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전기 철도차량의 보조전원장치 실습용 시뮬레이터 개발
Simulator Development for Training Auxiliary Power Supply in Electric Rolling Stock 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.54 no.4, 2005년, pp.192 - 197  

김재문 (한국철도대학 철도차량전기과) ,  김덕헌 (가톨릭상지대학 철도전기과) ,  김연충 (성균관대 전기에너지신기술연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a development of the auxiliary power supply simulator for a electric rolling stock. An auxiliary power supplies are required for operating air conditioning units, ventilation fans, lighting and battery charging. Traditionally this function has been fulfilled by Motor-Alternator s...

주제어

#Electric Rolling Stock   #Auxiliary Power Supply   #Simulator   #SIV(Static InVerter)  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 전기철도차량의 전기적 메커니즘을 수반하는 장치 중 신뢰성이 매우 요구되는 보조전원장치에 대해 실습 교육용 시뮬레이터를 개발하였다. 보조전원장치는 차량을 견인하는 추진시스템을 제외한 나머지 부분 즉, 차량 내의 조명, 제어 장치의 전원, 냉·난방장치, 환기장치, 공기 압축기 등에 필요한 모든 전원을 부하에 적합한 직·교류 전원으로 적절하게 변환시켜 주는 장치이다.
  • 본 논문에서는 차량내부의 각종 시스템에 안정된 전원을 공급하는 철도차량용 보조전원장치(SIV)의 유지, 보수를 위한 교육을 위해 실습용 모의시험장치(Simulator)를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터는 실제 철도차량에 사용되고 있는 보조전원장치의 기본적인 구성을 갖춘 축소형으로 동작 상태들을 유사하게 구현하였다.
  • 본 논문에서는 차량용 보조전원장치의 모니터링 시스템과 동일하게 동작할 수 있도록 Visual Basic 언어를 이용하여 프로그램을 개발하였다. 그림 3은 보조전원장치 제어기와 모니터링 시스템 사이에 RS-232C 통신을 통해 보조전원장치 시뮬레이터 동작 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 인터페이스부를 보여주며, 그림 4는 개발한 보조전원장치 시뮬레이터에 설치된 모니터링 통신 모듈부를 확대한 사진을 보여주고 있으며 외부와의 통신은 MON 보드에서 담당한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기를 이용한 철도차량의 장점은? 전기를 이용한 철도차량은 고속운전이 가능할 뿐만 아니라 전기에너지를 사용하므로 환경친화적이며 에너지를 보존할 수 있어 이미 철도 선진국에서는 디젤형 철도차량에서 전기 철도차량으로 대체되어 운행되고 있다. 국내에서도 대도시를 중심으로 전기 철도차량이 인적 수송을 담당하여 왔으며, 최근에는 디젤형 철도차량을 이용하여 인적, 물적 수송 역할을 맡아왔던 경부선에 철도 선진국의 기술이전을 통해 새로운 고속전철 시스템이 도입되었다.
전기 철도차량 시스템에서 전기를 이용한 주요 요소는? 국내에서도 대도시를 중심으로 전기 철도차량이 인적 수송을 담당하여 왔으며, 최근에는 디젤형 철도차량을 이용하여 인적, 물적 수송 역할을 맡아왔던 경부선에 철도 선진국의 기술이전을 통해 새로운 고속전철 시스템이 도입되었다. 이와 더불어 전기적인 메커니즘에 대한 중요성이 부각되고 있으며, 전기 철도차량 시스템에서 전기를 이용한 주요 요소는 크게 차량을 견인하는 추진시스템과 동력차 및 객차에 안정된 전원을 공급하는 보조전원장치(Static InVerter ; 이하 SIV)를 들 수 있다[1-3].
SIV는 어떤 기능을 수행하는가? 따라서 보조전원장치의 이상은 승객 편의 설비와 주 전력변환 장치에 장착되어 있는 제어장치에 전력 공급 중단을 초래하여 열차 운행에 치명적인 영향을 미치게 되어 높은 신뢰성을 요구한다. 이러한 보조전원장치는 가선을 통해 공급되는 직,·교류 전원을 받아서 내부의 보조컨버터와 3상 인버터 회로를 통해 전기 철도차량 내의 냉·난방장치, 공기압축기, 조명장치, 출입문 개폐 등의 교류부하에 안정된 전력을 공급하고, 직류 제어전원으로 변환시키는 축전지 충전기(Battery Charger)를 이용하여 전동차 내의 각종 직류 제어장치에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 전기를 이용한 철도차량 시스템에 필수적으로 탑재되는 보조전원장치는 전력용 반도체 소자의 급격한 발달과 더불어 제어기술, 마이크로프로세서의 고성능화에 따라 시스템 성능, 효율 등 다양한 방면으로 연구되고 있다[2][4-6].
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참고문헌 (6)

  1. 이상석, 김재문, 원충연 외 2인, '전기철도용 200KVA IGBT SIV 개발 및 제작에 관한 연구', 전력전자 학술대회 논문집, pp.309-313, 1997. 7. 

  2. 김재문, 김덕헌 외 3인, '전기 철도차량용 보조전원장치 시뮬레이터 개발', 철도학회 춘계학술대회 논문집, 2005. 5 

  3. R Y Faddoul, S R stone, 'Auxiliary inverters for traction', GEC Traction Ltd, 2000 

  4. (주)로템, MSC 4호선 보조전원장치 사용자 매뉴얼, 2002 

  5. 철도기술연구원, 도시철도차량의 배선기준과 보조전원 장치에 관한 안전기준, 2001 

  6. D.R.Kelsall, 'Design considerations for static auxiliary supplies', Power Engineering journal, November, 1992, pp 301-307 

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