KR20140062388A

KR20140062388A - 철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법

Info

Publication number: KR20140062388A
Application number: KR1020120129144A
Authority: KR
Inventors: 김주범; 김진용
Original assignee: 현대로템 주식회사; 주식회사 브이씨텍
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-05-23
Also published as: KR102062018B1

Abstract

본 발명은 철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보조전원장치를 통해 출력되는 부하전류와 인버터의 온도를 감지하여 이 부하전류값과 온도값을 참고로 인버터의 스위칭을 제어함으로써 온도 상승 및 소음 발생을 줄일 수 있는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치의 제어회로는, 입력 DC전압을 충전하여 충전된 전압을 인버터에 공급하는 필터커패시터와, 상기 필터 커패시터에서 공급하는 충전전압을 스위칭 동작에 의해 원하는 레벨의 AC전압으로 변환하여 출력하는 인버터와, 상기 AC전압을 또 다른 AC전압으로 변압하여 부하에 공급하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머에서 부하로 흐르는 교류전류를 측정하여 컨트롤러에 출력하는 교류전류측정기, 및 상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하되, 교류전류측정기에서 보내온 부하 교류전류값에 따라 주파수를 가변하여 인버터를 구성하는 스위칭소자의 스위칭 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

Description

철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법 {CONTROL CIRCUIT OF SIV FOR RAIL VEHICLE AND METHOD}

본 발명은 철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보조전원장치를 통해 출력되는 부하전류와 인버터의 온도를 감지하여 이 부하전류값과 온도값을 참고로 인버터의 스위칭을 제어함으로써 온도 상승 및 소음 발생을 줄일 수 있는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량에는 주전원과 보조전원장치가 구비되어 주전원은 열차를 견인하는데 주로 사용되고, 보조전원장치는 기타 형광등 등과 같이 열차의 구동에 직접적으로 관련이 없는 기기에 전원을 공급한다.

즉, 철도차량의 보조전원장치(SIV: Static Inverter)는 주로 철도차량에 구비되어 있는 승객 서비스를 위한 여러 서비스 기기에 전원을 공급하기 위한 장치이다.

이 보조전원장치는 가선 또는 주변압기를 통해 공급되는 직,교류 전원을 받아서 내부의 인버터 회로를 통해 정전압, 정주파수의 3상 교류전원으로 변환하여 전동차의 제어회로, 조명장치, 냉난방장치 등에 공급한다.

종래의 보조전원장치는 입력되는 교류전압을 정류기에 의해 정류하여 직류전압으로 만들고, 이 직류전압을 다시 인버터의 스위칭 동작 제어를 통하여 원하는 레벨의 출력전압 예를 들어 AC 630V 전압을 생성한다.

이렇게 생성된 AC 630V 전압을 LC 필터를 통해 잡음을 제거한 후 변압기에 입력하고, 이를 변압기에 예를 들어 AC 380V나, AC 440V로 변압하여 AC 380V나 AC 440V의 출력전압을 각종 서비스 기기로 공급한다.

상기한 철도차량용 보조전원장치의 제어방법을 도 1을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 보조전원장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.

도시된 바와 같이 보조전원장치(SIV)는 필터커패시터(FC), 인버터(IV), 교류리액터(ACL), 변압기(TR), 교류전류측정기(ACCT) 및 컨트롤러(10)를 포함하여 구성된다.

필터커패시터(FC)는 입력 DC전압을 충전하여 충전된 전압을 인버터(IV)에 공급한다.

상기 인버터(IV)는 컨트롤러(10)부터의 스위칭 동작 제어에 의해 원하는 레벨의 AC 전압, 예를 들어 AC 630V를 생성하여 출력한다.

교류리액터(ACL)는 출력 전압인 AC 630V의 노이즈를 제거하여 왜율을 향상시킨다.

트랜스포머(TR)는 왜율이 향상된 AC 630V를 AC 380V 또는 AC 440V로 변압하여 부하 즉, 각종 서비스 기기에 공급한다.

이와 같이 보조전원장치(SIV)가 동작하는 중에 컨트롤러(10)는 인터버(IV)의 스위칭 동작을 제어하는 바, 종래에는 컨트롤러(10)에서 항상 일정한 주파수로 인버터(IV)의 스위칭 동작을 제어하였다.

따라서 상기 인버터(IV)의 스위칭을 항상 5KHz 이상의 고주파로 일정하게 스위칭하는 경우 소음 억제에는 큰 효과가 있었으나, 인버터(IV)에서 높은 발열이 발생한다.

이 높은 발열을 해결하기 위해 방열판의 크기를 크게 할 수 있으나 무게 및 제품 단가가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 인버터(IV)의 스위칭을 항상 1KHz 이하의 저주파로 일정하게 스위칭하는 경우 소음원인 교류리액터(ACL)나 트랜스포머(TR)에서 발생하는 소음을 줄이기 어려운 문제점이 있었다.

공개번호 특2000-0025964 (2000년05월06일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보조전원장치를 통해 출력되는 부하전류와 인버터의 온도를 감지하여 이 부하전류값과 온도값을 참고로 인버터의 스위칭을 제어함으로써, 인버터의 온도 상승 및 교류리액터나 트랜스포머의 소음 발생을 줄일 수 있는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치의 제어회로는, 입력 DC전압을 충전하여 충전된 전압을 인버터에 공급하는 필터커패시터;

상기 필터 커패시터에서 공급하는 충전전압을 스위칭 동작에 의해 원하는 레벨의 AC전압으로 변환하여 출력하는 인버터;

상기 인버터에서 출력되는 AC전압을 필터링하여 왜율을 향상시키는 LC 필터부;

상기 필터링된 AC전압을 또 다른 AC전압으로 변압하여 부하에 공급하는 트랜스포머;

상기 트랜스포머에서 부하로 흐르는 교류전류를 측정하여 컨트롤러에 출력하는 교류전류측정기; 및

상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하되, 교류전류측정기에서 보내온 부하 교류전류값에 따라 주파수를 가변하여 인버터를 구성하는 스위칭소자의 스위칭 동작을 제어하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 컨트롤러는 부하 교류전류값을 기준전류값과 비교하여 부하 교류전류값이 큰 경우에는 1KHz 이하의 저주파로 스위칭 동작을 제어하고,

부하 교류전류값이 적은 경우에는 5KHz 이상의 고주파로 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인버터는 입력 DC직류전압에 병렬로 연결되어서 U상이 스위칭되도록 제1,2스위칭소자로 구성되는 제1스위칭부와,

상기 제1스위칭부와 병렬로 연결되어서 V상이 스위칭되도록 제3,4스위칭소자로 구성되는 제2스위칭부와,

상기 제2스위칭부와 병렬로 연결되어서 W상이 스위칭되도록 제5,6스위칭소자로 구성되는 제3스위칭부로 이루어지고,

상기 제1,2,3스위칭부에는 인버터의 온도를 측정하는 온도센서가 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤러는 온도센서에서 보내온 인버터 온도값에 따라 주파수를 가변하여 인버터를 구성하는 스위칭소자의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 필터커패시터의 앞단에는 일단은 입력 DC전압에 연결되고 타단은 필터리액터를 필터커패시터와 연결되는 라인스위치와,

일단은 입력 DC전압과 라인스위치의 일단에 공통 연결되고 타단은 충전저항의 일단과 연결되는 충전스위치와,

타단이 상기 라인스위치의 타단과 연결되는 충전저항과,

일단은 상기 라인스위치의 타단에 연결되고 타단은 인버터에 연결되는 필터 리액터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치의 제어방법은, 부하 교류전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 레벨을 2개로 분류하고, 그 레벨에 따라 스위칭할 주파수를 지정하여 컨트롤러에 저장하는 단계;

보조전원장치에 전원이 공급되어 충전, 인버터의 AC 변환, 필터링, 변압기의 변압 과정을 거치면서 부하에 교류전류가 출력되고, 교류전류측정기에서 부하로 흐르는 교류전류의 크기를 측정하여 상기 컨트롤러에 출력하는 단계;

상기 컨트롤러에서 부하 교류전류값을 기준전류값과 비교하는 단계;

상기 기준전류값보다 큰 경우에, 제1저주파로 인버터의 스위칭소자를 스위칭하도록 제어하는 단계; 및

상기 부하 교류전류값이 작은 경우에 제1고주파로 인버터의 스위칭소자를 스위칭하도록 제어하는 단계;

를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제1저주파는 1KHz 이하이고, 제1고주파는 5KHz 이상인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 인버터에 구비된 온도센서에서 인버터의 온도를 측정하여 컨트롤러에 출력하는 단계;

상기 컨트롤러에서 인버터 온도값을 기준온도값과 비교하는 단계;

상기 인버터 온도값이 기준온도값보다 큰 경우에 상기 제1저주파나 제1고주파보다 더 낮은 주파수로 상기 스위칭소자를 스위칭하도록 제어하는 단계;

를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 보조전원장치를 통해 출력되는 부하전류와 인버터의 온도를 감지하여 이 부하전류값과 온도값을 참고로 인버터의 스위칭을 제어함으로써, 인버터의 온도 상승을 방지하고 방열판의 크기, 중량, 단가를 줄일 수 있으며, 소음원인 교류리액터나 트랜스포머의 소음 발생을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 보조전원장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 보조전원장치의 제어방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보조전원장치의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명에 따른 보조전원장치의 제어방법을 설명하기 위한 회로도이다.

도시된 바와 같이 보조전원장치는 라인스위치(LK), 충전스위치(CHK), 충전저항(CHR), 필터리액터(FL), 직류전압측정기(DCPT), 필터커패시터전류측정기(FCCT), 필터커패시터(FC), 방전저항(DSR), 인버터(IV), 교류리액터(ACL), 교류커패시터(ACC), 변압기(TR), 교류전압측정기(ACPT), 교류전류측정기(ACCT) 및 컨트롤러(10)를 포함하여 구성된다.

라인스위치(LK)의 일단은 입력 직류전압에 연결되고 라인스위치(LK)의 타단은 후술하는 필터리액터(FL)와 필터커패시터전류측정기(FCCT)를 매개로 필터커패시터(FC)와 방전저항(DSR)에 연결된다.

충전스위치(CHK)의 일단은 입력 직류전압과 라인스위치(LK)의 일단에 공통 연결되고 충전스위치(CHK)의 타단은 충전저항(CHR)의 일단과 연결되며, 충전저항(CHR)의 타단은 라인스위치(LK)의 타단과 연결된다.

필터리액터(FL)의 일단은 라인스위치(LK)의 타단에 연결되고 필터리액터(FL)의 타단은 입력 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터(IV)에 연결된다.

필터커패시터(FC)의 일단은 필터커패시터전류측정기(FCCT)를 매개로 필터리액터(FL)의 타단에 연결되고 필터커패시터(FC)의 타단은 접지라인에 연결되어 입력전압에 의하여 충전되고 충전된 전압을 인버터(IV)로 공급하기 위한 기능을 한다.

직류전압측정기(DCPT)의 일단은 라인스위치(LK) 타단에 연결되고 직류전압측정기(DCPT)의 타단은 접지라인에 연결되어 입력전압을 측정한다.

필터커패시터전류측정기(FCCT)의 일단은 라인스위치(LK) 타단에 연결되고, 필터커패시터전류측정기(FCCT)의 타단은 필터커패시터(FC)를 통해 접지라인에 연결되어 필터커패시터(FC)에 흐르는 전류를 측정하여 컨트롤러(10)에 출력한다.

방전저항(DSR)은 상기 필터커패시터(FC)에 병렬연결되어 충전된 전압을 방전한다.

입력 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터(IV)는 입력 직류전압에 병렬로 연결되어서 U상이 스위칭되도록 스위칭소자(U1,U2)로 구성되는 제1스위칭부(IM1)와, 상기 제1스위칭부(IM1)와 병렬로 연결되어서 V상이 스위칭되도록 스위칭소자(V1,V2)로 구성되는 제2스위칭부(IM2)와, 상기 제2스위칭부(IM2)와 병렬로 연결되어서 W상이 스위칭되도록 스위칭소자(W1,W2)로 구성되는 제3스위칭부(IM3)로 이루어지고, 각 스위칭부(IM1,IM2,IM3)에는 온도센서(TH)가 각각 구비되어 온도를 측정한 후 컨트롤러(10)에 제공한다.

또한, 각 스위칭부(IM1,IM2,IM3)에는 게이트 드라이브(IDU)와 클램프 커패시터가 구비된다.

상기 인버터(IV)의 출력단에는 L-C 필터부(L-C Filter Circuit)가 연결되는 바, 출력의 왜율을 향상시키기 위하여 교류리액터(ACL) 및 교류커패시터(ACC)의 필터 회로가 연결된다.

상기 인버터(IV)의 출력단에 연결된 변압기(TR)는 예를 들어 인버터(10)에서 출력된 AC 630V를 AC 380V나, AC 440V로 변압하여 AC 380V나 AC 440V의 출력전압을 각종 서비스 기기(부하)에 공급한다.

교류전압측정기(ACPT)는 트랜스포머(TR)에서 출력되는 교류전압을 센싱하여 컨트롤러(10)에 제공함으로써 항상 일정한 교류전압이 출력되도록 한다.

교류전류측정기(ACCT)는 트랜스포머(TR)에 출력되어 부하에 흐르는 교류전류를 측정하여 컨트롤러(10)에 제공한다.

컨트롤러(10)는 인버터(IV)의 각 스위칭부(IM1,IM2,IM3)를 구성하는 스위칭소자((U1,U2),(V1,V2),(W1,W2))의 스위칭 주파수를 교류전류측정기(ACCT)에서 제공하는 부하 교류전류값에 따라 가변하여 제어한다.

특히 본 발명에서는 측정되는 교류전류값의 레벨을 교류전류값의 크기에 따라 N개로 분류하고, 그 분류된 레벨에 따라 스위칭할 주파수를 다르게 지정하여 컨트롤러(10)에 저장한다.

또한, 각 스위칭부(IM1,IM2,IM3)에 구비된 온도센서(TH)에 제공한 인버터 온도값의 레벨을 N개로 분류하고, 그 분류된 레벨에 따라 스위칭 주파수를 다르게 지정하여 컨트롤러(10)에 저장한다.

여기서는 부하 교류전류값이나 인버터 온도값의 레벨을 기준값보다 크냐 작으냐에 따라 양분하고, 그 양분된 부하 교류전류값이나 인버터 온도값에 따라 저주파나 고주파로 스위칭하는 것을 예를 들어 설명한다.

상술한 구성의 동작을 설명하면, 먼저, 충전스위치(CHK)를 온시켜 입력 DC전압을 충전스위치(CHK)와 충전저항(CHR)과 필터리액터(FL) 및 필터커패시터전류측정기(FCCT)를 통하여 필터커패시터(FC)에 충전시킨다.

이 과정에서 충전저항(CHR)이 갖는 저항값과 필터커패시터(FC)가 갖는 커패시턴스에 의한 RC 시정수에 의하여 필터커패시터(FC)에는 충전되는 전압은 완만한 기울기를 갖게 된다.

다음으로, 필터커패시터(FC)에 충전된 전압이 기설정된 전압(예를 들어, 450V) 이상인 경우 라인스위치(LK)를 온시켜 입력 DC전압을 라인스위치(LK)와 필터리액터(FL) 및 필터커패시터전류측정기(FCCT)를 통하여 필터커패시터(FC)에 충전시킨다.

이에 따라, 필터커패시터(FC)에 충전되는 전압의 급격한 변화가 방지되는 효과가 있다.

인버터(IV)는 후술하는 컨트롤러(10)의 스위칭 제어에 의해 필터커패시터(FC)에 충전되어 있는 직류의 충전전압을 교류전압으로 변환하고, 교류리액터(ACL), 교류커패시터(ACC)는 인버터(IV)로부터의 교류전압을 필터링하며, 변압기(TR)는 이 필터링된 교류전압을 필요한 크기로 변환하여 부하에 출력한다.

한편, 운행종료 등과 같이 더 이상의 전원 공급의 필요성이 없는 경우, 라인스위치(LK)와 충전스위치(CHK)를 오프시키고 미도시된 방전스위치(DSK)를 온시켜 필터커패시터(FC)에 충전된 전압을 방전저항(DSR)을 통하여 방전시킨다.

이 과정에서 스위칭부(IM1,IM2,IM3)의 온도센서(TH)는 인버터의 온도를 측정하여 컨트롤러(10)에 출력하고, 교류전류측정기(ACCT)는 부하에 출력되는 부하 교류전류를 측정하여 컨트롤러(10)에 출력하며, 컨트롤러(10)는 이 인버터 온도값과 부하 교류전류값에 따라 스위칭소자((U1,U2),(V1,V2),(W1,W2))를 스위칭할 주파수를 가변한다.

미설명부호 SIVK는 보조전원장치(SIV)의 출력단 부하 연결 및 차단용 전자접촉기이다.

도 3은 본 발명에 따른 보조전원장치의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

먼저, 부하 교류전류값과 인버터 온도값은 그 크기에 따른 레벨이 N개로 분류되고, 그 분류된 레벨별로 스위칭소자를 스위칭할 주파수가 다르게 지정되어 컨트롤러(10)에 저장된다.

여기서는 기준값을 기설정하여 기준값보다 크냐 작으냐에 따라 레벨을 2개로 분류하여 스위칭할 주파수를 2개로 지정하여 저장하는 것을 예를 들어 설명한다.

이와 같은 상태에서 도 3에 도시된 바와 같이 보조전원장치(SIV)에 전원이 공급되면(S302), 필터커패시터(FC)의 충전, 인버터(IV)의 AC 변환, 교류리액터(ACL)와 교류커패시터(ACC)의 필터링, 변압기(TR)의 변압 과정을 거치면서 부하에 교류전류를 출력한다(S304).

이때 트랜스포머(TR)와 부하 사이에 연결된 교류전류측정기(ACCT)에서 트랜스포머(TR)에서 변압되어 부하로 흐르는 교류전류의 크기(부하 교류전류값)를 측정하여 컨트롤러(10)에 출력한다(S308).

상기 컨트롤러(10)는 부하 교류전류값을 기준전류값과 비교하여(S310), 기준전류값보다 큰 경우에는 부하 전류가 많이 흘러 인버터(IV)를 구성하는 스위칭소자((U1,U2),(V1,V2),(W1,W2))의 온도가 높은 것으로 판단하여, 1KHz 이하의 제1저주파로 상기 스위칭소자를 스위칭하도록 제어한다(S312).

또한, 부하 교류전류값이 기준전류값보다 작은 경우에는 부하 전류가 적게 흘러 소음원인 교류리액터(ACL)나 트랜스포머(TR)에서 소음이 발생하는 것으로 판단하여, 5KHz 이상의 제1고주파로 상기 스위칭소자를 스위칭하도록 제어한다(S314).

이상과 같은 부하 교류전류값에 따른 스위칭소자의 제1저주파나 제1고주파 스위칭 제어에 의해서 인버터(IV)의 온도가 상승할 수도 있는 바, 이를 방지하기 위한 절차로 스위칭부(IM1,IM2,IM3)에 구비된 온도센서(TH)에서 각 스위칭부의 온도를 측정하여 컨트롤러(10)에 출력한다(S316).

상기 컨트롤러(10)는 인버터 온도값을 기설정된 기준온도값과 비교하여 기준온도값보다 크면, 스위칭소자의 온도를 더 낮추기 위하여 상기 제1저주파로 스위칭한 경우에 제1저주파보다 낮은 주파수로, 상기 제1고주파로 스위칭한 경우에 제1고주파보다 낮은 주파수로, 상기 스위칭소자를 스위칭하도록 제어한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 트랜스포머(TR)를 통해 부하 전류가 많이 흐를 때는 인버터(IV)의 스위칭소자를 제1저주파로 스위칭하고, 제1저주파로 스위칭하는 경우에도 인버터(IV)의 온도가 높은 경우에는 제1저주파보다 더 낮은 주파수로 스위칭소자를 제어함으로써 스위칭소자의 발열을 감소시킬 수 있으며, 방열판의 크기, 중량, 단가를 줄일 수 있다.

또한, 트랜스포머(TR)를 통해 부하 전류가 적게 흐를 때는 인버터(IV)의 스위칭소자를 제1고주파로 스위칭하고, 제1고주파로 스위칭하여 인버터의 온도가 높아진 경우에는 제1고주파보다 더 낮은 주파수로 스위칭소자를 제어함으로써, 주소음원인 교류리액터(ACL)나 트랜스포머(TR)에서 발생하는 소음을 줄일 수 있으면서 또한, 스위칭소자의 발열을 감소시킬 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10: 컨트롤러 ACCT: 교류전류측정기
ACL: 교류리액터 FC: 필터커패시터
IM1,IM2,IM2: 스위칭부 IV: 인버터
TR: 트랜스포머 U1,U2,V1,V2,W1,W2: 스위칭 소자

Claims

입력 DC전압을 충전하여 충전된 전압을 인버터에 공급하는 필터커패시터;
상기 필터 커패시터에서 공급하는 충전전압을 스위칭 동작에 의해 원하는 레벨의 AC전압으로 변환하여 출력하는 인버터;
상기 인버터에서 출력되는 AC전압을 필터링하여 왜율을 향상시키는 LC 필터부;
상기 필터링된 AC전압을 또 다른 AC전압으로 변압하여 부하에 공급하는 트랜스포머;
상기 트랜스포머에서 부하로 흐르는 교류전류를 측정하여 컨트롤러에 출력하는 교류전류측정기; 및
상기 인버터의 스위칭 동작을 제어하되, 교류전류측정기에서 보내온 부하 교류전류값에 따라 주파수를 가변하여 인버터를 구성하는 스위칭소자의 스위칭 동작을 제어하는 컨트롤러;
를 포함하는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 부하 교류전류값을 기준전류값과 비교하여 부하 교류전류값이 큰 경우에는 1KHz 이하의 저주파로 스위칭 동작을 제어하고,
부하 교류전류값이 적은 경우에는 5KHz 이상의 고주파로 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로.
제1항에 있어서,
상기 인버터는 입력 DC직류전압에 병렬로 연결되어서 U상이 스위칭되도록 제1,2스위칭소자로 구성되는 제1스위칭부와,
상기 제1스위칭부와 병렬로 연결되어서 V상이 스위칭되도록 제3,4스위칭소자로 구성되는 제2스위칭부와,
상기 제2스위칭부와 병렬로 연결되어서 W상이 스위칭되도록 제5,6스위칭소자로 구성되는 제3스위칭부로 이루어지고,
상기 제1,2,3스위칭부에는 인버터의 온도를 측정하는 온도센서가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로.
제3항에 있어서,
상기 컨트롤러는 온도센서에서 보내온 인버터 온도값에 따라 주파수를 가변하여 인버터를 구성하는 스위칭소자의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로.
제1항에 있어서,
상기 필터커패시터의 앞단에는 일단은 입력 DC전압에 연결되고 타단은 필터리액터를 필터커패시터와 연결되는 라인스위치와,
일단은 입력 DC전압과 라인스위치의 일단에 공통 연결되고 타단은 충전저항의 일단과 연결되는 충전스위치와,
타단이 상기 라인스위치의 타단과 연결되는 충전저항과,
일단은 상기 라인스위치의 타단에 연결되고 타단은 인버터에 연결되는 필터 리액터가 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 보조전원장치의 제어회로.
부하 교류전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 레벨을 2개로 분류하고, 그 레벨에 따라 스위칭할 주파수를 지정하여 컨트롤러에 저장하는 단계;
보조전원장치에 전원이 공급되어 충전, 인버터의 AC 변환, 필터링, 변압기의 변압 과정을 거치면서 부하에 교류전류가 출력되고, 교류전류측정기에서 부하로 흐르는 교류전류의 크기를 측정하여 상기 컨트롤러에 출력하는 단계;
상기 컨트롤러에서 부하 교류전류값을 기준전류값과 비교하는 단계;
상기 기준전류값보다 큰 경우에, 제1저주파로 인버터의 스위칭소자를 스위칭하도록 제어하는 단계; 및
상기 부하 교류전류값이 작은 경우에 제1고주파로 인버터의 스위칭소자를 스위칭하도록 제어하는 단계;
를 포함하는 철도차량용 보조전원장치의 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 제1저주파는 1KHz 이하이고, 제1고주파는 5KHz 이상인 것을 특징으로 하는 철도차량용 보조전원장치의 제어방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 인버터에 구비된 온도센서에서 인버터의 온도를 측정하여 컨트롤러에 출력하는 단계;
상기 컨트롤러에서 인버터 온도값을 기준온도값과 비교하는 단계;
상기 인버터 온도값이 기준온도값보다 큰 경우에 상기 제1저주파나 제1고주파보다 더 낮은 주파수로 상기 스위칭소자를 스위칭하도록 제어하는 단계;
를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 보조전원장치의 제어방법.