KR20220069157A - Apparatus for supplying power for passing rail dead section - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an apparatus for supplying power for passing a rail dead section and a method thereof. According to the present invention, the apparatus for supplying power for passing a rail dead section comprises: a main circuit breaker controlling a high-tension AC power supplied from a power supply unit; an AC/DC inverter converting the high-tension AC power supplied from the power supply unit into a high-tension DC power; a bidirectional DC/DC converter converting the high-tension DC power converted in the AC/DC inverter into a low-tension DC power or converting a low-tension DC power into a high-tension DC power; a first voltage measuring unit measuring a first charge voltage of a high-tension capacitor mediated by an output end of the AC/DC inverter and charging and smoothing the high-tension DC power; a second voltage measuring unit measuring a second charge voltage of a low-tension capacitor mediated by an output end of the bidirectional DC/DC converter and charging and smoothing the low-tension DC power; an early charging unit parallelly connected to the main circuit breaker and charging the high-tension capacitor in the early stage of operation; and a control unit reversely driving the bidirectional DC/DC converter when an operation signal is inputted, and if the first charge voltage exceeds a trolley voltage, stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter and inputting the main circuit breaker. The apparatus for supplying power for passing a rail dead section and a method thereof are capable of rapidly providing convenience apparatuses.

Description

철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치 및 그 방법{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER FOR PASSING RAIL DEAD SECTION}Electric power supply device and method for passing the railway insulation section {APPARATUS FOR SUPPLYING POWER FOR PASSING RAIL DEAD SECTION}

본 발명은 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연구간을 통과한 후 기동 시 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동하여 저압 커패시터를 통해 AC/DC 컨버터의 후단에 구비된 고압 커패시터를 빠르게 충전하여 돌입전류를 최소화할 수 있어 빠른 재기동으로 견인력을 확보할 수 있도록 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply device and a method for passing through an insulation section of a railway, and more particularly, to an AC/DC converter through a low-voltage capacitor by driving a bidirectional DC/DC converter in the reverse direction when starting after passing through an insulation section. To a power supply apparatus and method for passing through an insulation section of a railway, which can minimize inrush current by rapidly charging a high-voltage capacitor provided at the rear end, thereby securing traction through a quick restart.

일반적으로, 철로 절연구간은 두 역 사이의 지하철 또는 전철의 전압공급 방식이 다르거나 전압의 차이가 발생하는 경우 일시적으로 전압공급이 차단되는 구간을 의미한다.In general, the railway insulation section means a section in which the voltage supply is temporarily cut off when the voltage supply method of the subway or train between two stations is different or when a voltage difference occurs.

즉, 직류 급전과 교류 급전으로 전력공급이 방식이 다른 경우, 동일한 종류의 전류인 경우 전압 차이가 있는 경우, 교류 구간에서 교류의 위상차이가 발생하는 경우 등에서 각 구간 사이에 절연구간이 존재하게 된다. In other words, when the method of power supply is different between DC feeding and AC feeding, when there is a voltage difference in the case of the same type of current, when a phase difference of AC occurs in the AC section, etc., there is an insulation section between each section. .

이러한 절연구간에서는 전력을 공급받지 못하므로 열차는 진행하던 관성으로 절연구간을 통과하게 된다. Since no power is supplied to the insulated section, the train passes through the insulated section due to inertia.

즉, 이 절연구간을 역행 상태로 진입하게 될 경우 무가압 상태에서 갑자기 가압 상태로 이전하게 되면서 스파크가 발생하게 되어 화재 및 장비 손상의 우려가 있기에 타행(동력에 의하지 않고 스스로의 운동에너지로 움직임) 상태로 통과해야만 한다.In other words, when entering this insulation section into a retrograde state, it suddenly moves from no-pressurized state to pressurized state, and sparks are generated and there is a risk of fire and equipment damage. must pass through

따라서 절연구간의 앞에는 절연구간을 예고하여 타행 운전을 하도록 절연예고표지, 타행표지 및 절연표지(절연구간 시작)가 약 150~200m 간격으로 설치되며, 절연구간을 완전히 벗어난 지점에 동력을 넣고 가속 주행이 가능한 지점을 알리는 역행표지가 설치된다. Therefore, in front of the insulated section, insulated notice signs, rudder signs, and insulation signs (starting between insulation sections) are installed at intervals of about 150 to 200 m so that the insulated section can be foretold and driven. A retrograde sign indicating this possible point will be installed.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1456531호(2014.10.31. 공고, 철로 절연구간 운행 자동제어방법)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1456531 (2014.10.31. Announcement, automatic control method for operation of an insulated railroad section).

이와 같은 절연구간에서 열차는 최소한의 전원만을 가동하고 절연구간을 통과한 후 열차에 빠른 전력공급을 통해 신속히 객실의 조명 및 냉난방기를 작동시켜 고객의 편의성을 향상시킬 수 있다. In such an insulated section, the train operates only a minimum of power, passes through the insulated section, and then quickly supplies power to the train to quickly operate the lighting and air conditioner in the cabin, thereby improving customer convenience.

즉, 절연구간 표지 전에 주회로 차단기(MCB)를 차단하여 열차의 전력공급을 중단시켜 타행운전으로 절연구간을 통과한 후 역행표지 이후에 주회로 차단기를 다시 투입하여 열차에 전력을 공급하게 된다. That is, the main circuit breaker (MCB) is cut off before the insulated section mark to stop the power supply of the train, and after passing through the insulated section by other driving, the main circuit breaker is put back in after the retrograde sign to supply power to the train.

절연구간을 주회로 차단기가 차단되는 구간에서는 열차에 전력이 공급되지 않기 때문에 AC/DC 인버터의 후단에 병렬로 연결된 고압 커패시터의 전압은 병렬로 연결된 밸런싱 저항에 의해 감소하게 된다. Since power is not supplied to the train in the section where the main circuit breaker is blocked in the insulation section, the voltage of the high-voltage capacitor connected in parallel to the rear end of the AC/DC inverter is reduced by the balancing resistor connected in parallel.

따라서 절연구간을 통과한 후 고압 커패시터의 전압이 가선전압 보다 낮은 상태에서 주회로 차단기를 투입하게 되면 큰 돌입전류가 흐르게 되면서 AC/DC 인버터의 전력 반도체와 커패시터가 파손될 수 있기 때문에 돌입전류를 방지하기 위한 초기 충전회로 동작이 필요하다. Therefore, if the main circuit breaker is turned on when the voltage of the high-voltage capacitor is lower than the overhead voltage after passing through the insulation section, a large inrush current flows and the power semiconductor and capacitor of the AC/DC inverter may be damaged. For the initial charging circuit operation is required.

즉, 절연구간을 통과하는 열차는 타행운전을 하게 되고 재기동 시점 전까지 전력이 공급되지 않기 때문에 고압 커패시터의 전압과 DC/DC 컨버터의 후단에 구비된 저압 커패시터의 전압은 감소하게 되어 재기동 시 고압 커패시터의 전압이 가선전압보다 낮아지게 된다. That is, since the train passing through the insulated section is driven and power is not supplied until the time of restart, the voltage of the high-voltage capacitor and the voltage of the low-voltage capacitor provided at the rear end of the DC/DC converter are reduced. The voltage will be lower than the line voltage.

따라서 재기동 시 초기 충전회로를 동작시켜 고압 커패시터를 충전시킨 후 주회로 차단기를 투입한다. 이후 AC/DC 인버터와 DC/DC 컨버터를 순차적으로 제어하여 전원을 공급한다. Therefore, when restarting, the initial charging circuit is operated to charge the high-voltage capacitor, and then the main circuit breaker is turned on. Thereafter, the AC/DC inverter and the DC/DC converter are sequentially controlled to supply power.

이와 같이 초기 충전회로를 사용한 재기동 방법은 초기 충전회로의 저항을 통해 고압 커패시터를 서서히 충전하기 때문에 충전 시간이 오래 걸려 열차에 견인력이 투입되기까지 오랜 시간이 필요하게 되어 객실의 조명 및 냉난방기 작동까지 긴 시간이 필요한 문제점이 있다. In this way, the restart method using the initial charging circuit gradually charges the high-voltage capacitor through the resistance of the initial charging circuit, so it takes a long time to charge, so it takes a long time for the traction force to be applied to the train. There is a problem that takes time.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 절연구간을 통과한 후 기동 시 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동하여 저압 커패시터를 통해 AC/DC 컨버터의 후단에 구비된 고압 커패시터를 빠르게 충전하여 돌입전류를 최소화할 수 있어 빠른 재기동으로 견인력을 확보할 수 있도록 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been devised to improve the above problems, and an object of the present invention according to one aspect is to drive a bidirectional DC/DC converter in the reverse direction when starting after passing through an insulation section to use an AC/DC converter through a low-voltage capacitor An object of the present invention is to provide a power supply device and a method for passing through an insulation section of a railway that can minimize the inrush current by rapidly charging the high-voltage capacitor provided at the rear end of the circuit, thereby securing traction through a quick restart.

본 발명의 일 측면에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치는, 전원부에서 공급되는 고압 교류전원을 단속하는 주회로 차단기; 전원부에서 공급되는 고압 교류전원을 고압 직류전원으로 변환하는 AC/DC 인버터; AC/DC 인버터에서 변환된 고압 직류전원을 저압 직류전원으로 변환하거나 저압 직류전원을 고압 직류전원으로 양방향 변환하는 양방향 DC/DC 컨버터; AC/DC 인버터의 출력단에 매개되어 고압 직류전원을 충전하여 평활시키는 고압 커패시터의 제1 충전전압을 측정하는 제1 전압측정부; 양방향 DC/DC 컨버터의 출력단에 매개되어 저압 직류전원을 충전하여 평활시키는 저압 커패시터의 제2 충전전압을 측정하는 제2 전압측정부; 주회로 차단기와 병렬로 연결되어 기동 초기에 고압 커패시터를 충전하기 위한 초기 충전부; 및 기동신호가 입력될 경우 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시킨 후 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우, 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키고 주회로 차단기를 투입하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A power supply device for passing through an insulation section of a railway according to an aspect of the present invention includes: a main circuit breaker for intermittent high-voltage AC power supplied from a power source; an AC/DC inverter that converts high-voltage AC power supplied from the power supply into high-voltage DC power; a bidirectional DC/DC converter that converts the high-voltage DC power converted by the AC/DC inverter into low-voltage DC power or bi-directionally converts low-voltage DC power into high-voltage DC power; a first voltage measuring unit for measuring a first charging voltage of a high-voltage capacitor that is mediated by the output terminal of the AC/DC inverter to charge and smooth the high-voltage DC power; a second voltage measuring unit for measuring a second charging voltage of the low-voltage capacitor that is mediated through the output terminal of the bidirectional DC/DC converter to charge and smooth the low-voltage DC power; an initial charging unit connected in parallel with the main circuit breaker to charge the high-voltage capacitor at the initial stage of operation; and a control unit for driving the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction when a start signal is input and then stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter and closing the main circuit breaker when the first charging voltage exceeds the overhead voltage characterized in that

본 발명에서 제어부는, 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시킨 후 제2 충전전압이 설정전압 미만인 경우, 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키고, 초기 충전부를 구동시킨 후 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우, 주회로 차단기를 투입하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, when the second charging voltage is less than the set voltage after driving the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction, the control unit stops the driving of the bidirectional DC/DC converter, and after driving the initial charging unit, the first charging voltage is applied When the voltage is exceeded, it is characterized in that the main circuit breaker is turned on.

본 발명에서 제어부는, 주회로 차단기를 투입한 후 초기 충전부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit is characterized in that it stops the driving of the initial charging unit after inputting the main circuit breaker.

본 발명에서 제어부는, 주회로 차단기를 투입한 후 AC/DC 인버터를 구동시키고, 양방향 DC/DC 컨버터를 정방향으로 구동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the controller drives the AC/DC inverter after turning on the main circuit breaker, and drives the bidirectional DC/DC converter in the forward direction.

본 발명의 다른 측면에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법은, 가동신호가 입력될 경우 제어부가 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시켜 양방향 DC/DC 컨버터의 출력단에 매개된 저압 커패시터의 제2 충전전압으로 AC/DC 인버터의 출력단에 매개된 고압 커패시터를 충전시키는 단계; 제어부가 고압 커패시터의 제1 충전전압과 가선전압을 비교하는 단계; 제어부가 제1 충전전압과 가선전압을 비교하여 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키는 단계; 및 제어부가 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시킨 후 주회로 차단기를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, in a control method of a power supply device for passing through an insulation section of a railway, when an operation signal is input, the control unit drives the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction to operate the low voltage mediated by the output terminal of the bidirectional DC/DC converter. charging the high-voltage capacitor mediated in the output terminal of the AC/DC inverter with the second charging voltage of the capacitor; Comparing, by the controller, the first charging voltage of the high-voltage capacitor and the overhead voltage; comparing, by the controller, the first charging voltage and the overhead line voltage and stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter when the first charging voltage exceeds the overhead line voltage; and inputting the main circuit breaker after the controller stops the driving of the bidirectional DC/DC converter.

본 발명은 제어부가 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시킨 후 제2 충전전압과 설정전압을 비교하는 단계; 제어부가 제2 충전전압과 설정전압을 비교하여 제2 충전전압이 설정전압 미만인 경우 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키는 단계; 제어부가 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시킨 후 초기 충전부를 구동시키는 단계; 제어부가 초기 충전부를 구동시킨 후 고압 커패시터의 제1 충전전압과 가선전압을 비교하는 단계; 및 제어부가 제1 충전전압과 가선전압을 비교하여 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우 주회로 차단기를 투입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Comparing the second charging voltage and the set voltage after the controller drives the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction; Comparing, by the controller, the second charging voltage and the set voltage and stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter when the second charging voltage is less than the set voltage; driving the initial charging unit after the controller stops the driving of the bidirectional DC/DC converter; comparing, by the controller, the first charging voltage of the high-voltage capacitor and the overhead voltage after driving the initial charging unit; and when the controller compares the first charging voltage with the overhead line voltage and turns on the main circuit breaker when the first charging voltage exceeds the overhead voltage.

본 발명은 주회로 차단기를 투입한 후 초기 충전부의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that it further comprises the step of stopping the driving of the initial charging unit after inputting the main circuit breaker.

본 발명은 제어부가 주회로 차단기를 투입한 후 AC/DC 인버터를 구동시키고, 양방향 DC/DC 컨버터를 정방향으로 구동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that it further comprises; after the controller turns on the main circuit breaker, driving the AC/DC inverter, and driving the bidirectional DC/DC converter in the forward direction.

본 발명의 일 측면에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치 및 그 방법은 절연구간을 통과한 후 기동 시 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동하여 저압 커패시터를 통해 AC/DC 컨버터의 후단에 구비된 고압 커패시터를 빠르게 충전하여 돌입전류를 최소화할 수 있어 빠른 재기동으로 견인력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 조명 및 냉난방 장치 등의 편의장치를 빠르게 제공할 수 있다. A power supply apparatus and method for passing an insulation section of a railway according to an aspect of the present invention are provided at the rear end of the AC/DC converter through a low-voltage capacitor by driving the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction when starting after passing through the insulation section It is possible to minimize the inrush current by quickly charging the high-voltage capacitor, which not only secures traction through a quick restart, but also provides convenience devices such as lighting and heating and cooling equipment quickly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치를 나타낸 회로 구성도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 작동을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a block diagram illustrating a power supply device for passing through an insulation section of a railway according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit configuration diagram illustrating a power supply device for passing through an insulation section of a railway according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are circuit diagrams for explaining the operation of the power supply for passing the railway insulation section according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating a simulation result of a power supply device for passing an insulation section of a railway according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart for explaining a method of controlling a power supply device for passing an insulation section of a railway according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치 및 그 방법을 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a power supply apparatus and a method thereof for passing the railway insulation section according to the present invention will be described. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치를 나타낸 회로 구성도이며, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 작동을 설명하기 위한 회로 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다. 1 is a block diagram showing a power supply device for passing through a railway insulation section according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit showing a power supply device for passing a railway insulation section according to an embodiment of the present invention 3 to 6 are circuit diagrams for explaining the operation of the power supply for passing the railway insulation section according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a railway according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the simulation result of the power supply for passing the insulation section.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치는, 주회로 차단기(30), AC/DC 인버터(40), 양방향 DC/DC 컨버터(50), 제1 전압측정부(52), 제2 전압측정부(54), 초기 충전부(20) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다. As shown in Figures 1 and 2, the power supply for passing the railway insulation section according to an embodiment of the present invention is a main circuit breaker 30, an AC/DC inverter 40, a bidirectional DC/DC converter ( 50 ), a first voltage measuring unit 52 , a second voltage measuring unit 54 , an initial charging unit 20 , and a control unit 60 .

주회로 차단기(30)는 전원부(10)에서 공급되는 25kV의 고압 교류전원을 단속할 수 있다. The main circuit breaker 30 may intermittently intermittently high-voltage AC power of 25 kV supplied from the power supply unit 10 .

AC/DC 인버터(40)는 전원부(10)에서 공급되는 25kV의 고압 교류전원을 42kV의 고압 직류전원으로 변환한다. The AC/DC inverter 40 converts the high-voltage AC power of 25 kV supplied from the power supply unit 10 into the high-voltage DC power of 42 kV.

양방향 DC/DC 컨버터(50)는 AC/DC 인버터(40)에서 변환된 42kV의 고압 직류전원을 1.5kV의 저압 직류전원으로 변환하거나 저압 직류전원을 고압 직류전원으로 양방향 변환할 수 있다. The bidirectional DC/DC converter 50 may convert 42 kV high voltage DC power converted by the AC/DC inverter 40 into 1.5 kV low voltage DC power or bi-directionally convert low voltage DC power into high voltage DC power.

제1 전압측정부(52)는 AC/DC 인버터(40)의 출력단에 매개되어 고압 직류전원을 충전하여 평활시키는 고압 커패시터(CH)의 제1 충전전압을 측정하여 제어부(60)에 제공할 수 있다. The first voltage measuring unit 52 measures the first charging voltage of the high-voltage capacitor ( CH ) that is mediated by the output terminal of the AC/DC inverter 40 to charge and smooth the high-voltage DC power supply to the control unit 60. can

제2 전압측정부(54)는 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 출력단에 매개되어 저압 직류전원을 충전하여 평활시키는 저압 커패시터(CL)의 제2 충전전압을 측정하여 제어부(60)에 제공할 수 있다. The second voltage measuring unit 54 measures the second charging voltage of the low-voltage capacitor C L , which is mediated by the output terminal of the bidirectional DC/DC converter 50 to charge and smooth the low-voltage DC power, and provides it to the control unit 60 . can do.

초기 충전부(20)는 주회로 차단기(30)와 병렬로 연결되어 기동 초기에 고압 커패시터(CH)를 충전하기 위해 충전스위치(DS)와 충전저항(Rc)이 직렬로 구성된다. The initial charging unit 20 is connected in parallel with the main circuit breaker 30 so that the charging switch DS and the charging resistor Rc are configured in series to charge the high-voltage capacitor CH at the initial stage of operation.

제어부(60)는 절연구간을 통과한 후 기동신호가 입력될 경우 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 역방향으로 구동시켜 저압 커패시터(CL)의 충전전압으로 고압 커패시터(CH)를 충전하여 제1 충전전압이 가선전압인 25kV를 초과하는 경우 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 구동을 정지시켜 충전 제어를 종료한 후 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원을 공급할 수 있다. When the start signal is input after passing through the insulation section, the control unit 60 drives the bidirectional DC/DC converter 50 in the reverse direction to charge the high-voltage capacitor C H with the charging voltage of the low-voltage capacitor C L to produce 1 When the charging voltage exceeds 25 kV, which is the overhead voltage, the driving of the bidirectional DC/DC converter 50 is stopped to terminate the charging control, and then the main circuit breaker 30 may be turned on to supply power.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 절연구간을 통과하는 중에는 주회로 차단기(30)가 차단되어 전원공급이 중지된 상태로, 고압 커패시터(CH)와 저압 커패시터(CL)는 절연구간 진입 전 충전된 상태에서 방전이 이루어지게 된다. That is, as shown in FIG. 3, while passing through the insulation section, the main circuit breaker 30 is blocked and the power supply is stopped, and the high-voltage capacitor ( CH ) and the low-voltage capacitor ( CL ) are connected before entering the insulation section. Discharge occurs in a charged state.

이후 절연구간을 통과하여 기동신호가 입력되면 도 4에 도시된 바와 같이 제어부(60)는 고압 커패시터(CH)의 충전을 위해 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 역방향으로 구동시켜 저압 커패시터(CL)의 충전전원으로 고압 커패시터(CH)를 가선전압으로 충전한다. After that, when a start signal is input through the insulation section, as shown in FIG. 4 , the control unit 60 drives the bidirectional DC/DC converter 50 in the reverse direction to charge the high-voltage capacitor C H to the low-voltage capacitor C The high-voltage capacitor ( CH ) is charged with the overhead voltage with the charging power of L ).

이후 고압 커패시터(CH)가 가선전압으로 충전될 경우 제어부(60)는 도 5에 도시된 바와 같이 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 구동을 정지시킨 후 도 6에 도시된 바와 같이 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원부(10)의 가선전압을 공급하게 된다. Then, when the high-voltage capacitor ( CH ) is charged with the overhead voltage, the control unit 60 stops the driving of the bidirectional DC/DC converter 50 as shown in FIG. 5 and then the main circuit breaker as shown in FIG. (30) is input to supply the overhead voltage of the power supply unit (10).

본 실시예에 따른 전원 공급장치를 시뮬레이션한 결과 도 7에 도시된 바와 같이 초기 충전시간도 줄일 수 있을 뿐만 아니라 주회로 차단기(30)의 투입 시 돌입전류의 발생도 줄어든 상태를 확인할 수 있다. As a result of simulating the power supply device according to the present embodiment, it can be seen that not only the initial charging time can be reduced as shown in FIG. 7 , but also the generation of inrush current when the main circuit breaker 30 is turned on is reduced.

여기서, 제어부(60)는 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 역방향으로 구동시킨 후 저압 커패시터(CL)의 충전전압인 제2 충전전압이 설정전압 미만인 경우 저압 커패시터(CL)로 고압 커패시터(CH)를 충전시킬 수 없기 때문에 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 구동을 정지시키고, 초기 충전부(20)를 구동시켜 고압 커패시터(CH)를 충전시킬 수 있다. Here, the control unit 60 drives the bidirectional DC/DC converter 50 in the reverse direction, and then, when the second charging voltage, which is the charging voltage of the low-voltage capacitor C L , is less than the set voltage, the low-voltage capacitor C L is converted to the high-voltage capacitor ( Since the C H ) cannot be charged, the driving of the bidirectional DC/DC converter 50 is stopped, and the initial charging unit 20 is driven to charge the high-voltage capacitor C H .

이때 설정전압은 저압 커패시터(CL) 공칭값의 10%로 설정할 수 있다. At this time, the set voltage may be set to 10% of the nominal value of the low voltage capacitor ( CL ).

초기 충전부(20)를 구동시킨 후 고압 커패시터(CH)의 충전전압인 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원을 공급한 후 초기 충전부(20)의 구동을 정지시켜 초기 충전구동을 종료할 수 있다. After driving the initial charging unit 20 , when the first charging voltage, which is the charging voltage of the high-voltage capacitor C H , exceeds the overhead voltage, the main circuit breaker 30 is turned on to supply power, and then the initial charging unit 20 . The initial charging operation may be terminated by stopping the driving.

이후 제어부(60)는 주회로 차단기(30)를 투입한 후 AC/DC 인버터(40)를 구동시키고, 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 정방향으로 구동시켜 정상적으로 전원을 공급할 수 있다. After that, the control unit 60 drives the AC/DC inverter 40 after turning on the main circuit breaker 30 , and drives the bidirectional DC/DC converter 50 in the forward direction to supply power normally.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치에 따르면, 절연구간을 통과한 후 기동 시 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동하여 저압 커패시터를 통해 AC/DC 컨버터의 후단에 구비된 고압 커패시터를 빠르게 충전하여 돌입전류를 최소화할 수 있어 빠른 재기동으로 견인력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 조명 및 냉난방 장치 등의 편의장치를 빠르게 제공할 수 있다. As described above, according to the power supply device for passing through the railway insulation section according to the embodiment of the present invention, the bidirectional DC/DC converter is driven in the reverse direction when starting after passing through the insulation section, and the AC/DC converter through the low voltage capacitor The inrush current can be minimized by quickly charging the high-voltage capacitor provided at the rear end of the device, so it is possible to not only secure traction through a quick restart, but also provide convenience devices such as lighting and heating and cooling devices.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 8 is a flowchart for explaining a method of controlling a power supply device for passing an insulation section of a railway according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법에서는, 제어부(60)가 절연구간을 통과한 후 기동신호의 입력을 판단한다(S10). As shown in FIG. 8 , in the control method of the power supply device for passing the railway insulation section according to an embodiment of the present invention, the control unit 60 determines the input of the start signal after passing the insulation section (S10) .

S10 단계에서 기동신호의 입력을 판단하여 기동신호가 입력될 경우, 제어부(60)는 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 역방향으로 구동시켜 저압 커패시터(CL)의 충전전압으로 고압 커패시터(CH)를 충전한다(S20). When the start signal is input by determining the input of the start signal in step S10, the control unit 60 drives the bidirectional DC/DC converter 50 in the reverse direction to convert the low voltage capacitor C L to the charging voltage of the high voltage capacitor CH ) is charged (S20).

S20 단계에서 고압 커패시터(CH)를 충전시킨 후 제어부(60)는 제2 전압측정부(54)로부터 입력된 저압 커패시터(CL)의 충전전압인 제2 충전전압이 설정전압을 초과하는지 판단한다(S30). After charging the high-voltage capacitor ( CH ) in step S20, the control unit 60 determines whether the second charging voltage, which is the charging voltage of the low-voltage capacitor ( CL ) input from the second voltage measuring unit 54, exceeds the set voltage do (S30).

여기서 설정전압은 저압 커패시터(CL) 공칭값의 10%로 설정할 수 있다. Here, the set voltage may be set to 10% of the nominal value of the low voltage capacitor ( CL ).

S30 단계에서 제2 충전전압이 설정전압을 초과하는지 판단하여 제2 충전전압이 설정전압을 초과하는 경우, 제어부(60)는 고압 커패시터(CH)의 충전전압을 측정한 제1 전압측정부(52)로부터 입력된 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는지 판단한다(S40). In step S30, it is determined whether the second charging voltage exceeds the set voltage, and when the second charging voltage exceeds the set voltage, the control unit 60 controls the first voltage measuring unit ( 52), it is determined whether the input first charging voltage exceeds the overhead voltage (S40).

S40 단계에서 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우, 제어부(60)는 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 구동을 정지시켜 충전제어를 종료한다(S50). When the first charging voltage exceeds the overhead voltage in step S40, the control unit 60 stops the driving of the bidirectional DC/DC converter 50 to end the charging control (S50).

S50 단계에서 충전제어를 종료한 후 제어부(60)는 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원을 공급한다(S60). After terminating the charging control in step S50, the control unit 60 supplies power by turning on the main circuit breaker 30 (S60).

한편, S30 단계에서 제2 충전전압이 설정전압을 초과하는지 판단하여 제2 충전전압이 설정전압 이하인 경우, 저압 커패시터(CL)의 충전전원으로 고압 커패시터(CH)를 충전시킬 수 없어 제어부(60)는 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 구동을 정지시킨다(S70). On the other hand, in step S30, it is determined whether the second charging voltage exceeds the set voltage, and when the second charging voltage is less than or equal to the set voltage, the high-voltage capacitor CH cannot be charged with the charging power of the low-voltage capacitor C L , so that the control unit 60 ) stops the driving of the bidirectional DC/DC converter 50 (S70).

S70 단계에서 양방향 DC/DC 컨버터(50)의 구동을 정지시킨 후 제어부(60)는 초기 충전부를 구동시킨다(S80). After stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter 50 in step S70, the control unit 60 drives the initial charging unit (S80).

S80 단계에서 초기 충전부(20)를 구동시켜 고압 커패시터(CH)를 충전시킨 후 제1 전압측정부(52)로부터 입력된 제1 충전전압과 가선전압을 비교한다(S90). After driving the initial charging unit 20 to charge the high-voltage capacitor (CH) in step S80 , the first charging voltage input from the first voltage measuring unit 52 is compared with the overhead line voltage ( S90 ).

S90 단계에서 제1 충전전압과 가선전압을 비교한 후 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우, 제어부(60)는 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원을 공급한다(S100). After comparing the first charging voltage and the overhead voltage in step S90, when the first charging voltage exceeds the overhead voltage, the control unit 60 turns on the main circuit breaker 30 to supply power (S100).

S100 단계에서 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원을 공급한 후 제어부(60)는 초기 충전부(20)의 구동을 정지시켜 충전제어를 종료한다(S110). After supplying power by turning on the main circuit breaker 30 in step S100, the control unit 60 stops the driving of the initial charging unit 20 to end the charging control (S110).

이와 같이 주회로 차단기(30)를 투입하여 전원을 공급한 후 제어부(60)는 AC/DC 인버터(40)를 구동시키고, 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 정방향으로 구동시킨다. After supplying power by turning on the main circuit breaker 30 as described above, the control unit 60 drives the AC/DC inverter 40 and drives the bidirectional DC/DC converter 50 in the forward direction.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법에 따르면, 절연구간을 통과한 후 기동 시 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동하여 저압 커패시터를 통해 AC/DC 컨버터의 후단에 구비된 고압 커패시터를 빠르게 충전하여 돌입전류를 최소화할 수 있어 빠른 재기동으로 견인력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 조명 및 냉난방 장치 등의 편의장치를 빠르게 제공할 수 있다.As described above, according to the control method of the power supply device for passing the railway insulation section according to the embodiment of the present invention, the bidirectional DC/DC converter is driven in the reverse direction when starting after passing through the insulation section to AC through the low-voltage capacitor. The inrush current can be minimized by quickly charging the high-voltage capacitor provided at the rear end of the /DC converter, so it is possible to not only secure traction through a quick restart, but also provide convenience devices such as lighting and heating and cooling devices.

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.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDA”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

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. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10 : 전원부 20 : 초기 충전부
30 : 주회로 차단기 40 : AC/DC 인버터
50 : 양방향 DC/DC 컨버터 52 : 제1 전압측정부
54 : 제2 전압측정부 60 : 제어부
CL : 저압 커패시터 CH : 고압 커패시터10: power unit 20: initial charging unit
30: main circuit breaker 40: AC/DC inverter
50: bidirectional DC/DC converter 52: first voltage measuring unit
54: second voltage measurement unit 60: control unit
C L : low voltage capacitor C H : high voltage capacitor

Claims (8)

전원부에서 공급되는 고압 교류전원을 단속하는 주회로 차단기;
상기 전원부에서 공급되는 고압 교류전원을 고압 직류전원으로 변환하는 AC/DC 인버터;
상기 AC/DC 인버터에서 변환된 고압 직류전원을 저압 직류전원으로 변환하거나 저압 직류전원을 고압 직류전원으로 양방향 변환하는 양방향 DC/DC 컨버터;
상기 AC/DC 인버터의 출력단에 매개되어 고압 직류전원을 충전하여 평활시키는 고압 커패시터의 제1 충전전압을 측정하는 제1 전압측정부;
상기 양방향 DC/DC 컨버터의 출력단에 매개되어 저압 직류전원을 충전하여 평활시키는 저압 커패시터의 제2 충전전압을 측정하는 제2 전압측정부;
상기 주회로 차단기와 병렬로 연결되어 기동 초기에 상기 고압 커패시터를 충전하기 위한 초기 충전부; 및
기동신호가 입력될 경우 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시킨 후 상기 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우, 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키고 상기 주회로 차단기를 투입하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치.
a main circuit breaker for intermittent high-voltage AC power supplied from the power supply;
an AC/DC inverter converting the high-voltage AC power supplied from the power supply into high-voltage DC power;
a bidirectional DC/DC converter for converting the high voltage DC power converted by the AC/DC inverter into low voltage DC power or bidirectionally converting the low voltage DC power into high voltage DC power;
a first voltage measuring unit for measuring a first charging voltage of the high-voltage capacitor that is mediated to the output terminal of the AC/DC inverter to charge and smooth the high-voltage DC power;
a second voltage measuring unit for measuring a second charging voltage of the low-voltage capacitor that is mediated through the output terminal of the bidirectional DC/DC converter to charge and smooth the low-voltage DC power;
an initial charging unit connected in parallel with the main circuit breaker to charge the high-voltage capacitor at an initial stage of operation; and
A control unit for driving the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction when a start signal is input and then stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter and closing the main circuit breaker when the first charging voltage exceeds the overhead voltage ; Power supply for passing through the railway insulation section, characterized in that it includes.
 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시킨 후 상기 제2 충전전압이 설정전압 미만인 경우, 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키고, 상기 초기 충전부를 구동시킨 후 상기 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우, 상기 주회로 차단기를 투입하는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치.
According to claim 1, wherein the control unit, when the second charging voltage is less than a set voltage after driving the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction, stops the driving of the bidirectional DC/DC converter, and drives the initial charging unit When the first charging voltage exceeds the overhead voltage after the power supply, the power supply device for passing the railway insulation section, characterized in that the input of the main circuit breaker.
 제 2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 주회로 차단기를 투입한 후 상기 초기 충전부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치.
The power supply device according to claim 2, wherein the control unit stops the driving of the initial charging unit after turning on the main circuit breaker.
 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 주회로 차단기를 투입한 후 상기 AC/DC 인버터를 구동시키고, 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 정방향으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치.
According to claim 1 or 2, wherein the control unit drives the AC/DC inverter after turning on the main circuit breaker, and drives the bidirectional DC/DC converter in a forward direction. power supply for
 가동신호가 입력될 경우 제어부가 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시켜 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 출력단에 매개된 저압 커패시터의 제2 충전전압으로 AC/DC 인버터의 출력단에 매개된 고압 커패시터를 충전시키는 단계;
상기 제어부가 상기 고압 커패시터의 제1 충전전압과 가선전압을 비교하는 단계;
상기 제어부가 상기 제1 충전전압과 가선전압을 비교하여 상기 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키는 단계; 및
상기 제어부가 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시킨 후 주회로 차단기를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법.
When a start signal is input, the control unit drives the bidirectional DC/DC converter in the reverse direction to charge the high voltage capacitor mediated at the output end of the AC/DC inverter with the second charging voltage of the low voltage capacitor mediated at the output end of the bidirectional DC/DC converter. making;
comparing, by the control unit, a first charging voltage of the high-voltage capacitor and a line voltage;
stopping, by the control unit, the driving of the bidirectional DC/DC converter when the first charging voltage exceeds the overhead voltage by comparing the first charging voltage with the overhead line voltage; and
and inserting a main circuit breaker after the controller stops the driving of the bidirectional DC/DC converter.
 제 5항에 있어서, 상기 제어부가 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 역방향으로 구동시킨 후 상기 제2 충전전압과 설정전압을 비교하는 단계;
상기 제어부가 상기 제2 충전전압과 설정전압을 비교하여 상기 제2 충전전압이 설정전압 미만인 경우 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시키는 단계;
상기 제어부가 상기 양방향 DC/DC 컨버터의 구동을 정지시킨 후 초기 충전부를 구동시키는 단계;
상기 제어부가 상기 초기 충전부를 구동시킨 후 상기 고압 커패시터의 상기 제1 충전전압과 가선전압을 비교하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 제1 충전전압과 가선전압을 비교하여 상기 제1 충전전압이 가선전압을 초과하는 경우 상기 주회로 차단기를 투입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법.
The method of claim 5 , further comprising: comparing the second charging voltage with a set voltage after the control unit drives the bidirectional DC/DC converter in a reverse direction;
comparing, by the controller, the second charging voltage with a set voltage and stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter when the second charging voltage is less than a set voltage;
driving, by the control unit, an initial charging unit after stopping the driving of the bidirectional DC/DC converter;
comparing, by the control unit, the first charging voltage of the high-voltage capacitor with a wiring voltage after driving the initial charging unit; and
Power for passing through the railway insulation section, characterized in that it further comprises; when the control unit compares the first charging voltage and the line voltage and the first charging voltage exceeds the line voltage, inserting the main circuit breaker The control method of the supply device.
 제 6항에 있어서, 상기 주회로 차단기를 투입한 후 상기 초기 충전부의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법.
The method of claim 6, further comprising the step of stopping the driving of the initial charging unit after turning on the main circuit breaker.
 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 제어부가 상기 주회로 차단기를 투입한 후 상기 AC/DC 인버터를 구동시키고, 상기 양방향 DC/DC 컨버터를 정방향으로 구동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철로 절연구간 통과를 위한 전력 공급장치의 제어방법.
The method of claim 5 or 6, further comprising: the control unit turning on the main circuit breaker and then driving the AC/DC inverter and driving the bidirectional DC/DC converter in a forward direction. A control method of the power supply device for passing the railway insulation section.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180063941A (en) * 2016-12-02 2018-06-14 현대자동차주식회사 Charging system and controlling method therefor
KR20180079021A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 주식회사 효성 Switching control method for isolated bidirectional DC-DC converter

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