KR20210028311A - 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법 - Google Patents

철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치에 관한 것으로, 철도차량의 속도를 판단하는 속도 판단부; 상기 철도차량이 0 속도일 때 지정된 최소 스위칭주파수를 선정하는 초기 스위칭주파수 선정부; 상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시켜 선정하는 가변 스위칭주파수 선정부; 및 상기 철도차량의 속도가 0 속도인 경우 및 0 속도가 아닌 경우에 대응하여 상기 초기 스위칭주파수 선정부 및 상기 가변 스위칭주파수 선정부에서 선정된 스위칭주파수를 기반으로 전력반도체 소자를 스위칭시키는 구동부;를 포함한다.

Description

철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING IGBT OF TRACTION INVERTER OF RAILWAY VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도차량의 처음 출발 시 추진인버터의 전력반도체 소자에 대한 스위칭 주파수를 변경하여 온도 변화폭을 줄일 수 있도록 함으로써 전력반도체 소자의 수명을 연장할 수 있도록 하는, 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기존 철도차량의 내구연한은 대략 25년으로 일괄 관리되었으나, 최근에는 철도차량에 사용되는 개별 장치별 내구연한에 대한 연구가 꾸준히 진행되고, 현장의 유지보수 및 교체 주기에 합당한 합리적인 장치별 내구연한이 제시됨에 따라 철도기관들은 이를 채택하여 지침을 만들어 유지보수 및 교체를 수행하고 있다.
이러한 철도차량은 선로를 따라 가설된 전차선(혹은, '트롤리 선' 이라고도 함)으로부터 전력을 공급받아 운행되므로, 전차선을 통해 공급된 전력을 철도차량의 사용 전력에 맞게 변환하는 전력 변환기를 구비하고 있다. 그리고 이러한 전력 변환기는 전원의 컨버트(convert)나 인버트(invert)를 위해서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등과 같은 다수의 전력 스위칭소자를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 철도차량의 핵심 전장품인 추진인버터는 현재 주요소자인 스위칭소자(또는 전력반도체 소자)의 내구연한이 추진인버터의 내구연한으로 사용되고 있다.
즉, 상기 추진인버터의 수명은 구성요소 중 수명에 가장 취약한 소자인 전력반도체 소자에 의해서 결정되며, 전력반도체 조자의 수명은 추진시스템의 동작특성(스위칭주파수, 전류, 주파수 등)에 의해서 동작평균온도(T)와 동작온도변화량(dT)에 따라 결정된다.
상기 전력반도체 소자의 수명모델은 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
이에 상기 전력반도체 소자의 수명(Lifetime)을 증가하기 위해서는(즉, 추진인버터의 수명을 연장시키기 위해서는) 동작평균온도(T)를 낮추거나, 동작온도변화량(dT)을 작게 동작시켜야 한다.
이때 전압 및 전류 요구사항을 만족시키면서 동작평균온도(T)를 낮추는 방법은 스위칭주파수를 변경하여 전력반도체의 손실을 낮추거나 방열성능을 향상시켜 온도상승을 낮게 유지하는 방법이 있으나, 제어성능저하, 히트파이프 크기 및 무게 상승 등의 문제점이 발생한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2010-0120805호(2010.11.17. 공개, 철도차량 전력 소자용 예방 진단장치 및 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 철도차량의 처음 출발 시 추진인버터의 전력반도체 소자에 대한 스위칭 주파수를 변경하여 온도 변화폭을 줄일 수 있도록 함으로써 전력반도체 소자의 수명을 연장할 수 있도록 하는, 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치는, 철도차량의 속도를 판단하는 속도 판단부; 상기 철도차량이 0 속도일 때 지정된 최소 스위칭주파수를 선정하는 초기 스위칭주파수 선정부; 상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시켜 선정하는 가변 스위칭주파수 선정부; 및 상기 철도차량의 속도가 0 속도인 경우 및 0 속도가 아닌 경우에 대응하여 상기 초기 스위칭주파수 선정부 및 상기 가변 스위칭주파수 선정부에서 선정된 스위칭주파수를 기반으로 전력반도체 소자를 스위칭시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 가변 스위칭주파수 선정부에서 증가하는 스위칭 주파수가 지정된 스위칭주파수 제한 값보다 증가하지 않도록 스위칭주파수를 제한하는 스위칭주파수 제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 속도 판단부, 상기 초기 스위칭주파수 선정부, 상기 가변 스위칭주파수 선정부의 기능을 통합하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 스위칭주파수 제한부의 기능을 포함하여 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 철도차량이 0 속도인 경우의 최소 스위칭주파수는 400Hz인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스위칭주파수 제한 값은, 800Hz인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 방법은, 제어부가 철도차량의 속도를 판단하는 단계; 상기 제어부가 상기 철도차량이 0 속도일 때 지정된 최소 스위칭주파수를 선정하는 단계; 상기 제어부가 상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시켜 선정하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 철도차량의 속도가 0 속도인 경우 및 0 속도가 아닌 경우에 대응하여 선정된 스위칭주파수를 기반으로 구동부를 통해 전력반도체 소자를 스위칭시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부가 상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시키되, 상기 증가하는 스위칭 주파수가 지정된 스위칭주파수 제한 값보다 증가하지 않도록 스위칭주파수를 제한하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 철도차량이 0 속도인 경우의 최소 스위칭주파수는 400Hz인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스위칭주파수 제한 값은, 800Hz인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 철도차량의 처음 출발 시 추진인버터의 전력반도체 소자에 대한 스위칭 주파수를 변경하여 온도 변화폭을 줄일 수 있도록 함으로써 전력반도체 소자의 수명을 연장할 수 있도록 한다.
도 1은 기존에 철도차량의 저속 영역에서 추진인버터를 지정된 일정한 스위칭주파수로 구동할 경우의 전력반도체 소자의 온도 변화를 설명하기 위하여 보인 그래프의 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 본 실시예에 따라 철도차량의 저속 영역에서 추진인버터의 스위칭주파수를 변경하여 구동할 경우의 전력반도체 소자의 온도 변화를 설명하기 위하여 보인 그래프의 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 전력반도체 소자의 RC 4차 열모델을 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
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.
상술한 바와 같이 기존의 철도차량 추진인버터의 전압/전류는 결합되는 전동기에 의해서 결정되며, 전력반도체 소자의 온도상승은 발생되는 손실에 의해서 결정되며, 상기 전력반도체 소자의 손실은 추진인버터의 스위칭주파수에 의해서 결정된다.
이때 상기 기존의 철도차량 추진인버터의 스위칭주파수는 차량속도에 의해서 변화되는데, 저속구간에서는 정밀한 제어 특성을 보장하기 위해서 일정한 스위칭주파수로 동작하며, 철도차량의 속도가 증가하여 인버터의 변조지수(modulation index, V dc /0.6365)가 과변조영역인 지점(예 : 변조지수=0.907)부터 스위칭주파수는 감소하다가 원-펄스영역(예 : 변조지수=1)에서부터는 스위칭주파수가 전동기에 인가되는 기본파 주파수와 같아진다.
참고로 상기 기본파 주파수는 전동기로 인가되는 전류의 교류 주파수로 속도에 비례하여 수백 Hz까지 증가할 수 있다.
이때 상기 기존 추진인버터에서 철도차량의 속도가 증가함에 따라 스위칭 주파수를 낮추는 이유는, (1)속도가 증가할수록 전동기에서 발생한 토크리플이 철도차량에 주는 영향이 작아지기 때문이며(차량자체에서 발생하는 진동요소가 커짐), (2) 전력반도체 소자에서 발생하는 전체적인 손실을 저감하기 위함이다.
이때 상기 기존 추진인버터의 과변조영역과 원-펄스영역의 변조방법은 최소 손실을 발생시키는 방법임에 따라 손실과 관련하여 더 이상 개선의 여지가 없다.
하지만, 저속영역(일반적으로 전압 변조지수가 낮은 영역, 즉, 변조지수 0.907이하인 저속영역)에서 사용되는 스위칭주파수는 지정된 일정한 값으로서 최소 손실을 목표로 하는 것이 아니라 제어성능을 확보하기 위한 최소 값으로 선정된다.
일반적으로 추진인버터는 전동기에 인가되는 AC전류를 제어하는 만큼 전류리플을 고려하여 스위칭주파수는 제어주파수와 동일하게 선정되거나 또는 0.5배로 선정되며, 제어주파수는 최소한 전동기 AC전류 주파수의 20배 이상으로 선정되어야 원활한 제어가 가능하다. 따라서 변조지수와 속도가 비례함에 따라 변조지수가 0.907이 되는 지점의 AC전류 주파수에 따라서 제어주파수와 스위칭주파수가 결정된다. 참고로 상기 제어주파수는 제어부(예 : 마이컴)의 주파수로 스위칭주파수의 2배에 해당한다.
그런데 상기와 같이 저속 영역에서 지정된 일정한 스위칭주파수를 이용하여 전동기를 구동할 경우, 추진인버터의 전력반도체 소자의 온도 변화는, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 나타난다. 즉, 추진인버터의 구동초기에는 AC전류의 주파수가 낮은 만큼 한주기 동안 전력반도체에 많은 스위칭이 발생하고 축적된 손실로 인해 큰 동작온도변화량(dT)(즉, 온도 변화폭)을 보인다.
여기서 도 1은 기존에 철도차량의 저속 영역에서 추진인버터를 지정된 일정한 스위칭주파수로 구동할 경우의 전력반도체 소자의 온도 변화를 설명하기 위하여 보인 그래프의 예시도이다. 도 1의 (a)는 전동기속도(RPM), (b)는 추진인버터의 c상전류, (c)는 스위칭주파수(Fsw), 그리고 (d)는 c상 상단 스위치온도(junction temperature)를 보인 그래프이다.
이때 도 1의 (d)를 참조하면, 2초 내지 4초 구간에서 온도 변화폭(즉, 동작온도변화량(dT))은, 최대온도가 56도, 최소온도가 45도로부터 점차 온도 변화폭이 감소하는 것을 알 수 있다.
상기와 같이 온도 변화폭(즉, 동작온도변화량(dT))이 클 경우, 전력반도체 소자의 수명을 감소시키는 데 큰 영향이 있다. 따라서 전력반도체 소자의 수명을 연장시키기 위해서는 가능한 한 조금이라도 더 동작온도변화량(dT)(즉, 온도 변화폭)을 낮춰야 한다.
이에 따라 본 실시예에는 철도차량(또는 전동기) 속도에 대응하여 스위칭주파수를 변화시키면서 기존 대비 동작온도변화량(dT)(즉, 온도 변화폭)을 낮춤으로써 추진인버터의 전력반도체 소자의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 특징이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치는, 속도 판단부(110), 초기 스위칭주파수 선정부(120), 가변 스위칭주파수 선정부(130), 스위칭주파수 제한부(140), 및 구동부(150)를 포함한다.
상기 속도 판단부(110)는 철도차량의 속도를 판단(또는 검출)한다.
예컨대 상기 철도차량의 속도는 기 장착된 속도 검출 센서(미도시)를 통해 판단(또는 검출)하거나, 상위의 차량 제어부(미도시)에서 검출된 속도 정보를 전달받아 판단할 수도 있다.
상기 초기 스위칭주파수 선정부(120)는 철도차량의 0 속도일 때 지정된 최소 스위칭주파수를 선정(또는 설정)한다.
상기 가변 스위칭주파수 선정부(130)는 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 가변(또는 증가)시켜 선정(또는 설정)한다.
예컨대 상기 최소 스위칭주파수 또는 상기 철도차량의 차속에 대응하는 스위칭주파수는 내부 메모리(미도시)에 룩업 테이블 형태로 미리 저장될 수 있다.
상기 스위칭주파수 제한부(140)는 상기 가변 스위칭주파수 선정부(130)에서 증가하는 스위칭 주파수가 지정된 스위칭주파수 제한 값보다 증가하지 않도록 스위칭주파수를 제한한다.
상기 구동부(150)는 철도차량의 속도(예 : 0 속도인 경우 및 0 속도가 아닌 경우)에 대응하여 상기 초기 스위칭주파수 선정부(120) 및 상기 가변 스위칭주파수 선정부(130)에서 선정(또는 설정)된 스위칭주파수를 기반으로 전력반도체 소자(미도시)를 스위칭시킨다.
이때 상기 속도 판단부(110), 상기 초기 스위칭주파수 선정부(120), 상기 가변 스위칭주파수 선정부(130), 및 상기 스위칭주파수 제한부(140)의 기능은 제어부(200)에 통합되어 구현될 수도 있다. 이에 따라 상기 제어부(200)가 상기 구성요소(110 ~ 140)의 각 기능을 소프트웨어적으로 통합 제어할 수도 있다.
상술한 바와 같이 전력반도체 소자의 동작온도변화량(dT)을 감소시키기 위해서는 스위칭주파수의 변경이 필요하다.
상기 전력반도체 소자의 동작온도변화량(dT)과 스위칭주파수의 관계는 전력반도체 소자의 손실과 열 등가저항을 통해서 계산될 수 있다(도 4 참조).
도 4는 상기 도 2에 있어서, 전력반도체 소자의 RC 4차 열모델(foster thermal model)을 보인 예시도이다. 참고로 상기 전력반도체 소자(IGBT)의 손실(P IGBT )은 도통손실(P IGBT,con )과 스위칭손실(P IGBT,sw )로 구성되며 아래의 수학식 2 및 수학식 3과 같이 계산된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서, V CE(sat) 은 IGBT 데이터시트 상에 전류-V CE 그래프 상에서 전류축과 만나는 전압, R o 는 전류-V CE 그래프의 기울기, I c 는 IGBT를 통해 흐르는 전류이며, D는 IGBT의 통류율이며, E on 과 E off 는 V dc,test 조건에서 테스트되어 데이터시트 상에 명시된 값이고, V dc,real 은 실제 사용된 직류단 전압이다.
IGBT의 온도는 그림 4와 같이 손실(P IGBT )과 열등가저항(Z th )의 곱으로 계산되며 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
이때 도통손실(P IGBT,con )을 감소시키기 위해서는 전류(Ic)와 통류율(D)을 감소시켜야 하나 이럴 경우 추진인버터는 요구하는 토크 성능을 낼 수 없게 된다.
따라서 도통손실(P IGBT,con )은 감소시킬 수 없다.
하지만 스위칭손실(P IGBT,sw )과 관련된 변수들 중 스위칭 주파수(f sw )는 추진인버터가 요구하는 토크 성능과 관련이 없는 것으로 변경이 가능하다.
한편 상기 동작온도변화량(dT)을 감소시키기 위해서는 전력반도체 소자(IGBT)의 온도(T IGBT (t))의 최대 값을 낮게 유지시켜야 한다.
상기 수학식 4에서 열 등가저항(Z th )은 저항(R)과 커패시터(C)로 구성된 필터 해석되며, IGBT 손실(P IGBT )은 필터의 입력 값으로 해석될 수 있다.
그리고 IGBT의 온도(T IGBT (t))는 필터 출력에 해당하므로, 최대 값을 계산하기 위해서는 입력 값인 IGBT 손실(P IGBT )의 최대 값이 필요하며, IGBT 손실(P IGBT )의 변화모양은 전류(Ic)의 모양과 동일하기 때문에 필터인 열 등가저항(Z th )의 이득 및 위상지연이 필요하다.
여기서 상기 IGBT 손실(P IGBT )의 최대 값은 전류(Ic)가 최대가 되는 지점으로 정현파 전류가 인가되므로 π/2 지점이다. 그리고 필터인 열 등가저항(Z th )의 이득 및 위상지연은 전류의 기본파 주파수(f b )에 따라 계산되어야 하며, 아래의 수학식 5, 6과 같은 함수로 표현될 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
상기 수학식 들을 이용하면 IGBT의 최대온도(T IGBT,max )는 다음 수학식 7과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00007
여기서 I c (t)는 정형파 함수로 I·sin(ωt)로 나타낼 수 있다.
위 수학식에서 최대온도(T IGBT,max )를 유지하고자 하는 동작온도변화량(dT)으로 선정하여 스위칭주파수(f sw )로 나타내면 다음 수학식 8과 같다.
Figure pat00008
상기 수학식 8을 적용할 경우 기본파 주파수가 낮으면 스위칭주파수도 낮아지게 되는데, 스위칭주파수가 너무 낮은 경우 전동기 제어가 어려운 점을 고려하여 제어 가능한 범위에 있는 최소 스위칭주파수를 선정하여 스위칭주파수가 이하로 내려가는 것을 방지한다.
상기 수학식 8은 아래의 수학식 9와 같이 비례적으로도 표현가능하다.
Figure pat00009
여기서, K a 는 등가상수이다.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 상기 수학식 9에 따라 스위칭주파수를 변경하였을 경우 전력반도체 소자의 온도 변화를 그래프로 보인 예시도이다.
즉, 도 3은 본 실시예에 따라 철도차량의 저속 영역에서 추진인버터의 스위칭주파수를 변경하여 구동할 경우의 전력반도체 소자의 온도 변화를 설명하기 위하여 보인 그래프의 예시도이다. 도 3의 (a)는 전동기속도(RPM), (b)는 추진인버터의 c상전류, (c)는 스위칭주파수(Fsw), 그리고 (d)는 c상 상단 스위치온도(junction temperature)를 보인 그래프이다. 이때 최소 스위칭주파수는 400Hz 이다.
도 3의 (d)에 도시된 그래프와 도 1의 (d)에 도시된 그래프를 비교해 보면, 2초 내지 4초 구간에서 온도 변화폭(즉, 동작온도변화량(dT))은, 최대온도가 53도, 최소온도가 45도로부터 점차 온도 변화폭이 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 초기 동작온도변화량(dT)이 30% 이상 감소된 것을 알 수 있다.
상기와 같이 본 실시예는 운전조건에 따라서 제어성능에 영향이 없도록, 전력반도체 소자의 스위칭 주파수만을 변경하여 동작온도변화량(dT)(즉, 온도 변화폭)이 작게 조절함으로써, 이를 통해 전력반도체 수명을 연장하고 히트파이프의 크기도 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
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. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
110 : 속도 판단부
120 : 초기 스위칭주파수 선정부
130 : 가변 스위칭주파수 선정부
140 : 스위칭주파수 제한부
150 : 구동부
200 : 제어부

Claims (9)

  1. 철도차량의 속도를 판단하는 속도 판단부;
    상기 철도차량이 0 속도일 때 지정된 최소 스위칭주파수를 선정하는 초기 스위칭주파수 선정부;
    상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시켜 선정하는 가변 스위칭주파수 선정부; 및
    상기 철도차량의 속도가 0 속도인 경우 및 0 속도가 아닌 경우에 대응하여 상기 초기 스위칭주파수 선정부 및 상기 가변 스위칭주파수 선정부에서 선정된 스위칭주파수를 기반으로 전력반도체 소자를 스위칭시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 스위칭주파수 선정부에서 증가하는 스위칭 주파수가 지정된 스위칭주파수 제한 값보다 증가하지 않도록 스위칭주파수를 제한하는 스위칭주파수 제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 속도 판단부, 상기 초기 스위칭주파수 선정부, 상기 가변 스위칭주파수 선정부의 기능을 통합하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 스위칭주파수 제한부의 기능을 포함하여 구현되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 철도차량이 0 속도인 경우의 최소 스위칭주파수는 400Hz인 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 스위칭주파수 제한 값은,
    800Hz인 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 장치.
  6. 제어부가 철도차량의 속도를 판단하는 단계;
    상기 제어부가 상기 철도차량이 0 속도일 때 지정된 최소 스위칭주파수를 선정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시켜 선정하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 철도차량의 속도가 0 속도인 경우 및 0 속도가 아닌 경우에 대응하여 선정된 스위칭주파수를 기반으로 구동부를 통해 전력반도체 소자를 스위칭시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 0 속도에 있던 철도차량의 차속이 증가함에 따라 이에 대응하여 스위칭주파수를 증가시키되, 상기 증가하는 스위칭 주파수가 지정된 스위칭주파수 제한 값보다 증가하지 않도록 스위칭주파수를 제한하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 철도차량이 0 속도인 경우의 최소 스위칭주파수는 400Hz인 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 스위칭주파수 제한 값은,
    800Hz인 것을 특징으로 하는 철도차량용 추진인버터의 전력반도체 소자 제어 방법.
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