벡터제어 전동차의 재점착 성능개선에 관한 연구

초록

전기철도 차량에서 차량 바퀴와 철도사이의 점착계수의 갑작스런 감소가 일어날 때, 차량에 슬립현상이 발생한다. 차량 바퀴와 철도사이의 점착계수 특성은 철로상의 습도나, 먼지, 기름 등에 크게 영향을 받는다. 차량운행 중 발생하는 점착계수의 변동 하에서 보다 안정한 재점작 제어기법이 요구된다. 본 논문에서는 벡터제어로 구동되는 1C2M(1control 2motor) 구동 조건에서의 재점착 성능을 개선하고자 연구를 진행하였다. 철도차량에서 많은 경우1C4M 일괄제어 구조를 갖는데 구조를 단순화하고 시뮬레이션 수행 시간을 단축하기 위해 우선 1C2M의 제어 구조에서의 재점착 제어에 관한 연구를 수행하였다. 철도차량의 토크제어 구조 내에 크게 벡터제어와 재점착제어로 분리할 수 있다. 벡터제어는 유도전동기의 선형토크 제어를 위해 사용되고 재점착제어는 휠과 레일과의 과도한 슬립을 제어하기 위해 사용된다. 일괄 구동벡터제어의 문제점은 각 모터간의 여러 조건에 의해 발생하는 속도 차로 인해 각 모터가 다른 회전자 자속각을 갖게 되는데 것이다. 이 경우 어떤 모터의 회선자 자속각을 선정해야 일괄제어에 유리할 것인가? 이 선택은 재점착 제어의 문제와도 연결되어 전동차의 제어성능을 결정짓게 된다. 본 논문에서는 슬립 발생시 어떤 전동기의 회전자 자속각을 벡터제어에 사용해야 재점착 제어성능을 개선할 수 있을 것인가에 관해 다룬다.