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문제 정의
- 즉, AT 급전 방식 하에서의 변압기의 내부 임피던스, 전차선, 급전선, 레일간의 상호 임피던스를 고려하여 전차선로의 회로 모델링을 구현하였고, 하나의 급전구간 내에서 운행하는 열차의 수에 관계없는 일반적인 회로 해석법을 제안한다. 또한 전기차량을 정 임피던스 및 정전력 모델로 모델링하여 각 방법을 비교 검토하여 정확한 해석 방법론 및 결과를 도출하고자 한다. 이와 같이 구현된 모델을 통해 수치해석 중 Gauss법을 도입하여 각 구성요소의 모델링 및 전압강하 해석기법의 정교함을 입증하고자 한다.
- 본 논문은 전기철도 교류급전시스템의 시뮬레이터 구축을 위한 해석기법에 대한 연구로서, 급전시스템의 각 구성요소의 회로등가화를 통해 전기차 및 급전선로의 전압강하를 해석하였으며, 결론은 다음과 같다.
- 이에 본 논문에서는 기존의 해석기법들이 부족했던 점을 보완하여 좀더 정교한 전기철도 급전계통 해석을 도모하고자 한다. 즉, AT 급전 방식 하에서의 변압기의 내부 임피던스, 전차선, 급전선, 레일간의 상호 임피던스를 고려하여 전차선로의 회로 모델링을 구현하였고, 하나의 급전구간 내에서 운행하는 열차의 수에 관계없는 일반적인 회로 해석법을 제안한다.
- 이러한 이유로 최근 신설 전철구간과 경부 고속철도에 이 방식이 적용되고 있다[3]. 이에 본 논문에서도 AT 급전방식을 채택한 교류 급전구간의 회로 모델링과 해석기법에 대해 검토하고자 한다.
- 또한 전기차량을 정 임피던스 및 정전력 모델로 모델링하여 각 방법을 비교 검토하여 정확한 해석 방법론 및 결과를 도출하고자 한다. 이와 같이 구현된 모델을 통해 수치해석 중 Gauss법을 도입하여 각 구성요소의 모델링 및 전압강하 해석기법의 정교함을 입증하고자 한다.
가설 설정
- n대의 전기차가 두번째 단권변압기에 존재한다고 가정을 하고 첫번째 단권변압기와 같은 방법으로 해석을 할 수 있으며, 폐로의 번호는 (m+4)부터 시작한다. 두번째 단권변압기 구간에 첫 번째 폐로에 관한 일반식은 다음과 같다.
- 6에 Table 1 및 2의 입력자료를 대입하여 전차선로 각 마디의 전압을 구하면 Table 4와 같다. 각 전차 전압의 초기값은 27.5 kV로 가정하였으며, 허용오차 이내로 3번의 반복계산 후에 수렴되었음을 Fig. 8을 통해 알 수 있다. 수렴속도 또한 짧아 정 임피던스 모델에 비해 계산속도 상의 문제는 없음을 알 수 있었다.
- 2의 각 폐루프에 KVL을 적용하여 수식을 정리하면 다음과 같다. 단, 전기차는 정 임피던스 부하로 가정한다. 여기서, m은 첫번째 구간의 전기차의 대수이다.
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