KR101098045B1 - 전기차용 교류 급전 시스템 - Google Patents

전기차용 교류 급전 시스템 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 스코트 변압기와 단권 변압기를 이용하여 전기차 구동에 필요한 교류를 급전하는 시스템을 구성함으로써 상대적으로 회로구성이 간단해지고 제조원가가 저렴하게 되는, 전기차용 교류 급전 시스템에 관한 것으로서,
전력 계통으로부터 공급되는 154KV의 교류전압을 수전받아 90도의 위상차를 갖는 M상과 T상에 각각 55KV로 변압하여 급전하기 위한 스코트 변압기와, 상기한 스코트 변압기에 연결되어 전압강하를 보상하는 단권 변압기를 포함하여 이루어진다.
스코트 변압기, 단권 변압기, 교류 급전 시스템, 교류 전압, 전기차

Description

전기차용 교류 급전 시스템{Power supply system for an electric rail car having function for stabilizing voltage of a wire}
이 발명은 급전 시스템 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 스코트 변압기와 단권 변압기를 이용하여 전기차 구동에 필요한 교류를 급전하는 시스템을 구성함으로써 상대적으로 회로구성이 간단해지고 제조원가가 저렴하게 되는, 전기차용 교류 급전 시스템에 관한 것이다.
전기차를 운행시키기 위해서는 전기차에 교류 전력을 공급해주기 위한 교류 급전 시스템을 필요로 한다.
이와 같은 교류 급전 시스템에 있어서, 전압 보상을 위한 제어 효율성을 높이며, 유효전력을 공급함으로써 전압 강하 보상 뿐만 아니아 역률도 아울러 개선할 수 있는 기술이 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0683430호(공고일자: 2007년 2월 20일)의 "전기철도 급전시스템의 전력품질 보상장치"에서 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 등록번호 10-0683430호는 전력품질보상을 위하여 인버터와 인버터 교류측 출력에 승압변압기를 사용함으로써 상대적으로 회로구성이 복잡해지고 제조원가가 비싸지게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스코트 변압기와 단권 변압기를 이용하여 전기차 구동에 필요한 교류를 급전 시스템을 구성함으로써 상대적으로 회로구성이 간단해지고 제조원가가 저렴하게 되는, 전동차용 교류 급전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 전력 계통으로부터 공급되는 154KV의 교류전압을 수전받아 90도의 위상차를 갖는 M상과 T상에 각각 55KV로 변압하여 급전하기 위한 스코트 변압기와, 상기한 스코트 변압기에 연결되어 전압강하를 보상하는 단권 변압기를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 단권 변압기는 탭을 이용하여 1:N(1은 전차선측, N은 급전선측으로서 N은 1이하이다)으로 설정되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 스코트 변압기와 단권 변압기는 변전소내에 설치되는 구성으로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 단권변압기는 보조급전구분소(Sub-Sectioning Post, SSP)에 설치되는 구성으로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 단권변압기는 급전구분소(Sectioning Post, SP)등에 설치되는 구성으로 이루어지면 바람직하다.
이 발명은, 스코트 변압기와 단권 변압기를 이용하여 전기차 구동에 필요한 교류를 급전하는 시스템을 구성함으로써 상대적으로 회로구성이 간단해지고 제조원가가 저렴하게 되는, 효과를 갖는다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 교류 급전시스템의 블록 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 교류 급전 시스템은, 전력 계통(10)으로부터 공급되는 154KV의 교류전압을 수전받아 90도의 위상차를 갖는 M상과 T상에 각각 55KV로 변압하여 급전하기 위한 스코트 변압기(11)와, M상과 T상에서 상기한 스코트 변압기(11)에 각각 연결되어 전압강하를 보상하는 단권 변압기(AT)를 포함하여 이루어진다.
상기한 단권 변압기(AT)는 탭을 이용하여 1:N으로 설정되는 구조로 이루어지며, 1은 전차선측, N은 급전선측을 나타낸다.
상기한 스코트 변압기(11)와 단권 변압기(AT)는 변전소(12)내에 설치되는 구성으로 이루어진다.
상기한 단권변압기(AT)는 변전소(12) 이외에도, 보조급전구분소(Sub-Sectioning Post, SSP), 급전구분소(Sectioning Post, SP) 등에 설치된다.
상기한 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 전기차용 교류 급전 시스템의 작용은 다음과 같다.
변전소(12)에 설치되어 있는 스코트 변압기(11)는 전력 계통(10)으로부터 공급되는 154KV의 교류전압을 수전받아 90도의 위상차를 갖는 M상과 T상에 각각 55KV로 변압하여 단권 변압기(AT)로 급전한다.
상기한 단권 변압기(AT)는 스코트 변압기(11)와 함께 변전소(12)내에 설치되어 스코트 변압기(11)로부터 급전되는 55KV 교류전압을 27.5KV로 변압하여 전기차(13)로 공급함으로써 전기차(13)가 운행될 수 있도록 한다.
상기한 단권변압기(AT)는 코일의 일부가 1차와 2차 회로에 공용으로 되어 있는 특수한 형의 변압기로서 오토트랜스라고도 한다. 단자 abc를 갖는 단권변압기(AT)서 단자 a와 b 사이에 1차 또는 2차 코일이 단독으로 있는 부분을 직렬코일이라고 하며, 단자 b와 c 사이에 1차 코일과 2차 코일이 공통으로 있는 부분을 분로(分路)코일이라 한다. 단자 a와 b 사이의 권선전압과 전류의 곱을 자체용량 또는 고유용량이라고 한다. 부하용량은 강압용의 경우 b와 c 사이의 전압과 전류의 곱이고, 승압용의 경우 a와 c 사이의 전압과 전류의 곱이다. 부하용량은 자체용량보다 크다. 전압이 높은 a와 c 사이의 감은 수를 nH, 전압이 낮은 b와 c사이의 감은 수를 nL이라고 하면, VH : VL = nH : nL 의 관계가 성립한다. 전압이 높은 쪽과 낮은 쪽의 전류를 각각 IH, IL이라고 할 때, 에너지보존법칙에 따라 VH IH ㄹ≒ VL IL 이 성립하므로 IH : IL ≒ nL : nH 의 관계도 성립한다.
만일, 단권 변압기(AT)를 탭을 이용하여 1:1이 아닌 1:N(1은 전차선측, N은 급전선측으로서 N은 1이하이다)으로 변화를 주면 전압강하를 보상할 수 있게 되며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 교류 급전시스템의 거리대 전차선 전압의 그래프로서 10Km를 주기로 전차선 전압이 보상되고 있는 모습을 보여주고 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 교류 급전시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 교류 급전시스템의 거리대 전차선 전압의 그래프이다.

Claims (5)

  1. 계통으로부터 공급되는 154KV의 교류전압을 수전받아 90도의 위상차를 갖는 M상과 T상에 각각 55KV로 변압하여 급전하기 위한 스코트 변압기와,
    상기한 스코트 변압기에 연결되어 전압강하를 보상하는 단권 변압기를 포함하여 이루어지며,
    상기한 단권 변압기는 탭을 이용하여 1:N(1은 전차선측, N은 급전선측으로서 N은 1이하이다)으로 설정되며,
    상기한 스코트 변압기와 단권 변압기는 변전소내에 설치되며,
    상기한 단권변압기는 보조급전구분소(Sub-Sectioning Post, SSP)와, 급전구분소(Sectioning Post, SP)에 설치되며,
    단권 변압기(AT)를 탭을 이용하여 1:1이 아닌 1:N(1은 전차선측, N은 급전선측으로서 N은 1이하이다)으로 변화를 주면 전압강하를 보상함으로써 가선전압을 안정화시키는 것을 특징으로 하는 가선전압 안정화 기능을 구비한 직류 전동차용 급전시스템.
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