• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.161-162
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• 2018

철도챠량에서 일반적으로 사용되는 상용전원은 보조전원장치(이하 SIV)로 불리는 전력변환장치로부터 공급된다. 본 논문에서는 LLC 공진형 컨버터를 적용하여 스위치의 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching, ZVS)을 통해 높은 효율을 달성하고, 고속스위칭에 의해 인덕터, 커패시터, 트랜스포머와 같은 소자의 부피를 줄이고 시스템의 효율을 높여 기존의 보조전원장치보다 약 40%이상 소형 경량화가 가능한 보조전원장치에 대한 연구를 소개한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7957-7963
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• 2015

전동차 보조전원장치는 차량에 취부되는 냉난방장치, 형광등, 제어장치 등에 전원을 공급하는 중요한 장치이다. 산업용과는 달리 전동차용 보조전원장치는 내진동, 내노이즈성이 우수해야 한다. 또한, 유지보수가 편리하고 경량화된 장치이어야 한다. 여기서는 전동차용 보조전원장치의 국내외 기술개발 내용과 관련 특허분석을 살펴보고, 이를 통해 국내 기술개발 방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 2014년 2월까지의 한국, 일본, 유럽 및 미국 출원(등록) 공개된 특허를 대상으로 WIPS DB를 이용하여 공개 및 등록된 특허를 대상으로 분석을 수행하였다. 먼저, 전력변환기와 변압기로 대분류한 후, 전력변환기는 공진형 DC/DC 컨버터, 공진형 Half bridge 인버터로 구분하였다. 변압기는 고주파 변압기, 페라이트 변압기, 매칭 변압기로 다시 중분류를 수행하였다. 새로운 전동차의 보조전원장치 기술을 성공적으로 개발하기 위해서는 기존 보조전원장치에 대해 철저한 분석이 이루어져야 한다. 이를 위해, 특허를 활용하여 전동차용 보조전원장치에 대한 기술 동향을 분석하여 기술 발전이 어떻게 이루어져왔는가를 살펴보았다. 본 연구를 통해, 향후 보조전원장치 기술 발전 추세가 어떤 식으로 전개가 진행될 것인가를 예측하였다.

• 전력전자학회지
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• 제14권5호
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• pp.31-35
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• 2009

철도차량에는 여러 형태의 전력 변환 장치들이 존재하고 운영되고 있다. 전기철도차량에서는 차량의 동력원을 제어하는 추진제어장치와 각종 콤프레서를 동작하는 인버터, 차량의 전원으로 사용되는 정지형 인버터 등이 주요 전력 변환장치라고 할 수 있으며 이중에서 챠량의 전원과 밧데리 충전을 위한 장치인 전기 철도차량의 보조전원용 전력변환장치의 종류들과 변화 과정들을 소개 하고자 한다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.243-246
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• 2009

기존의 무정전전원장치는 배터리를 보조전원으로 사용하고, 3상 AC/DC 전력 변환 시스템으로 사이리스터의 위상 제어방법을 사용하였다. 하지만 배터리를 보조전원으로 사용함으로써 큰 부피와 수명에 제한을 받게 될 뿐만 아니라, 전원전류의 큰 고조파와 점호각의 증가와 함께 역률이 낮아지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 무정전전원장치의 역률 개선과 전원전류의 고조파 저감을 위해 기존의 AC/DC 정류기 대신에 SVPWM 기법을 적용한 3상 AC/DC Boost 컨버터를 제안한다. 그리고 보조전원으로 쓰이는 기존의 배터리 대신에 친환경 대체에너지원인 연료전지를 무정전전원장치에 적용하여 급격한 부하 변동 시 에너지를 보상하고 기준전압에 맞는 안정된 출력을 갖도록 하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 1999년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.497-500
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• 1999

고속전철의 보조 전원 장치는 차량에 탑재되므로 소형화, 경량화 및 고신뢰성이 요구된다. 보조전원 장치중 Battery Charge는 고압의 직류전원(670Vdc)을 저압의 직류전원(83Vdc)으로 변환하여 객차(Trailer Car : 50kW) 및 동력차(Power Car : 10Kw)에 필요한 직류전원을 안정되게 공급하고 Battery Charger의 고장 발생 시를 대비해 Battery의 최적 충전상태를 유지해야 한다. 기술개발의 최종 목표는 고효율, 고신뢰성 밧데리 충전기 시스템 개발, EMI 저감, 부피와 무게의 소형경량화, 최적 스위칭 기술 및 회로 개발이다. IGBT에 대해 소프트 스위칭 기법을 사용하여 스위칭 손실 저감 및 소자의 스트레스의 저감으로 전력 변환 장치의 효율 향상과 소자의 신뢰성을 확보하였고, 스위칭 주파수를 높여 변압기나 인덕터등의 자기 소자의 크기를 줄였다. Battery Charger를 단일 모듈로 구성하기 보다 5kW 모듈을 여러개 조합한 다중모듈방법으로 병렬 운전하므로써 입출력 전류리플룰 감소시켰으며 시스템의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.69-70
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• 2016

본 논문에서는 공진형 DC/DC Converter와 Single-Switch Boost Converter 구조를 적용한 철도차량용 보조전원장치를 제안한다. 제안하는 회로는 기존 대비 반도체 소자의 개수 저감 및 반도체 소자의 전압 스트레스를 해당 회로부 입력전압의 1/2 이하로 저감 가능하여 낮은 내압의 반도체 소자를 적용할 수 있다. 150kW급 철도차량용 보조전원장치 회로를 컴퓨터 기반 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.260-262
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• 2019

본 논문은 철도 차량용 보조전원 장치의 부피 저감을 위하여 펄스 폭 제어가 포함된 공진형 LLC 컨버터를 제안한다. 철도 차량용 보조전원 장치는 가선에 연결되어 객차의 각종 전원을 공급하는 장치로써 객실 내의 전원과 절연이 필수적이다. 따라서 고효율의 절연형 DC/DC 컨버터인 LLC 컨버터가 적용되어 있으나, 가선의 큰 입력전압 변동에 대응하기 위해 스위칭 주파수의 변조 폭이 넓어질 뿐 아니라 제어 난도가 증가하는 단점을 가진다. 이러한 LLC 컨버터의 단점을 보완하기 위해 Boost+LLC 또는 Buck+LLC 컨버터의 두 단계의 전력변환을 통해 Boost 또는 Buck 컨버터가 LLC 컨버터의 입력전압을 제어하며, LLC 컨버터는 항상 공진 주파수에서 동작하도록 제어하는 시스템이 주로 사용된다. 본 논문은 3레벨 LLC 컨버터에 펄스 폭 변조를 적용하여 입력전압 제어를 달성하며, 이를 통해 기존의 시스템보다 부피 저감을 달성하는 방안을 제안한다. 제안된 방법은 전력변환 모의해석 프로그램인 PSIM 및 Matlab을 통해 검증되었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.377-382
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• 2018

현재 운용되고 있는 전기기관차(8200호대) 전장품의 부분적 국산화를 위해서는 전기기관차내의 장치간 MVB 통신프로토콜에 대한 분석이 우선 진행되어야 한다. 그 중에서도 신규 개발된 보조전원장치가 적용되었을 때 우려되는 사항인 고장발생 시 동작에 대한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 분석된 통신프로토콜을 적용한 신규 개발 통신제어장치를 통해 신규 보조전원장치를 기존 전기기관차에 적용하였을 때 정상동작 뿐만 아니라 고장발생 시 동작에도 문제없이 작동하도록 고장코드에 대한 MVB 통신프로토콜을 분석하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.297-303
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• 2016

본 논문은 철도차량에 사용되는 보조전원장치(APS)의 고효율화 및 경량화를 위한 방안으로 새로운 철도차량용 보조전원장치의 회로 구조를 제안한다. 제안하는 회로 구조는 기존의 보조전원장치 전력변환 흐름에서 중복 수행되고 있는 전력변환 단계를 단순화 하여, 스위치 소자의 부담을 경감하고 수동소자의 크기를 줄여 전력밀도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 본 연구에서 제안하는 회로 구조는 기존 철도차량용 보조전원장치에 널리 이용되는 멀티레벨 컨버터를 기본 회로로 하고 있으며, 기존 회로의 1차 측 구조에 커패시터 소자를 추가하여 전력변환 스위치의 소프트스위칭 조건을 용이하게 하는 효과를 얻음과 동시에 추가되는 커패시터를 별도의 저전압 전원소스로 활용하고자 한다. 판토그래프 단에 위치하는 새로운 전원소스를 활용하여 철도차량에 탑재되는 배터리 충전용 컨버터의 에너지를 직접 공급받음으로써, 기존 주 전력변환 컨버터 용량 및 사이즈가 절감되는 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 전력변환 단계의 축소로 에너지 변환 효율도 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 도시철도차량에서 사용되는 보조전원장치의 스펙을 적용하여 제안하는 회로를 디자인하고 타당성을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1598-1600
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• 2005

주전력변환장치 및 보조전원장치는 철도차량의 전체 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 두 장치에 대한 다양한 성능을 평가하고 진단하기 위해 상시계측시스템을 구축하였다. 상시계측시스템을 통해 두 전장품에 대한 계측 및 분석을 통한 시험평가와 동시에 완성차시험이나 본선시운전 시험시에 발생할 수 있는 고장원인을 찾아내고 해결하는데 많은 도움을 주고 있다. 본 논문에서는 상시계측시스템을 통해 주전력변환장치, 보조전원장치 등에 대한 고장진단을 실시한 내용에 대하여 연구하였다.