KR102208237B1 - 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법 - Google Patents

운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102208237B1
KR102208237B1 KR1020190102108A KR20190102108A KR102208237B1 KR 102208237 B1 KR102208237 B1 KR 102208237B1 KR 1020190102108 A KR1020190102108 A KR 1020190102108A KR 20190102108 A KR20190102108 A KR 20190102108A KR 102208237 B1 KR102208237 B1 KR 102208237B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
level
air
air compressor
value
compression
Prior art date
Application number
KR1020190102108A
Other languages
English (en)
Inventor
송민섭
목재균
홍재성
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020190102108A priority Critical patent/KR102208237B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102208237B1 publication Critical patent/KR102208237B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/007—Installations or systems with two or more pumps or pump cylinders, wherein the flow-path through the stages can be changed, e.g. from series to parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 철도차량의 실제 운전 속도에 연계된 지령치를 출력함으로써 대기모드를 최소화하여 기존 대비 높은 운전 효율을 얻을 수 있고 히스테리시스 방식으로 제어기를 구현함으로써 상태 천이 구간에서의 불안정한 특성도 제거할 수 있는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법을 제공한다.

Description

운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법 {Hysteresis optimal operation system and method for railway air compressor linked to car operation velocity}
본 발명은 철도차량의 실제 운전 속도에 연계된 지령치를 출력함으로써 대기모드를 최소화하여 기존 대비 높은 운전 효율을 얻을 수 있고 히스테리시스 방식으로 제어기를 구현함으로써 상태 천이 구간에서의 불안정한 특성도 제거할 수 있는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량은 대단위 운송수단으로서 철도차량의 운행을 위해서는 추진 및 제동 시스템이 구비되어야 한다.
이러한 철도차량의 운행을 위한 제동 시스템은 공개특허 제10-2009-0132135호 등을 통해 제안된 바 있으며, 철도차량의 주 공기압축기는 철도차량 하단에 장착되어 제동장치와 서스펜션 등에 사용되는 압축공기를 만들어내는 중요한 역할을 하는 시스템이다.
도 1은 종래의 철도차량용 공기 압축기의 구조를 도시한 도면이다. 이에 의하면 차량 제동 및 서스펜션에 필요한 압축공기량을 계산하고 차량의 편성 구조 등을 고려하여 차량(1) 하부에 n개(도시된 바에 의하면 3개)의 공기 압축기(2)를 병렬로 배치한다. 이러한 공기 압축기(2)는 차량(1)의 속도와 관계없이 압축공기 압력의 상하한 레벨을 설정하여 압축공기의 레벨을 확인하여 하한 레벨 기준치 이하이면 모든 공기 압축기(2)를 동작시키고, 상한 레벨 기준치 이상이면 모든 공기 압축기(2)를 정지시키는 간단한 온/오프(On/Off) 제어를 통해 항상 일정 수준의 기준치 근방의 압축 공기 레벨을 유지한다.
하지만 이러한 공기 압축기(2)의 단순 온/오프(On/Off) 제어는 다음과 같은 문제점을 야기한다.
우선 차량(1)의 운전 프로파일과 관계없이 압축 공기 레벨만으로 공기 압축기(2)의 온/오프(On/Off) 여부를 결정하므로 공기 압축기(2)의 운영이 최적화되지 못한다. 최대 제동력이 필요한 최대 속도에서도 제동을 위한 압축 공기 수준을 안정적으로 확보하기 위해서는 위에서 언급한 기준치가 최대 제동력 조건에 맞게 설계되어야 한다.
하지만 실제 차량(1)의 운전 프로파일 중 대부분을 차지하는 저속이나 중속도 부근에서는 최대 제동력을 소모하지 않으므로 공기 압축기(2)가 동작하지 않는 유휴 상태가 발생한다. 이러한 유휴 상태는 무부하 상태로써 사실상 공기 압축기(2)가 완전히 오프(Off)되는 것이 아니고 공기 압축기(2)의 윤활 작용을 위해서 최소한의 압력을 유지하는 최소한의 부하 운전 상태를 의미한다.
이러한 유휴 상태는 공기 압축기(2)를 구성하는 전동기의 전력 손실을 야기한다. 대부분의 공기 압축기용 전동기는 유도기로 구성되어 있는데 도 2에 도시된 바와 같이 유도기의 손실과 효율은 운전 속도 또는 슬립에 관계되어 있으며 속도가 낮을수록(즉, 슬립이 증가할수록) 효율은 낮아지고 손실은 증가하는 특징이 있다.
따라서, 유휴 시간이 증가할수록 공기 압축기(2)를 구동하는 전동기에서의 손실이 증가하게 된다. 아래 식(1)에서 η은 효율, Pin, Pout은 입/출력 전력, s는 슬립을 의미한다. ns는 동기속도, n은 회전자 속도이다.
Figure 112019085686096-pat00001
(1)
이와 같이 종래의 공기 압축기(2)의 운전 방식은 제어가 단순한 장점이 있지만 장시간의 대기 모드에서의 에너지 효율이 낮은 단점이 있으며, 차량(1)의 운행 특성에 맞지 않는 단순한 온/오프(On/Off) 방식의 운전으로 인해 운전 프로파일에 최적화되지 못하여 최대 제동력을 필요로 할 때 제동력이 부족한 상황이 발생하는 등의 문제점이 존재한다.
참고문헌 1: 공개특허 제10-2009-0132135호
본 발명은 이러한 종래 공기 압축기의 운전 제어 방식의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 철도차량의 실제 운전 속도에 연계된 지령치를 출력함으로써 대기모드를 최소화하여 기존 대비 높은 운전 효율을 얻을 수 있고 히스테리시스 방식으로 공기 압축기를 제어하여 상태 천이 구간에서의 불안정한 특성도 제거할 수 있는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 차량의 운전 속도에 비례하는 공기압축기 제어기의 지령치를 출력하여 실제 압축기의 압축 레벨과 비교하고 그 차이값을 공기 압축기의 온오프(On/Off) 제어를 위한 히스테리시스 제어기에 입력하여 실제 운전 속도에 연계된 지령치를 출력함으로써 대기모드를 최소화하여 기존 대비 높은 운전 효율을 얻을 수 있고 히스테리시스 제어기를 통해 상태 천이 구간에서의 불안정한 특성도 제거할 수 있는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
철도 차량의 운전 속도에 비례하여 공기 압축기의 제어를 위한 운전 속도에 따른 지령치와 실제 공기 압축기의 압축 레벨 비교 후 평균 레벨치를 산출하여 출력하는 공기압축 제어기와; 상기 공기압축 제어기의 평균 레벨치가 입력되면 설정 레벨치에 따라 복수의 공기 압축기의 온오프 제어를 수행하는 히스테리시스 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템을 제공한다.
이때, 상기 공기압축 제어기는 차량의 운전 속도에 비례상수를 곱하여 비례한 속도 지령치를 산출하고, 산출된 속도 지령치에 서스펜션을 위한 설정된 지령 레벨(Level_min)을 더하고 공기압축기로부터 실시간 입력되는 압축 레벨을 빼주어 에러 레벨치를 산출하고, 상기 에러 레벨치를 상기 압축 레벨로 나누어 평균화한 평균 레벨치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 히스테리시스 제어기는 상기 공기압축 제어기의 평균 레벨치가 입력시 복수의 공기압축기의 수와 동일한 수로 설정된 압축공기 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기를 레벨구간에 따라 복수의 공기압축기의 온오프 제어를 위한 공기압축기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은;
철도 차량의 운전 속도에 비례하여 공기 압축기의 제어를 위한 운전 속도에 따른 지령치와 실제 공기 압축기의 압축 레벨 비교 후 평균 레벨치를 산출하는 제1 단계; 및 상기 평균 레벨치에 따라 복수의 공기압축기의 수와 동일한 수로 설정된 압축공기 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기를 레벨구간에 따라 복수의 공기압축기의 온오프 제어를 위한 공기압축기 제어신호를 출력하는제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 방법도 제공한다.
이때, 상기 제1단계는, 차량의 운전 속도에 비례상수를 곱하여 비례한 속도 지령치를 산출하고, 산출된 속도 지령치에 서스펜션을 위한 설정된 지령 레벨을 더하고 공기압축기로부터 실시간 입력되는 압축 레벨을 빼주어 에러 레벨치를 산출하고, 상기 에러 레벨치를 상기 압축 레벨로 나누어 평균화한 평균 레벨치를 산출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2단계는, 상기 제1단계에서 산출된 평균 레벨치가 복수의 공기압축기의 수와 동일한 수로 설정된 압축공기 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기를 레벨구간에 따라 복수의 공기압축기의 온오프 제어를 위한 공기압축기 제어신호를 출력하는 단계인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 철도 차량의 주행 속도에 비례한 적절한 공기제동력을 확보하여 기존 대비 높은 운전 효율을 가지며 히스테리시스 방식으로 제어기를 구현함으로써 상태 천이 구간에서의 불안정한 특성도 제거할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따르면 철도차량의 주행 속도에 따라 공기압축기의 동작 상태를 유연하게 결정함에 따라 에너지 효율적이며, 공기압축기의 유휴 상태 최소화를 통한 전동기 전력 손실의 감소효과는 물론 히스테리시스 제어를 통한 상태 천이 최소화로 제어 안정성 확보의 효과가 있다.
도 1은 종래 일반적인 종래의 철도차량용 공기압축기의 구조도이다.
도 2는 일반적인 유도전동기의 이상적인 속도-효율 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전을 위한 제어도이다.
도 4는 철도차량용 공기압축기에 관한 종래의 제어 방식과 본 발명의 제어방식의 압축 공기 레벨 정상상태 도달 과정을 비교 도시한 그래프이다.
도 5는 철도차량용 공기압축기에 관한 종래의 제어 방식과 본 발명의 제어방식별 공기 압축기의 손실량을 비교한 비교표이다.
이하, 본 발명에 따른 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 제어장치는 철도차량의 운전 속도에 연계하여 간단하면서도 높은 효율을 갖도록 복수의 공기압축기(#N)를 제어하는 장치이다.
이러한 본 발명은 철도 차량의 운전 속도에 비례하는 공기압축기(#N)를 제어하는 공기압축 제어기(100)에서 산출되는 지령치와 실제 공기 압축기(#N)의 압축 레벨과 비교하고 이 차이값을 이용해 산출하는 평균 레벨치를 히스테리시스 제어기(200)에 입력하여 복수의 공기 압축기(#N)의 온오프(On/Off) 제어를 수행하며, 실제 운전 속도에 연계된 지령치를 출력함으로써 대기모드를 최소화하여 기존 대비 높은 운전 효율을 특징으로 하며 히스테리시스 방식으로 제어기를 구현함으로써 상태 천이 구간에서의 불안정한 특성도 제거할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템은, 철도 차량의 운전 속도에 비례하여 공기 압축기(#N)의 제어를 위한 운전 속도에 따른 지령치와 실제 공기 압축기(#N)의 압축 레벨 비교 후 평균 레벨치를 산출하여 출력하는 공기압축 제어기(100)와, 상기 공기압축 제어기(100)의 평균 레벨치가 입력되면 설정 레벨치에 따라 복수의 공기 압축기(#N)의 온오프(On/Off) 제어를 수행하는 히스테리시스 제어기(200)를 포함한다.
이하 본 발명의 각 구성을 구체적으로 셜명한다.
상기 공기압축 제어기(100)는 철도 차량의 운전 속도에 비례하여 공기 압축기(#N)의 제어를 위한 운전 속도에 따른 지령치와 실제 공기 압축기(#N)의 압축 레벨 비교 후 평균 레벨치를 산출한다. 이러한 공기압축 제어기(100)는 철도차량에 설치된 속도계(10) 및 압력계(12)를 통해 철도 차량의 현재 차량 속도신호(v)와 공기 압축기(#1,#2,#3)의 압축레벨(Level_real)을 실시간으로 입력받을 수 있지만, 철도 차량의 속도에 따른 복수의 공기 압축기(#1,#2,#3)의 제동을 위해 차량제어기(미도시됨)로부터 철도 차량의 주행에 따른 차량 속도신호(v)와 공기 압축기(#1,#2,#3)의 압축레벨(Level_real)을 실시간으로 입력받을 수도 있다.
이러한 공기압축 제어기(100)는 차량의 운전 속도(v)에 비례상수(k)를 곱하여 비례한 속도 지령치(Level*= K * v)를 산출(102)하고, 산출된 속도 지령치(Level*)에 서스펜션을 위한 설정된 최소한의 지령 레벨(Level_min)을 더하고 공기압축기(#N)으로부터 실시간 입력되는 압축 레벨(Level_real)을 빼주어 에러 레벨치(Level_err = Level* + Level_min - Level_real)를 산출(104)하고, 이러한 에러 레벨치(Level_err)를 압축 레벨(Level_real)로 나누어 평균화한 평균 레벨치(Level_avg = Level_err / Level_real)를 산출(106)한다.
그리고, 상기 공기압축 제어기(100)에서 산출한 평균 레벨치(Level_avg)는 히스테리시스 제어기(200)로 입력되며, 상기 히스테리시스 제어기(200)는 입력된 평균 레벨치(Level_avg)가 입력시 설정된 복수의 압축공기 레벨구간 중에 어느 특정 레벨구간에 해당하면 복수의 공기압축기(#N)를 온오프(On/Off) 제어하여 압축 공기를 단계적으로 제어한다.
이때, 상기 히스테리시스 제어기(200)에 설정된 압축공기 레벨구간은 공기압축기(#N)의 수와 동일한 수로 설정한다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 3기의 공기압축기(#1,#2,#3)를 구비하는 경우 레벨구간 1(0% 이상 ~ 33.3% 이하), 레벨구간 2(33.3% 이상 ~ 66.6% 이하), 레벨구간 3(66.6% 이상 ~ 100% 미만)의 3개의 레벨구간으로 설정할 수 있다.
이에 따라 상기 히스테리시스 제어기(200)는 상기 공기압축 제어기(100)로부터 입력된 산출한 평균 레벨치(Level_avg)가 설정된 복수의 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기(#N)를 레벨구간에 따라 공기압축기(#1,#2,#3)의 온오프(On/Off) 제어를 수행한다. 예를 들어 상기 히스테리시스 제어기(200)는 상기 공기압축 제어기(100)로부터 입력된 산출한 평균 레벨치(Level_avg)가 레벨구간 1(0% 이상 ~ 33.3% 이하)에 속하면 모든 공기압축기(#1,#2,#3)를 오프(off)하도록 공기압축기 제어신호를 출력하고, 평균 레벨치(Level_avg)가 레벨구간 2(33.3% 이상 ~ 66.6% 이하)에 속하면 공기압축기(#1)는 온(on)하고 공기압축기(#2,#3)는 오프(off)하도록 공기압축기 제어신호를 출력하고, 평균 레벨치(Level_avg)가 레벨구간 3(66.6% 이상 ~ 100% 이하)에 속하면 공기압축기(#1,#2)는 온(on)하고 공기압축기(#3)는 오프(off)하도록 공기압축기 제어신호를 출력하며, 평균 레벨치(Level_avg)가 레벨구간 3(66.6% 이상 ~ 100% 미만)을 초과하면 모든 공기압축기(#1,#2,#3)를 오프(off)하도록 공기압축기 제어신호를 출력한다.
이때, 예를 들어 n개의 레벨구간(레벨구간 1 ~n, 예를 들에 3단계)의 기준값(예를 들어 0.3, 0.66) 각 기준 근방에서 발생하는 빈번한 상태 천이를 방지하기 위해 적절한 데드밴드를 설정함이 바람직하다.
이하, 도 3을 참고로 본 발명에 따른 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 제어 과정을 설명한다.
우선 철도 차량의 속도가 증가할수록 요구되는 제동력이 증가하므로 차량의 속도가 증가할수록 제동을 위한 공기압축기(#1,#2,#3)의 압축 공기의 레벨을 높이는 것이 타당하다. 또한 차량의 서스펜션을 위해 최소한의 압축 공기 레벨은 항상 유지되어야 한다. 이러한 조건을 만족하도록 압축 공기의 레벨은 도 3과 같이 결정하였다.
이에 공기압축 제어기(100)는 차량의 운전 속도(v)에 비례상수(k)를 곱하여 비례한 속도 지령치(Level*= K * v)를 산출한다. 그리고, 산출된 속도 지령치(Level*)에 서스펜션을 위한 설정된 최소한의 지령 레벨(Level_min)을 더함과 동시에 공기압축기(#N)으로부터 실시간 입력되는 압축 레벨(Level_real)을 빼주어 에러 레벨치(Level_err를 산출한다. 그리고, 이러한 에러 레벨치(Level_err)를 압축 레벨(Level_real)로 나누어 평균화한 평균 레벨치(Level_avg)를 산출한다.
이러한 평균 레벨치(Level_avg)는 히스테리시스 제어기(200)로 입력되며, 상기 히스테리시스 제어기(200)는 병렬 구성된 공기압축기(#N)의 수와 동일한 n개의 레벨구간(레벨구간 1 ~n, 예를 들에 3단계)중에 어느 레벨구간인지 비교 결정하여 공기압축기 제어신호를 출력하여 복수의 공기압축기(#1,#2,#3)의 온오프(On/Off) 제어를 수행한다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 공기압축기 제어 방식과 기존 방식(전체 동시 On/Off)에 대해서 압축기 동작 상태 및 압축 공기 레벨을 무부하 상태에서 비교한 결과이다.
이에 의하면 기존 방식은 압축공기 레벨의 에러치가 기준치 이상이 되면 모두 온(On)되어 압축 공기 레벨 100%에 도달한 후 유휴 상태에 진입하게 된다.
반면 본 발명은 에러치에 따라 압축 공기 레벨을 단계적으로 구분하고 차량 속도에 비례하여 제동력이 크게 요구될 것으로 예상되는 시점에 압축 공기 레벨을 상승시키기 위해 단계적으로 공기압축기(#N)를 선택적으로 온오프(on/off)시킨다. 따라서 본 발명은 기존과 다르게 여러 단계의 상승 및 유휴 상태를 거쳐서 100% 수준으로 도달하게 된다.
그리고, 도 5는 도 4에서 설명한 두 가지 방식에 대해서 모드 #1 ~ #7에 따른 동작상태/유휴상태의 공기 압축기 수와 그에 따른 압축기 손실량을 추측한 것이다.
각 모드를 설명하면, 모드 #1은 모든 공기압축기(#N)가 오프(Off)되어 압축기 손실량은 오프(Off) 상태에서의 압축기 손실량(Ploss_off)의 합 3*Ploss_off가 되고, 모드 #2에서 기존 방식은 모든 압축기가 온(On)되어 압축기 손실량은 온(On) 상태에서의 압축기 손실량 (Ploss_on)의 합 3*Ploss_on가 된다. 반면 제안하는 방식에서는 압축기 #1만 온(On)되고, 압축 #2, #3은 오프(Off) 상태이므로 압축기 총 손실량은 1*Ploss_on+2*Ploss_off가 된다.
이런 방식으로 모드 #7까지 정리한 결과를 도 5에 나타내었다. 모드 #1, #3, #5, #7은 두 가지 방식 모두 모든 공기압축기(#N)가 오프(Off)인 유휴상태이므로 압축기 손실량의 차이가 없지만, 모드 #2, #4, #6은 두 가지 방식에서 손실량이 차이가 발생한다. 앞서 설명한대로 전동기의 손실은 속도가 증가할수록 감소하는 경향이 있으므로 여기서 Ploss_on=0.1, Ploss_off=0.3로 선정하였다.(부하 운전 시 요구부하량을 1, 유휴 상태 운전 시 요구부하량을 0.6으로 두고, 부하 운전 시 효율을 0.9, 유휴 상태 시 효율을 0.5로 설정) 운전 방식별로 손실을 계산한 결과 전체 손실량은 제안한 방식이 5.1 p.u, 기존 방식이 5.7 p.u로 나타났다. 이로부터 철도 차량의 주행 속도에 따라 공기압축기의 동작 상태를 유연하게 결정하는 방식이 좀 더 에너지 효율적인 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 속도계 12: 압력계
100: 공기압축 제어기 200: 히스테리시스 제어기
#1, #2, #3, #N: 공기 압축기

Claims (6)

  1. 철도 차량의 운전 속도에 비례하여 공기 압축기의 제어를 위한 운전 속도에 따른 지령치와 실제 공기 압축기의 압축 레벨 비교 후 평균 레벨치를 산출하여 출력하는 공기압축 제어기와; 상기 공기압축 제어기의 평균 레벨치가 입력되면 설정 레벨치에 따라 복수의 공기 압축기의 온오프 제어를 수행하는 히스테리시스 제어기;를 포함하고,
    상기 공기압축 제어기는 차량의 운전 속도에 비례상수를 곱하여 비례한 속도 지령치를 산출하고, 산출된 속도 지령치에 서스펜션을 위한 설정된 지령 레벨을 더하고 공기압축기로부터 실시간 입력되는 압축 레벨을 빼주어 에러 레벨치를 산출하고, 상기 에러 레벨치를 상기 압축 레벨로 나누어 평균화한 평균 레벨치를 산출하는 것을 특징으로 하는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 히스테리시스 제어기는 상기 공기압축 제어기의 평균 레벨치가 입력시 복수의 공기압축기의 수와 동일한 수로 설정된 압축공기 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기를 레벨구간에 따라 복수의 공기압축기의 온오프 제어를 위한 공기압축기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템.
  4. 철도 차량의 운전 속도에 비례하여 공기 압축기의 제어를 위한 운전 속도에 따른 지령치와 실제 공기 압축기의 압축 레벨 비교 후 평균 레벨치를 산출하는 제1 단계; 및
    상기 평균 레벨치에 따라 복수의 공기압축기의 수와 동일한 수로 설정된 압축공기 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기를 레벨구간에 따라 복수의 공기압축기의 온오프 제어를 위한 공기압축기 제어신호를 출력하는제2 단계;를 포함하고,
    상기 제2단계는, 상기 제1단계에서 산출된 평균 레벨치가 복수의 공기압축기의 수와 동일한 수로 설정된 압축공기 레벨구간 중에 어느 레벨구간인지 비교하여 복수의 공기압축기를 레벨구간에 따라 복수의 공기압축기의 온오프 제어를 위한 공기압축기 제어신호를 출력하는 단계인 것을 특징으로 하는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1단계는, 차량의 운전 속도에 비례상수를 곱하여 비례한 속도 지령치를 산출하고, 산출된 속도 지령치에 서스펜션을 위한 설정된 지령 레벨을 더하고 공기압축기로부터 실시간 입력되는 압축 레벨을 빼주어 에러 레벨치를 산출하고, 상기 에러 레벨치를 상기 압축 레벨로 나누어 평균화한 평균 레벨치를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 방법.
  6. 삭제
KR1020190102108A 2019-08-21 2019-08-21 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법 KR102208237B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190102108A KR102208237B1 (ko) 2019-08-21 2019-08-21 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190102108A KR102208237B1 (ko) 2019-08-21 2019-08-21 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102208237B1 true KR102208237B1 (ko) 2021-01-29

Family

ID=74236522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190102108A KR102208237B1 (ko) 2019-08-21 2019-08-21 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102208237B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230102836A (ko) 2021-12-30 2023-07-07 (주)에이치엠솔루션 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치 및 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153176A (ja) * 1996-11-20 1998-06-09 Aisin Seiki Co Ltd 流体圧源装置
JP2004058952A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Nabco Ltd 空気圧制御装置
KR20090132135A (ko) 2008-06-20 2009-12-30 한국철도기술연구원 철도차량의 대차단위 제동시스템
KR20160081564A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 네오트랜스 주식회사 철도차량용 주공기압축기 제어 장치 및 그 제어 방법
JP2017206082A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 日野自動車株式会社 電動エアコンプレッサ制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153176A (ja) * 1996-11-20 1998-06-09 Aisin Seiki Co Ltd 流体圧源装置
JP2004058952A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Nabco Ltd 空気圧制御装置
KR20090132135A (ko) 2008-06-20 2009-12-30 한국철도기술연구원 철도차량의 대차단위 제동시스템
KR20160081564A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 네오트랜스 주식회사 철도차량용 주공기압축기 제어 장치 및 그 제어 방법
JP2017206082A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 日野自動車株式会社 電動エアコンプレッサ制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230102836A (ko) 2021-12-30 2023-07-07 (주)에이치엠솔루션 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4642083B2 (ja) 電気車のブレーキ制御装置
US7246686B2 (en) Power supply for elevator systems having variable speed drives
TWI770019B (zh) 電車用電力轉換控制裝置
US7845737B2 (en) Braking control apparatus and braking control method for electric vehicle
JP5911513B2 (ja) ハイブリッド車両の発電機制御装置
AU2009356390B9 (en) Propulsion control device
CN109591613A (zh) 一种城轨列车牵引力控制方法和系统
KR102208237B1 (ko) 운전 속도에 연계한 철도차량용 공기압축기 히스테리시스 최적 운전 시스템 및 방법
CN103010877B (zh) 节能电梯
JP6203036B2 (ja) 電気車制御装置
KR101216819B1 (ko) 철도 차량의 발전 시스템
CN104210486B (zh) 一种混合动力工程机械车辆电能控制方法和系统
EP2703242B1 (en) Hybrid industrial vehicle
JPH1191414A (ja) 変電所の制御装置
CN102386842B (zh) 机车变压变频辅助电源频率控制方法
JP5364605B2 (ja) 鉄道車両の駆動装置
CN112448592A (zh) 一种牵引变流器的控制方法及其控制装置
JP6147380B2 (ja) ハイブリッド車両の発電機制御装置
JP5430872B2 (ja) 列車制御システム
JP2018041701A (ja) 燃料電池システム
JP2016086488A (ja) 鉄道車両の駆動装置
JP6438273B2 (ja) エンジン発電機制御装置およびそれを備えた鉱山向けダンプトラック
JP6567362B2 (ja) 電力変換システム
CN115892079B (zh) 一种混合动力调车机车牵引力控制方法
US20240101390A1 (en) An elevator drive unit, an elevator system, and a method for managing a regenerative power of an elevator system

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant