KR100383581B1 - Fault-tolerant levitation control system for ems maglev vehicle - Google Patents

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Abstract

여기에 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템이 개시된다. 부상 제어 시스템은, 고장 방지(fault tolerant) 기능을 구비한 것으로, 부상제어기, 직렬 또는 병렬로 연결되는 전자석과 이와 병렬로 연결되는 두 개의 초퍼 그리고 가속도 센서를 구비한다. 종래의 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템은 하나의 전자석에 하나의 초퍼가 연결된 구조로 되어 있어 초퍼가 고장나는 경우 전채 부상계의 정상 동작이 불가능하였다. 본 발명의 부상 제어 시스템은 하나의 초퍼가 고장나더라도 쌍을 이루는 다른 하나의 초퍼에 의해 해당되는 전자석으로 정상적인 전력 공급이 가능하여 부상계의 정상 동작이 가능해진다.Disclosed herein is a flotation control system for a phase-conductive maglev train. The flotation control system, which has a fault tolerant function, includes a flotation controller, an electromagnet connected in series or in parallel, two choppers connected in parallel and an acceleration sensor. The conventional flotation control system for a phase-conductive magnetic levitation train has a structure in which one chopper is connected to one electromagnet so that the normal operation of the horoscope floating system is impossible when the chopper fails. The injury control system of the present invention is capable of normal power supply to the corresponding electromagnet by the other chopper in a pair even if one chopper fails, thereby allowing the normal operation of the flotation system.

Description

상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템{FAULT-TOLERANT LEVITATION CONTROL SYSTEM FOR EMS MAGLEV VEHICLE}FAULT-TOLERANT LEVITATION CONTROL SYSTEM FOR EMS MAGLEV VEHICLE}

본 발명은 부상 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템에 관한 것으로 고장 방지(fault-tolerant) 기능을 갖는 부상 제어 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a levitation control system, and more particularly, to a levitation control system for a phase-conductive magnetic levitation train and to a levitation control system having a fault-tolerant function.

신 교통 설비로서 자기부상열차의 역할이 기대되고 있다. 그 하나로 상전도식 자기부상열차는 그 부상의 원리가 연속진인 궤환 제어(feedback control)를 통해서만 안정된 부상 상태를 유지할 수 있는 한계를 갖고 있는 것으로 알려지고 있다. 상전도식 부상방식을 사용하는 자기부상열차에서 현재 사용되고 있는 부상 제어 시스템은 다수의 초퍼(chopper: 전자석에 흐르는 전류를 제어하며 부상상태를 유지시키는 전력 변환 장치)와 다수의 전자석을 사용하고 있다.Maglev trains are expected to serve as new transportation facilities. For example, it is known that a phase-conduction maglev train has a limit to maintain a stable injury state only through feedback control, in which the principle of injury is continuous. The levitation control system currently used in the magnetically levitated train using the phase conduction floating method uses a plurality of choppers (power converters that control the current flowing through the electromagnets and maintains the floating state) and a plurality of electromagnets.

상전도식 자기부상열차에 탑재되는 부상 제어 시스템은 일반적으로 부상제어기, 다수개의 초퍼와 전자석 그리고 센서로 구성된다. 자기부상열차의 한 량은 보통 세개의 보기(bogie)로 이루어지는데, 이를 위한 부상 제어 시스템은 하나의 보기에 8개의 전자석과 각기 대응되는 초퍼를 갖는 구조를 갖는다. 그리고 보기의 각 코너마다 2개의 전자석과 대응하는 초퍼가 할당된다.Flotation control systems mounted on phase-conducting maglev trains typically consist of a float controller, a number of choppers, electromagnets and sensors. One maglev train usually consists of three bogies. The float control system has a structure with eight electromagnets and corresponding choppers in one bogie. Each corner of the view is then assigned two electromagnets and corresponding choppers.

이러한 구조를 갖는 종래의 부상 제어 시스템은 하나의 전자석에 하나의 초퍼만이 연결되는 구조를 갖고 있음으로 각 전자석들은 자신의 초퍼가 정상적으로 동작할 때에만 정상적으로 동작하게된다.The conventional flotation control system having such a structure has a structure in which only one chopper is connected to one electromagnet so that each electromagnet operates normally only when its chopper is normally operated.

도 1은 상전도식 자기부상열차에 적용되는 일반적인 부상 제어 시스템에서 보기의 각 코너에 구비되는 초퍼와 전자석의 전형적 연결관계를 보여주는 회로도이고, 도 2는 도 1의 두 초퍼들로 입력되는 펄스 폭 변조(PWM) 신호의 위상차를 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a typical connection relationship between a chopper and an electromagnet provided at each corner of a bogie in a general flotation control system applied to a phase-conductive maglev train, and FIG. 2 is a pulse width modulation input to the two choppers of FIG. 1. A diagram showing a phase difference of a (PWM) signal.

도 1을 참조하여, 일반적인 상전도 자기부상열차에 탑재되는 부상 제어 시스템은 다수개의 초퍼들(10, 20)과 전자석들(12, 22)을 구비한다. 참조번호 S11, S12, S21, S22는 스위칭 소자이며, 예컨대 IGBT로 구성될 수 있다. 참조번호 D11, D12, D21, D22는 고속 복구 다이오드(Fast Recovery Diode)로서 해당되는 스위칭 소자(S11, S12, S21, S22)가 오프일 때 전자석(12, 22)에 전원(V10, V20)으로부터 제공되는 전류가 지속적으로 흐르도록 한다.Referring to FIG. 1, a floating control system mounted on a general phase-conducting maglev train includes a plurality of choppers 10 and 20 and electromagnets 12 and 22. Reference numerals S11, S12, S21, S22 are switching elements, and may be constituted by, for example, IGBTs. Reference numerals D11, D12, D21, and D22 denote fast recovery diodes from power sources V10 and V20 to the electromagnets 12 and 22 when the switching elements S11, S12, S21, and S22 corresponding to the fast recovery diodes are turned off. Allow current to continue to flow.

이와 같이, 부상 제어 시스템은 하나의 초퍼에 하나에 전자석이 단독으로 연결되어 있고, 전자석 하나에 해당되는 전원의 전압(V)과 전류(I)가 인가된다. 도 2에 도시된바와 같이, 두 개의 초퍼들(10, 20)은 서로 180도의 위상차를 갖고 입력되는 10KHz의 PWM 신호를 제공받는다. 그럼으로 초퍼 하나가 고장이 나면 전자석하나는 사용이 불가능하게 되므로 부상계는 불안정한 상태에 이르게 될 가능성이 크다. 따라서 초퍼 고장은 부상계의 불안정에 직결되므로 초퍼의 신뢰성(reliability)을 가능한 한 크게 해야 전체 부상계의 신뢰도가 향상될 것이다.As described above, the floating control system has one electromagnet connected to one chopper alone, and a voltage V and a current I of a power source corresponding to one electromagnet are applied. As shown in FIG. 2, the two choppers 10 and 20 are provided with a 10 KHz PWM signal input with a phase difference of 180 degrees from each other. Thus, if one chopper fails, the electromagnet cannot be used, so the levitation system is likely to be unstable. Therefore, since the chopper failure is directly related to the instability of the flotation system, the credibility of the chopper should be made as large as possible to improve the reliability of the entire flotation system.

상술한 바와 같은 부상 제어 시스템에서 초퍼 및 전자석의 시간에 따른 신뢰도의 변화를 보여주는 그래프가 첨부도면 도 3에 도시되어 있다. 도면에 도시된 그래프는 각 초퍼 및 전자석의 고장율을 10-5으로 가정한 경우의 초퍼 및 전자석에 대한 신뢰도를 나타낸 것이다.A graph showing a change in reliability of a chopper and an electromagnet over time in the flotation control system as described above is shown in FIG. 3. The graph shown in the drawing shows the reliability of the chopper and the electromagnet when the failure rate of each chopper and the electromagnet is assumed to be 10 −5 .

도면을 참조하여, 수평축은 신뢰도를 나타내고, 수직축은 상기 신뢰도를 보장할 수 있는 시간을 나타낸다. 수평축의 값은 신뢰 지수(Reliability Index)라고 표시되어 있는데, 이것은 0.99, 0.999, ......, 0.999999999 등의 신뢰도 값들에서의 "9"의 개수를 나타낸 것으로 정의한다. 예컨대, 수평축의 5라는 신뢰 지수 값은 신뢰도 0.99999의 값을 의미하고, 수평축은 그 단위가 로그로 표시되어 있다. 이때, 도면에서 "*"와 "o"로 표시된 선들은 각각 모듈과 차량의 신뢰도를 나타내는데, 기존에는 10시간 운전에 대한 신뢰도가 최대 0.999 정도가 보장됨을 알 수 있다.Referring to the drawings, the horizontal axis represents reliability, and the vertical axis represents time at which the reliability can be guaranteed. The value of the horizontal axis is expressed as a reliability index, which is defined as representing the number of "9" in reliability values such as 0.99, 0.999, ..., 0.999999999. For example, a confidence index value of 5 on the horizontal axis means a value of 0.99999 reliability, and the horizontal axis is expressed in logarithm. At this time, the lines marked with "*" and "o" in the drawings represent the reliability of the module and the vehicle, respectively, it can be seen that the maximum reliability of about 0.999 for 10 hours driving.

상술한 바와 같은 종래의 자기부상시스템은 전자석 하나에 초퍼가 하나만 연결되어 있어서, 만약 그 초퍼가 고장이 나서 더 이상 정상적인 전류를 흘려 보낼 수 없게 되면 그 전자석은 부상제어에 사용될 수 없게 된다. 즉, 초퍼의 고장에의해 부상작용이 불안정해지게 되는 단점이 있는데, 이는 한 대의 자기부상차량에 설치된 24개의 초퍼 중 1개의 고장에 의해서도 운행이 불가능한 상태로 되기 때문에 기존의 방식에서 전체 부상계의 신뢰성과 가용성(Availability)은 매우 낮아지는 문제점이 있다.In the conventional magnetic levitation system as described above, only one chopper is connected to one electromagnet, so that if the chopper fails and no more normal current can flow, the electromagnet cannot be used for floating control. That is, there is a disadvantage that the floating action becomes unstable due to the chopper failure, which is impossible to operate even by one of the 24 choppers installed in one magnetic levitation vehicle. Reliability and availability are very low.

따라서, 안정된 제어특성을 유지하려면 초퍼 및 전자석에 고장이 나더라도 제어특성에 큰 영향을 주지 못하는 제어구조를 강구해야한다. 이를 해 결하기 위한 한 방법으로서 초퍼의 신뢰성을 매우 높게 하는 방법이 있을 수 있으나 구조 및 구성원리 측면에서 마이크로프로세서와 전력용 반도체를 사용하는 초퍼의 신뢰도를 여타 기계 부품 정도의 신뢰성을 갖도록 하는 일은 매우 어려울 뿐 만 아니라 이를 달성하기 위한 경제적인 측면 또한 부정적인 것으로 알려지고 있다.Therefore, in order to maintain stable control characteristics, it is necessary to devise a control structure that does not significantly affect the control characteristics even if the chopper and the electromagnet fail. One way to solve this problem is to increase the reliability of the chopper, but it is very important to make the reliability of the chopper using microprocessors and power semiconductors as reliable as other mechanical components. Not only is it difficult, but the economics to achieve it are also known to be negative.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 초퍼의 이상 발생에도 안정적인 부상 제어가 가능한 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지(fault-tolerant) 기능을 갖는 부상 제어 시스템을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a injury control system having a fault-tolerant function for a phase-conduction maglev train capable of stable injury control even in the event of a chopper abnormality. It is.

도 1은 상전도식 자기부상열차에 적용되는 일반적인 부상 제어 시스템에서 보기의 각 코너에 구비되는 초퍼와 전자석의 전형적 연결관계를 보여주는 회로도;1 is a circuit diagram showing a typical connection between a chopper and an electromagnet provided at each corner of a bogie in a general flotation control system applied to a phase-conductive maglev train;

도 2는 도 1의 두 초퍼들로 입력되는 PWM 신호의 위상차를 보여주는 도면;2 is a diagram illustrating a phase difference of a PWM signal input to two choppers of FIG. 1;

도 3은 도 1의 초퍼와 전자석의 시간에 따른 신뢰도의 변화를 보여주는 그래프;3 is a graph showing a change in reliability of the chopper and the electromagnet of FIG. 1 with time;

도 4는 본 발명에 따른 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템의 구성을 보여주는 블록도;Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a failure prevention injury control system for a phase-conduction maglev train according to the present invention;

도 5는 도 4의 부상 제어 시스템에서 두 초퍼들로 입력되는 PWM 신호의 위상차를 보여주는 도면;FIG. 5 is a diagram illustrating a phase difference of a PWM signal input to two choppers in the floating control system of FIG. 4; FIG.

도 6은 도 4의 부상 제어 시스템에서 직렬로 연결된 전자석과 초퍼와의 연결구조를 보여주는 회로도;6 is a circuit diagram illustrating a connection structure between an electromagnet and a chopper connected in series in the flotation control system of FIG. 4;

도 7은 도 4의 부상 제어 시스템에서 병렬로 연결된 전자석과 초퍼와의 연결구조를 보여주는 회로도;7 is a circuit diagram illustrating a connection structure between an electromagnet and a chopper connected in parallel in the flotation control system of FIG. 4;

도 8은 도 6에서 부상 제어 시스템의 하나의 초퍼가 고장 발생시 동작 상태를 설명하기 위한 도면;FIG. 8 is a view for explaining an operation state when one chopper of the injury control system in FIG. 6 fails; FIG.

도 9는 도 4의 부상 제어 시스템의 시간에 따른 신뢰도의 변화를 보여주는 그래프;9 is a graph showing a change in reliability over time of the injury control system of FIG.

도 10은 도 4의 부상 제어 시스템의 종래의 부상 제어 시스템에 대한 신뢰도 보장 시간의 비율을 보여주는 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the ratio of the reliability guarantee time for the conventional injury control system of the injury control system of FIG.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템은: 펄스 폭 변조 신호로 부상 제어 신호를 발생하는 부상 제어기; 상기 부상 제어기에 병렬로 연결되어 상기 부상 제어 신호를 각기 받아들이는 제1 및 제2 초퍼; 상기 제1 및 제2 초퍼의 출력단에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 전자석을; 및 상기 부상 제어기와 상기 제1 및 제2 전자석 사이에 구성된 가속도 센서를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, the levitation control system for a phase-conduction magnetic levitation train includes: a levitation controller for generating a levitation control signal with a pulse width modulation signal; First and second choppers connected in parallel to the floating controller to receive the floating control signal, respectively; First and second electromagnets connected in parallel to output ends of the first and second choppers; And an acceleration sensor configured between the flotation controller and the first and second electromagnets.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템은: 펄스 폭 변조 신호로 부상 제어 신호를 발생하는 부상 제어기; 상기 부상 제어기에 병렬로 연결되어 상기 부상 제어 신호를 각기 받아들이는 제1 및 제2 초퍼; 상기 제1 및 제2 초퍼의 출력단에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 전자석; 및 상기 부상 제어기와 상기 제1 및 제2 전자석 사이에 구성된 가속도 센서를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a flotation control system for a phase-conduction maglev train includes: a flotation controller for generating a flotation control signal with a pulse width modulated signal; First and second choppers connected in parallel to the floating controller to receive the floating control signal, respectively; First and second electromagnets connected in series with the output terminals of the first and second choppers; And an acceleration sensor configured between the flotation controller and the first and second electromagnets.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 상전도식 자기부상열차를 위한 고장 방지 부상 제어 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a failure prevention injury control system for a phase-conduction maglev train according to the present invention.

도면을 참조하여, 본 발명에 따른 부상 제어 시스템은 고장 방지(fault tolerant) 기능을 구비한 것으로, 자기 부상을 위한 부상 제어 신호를 발생하는 부상제어기(30), 상기 부상제어기(30)로부터 제공되는 부상 제어 신호를 변조하는 제1 및 제2 초퍼(32, 34), 상기 제1 및 제2 초퍼(32, 34)로부터의 신호를 수신해서 자력을 발생시키는 제1 및 제2 전자석(36, 38)과, 상기 제1 및 제2 전자석(36, 38)의 자력 발생을 검출하여 부상제어기(30)로 궤환시키는 가속도 센서(40)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 부상 제어 시스템은 초퍼 및 전자석이 각각 2개가 결선 되어 고장 방지 기능이 구현되며, 두 개의 전자석은 직렬 또는 병렬로 결선 되어 있고 초퍼는 항상 병렬로 연결된다.Referring to the drawings, the injury control system according to the present invention has a fault tolerant function, which is provided from the injury controller 30, the injury controller 30 for generating a injury control signal for magnetic injury First and second choppers 32 and 34 for modulating the floating control signal, and first and second electromagnets 36 and 38 for receiving signals from the first and second choppers 32 and 34 to generate magnetic force. ) And an acceleration sensor 40 which detects the magnetic force generation of the first and second electromagnets 36 and 38 and feeds it back to the lift controller 30. In this floating control system, two choppers and two electromagnets are connected to each other to realize a failure prevention function. The two electromagnets are connected in series or in parallel, and the choppers are always connected in parallel.

상기 부상제어기(30)는 디지털 프로세서로 구성되며, 4KHz의 제어 주파수로 가속도 센서(40)를 샘플링하여 얻은 신호를 이용하여 제1 및 제2 전자석(36, 38)과 레일(미도시)사이의 공극이 일정하게 유지되도록 부상 제어 신호를 발생한다. 이 부상 제어 신호는 제1 및 제2 초퍼(32, 34)에서 이용될 수 있는 신호 형태인 10KHz의 PWM 신호 즉 구형파로 변환되어 위상 지연 없이 제1 및 제2 초퍼(32, 34)로 동일하게 입력된다. 도 7에 도 4의 부상 제어 시스템에서 두 초퍼들로 입력되는 PWM 신호의 위상차를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 이와 같이 동일한 위상으로 PWM 신호가 입력되는 것은 두 개의 제1 및 제2 전자석(36, 38)이 독립적으로 되어 있지 않고 병렬로 연결이 되어 있기 때문이다. 부상제어기(30)로부터 보내어진 부상 제어 신호에 비례하여 초퍼의 온-타임(on-time)이 결정되고, 이 온-타임에 비례하여 제1 및 제2 전자석(36, 38)의 전류가 결정된다.The floating controller 30 is composed of a digital processor, and between the first and second electromagnets 36 and 38 and a rail (not shown) using a signal obtained by sampling the acceleration sensor 40 at a control frequency of 4 KHz. Generate a float control signal to keep the void constant. This floating control signal is converted into a 10 kHz PWM signal, that is, a square wave in the form of a signal that can be used by the first and second choppers 32 and 34, so that the same as the first and second choppers 32 and 34 without phase delay. Is entered. FIG. 7 is a diagram illustrating a phase difference of a PWM signal input to two choppers in the floating control system of FIG. 4. The PWM signal is input in the same phase as the two first and second electromagnets 36 and 38 are not independent but are connected in parallel. On-time of the chopper is determined in proportion to the flotation control signal sent from the flotation controller 30, and currents of the first and second electromagnets 36 and 38 are determined in proportion to the on-time. do.

도 6은 도 4의 부상 제어 시스템에서 직렬로 연결된 전자석과 초퍼와의 연결구조를 보여주는 회로도이고, 도 7은 도 4의 부상 제어 시스템에서 병렬로 연결된 전자석과 초퍼와의 연결구조를 보여주는 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a connection structure between an electromagnet and a chopper connected in series in the flotation control system of FIG. 4, and FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a connection structure between an electromagnet and a chopper connected in parallel in the flotation control system of FIG. 4.

도면을 참조하여, 참조번호 S31, S32, S41, S42는 스위칭 소자이며, 예컨대 IGBT로 구성될 수 있다. 참조번호 D31, D32, D41, D42는 고속 복구 다이오드(Fast Recovery Diode)로서 해당되는 스위칭 소자(S31, S32, S41, S42)가 오프일 때 제1및 제2 전자석(36, 38)에 전원(V30, V40)으로부터 제공되는 전류가 지속적으로 흐르도록 한다.Referring to the drawings, reference numerals S31, S32, S41, and S42 are switching elements and may be configured, for example, with IGBTs. Reference numerals D31, D32, D41, and D42 are fast recovery diodes, and when the switching elements S31, S32, S41, and S42 corresponding to each other are turned off, power to the first and second electromagnets 36 and 38 is turned off. The current provided from V30 and V40 continues to flow.

제1 및 제2 초퍼(32, 34)에서 제1 및 제2 전자석(36, 38)으로 흐르는 각각의 전류를 I라 하고 제1 및 제2 전자석(36, 38)의 양단에 걸리는 전압을 V라 하고 제1 및 제2 전자석(36, 38)의 저항을 R이라고 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전자석(36, 38)이 직렬로 연결된 경우 전체 제1 및 제2 전자석(36, 38)의 저항은 2R이고, 각 제1 및 제2 초퍼(32, 34)의 전압은 2V, 전류는 0.5I가 되어 결국 각 제1 및 제2 전자석(36, 38)에서는 I의 전류가 흐르게 된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전자석(36, 38)이 병렬로 연결된 경우, 전체 저항이 0.5R이 되고, 제1 및 제2 전자석(36, 38) 하나에 I의 전류가 흐르게 하려면 각 제1 및 제2 초퍼(32, 34)의 전압은 V가 되어 역시 전력이 동일하게 된다. 따라서, 제1 및 제2 초퍼(32, 34) 각각에서 제1 및 제2 전자석(36, 38)으로 제공되는 전력은 VI가 된다.Each current flowing from the first and second choppers 32 and 34 to the first and second electromagnets 36 and 38 is referred to as I, and the voltage across the first and second electromagnets 36 and 38 is V. The resistance of the first and second electromagnets 36 and 38 is referred to as R. As shown in FIG. 6, when the first and second electromagnets 36 and 38 are connected in series, the resistances of the entire first and second electromagnets 36 and 38 are 2R, and the first and second choppers ( 32 and 34 have a voltage of 2 V and a current of 0.5 I, so that a current of I flows in each of the first and second electromagnets 36 and 38. As shown in FIG. 7, when the first and second electromagnets 36 and 38 are connected in parallel, the total resistance is 0.5 R, and a current of I is applied to one of the first and second electromagnets 36 and 38. In order to flow, the voltage of each of the first and second choppers 32 and 34 becomes V, so that the power is the same. Thus, the power provided to the first and second electromagnets 36 and 38 from the first and second choppers 32 and 34 respectively becomes VI.

도 8은 도 6에서 부상 제어 시스템의 하나의 초퍼가 고장 발생시 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining an operation state when one chopper of the injury control system in FIG. 6 fails.

도면을 참조하여, 제2 초퍼(34)에 고장이 발생하였을 때 고장난 제2 초퍼(34)로부터의 출력전류는 0 이 되고, 자동적으로 제1 초퍼(32)는 제1 및 제2 전자석(36, 38)에 전류 I를 흘려주기 위해 모두 2I의 전류를 출력하게 된다. 그러므로 자기 부상 시스템은 전체적으로 안정된 기능을 수행할 수 있게 된다.Referring to the drawing, when a failure occurs in the second chopper 34, the output current from the failed second chopper 34 becomes 0, and the first chopper 32 automatically turns the first and second electromagnets 36 into consideration. , 38) outputs a current of 2I in order to flow the current I. Thus, the magnetic levitation system can perform a stable function as a whole.

도 9는 도 4의 부상 제어 시스템의 시간에 따른 신뢰도의 변화를 보여주는그래프이고, 도 10은 도 4의 부상 제어 시스템의 종래의 부상 제어 시스템에 대한 신뢰도 보장 시간의 비율을 보여주는 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing a change in reliability over time of the injury control system of FIG. 4, and FIG. 10 is a graph showing a ratio of the reliability guarantee time of the conventional injury control system of the injury control system of FIG. 4.

도 9를 참조하여, 본 발명의 부상 제어 시스템에서 신뢰 지수에 대비한 보장시간을 나타낸 그래프로서, 각 초퍼 및 전자석의 고장율을 10-5으로 가정한 경우의 초퍼 및 전자석에 대한 신뢰도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 10시간 운전에 대한 신뢰도가 종래 보다 대폭적으로 개선되어 0.9999999 이상의 값이 보장되는 것을 알 수 있다. 즉, 10시간 연속 운전 중에 고장이 일어날 확률은 기존 시스템 구조에서는 1/1000인데 비해서 본 발명의 시스템 구조에서는 1/10000000이므로 신뢰도가 크게 증가되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it is a graph showing the guaranteed time against the reliability index in the flotation control system of the present invention, and shows the reliability of the chopper and the electromagnet when the failure rate of each chopper and the electromagnet is assumed to be 10 −5 . As shown, it can be seen that the reliability for the 10-hour operation is significantly improved than the conventional one so that a value of 0.9999999 or more is guaranteed. That is, the probability that a failure occurs during 10 hours of continuous operation is 1/1000 in the existing system structure, compared with 1/10000000 in the system structure of the present invention.

도 10을 참조하여, 수직축은 본 발명의 시스템이 보장하는 시간값들을 기존의 시스템이 보장하는 시간값들로 나눈 것이다. 보다 엄격한 신뢰도가 요구되는 조건일수록 그 비율은 지수적으로 증가함을 보여주고 있는데, 예를 들면 요구되는 신뢰도가 0.999999999인 경우 제안된 시스템구조를 이용하면 기존의 구조에 비해 2×105배 정도의 신뢰도의 증대효과를 가져다 준다. 하기 표 1은 수리율(repair rate)을 12시간당 1회로 한 경우에 대한 가용성을 계산한 결과이다.Referring to FIG. 10, the vertical axis is a time value guaranteed by the system of the present invention divided by time values guaranteed by the existing system. The ratio increases exponentially with more stringent reliability requirements. For example, if the required reliability is 0.999999999, the proposed system structure is about 2 × 10 5 times that of the existing structure. It will increase the reliability. Table 1 below is a result of calculating the availability for the case of repair rate (repair rate) once per 12 hours.

종 류Kinds 모듈인 경우의 가용성Availability if a module 차량인 경우의 가용성Availability for vehicles 기존의 방식The old way 0.9997600580.999760058 0.99712449272534650.9971244927253465 본 발명의 방식Manner of the invention 0.9999999710.999999971 0.9999996520000560.999999652000056

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 부상 제어 시스템을 탑재한상전도식 자기 부상 열차가 10,000 시간을 운행하는 경우의 불용시간(unavailable time)은 기존 구조의 차량에서는 약 29시간 정도가 되지만, 본 발명의 차량에서는 0.0035 시간 이내로 되므로 가용성(availability)이 획기적으로 증대됨을 나타내준다.As can be seen in Table 1, the unavailable time when the phase-conducting maglev train equipped with the injury control system of the present invention runs 10,000 hours is about 29 hours in a conventional vehicle. In the vehicle of the present invention, the availability is increased within 0.0035 hours.

이상과 같은 본 발명의 부상 제어 시스템은 상전도식 자기부상열차의 부상계의 초퍼 및 전자석 시스템에 적용 가능하며, 보기(bogie)의 한 코너에 각각 두 개의 초퍼 및 두개의 전자석을 병렬 또는 직렬 연결하므로 고장 방지 기능을 갖는 부상 제어 시스템을 구현 할 수 있다. 또한 초퍼는 종래와 동일한 용량의 초퍼를 그대로 쓸 수가 있어서 쉽게 적용이 가능하다.The above-described floating control system of the present invention is applicable to the chopper and the electromagnet system of the floating system of the phase-conducting magnetic levitation train, and connects two choppers and two electromagnets in parallel or in series at one corner of the bogie, respectively. Injury control system with fault protection can be implemented. In addition, the chopper can be easily used as it can use a chopper of the same capacity as before.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부상 제어 시스템의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, the configuration and operation of the injury control system according to a preferred embodiment of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described, for example, without departing from the spirit of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that various changes and modifications are possible.

이상의 본 발명의 부상 제어 시스템에 의하면, 직렬 또는 병렬로 연결되는 두 개의 전자석에 두개의 초퍼를 병렬로 연결하여 구성하므로 두 개의 초퍼 중 어느 한 초퍼에서 고장이 발생하는 경우에도 안정적으로 부상 및 주행상태를 유지시킬 숱 있어 상전도식 자기부상열차의 부상계통에 관한 가용성을 크게 확대시키며 운행의 신뢰도를 향상시킨다.According to the floating control system of the present invention, since two choppers are connected in parallel to two electromagnets connected in series or in parallel, even when a failure occurs in any one of the two choppers, the state of injury and running is stable. It greatly expands the availability of the floating system of the phase-conducting maglev train and improves the reliability of operation.

Claims (2)

상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템에 있어서:In a flotation control system for a phase-conduction maglev train: 펄스 폭 변조 신호로 부상 제어 신호를 발생하는 부상 제어기;A float controller for generating a float control signal with a pulse width modulated signal; 상기 부상 제어기에 병렬로 연결되어 상기 부상 제어 신호를 각기 받아들이는 제1 및 제2 초퍼;First and second choppers connected in parallel to the floating controller to receive the floating control signal, respectively; 상기 제1 및 제2 초퍼의 출력단에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 전자석을; 및First and second electromagnets connected in parallel to output ends of the first and second choppers; And 상기 부상 제어기와 상기 제1 및 제2 전자석 사이에 구성된 가속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상 제어 시스템.And an acceleration sensor configured between said injury controller and said first and second electromagnets. 상전도식 자기부상열차를 위한 부상 제어 시스템에 있어서:In a flotation control system for a phase-conduction maglev train: 펄스 폭 변조 신호로 부상 제어 신호를 발생하는 부상 제어기;A float controller for generating a float control signal with a pulse width modulated signal; 상기 부상 제어기에 병렬로 연결되어 상기 부상 제어 신호를 각기 받아들이는 제1 및 제2 초퍼;First and second choppers connected in parallel to the floating controller to receive the floating control signal, respectively; 상기 제1 및 제2 초퍼의 출력단에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 전자석; 및First and second electromagnets connected in series with the output terminals of the first and second choppers; And 상기 부상 제어기와 상기 제1 및 제2 전자석 사이에 구성된 가속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상 제어 시스템.And an acceleration sensor configured between said injury controller and said first and second electromagnets.
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