KR20190063947A - Apparatus for responding catenary voltage surge of train and method thereof - Google Patents

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조인호
이재범
정신명
김길동
류준형
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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a device for responding catenary sudden change voltage of an electric vehicle and a method thereof. The device comprises: an input voltage detection unit for continuously detecting catenary input voltage applied to a power converter of an electric vehicle power system and outputting the same to a gate drive unit; a gate signal control unit outputting a normal gate signal to the gate drive unit for turning on and off a power switch in the power converter; and the gate drive unit generating a gate drive signal by amplifying the gate signal whose dead time is adjusted using preset drive voltage and current after adjusting the dead time of the gate signal based on the catenary input voltage sensed by the input voltage detection unit, and then outputting the gate drive signal to a gate of the power switch.

Description

전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치 및 방법{APPARATUS FOR RESPONDING CATENARY VOLTAGE SURGE OF TRAIN AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for coping with a sudden change in voltage of an electric train,

본 발명은 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전차선의 입력전압이 전동차의 전력변환장치의 입력변동 범위를 벗어나 과도한 서지 전압이 발생하더라도 이에 대응하여 상기 전동차의 전력변환장치가 상기 전차선의 입력전압의 순간적인 변화를 보상할 수 있도록 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for coping with sudden surge voltage changes in an electric vehicle, and more particularly, The present invention relates to an apparatus and method for coping with sudden change in voltage of a train electric vehicle, which can compensate for an instantaneous change in the input voltage of the electric wire.

일반적으로 전기의 힘으로 동작하는 전동차(예 : 철도 차량)는 전차선으로부터 집전장치(예 : 팬터그래프)를 통해서 필요한 전력(즉, AC 전원)을 공급받는다. 이에 따라 상기 전동차 내 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)는 전차선의 전압변동(특정 범위의 전압변동)에 대응할 수 있는 입력전압 변동 보상 특성을 갖는다. Generally, electric vehicles (for example, railway cars) that operate on electric power are supplied with necessary electric power (ie, AC power) from a catenary through a current collector (for example, a pantograph). Accordingly, the power conversion device (for example, an AC / DC converter) in the electric vehicle has an input voltage fluctuation compensation characteristic capable of responding to the voltage fluctuation (voltage fluctuation in a specific range) of the electric wire.

하지만 상기와 같은 입력전압 변동 보상 특성은 전력변환장치의 설계를 불리하게 하여 전력변환장치의 크기와 무게를 증가시키고, 오히려 입력전압이 변동되지 않는 정상상태에서는 전력변환 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 차량 시스템의 경량화에 큰 장애 요인이 된다. 또한 겨울철에 전차선 결빙과 같이 예상하지 않은 환경이 조성되어, 집전장치의 이선과 재점착 동작이 반복되면 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)의 입력전압 변동 범위를 벗어나는 과도한 서지 전압(즉, 전차선 급변 전압)이 발생하게 되고, 이는 전동차의 전력 시스템(예 : 전력변환장치)의 고장을 발생시키는 문제점이 있다.However, the above-described input voltage variation compensation characteristic disadvantageously increases the size and weight of the power conversion apparatus by making the design of the power conversion apparatus unfavorable. In addition, in the steady state in which the input voltage does not fluctuate, Which is a major obstacle to the weight reduction of the system. In addition, when an unexpected environment such as a freezing of a catenary line is created in winter, and the alternating and reattachment operation of the current collecting device is repeated, an excessive surge voltage (that is, a surge voltage exceeding the input voltage fluctuation range of the power conversion device Which causes a failure of the electric power system of the electric vehicle (for example, the electric power conversion device).

예컨대 도 1은 일반적인 전동차의 전력 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도로서, 전동차의 집전장치(예 : 팬터그래프)(10)를 통해 전차선으로부터 전력(예 : AC 전원)을 공급받아 전동차의 운행에 필요한 전력으로 변환시키는 AC입력 전원 방식의 전력변환장치를 포함하는 전동차의 전력 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.For example, FIG. 1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a power system of a general electric railway train, in which electric power (for example, AC power source) is supplied from a catenary via a power collector (e.g., pantograph) FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power system of a motor vehicle including an AC input power type power conversion device for converting power into electric power.

도 1에 도시된 바와 같이, 전차선에서 공급되는 전압(예 : AC 전원)은 주변압기(20)를 통해 낮은 레벨의 AC 전압으로 변경되고, 이 변경된 AC 전압은 추진부(30)의 제1 AC/DC 컨버터(31)를 통과하면서 모터 부하(33)를 구동하는 제1 인버터(32)의 제어에 용이한 정전압 형태를 띠는 전압(VDC_link)으로 변환된다. 1, the voltage (e.g., AC power) supplied from the catenary is changed to a low level AC voltage through the main transformer 20, and the changed AC voltage is supplied to the first AC DC converter 31 is converted into a voltage V DC_link having a constant voltage form for easy control of the first inverter 32 that drives the motor load 33 while passing through the DC /

또한 상기 전동차의 전력 시스템의 보조 전원 공급부(40)는 상기 주변압기(20)를 통해 변경된 AC 전압은 제2 AC/DC 컨버터(41)를 통과하면서 보조 부하(43)를 구동하는 제2 인버터(42)의 제어에 용이한 정전압 형태를 띠는 전압(VDC_link) 전압으로 변환되며, 상기 DC link 전압은 DC/DC 컨버터(44)를 통해 배터리(45)의 충전을 위한 전압(VLINK_BAT)으로 변환된다.The auxiliary power supply unit 40 of the power system of the electric vehicle further includes a second inverter (not shown) for driving the auxiliary load 43 while passing the AC voltage changed through the main transformer 20 through the second AC / DC converter 41 42) easy and converts the voltage form the voltage is a voltage (V DC_link) band under the control of the DC link voltage is a voltage (V LINK_BAT) for charging the battery 45 via the converter (44 DC / DC) .

여기서 상기 제1 AC/DC 컨버터(31) 및 제2 AC/DC 컨버터(41)는 최근 고효율/고주파 구동 특징으로 인해 널리 각광을 받고 있는 공진형 타입 AC/DC 컨버터가 사용되어 입력전압의 변동을 보상해 주게 되어 있다. The first AC / DC converter 31 and the second AC / DC converter 41 use a resonant type AC / DC converter, which is widely spotlighted due to its high efficiency / high frequency driving characteristics, I will be compensated.

예컨대 상기 공진형 타입 AC/DC 컨버터는, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 두 가지 형태로 구분할 수 있으며, 도 2의 (a)와 같은 제1 타입은 2-단계 중 앞단의 부스트 컨버터가 입력전압의 변동을 보상해 주는 특징이 있으며, 도 2의 (b)와 같은 제2 타입은 2-단계 중 앞단의 수동소자로 구성된 필터가 입력전압의 변동 폭을 줄여주고 뒷단의 공진형 컨버터가 주파수 변동을 수행하여 입력전압의 변동을 보상해 주는 특징이 있다.For example, the resonance type AC / DC converter can be divided into two types as shown in FIG. 2. In the first type as shown in FIG. 2 (a), the boost converter in the front- In the second type as shown in FIG. 2 (b), a filter composed of the passive elements in the front stage of the two stages reduces the fluctuation range of the input voltage and the resonance converter at the rear stage functions as a frequency And compensates for the variation of the input voltage.

그런데 상기와 같이 기존에 입력전압의 변동을 보상해 주기 위하여 사용되는 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)는, 도 2의 (a)와 같은 제1 타입의 경우, 넓은 입력전압 변동 범위를 보상할 수 있도록 하기 위하여 사용된 부스트 컨버터에 의해 컨버터의 사이즈가 커질 뿐만 아니라, 입력전압의 변동이 없는 정상 입력전압 조건에서는 오히려 컨버터가 최적 동작점 동작을 할 수 없게 되어 효율이 저감되는 문제점이 발생한다. 또한 도 2의 (b)와 같은 제2 타입의 경우, 주파수 변동을 통해 전압 게인(gain)을 조정하는 방식으로 전압변동 폭을 크게 설계 할 경우, 추가적으로 저주파 동작 조건을 고려한 설계가 필요하게 됨으로써 수동소자의 사이즈가 매우 커지는 문제점이 발생한다.However, in the case of the first type as shown in FIG. 2A, the power conversion apparatus (for example, AC / DC converter) used to compensate for the variation of the input voltage as described above has a wide input voltage variation range The boost converter used to compensate can not only increase the size of the converter but also cause the converter to fail to operate at the optimum operating point under normal input voltage conditions without fluctuation of the input voltage, do. In the case of the second type as shown in FIG. 2 (b), when the voltage fluctuation width is designed to be large by adjusting the voltage gain through the frequency variation, a design considering the low- There arises a problem that the size of the device becomes very large.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2013-0092529호(2013.08.20. 공개, 파워 컨버터)에 개시되어 있다. The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0092529 (published on Aug. 20, 2013, Power Converter).

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전차선의 입력전압이 전동차의 전력변환장치의 입력변동 범위를 벗어나 과도한 서지 전압이 발생하더라도 이에 대응하여 상기 전동차의 전력변환장치가 상기 전차선의 입력전압의 순간적인 변화를 보상할 수 있도록 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicular electric vehicle including: an electric motor for generating electric power from an electric motor; And a method and apparatus for coping with a sudden change in the input voltage of the electric wire.

본 발명의 일 측면에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치는, 전동차 전력 시스템의 전력변환장치에 인가되는 전차선 입력전압을 지속적으로 감지하여 게이트 구동부에 출력하는 입력전압 감지부; 상기 전력변환장치 내의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 정상 게이트 신호를 게이트 구동부에 출력하는 게이트 신호 제어부; 및 상기 입력전압 감지부를 통해 감지된 전차선 입력전압에 기초하여, 상기 게이트 신호의 데드타임을 조절한 후, 상기 데드타임이 조절된 게이트 신호를 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭하여 게이트 구동신호를 생성하고, 상기 게이트 구동신호를 상기 파워 스위치의 게이트에 출력하는 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for coping with a quadrature line voltage of a electric vehicle according to an aspect of the present invention includes: an input voltage sensing unit for continuously sensing a voltage input to a power converter of a power system of a electric vehicle and outputting the voltage to a gate driver; A gate signal controller for outputting a steady gate signal for switching on / off the power switch in the power inverter to the gate driver; And a control unit for controlling the dead time of the gate signal based on the input voltage sensed by the input voltage sensing unit and then amplifying the gate signal whose dead time is adjusted to a predetermined drive voltage and current to generate a gate drive signal And a gate driver for outputting the gate driving signal to the gate of the power switch.

본 발명의 다른 측면에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치는, 전동차 전력 시스템의 전력변환장치에 인가되는 전차선 입력전압을 지속적으로 감지하여 게이트 신호 제어부에 출력하는 입력전압 감지부; 상기 전력변환장치 내의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 게이트 신호를 게이트 구동부에 출력하되, 상기 입력전압 감지부를 통해 감지된 전차선 입력전압에 대응하여 상기 게이트 신호의 데드타임을 조절하는 게이트 신호 제어부; 및 상기 게이트 신호 제어부로부터 데드타임이 조절된 게이트 신호를 입력받아 기 설정된 구동 전압과 전류로 증폭하여 게이트 구동신호를 생성하고, 상기 게이트 구동신호를 상기 파워 스위치의 게이트에 출력하는 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for coping with a line-to-line voltage variation of a train, comprising: an input voltage sensing unit for continuously sensing a line input voltage applied to a power conversion apparatus of a train electric power system and outputting it to a gate signal control unit; A gate signal controller for outputting a gate signal for switching on / off the power switch in the power inverter to the gate driver, the gate signal controller adjusting the dead time of the gate signal in response to the input voltage sensed by the input voltage sensor; And a gate driver for receiving a gate signal whose dead time is adjusted from the gate signal controller and amplifying the gate signal by a predetermined driving voltage and current to generate a gate driving signal and outputting the gate driving signal to the gate of the power switch .

본 발명의 또 다른 측면에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법은, 전동차 전력 시스템의 전력변환장치의 게이트 구동부가 게이트 신호 제어부로부터 게이트 신호를 수신하는 단계; 상기 게이트 구동부가 입력전압 감지부를 통해 전차선 입력전압을 감지하여 인가받는 단계; 상기 게이트 구동부가 상기 감지된 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B) 이내인지 체크하는 단계; 및 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나고 기 설정된 제1 전압(A) 이하이면, 상기 게이트 구동부가 데드타임 축소모드로 동작하여, 상기 게이트 신호 제어부로부터 인가받은 게이트 신호의 데드타임을 축소 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of responding to a sudden voltage change of a train electric vehicle, comprising the steps of: receiving a gate signal from a gate signal control unit of a gate drive unit of a power conversion apparatus of a electric vehicle power system; Sensing the input voltage of the gate through the input voltage sensing unit and receiving the input voltage; The gate driver checking whether the sensed line input voltage is within a predetermined input voltage variation range (A < input voltage <B); And the gate driving unit operates in a dead time reduction mode when the electric line input voltage is out of a preset input voltage variation range (A <input voltage <B) and less than a predetermined first voltage (A) And reducing the dead time of the applied gate signal.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법은, 전동차 전력 시스템의 전력변환장치의 게이트 구동부가 게이트 신호 제어부로부터 게이트 신호를 수신하는 단계; 상기 게이트 신호 제어부가 입력전압 감지부를 통해 전차선 입력전압을 감지하여 인가받는 단계; 상기 게이트 신호 제어부가 상기 감지된 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B) 이내인지 체크하는 단계; 및 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나고 기 설정된 제1 전압(A) 이하이면, 상기 게이트 신호 제어부가 데드타임 축소모드로 동작하여, 게이트 신호의 데드타임을 축소 조절하여 상기 게이트 구동부에 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of responding to a sudden voltage change of a train electric vehicle, comprising the steps of: receiving a gate signal from a gate signal control unit of a gate drive unit of a power conversion apparatus of a electric vehicle power system; The gate signal controller sensing and receiving a voltage input through the input voltage sensing unit; The gate signal controller checking whether the sensed line input voltage is within a predetermined input voltage variation range (A < input voltage <B); And the gate signal controller operates in a dead time reduction mode when the electric line input voltage exceeds a predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B) And controlling the time to be reduced and applied to the gate driver.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전차선의 입력전압이 전동차의 전력변환장치의 입력변동 범위를 벗어나 과도한 서지 전압이 발생하더라도 이에 대응하여 상기 전동차의 전력변환장치가 상기 전차선의 입력전압의 순간적인 변화를 보상할 수 있도록 한다.According to one aspect of the present invention, even when an input voltage of a catenary line deviates from an input fluctuation range of a power conversion device of a train, and an excessive surge voltage is generated, the power conversion device of the electric vehicle, To compensate for changes.

본 발명의 다른 측면에 따른, 본 발명은 전차선 입력전압을 지속적으로 감지하여 기 설정된 특정 입력전압 범위 이상으로 상승하거나 하강하는 비정상적인 입력전압 발생 시, 즉각적인 데드타임 조절을 통하여 출력전압을 안정화 시킬 수 있도록 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an output voltage by continuously detecting a catenary input voltage and stabilizing an output voltage by controlling an instantaneous dead time when an abnormal input voltage is raised or lowered beyond a predetermined input voltage range do.

또한 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 본 발명은 기존의 복수의 컨버터 타입에 모두 적용할 수 있는 효과가 있으며, 특히 입력전압이 과도하게 변경되더라도 필터 사이즈를 증가시키지 않도록 하면서 원하는 전압을 출력할 수 있도록 하여 소형화가 가능하게 한다.In addition, according to another aspect of the present invention, there is an effect that the present invention can be applied to all of a plurality of conventional converter types. In particular, even if an input voltage is excessively changed, Thereby making it possible to miniaturize the apparatus.

또한 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 본 발명은 컨버터를 소형으로 설계하더라도 전차선 입력전압의 변동에 따라 능동적으로 대응하여 출력전압을 일정하게 유지하므로 사이즈 및 경제성 대비 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.According to another aspect of the present invention, even if the converter is designed to be small, the present invention can actively respond to variations in the input voltage of the catenary and maintain the output voltage constant, thereby improving stability against size and economy.

도 1은 일반적인 전동차의 전력 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 기존의 전동차의 전력 시스템에 적용된 공진형 타입 AC/DC 컨버터의 개략적인 구성과 문제점을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전차선 입력전압의 변화에 대응하여 데드타임(dead time)을 조절하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전차선 입력전압에 대응하여 게이트 신호의 데드타임을 조절할 경우의 시뮬레이션 결과를 보인 예시도.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is an exemplary diagram showing a schematic configuration of a power system of a general train. Fig.
FIG. 2 is an exemplary diagram for explaining a schematic configuration and a problem of a resonant type AC / DC converter applied to a power system of a conventional electric train in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for coping with a quadrant line of a electric vehicle according to a first embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for coping with a quadrant line of a electric vehicle according to a second embodiment of the present invention; FIG.
5 is a flowchart for explaining a method of responding to a sudden voltage change of a train line of an electric train according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a method for adjusting a dead time in response to a change in the input voltage of a catenary according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result when a dead time of a gate signal is adjusted in response to a cubic input voltage according to an embodiment of the present invention; FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an apparatus and method for coping with a line voltage of a train electric vehicle according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)의 게이트 구동부(또는 게이트 드라이버)(130)를 이용하여 전차선의 전압 급변에 대응하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입력전압 감지부(110)를 통해 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)의 입력전압(즉, 전차선 전압)을 모니터링 하고, 상기 감지된 입력전압(즉, 전차선 전압)에 기초하여 게이트 구동부(130)가 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호할 수 있도록 구동하는 것으로서, 상기 게이트 구동부(130)가 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)로 출력하는 게이트 구동신호의 데드타임(dead time)을 조절함으로써, 상기 전차선 입력전압의 순간적인 변화에 대응하여 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호하고자 하는 것이다.3 and 4, the present invention can be applied to an apparatus and method corresponding to a sudden voltage change of a catenary using a gate driver (or gate driver) 130 of a power semiconductor device (or a power switch) 140 (I.e., a line voltage) of a power conversion device (e.g., an AC / DC converter) through the input voltage sensing unit 110, and detects the sensed input voltage The gate driver 130 is connected to the power semiconductor device (or the power switch) 140 to control the power semiconductor device (or the power switch) 140 so that the gate driver 130 can protect the power semiconductor device (Or power switch) 140 in response to an instantaneous change in the input voltage of the catenary by adjusting the dead time of the output gate driving signal.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an apparatus for coping with a sudden change in voltage of a train electric vehicle according to a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for coping with a sudden change in voltage of a electric railway line according to a second embodiment of the present invention Fig.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치는, 입력전압 감지부(110), 게이트 신호 제어부(120), 게이트 구동부(130), 및 파워 스위치(140)를 포함한다.3, the apparatus for coping with sudden voltage variations of a train electric railway line according to the first embodiment of the present invention includes an input voltage sensing unit 110, a gate signal control unit 120, a gate driving unit 130, and a power switch 140 ).

상기 입력전압 감지부(110)는, 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)를 포함하는 전동차의 전력 시스템에 있어서, 상기 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)의 입력전압(즉, 전차선 전압)을 모니터링(감지)하여 상기 게이트 구동부(130)에 출력한다.The input voltage sensing unit 110 may be configured to sense an input voltage of the power conversion device (e.g., an AC / DC converter), that is, Voltage) and outputs it to the gate driver 130.

상기 게이트 신호 제어부(120)는 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 온오프 스위칭하기 위한 정상 게이트 신호(전차선의 입력전압이 정상이라고 가정할 때의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 게이트 신호)를 출력한다.The gate signal controller 120 controls the ON / OFF switching of the power semiconductor device (or the power switch) 140 based on a steady gate signal (a gate for turning on / off the power switch when the input voltage of the metro line is assumed to be normal) Signal).

상기 게이트 구동부(130)는 상기 입력전압 감지부(110)를 통해 감지된 입력전압(즉, 전차선 입력전압)에 기초하여 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호할 수 있도록, 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)로 출력하는 게이트 구동신호(상기 게이트 신호 제어부에서 인가된 게이트 신호에 기초하여 상기 파워 스위치(140)를 실제로 구동하기 위해 상기 파워 스위치(140)의 게이트에 인가하는 게이트 구동신호)의 데드타임(dead time)을 조절하여 출력한다.The gate driver 130 may be provided to protect the power semiconductor device (or the power switch) 140 based on the input voltage sensed through the input voltage sensing unit 110 A gate drive signal to be output to the power semiconductor device (or power switch) 140 (which is applied to the gate of the power switch 140 to actually drive the power switch 140 based on the gate signal applied by the gate signal control section) And a dead time of an applied gate driving signal).

상기와 같이 상기 게이트 구동부(130)가 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)의 게이트에 인가되는 게이트 구동신호의 데드타임을 조절함에 따라, 상기 전차선 입력전압의 순간적인 변화에 대응하여 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호할 수 있게 된다.As described above, the gate driving unit 130 adjusts the dead time of the gate driving signal applied to the gate of the power semiconductor device (or the power switch) 140, The power semiconductor device (or power switch) 140 can be protected.

아울러 상기 게이트 구동부(130)는 상기 데드타임이 조절된 게이트 구동신호를 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)하여 최종적인 게이트 구동신호로서 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)의 게이트에 출력한다. 즉, 상기 게이트 구동부(130)에서 출력되는 게이트 구동신호는, 상기 게이트 신호 제어부(120)에서 인가된 게이트 신호를 데드타임 조절하고 또한 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)한 신호를 의미한다.In addition, the gate driver 130 amplifies (adjusts) the gate drive signal whose dead time is adjusted to a predetermined drive voltage and current, and outputs the final gate drive signal to the gate of the power semiconductor device (or power switch) . That is, the gate driving signal output from the gate driving unit 130 means a signal obtained by adjusting the gate signal applied from the gate signal control unit 120 to a dead time and amplifying (adjusting) the driving signal with a predetermined driving voltage and current .

이때 상기 도 3에 도시된 제1 실시예에서는 게이트 구동부(130)가 데드타임 제어 기능을 구비하여, 상기 게이트 구동부(130)가 데드타임이 조절된 게이트 구동신호를 출력하는 것에 대해서 설명하였으나, 도 4에 도시된 제2 실시예에서와 같이 데드타임이 조절된 게이트 구동신호를 출력하는 것도 가능하다.3, the gate driver 130 has a dead time control function, and the gate driver 130 outputs a gate drive signal having a controlled dead time. However, in the first embodiment, It is also possible to output a gate drive signal whose dead time is adjusted as in the second embodiment shown in FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치는, 상기 도 3에 도시된 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치의 구성과 동일하지만, 각 구성 요소(110 ~ 130)의 기능에 차이가 있음에 유의한다.Referring to FIG. 4, the apparatus for coping with sudden voltage variation of a train electric vehicle according to the second embodiment of the present invention is the same as the apparatus for coping with a sudden voltage change of a electric vehicle shown in FIG. 3, Note that there is a difference in the function of

먼저, 상기 입력전압 감지부(110)는, 상기 전력변환장치(예 : AC/DC 컨버터)의 입력전압(즉, 전차선 전압)을 모니터링(감지)하여 상기 게이트 신호 제어부(120)에 출력한다.First, the input voltage sensing unit 110 monitors (detects) an input voltage (i.e., a line voltage) of the power conversion device (e.g., an AC / DC converter) and outputs the input voltage to the gate signal control unit 120.

상기 게이트 신호 제어부(120)는 기본적으로는 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 온오프 스위칭하기 위한 정상 게이트 신호(전차선의 입력전압이 정상이라고 가정할 때의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 게이트 신호)를 출력하지만, 본 실시예에서 상기 게이트 신호 제어부(120)는 상기 입력전압 감지부(110)를 통해 감지된 입력전압(즉, 전차선 입력전압)에 대응하여 데드타임(dead time)을 조절하여 상기 게이트 구동부(130)에 출력한다. The gate signal controller 120 basically includes a normal gate signal for on / off switching the power semiconductor device (or the power switch) 140 (on / off switching of the power switch when assuming that the input voltage of the charge line is normal) The gate signal controller 120 outputs a dead time signal corresponding to the input voltage sensed by the input voltage sensing unit 110 And outputs it to the gate driver 130.

즉, 제2 실시예에서 상기 게이트 신호 제어부(120)는 상기 전차선 입력전압이 급변할 경우, 이에 대응하여 데드타임(dead time)이 조절된 게이트 신호를 상기 게이트 구동부(130)에 출력하는 것이다.That is, in the second embodiment, the gate signal controller 120 outputs to the gate driver 130 a gate signal whose dead time is controlled in response to a sudden change in the input voltage of the catenary.

이에 따라 상기 게이트 구동부(130)는 상기 게이트 신호 제어부(120)로부터 데드타임(dead time)이 미리 조절된 게이트 신호를 기 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)하여 최종적인 게이트 구동신호로서 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)의 게이트에 출력한다.Accordingly, the gate driver 130 amplifies (adjusts) the gate signal whose dead time has been adjusted in advance from the gate signal controller 120 to a predetermined driving voltage and current, And outputs it to the gate of the semiconductor element (or power switch) 140.

상기와 같이 상기 게이트 신호 제어부(120)에서 데드타임이 미리 조절된 게이트 신호를 입력받은 상기 게이트 구동부(130)가 기 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)한 최종적인 게이트 구동신호를 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)의 게이트에 인가함에 따라, 상기 전차선 입력전압의 순간적인 변화에 대응하여 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호할 수 있게 된다.As described above, the gate driver 130, which receives the gate signal whose dead time has been adjusted in advance by the gate signal controller 120, receives the final gate driving signal amplified (adjusted) by the predetermined driving voltage and current, (Or power switch) 140, it is possible to protect the power semiconductor device (or the power switch) 140 in response to an instantaneous change in the voltage of the catenary line.

결과적으로, 상기 게이트 구동부(130)가 출력하는 게이트 구동신호는, 상기 제1 실시예에서와 다르게, 상기 게이트 신호 제어부(120)에서 데드타임이 미리 조절되어 인가된 게이트 신호를 상기 게이트 구동부(130)에서 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)한 신호를 의미하는 것임에 유의한다.As a result, unlike in the first embodiment, the gate driving signal output from the gate driving unit 130 is supplied to the gate driving unit 130 (Adjusted) by a preset driving voltage and current in the case of the above-described driving method.

여기서 상기 전차선 입력전압의 변화에 대응하여 데드타임(dead time)을 조절하는 방법에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of adjusting a dead time in response to a change in the input voltage of the catenary will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method for responding to a sudden voltage variation of a train electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치의 게이트 구동부(130)는 게이트 신호 제어부(120)로부터 게이트 신호를 수신한다(S101).As shown in FIG. 5, the gate driver 130 of the apparatus for coping with a quadrant line sudden voltage change of a train according to the present embodiment receives a gate signal from the gate signal controller 120 (S101).

또한 상기 게이트 구동부(130)는 입력전압 감지부(110)를 통해 전차선 입력전압을 감지하여 인가받는다(S102).Also, the gate driver 130 senses the input voltage of the catenary through the input voltage sensing unit 110 and receives the input voltage (S102).

그리고 상기 게이트 구동부(130)는 상기 감지된 전차선 입력전압이 기 설정된 제1 전압(A)보다 크고 제2 전압(B)보다 작은지 체크한다(S103).The gate driver 130 checks whether the sensed input voltage is greater than a predetermined first voltage A and less than a second voltage B at step S103.

여기서 제2 전압(B)이 제1 전압(A)보다 크다.Here, the second voltage (B) is larger than the first voltage (A).

즉, 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(예 : A < 입력전압 < B) 이내인지 체크한다(S103).That is, it is checked whether the electric line input voltage is within a predetermined input voltage variation range (e.g., A < input voltage < B) (S103).

만약 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(예 : A < 입력전압 < B) 이내이면(S103의 예), 사실상 게이트 구동신호의 데드타임을 조절하지 않더라도 전동차의 전력 시스템에 문제가 발생하지 않는다(도 6의 (a) 참조).If the electric line input voltage is within a predetermined input voltage variation range (e.g., A < input voltage < B) (Yes in S103), the power system of the electric vehicle does not actually have a problem even if the dead time of the gate drive signal is not adjusted (See Fig. 6 (a)).

따라서 상기 게이트 구동부(130)는 상기 게이트 신호 제어부(120)로부터 인가받은 게이트 신호를, 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)하여 최종적인 게이트 구동신호를 생성하여, 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)에 출력한다(S104).Therefore, the gate driver 130 amplifies (adjusts) the gate signal applied from the gate signal controller 120 with a preset driving voltage and current to generate a final gate driving signal, ) 140 (S104).

하지만, 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(예 : A < 입력전압 < B)를 벗어나면(S103의 아니오), 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 제1 전압(A) 이하인지(즉, 입력전압 ≤ A) 체크한다(S105).However, if the catenary line input voltage deviates from a predetermined input voltage variation range (e.g., A <input voltage <B) (NO in S103) Input voltage? A) (S105).

만약 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 제1 전압(A) 이하이면(S105의 예), 상기 게이트 구동부(130)는 데드타임 축소모드로 동작하여(S106), 상기 게이트 신호 제어부(120)로부터 인가받은 게이트 신호의 데드타임을 조절(축소 or 감소)한다(S107)(도 6의 (c) 참조).If the gate line input voltage is lower than a predetermined first voltage A (S105), the gate driving unit 130 operates in a dead time reduction mode (S106) The dead time of the gate signal is adjusted (reduced or decreased) (S107) (see (c) of FIG. 6).

한편 상기 기 설정된 입력전압 변동 범위(예 : A < 입력전압 < B)를 벗어난 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 제1 전압(A) 이하가 아니면(S105의 아니오), 상기 전차선 입력전압이 제2 전압(B) 이상임을 의미한다. On the other hand, if the electric line input voltage outside the preset input voltage variation range (e.g., A < input voltage < B) is not less than the predetermined first voltage A (NO in S105), the electric line input voltage becomes the second voltage (B) or more.

이에 따라 상기 게이트 구동부(130)는 데드타임 확대모드로 동작하여(S108), 상기 게이트 신호 제어부(120)로부터 인가받은 게이트 신호의 데드타임을 조절(확대 or 확장)한다(S107)(도 6의 (b) 참조).Accordingly, the gate driver 130 operates in the dead time enlargement mode (S108) and adjusts (enlarges or extends) the dead time of the gate signal applied from the gate signal controller 120 (S107) (b)).

상기와 같이 전차선 입력전압의 레벨에 따라 게이트 신호의 데드타임이 조절(확장 or 감소)되면, 상기 게이트 구동부(130)는 데드타임이 조절(확장 or 감소)된 게이트 신호를, 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)된 최종적인 게이트 구동신호를 생성하여, 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)에 출력한다(S104).When the dead time of the gate signal is adjusted (expanded or decreased) according to the level of the catenary input voltage as described above, the gate driver 130 sets the gate signal whose dead time is adjusted (expanded or decreased) Generates a final gate driving signal amplified (adjusted) by the current, and outputs the final gate driving signal to the power semiconductor device (or power switch) 140 (S104).

상기와 같이 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)의 게이트에 인가되는 게이트 신호의 데드타임이 전차선 입력전압의 레벨에 대응하여 조절됨에 따라, 상기 전차선 입력전압의 순간적인 변화에 대응하여 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호할 수 있게 된다.As the dead time of the gate signal applied to the gate of the power semiconductor device (or the power switch) 140 is adjusted in accordance with the level of the input voltage of the catenary, as described above, The power semiconductor device (or power switch) 140 can be protected.

이상으로 상기 도 5에서는 상기 게이트 구동부(130)가 전차선 입력전압의 레벨에 대응하여 게이트 신호의 데드타임을 조절하는 방법에 대해서 설명하였다. 다만, 비록 도면으로 도시하지는 않았으나, 다른 실시예에서는 상기 게이트 신호 제어부(120)가 전차선 입력전압의 레벨에 대응하여 게이트 신호의 데드타임을 조절하고, 상기 데드타임이 조절(확장 or 감소)된 게이트 신호를, 상기 게이트 구동부(130)가 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭(조정)된 최종적인 게이트 구동신호를 생성하여, 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)에 출력할 수도 있음에 유의한다.In the above description, the method in which the gate driver 130 adjusts the dead time of the gate signal according to the level of the input voltage of the catenary has been described. However, although not shown in the drawing, in another embodiment, the gate signal controller 120 adjusts the dead time of the gate signal corresponding to the level of the input voltage of the catenary, and the gate time Signal may be generated and output to the power semiconductor device (or power switch) 140 by generating a final gate driving signal amplified (adjusted) by the gate driving unit 130 with a preset driving voltage and current do.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 전차선 입력전압의 변화에 대응하여 데드타임(dead time)을 조절하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a method of adjusting a dead time in response to a change in the input voltage of a catenary according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

상기 게이트 신호 제어부(120)에서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 지정된 파워 스위치(Q1,Q4 or Q2,Q3)를 제어하기 위한, 노미널(nominal) 데드타임을 갖는 정상 게이트 신호(전차선의 입력전압이 정상이라고 가정할 때의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 게이트 신호)를 출력한다고 가정한다.The gate signal control unit 120 controls the gate signal control unit 120 to control the designated power switches Q1 and Q4 or Q2 and Q3 as shown in FIG. (A gate signal for switching the power switch on and off assuming that the input voltage of the catenary is normal).

이때 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(예 : A < 입력전압 < B)를 벗어나 비정상적으로 제2 전압(B) 이상인 경우, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 신호 제어부(120)나 상기 게이트 구동부(130)가 게이트 신호의 데드타임을 확대(또는 확장)시킨다.6 (b), if the gate line input voltage is abnormally higher than the second voltage B by exceeding a preset input voltage variation range (e.g., A < input voltage < B) The controller 120 or the gate driver 130 enlarges (or expands) the dead time of the gate signal.

또는 상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(예 : A < 입력전압 < B)를 벗어나 비정상적으로 제1 전압(A) 이하인 경우, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 신호 제어부(120)나 상기 게이트 구동부(130)가 게이트 신호의 데드타임을 축소(또는 감소)시킨다.Or when the electric line input voltage is abnormally lower than the first voltage A beyond a predetermined input voltage fluctuation range (for example, A < input voltage < B), as shown in FIG. 6C, The control unit 120 and the gate driver 130 reduce (or reduce) the dead time of the gate signal.

한편 상기 도면에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 상기 게이트 신호의 데드타임을 조절(확장 또는 감소)하기 위하여, 상기 게이트 신호 제어부(120)나 상기 게이트 구동부(130)는 내부적으로 제어 유니트(예 : MCU, Micro Control Unit)(미도시)를 포함할 수 있음에 유의한다.The gate signal controller 120 and the gate driver 130 are internally connected to a control unit (for example, an MCU (not shown), for example) to control (extend or reduce) the dead time of the gate signal , Micro Control Unit (not shown) (not shown).

상기와 같이 본 실시예는 게이트 신호의 데드타임이 전차선 입력전압의 레벨에 대응하여 조절됨에 따라, 상기 전차선 입력전압의 순간적인 변화에 대응하여 상기 전력반도체 소자(또는 파워 스위치)(140)를 보호할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, since the dead time of the gate signal is adjusted corresponding to the level of the input voltage of the catenary, the power semiconductor device (or the power switch) 140 is protected .

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전차선 입력전압에 대응하여 게이트 신호의 데드타임을 조절할 경우의 시뮬레이션 결과를 보인 예시도로서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 데드타임이 600ns인 게이트 신호를, 전차선 입력전압에 대응하여 1800ns로 데드타임을 확장할 경우, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 238V인 출력전압이 219V로 감소되는 것을 확인할 수 있다.FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result when the dead time of a gate signal is adjusted in response to a cubic input voltage according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7A, when the dead time is 600 ns When the dead time is extended to 1800 ns corresponding to the electric line input voltage, the output voltage of 238 V is reduced to 219 V as shown in Fig. 7 (b).

상기와 같이 본 실시예는 입력전압 감지부(110)를 통해 전차선 입력전압을 지속적으로 감지하여 기 설정된 특정 전압 범위 이상으로 상승하거나 하강하는 비정상적인 입력전압 발생 시, 즉각적인 데드타임 조절을 통하여 출력전압을 안정화 시킬 수 있다. 또한 본 실시예는 기존의 두 가지 컨버터 타입(예 : 부스트 컨버터, 공진형 컨버터)에 모두 적용할 수 있는 효과가 있으며, 특히 입력전압이 과도하게 변경되더라도 필터 사이즈를 증가시키지 않도록 하면서 원하는 전압을 출력할 수 있도록 함으로써 소형화가 가능한 효과가 있다. 또한 본 실시예는 컨버터를 소형으로 설계하더라도 전차선 입력전압의 변동에 따라 능동적으로 대응하여 출력전압을 일정하게 유지하므로 사이즈 및 경제성 대비 안정성이 향상되는 효과가 있다. As described above, the present embodiment continuously detects the input voltage of the catenary through the input voltage sensing unit 110, and when an abnormal input voltage rising or falling above a predetermined specific voltage range is generated, Can be stabilized. In addition, the present embodiment can be applied to both of the conventional converter types (for example, a boost converter and a resonant converter). Particularly, when the input voltage is excessively changed, So that it is possible to achieve miniaturization. Also, even if the converter is designed to be compact, the present embodiment actively responds to variations in the input voltage of the catenary, thereby keeping the output voltage constant, thereby improving stability against size and economy.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand the point. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

110 : 입력전압 감지부 120 : 게이트 신호 제어부
130 : 게이트 구동부 140 : 파워 스위치110: input voltage sensing unit 120: gate signal control unit
130: Gate driver 140: Power switch

Claims (17)

전동차 전력 시스템의 전력변환장치에 인가되는 전차선 입력전압을 지속적으로 감지하여 게이트 구동부에 출력하는 입력전압 감지부;
상기 전력변환장치 내의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 정상 게이트 신호를 게이트 구동부에 출력하는 게이트 신호 제어부; 및
상기 입력전압 감지부를 통해 감지된 전차선 입력전압에 기초하여, 상기 게이트 신호의 데드타임을 조절한 후, 상기 데드타임이 조절된 게이트 신호를 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭하여 게이트 구동신호를 생성하고, 상기 게이트 구동신호를 상기 파워 스위치의 게이트에 출력하는 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
An input voltage sensing unit that continuously senses a line input voltage applied to the power converter of the electric vehicle power system and outputs it to the gate driver;
A gate signal controller for outputting a steady gate signal for switching on / off the power switch in the power inverter to the gate driver; And
A dead time of the gate signal is adjusted based on the input voltage sensed by the input voltage sensing unit, and a gate drive signal is generated by amplifying the gate signal whose dead time is adjusted by a predetermined drive voltage and current, And a gate driving unit for outputting the gate driving signal to the gate of the power switch.
제 1항에 있어서, 상기 정상 게이트 신호는,
전차선 입력전압이 정상이라고 가정할 때의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 게이트 신호인 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
2. The method of claim 1,
Wherein the gate signal is a gate signal for on-off switching the power switch when assuming that the line input voltage is normal.
제 1항에 있어서, 상기 게이트 구동신호는,
상기 게이트 구동부가 상기 게이트 신호 제어부에서 인가된 게이트 신호를 기초로 하여, 상기 파워 스위치를 실제로 구동하기 위해 전압 및 전류를 기 설정된 레벨로 증폭하여, 상기 파워 스위치의 게이트에 인가하는 구동신호인 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
2. The method of claim 1,
The gate driver is a driving signal for amplifying a voltage and a current to a predetermined level in order to actually drive the power switch based on a gate signal applied from the gate signal controller and applying the amplified voltage to the gate of the power switch Of the electric vehicle.
제 1항에 있어서, 상기 게이트 구동부는,
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나 비정상적으로 제2 전압(B) 이상인 경우, 게이트 신호의 데드타임을 노미널(nominal) 데드타임 대비 확대하거나 확장시키는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
The semiconductor memory device according to claim 1,
If the gate line input voltage is abnormally higher than the second voltage (B) beyond the predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B), the dead time of the gate signal is enlarged or expanded relative to the nominal dead time Wherein the electric motor is a motor.
제 1항에 있어서, 상기 게이트 구동부는,
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나 비정상적으로 제1 전압(A) 이하인 경우, 게이트 신호의 데드타임을 노미널(nominal) 데드타임 대비 축소하거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
The semiconductor memory device according to claim 1,
The dead time of the gate signal is reduced or decreased as compared with the nominal dead time when the charge line input voltage is abnormally lower than the first voltage A beyond the predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B) Wherein the electric motor is a motor.
제 1항에 있어서, 상기 게이트 구동부는,
상기 게이트 신호의 데드타임을 조절하기 위하여, 내부적으로 제어 유니트(MCU : Micro Control Unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
The semiconductor memory device according to claim 1,
And a control unit (MCU) for internally controlling a dead time of the gate signal.
전동차 전력 시스템의 전력변환장치에 인가되는 전차선 입력전압을 지속적으로 감지하여 게이트 신호 제어부에 출력하는 입력전압 감지부;
상기 전력변환장치 내의 파워 스위치를 온오프 스위칭하기 위한 게이트 신호를 게이트 구동부에 출력하되, 상기 입력전압 감지부를 통해 감지된 전차선 입력전압에 대응하여 상기 게이트 신호의 데드타임을 조절하는 게이트 신호 제어부; 및
상기 게이트 신호 제어부로부터 데드타임이 조절된 게이트 신호를 입력받아 기 설정된 구동 전압과 전류로 증폭하여 게이트 구동신호를 생성하고, 상기 게이트 구동신호를 상기 파워 스위치의 게이트에 출력하는 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
An input voltage sensing unit that continuously senses a line input voltage applied to the power converter of the electric vehicle power system and outputs it to the gate signal controller;
A gate signal controller for outputting a gate signal for switching on / off the power switch in the power inverter to the gate driver, the gate signal controller adjusting the dead time of the gate signal in response to the input voltage sensed by the input voltage sensor; And
And a gate driver for receiving a gate signal whose dead time is adjusted from the gate signal controller and amplifying the gate signal by a predetermined driving voltage and current to generate a gate driving signal and outputting the gate driving signal to a gate of the power switch Wherein the electric motor is a motor.
제 7항에 있어서, 상기 게이트 구동신호는,
상기 게이트 구동부가 상기 게이트 신호 제어부로부터 인가된 데드타임이 조절된 게이트 신호를, 상기 파워 스위치를 실제로 구동하기 위한 전압 및 전류를 기 설정된 레벨로 증폭하여, 상기 파워 스위치의 게이트에 인가하는 구동신호인 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
8. The method of claim 7,
The gate driving unit amplifies the gate signal whose dead time is adjusted from the gate signal control unit to a predetermined level by amplifying the voltage and current for actually driving the power switch and outputs a driving signal Wherein the electric motor is a motor.
제 7항에 있어서, 상기 게이트 신호 제어부는,
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나 비정상적으로 제2 전압(B) 이상인 경우, 게이트 신호의 데드타임을 노미널(nominal) 데드타임 대비 확대하거나 확장시키는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
8. The semiconductor memory device according to claim 7,
If the gate line input voltage is abnormally higher than the second voltage (B) beyond the predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B), the dead time of the gate signal is enlarged or expanded relative to the nominal dead time Wherein the electric motor is a motor.
제 7항에 있어서, 상기 게이트 신호 제어부는,
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나 비정상적으로 제1 전압(A) 이하인 경우, 게이트 신호의 데드타임을 노미널(nominal) 데드타임 대비 축소하거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
8. The semiconductor memory device according to claim 7,
The dead time of the gate signal is reduced or decreased as compared with the nominal dead time when the charge line input voltage is abnormally lower than the first voltage A beyond the predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B) Wherein the electric motor is a motor.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 노미널 데드타임은,
전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)일 때 상기 게이트 신호 제어부가 출력하는 게이트 신호의 데드타임인 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 장치.
11. The method of claim 9 or 10, wherein the nominal dead-
Wherein the dead time of the gate signal outputted by the gate signal control unit when the line input voltage is in a predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B).
전동차 전력 시스템의 전력변환장치의 게이트 구동부가 게이트 신호 제어부로부터 게이트 신호를 수신하는 단계;
상기 게이트 구동부가 입력전압 감지부를 통해 전차선 입력전압을 감지하여 인가받는 단계;
상기 게이트 구동부가 상기 감지된 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B) 이내인지 체크하는 단계; 및
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나고 기 설정된 제1 전압(A) 이하이면, 상기 게이트 구동부가 데드타임 축소모드로 동작하여, 상기 게이트 신호 제어부로부터 인가받은 게이트 신호의 데드타임을 축소 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법.
Receiving a gate signal from a gate signal control unit in a gate driving unit of a power conversion apparatus of a electric vehicle power system;
Sensing the input voltage of the gate through the input voltage sensing unit and receiving the input voltage;
The gate driver checking whether the sensed line input voltage is within a predetermined input voltage variation range (A < input voltage &lt;B); And
The gate driving unit operates in the dead time reduction mode and the gate signal is supplied from the gate signal control unit if the gate line input voltage deviates from a predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B) And adjusting the dead time of the received gate signal to be smaller than the dead time of the gate signal.
제 12항에 있어서,
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나고 기 설정된 제2 전압(B) 이상일 경우,
상기 게이트 구동부가 데드타임 확대모드로 동작하여, 상기 게이트 신호 제어부로부터 인가받은 게이트 신호의 데드타임을 확대 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법.
13. The method of claim 12,
When the catenary input voltage is out of the predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B) and is higher than the predetermined second voltage (B)
Further comprising: operating the gate driver in a dead time expansion mode to enlarge and adjust the dead time of the gate signal applied from the gate signal controller.
제 12항 또는 제13항에 있어서,
상기 전차선 입력전압에 따라 게이트 신호의 데드타임이 조절될 경우,
상기 게이트 구동부가 상기 데드타임이 조절된 게이트 신호를, 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭된 최종적인 게이트 구동신호를 생성하여, 파워 스위치의 게이트에 출력하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법.
The method according to claim 12 or 13,
When the dead time of the gate signal is adjusted according to the charge line input voltage,
Wherein the gate driver generates a final gate drive signal amplified by the predetermined drive voltage and current and outputs the generated gate signal to the gate of the power switch. .
전동차 전력 시스템의 전력변환장치의 게이트 구동부가 게이트 신호 제어부로부터 게이트 신호를 수신하는 단계;
상기 게이트 신호 제어부가 입력전압 감지부를 통해 전차선 입력전압을 감지하여 인가받는 단계;
상기 게이트 신호 제어부가 상기 감지된 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B) 이내인지 체크하는 단계; 및
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나고 기 설정된 제1 전압(A) 이하이면, 상기 게이트 신호 제어부가 데드타임 축소모드로 동작하여, 게이트 신호의 데드타임을 축소 조절하여 상기 게이트 구동부에 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법.
Receiving a gate signal from a gate signal control unit in a gate driving unit of a power conversion apparatus of a electric vehicle power system;
The gate signal controller sensing and receiving a voltage input through the input voltage sensing unit;
The gate signal controller checking whether the sensed line input voltage is within a predetermined input voltage variation range (A < input voltage &lt;B); And
The gate signal control unit operates in the dead time reduction mode and the dead time of the gate signal is set to the dead time when the electric line input voltage is out of the predefined input voltage variation range (A < input voltage < B) And applying the reduced voltage to the gate driving unit.
제 15항에 있어서,
상기 전차선 입력전압이 기 설정된 입력전압 변동 범위(A < 입력전압 < B)를 벗어나고 기 설정된 제2 전압(B) 이상일 경우,
상기 게이트 신호 제어부가 데드타임 확대모드로 동작하여, 상기 게이트 신호의 데드타임을 확대 조절하여 상기 게이트 구동부에 인가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법.
16. The method of claim 15,
When the catenary input voltage is out of the predetermined input voltage variation range (A < input voltage < B) and is higher than the predetermined second voltage (B)
Further comprising: operating the gate signal controller in a dead time enlargement mode to enlarge the dead time of the gate signal and apply the enlarged gate time to the gate driver.
제 15항 또는 제16항에 있어서,
상기 전차선 입력전압에 따라 게이트 신호의 데드타임이 조절될 경우,
상기 게이트 구동부가 상기 데드타임이 조절된 게이트 신호를, 미리 설정된 구동 전압과 전류로 증폭된 최종적인 게이트 구동신호를 생성하여, 파워 스위치의 게이트에 출력하는 것을 특징으로 하는 전동차의 전차선 급변 전압 대응 방법.
17. The method according to claim 15 or 16,
When the dead time of the gate signal is adjusted according to the charge line input voltage,
Wherein the gate driver generates a final gate drive signal amplified by the predetermined drive voltage and current and outputs the generated gate signal to the gate of the power switch. .
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