KR20000046001A - 철도차량의 회생 인버터장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도차량의 전동차로부터 발전되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환하여 급전라인으로 회생하는 철도차량의 회생 인버터장치에 관한 것으로, 전차선의 DC전압을 감지하는 입력전압 감지수단(41) ; 전차선으로부터의 입력전압을 선택적으로 차단하는 입력전원 차단기(42) ; 입력전원 차단기(42)로부터의 입력 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하는 인버터(43) ; 인버터(43)의 출력전압을 감지하는 출력전압 감지수단(44) ; 상기 각 수단들(41,42,43,44)의 동작을 자동으로 제어하여 전차선(3b)의 전압이 과전압인 상태에서 전동차(1a)의 회생 제동 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하여 급전라인(3)으로 회생하도록 하는 제어유닛(45)로 이루어진 구조로 되어, 에너지 이용효율이 증가되도록 된 것이다.
Description
본 발명은 철도차량의 전동차로부터 발전되는 DC전원을 3상 AC전원으로 변환하여 급전라인으로 회생하는 철도차량의 회생 인버터장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 급전라인의 3상 AC전원을 정류하여 DC전원으로 변환하고, 이 변환된 DC 전원을 전차선을 통해서 철도차량의 전동차에서 입력받아서 전동차가 구동되게 되는데, 근래에는 전동차의 견인 인버터장치는 에너지 절약을 위해 회생 제동기능이 보강되었다.
상기 전동차의 회생 제동작동을 도 4 및 도 5을 참조하여 이하 설명한다.
우선, 도 4는 전동차가 회생 제동되고 있는 상태를 도시하고 있는데, 제2전동차(1b)가 견인 상태(즉, 구동상태)이면 제2전동차(1b)에 DC전원이 연속적으로 공급되어야 하므로 전차선(3b)의 전압이 기준값 이하 상태를 유지하게 되어, 제1전동차(1a)가 회생 제동(발전)되면 제1전동차(1a)로부터의 회생 DC전원이 급전라인(3a)의 변전장치(2)에 의해 DC전원으로 변형된 공급 전원과 함께 제2전동차(1b)로 공급된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2전동차(1b)로의 DC전원 공급이 차단상태, 즉 제2전동차(1b)가 일정시간 견인되어 소정 속도로 가속된 상태에서 DC전원 공급이 차단되고 회생되지 않는 상태, 다시 말해 제2전동차(1b)가 가속된 후 일정 속도로 운전되는 상태에서 상기 제1전동차(1b)가 회생 제동되면 소정 시간 경과 후에 전차선(3b)의 DC전원의 전압이 기준값 이상으로 상승하게 되는데, 이와 같이 전차선(3b)의 전압이 기준값 이상으로 상승되면 회생 제동에 의한 전원 공급이 차단되어, 전차선(3b)의 전압 상승이 억제되도록 되어 있다.
또한, 도시되지는 않았지만 제1·2전동차(1a,1b)가 모두 회생 제동되면, 전차선(3b)의 전압이 급상승하게 되므로, 제1·2전동차(1a,1b)의 양쪽 모두 회생 제동에 의한 전원 공급이 차단된다.
그러나, 상기 종래 기술에 따르면, 전동차(1a)의 회생 제동시 전차선(3b)의 DC전원의 전압값이 기준값 이상으로 상승되면 시스템의 안전을 위해 회생 제동에 의한 전원 공급이 차단되도록 되어 있으므로 전동차(1a)의 회생 제동 전원이 소모되어버리는 문제가 발생되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 발명된 것으로, 전동차가 회생 제동되고 있는 상태에서 전차선(3b)의 전압이 기준값 이상으로 상승되는 경우, 이를 3상 AC전원으로 변환하여 급전라인으로 회생되도록 하는 철도차량의 회생 인버터장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 회생 인버터장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면으 로서, 회생 인버터장치가 OFF상태인 경우를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 회생 인버터장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면으 로서, 회생 인버터장치가 ON상태인 경우를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 회생 인버터장치의 블록도,
도 4는 종래 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에 대한 대응도,
도 5는 종래 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2에 대한 대응도이다.
1a,1b ; 전동차, 2 ; 급전라인 변전장치,
2a,2b ; 인버터, 3a ; 급전라인,
3b ; 전차선, 4 ; 회생 인버터장치,
41 ; 입력전압 감지수단, 42 ; 입력전원 차단기,
43 ; 인버터, 44 ; 출력전압 감지수단
45 ; 제어유닛.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전차선의 DC전압을 감지하는 입력전압 감지수단 ; 전차선으로부터의 입력전압을 선택적으로 차단하는 입력전원 차단기 ; 입력전원 차단기로부터의 입력 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하는 인버터 ; 인버터의 출력전압을 감지하는 출력전압 감지수단 ; 상기 각 수단들의 동작을 자동으로 제어하여 전차선의 전압이 과전압인 상태에서 전동차의 회생 제동 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하여 급전라인으로 회생하도록 하는 제어유닛로 이루어진 구조로 되어 있다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 실시예를 상세히 설명한다.
우선, 도 3은 본 발명에 따른 회생 인버터장치의 블록도인 바, 이에 의하면 본 발명에 따른 회생 인버터장치(4)는, 전차선(3b)의 DC전압을 감지하는 입력전압 감지수단(41) ; 전차선(3b)으로부터의 입력전압이 작동 기준값 이상일 경우 이를 차단하는 입력전원 차단기(42) ; 입력전원 차단기(42)로부터의 입력 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하는 인버터(43) ; 인버터(43)의 출력전압을 감지하는 출력전압 감지수단(44) ; 입력전압 감지수단(41)으로부터 전차선(3b)의 DC전압을 감지하여 입력되는 DC전원의 전압이 작동 기준값 범위 이내일 경우에는 입력전원 차단기(42)를 ON시켜서 전차선(3b)으로부터의 DC전원이 인버터(43)로 공급되도록 하는 한편, 입력되는 DC전원의 전압이 작동 기준값 이상일 경우에는 입력전원 차단기(42)를 OFF시켜서 전차선(3b)으로부터의 DC전원의 공급을 차단하고, 인버터(43)를 초기 기동시키면서 출력전압 감지수단(44)으로부터 인버터(43)의 출력 전압을 감지하여 기준 출력 전압의 범위 내로 3상의 AC전원이 출력되도록 인버터(43)를 동작 제어하는 제어유닛(45)로 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 회생 인버터장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면으로서, 회생 인버터장치가 OFF상태인 경우를 나타내는 도면인 바, 이에 따르면, 제2전동차(1b)가 견인 상태(즉, 구동상태)이면 제2전동차(1b)에 DC전원이 연속적으로 공급되어야 하므로 전차선(3b)의 전압이 기준값 이하 상태를 유지하게 되어, 제1전동차(1a)가 회생 제동(발전)되면 제1전동차(1a)로부터의 회생 DC전원이 급전라인(3a)의 변전장치(2)에 의해 DC전원으로 변형된 공급 전원과 함께 제2전동차(1b)로 공급된다.
도 2는 본 발명에 따른 회생 인버터장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면으로서, 회생 인버터장치가 ON상태인 경우를 나타내는 도면인 바, 이에 따르면, 제2전동차(1b)로의 DC전원 공급이 차단상태, 즉 제2전동차(1b)가 일정시간 견인되어 소정 속도로 가속된 상태에서 DC전원 공급이 차단되고 회생되지 않는 상태, 다시 말해 제2전동차(1b)가 가속된 후 일정 속도로 운전되는 상태에서 상기 제1전동차(1b)가 회생 제동되면 소정 시간 경과 후에 전차선(3b)의 DC전원의 전압이 기준값 이상으로 상승하게 되는데, 이와 같이 전차선(3b)의 전압이 기준값 이상으로 상승되면, 상기 본 발명에 따른 회생 인버터장치가 작동되어 전동차(1a)의 회생 제동 DC전원이 3상의 AC전원으로 변환된 후 급전라인(3a)으로 회생된다.
또한, 도시되지는 않았지만 제1·2전동차(1a,1b)가 모두 회생 제동되면, 전차선(3b)의 전압이 급상승하게 되므로, 상기 본 발명에 따른 회생 인버터장치가 작동되어 제1·2전동차(1a,1b) 양쪽 모두의 회생 제동에 의한 DC전원이 3상의 AC전원으로 변환된 후 급전라인(3a)으로 회생된다.
한편, 본 발명에 따른 회생 인버터장치(4)는 인버터(43) 회로의 안전을 위해서 기준값 범위 이내에서만 작동하도록 하고, 인버터(43)의 출력 전원이 급전라인(3a)으로 회생되기 위해서는 급전라인(3a)의 전압과 인버터(43)의 출력 전압이 일치되도록 인버터(43)가 동작 제어되어야 한다.
이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 전동차가 회생 제동되고 있는 상태에서 전차선(3b)의 전압이 기준값 이상으로 상승되는 경우, 이를 회생 인버터장치에서 3상 AC전원으로 변환하여 급전라인으로 회생시키므로, 에너지 이용효율이 증가되는 효과가 있다.
Claims (1)
- 전차선의 DC전압을 감지하는 입력전압 감지수단(41) ; 전차선으로부터의 입력전압을 선택적으로 차단하는 입력전원 차단기(42) ; 입력전원 차단기(42)로부터의 입력 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하는 인버터(43) ; 인버터(43)의 출력전압을 감지하는 출력전압 감지수단(44) ; 상기 각 수단들(41,42,43,44)의 동작을 자동으로 제어하여 전차선(3b)의 전압이 과전압인 상태에서 전동차(1a)의 회생 제동 DC전원을 3상의 AC전원으로 변환하여 급전라인(3)으로 회생하도록 하는 제어유닛(45)로 이루어진 철도차량의 회생 인버터장치.
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1998
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