KR101686672B1

KR101686672B1 - Static inverter system of train

Info

Publication number: KR101686672B1
Application number: KR1020100052066A
Authority: KR
Inventors: 김동섭; 전지용; 명관 이
Original assignee: 김동섭
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2016-12-15
Also published as: KR20110132504A

Abstract

본 발명은 지하철, 전철, 경전철, 고속철도, 모노레일 차량 등과 같이 급전시스템에 의해 동력을 전달받아 운행하는 전동차의 보조전원시스템에 대한 것으로, 특히, 가선에 접촉된 판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 저압의 구형파 전원으로 변환하는 인버터부; 상기 인버터부에 접속되어, 상기 인버터부에서 인가되는 구형파 전원의 노이즈를 제거한 후, 구형파 전원으로 동작이 가능한 전동차 각 부하(에어컨, 컴프레서, 히터)에 구형파 전원을 공급하는 구형파전원공급부; 및, 상기 인버터부에 접속되어, 상기 인버터부에서 인가되는 구형파 전원을 정현파 교류전원과 직류전원으로 변환하여 정현파 교류전원이 필요한 부하 및, 직류전원이 필요한 부하에 공급하는 비구형파전원공급부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전동차용 부하 분산 보조전원시스템 및 보조전원 공급 방법이다.
이러한 본 발명은, 특히, 보조전원시스템에 의해 전원을 공급받아 동작하는 전동차 각 부하의 특성을 분석하여 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하와, 정현파 전원으로 동작하는 부하를 구분한 후, 상기 각 부하의 특성, 용도 및, 용량에 맞도록 보조전원시스템을 구성하여 불필요한 트랜스포머의 사용을 배제함으로써, 첫째, 보조전원시스템의 크기와 무게를 줄이고, 둘째, 설치, 취급, 유지 및, 보수가 용이하도록 하고, 셋째, 불필요한 전력 변환 손실을 방지하여 에너지 효율을 향상시키며, 넷째, 특수 소자의 사용을 배제시켜 용이하게 제작할 수 있게 되는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an auxiliary power system for a train which receives power by a power supply system such as a subway, a subway, a light rail, a high-speed railway, a monorail vehicle, To a low-voltage rectangular wave power source; A square wave power supply unit connected to the inverter unit and supplying square wave power to each load (air conditioner, compressor, heater) of a train electric motor which can operate as a square wave power source after removing the noise of the square wave power supplied from the inverter unit; And an unselected-wave power supply unit connected to the inverter unit, for converting the square-wave power supplied from the inverter unit into a sinusoidal-wave alternating-current power and a direct-current power and supplying the load requiring the sinusoidal-wave alternating-current power and the load requiring the direct- And an auxiliary power supply system for an electric vehicle.
Particularly, the present invention analyzes the characteristics of each load of an electric motor operated by receiving power from an auxiliary power system to separate a load capable of operating as a square wave power source and a load operating as a sine wave power source, Second, it is possible to reduce the size and weight of the auxiliary power system, and to facilitate the installation, handling, maintenance and repair of the auxiliary power system by eliminating the unnecessary use of the transformer by configuring the auxiliary power system according to characteristics, Third, unnecessary power conversion loss is prevented to improve energy efficiency. Fourth, the use of a special device is eliminated, and the device can be easily manufactured.

Description

{STATIC INVERTER SYSTEM OF TRAIN} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 지하철, 전철, 경전철, 고속철도, 모노레일 차량 등(이하, "전동차"라 한다)과 같이 급전시스템에 의해 동력을 전달받아 운행하는 전동차의 보조전원시스템에 대한 것으로, 특히, 보조전원시스템에 의해 전원을 공급받는 전동차 각 부하의 특성을 분석한 후, 상기 각 부하의 특성, 용도 및, 용량에 맞도록 보조전원시스템을 구성하여 불필요한 트랜스포머의 사용을 배제함으로써, 첫째, 보조전원시스템의 크기와 무게를 줄이고, 둘째, 설치, 취급, 유지 및, 보수가 용이하도록 하며, 셋째, 불필요한 전력 변환 손실을 방지하여 에너지 효율을 향상시킨 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auxiliary power system for an electric vehicle that receives power by a power supply system such as a subway, a subway, a light rail, a high-speed railway, a monorail vehicle, It is necessary to analyze the characteristics of each load of the electric car supplied by the power source and then configure the auxiliary power system to suit the characteristics, use and capacity of each load to exclude the unnecessary use of the transformer. Secondly, it is easy to install, handle, maintain and repair. Third, it improves energy efficiency by preventing unnecessary power conversion loss.

또한, 트랜스포머의 용량을 감소시켜 특수 소자의 사용을 배제하여 일반 범용 소자나 산업용 소자를 사용할 수 있도록 함으로써 제작이 용이하도록 함은 물론, 생산비용을 저감시킨 것이다.
In addition, by reducing the capacity of the transformer and eliminating the use of special devices, general general-purpose devices and industrial devices can be used, thereby facilitating fabrication and reducing production costs.

주지하다시피 지하철, 전철, 경전철, 고속철도, 모노레일 차량 등과 같은 전동차는 선로 주변에 설치된 급전시스템에서 전원을 공급받아 운행한다.As we all know, electric trains such as subways, trains, light railways, high-speed railways, and monorail vehicles are powered by power supply systems installed around the tracks.

도2는 선로 주변에 설치된 가선(架線)(20)에 판타그래프(PANTAGRAPH)(30)를 접촉시켜 전동차(10)에 전원을 공급하는 전동차 급전시스템의 일례를 나타낸 것이다.Fig. 2 shows an example of a railroad feed system in which a phantagraph (PANTAGRAPH) 30 is brought into contact with a crossover line 20 provided around a line to supply power to the railroad car 10.

전동차 급전시스템은 전동차 추진 모터에 전원을 공급하는 주전원장치와, 추진 모터를 제외한 기타 장치, 예를 들어, 에어컨, 히터, 컴프레서, 전등 및, 제어장치 등에 전원을 공급하는 보조전원장치로 이루어진다.The electric motor vehicle feed system is composed of a main power supply unit for supplying power to the electric motor propulsion motor and an auxiliary power supply unit for supplying power to other devices except for the propulsion motor such as an air conditioner, a heater, a compressor, a lamp and a control device.

상기 에어컨이라 함은 에어컨 컴프레서를 말하는 것이며, 상기 컴프레서라 함은 전동차 출입문 개폐와, 브레이크 작동에 필요한 공기 압력을 제공하는 컴프레서를 말한다. 이하 같다.The air conditioner refers to an air conditioner compressor, and the compressor refers to a compressor that provides air pressure necessary for opening and closing a door of a motor vehicle and for operating a brake. The same shall apply hereinafter.

주전원장치는 가선(20)에 접촉된 판타그래프(30)를 통해 인가되는 통상 1,500V의 직류전원(25,000V 교류가 인가되는 구간에서는 1,500V 직류로 변환)을 DC-DC 컨버터와 VVVF(VARIABLE VOLTAGE VARIABLE FREQUENCY) 인버터를 통해 교류전원으로 변환하여 상기 추진 모터에 공급하는 기능을 수행한다.The main power supply unit is connected to a DC-DC converter and VVVF (VARVABLE VOLTAGE), which is a direct current power source of 1,500 V applied through the phantagraph 30 contacted with the ground line 20 VARIABLE FREQUENCY) converts the AC power to AC power through an inverter and supplies the AC power to the propulsion motor.

보조전원장치는 상기 판타그래프(30)를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 인버터를 통해 저압의 구형파(矩形波) 전원으로 변환하고, 상기 구형파 전원을 트랜스포머를 통해 정현파(正弦波) 전원으로 파형 정형한 후, 이 정현파 교류 전원 대부분(약 80%)으로 에어컨, 히터, 컴프레서 등에 공급하고, 그 일부(약 20%)를 변환하여(AC 220V, DC 100V 등) 전등, 제어장치 및 기타 장치에 공급하는 기능을 수행한다.The auxiliary power unit converts a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph 30 to a low-voltage rectangular-wave power source through an inverter, and converts the square-wave power into a sinusoidal wave power through a transformer (AC 220V, DC 100V, etc.) to some parts (about 20%) and supplies them to lamps, control devices and other devices .

이를 다시 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail as follows.

도3은 종래 보조전원장치의 일례를 나타낸 것으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 가선(20)에 접촉된 판타그래프(30)를 통해 인가되는 1,500V 직류전원을 380V 구형파 전원으로 변환하는 인버터부(50); 트랜스포머로 이루어지며 상기 인버터부(50)에서 출력되는 380V 구형파 전원을 380V 정현파 전원으로 변환하는 파형정형부(60); 교류전원변환부(71)와 직류전원변환부(72)로 이루어져 상기 파형정형부(60)에서 출력되는 380V 정현파 전원의 일부를 AC 220V, AC 75V, DC 100V, DC 24V, DC 30V 등으로 변환하는 전원변환부(70); 및, 부하부(80)로 이루어진다.3 shows an example of a conventional auxiliary power source apparatus. As shown in the drawing, an inverter unit (not shown) for converting a 1,500 V DC power source applied through a phantograph 30 contacting a crossover line 20 into a 380 V square wave power source 50); A waveform shaping unit 60 composed of a transformer and converting the 380V square wave power output from the inverter unit 50 into a 380V sinusoidal power supply; A part of the 380V sinusoidal wave power output from the waveform shaping unit 60 is converted into AC 220V, AC 75V, DC 100V, DC 24V, DC 30V, etc. by the AC power source conversion unit 71 and the DC power source conversion unit 72 A power conversion unit 70; And a load unit 80. [

이러한 종래의 보조전원장치는 상기 판타그래프(30)를 통해 인가되는 1,500V 직류전원(25,000V 교류가 인가되는 구간에서는 1,500V 직류로 변환)을 인버터부(50)의 인버터를 통해 380V 구형파(矩形波)로 변환하고, 상기 인버터부(50)에서 출력되는 380V 구형파 전원을 파형정형부(60)의 트랜스포머를 통해 380V 정현파(正弦波) 교류전원으로 변환한 후, 상기 파형정형부(60)에서 출력되는 380V 정현파 교류전원의 대부분(약 80%)을 에어컨, 히터, 컴프레서 등에 공급하고, 그 나머지(약 20%)를 상기 전원변환부(70)를 통해 AC 220V, AC 75V, DC 100V, DC 24V, DC 30V 등으로 변환하여 전등, 배터리, 제어장치 및 기타 장치에 공급하였다.The conventional auxiliary power supply unit supplies a 1,500 V direct current power (converted to 1,500 V direct current in the period of 25,000 V alternating current) applied through the phantagraph 30 to a 380 V rectangular wave And converts the 380V square wave power output from the inverter unit 50 into a 380V sinusoidal AC power through a transformer of the waveform shaping unit 60. The waveform shaping unit 60 converts (About 80%) of the output 380V sinusoidal AC power source is supplied to the air conditioner, the heater, the compressor and the like, and the remaining (about 20%) is supplied to the AC power source through the power conversion unit 70 using AC 220V, AC 75V, DC 100V, DC 24V, DC 30V, etc., and supplied it to lamps, batteries, control devices and other devices.

그러나, 상기와 같은 종래의 보조전원장치는 상기 인버터부(50)를 통해 변환한 380V 구형파 전원 모두를 파형정형부(60)를 이루는 하나의 트랜스포머를 통해 정현파로 변환한 후 각 부하에 공급하므로 인해 첫째, 트랜스포머가 커져 제작, 이동, 설치, 운영 및, 보수가 어렵고 비용이 증가한다는 문제점이 있고, 둘째, 불필요한 전력 변환 손실을 야기해 에너지 효율을 저하시킨다는 문제점이 있으며, 셋째, 트랜스포머가 고장나면 해당 보조전원장치의 전원공급이 중단되어 다른 보조전원장치에서 전원을 공급받아야 함은 물론, 이로 인해 정상적인 전원 공급이 어렵다는 문제점 등이 있었다.However, in the conventional auxiliary power supply as described above, all the 380V square-wave power sources converted through the inverter unit 50 are converted into sinusoidal waves through one transformer constituting the waveform shaping unit 60 and then supplied to the respective loads First, there is a problem that the transformer becomes large, which makes it difficult to manufacture, move, install, operate, and repair the transformer and increase the cost. Second, there is a problem that unnecessary power conversion loss is caused and energy efficiency is lowered. Third, The power supply of the auxiliary power supply is interrupted, and the power is supplied from the other auxiliary power supply unit. In addition, there is a problem that the normal power supply is difficult.

일반적으로 10량 편성 전동차를 기준으로 할 때 통상 3개의 판타그래프와 3개의 보조전원장치가 설치되어 상기 1개의 보조전원장치가 3량 내지 4량의 객차에 전원을 공급한다.Generally, when a ten-car train is used as a reference, three pantographs and three auxiliary power sources are usually provided, and the one auxiliary power source supplies power to three to four car carriages.

보조전원장치의 용량은 전동차의 기술 발전 및 편의시설 증가와 더불어 지속적으로 증가하여 초기 90KVA에서 현재 200KVA까지 증가하는 상태이며, 이러한 종래 보조전원장치에 있어서 구형파 전원을 정형파로 정형하는 트랜스포머는 하나로 제작되어 있다.The capacity of the auxiliary power supply device is continuously increased with the increase of the technological development and convenience facilities of the electric motor and it is increasing from the initial 90 KVA to the present 200 KVA. In such a conventional auxiliary power supply device, the transformer for shaping the square wave power into a square wave is manufactured as one have.

그러나 200KVA 용량을 갖는 트랜스포머는 첫째, 산업용 소자가 아니라 별도 제작하는 특수 소자여서 제작이 어렵고 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있고, 둘째, 부피가 크고 무거워 전동차 내의 설치 공간 마련이 자유롭지 못하고 공간을 많이 차지함은 물론, 설치, 변경, 보수 시 특장차(지게차)를 사용하여 운반하여야 한다는 문제점이 있고, 셋째, 트랜스포머가 고장 등의 이유로 제 기능을 수행하지 못할 경우에는 이를 통해 공급하는 3량, 또는 4량의 전원 공급이 차단되어 다른 보조전원장치로부터 급전 받아야 한다는 문제점 및, 기능을 상실한 보조전원장치와 급전을 행하는 보조전원장치로부터 전력을 공급받는 객차의 전원 공급량이 반으로 줄어 해당 객차 각 장치의 사용이 제한된다는 문제점이 있으며, 넷째, 대용량 트랜스포머에 구형파 전원을 공급하는 인버터 용량 역시 대용량으로 설계하여야 하므로 인해 크기, 무게, 방열 대책 등 인버터 설계가 용이하지 않고 비용이 상승하게 된다는 문제점 등이 있었다.However, the transformer having a capacity of 200 kVA is problematic in that it is difficult to manufacture and costly because it is a special device manufactured separately, not an industrial device. Second, the bulky and heavy transformer is not free to install space in a train, Third, when the transformer fails to perform its function due to a failure or the like, there is a problem in that it is necessary to use a three-piece or four-piece power supply The power supply from the other auxiliary power supply unit is interrupted and the power supply from the auxiliary power supply unit that lost the function to the auxiliary power supply unit that supplies power is reduced to half, Fourth, a square-wave power supply is required for a large-capacity transformer. The inverter capacity to be supplied must also be designed in a large capacity, which causes problems such as size, weight, and measures against heat dissipation, which are not easy to design the inverter and increase the cost.

한편, 상술한 바와 같이, 보조전원장치의 트랜스포머를 통해 정형된 정현파 교류전원의 약 80%는 에어컨, 히터, 컴프레서에 공급되고, 약 20%는 전등, 배터리 충전용 전원, 제어장치 및 기타 장치에 공급된다.As described above, about 80% of the sinusoidal AC power source formed through the transformer of the auxiliary power source is supplied to the air conditioner, the heater and the compressor, and about 20% is supplied to the lamp, the battery charging power source, .

그러나, 보조전원장치에서 정현파 교류 전원을 공급받는 상기 에어컨이나 히터 및 컴프레서는 굳이 정현파 전원이 아니라 구형파 전원이라 하더라도 그 동작에 지장이 없다.However, the air conditioner, the heater, and the compressor, which are supplied with the sinusoidal AC power from the auxiliary power unit, are not limited to the sinusoidal wave power source but may operate even if it is a rectangular wave power source.

이를 다시 설명하면 다음과 같다.This will be described as follows.

주지하다시피 전동차의 에어컨이나 히터, 컴프레서 등은 리액턴스 부하, 또는 레지스턴스 부하로 그 동작 특성상 전압과 전류 값만 맞추어주면 입력 전원 파형이 정현파 전원이 아니라 구형파 전원이라 하더라도 아무 문제없이 정상 동작한다.As it is known, the air conditioner, heater, and compressor of a train are reactance load or resistive load, so that only the voltage and current values are matched to operate the input power source, the input power waveform works normally without any problem even if it is a square wave power source.

그러나 종래의 보조전원장치는 인버터부에서 출력되는 구형파 전원 모두를 트랜스포머를 통해 정현파 전원으로 파형 정형을 한 후 전원공급을 하므로 인해 불필요한 전력변환 손실이 발생함은 물론 트랜스포머가 커지고, 인버터 용량이 필요 이상으로 커지게 된다는 문제점 등이 있었다.However, in the conventional auxiliary power supply device, all of the square wave power outputted from the inverter section is waveform-shaped through a transformer and then supplied with power, unnecessary power conversion loss occurs, and the transformer becomes large. As shown in Fig.

실질적으로 에어컨, 히터, 컴프레서에서 소비되는 전력은 약 165KVA로 보조전원장치에서 공급되는 전력의 약 80%에 해당된다.In fact, the power consumed by the air conditioner, the heater, and the compressor is about 165KVA, which is about 80% of the power supplied by the auxiliary power supply.

따라서 종래의 보조전원장치의 경우 상기 165KVA에 해당하는 용량의 트랜스포머를 불필요하게 구비하여야 하였고, 이로 인해 상술한 바와 같은 문제점 등이 발생하였다.
Therefore, in the case of the conventional auxiliary power source device, the transformer having the capacity corresponding to 165 KVA was unnecessarily provided, which causes the above-described problems.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 보조전원시스템에 의해 전원을 공급받아 동작하는 전동차 각 부하의 특성을 분석하여 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하와, 정현파 전원으로 동작이 가능한 부하를 구분한 후, 상기 각 부하의 특성, 용도 및, 용량에 맞도록 보조전원시스템을 구성하여 불필요한 트랜스포머의 사용을 배제함으로써, 첫째, 보조전원시스템의 크기와 무게를 줄이고, 둘째, 설치, 취급, 유지 및, 보수가 용이하도록 하고, 셋째, 불필요한 전력 변환 손실을 방지하여 에너지 효율을 향상시키며, 넷째, 특수 소자의 사용을 배제하여 제작이 용이하도록 한 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템 및 보조전원 공급 방법"을 제공하기 위한 것이다.
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a load capable of operating as a square-wave power source by analyzing characteristics of each load of an electric- It is possible to reduce the size and weight of the auxiliary power system by firstly discriminating the loads that can be operated and by eliminating the use of unnecessary transformers by configuring the auxiliary power system according to the characteristics, Third, it improves the energy efficiency by preventing unnecessary power conversion loss. Fourth, it is possible to eliminate the use of special devices and make it easy to manufacture. And an auxiliary power supply method ".

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 “전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 구성1은,In order to achieve the above object, a configuration 1 of a load distribution auxiliary power system for a railway vehicle according to the present invention comprises:

가선에 접촉된 판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 저압의 구형파 전원으로 변환하는 인버터부;An inverter unit for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantograph in contact with a crossover to a low-voltage rectangular-wave power;

상기 인버터부에 접속되어, 상기 인버터부에서 인가되는 구형파 전원의 노이즈를 제거한 후, 구형파 전원으로 동작이 가능한 전동차 각 부하(에어컨, 컴프레서, 히터 등)에 구형파 전원을 공급하는 구형파전원공급부; 및,A square wave power supply unit connected to the inverter unit to remove a noise of a square wave power applied from the inverter unit and then supply a rectangular wave power to each load (air conditioner, compressor, heater, etc.) of a train electric vehicle capable of operating as a square wave power supply; And

상기 인버터부에 접속되어, 상기 인버터부에서 인가되는 구형파 전원을 정현파 교류전원과 직류전원으로 변환하여 정현파 교류전원이 필요한 부하 및, 직류전원이 필요한 부하에 공급하는 비구형파전원공급부;를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.And a non-rectangular-wave power supply unit connected to the inverter unit, for converting a rectangular-wave power source applied from the inverter unit into a sinusoidal-wave alternating-current power source and a direct-current power source and supplying the load requiring the sinusoidal- As a feature of the technical construction.

상기 인버터부는, The inverter unit includes:

고압의 직류전원을 저압의 3상 구형파 전원으로 변환하는 인버터회로부; 및,An inverter circuit part for converting a high-voltage direct-current power supply into a low-voltage three-phase square-wave power supply; And

상기 인버터회로부의 인버팅 동작을 제어하는 인버터제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And an inverter control unit for controlling an inverter operation of the inverter circuit unit.

인버터회로부는 스위칭 트랜지스터로 이루어져 직류전원을 3상 구형파 전원으로 변환하는 공지의 인버터회로로 구성됨이 바람직하다.It is preferable that the inverter circuit portion is constituted by a known inverter circuit which is composed of a switching transistor and converts the DC power source into a three-phase square wave power source.

상기 인버터제어부는 마이컴으로 구성되어 상기 인버터회로부의 스위칭 동작을 제어함이 바람직하다.Preferably, the inverter control unit includes a microcomputer and controls a switching operation of the inverter circuit unit.

인버터회로부와 인버터제어부의 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.The operation of the inverter circuit unit and the inverter control unit is the same as well known, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 구형파전원공급부는,The square wave power supply unit includes:

상기 인버터부에서 출력되는 구형파 전원에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부;로 구성됨을 특징으로 한다.And a filter unit for removing noise included in the square wave power outputted from the inverter unit.

상기 구형파전원공급부는,The square wave power supply unit includes:

상기 인버터부에서 출력되는 구형파 전원에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부; 및,A filter unit for removing noise included in the square wave power outputted from the inverter unit; And

필터부를 통과한 전원 공급을 제어하는 차단스위치부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a cutoff switch unit for controlling the power supply passed through the filter unit.

상기 필터부는 상기 인버터부에서 출력되는 구형파 전원의 스위칭 노이즈를 제거하는 LC필터로 구성됨이 바람직하다.Preferably, the filter unit includes an LC filter that removes switching noise of the rectangular wave power output from the inverter unit.

이러한 필터부는 상기 인버터부에서 출력되는 구형파 전원에 포함된 스위칭 노이즈를 제거함으로써 파형 정형 없이 부하에 인가하기 위한 것이다.
The filter unit removes the switching noise included in the square wave power output from the inverter unit and applies the waveform to the load without shaping the waveform.

상기 차단스위치부는, 소정의 제어신호(전동차 제어부에서 발생하는 제어신호, 또는 기관사가 조작하는 제어신호)에 의해 동작하는 상시 오프(OFF) 상태인 스위치(a 접점 스위치)와 상시 온(ON) 상태인 스위치(b 접점 스위치)로 구성됨이 바람직하다.The shut-off switch unit is connected to a switch (a contact switch) which is always in an OFF state operated by a predetermined control signal (a control signal generated by a train control unit or a control signal operated by an engineer) In switch (b contact switch).

상기 비구형파전원공급부는,The non-rectangular wave power supply unit includes:

상기 인버터부에 접속되어, 상기 인버터부에서 인가되는 구형파 전원을 정현파 교류전원으로 변환하는 파형정형부; 및,A waveform shaping unit connected to the inverter unit for converting the square wave power applied from the inverter unit to a sinusoidal AC power; And

상기 파형정형부에서 인가되는 교류전원을 하나 이상의 직류전원, 또는 하나 이상의 교류전원으로 변환하는 전원변환부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a power conversion unit converting the AC power applied from the waveform shaping unit to one or more DC power sources or one or more AC power sources.

상기 파형정형부는 트랜스포머로 구성됨이 바람직하다.It is preferable that the waveform shaping unit is constituted by a transformer.

상기 파형정형부에서 인가되는 구형파 전원을 정현파 교류전원으로 변환할 경우에는 하나 이상의 교류전원으로 변환함을 특징으로 한다.And converts the square wave power supplied from the waveform shaping unit into at least one AC power when converting the square wave power into the sinusoidal AC power.

즉, 파형정형부를 이루는 트랜스포머의 1차 측과 2차 측의 권선비를 달리하여 특정한 교류전원으로 변환되도록 하거나, 또는 멀티 탭을 사용하여 두 개 이상의 교류전원(예: AC220V, AC75V 등)으로 변환되도록 한다.That is, the transformer forming the waveform shaping unit is transformed into a specific alternating current power by varying the winding ratio between the primary side and the secondary side, or alternatively, converted into two or more alternating current sources (for example, AC220V, AC75V, etc.) do.

이러한 파형정형부는 트랜스포머의 권선비를 조절하여 2차 측 전압을 설정함으로써 별도의 트랜스포머 없이 원하는 교류전원을 얻을 수 있도록 한 것이다.The waveform shaping unit is configured to obtain the desired alternating current power without a separate transformer by setting the secondary voltage by adjusting the turns ratio of the transformer.

즉, 전원변환부에서 별도의 트랜스포머를 사용하여 변환하여야 하는 교류전원 값을 파형정형부에서 파형 정형에 사용된 트랜스포머를 사용하여 얻을 수 있도록 한 것이다.That is, the AC power value to be converted by the power conversion unit using a separate transformer can be obtained by using the transformer used for waveform shaping in the waveform shaping unit.

예를 들어, 파형정형부를 이루는 트랜스포머의 1차 측 코일과 2차 측 코일의 권선비를 조절하고, 또한 중간 탭을 인출하여 상기 인버터부에서 출력되는 380V 구형파 전원을 220V 정현파 교류전원과 75V 정현파 교류전원이 되도록 할 수 있다.For example, the winding ratio of the primary side coil and the secondary side coil of the transformer constituting the waveform shaping part is adjusted, and the middle tap is drawn out, and the 380V square wave power output from the inverter part is converted into a 220V sinusoidal AC power and a 75V sinusoidal AC power .

상기 전원변환부는, 상기 파형정형부에서 출력되는 교류전원을 각기 다른 전압을 갖는 하나 이상의 직류전원으로 변환함을 특징으로 한단.Wherein the power conversion unit converts AC power output from the waveform shaping unit into at least one DC power having different voltages.

상기 전원변환부는, 상기 파형정형부에서 출력되는 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 3상 정류회로 및 DC-DC 컨버터로 구성됨이 바람직하다.Preferably, the power conversion unit comprises a three-phase rectifier circuit and a DC-DC converter for converting the three-phase AC power outputted from the waveform shaping unit into DC power.

상기 전원변환부는, 상기 파형정형부에서 출력되는 교류전원을 각기 다른 전압을 갖는 하나 이상의 교류전원 및 직류전원으로 변환함을 특징으로 한다.The power conversion unit converts the AC power output from the waveform shaping unit into at least one AC power source and a DC power source having different voltages.

트랜스포머를 사용하여 파형정형부에서 출력되는 교류전원을 다른 전압을 갖는 교류전원으로 변환하는 구성 및 동작이나, 상기 3상 정류회로, DC-DC 컨버터의 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.The configuration and operation of converting the alternating current power outputted from the waveform shaping section to an alternating current power having a different voltage by using a transformer and the construction and operation of the three-phase rectifying circuit and the DC-DC converter are known, Is omitted.

이와 같이 구성된 본 발명의 기술적 사상에 의한 구성1은, 특히, 보조전원시스템에 의해 전원을 공급받아 동작하는 전동차 각 부하의 특성을 분석하여 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하에는 파형정형부의 트랜스포머를 통한 파형 정형 없이 인버터부에서 출력되는 구형파 전원을 인가하고, 정현파 전원이 필요한 부하에는 파형정형부를 통해 구형파를 정현파로 변환하여 인가함으로써 트랜스포머의 용량 및 크기를 줄여(약 80% 감소) 종래의 문제점을 해결함에 특징이 있다.The constitution 1 according to the technical idea of the present invention constituted as described above is characterized in that the characteristic of each load of an electric motor operated by the supply of power by the auxiliary power supply system is analyzed and a load capable of being operated by a square wave power source is supplied with a waveform through the transformer of the waveform shaping unit The square-wave power source that is output from the inverter unit is applied without shaping, and the square-wave is converted into a sinusoidal wave through the waveform shaping unit and applied to a load requiring a sinusoidal power source to reduce the capacity and size of the transformer Feature.

본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 구성2는,The configuration 2 of the "load distribution auxiliary power system for a train"

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 에어컨 동작 전압인 저압의 구형파 전원으로 변환하여 전동차 에어컨에 인가하는 에어컨용전원공급부;A power supply unit for an air conditioner for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power source,

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 히터 동작 전압인 저압의 구형파 전원으로 변환하여 전동차 히터에 인가하는 히터용전원공급부;A heater power supply unit for converting a high-voltage DC power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power source, which is a heater operation voltage, and applying the converted power to the electric heater;

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 컴프레서 동작 전압인 저압의 구형파 전원으로 변환하여 전동차 컴프레서에 인가하는 컴프레서용전원공급부; 및,A power supply for a compressor for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagon to a low-voltage rectangular-wave power source, which is a compressor operating voltage, and applying the converted power to the electric motor- And

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전압을 저압의 구형파 전원으로 변환하고, 상기 저압의 구형파 전원을 정현파 교류전원으로 변환한 후, 첫째, 상기 정현파 교류전원을 정현파 교류전원을 필요로 하는 부하에 공급하고, 둘째, 상기 정현파 교류전원을 직류전원으로 변환하여 직류전원을 필요로 하는 부하에 공급하는 비구형파부하용전원공급부;를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.The square-wave power source is converted into a sinusoidal-wave alternating-current power, and then the sinusoidal-wave alternating-current power is supplied to a load requiring the sinusoidal-wave alternating-current power. And second, a non-rectangular wave power supply unit for converting the sinusoidal AC power supply to a DC power supply and supplying the DC power to a required load.

상기 에어컨용전원공급부는,The air conditioner power supply unit includes:

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 에어컨 동작 전압인 저압의 구형파 전원으로 변환하는 에어컨인버터부; 및,An air conditioner inverter unit for converting a high-voltage DC power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power source, which is an air conditioner operating voltage; And

상기 에어컨인버터부에서 인가되는 구형파 전원의 노이즈를 제거하는 에어컨필터부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And an air conditioner filter unit for removing noise of a square wave power applied from the air conditioner inverter unit.

상기 에어컨용전원공급부는, 상기 에어컨필터부와 에어컨 사이에 접속되어 전원 공급을 제어하는 에어컨차단스위치부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The power supply unit for the air conditioner further includes an air conditioner switch unit connected between the air conditioner filter unit and the air conditioner to control power supply.

상기 히터용전원공급부는,The heater power supply unit includes:

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 히터 동작 전압인 저압의 구형파 전원으로 변환하는 히터인버터부; 및,A heater inverter unit for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power source which is a heater operating voltage; And

상기 히터인버터부에서 인가되는 구형파 전원의 노이즈를 제거하는 히터필터부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a heater filter unit for removing noise of a square-wave power source applied from the heater inverter unit.

상기 히터용전원공급부는, 상기 히터필터부와 히터 사이에 접속되어 전원 공급을 제어하는 히터차단스위치부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The heater power supply unit may further include a heater cutoff switch unit connected between the heater filter unit and the heater to control power supply.

상기 컴프레서용전원공급부는,The compressor power supply unit includes:

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 컴프레서 동작 전압인 저압의 구형파 전원으로 변환하는 컴프레서인버터부; 및,A compressor inverter unit for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power, which is a compressor operating voltage; And

상기 컴프레서인버터부에서 인가되는 구형파 전원의 노이즈를 제거하는 컴프레서필터부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a compressor filter unit for removing noise of a square wave power applied from the compressor inverter unit.

상기 컴프레서용전원공급부는, 상기 컴프레서필터부와 컴프레서 사이에 접속되어 전원 공급을 제어하는 컴프레서차단스위치부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The compressor power supply unit may further include a compressor shutoff switch unit connected between the compressor filter unit and the compressor to control power supply.

상기 비구형파부하용전원공급부는,The non-rectangular wave power supply unit includes:

판타그래프를 통해 인가되는 고압의 직류전원을 저압의 구형파 전원으로 변환하는 정현파인버터부;A sinusoidal inverter unit for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power;

상기 정현파인버터부에 접속되어, 상기 정현파인버터부에서 인가되는 구형파 전원을 정현파 교류전원으로 변환하는 정현파파형정형부; 및,A sinusoidal waveform shaping unit connected to the sinusoidal inverter unit and converting a square wave power applied from the sinusoidal inverter unit to a sinusoidal AC power; And

상기 정현파파형정형부에서 인가되는 교류전원을 하나 이상의 직류전원, 또는 하나 이상의 교류전원으로 변환하는 정현파전원변환부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a sine wave power converting unit converting the AC power applied from the sinusoidal waveform shaping unit into one or more DC power sources or one or more AC power sources.

이와 같이 구성된 본 발명의 기술적 사상에 의한 구성2는, 특히, 전동차 각 부하의 특성 및 용량에 적합한 다수개의 전원공급부를 구성하여 구형파나 정현파, 또는 직류를 인가함으로써 트랜스포머의 크기 및 용량을 감소시키고, 인버터의 용량을 감소시켜 소형의 산업용 소자를 사용하여 보조전원시스템을 구성할 수 있음은 물론, 어느 하나의 전원공급부가 고장나더라도 다른 부하에 영향을 미치지 않게 함에 특징이 있다.The constitution 2 according to the technical idea of the present invention constituted as above constitutes a plurality of power supply parts suited to the characteristics and capacities of the respective loads of the electric train and reduces the size and the capacity of the transformer by applying a square wave, a sinusoidal wave, The capacity of the inverter can be reduced so that the auxiliary power system can be constructed using a small industrial device and at the same time, even if any one of the power supply parts fails, it is not influenced by other loads.

한편, 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템의 전원 공급 방법"은,On the other hand, the "method of supplying power to the load distribution auxiliary power system for a train"

추진 모터에 구동 전원을 공급하는 주전원시스템과, 추진 모터 이외의 장치에 동작 전원을 공급하는 보조전원시스템으로 이루어져, 선로 주변에 설치된 가선에 판타그래프를 접촉시켜 공급받는 전원을 변환하여 전동차 각 부하에 인가하는 전동차 급전시스템에 있어서,It consists of a main power supply system that supplies driving power to the propulsion motor and an auxiliary power supply system that supplies operating power to devices other than the propulsion motor. In the electric railroad feeding system to which the present invention is applied,

상기 보조전원시스템의 전원 공급 방법은,The power supply method of the auxiliary power system includes:

보조전원시스템에 의해 전원을 공급받는 각 부하의 특성을 분석하여 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하와, 정현파 전원이 필요한 부하로 구분한 후, 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하에는 인버터에서 출력되는 구형파 전원을 파형 정형 없이 공급함을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.After analyzing the characteristics of each load that is supplied by the auxiliary power system, the load is divided into a load capable of operating as a square wave power supply and a load requiring a sinusoidal wave power, and a square wave power source The supply box without waveform shaping is characterized by its methodical structure.

상기 인버터에서 출력되는 구형파 전원을 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하에 인가할 경우에는 상기 구형파에 실린 스위칭 노이즈를 제거하여 공급함을 특징으로 한다.When the rectangular wave power outputted from the inverter is applied to a load operable as a square wave power supply, the switching noise on the square wave is removed and supplied.

상기 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하는, 에어컨 또는, 히터 또는, 컴프레서 중 어느 하나임을 특징으로 한다.The load capable of operating with the square wave power source is any one of an air conditioner, a heater, and a compressor.

상기 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하에 구형파를 인가할 경우에는, 각 부하의 전원 공급 특성(전압, 전류)에 맞는 전용 인버터를 각 부하마다 각기 구성하여 전원을 인가함을 특징으로 한다.
When a square wave is applied to a load capable of operating with the square wave power supply, a dedicated inverter matching each power supply characteristic (voltage, current) of each load is configured for each load, and power is applied.

본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템 및 보조전원 공급 방법"은, 특히, 보조전원시스템에 의해 전원을 공급받아 동작하는 전동차 각 부하의 특성을 분석하여 구형파 전원으로 동작이 가능한 부하와, 정현파 전원으로 동작하는 부하로 구분한 후, 상기 각 부하의 특성, 용도 및, 용량에 맞도록 보조전원시스템을 구성하여 불필요한 트랜스포머의 사용을 배제함으로써, 첫째, 보조전원시스템의 크기와 무게를 줄이고, 둘째, 설치, 취급, 유지 및, 보수가 용이하도록 하고, 셋째, 불필요한 전력 변환 손실을 방지하여 에너지 효율을 향상시키며, 넷째, 특수 소자의 사용을 배제시켜 용이하게 제작할 수 있게 되는 효과가 있다.
The load distributing auxiliary power supply system and auxiliary power supply method for a railway vehicle according to the present invention is characterized in that a load capable of operating as a square wave power source and a sine wave power source The size and the weight of the auxiliary power system are reduced. Second, the auxiliary power system is configured so as to match the characteristics, uses, and capacities of the loads, thereby eliminating the use of unnecessary transformers. Third, an unnecessary power conversion loss is prevented and energy efficiency is improved. Fourth, the use of a special device can be eliminated, and the device can be easily manufactured.

도 1 은 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 구성을 나타낸 블록도,
도 2 는 종래 전동차 급전시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 3 은 종래 보조전원시스템의 구성을 나타낸 구성도,
도 4 는 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 다른 구성을 나타낸 블록도,
도 5 는 본 발명에 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 실시예를 나타낸 회로블록도,
도 6 은 본 발명 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 다른 구성을 나타낸 블록도,
도 7 은 본 발명에 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템"의 다른 실시예를 나타낸 회로블록도,
도 8 은 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템의 전원 공급 방법"을 나타낸 흐름도,
도 9 는 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템의 전원 공급 방법"을 나타낸 다른 흐름도.1 is a block diagram showing a configuration of a load distribution auxiliary power system for a railway vehicle according to the present invention;
2 is a diagram showing a configuration of a conventional electric rail vehicle feeding system,
3 is a configuration diagram of a conventional auxiliary power system,
4 is a block diagram showing another configuration of the load distribution auxiliary power system for a railway vehicle according to the present invention;
Fig. 5 is a circuit block diagram showing an embodiment of a " load distribution auxiliary power supply system for a railroad car "
6 is a block diagram showing another configuration of the present invention "load distribution auxiliary power system for a train"
Fig. 7 is a circuit block diagram showing another embodiment of the " load distribution auxiliary power supply system for a railroad car "
8 is a flowchart showing a power supply method of a load distribution auxiliary power system for a railway vehicle according to the present invention,
9 is a flow chart showing another embodiment of the present invention "a power supply method of a load distribution auxiliary power system for a train".

상기와 같이 구성된 본 발명 "전동차용 부하 분산 보조전원시스템 및 보조전원 공급 방법"의 기술적 사상을 실시예들을 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical concept of the load distribution auxiliary power supply system and auxiliary power supply method for a railway vehicle according to the present invention will be described in detail.

설명을 함에 있어서 동일, 또는 유사한 구성 및 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 명칭 및 부호를 사용한다.
In the following description, the same or similar names and symbols are used for elements having the same or similar configurations and functions.

<실시예1>&Lt; Example 1 >

본 실시예1은 하나의 인버터를 사용하여 본 발명의 기술적 사상을 구현한 것을 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 구성1에 대한 실시예이다.The first embodiment shows an implementation of the technical idea of the present invention by using one inverter, and is an embodiment of the configuration 1 according to the technical idea of the present invention.

본 실시예1에 있어서 구형파전원공급부는 필터부와 차단스위치부로 구성한 것을 예로 하여 설명한다.In the first embodiment, the square-wave power supply unit is constructed by a filter unit and a shut-off switch unit.

또한, 본 실시예1에 있어서 비구형파전원공급부의 파형정형부는 트랜스포머의 1차 측 코일과 1차 측 코일의 권선비를 조절하고, 중간 탭을 내어 AC 220V와 AC75V를 출력하는 것을 예로 하여 설명하고, 전원변환부는 상기 파형정형부에서 출력되는 교류전원을 변환하여 DC 100V를 생성하고, 상기 DC 100V 전원을 DC-DC 컨버터를 통해 DC 30V 전원과 DC 24V 전원을 생성하는 것을 예로 하여 설명한다.In the first embodiment, the waveform shaping section of the non-rectangular-wave power supply section is described by taking the example in which the winding ratio of the primary side coil and the primary side coil of the transformer is adjusted and the intermediate tap is output to output AC 220V and AC 75V. The power conversion unit converts the AC power output from the waveform shaping unit to generate DC 100V and generates the DC 30V power and the DC 24V power through the DC-DC converter.

또한, 본 실시예에서는 판타그래프를 통해 DC 1,500V 전원이 인가되는 것을 예로 하여 설명한다.In this embodiment, a description will be given of an example in which a DC 1,500 V power source is applied through a phantagraph.

상기와 같이 본 실시예1을 구성한 이유는, 본 발명의 구성1에 따른 다른 실시예들은 본 실시예1로부터 용이하게 알 수 있기 때문이다.The reason for configuring the first embodiment as described above is that the other embodiments according to the configuration 1 of the present invention can be easily found from the first embodiment.

이하, 본 실시예1의 구성에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the first embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도4와 도5에서 도시되는 바와 같이, 인버터부(110)와 구형파 구동 부하부(140) 사이에 구형파전원공급부(120)를 접속하고, 상기 인버터부(110)와 정현파 및 직류 구동 부하부(150) 사이에 비구형파전원공급부(130)를 접속하며, 상기 인버터부(110)에 판타그래프(30)를 통해 공급되는 DC 1,500V가 인가되도록 접속하여 본 실시예1을 구성한다.4 and 5, a square-wave power supply unit 120 is connected between the inverter unit 110 and the rectangular-wave driving load unit 140. The square-wave power supply unit 120 is connected between the inverter unit 110 and the sinusoidal- The non-rectangular wave power supply unit 130 is connected between the power supply unit 150 and the inverter unit 110 so that 1,500 V of DC supplied through the phantagraph 30 is applied to constitute the first embodiment.

상기 인버터부(110)는 인버터회로부(111)와 인버터제어부(112)로 구성하고, 구형파전원공급부(120)는 필터부(121) 출력단에 차단스위치부(122)를 접속하여 구성하며, 비구형파전원공급부(130)는 파형정형부(131) 출력단에 전원변환부(132)를 접속하여 구성한다.The inverter unit 110 includes an inverter circuit unit 111 and an inverter control unit 112. The rectangular wave power supply unit 120 includes a cutoff switch unit 122 connected to an output end of the filter unit 121, The power supply unit 130 includes a power conversion unit 132 connected to an output terminal of the waveform shaping unit 131.

상기 인버터부(110)의 인버터회로부(111)는 인버터제어부(112)의 제어를 받아 3상의 구형파 전원을 생성하는 스위칭 트랜지스터로 구성하며, 상기 인버터제어부(112)는 마이컴으로 구성한다.The inverter circuit unit 111 of the inverter unit 110 is constituted by a switching transistor for generating a three-phase square wave power under the control of the inverter control unit 112. The inverter control unit 112 is composed of a microcomputer.

상기 구형파전원공급부(120)의 필터부(121)는 상기 인버터부(110)의 인버팅 동작 시 발생한 스위칭 노이즈를 제거하도록 코일(L1, L2, L3)과 콘덴서(C1, C2, C3)를 각 전원선에 접속하여 LC 필터는 구성한다.The filter unit 121 of the square wave power supply unit 120 may supply the coils L1, L2, and L3 and the capacitors C1, C2, and C3 to each other to remove switching noise generated during the inverter operation of the inverter unit 110 Connect to the power line to configure the LC filter.

상기 차단스위치부(122)는 상시 오프 되는 스위치(SW1, SW2, SW3)와 상시 온 되는 스위치(SW4, SW5, SW6)를 각 전원선에 접속하여 외부에서 인가되는 제어신호(전동차 제어부에서 발생하는 제어신호, 또는 기관사가 조작하는 제어신호)에 의해 구형파 구동 부하부(140)로의 전원 공급을 제어하도록 구성한다.The shutoff switch unit 122 connects the switches SW1, SW2, and SW3 that are normally turned off and the switches SW4, SW5, and SW6 that are normally turned on to the respective power supply lines and outputs control signals The control signal, or the control signal operated by the engineer) to control the supply of power to the rectangular-wave driving load section 140. [

상기 구형파 구동 부하부(140)는 구형파 전원을 인가하여도 정상 동작이 되는 부하로 에어컨, 히터, 컴프레서를 말한다.The square wave driving load unit 140 is a load that is normally operated even when a rectangular wave power is applied, and refers to an air conditioner, a heater, and a compressor.

상기 파형정형부(131)는 트랜스포머의 권선비를 조절하고 중간 탭을 내어 인버터부(110)에서 인가되는 구형파 전원을 교류전원으로 파형 정형함과 동시에 AC 220V와 AC 75V 전원이 출력되도록 구성한다.The waveform shaping unit 131 adjusts the winding ratio of the transformer and extracts the intermediate tap to waveform-shape the square-wave power applied from the inverter unit 110 with the AC power, and outputs AC 220 V and AC 75 V power.

상기 전원변환부(132)는 상기 파형정형부(131)에서 출력되는 AC 75V를 DC 100V로 변환하는 3상 정류 회로부(132a)와, 상기 3상 정류 회로부(132a)에서 출력되는 DC 100V 전원을 DC 30V 전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터(132b)와, 상기 3상 정류 회로부(132c)에서 출력되는 DC 100V 전원을 DC 24V 전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터(132c)로 구성한다.The power conversion unit 132 includes a three-phase rectification circuit unit 132a for converting AC 75V output from the waveform shaping unit 131 to DC 100V and a DC 100V power supply for outputting the three- And a DC-DC converter 132c for converting the DC 100V power source output from the three-phase rectifier circuit portion 132c into a DC 24V power source.

상기 정현파 및 직류 구동 부하부(150)는 AC 220V 구동 부하부(151), DC 100V 구동 부하부(152), DC 30V 구동 부하부(153) 및, DC 24V 구동 부하부(154)로 구성한다.The sinusoidal wave and direct current drive load section 150 includes an AC 220V drive load section 151, a DC 100V drive load section 152, a DC 30V drive load section 153 and a DC 24V drive load section 154 .

상기 AC 220V 구동 부하부(151)는 220V 정현파 교류 전원으로 동작하는 부하로 단상콘센트, 순환펌프, LCD 계시기, LED 계시기, 제상기 및 팬 등을 말하고, DC 100V 구동 부하부(152)는 DC 100V로 동작하는 부하로 객실등, 방송장치, 출입문제어기, 차외표시등, 제동제어장치, 로직제어용전원, 추진장치제어전원, TCMS, CCTV, 운전실등, 통신장치, 배기팬, 화제감지기, 비상표시등 등을 말한다.The DC 100V drive load unit 151 refers to a single phase outlet, a circulation pump, an LCD timepiece, an LED timepiece, a fan and the like, and the DC 100V drive load unit 152 is a DC 100V TCMS, CCTV, cab, etc., communication device, exhaust fan, topic detector, emergency indicator, etc., which are operated by a load acting on a room, a broadcasting apparatus, a door controller, an outdoor display, a braking control device, .

또한, 상기 DC 30V 구동 부하부(153)는 DC 30V로 동작하는 부하로 응축기팬, 증발기팬 등을 말하며, DC 24V 구동 부하부(154)는 후미등, 전조등, 미등, TCMS 모니터 등을 말한다.The DC 30V driving load unit 153 refers to a condenser fan, an evaporator fan, and the like, which is a DC 30V load. The DC 24V driving load unit 154 refers to a tail lamp, a headlight, a tail lamp, a TCMS monitor, and the like.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예1의 동작 및 작용 효과를 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, operations and effects of the first embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 가선(20)에 접촉된 판타그래프(30)를 통해 급전되는 DC 1,500V 직류전원이 인버터부(110)에 인가되면, 상기 인버터부(110)는 인가되는 1,500V 고압의 직류전원을 380V의 구형파 전원으로 변환하게 된다.First, when a DC 1,500 V direct current power supplied through the phantagraph 30 contacted with the cords 20 is applied to the inverter unit 110, the inverter unit 110 converts the applied 1,500 V high voltage direct current power to 380 V Of the square wave power.

즉, 상기 인버터제어부(112)의 제어에 따라 상기 인버터회로부(111)의 스위칭 트랜지스터를 동작시켜 380V의 3상 구형파 전원을 생성하게 된다.That is, the switching transistor of the inverter circuit unit 111 is operated under the control of the inverter control unit 112 to generate a 3-phase square wave power of 380V.

상기 인버터제어부(112)와 인버터회로부(111)를 통해 직류전원을 3상 구형파 전원으로 변환하는 인버팅 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.The inverting operation for converting the direct-current power into the three-phase square-wave power through the inverter control unit 112 and the inverter circuit unit 111 is known, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 입력전원변환부는 가선(20)으로부터 AC 25,000V 교류전원이 인가될 때 이를 DC 1,500V로 변환하는 전원변환회로 및, 판타그래프(30)를 통해 인가되는 DC 1,500V의 극성을 변환하여 상기 인버터부(110)에 일정한 극성의 전원이 입력되도록 하는 극성자동변환 회로 등으로 구성된다.The input power conversion unit includes a power conversion circuit for converting an AC 25,000 V AC power source to a DC 1,500 V from a power line 20 and a power conversion circuit for converting the polarity of DC 1,500 V applied through the phantagraph 30, And a polarity automatic conversion circuit for inputting a power having a predetermined polarity to the unit 110. [

한편, 상기 인버터부(110)에서 변환된 380V 3상 구형파 전원은 구형파전원공급부(120)와 비구형파전원공급부(130)를 통해 구형파 구동 부하부(140)와 정현파 및 직류 구동 부하부(150)에 인가된다.The 380V three-phase square wave power converted by the inverter unit 110 is supplied to the square wave driving load unit 140 and the sinusoidal wave and DC driving load unit 150 through the rectangular wave power supply unit 120 and the non- .

이를 다시 설명하면 다음과 같다.This will be described as follows.

먼저, 상기 인버터부(110)에서 출력되는 380V 3상 구형파 전원은 LC 필터로 이루어진 필터부(121)에 인가되어 인버터부(110)의 인버팅 동작 시 발생한 스위칭 노이즈를 제거한 후, 차단스위치부(122)를 통해 구형파 구동 부하부(140)에 인가된다.First, the 380V three-phase square wave power output from the inverter unit 110 is applied to the filter unit 121 composed of an LC filter to remove the switching noise generated during the inverter operation of the inverter unit 110, 122 to the square wave driving load section 140. [

즉, 필터부(121)를 통해 고전압의 스위칭 노이즈를 제거한 후 차단스위치부(122)를 통해 구형파 구동 부하부(140)를 이루는 에어컨, 히터, 컴프레서에 인가하게 된다.That is, after eliminating high-voltage switching noise through the filter unit 121, the switching noise is applied to the air conditioner, the heater, and the compressor constituting the rectangular wave driving load unit 140 through the cutoff switch unit 122.

상기 필터부(121)를 통해 스위칭 노이즈를 제거하는 이유는, 스위칭 노이즈가 구형파 구동 부하부(140)의 부하에 악영향을 미치는 것을 차단하기 위한 것이다.The reason why the switching noise is removed through the filter unit 121 is to prevent the switching noise from adversely affecting the load of the rectangular wave driving load unit 140.

즉, 종래 보조전원장치의 경우에는 파형정형부(60)를 이루는 트랜스포머의 리액턴스 특성을 이용하여 스위칭 노이즈를 제거하였으나 본 발명의 구형파전원공급부(120)는 상기 스위칭 노이즈를 제거할 트랜스포머를 사용하지 않으므로 필터부(121)의 LC 필터를 통해 스위칭 노이즈를 제거하는 것이다.That is, in the case of the conventional auxiliary power supply, the switching noise is removed by using the reactance characteristic of the transformer forming the waveform shaping unit 60, but the square wave power supply unit 120 of the present invention does not use a transformer for removing the switching noise And the switching noise is removed through the LC filter of the filter unit 121.

상기 차단스위치부(122)는 운전자의 조작, 또는 외부 제어신호에 의해 온/오프 되는 것으로, 항시 오프 되는 스위치와 상기 온 되는 스위치를 직렬 접속하여 구성함으로써, 이상 상황 발생시 운전자의 조작, 또는 외부 제어신호에 의해 구형파 구동 부하부(140)에 인가되는 전원공급을 차단하기 위한 것이다.The shut-off switch unit 122 is turned on / off by an operation of the driver or an external control signal, and is constituted by serially connecting the switch that is always turned off and the switch that is turned on. Thus, And to cut off the power supply to the square wave driving load unit 140 by a signal.

이하, 비구형파전원공급부(130)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the non-rectangular wave power supply unit 130 will be described.

상기 인버터부(110)에서 출력되는 380V 3상 구형파 전원은 파형정형부(131)에 인가되어 3상 교류전원으로 변환되게 된다.The 380V three-phase square wave power output from the inverter unit 110 is applied to the waveform shaping unit 131 to be converted into three-phase AC power.

이때, 상술한 바와 같이, 상기 파형정형부(131)를 이루는 트랜스포머의 권선비를 조절하고, 탭을 내어 상기 파형정형부(131)는 AC 220V 교류전원과 AC 75V 교류전원을 출력하게 된다.At this time, as described above, the winding ratio of the transformer forming the waveform shaping unit 131 is adjusted and the tab shaping unit 131 outputs the AC 220V AC power and the AC 75V AC power.

상기 파형정형부(131)에서 출력되는 AC 220V 3상 교류전원은 AC 220V 구동 부하부(151)에 인가되어 상기 AC 220V 구동 부하부(151)를 이루는 각 부하, 즉, 단상콘센트, 순환펌프, LCD 계시기, LED 계시기, 제상기 및 팬 등에 AC 220V 교류전원을 공급하게 된다.The AC 220 V three-phase AC power output from the waveform shaping unit 131 is applied to the AC 220 V driving load unit 151 and is supplied to each load constituting the AC 220 V driving load unit 151, LCD timepieces, LED timers, removers, and fans.

상기 파형정형부(131)에서 출력되는 AC 75V 교류전원은 3상 정류 회로부(132a)에 인가되어 DC 100V 직류전원으로 변환된 후, DC 100V 구동 부하부(152), 즉, 객실등, 방송장치, 출입문제어기, 차외표시등, 제동제어장치, 로직제어용전원, 추진장치제어전원, TCMS, CCTV, 운전실등, 통신장치, 배기팬, 화제감지기, 비상표시등 등에 공급된다.The AC 75V AC power outputted from the waveform shaping unit 131 is applied to the three-phase rectifier circuit unit 132a and converted into a DC 100V DC power source and then supplied to the DC 100V drive load unit 152, , Door control unit, outdoor display unit, braking control unit, logic control power supply, propulsion unit control power supply, TCMS, CCTV, cab, communication equipment, exhaust fan, topic detector and emergency indicator.

또한, 상기 3상 정류 회로부(132a)에서 출력되는 DC 100V 직류전원은 DC 30V용 DC-DC 컨버터(132b)에 인가되어 DC 30V 직류전원으로 변환된 후, DC 30V 구동 부하부(153), 즉, 응축기 팬, 증발기 팬 등에 공급된다.The DC 100 V DC power outputted from the three-phase rectifier circuit portion 132 a is applied to a DC 30 V DC-DC converter 132 b, converted into a DC 30 V DC power, and then supplied to a DC 30 V driving load portion 153 , A condenser fan, an evaporator fan, and the like.

마찬가지로, 상기 3상 정류 회로부(132a)에서 출력되는 DC 100V 직류전원은 DC 24V용 DC-DC 컨버터(132c)에 인가되어 DC 24V 직류전원으로 변환된 후, DC 24V 구동 부하부(154), 즉, 후미등, 전조등, 미등, TCMS 모니터 등에 공급된다. Similarly, the DC 100V DC power output from the three-phase rectifier circuit portion 132a is applied to a DC-DC converter 132c for DC 24V, converted into a DC 24V DC power, and then supplied to a DC 24V drive load portion 154 , Taillights, headlights, taillights, TCMS monitors, etc.

도면 중 미설명 부호 C4 ~ C6, D1 ~ D6은 상기 3 상 정류 회로부(132a)를 이루는 정류 콘덴서와 다이오드를 나타낸 것이다.In the drawing, reference numerals C4 to C6 and D1 to D6 denote rectifier capacitors and diodes constituting the three-phase rectifying circuit portion 132a.

상기 트랜스포머로 이루어진 파형정형부(131)의 구성 및 동작, DC-DC 컨버터(131b, 132c)의 구성 및 동작과, 3상 정류 회로부(132a)의 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.Since the configuration and operation of the waveform shaping unit 131 composed of the transformer, the configuration and operation of the DC-DC converters 131b and 132c, and the operation of the three-phase rectifying circuit unit 132a are known, a detailed description thereof will be omitted do.

도8은 상기 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.FIG. 8 is a flowchart schematically illustrating the above process.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예1은, 구형파로 동작 가능한 부하인 에어컨, 히터, 컴프레서에는 인버터부에서 출력되는 구형파 전원(스위칭 노이즈가 제거된 전원)을 공급하고, 정현파 교류전원이 필요한 부하(정현파 구동 부하 및 직류 구동 부하)에는 파형정형부를 통해 구형파를 정현파로 변환하여 공급함으로써, 상기 파형정형부를 이루는 트랜스포머의 용량을 크기를 종래 대비 20%로 획기적으로 줄여 종래 보조전원장치가 가지고 있는 문제점을 해소시킨 것이다.
As described above, according to the first embodiment, the square wave power source (power source from which switching noise is removed) output from the inverter unit is supplied to the air conditioner, the heater and the compressor, which are loads capable of operating with a square wave, The sinusoidal wave driving load and the direct current driving load), the square wave is converted into a sinusoidal wave through the waveform shaping unit, and the sinusoidal wave is converted into a sinusoidal wave, thereby dramatically reducing the capacity of the transformer constituting the waveform shaping unit by 20% It has been resolved.

<실시예2>&Lt; Example 2 >

본 실시예2는 보조전원시스템에 의해 전원을 공급받는 전동차 각 부하의 용량 및 특성에 맞는 다수 개의 전원공급부를 구성한 것으로 본 발명의 기술적 사상에 따른 구성2에 대한 실시예이다.The second embodiment is a configuration 2 according to the technical idea of the present invention, which constitutes a plurality of power supply units corresponding to the capacity and characteristics of each load of a train which is powered by the auxiliary power system.

본 실시예2에 있어서는, 구형파로 동작 가능한 부하 인 에어컨, 히터, 컴프레서에 적합한 전원공급부를 각기 구성하고, 정현파 교류전원 및 직류전원으로 구동되는 부하에 적합한 전원공급부를 구성한 것을 예로 하여 설명한다.In the second embodiment, a power supply unit suitable for an air conditioner, a heater, and a compressor capable of operating with a square wave is constituted, and a power supply unit suitable for a load driven by a sinusoidal AC power supply and a DC power supply is explained as an example.

즉, 에어컨용전원공급부, 히터용전원공급부, 컴프레서용전원공급부 및, 비구형파부하용전원공급부를 구성한 것을 예로 하여 설명한다.In other words, a description will be given taking as an example a constitution of a power supply for air conditioner, a power supply for heater, a power supply for compressor, and a power supply for non-rectangular wave load.

본 실시예2에 있어서 비구형파부하용전원공급부는 실시예1과 마찬가지로 파형 정형을 수행하는 정현파파형정형부의 트랜스포머를 통해 AC 220V 교류전원과 AC 75V 교류전원을 생성하는 것을 예로 하여 설명한다.In the second embodiment, the power supply for the non-rectangular wave load will be described by taking as an example the generation of the AC 220V AC power source and the AC 75V AC power source through the transformer of the sinusoidal wave shaping unit performing the waveform shaping in the same manner as the first embodiment.

이와 같이 본 실시예2를 구성한 이유는, 본 발명의 구성2에 따른 다른 실시예들은 본 실시예2로부터 용이하게 알 수 있기 때문이다.The reason for configuring the second embodiment as described above is that the other embodiments according to the second embodiment of the present invention can be easily found from the second embodiment.

이하, 본 실시예2의 구성에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the second embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도6과 도7에서 도시되는 바와 같이, 에어컨(214)에 전원을 공급하는 에어컨용전원공급부(210)와, 히터(224)에 전원을 공급하는 히터용전원공급부(220)와, 컴프레서(234)에 전원을 공급하는 컴프레서용전원공급부(230) 및, 정현파 교류전원이나 직류전원으로 동작하는 부하에 전원을 공급하는 비구형파부하용전원공급부(240)를 DC 1,500V 공급 단자에 접속하여 본 실시예2를 구성한다.6 and 7, an air conditioner power supply unit 210 for supplying power to the air conditioner 214, a heater power supply unit 220 for supplying power to the heater 224, A power supply for a compressor 230 for supplying power to a load for operating a sinusoidal AC power source or a DC power source is connected to a DC 1,500 V supply terminal Thereby constituting the second embodiment.

상기 에어컨용전원공급부(210)는 에어컨인버터부(211)와 에어컨필터부(212)와 에어컨차단스위치부(213)로 구성하고, 히터용전원공급부(220)는 히터인버터부(221)와 히터필터부(222)와 히터차단스위치부(223)로 구성하고, 컴프레서용전원공급부(230)는 컴프레서인버터부(231)와 컴프레서필터부(232)와 컴프레서차단스위치부(233)로 구성하며, 비구형파부하용전원공급부(240)는 정현파인버터부(241)와 정현파파형정형부(242)와 정현파전원변환부(243)로 구성한다.The air conditioner power supply unit 210 includes an air conditioner inverter unit 211, an air conditioner filter unit 212 and an air conditioner switch unit 213. The heater power supply unit 220 includes a heater inverter unit 221, The compressor power supply unit 230 includes a compressor inverter unit 231, a compressor filter unit 232, and a compressor shutoff switch unit 233. The compressor power supply unit 230 includes a filter unit 222 and a heater cutoff switch unit 223. The non-rectangular wave power supply 240 comprises a sinusoidal wave inverter unit 241, a sinusoidal waveform shaping unit 242, and a sinusoidal power source conversion unit 243.

상기 에어컨인버터부(211)와, 히터인버터부(221)와, 컴프레서인버터부(231)와, 정현파인버터부(241) 각각은 인버팅 동작을 수행하는 인버터회로부(211a, 221a, 231a, 241a)와 상기 인버터회로부(211a, 221a, 231a, 241a)의 동작을 제어하는 인버터제어부(211b, 221b, 231b, 241b)로 구성한다.Each of the air conditioner inverter unit 211, the heater inverter unit 221, the compressor inverter unit 231 and the sine wave inverter unit 241 includes inverter circuit units 211a, 221a, 231a, and 241a for performing an inverting operation, And inverter control units 211b, 221b, 231b, and 241b that control the operation of the inverter circuit units 211a, 221a, 231a, and 241a.

상기 에어컨필터부(212)와, 히터필터부(222)와, 컴프레서필터부(232) 각각은, 각각의 인버터부(211, 221, 231)에서 출력되는 구형파 전원에 실린 스위칭 노이즈를 제거하는 LC 필터로 구성한다.Each of the air conditioner filter unit 212, the heater filter unit 222 and the compressor filter unit 232 includes an LC Filter.

상기 에어컨차단스위치부(213)와, 히터차단스위치부(223)와, 컴프레서스위치부(233) 각각은 상시 오프 되는 스위치(SW11~SW13, SW21~SW23, SW31~SW33)와, 상시 온 되는 스위치(SW14~SW16, SW24~SW26, SW34~SW36)를 도7에서 도시되는 바와 같이 직렬 접속하여 구성한다.The switches SW11 to SW13, SW21 to SW23, and SW31 to SW33, which are always turned off, and the normally-on switch (not shown) are turned on when the air conditioner switch section 213, the heater cutoff switch section 223, (SW14 to SW16, SW24 to SW26, SW34 to SW36) are connected in series as shown in Fig.

상기 정현파파형정현부(242)는 트랜스포머의 권선비를 조절하고 탭을 내어 AC 220V와 AC 75V의 교류전원을 출력하도록 구성하고, 정현파전원변환부(243)는 3상 정류 회로부(243a)와 30V용 DC-DC 컨버터(243b)와 24V용 DC-DC 컨버터(243c)로 구성한다.The sinusoidal wave power source conversion section 243 is configured to convert the three-phase rectification circuit section 243a and the 30V voltage source into a three- A DC-DC converter 243b and a 24V DC-DC converter 243c.

상기 정현파 및 직류 구동 부하부(244)는 AC 220V 구동 부하부(244a), DC 100V 구동 부하부(244b), DC 30V 구동 부하부(244c), DC 24V 구동 부하부(244d)로 구성한다.The sinusoidal wave and direct current drive load section 244 includes an AC 220V drive load section 244a, a DC 100V drive load section 244b, a DC 30V drive load section 244c and a DC 24V drive load section 244d.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예2의 동작 및 작용 효과를 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, operations and effects of the second embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 상기 에어컨용전원공급부(210)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.First, the operation of the power supply unit 210 for the air conditioner will be described.

가선(20)에 접촉된 판타그래프(30)를 통해 급전되는 DC 1,500V 직류전원(AC 25,000V 교류전원이 인가되는 구간에서는 DC 1,500V 직류전원으로 변환)은 에어컨인버터부(211)에 인가되어 상기 에어컨인버터부(211)를 이루는 에어컨인버터제어부(211b)의 제어에 따라 에어컨인버터회로부(211a)의 스위칭 트랜지스터를 동작시켜 380V의 3상 구형파 전원을 생성하게 된다.A DC 1,500 V DC power source (converted to a DC 1,500 V DC power source in the section where AC 25,000 V AC power is applied) is supplied to the air conditioner inverter unit 211 through the phantograph 30 contacted with the cords 20 And the switching transistor of the air conditioner inverter circuit unit 211a is operated under the control of the air conditioner inverter control unit 211b constituting the air conditioner inverter unit 211 to generate a 3-phase square wave power of 380V.

이후, 상기 380V 3상 구형파 전원은 LC 필터(L11~L13, C11~C13)로 이루어진 에어컨필터부(212)에 인가되어 에어컨인버터부(210)의 인버팅 동작 시 발생한 스위칭 노이즈를 제거한 후, 에어컨차단스위치부(213)의 스위치(SW11~SW16)를 통해 에어컨(214)에 인가되어 에어컨(214)에 동작 전원을 공급하게 된다.The 380V three-phase square wave power supply is applied to the air conditioning filter unit 212 composed of the LC filters L11 to L13 and C11 to C13 to remove the switching noise generated during the inverting operation of the air conditioner inverter unit 210, And is supplied to the air conditioner 214 through the switches SW11 to SW16 of the cutoff switch unit 213 to supply operating power to the air conditioner 214. [

즉, 에어컨인버터부(211)에 인가되는 DC 1,500V 전원을 380V 구형파 전원으로 변환하여 스위칭 노이즈를 제거한 후 에어컨차단스위치부(213)를 통해 에어컨(214)에 동작 전원을 공급하게 된다.That is, the DC 1,500 V power source applied to the air conditioner inverter unit 211 is converted into a 380 V rectangular power source to remove the switching noise, and then the operating power is supplied to the air conditioner 214 through the air conditioner switch unit 213.

참고로, 1량의 전동차에는 통상 3개에서 4개의 에어컨이 설치되어 있으며, 상기 에어컨 1개의 용량은 약 6.5KVA이다. For reference, three to four air conditioners are usually installed in one electric train, and the capacity of one air conditioner is about 6.5 KVA.

따라서, 상기 에어컨인버터부(211)의 용량은 약 7KVA, 또는 1량 기준으로 약 30KVA, 또는 4량을 기준으로 120KVA로 설계한다.Therefore, the capacity of the air conditioner inverter unit 211 is designed to be about 7 KVA, or about 30 KVA on the basis of one unit, or 120 KVA on the basis of four units.

7KVA 용량의 인버터, 또는 30KVA 용량의 인버터 및, 120KVA 용량의 인버터는 그 크기가 소형이며, 산업용으로 용이하게 구입 및 설계 할 수 있어 설치 공간을 많이 차지하고 않고 경량이라 전동차에 용이하게 장착, 운영, 유지 및, 보수할 수 있게 된다.The inverter of 7KVA capacity, inverter of 30KVA capacity and inverter of 120KVA capacity are small in size and can be easily purchased and designed for industrial use, so they do not require much installation space and are lightweight and easy to install, operate and maintain in electric vehicles And can be repaired.

상기 히터용전원공급부(220)의 히터인버터부(221)와, 히터필터부(222) 및, 히터차단스위치부(223)의 동작이나, 상기 컴프레서용전원공급부(230)의 컴프레서인버터부(231)와, 컴프레서필터부(232) 및, 컴프레서차단스위치부(233)의 동작은, 상기 에어컨용전원공급부(210)의 에어컨인버터부(211)와, 에어컨필터부(212) 및, 에어컨차단스위치부(213)의 동작과 비슷하므로 그 상세한 설명은 생략한다.The operation of the heater inverter unit 221 of the heater power supply unit 220, the heater filter unit 222 and the heater cutoff switch unit 223 and the operation of the compressor inverter unit 231 of the compressor power supply unit 230 The operation of the compressor filter unit 232 and the compressor shutoff switch unit 233 is controlled by the air conditioner inverter unit 211 of the air conditioner power supply unit 210 and the air conditioner filter unit 212, And the detailed description thereof will be omitted.

다만, 히터(224) 1개의 용량은 4.2KVA이고, 컴프레서(234)의 용량은 5.5KVA이므로 히터인버터부(221)와 컴프레서인버터부(231)의 용량만 더 작게 설계한다. However, since the capacity of one heater 224 is 4.2 KVA and the capacity of the compressor 234 is 5.5 KVA, only the capacities of the heater inverter section 221 and the compressor inverter section 231 are designed to be smaller.

이하, 비구형파부하용전원공급부(240)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the non-rectangular wave power supply 240 will be described.

가선(20)에 접촉된 판타그래프(30)를 통해 급전되는 DC 1,500V 직류전원(AC 25,000V 교류전원이 인가되는 구간에서는 DC 1,500V 직류전원으로 변환)은 정현파인버터부(241)에 인가되어 상기 정현파인버터부(241)를 이루는 정현파인버터제어부(241b)의 제어에 따라 정현파인버터회로부(241a)의 스위칭 트랜지스터를 동작시켜 380V의 3상 구형파 전원을 생성하게 된다.A DC 1,500 V DC power source (converted to a DC 1,500 V DC power source in the section where AC 25,000 V AC power is applied) is supplied to the sinusoidal inverter section 241 through the phantograph 30 contacted with the guard wire 20 The switching transistor of the sinusoidal inverter circuit unit 241a is operated under the control of the sinusoidal inverter control unit 241b constituting the sinusoidal inverter unit 241 to generate a 3-phase square wave power of 380V.

상기 정현파인버터부(241)에서 출력되는 380V 3상 구형파 전원은 정현파파형정형부(242)에 인가되어 3상 정현파 전원으로 변환되게 된다.The 380V three-phase square wave power output from the sinusoidal inverter section 241 is applied to the sinusoidal waveform shaping section 242 to be converted into a three-phase sinusoidal power source.

이때, 상기 정현파파형정형부(242)를 이루는 트랜스포머의 권선비를 조절하고, 탭을 내어 상기 정현파파형정형부(242)는 AC 220V 교류전원과 AC 75V 교류전원을 출력하게 된다.The sinusoidal waveform shaping unit 242 outputs the AC 220V AC power and the AC 75V AC power by adjusting the turns ratio of the transformer forming the sinusoidal waveform shaping unit 242 and tapping.

상기 정현파파형정형부(242)에서 출력되는 AC 220V 3상 교류전원은 AC 220V 구동 부하부(244a)에 인가되어, 상기 AC 220V 구동 부하부(244a)를 이루는 각 부하, 즉, 단상콘센트, 순환펌프, LCD 계시기, LED 계시기, 제상기 및 팬 등에 AC 220V 교류전원을 공급하게 된다.The AC 220V three-phase AC power output from the sinusoidal waveform shaping unit 242 is applied to the AC 220V drive load unit 244a and is supplied to the respective loads constituting the AC 220V drive load unit 244a, Pumps, LCD timepieces, LED timers, removers and fans.

상기 정현파파형정형부(242)에서 출력되는 AC 75V 교류전원은 3상 정류 회로부(243a)에 인가되어 DC 100V 직류전원으로 변환된 후, DC 100V 구동 부하부(244b), 즉, 객실등, 방송장치, 출입문제어기, 차외표시등, 제동제어장치, 로직제어용전원, 추진장치제어전원, TCMS, CCTV, 운전실등, 통신장치, 배기팬, 화제감지기, 비상표시등 등에 공급된다.The AC 75V AC power output from the sinusoidal waveform shaping unit 242 is applied to the three-phase rectifier circuit unit 243a and converted into a DC 100V DC power supply. Thereafter, a DC 100V driving load unit 244b, It is supplied to devices, door controller, outdoor display, braking control device, logic control power supply, control device power supply, TCMS, CCTV, cab, communication device, exhaust fan, topic detector and emergency indicator.

또한, 상기 3상 정류 회로부(243a)에서 출력되는 DC 100V 직류전원은 DC 30V용 DC-DC 컨버터(243b)에 인가되어 DC 30V 직류전원으로 변환된 후, DC 30V 구동 부하부(244c), 즉, 응축기 팬, 증발기 팬 등에 공급된다.The DC 100V DC power outputted from the three-phase rectifier circuit portion 243a is applied to the DC 30V DC-DC converter 243b to be converted into a DC 30V DC power, and then the DC 30V driving load portion 244c , A condenser fan, an evaporator fan, and the like.

마찬가지로, 상기 3상 정류 회로부(243a)에서 출력되는 DC 100V 직류전원은 DC 24V용 DC-DC 컨버터(243c)에 인가되어 DC 24V 직류전원으로 변환된 후, DC 24V 구동 부하부(244d), 즉, 후미등, 전조등, 미등, TCMS 모니터 등에 공급된다. Similarly, the DC 100V DC power output from the three-phase rectifier circuit portion 243a is applied to a DC-DC converter 243c for DC 24V, converted into a DC 24V DC power, and then supplied to a DC 24V drive load portion 244d , Taillights, headlights, taillights, TCMS monitors, etc.

도면 중 미설명 부호 C41 ~ C43, D41 ~ D46은 상기 3 상 정류 회로부(243a)를 이루는 정류 콘덴서와 다이오드를 나타낸 것이다.Reference numerals C41 to C43 and D41 to D46 denote rectifying capacitors and diodes constituting the three-phase rectifying circuit portion 243a.

도9는 상기 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.FIG. 9 is a flowchart schematically illustrating the above process.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예2는, 특히, 구형파로 동작 가능한 부하인 에어컨, 히터 및, 컴프레서의 용량 및 전원 특성에 맞는 전용의 전원공급부를 통해 상기 에어컨, 히터 및, 컴프레서에 구형파 전원을 인가시켜 동작시키고, 정현파 교류전원 및 직류전원으로 동작하는 부하에는 정형파파형정형부를 통해 구형파 전원을 정현파로 변환한 후 정현파 교류전원을 공급하거나, 또는 직류전원을 공급함으로써, 트랜스포머의 용량 및 종래 대비 약 20%로 획기적으로 줄임은 물론, 인버터의 용량 역시 줄임으로써 종래 보조전원장치가 가지고 있는 문제점을 해소시킨 것이다.As described above, according to the second embodiment, in particular, the air conditioner, the heater, and the compressor are supplied with the square wave power through the air conditioner, the heater, and the power supply unit, A sinusoidal wave alternating current power source and a direct current power source are supplied to a load operated by a sinusoidal AC power source and a DC power source to convert a square wave power source into a sinusoidal wave through a shaping wave shaping shaping unit, It is possible to reduce the inverter capacity to about 20%, as well as to solve the problems of the conventional auxiliary power supply.

그러나, 상기의 실시예들에 있어서는 판타그래프를 통해 입력되는 직류전압을 DC 1,500V로 하고, 인버터부를 통해 출력되는 구형파 전압을 380V로 가정하여 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.However, in the above embodiments, the DC voltage inputted through the phantagraph is assumed to be DC 1,500 V, and the square wave voltage output through the inverter section is assumed to be 380 V. However, the technical idea of the present invention is not limited to this Leave.

예를 들어, DC 750V가 입력되거나 그 이외의 전압이 입력되도록 할 수 있음은 물론, 상기 인버터부에서 출력되는 전압도 440V 구형파 전원, 또는 220V 구형파 전원이 되도록 할 수 있음을 밝혀둔다.For example, it is noted that DC 750V may be input or other voltages may be input, and the voltage output from the inverter unit may be a 440V square wave power supply or a 220V square wave power supply.

또한, 상기의 실시예들에 있어서는 구형파를 정현파로 변환하는 파형정형부에서 트랜스포머를 통해 파형 정형을 할 시 상기 트랜스포머의 권선비 및 탭을 이용하여 상기 파형정형부에서 AC 220V 교류전원과 AC 75V 교류전원이 출력되는 것을 예로 하여 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.In the above embodiments, when waveform shaping is performed through a transformer in a waveform shaping unit for converting a square wave into a sinusoidal wave, the waveform shaping unit uses the turns ratio and the tap of the transformer to convert AC 220V AC power and AC 75V AC power But the technical idea of the present invention is not limited to this.

즉, 파형정형부에서는 단순하게 파형 정형만 하고 전원변환부에서 상기 파형정형부에서 출력되는 교류전원을 특정의 교류전원 및 직류전원으로 변환할 수 있음을 밝혀둔다.That is, it is found that the waveform shaping unit can convert only the waveform of the AC power that is output from the waveform shaping unit in the power conversion unit to the specific AC power and DC power.

또한, 상기의 실시예들에 있어서는 구형파로 동작 가능한 부하를 에어컨(정확히는 에어컨 컴프레서), 히터, 컴프레서 인 것으로 하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.Further, in the above embodiments, the technical idea of the present invention has been described by assuming that a load capable of operating with a square wave is an air conditioner (a precise air conditioner compressor), a heater, and a compressor, but the technical idea of the present invention is not limited thereto .

또한, 상기의 실시예2에 있어서는 에어컨용전원공급부와 히터용전원공급부를 별도로 구성하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.In the second embodiment, the air conditioner power supply unit and the heater power supply unit are separately configured, but the technical idea of the present invention is not limited thereto.

즉, 에어컨과 히터는 동시에 사용되지 않는 것으로, 상기 에어컨과 히터에 전원을 공급하는 전원공급부를 하나로 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
That is, the air conditioner and the heater are not used at the same time, and the air conditioner and the power supply unit for supplying power to the heater can be constituted as one unit.

10: 열차 20: 가선
30: 판타그래프 40: 입력전원변환부
50: 인버터부 60: 파형정형부
70: 전원변환부 71: 교류전원변환부
72: 직류전원변환부 80: 부하부
100: 보조전원시스템 110: 인터버부
111: 인버터회로부 112: 인버터제어부
120: 구형파전원공급부 121: 필터부
122: 차단스위치부 130: 비구형파전원공급부
131: 파형정형부 132: 전원변환부
132a: 3상 정류 회로부 132b: DC-DC 컨버터(30V용)
132c: DC-DC 컴버터(24V용) 140: 구형파 구동 부하부
150: 정현파 및 직류 구동 부하부 151: AC 220V 구동 부하부
152: DC 100V 구동 부하부 153: DC 30V 구동 부하부
154: DC 24V 구동 부하부
200: 보조전원시스템 210: 에어컨용전원공급부
211: 에어컨인버터부 211a: 에어컨인버터회로부
211b: 에어컨인버터제어부 212: 에어컨필터부
213: 에어컨차단스위치부 214: 에어컨
220: 히터용전원공급부 221: 히터인버터부
221a: 히터인버터회로부 221b: 히터인버터제어부
222: 히터필터부 223: 히터차단스위치부
224: 히터 230: 컴프레서용전원공급부
231: 컴프레서인버터부 231a: 컴프레서인버터회로부
231b: 컴프레서인버터제어부 232: 컴프레서필터부
233: 컴프레서차단스위치부 240: 비구형파부하용전원공급부
241: 정현파인버터부 241a: 정현파인버터회로부
241b: 정현파인버터제어부 242: 정현파파형정형부
243: 정현파전원변환부 243a: 3상 정류 회로부
243b: DC-DC 컨버터(30V용) 243c: DC-DC 컴버터(24V용)
244: 정현파 및 직류 구동 부하부 244a: AC 220V 구동 부하부
244b: DC 100V 구동 부하부 244c: DC 30V 구동 부하부
244d: DC 24V 구동 부하부10: train 20: wire
30: Pantagraph 40: Input power conversion section
50: inverter section 60: waveform shaping section
70: power conversion unit 71: AC power conversion unit
72: DC power conversion unit 80:
100: auxiliary power supply system 110:
111: inverter circuit section 112: inverter control section
120: Square wave power supply unit 121: Filter unit
122: shutoff switch unit 130: non-rectangular wave power supply unit
131: waveform shaping unit 132: power conversion unit
132a: Three-phase rectification circuit part 132b: DC-DC converter (for 30V)
132c: a DC-DC converter (for 24V) 140: a rectangular wave driving load section
150: sinusoidal wave and direct current drive load 151: AC 220V drive load
152: DC 100V drive load section 153: DC 30V drive load section
154: DC 24V drive load section
200: auxiliary power system 210: power supply for air conditioner
211: air conditioner inverter unit 211a: air conditioner inverter circuit unit
211b: air conditioner inverter control unit 212: air conditioner filter unit
213: air conditioner switch section 214: air conditioner
220: heater power supply unit 221: heater inverter unit
221a: Heater inverter circuit section 221b: Heater inverter control section
222: heater filter unit 223: heater cut-off switch unit
224: heater 230: power supply for compressor
231: Compressor inverter section 231a: Compressor inverter circuit section
231b: Compressor inverter control section 232: Compressor filter section
233: Compressor cut-off switch unit 240: Power supply for non-rectangular wave load
241: Sinusoidal inverter section 241a: Sinusoidal inverter circuit section
241b: Sinusoidal wave inverter control unit 242: Sinusoidal waveform shaping unit
243: Sinusoidal power supply conversion unit 243a: Three-phase rectification circuit unit
243b: DC-DC converter (for 30V) 243c: DC-DC converter (for 24V)
244: sinusoidal wave and direct current drive load section 244a: AC 220V drive load section
244b: DC 100V drive load section 244c: DC 30V drive load section
244d: DC 24V drive load section

Claims

delete

And an air conditioner filter unit for removing the noise of the square wave power applied from the air conditioner inverter unit. The air conditioner filter unit converts the high-voltage DC power supplied through the phantagraph into a low-voltage rectangular- An air conditioner power supply unit for supplying operating power to the air conditioner;
A heater inverter unit for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power source as a heater operating voltage, and a heater filter unit for removing noise from a square-wave power source applied from the heater inverter unit, A heater power supply unit for supplying operating power to the heater;
A compressor inverter section for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power source as a compressor operating voltage, and a compressor filter section for eliminating noise of a square-wave power source applied from the compressor inverter section, A power supply for a compressor for supplying operating power to the compressor; And
The square-wave power source is converted into a sinusoidal-wave alternating-current power, and then the sinusoidal-wave alternating-current power is supplied to a load requiring the sinusoidal-wave alternating-current power. And a second power supply for a non-rectangular wave load for converting the sinusoidal AC power to a DC power and supplying the DC power to a required load.

delete

10. The power supply unit according to claim 9,
A sinusoidal inverter unit for converting a high-voltage direct-current power applied through the phantagraph into a low-voltage rectangular-wave power;
A sinusoidal waveform shaping unit connected to the sinusoidal inverter unit and converting a square wave power applied from the sinusoidal inverter unit to a sinusoidal AC power; And
And a sine wave power converting unit for converting the AC power applied from the sinusoidal waveform shaping unit into at least one DC power source or at least one AC power source.

delete