電力システムは、発電所で電気を「作る」、送電線などで「送る」、家庭や工場で「使う」という仕組みで構成されています。従来は電圧の上げ下げが容易な交流が主に使われてきました。しかし、太陽光や風力などの分散型再生可能エネルギーが増え、情報技術を融合したスマートグリッドが形成されつつあります。また、データセンターや電気自動車の充電など、直流を利用する設備が広がっています。
交流は電流の向きと大きさが周期的に変化するのに対し、直流は電圧が一定で、電流が一方向に流れます。交流を直流に変えるには、一方向にだけ電流を流す半導体のダイオードを利用します。ダイオード１個による半波整流と、４個を使う全波整流では電圧の波形が異なり、さらにコンデンサで平滑化すると変化の少ない直流電圧が得られます。
直流送電は交流送電より送電損失が小さく、異なる周波数の電力系統も接続できます。電力変換器の費用は必要ですが、送電距離が長くなると交流より総費用をおさえられる場合があり、特に海底ケーブルを用いた洋上送電での利用が進んでいます。一方、洋上風力発電など複数の送電線を網目状につなぐには、事故が起きた部分を切り離す直流遮断器が不可欠です。
交流には電流がゼロになる瞬間がありますが、直流にはありません。そのため接点を開いてもアーク放電が続き、電流を強制的にゼロにする必要があります。そこで開発が進むのが、半導体と機械接点を組み合わせたハイブリッド遮断器です。通常時は損失の小さい機械接点に電流を流し、事故時には半導体側へ電流を移して高速に遮断します。直流利用が広がるこれからの電力システムでは、直流を安定して止める技術が鍵となります。