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주변환장치

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주변환장치(主變換裝置)는 전기 철도 차량의 주요 구성 요소 중 하나로, 전력을 변환하여 차량의 추진 시스템에 적합한 형태로 공급하는 장치입니다. 주로 다음과 같은 기능을 수행합니다.


  • 전압 및 전류 변환: 외부에서 공급되는 전력(교류 또는 직류)을 전동기에 필요한 전압 및 전류 형태로 변환합니다. 예를 들어, 교류 전원을 사용하는 경우 주변환장치는 교류 전압을 직류로 변환한 다음, 다시 직류 전압을 가변 주파수 교류 전압으로 변환하여 전동기의 속도를 제어합니다.
  • 전력 제어: 주변환장치는 전동기에 공급되는 전력을 정밀하게 제어하여 차량의 가속, 감속 및 정속 주행을 가능하게 합니다.
  • 회생 제동: 일부 주변환장치는 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력망으로 회수하는 회생 제동 기능을 갖추고 있습니다. 이를 통해 에너지 효율을 높이고 제동 성능을 향상시킬 수 있습니다.


주변환장치는 주로 컨버터, 인버터 등의 전력 반도체 소자로 구성됩니다.

  • 컨버터(Converter): 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하거나, 직류 전압의 크기를 পরিবর্তন করে.
  • 인버터(Inverter): 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하거나, 교류 전압의 주파수와 크기를 পরিবর্তন করে.


VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 인버터 제어 방식은 주변환장치의 대표적인 예시입니다.

(2006-05-11) VVVF의 주변환장치(경부선):

  • 형식: MCKO1C형
  • 방식:
  • 컨버터부: 단상전압형 PWM 컨버터 (2군 병렬접속)
  • 인버터부: 3상전압형 PWM 인버터
  • 정격: (생략)
  • 기능: 교류, 직류 전동차의 구동 장치로써 컨버터, 인버터를 조립한 구성입니다. 컨버터 및 인버터의 스위칭 제어 소자로 4,500V 3,000A 정격의 역도통 GTO 사이리스터를 사용하여 장치의 소형화를 도모합니다.


(2020-06-30) 과천선 VVVF 전동차의 경우, 주회로 장치는 주변압기(MT)에서 받은 교류 전류(AC 840V x 2 또는 AC 855V x 2)를 컨버터에서 직류(DC 1800V 또는 DC 1650V)로 변환한 후, 인버터를 거쳐 주전동기에 고압 전원을 공급합니다.

최근에는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자를 사용한 주변환장치가 널리 사용됩니다. IGBT는 전력용 반도체 소자로, 스위칭 속도가 빠르고 효율이 높아 철도 차량의 성능 향상에 기여합니다.


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