남북한 간의 전철 전력 설비의 연계 혹은 개량은 다양한 문제점이 발생이 가능하고 각종 기준 및 레벨의 차이가 심각하다. 따라서, 북한의 전기설비의 개량을 위한 전철 전력설비의 노후도 진단기술, 전압안전성 평가, 상호연계를 위한 시뮬레이션, 안전기준 마련등 광범위한 분야의 실용적 접근이 필요하다. 본 논문에서는 남북 및 대륙철도의 실용주의적 접근을 위하여 인프라 분야인 전철 분야의 표준화 방향에 대하여 기술하였다. 이를 위하여 북한 전철 설비의 전압, 지지물, 브래키트, 급전선, 조가선, 전차선, 장력조정장치, 조가방식, 전차선높이, 가고를 각각 분석 하였다.
본 논문에서는 전철시스템의 변전소에서 직류모선에 발생하는 잉여분의 직류전력을 교류전원 측으로 회생시킬 수 있는 직류전력 회생시스템을 제안한다. 제안된 직류 전철용 회생인버터 시스템은 인버터와 능동전력필터로 사용할 수 있다. 회생인버터 모드에서는 전철의 감속에 의해 회생되는 에너지를 재사용 할 수 있으며, 능동전력필터 모드에서는 변전소의 정류기에 의해 발생되는 고조파 왜곡을 보상하기 위해 사용할 수 있다. 전력용량과 스위칭 손실을 고려하여 시스템은 3상 PWM 인버터를 기반으로 설계되며 병렬인버터, 출력변압기와LCL필터로 구성된다.
본 논문에서는 전철시스템의 직류모선에 발생하는 잉여분의 전력을 교류전원 측으로 회생시킬 수 있는 회생인버터시스템을 제안한다. 제안된 직류 전철용 회생인버터 시스템은 교류 전원 측 전류에 포함되어진 고조파를 제거할 수 있는 기능을 추가하였다. 회생인버터 모드에서는 전철의 감속에 의해 회생되는 에너지를 재사용할 수 있으며, 능동전력필터 모드에서는 정류기에 의해 발생되는 고조파 왜곡을 보상할 수 있다. 논문에서 회생용 인버터는 PWM DC/AC 인버터 알고리즘을 사용하였으며, 능동전력필터는 p-q 이론을 사용하였다. 시뮬레이션은 축소모델[3.7kW]과 동일하게 구성되었다. 시뮬레이션과 실험 결과로부터 두 가지 알고리즘이 실 모델[100kW]에서도 적용되어질 수 있음을 증명하였다.
Recently, when electric traction system used DC 1500[Vdc] runs on decline of rail road track and slows down, dc voltage goes beyond regular voltage. In this case extra power is forcibly wasted by resister because rectifier of substation and electric train including power converter and so on are out of order. Therefore this paper proposes that the extra power is regenerated through regeneration inverter to AC utility in result this system obstruct to go beyond regular voltage and improve the efficiency. In addition, electric traction system products harmonic current and voltage distortion and reactive power because power converter is used so regeneration inverter normally runs such as active power filter(APF) for improving power quality.
한국조명전기설비학회 1999년도 학술대회논문집-국제 전기방전 및 플라즈마 심포지엄 Proceedings of 1999 KIIEE Annual Conference-International Symposium of Electrical Discharge and Plasma
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pp.162-167
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1999
In Auxiliary block of High speed train Power factor correction and Harmonics reduction is very important issue for efficient energy transport. The GTO-equipped PWM converter is used for traction untill resently. but the rising power capability of IGBTs resently allows to build IGBT-equipped PWM converter with a considerably increases switching frequency. In this paper presents switching pattern, control method, operation mode and tuned filter to reduce dc link voltage ripple for paralleled converter.
There is an increasing demand for efficient high power/weight auxiliary power supplies for use on high speed traction application. Many new conversion techniques have been proposed to reduce the voltage and current stress of switching components, and the switching losses in the traditional pulse width modulation (PWM) converter. Especially, the phase shift full bridge zero voltage switching PWM techniques are thought must desirable for many applications because this topology permits all switching devices to operate under zero voltage switching(ZVS) by using circuit parasitic components such as leakage inductance of high frequency transformer and power device junction capacitance. The proposed topology is found to have higher efficiency than conventional soft-switching converter. Also it is easily applicable to phase shift full bridge converter by applying an energy recovery snubber consisted of fast recovery diodes and capacitors.
고속 철도 추진시스템의 고속화 및 급전시스템의 전력 품질향상을 위한 연구가 현재 활발히 진행되고 있으며 이를 위한 멀티레벨 전력변환기를 적용한 고속전철 추진시스템의 연구가 필요하다. 본 논문은 멀티레벨 전력변환기의 제어기법 및 공간전압벡터 변조기법(Space Vector PWM, SVPWM)의 모델을 제안한다. 단상 컨버터 제어방식으로는 널리 사용되고 있는 순시치 전류제어 방식을 대신하여, 과도상태 개선 및 제어 속응성을 향상시키기 위하여 동기좌표계에서의 전류 제어 방식을 사용한 제어기법을 적용하였으며, 단상 멜티레벨 컨버터 및 3레벨 인버터에 적용되는 SVPWM기법의 시뮬레이션 모델을 제안하고 인버터 축소모델을 통하여 모델링의 타당성을 보인다.
최근 전기철도에 고속화 기술이 적용되고 열차 구동장치 및 제어계통에 전력용 반도체 소자가 사용되고 있으며, 전기철도 구동시스템의 주요 구성장치인 인버터와 컨버터의 동작을 제어하는 전력전자 소자의 이용은 고조파를 발생의 원인이 된다. 이러한 고조파는 통신장해 및 전류, 전압의 전력품질 저하 등 여러 가지 문제를 발생시킨다. 따라서 본 논문에서는 인천 국제공항에 설치되고 있는 경전철 전력설계의 전력시스템 평가 및 개발을 통해 상위 계통에 미치는 영향 및 전력시스템에서 발생할 수 있는 장애 요인을 사전에 예측 계산하여 이에 대한 대책을 마련하여 전력품질 향상에 목적이 있다. 인천 국제공항청사 내의 전력시스템의 전력품질 문제 접근에 있어 경전철이 운행될 경우 발생할 수 있는 여러 문제 중 특히 전압강하 및 전압불평형에 영향을 미치는 고조파 발생에 대해 분석하였다. 고조파 분석은 IEEE 519-1992(IEEE 141-1993과 동일) 기준에 의거하여 행하였다. 또한 인천 공항청사의 운행되는 경전철은 동적 전력시스템 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC 모델링하고 이의 시뮬레이션 결과를 이용하여 고조파 분석을 하였다.
전기철도 급전시스템의 설계와 평가에 관련하여 어려운 점은 고려해야 할 요소들이 많고, 시스템적 접근이 요구되나 단편적인 논문과 엔지니어링 측면의 접근이 대부분이다. 본 논문에서는 전기철도 시스템 중 국내외에서 최근 활발히 추진되고 있는 경량전철을 위한 직류 급전시스템의 설계 및 그의 적정성을 평가하는 기법을 체계화하였다. 먼저, 급전 시스템의 구성요소인 급전 변전소와 부하인 차량과 그리고 전력선을 포함한 전체 시스템의 특성파악하고 분석하였다. 실제 계통과 동일하게 모델링하기 위하여 축약 및 등가화를 하였으며, 등가화한 시스템을 해석하기 위한 방안으로 노드방정식과 반복접근법을 적용하였으며, 이를 체계화하여 모의절차, 평가 및 설계방법을 제시하였다. 제시한 알고리즘 및 설계절차에 따라 프로그램을 개발하였으며 사례연구를 통하여 그 유효성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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