철도차량용 경량·고효율 배터리 충전기를 위한 전력변환회로 연구

초록

차량설계의 자유도와 탄소배출 감축을 위해 최근 철도차량 전력변환장치의 경량화 및 고효율화를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 철도차량 보조전원장치는 추진전력변환장치에 비해 정격용량이 낮아 상대적으로 저렴한 가격으로 차세대 전력반도체 소자 적용이 가능하지만, 대부분 팬터그래프, 3상 부하, 배터리 부하의 절연방법(절연형 DC/DC 컨버터 적용)의 변경으로 경량화와 고효율화를 달성하고 있다. 본 논문에서는 철도차량용 10kW급 모듈형배터리 충전기의 경량화를 위해 높은 구동 주파수로 변압기, 출력인덕터, 출력커패시터의 크기를 절감하고자 한다. 또한, 높은 구동 주파수에도 불구하고 효율을 높이기 위해 기존 Si 전력반도체 소자를 대신하여 소용량 SiC 전력반도체소자를 적용하고, SiC 전력반도체 소자로 높은 효율이 가능한 최적의 토폴로지를 제안한다.

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