KR100865167B1 - Control method of regenerative inverter in current substation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전철변전소의 회생인버터 제어방법에서 회생인버터의 동작의 속응성을 높이고, 회생전류가 증가함에 따라 회생인버터의 기준 직류전압을 낮추어 보다 먼거리에서 발생되는 회생전력을 흡수할 수 있도록 함과 아울러 과부하 영역을 높이기 위해서 기준 직류 전압을 상승시켜 회생인버터 출력전류값의 상승을 일정 부분까지 허용하도록 하는 전철변전소의 회생인버터 제어방법에 관한 것이다.The present invention improves the rapid response of the operation of the regenerative inverter in the regenerative inverter control method of the train substation, and as the regenerative current increases to lower the reference DC voltage of the regenerative inverter to absorb the regenerative power generated from a longer distance The present invention relates to a regenerative inverter control method of a train substation that allows a rise of a regenerative inverter output current value to a certain portion by raising a reference DC voltage in order to increase an overload region.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 회생인버터를 대기모드와 제1동작모드 및 제2동작모드로 제어하되, 일정량의 순환전류를 허용하여 제1동작모드와 제2동작모드로 전환시킬 때 전환시간을 단축할 수 있도록 하는 대기모드; 회생인버터가 가선의 회생전력을 흡수하고, 회생전력이 증가함에 따라 회생인버터의 기준전압을 감소시켜 보다 먼곳의 회생전력을 흡수함과 아울러 차량의 전기제동특성을 높일 수 있도록 하는 제1동작모드; 회생인버터가 직류단전압의 상승을 일정부분까지 허용하여 회생인버터 출력전류량을 제한시키고, 과부하용량을 증대시키도록 하는 제2동작모드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전철변전소의 회생인버터 제어방법.According to the present invention for realizing this, the regenerative inverter is controlled in the standby mode, the first operation mode, and the second operation mode, and the switching time is changed when switching to the first operation mode and the second operation mode by allowing a certain amount of circulating current. Standby mode to enable shortening; A first operation mode in which the regenerative inverter absorbs the regenerative power of the wire and decreases the reference voltage of the regenerative inverter as the regenerative power increases, thereby absorbing the regenerative power from a farther distance and increasing the electric braking characteristic of the vehicle; A regenerative inverter control method of a train substation, characterized in that it comprises a second operation mode to allow the regenerative inverter to increase the DC link voltage to a certain portion to limit the regenerative inverter output current amount and increase the overload capacity.

전철변전소, 회생인버터, 회생전력, 순환전류, Train substation, regenerative inverter, regenerative power, circulating current,

Description

전철변전소의 회생인버터 제어방법{Control method of regenerative inverter in current substation}Control method of regenerative inverter in current substation

도 1은 종래 회생제동시스템이 구성된 변전소의 구성도,1 is a configuration diagram of a substation configured with a conventional regenerative braking system;

도 2는 종래 회생인버터의 동작특성곡선,2 is an operation characteristic curve of a conventional regenerative inverter,

도 3은 종래 회생인버터 동작시의 가선전압 및 회생인버터 출력전류를 나타내는 도면,3 is a diagram showing a line voltage and a regenerative inverter output current in a conventional regenerative inverter operation;

도 4는 본 발명에 따른 회생인버터 제어기의 상세구성도,4 is a detailed configuration diagram of the regenerative inverter controller according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 회생인버터의 동작특성곡선,5 is an operating characteristic curve of the regenerative inverter according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 전철변전소의 회생인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도,6 is a flowchart illustrating a regenerative inverter control method of a train substation according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 회생인버터 동작시의 가선전압 및 회생인버터 출력전류를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a line voltage and a regenerative inverter output current during the regenerative inverter operation according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11 -- 교류전력계통단, 12 -- 전력공급용 변압기,11-AC power system stage, 12-power supply transformer,

13 -- 다이오드 정류기, 14 -- 전동차,13-diode rectifier, 14-electric car,

15 -- 차단기, 16 -- 가선,15-breaker, 16-bare wire,

17 -- 회생인버터, 18 -- 인버터 변압기,17-regenerative inverter, 18-inverter transformer,

19 -- 교류차단기, 20 -- 제어기,19-AC breaker, 20-controller,

22 -- 직류고속차단기, 31 -- 저역필터부,22-DC high speed breaker, 31-low pass filter,

32 -- 전력변환부.32-power converter.

본 발명은 전동차의 회생제동에 의해 발생하여 가선으로 되돌려지는 회생전력으로 가선의 전압상승시 에너지가 열로 소모되는 것을 방지하기 위하여 사용되는 전철변전소의 회생인버터 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회생인버터의 동작의 속응성을 높이고, 회생전류가 증가함에 따라 회생인버터의 기준 직류전압을 낮추어 보다 먼거리에서 발생되는 회생전력을 흡수할 수 있도록 함과 아울러 과부하 영역을 높이기 위해서 기준 직류 전압을 상승시켜 회생인버터 출력전류값의 상승을 일정 부분까지 허용하도록 하는 전철변전소의 회생인버터 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative inverter control method of a train substation, which is used to prevent energy from being consumed as heat when a voltage rises in a cable line by regenerative power generated by regenerative braking of an electric vehicle and returned to a line. Increasing the response speed of the inverter operation, reducing the reference DC voltage of the regenerative inverter as the regenerative current increases, absorbing the regenerative power generated at a longer distance, and increasing the reference DC voltage to increase the overload area. The present invention relates to a regenerative inverter control method of a train substation that allows an increase of an inverter output current value to a certain portion.

최근의 도시철도차량인 전동차는 에너지 절약을 위해 회생제동 방식을 채택하고 있다. 도 1은 종래 회생제동시스템이 구성된 변전소의 구성도를 도시한 것으로, 교류전력계통단(11)에는 전력공급용 변압기(12) 및 다이오드 정류기(13)를 통 해 전동차(14)에서 사용되는 직류(예컨대, 직류 1500V)로 변환하여 차단기(15)들을 매개로 가선(16)을 통해 전동차(14)에 공급하도록 이루어져 있음과 아울러, 전동차(14)의 회생제동에 의한 가선전압의 상승분은 회생인버터(17)와 인버터 변압기(18) 및 교류차단기(19)를 통해 다시 교류전력계통단(11)으로 공급하도록 이루어져 있으며, 이러한 회생인버터(17)는 제어기(20)가 가선전압을 감지하여 그 동작을 제어하도록 이루어져 있다. Electric cars, which are recent urban railway vehicles, use regenerative braking to save energy. 1 is a block diagram of a substation configured with a conventional regenerative braking system. The AC power system stage 11 includes a direct current used in an electric vehicle 14 through a power supply transformer 12 and a diode rectifier 13. (For example, direct current 1500V), the circuit breaker 15 is supplied to the electric vehicle 14 through the circuit 16, and the increase in the line voltage due to regenerative braking of the electric vehicle 14 is a regenerative inverter. (17) and the inverter transformer 18 and the AC circuit breaker 19 is configured to supply back to the AC power system stage 11, the regenerative inverter 17 is the controller 20 detects the wire voltage and operates It is made to control.

즉, 회생제동은 가속된 전동차(14)가 관성으로 주행 중 정차를 위해 감속을 할 때, 전동기를 제어하여 발전기로 이용함으로써 전동차(14)의 운동에너지를 이용하여 발전을 하고 이를 가선(16)으로 되돌리는 방식으로, 이러한 회생제동 방식을 이용하면 전체 시스템의 전력 소모량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 제동에 의한 소음 문제 및 브레이크 슈의 마모를 방지할 수 있는 등의 장점을 가지고 있어 채용 범위가 점차로 확대되고 있다.That is, the regenerative braking generates electric power by using the kinetic energy of the electric vehicle 14 by controlling the electric motor and using it as a generator when the accelerated electric vehicle 14 decelerates for stopping while driving with inertia. By using this regenerative braking method, the power consumption of the entire system can be reduced, and the advantages of the mechanical braking, such as the noise problem and the wear of the brake shoe, can be prevented. Is gradually expanding.

이와 같이 다이오드 정류기(13)로 직류 1500V를 공급하는 전기철도용 변전소에서 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency; 3VF)-인버터 추진장치를 탑재한 전동차들이 회생제동을 사용함으로서 직류 가선전압은 자주 상승하게 된다. 이러한 잉여회생전력으로 인한 가선전압의 상승을 제한하고, 버려지는 잉여전력을 흡수하기 위해서 다이오드 정류기(13)에 회생인버터(17)를 역병렬로 설치한다. 즉, 회생인버터(17)는 잉여 회생전력을 흡수하고 변전소의 교류전력계통단(11)으로 연계시킴으로서 변전소의 교류전력계통단(11)의 부하(21)에서 소비시킨다. In this way, the DC line voltage is frequently increased by using regenerative braking of electric vehicles equipped with a VVVF (VVVF) -inverter propulsion unit in an electric railway substation supplying a direct current 1500V to the diode rectifier 13. In order to limit the increase in the line voltage due to the surplus regenerative power, and to absorb the surplus power that is discarded, the regenerative inverter 17 is installed in the inverted parallel to the diode rectifier 13. That is, the regenerative inverter 17 absorbs the surplus regenerative power and connects it to the AC power system stage 11 of the substation and consumes it in the load 21 of the AC power system stage 11 of the substation.

이와 같은 회생인버터(17)는 도 2에 도시된 전압전류특성곡선과 도 3에 도 시된 회생인버터 동작시의 가선전압과 회생인버터 출력전류 그래프와 같이 대기모드와 동작모드로 제어한다. 대기모드는 회생전력이 없이 역행전력만 있는 조건에서부터 시작되며, 역행전류가 흐르고 가선전압이 V1보다 크면 회생인버터(17)가 대기모드로 동작된다. 그리고 동작모드는 회생인버터(17)가 흡수할 수 있는 회생전력이 존재하고, 가선전압이 V2보다 크면 수행된다.  The regenerative inverter 17 is controlled in the standby mode and the operation mode as shown in the voltage and current characteristic curve shown in FIG. 2 and the line voltage and regenerative inverter output current graph in the regenerative inverter operation shown in FIG. 3. The standby mode starts from the condition that only the power is returned without the regenerative power, and when the current flows and the wire voltage is greater than V1, the regenerative inverter 17 operates in the standby mode. The operation mode is performed when regenerative power that the regenerative inverter 17 can absorb is present, and the line voltage is greater than V2.

여기서 Vn은 무부하시의 전압값, V1은 대기모드시 순환전류를 흘리기 위해 무부하보다는 낮게 설정한 전압값, V2는 회생인버터의 최대 허용가능한 기준전압값을 나타내며, 통상 Vn=1600V, V1=1550V, V2=1800V로 설정된 값이나, 이에 한정되는 것은 아니고 사용환경에 따라 변경될 수도 있다.Where Vn is the voltage value at no load, V1 is the voltage value set lower than no load to flow circulating current in standby mode, V2 is the maximum allowable reference voltage value of regenerative inverter, and Vn = 1600V, V1 = 1550V, A value set to V2 = 1800V, but is not limited thereto, and may be changed depending on a usage environment.

대기모드에서는 일정량의 순환전류를 흘려 직류고속차단기(22)와 교류차단기(19) 등을 미리 온상태로 접속시킴으로서 동작모드로의 전환시간을 줄이고 빠른 응답특성을 갖도록 한다. 그리고 동작모드에서는 회생인버터의 직류단 전압을 일정하게 유지하도록 하며, 회생인버터는 기준전압 보다 높을 때에 회생전력을 교류전력계통단(11)으로 전달시키도록 동작된다.In the standby mode, the DC high speed circuit breaker 22 and the AC circuit breaker 19 are connected to the ON state in advance by flowing a predetermined amount of circulating current to reduce the switching time to the operation mode and have a quick response characteristic. In operation mode, the regenerative inverter maintains a constant DC voltage, and the regenerative inverter is operated to transmit regenerative power to the AC power system stage 11 when the regenerative inverter is higher than the reference voltage.

그런데 회생전력의 특성상 회생인버터(17)는 짧은 시간동안 높은 전력이 발생하므로 회생인버터(17)는 과부하정격이 커야만 하는데, 높은 과부하정격을 만족하려면 높은 냉각성능을 가져야 하며, 이로 인해 크기가 커지고 부대설비가 추가로 설치되어야 하는 문제점이 있다. However, due to the nature of regenerative power, the regenerative inverter 17 generates high power for a short time, so that the regenerative inverter 17 must have a large overload rating. There is a problem that additional equipment must be installed.

현재 기술력으로는 200-300% 1분 정격이 대부분이지만 회생인버터는 경우에따라서 800% 1분 이상의 과부하정격을 요구하고 있으나, 이러한 과부하정격을 만족 하는 인버터 제작기술이 대단히 어려운 실정이다. The current technology is mostly 200-300% 1 minute rating, but regenerative inverter requires overload rating of 800% 1 minute or more in some cases, but it is very difficult to manufacture an inverter that satisfies this overload rating.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 회생인버터를 대기모드와 제1동작모드 및 제2동작모드의 3가지 동작모드로 제어하여, 회생인버터의 응답특성을 빠르게 하고, 회생전류가 증가함에 따라 회생인버터의 기준 직류전압을 낮추어 보다 먼거리에서 발생되는 회생전력을 흡수할 수 있도록 된 전철변전소의 회생인버터 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다. The present invention has been invented in view of the above-described circumstances, and the regenerative inverter is controlled in three operation modes of standby mode, first operation mode and second operation mode to speed up the response characteristics of the regenerative inverter and increase the regenerative current. Accordingly, an object of the present invention is to provide a regenerative inverter control method of a train substation that is capable of absorbing regenerative power generated at a longer distance by lowering the reference DC voltage of the regenerative inverter.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전철변전소의 회생인버터 제어방법은, 교류전력계통단의 교류전원을 전력공급용 변압기로 변환한 후 다이오드 정류기로 정류하여 차단기를 통해 가선으로 공급하고, 전동차에 의해 회생되어 가선으로 공급된 잉여회생전력의 전압을 제어기에서 감지하여 회생인버터 및 인버터 변압기를 통해 소정 전압으로 변환한 후 교류전력계통단으로 전달하는 전철변전소 회생인버터 시스템에 있어서, 상기 회생인버터를 대기모드와 제1동작모드 및 제2동작모드로 제어하되, 일정량의 순환전류를 허용하여 제1동작모드와 제2동작모드로 전환시킬 때 전환시간을 단축할 수 있도록 하는 대기모드; 회생인버터가 가선의 회생전력을 흡수하고, 회생전력이 증가함에 따라 회생인버터의 기준전압을 감소시켜 보다 먼곳의 회생전력을 흡수함과 아울러 차량의 전기제동특성을 높일 수 있도록 하는 제1동작모드; 회생인버터가 직류단전압의 상승을 일정부분까지 허용하여 회생인버터 출력전류량을 제한시키고, 과부하용량을 증대시키도록 하는 제2동작모드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The regenerative inverter control method of the train substation of the present invention for achieving the above object, after converting the AC power of the AC power system into a power supply transformer and rectified by a diode rectifier and supplied to the electric line through a circuit breaker, In the substation regenerative inverter system that detects the voltage of the surplus regenerative power supplied to the line by the regenerative line and converts it to a predetermined voltage through the regenerative inverter and inverter transformer and transfers it to the AC power system stage, the regenerative inverter is standby A standby mode controlling the mode, the first operation mode, and the second operation mode, and allowing a certain amount of circulating current to shorten the switching time when switching to the first operation mode and the second operation mode; A first operation mode in which the regenerative inverter absorbs the regenerative power of the wire and decreases the reference voltage of the regenerative inverter as the regenerative power increases, thereby absorbing the regenerative power from a farther distance and increasing the electric braking characteristic of the vehicle; The regenerative inverter is characterized in that it comprises a second operation mode to allow the rise of the DC terminal voltage to a certain portion to limit the regenerative inverter output current amount, and to increase the overload capacity.

이하 예시도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 회생인버터 제어기의 상세구성도를 나타낸다.Figure 4 shows a detailed configuration of the regenerative inverter controller according to the present invention.

교류전력계통단(11)으로 연결되는 인버터 변압기(18)에는 저역필터부(31)를 매개로 IGBT 등의 스위칭소자로 이루어지는 전력변환부(32)가 연결된다.The inverter transformer 18 connected to the AC power system stage 11 is connected to a power converter 32 made of a switching element such as an IGBT via the low pass filter 31.

한편, D축성분(유효전력 제어)과 Q축성분(무효전력 제어)의 전류값을 제어하는 PI 제어부인 D/Q축 전류제어기(33)의 일측 출력단에는 3상 좌표계를 2상 좌표계(D축, Q축)로 변경 또는 2상 좌표계를 3상 좌표계로 변경하는 좌표변환 및 상변환부(34)와 기준신호를 스위칭 펄스형태로 변환시키는 PWM 발생회로(35) 및 전력변환부(32)를 구성하는 스위칭 소자의 게이팅을 ON/OFF하는 게이트구동회로(36)가 차례로 연결되어 있다.On the other hand, one phase of the D / Q axis current controller 33, which is a PI control unit that controls the current values of the D-axis component (active power control) and the Q-axis component (reactive power control), has a three-phase coordinate system as a two-phase coordinate system (D Axis, Q-axis) or the PWM generator circuit 35 and the power converter 32 for converting the coordinate conversion and phase conversion unit 34 for changing the two-phase coordinate system to the three-phase coordinate system and the reference signal in the form of a switching pulse. Gate driving circuits 36 that turn on / off the gating of the constituting switching elements are connected in sequence.

전력변환부(32)의 가선(16)측 연결단인 직류단에는 직류전류를 검출하는 직류전류검출부(37)와 가선전압을 검출하는 직류전압검출부(38)가 연결되어 기준 전압/전류 발생기(40)로 검출전류와 검출전압을 전달하도록 이루어져 있다. The DC terminal, which is connected to the wire 16 side of the power converter 32, is connected to a DC current detector 37 for detecting a DC current and a DC voltage detector 38 for detecting a wire voltage, thereby connecting a reference voltage / current generator ( 40) to transmit the detection current and the detection voltage.

상기 기준전압/전류발생기(40)는 가선전압의 크기에 따른 회생인버터(17)인 전력변환부(32)의 직류단 기준전압(제1, 제2 동작모드)과 기준전류값(대기모드)을 출력하도록 이루어져 있고, 전압제어기(41)는 회생인버터(17)의 직류단 전압을 기준전압(V_ref)으로 유지시키기 위해 사용되는 PI 제어기로써, 출력값은 D축 기준전류값이 된다.The reference voltage / current generator 40 includes a DC terminal reference voltage (first and second operating modes) and a reference current value (standby mode) of the power converter 32 that is a regenerative inverter 17 according to the magnitude of the wire voltage. The voltage controller 41 is a PI controller used to maintain the DC terminal voltage of the regenerative inverter 17 as the reference voltage V_ref, and the output value becomes a D-axis reference current value.

한편, 회생인버터(17)인 전력변환부(32)의 출력측에는 3상 계통단 전류를 검출하는 전류검출부(42)가 연결되어 있고, 인버터 변압기(18)와 교류전력계통단(11) 사이에는 전원전압의 위상을 상시 정확히 검출하여, 좌표변환 및 상변환시에 사용할 수 있도록 제어각연산부(43)가 연결되어 있다.On the other hand, a current detector 42 for detecting a three-phase system current is connected to the output side of the power converter 32 that is the regenerative inverter 17, and is connected between the inverter transformer 18 and the AC power system stage 11. The control angle calculation unit 43 is connected so that the phase of the power supply voltage can be accurately detected at all times and used for coordinate transformation and phase transformation.

그리하여 제1동작모드와 제2동작모드에서는 전류기준값(

Figure 112006094229826-pat00001
)은 전압제어기(41)에서 만들어지고, 대기모드시에는 전압제어기(41)를 거치지 않고 전류제어기(33)의 기준값을
Figure 112006094229826-pat00002
로 한다.Thus, in the first operation mode and the second operation mode, the current reference value (
Figure 112006094229826-pat00001
) Is made in the voltage controller 41, and in the standby mode, the reference value of the current controller 33 is changed without passing through the voltage controller 41.
Figure 112006094229826-pat00002
Shall be.

이하에서는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 회생인버터 동작특성곡선을 참조하여 회생인버터의 동작모드에 대하여 설명한다.Hereinafter, an operation mode of the regenerative inverter will be described with reference to the regenerative inverter operating characteristic curve shown in FIG. 5.

본 발명에 따른 회생인버터(17)의 동작은 대기모드, 제1동작모드, 제2동작모드로 구성되며, 회생인버터(17)는 대기모드에서 제1동작모드, 제2동작모드 순으로 차례로 동작하게 된다.The operation of the regenerative inverter 17 according to the present invention is composed of a standby mode, a first operation mode, and a second operation mode, and the regenerative inverter 17 operates in the order of the first operation mode and the second operation mode in the standby mode. Done.

첨부도면에 있어서, Vn은 무부하시의 전압값, V1은 대기모드시 순환전류를 흘리기 위해 무부하보다는 낮게 설정한 전압값, V2는 회생인버터의 직류단 기준전압값, V3는 회생인버터의 용량 증가를 위해 최대 허용가능한 기준전압값을 나타낸다. 또한 I0는 순환전류값, I1은 회생인버터전력(Pn)을 Vn으로 나눈값, I2는 최대출력전력(Pk)를 V3으로 나눈값, id는 도4에서 직류전류 검출부의 회생인버터의 입력전류값을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 있어서, 예컨대 Vn=1600V, V1=1550V, V2=1650V, V3=1800V로 설정된 값이나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 적정한 값으로 설정될 수 있다.In the accompanying drawings, Vn is a voltage value at no load, V1 is a voltage value set lower than no load to flow a circulating current in standby mode, V2 is a DC terminal reference voltage value of the regenerative inverter, and V3 is an increase in the capacity of the regenerative inverter. Indicates the maximum allowable reference voltage value. In addition, I0 is the cyclic current value, I1 is the regenerative inverter power (Pn) divided by Vn, I2 is the maximum output power (Pk) divided by V3, id is the input current value of the regenerative inverter of the DC current detection unit in FIG. Indicates. In an embodiment of the present invention, for example, the value set to Vn = 1600V, V1 = 1550V, V2 = 1650V, V3 = 1800V, but this is for the purpose of understanding of the present invention and is not limited thereto. Can be.

대기모드는 회생인버터(17)의 즉각적인 회생전력 흡수동작을 위해 적은 량의 순환전류(

Figure 112006094229826-pat00003
)를 허용하여 제1동작모드 및 제2동작모드로의 전환시간을 단축시키기 위해 설정한 모드이다. 이를 위해 제어기(20)는 교류차단기(19)와 직류고속차단기(22)를 미리 온상태로 접속시킨다.Standby mode provides a small amount of circulating current for immediate regenerative power absorption operation of regenerative inverter 17.
Figure 112006094229826-pat00003
) Is set to shorten the switching time to the first operation mode and the second operation mode. To this end, the controller 20 connects the AC circuit breaker 19 and the DC high speed circuit breaker 22 to the on state in advance.

제1동작모드와 제2동작모드에서는 회생인버터(17)가 가선전압의 상승분을 검지하고 교류전력계통단(11)으로 잉여 회생전력을 전달시키는 동작을 수행하는 모드이다. 즉, 제1동작모드는 회생인버터(17)의 정격전력내에서 회생전력을 흡수하고, 제2동작모드에서는 회생인버터(17)의 정격을 높일 목적으로 만든 모드로, 회생인버터(17)의 정격전력 이상의 회생전력을 흡수하도록 이루어져 있다. In the first operation mode and the second operation mode, the regenerative inverter 17 detects an increase in the line voltage and transmits surplus regenerative power to the AC power system stage 11. That is, the first operation mode is a mode made to absorb the regenerative power within the rated power of the regenerative inverter 17, and in the second operation mode to increase the rating of the regenerative inverter 17, the rating of the regenerative inverter 17 It is designed to absorb more regenerative power than power.

회생인버터(17)가 제1동작모드에서 동작중일때 회생인버터(17)의 직류단 기준전압값은 아래식과 같다. 이는 도 5에서 제1동작모드 구간의 직선전압을 수식화한 것이다.When the regenerative inverter 17 is operating in the first operation mode, the DC terminal reference voltage value of the regenerative inverter 17 is as follows. This is a formula of the linear voltage of the first operation mode section in FIG.

Figure 712008003886227-pat00016
Figure 712008003886227-pat00016

회생인버터(17)가 제2동작모드에서 동작중일때 회생인버터(17)의 직류단 기준전압값은 아래식과 같다. 이는 도 5에서 제2동작모드 구간의 직선전압을 수식화 한 것이다. When the regenerative inverter 17 is operating in the second operation mode, the DC terminal reference voltage value of the regenerative inverter 17 is as follows. This is a formula of the linear voltage of the second operation mode section in FIG.

Figure 712008003886227-pat00017
Figure 712008003886227-pat00017

도 6은 본 발명에 따른 전철변전소의 회생인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도로써, 각각의 동작모드에 대한 기준전압/전류값 설정을 위한 순서도를 나타낸다. 6 is a flowchart illustrating a regenerative inverter control method of a train substation according to the present invention, and shows a flowchart for setting a reference voltage / current value for each operation mode.

먼저, 제어기(20)는 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)를 감지한다.First, the controller 20 senses the line voltage Vd and the input current id of the regenerative inverter.

이때, 상기 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)의 감지단계에 있어서 가선전압(Vd)이 V1과 V2 사이에 있고 회생인버터의 입력전류(id)가 I0보다 크고 I1보다 작은 경우에는 회생인버터(17)를 제1동작모드로 동작시킨다.At this time, in the sensing step of the line voltage Vd and the input current id of the regenerative inverter, the line voltage Vd is between V1 and V2 and the input current id of the regenerative inverter is larger than I0 and smaller than I1. The regenerative inverter 17 is operated in the first operation mode.

상기와 같은 가선전압(Vd)과 회생인버터의 입력전류(id)의 감지단계에 있어서 가선전압(Vd)이 V2와 V3 사이에 있고 회생인버터의 입력전류(id)가 I1보다 크고 I2 보다 작은 경우에는 회생인버터(17)를 제2동작모드로 동작시킨다.In the sensing step of the above-described line voltage Vd and the input current id of the regenerative inverter, the line voltage Vd is between V2 and V3 and the input current id of the regenerative inverter is larger than I1 and smaller than I2. The regenerative inverter 17 is operated in the second operation mode.

한편, 상기의 단계에서 가선전압(Vd)이 V2보다 작은 경우에는 가선전압(Vd)과 V1을 비교하여 가선전압(Vd)이 V1보다 크고 회생인버터의 입력전류(id)가 I0보다 작으면 회생인버터(17)를 순환전류값(Iidle)을 가지는 대기모드로 동작시킨다.On the other hand, when the line voltage Vd is smaller than V2 in the above step, the line voltage Vd is compared with V1, and when the line voltage Vd is larger than V1 and the input current id of the regenerative inverter is smaller than I0, the regeneration is performed. The inverter 17 is operated in the standby mode having the circulating current value Iidle.

그러나 상기의 단계에서 가선전압(Vd)이 V1보다 작은 경우에는 회생인버터(17)의 동작을 중지시킨다.However, when the line voltage Vd is smaller than V1 in the above step, the operation of the regenerative inverter 17 is stopped.

이와 같이 하여 상기 제1동작모드와 제2동작모드에서는 회생인버터(17)가 가선전압의 상승분을 검지하고 교류전력계통단으로 잉여 회생전력을 전달시키는 동작을 수행한다. In this manner, in the first operation mode and the second operation mode, the regenerative inverter 17 detects an increase in the line voltage and transmits surplus regenerative power to the AC power system stage.

도 6에 있어서, Vref는 회생인버터(17)의 직류단 기준전압값을 나타내며, I_ref는 회생인버터의 제어알고리즘에서 d축의 기준전류값을 나타낸다. In Fig. 6, Vref represents the DC terminal reference voltage value of the regenerative inverter 17, and I_ref represents the d-axis reference current value in the control algorithm of the regenerative inverter.

도 7은 본 발명에 따른 회생인버터 동작시의 가선전압 및 회생인버터 출력전류를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a line voltage and a regenerative inverter output current during the regenerative inverter operation according to the present invention.

도시된 바와 같이 가선전압이 V1보다 적은 경우에는 회생인버터(17)가 동작하지 않으므로 회생인버터(17)의 출력전류는 0이다.As shown, when the line voltage is less than V1, the regenerative inverter 17 does not operate, so the output current of the regenerative inverter 17 is zero.

그리고 가선전압의 크기가 V1과 V2사이에 있을 때에는 회생인버터의 입력전류값(id)에 따라 회생인버터(17)에 일정량의 순환전류(

Figure 712008003886227-pat00018
)를 흘리는 대기모드로 동작하고, 또는 정격전력내에서 출력전류를 발생시키는 제1동작모드로 동작한다.And when the magnitude of the line voltage is between V1 and V2, a certain amount of circulating current is applied to the regenerative inverter 17 according to the input current value id of the regenerative inverter.
Figure 712008003886227-pat00018
Operation in the standby mode for the flow of the power supply, or in the first operation mode for generating the output current within the rated power.

이후, 가선전압이 V2보다 커지면 제2동작모드로 동작하여 회생인버터(17)는 출력전류를 발생시키고, 정격전력 이상의 잉여 회생전력을 흡수하여 변전소의 전력계통으로 전달한다. Thereafter, when the wire voltage is greater than V2, the regenerative inverter 17 generates an output current, absorbs surplus regenerative power equal to or higher than the rated power, and transfers the regenerative power to the power system of the substation.

상기와 같이 본 발명은 대기모드에서는 일정량의 순환전류를 허용함으로서, 회생인버터가 회생전력을 흡수하는 제1, 제2 동작모드로의 전환시간을 단축시키고, 빠른 응답특성을 갖도록 하고, 제1동작모드로 동작 시에 회생전류의 증가함에 따라, 회생인버터의 기준전압을 감소시키는 방식으로 보다 먼 곳에서도 회생전력을 흡수할 수 있게 하며, 제2동작모드에서는 회생인버터 직류단 전압의 상승을 일정부분까지 허용하여 회생인버터 출력전류를 줄여서 과부하용량을 증대시킬 수 있도록 하는 장점이 있다.As described above, the present invention allows a certain amount of circulating current in the standby mode, thereby reducing the switching time to the first and second operating modes in which the regenerative inverter absorbs the regenerative power, and has a fast response characteristic, and thus, the first operation. As the regenerative current increases when operating in the mode, the regenerative inverter can absorb the regenerative power at a farther distance by reducing the reference voltage of the regenerative inverter. It has the advantage of increasing the overload capacity by reducing the regenerative inverter output current.

Claims (3)

교류전력계통단의 교류전원을 전력공급용 변압기로 변환한 후 다이오드 정류기로 정류하여 차단기를 통해 가선으로 공급하고, 전동차에 의해 회생되어 가선으로 공급된 잉여회생전력의 전압을 제어기에서 감지하여 회생인버터 및 인버터 변압기를 통해 소정 전압으로 변환한 후 교류전력계통단으로 전달하는 전철변전소 회생인버터 시스템에 있어서, After converting AC power of AC power system into a power supply transformer, rectifying it with diode rectifier and supplying it to the line through breaker, and regenerative inverter by sensing the surplus regenerative power supplied by line to the line In the transformer substation regenerative inverter system for converting to a predetermined voltage through the inverter transformer and then transferred to the AC power system stage, 상기 회생인버터를 대기모드와 제1동작모드 및 제2동작모드로 제어하되, 일정량의 교류전력계통단, 전력공급용변압기, 다이오드정류기, 차단기, 가선, 직류고속차단기 및 회생인버터로 흐르는 순환전류를 허용하여 제1동작모드와 제2동작모드로 전환시킬 때 전환시간을 단축할 수 있도록 하는 대기모드; 회생인버터가 가선의 회생전력을 흡수하고, 회생전력이 증가함에 따라 회생인버터의 제어신호를 출력하기 위한 제어기 입력으로 사용되어 가선 전압을 일정하게 유지하기 위한 기준전압을 감소시켜 회생전력을 흡수함과 아울러 차량의 전기제동특성을 높일 수 있도록 하는 제1동작모드; 회생인버터가 직류전압검출부에 입력되는 직류단전압의 상승을 일정부분까지 허용하여 회생인버터 출력전류량을 제한시키고, 과부하용량을 증대시키도록 하는 제2동작모드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전철변전소의 회생인버터 제어방법.The regenerative inverter is controlled in the standby mode, the first operation mode and the second operation mode, and the circulating current flowing through the AC power system stage, the power supply transformer, the diode rectifier, the circuit breaker, the circuit, the DC high-speed circuit breaker and the regenerative inverter is controlled. A standby mode to allow the switching time to be shortened when the switching is allowed to switch between the first operation mode and the second operation mode; The regenerative inverter absorbs the regenerative power of the live wire, and as the regenerative power increases, it is used as a controller input for outputting the control signal of the regenerative inverter to absorb the regenerative power by reducing the reference voltage to maintain the constant line voltage. In addition, the first operation mode to increase the electric braking characteristics of the vehicle; The regenerative inverter includes a second operation mode that allows the increase of the DC terminal voltage input to the DC voltage detector to a certain portion to limit the regenerative inverter output current amount and increase the overload capacity. Regenerative inverter control method. 제 1항에 있어서, 제1동작모드의 기준전압값(Vref)은 The method of claim 1, wherein the reference voltage value V ref of the first operation mode is 무부하시의 전압값(Vn), 회생인버터의 직류단 기준전압값(V2), 회생인버터전력(Pn)을 Vn으로 나눈값(I1) 및 회생인버터의 입력전류(Id)을 연산하여Calculate voltage value (Vn) at no load, DC terminal reference voltage value of regenerative inverter (V 2 ), regenerative inverter power (Pn) divided by Vn (I 1 ), and regenerative inverter input current (I d )
Figure 712008003886227-pat00019
Figure 712008003886227-pat00019
 으로 설정됨을 특징으로 하는 전철변전소의 회생인버터 제어방법.Regenerative inverter control method of a train substation, characterized in that set to. 제1항에 있어서, 제2동작모드의 기준전압값(Vref)은The method of claim 1, wherein the reference voltage value V ref of the second operation mode is 무부하시의 전압값(Vn), 회생인버터의 용량 증가를 위해 최대 허용가능한 기준전압값(V3), 최대출력전력(Pk)를 V3으로 나눈값(I2),회생인버터전력(Pn)을 Vn으로 나눈값(I1) 및 회생인버터의 입력전류(Id)을 연산하여 Voltage value at no load (Vn), maximum allowable reference voltage value (V 3 ) to increase capacity of regenerative inverter, maximum output power (Pk) divided by V 3 (I 2 ), regenerative inverter power (Pn) Is calculated by dividing by Vn (I 1 ) and regenerative inverter input current (I d )
Figure 712008003886227-pat00020
Figure 712008003886227-pat00020
 으로 설정됨을 특징으로 하는 전철변전소의 회생인버터 제어방법.Regenerative inverter control method of a train substation, characterized in that set to.
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