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도시철도 직류급전용 더블컨버터의 출력특성 향상을 위한 모드 변환 시 점호각 제어 연구
A Study on the Firing Angle at the Mode Conversion to Improve the Output Characteristics of the Double Converter for Urban Railway DC Power Supply 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.18 no.6 = no.91, 2015년, pp.533 - 542  

서승삼 (R&D Center, Busan Transportation Corporation) ,  한성우 (R&D Center, Busan Transportation Corporation) ,  변기식 (Dept. of Control & Instrumentation, PuKyoung National University)

초록
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본 논문은 도시철도 전동차 정차 시에 발생하는 회생전력으로 인해 전차선 가선전압 상승 시에 Converter(Forward)에서 Inverter(Reverse)로 mode 변환하여 상승된 가선전압을 AC 모선으로 환류하여 전차선 전압을 일정하게 유지하고 전동차 정차 시에 발생하는 회생전력을 재사용할 수 있는 부산도시철도의 더블 컨버터 직류 변전설비를 제안하며 전차선 직류전압 품질향상을 위해 부산도시철도 더블 컨버터 직류 변전설비에서 발생하는 Converter/Inverter mode 변환 시의 undershoot와 overshoot를 최소화할 수 있는 최적의 사이리스터 점호각을 시뮬레이션을 통하여 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper suggest away to maintain constant power through trolley wire by transferring increased line voltage to the AC main line while changing the mode from Converter(Forward) to Inverter(Reverse) when the line voltage is increased due to regenerative power when the train stops, This paper sugges...

주제어

#더블컨버터   #회생전력   #도시철도 직류변전설비   #철도기술  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 대 전류용 사이리스터를 사용하여 전차선 가선전압에 따라 Converter(Forward)/Inverter(Reverse)로 mode 변환하여 전차선 전압을 일정하게 유지함으로써 전차선 설비를 단순화 하고 회생전력을 저장장치 없이 AC모선으로 환류하는 사이리스터 정류방식의 더블컨버터 정류설비를 제안하고 더블컨버터 정류설비의 운전과 출력 특성에 대한 시뮬레이션 실험을 통하여 Converter/Inverter mode 변환 시에 발생하는 undershoot와 overshoot를 최소화 할 수 있는 최적의 사이리스터 점호각을 제시하고자 한다.
  • 본 논문에서는 도시철도 전동차 정차 시에 발생하는 회생전력을 재사용 할 수 있는 더블컨버터방식의 직류변전설비의 초기 점호각 제어에 대하여 제시 하였다. 또한 더블컨버터 모드 변환 시 최적의 초기 점호각으로 undershoot/overshoot를 최소화하여 전차선에 공급하는 직류전력의 품질을 향상 시킬 수 있음을 시뮬레이션으로 증명하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
더블 컨버터는 Y형 3상 6펄스 사이리스터 컨버터와 Δ형 3상 6펄스 사이리스터 컨버터를 병렬 연결하여 6상 12펄스로 동작하도록 하는 이유는? 1과 같이 구성한다. 이러한 사이리스터 정류방식의 더블컨버터 시스템은 다이오드 정류방식과 같이 간단한 구조와 동일한 크기의 직류변전설비로 구성할 수 있고 양방향으로 동작시켜 전동차 제동 시에 발생하는 회생전력을 AC모선으로 환류가 가능하다.
우리나라의 도시철도의 직류변전설비는 무엇이 사용되는가? 대한민국은 도시교통의 발전과 도시교통 이용자의 안전 및 편익증진을 위해 도시철도법을 제정하고 국가 차원에서 정책적으로 지원하여 각 광역시에서는 도시철도를 건설하여 운영 중에 있다. 현재 도시철도의 직류변전설비는 다이오드 정류방식과 사이리스터 정류방식을 사용하고 있으며 부산도시철도만 유일하게 사이리스터 정류방식의 더블컨버터 직류변전설비를 사용하고 타 도시의 도시철도는 다이오드 정류방식을 채택하고 있다. 다이오드 정류방식은 설비가 간단하고 유지보수가 쉬운 장점이 있으나 직류 출력이 전차선 부하량 변화에 추종하지 못하고 출력전류가 일정하여 직류 변전소 정류기간 전압 불균형에 대비하여 전차선에 정류기간 구분장치(절연구간)를 설치하여야 하며 전동차 정차 시에 발생하는 회생전력으로 전차선 가선전압 상승 시 전동차 내부 전장설비의 절연보호를 위해 전동차에 저항기를 부착, 전압 상승분을 열로 소모하여 전동차 전장설비를 보호하여야 한다.
다이오드 정류방식의 장점은? 현재 도시철도의 직류변전설비는 다이오드 정류방식과 사이리스터 정류방식을 사용하고 있으며 부산도시철도만 유일하게 사이리스터 정류방식의 더블컨버터 직류변전설비를 사용하고 타 도시의 도시철도는 다이오드 정류방식을 채택하고 있다. 다이오드 정류방식은 설비가 간단하고 유지보수가 쉬운 장점이 있으나 직류 출력이 전차선 부하량 변화에 추종하지 못하고 출력전류가 일정하여 직류 변전소 정류기간 전압 불균형에 대비하여 전차선에 정류기간 구분장치(절연구간)를 설치하여야 하며 전동차 정차 시에 발생하는 회생전력으로 전차선 가선전압 상승 시 전동차 내부 전장설비의 절연보호를 위해 전동차에 저항기를 부착, 전압 상승분을 열로 소모하여 전동차 전장설비를 보호하여야 한다. 상기와 같이 다이오드 정류방식은 전차선 가선전압 안정화에 불리하고 설비가 복잡해지며 전동차 정차 시에 발생하는 회생전력을 재사용 할 수 없는 단점을 가지고 있다.
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참고문헌 (4)

  1. E.H. Song, B.H. Kwon (1990) A Current Source using the 12-Pulse Phase -Controlled Rectifier, The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 39(6), 545-556. 

  2. D.J. Perreaul, J.G. Kassakian (1995) Effects of firing angle imbalance on 12-Pulse, IEEE Transaction Power Electronics, 10(3), pp 257- 262. 

    상세보기 crossref

  3. J.G. Kim, J.H. Kim, K.H. Cho, C.Y. Won, et al. (2007) Regenerative inverter system for DC traction substation with voltage drop compensation mode, The Transaction of the Korean Institute of Power Electronics, pp. 213-220. 

  4. S.W. Han (2014) Development of algorithm for improving efficiency of dual converter power supply system of city railway, Master Thesis, Donga University. 

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