KR100928875B1 - 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치 - Google Patents

열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 고속열차를 구성하는 차량 편성 중 동력차에 1 대의 보조전력 변환장치가 탑재되고, 1 개 편성에 2 대의 보조전력 변환장치가 탑재되며, 상기 1 개 편성의 각 보조전력 변환장치 내에 2 대의 컨버터 그룹이 각기 운전될 때 상기 1 개 편성 내에서 총 4 대의 컨버터 그룹을 병렬로 운전한다.
따라서 고속열차의 1 편성 단위로 구비된 2 대의 보조전력 변환장치가 4 대의 컨버터 그룹으로 구성되어, 1 대의 보조전력 변환장치 또는, 1 대의 컨버터 그룹이 고장이 날 경우에도 나머지 컨버터 그룹 그 고장에 바로 자동으로 대응하여 전력을 출력하기 때문에, 특정 보조전력 변환장치에 고장이 발생하더라도 보조 전력이 정상적으로 공급되는 효과가 있다.
즉, 고속열차의 보조전력 공급에 따른 서비스의 신뢰성이 향상됨으로써 고속열차의 승객은 양질의 서비스를 제공받을 수 있다.

Description

열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치{PARALLEL OPERATING APPARATUS OF TRAIN'S ASSIST POWER CONVERTER}
본 발명은 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치에 관한 것으로, 특히, 고속열차를 구성하는 차량 편성 중 동력차에 1 대의 보조전력 변환장치가 탑재되고, 1 개 편성에 2 대의 보조전력 변환장치가 탑재되며, 상기 1 개 편성의 각 보조전력 변환장치 내에 2 대의 컨버터 그룹이 각기 운전될 때 상기 1 개 편성 내에서 총 4 대의 컨버터 그룹을 병렬로 운전하는 장치에 관한 것이다.
종래의 고속열차를 구성하는 차량에 사용되는 보조전력 변환장치의 동작을 보면, 차량 내에서 부하에 전력을 공급하던 보조전력 변환장치가 기동을 정지할 경우, 승무원 등이 연장급전 커넥터를 이용하여 기동 중인 다른 보조전력 변환장치가 그 전력공급이 끈긴 차량의 부하에 전력을 공급하도록 한다.
그러나 이와 같은 종래의 기술에 있어서는 부하에 전력을 공급하던 보조전력 변환장치가 기동을 정지할 경우, 연장급전 커넥터를 이용하여 기동 중인 다른 보조전력 변환장치가 그 부하에 전력을 공급하도록 조치를 취하는 동안 부하는 구동하지 못하게 되는 결점이 있다.
예로, 보조전력으로 구동하는 차량 내의 TV가 구동하지 못하는 동안 해당 차량 내의 승객이 TV를 시청하지 못하게 된다.
이와 같이 서비스의 질이 하락할 경우 그만큼 승객을 유치하기가 어려워진다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 고속열차를 구성하는 차량 편성 중 동력차에 1 대의 보조전력 변환장치가 탑재되고, 1 개 편성에 2 대의 보조전력 변환장치가 탑재되며, 상기 1 개 편성의 각 보조전력 변환장치 내에 2 대의 컨버터 그룹이 각기 운전될 때 상기 1 개 편성 내에서 총 4 대의 컨버터 그룹을 병렬로 운전하는 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 형태에 따르면, 열차의 차량 편성에 2 대의 보조전력 변환장치 가 구비되고, 상기 각 보조전력 변환장치에 2 대의 컨버터 그룹이 각기 운전되며, 상기 4 대의 컨버터 그룹을 병렬로 운전하는 장치로서, 상기 컨버터 그룹은, 자신의 직류 출력값을 수집하여 운전실 컴퓨터로 제공하고, 상기 운전실 컴퓨터로부터 상기 각 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신하는 전류값 송수신부; 상기 전류값 송수신부로부터 상기 4 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 제공받아 자신의 직류 출력에 대응하는 보상전압을 출력하는 보상부; 상기 4 대의 컨버터 그룹의 공통 출력단의 직류전압과 상기 보상부로부터 출력되는 보상전압을 가산하여 출력하는 가산기; 상기 가산기의 출력전압에서 피드백 직류전압을 감산하여 출력하는 제 1 감산기; 상기 제 1 감산기의 출력전압에 따라 전압을 제어해서 직류출력 보상을 위한 전압을 출력하는 전압 제어부; 자신의 차량에서 제공되는 교류의 위상을 검출하여, 상기 위상에 대응하는 sinθ를 출력하는 위상 검출부; 상기 전압 제어부의 출력전압과 상기 위상 검출부의 sinθ를 곱하여 응답전류를 출력하는 곱셈기; 상기 곱셈기의 응답전류에서 제 1 피드백 전류를 감산하여 출력하는 제 2 감산기; 상기 제 2 감산기의 출력전류를 제어해서 직류출력 보상을 위한 전류를 출력하는 제 1 전류 제어부; 상기 제 1 전류 제어부의 출력전류에 대응하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생하는 제 1 PWM 신호 발생부; 상기 제 1 PWM 신호 발생부의 PWM 신호를 사용하여 상기 자신의 차량에서 제공되는 교류를 직류로 변환해서 출력하고, 제 1 피드백 전류를 상기 제 2 감산기로 제공하며, 피드백 직류전압을 상기 제 1 감산기로 제공하는 제 1 교류/직류 변환부; 상기 곱셈기의 응답전류에서 제 2 피드백 전류를 감산하여 출력하는 제 3 감산기; 상기 제 3 감산기의 출력전류를 제어해서 직류출력 보상을 위한 전류를 출력하는 제 2 전류 제어부; 상기 제 2 전류 제어부의 출력전류에 대응하는 PWM 신호를 발생하는 제 2 PWM 신호 발생부; 상기 제 2 PWM 신호 발생부의 PWM 신호를 사용하여 상기 자신의 차량에서 제공되는 교류를 직류로 변환해서 출력하고, 제 2 피드백 전류를 상기 제 3 감산기로 제공하는 제 2 교류/직류 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 전류값 송수신부는 상기 운전실 컴퓨터로부터 자신을 제외한 상기 나머지 3 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 전류값 송수신부는 상기 운전실 컴퓨터로부터 상기 4 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 운전실 컴퓨터와 상기 전류값 송수신부는 버스(bus)로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 고속열차를 구성하는 차량 편성 중 동력차에 1 대의 보조전력 변환장치가 탑재되고, 1 개 편성에 2 대의 보조전력 변환장치가 탑재되며, 상기 1 개 편성의 각 보조전력 변환장치 내에 2 대의 컨버터 그룹이 각기 운전될 때 상기 1 개 편성 내에서 총 4 대의 컨버터 그룹을 병렬로 운전한다.
따라서 고속열차의 1 편성 단위로 구비된 2 대의 보조전력 변환장치가 4 대의 컨버터 그룹으로 구성되어, 1 대의 보조전력 변환장치 또는, 1 대의 컨버터 그 룹이 고장이 날 경우에도 나머지 컨버터 그룹이 그 고장에 바로 자동으로 대응하여 전력을 출력하기 때문에, 특정 보조전력 변환장치에 고장이 발생하더라도 보조 전력이 정상적으로 공급되는 효과가 있다.
즉, 고속열차의 보조전력 공급에 따른 서비스의 신뢰성이 향상됨으로써 고속열차의 승객은 양질의 서비스를 제공받을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치의 일 실시 예를 나타낸 도면으로, 운전실 컴퓨터(10), 제 1, 제 2 보조전력 변환장치(20, 30), 및 부하(26)로 구성된다. 상기 제 1 보조전력 변환장치(20)는 제 1, 제 2 컨버터 그룹(22, 24)을 구비하고, 상기 제 2 보조전력 변환장치(30)는 제 1, 제 2 컨버터 그룹(32, 34)을 구비한다.
동 도면에 있어서, 먼저 제 1, 제 2 보조전력 변환장치(20, 30)에 나누어 구비된 제 1, 제 2 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34)은 자신의 차량에서 제공되는 교류(AC 383V)를 직류(DC 670V)로 변환하여 공동의 부하(26)에 제공한다.
이때, 제 1, 제 2 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34)은 운전실 컴퓨터(10)를 통해 각 그룹(22, 24, 32, 34)의 직류 출력값을 공유하고, 그 공유한 직류 출력값을 감안하여 공동의 부하(26)에 제공하는 직류출력을 자동으로 분담한다.
따라서 4 대의 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34) 중 어느 하나가 고장이 나서 구동을 정지하더라도 공동의 부하(26)에는 전력이 정상적으로 제공된다.
이와 같은 본 발명을 도 2를 참조하여 보면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시된 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34)의 일 실시 예를 나타낸 블록도로, 전류값 송수신부(40), 보상부(42), 가산기(44), 제 1, 제 2, 제 3 감산기(46, 54, 62), 위상 검출부(48), 전압 제어부(50), 곱셈기(52), 제 1, 제 2 전류 제어부(56, 64), 제 1, 제 2 PWM 신호 발생부(58, 66), 및 제 1, 제 2 교류/직류 변환부(60, 68)로 구성된다.
동 도면에 있어서, 전류값 송수신부(40)는 자신의 직류 출력값 즉, 제 1, 제 2 교류/직류 변환부(60, 68)가 출력하는 직류값을 수집하여 운전실 컴퓨터(10)로 제공하고, 운전실 컴퓨터(10)로부터 다른 3 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신한다. 이때, 전류값 송수신부(40)는 운전실 컴퓨터(10)로부터 자신을 제외한 나머지 3 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신해도 되고, 운전실 컴퓨터(10)로부터 4 대의 모든 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34)에 대응하는 각 직류 출력값을 수신해도 된다. 하여간, 4 대의 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34) 모두가 자신을 포함한 상대방의 직류 출력값을 수집할 수 있어야 한다. 상기 운전실 컴퓨터(10)와 전류값 송수신부(40)는 버스로 연결된다. 상기 직류 출력값을 수집하기 위해서는 직류검출 수단을 이용할 수 있는데, 이는 일반적인 기술이기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
보상부(42)는 전류값 송수신부(40)로부터 4 대의 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34)에 대응하는 각 직류 출력값을 제공받아 자신의 직류 출력에 대응하는 보상전압을 출력하여 가산기(44)로 제공한다.
가산기(44)는 4 대의 컨버터 그룹(22, 24, 32, 34)의 공통 출력단의 직류전압과 보상부(42)로부터 출력되는 보상전압을 가산하여 출력해서 제 1 감산기(46)로 제공한다.
제 1 감산기(46)는 가산기(44)의 출력전압에서 제 1 교류/직류 변환부(60)로부터 제공되는 피드백 직류전압을 감산하여 출력해서 전압 제어부(50)로 제공한다.
전압 제어부(50)는 제 1 감산기(46)의 출력전압에 따라 전압을 제어해서 직류출력 보상을 위한 전압을 출력하여 곱셈기(52)로 제공한다.
위상 검출부(48)는 자신의 차량에서 제공되는 교류(AC 383V)의 위상을 검출하여, 그 위상에 대응하는 sinθ를 출력해서 곱셈기(52)로 제공한다.
곱셈기(52)는 전압 제어부(50)의 출력전압과 위상 검출부(48)의 sinθ를 곱하여 응답전류를 출력해서 제 2, 제 3 감산기(54, 62)로 제공한다.
제 2 감산기(54)는 곱셈기(52)의 응답전류에서 제 1 교류/직류 변환부(60)로부터 제공되는 제 1 피드백 전류를 감산하여 출력해서 제 1 전류 제어부(56)로 제공한다.
제 1 전류 제어부(56)는 제 2 감산기(54)의 출력전류를 제어해서 직류출력 보상을 위한 전류를 출력하여 제 1 PWM 신호 발생부(58)로 제공한다.
제 1 PWM 신호 발생부(58)는 제 1 전류 제어부(56)의 출력전류에 대응하는 PWM 신호를 발생하여 제 1 교류/직류 변환부(60)로 제공한다.
제 1 교류/직류 변환부(60)는 제 1 PWM 신호 발생부(58)의 PWM 신호를 사용하여 자신의 차량에서 제공되는 교류(AC 383V)를 직류(DC 670V)로 변환해서 공동의 부하(26)로 출력한다. 또한, 제 1 교류/직류 변환부(60)는 제 1 피드백 전류를 제 2 감산기(54)로 제공하며, 피드백 직류전압을 제 1 감산기(46)로 제공한다.
제 3 감산기(62)는 곱셈기(52)의 응답전류에서 제 2 교류/직류 변환부(68)로부터 제공되는 제 2 피드백 전류를 감산하여 출력해서 제 2 전류 제어부(64)로 제공한다.
제 2 전류 제어부(64)는 제 3 감산기(62)의 출력전류를 제어해서 직류출력 보상을 위한 전류를 출력하여 제 2 PWM 신호 발생부(66)로 제공한다.
제 2 PWM 신호 발생부(66)는 제 2 전류 제어부(64)의 출력전류에 대응하는 PWM 신호를 발생하여 제 2 교류/직류 변환부(68)로 제공한다.
제 2 교류/직류 변환부(68)는 제 2 PWM 신호 발생부(66)의 PWM 신호를 사용하여 자신의 차량에서 제공되는 교류(AC 383V)를 직류(DC 670V)로 변환해서 공동의 부하(26)로 출력한다. 또한, 제 2 교류/직류 변환부(68)는 제 2 피드백 전류를 제 3 감산기(62)로 제공한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상 의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명에 따른 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치의 일 실시 예를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 컨버터 그룹의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.

Claims (4)

  1. 열차의 차량 편성에 2 대의 보조전력 변환장치가 구비되고, 상기 각 보조전력 변환장치에 2 대의 컨버터 그룹이 각기 운전되며, 상기 4 대의 컨버터 그룹을 병렬로 운전하는 장치로서,
    상기 컨버터 그룹은, 자신의 직류 출력값을 수집하여 운전실 컴퓨터로 제공하고, 상기 운전실 컴퓨터로부터 상기 각 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신하는 전류값 송수신부;
    상기 전류값 송수신부로부터 상기 4 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 제공받아 자신의 직류 출력에 대응하는 보상전압을 출력하는 보상부;
    상기 4 대의 컨버터 그룹의 공통 출력단의 직류전압과 상기 보상부로부터 출력되는 보상전압을 가산하여 출력하는 가산기;
    상기 가산기의 출력전압에서 피드백 직류전압을 감산하여 출력하는 제 1 감산기;
    상기 제 1 감산기의 출력전압에 따라 전압을 제어해서 직류출력 보상을 위한 전압을 출력하는 전압 제어부;
    자신의 차량에서 제공되는 교류의 위상을 검출하여, 상기 위상에 대응하는 sinθ를 출력하는 위상 검출부;
    상기 전압 제어부의 출력전압과 상기 위상 검출부의 sinθ를 곱하여 응답전류를 출력하는 곱셈기;
    상기 곱셈기의 응답전류에서 제 1 피드백 전류를 감산하여 출력하는 제 2 감산기;
    상기 제 2 감산기의 출력전류를 제어해서 직류출력 보상을 위한 전류를 출력하는 제 1 전류 제어부;
    상기 제 1 전류 제어부의 출력전류에 대응하는 PWM 신호를 발생하는 제 1 PWM 신호 발생부;
    상기 제 1 PWM 신호 발생부의 PWM 신호를 사용하여 상기 자신의 차량에서 제공되는 교류를 직류로 변환해서 출력하고, 제 1 피드백 전류를 상기 제 2 감산기로 제공하며, 피드백 직류전압을 상기 제 1 감산기로 제공하는 제 1 교류/직류 변환부;
    상기 곱셈기의 응답전류에서 제 2 피드백 전류를 감산하여 출력하는 제 3 감산기;
    상기 제 3 감산기의 출력전류를 제어해서 직류출력 보상을 위한 전류를 출력하는 제 2 전류 제어부;
    상기 제 2 전류 제어부의 출력전류에 대응하는 PWM 신호를 발생하는 제 2 PWM 신호 발생부;
    상기 제 2 PWM 신호 발생부의 PWM 신호를 사용하여 상기 자신의 차량에서 제공되는 교류를 직류로 변환해서 출력하고, 제 2 피드백 전류를 상기 제 3 감산기로 제공하는 제 2 교류/직류 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류값 송수신부는 상기 운전실 컴퓨터로부터 자신을 제외한 상기 나머지 3 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신하는 것을 특징으로 하는 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류값 송수신부는 상기 운전실 컴퓨터로부터 상기 4 대의 컨버터 그룹에 대응하는 각 직류 출력값을 수신하는 것을 특징으로 하는 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 운전실 컴퓨터와 상기 전류값 송수신부는 버스로 연결된 것을 특징으로 하는 열차용 보조전력 변환장치의 병렬운전장치.
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