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문제 정의
- PWM 정류기의 급전시스템 적용으로 기존 다이오드 정류기를 적용했을 때와 비교하여 급전시스템의 성능 개선 여부를 제안한 조류계산 알고리즘으로 검토하고자 한다. 이를 위하여 기존 다이오드 정류기에 대한 조류 계산인 Case 1의 결과를 기준으로 PWM 정류기를 적용했을 때의 전차선 전압 변동률, 최대 전차선 전압, 최소 전차선 전압, 최대 순시전력, 최소 순시 전력, 평균 전력, 공급 전력량, 회생 전력량, 회생율 등을 비교하였다.
- 본 연구에서는 PWM 정류기가 포함된 직류급전시스템의 조류 계산을 위한 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 노드방정식으로 구성하여 해를 구하는 방법론을 이용하였으며, 전압 제어특성을 반영한 공급전압과 회생전압에 의한 변전소 전압을 제어하는 기법을 추가하여 이에 의한 조류 영향을 분석할 수 있다.
- 본 연구에서는 전압제어가 가능한 PWM 정류기의 해석 알고리즘을 제안하였고, 이 알고리즘의 효용성을 검토하기 위하여 기존의 다이오드와 정류기 대비 PWM 정류기 설치에 따른 효과를 분석하였다. 대상 노선은 수도권의 도시철도 한 노선을 대상으로 분석한다.
- 본 연구에서는 제안한 알고리즘의 효용성 검토를 위하여 수도권 지하철 특정 노선에 대한 전력해석을 수행하였다. 표 1은 해당 노선의 46개 역과 15개 변전소를 나타낸 것이다.
- 즉, 변전소 가선 전압과 공급전류가 동작모드와 일치하는지를 검토하여 일치하지 않는 변전소를 검출하는 모듈이다. 이 과정을 통해 공급전압 상태에서 회생전류를 흡수하거나, 회생전압 상태에서 부하전류를 공급하는 변전소의 존재여부를 검출하고 해당 변전소의 동작모드를 전환하는데에 목적이 있다.
- 이를 위해 본 논문에서는 PWM 정류기를 채용한 직류급전시 스템의 조류계산을 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 PWM 정류기의 공급전압의 정전압 제어 및 회생전력의 변환 등의 특성을 반영하기 위하여 변수 교환 기법을 이용하였다.
가설 설정
- 그림 3에 나타낸 알고리즘은 기존 전력해석 알고리즘의 기본 방정식인 I=YV와 반복계산법을 적용하여 다이오드 정류기를 가정하고 전력해석을 수행한다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이 PWM 정류기는 변전소 모선전압이 공급전압( VSV ) 또는 회생전압( VR V )으로 고정되도록 무부하전압을 제어하기 때문에 그림 3 의 ‘Part A’에서와 같이 변전소 동작모드(공급 또는 회생)를 검출하여 해당 모드의 전압으로 고정되도록 해석을 재해석을 수행하기 위한 기반 데이터를 구성한다.
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