철도차량용 MW급 소형 경량 반도체 변압기 모듈 개발

초록

반도체 변압기는 기존의 크고 무거운 유입식 저주파 변압기를 대체하기 위한 기술로써, 인버터 및 컨버터와 같은 전력전자 기술을 기반으로 기존 변압기 기능을 구현하여 절연유를 사용하지 않아 환경 친화적이며, 고주파 스위칭을 통해 전력 변환이 이뤄지므로 소형 경량화가 가능하다. 국내 반도체 변압기 연구로는 도시철도차량에 적용하기 위한 2.1MW급 반도체 변압기 시제품이 2023년에 개발되었으며, 현차 시험을 통해 우수성 및 신뢰성이 검증되었으나 반도체 변압기의 고속철도차량 적용에 대한 연구는 현재 기초적인 수준이다. 반도체 변압기는 다수개의 모듈들이 직렬로 연결되어 고전압 대용량 시스템을 구성하는 것이 특징으로, 본 연구는 철도차량 적용을 위해 25kV 교류 입력, 3kV출력 전압 사양을 갖는 MW급 반도체 변압기 구축을 위한 300kW급 모듈의 설계에 대해 다룬다.