전기 철도차량 적용을 위한 고조파 저감을 고려한 ANPC 인버터의 적용 및 분석

초록

본 논문에서는 전기 철도차량의 전력 변환 시스템에서 발생하는 고조파 문제를 해결하기 위한 방안으로 ANPC(Active Neutral Point Clamp) 인버터의 적용 가능성을 탐구하였다. 고조파는 전력 품질 저하, 전력 손실, 설비 고장 등 다양한 부정적 결과를 초래할 수 있다. ANPC 인버터는 전압 스트레스를 분산시키고 중성점을 통한 스위칭 손실 감소를 가능하게 함으로써 고조파 저감에 효과적인 해결책을 제공한다. 본 논문은 2-Level, 2-Leg 및 3-Level ANPC 인버터의 동작 원리를 분석하고, PSIM 시뮬레이션을 통해 각 인버터의 고조파 저감 능력을 비교 분석하였다. 실험 결과, 3-Level ANPC 인버터는 기존 인버터 대비 탁월한 고조파 저감 성능을 나타냄을 확인하였다. 이는 전기 철도차량의 전력 품질 향상에 기여할 것으로 예상된다.