及4R、逆电流产生电路7L以及7R、接通开关8、控制器9、电阻元件1L以及10R、和避雷器11。
[0041 ] 半导体开关2L以及2R按照该排列顺序在主电路线路20上的节点NI与N2之间相互串联连接。半导体开关2R切断与半导体开关2L的通电方向相反的朝向的电流。例如，在图1所示的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)的情况下，半导体开关2L与2R的连接节点A相当于各IGBT的发射极侧。因此，在图1的情况下，半导体开关2L能够在从节点NI至节点A的方向上流过或者切断电流，半导体开关2R能够在节点N2至节点A的方向上流过或者切断电流。
[0042]二极管3L与半导体开关2L并联连接，能够向与半导体开关2L的通电方向相反的朝向流过电流。在图1的情况下，二极管3L的阳极与IGBT的发射极连接。同样地，二极管3R与半导体开关2R并联连接，能够向与半导体开关2R的通电方向相反的朝向流过电流。在图1的情况下，二极管3R的阳极与IGBT的发射极连接。
[0043]半导体开关2L以及2R的各个例如由IGBT、GT0(Gate Turn — Off:门极可关断)、晶闸管或者使用了SiC的功率M0S(Metal Oxide Semiconductor:金属氧化物半导体)晶体管等半导体元件构成。也可以代替半导体开关2L以及2R的各个而通过串联或者并联连接多个这些半导体元件来构成。二极管3L以及3R的各个也可以同样地由多个二极管构成。进而，也可以串联连接多个半导体开关2L与二极管3L的对，还可以串联连接多个半导体开关2R与二极管3R的对。
[0044]机械式断路器4L以及4R按照该排列顺序在节点NI与N2之间串联连接，且与半导体开关2L以及2R的整体并联连接。也可以分别用多个机械式断路器来置换机械式断路器4L以及4R。
[0045]机械式断路器4L以及4R的各个例如由气体断路器、真空断路器或者空气断路器等构成。这些断路器具有金属制的接点，构成为通过用于进行机械式开闭动作的操作装置驱动接点。在电流通电过程中进行断开动作时，在接点间产生电弧。在如交流电流那样电流值成为零的瞬间，电弧消弧，电流被切断。
[0046]电弧是达到20000K的极其高温的等离子体。如果长时间持续引弧的状态，则长时间流过大电流，所以机械式断路器的接点消耗、损伤。进而，在气体断路器或者空气断路器等的情况下，作为消弧介质的气体或者空气成为高温，所以相比于以无引弧的方式断开的情况，电弧刚刚消弧之后的绝缘性能下降。在真空断路器的情况下，虽然不具有消弧气体，但由于接点成为高温而处于来自接点的热电子释放增加的状态，所以相比于以无引弧的方式断开的情况，刚刚消弧之后的绝缘性能依然下降。
[0047]电阻元件10L、逆电流产生电路7L以及7R、电阻元件1R按照该排列顺序在节点NI与N2之间串联连接，并与上述半导体开关2L以及2R的整体以及机械式断路器4L以及4R的整体并联连接。逆电流产生电路7L包括相互串联连接的电容器5L以及电抗器6L。同样地，逆电流产生电路7R包括相互串联连接的电容器5R以及电抗器6R。在图1的情况下，相互邻接地配置电容器5L以及5R。
[0048]有时电抗器6L以及6R还能够用电路的线路所具有的电感量来替代。为了使逆电流衰减，电阻元件1L以及1R分别与电抗器6L以及6R串联连接。由于电阻元件1L以及1R也能够用线路或者电抗器等所具有的电阻量来替代，所以未必一定设置。
[0049]接通开关8设置在将机械式断路器4L与4R之间的节点N3和电容器5L与5R之间的节点N4连结起来的线路上。接通开关8例如由机械式开关构成。
[0050]控制器9控制半导体开关2L和2R、机械式断路器4L和4R以及接通开关8的开闭定时。
[0051]避雷器11在节点NI与N2之间与上述各单元并联连接。避雷器11是为了在切断直流电流之后吸收电路的能量而设置的，但也可以省略。
[0052][直流断路装置的动作]
[0053]图2是示出图1的直流断路装置100的稳定时至断路状态的动作例的时序图。在图2中，按照从上往下的顺序，示出了在机械式断路器4L中流过的电流、在机械式断路器4R中流过的电流以及在半导体开关2L以及2R的连接节点A处流过的电流，进而，示出了机械式断路器4L、接通开关8、半导体开关2R、机械式断路器4R以及半导体开关2L各自的开闭状态。以下，一并参照示出图2的各时间点的在直流断路装置100中流过的电流的图3?图8，说明直流断路装置100的动作。
[0054](稳定时)
[0055]图3是示出在稳定时的直流断路装置1O中流过的电流的图。参照图2、图3，在稳定时(在图2的时刻tl之前)，半导体开关2L以及2R闭合，机械式断路器4L以及4R闭合，接通开关8断开。电容器5L以及5R通过未图示的充电装置而被充电成相互反极性。例如，在图3中，电容器5L以及5R被充电成电容器5L的右侧(节点N4侧)的极以及电容器5R的左侧(节点N4侦U的极都为正极。
[0056]严格来说，稳定时在主电路线路20中流过的直流电流1分流而流到半导体开关2L以及2R和机械式断路器4L以及4R。但是，在超高压直流系统中使用直流断路装置100的情况下，为了承受高电压，需要将构成半导体开关2L以及2R的半导体元件多级串联。因此，半导体开关2L以及2R闭合时的电阻值(还称为“导通电阻”)远大于机械式断路器4L以及4R闭合时的金属接点的电阻值。因此，可以当作大部分的电流在机械式断路器4L以及4R中流过。
[0057]根据直流系统的运用状态，主电路电流1有时向图3的右方向(节点NI至节点N2的方向)流过，也有时向左方向(节点N2至节点NI的方向)流过。以下，说明如图3所示向右方向(节点NI至节点N2的方向)流过的情况。左方向的情况与使以下的说明正好左右对称地反转的情况相同。
[0058](接通开关8的接通)
[0059]在图2的时刻t2将接通开关8接通。使机械式断路器4L与接通开关8的断开同时、或者在接通开关8断开以前、或者在流过自身的电流值成为零之前的期间开始断开。在图2中，在接通开关8断开以前的时刻tl，开始断开机械式断路器4L。
[0060]图4是示出将接通开关8接通时的电流的流动的图。当将接通开关8接通时，稳定时充电到电容器5L以及5R的电荷被放电而流过电流。此时，在机械式断路器4L中流过与主电路直流电流1相反的朝向的电流IL。在机械式断路器4R中流过与主电路直流电流1相同的朝向的电流IR。
[0061 ]电流IL为由电容器5L的电容和电抗器6L的电感决定的频率的振动电流。电流IL的绝对值从刚刚将接通开关8接通之后增加，由于是与主电路直流电流1相反的方向，所以在图2的电流波形中用负表示。在电流IL的绝对值成为与主电路电流1相同的值时，在机械式断路器4L中流过的电流值成为零。在该电流零的瞬间(图2的时刻t3)，在机械式断路器4L中流过的电流被切断(即消弧)。
[0062](机械式断路器4L的消弧)
[0063]图5是示出在机械式断路器4L中流过的电流被切断时的电流的流动的图。如图5所示，由于在图2的时刻t3机械式断路器4L消弧，从而主电路电流1换流到半导体开关2L以及二极管3R。
[0064]另一方面，电流IL在经过机械式断路器4R并通过半导体开关2R和二极管3L而返回到电容器5L的路径中流过。如果假设机械式断路器4R与机械式断路器4L同时开始断开，则由于在机械式断路器4R中最初流过直流电流1与电流IR之和，在机械式断路器4L断路了的时刻t3之后，流过电流IL与电流IR之和的电流，所以大的电流的电弧起弧。如果这样，则如上所述产生接点的消耗、损伤，绝缘性能下降。因此，控制成在该时刻t3的时间点机械式断路器4R尚未断开。
[0065]但是，通过提前使机械式断路器4R断开而得到绝缘耐力，从而能够利用机械式断路器4L以及4R这两方来保持在当前时间点仅利用机械式断路器4L维持的恢复电压，能够得到高的绝缘性能。进而，无需提高一方的机械式断路器的绝缘性能，所以能够实现廉价的结构。为此，至少提前切断电流IL即可。
[0066]另外，如上所述在同时断开机械式断路器4R、4L时产生问题这一点，是图1的结构的直流断路装置100所特有的问题。
[0067](半导体开关2R的断开)
[0068]为了提前切断电流IL，在紧接着图2的时刻t3之后的时刻t4断开半导体开关2R。如果可以的话，也可以在稳定时预先断开半导体开关2R，但在由于运用上的问题而需要闭合的情况下，在该时间点断开。由此来切断电流IL。通过电阻元件1R使电流IR衰减。
[0069]图6是示出切断了电流IL的状态的图。当电流IR衰减时，在半导体开关2L和二极管3R中流过的仅为主电路电流Ιο。
[0070](机械式断路器4R的断开)
[0071]在电流IR衰减了的图2的时刻t5断开机械式断路器4R。图7是示出断开机械式断路器4R的状态的图。在机械式断路器4R中电弧不引弧，所以能够得到高的绝缘性能。如果是即便引弧了也不对绝缘性能造成问题的程度的小电流的电弧，则容许引弧。如果接点不立即分开