KR20080086612A - Fault-tolerant levitation control system for emsmaglev vehicle - Google Patents

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(주)한우리
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Abstract

A fault-tolerant levitation control system for a maglev vehicle is provided to perform maintenance and repair of the vehicle after stopping operation of the vehicle by detecting a failed chopper in real time through a conflict detecting unit. Main choppers supply current to electromagnets(M1~M8) according to a control signal of a levitation controller to maintain a gap between the electromagnets and rails. A spare chopper(C-S) replaces the failed main chopper. The electromagnets levitate a vehicle by a superconducting phenomenon. Voltage feedback resistor units(R1~R8) detect current supplied to the electromagnets to supply current information to the levitation controller and a conflict detecting unit(C/C). A switching unit is composed of a non-contact relay and forms a line to replace the failed main chopper with the spare chopper. A timing unit is composed of a crystal oscillator and generates a clock pulse of 10 KHz. The levitation controller receives the current supplied to the electromagnets and generates a levitation control signal. The conflict detecting unit supplies the current to the electromagnets by replacing the failed main chopper with the spare chopper based on the current information received through the voltage feedback resistor units and provides failure information to a main controller(MCU). A display unit is composed of an LCD(Liquid Crystal Display) and displays the failed main chopper. The main controller is composed of a microprocessor, controls the current to be within an error range by adding or subtracting the current to/from the main chopper out of the error range, and controls the display unit to display the failed main copper when detecting the failed main chopper through the conflict detecting unit.

Description

상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템{ FAULT-TOLERANT LEVITATION CONTROL SYSTEM FOR EMSMAGLEV VEHICLE }FAULT-TOLERANT LEVITATION CONTROL SYSTEM FOR EMSMAGLEV VEHICLE}

도 1은 본 발명의 간략한 제어 블록도1 is a simplified control block diagram of the present invention.

본 발명과 관련된 기술로 미국특허 제6,055,169호 "전류 모드 제어회로 및 그 전류 모드 제어회로를 채용한 병렬 결합 전원 공급장치의 제어방법"은 병렬 연결된 컨버터를 가지면서 두 개의 컨버터 간에 균형 잡힌 출력 전류를 공급할 수 있는 전원 공급장치용의 제어 시스템(전류 모드 제어회로)을 제공하는 것으로, 서로 간에 병렬 연결된 제1, 제2 컨버터는 각각 제1, 제2 스위치를 가지는데, 그 제1, 제2 스위치는 동작 주기가 약간 차이나도록 작동하고, 약50퍼센트 이하의 듀티 싸이클로 제한된다.As a technology related to the present invention, U.S. Patent No. 6,055,169, "A control method of a parallel coupled power supply employing a current mode control circuit and its current mode control circuit" has a balanced output current between two converters while having a parallel connected converter. Provided is a control system (current mode control circuit) for a power supply capable of supplying, wherein the first and second converters connected in parallel with each other have first and second switches, respectively, the first and second switches. Operates with slightly different operating cycles and is limited to duty cycles of less than about 50 percent.

이와 같은 구성의 제1, 제2 컨버터를 포함하여 구성된 전원 공급장치와 함께 사용을 위한 것으로, 전류 모드 제어회로는 상기 전원 공급장치의 입력단에 결합되며, 전원 공급장치의 입력과 상기 제1, 제2 컨버터의 입력을 감지하는 내부컨버터 변류기 및 상기 변류기에 결합되며, 상기 제1, 제2 컨버터가 전원공급장치의 출력 전류를 공유하도록 하는 입력 전류의 하나의 기능에 따라, 상기 제1, 제2스위치의 듀티 싸이클을 조절하는 콘트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.For use with a power supply comprising a first and a second converter of such a configuration, the current mode control circuit is coupled to the input of the power supply, the input of the power supply and the first, second The first converter and the second converter are coupled to the internal converter current transformer for sensing the input of the second converter and the first and second converters according to one function of the input current to share the output current of the power supply. It is characterized in that it comprises a controller for adjusting the duty cycle of the switch.

상기 선행기술은 부하에 가해주는 전류 파형을 두 개의 컨버터가 얼마나 정확히 밸런스(balance)를 유지하면서 흘려줄 수 있는가에 대한 것이지만, 본 발명은 자기부상열차 1량당 총 3개의 보기(bogio) 각각에 8개의 초퍼(chopper)와 초퍼의 고장에 대비한 스페어초퍼(spare chopper) 1개로 구성하여 일부 초퍼의 고장이 발생하여도 스페어초퍼(spare chopper)로 해당 전자석에 동일한 전력을 공급해 주고자 하는 것에 관한 것을 특징으로 하여 선행기술과 차이가 있다.The prior art relates to how exactly two converters can flow a current waveform applied to a load while maintaining a balance, but the present invention provides a total of three bogios per one maglev train. Consists of two choppers and one spare chopper to prepare for chopper failure, and to provide the same power to the electromagnet with a spare chopper even if some chopper failure occurs. This feature is different from the prior art.

또한, 일본특허 특개평6-208922호 "자기부상열차용 초전도 자석장치"에 관한 기술은 열차 주행중에 초전도 코일이 상전도 전이 직후, 1초 이내에 대향하는 초전도 코일도 상전도 전이되고, 열차 주행중에 영구전류 스위치가 열려 절체된 때에는 대향하는 초전도 자석의 영구전류 스위치도 열리게 절체하여, 초전도 코일은 상전도 전이되지 않아, 신뢰성이 높은 자기부상열차의 안내를 수행함을 얻을 수 있는 자기부상열차용 초전도 자석장치를 제공하는 것으로, 단로부로부터 전원이 절리되고, 단로부에서부터 부하측이며, 전원측의 전류 리드선간에 접속된 전체 초전도 코일을 직렬연결하고, 순환전류의 흐름을 가능하게 하는 연결용 상전도선과, 초전도 코일이 상전도 전이를 일으키고, 해당 초전도 코일과 대향하는 초전도 코일의 전류가 영구전류 스위치로 유입될 때, 해당되는 대향하는 초전도 코일이 상전도 전이를 일으키게 하는 큰 저항치를 갖는 보호저항기에 관한 기술이다.In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 6-208922 discloses a superconducting magnet device for magnetic levitation trains, in which the superconducting coils which are opposed to each other within 1 second immediately after the superconducting coils are transferred to the phase conduction are shifted while the train is running. When the permanent current switch is open and switched, the permanent current switch of the opposing superconducting magnet is also switched open so that the superconducting coil does not transfer phase conduction, and thus the superconducting magnet for the magnetic levitation train can be obtained to guide the highly reliable magnetic levitation train. The present invention provides a device, in which a power supply is disconnected from a disconnection unit, a superconductor for connection, and a superconductor for connecting a whole superconducting coil connected from a disconnection unit to a load side and connected between current leads on the power supply side in series, and enabling a circulating current to flow. The coil causes a phase conduction transition, and the current of the superconducting coil facing the superconducting coil is changed to the permanent current switch. When introduced into a description of the superconducting coil that is opposite to that in the protection resistor having a large resistance value to cause a normal conducting transition.

본 발명은 초퍼(chopper)의 이상 발생에도 안정적인 부상 제어가 가능한 상 전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지(fault-tolerant) 기능을 갖는 부상 제어 시스템을 제공하기 위한 것으로 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템에 있어서, 선행기술은 부하에 가해주는 전류 파형을 두 개의 컨버터가 얼마나 정확히 밸런스(balance)를 유지하면서 흘려줄 수 있는가에 대한 것이지만, 본 발명은 일부 초퍼 중 하나가 고장나도 스페어초퍼(spare chopper)로도 충분히 같은 크기의 전력을 전자석에 공급해 주고자 하는 것에 관한 것으로 선행기술과 본 발명은 그 목적 및 기술적 구성이 서로 상이함을 알 수 있다.An object of the present invention is to provide an injury control system having a fault-tolerant function for a phase-conduction maglev train capable of stable injury control even in the event of a chopper fault. In a control system, the prior art is how precisely the two converters can flow the current waveform applied to the load while maintaining a balance, but the present invention is a spare chopper even if one of some choppers fails. The present invention relates to supplying an electromagnet of sufficiently the same size as a chopper), and it can be seen that the prior art and the present invention have different objects and technical configurations.

또한, 국내 출원번호 10-2000-0087078 '상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템' 은 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템에 관한 것으로 고장 방지(fault tolerant) 기능을 구비한 것으로, 부상제어기, 직렬 또는 병렬로 연결되는 전자석과 이와 병렬로 연결되는 두개의 초퍼 그리고 가속도 센서를 구비한다.In addition, the domestic application No. 10-2000-0087078 'failure-resistant injury control system for phase-conduction maglev train' relates to the injury control system for phase-conduction maglev train, having a fault tolerant function, It has a float controller, an electromagnet connected in series or in parallel, two choppers in parallel and an acceleration sensor.

종래의 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템은 하나의 전자석에 하나의 초퍼가 연결된 구조로 되어 있어 초퍼가 고장나는 경우 전체 부상계의 정상 동작이 불가능하였다.The conventional flotation control system for a phase-conductive magnetic levitation train has a structure in which one chopper is connected to one electromagnet so that the normal operation of the entire flotation system is impossible when the chopper fails.

그렇기 때문에 선행기술의 부상 제어 시스템은 하나의 초퍼가 고장나더라도 쌍을 이루는 다른 하나의 초퍼에 의해 해당되는 전자석으로 정상적인 전력 공급이 가능하여 부상계의 정상 동작이 가능해지는 것을 특징으로 한다.Therefore, the injury control system of the prior art is characterized in that the normal operation of the flotation system is possible by supplying a normal electric power to the corresponding electromagnet by the other chopper in a pair even if one chopper fails.

본 발명은 선출원된 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어시스템' 에 관한 것으로 최초 자기부상열차의 기술이 고장방지를 위해 보기(bogie) 1개 당 8개의 초퍼와 전자석을 사용한 것에 비해 선행기술 '상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템' 은 16개의 초퍼와 전자석을 병렬로 적용하여 고장 방지 기능을 추가 하였다면, 본 발명은 9개의 초퍼와 8개의 전자석을 사용하여 고장방지 기능을 구현하는 것으로 제작단가를 낮추어 경제성을 갖으며, 공통적으로 선행기술들 미국특허 제6,055,169호 "전류 모드 제어회로 및 그 전류 모드 제어회로를 채용한 병렬 결합 전원 공급장치의 제어방법" , 일본특허 특개평6-208922호 "자기부상열차용 초전도 자석장치", 국내 출원번호 10-2000-0087078 '상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템' 과는 기술내용이 본원 발명처럼 자기부상열차의 운전과 관련된 것으로서, 거시적으로 볼 때 본원 발명과 전혀 무관한 것이라고 할 수는 없겠지만, 기술 내용을 좀 더 심도있게 분석해 볼 때는 본원 발명과는 그 기술적 사상을 근본적으로 달리하는 것으로 모순검지부를 두어 고장 발생을 검지하며(상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템의 경우 고장발생 검출 기능 없이 자동으로 고장 대체되고 있다.) 고장 발생 검출시 스페어초퍼(spare chopper)로 대체 되어 '상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템' 에 비해 고가의 초퍼 개수를 보기(bogie) 1개당 7개를 감소(동일 계통에 직렬로 2개가 동시에 고장나는 것은 극히 확률이 적으므로) 시킬 수 있으며, 전자석 또한 8개를 그대로 사용할 수 있어 경제성이 뛰어나다.The present invention relates to a trouble-free injury control system for a pre- filed phase-conduction magnetic levitation train, which is a prior art compared to the use of eight choppers and electromagnets per bogie to prevent failure. 'Fail-safe injury control system for phase-conducting magnetic levitation train' adds the failure prevention function by applying 16 choppers and electromagnets in parallel, the present invention implements the failure prevention function using 9 choppers and 8 electromagnets. It is economical by lowering the manufacturing cost, and commonly known prior art US Patent No. 6,055,169 "Control method of a parallel coupled power supply device employing a current mode control circuit and its current mode control circuit", Japanese Patent Laid-Open No. 6 -208922 "Superconducting magnet device for magnetic levitation train", domestic application No. 10-2000-0087078 'Failure-resistant injuries for phase-conduction magnetic levitation train The control system 'is related to the operation of the magnetic levitation train as the present invention, and it may not be said that it is not irrelevant to the present invention in a macroscopic view, but when analyzing the technical content in more detail, By radically changing the technical idea, a contradiction detection unit is provided to detect the occurrence of a failure (in the case of a fault-tolerant injury control system for a phase-conducting magnetic levitation train, the failure is automatically replaced without a failure detection function). Replaced by a spare chopper, reducing the number of expensive choppers per bogie by 7 compared to the `` failure-free injury control system for phase-conducting maglev trains '' (two simultaneously failing in series on the same system) Flying is extremely unlikely)), and the electromagnet can also be used as it is, so it is economical It's me.

또한, '상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템' 은 가속도 센서를 사용하고 있지만, 본 발명에서는 전압궤환저항을 사용하여 전자석에 입력되는 전류량을 검출하여 회로가 간단해지며, '상전도식 자기부상열차를 위한 고 장 방지 부상 제어 시스템' 의 부상제어기는 디지털프로세서로 구성되어 4KHz의 제어주파수로 가속도 센서를 샘플링하여 얻은 신호를 이용하여 전자석과 레일간의 공극이 일정하게 유지되는 방식을 사용하지만, 본 발명은 초퍼에서 인용되는 10KHz와 동일한 주기를 1주기 기준인 100마이크로초 간격으로 평균화한 후 적분기를 통하여 산출된 수치를 부상제어기에 제공하여 전자석과 레일간의 공극 간격 유지정보로 활용하여 정밀도 높은 정보를 부상제어기에 제공한다.In addition, the fault-tolerant levitation control system for a phase-conducting magnetic levitation train uses an acceleration sensor, but in the present invention, a circuit is simplified by detecting a current amount input to an electromagnet using a voltage feedback resistor. The injury controller of 'Fail-safe injury control system for magnetic levitation train' is composed of a digital processor and uses a method obtained by sampling the acceleration sensor at a control frequency of 4KHz to maintain a constant gap between the electromagnet and the rail. In the present invention, the same period as 10KHz cited in the chopper is averaged at intervals of 100 microseconds, which is one cycle, and then the numerical value calculated through the integrator is provided to the flotation controller to use the gap spacing between the electromagnet and the rail for high accuracy. Provide information to the flotation controller.

즉, 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템' 은 샘플링하여 디지털화된 데이터를 사용하지만, 본 발명은 아날로그적인 방법으로 모든 측정값을 평균화 하여 그 정밀도가 높다 할 수 있다.That is, the fault-tolerant floating control system for a phase-conduction magnetic levitation train uses sampling and digitized data. However, the present invention averages all the measured values by an analog method and has high accuracy.

또한, 초퍼 1개의 작동 중지 고장으로 전체에 심각한 고장을 일으키기도 하지만, 초퍼 1개가 과도한 오작동의 경우에도 전체에 심각한 고장을 초래할 수 있는 것은 당연할 것이다.In addition, although the failure of one chopper may cause a serious failure of the whole, it is natural that one chopper may cause a serious failure of the whole even in case of excessive malfunction.

본 발명은 고장발생으로 스페어초퍼(spare chopper)가 전자석에 전류를 공급할 경우 다른 보기(bogie)내 초퍼들의 평균치와 비교하여 전류량을 보정하는 것으로 이상의 기술은 종래 선행 기술에서도 찾아 볼 수 없는 차별화된 기술내용이다.The present invention corrects the amount of current compared to the average value of choppers in other bogies when a spare chopper supplies current to the electromagnet due to a failure, and the above technique is a differentiated technique that cannot be found even in the prior art. It is content.

종래에 게시된 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템은 고장 방지(fault tolerant) 기능을 구비한 것으로, 부상제어기, 직렬 또는 병렬로 연결되는 전자석과 이와 병렬로 연결되는 두 개의 초퍼 그리고 가속도 센서를 구비하여, 하나의 초퍼가 고장나더라도 쌍을 이루는 다른 하나의 초퍼에 의해 해당되는 전자석으로 정상적인 전력 공급이 가능하여 부상계의 정상 동작이 가능해지는 것이었다.The conventional floating control system for a phase-conducting magnetic levitation train has a fault tolerant function. The floating control system includes a floating controller, an electromagnet connected in series or parallel, two choppers connected in parallel, and an acceleration sensor. In addition, even if one chopper fails, the normal operation of the flotation system is possible by supplying a normal electric power to a corresponding electromagnet by another chopper in a pair.

종래 기술은 자기부상열차 차량 1개당 3개의 보기(bogie)로 구성되어 총 48개의 초퍼와, 전자석이 필요로 했으며, 샘플링한 전류값을 통해 전자석과 레일간의 공극유지를 위한 전류제어 데이터로 사용하며, 1개 초퍼가 고장 발생시 자동으로 고장방지 기능을 갖으나, 고장발생여부를 확인하는 방법이 없었다.The prior art consists of three bogies for each maglev train, which requires a total of 48 choppers and electromagnets, and uses the sampled current values as current control data to maintain air gaps between the electromagnets and the rails. One chopper has a function to automatically prevent a failure in case of a failure, but there was no way to check for a failure.

그러나, 본 발명은 자기부상열차 차량 1개당 3개의 보기(bogie)로 구성되어 총 27개의 초퍼와, 24개 전자석을 사용하며, 보기(bogie)내 초퍼들의 100마이크로초 주기의 평균 전류값을 기준값으로 보정하여 전자석과 레일간의 공극유지를 위한 전류제어 데이터로 사용하며, 모순검지부를 두어 고장 발생 초퍼를 실시간으로 검출하여 열차운행 중지 후 즉시 유지보수를 실시할 수 있는 정보를 제공한다.However, the present invention is composed of three bogies per one maglev train vehicle using a total of 27 choppers and 24 electromagnets, and the reference value of the average current value of the 100 microsecond period of the choppers in the bogie It is used as current control data to maintain the gap between the electromagnet and the rail, and the contradiction detection unit is provided to detect the faulted chopper in real time and provide information for immediate maintenance after the train stops.

본 발명은 자기부상열차 차량 1개당 3개의 보기(bogie)로 구성되어 총 27개의 초퍼와, 24개 전자석을 사용하여 일부 초퍼의 고장 발생에도 고장방지 기능을 갖는 것을 첫 번째 기술적 과제로 한다.The present invention is made up of three bogies per one maglev train vehicle (27) and a total of 27 choppers, 24 electromagnets using the first technical problem to have a failure prevention function even in the occurrence of some chopper failure.

종래에 가속도 센서를 사용하지 않고 전압궤환저항을 사용하여 전자석에 입력되는 전류량을 검출하여 회로를 간략화 하는 것을 두 번째 기술적 과제로 한다.The second technical problem is to simplify the circuit by detecting an amount of current input to an electromagnet using a voltage feedback resistor without using an acceleration sensor.

고장방지 기능에 있어서, 초퍼에서 전자석에 공급되는 전류량의 평균치를 100마이크로초 주기 평균 전류값을 기준값으로 보정하여 전자석과 레일간의 공극유지를 위한 전류제어 데이터로 사용하는 것을 세 번째 기술적 과제로 한다.In the failure prevention function, the third technical task is to correct the average value of the current amount supplied to the electromagnet from the chopper as a reference value and to use it as current control data for maintaining the gap between the electromagnet and the rail.

모순검지부를 두어 고장발생 초퍼를 실시간으로 검출하여 열차운행 중지 후 즉시 유지보수를 실시할 수 있는 정보를 제공하는 것을 네 번째 기술적 과제로 한 다.The fourth technical task is to provide contradiction detection unit to detect faulty chopper in real time and to provide information for immediate maintenance after the train stops.

본 발명은 상전도식 자기부상열차에 관한 것으로, 종래의 자기부상열차의 부상제어 관련 기기는 자기부상열차 1량에 대해 보통 3개의 보기(bogie)로 구성되어 하나의 보기에 8개의 초퍼와 전자석을 사용하였다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase-conducting magnetic levitation train, in which the related equipment for the floatation control of a conventional magnetic levitation train is usually composed of three bogies for one quantity of the magnetic levitation train. Used.

종래의 상전도식 자기부상열차의 원리가 초퍼에서 전자석에 공급하는 전류량을 연속적인 궤환제어(feedback control)를 통하여 레일과 전자석과의 사이에 일정한 공극을 유지하여 부상시키는 시스템이었다.The conventional principle of the phase-conducting magnetic levitation train is a system that floats the amount of current supplied from the chopper to the electromagnet by maintaining a constant gap between the rail and the electromagnet through continuous feedback control.

상기 시스템은 일부 초퍼의 고장이 발생하면 전체 부상계에 문제를 발생시켜 전체적으로 열차운행에 심각한 문제를 발생 시킬 수 있어왔다.The system has been able to cause serious problems in the train operation as a result of failure of some choppers, causing problems in the whole levitation system.

그래서 부상제어 시스템에 고장방지 기능을 부여하기 위하여 선출원된 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템에서 병렬로 16개의 초퍼와 16개의 전자석을 이용하여 병렬 구성하여 일부 초퍼의 고장에 대비한 고장방지 시스템을 적용하였다.Therefore, in order to provide a failure prevention function to the flotation control system, in the failure prevention flotation control system for the pre-applied phase-conducting magnetic levitation train, a parallel configuration using 16 choppers and 16 electromagnets in parallel is used to prepare for the failure of some choppers. Prevention system was applied.

이 경우 고장예방과 전체 부상계에 안정성을 확보할 수 있어 유용한 기술이기는 하나, 고가의 전자석과 초퍼가 두배로 소요되어 경제성에 문제가 있어왔다.In this case, it is a useful technology to prevent failure and ensure stability of the entire levitation system, but the expensive electromagnets and choppers have been doubled and there has been a problem in economic efficiency.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 문제점을 해결하기 위한 것으로 이하 도면을 통해 상세히 설명한다.The present invention to solve the problems in the prior art as described above will be described in detail through the drawings.

도 1에서 PWS는 전원공급부, MCU는 주제어부, C/C는 모순검지부, C1~8은 메인초퍼, R1~8은 전압궤한부, M1∼8은 전자석, C-S는 스페어초퍼, 점선부는 스위칭 부를 나타낸다.In FIG. 1, PWS is a power supply unit, MCU is a main control unit, C / C is a contradiction detection unit, C1-8 is a main chopper, R1-8 is a voltage limiter, M1-8 is an electromagnet, CS is a spare chopper, a dotted line is switched Represents wealth.

본 발명은 1개의 보기(bogie)당 8개의 메인초퍼, 1개의 스페어초퍼, 8개의 전자석, 전압궤환저항부, 스위칭부, 부상제어기로 구성되며, 타이밍부, 모순검지부, 표시부, 주제어부로 구성된다.The present invention consists of eight main choppers, one spare chopper, eight electromagnets, a voltage feedback resistor, a switching unit, a floating controller per bogie, and a timing unit, a contradiction detection unit, a display unit, and a main control unit. .

메인초퍼는 전자석과 레일간의 공극유지를 위해 전자석에 전류을 공급하는 것으로 자기부상열차 1량(3개 보기)당 24개 메인초퍼로 구성된다.The main chopper supplies electric current to the electromagnet to maintain the gap between the electromagnet and the rail. The main chopper consists of 24 main choppers per 1 maglev train.

스페어초퍼는 메인초퍼에 고장발생시 고장난 메인초퍼를 대체하기 위한 스페어초퍼를 메인초퍼 8개당 1개로 구성된다.Spare chopper consists of one spare chopper per 8 main choppers to replace the failed main chopper when the main chopper fails.

전자석은 초전도현상에 의해 열차를 레일에서 부상시키기 위한 것으로 부상제어기의 부상제어 신호에 따라 메인초퍼에서 공급되는 구동 전류를 공급 받는다.The electromagnet is used to float the train on the rail by the superconducting phenomenon and receives the drive current supplied from the main chopper according to the float control signal of the float controller.

전자석과 레일간의 공극을 항상 일정하게 하기 위해 전자석에 공급되는 구동 전류량을 검출하기 위해 메인초퍼와 전자석간에 병렬로 전압궤환저항을 삽입하여 전자석에 공급되는 전류량을 검출하여 부상제어기와 모순검지부에 전자석에 공급되는 전류량 정보를 제공한다.In order to detect the amount of driving current supplied to the electromagnet in order to make the gap between the electromagnet and the rail always constant, a voltage feedback resistor is inserted in parallel between the main chopper and the electromagnet to detect the amount of current supplied to the electromagnet. Provides information about the amount of current supplied to

스위칭부는 MUX회로로 구성되며, 스위치는 무접점계전기로 구성되어 메인초퍼의 고장 발생시 스페어초퍼로 대체하기 위한 선로를 구성하는 무접점계전기로 구성된다.The switching unit is composed of MUX circuit, and the switch is composed of a solid state relay, which is composed of a solid state relay that forms a line for replacing a spare chopper when a main chopper fails.

타이밍부는 수정발진자로 구성되어 10KHz의 클록펄스를 발생하는 클록발생 회로로 구성된다.The timing section consists of a clock generator circuit composed of a crystal oscillator which generates a clock pulse of 10 KHz.

부상제어기는 전압궤환저항으로 부터 검출된 전자석에 공급되는 전류량을 전 송받아 전자석과 레일간 공극을 유지하기 위해 펄스 폭 변조 신호로 부상제어 신호(전자석에 공급되는 전류량)를 발생(공급)하는 부상 제어기이다.The floating controller receives the amount of current supplied to the electromagnet detected from the voltage feedback resistor and generates (supplies) the floating control signal (current amount supplied to the electromagnet) with a pulse width modulation signal to maintain the gap between the electromagnet and the rail. It is a controller.

모순검지부는 마이크로프로세서로 구성되어 전압궤환저항(전압궤한저항부)으로부터 전자석에 공급되는 전류량 정보를 받아 메인초퍼의 정상작동 여부를 판단하여 고장 발생시 스위칭부의 무접점계전기를 구동하여 스페어초퍼로 대체회로를 구성하여 스페어초퍼를 통하여 전자석에 전류를 공급하며 주제어부에 고장발생 정보를 제공한다.The contradiction detection unit is composed of a microprocessor and receives information on the amount of current supplied to the electromagnet from the voltage feedback resistor (voltage limiting resistor) to determine whether the main chopper is in normal operation. The circuit is configured to supply current to the electromagnet through the spare chopper and to provide fault information on the main control part.

표시부는 LCD로 구성되어 고장 발생된 메인초퍼를 표시하는 디스플레이장치이다.The display unit is a display device configured with an LCD to display a broken main chopper.

주제어부는 마이크로프로세서로 구성되어 전압궤환저항부 및 모순검지부를 통하여 전자석에 공급되는 전류량을 공급받아 100마이크로초 단위로 8개 각각의 메인초퍼에 공급되는 전류량을 평균하여 각 메인초퍼에 공급되는 전류량이 평균치 대비 관리자 입력값인 오차범위를 벋어날 경우 오차범위를 벋어난 메인초퍼에 전류량을 가,감하여 오차범위 안으로 들어오게 전류량을 조절 하는 것으로 일 실시 예로, 8개 메인초퍼에서 전자석에 공급되는 평균 전류량이 2A이고, 관리자 입력값에 의한 오차범위가 10％일 경우 일부 메인초퍼의 전류 공급량이 3A일 경우 해당 메인초퍼의 출력 전류량을 2A가 되게 전류량을 감하는 것을 특징으로 하며, 모순검지부를 통해 고장이 발생된 메인초퍼 검출시 고장난 메인초퍼를 표시부에 고장표시를 하는 주제어부를 특징으로 하는 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템이다.The main control unit is composed of microprocessors, and receives the amount of current supplied to the electromagnet through the voltage feedback resistor and the contradiction detection unit, and averages the amount of current supplied to each of the eight main choppers in units of 100 microseconds. When the error range, which is the manager input value, exceeds the average value, the current amount is added to the main chopper outside the error range and the current amount is adjusted to enter the error range. For example, the average amount of current supplied to the electromagnet from eight main choppers is adjusted. Is 2A, and if the error range by the manager input value is 10%, when the current supply amount of some main choppers is 3A, the current amount is reduced so that the output current of the corresponding main chopper becomes 2A. Is a main control unit that displays a faulty main chopper on the display unit when a detected main chopper is detected. The failure to prevent injury control system for masters schemes maglev train in.

일 실시 예로, 스페어초퍼는 3개로 구성되어 일부 스페어초퍼의 고장 발생시 스페어초퍼 3개를 상호 MUX회로로 구성된 스위칭부를 통하여 병렬 구성하여 메인초퍼의 고장으로 해당 보기내의 스페어초퍼로 대체하고자 할 경우 스페어초퍼의 고장 또는 스페어초퍼의 작동동 또 고장이 발생할 경우 보기간의 3개 스페어초퍼간 MUX회로로 구성된 스위칭부의 무접점 계전기로 회로구성을 통해 다른 보기의 스피어초퍼로 대체회로를 구성하여 다른 보기내의 정상의 스페어초퍼로 대체되는 것을 특징으로 하는 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템이다.As an example, if the spare chopper is composed of three spare choppers in the event of a failure of some spare choppers, three spare choppers are configured in parallel through a switching unit composed of mutual MUX circuits, and a spare chopper is needed to replace the spare chopper in the view due to the failure of the main chopper. In case of failure or operation of spare chopper or failure occurs, it is a solid state relay of switching part composed of MUX circuit between three spare choppers between bogies. It is a trouble-free injury control system for a phase-conductive maglev train characterized in that it is replaced by a spare chopper.

본 발명은 메인초퍼에서 전자석에 전원을 공급하여 초전도 현상에 의해 열차를 공중 부상시키는 것으로 메인 초퍼에 고장이 할 경우 스위칭부의 무접점계전기를 통하여 스페어초퍼로 회로를 구성하여 고장난 메인초퍼를 대체하며, 스페어초퍼까지 고장이 발생할 것을 대비하여 역시 스위칭부의 무접점 계전기를 ON/OFF하여 보기당 1개씩 구성된 스페어초퍼 상호간에 회로를 구성하여 역시 고장난 스페어초퍼를 대체하는 대체회로를 구성하며, 메인초퍼 또는 스페어초퍼와 전자석간에 병렬로 전압궤환저항을 삽입하여 초퍼에서 전자석에 공급되는 전류량을 측정하여 모순검지부, 부상제어부, 주제어부에 인입 전류량 정보를 제공하며, 수정발진자로 구성된 10KHz 클록펄스 발생부를 통하여 타이밍 펄스를 발생하여 100마이크로초 간격으로 각 전자석에 공급되는 전류량을 평군하여 평균 전류량을 계산하여 평균전류량에 비해 관리자 입력값인 오차 허용치를 벋어날 경우 오차 허용치를 벋어난 초퍼의 전류량을 가감하여 오차 허용치를 벋어나지 않게 전류량을 가감하는 것을 특징으로 하며, 고장난 초퍼의 발생시 표시부를 통하여 고장표시를 하여 열차운행 후 고장난 초퍼의 수리를 쉽게 할 수 있는 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention is to supply the power to the electromagnet from the main chopper to float the train in the air due to the superconducting phenomenon, if the main chopper fails to replace the broken main chopper by configuring a circuit as a spare chopper through a contactless relay of the switching unit, In order to prevent the failure of spare choppers, the contactless relay of the switching part is also turned on / off to configure circuits between the spare choppers, which are configured one per view, to form an alternative circuit to replace the failed chopper. Inserting a voltage feedback resistor in parallel between the chopper and the electromagnet to measure the amount of current supplied to the electromagnet from the chopper, providing the incoming current information to the contradiction detection unit, the floating control unit, and the main control unit, and timing through a 10KHz clock pulse generator composed of a crystal oscillator. Generate pulses to deliver each electromagnet at 100 microsecond intervals The average current amount is calculated by calculating the average current amount, and when the error tolerance value, which is the manager input value, exceeds the average current amount, the current amount of the chopper which is beyond the tolerance value is added or subtracted. When the occurrence of the broken chopper is characterized by providing a fault indication through the display unit to facilitate the repair of the broken chopper after the train operation.

고장방지를 위하여 종래에 48개의 초퍼와 전자석이 필요하였으나, 본 발명에 의해 초퍼는 27개, 전자석은 8개로 줄어들어 고가의 초퍼와 전자석의 개수를 줄여 제작비용 절감효과가 크며, 전자석에 인입되는 전류량을 100마이크로초 간격으로 평균하여 평균에 대한 표준편차를 통하여 전자석 인입전류량을 제어하여 정확한 제어를 통하여 열차와 레일간의 부상 공극간격을 일정하게 유지하며, 종래에 사용되던 가속도 센서를 사용하지 않고 전압궤환저항을 사용하여 전자석에 입력되는 전류량을 검출하여 회로를 간략화 하며, 초퍼에서 전자석에 공급되는 전류량의 평균치를 100마이크로초 주기 평균 전류값을 기준값으로 입력전류량을 보정하여 전자석과 레일간의 정확한 공극유지를 위한 전류제어 데이터로 사용하며 종래에 없던 모순검지부를 두어 고장발생 초퍼를 실시간으로 검출 및 고장대체하며, 열차운행 중지 후 즉시 유지보수를 실시할 수 있는 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.In the past, 48 choppers and electromagnets were required to prevent a failure, but according to the present invention, choppers are reduced to 27 and electromagnets to eight, thereby reducing the number of expensive choppers and electromagnets, thereby greatly reducing manufacturing costs, and the amount of current drawn into the electromagnets. Is averaged at 100 microsecond intervals to control the electromagnet inrush current through the standard deviation of the average to maintain constant air gap between trains and rails through accurate control, and voltage feedback without using the conventional acceleration sensor. Simplify the circuit by detecting the amount of current input to the electromagnet using a resistor, and correct the input current based on the 100 microsecond periodic average current value from the chopper to maintain the correct gap between the electromagnet and the rail. It is used as current control data for Detects and replaces faulty choppers in real time, and provides information to perform maintenance immediately after the train stops.

Claims (2)

8개의 메인초퍼, 스페어초퍼, 8개의 전자석, 전압궤환저항부, 스위칭부, 타이밍부, 부상제어기, 모순검지부, 표시부, 주제어부로 구성되어;8 main choppers, spare choppers, 8 electromagnets, voltage feedback resistors, switching units, timing units, floating controllers, contradiction detection units, display units, and main control units; 전자석과 레일간의 공극유지를 위해 부상제어기의 제어신호에 따라 전자석에 전류을 공급하는 메인초퍼;A main chopper for supplying current to the electromagnet according to the control signal of the floating controller to maintain the gap between the electromagnet and the rail; 메인초퍼에 고장발생시 고장난 메인초퍼를 대체하기 위한 스페어초퍼;A spare chopper for replacing a failed main chopper when a main chopper fails; 초전도현상에 의해 열차를 부상시키기 위한 전자석;Electromagnets for injuring trains by superconducting phenomena; 전자석과 레일간의 공극을 항상 일정하게 하기 위해 전압궤환저항으로 구성되어 전자석에 공급되는 전류량을 검출하여 부상제어기와 모순검지부에 전류량 정보를 공급하는 전압궤환저항부;A voltage feedback resistor configured to provide a constant current between the electromagnet and the rail, the voltage feedback resistor configured to detect an amount of current supplied to the electromagnet and supply current information to the floating controller and the contradiction detection unit; 무접점계전기로 구성되어 메인초퍼의 고장 발생시 스페어초퍼로 대체하기 위한 선로를 구성하는 스위칭부;A switching unit configured of a contactless relay and configured to replace the spare chopper with a spare chopper when a main chopper fails; 수정발진자로 구성되어 10KHz의 클록펄스를 발생하는 타이밍부;A timing unit configured of a crystal oscillator to generate a clock pulse of 10 KHz; 전압궤환저항으로부터 검출된 전자석 공급전류를 전송받아 전자석과 레일간 공극을 유지하기 위해 펄스 폭 변조 신호로 부상 제어 신호를 발생하는 부상 제어기;A float controller that receives the electromagnet supply current detected from the voltage feedback resistor and generates a float control signal with a pulse width modulated signal to maintain a gap between the electromagnet and the rail; 마이크로프로세서로 구성되어 전압궤환저항부로부터 전자석에 공급되는 전류량 정보를 받아 메인초퍼의 정상작동 여부를 판단하여 고장 발생시 스위칭부의 무접점계전기를 작동하여 스페어초퍼로 대체하여 전자석에 전류를 공급하며 주제어부 에 고장발생 정보를 제공하는 모순검지부;It is composed of a microprocessor and receives the amount of current supplied to the electromagnet from the voltage feedback resistor to judge the normal operation of the main chopper.In case of a fault, it operates the contactless relay of the switching unit to supply a current to the electromagnet by replacing it with a spare chopper. A contradiction detection unit for providing fault occurrence information to the controller; LCD로 구성되어 고장 발생된 메인초퍼를 표시하는 표시부;A display unit configured of an LCD to display a broken main chopper; 마이크로프로세서로 구성되어 전압궤환저항부를 통해 전자석에 공급되는 전류량 정보를 공급받아 100마이크로초 단위로 8개 각각의 메인초퍼에 공급되는 전류량을 평균하여 각 메인초퍼에 공급되는 전류량이 평균치의 관리자 입력값인 오차범위를 벋어날 경우 오차범위를 벋어난 메인초퍼에 전류량을 가,감하여 오차범위 안으로 들어오게 전류량을 조절 및 모순검지부를 통해 고장이 발생된 메인초퍼 검출시 표시부에 고장표시를 하는 주제어부를 특징으로 하는 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템It is composed of a microprocessor and receives the amount of current supplied to the electromagnet through the voltage feedback resistor, and averages the amount of current supplied to each of the eight main choppers in units of 100 microseconds. If the error range is out of the error range, the main chopper out of the error range is added to and subtracted from the current amount to adjust the current to fall within the error range. -Free injury control system for phase-conduction maglev train 제 1 항에 있어서, 스페어초퍼는 3개로 구성되어 스페어초퍼의 고장 발생시 스위칭부를 통하여 다른 정상의 스페어초퍼로 대체되는 것을 특징으로 하는 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템The failure prevention injury control system for a phase conduction magnetic levitation train according to claim 1, wherein the spare chopper comprises three spare choppers, and when the failure of the spare chopper occurs, the spare chopper is replaced with another normal spare chopper.
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