KR100600643B1 - Input source stabilizing device for an electric railcar - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동차량용 입력 전원 안정화 장치에 관한 것으로, 가선 전원으로부터 직류전원을 입력받아 상기 직류전원에 포함된 고조파 성분이 억제된 전압을 출력하는 LC 필터, 상기 LC 필터로부터 입력받은 전압의 주파수 대역 중 상기 LC 필터에 의해 형성된 공진주파수 대역을 탐지하여 상기 공진주파수 대역에 대해 필터링을 수행함으로써 필터링 된 전압의 위상 값을 출력하는 공진제어 필터, 전동차량에 입력되는 제 1 토크 전류를 되먹임하여, 상기 필터링 된 전압의 위상 값으로써 보상한 제 2 토크 전류를 입력받아 이를 교류로 변환하여 상기 전동차량에 출력하는 DC/AC 인버터를 포함하여 전동차량의 입력단에 존재하는 LC 필터에 의한 특정 주파수에서의 공진 현상을 감쇄시켜 안정적인 시스템 제어를 통한 전동차량의 기동성능을 향상시키는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input power stabilization apparatus for an electric vehicle, comprising: an LC filter for receiving a DC power from a wire power supply and outputting a voltage at which harmonic components included in the DC power are suppressed; A resonance control filter which detects the resonance frequency band formed by the LC filter and performs filtering on the resonance frequency band, and feeds back the first torque current input to the electric vehicle and the filtering by outputting a phase value of the filtered voltage, Resonance phenomenon at a specific frequency by LC filter in input terminal of electric vehicle, including DC / AC inverter which receives second torque current compensated as phase value of the converted voltage and converts it into alternating current and outputs it to electric vehicle. To improve the maneuvering performance of electric vehicles through stable system control There is.
전동차량, 공진제어, 토크 전류, DC/AC 인버터 Electric Vehicle, Resonance Control, Torque Current, DC / AC Inverter
Description
도 1 은 종래의 전동차량용 입력 전원 안정화 장치의 구성예시도.1 is a configuration example of a conventional input power stabilization device for an electric vehicle.
도 2 는 본 발명에 따른 전동차량용 입력 전원 안정화 장치의 일실시예 구성도.Figure 2 is a configuration diagram of an embodiment of the input power stabilization device for an electric vehicle according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 전동차량용 입력 전원 안정화 장치의 다른 일실시예 구성도.Figure 3 is another embodiment configuration of the input power stabilization device for an electric vehicle according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 전동차량용 입력 전원 안정화 장치의 또 다른 일실시예 구성도.Figure 4 is another embodiment configuration of the input power stabilization device for an electric vehicle according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
210 : 가선 전원 220 : LC 필터210: wire power 220: LC filter
230 : 공진제어 필터 240 : DC/AC 인버터230: resonance control filter 240: DC / AC inverter
250 : 전동차량250: electric vehicle
본 발명은, 전원 안정화 장치에 관한 것으로, 특히 전동차량의 전력신호 입력단의 커패시터와 인덕터에 따른 공진현상으로부터 댐핑 (damping) 제어를 통해 전동차량 시스템을 보호하기 위한 전동차량용 입력 전원 안정화 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply stabilization device, and more particularly, to an input power stabilization device for an electric vehicle for protecting an electric vehicle system through damping control from resonance caused by a capacitor and an inductor of a power signal input terminal of the electric vehicle. .
종래의 전동차량의 입력단에서는, FL (Filter Reactor) 과 FC (Filter Capacitor) 회로를 구성하여 DC/AC 컨버터에 입력되는 전류의 과도변동, 순간적인 전류의 변화 및 고조파 전류 성분으로부터 시스템을 보호하려고 하였다. In the input stage of a conventional electric vehicle, FL (Filter Reactor) and FC (Filter Capacitor) circuits have been configured to protect the system from transient fluctuations of the current input to the DC / AC converter, instantaneous current changes, and harmonic current components. .
즉, FL 은 신호설비 등과의 공진을 방지하고, 가선 입력 전류의 과도 변동을 억제하여 주회로기기를 보호하는 한편, 주회로 접지 사고 등이 발생한 경우 순간적인 전류 변화를 억제하여 변전소를 보호한다.In other words, FL protects the main circuit device by preventing resonance with signal equipment and the like, and suppresses the transient fluctuation of the wire input current, and protects the substation by suppressing the instantaneous current change in the event of a main circuit grounding accident.
또한, FC 는 필터 리액터와의 조합으로 LC 필터 회로를 구성하여, 가선 전류 및 귀선 전류에 포함된 고조파 전류 성분을 억제하고 인버터 장치에 입력되는 가선 전압을 안정화시켜 인버터를 전압형 인버터로 구동하게 한다. In addition, the FC forms an LC filter circuit in combination with a filter reactor to suppress the harmonic current components included in the line current and the return current and to stabilize the line voltage input to the inverter device to drive the inverter as a voltage inverter. .
하지만, 이러한 LC 회로 구성에 의할 때, 특정 주파수에서의 전압 공진 현상이 야기되며, 이에 따른 시스템 제어 불안정 및 차량의 기동성능이 저하되는 문제점이 야기되었다.However, this LC circuit configuration causes a voltage resonance phenomenon at a specific frequency, resulting in system control instability and deterioration of the vehicle's maneuverability.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전동차량의 입력단에 존재하는 LC 필터에 의한 특정 주파수에서의 공진 현상을 감쇄시 켜 안정적인 시스템 제어를 통한 전동차량의 기동성능을 향상시키는 전동차량용 입력 전원 안정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by reducing the resonance phenomenon at a specific frequency by the LC filter present in the input terminal of the electric vehicle to improve the starting performance of the electric vehicle through stable system control An object of the present invention is to provide an input power stabilization device for an electric vehicle.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전동차량용 입력전원 안정화 장치는 가선 전원으로부터 직류전원을 입력받아 상기 직류전원에 포함된 고조파 성분이 억제된 전압을 출력하는 LC 필터; 상기 LC 필터로부터 입력받은 전압의 주파수 대역 중 상기 LC 필터에 의해 형성된 공진주파수 대역을 탐지하여 상기 공진주파수 대역에 대해 필터링을 수행함으로써 필터링 된 전압의 위상값을 출력하는 공진제어 필터; 및 전동차량에 입력되는 제 1 토크 전류를 되먹임하여, 상기 필터링 된 전압의 위상값으로써 보상한 제 2 토크 전류를 입력받아 이를 교류로 변환하여 상기 전동차량에 출력하는 DC/AC 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The input power stabilization apparatus for an electric vehicle of the present invention for solving the above problems is an LC filter for receiving a DC power from a line power supply to output a voltage suppressed harmonic components included in the DC power; A resonance control filter which detects the resonance frequency band formed by the LC filter among the frequency bands of the voltage received from the LC filter and filters the resonance frequency band to output a phase value of the filtered voltage; And a DC / AC inverter that feeds back the first torque current input to the electric vehicle, receives the second torque current compensated by the phase value of the filtered voltage, converts it into an alternating current, and outputs it to the electric vehicle. It features.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 종래의 전동차량용 입력 전원 안정화 장치의 구성예시도이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 가선 전원 (DC)(110) 으로부터 직류전원을 입력받은 LC 필터 (120) 는 그 내부의 FL (121) 및 FC (122) 의 조합으로 가선전류에 포함된 고조파 전류 성분을 억제하여 안정된 전압 (Vfc1) 을 DC/AC 인버터 (130) 에 출력한다. 하지만, LC 필터 (120) 의 출력전압 (Vfc1) 은 FL (121) 및 FC (122) 에 의해 전술한 바와 같이, 특정 주파수에서 공진이 발생하게 된다. 이후, LC 필터 (120) 로부터 직류 전압 (Vfc1) 을 입력받은 DC/AC 인버터 (130) 는 그 전압을 교류전압으로 변환시키며, 토크 전류 (Iqs1) 를 전동 차량 (140) 에 입력한다. 1 is a configuration example of a conventional input power stabilization device for an electric vehicle. As shown in FIG. 1, the
도 2 는 본 발명에 따른 전동차량용 입력전원 안정화 장치의 일실시예 구성도이다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 가선 전원 (DC) (210) 으로부터 직류전원을 입력받은 LC 필터 (220) 는 그 내부의 FL (221) 및 FC (222) 의 조합으로 가선전류에 포함된 고조파 전류 성분을 억제하여 안정된 전압 (Vfc2) 을 공진 제어 필터 (230) 에 출력한다. 하지만, LC 필터 (220) 의 출력전압 (Vfc2) 은 FL (221) 및 FC (222) 에 의해 전술한 바와 같이, 특정 주파수에서 공진이 발생하게 된다. 이후, LC 필터 (220) 로부터 직류 전압 (Vfc2) 을 입력받은 공진 제어 필터 (230) 는 FL (221) 및 FC (222) 에 의해 형성된 공진주파수 대역을 탐지하여 그 주파수 대역의 필터링을 수행하여 그 결과치로서 전압 (Vfc2) 의 위상값인 f(Vfc2) 를 출력한다. 이후, DC/AC 인버터 (240) 는 전동차량 (250) 에 입력되는 토크 전류 (Iqs2) 를 되먹임 하여 f(Vfc2) 로써 보상한 제 2 토크 전류 (Iqs2') 를 입력받아, 더욱 안정되고 특정 주파수에서의 공진현상이 발생하지 않는 안정된 교류전원을 전동차량에 입력한다.2 is a configuration diagram of an embodiment of an input power stabilization apparatus for an electric vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 2, the
한편, 도 2 에 도시되지는 않았지만, 전술한 제 2 토크 전류 (Iqs2') 와 함께 전동 차량 (250) 의 최소 구동 전류에 대한 기준값인 자속전류도 DC/AC 인버터 (240) 에 함께 입력된다.On the other hand, although not shown in FIG. 2, together with the above-described second torque current I qs2 ′, the magnetic flux current, which is a reference value for the minimum driving current of the
도 3 은 본 발명에 따른 전동차량용 입력전원 안정화 장치의 다른 일실시예 구성도이다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 보상기 (340) 는 공진 제어 필터 (330) 와 DC/AC 인버터 (350) 사이에 위치하며, 공진 제어 필터 (330) 에 의해 대역 필터링 된 결과값에 대해 위상지연 보상을 수행하여 더욱 안정적인 위상값 (f(Vfc3)) 을 출력한다.3 is a configuration of another embodiment of the input power stabilization device for an electric vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 3, the
한편, 도 3 에 도시되지는 않았지만, 전술한 제 2 토크 전류 (Iqs3') 와 함께 전동 차량 (360) 의 최소 구동 전류에 대한 기준값인 자속전류도 DC/AC 인버터 (350) 에 함께 입력된다.Meanwhile, although not shown in FIG. 3, the magnetic flux current, which is a reference value for the minimum driving current of the
도 4 은 본 발명에 따른 전동차량용 입력전원 안정화 장치의 또 다른 일실시예 구성도이다. 도 4 에 도시한 바와 같이 PI 제어기 (450) 는 보상기 (440) 와 DC/AC 인버터 (470) 사이에 위치하며, 전동차량 (480) 에 입력되는 토크 전류 (Iqs4) 를 되먹임 하여 f(Vfc4) 로써 보상한 제 2 토크 전류 (Iqs4') 를 입력받아 비례적분 제어를 수행하여 그 값을 펄스폭 변조기 (460) 로 출력한다. 또한, 펄스폭 변조기 (460) 는 PI 제어기 (450) 로부터 받은 신호에 대한 펄스 폭 변조를 수행하여 그 결과값을 DC/AC 인버터 (470) 에 출력한다. 또한, DC/AC 인버터 (470) 는 예컨대, 도시한 바와 같이 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor) 로 이루어질 수 있다. 4 is a configuration diagram of yet another embodiment of an input power stabilization apparatus for an electric vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 4, the
한편, 도 4 에 도시되지는 않았지만, 전술한 제 2 토크 전류 (Iqs4') 와 함께 전동 차량 (480) 의 최소 구동 전류에 대한 기준값인 자속전류도 PI 제어기 (450) 에 함께 입력된다.On the other hand, although not shown in FIG. 4, the magnetic flux current, which is a reference value for the minimum drive current of the
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있는 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. The various changes and modifications can be made by.
상기한 바와 같은 본 발명은, 전동차량의 입력단에 존재하는 LC 필터에 의한 특정 주파수에서의 공진 현상을 감쇄시켜 안정적인 시스템 제어를 통한 전동차량의 기동성능을 향상시키는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect of improving the starting performance of the electric vehicle through a stable system control by attenuating the resonance phenomenon at a specific frequency by the LC filter present at the input terminal of the electric vehicle.
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KR1020050022574A KR100600643B1 (en) | 2005-03-18 | 2005-03-18 | Input source stabilizing device for an electric railcar |
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