KR20180117254A - 철도차량용 보조전원장치 - Google Patents

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KR20180117254A
KR20180117254A KR1020170049914A KR20170049914A KR20180117254A KR 20180117254 A KR20180117254 A KR 20180117254A KR 1020170049914 A KR1020170049914 A KR 1020170049914A KR 20170049914 A KR20170049914 A KR 20170049914A KR 20180117254 A KR20180117254 A KR 20180117254A
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김연충
이종민
박영호
박성호
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현대로템 주식회사
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Abstract

본 발명은 철도차량용 보조전원장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가선 전원을 공급받아 복수의 스위칭 소자 및 캐패시터를 이용하여 교류 전원으로 변환하는 공진형 전력변환기, 고주파 스위칭을 수행하며, 기생 인덕턴스 성분을 이용하여 상기 공진형 전력변환기와 함께 상기 가선 전원을 교류 전원으로 변환하는 고주파 변압기, 및 상기 고주파 변압기에서 출력된 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 출력하는 정류기를 포함하는 철도차량용 보조전원장치를 제공한다.

Description

철도차량용 보조전원장치{AUXILIARY POWER SUPPLY DEVICE FOR RAILROAD TRAIN}
본 발명은 철도차량용 보조전원장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 고주파 변압기 및 공진형 전력변환기를 이용하여 철도차량용 보조전원장치의 중량을 저감하는 철도차량용 보조전원장치에 관한 것이다.
철도차량용 보조전원장치는 고압의 입력 전원과 저압의 출력 전원을 절연시키기 위한 방안으로 선형 변압기를 사용하고 있다. 그러나, 선형 변압기는 용량에 비례하여 중량 및 크기가 증가하는 특성을 가지고 있으므로 보조전원장치의 소형 및 경량화에 제약이 따른다.
따라서, 선형 변압기를 대신하여 소형 및 경량화를 달성할 수 있는 대체 수단이 요구된다.
한국공개특허공보 제10-1999-0062130호(1999.07.26)
본 발명은 공진형 전력변환기 및 고주파 변압기를 이용하여 고압의 입력 전원 및 저압의 출력 전원을 분리하면서 중량을 저감할 수 있는 철도차량용 보조전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가선 전원을 공급받아 복수의 스위칭 소자 및 캐패시터를 이용하여 교류 전원으로 변환하는 공진형 전력변환기, 고주파 스위칭을 수행하며, 기생 인덕턴스 성분을 이용하여 상기 공진형 전력변환기와 함께 상기 가선 전원을 교류 전원으로 변환하는 고주파 변압기, 및 상기 고주파 변압기에서 출력된 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 출력하는 정류기를 포함하는 철도차량용 보조전원장치를 제공한다.
본 발명은 공진형 전변환기 및 고주파 변압기로 선형변압기를 대체함으로써 크기 및 중량을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치는 공진형 전력변환기(100), 고주파 변압기(200), 정류기(300), 인버터(400) 및 교류 필터(500)를 포함할 수 있다.
공진형 전력변환기(100)는 고압의 가선 전원을 공급받아 복수의 스위칭 소자(122,124,126,128)와 커패시터(CR)(130) 및 고주파 변압기(200) 내의 기생 인덕턴스 성분(LR)(210)을 이용하여 직류 전원을 교류 전원으로 변환시킬 수 있다.
이때, 공진형 전력변환기(100)는 고주파 스위칭으로 인한 발열을 최소화시키기 위해 커패시터(CR)(130)와 고주파 변압기(200) 내의 기생 인덕턴스 성분(LR)(210)을 이용한 공진을 발생시켜 스위칭 손실을 최소화시킬 수 있다.
여기서, 공진형 전력변환기(100)는 제1, 제2, 제3 및 제4 스위칭 소자(122,124,126,128) 및 밸런싱 회로부(110)를 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 스위칭 소자(122,124,126,128)는 직렬로 연결되어 입력된 가선 전원의 공급을 제어할 수 있다.
여기서, 제1 및 제4 스위칭 소자(122,128)가 도통될 경우 제2 및 제3 스위칭 소자(124,126)는 차단될 수 있다. 또한, 제1 및 제4 스위칭 소자(122,128)가 차단될 경우 제2 및 제3 스위칭 소자(124,126)는 도통될 수 있다.
밸런싱 회로부(110)는 공진형 전력변환기(100)의 전압 밸런싱을 수행할 수 있다.
고주파 변압기(200)는 고주파 스위칭을 수행하며, 기생 인덕턴스 성분을 이용하여 상기 공진형 전력변환기와 함께 상기 입력 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.
정류기(300)는 고주파 변압기(200) 및 인버터(400) 사이에 설치되고 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환할 수 있다.
인버터(400)는 정류기(300)와 교류 필터(500) 사이에 설치되고, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 여기서, 인버터(400)는 3상 인버터로 구성될 수 있으며, 입력된 직류 전원을 발진 회로를 이용하여 교류 전원으로 변환하고 승압할 수 있다.
교류 필터(500)는 3상 AC 필터로 구성될 수 있으며, 입력받은 교류 전원을 필터링하여 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 보조전원장치는 공진형 전변환기 및 고주파 변압기로 선형변압기를 대체함으로써 크기 및 중량을 저감할 수 있다.
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.
100: 공진형 전력변환기
200: 고주파 변압기
300: 정류기
400: 인버터
500: 교류 필터

Claims (4)

  1. 가선 전원을 공급받아 복수의 스위칭 소자 및 캐패시터를 이용하여 교류 전원으로 변환하는 공진형 전력변환기;
    고주파 스위칭을 수행하며, 기생 인덕턴스 성분을 이용하여 상기 공진형 전력변환기와 함께 상기 가선 전원을 교류 전원으로 변환하는 고주파 변압기; 및
    상기 고주파 변압기에서 출력된 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 출력하는 정류기;
    를 포함하는 철도차량용 보조전원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공진형 전력변환기는,
    직렬로 연결되어 입력된 가선 전원의 공급을 제어하는 제1, 제2, 제3 및 제4 스위칭 소자; 및
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 스위칭 소자를 제어하는 밸런싱 회로부를 포함하는, 철도차량용 보조전원장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸런싱 회로부는,
    상기 제1 및 제4 스위칭 소자를 도통시킬 경우, 상기 제2 및 상기 제3 스위칭 소자를 차단시키고,
    상기 제1 및 제4 스위칭 소자를 차단시킬 경우, 상기 제2 및 상기 제3 스위칭 소자를 도통시키는, 철도차량용 보조전원장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정류기에서 출력된 직류 전원을 변환하여 교류 전원으로 출력하는 인버터; 및
    상기 인버터에서 출력되는 교류 전원을 필터링하여 부하로 출력하는 교류 필터;
    를 더 포함하는, 철도차량용 보조전원장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210006681A (ko) * 2019-07-09 2021-01-19 한국교통대학교산학협력단 철도차량용 보조전원장치

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