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초록
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전기철도차량에는 대용량 추진제어 컨버터/인버터부터 소용량 스위칭 모드 전원장치에 이르기까지 철도차량의 운행에 필요한 각종 동력 및 전력을 공급하기 위한 여러 가지 형태의 전력변환장치가 사용되고 있다. 그 중 가장 대표적인 전력변환장치가 추진제어인버터와 보조전원장치이다. 전기철도차량의 성능평가는 전력변환장치의 성능평가라 할 수 있을 정도로 많은 비중을 전력변환장치가 차지하고 있다. 한국철도기술연구원은 국토해양부로부터 지정받은 성능시험기관으로서 국내 도시철도 및 철도차량의 성능평가를 수행하고 있다. 성능시험은 차량의 제작공정에 따라 부품시험, 구성품시험, 완성차시험, 예비주행 및 본선시운전의 각 단계별로 실시하고 그 시험기준으로 도시철도차량의 성능시험에관한기준 및 철도차량성능시험 시행지침이 적용된다. 성능시험기준을 근간으로 추진제어인버터와 보조전원장치의 성능시험 대한 시험항목과 시험방법에 대하여 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 강제 냉각방식의 냉각장치 성능 확인을 목적으로 하며, 냉각장치의 입력 전압, 전류, 주파수, 냉각장치에 사용된 팬 등의 회전속도, 풍량, 그리고 소음 및 운전 상태를 측정한다. 냉각장치에 공급하는 전원을 정격허용범위의 최소전압, 최소주파수에서 최대전압, 최대주파수로 변동시키며 각 항목을 측정하여 이상이 없어야 한다.
  • 구성품시험에서 장치 동작 시 소음을 측정하여 규정된 소음수준에 대한 적합성의 확인을 목적으로 하며, 측정단위는 데시벨로 하고, 시간적으로 평균한 등가소음도 dB(A) Leq 로 표기한다. 추진제어인버터는 운전 상태를 변화시키며 발생소음이 최대인 운전 상태를 확인하여 소음을 측정하고, 보조전원장치 는 정 격 전원 , 정 격 부하에서 측정 한다.
  • 규정된 환경조건에서 장치가 정상적으로 성능을 발휘하는가에 대한 확인을 목적으로 하며 , 정격전압 정격부하상태에서 실시한다. 고온시험과 저온시험으로 나누어 실시하며, 고온시험은 외기 온도를 +4012, 저온시험은 외기 온도를 - 25X:로 맞춘 후 온도가 안정된 후에 전원을 투입하여 장치의 동작에 이상이 있는지를 확인한다.
  • 역행 및 후진지령에 대한 전력반도체소자 구동신호의 적합성 확인을 목적으로 한다.
  • 외부에서 장치로 유입되는 전자기 노이즈에 대한 간섭의 수준을 평가하고 안전성 확인을 목적으로 한다. 장치에 정격제어전압을 인가하고, 전자파 외란에 의한 제어회로의 이상 동작, 동작시퀀스, 전력반도체 구동 신호 등을 측정 한다.
  • 전기철도차량에서 가장 중요한 위치를 차지하고 있는 추진제어 인버터와 보조전원장치를 중심으로 하여 전기철도차량 전력변환장치의 성능평가를 위한 시험항목 및 시험방법에 대하여 소개하였다. 소개된 시험항목 및 시험방법은 현재 법정시험으로 실시하고 있는 철도차량 성능시험기준으로 적용되고 있으며, 신규 제작되는 전기 철도차량에 탑재되는 추진제어인버터와 보조전원장치의 성능을 확인하는 시험기준으로 활용되고 있다.
  • 차량의 운행 중 발생되는 진동에 대한 장치의 안전성 확인을 목적으로 하며, 장치는 실제 사용 상태와 유사한 조건으로 시험대에 설치하여 전후, 좌우 및 상하의 직교 3방향의 정현파 단진동을 임의 순서로 인가하여 시험을 실시한다. 진동주파수 f 는 1 Hz와 60 Hz사이로서 그 온 진폭 "2a”는 다음과 같이 주파수 f 의 함수로 주어진다.
  • 차량의 전력변환장치에서 발생되는 고조파의 수준을 측정하여 지상신호설비에서 요구되는 제한치에 대한 적합성을 확인하기 위한 시험으로, 변전소 귀선에서 전류의 고조파성 분을 측정 한다.
  • 차량의 주회로 전원이 투입되지 않은 상태에서 제어전원만 인가하여 제어장치를 동작시킨 후 운전등가신호를 입력하여 제어기의 출력동작확인을 목적으로 한다. 인버터의 각종 상태검출기에 모의 고장조건신호를 입력하였을 때 적절한 보호동작을 하여야 하며 , 회생전류의 양을 모의 신호로 입 력 하여 혼합제 동관련신호의 적 합성 을 확인한다.
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참고문헌 (19)

  1. 도시철도차량의성능시험에관한기준, 국토해양부고시 제2008-410호. 2008. 8. 7 개정 

  2. 철도안전법 시행규칙, 건설교통부령 제456호, 2005. 7. 13 제정 

  3. 철도차량 안전기준에 관한 규칙, 국토해양부령 제4호, 2008.3.14 개정 

  4. KS C IEC 61287-1 철도용 전기 설비-철도용 전력 변환 장치 - 제1부: 특성 및 시험방법. 2003.6.30 

  5. KS C IEC 61287-2 철도 차량 차상에 설치된 전력 컨버터 -제2부: 추가기술정보. 2006.4.14 

  6. KS C IEC 61377 철도용 전기 설비-전기 견인용 인버터 구동 교류 전동기 및 제어 장치의 조합 시험 방법, 2003.06.30 

  7. KS C IEC 61377-2 철도용 전기 설비의 복합 시험-제2부 : 초퍼 구동형 직류 견인 전동기 및 제어기, 2005.12.09 

  8. KS C IEC 61377-3 철도용 전기 설비-제3부 : 전기견인용 간접 변환기 구동 교류 전동기 및 제어 장치의 조합 시험 방법, 2003.06.30 

  9. KS R 9197 철도차량의 절연저항 및 내전압시험 방법, 1996.12.31 

  10. KS B 6311 송풍기의 시험 및 검사 방법. 2001.11.13 

  11. KS B 6361 송풍기, 압축기의 소음 레벨 측정 방법, 2002.6.22 

  12. KS C IEC 62236-1 철도용 전기 자기 적합성-제1부 : 일반 사항. 2006.04.14 

  13. KS C IEC 62236-2 철도용 전기 자기 적합성 -제2부 : 전체 철도 시스템에서 외부로 나가는 방출, 2006.04.14 

  14. KS C IEC 62236-3-1 철도용 전기 자기 적합성-제3-1부 : 철도 차량-열차 및 공차, 2006.04.14 

  15. KS C IEC 62236-3-2 철도용 전기 자기 적합성 제3-2부 : 철도 차량-장치, 2006.04.14 

  16. KS C IEC 62236-4 철도용 전기 자기 적합성-제4부 : 신호 처리 및 통신 장치의 방출 및 내성, 2006.04.14 

  17. KS C IEC 62236-5 철도용 전기 자기 적합성-제5부 : 고정 전력 공급 설비와 장치의 방출 및 내성, 2006.04.14 

  18. 전자파 인체보호기준, 방송통신위원회고시 제2008-37호. 2008. 5. 19 제정 

  19. KS C IEC 61373 철도 차량 설비의 충격 및 진동 시험 방법, 2002. 6. 29 

저자의 다른 논문 :

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