A Study on the Development of Low Pass Filter for Chopper Gate Control Unit of Electric Rolling Stock

부산도시철도 1호선 전동차 Low Pass Filter 개발연구

This paper presents the research of Low Pass Filter(hereinafter called "LPF") which is the part of Chopper Gate Control Unit on the electric rolling stock. Chopper Gate Control Unit controling the propulsive equipments of electric rolling stock consists of several electronic parts, PCB, Power Supply, Gate Circuit Amp, Freon Cooling Device, and has been used the parts made by japan manufacturer Mitsubish. But these parts recently have been more broken down and slow down performance because of long-term use, deterioration. Most of the malfunctions are low performance of LPF. Furthermore, it is physically impossible to repair LPF. Because it is molding type part and no longer manufactured. Also it needs high cost for custom-building. Therefore, it is now making up for through self-developed LPF and operating on Busan metro 1st after on-board testing. This research performed the PS Pice simulation testing, analysis of self-developed LPF performance and the wave form characteristic by multi-function synthesizer, spectrum analyzer, oscilloscope.

부산도시철도 추진장치를 종합 제어하는 Chopper Gate Control Unit는 다수의 전자 전기부품, PCB, 전원공급기, 게이트회로증폭기, 프레온가스냉각기, 보호회로 등으로 구성되어 있는 주요장치로서 일본 미씨비시에서 생산된 제품을 사용하고 있다. 최근에는 초퍼장치의 고장 및 시험기 에러가 자주 발생하여 원인분석 결과 Chopper Gate Control Unit內 LPF(Lower Pass Filter)의 장기사용(약25년)으로 인한 노후화와 성능저하가 주요 원인이었음을 밝혀내고 물품구매를 위해 제작사에 문의 하였으나 이미 생산이 중단된 제품으로 별도 주문 제작시에는 고가의 비용이 발생한다. LPF는 몰딩처리가 되어있는 부품으로 수선이 불가하여 자체기술력으로 연구 개발하여 현재 부산도시철도 1호선 전동차에 13set를 적용하여 운영하고 있다. 본 논문에서는 연산 증폭기(OP Amp)와 저항, 콘덴서 등의 조합으로 자체개발한 능동필터인 Active LPF의 특성분석, 회로해석 및 설계, 다기능분석기, 스펙트럼분석기, 오실로스코프 등을 이용한 파형특성과 PS Pice 시뮬레이션 시험결과 등 개발에 관한 연구내용을 다루었다.