직류급전계통의 회생용 인버터 실용화 적용

초록

도시철도 직류 급전시스템에서 전동차의 운행 중 전기적 제동을 사용하면 회생전력이 발생한다. 발생한 회생 전력은 동일 선로의 인접한 타 전동차에 공급되어 소비된다. 그러나 소비되지 못한 회생 전력은 전차선전압 상승을 발생하여 계통 운행에 어려움을 주고 전차선에서 열로 손실되어 에너지 효율성을 떨어뜨린다. 따라서 잉여 회생 전력을 회수하여 사용하면 에너지 효율성과 계통의 안정성을 높일 수 있다. 현재 국내 다이오드 정류기를 사용하는 직류 급전시스템의 경우, 거의 대부분 3상 22.9kV를 수전받아 6펄스 다이오드 정류기를 통하여 DC 1,500V 변환시켜 전동차에 전력을 공급한다. 다이오드 정류시스템은 역방향 조류가 불가능하기 때문에. 이러한 잉여회생 에너지를 다시 사용할 수 있도록 해주는 장치가 회생인버터이다. 회생 전력 사용방법은 직류로 발생한 에너지를 교류로 변환하여 일반 전력계통으로 역송전 하거나 고압배전 계통에서 사용하는 것이다. 본 연구에서 사용하는 회생용 인버터는 2003년에 개발을 시작하여 2007년에 개발을 완료하였다. 성능을 확인하기 위하여 차량 기지에서 시험 차량운행을 통하여 그 성능을 확인하였으나 아직 실용화는 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 광주도시철도공사의 김대중컨벤션센터역 변전소에서 회생전력량을 측정 및 분석하여 이미 설치가 완료된 회생용 인버터에 대한 타당성을 제시하고 도시철도 시스템에 회생용 인버터 실용화 적용을 도입하는 것이 목적이다.