KR102291641B1 - Direct current rail system and operating method thereof - Google Patents

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한문섭
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Abstract

본 기술에 따른 전차선로상을 이동하는 전기차에 전류를 제공하는 직류철도급전시스템은 직류철도급전시스템은 상기 전차선로에 연결되고, 상기 전기차에 미리 결정된 크기의 전류를 제공하는 복수의 정류기들 및 상기 전기차의 위치가 변경됨에 따라 상기 복수의 정류기들에 각각 포함된 내부저항의 크기 또는 설계 전압의 크기를 변경하여 상기 복수의 정류기들이 상기 전기차에 제공하는 전류의 크기를 조절하는 급전제어장치를 포함한다. The DC rail power supply system for providing electric current to an electric vehicle moving on a catenary according to the present technology includes a plurality of rectifiers that are connected to the catenary and provide current of a predetermined size to the electric vehicle; and a power supply control device for adjusting the magnitude of the current provided by the plurality of rectifiers to the electric vehicle by changing the size of the internal resistance or the design voltage included in each of the plurality of rectifiers as the position of the electric vehicle is changed. .

Figure R1020190132541
Figure R1020190132541

Description

직류철도급전시스템 및 그 동작 방법{DIRECT CURRENT RAIL SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}DIRECT CURRENT RAIL SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF

본 발명은 직류철도급전시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC railway power supply system and an operating method thereof.

종래 철도의 직류급전시스템은 3상 전원을 받아 다이오드 정류기를 이용하여 정전압을 급전한다. 따라서 전차선로 저항에 의한 전압강하가 발생하여 전기차량에 급전전압 이하의 정격전압이 인가될 수 있다. 전기차에 정격전압이하의 전압이 인가되면 전기차가 필요로 하는 견인전력을 사용하기 위해 보다 큰 전류를 사용하여야 하므로 전압강하가 더욱 커지며, 전기차의 효율이 저하된다.The conventional DC power supply system of railways receives three-phase power and supplies a constant voltage using a diode rectifier. Therefore, a voltage drop may occur due to the resistance of the catenary, so that a rated voltage less than the supply voltage may be applied to the electric vehicle. When a voltage lower than the rated voltage is applied to an electric vehicle, a larger current must be used to use the traction power required by the electric vehicle, so the voltage drop becomes larger and the efficiency of the electric vehicle decreases.

또한 직류급전선로에 에너지저장장치가 설치되거나, 태양광 및 풍력과 같은 신재생에너지 발전장치가 설치될 수 있다. 에너지저장장치의 경우 충방전을 해야하고, 신재생에너지의 경우 에너지의 발생시에만 발전하므로 시간적으로 단속성을 가질 수 있다. 따라서 전기차가 근처에 있을 경우 과부하로 인한 큰 전압변동이 생길 수 있다. 따라서, 이동하는 부하를 갖는 전기차에 일정한 전압을 공급하기 위해서는 각 변전소의 전압가변형 정류기에 의해 공급되는 전류의 배분제어가 필요하다. In addition, an energy storage device may be installed on a DC feed line, or a renewable energy generator such as solar power or wind power may be installed. In the case of an energy storage device, charging and discharging is required, and in the case of a new and renewable energy, electricity is generated only when energy is generated, so it can have intermittent intermittent time. Therefore, if an electric vehicle is nearby, a large voltage fluctuation may occur due to overload. Therefore, in order to supply a constant voltage to an electric vehicle having a moving load, it is necessary to control the distribution of the current supplied by the variable voltage rectifier of each substation.

본 발명의 실시 예는 전기차 위치에 따른 전압강하를 최소화하기 위한 전류배분을 제공하는 직류철도급전시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a DC railway power supply system that provides current distribution for minimizing a voltage drop according to the location of an electric vehicle and an operating method thereof.

본 발명의 실시 예에 따른 전차선로상을 이동하는 전기차에 전류를 제공하는 직류철도급전시스템은 직류철도급전시스템은 상기 전차선로에 연결되고, 상기 전기차에 미리 결정된 크기의 전류를 제공하는 복수의 정류기들 및 상기 전기차의 위치가 변경됨에 따라 상기 복수의 정류기들에 각각 포함된 내부저항의 크기 또는 설계 전압의 크기를 변경하여 상기 복수의 정류기들이 상기 전기차에 제공하는 전류의 크기를 조절하는 급전제어장치를 포함한다. In the DC rail power supply system for providing current to an electric vehicle moving on a catenary line according to an embodiment of the present invention, the DC railway power supply system is connected to the catenary line, and a plurality of rectifiers that provide a predetermined amount of current to the electric vehicle A power supply control device that adjusts the magnitude of the current provided by the plurality of rectifiers to the electric vehicle by changing the size of the internal resistance or the design voltage included in each of the plurality of rectifiers as the positions of the electric vehicles and the electric vehicle are changed includes

본 발명의 실시 예에서, 상기 복수의 정류기들은, 상기 전기차에 상기 미리 결정된 크기의 전류를 제공하고 서로 인접하는 제1 정류기 및 제2 정류기를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the plurality of rectifiers include a first rectifier and a second rectifier that provide current of the predetermined magnitude to the electric vehicle and are adjacent to each other.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 정류기는, 제1 내부저항 및 상기 제1 내부저항에 직렬로 연결되는 제1 설계전압원을 포함하고, 상기 제2 정류기는, 제2 내부저항 및 상기 제2 내부저항에 직렬로 연결되는 제2 설계전압원을 포함한다.In an embodiment of the present invention, the first rectifier includes a first internal resistance and a first design voltage source connected in series to the first internal resistance, and the second rectifier includes a second internal resistance and the second internal resistance. and a second design voltage source connected in series to the internal resistance.

본 발명의 실시 예에서, 상기 급전제어장치는, 상기 제1 내부저항, 제1 설계전압원, 제2 내부저항 및 제2 설계전압원의 크기에관한 정보를 저장하는 정류기 관련정보 저장부, 상기 전기차로부터 상기 전기차가 제공받는 전압을 수신하는 열차정보수신부, 상기 전기차가 제공받는 전압, 상기 제1 내부저항, 제1 설계전압원, 제2 내부저항 및 제2 설계전압원의 크기를 이용하여, 상기 전기차와 상기 제1 정류기 사이의 전차선로저항인 제1 전차선로저항 및 상기 전기차와 상기 제2 정류기 사이의 전차선로저항인 제2 전차선로저항을 계산하는 정류기내부저항결정부를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the power supply control device includes a rectifier-related information storage unit for storing information on sizes of the first internal resistance, the first design voltage source, the second internal resistance, and the second design voltage source, from the electric vehicle. The electric vehicle and the electric vehicle using the train information receiving unit for receiving the voltage provided by the electric vehicle, the voltage provided by the electric vehicle, the first internal resistance, the first design voltage source, the second internal resistance, and the second design voltage source and a rectifier internal resistance determining unit for calculating a first catenary resistance that is a catenary resistance between the first rectifiers and a second catenary resistance that is a catenary resistance between the electric vehicle and the second rectifier.

본 발명의 실시 예에서, 상기 정류기내부저항결정부는, 상기 제1 내부저항, 제1 설계전압원, 제2 내부저항, 제2 설계전압원, 제1 전차선로저항 및 제2 전차선로저항의 크기를 이용하여, 상기 제1 정류기 및 제2 정류기가 제공하는 전류의 크기에 반영할 오프셋 전류를 결정한다.In an embodiment of the present invention, the rectifier internal resistance determining unit uses the sizes of the first internal resistance, the first design voltage source, the second internal resistance, the second design voltage source, the first catenary resistance and the second catenary resistance. Thus, the offset current to be reflected in the magnitude of the current provided by the first rectifier and the second rectifier is determined.

본 발명의 실시 예에서, 상기 정류기내부저항결정부는, 상기 오프셋 전류에 따라 변경될 상기 제1 내부저항 및 제2 내부저항의 크기를 포함하는 내부저항정보를 생성한다.In an embodiment of the present invention, the rectifier internal resistance determining unit generates internal resistance information including sizes of the first internal resistance and the second internal resistance to be changed according to the offset current.

본 발명의 실시 예에서, 상기 정류기내부저항결정부는, 상기 오프셋 전류에 따라 변경될 상기 제1 설계전압원 및 제2 설계전압원의 크기를 포함하는 내부저항정보를 생성한다.In an embodiment of the present invention, the rectifier internal resistance determining unit generates internal resistance information including sizes of the first design voltage source and the second design voltage source to be changed according to the offset current.

본 발명의 실시 예에서, 상기 급전제어장치는, 상기 내부저항정보에 따라 상기 제1 정류기 및 제2 정류기에 제공될 정류기 제어신호를 생성하고, 상기 정규기 제어신호를 상기 제1 및 제2 정류기에 제공하는 차량전압제어부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the power supply control device generates a rectifier control signal to be provided to the first rectifier and the second rectifier according to the internal resistance information, and transmits the regularizer control signal to the first and second rectifiers. It may further include a vehicle voltage control unit provided to.

본 발명의 실시 예에서, 상기 급전제어장치는, 상기 전기차의 위치가 변경됨에 따라 상기 전기차에 제공되는 전압이 감소되는 것이 최소화되도록 상기 복수의 정류기들을 제어할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the power supply control device may control the plurality of rectifiers to minimize a decrease in the voltage provided to the electric vehicle as the position of the electric vehicle is changed.

본 발명의 실시 예에서, 상기 급전제어장치는, 상기 복수의 정류기들과 유선 또는 무선통신망을 통해 연결될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the power feeding control device may be connected to the plurality of rectifiers through a wired or wireless communication network.

본 기술에 따른 직류철도급전시스템 및 그 동작 방법은 전기차 위치에 따른 전압강하를 최소화하기 위한 전류배분을 제공하는 방법을 제공할 수 있다.A DC rail power supply system and an operating method thereof according to the present technology may provide a method of providing a current distribution for minimizing a voltage drop according to a location of an electric vehicle.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류철도급전시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 정류기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전류배분방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 급전제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 급전제어장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a view for explaining a DC rail power supply system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the rectifier of FIG. 1 .
3 is a view for explaining a current distribution method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the power supply control device of FIG. 1 .
5 is a flowchart for explaining the operation of the power feeding control device according to an embodiment of the present invention.

본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다. In describing the embodiments of the present specification, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present specification, the detailed description may be omitted.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 　As used herein, “comprises,” “may include.” The expression such as indicates the existence of the disclosed corresponding function, operation, component, etc., and does not limit one or more additional functions, operations, components, and the like. Also, in this specification, "includes." Or "have." The term such as is intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features or number, step, operation, component, part or It should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of combinations thereof.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In this specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류철도급전시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a DC railway power supply system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 직류철도급전시스템(1000)은 복수의 정류기들(1100), 급전제어장치(1200) 및 전기차(1300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the DC railway power supply system 1000 may include a plurality of rectifiers 1100 , a power supply control device 1200 , and an electric vehicle 1300 .

복수의 정류기들(1100)은 각각 급전제어장치(1200)의 제어에 따라 결정된 전압 또는 전류를 전기차(1300)에 제공할 수 있다. 복수의 정류기들은 전기차(1300)가 필요로 하는 견인전력을 제공할 수 있다.Each of the plurality of rectifiers 1100 may provide a voltage or current determined according to the control of the power supply control device 1200 to the electric vehicle 1300 . The plurality of rectifiers may provide traction power required by the electric vehicle 1300 .

복수의 정류기들(1100)은 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 각 정류기들은 싸이리스터 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 형 전압원 정류기일 수 있다. 실시 예에서, 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)는 전차선로에 따라 배치될 수 있다.The plurality of rectifiers 1100 may include first to Nth rectifiers (rectifiers 1 to N). In an embodiment, each of the rectifiers may be a thyristor and an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) type voltage source rectifier. In an embodiment, the first to Nth rectifiers (rectifiers 1 to N) may be arranged along the catenary.

급전제어장치(1200)는 복수의 정류기들(1100) 및 전기차(1300)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 급전제어장치(1200)는 전기차(1300)와의 통신을 통해 전기차(1300)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서, 급전제어장치(1200)는 전기차(1300)와의 통신을 통해 전기차(1300)에 제공될 전압과 관련된 정보 또는 전기차(1300)가 요구하는 전압과 관련된 정보를 송수신할 수 있다.The power supply control device 1200 may communicate with the plurality of rectifiers 1100 and the electric vehicle 1300 . For example, the power supply control device 1200 may acquire location information of the electric vehicle 1300 through communication with the electric vehicle 1300 . In an embodiment, the power supply control device 1200 may transmit/receive information related to a voltage to be provided to the electric vehicle 1300 or information related to a voltage requested by the electric vehicle 1300 through communication with the electric vehicle 1300 .

급전제어장치(1200)는 복수의 정류기들(1100)을 제어할 수 있다. 급전제어장치(1200)는 복수의 정류기들(1100)과 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 통신할 수 있다. 급전제어장치(1200)는 전기차(1300)로부터 획득한 위치 정보를 기초로 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)들이 제공할 전압의 크기를 조절하도록 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)를 제어할 수 있다. 급전제어장치(1200)는 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)의 위치와 상이한 원격지에 위치할 수 있다. 급전제어장치(1200)는 전기차(1300)로부터 획득한 위치 정보에 따라 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)가 각각 제공할 전압의 크기를 조절하도록 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)에 제어신호를 제공할 수 있다. 실시 예에서, 급전제어장치(1200)는 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N) 각각의 내부저항값을 조절하도록 지시하는 제어신호를 제1 내지 제N정류기(정류기1~정류기N)에 제공할 수 있다.The power feeding control device 1200 may control the plurality of rectifiers 1100 . The power feeding control device 1200 may communicate with the plurality of rectifiers 1100 through a wired communication network or a wireless communication network. The power supply control device 1200 controls the first to Nth rectifiers (rectifier 1) to adjust the magnitude of the voltage to be provided by the first to Nth rectifiers (rectifiers 1 to N) based on the location information obtained from the electric vehicle 1300 . ~ Rectifier N) can be controlled. The power feeding control device 1200 may be located in a remote location different from the locations of the first to Nth rectifiers (rectifiers 1 to N). The power supply control device 1200 controls the first to Nth rectifiers (rectifier 1) to adjust the magnitude of the voltage to be provided by the first to Nth rectifiers (rectifier 1 to rectifier N) according to the location information obtained from the electric vehicle 1300 , respectively. It is possible to provide a control signal to ~rectifier N). In an embodiment, the power supply control device 1200 transmits a control signal instructing to adjust the internal resistance value of each of the first to Nth rectifiers (rectifier 1 to rectifier N) to the first to Nth rectifiers (rectifier 1 to rectifier N) can be provided to

도 2는 도 1의 정류기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the rectifier of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 정류기(20)는 전압원과 내부저항(R)을 포함한다. 정류기(20)에 포함된 전압원의 설계 전압이 Vref일 때, 정류기의 출력전압(Vo)을 표현한 것은 다음의 [수학식1]과 같다.2, the rectifier 20 includes a voltage source and an internal resistance (R). When the design voltage of the voltage source included in the rectifier 20 is Vref, the expression of the output voltage Vo of the rectifier is as follows [Equation 1].

Figure 112019108556054-pat00001
Figure 112019108556054-pat00001

[수학식] 1]에 따르면, 정류기(20)가 공급하는 전류(I)를 증가시키기 위해서는 설계 전압(Vref)을 증가시키거나, 내부저항(R)을 감소시켜야 한다.According to [Equation 1], in order to increase the current I supplied by the rectifier 20, the design voltage Vref must be increased or the internal resistance R must be decreased.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전류배분방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a current distribution method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전기차는 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)로부터 견인전력을 만족하는 전압을 공급받을 수 있다. Referring to FIG. 3 , the electric vehicle may receive a voltage satisfying traction power from the first rectifier 100 and the second rectifier 200 .

제1 정류기(100)는 Vref1의 설계 전압과 Rd1의 내부저항을 갖고, 제2 정류기(200)는 Vref2의 설계 전압과 Rd2의 내부저항을 가진다. 전기차가 x1지점에서 x2지점으로 이동하는 경우를 가정하면, 전기차가 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)로부터 공급받는 전류의 크기는 전기차의 위치에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 제1 정류기(100)와 전기차 사이의 전차선로저항은 R1이고, 제2 정류기(200)와 전기차 사이의 전차선로저항은 R2이고, 제1 정류기(100)가 공급하는 전류는 I1, 제2 정류기(200)가 공급하는 전류를 I2로 가정하면, 전기차가 제1 정류기(100)로부터 공급받는 전압은 다음의 [수학식 2]와 같다.The first rectifier 100 has a design voltage of Vref1 and an internal resistance of Rd1, and the second rectifier 200 has a design voltage of Vref2 and an internal resistance of Rd2. Assuming that the electric vehicle moves from the x1 point to the x2 point, the magnitude of the current supplied by the electric vehicle from the first rectifier 100 and the second rectifier 200 may vary depending on the location of the electric vehicle. Specifically, the catenary resistance between the first rectifier 100 and the electric vehicle is R1, the catenary resistance between the second rectifier 200 and the electric vehicle is R2, and the current supplied by the first rectifier 100 is I1, Assuming that the current supplied by the second rectifier 200 is I2, the voltage supplied by the electric vehicle from the first rectifier 100 is expressed by the following [Equation 2].

Figure 112019108556054-pat00002
Figure 112019108556054-pat00002

전기차가 제2 정류기(200)로부터 공급받는 전압을 나타낸 것은 다음의 [수학식 3]과 같다.The voltage supplied by the electric vehicle from the second rectifier 200 is expressed by the following [Equation 3].

Figure 112019108556054-pat00003
Figure 112019108556054-pat00003

[수학식 2] 및 [수학식 3]으로부터 아래의 [수학식 4]가 도출될 수 있다.The following [Equation 4] can be derived from [Equation 2] and [Equation 3].

Figure 112019108556054-pat00004
Figure 112019108556054-pat00004

[수학식 4]에서 전차선로저항인 R1과 R2는 전기차의 위치정보로부터 계산될 수 있다. 전기차의 위치정보는 전기차의 물리적인 위치를 나타내는 정보뿐만 아니라, 전기차의 위치를 계산하는데 필요한 정보, 예컨대 전기차의 전압(Vt)정보를 포함할 수 있다.In [Equation 4], the catenary line resistances R1 and R2 can be calculated from the location information of the electric vehicle. The location information of the electric vehicle may include not only information indicating the physical location of the electric vehicle, but also information necessary to calculate the position of the electric vehicle, for example, voltage (Vt) information of the electric vehicle.

구체적으로, 전기차로부터 전기차의 전압(Vt)이 획득될 수 있다. 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)의 내부저항(Rd1, Rd2)과 설계 전압(Vref1, Vref2)을 이용하면 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)의 출력전류(I1,I2)가 계산될 수 있고. Vt, Vref1, Vref2, Rd1 및 Rd2를 이용하면, 전차선로저항인 R1과 R2는 계산될 수 있다.Specifically, the voltage Vt of the electric vehicle may be obtained from the electric vehicle. When the internal resistances Rd1 and Rd2 of the first rectifier 100 and the second rectifier 200 and the design voltages Vref1 and Vref2 are used, the output current I1 of the first rectifier 100 and the second rectifier 200 is used. ,I2) can be calculated. Using Vt, Vref1, Vref2, Rd1 and Rd2, the catenary resistances R1 and R2 can be calculated.

전기차 위치에 따른 전압강하를 최소화하기 위해서, 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)의 출력전류(I1,I2)가 같아지도록 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)의 내부저항(Rd1, Rd2)이 조절될 수 있다.In order to minimize the voltage drop according to the location of the electric vehicle, the output currents I1 and I2 of the first rectifier 100 and the second rectifier 200 are equal to the first rectifier 100 and the second rectifier 200. The resistors Rd1 and Rd2 can be adjusted.

예를 들어, I1>I2인 경우에는 I1=I2가 되도록 제1 정류기(100) 및 제2 정류기(200)의 출력 전류를 오프셋 전류(k)만큼 증감시켜야 한다. 이를 수학식으로 나타낸 것은 다음의 [수학식 5]와 같다.For example, when I1>I2, the output currents of the first rectifier 100 and the second rectifier 200 must be increased or decreased by the offset current k so that I1=I2. This is expressed as the following [Equation 5].

Figure 112019108556054-pat00005
Figure 112019108556054-pat00005

위의 [수학식 5]을 만족하는 오프셋 전류(k)를 각 정류기의 출력 전류에 반영하기 위해서 직류철도급전시스템은 Rd1, Rd2를 조절하거나, Vref1 및 Vref2를 조절할 수 있다.In order to reflect the offset current (k) that satisfies [Equation 5] above to the output current of each rectifier, the DC railway power supply system may adjust Rd1 and Rd2 or adjust Vref1 and Vref2.

도 4는 도 1의 급전제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the power supply control device of FIG. 1 .

도 4를 참조하면, 급전제어장치(1200)는 열차정보수신부(1210), 정류기내부저항결정부(1220), 정류기 관련정보 저장부(1230) 및 차량전압제어부(1240)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the power supply control device 1200 may include a train information receiving unit 1210 , a rectifier internal resistance determining unit 1220 , a rectifier related information storage unit 1230 , and a vehicle voltage control unit 1240 .

열차정보수신부(1210)는 유선 또는 무선 통신망을 통해 전기차로부터 열차위치정보를 수신할 수 있다. 실시 예에서, 열차위치정보는 전기차의 물리적인 위치를 나타내는 정보뿐만 아니라, 전기차의 위치를 계산하는데 필요한 정보, 예컨대 전기차의 전압(Vt)정보를 포함할 수 있다. 열차정보수신부(1210)는 획득된 열차위치정보는 정류기내부저항결정부(1220)에 제공할 수 있다.The train information receiver 1210 may receive train location information from an electric vehicle through a wired or wireless communication network. In an embodiment, the train location information may include not only information indicating the physical location of the electric vehicle, but also information necessary to calculate the location of the electric vehicle, for example, voltage (Vt) information of the electric vehicle. The train information receiving unit 1210 may provide the acquired train location information to the rectifier internal resistance determining unit 1220 .

정류기 내부저항결정부(1220)는 열차위치정보를 이용하여 복수의 정류기들이 전기차에 공급할 전류를 결정할 수 있다. 구체적으로, 정류기 내부저항결정부(1220)는 정류기 관련 정보 저장부(1230)에 저장된 정류기 관련정보에 따라 조절할 전류의 크기를 계산할 수 있다. 실시 예에서, 정류기 관련 정보는 각 정류기의 내부저항의 크기 및 설계 전압의 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다.The rectifier internal resistance determining unit 1220 may determine the current to be supplied to the electric vehicle by the plurality of rectifiers using the train location information. Specifically, the rectifier internal resistance determiner 1220 may calculate the magnitude of the current to be adjusted according to the rectifier-related information stored in the rectifier-related information storage unit 1230 . In an embodiment, the rectifier-related information may include information on the magnitude of the internal resistance of each rectifier and the magnitude of the design voltage.

정류기 내부저항결정부(1220)는 열차위치정보에 포함된 전기차의 전압(Vt), 정류기 관련 정보에 포함된 각 정류기의 내부저항의 크기 및 설계 전압의 크기를 이용하여 각 정류기와 전기차 사이의 전차선로저항값을 계산할 수 있다. 정류기 내부저항결정부(1220)는 계산된 전차선로저항값, 각 정류기의 내부저항의 크기 및 설계 전압의 크기를 이용하여 각 정류기의 출력전류의 오프셋 전류를 결정할 수 있다. 오프셋 전류는 전기차의 위치에 따라 인접한 정류기가 전기차에 동일한 전류를 공급하도록 증가하거나 감소되어야 하는 전류의 크기일 수 있다.The rectifier internal resistance determination unit 1220 uses the voltage (Vt) of the electric vehicle included in the train location information, the magnitude of the internal resistance of each rectifier included in the rectifier-related information, and the magnitude of the design voltage, the catenary between each rectifier and the electric vehicle The resistance value can be calculated. The rectifier internal resistance determining unit 1220 may determine the offset current of the output current of each rectifier by using the calculated catenary resistance value, the magnitude of the internal resistance of each rectifier, and the magnitude of the design voltage. The offset current may be the amount of current that must be increased or decreased so that adjacent rectifiers supply the same current to the electric vehicle, depending on the location of the electric vehicle.

정류기 내부저항결정부(1220)는 오프셋 전류값에 따라 내부저항정보를 결정할 수있다. 내부저항정보는 복수의 정류기들 중 전기차에 전율을 공급하는 인접한 두 개의 정류기의 조절될 설계전압의 크기 또는 내부저항의 크기에 관한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 정류기의 설계 전압의 크기를 조절하거나, 각 정류기에 포함된 내부저항의 크기를 조절하면 전기차의 위치에 따라 일정한 전류가 전기차에 공급될 수 있다. 실시 예에서, 정류기 내부저항결정부(1220)는 변경된 설계 전압의 크기나 내부저항의 크기에 관한 정보를 포함하는 갱신된 정류기 관련 정보를 정류기 관련정보저장부(1230)에 저장할 수 있다.The rectifier internal resistance determining unit 1220 may determine internal resistance information according to the offset current value. The internal resistance information may include information about the magnitude of the design voltage to be adjusted or the magnitude of the internal resistance of two adjacent rectifiers for supplying electric current to the electric vehicle among the plurality of rectifiers. That is, if the size of the design voltage of the rectifier is adjusted or the size of the internal resistance included in each rectifier is adjusted, a constant current can be supplied to the electric vehicle according to the position of the electric vehicle. In an embodiment, the rectifier internal resistance determiner 1220 may store updated rectifier-related information including information on the changed design voltage level or internal resistance level in the rectifier-related information storage unit 1230 .

차량전압제어부(1240)는 정류기 내부저항결정부(1220)로부터 내부저항정보를 수신할 수 있다. 차량전압제어부(1240)는 각 정류기의 설계 전압의 크기를 조절하거나 내부저항의 크기를 조절할 것을 지시하는 정류기 제어신호를 생성할 수 있다. 차량전압제어부(1240)는 생성된 정류기 제어신호를 각 정류기에 유선 또는 무선 통신망을 이용하여 제공할 수 있다.The vehicle voltage controller 1240 may receive internal resistance information from the rectifier internal resistance determiner 1220 . The vehicle voltage controller 1240 may generate a rectifier control signal instructing to adjust the size of the design voltage of each rectifier or adjust the size of the internal resistance. The vehicle voltage controller 1240 may provide the generated rectifier control signal to each rectifier using a wired or wireless communication network.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 급전제어장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart for explaining the operation of the power feeding control device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 급전제어장치는 S501단계에서, 열차의 위치정보를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the power feeding control device may acquire train location information in step S501 .

S503단계에서, 급전제어장치는 각 정류기의 출력 전류의 오프셋 전류를 계산하고, 오프셋 전류의 크기에 따라 각 정류기의 내부저항값을 결정할 수 있다.In step S503, the power supply control device may calculate an offset current of the output current of each rectifier, and determine the internal resistance value of each rectifier according to the magnitude of the offset current.

S505단계에서, 급전제어장치는 결정된 내부저항값으로 내부저항을 설정할 것을 지시하는 정류기 제어신호를 생성할 수 있다. In step S505, the power supply control device may generate a rectifier control signal instructing to set the internal resistance to the determined internal resistance value.

S507단계에서, 급전제어장치는 생성된 정류기 제어신호를 각 정류기에 제공할 수 있다.In step S507, the power feeding control device may provide the generated rectifier control signal to each rectifier.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. In addition, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples to easily explain the contents of the present invention and help understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be construed as including all changes or modifications derived based on the technical spirit of the present invention in addition to the embodiments disclosed herein are included in the scope of the present invention.

1000: 직류철도급전시스템
1100: 복수의 정류기들
1200: 급전제어장치
1300: 전기차1000: DC railway power supply system
1100: a plurality of rectifiers
1200: feed control device
1300: electric vehicle

Claims (10)

전차선로상을 이동하는 전기차에 전류를 제공하는 직류철도급전시스템에 있어서,
상기 전차선로에 연결되고, 상기 전기차에 미리 결정된 크기의 전류를 제공하는 복수의 정류기들; 및
상기 전기차의 위치가 변경됨에 따라 상기 복수의 정류기들에 각각 포함된 내부저항의 크기 또는 설계 전압의 크기를 변경하여 상기 복수의 정류기들이 상기 전기차에 제공하는 전류의 크기를 조절하는 급전제어장치를 포함하고,
상기 복수의 정류기들은,
상기 전기차에 상기 미리 결정된 크기의 전류를 제공하고 서로 인접하는 제1 정류기 및 제2 정류기를 포함하고,
상기 제1 정류기는,
제1 내부저항 및 상기 제1 내부저항에 직렬로 연결되는 제1 설계전압원을 포함하고,
상기 제2 정류기는,
제2 내부저항 및 상기 제2 내부저항에 직렬로 연결되는 제2 설계전압원을 포함하고,
상기 급전제어장치는,
상기 제1 내부저항, 제1 설계전압원, 제2 내부저항 및 제2 설계전압원의 크기에 관한 정보를 저장하는 정류기 관련정보 저장부;
상기 전기차로부터 상기 전기차가 제공받는 전압을 수신하는 열차정보수신부; 및
상기 전기차가 제공받는 전압, 상기 제1 내부저항, 제1 설계전압원, 제2 내부저항 및 제2 설계전압원의 크기를 이용하여, 상기 전기차와 상기 제1 정류기 사이의 전차선로저항인 제1 전차선로저항 및 상기 전기차와 상기 제2 정류기 사이의 전차선로저항인 제2 전차선로저항을 계산하는 정류기내부저항결정부;를 포함하고,
상기 정류기내부저항결정부는,
상기 제1 내부저항, 제1 설계전압원, 제2 내부저항, 제2 설계전압원, 제1 전차선로저항 및 제2 전차선로저항의 크기를 이용하여, 상기 제1 정류기 및 제2 정류기가 제공하는 전류의 크기에 반영할 오프셋 전류를 결정하는 직류철도급전시스템.In the DC railway power supply system for providing electric current to electric vehicles moving on a catenary line,
a plurality of rectifiers connected to the catenary and providing current of a predetermined magnitude to the electric vehicle; and
A power supply control device for adjusting the size of the current provided by the plurality of rectifiers to the electric vehicle by changing the size of the internal resistance or the design voltage included in each of the plurality of rectifiers as the position of the electric vehicle is changed do,
The plurality of rectifiers,
a first rectifier and a second rectifier that provide current of the predetermined magnitude to the electric vehicle and are adjacent to each other;
The first rectifier is
A first internal resistance and a first design voltage source connected in series to the first internal resistance,
The second rectifier is
a second internal resistance and a second design voltage source connected in series to the second internal resistance;
The power supply control device,
a rectifier-related information storage unit for storing information on sizes of the first internal resistance, the first design voltage source, the second internal resistance, and the second design voltage source;
a train information receiver configured to receive a voltage provided by the electric vehicle from the electric vehicle; and
A first catenary line that is a catenary resistance between the electric vehicle and the first rectifier using the voltage provided by the electric vehicle, the first internal resistance, the first design voltage source, the second internal resistance, and the second design voltage source a rectifier internal resistance determining unit for calculating a resistance and a second catenary resistance that is a catenary resistance between the electric vehicle and the second rectifier;
The rectifier internal resistance determining unit,
Current provided by the first and second rectifiers using the sizes of the first internal resistance, the first design voltage source, the second internal resistance, the second design voltage source, the first catenary resistance, and the second catenary resistance DC railway feeding system that determines the offset current to be reflected in the size of 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 정류기내부저항결정부는,
상기 오프셋 전류에 따라 변경될 상기 제1 내부저항 및 제2 내부저항의 크기를 포함하는 내부저항정보를 생성하는 직류철도급전시스템.The method of claim 1, wherein the rectifier internal resistance determining unit comprises:
A DC rail power supply system for generating internal resistance information including sizes of the first internal resistance and the second internal resistance to be changed according to the offset current. 제 1항에 있어서, 상기 정류기내부저항결정부는,
상기 오프셋 전류에 따라 변경될 상기 제1 설계전압원 및 제2 설계전압원의 크기를 포함하는 내부저항정보를 생성하는 직류철도급전시스템.The method of claim 1, wherein the rectifier internal resistance determining unit comprises:
A DC rail power supply system for generating internal resistance information including sizes of the first design voltage source and the second design voltage source to be changed according to the offset current. 제 6항에 있어서, 상기 급전제어장치는,
상기 내부저항정보에 따라 상기 제1 정류기 및 제2 정류기에 제공될 정류기 제어신호를 생성하고, 상기 정류기 제어신호를 상기 제1 및 제2 정류기에 제공하는 차량전압제어부를 더 포함하는 직류철도급전시스템.The method of claim 6, wherein the power supply control device,
The DC railway power supply system further comprising a vehicle voltage control unit that generates a rectifier control signal to be provided to the first and second rectifiers according to the internal resistance information, and provides the rectifier control signal to the first and second rectifiers. . 제 1항에 있어서, 상기 급전제어장치는,
상기 전기차의 위치가 변경됨에 따라 상기 전기차에 제공되는 전압이 감소되는 것이 최소화되도록 상기 복수의 정류기들을 제어하는 직류철도급전시스템.According to claim 1, wherein the power supply control device,
A DC rail power supply system for controlling the plurality of rectifiers to minimize a decrease in a voltage provided to the electric vehicle as the position of the electric vehicle is changed. 제 1항에 있어서, 상기 급전제어장치는,
상기 복수의 정류기들과 유선 또는 무선통신망을 통해 연결되는 직류철도급전시스템.According to claim 1, wherein the power supply control device,
A DC railway power supply system connected to the plurality of rectifiers through a wired or wireless communication network.
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