모듈형 멀티레벨 컨버터 기반 능동형 철도변전소 구성 및 출력 전압 제어 방법에 관한 연구

초록

본 논문은 모듈형 멀티레벨 컨버터(modular multilevel converter, MMC)를 기반으로 한 능동형 철도변전소의 구성 방법을 소개하고 출력 전압 제어 방법의 동작 원리를 분석한다. 국내 전기철도 AC 급전 시스템은 스코트변압기를 통해 전압 변환을 수행하므로, 전차선 임피던스에 의한 전압 강하, 불평형, 고조파 등의 문제점을 갖는다. 하지만 능동형 철도변전소는 스코트변압기를 MMC로 대체하고 전력전자 기반의 제어 방법을 적용함으로써, 이러한 문제점들을 극복할 수 있다. 현재까지 국내에서는 능동형 철도변전소에 대한 연구가 부족한 상황이므로, 본 논문에서는 국내 철도 급전시스템 사양에 맞는 MMC 기반 능동형 철도변전소의 구성 방법을 소개하고 전체적인 제어 방법에 대하여 기술한다. 특히, 전차선 전압 공급을 위한 서로 다른 세 가지 출력 전압 제어 방법의 제어 블록도를 제시하고, 그 동작 원리를 분석한다. 본 논문에서 소개한 능동형 철도변전소의 동작 타당성은 시뮬레이션을 통해 검증된다.

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