Reseach on Low-Voltage Solid-State Circuit Breaker with Current-Limitation Function

• Project/Area Number: 20560266
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Power engineering/Power conversion/Electric machinery
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: YOKOMIZU Yasunobu Nagoya University, 工学研究科, 准教授 (50230652)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MATSUMURA Toshiro 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90126904)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2010: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2009: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2008: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 電気機器 / 大電流限流遮断 / 大電流 / 遮断 / パワー半導体 / 限流 / 低圧直流給電

Research Abstract

The present research deals with a low-voltage DC (Direct Current) solid-state circuit breaker utilizing the switching function of a power semi-conductor device. An IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) was employed. In consideration of a dependence of a corrector-emitter resistance on a gate-emitter voltage, circuit configuration of circuit-breaker components was contrived to achieve limiting and breaking operations of the direct current. The model IGBT-type DC circuit breaker was constructed to perform the current-breaking experiment. The experimental results demonstrated that the model circuit-breaker successfully interrupts the current of the 10-80 A under the source voltage of DC 120 V. The results also verified that adjustment of the time constant τ_<GE> in the gate circuit allows control of the interrupting time t_<int>. A thyristor was also discussed to construct the low-voltage DC circuit breaker.

Research Products

• [Journal Article] Fundamental Approach to Low-Voltage Direct-Current Interruption by Means of Solid-State Circuit Breaker Composed of IGBT (2010)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・松村年郎
  • Journal Title: The Seventh International Workshop on High Voltage Engineering -IWHV 2010-(Kitakyushu), ED-10-62, SP-10-29, HV-10-24
• [Journal Article] 限流機能付き固体遮断器による低圧直流遮断の基礎検討」,電気学会放電/静止器/開閉保護合同研究会資料 (2010)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・松村年郎
  • Journal Title: ED-10-47/SA-10-63/SP-10-14
• [Journal Article] Fundamental Approach to Low-Voltage Direct-Current Interruption by Means of Solid-State Circuit Breaker Composed of IGBT (2010)
  • Author(s): Y.Yokomizu, T.Hayase, T.Matsumura.
  • Journal Title: The Seventh International Workshop on High Voltage Engineering -IWHV 2010-(Kitakyushu)
• [Presentation] IGBTを用いた低圧直流用固体遮断器の遮断時間 (2011)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・松村年郎
  • Organizer: 平成23年電気学会大会講演論文集 6-275
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府豊中市)
  • Year and Date: 2011-03-17
• [Presentation] IGBTを用いた低圧直流用固体遮断器の遮断時間 (2011)
  • Author(s): 横水康伸, 早瀬哲央, 松村年郎
  • Organizer: 平成23年電気学会全国大会講演論文集
  • Place of Presentation: 要旨集
  • Year and Date: 2011-03-05
• [Presentation] IGBT型固体直流遮断器の遮断時間に関する検討 (2010)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・松村年郎
  • Organizer: 平成22年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集,B4-7
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県春日井市)
  • Year and Date: 2010-08-31
• [Presentation] IGBT型固体直流遮断器の遮断時間に関する検討 (2010)
  • Author(s): 横水康伸, 早瀬哲央, 松村年郎
  • Organizer: 平成22年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県春日井市)
  • Year and Date: 2010-08-31
• [Presentation] 限流機能付き固体遮断器による低圧直流遮断の基礎検討 (2010)
  • Author(s): 横水康伸, 早瀬哲央, 松村年郎
  • Organizer: 電気学会放電/静止器/開閉保護合同研究会資料
  • Place of Presentation: 東京都市大学,世田谷キャンパス(東京都世田谷市)
  • Year and Date: 2010-06-28
• [Presentation] IGBT型固体遮断器による低圧直流電流遮断への基礎実験 (2010)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・飯岡大輔・松村年郎
  • Organizer: 平成22年電気学会全国大会講演論文集,6-256
  • Place of Presentation: 明治大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-19
• [Presentation] IGBT型固体遮断器による低圧直流電流遮断への基礎実験 (2010)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・飯岡大輔・松村年郎
  • Organizer: 平成22年電気学会全国大会講演論文集
  • Place of Presentation: 明治大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-19
• [Presentation] Approach to Application of Power Semiconductor Device to Low-Voltage DC Circuit Breaker (2009)
  • Author(s): 横水康伸
  • Organizer: DC building Power Japan.
  • Place of Presentation: ハイアットリージェンシー東京(東京都新宿区)
  • Year and Date: 2009-12-07
• [Presentation] Approach to Application of Power Semiconductor Device to Low-Voltage DC Circuit Breaker (2009)
  • Author(s): Y.Yokomizu
  • Organizer: DC building Power Japan
  • Place of Presentation: ハイアットリージェンシー東京(東京都)
  • Year and Date: 2009-12-07
• [Presentation] 低圧直流システムへの固体遮断器の導入に向けたIGBT 適用構成の検討 (2009)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・飯岡大輔・松村年郎
  • Organizer: 平成21年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集,0-081
  • Place of Presentation: 愛知工業大学(愛知県豊田市)
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] 低圧直流システムへの固体遮断器の導入に向けたIGBT適用構成の検討 (2009)
  • Author(s): 横水康伸・早瀬哲央・飯岡大輔・松村年郎
  • Organizer: 平成21年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集
  • Place of Presentation: 愛知工業大学(豊田市)
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] 低圧直流システムにおけるサイリスタ固体遮断器による限流遮断とその過程の基礎検討 (2009)
  • Author(s): 横水康伸・M.Azmi・松村年郎
  • Organizer: 平成21年電気学会全国大会講演論文集,6-175
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] 低圧直流システムにおけるサイリスタ固体遮断器による限流遮断とその過程の基礎検討 (2009)
  • Author(s): 横水康伸, M. Azmi, 松村年郎
  • Organizer: 平成21年電気学会全国大会講演論文集
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] 低圧直流システムにおける限流機能付きサイリスタ型固体遮断器の基礎的検討 (2008)
  • Author(s): 横水康伸・Mohamed Azmi Bin Sidik・松村年郎
  • Organizer: 平成20 年度電気関係学会東海支部連合大会,0-031
  • Place of Presentation: 愛知県立大学(愛知県愛知郡)
  • Year and Date: 2008-09-18
• [Presentation] 低圧直流システムにおける限流機能付きサイリスタ型固体遮断器の基礎的検討 (2008)
  • Author(s): 横水康伸, M. Azmi, 松村年郎
  • Organizer: 平成20年度電気関係学会東海支部連合大会
  • Place of Presentation: 愛知県立大学
  • Year and Date: 2008-09-18