KR101498524B1 - Operation control system of main air compressor using regenerative braking power of electric railway vehicle and method therefor - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for controlling operation of a main air compressor using regenerative braking power of an electric railway vehicle and a method thereof, and has a purpose of providing the system for controlling the operation of the main air compressor by using the regenerative braking power, generated when the regenerative braking occurs at the electric railway vehicle, as operation power of the main air compressor utilizing air braking in the electric railway vehicle. To attain the purpose, the present invention comprises: a main air tank pressure measuring device measuring the pressure of a main air tank to transmit the pressure to a main air compressor control device; the main air compressor control device comparing the regenerative braking power generated from a propulsion control device a preset minimum regenerative power reference value to control the operation of the main air compressor, and comparing the pressure of the main air tank with each of the upper limit operational air pressure setup value and the lower limit operational air pressure setup value of the main air compressor to control the operation of the main air compressor; the main air compressor receiving the regenerative braking power from an assistant power device of the electric railway vehicle and driven according to the control of the main air compressor control device using the received regenerative braking power; and the main air tank storing the amount of compressed air supplied via the main air compressor by the control of the main air compressor control device and supplying the compressed air to a braking air pressure control circuit.

Description

전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템 및 그 방법{OPERATION CONTROL SYSTEM OF MAIN AIR COMPRESSOR USING REGENERATIVE BRAKING POWER OF ELECTRIC RAILWAY VEHICLE AND METHOD THEREFOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control system for a main air compressor using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle,

본 발명은 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기철도차량의 회생제동시 만들어지는 회생제동 전력을 전기철도차량에서 공기제동을 사용하는 주공기 압축기의 작동 전력으로 사용하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for controlling operation of a main air compressor using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle. More particularly, the present invention relates to a regenerative braking electric power generated in regenerative braking of an electric railway vehicle, To the operating power of the main air compressor.

주지된 바와 같이, 모든 전기철도차량은 공기제동을 위한 주공기 압축기 및 주공기통이 있다. 특히, 많은 객차 및 화차를 연결해 운행되는 전기기관차의 경우, 동력차와 객차/화차 제동을 위해 많은 압축공기가 필요하게 되어 많은 양의 압축공기가 필요하다. 따라서, 주공기 압축기의 동작 횟수가 높고, 주공기 압축기 동작 전력을 공급하는 전기철도차량 보조전원장치의 소비전력도 증가한다. As is well known, all electric railway vehicles have a main air compressor and a main air cylinder for air braking. Especially, in the case of electric locomotives connected to many passenger cars and freight cars, a large amount of compressed air is needed because a large amount of compressed air is required for power cars and carriage / car braking. Therefore, the number of times of operation of the main air compressor is high, and the electric power consumption of the electric railway vehicle auxiliary power source for supplying the main air compressor operating electric power also increases.

이러한 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용하는 기술과 관련해서는 한국공개특허 제10-2011-0046050호(이하, '선행문헌') 외 다수 등록 및 공개되어 있다. Regarding the technology using the regenerative braking electric power of such an electric railway vehicle, Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0046050 (hereinafter referred to as "precedent document") and others are registered and disclosed.

상기한 선행문헌은, 회생 전력을 활용한 철도차량 실내조명 및 냉난방 운전 제어 장치에 있어서, 전차선의 판토그라프를 통해 전력(AC 25000V, DC 1500V)을 공급하는 중앙 전력 제공부와 연결되고, 중앙 전력을 철도차량에 설치된 냉난방기 및 실내조명의 요구 전력으로 변환하는 중앙전력 사용 전력 변환 장치; 철도차량을 구동하는 구동 모터; 상기 구동 모터로부터 철도차량 발진 및 감속시 구동모터로부터 발생되는 회생전력을 저장하고, 저장된 회생전력을 철도차량에 설치된 내부 조명 및 냉난방기에 공급하는 2차 전지; 상기 2차 전지로부터 DC/AC 인버터, 컨버터 및 2차 전지의 공급 전력을 철도차량의 내부 실내조명 및 냉난방기의 전력으로 변환하는 2차 전지 전력 사용 전력변환장치; 상기 2차 전지의 용량과 충전량을 모니터링하고 충전 정보를 제공하는 2차 전지 전력 체크 시스템; 및 상기 2차 전지 전력 체크 시스템로부터 수신된 상기 충전 정보에 따라 상기 중앙 전력 사용 전력 변환 장치와 상기 2차 전지 전력 사용 전력 변환 장치의 전력 공급을 통제하는 전력 통제 장치; 를 포함한다. The above-mentioned prior art document relates to an indoor lighting and a heating / cooling operation control device using a regenerative electric power, which is connected to a central electric power supplier supplying electric power (AC 25000V, DC 1500V) through the pantograph of the electric cable, A central power use power conversion device for converting the power of the central electric power into the required electric power of the air conditioner installed in the railway car and the indoor lighting; A drive motor for driving the railway vehicle; A secondary battery for storing regenerative power generated from the driving motor when the railway vehicle starts and decelerates from the driving motor and supplying the regenerated power stored in the railway car to an internal lighting and a cooling / A secondary battery power conversion device for converting the supplied power of the DC / AC inverter, the converter, and the secondary battery from the secondary battery into electric power of the interior room lighting and the cooling / heating device of the railway vehicle; A secondary battery power check system that monitors the capacity and charge amount of the secondary battery and provides charging information; And a power control unit for controlling power supply of the central power using power conversion apparatus and the secondary battery power use power conversion apparatus according to the charging information received from the secondary battery power checking system. .

선행문헌에 기재된 전기철도차량 및 현재의 전기철도차량은, 추진제어인버터와 견인전동기로 역행 및 제동을 수행하는데, 감속시 견인전동기 회전자 주파수보다 고정자 전원주파수는 작게하여 회생제동을 실시한다. 이때, 회생제동 전력은 동일 급전선의 타 전기철도차량에서 소비되지만, 전기철도차량이 없거나 거리가 먼 경우, 가선전압을 상승시키는 문제가 있어 차량에 장착된 회생초퍼 및 저항기에서 열로 버려진다. The electric railway vehicle and the current electric railway vehicle described in the prior art perform reverse and braking with a propulsion control inverter and a traction motor. During deceleration, regenerative braking is performed with the stator frequency lower than the traction motor rotor frequency. At this time, the regenerative braking power is consumed in other electric railway vehicles of the same power supply line, but when there is no electric railway vehicle or the distance is long, there is a problem of raising the line voltage and the heat is discharged from the regenerative chopper and resistor mounted in the vehicle.

한편, 화물 전기기관차의 경우 주공기 압축기는 주공기통의 압력이 충기압력하한치(8bar) 이하가 되면 동작하고, 충기압력상한치(9bar)까지 충기하며, 전기철도차량의 주공기 압축기는 보조전원장치로부터 교류 3상 전원을 공급받은 주공기압축기 구동용 인버터와 컴프레어 모터로 구성되며, 인버터를 이용해 소프트 스타트로 구동하는 방법이 사용 중이다. 하지만, 차량에 따라 보조전원장치와 컴프레서 모터를 직접 연결해 직입구동하는 방법도 있다. On the other hand, in the case of a cargo electric locomotive, the main air compressor operates when the pressure of the main air cylinder is less than the lower limit value (8 bar) and the upper limit of the air pressure is 9 bar. It consists of an inverter for driving the main air compressor supplied with AC three-phase power and a compressor motor, and a method of driving by soft start using an inverter is in use. However, depending on the vehicle, the auxiliary power supply and the compressor motor can be connected directly to each other.

그러나, 현재는 전기철도차량의 회생제동에 연동하여 주공기 압축기가 동작되는 기능은 전무하며, 화물 전기기관차의 경우, 주공기통의 공기압력 하한치에 따라 기동하므로, 객차와 화차가 많아질 수록 주공기 압력통 동작 횟수가 증가되고 에너지 소비가 커지는 문제점이 있었다. However, at present, there is no function of operating the main air compressor in conjunction with the regenerative braking of the electric railway vehicle. In the case of the cargo electric locomotive, since the air conditioner operates according to the air pressure lower limit of the main air cylinder, There is a problem that the number of times of operation of the pressure vessel is increased and energy consumption is increased.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 전기철도차량 제동시 발생된 회생제동 전력을 회생제동 전력 발생차량에서 소비하는 방법에 관한 것으로서, 전기철도차량의 회생제동시 만들어지는 회생제동 전력을, 전기철도차량에서 공기제동을 사용하는 주공기 압축기의 작동 전력으로 활용하여 동작을 제어하는 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method of consuming regenerative braking power generated during braking of an electric railway vehicle in a regenerative braking power generating vehicle in consideration of the above problems, The present invention is directed to a system and method for controlling operation of a vehicle by utilizing the air braking as an operating power of a main air compressor.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템에 관한 것으로서, 주공기통의 압력을 계측하여 주공기 압축기 제어장치로 전달하는 주공기통 압력 계측장치; 추진제어장치로부터 발생된 회생제동 전력과 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 비교하여 주공기 압축기의 동작을 제어하며, 주공기통의 압력과 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치 및 동작 하한 공기압력 설정치를 각각 비교하여 주공기 압축기의 동작을 제어하는 주공기 압축기 제어장치; 전기철도차량의 보조전원장치로부터 회생제동 전력을 입력받으며, 입력된 회생제동 전력을 이용하여 상기 주공기 압축기 제어장치의 제어에 따라 동작하는 주공기 압축기; 및 상기 주공기 압축기 제어장치의 제어에 의해 주공기 압축기를 통해 공급되는 압축 공기량을 저장하고, 제동 공압제어회로로 공급하는 주공기통; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for controlling operation of a main air compressor using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle, the system comprising: a main air cylinder pressure measuring device for measuring pressure of a main air cylinder and delivering the pressure to a main air compressor controller; The operation of the main air compressor is controlled by comparing the regenerative braking power generated from the propulsion control device with a predetermined reference value of the regenerative power, and the pressure of the main air cylinder and the operation upper limit air pressure set value and the operation lower limit air pressure set value of the main air compressor are respectively A main air compressor control device for controlling the operation of the main air compressor by comparison; A main air compressor that receives regenerative braking power from an auxiliary power unit of an electric railway vehicle and operates under the control of the main air compressor control unit using input regenerative braking power; A main air cylinder for storing the amount of compressed air supplied through the main air compressor under the control of the main air compressor control device and supplying the compressed air amount to the braking air pressure control circuit; .

또한 상기 주공기 압축기 제어장치는, 추진제어장치로부터 발생된 회생제동 전력을 측정하고, 측정된 회생제동 전력이 기 설정된 회생제동전력 최소 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 제 1 제어모듈; 및 상기 주공기통 압력 계측장치를 통해 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과하는지 여부를 판단하며, 상기 주공기통 압력 계측장치를 통해 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 하한 공기압력 설정치 미만인지 여부를 판단하는 제 2 제어모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.The main air compressor control device further includes a first control module for measuring the regenerative braking power generated from the propulsion control device and determining whether the measured regenerative braking power exceeds a predetermined regenerative braking power minimum reference value; And determining whether or not the pressure of the main air cylinder measured through the main air cylinder pressure measuring device exceeds a set upper limit of the operating air pressure of the main air compressor and the pressure of the main air cylinder measured through the main air cylinder pressure measuring device, A second control module for determining whether the compressor is under the lower limit air pressure set value of the compressor; And a control unit.

또한 상기 제 1 제어모듈은, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 초과할 경우, 상기 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키고, 주공기통의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기를 동작시키는 것을 특징으로 한다. The first control module may further include a main air compressor for raising the operating upper limit air pressure set value of the main air compressor and increasing the compressed air amount of the main air compressor when the regenerative braking electric power exceeds the predetermined regenerative electric power minimum reference value And to operate.

또한 상기 제 2 제어모듈은, 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과할 경우, 상기 주공기 압축기의 압축 공기량을 증가시키기 위한 동작을 종료시키는 것을 특징으로 한다.The second control module terminates the operation for increasing the amount of compressed air in the main air compressor when the measured pressure of the main air cylinder exceeds the set upper limit of the air pressure of the main air compressor.

그리고 상기 제 2 제어모듈은, 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 하한 공기압력 설정치 미만일 경우, 상기 주공기통의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기를 동작시키는 것을 특징으로 한다.And the second control module operates the main air compressor to increase the amount of compressed air in the main air cylinder when the measured pressure of the main air cylinder is less than the lower limit air pressure set value of the main air compressor.

한편, 본 발명은 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 방법에 관한 것으로서, (a) 주공기 압축기 제어장치가 추진제어장치로부터 발생된 회생제동 전력을 측정하는 단계; (b) 상기 주공기 압축기 제어장치가 측정된 회생제동 전력이 기 설정된 회생제동전력 최소 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 초과할 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치가 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키는 단계; (d) 상기 주공기 압축기 제어장치가 주공기통의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기를 동작시키는 단계; (e) 상기 주공기 압축기가 보조전원장치로부터 입력된 회생제동 전력을 이용하여 주공기 압축기 제어장치의 제어에 따라 동작하는 단계; (f) 주공기통 압력 계측장치가 주공기통의 압력을 계측하는 단계; (g) 상기 주공기 압축기 제어장치가 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 (h) 상기 (g) 단계의 판단결과, 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과할 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치가 주공기 압축기의 압축 공기량을 증가시키기 위한 동작을 종료시키는 단계; 를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling operation of a main air compressor using regenerative braking power of an electric railway vehicle, the method comprising: (a) measuring a regenerative braking power generated by a main air compressor control device; (b) determining whether the main air compressor control apparatus exceeds a predetermined regenerative braking power minimum reference value; (c) if the regenerative braking power exceeds a predetermined regenerative power minimum reference value as a result of the determining in the step (b), the main air compressor control unit raises the operating upper limit air pressure set value of the main air compressor; (d) operating the main air compressor to increase the amount of compressed air in the main air cylinder; (e) operating the main air compressor under the control of the main air compressor control device using regenerative braking power input from the auxiliary power supply; (f) measuring the pressure of the main circulation cylinder by the main circulation cylinder pressure measuring device; (g) determining whether the pressure of the main air cylinder measured by the main air compressor control device exceeds the operating upper limit air pressure setting of the main air compressor; And (h) if the measured pressure of the main air cylinder exceeds the set upper limit of the air pressure of the main air compressor, the main air compressor control device increases the compressed air amount of the main air compressor ; .

또한 (i) 상기 (b) 단계의 판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값 이하일 경우, 상기 주공기통 압력 계측장치가 주공기통의 압력을 계측하는 단계; (j) 상기 주공기 압축기 제어장치가 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 하한 공기압력 설정치 미만인지 여부를 판단하는 단계; 및 (k) 상기 (j) 단계의 판단결과, 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 하한 공기압력 설정치 미만일 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치가 주공기 압축기를 동작시키고, 상기 (f) 단계로 절차를 이행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.(I) if the regenerative braking power is less than or equal to a predetermined regenerative power minimum reference value as a result of the determining in the step (b), measuring the pressure of the refractory cylinder by the refractory cylinder pressure measuring device; (j) determining whether the pressure of the main air cylinder measured by the main air compressor control device is less than the lower limit air pressure setting of the main air compressor; And (k) operating the main air compressor when the measured pressure of the main air cylinder is less than the lower limit air pressure set value of the main air compressor as a result of the determination in step (j) Performing the steps in steps; And a control unit.

그리고 (l) 상기 (j) 단계의 판단결과, 계측된 주공기통의 압력이 주공기 압축기의 동작 하한 공기압력 설정치 이상일 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치가 프로세스를 종료하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.And (l) when the measured pressure of the main air cylinder is equal to or greater than the lower limit air pressure set value of the main air compressor as a result of the determination in the step (j), the main air compressor control device ends the process. And a control unit.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 회생제동 전력을 이용하여 주공기 압축기를 동작시켜 주공기 압축기 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the main air compressor is operated by using the regenerative braking power, thereby reducing power consumption of the main air compressor.

도 1 은 본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 방법에 관한 전체 흐름도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall schematic view conceptually showing a main air compressor operation control system using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle according to the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electric railway vehicle,

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템에 관하여 도 1 을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The main air compressor operation control system using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle according to the present invention will now be described with reference to FIG.

본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템(S)에서, 직류 25kV 전기철도차량은 주변압기, 직류 1500V 전기철도차량은 직류링크단에서 추진제어장치가 만든 회생제동 전력을 보조전원장치(20)로 전달하며, 보조전원장치(20)는 주공기 압축기(300)로 회생제동 전력을 공급하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.
In the main air compressor operation control system (S) using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle according to the present invention, a DC 25kV electric railway vehicle is a main transformer, and a DC 1500V electric railway vehicle is a regenerative braking It is preferable to understand that the electric power is transmitted to the auxiliary power unit 20 and the auxiliary power unit 20 supplies the regenerative braking electric power to the main air compressor 300.

도 1 은 본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템(S)을 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 주공기통 압력 계측장치(100), 주공기 압축기 제어장치(200), 주공기 압축기(300) 및 주공기통(400)를 포함하여 이루어진다. FIG. 1 is a block diagram conceptually showing a main air compressor operation control system (S) using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle according to the present invention. As shown in the figure, the main air cylinder pressure measuring apparatus 100, A compressor control device 200, a main air compressor 300, and a main air cylinder 400.

주공기통 압력 계측장치(100)는 주공기통(400)의 압력을 계측하여 주공기 압축기 제어장치(200)로 전달한다.
The main air cylinder pressure measuring apparatus 100 measures the pressure of the main air cylinder 400 and delivers the measured pressure to the main air compressor control apparatus 200.

주공기 압축기 제어장치(200)는 추진제어장치(10)로부터 발생된 회생제동 전력과 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 비교하여 주공기 압축기(300)의 동작을 제어하며, 주공기통(400)의 압력과 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치 및 동작 하한 공기압력 설정치를 각각 비교하여 주공기 압축기(300)의 동작을 제어하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 제 1 제어모듈(210) 및 제 2 제어모듈(220)을 포함한다. The main air compressor control apparatus 200 controls the operation of the main air compressor 300 by comparing the regenerative braking power generated from the propulsion control apparatus 10 and a predetermined regenerative power minimum reference value, And controls the operation of the main air compressor 300 by comparing the operation upper limit air pressure set value and the operation lower limit air pressure set value of the main air compressor 300, respectively. As shown in FIG. 1, A control module 210 and a second control module 220.

구체적으로, 제 1 제어모듈(210)은 추진제어장치(10)로부터 발생된 회생제동 전력을 측정하고, 측정된 회생제동 전력이 기 설정된 회생제동전력 최소 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다. Specifically, the first control module 210 measures the regenerative braking power generated from the propulsion control device 10, and determines whether the measured regenerative braking power exceeds a predetermined regenerative braking power minimum reference value.

판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 초과할 경우, 제 1 제어모듈(210)은 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키고, 주공기통(400)의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기(300)를 동작시킨다. If the regenerative braking power exceeds the predetermined regenerative power minimum reference value, the first control module 210 raises the operating upper limit air pressure set value of the main air compressor 300 and increases the compressed air amount of the main air cylinder 400 The main air compressor 300 is operated.

예를 들어, 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치가 8bar일 경우 공기압력 추가 설정치 1bar를 추가하여 9bar로 상승시킨다. For example, if the operating upper limit air pressure setting of the main air compressor 300 is 8 bar, the additional air pressure setting value 1 bar is increased to 9 bar.

여기서, 주공기 압축기(300)는 회생제동과 관계없이, 동작 하한 공기압력 설정치에서 동작해 충기를 시작하고, 동작 상한 공기압력 설정치에서 동작을 종료한다. Here, regardless of the regenerative braking, the main air compressor 300 operates at the operating lower limit air pressure set point to start the charging and ends the operation at the operating upper limit air pressure set point.

따라서, 본 실시예에서, 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는 바, 동작 하한 공기압력 설정치를 낮추는 것으로 설정 가능하다. 또한, 회생제동전력 최소 기준값은 최대 기준값의 약 50% 정도로 설정하여 짧은 기간의 회생제동시에는 주공기 압축기의 동작을 방지한다. 그리고, 이러한 값은 전기철도차량의 주행패턴과 주행노선조건에 따라 변경될 수 있다.
Therefore, in the present embodiment, the operation upper limit air pressure setting value of the main air compressor 300 is set to be raised. However, the present invention is not limited to this, and it can be set to lower the operation lower limit air pressure setting value. In addition, the regenerative braking power minimum reference value is set to about 50% of the maximum reference value, so that the operation of the main air compressor is prevented at the regenerative braking for a short period of time. These values can be changed according to the traveling pattern of the electric railway vehicle and the traveling route conditions.

제 2 제어모듈(220)은 주공기통 압력 계측장치(100)를 통해 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과하는지 여부를 판단한다. The second control module 220 determines whether the pressure of the main air cylinder 400 measured through the main air cylinder pressure measuring device 100 exceeds the upper limit of the operating air pressure of the main air compressor 300.

판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과할 경우, 제 2 제어모듈(220)은 주공기 압축기(300)의 압축 공기량을 증가시키기 위한 동작을 종료시킨다. As a result of the determination, when the pressure of the measured air cylinder 400 exceeds the operation upper limit air pressure set value of the main air compressor 300, the second control module 220 increases the compressed air amount of the main air compressor 300 .

또한, 제 2 제어모듈(220)은 주공기통 압력 계측장치(100)를 통해 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만인지 여부를 판단한다.The second control module 220 determines whether the pressure of the main air cylinder 400 measured through the main air cylinder pressure measuring device 100 is lower than the lower limit air pressure set value of the main air compressor 300.

판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만일 경우, 제 2 제어모듈(220)은 주공기통(400)의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기(300)를 동작시키며, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 이상일 경우, 제 2 제어모듈(220)은 프로세스를 종료한다.
If the measured pressure of the main air cylinder 400 is lower than the set lower air pressure of the main air compressor 300, the second control module 220 controls the main air cylinder 400 to increase the compressed air amount of the main air cylinder 400, The second control module 220 terminates the process when the pressure of the measured air cylinder 400 is equal to or greater than the lower limit air pressure of the main air compressor 300.

주공기 압축기(300)는 전기철도차량의 보조전원장치(20)로부터 회생제동 전력을 입력받으며, 입력된 회생제동 전력을 이용하여 주공기 압축기 제어장치(200)의 제어에 따라 동작한다. The main air compressor 300 receives the regenerative braking power from the auxiliary power unit 20 of the electric railway vehicle and operates under the control of the main air compressor control unit 200 using the regenerative braking power inputted thereto.

이때, 주공기 압축기(300)는 회생제동과 관계없이, 동작 하한 공기압력 설정치에서 동작해 충기를 시작하고, 동작 상한 공기압력 설정치에서 동작을 종료할 수 있다.
At this time, the main air compressor 300 starts operating at the operating lower limit air pressure set point, regardless of regenerative braking, and can terminate the operation at the operating upper limit air pressure set point.

주공기통(400)은 주공기 압축기 제어장치(200)의 제어에 의해 주공기 압축기(300)를 통해 공급되는 압축 공기량을 저장하고, 제동 공압제어회로(30)로 공급한다. 이때, 주공기통(400)은 에어 드라이어, 기름분무 배출기 등을 통해 주공기 압축기(300)와 연결되며, 다수개의 공기탱크(410)를 구비하여 공급되는 압축 공기량을 저장할 수 있다. 이에 따라, 잉여 에너지의 재활용률을 높일 수 있다.
The main air cylinder 400 stores the amount of compressed air supplied through the main air compressor 300 under the control of the main air compressor control device 200 and supplies it to the braking air pressure control circuit 30. At this time, the main air cylinder 400 is connected to the main air compressor 300 through an air dryer, an oil mist ejector, etc., and a plurality of air tanks 410 may be provided to store the amount of compressed air to be supplied. Thus, the recycling rate of surplus energy can be increased.

이하에서는, 상술한 시스템을 이용한 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 방법에 관하여 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of controlling operation of the main air compressor using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle using the system will be described with reference to FIG.

도 2 는 본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 주공기 압축기 제어장치(200)의 제 1 제어모듈(210)은 추진제어장치(10)로부터 발생된 회생제동 전력을 측정하고(S10), 측정된 회생제동 전력이 기 설정된 회생제동전력 최소 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다(S20). FIG. 2 is a general flowchart of a main air compressor operation control method using regenerative braking electric power of an electric railway vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 2, the first control module 210 of the main air compressor control apparatus 200 drives The control device 10 measures the regenerative braking power (S10) and determines whether the measured regenerative braking power exceeds a predetermined regenerative braking power minimum reference value (S20).

제S20 단계의 판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 초과할 경우, 제 1 제어모듈(210)은 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키고(S30), 주공기통(400)의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기(300)를 동작시키며(S40), 주공기 압축기(300)는 보조전원장치(20)로부터 입력된 회생제동 전력을 이용하여 주공기 압축기 제어장치(200)의 제어에 따라 동작한다(S50).If it is determined in step S20 that the regenerative braking power exceeds the predetermined regenerative power minimum reference value, the first control module 210 raises the operation upper limit air pressure set value of the main air compressor 300 (S30) The main air compressor 300 is operated in order to increase the amount of compressed air in the cylinder 400 and the main air compressor 300 is operated by using the regenerative braking power input from the auxiliary power unit 20, And operates in accordance with the control of the apparatus 200 (S50).

이후, 주공기통 압력 계측장치(100)는 주공기통(400)의 압력을 계측하고(S60), 주공기 압축기 제어장치(200)의 제 2 제어모듈(220)은 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과하는지 여부를 판단한다(S70). Thereafter, the main air cylinder pressure measuring apparatus 100 measures the pressure of the main air cylinder 400 (S60), and the second control module 220 of the main air compressor control apparatus 200 measures the pressure of the main air cylinder 400 It is determined whether the pressure exceeds the operation upper limit air pressure set value of the main air compressor 300 (S70).

제S70 단계의 판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과할 경우, 제 2 제어모듈(220)은 주공기 압축기(300)의 압축 공기량을 증가시키기 위한 동작을 종료시킨다(S80).
If the measured pressure of the main air cylinder 400 exceeds the upper limit of the operating air pressure of the main air compressor 300 as a result of the determination in operation S70, the second control module 220 controls the compression of the main air compressor 300 The operation for increasing the air amount is terminated (S80).

한편, 제S20 단계의 판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값 이하일 경우, 주공기통 압력 계측장치(100)는 주공기통(400)의 압력을 계측하고(S90), 주공기 압축기 제어장치(200)의 제 2 제어모듈(220)은 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만인지 여부를 판단한다(S100).If it is determined in step S20 that the regenerative braking power is less than the predetermined regenerative power minimum reference value, the main air cylinder pressure measuring apparatus 100 measures the pressure of the main air cylinder 400 (S90) The second control module 220 of the main control unit 200 determines whether the measured pressure of the main air cylinder 400 is lower than the lower limit air pressure set value of the main air compressor 300 at step S100.

제S100 단계의 판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만일 경우, 제 2 제어모듈(220)은 주공기 압축기(300)를 동작시키고(S110), 제S60 단계로 절차를 이행하며, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 이상일 경우, 제 2 제어모듈(220)은 프로세스를 종료한다.
If it is determined in operation S100 that the measured pressure of the main air cylinder 400 is lower than the operation lower limit air pressure set value of the main air compressor 300, the second control module 220 operates the main air compressor 300 In step S110, the process proceeds to step S60. If the measured pressure of the main air cylinder 400 is equal to or greater than the lower limit air pressure set value of the main air compressor 300, the second control module 220 ends the process.

그리고, 제S70 단계의 판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치 이하일 경우, 제 2 제어모듈(220)은 제S10 단계로 절차를 이행한다.
If it is determined in operation S70 that the measured pressure of the main air cylinder 400 is equal to or lower than the operating upper limit air pressure set value of the main air compressor 300, the second control module 220 proceeds to step S10 .

지금까지 상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 전력 공급 시스템 및 그 방법은, 전기철도차량이 회생제동시 발생되는 회생제동 전력을 자차의 주공기 압축기의 압축공기로 저장한 후, 재활용할 수 있으며, 별도의 저장장치 없이 모든 전기철도차량에 장착되는 주공기 압축기와 주공기통만으로도 회생제동 전력을 저장한 후 재활용할 수 있다. 그리고, 회생에너지 저장량을 늘리기 위해서는 주공기통에 추가로 공기탱크를 설치하여 회생에너지 재이용률을 높일 수 있는 특징적인 장점을 가진다.
As described above, the main air compressor power supply system and the method using the regenerative braking electric power of the electric railway vehicle according to the present invention are characterized in that the regenerative braking electric power generated in the regenerative braking of the electric railway vehicle is supplied to the main air compressor It can be recycled after it has been stored in compressed air, and can be recycled after storing the regenerative braking power by using only the main air compressor and the main air cylinder installed in all electric railway vehicles without a separate storage device. Further, in order to increase the regenerative energy storage amount, an air tank is additionally provided in the main circulation cylinder to enhance the reuse rate of regenerative energy.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.

100: 주공기통 압력 계측장치 200: 주공기 압축기 제어장치
300: 주공기 압축기 400: 주공기통
210: 제 1 제어모듈 220: 제어모듈
10: 추진제어장치 20: 보조전원장치
30: 제동 공압제어회로 410: 공기탱크100: air cylinder pressure measuring device 200: main air compressor control device
300: main air compressor 400:
210: first control module 220: control module
10: propulsion control device 20: auxiliary power supply
30: Braking air pressure control circuit 410: Air tank

Claims (8)

주공기통(400)의 압력을 계측하여 주공기 압축기 제어장치(200)로 전달하는 주공기통 압력 계측장치(100);
추진제어장치(10)로부터 발생된 회생제동 전력과 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 비교하여 주공기 압축기(300)의 동작을 제어하며, 주공기통(400)의 압력과 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치 및 동작 하한 공기압력 설정치를 각각 비교하여 주공기 압축기(300)의 동작을 제어하는 주공기 압축기 제어장치(200);
전기철도차량의 보조전원장치(20)로부터 회생제동 전력을 입력받으며, 입력된 회생제동 전력을 이용하여 상기 주공기 압축기 제어장치(200)의 제어에 따라 동작하는 주공기 압축기(300); 및
상기 주공기 압축기 제어장치(200)의 제어에 의해 주공기 압축기(300)를 통해 공급되는 압축 공기량을 저장하고, 제동 공압제어회로(30)로 공급하는 주공기통(400); 를 포함하되,
상기 주공기 압축기 제어장치(200)는,
추진제어장치(10)로부터 발생된 회생제동 전력을 측정하고, 측정된 회생제동 전력이 기 설정된 회생제동전력 최소 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 제 1 제어모듈(210); 및
상기 주공기통 압력 계측장치(100)를 통해 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과하는지 여부를 판단하며, 상기 주공기통 압력 계측장치(100)를 통해 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만인지 여부를 판단하는 제 2 제어모듈(220); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템.
A main air cylinder pressure measuring device 100 measuring the pressure of the main air cylinder 400 and transmitting the measured pressure to the main air compressor control device 200;
The operation of the main air compressor 300 is controlled by comparing the regenerative braking power generated from the propulsion control device 10 with a predetermined regenerative power minimum reference value and the operation of the main air compressor 300 A main air compressor control device 200 for controlling the operation of the main air compressor 300 by comparing the upper limit air pressure set value and the operation lower limit air pressure set value, respectively;
A main air compressor (300) which receives regenerative braking power from an auxiliary power unit (20) of an electric railway vehicle and operates under the control of the main air compressor control unit (200) using input regenerative braking power; And
A main air cylinder 400 for storing the amount of compressed air supplied through the main air compressor 300 under the control of the main air compressor control device 200 and supplying the compressed air amount to the braking air pressure control circuit 30; , ≪ / RTI &
The main air compressor control apparatus (200)
A first control module 210 for measuring the regenerative braking power generated from the propulsion control device 10 and determining whether the measured regenerative braking power exceeds a predetermined regenerative braking power minimum reference value; And
The main air cylinder pressure measuring device 100 determines whether the pressure of the main air cylinder 400 measured through the main air cylinder pressure measuring device 100 exceeds the upper limit of the operating air pressure of the main air compressor 300, A second control module (220) for determining whether the pressure of the main air cylinder (400) measured through the main air compressor (300) is less than the lower limit air pressure set value of the main air compressor (300); Wherein the main air compressor operation control system uses the regenerative braking electric power of the electric railway vehicle.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제어모듈(210)은,
회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 초과할 경우, 상기 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키고, 주공기통(400)의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기(300)를 동작시키는 것을 특징으로 하는 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The first control module (210)
When the regenerative braking power exceeds the predetermined regenerative power minimum reference value, the main air compressor 300 is operated to raise the upper limit of the operating air pressure of the main air compressor 300 and increase the compressed air amount of the main air cylinder 400, Wherein the operation of the main air compressor is controlled using the regenerative braking electric power of the electric railway vehicle.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 제어모듈(220)은,
계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과할 경우, 상기 주공기 압축기(300)의 압축 공기량을 증가시키기 위한 동작을 종료시키는 것을 특징으로 하는 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The second control module (220)
And stops the operation for increasing the amount of compressed air in the main air compressor (300) when the measured pressure of the main air cylinder (400) exceeds the operating upper limit air pressure set value of the main air compressor (300) Control System of Main Air Compressor Using Regenerative Braking Power of Railway Vehicle.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 제어모듈(220)은,
계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만일 경우, 상기 주공기통(400)의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기(300)를 동작시키는 것을 특징으로 하는 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The second control module (220)
The main air compressor 300 is operated in order to increase the amount of compressed air in the main air cylinder 400 when the measured pressure of the main air cylinder 400 is less than the set lower air pressure of the main air compressor 300 Control System for Main Air Compressor Using Regenerative Braking Power of Electric Railway Vehicle.
(a) 주공기 압축기 제어장치(200)가 추진제어장치(10)로부터 발생된 회생제동 전력을 측정하는 단계;
(b) 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 측정된 회생제동 전력이 기 설정된 회생제동전력 최소 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값을 초과할 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 상승시키는 단계;
(d) 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 주공기통(400)의 압축 공기량을 증가시키기 위하여 주공기 압축기(300)를 동작시키는 단계;
(e) 상기 주공기 압축기(300)가 보조전원장치(20)로부터 입력된 회생제동 전력을 이용하여 주공기 압축기 제어장치(200)의 제어에 따라 동작하는 단계;
(f) 주공기통 압력 계측장치(100)가 주공기통(400)의 압력을 계측하는 단계;
(g) 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
(h) 상기 (g) 단계의 판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 상한 공기압력 설정치를 초과할 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 주공기 압축기(300)의 압축 공기량을 증가시키기 위한 동작을 종료시키는 단계;
(i) 상기 (b) 단계의 판단결과, 회생제동 전력이 기 설정된 회생전력 최소 기준값 이하일 경우, 상기 주공기통 압력 계측장치(100)가 주공기통(400)의 압력을 계측하는 단계;
(j) 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만인지 여부를 판단하는 단계; 및
(k) 상기 (j) 단계의 판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 미만일 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 주공기 압축기(300)를 동작시키고, 상기 (f) 단계로 절차를 이행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 방법.
(a) measuring the regenerative braking power generated by the main air compressor control device (200) from the propulsion control device (10);
(b) determining whether the main air compressor control apparatus (200) exceeds a predetermined regenerative braking power minimum reference value;
(c) If it is determined in step (b) that the regenerative braking power exceeds the predetermined regenerative power minimum reference value, the main air compressor control apparatus 200 controls the operation upper limit air pressure set value of the main air compressor 300 Ascending;
(d) operating the main air compressor (300) to increase the amount of compressed air in the main air cylinder (400);
(e) operating the main air compressor (300) under the control of the main air compressor control device (200) using regenerative braking power input from the auxiliary power supply (20);
(f) measuring the pressure of the main air cylinder (400) by the main air cylinder pressure measuring device (100);
(g) determining whether the pressure of the main air cylinder (400) measured by the main air compressor control device (200) exceeds the operating upper limit air pressure setting of the main air compressor (300);
(h) If the measured pressure of the main air cylinder 400 exceeds the set upper limit of the operating air pressure of the main air compressor 300 as a result of the determination of step (g), the main air compressor control apparatus 200 Terminating the operation for increasing the amount of compressed air in the air compressor (300);
(i) measuring the pressure of the main air cylinder (400) by the main air cylinder pressure measuring device (100) when the regenerative braking power is less than a predetermined regenerative power minimum reference value as a result of the determination of step (b);
(j) determining whether the pressure of the main air cylinder (400) measured by the main air compressor control device (200) is less than the lower limit air pressure setting of the main air compressor (300); And
(k) If the measured pressure of the main air cylinder 400 is less than the lower limit air pressure set value of the main air compressor 300 as a result of the determination in step (j), the main air compressor control apparatus 200 controls the main air compressor 300, (300), and performing the procedure to step (f); Wherein the main air compressor is controlled by the regenerative braking power of the electric railway vehicle.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
(l) 상기 (j) 단계의 판단결과, 계측된 주공기통(400)의 압력이 주공기 압축기(300)의 동작 하한 공기압력 설정치 이상일 경우, 상기 주공기 압축기 제어장치(200)가 프로세스를 종료하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기철도차량의 회생제동 전력을 이용한 주공기 압축기 동작 제어 방법. The method according to claim 6,
(1) If the measured pressure of the main air cylinder 400 is equal to or greater than the lower limit of the operation air pressure of the main air compressor 300 as a result of the determination in step (j), the main air compressor control apparatus 200 ends the process ; Wherein the main air compressor is controlled by the regenerative braking power of the electric railway vehicle.
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