KR19980049572U - Inverter protection circuit for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
본 고안은 철도 차량용 인버터 보호 회로에 관한 것으로, 소정의 직류 입력 전압이 인가되면 스위치 온되는 컨택터(10,11)를 통해 인버터(20)로 직류 전압이 입력되면 이 인버터(20)가 소정의 교류 전원을 출력하여 유도전동기(30)를 구동시키도록 되어 있는 철도 차량의 전원 인버팅 시스템에 있어서, 상기 컨택터(10)가 스위치 온되면 도통되어 상기 인버터(20)로 직류 전압을 출력하는 GTO사이리스터(12)와; 상기 유도전동기(30)가 발전기 역할을 하여 차량을 제동시킬 때 발생하는 역회생전류를 전원으로 공급하여 열에너지로 소비시키는 역병렬다이오드(13) 및; 상기 GTO사이리스터(12)가 과전류로 인해 턴오프될 때 이 GTO사이리스터(12) 양단간에 인가되는 과전압으로부터 이 GTO사이리스터(12)를 보호하기 위한 스너버회로(14)로 구성되어, 상기 전원 인버팅 시스템내에 과전류가 발생하면 상기 인버터(20)를 과전류로부터 보호하기 위해 상기 GTO사이리스터(12)가 상기 인버터(20)에 내장되어 있는 반도체 소자들의 과전류 내량한계 시간(예컨대, 수 μsec) 이내에 턴오프되도록 되어 있다.The present invention relates to an inverter protection circuit for a railway vehicle, and when the DC voltage is input to the inverter 20 through contactors 10 and 11 switched on when a predetermined DC input voltage is applied, the inverter 20 is predetermined. In a power inverting system of a railway vehicle configured to drive an induction motor 30 by outputting AC power, a GTO that is turned on when the contactor 10 is switched on and outputs a DC voltage to the inverter 20. Thyristor 12; An antiparallel diode (13) for supplying reverse regenerative current generated when the induction motor (30) acts as a generator and braking the vehicle as a power source to consume thermal energy; And a snubber circuit 14 for protecting the GTO thyristor 12 from an overvoltage applied between both ends of the GTO thyristor 12 when the GTO thyristor 12 is turned off due to an overcurrent. When the overcurrent occurs in the system, the GTO thyristor 12 is turned off within the overcurrent tolerance time period (eg, several μsec) of the semiconductor devices built in the inverter 20 to protect the inverter 20 from overcurrent. It is.
Description
본 고안은 철도 차량용 인버터 보호 회로에 관한 것으로, 특히 철도 차량의 전원 인버팅(Inverting) 시스템에 있어서, 인버터의 출력단에 접속되어 있는 부하나 인버터의 고장으로 인해 시스템내에 과전류가 발생하면 자동으로 인버터의 입력 전원을 차단하도록 되어 있는 철도 차량용 인버터 보호 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter protection circuit for a railway vehicle. In particular, in an inverting power supply system of a railway vehicle, when an overcurrent occurs in the system due to a load connected to the output terminal of the inverter or a failure of the inverter, the inverter automatically An inverter protection circuit for a railway vehicle configured to interrupt input power.
일반적으로 철도 차량에 있어서 전원 인버팅 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 직류 입력 전압(VDC)이 인가되면 스위치 온되는 컨택터(10,11)를 통해 인버터(20)로 직류 전압이 입력되면 이 인버터(20)가 소정의 교류 전원을 출력하여 유도전동기(30)를 구동시키도록 되어 있다.In general, a power inverting system in a railroad vehicle is a DC voltage to the inverter 20 through the contactors 10 and 11 switched on when a predetermined DC input voltage V DC is applied as shown in FIG. 2. When this is input, the inverter 20 outputs a predetermined AC power to drive the induction motor 30.
여기서 상기 컨택터(10,11)는 상기 인버터(20)의 출력단에 유도전동기(30)가 아닌 다른 부하가 접속되어 있더라도 항상 인버터(20)의 입력단에 접속되어, 인버터(20)나 이 인버터(20)의 출력단에 접속되어 있는 상기 유도전동기(30)와 같은 부하가 고장났을 경우에 과전류가 발생하면 입력 전원을 차단하여 인버터(20)에 내장되어 있는 반도체 소자 및 각종 구성품을 보호하도록 되어 있다.Here, the contactors 10 and 11 are always connected to the input terminal of the inverter 20 even if a load other than the induction motor 30 is connected to the output terminal of the inverter 20, so that the inverter 20 or the inverter ( If an overcurrent occurs when a load such as the induction motor 30 connected to the output terminal of 20) fails, the input power is cut off to protect the semiconductor elements and various components built into the inverter 20.
또한 상기 두 개의 컨택터(10,11) 중 상기 인버터(20)의 입력단에 접속되어 있는 컨택터(11)와 병렬 연결되어 있는 충전저항 R은 상기 인버터(20)에 내장된 필터커패시터에 갑작스런 충전 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 저항이다.In addition, the charge resistor R connected in parallel with the contactor 11 connected to the input terminal of the inverter 20 among the two contactors 10 and 11 suddenly charges the filter capacitor built in the inverter 20. It is a resistance to prevent current from flowing.
하지만 상기 컨택터(10,11)는 릴레이와 같이 기계적으로 스위칭 동작을 하는 소자이기 때문에 부품을 주기적으로 유지 및 보수해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 실제로 과전류가 발생하였을 경우 입력 전원을 차단하는 시간이 수 msec 이상 소요되기 때문에 과전류에 대한 내량한계가 수 μsec 이내인 상기 인버터(20)의 반도체 소자가 소손되기 쉽다는 단점이 있었다.However, since the contactors 10 and 11 are mechanical switching devices such as relays, the contactors 10 and 11 are not only troublesome to periodically maintain and repair components, but also have time to cut off the input power when overcurrent occurs. Since it takes several msec or more, the semiconductor device of the inverter 20, which has a tolerance limit for overcurrent within several μsec, is liable to be burned out.
이에, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 철도 차량의 전원 인버팅 시스템에 있어서, 인버터의 출력단에 접속되어 있는 유도전동기와 같은 부하나 인버터의 고장으로 인해 시스템내에 과전류가 발생하면 자동으로 인버터의 입력 전원을 차단하도록 되어 있는 철도 차량용 인버터 보호 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, in the power inverting system of a railway vehicle, the inverter automatically occurs when the overcurrent occurs in the system due to the failure of the load or inverter, such as an induction motor connected to the output terminal of the inverter It is an object of the present invention to provide an inverter protection circuit for a railway vehicle, which is configured to cut off the input power of the vehicle.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 고안은 소정의 직류 입력 전압이 인가되면 스위치 온되는 컨택터를 통해 인버터로 직류 전압이 입력되면 이 인버터가 소정의 교류 전원을 출력하여 유도전동기를 구동시키도록 되어 있는 철도 차량의 전원 인버팅 시스템에 있어서, 상기 컨택터가 스위치 온되면 도통되어 상기 인버터로 직류 전압을 출력하는 GTO사이리스터와; 상기 유도전동기가 발전기 역할을 하여 차량을 제동시킬 때 발생하는 역회생전류를 전원으로 공급하여 열에너지로 소비시키는 역병렬다이오드 및; 상기 GTO사이리스터가 과전류로 인해 턴오프될 때 이 GTO사이리스터 양단간에 인가되는 과전압으로부터 이 GTO사이리스터를 보호하기 위한 스너버회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is to drive the induction motor by outputting a predetermined AC power when the DC voltage is input to the inverter through a contactor switched on when a predetermined DC input voltage is applied. A power inverting system for a railway vehicle, comprising: a GTO thyristor which is turned on when the contactor is switched on and outputs a DC voltage to the inverter; An antiparallel diode for supplying a reverse regenerative current generated when the induction motor acts as a generator to brake the vehicle to supply power to consume the thermal energy; And a snubber circuit for protecting the GTO thyristor from an overvoltage applied between both ends of the GTO thyristor when the GTO thyristor is turned off due to an overcurrent.
따라서 상기와 같이 구성된 본 고안의 회로는 전원 인버팅 시스템내에 과전류가 발생하면 상기 GTO사이리스터가 상기 인버터에 내장되어 있는 반도체 소자들의 과전류 내량한계 시간(예컨대, 수 μsec) 이내에 턴오프되도록 되어 있다.Therefore, the circuit of the present invention configured as described above is such that when an overcurrent occurs in a power inverting system, the GTO thyristor is turned off within an overcurrent tolerance time limit (for example, several μsec) of semiconductor devices embedded in the inverter.
도 1은 본 고안에 따른 철도 차량용 인버터 보호 회로가 구비된 전원 인버팅 시스템을 도시한 실시예,1 is an embodiment showing a power inverting system having an inverter protection circuit for a railway vehicle according to the present invention,
도 2는 종래의 전원 인버팅 시스템을 도시한 실시예이다.Figure 2 is an embodiment showing a conventional power inverting system.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10,11: 컨택터 12: GTO다이오드10,11: contactor 12: GTO diode
13: 역병렬다이오드 14: 스너버회로13: inverse parallel diode 14: snubber circuit
15: 스너버저항 16: 스너버다이오드15: Snubber resistance 16: Snubber diode
17: 스너버커패시터 20: 인버터17: snubber capacitor 20: inverter
30: 유도전동기 R: 충전저항30: induction motor R: charging resistance
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 철도 차량용 인버터 보호 회로가 구비된 전원 인버팅 시스템을 도시한 실시예이다.1 is an embodiment illustrating a power inverting system having an inverter protection circuit for a railway vehicle according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 실시예는 소정의 직류 입력 전압이 인가되면 스위치 온되는 컨택터(10,11)를 통해 인버터(20)로 직류 전압이 입력되면 이 인버터(20)가 소정의 교류 전원을 출력하여 유도전동기(30)를 구동시키도록 되어 있는 철도 차량의 전원 인버팅 시스템에 있어서, 상기 컨택터(10)가 스위치 온되면 도통되어 상기 인버터(20)로 직류 전압을 출력하는 GTO사이리스터(12)와; 상기 유도전동기(30)가 발전기 역할을 하여 차량을 제동시킬 때 발생하는 역회생전류를 전원으로 공급하여 열에너지로 소비시키는 역병렬다이오드(13) 및; 상기 GTO사이리스터(12)가 과전류로 인해 턴오프될 때 이 GTO사이리스터(12) 양단간에 인가되는 과전압으로부터 이 GTO사이리스터(12)를 보호하기 위한 스너버회로(14)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, according to the embodiment of the present invention, when a DC voltage is input to the inverter 20 through contactors 10 and 11 switched on when a predetermined DC input voltage is applied, the inverter 20 is applied. In a power supply inverting system of a railway vehicle, which is configured to output a predetermined AC power to drive an induction motor 30, when the contactor 10 is switched on, the contactor 10 is turned on to supply a DC voltage to the inverter 20. An output GTO thyristor 12; An antiparallel diode (13) for supplying reverse regenerative current generated when the induction motor (30) acts as a generator and braking the vehicle as a power source to consume thermal energy; And a snubber circuit 14 for protecting the GTO thyristor 12 from an overvoltage applied between both ends of the GTO thyristor 12 when the GTO thyristor 12 is turned off due to an overcurrent.
상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 실시예의 작용은 다음과 같다.The action of the embodiment according to the present invention configured as described above is as follows.
상기 GTO사이리스터(12)로 직류 전원 전압이 인가되면 이 GTO사이리스터(12)는 도통하게 되는데, 상기와 같은 전원 인버팅 시스템내에 회로의 단락 등의 이유로 과전류가 발생하게 되면 이 과전류가 상기 GTO사이리스터(12)의 게이트 단자에 인가되어 이 GTO사이리스터(12)를 턴오프시키게 되며, 이에 따라서 상기 인버터(20)로 입력되는 전원이 차단되는 것이다.When a DC power supply voltage is applied to the GTO thyristor 12, the GTO thyristor 12 becomes conductive. When an overcurrent occurs due to a short circuit in the power inverting system as described above, the overcurrent causes the GTO thyristor ( It is applied to the gate terminal of 12) to turn off the GTO thyristor 12, and thus the power input to the inverter 20 is cut off.
이때 상기 GTO사이리스터(12)는 상기 인버터(20)에 내장되어 있는 GTO사이리스터(12)나 IGBT(Isolation Gate Bipolar Transistor) 소자 등과 같은 반도체 스위칭 소자가 과전류에 견딜 수 있는 시간인 수 msec 이내의 내량 한계시간보다 짧은 시간내에 턴오프되도록 되어 있다.At this time, the GTO thyristor 12 has a tolerance limit within several msec which is a time that a semiconductor switching element such as a GTO thyristor 12 or an IGBT (Isolation Gate Bipolar Transistor) element built in the inverter 20 can withstand overcurrent. It is supposed to turn off within a short time.
만약 상기 GTO사이리스터(12)가 과전류에 의해 턴오프되면, 그 순간 애노드 단자와 캐소오드 단자 사이에는 불요성 인덕턴스에 의해 유도된 과전압이 발생하게 되어 이 GTO사이리스터(12)를 소손시킬 수 있게 되는데, 이 과전압을 감쇠시켜 GTO사이리스터(12)가 소손되는 것을 방지하기 위해 GTO사이리스터(12)의 양단에는 직병렬로 결선되어 있는 스너버저항(15)과 스너버다이오드(16) 및 스너버커패시터(17)로 이루어진 스너버회로(14)가 병렬로 접속되어 있다.If the GTO thyristor 12 is turned off by an overcurrent, an overvoltage induced by an undesired inductance is generated between the anode terminal and the cathode terminal at that moment, and the GTO thyristor 12 can be burned out. In order to attenuate this overvoltage and prevent the GTO thyristor 12 from burning out, the snubber resistor 15, the snubber diode 16, and the snubber capacitor 17, which are connected in series and in parallel, at both ends of the GTO thyristor 12. The snubber circuit 14 which consists of) is connected in parallel.
또한 상기 GTO사이리스터(12)와 병렬로 결선되어 있는 상기 역병렬다이오드(13)는 철도 차량을 제동시키기 위해 상기 유도전동기(30)가 발전기 역할을 할 경우 발생되는 역회생전류를 입력 전원측으로 인가시켜 열에너지로 소비시키도록 되어 있다.In addition, the antiparallel diode 13 connected in parallel with the GTO thyristor 12 applies a reverse regenerative current generated when the induction motor 30 acts as a generator to brake a railway vehicle to an input power supply side. It is intended to be consumed by thermal energy.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 고안에 따라 철도 차량의 전원 인버팅 시스템내에 과전류가 발생하면 상기 인버터(20)에 내장되어 있는 반도체 소자들의 과전류 내량한계 시간 이내에 상기 GTO사이리스터(12)가 턴오프되어 인버터(20)의 입력 전원을 차단하게 되면, 종전의 컨택터(11)로써 입력 전원을 차단할 경우에 비해 부품의 유지 및 보수 작업이 용이하게 이루어지며, 인버터(20)에 내장되어 있는 반도체 소자들의 소손을 줄이게 되는 효과가 있다.As described above, when the overcurrent occurs in the power inverting system of the railway vehicle according to the present invention, the GTO thyristor 12 is turned off within the overcurrent tolerance time limit of the semiconductor devices built in the inverter 20. When the input power of the inverter 20 is cut off, the maintenance and repair work of the parts is made easier than when the input power is cut off by the conventional contactor 11, and the semiconductor elements of the inverter 20 are built in. It is effective in reducing burnout.
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| KR2019960062737U KR19980049572U (en) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Inverter protection circuit for railway vehicles |
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| KR (1) | KR19980049572U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210079492A (en) | 2019-12-19 | 2021-06-30 | 한국철도기술연구원 | Over voltage protection circuit for protecting power semiconductor switching device |
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1996
- 1996-12-30 KR KR2019960062737U patent/KR19980049572U/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR20210079492A (en) | 2019-12-19 | 2021-06-30 | 한국철도기술연구원 | Over voltage protection circuit for protecting power semiconductor switching device |
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