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도시 철도용 사이리스터 듀얼 컨버터 시스템의 3병렬 운전 제어 기법에 관한 연구
A Study on Three Parallel Operation Control Algorithm of Thyristor Dual Converter System for Urban Railway Substation 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.2, 2017년, pp.459 - 467  

김성안 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-A University) ,  한성우 (R&D Center, Busan Transportation Corporation) ,  조윤현 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-A University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An urban railway power substation consists of three thyristor dual converters. Two converters are connected to up and down trolley line to supply the electric energy or feed the regenerative energy back to the distribution. When the two converters break down, the remaining converter is used in an em...

주제어

#Thyristor dual converter system   #Three parallel operation   #Urban railway substation   #Voltage control   #Current control  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 만일 임의의 변전 설비의 TDCS에서 듀얼 컨버터가 2대 이상 고장이 발생하는 경우, TDCS에서 감당하는 역사의 전력공급이 불가능해지며 열차 운행이 중지되는 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 논문에서는 3 병렬 연결된 사이리스터 듀얼 컨버터의 운전 제어 알고리즘에 대해 제안한다. 제안된 운전방식은 고장난 TDCS와 인접한 다른 변전설비의 TDCS의 비상용 사이리스터 듀얼 컨버터를 포함한 3 병렬 운전을 통하여 고장난 TDCS가 담당하는 역사에서 발생하는 에너지를 소비 혹은 회생시켜 고장으로 인한 정전에 따른 전동차 운행 중단을 방지할 수 있다.
  • TDCS에서 듀얼 컨버터가 2대 이상 고장이 발생하게 되면 담당하는 역사의 에너지를 충족을 할 수 없기 때문에 시스템의 전력공급이 불가능해지므로 전동차 운행이 중단되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 논문에서는 사이리스터 듀얼 컨버터의 3병렬 운전 제어 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 다른 변전설비의 TDCS의 비상용 사이리스터 듀얼 컨버터를 통해서 에너지를 소비 혹은 공급하여 기존방식에서의 문제점인 열차 운행 중지를 방지하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
에너지를 저장하는 시스템의 종류는? 도시 철도에서는 전동차의 온실가스 배출량 감소와 운전 효율 향상을 위해서 전동차가 제동 운전할 때 발생하는 회생 에너지를 저장하거나 계통 연계를 이용하여 되돌리는 연구가 진행되고 있다[2]. 에너지를 저장하는 시스템은 배터리 에너지 저장 시스템, e전도 저장 시스템, 플라이휠 에너지 저장 시스템 및 울트라 커패시터를 이용한 배터리 에너지 저장 시스템이 있다. 이 시스템들은 느린 응답, 작은 에너지 밀도 및 낮은 효율 등으로 도시철도 변전 설비에서는 무정전 전원 장치 (Uninterruptible Power Supply: UPS)로 사용되어 진다.
좁은 지하 공간에 배치되는 도시철도 변전설비는 어떤 종류인가 그리고 그 이유는? IGBT를 이용한 시스템은 사이리스터보다 부피당 낮은 출력밀도를 가지므로 좁은 지하 공간에 배치되는 도시철도 변전설비 에는 적합하지 못하다[3,4]. 그러므로 부피당 출력 밀도가 높은 사이리스터 듀얼 컨버터는 도시철도에서 여전히 사용되고 있으며 그에 따른 구성 및 제어 기법에 관한 연구는 사이리스터 듀얼 컨버터의 포워드 모드와 리버스 모드 변환시의 가선 전압의 응답 특성을 향상시키는 제어 기법 [5,6], 사이리스터 듀얼 컨버터의 Delta-Delta-Wye(DDY) 변압기의 2차측과 연결되는 D형 듀얼 컨버터와 Y형 듀얼 컨버터의 불균형 전류 방지를 위한 제어 기법 [7,8], 두 대의 사이리스터 듀얼 컨버터의 병렬 제어 기법 [9-11]으로 연구가 활발히 진행되었다. 이 연구 내용들은 하나의 듀얼 컨버터나 두 대가 병렬로 연결된 듀얼컨버터의 제어 기법에 대한 내용이다.
계통 연계형 시스템은 어떻게 구분되는가? 이 시스템들은 느린 응답, 작은 에너지 밀도 및 낮은 효율 등으로 도시철도 변전 설비에서는 무정전 전원 장치 (Uninterruptible Power Supply: UPS)로 사용되어 진다. 계통 연계형 시스템은 전력 스위치에 종류에 따라 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT)와 사이리스터로 구분 된다. IGBT를 이용한 시스템은 사이리스터보다 부피당 낮은 출력밀도를 가지므로 좁은 지하 공간에 배치되는 도시철도 변전설비 에는 적합하지 못하다[3,4].
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참고문헌 (13)

  1. S. H. Bae, "Domestic Greenhouse Gas Reduction Policy," Journal of Energy Engineering, Vol. 20, No. 1, pp. 8-12, Mar. 2011. 

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  2. Y. Jiang, J. Liu, W. Liu, W. Tian, M. Shahidehpour, and M. Krishnamurthy, "Energy Harvesting for the Electrification of Railway Stations: Getting a Charge from the Regenerative Braking of Trains. A," IEEE Electrification Mag., vol. 2, pp. 39-48, Sep. 2014. 

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  3. Sung-An Kim, Sung-Woo Han, and Yun-Hyun Cho. "A Study on the Compensation Method for Unbalance Parallel Operation of Parallel Connected Thyristor Dual Converters using Circulating Current," The Transactions of Korean Institute of Power Electronics, Vol. 21, No. 6 pp. 473-480, Mar. 2016. 

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  4. Jun-Gu Kim, Jae-Hyung Kim, Kee-Hyun Cho, Chung-Yuen Won and Yong-Ki Kim. "Regenerative Inverter System for DC Traction Substation with Voltage Drop Compensation Mode," The Transactions of Korean Institute of Power Electronics, Vol. 13, No. 3, pp. 213-22, Jun. 2008. 

  5. Seung-Sam Seo, Sung-Woo Han, and Gi-Sig Byun. "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," Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 18, No. 6, pp. 533-542, Dec. 2015. 

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  6. Sung-An Kim, Gab-Jin Han, Sung-Wo Han, and Yun-Hyun Cho, "Initial firing angle control of 12-pulse parallel connected thyristor dual converter for urban railway power substations," IEEE Conference on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, pp. 1-6, 2016. 

  7. Sung-Woo Han, Sung-Kyu Kim, Sang-Hyun Park, Chang-Hee Lee, and Hyo-Yol Yoo. "Development of Double Converter Substation with Control Algorithm and Parallel Operation Method for Electric Railway Power System," Spring Conference on The Korea Society for Railway, pp. 223-228, 2015. 

  8. Sung-Woo Han, Chang-Hee Lee, Young-Woo Kim, and Dong-Ok Moon. "Control Algorithm of Thyristor Dual Converter Power System for Railway Power Substations," The Transactions of Korean Institute of Power Electronics, Vol. 20, No. 6 pp. 573-579, Dec. 2015. 

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  9. S. A. Kim, G. J. Han, S. W. Han and Y. H. Cho, "Study on Parallel Operation Control of Dual Converter for Urban Railway DC Power Substations," Summer Conference on The Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 999-1000, 2016. 

  10. Choon-Seok Jang, Sung-An Kim, Hwan-Jin Kim, Gap-Jin Han, Yun-Hyun Cho. "A Study on Double Converter for Urban Transit Power Supply," Power Electronics Annual Conference, pp. 223-224, 2015. 

  11. Sung-Woo Han, Sung-An Kim, Yun-Hyun Cho, and Gi-Sig Byun. "A Studies for Sequential Mode Change Control Algorithm of the Parallel Dual Converter of Using Thyristor for Supplying the Urban Railway DC Power." The transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 65, No. 3, pp. 511-519, Mar. 2016. 

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  12. S. A. Kim, S. W. Han, and Y. H. Cho. "A Study on Three Parallel Operation Control Algorithm of Thyristor Dual convertors for Urban Railway Substations." Fall Conference on The Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 296-297. Oct. 2016. 

  13. S. A. Kim, S. W. Han, D. O. Moon, Y. W. Kim, C. H. Lee and Y. H. Cho. "A Study on the Compensation Method for Unbalance Parallel Operation of Parallel Connected Thyristor Dual Converters using Circulating Current." Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, Vol. 21, No. 6, pp. 473-480. Dec. 2016. 

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