양전원 듀얼 인버터를 이용한 철도 차량용 유도전동기의 전속도 영역 토크 제어 방법

초록

본 논문은 양전원 듀얼 인버터를 이용한 철도 차량용 유도전동기의 전속도 영역 토크 제어 방법을 제안한다. 전속도 영역은 역행, 타행, 회생 구간으로 나눌 수 있다. 또한, 역행과 회생 구간은 각각 속도 증감에 따른 전압 변조 지수(Modulation Index, M I)를 기준으로 선형 변조, 과변조, 약계자 영역으로 분류할 수 있다. 제안하는 방법은 전속도 영역에서 유도전동기의 벡터 제어를 기반으로 토크 제어를 수행하며, 고속운전 시 발생하는 과변조 영역에는 동특성 향상을 위해 볼로그나니 과변조 기법을 적용한다. 과변조 영역 이상의 고속 운전구간인 약계자 영역에서는 스위칭 손실을 고려한 6-step 제어를 수행한다. 또한, 매우 낮은 스위칭 주파수를 사용하는 철도 시스템의 특성을 고려하여 동기 PWM 제어 적용을 통해 제어 성능을 향상시킨다. 본 논문의 타당성은 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증한다.