KR100629428B1 - 에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템 - Google Patents

에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동차가 제동을 하거나 하강 경사로 주행을 하는 동안 회생되는 전력을 재생함에 있어 멀티레벨 인버터를 채용하여 회생용 전압을 스위칭시킴으로써, 고조파 성분을 대폭 감소시킬 수 있는 직류전원 공급 시스템을 제공하는 것으로, 전철 선로에 공급된 직류전압 중에 회생용 직류전압을 1차적으로 승압시키고 교류전압으로 변환시키기 위한 멀티레벨 인버터; 및 멀티레벨 인버터에 의해 변환된 교류전압을 2차적으로 승압시켜 승압된 교류전압을 급전전압 변환부로 공급하는 회생용 변압기를 포함한다.
전동차, 회생, 에너지, 멀티레벨, 인버터

Description

에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템{DC power supply system of electromotivecar for reusing energy}
도 1은 종래의 전동차의 직류전원 공급 시스템의 회로도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템의 회로 구성도.
도 3은 본 발명에 적용되는 멀티레벨 인버터의 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210: 급전전압 변환부 211: 급전용 변압기
212, 213: 제 1 및 제 2 정류기 220: 능동전력필터
221: 멀티레벨 인버터 222: 회생용 변압기
230: 제어부 231 내지 233, 236: 제 1 내지 제 4 비교기
235: 부제어기 237: 주제어기
본 발명은 전동차의 직류전원 공급 시스템에 관한 것으로서, 특히 전동차가 제동을 하거나 하강 경사로 주행을 하는 동안 회생되는 에너지를 급전 시스템에 공급하여 에너지를 재사용할 수 있는 직류전원 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 널리 이용되고 있는 전동차량 직류(DC)전원 공급시스템(초퍼장치를 이용한 방식 또는 인버터 방식등)은 급전계통인 삼상 교류전원을 직류전력으로 정류한 후 정류된 직류전력을 급전선을 통해 전동차량에 공급하는 것으로, 전동차량이 회생 제동중이거나 정차역에 도착할때, 또는 하향 경사로를 주행하는 경우에 있어서는, 회생된 에너지에 의해 직류모선의 전압을 상승시키게 된다. 이때, 회생된 에너지는 전동차량의 급전계통에 제한된 전압만 상승시키고 남는 에너지는 회생시키지 못함으로써, 에너지를 다른 전동차에 의해 소모하지 않을 경우 직류모선의 전압은 계속높아지며 전동차량 시스템의 각종기기에 악영향을 미치게 되었다.
또한, 일반적인 회생 전동차량은 정시 또는 하향 구배구간 운행에 따른 속도 억제시 회생에너지를 발생하게 되는 것이나, 전술한 바와 같은 전동차량의 급전 시스템은 삼상 교류를 정류기에 의해 직류로 변환하고 있어 회생 에너지를 돌릴수가 없었고, 이로 인해 회생전력을 이용하는 역행차량이 없는 경우 회생 전동차량은 회생효과를 잃고, 회생 브레이크에서 공기 브레이크로 전환하게 되는 문제점이 발생되었다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 회생 에너지를 유효하게 이용하기 위한 기술이 제안되었으며, 제안된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1은 종래의 전동차의 직류전원 공급 시스템의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 직류전원 공급 시스템은, 변전소 등에서 공급되는 교류전압(AC) 154KV 또는 22.9KV를 1차적으로 낮추어주기 위한 급전용 변압기(110)와, 급전용 변압기(110)에 의해 변압된 교류전압을 2차적으로 낮추어 주면서 직류전압(DC)으로 변환시켜 변환된 직류전압 1.5KV 또는 0.75KV를 전동차량이 운행되는 전철 선로에 공급하는 정류기(120)와, 전철 선로로부터 공급되는 직류전압 1.5KV 또는 0.75KV를 1차적으로 승압시키면서 교류전압으로 변환시키기 위한 전압 변환 및 승압기(130)와, 전압 변환 및 승압기(130)에 의해 변환된 교류전압 1.5KV 또는 0.75KV를 2차적으로 승압시켜 승압된 교류전압 154KV 또는 22.9KV를 급전용 변압기(110)로 공급하는 회생용 변압기(140)와, 회생용 변압기(140)에 의해 변압된 교류전압의 역률을 개선하여 회생된 교류전압의 위상과 변전소에서 공급되는 교류전압의 위상을 일치시켜 주는 전력보상기(150)를 구비한다.
급전용 변압기(110)는, 변전소로부터 공급되는 교류전압 154KV 또는 22.9KV를 직접 인가받는 1차측 코일(L1)과, 1차측 코일(L1)에 의해 전압이 유도되고 정류기(120)의 입력측에 연결되는 2차측 코일(L2)을 구비한다.
정류기(120)는 애노드(anode)가 급전용 변압기(110)의 출력측에 연결되고 캐소드(cathode)가 전철 선로에 연결되는 다이오드(D1)를 구비한다.
전압 변환 및 승압기(130)는 입력단이 전철 선로에 연결되고 출력단이 회생용 변압기(140)의 입력측에 연결된 인버퍼(IV1)을 구비한다.
회생용 변압기(140)는, 전압 변환 및 승압기(130)에 의해 변환된 교류전압을 직접 인가받는 1차측 코일(L3)과, 1차측 코일(L3)에 의해 전압이 유도되고 급전용 변압기(110)와 전력보상기(150)에 공통 연결되는 2차측 코일(L4)을 구비한다.
전력보상기(150)는, 급전용 변압기(110)와 회생용 변압기(140)에 공통 연결되는 노드 N1과 접지에 연결된 노드 N2를 연결하는 루프 LP1과, 노드 N1에 연결되는 노드 N3과 노드 N2에 연결되는 노드 N4를 연결하는 루프 LP2를 갖는다. 여기서, 루프 LP1은, 일측단이 노드 N1에 연결되고 타측단이 노드 N2에 연결되는 커패시터(C1)와, 일측단이 노드 N1에 연결되고 타측단이 노드 N3에 연결되는 인덕터(L5)와, 입력단이 노드 N3에 연결되고 출력단이 노드 N4에 연결되는 인버터(IV2)로 형성된다. 그리고, 루프 LP2는, 입력단이 노드 N3에 연결되고 출력단이 노드 N4에 연결되는 인버터(IV2)와, 입력단이 노드 N4에 연결되고 출력단이 노드 N3에 연결되는 인버터(IV3)로 형성된다.
상기한 바와 같은 종래의 직류전원 공급 시스템의 경우, 하나의 레그에 2개의 스위칭소자들이 배치되는 인버터를 사용하고 있기 때문에 하나의 레그에 4개의 스위칭소자들이 배치되는 멀티레벨 인버터에 비하여, 인버터의 각 스위칭 소자에 인가되는 전압이 2배 이상으로 증가되고 스위칭 소자의 정격을 높일 뿐만 아니라 스위칭 동작시 스위칭 고조파 성분이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전동차가 제동을 하거나 하강 경사로 주행을 하는 동안 회생되는 전력을 재생함에 있어 멀티레벨 인버터를 채용하여 회생용 전압을 스위칭시킴으로써, 고조파 성분을 대폭 감소시킬 수 있는 직류전원 공급 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전동차가 제동을 하거나 하강 경사로 주행을 하는 동안 멀티레벨 인버터를 이용하여 전력을 회생하여 고조파 성분을 감소시킴으로써, 회생 전력의 위상과 변전소에서 공급되는 전력의 위상을 보다 더 정확히 일치시켜 줄 수 있는 직류전원 공급 시스템을 제공한다.
본 발명의 또다른 목적은 전동차에 회생 전력을 공급할 때 회생 전력의 위상을 변전소에서 공급되는 전력의 위상과 일치시켜 줌으로써, 회생 전력의 효율성을 높일 수 있는 직류전원 공급 시스템을 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변전소로부터 공급되는 전력을 전동차량이 운행되는 전철 선로에 급전하기 위한 시스템에 있어서, 상기 변전소에서 공급되는 교류전압를 직류전압으로 변환시키고 전압의 크기를 하압시켜 상기 전철 선로에 공급하는 급전전압 변환부; 상기 전철 선로에 흐르는 회생용 직류전압을 교류전압으로 변환시키고 전압의 크기를 승압시켜 상기 급전전압 변환부로 공급하는 능동전력필터; 및 상기 변전소로부터 공급되는 급전용 전압과 전철 선로에 흐르는 회생용 전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 상기 능동전력필터의 구동을 제어하기 위한 제어부를 구비하되, 상기 능동전력필터는, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 전철 선로에 공급된 직류전압 중에 회생용 직류전압을 1차적으로 승압시키고 교류전압으로 변환시키기 위한 멀티레벨 인버터; 및 상기 멀티레벨 인버터에 의해 변환된 교류전압을 2차적으로 승압시켜 승압된 교류전압을 상기 급전전압 변환부로 공급하는 회생용 변압기를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템의 회로 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 직류전원 공급 시스템은, 변전소 등에서 공급되는 교류전압(AC) 154KV 또는 22.9KV를 직류전압 1.5KV 또는 0.75KV로 변환 및 하압시켜 전동차량이 운행되는 전철 선로에 공급하는 급전전압 변환부(210)와, 전철 선로에 흐르는 회생용 직류전압 1.5KV 또는 0.75KV를 교류전압 154KV 또는 22.9KV로 변환 및 승압시켜 능동전력필터(220)와, 변전소로부터 공급되는 급전용 전압과 전철 선로에 흐르는 회생용 전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 능동전력필터(APF : Active Power Filter)(220)의 구동을 제어하기 위한 제어부(230)를 구비한다.
급전전압 변환부(210)는, 변전소 등에서 공급되는 교류전압(AC) 154KV 또는 22.9KV를 1차적으로 낮추어주기 위한 급전용 변압기(211)와, 급전용 변압기(211)에 의해 변압된 교류전압을 2차적으로 낮추어 주면서 직류전압(DC)으로 변환시켜 변환된 직류전압 1.5KV 또는 0.75KV를 전동차량이 운행되는 전철 선로에 공급하는 제 1 및 제 2 정류기(212, 213)를 구비하되, 제 1 정류기(212)는 3상 Y결선 급전용 변압기(211)의 2차측 전압을 정류하고, 제 2 정류기(213)는 3상 Δ결선 급전용 변압기(211)의 2차측 전압을 정류한다.
급전용 변압기(211)는, 변전소로부터 공급되는 교류전압 154KV 또는 22.9KV 를 직접 인가받는 1차측 코일(L6)과, 1차측 코일(L6)에 의해 전압이 유도되고 제 1 및 제 2 정류기(212, 213)의 입력측에 연결되는 2차측 코일(L7)을 구비한다.
제 1 및 제 2 정류기(212, 213)는 각각 6펄스 전파 정류소자인 다이오드들로 구성되되, 이러한 구성을 갖는 제 1 및 제 2 정류기(212, 213)가 직렬로 연결되기 때문에, 결국 제 1 및 제 2 정류기(212, 213)는 3상 12펄스 정류기를 구성하게 된다. 즉, 급전전압 변환부(210)는 154KV/22.9KV의 3상 계통전압을 인가받아 3상 12펄스 정류기를 통해 직류급전 계통에 직류전원(1500V/750V)을 공급한다. 이러한 3상 12펄스 정류기는 6펄스 정류기보다 직류 출력전압의 질을 현저하게 개선하며 출력전압의 고조파를 감소시킨다.
제 1 정류기(212)는 Y-Y로 결선된 급전용 변압기(211)에 의해 전력을 공급받고, 제 2 정류기(213)는 Y-
Figure 112004061124619-pat00001
로 결선된 급전용 변압기(211)에 의해 공급 받는다. Y-
Figure 112004061124619-pat00002
결선은 제 1 및 제 2 정류기(212, 213)에 30도의 위상차를 갖는 3상 전압을 공급하기 위한 위상 변압기 목적으로 사용한 것이다. 그러나, 12펄스 정류기(212, 213)도 저차 고조파를 없앨 수 있지만, 입력 전류에 고조파 성분이 포함된다.
이러한 고조파 성분을 없애고 직류전압에 의해 구동되는 전동차량에서 상승하는 직류전력을 계통전원으로 환원하여 재사용하기 위하여, 본 발명에서는 멀티레벨 인버터를 사용하고 있는 것이다.
능동전력필터(220)는, 전철 선로에 공급된 직류전압 중에 회생용 직류전압 1.5KV 또는 0.75KV를 1차적으로 승압시키면서 교류전압으로 변환시키기 위한 멀티레벨 인버터(221)와, 멀티레벨 인버터(221)에 의해 변환된 교류전압을 2차적으로 승압시켜 승압된 교류전압 154KV 또는 22.9KV를 급전전압 변환부(210)로 공급하는 회생용 변압기(222)를 구비한다.
멀티레벨 인버터(221)는 다수의 스위칭소자를 포함하여 이루어지는데, 이에 대한 세부 회로 구성은 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 멀티레벨 인버터(221)는 3상이므로 기본적으로 12개의 스위칭소자인 아이지비티(IGBT : Insolate Gate Bipolar Transistor)(BT1 내지 BT12), 6개의 다이오드(D4 내지 D9), 그리고 2개의 커패시터(C2, C3)로 구성된다.
여기서, 멀티레벨 인버터(221)는 스위칭 소자들이 각각 배치되는 3개의 레그(Leg)로 이루지되, 한 레그에 4개씩의 스위칭 소자들이 배치된다. 즉, 좌측에 위치된 레그에는 4개의 스위칭소자(BT1 내지 BT4)들이 배치되고, 중간 부분에 위치된 레그에는 4개의 스위칭소자(BT5 내지 BT8)들이 배치되고, 우측에 위치된 레그에는 4개의 스위칭소자(BT9 내지 BT12)들이 배치된다.
이러한 각 레그에는 2 개의 다이오드가 연결되되, 좌측 레그에는 2개의 다이오드(D4, D5)가 연결되고, 중간 부분의 레그에는 2개의 다이오드(D6, D7)들이 연결되고, 우측 레그에는 2개의 다이오드(D8, D9)들이 연결된다. 그리고, 우측 레그의 우측에는 2개의 커패시터(C2, C3)들이 연결된다.
이렇게 스위칭 소자(BT1 내지 BT12)들의 개수가 많으므로 스위칭 동작을 할 때 각 소자에 인가되는 전압은 일반적인 인버터에 비해 1/2로 줄어들어 스위칭 소자의 전압정격을 낮출 수 있으며, 이로 인해 전력을 이용한 급전 시스템의 운용 비 용을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 스위칭 소자(BT1 내지 BT12)들에 인가되는 전압이 일반적인 인버터에 비해 1/2에 불과하므로 스위칭 동작시 스위칭 고조파를 상당히 줄일 수 있다. 이는 일반적인 인버터의 하나의 레그에 2개의 스위칭소자들이 배치되는 반면에 멀티레벨 인버터(221)는 하나의 레그에 4개의 스위칭소자들이 배치되기 때문에, 멀티레벨 인버터(221)의 각 스위칭 소자에 인가되는 전압은 일반적인 인버터에 비해 1/2로 줄어들어 스위칭 소자의 정격을 낮추어 소자 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 스위칭 동작시 스위칭 노이즈가 상당히 줄어든다.
회생용 변압기(222)는, 멀티레벨 인버터(221)의 출력측에 연결되는 1차측 코일(L8)과, 1차측 코일(L8)에 의해 전압이 유도되고 급전전압 변환부(210)의 입력측에 연결되는 2차측 코일(L9)을 구비한다. 이러한 구성을 갖는 회생용 변압기(222)는 멀티레벨 인버터(221)에 의해 변환되고 승압된 교류전압을 2차적으로 승압시켜 승압된 교류전압 154KV 또는 22.9KV를 모선으로 출력하되, 이렇게 모선으로 출력된 회생전압은 급전전압 변환부(210)로 인가되어 다시 전동차량의 구동을 위해 사용된다.
제어부(230)는, 기준전압(Vref) DC 1.5KV/0.75KV와 전철 선로에 흐르는 실제 전압(Vreal)을 비교하기 위한 제 1 비교기(231)와, 급전용 변압기(211)의 전단(P1)에 흐르는 교류전압을 입력받아 필터링하기 위한 저역통과필터(LPF : Low Pass Filter)(232)와, 급전용 변압기(211)의 전단(P1)에 흐르는 교류전압을 입력받아 필터링하기 위한 대역통과필터(BPF : Band Pass Filter)(233)와, 저역통과필터(232) 와 대역통과필터(233)를 통과한 전류 값을 비교하기 위한 제 2 비교기(234)와, 제 1 및 제 2 비교기(231)를 통해 출력되는 오차값들을 연산하여 연산값을 출력하는 부제어기(235)와, 회생용 변압기(222)의 전단(P2)에 흐르는 교류전류와 부제어기(235)로부터 출력되는 전류 기준값을 비교하기 위한 제 3 비교기(236)와, 제 3 비교기(236)로부터 출력되는 오차값과 소정의 기준값의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 멀티레벨 인버터(221)의 구동을 제어하기 위한 주제어기(237)를 구비한다.
제 1 비교기(231)는 기준전압(Vref) DC 1.5KV/0.75KV와 전철 선로에 흐르는 실제 전압(Vreal)을 비교하여 두 전압의 오차값을 부제어기(235)로 출력한다. 여기서, 기준전압은 미리 설정된 전압값으로 전동차가 정상적으로 운행될 때 전철 선로에 흐르는 실제 전압값이다.
저역통과필터(232)는 급전용 변압기(211)의 전단(P1)에 흐르는 교류전압, 즉 변전소로부터 공급되는 교류전압을 필터링하여 고주파 성분을 제거하고 저주파 성분의 전류를 통과시켜 제 2 비교기(234)로 전달한다.
대역통과필터(233)는 급전용 변압기(211)의 전단(P1)에 흐르는 교류전압을 필터링하여 일정 통과대역의 주파수 성분의 전류를 통과시켜 제 2 비교기(234)로 전달한다.
제 2 비교기(234)는 저역통과필터(232)를 통과한 저주파 성분의 전류값과 대역통과필터(233)를 통과한 일정 대역의 주파수 성분의 전류 값을 비교하여 두 전류의 오차값을 부제어기(235)로 출력한다.
부제어기(235)는 제 1 및 제 2 비교기(231, 234)로부터 출력되는 오차값을 연산하기 위한 연산프로그램을 저장하고 있으며, 이 연상프로그램에 따라 제 1 비교기(231)를 통해 출력되는 오차값과 제 2 비교기(234)를 통해 출력되는 오차값을 연산하여 연산 결과값인 전류 기준값을 제 3 비교기(236)로 출력한다.
제 3 비교기(236)는 회생용 변압기(222)의 전단(P2)에 걸리는 전압, 즉 능동전력필터(220)에 의해 회생된 교류전압과 부제어기(235)로부터 출력되는 전류 기준값을 비교하여 두 전류의 오차값을 주제어기(237)로 출력한다.
주제어기(237)는 전철 선로에 흐르는 전압의 회생을 제어하기 위해 미리 설정된 기준값과 제 3 비교기(236)를 통해 출력되는 오차값의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 멀티레벨 인버터(221)의 구동을 제어한다. 예를 들어, 비교결과 소정의 기준값이 제 3 비교기(236)로부터 출력되는 오차값보다 크면, 주제어기(237)는 전철 선로에 흐르는 직류전압에 의해 정상적으로 전동차가 운행되는 것으로 판단하여 멀티레벨 인버터(221)의 구동을 정지시킴으로써, 전압의 회생을 중지시킨다. 만일, 비교결과 소정의 기준값이 제 3 비교기(236)로부터 출력되는 오차값보다 작으면, 주제어기(237)는 전동차가 정지하고 있거나 하강 경사로를 운행하고 있는 것으로 판단하여 멀티레벨 인버터(221)를 구동시킴으로써, 전철 선로에 흐르는 전압을 능동전력필터(220)를 통해 회생시킨다.
이와 같이 제어부(230)에 의해 멀티레벨 인버터(221)의 구동이 제어됨으로써, 멀티레벨 인버터(221)는 전동차량이 정상적으로 운행되고 있는 상태에서는 고조파 성분을 보상하는 능동전력필터의 기능을 수행하고, 만일 전동차량이 제동되거 나 하강 경사로를 운행하고 있으면, 전동차량이 운행되는 전철 선로에 급전되는 전압이 불필요하게 상승되므로, 제어부(230)는 이러한 전압이 계통전원으로 환원되어 다시 급전전압으로 이용되도록 멀티레벨 인버터(221)를 제어한다. 이때, 삼각파 비교 방식인 멀티캐리어 펄스폭변조(PWM : Pulse Width Modulation) 방식을 통해 멀티레벨 인버터(221)가 스위칭되어 계통측으로 에너지가 환원되도록 한다.
상기한 바와 같이 멀티레벨 인버터(221)의 구동을 제어하는 제어부(230)의 제어 기능을 이론적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 기준전압과 비교하여 기준전압보다 높지 않는 전압이 검출되는 경우, 계통측 3상 전압과 3상 전류를 검출하여 각각 dq 변환을 한 후 디지털 필터를 통해 유효분 성분과 무효분 성분으로 나눈다. 이 값은 pq이론에 의해 p의 유효분 고조파 성분과 q의 무효분 성분을 검출하여 상기 멀티레벨 인버터에서 계통측으로 보상해야 할 고조파 보상전류가 된다. 이것은 상기 멀티레벨 인버터의 입력단에서 검출된 값과 비교하여 오차가 삼각파와 비교되는 멀티캐리어 PWM방법을 통해 상기 멀티레벨 인버터가 스위칭이 이루어지도록 하여 능동전력 필터로써의 역할을 수행한다.
한편, 직류가선 전압과 사용자가 원하는 기준전압과 비교하여 검출된 전압이 기준전압을 초과하는 경우, 기준전압과 검출된 전압이 비교되어 비교된 전압오차에 의해 제어량이 만들어지고 이 제어량은 앞서 서술한 유효분 p의 고조파 성분과 비교되어 보상해야 될 유효분 전류 p 값이 만들어진다. 이렇게 만들어진 전류 p 값과 상기에서 언급한 무효분 전류 q성분, dq으로 변환된 전압 성분을 가지고 pq이론을 통해 보상해야 될 dq축 전류로 변환된다. 이것은 다시 보상해야 할 3상전류 a, b, c 상으로 변환되어 삼각파 비교방식인 멀티캐리어 PWM방법을 통해 멀티레벨 인버터가 스위칭이 이루어져 계통측으로 에너지가 환원되도록 한다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 전동차가 제동을 하거나 하강 경사로 주행을 하는 동안 회생되는 전력을 재생함에 있어 멀티레벨 인버터를 채용하여 회생용 전압을 스위칭시킴으로써, 고조파 성분을 대폭 감소시키고, 멀티레벨 인버터의 각 스위칭 소자에 인가되는 전압이 일반적인 인버터에 비해 1/2로 줄어들어 스위칭 소자의 정격을 낮추어 소자 비용을 줄일 수 있고, 또한 스위칭 동작시 스위칭 노이즈를 상당히 줄일 수 있다.

Claims (3)

  1. 변전소로부터 공급되는 전력을 전동차량이 운행되는 전철 선로에 급전하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 변전소에서 공급되는 교류전압를 직류전압으로 변환시키고 전압의 크기를 하압시켜 상기 전철 선로에 공급하는 급전전압 변환부;
    상기 전철 선로에 흐르는 회생용 직류전압을 교류전압으로 변환시키고 전압의 크기를 승압시켜 상기 급전전압 변환부로 공급하는 능동전력필터; 및
    상기 변전소로부터 공급되는 급전용 전압과 전철 선로에 흐르는 회생용 전압의 크기를 비교하여 비교결과에 따라 상기 능동전력필터의 구동을 제어하기 위한 제어부를 구비하되,
    상기 능동전력필터는,
    상기 제어부의 제어에 따라, 상기 전철 선로에 공급된 직류전압 중에 회생용 직류전압을 1차적으로 승압시키고 교류전압으로 변환시키기 위한 멀티레벨 인버터; 및
    상기 멀티레벨 인버터에 의해 변환된 교류전압을 2차적으로 승압시켜 승압된 교류전압을 상기 급전전압 변환부로 공급하는 회생용 변압기를 포함하는 직류전원 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티레벨 인버터는,
    상기 전동차량이 상기 전철 선로를 통해 공급되는 전력을 정상적으로 소비하면서 운행되고 있는 상태이면, 상기 멀티레벨 인버터는 상기 제어부의 제어에 따라 고조파 성분을 보상하는 것을 특징으로 하는 직류전원 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전동차량이 제동되거나 하강 경사로를 운행하고 있으면, 상기 멀티레벨 인버터는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전철 선로에 흐르는 회생용 전압을 계통전원으로 환원시키는 것을 특징으로 하는 직류전원 공급 시스템.
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