KR0124339Y1 - A control system for initial charging of static inverter in a railcar - Google Patents
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Abstract
본 고안은 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치에 관한 것으로, 부하의 감소로 인한 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전전압 상승으로 인한 인버터 필터 캐패시터(50)와, 12상 GTO소자(60), 변압기(70)및; 주변회로의 고장을 방지하고 부품의 내량을 높이지 않고서도 시스템의 안전성을 제공할 수 있게 한 것이다.The present invention relates to an initial charge control device for an auxiliary power supply for an electric vehicle, and includes an inverter filter capacitor (50), a 12-phase GTO element (60), and a transformer due to an increase in the charging voltage of the inverter filter capacitor (50) due to a decrease in load. 70 and; It is possible to prevent the failure of the peripheral circuit and to provide the safety of the system without increasing the parts tolerance.
Description
제1도는 본 고안에 따른 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치의 블럭선도.1 is a block diagram of the initial charge control device of the electric vehicle auxiliary power supply according to the present invention.
제2도는 종래의 전동차 보조전원장치의 초기충전장치의 블럭선도.2 is a block diagram of an initial charging device of a conventional electric vehicle auxiliary power supply.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 인버터용 고속도 차단기(IVHB:Inverter High Circuit Break)10: Inverter High Circuit Break (IVHB)
20 : 인버터 필터 리액터(IVFL:Inverter Filter Reactor)20: Inverter Filter Reactor (IVFL)
30 : 충전용 사이리스터(CHS:Charging Thyristor)30: Charging Thyristor (CHS)
40 : 충전용 저항(CHR:Charging Resistor)40: Charging Resistor (CHR)
50 : 인버터 필터 캐패시터(IVFC:Inverter Filter Capacitor)50: Inverter Filter Capacitor (IVFC)
60 : 12상 GTO(Gate Turn-off)60: 12 Phase GTO (Gate Turn-off)
70 : 변압기(T1,T2:Transformer)70: transformer (T1, T2: Transformer)
80 : 변류기(CT:Current Transfor)80: Current Transfor (CT)
본 고안은 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치에 관한 것으로, 특히 전류 구간을 지나는 전동차 보조전원장치의 인버터 필터 캐패시터(IVFC)의 충전용 사이리스터(CHR:Charging Thyristor)의 제어에 관한 것이다.The present invention relates to an initial charge control device for an electric vehicle auxiliary power supply, and more particularly, to the control of a charging thyristor (CHR) of an inverter filter capacitor (IVFC) of an electric vehicle auxiliary power supply that passes a current section.
일반적으로, 전동차는 지하구간과 지상구간으로 구분되어 대개의 경우 지하구간 에서는 입력전원으로 직류전원(DC 1500V)을 사용하고 지상구간에서는 교류전원(AC 25000V)을 사용한다.In general, electric vehicles are divided into underground section and ground section. In most cases, DC power supply (DC 1500V) is used as input power in underground section and AC power supply (AC 25000V) in ground section.
또한, 전동차에서 소비하는 각종 등구류, 에어콘, 히터, 각종제어장치의 전원등은 보조전원장치(SIV)로 부터 공급 받는데 보조전원장치의 입력은 직류전원을 사용한다.In addition, power of various lamps, air conditioners, heaters, and various control devices consumed by the electric vehicle are supplied from an auxiliary power supply device (SIV). The input of the auxiliary power supply device uses DC power.
따라서, 교류구간에서는 변압기를 이용해 강압한 다음 정류기 등을 사용하여 평활한 직류전원을 만들어내 후 이를 보조전원장치의 입력전원으로 사용하는데 이렇게 생성된 직류전원은 직류구간에서 변전소로 부터 공급받는 전원에 비해 약간 높은 전압을 가지는 것이 일반적이다.Therefore, in the AC section, the transformer is stepped down and then the rectifier is used to make a smooth DC power source and then use it as the input power of the auxiliary power supply. The DC power generated in this section is supplied to the power supplied from the substation in the DC section. It is common to have a slightly higher voltage.
이러한, 종래의 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치는, 제2도에 도시한 바와 같이, 주회로에 전원이 투입 되었을때 이상신호 또는 과전류 발생이 나타나지 않으면 인버터용 고속도차단기(10)의 온 동작에 의하여 가선으로 부터 전원이 투입되어 자동으로 고전압을 공급하게 된다.The initial charge control apparatus of the conventional electric vehicle auxiliary power supply device, as shown in FIG. 2, turns on the operation of the high speed circuit breaker 10 for inverters when no abnormal signal or overcurrent occurs when power is supplied to the main circuit. Power is turned on from the wire and automatically supply high voltage.
이때, 고전압에 포함된 고조파 리플 전압은 인버터 필터 리액터(20)에서 리플을 제거하고 평활한 고전압을 인버터 장치의 충전용 저항(40)과 충전용 사이리스터(30)에 공급한다.In this case, the harmonic ripple voltage included in the high voltage removes the ripple from the inverter filter reactor 20 and supplies a smooth high voltage to the charging resistor 40 and the charging thyristor 30 of the inverter device.
그리고, 상기 인버터 필터 리액터(20)에서 공급된 전압은 초기 충전시 충전 돌입 전류를 방지하기 위하여 먼저 상기 충전용 저항(40)을 통하여 감쇄한 전류를 이용해 인버터 필터 캐패시터(50)를 초기충전 시키고, 차후에 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전이 어느 정도 완료되면 충전용 사이리스터(30)의 온 조건(인버터용 고속도차단기(10) 온와, 시간지연 또는 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전전압이 기준값 보다 클 경우)에 의하여 충전용 사이리스터(30)를 온 동작 시켜 인버터 필터 캐패시터(50)에 충전전압을 공급 함으로써 충전용 저항(40)에 의한 저항 손실을 방지하는 구조로 되어 있다.In addition, the voltage supplied from the inverter filter reactor 20 initially charges the inverter filter capacitor 50 by using the current attenuated through the charging resistor 40 in order to prevent charging inrush current during initial charging. After the charging of the inverter filter capacitor 50 is completed to some extent, when the on condition of the thyristor 30 for charging (on the high speed circuit breaker 10 for the inverter, the time delay or the charging voltage of the inverter filter capacitor 50 is larger than the reference value) By turning on the charging thyristor 30 to supply a charging voltage to the inverter filter capacitor 50, the resistance loss caused by the charging resistor 40 is prevented.
또한, 초기충전이 완료되어 보조전원장치(SIV)가 운전중 충전용 사이리스터(30)는 항상 온 상태를 유지 한다.In addition, the initial charging is completed, the charging thyristor 30 is always on while the auxiliary power supply (SIV) is operating.
또한, 인버터 필터 캐패시터(50)는 상기 충전용 사이리스터(30)와 충전용 저항(40)의 제어에 의하여 공급된 충전 전압을 충전하고 리플 성분을 제거하여 평활한 출력전압을 터언 오프 게인(Turn-off gain)을 크게 설계하여 게이트에 가하는 신호에 의해 터언 오프(Turn-off) 동작하여 3상의 전압을 각각 출력하는 12상 GTO소자(60)에 공급하여 게이트 제어에 의한 3상출력 전압을 변압기(70)의 T1, T2에 각각 공급한다.In addition, the inverter filter capacitor 50 charges the charging voltage supplied by the control of the charging thyristor 30 and the charging resistor 40 and removes the ripple component to turn the smooth output voltage to turn-off gain (Turn−). off-gain) and turn-off by the signal applied to the gate to supply to the 12-phase GTO device 60 which outputs the three-phase voltage, respectively. 70 to T1 and T2.
그리고, 상기 변압기(70)의 T1, T2를 병렬로 연결하고, 입력 전압을 3상의 전압으로 보조전원장치(SIV)에 출력한다.Then, T1 and T2 of the transformer 70 are connected in parallel, and the input voltage is output to the auxiliary power supply (SIV) as a three-phase voltage.
이러한 종래의 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치는, 초기충전이 완료되면 충전용 사이리스터(30)가 항상 온 상태를 유지하고 있기 때문에 냉,난방 오프등 부하의 감소가 되면 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전전압이 평상시 보다 높아지게 되어 인버터 필터 캐패시터(50)와, 12상 GTO소자(60), 변압기(70:T1,T2)및 주변소자등에 영향을 끼쳐 고장의 위험이 있고, 내량을 높혀야 한다는 문제점이 있다.The initial charge control device of the conventional electric vehicle auxiliary power supply, the inverter filter capacitor 50 when the initial load is completed, the charge thyristor 30 is always kept on when the load of cooling, heating, off, etc. is reduced. The charging voltage of the battery becomes higher than usual, affecting the inverter filter capacitor 50, the 12-phase GTO device 60, the transformers 70: T1, T2, and peripheral devices, and the like. There is a problem.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 보조전원 장치의 충전용 사이리스터를 적절히 제어 함으로써, 사용 부품의 내량을 높이지 않고서도 교류구간에서의 시스템의 안전성을 이루게 한 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention adequately controls the charging thyristor of the auxiliary power supply, and thus, the initial charging of the auxiliary power supply of the electric vehicle, which achieves the safety of the system in the AC section without increasing the amount of parts used. The object is to provide a control device.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치는, 주회로에 이상신호 또는 과전류 발생시 가선으로 부터의 전원을 개방하여 자동으로 고전압을 차단하는 인버터용 고속도차단기; 상기 인버터용 고속도차단기의 전원 투입 신호에 의하여 주회로에 고전압이 유입되면 고전압에 포함된 고조파 리플 전압을 효과적으로 제거하기 위한 인버터 필터 리액터; 상기 인버터 필터 리액터에 의하여 고조파 리플 성분이 제거된 고전압이 공급되면 온 또는 오프 동작하여 초기 충전 전압을 제어하는 충전용 사이리스터; 상기 충전용 사이리스터의 온/오프 동작에 따라 감쇄한 전류를 이용하여 충전 전압을 공급하는 충전용 저항; 상기 충전용 사이리스터와 충전용 저항에 의하여 공급된 충전 전압을 충전하고 리플 성분을 제거하여 평활한 전압을 출력하기 위한 인버터 필터 캐패시터; 상기 인버터 필터 캐패시터의 평활한 출력전압을 공급받아 터언 오프 게인(Turn-off gain)을 크게 설계하여 게이트에 가하는 신호에 의해 터언 오프(Turn-off) 동작하여 3상의 전압을 각각 출력하는 12상 GTO; 상기 12상 GTO의 출력 전압을 변압기의 T1, T2에서 각각 입력받아 3상전압을 출력하는 변압기; 상기 변압기의 3상 출력전압을 입력받고 출력전류를 감지하여 상기 충전용 사이리스터를 온 또는 오프 제어하는 변류기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The initial charge control device of the secondary power supply of the electric vehicle of the present invention for achieving the above object, the high-speed circuit breaker for inverter to automatically cut off the high voltage by opening the power from the wire when the abnormal signal or overcurrent in the main circuit; An inverter filter reactor for effectively removing the harmonic ripple voltage included in the high voltage when a high voltage flows into the main circuit by a power-on signal of the inverter high-speed breaker; A charging thyristor for controlling an initial charging voltage when the high voltage from which the harmonic ripple component is removed by the inverter filter reactor is turned on or off; A charging resistor configured to supply a charging voltage using a current attenuated according to an on / off operation of the charging thyristor; An inverter filter capacitor for charging a charging voltage supplied by the charging thyristor and the charging resistor and removing a ripple component to output a smooth voltage; 12-phase GTO that is designed to turn-off gain by receiving smooth output voltage of the inverter filter capacitor and turn-off by a signal applied to the gate to output three-phase voltages respectively. ; A transformer configured to receive the output voltage of the 12-phase GTO from T1 and T2 of the transformer and output a 3-phase voltage; And a current transformer configured to receive a three-phase output voltage of the transformer and sense an output current to control the charging thyristor on or off.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치를 자세히 설명 하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the initial charge control device of the electric vehicle auxiliary power supply of the present invention.
제1도는 본 고안에 따른 전동차 보조전원장치의 초기충전제어장치의 블럭선도로서, 주회로에 이상신호 또는 과전류 발생시 가선으로 부터의 전원을 개방하여 자동으로 고전압을 차단하는 인버터 고속도 차단기(10); 상기 인버터 고속도 차단기(10)의 전원 투입 신호에 의하여 주회로에 고전압이 유입되면 고전압에 포함된 고조파 리플 전압을 효과적으로 제거하기 위한 인버터 필터 리액터(20); 상기 인버터 필터 리액터(20)에 의하여 고조파 리플 성분이 제거된 고전압이 공급되면 온 또는 오프 동작하여 초기 충전 전압을 제어하는 충전용 사이리스터(30); 상기 충전용 사이리스터(30)의 온/오프 동작에 따라 감쇄한 전류를 이용하여 충전 전압을 공급하는 충전용 저항(40); 상기 충전용 사이리스터(30)와 충전용 저항(40)에 의하여 공급된 충전 전압을 충전하고 리플 성분을 제거하여 평활한 전압을 출력하기 위한 인버터 필터 캐패시터(50); 상기 인버터 필터 캐패시터(50)의 평활한 출력전압을 공급받아 터언 오프 게인(Turn-off gain)을 크게 설계하여 게이트에 가하는 신호에 의해 터언 오프(Turn-off) 동작하여 3상의 전압을 각각 출력하는 12상 GTO소자(60); 상기 12상 GTO소자(60)의 출력 전압을 변압기(70)의 T1,T2에서 각각 입력받아 출력전류를 감지하고 상기 충전용 사이리스터(30)를 온 또는 오프 제어하는 변류기(80)를 포함하여 구성한다.1 is a block diagram of an initial charge control device for an auxiliary vehicle power supply apparatus according to the present invention, the inverter high-speed circuit breaker (10) to automatically cut off the high voltage by opening the power from the wire when an abnormal signal or overcurrent occurs in the main circuit; An inverter filter reactor 20 for effectively removing the harmonic ripple voltage included in the high voltage when a high voltage flows into the main circuit by the power input signal of the inverter high speed breaker 10; A charging thyristor 30 that controls an initial charging voltage by turning on or off when a high voltage from which harmonic ripple components are removed by the inverter filter reactor 20 is supplied; A charging resistor 40 for supplying a charging voltage by using the attenuated current according to an on / off operation of the charging thyristor 30; An inverter filter capacitor (50) for charging a charging voltage supplied by the charging thyristor (30) and the charging resistor (40) and removing a ripple component to output a smooth voltage; By designing a large turn-off gain by receiving the smooth output voltage of the inverter filter capacitor 50 and turning it off by a signal applied to the gate to output three-phase voltages, respectively. 12 phase GTO element 60; Comprising a current transformer (80) for receiving the output voltage of the 12-phase GTO element 60 from the T1, T2 of the transformer 70 to sense the output current and to control the charging thyristor 30 on or off do.
이어서, 상기와 같이 구성하는 본 고안의 동작 및 효과를 자세히 설명하면 다음과 같다.Next, the operation and effects of the present invention configured as described above are described in detail.
주회로에 전원이 투입 되어 인버터가 기동한 후 이상신호 또는 과전류 발생이 나타나지 않으면 인버터 고속도차단기(10)의 온 동작에 의하여 가선으로 부터 전원이 투입되어 자동으로 고전압을 공급하게 된다.If no abnormal signal or overcurrent occurs after power is supplied to the main circuit and the inverter is started, power is supplied from the wire by turning on the inverter high-speed circuit breaker 10 to automatically supply high voltage.
이때, 고전압에 포함된 고조파 리플 전압은 인버터 필터 리액터(20)에서 리플을 제거하고 평활한 고전압을 인버터 장치의 충전용 저항(40)과 충전용 사이리스터(30)에 공급한다.In this case, the harmonic ripple voltage included in the high voltage removes the ripple from the inverter filter reactor 20 and supplies a smooth high voltage to the charging resistor 40 and the charging thyristor 30 of the inverter device.
그리고, 상기 인버터 필터 리액터(20)에서 공급된 전압은 초기 충전시 충전 돌입 전류를 방지하기 위하여 먼저 상기 충전용 저항(40)을 통하여 감쇄한 전류를 이용해 인버터 필터 캐패시터(50)를 초기충전 시키고, 어느 정도 충전이 완료되면 충전용 사이리스터(30)의 온 조건(인버터용 고속도 차단기(10) 온와, 시간지연 또는 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전 전압이 기준값 보다 클 경우)에 의하여 충전용 사이리스터(30)를 온 동작 시켜 인버터 필터 캐패시터(50)에 충전전압을 공급한다.In addition, the voltage supplied from the inverter filter reactor 20 initially charges the inverter filter capacitor 50 by using the current attenuated through the charging resistor 40 in order to prevent charging inrush current during initial charging. When the charging is completed to some extent, the charging thyristor 30 is turned on by the on condition of the charging thyristor 30 (when the high speed circuit breaker 10 for the inverter is turned on and when the charging voltage of the inverter filter capacitor 50 is greater than the reference value). ) To supply the charging voltage to the inverter filter capacitor (50).
또한, 충전용 상기 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전전압이 보호한계치 이상이고, 출력전류가 기준값 이하 이면 충전용 사이리스터(30)을 턴 오프하여 다시 충전용 저항(40)의 감쇄한 전류를 이용해 인버터 필터 캐패시터(50)을 충전 시켜 반복 수행하게 함으로써 인버터 필터 캐패시터(50)의 과충전을 방지하도록 한다.In addition, when the charging voltage of the charging inverter filter capacitor 50 is greater than or equal to the protection limit and the output current is less than or equal to the reference value, the inverter turns off the charging thyristor 30 and uses the attenuated current of the charging resistor 40 again. The filter capacitor 50 is charged and repeatedly performed to prevent overcharging of the inverter filter capacitor 50.
또한, 인버터 필터 캐패시터(50)는 상기 충전용 사이리스터(30)와 충전용 저항(40)에 의하여 공급된 충전 전압을 충전하고 리플 성분을 제거하여 평활한 출력전압을 터언 오프 게인(Turn-off gain)을 크게 설계하여 게이트에 가하는 신호에 의해 터언 오프(Turn-off) 동작하여 3상의 전압을 각각 출력하는 12상 GTO(60)에 공급하여 게이트 제어에 의한 3상출력 전압을 변압기(70)의 T1, T2에 각각 공급한다.In addition, the inverter filter capacitor 50 charges the charging voltage supplied by the charging thyristor 30 and the charging resistor 40 and removes the ripple component to turn the smooth output voltage into a turn-off gain. ) Is designed to be large and turn-off by a signal applied to the gate to supply to the 12-phase GTO 60 which outputs the three-phase voltage, respectively, to supply the three-phase output voltage of the transformer 70 by the gate control. Supply to T1 and T2, respectively.
그리고, 상기 변압기(70)의 T1, T2를 병렬로 연결하고 3상의 전압으로 변환하여 보조전원장치(SIV)에 출력 한다.Then, T1 and T2 of the transformer 70 are connected in parallel, converted into three-phase voltage, and output to the auxiliary power supply (SIV).
이때, 냉, 난방 오프등 부하가 감소하게 되어 인버터 필터 캐패시터(50)의 충전전압이 평상시 보다 높아지게 될 경우 과전압을 검출하고, 출력전류를 피이드백 받아 출력전류가 기준값 이하로 떨어지게 되면 충전용 사이리스터(30)의 게이트 온 신호를 제거하여 줌으로써 충전용 사이리스터(30)가 턴 오프 되게하여 부하에 따라 충전용 사이리스터(30)를 제어 함으로써 인버터 필터 캐패시터(50)의 과충전을 방지하여 부품의 여유를 확보 및 안전성, 신뢰성을 얻을 수 있는 효과가 있다.At this time, when the charge voltage of the inverter filter capacitor 50 becomes higher than usual due to a decrease in load such as cooling and heating off, an overvoltage is detected, and when the output current is fed back and the output current falls below a reference value, a thyristor for charging By removing the gate on signal of 30), the charging thyristor 30 is turned off to control the charging thyristor 30 according to the load, thereby preventing overcharging of the inverter filter capacitor 50 to secure spare parts. It is effective to obtain safety and reliability.
Claims (2)
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| KR2019940039192U KR0124339Y1 (en) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | A control system for initial charging of static inverter in a railcar |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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