Propulsion Control of Railway Vehicle using Semiconductor Transformer and Switched Reluctance Motor

Among the electrical components mounted on railroad cars, the largest load is the main transformer, which has a low power density of 0.2~0.4 MVA/ton due to the low operating frequency(60Hz), which is an important factor for weight reduction. Therefore, research on molded transformers, semiconductor transformers, etc. is being actively conducted at Domestic and foreign in order to improve the main transformer for railway vehicles. Meanwhile, attempts are being made to apply a permanent magnet synchronous motor (PMSM) to replace an induction motor as a traction motor that is mostly applied to domestic and foreign railway vehicles. Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) can secure higher power density and efficiency compared to induction motors, but have disadvantages in that the materials required for manufacturing are expensive and design is somewhat difficult compared to induction motors. Considering these problems, in this paper, we suggest that a small and lightweight semiconductor transformer is applied, and a simple structure, high torque, low cost SRM can be applied in accordance with the requirements such as weight reduction and high efficiency of railroad vehicles. content.

반도체 변압기 및 스위치드 릴럭턴스 전동기(SRM)를 적용한 철도차량 추진제어

철도차량에 탑재된 전장품 중 가장 큰 하중을 차지하는 것은 주변압기로 낮은 운전 주파수(60Hz)로 인해 전력밀도가 0.2~0.4 MVA/ton 정도로 낮아 경량화에 중요한 요소로 작용하고 있다. 따라서 철도차량용 주변압기를 개선하기 위해 몰드 변압기, 반도체 변압기 등에 관한 연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다. 한편 국내외 철도차량에 대부분 적용되는 견인전동기로 최근에는 유도전동기를 대체하여 영구자석 동기전동기(PMSM)를 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 영구자석 동기전동기(PMSM)는 유도전동기에 비해 높은 출력밀도와 효율 확보가 가능하지만 제작에 필요한 재료의 가격이 비싸고 설계가 유도전동기 대비 다소 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 고려하여 본 논문에서는 소형 경량화가 가능한 반도체 변압기를 적용하고, 철도차량의 경량화, 고효율화 등의 요구사항에 맞춰 구조가 간단하면서 회전수가 높고 고토크, 저비용인 SRM을 적용할 수 있는 연구내용을 제안하고자 한다.