＧＥ＝２０Ｖが供給されているものとする。
【００２６】
この状態で、電路Ｌに故障電流が流れ、時点ｘ２で、電流検出回路２３０で検出された電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値＝１７００Ａ（図５では、電流設定値Ｓ２）を越えると、制御回路２４０は、電路Ｌの電流検出値Ｍが第２の電流設定値（異常時用電流設定値）Ｓ６＝３００Ａ（図５では、電流設定値Ｓ３）以下となるように、電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧を決定する。
この場合、図４で示す電圧−電流特性図から、電流制限値３００Ａに対応するゲート電圧ＶＧＥ＝８Ｖを決定する。
勿論、ゲート電圧ＶＧＥ＝８Ｖを決定しても、電路Ｌの電流検出値Ｍが第２の電流設定値Ｓ６＝３００Ａ以下にならない場合には、さらに小さいゲート電圧を決定する。
そして、制御回路２４０は、電流検出値Ｍが第２の電流設定値Ｓ６＝３００Ａに達した後、遮断器２００に遮断動作指示信号を出力するとともに、電流検出値Ｍ（電流瞬時値）が「０」となった時点でゲート電圧ＶＧＢ＝０Ｖに設定し、これを維持する。これにより、電路Ｌの電流値（瞬時値）は、「０」となった時点以降、「０」に保持される。
ここで、遮断器２００は、遮断動作指示信号を出力してから遮断動作を行うまで遅れ時間があり、この遅れ時間の間に、制御回路２４０によって電流制限回路２２０のゲート電圧が「０」に設定、維持される。このため、遮断器２００が遮断動作を行う時点では、電路Ｌの電流値は「０」に抑制（限流）されており、遮断器２００は、短時間で電路Ｌを遮断する。なお、ゲート電圧を０Ｖに設定した後に遮断動作指示信号を出力してもよい。
【００２７】
第３の実施の形態では、制御回路２４０は、通常時には、電流検出値Ｍが第１の電流設定値（通常時用電流設定値）Ｓ５以下となるように、電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。また、制御回路２４０は、電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値を越えると、異常が発生しているものと判断し、電流検出値Ｍが第２の電流設定値（異常時用電流設定値）Ｓ６以下となるように、電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定し、回路遮断を行う。
これにより、通常時における電路Ｌの電流制御と、異常時における電路Ｌの電流制御（限流制御）を１つの電路電流制限装置によって行うことができる。
【００２８】
なお、第３の実施の形態では、電路Ｌに遮断器２００が配設されているため、第２の電流設定値（異常時用電流設定値）として、遮断器２００の遮断電流値を用いているが、第２の電流設定値としては、遮断器２００の遮断電流値以外の種々の値を用いることができる。
また、遮断器２００は省略することもできる。この場合には、制御回路２４０は、異常発生時に、例えば、電流検出値Ｍが「０」となるように、電流制限回路２２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。
【００２９】
ところで、ＩＧＢＴは、導通時の電圧降下が大きい。このため、複数のＩＧＢＴを直列あるいは並列に接続して電流制限回路を構成する場合には、電流制限回路の電力損失が大きくなる。
そこで、電流制限回路の電力損失を低減することができる第４の実施の形態を図７により説明する。
第４の実施の形態の電路電流制限装置３１０は、第１及び第２の実施の形態と同様に、異なる電力系統Ａと電力系統Ｂを接続する電路Ｌに配設されている。
電路電流制限装置３１０は、電流制限回路３２０、電流検出回路３３０、第１の制御回路３４０、電流設定値出力回路３５０、スイッチ回路３６０、第２の制御回路３７０等により構成されている。スイッチ回路３６０は、電流制限回路３２０に並列に接続されている。
電流制限回路３２０は、第１あるいは第２の実施の形態と同様に、ＩＧＢＴにより構成されている。電流検出回路３３０は、電路Ｌの電流値を検出し、電流検出値Ｍを第１の制御回路３４０に出力する。
電流設定値出力回路３５０は、電流設定値Ｓ１を出力する。電流設定値Ｓ１としては、第１あるいは第２の実施の形態と同様に、通常時用電流設定値あるいは異常時用電流設定値を設定することができる。
第１の制御回路３４０は、電流検出回路３３０で検出された電路Ｌの電流検出値Ｍが電流設定値Ｓ１以下となるように、電流制限回路３２０の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。なお、制御回路３４０は、第１あるいは第２の実施の形態の制御回路４０や第３の実施の形態の制御回路２４０と同様の構成とすることができる。
【００３０】
電流制限回路３２０に並列に接続されているスイッチ回路３６０は、第２の制御回路３７０から出力される制御信号によって導通状態あるいは非導通状態となる。
第２の制御回路３７０は、電流制限回路投入条件が満足されていない時には、スイッチ回路３６０を導通状態とする制御信号をスイッチ回路３６０の制御端子に出力する。一方、電流制限回路投入条件が満足されている場合には、スイッチ回路３６０を非導通状態とする制御信号をスイッチ回路３６０の制御端子に出力する。
電流制限回路投入条件としては、電流制限回路３２０による電路Ｌの電流値の制限動作に影響を与えないようにスイッチ回路３６０を非導通状態にすることが可能な種々の条件を用いることができる。
例えば、電流設定値Ｓ１として通常時用電流設定値が設定されている場合には、電流検出回路３３０で検出された電流検出値Ｍが通常時用電流設定値に達したことを電流制限回路投入条件として用いることができる。
また、電流設定値Ｓ１として異常時用電流設定値が設定されている場合には、電流検出回路３３０で検出された電流検出値Ｍが異常検出用電流設定値を越えたこと、故障検出回路から故障検出信号が出力されたこと等を電流制限回路投入条件として用いることができる。なお、異常発生時における、電流制限回路３２０による電路Ｌの電流値の抑制（限流）を迅速に行えるようにするために、電流検出回路３３０で検出された電流検出値Ｍが、異常検出用電流設定値より小さい電流設定値を越えたことを電流制限回路投入条件として用いるのが好ましい。
また、電流設定値として、通常時用電流設定値と異常時用電流設定値が設定されている場合には、電流検出回路３３０で検出された電流検出値Ｍが通常時用電流設定値を越えたことを電流制限回路投入条件として用いることができる。
【００３１】
本実施の形態の１相の構成を図８に示す。
電流制限回路３２０は、第２の実施の形態と同様に、ｎ個（ｎは任意の正の整数）のＩＧＢＴ３２１ａ〜３２１ｎを直列に接続した直列回路（以下、直列回路「３２１」という）と、ｎ個のＩＧＢＴ３２２ａ〜３２２ｎを直列に接続した直列回路（以下、直列回路「３２２」という）を逆直列に接続するとともに、耐電圧用のダイオード３２５ａ〜３２５ｎ、３２６ａ〜３２６ｎをＩＧＢＴ３２１ａ〜３２１ｎ、３２２ａ〜３２２ｎに逆並列に接続することによって構成されている。そして、ＩＧＢＴ３２１ａのコレクタ端子Ｃが電流制限回路の一方の出力端子３２０ａに接続され、ＩＧＢＴ３２２ｎのコレクタ端子Ｃが電流制限回路３２０の他方の出力端子３２０ｂに接続され、ＩＧＢＴ３２１ａ〜３２１ｎ、３２２ａ〜３２２ｎのゲート端子は電流制限回路３２０の制御端子３２０ｃ１〜３２０ｃｎ、３２０ｄ１〜３２０ｄｎに接続されている。
【００３２】
また、スイッチ回路３６０は、第１の出力端子及び第２の出力端子と、制御信号が入力される制御端子を有するスイッチ素子により構成される。スイッチ回路３６０は、１個のスイッチ素子によって構成することもできるし、複数のスイッチ素子によって構成することもできる。
スイッチ素子としては、導通時の電力損失が電流制限回路３２０を構成する電流制限素子に比べて小さいものを用いる。
本実施の形態では、スイッチ素子としてサイリスタを用いている。サイリスタの出力端子間電圧（サイリスタの導通時における、正極端子であるアノード端子と負極端子であるカソード端子の間の抵抗による電圧降下）は、図４の破線で示すように、ＩＧＢＴに比べて小さい。このため、サイリスタの導通時における電力損失も小さい。
本実施の形態では、図８に示すように、スイッチ回路３６０は、ｎ個のサイリスタ３６１ａ〜３６１ｎを直列に接続した直列回路（以下、直列回路「３６１」という）と、ｎ個のサイリスタ３６２ａ〜３６２ｎを直列に接続した直列回路（以下、直列回路「３６２」という）により構成されている。そして、直列回路３６１は、電流制限回路３２０の直列回路３２１に、通電方向が同じ方向となるように並列に接続され、直列回路３６２は、電流制限回路３２０の直列回路３２２に並列に、通電方向が同じ方向となるように並列に接続されている。また、サイリスタ３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎの各ゲート端子は、電流制限回路３２０の制御端子３２０ｅ１〜３２０ｅｎ、３２０ｆ１〜３２０ｆｎに接続されている。第２の制御回路３７０は、制御端子３２０ｅ１〜３２０ｅｎ、３２０ｆ１〜３２０ｆｎ、したがって、サイリスタ３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎの各ゲート端子に制御信号を出力する。
【００３３】
なお、図８には、1相分の電路電流制限装置しか記載されていないが、３相の場合には、図８に示す電路電流制限装置が各相に配設される。
図８に示す回路構成では、サイリスタ３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎが、ゲート端子に第２の制御回路３７０から制御信号が入力されて導通状態となると、電路Ｌの電流の大部分はサイリスタ３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎとダイオード３２５ａ〜３２５ｎ、３２６ａ〜３２６ｎを介して流れる。すなわち、交流電流の極性が、出力端子３２０ｂ側が正極性で出力端子３２０ａ側が負極性である時には、サイリスタ３６２ａ〜３６２ｎとダイオード３２５ａ〜３２５ｎを介してｙ１方向に電流が流れる。一方、交流電流の極性が、出力端子３２０ａ側が正極性で出力端子３２０ｂ側が負極性である時には、サイリスタ３６１ａ〜３６１ｎとダイオード３２６ａ〜３２６ｎを介してｙ２方向に電流が流れる。
これにより、ＩＧＢＴ３２１ａ〜３２１ｎ、３２２ａ〜３２２ｎの電力損失、したがって、電流制限回路３２０の電力損失を低減することができる。
なお、サイリスタ３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎのゲート端子への第２の制御回路３７０からの制御信号の入力が停止すると、サイリスタ３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎは、逆電圧が印加された時点で非導通状態となる。この場合には、ＩＧＢＴ３２１ａ〜３２１ｎ、３２２ａ〜３２２ｎとダイオード３２５ａ〜３２５ｎ、３２６ａ〜３２６ｎを介して、前述したように、ｘ１方向あるいはｘ２方向に電流が流れる。
また、第２の制御回路３７０から、サイリスタ３２０ｅ１〜３２０ｅｎ及び３２０ｆ１〜３２０ｆｎのゲート端子に同じ制御信号を出力するように構成したが、第２の制御回路３７０から、サイリスタ３２０ｅ１〜３２０ｅｎのゲート端子とサイリスタ３２０ｆ１〜３２０ｆｎのゲート端子に別個の制御信号を出力するように構成することもできる。このような構成を用いた場合には、よりきめ細かな制御を行うことができる。
【００３４】
第４の実施の形態では、電流制限回路３２０による電路Ｌの電流値の制御が必要でない時（電流制限回路投入条件が満足されていない時）には、電流制限回路と並列に接続されているスイッチ回路（具体的には、電流制限素子に並列に接続されているスイッチ素子）を導通状態にすることにより、電流制限回路の電力損失を低減することができる。
一方、電流制限回路３２０による電路Ｌの電流値の制御が必要な時（電流制限回路投入条件が満足されている時）には、スイッチ回路（具体的には、電流制限素子に並列に接続されているスイッチ素子）を非導通状態とすることにより、電流制限回路３２０による電流制限動作を実行させることができる。
なお、第１の制御回路３４０と第２の制御回路３７０は、別々の制御回路により構成してもよいし、同じ制御回路により構成してもよい。
また、第２の制御回路３７０によってスイッチ回路３６０を導通状態に制御している時には、第１の制御回路３４０から電流制限回路３２０の制御端子へのゲート電圧の出力を停止させてもよいが、電流制限回路３２０の動作時間を短縮するという観点からは、第１の制御回路３４０を動作させ、第１の制御回路から電流制限回路の制御端子へのゲート電圧の出力を実行させておくのが好ましい。
【００３５】
以上の実施の形態は、異なる交流電力系統（例えば、交流電力系統Ａと交流電力系統Ｂ）を１つの電路で接続し、この電路に電路電流制限装置を配設することにより、異なる交流電力系統間での電流制御を行うように構成したが、異なる交流電力系統を複数の電路で接続し、いずれかの電路に電路電流制限装置を配設することもできる。
例えば、図９に示すように、異なる２つの交流電力系統Ａと交流電力系統Ｂを第１の電路Ｌ１と第２の電路Ｌ２で接続し、電路Ｌ１に電路電流制限装置を配設する。
電路電流制御装置は、前述したように、電路Ｌ１の電流値が電流設定値（例えば、通常時用電流設置値）を越えると、電路Ｌ１の電流値が電流設定値以下となるように電流制限回路の制御端子に出力するゲート電圧（制御信号）を決定する。この場合、電路Ｌ１で制限された電流は、他の電路Ｌ２に迂回される。
なお、交流電力系統Ａと交流電力系統Ｂを接続する電路は３本以上であってもよい。この場合、電路電流制限装置は、少なくとも１つの電路に配設されていればよい。
【００３６】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、第１〜第４の実施の形態で説明した各実施の形態の特徴は、単独で用いてもよいし、適宜の方法で組み合わせて用いてもよい。
また、電流制限回路を構成する電流制限素子は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯに限定されず、種々の電流制限素子を用いることができる。
また、耐電圧用のダイオードやスイッチ素子を電流制限素子に接続する接続態様としては、種々の接続態様を用いることができる。
また、交流電流に対応させるために２個の電流制限素子を逆直列に接続する態様あるいは複数個の電流制限素子を直列に接続した２つの直列回路を逆直列に接続する接続態様を用いたが、これ以外の種々の接続態様を用いることができる。例えば、２個の電流制限素子を逆並列に接続する態様、複数個の電流制限素子を直列に接続した２つの直列回路あるいは複数個の電流制限素子を並列に接続した２つの並列回路を逆並列に接続する接続態様を用いることができる。この場合、前述したダイオードを省略することができる。
また、スイッチ回路を構成するスイッチ素子としては、サイリスタに限定されず、種々のスイッチ素子を用いることができる。
また、通常時の電流制御方法や異常時の電流制御方法は、実施の形態で説明した方法に限定されず、種々の制御方法を用いることができる。
また、通常時における電路の電流を制御する構成について説明したが、実施の形態で説明した電路の電流を制御する構成に、電路の電圧を取り込む構成あるいは電路の電圧を設定する構成を設けることにより、電路の潮流を制御する潮流制御装置として構成することができる。
また、本発明の電路電流制限装置は、交流電力系統内の負荷に配設することもできる。
【００３７】
本発明は、以下のように構成することができる。
例えば、「（態様１）請求項１〜７のいずれかに記載の電路電流制限装置であって、前記電流制限手段は、第１及び第２の出力端子と制御端子を有し、第１及び第２の出力端子から一方方向に電流を流すことが可能な電流制限素子を少なくとも１つ有する第１及び第２の電流制限手段が逆直列に接続されているとともに、前記第１及び第２の電流制限手段にダイオードが逆並列に接続されることによって構成されている、ことを特徴とする電路電流制限装置。」として構成することができる。
第１及び第２の電流制限手段は、例えば、複数の電流制限素子を直列に接続した直列回路あるいは並列に接続した並列回路により構成することができる。
また、電流制限手段は、例えば、第１及び第２の電流制限手段を、通電方向が逆方向となるように直列に接続する（逆直列に接続する）ことによって構成することができる。
ダイオードは、個々の電流制限素子に並列に接続してもよい。このような構成も、第１及び第２の電流制限手段にダイオードを並列に接続する構成に包含される。
態様１の電路電流制限装置を用いれば、電流制限素子の耐電圧特性を高めることができる。
あるいは、「（態様２）請求項１〜７のいずれかに記載の電路電流制限装置であって、前記電流制限手段は、第１及び第２の出力端子と制御端子を有し、第１及び第２の出力端子から一方方向に電流を流すことが可能な電流制限素子を少なくとも１つ有する第１及び第２の電流制限手段が逆並列に接続されることによって構成されている、ことを特徴とする電路電流制限装置。」として構成することができる。
この場合、耐電圧用のダイオードを省略するのが好ましい。
態様２の電路電流制限装置を用いれば、回路構成が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】異なる電力系統の間を接続する電路に適用した第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態の一相分の構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態の一相分の構成を示す図である。
【図４】ＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ）の電圧−電流特性を示す図である。
【図５】第１あるいは第２の実施の形態を用いて通常時の電流制御あるいは異常時の電流制御を行った場合の電路電流の変化状態を示す図である。
【図６】第３の実施の形態の概略構成図である。
【図７】第４の実施の形態の概略構成図である。
【図８】第４の実施の形態の一相分の構成を示す図である。
【図９】異なる交流電力系統を接続する複数の電路の１つに適用した場合の概略説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、２１０、３１０  電路電流制限装置
２０、１２０、２２０、３２０  電流制限回路
２１、２２、１２１ａ〜１２１ｎ、１２２ａ〜１２２ｎ、３２１ａ〜３２１ｎ、３２２ａ〜３２２ｎ  ＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ）（電流制限素子）
２５、２６、１２５ａ〜１２５ｎ、１２６ａ〜１２６ｎ、３２５ａ〜３２５ｎ、３２６ａ〜３２６ｎ  ダイオード
３０、２３０、３３０  電流検出回路
４０、２４０、３４０、３７０制御回路
５０、２５０、２６０、３５０  電流設定値出力回路
２００  遮断器
３６０  スイッチ回路
３６１ａ〜３６１ｎ、３６２ａ〜３６２ｎ  サイリスタ（スイッチ素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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