KR20050060551A - Prt vehicle speed control and a method of supplying electric power to vehicle utilizing linear induction motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화물과 승객을 수송하는 교통 수단인 피알티 (PRT; Personal Rapid Transit)의 구동방식에 있어 선형 유도 전동기의 일차 코어(primary core)를 가이드웨이(guide way)에 부착하고 이차 코어(secondary core)를 차량에 탑재하여 구동시키는 방법 중, 이차 코어의 전류 전도체로 알루미늄이나 구리로 만든 판 혹은 사다리형 구조를 사용하지 않고, 코일 이용하여 권선하고 권선 터미널에 저항 또는 인버터로 대표되는 전력회로를 연결하여 차량의 추력(推力)을 제어하고, 동시에 이차 코어에 유기되는 기전력을 이용하여 차량의 내부에 필요한 전력을 공급하는 개념, 구조 및 제어 방법에 관한 것이다. 제안한 방법을 사용하면 차량의 추력 제어 및 속도 제어를 할 수 있고, 선형 유도 전동기의 이차 코어에 유기되는 기전력을 이용하여 차량의 내부의 조명, 냉/난방, 환기장치, 통신 장치 및 제어 시스템에 필요한 DC 전원을 공급할 수 있으므로, 판토그랩(pantograph) 또는 유도형 전력 전송장치(inductive power transfer unit) 등과 같은 추가적인 전원 공급 장치를 필요로 하지 않게 한다. 따라서, 기존의 방식에 비해서 회로나 설비 면에서 간단하고 상당한 원가 절감 효과가 기대되는 특징이 있다. The present invention attaches a primary core of a linear induction motor to a guideway in a method of driving a personal rapid transit (PRT), which is a means of transporting cargo and passengers. In the method of mounting and driving a core in a vehicle, the current conductor of the secondary core is wound without using a plate or ladder structure made of aluminum or copper, and is wound using a coil, and a power circuit represented by a resistor or an inverter is wound around the winding terminal. The present invention relates to a concept, a structure, and a control method of connecting a thrust of a vehicle and simultaneously supplying electric power necessary to the interior of the vehicle by using electromotive force induced in the secondary core. Using the proposed method, we can control the thrust and speed of the vehicle, and use the electromotive force induced in the secondary core of the linear induction motor, which is necessary for the interior lighting, cooling / heating, ventilation, communication device and control system of the vehicle. The ability to supply DC power eliminates the need for additional power supplies such as pantographs or inductive power transfer units. Therefore, there is a feature that a simple and significant cost reduction effect is expected in terms of circuits and facilities as compared to the conventional method.

Description

선형 유도 전동기를 이용한 PRT 차량의 속도 제어 및 차량 내부 전력 공급을 위한 방법 {PRT Vehicle Speed Control and a Method of Supplying Electric Power to Vehicle Utilizing Linear Induction Motor} PRT Vehicle Speed Control and a Method of Supplying Electric Power to Vehicle Utilizing Linear Induction Motor

본 발명은 선형 전동기를 적용한 피알티 차량의 구동과 전력 공급 방법에 관한 것이다. 종래의 대표적인 방법은 도 1에 예시된 바와 같이 차량에 선형 유도 전동기의 일차 코어(primary core)를 탑재 시키고, 일차 코어의 권선에 인버터를 연결하여 교류 전류를 인가한다. 한편, 가이드웨이(guide way)에는 알루미늄판과 철판, 혹은 구리판과 철판으로 구성된 리액션 플레이트 (reaction plate)를 깔고, 그 위에 일차 코어를 여자 시키면 알루미늄 혹은 구리판에 유도 전류가 흐르게 되고, 이 유도 전류와 자력선의 상호작용에 의해 추력이 얻어져 차량이 이동하게 된다. 인버터에 공급되는 전류는 판토그랩(pantograph), 유도 전력 전송 장치(inductive power transfer equipment), 혹은 배터리를 통해서 공급된다. The present invention relates to a driving and power supply method of a PALTI vehicle to which a linear electric motor is applied. A typical method of the related art mounts a primary core of a linear induction motor in a vehicle as illustrated in FIG. 1, and connects an inverter to a winding of the primary core to apply an alternating current. On the other hand, a guide plate is installed with a reaction plate composed of an aluminum plate and an iron plate or a copper plate and an iron plate, and exciting the primary core thereon causes an induction current to flow in the aluminum or copper plate. Thrust is obtained by the interaction of the magnetic force lines, and the vehicle moves. Current supplied to the inverter is supplied through a pantograph, inductive power transfer equipment, or a battery.

피알티의 구동을 위한 전력 또는 냉/난방, 조명, 시스템 제어 등을 위한 전력이 움직이는 차량에 공급되어야 하는데 이것에 판토그랩(pantograph) 또는 도 2에 나타낸 바와 같은비 접촉식 유도 전력 전송 장치(inductive power transfer equipment)등이 이용되고 있다. 그러나, 피알티 차량은 많은 스위칭 구간을 통과 하게 되어 있기 때문에, 판토그랩을 사용하면 가이드 웨이 구조 설계가 복잡하여지고 보수에 어려움이 있으며, 비접촉식 유도 전력 이송 장치를 사용하면 접촉에 따른 문제는 없어지나 건설 가격이 올라가는 단점이 있다. 본 발명에서는 선형 유도 전동기의 이차 코어의 권선을 권선형으로 하고, 이에 전력 변환 장치를 연결하여 차량의 추력 제어함과 동시에 차량 내부에 필요한 전기를 공급하도록 함으로써 별도의 판토그랩이나 유도 전력 전송 장치를 사용하지 않아도 되도록 하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제 이다. Power for driving Palti or power for cooling / heating, lighting, system control, etc., must be supplied to a moving vehicle, which is a pantograph or a non-contact inductive power transmission device as shown in FIG. power transfer equipment). However, since Palti vehicles pass through many switching sections, the use of pantograbs complicates the design of the guideway structure and is difficult to repair, and the contactless induction power transfer device eliminates contact problems. The disadvantage is that the price goes up. In the present invention, the winding of the secondary core of the linear induction motor is a winding type, by connecting the power conversion device to control the thrust of the vehicle and at the same time to supply the necessary electricity inside the vehicle separate panto grab or induction power transmission device It is a technical problem that the present invention intends to achieve without using.

본 발명에서 제안하는 피알티 구동 시스템은 도 3과 같다. 도 4와 도 5는 제안된 시스템 구조들의 개념도이다. 제안된 시스템 구조는 도 3과 같이 가이드 웨이(guide way)에 선형 전동기의 일차 코어가 연속적 혹은 일정 주기로 깔려 있고, 일차 코어의 권선에 일정 전압과 일정 주파수를 갖는 계통의 전기가 바로 투입되도록 한다. 이 때 일차 코어에는 50헬쯔 혹은 60헬쯔의 고정된 주파수의 전류가 흐르므로 코어의 폴 표면(pole face)에 해당 속도로 움직이는 이송 자속(travelling magnetic wave)가 발생된다. 이차 코어는 차량에 탑재되어 있으며 코어의 권선 구조가 권선형으로 만들어졌다. The PALTI driving system proposed by the present invention is shown in FIG. 3. 4 and 5 are conceptual diagrams of the proposed system structures. In the proposed system structure, as shown in FIG. 3, the primary core of the linear motor is laid continuously or at a constant cycle in the guide way, and electricity of a system having a constant voltage and a constant frequency is directly input to the winding of the primary core. At this time, the primary core flows at a fixed frequency of 50 or 60 hertz, and a traveling magnetic wave is generated at the core pole face at that speed. The secondary core is mounted on the vehicle and the winding structure of the core is made of winding type.

이차 권선의 종단에 도 5와 같이 저항을 연결하여 그 저항 값을 조정하면 발생하는 추력이 변화되어 차량의 속도를 제어 할 수 있다. 구체적으로 저항 값을 크게 하면 저속 토크가 크게 나와 기동에 유리하고, 저항값을 줄이면 높은 속도에서 고효율로 운전하는데 유리하다. 이것은 권선형 유도 전동기의 이차 저항 제어로 크레인을 운전 하는 것과 같다.When the resistance is connected to the end of the secondary winding as shown in FIG. 5 and the resistance value is adjusted, the generated thrust is changed to control the speed of the vehicle. Specifically, when the resistance value is increased, the low speed torque is large, which is advantageous for starting, and when the resistance value is decreased, it is advantageous for high efficiency operation at high speed. This is like driving a crane with secondary resistance control of a wound induction motor.

도 6은 선형 유도 전동기의 단상 등가회로로서, 권선형 유도 전동기와 동일한 구조의 등가회로를 갖는다 선형 유도 전동기의 일차측 입력 파워를 , 이차측 입력 파워를 , 기계적인 파워를 라 하고 모터의 동손과 철손을 무시할 때, 다음과 같은 관계식이 성립한다.6 is a single-phase equivalent circuit of the linear induction motor, and has an equivalent circuit having the same structure as that of the wound induction motor. , The secondary input power Mechanical power When ignoring the copper loss and iron loss of the motor, the following relation holds.

여기서 은 이차 코어의 속도, 는 추력, 은 일차 전압의 전기각 속도, 는 슬립 속도이다. 제안된 시스템 구조에서는 는 50 또는 60헤르쯔(Hz)로 고정되어 있으므로, 인버터의 발생 주파수는 정상상태에서 슬립 주파수 로 운전되어랴 한다. 인버터는 통상 전력을 흡수하는 모드로 동작되고 있다. 더우기, 인버터 터미날의 전류와 전압의 비를 조정하는 것은 등가적으로 저항을 변화시키는 것과 동일하다. 동일 부하에서 인버터 터미널의 전압과 전류비를 크게 하면 이차 저항을 크게 하는 것과 같으므로 속도가 줄어들고, 반대로 인버터 터미널의 전압과 전류비를 작게 하면 이차 저항을 작게 하는 것과 같으므로 속도가 증대 된다. 주파수에 대해 일정 값을 갖는 부하에 이차 저항 값을 바꾸어 주면 속도가 바뀌는 그래프가 도 7에 예시되어 있다. 또한 차량의 속도가 저속일 때와 고속일 때 일차측에서 가해준 전력, 선형 전동기기 소모한 전력, 인버터가 흡수한 전력이 도 8에 예시되어 있다. here Is the speed of the secondary core, Thrust, Is the electrical angle speed of primary voltage, Is the slip speed. In the proposed system architecture Is fixed at 50 or 60 hertz (Hz), so that the frequency generated by the inverter is a slip frequency at steady state. Should be operated. Inverters are usually operated in a mode that absorbs power. Moreover, adjusting the ratio of current and voltage at the inverter terminal is equivalent to changing the resistance equivalently. Increasing the voltage and current ratio of the inverter terminal at the same load is equivalent to increasing the secondary resistance, and the speed is reduced. A graph in which the speed changes when the secondary resistance value is changed to a load having a constant value with respect to frequency is illustrated in FIG. 7. In addition, the power applied by the primary side when the vehicle speed is low and high speed, the power consumed by the linear motor, and the power absorbed by the inverter are illustrated in FIG. 8.

본 발명에서는 인버터가 나타내는 등가 저항 값을 변환하는 것인데, 큰 속도를 내려면 작은 저항값으로, 적은 속도를 내려면 큰 저항값으로 만들어 준다. 도 9는 본 발명의 인버터 제어 방법을 설명한 것으로, 비례 적분 제어기로 구성된 속도 제어기가 있고, 속도 제어기의 출력 A 에 반비례하고 전동기 이차 권선에 흐르는 전류 I 에 비례 하여 인버터 출력 전압 V 을 설정해 준다. 도 9에서 전동기의 이차 권선을 전달함수 1/(Ls+R)로 나타내었다. 여기서 L과 R은 이차 권선의 인덕턴스와 저항값을 의미하고 s는 Laplace 연산자를 의미한다. In the present invention, the equivalent resistance value represented by the inverter is converted, but a small resistance value for a large speed, a large resistance value for a small speed. 9 illustrates an inverter control method of the present invention, in which a speed controller configured as a proportional integral controller sets an inverter output voltage V in inverse proportion to the output A of the speed controller and in proportion to the current I flowing in the secondary winding of the motor. In FIG. 9, the secondary winding of the motor is represented by a transfer function 1 / (Ls + R). Where L and R are the inductance and resistance of the secondary winding, and s is the Laplace operator.

또한 이차 권선을 인버터의 암(arm)에 도 10과 같이 접속하고, 인버터에서 슬립 주파수에 해당하는 전압을 발생시키면, 전력이 DC링크로 넘어 가게 되고, 또 이 전력은 DC-to-DC converter에 의해 배터리를 충전하는데 쓰이게 된다. DC 링크 쪽으로 넘어간 전력은 동손을 무시할 경우, 전동기 추력 발생량과 슬립 속도의 곱으로 나타내어지므로, 고속에서 추력이 지속적으로 많이 발생된 경우에는 지나치게 많은 에너지가 DC 링크에 유입되어 DC 링크 캐패시터 양단 전압이 상승될 수 있다. DC 링크 캐패시터 전압이 필요이상 상승하게 되면, 캐패시터나 반도체 스위칭 소자가 소손된다. 이러한 과전압을 막기 위해서, 도 12과 같이 과전압 방지 회로(dynamic braking 회로)를 DC커패시터에 병렬로 연결하여 필요이상 유입된 전력을 태워 버림으로써 과충전 되는 것을 방지 할 수 있다. 또한, 반대의 경우에, 예를 들어 에어콘을 사용하는 등, 차량의 에너지 소모가 많아서 인버터에 유입되는 전력으로 축전지의 전압을 유지하기 힘든 경우에는 승차장에서 기계적으로 차량을 고정시킨 상태에서 선형 전동기를 구동하여 인버터를 통해서 많은 양의 에너지가 유입되도록 하고, DC-to-DC converter를 통해 배터리를 충전시킬 수 있다. 또한, 운행 중에 즉시 더 많은 에너지의 유입이 필요한 경우에는, 추력을 더 많이 발생시켜서 인버터로 유입되는 전력 또한 증가시키고, 추력 증가에 따른 필요 이상의 속도 증가는 기계적인 브레이크를 사용하여 제한 할 수 있다. In addition, when the secondary winding is connected to the arm of the inverter as shown in FIG. 10, and the inverter generates a voltage corresponding to the sleep frequency, the power is transferred to the DC link, and this power is supplied to the DC-to-DC converter. It is used to charge the battery. The electric power passed to the DC link is expressed as the product of the motor thrust generation and the slip speed when ignoring the copper loss.In the case where the thrust is continuously generated at a high speed, too much energy flows into the DC link and the voltage across the DC link capacitor increases. Can be. If the DC link capacitor voltage rises more than necessary, the capacitor and the semiconductor switching element are burned out. In order to prevent such an overvoltage, as shown in FIG. 12, an overvoltage prevention circuit (dynamic braking circuit) can be connected to the DC capacitor in parallel to prevent overcharging by burning the power introduced more than necessary. On the contrary, if the vehicle consumes a lot of energy, such as using an air conditioner, and it is difficult to maintain the voltage of the battery due to the power flowing into the inverter, the linear motor may be mechanically fixed at the station. It can drive a large amount of energy through the inverter and charge the battery through a DC-to-DC converter. In addition, if more energy is required immediately while driving, generating more thrust also increases the power flowing into the inverter, and the increase in speed beyond the required thrust can be limited by using a mechanical brake.

도 13는 인버터 대신에 3개의 전력 스위칭 소자와 3개의 다이오드를 이용한 저가(低價)의 전력변환 회로를 사용한 일례이다. 이 회로는 인버터에 비해서 스위칭 소자가 절반만 필요하고 따라서 스위칭 소자의 게이팅(gating) 회로 숫자도 절반이 되기 때문에 하드웨어의 가격을 상당히 낮출 수 있다. 도 13는 인버터를 변형한 것으로 스위칭 암의 상단부가 단순히 다이오드만으로 구성되어 있다. 운전 원리는 다음과 같다. 하단부 스위치 3개를 모두 턴온(turn-on)하면 선형 유도 모터의 이차 권선이 모두 쇼트(short)되어 농형 유도 전동기와 같은 상태가 되어 많은 전류가 흘러 큰 추력이 발생하고, 하단부 스위치 3개를 모두 턴오프(turn-off)하면 삼상 다이오드 정류기 같은 회로가 구성되어 선형 유도 모터의 이차 권선에 유기된 전압이 DC링크 캐패시터를 통해서 흐르게 되어 충전이 일어 난다. 이 때 추력은 낮아 진다. 이렇게 3개의 스위치를 동시에 키거나 동시에 끄는 것을 반복하여 추력과 DC링크로 넘어 가는 에너지를 제어 할 수 있다. 구체적으로 3개의 스위치의 턴온 듀티(turn-on duty)가 커지면 추력이 많이 발생되고, 턴오프 듀티(turn-off duty)가 커지면 추력은 줄어들고 DC 링크로 넘어 가는 에너지는 많아진다. 이것을 추력의 펄스폭변조(Thrust Pulse Width Modulation)라 한다. 도 15는 3개의 스위치를 껐을때 다이오드와 DC링크를 통해 전류가 흐르는 것을 보여준다. 도 16는 3개의 스위치를 켰을때, 전류 방향에 따라 스위치나 하단부 다이오드를 통해서 전류가 흐르며 이때는 DC링크를 통해서 흐르지 않는다. FIG. 13 shows an example of using a low-cost power conversion circuit using three power switching elements and three diodes instead of an inverter. This circuit requires only half the switching element compared to the inverter, and thus the number of gating circuits of the switching element can be half the price of the hardware can be significantly lowered. 13 is a variation of the inverter, wherein the upper end of the switching arm is simply composed of a diode. The driving principle is as follows. When all three lower switches are turned on, the secondary windings of the linear induction motors are shorted and become in the same state as a squirrel cage induction motor, so that a large amount of current flows, and all three lower switches are turned on. When turned off, a circuit, such as a three-phase diode rectifier, is configured so that the voltage induced in the secondary winding of the linear induction motor flows through the DC link capacitor, causing charge. At this time, the thrust is lowered. You can control the thrust and energy going to the DC link by turning on or off three switches at the same time. Specifically, when the turn-on duty of the three switches is increased, the thrust is generated a lot, and when the turn-off duty is increased, the thrust is reduced and the energy flowing to the DC link is increased. This is called thrust pulse width modulation. Figure 15 shows the current flowing through the diode and the DC link when the three switches off. FIG. 16 illustrates that when three switches are turned on, current flows through a switch or a lower diode according to the current direction, and does not flow through a DC link.

도 14은 도 13에 예시된 전력변환회로 DC 링크의 (-)단자쪽을 이차 권선의 중성점에 연결한 구조이다. 도 13의 회로 구조에서는 스위치 3개를 동시에 켜고 꺼야하는데 비해, 도 14의 회로 구조는 필요에 따라 스위치 1개, 2개 또는 3개를 켜고 꺼서 보다 정밀한 추력 제어 및 전력 유입을 할 수 있다. 즉, 가속을 할 때 스위치 1개만을 켜면 추력 증가량이 상대적으로 매우 작고, 스위치 2개를 켜면 보다 크며, 스위치 3개 켜면 최대 추력을 발생시킨다. 또한, 스위치를 모두 끌 때 DC 링크로 에너지가 가장 많이 전달되고, 스위치를 1개만 끌 때 상대적으로 가장 적게 유입된다. 도 17은 1개의 스위치를 켰을때, 단상 회로가 성립되어 이차측의 한상(one-phase)과 중성점을 통해서 전류가 흐르는 것을 나타내었고, 도 18은 2개의 스위치를 켰을때, 이상(two-phase) 회로가 성립되어 중성점과 이차측 두상의 권선을 통해서 전류가 흐르는 것을 나타내었다. FIG. 14 is a structure in which the negative terminal of the DC link of the power conversion circuit illustrated in FIG. 13 is connected to the neutral point of the secondary winding. In the circuit structure of FIG. 13, three switches must be turned on and off at the same time, whereas the circuit structure of FIG. 14 can turn on and off one, two, or three switches as needed to allow more precise thrust control and power inflow. That is, when only one switch is turned on for acceleration, the thrust increase is relatively small, when two switches are turned on, it is larger, and when three switches are turned on, the maximum thrust is generated. In addition, the greatest amount of energy is delivered to the DC link when all the switches are turned off, and the least amount of energy is drawn when only one switch is turned off. FIG. 17 shows that when one switch is turned on, a single-phase circuit is established and current flows through the one-phase and neutral points of the secondary side, and FIG. 18 shows two-phase when two switches are turned on. The circuit is established to show that current flows through the winding of the neutral and secondary two phases.

도 19는 피알티 가이드 웨이의 배치도를 예시한 것으로, 역사(station)로 진출입하는 가이드 웨이와 주행 가이드 웨이에 사각형으로 표시된 선형 유도 전동기의 일차 코어가 열거 되어있는 것을 보여준다. 또한 선형 유도 전동기의 일차 권선에 계통의 일정 주파수를 갖는 전원을 직접 연결 여자(magnetize) 시키고, 차량의 추력 제어는 차량에 탑재된 전력 변환 회로를 통하여 이룸으로써, 인버터를 가이드 웨이 선형 유도 전동기 마다 설치하는 기존의 방법 보다 현저히 적은 수의 인버터를 필요로 하고 있다. FIG. 19 illustrates the layout of the PALTI guideway, showing that the primary cores of the linear induction motors indicated by the squares are enumerated in the guideway and the driving guideway into the station. In addition, the primary winding of the linear induction motor is directly magnetized to the power supply having a certain frequency of the system, and the thrust control of the vehicle is achieved through the power conversion circuit installed in the vehicle, thereby installing the inverter for each guideway linear induction motor. This requires significantly fewer inverters than conventional methods.

본 발명은 피알티 시스템 차량의 수전회로로써의 설치와 관리가 어려운 판토그랩 이나 고가인 유도 전력 전달 장치 없이 차량 내부에서 필요로 하는 전력을 공급하는 방법을 제시하고 있다. 따라서, 가이드웨이가 단순하여 지고 건설비용이 저가화 되며, 보수를 간편하게 함으로써 운영비를 줄일 수 있는 효과가 있다. The present invention proposes a method for supplying power required inside a vehicle without a panto grab or expensive inductive power transmission device, which is difficult to install and manage as a power receiver circuit of a PTI system vehicle. Therefore, the guideway is simplified, the construction cost is lowered, and the maintenance cost is reduced, thereby reducing the operating cost.

도 1은 종래의 피알티 차량에 펜타그랩을 사용하여 전력을 공급하는 개념도1 is a conceptual diagram of supplying power using a penta grab to a conventional Palti vehicle

도 2는 종래의 유도형 전력 전송장치(Inductive power transfer) 구조2 is a conventional inductive power transfer (Inductive power transfer) structure

도 3은 제안된 피알티 차량 구동 및 차량 내부 전력 공급을 위한 선형 유도 전동기 배치 및 시스템 구조도3 is a schematic diagram of the arrangement and system of a linear induction motor for driving a Palti vehicle and supplying power to the vehicle.

도4는 제안된 피알티 선형 유도 전동기의 이차 코어에 전력 변환기와 DC-to-DC 변환기를 연결하여 차량 내부 배터리를 충전하는 개념도 4 is a conceptual diagram of charging a vehicle internal battery by connecting a power converter and a DC-to-DC converter to a secondary core of a proposed PALTI linear induction motor;

도 5는 선형 유도 전동기의 이차 저항 값을 바꾸어 차량의 속도를 제어하는 개념도 5 is a conceptual diagram of controlling the speed of the vehicle by changing the secondary resistance value of the linear induction motor

도 6은 선형 유도 전동기의 이차 권선에 인버터가 연결 되어 등가적으로 저항과 같이 동작할 때의 단상 등가 회로6 is a single-phase equivalent circuit when an inverter is connected to a secondary winding of a linear induction motor and operates equivalently with a resistance.

도 7은 부하선과 이차저항 변화에 따른 추력과 주파수의 관계7 is a relation between thrust and frequency according to load line and secondary resistance change

도 8은 차량의 속도가 저속과 고속일 때 전력의 비 예시도8 is an example of the ratio of power when the vehicle speed is low and high speed

도 9는 선형 유도 전동기 이차 권선에 연결된 인버터가 등가적으로 변화하는 저항과 같이 동작하여 속도를 제어하는 제안된 방법을 표시한 블록 선도9 is a block diagram showing a proposed method of controlling the speed by operating an inverter connected to a secondary winding of a linear induction motor with an equivalent variable resistance.

도 10은 인버터를 선형 유도 전동기 이차권선에 연결하여 속도 제어하는 신호 레벨의 선도 10 is a diagram of signal levels for speed control by connecting an inverter to a linear induction motor secondary winding;

도 11은 인버터를 선형 유도 전동기 이차권선에 연결한 회로도11 is a circuit diagram in which an inverter is connected to a secondary winding of a linear induction motor.

도 12은 과충전 방지 회로가 첨가된 인버터를 선형 유도 전동기 이차권선에 연결한 회로도 12 is a circuit diagram in which an inverter with an overcharge protection circuit is connected to a secondary winding of a linear induction motor.

도 13는 인버터 암의 상부 반도체 스위치가 다이오드만으로 대치된 전력 변환 장치 회로도13 is a circuit diagram of a power converter in which an upper semiconductor switch of an inverter arm is replaced with only a diode;

도 14은 다이오드로 대치된 전력 변환 장치의 (-)단에 와이(Y) 결선된 선형 전동기 이차 권선의 중성점을 연결한 회로도FIG. 14 is a circuit diagram of connecting the neutral point of the secondary winding of the linear motor, which is wired (Y), to the (-) end of the power converter replaced by a diode.

도 15는 도 14의 전력변환 회로에서 하단 스위치를 모두 오프 했거나, 다이오드 정류기만 있는 경우의 전류 흐름도FIG. 15 is a flow chart of a case where all of the lower switches are turned off or only a diode rectifier is included in the power conversion circuit of FIG. 14.

도 16는 도 15의 전력변환 회로에서 한 전류 흐름도FIG. 16 is a current flow chart of the power conversion circuit of FIG. 15.

도 17은 도 14의 전력변환 회로에서 세 개의 스위치 중에 한 개만 켠 경우, 전류 흐름도FIG. 17 is a current flow chart when only one of three switches is turned on in the power conversion circuit of FIG.

도 18은 도 14의 전력변환 회로에서 세 개의 스위치 중에 두 개만 켠 경우, 전류 흐름도FIG. 18 is a current flow chart when only two of three switches are turned on in the power conversion circuit of FIG.

도 19는 피알티 가이드웨이에 배열된 선형 유도 전동기의 일차 권선에 전원을 공급하는 제안된 구조 19 is a proposed structure for powering the primary winding of a linear induction motor arranged on a Palthy guideway.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

1: 상용 전원 (60Hz, 삼상교류)1: Commercial power supply (60Hz, three phase AC)

2: 전동 차량2: electric vehicle

3: 유도전동기 회전자에 해당하는 선형 유도 전동기 이차측 코어(core) 및 권선3: induction motor secondary core and winding corresponding to induction motor rotor

4: 전동기 구동 장치4: electric motor drive

5: 수전 회로 (AC/DC 변환기 또는 DC/DC변환기)5: power circuit (AC / DC converter or DC / DC converter)

6: 추가 전원 공급선6: additional power supply line

7: 판토그랩7: Pantograph

8: 동기 전동기의 고정자 자석에 해당하는 자석8: Magnet corresponding to stator magnet of synchronous motor

9: 유도 전동기의 고정자에 해당하는 일차측 코어(core) 및 권선9: Primary core and winding corresponding to stator of induction motor

10: 전력 변환 회로10: power conversion circuit

11: 일차 권선의 저항11: resistance of primary winding

12: 일차측 누설 인덕턴스12: primary leakage inductance

13: 이차측 누설 인덕턴스13: secondary leakage inductance

14: 이차 권선의 저항14: resistance of secondary winding

15: 일차, 이차간 상호 인덕턴스15: Primary and secondary mutual inductance

16: 전동기 구동 회로16: motor drive circuit

17: 일차측 인덕턴스17: primary inductance

18: 이차측 인덕턴스18: secondary inductance

19: DC/DC 전력 변환기19: DC / DC power converter

20: 배터리(축전지)20: battery (storage battery)

21: 반도체 전력 스위치 소자21: semiconductor power switch element

22: 다이오드22: diode

23: DC 커패시터23: DC capacitor

24: 중성점24: neutral point

25: 과전압 보호 시스템25: overvoltage protection system

26: 가변저항26: variable resistance

28: 저항 28: resistance

Claims (5)

선형 유도 전동기의 일차 코어(primary core)를 가이드 웨이에 연속적 혹은 주기적 부착하고, 선형 모터 이차 코어(secondary core)를 차량에 탑재 시켜 추진력을 얻는 피알티(Personal Rapid Transit) 시스템에 있어서, 일차 코어에 감긴 일차 권선을 고정된 주파수를 가진 교류 전원 혹은 전력계통에 바로 연결하고, 선형 모터 이차 코어를 슬롯이 있는 권선형으로 택하여, 이차 권선에 가변저항을 연결하거나 인버터로 대표되는 반도체를 이용한 전력변환 회로를 연결하여 차량의 추력을 제어하는 방법. In a physical rapid transit system in which a primary core of a linear induction motor is continuously or periodically attached to a guideway and a linear motor secondary core is mounted on a vehicle to obtain propulsion. Connect the wound primary winding directly to AC power or power system with fixed frequency, and select linear motor secondary core as slotted winding type, connect variable resistance to secondary winding or power conversion using semiconductor represented by inverter How to control the thrust of the vehicle by connecting circuits. 청구항 1에 있어서, 선형 유도 전동기의 이차 권선에 삼상 전압원 인버터를 연결하여 사용하는 경우, 인버터 인버터의 출력 전압을 이차 권선에 흐르는 전류에 비례하게 설정하므로써 등가적으로 저항과 같이 동작시키는데, 그 등가 저항값을 속도제어기의 출력으로 설정하여 선형유도 전동기의 속도를 제어 방법. The method according to claim 1, wherein when the three-phase voltage source inverter is connected to the secondary winding of the linear induction motor, the output voltage of the inverter inverter is set to be proportional to the current flowing in the secondary winding, thereby operating equivalently with the resistance. How to control the speed of the linear induction motor by setting the value to the output of the speed controller. 청구항 1에 있어서, 선형 유도 전동기의 이차 권선에 삼상 전압원 인버터를 연결한 경우 인버터 운전시 DC 링크로 공급되는 전력을 바로 차량 내부에서 필요로 하는 전력원으로 쓰거나, DC-to-DC 컨버터(converter)를 통하여 배터리를 충전하는 방식The method according to claim 1, wherein when the three-phase voltage source inverter is connected to the secondary winding of the linear induction motor, the power supplied to the DC link when the inverter is operated is used as a power source required directly inside the vehicle, or a DC-to-DC converter How to charge the battery via 청구항 3에 있어서 삼상 인버터 대신에 삼상 인버터 암(arm)의 상위 3개 소자가 다이오드만으로 간략화된 전력변환회로를 선형 유도 전동기의 이차 권선에 연결하고 하위 3개 스위칭 소자를 동시에 턴 온(turn-on)하여 추력을 얻고, 턴 오프(turn-off)함으로써 DC 링크에 에너지를 공급하는데 있어 온 듀티(on-duty)와 오프 듀티(off duty)를 조정하여 원하는 추력과 원하는 만큼의 차량 내부에서 소요될 에너지를 받아 들이는 방법. Instead of a three-phase inverter, the upper three elements of the three-phase inverter arm connect a simplified power conversion circuit with a diode only to the secondary winding of the linear induction motor and turn on the lower three switching elements simultaneously. Gain on thrust and turn on and off to adjust the on-duty and off-duty to energize the DC link to achieve the desired thrust and the amount of energy needed inside the vehicle. How to accept it. 청구항 4에 있어서의 간략화된 전력 변환 회로의 DC 링크 마이너스 단자를 와이(Y) 결선된 이차 권선의 중성점에 연결하여 하단 스위치를 각각 별개로 동작시키더라고 추력을 얻을 수 있고 DC 링크 쪽으로 에너지를 전달시킬 수 있는 방법.  By connecting the negative terminal of the DC link of the simplified power conversion circuit of claim 4 to the neutral point of the Y-wired secondary winding, the lower switches can be operated separately to obtain thrust and to transfer energy toward the DC link. How you can.
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