KR20180104843A - Pwm 전력변환기를 활용한 선로 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조를 단순화하면서도 선로 저항에 따른 전압 강하를 보상할 수 있고, 전동차의 속력 변화에 따른 전압 강하를 능동적으로 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템은 3상 전원을 소정의 교류 전압으로 변압하는 변압기; 상기 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 복수의 스위칭 소자를 구비하는 PWM 컨버터; 상기 PWM 컨버터의 출력 측에 연결되어 필터링하는 LC 필터; 상기 LC 필터로부터 출력되는 출력 전류의 크기에 따라 출력 지령치 전압에 강하 보상 전압을 포함한 갱신 출력 지령치 전압을 출력하는 전압 강하 보상기; 상기 강하 보상 전압에서 상기 LC 필터의 출력단에 검출되는 출력 검출치 전압을 감산하여 출력 편차 전압을 생성하는 제1 감산기; 상기 출력 편차 전압을 비례적분하여 q축 지령치 전류를 생성하는 전압제어기; 상기 변압기에 흐르는 3상 전류를 검출하고, 검출된 3상 검출 전류를 상 변환 및 좌표 변환하여 2상 검출 전류를 생성하는 제1 변환부; 상기 q축 지령치 전류와 외부에서 인가되는 d축 지령치 전류를 상기 제1 변환부로부터 출력되는 2상 검출 전류와 비교 및 비례 적분하여 2상 보상 전류를 생성하는 비례 적분 제어부; 및 상기 비례 적분 제어부로부터 출력되는 2상 보상 전류를 좌표 변환 및 상 변환하여 3상 보상 전류를 생성하는 제2 변환부를 포함한다.

Description

PWM 전력변환기를 활용한 선로 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법{POWER SUPPLY SYSTEM FOR CITY RAILWAY CAPABLE OF COMPENSATING VOLTAGE DROP USING PWM POWER CONVERTER AND ITS METHOD}
본 발명은 도시철도용 전력 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PWM 전력변환기를 활용하여 직류 급전 시스템의 정류 설비에 선로 저항으로 인해 발생하는 선로 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 도시철도에서는 전동차에 전력을 공급하기 위하여 각각의 거점역으로부터 소정 거리(2~3km)마다 변전소를 설치해 두고 있다. 도시철도 변전소에서는 수전 교류전력을 전동차에서 사용하는 직류전력으로 변환하는 전력변환장치를 포함하는 직류급전시스템이 설치되어 있다.
그런데 직류급전시스템에서 사용되는 정류설비는 대부분의 구간에서 회생운전이 불가능하여 전동차의 운전전압을 제어할 수 없는 다이오드 정류 방식이 적용되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다이오드 정류 방식에서는 출력 전압을 제어할 수 없어 변전소와 전동차의 거리 또는 전동차의 운전 상태에 따라 변전소에서의 출력 전압은 하강하게 된다. 즉, 변전소로부터 전동차가 멀어짐에 따라 선로 저항이 증가하게 되고, 전동차의 가속 운전에 따라 출력 전류가 증가하게 되면 변전소에서의 출력 전압(V변전소A)은 점차 하강하게 된다. 이와 같이 선로측 전동차 측에서 발생하는 전압강하는 변전실 간의 거리를 제한하게 되고, 변전실의 갯수를 증가시켜 도시철도용 전력 공급 시스템의 구축비용을 상승시키는 요인이 된다.
또한 전동차에 공급되는 전압 변동폭을 크게 하기 때문에 선로측에 적용하는 수전설비의 전압범위를 선정하거나 수전설비에 사용되는 부품의 내구성에 악영향을 미친다.
도 2는 종래기술에 따른 직류 전동차용 급전 시스템으로서, 계통으로부터 공급되는 교류전압을 변압하기 위한 변압기와, 변압기에 각각 연결되어 있는 주 정류기 및 가선전압 안정화 장치가 설치되어 있는 변전소를 포함하여 이루어지며, 가선전압 안정화 장치는, 변압기에 연결되어 있는 수동 필터부와, 수동 필터부에 연결되어 있는 3상 PWM 인버터부와, 직류가선의 전압을 실시간으로 확인하는 센싱부와, 센싱부에 연결되어 직류가선의 전압이 정상적인 운행구간에서는 능동전력필터로 동작하여 계통의 고조파를 보상하여 주고, 직류가선전압이 기준전압보다 상승했을때는 회생모드로 동작을 하고, 직류가선에 전압이 전혀 공급되지 않을 경우에는 3상 PWM 인버터부가 주 정류기를 대신하여 직류가선에 전력을 공급하는 예비모드로 동작을 하고, 직류가선전압이 기준전압보다 하강하였을 때에는 인버터를 통하여 가선전압을 보상하여주는 보상모드로 동작을 하도록 3상 PWM 인버터부를 제어하는 제어부와, 제어부에 의해 온오프됨으로써 3상 PWM 인버터부와 직류가선을 연결 또는 차단하는 마그네틱 스위치를 포함한다.
즉, 도 2에 도시된 직류 급전 시스템은, 주 정류기(32) 출력측에　결합된 가선에서 전동차 제동으로 인해　발생하는 회생전력을 회생시키고 직류가선전압이 기준전압보다 하강하면, 하강된 가선전압을 보상하기 위하여　추가적인 별도의 회생인버터(332)가 필요하며 시스템이 복잡해지는 구조이다.
등록특허 10-0964631호 등록특허 10-0744482호 등록특허 10-0964631호
본 발명은 구조를 단순화하면서도 PWM 전력변환기를 활용하여 선로 저항에 따른 선호 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 PWM 전력변환기를 활용하여 전동차의 속력 변화에 따른 선로 전압 강하를 능동적으로 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명의 PWM 전력변환기를 활용한 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템은 3상 전원을 소정의 교류 전압으로 변압하는 변압기; 상기 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 복수의 스위칭 소자를 구비하는 PWM 컨버터; 상기 PWM 컨버터의 출력 측에 연결되어 필터링하는 LC 필터; 상기 LC 필터로부터 출력되는 출력 전류의 크기에 따라 출력 지령치 전압에 강하 보상 전압을 포함한 갱신 출력 지령치 전압을 출력하는 전압 강하 보상기; 상기 강하 보상 전압에서 상기 LC 필터의 출력단에 검출되는 출력 검출치 전압을 감산하여 출력 편차 전압을 생성하는 제1 감산기; 상기 출력 편차 전압을 비례적분하여 q축 지령치 전류를 생성하는 전압제어기; 상기 변압기에 흐르는 3상 전류를 검출하고, 검출된 3상 검출 전류를 상 변환 및 좌표 변환하여 2상 검출 전류를 생성하는 제1 변환부; 상기 q축 지령치 전류와 외부에서 인가되는 d축 지령치 전류를 상기 제1 변환부로부터 출력되는 2상 검출 전류와 비교 및 비례 적분하여 2상 보상 전류를 생성하는 비례 적분 제어부; 및 상기 비례 적분 제어부로부터 출력되는 2상 보상 전류를 좌표 변환 및 상 변환하여 3상 보상 전류를 생성하는 제2 변환부를 포함한다.
또한, 상기 비례 적분 제어부로부터 출력되는 2상 보상 전류는 상기 변압기와 상기 PWM 컨버터 사이에 상별로 연결된 리액터로 발생하는 역기전력을 보상하기 위한 역기전력 보상 전류를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 변환부는, 상기 변압기로부터 출력되는 3상 검출 전류를 정지좌표계의 2상 검출 전류로 변환하는 3상/2상 변환기; 및 상기 정지좌표계의 2상 검출 전류를 회전좌표계의 2상 검출 전류로 변환하는 정지/회전 좌표변환기를 포함한다.
또한, 상기 비례 적분 제어부는, 상기 q축 지령치 전류에서 상기 회전좌표계의 q축 검출 전류를 감산하여 q축 편차 전류를 출력하는 q축 전류 편차 발생기; 상기 d축 지령치 전류에서 상기 회전좌표계의 d축 검출 전류를 감산하여 d축 편차 전류를 출력하는 d축 전류 편차 발생기; 상기 q축 편차 전류를 비례 적분하고, 비례 적분된 q축 편차 전류를 출력하는 제1 PI 제어기; 및 상기 d축 편차 전류를 비례 적분하고, 비례 적분된 d축 편차 전류를 출력하는 제2 PI 제어기를 포함한다.
또한, 상기 전압 강하 보상기는, 상기 LC 필터 출력측에서 전동차로 흐르는 출력 전류와 역행동작 문턱 전류를 비교하고, 상기 출력 전류가 상기 역행동작 문턱 전류보다 크다고 판단되면, 상기 출력 전류에 소정의 비례 게인을 승산한 상기 강하 보상 전압을 산출하고, 상기 강하 보상 전압과 소정의 보상 전압 제한값을 비교하고, 상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 크면, 상기 보상 전압 제한값을 상기 강하 보상 전압으로 치환하여 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산한 후 현재 출력 기준치 전압으로 설정하고, 상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 작으면, 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산하여 현재 출력 기준치 전압으로 설정하고, 설정된 상기 현재 출력 기준치 전압을 상기 제1 감산기로 출력한다.
또한, 본 발명의 PWM 전력변환기를 활용한 도시철도용 전력 공급 시스템의 전압 강하 보상 방법은, 3상 전원을 소정의 교류 전압으로 변압하는 변압기; 상기 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 복수의 스위칭 소자를 구비하는 PWM 컨버터; 상기 PWM 컨버터의 출력 측에 연결되어 필터링하는 LC 필터를 포함하는 도시철도용 전력 공급 시스템에서 발생하는 전압 강하를 보상하는 방법에 있어서, 상기 LC 필터 출력측에서 전동차로 흐르는 출력 전류와 역행동작 문턱 전류를 비교하는 단계; 상기 출력 전류가 상기 역행동작 문턱 전류보다 크다고 판단되면, 상기 출력 전류에 소정의 비례 게인을 승산한 상기 강하 보상 전압을 산출하는 단계; 상기 강하 보상 전압과 소정의 보상 전압 제한값을 비교하는 단계; 상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 크면, 상기 보상 전압 제한값을 상기 강하 보상 전압으로 치환하여 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산한 후 현재 출력 기준치 전압으로 설정하는 단계; 상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 작으면, 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산하여 현재 출력 기준치 전압으로 설정하는 단계; 및 설정된 상기 현재 출력 기준치 전압을 상기 LC 필터의 출력단에 검출되는 검출 전압과 비교함으로써 상기 PWM 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 도시철도용 전력 공급 시스템 및 그 방법에 따르면, 선로 저항에 따른 전압 강하를 보상할 수 있고, 전동차의 속력 변화에 따른 전압 강하를 능동적으로 보상할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 다이오드 방식의 직류급전시스템 개략도,
도 2는 종래기술에 따른 직류 전동차용 급전 시스템 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 강하 보상 기능을 가진 전력 공급 시스템의 제어 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전압 강하 보상기의 제어 흐름도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 출력 전류 및 전압 파형도, 및
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 출력 전압 파형 확대도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될수 없다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 강하 보상 기능을 가진 전력 공급 시스템의 전체 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전압 강하 보상 기능을 가진 전력 공급 시스템은 3상 전원(305), 변압기(310), PWM 컨버터(315), LC 필터(320), 전압강하보상기(325), 제1 감산기(330), 전압제어기(335), 3상/2상 변환기(340), 정지/회전 좌표변환기(345), q축 전류 편차 발생기(350), d축 전류 편차 발생기(355), 제1 PI 제어기(360), 제2 PI 제어기(365), 역기전력 보상기(370), 제2 감산기(375), 가산기(380), 회전/정지 좌표변환기(385), 2상/3상 변환기(390), 및 게이트구동부(395)를 포함한다.
변압기(310)는 3상 전원(305)을 소정의 교류 전압으로 변압하여 출력하고, 도시되지는 않았으나, 변압기(310)의 2차측은 복수개로 형성될 수 있다.
PWM 컨버터(315)는 변압기(310)로부터 출력되는 소정의 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다.
LC 필터(320)는 PWM 컨버터(315)의 출력측에 연결되어 PWM 컨버터(315)의 출력 전압을 필터링한다.
전압강하보상기(325)는 출력 전류(Idc)의 크기에 따라 출력 지령치 전압(Vref)에 강하 보상 전압(Vdc_comp)을 포함한 갱신된 출력 지령치 전압(Vref)을 출력한다.
제1 감산기(330)는 강하 보상 전압(Vdc_comp)에서 LC 필터(320)의 출력단에서 검출되는 출력 검출치 전압(Vdc)을 감산하여 출력 편차 전압(Verr)을 생성한다.
전압제어기(335)는 출력 편차 전압(Verr)을 비례적분하여 q축 지령치 전류(Iq_ins)를 생성한다. 전압제어기(335)는 예컨대, PI 제어기로 구현될 수 있다.
3상/2상 변환기(340)는 변압기(310)로부터 출력되는 3상 검출 전류(Ia, Ib, Ic)를 정지좌표계의 2상 검출 전류(Iqs, Ids)로 변환한다.
정지/회전 좌표변환기(345)는 정지좌표계의 2상 검출 전류(Iqs, Ids)를 회전좌표계의 2상 검출 전류(Iqr, Idr)로 변환한다.
q축 전류 편차 발생기(350)는 q축 지령치 전류(Iq_ins)에서 q축 검출 전류(Iqr)를 감산하여 q축 편차 전류(Iq_err)를 출력한다.
d축 전류 편차 발생기(355)는 d축 지령치 전류(Id_ins)에서 d축 검출 전류(Idr)를 감산하여 d축 편차 전류(Id_err)를 출력한다.
제1 PI 제어기(360)는 q축 편차 전류(Iq_err)를 비례 적분하고, 비례 적분된 q축 편차 전류(Iq_PI)를 출력한다.
제2 PI 제어기(365)는 d축 편차 전류(Id_err)를 비례 적분하고, 비례 적분된 d축 편차 전류(Id_PI)를 출력한다.
역기전력 보상기(370)는 변압기(310)와 PWM 컨버터(315) 사이에 상별로 연결된 리액터(L)로 인해 발생하는 역기전력을 보상한다. 여기서, 역기전력 보상분은 회전좌표계의 2상 검출 전류(Iqr, Idr)에 wL을 곱한 값이다.
제2 감산기(375)는 비례 적분된 q축 편차 전류(Iq_PI)에서 d축 역기전력 보상 전류(wL*Idr)를 감산한 q축 보상 전류(Iqr_comp)를 출력한다.
가산기(380)는 비례 적분된 d축 편차 전류(Id_PI)에서 q축 역기전력 보상 전류(wL*Iqr)를 가산한 d축 보상 전류(Idr_comp)를 출력한다.
회전/정지 좌표변환기(385)는 회전좌표계의 q축 보상 전류(Iqr_comp)와 d축 보상 전류(Idr_comp)를 정지좌표계의 q축 보상 전류(Iqs_comp)와 d축 보상 전류(Ids_comp)로 변환한다.
2상/3상 변환기(390)는 정지좌표계의 q축 보상 전류(Iqs_comp)와 d축 보상 전류(Ids_comp)를 3상 보상 전류(Ia_comp, Ib_comp, Ic_comp)로 변환한다.
게이트구동부(395)는 3상 보상 전류(Ia_comp, Ib_comp, Ic_comp)를 이용하여 PWM 컨버터(315) 내 스위칭소자의 게이트를 구동하기 위한 구동신호를 생성한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전압 강하 보상기의 제어 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전압 강하 보상기는 LC 필터(320) 출력측에서 전동차로 흐르는 직류 성분의 출력 전류(Idc), 즉, 변전소에서 출력되는 전류(Idc)와 역행동작 문턱 전류(Ip)를 비교한다(S410).
출력 전류(Idc)가 역행동작 문턱 전류(Ip)보다 크다고 판단되면, 즉, 전동차가 역행동작을 하고 있다고 판단되면, 선로 저항 또는 전동차의 가속으로 인한 전압 강하를 보상하기 위하여 출력 전류(Idc)에 비례 게인(Kp)을 승산한 강하 보상 전압(Vdc_comp)을 산출한다(S420). 만일, 출력 전류(Idc)가 역행동작 문턱 전류(Ip)보다 작으면 전동차가 회생동작을 하고 있다고 판단하여 종료한다.
강하 보상 전압(Vdc_comp)과 보상 전압 제한값(Vlimit)을 비교하고(S430), 강하 보상 전압(Vdc_comp)이 보상 전압 제한값(Vlimit)보다 크면, 보상 전압 제한값(Vlimit)을 강하 보상 전압(Vdc_comp)으로 치환하여(S460) 기존 출력 기준치 전압(Vref)과 강하 보상 전압(Vdc_comp)을 가산하여 현재 출력 기준치 전압(Vref)으로 설정한다(S460).
만일, 강하 보상 전압(Vdc_comp)이 보상 전압 제한값(Vlimit)보다 작으면, 기존 출력 기준치 전압(Vref)과 강하 보상 전압(Vdc_comp)을 가산하여 현재 출력 기준치 전압(Vref)으로 설정한다(S450).
이후, 전압강하보상기(325)는 설정된 현재 출력 기준치 전압(Vref)을 제1 감산기(330)에 출력하고, 단계 S410로 복귀한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 출력 전류 및 전압 파형도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 출력 전압 파형 확대도이다.
전압 보상 구간 동안 강하 보상 전압(Vdc_comp)이 생성되고, 회생 구간 동안에는 강하 보상 전압이 생성되지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 종래의 전압 제어 방식에 비해 전압 강하가 상대적으로 적게 발생함과 아울러 출력 기준치 전압(Vref)에 더 빠르게 복귀하는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
305: 3상 전원
310: 변압기
315: PWM 컨버터
320: LC 필터
325: 전압강하보상기
330: 제1 감산기
335: 전압제어기
340: 3상/2상 변환기
345: 정지/회전 좌표변환기
350: q축 전류 편차 발생기
355: d축 전류 편차 발생기
360: 제1 PI 제어기
365: 제2 PI 제어기
370: 역기전력 보상기
375: 제2 감산기
380: 가산기
385: 회전/정지 좌표변환기
390: 2상/3상 변환기
395: 게이트구동부

Claims (6)

  1. 3상 전원을 소정의 교류 전압으로 변압하는 변압기;
    상기 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 복수의 스위칭 소자를 구비하는 PWM 컨버터;
    상기 PWM 컨버터의 출력 측에 연결되어 필터링하는 LC 필터;
    상기 LC 필터로부터 출력되는 출력 전류의 크기에 따라 출력 지령치 전압에 강하 보상 전압을 포함한 갱신 출력 지령치 전압을 출력하는 전압 강하 보상기;
    상기 강하 보상 전압에서 상기 LC 필터의 출력단에 검출되는 출력 검출치 전압을 감산하여 출력 편차 전압을 생성하는 제1 감산기;
    상기 출력 편차 전압을 비례적분하여 q축 지령치 전류를 생성하는 전압제어기;
    상기 변압기에 흐르는 3상 전류를 검출하고, 검출된 3상 검출 전류를 상 변환 및 좌표 변환하여 2상 검출 전류를 생성하는 제1 변환부;
    상기 q축 지령치 전류와 외부에서 인가되는 d축 지령치 전류를 상기 제1 변환부로부터 출력되는 2상 검출 전류와 비교 및 비례 적분하여 2상 보상 전류를 생성하는 비례 적분 제어부; 및
    상기 비례 적분 제어부로부터 출력되는 2상 보상 전류를 좌표 변환 및 상 변환하여 3상 보상 전류를 생성하는 제2 변환부
    를 포함하는 PWM 전력변환기를 활용한 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비례 적분 제어부로부터 출력되는 2상 보상 전류는 상기 변압기와 상기 PWM 컨버터 사이에 상별로 연결된 리액터로 발생하는 역기전력을 보상하기 위한 역기전력 보상 전류를 더 포함하는 PWM 전력변환기를 활용한 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 변환부는,
    상기 변압기로부터 출력되는 3상 검출 전류를 정지좌표계의 2상 검출 전류로 변환하는 3상/2상 변환기; 및
    상기 정지좌표계의 2상 검출 전류를 회전좌표계의 2상 검출 전류로 변환하는 정지/회전 좌표변환기
    를 포함하는 PWM 전력변환기를 활용한 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비례 적분 제어부는,
    상기 q축 지령치 전류에서 상기 회전좌표계의 q축 검출 전류를 감산하여 q축 편차 전류를 출력하는 q축 전류 편차 발생기;
    상기 d축 지령치 전류에서 상기 회전좌표계의 d축 검출 전류를 감산하여 d축 편차 전류를 출력하는 d축 전류 편차 발생기;
    상기 q축 편차 전류를 비례 적분하고, 비례 적분된 q축 편차 전류를 출력하는 제1 PI 제어기; 및
    상기 d축 편차 전류를 비례 적분하고, 비례 적분된 d축 편차 전류를 출력하는 제2 PI 제어기
    를 포함하는 PWM 전력변환기를 활용한 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전압 강하 보상기는,
    상기 LC 필터 출력측에서 전동차로 흐르는 출력 전류와 역행동작 문턱 전류를 비교하고,
    상기 출력 전류가 상기 역행동작 문턱 전류보다 크다고 판단되면, 상기 출력 전류에 소정의 비례 게인을 승산한 상기 강하 보상 전압을 산출하고,
    상기 강하 보상 전압과 소정의 보상 전압 제한값을 비교하고,
    상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 크면, 상기 보상 전압 제한값을 상기 강하 보상 전압으로 치환하여 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산한 후 현재 출력 기준치 전압으로 설정하고,
    상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 작으면, 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산하여 현재 출력 기준치 전압으로 설정하고,
    설정된 상기 현재 출력 기준치 전압을 상기 제1 감산기로 출력하는 것을 특징으로 하는 PWM 전력변환기를 활용한 전압 강하를 보상할 수 있는 도시철도용 전력 공급 시스템.
  6. 3상 전원을 소정의 교류 전압으로 변압하는 변압기; 상기 변압기로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 복수의 스위칭 소자를 구비하는 PWM 컨버터; 상기 PWM 컨버터의 출력 측에 연결되어 필터링하는 LC 필터를 포함하는 PWM 전력변환기를 활용한 도시철도용 전력 공급 시스템에서 발생하는 전압 강하를 보상하는 방법에 있어서,
    상기 LC 필터 출력측에서 전동차로 흐르는 출력 전류와 역행동작 문턱 전류를 비교하는 단계;
    상기 출력 전류가 상기 역행동작 문턱 전류보다 크다고 판단되면, 상기 출력 전류에 소정의 비례 게인을 승산한 상기 강하 보상 전압을 산출하는 단계;
    상기 강하 보상 전압과 소정의 보상 전압 제한값을 비교하는 단계;
    상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 크면, 상기 보상 전압 제한값을 상기 강하 보상 전압으로 치환하여 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산한 후 현재 출력 기준치 전압으로 설정하는 단계;
    상기 강하 보상 전압이 상기 보상 전압 제한값보다 작으면, 기존 출력 기준치 전압과 상기 강하 보상 전압을 가산하여 현재 출력 기준치 전압으로 설정하는 단계; 및
    설정된 상기 현재 출력 기준치 전압을 상기 LC 필터의 출력단에 검출되는 검출 전압과 비교함으로써 상기 PWM 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 단계
    를 포함하는 PWM 전력변환기를 활용한 도시철도용 전력 공급 시스템의 전압 강하 보상 방법.
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