철도 차량용 배터리 백업 시스템을 위한 다중 LLC 공진형 컨버터의 병렬 입력-직렬 출력 구조

김정은; 이재범

doi:10.7782/JKSR.2020.23.1.64

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김정은 (Gyeongsang National University) 이재범 (Korea National University of Transportation)

저널정보: 한국철도학회 한국철도학회 논문집 한국철도학회 논문집 제23권 제1호(통권 제127호)

발행연도: 2020.1

수록면: 64 - 69 (6page)

DOI: 10.7782/JKSR.2020.23.1.64

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최근 철도 차량용 추진 시스템의 전원 공급의 불안정성에 대처하기 위하여 배터리 백업 시스템의 도입이 검토되고 있다. 시장성이 우수한 전기 자동차용 배터리의 생산성 향상으로 인하여 고전압 대용량 배터리의 가격이 낮아짐으로 인하여 철도 차량에도 대용량 배터리의 탑재가 시도된 바 있으나, 철도 차량의 추진 인버터의 입력 전압이 최대 1500V에 이르므로 가격 경쟁력이 낮은 문제점이 있다. 따라서, 시장성이 우수한 400V급 대용량 배터리팩을 적용한 배터리 백업 시스템에 대한 연구가 필요하며, 백업 시스템 내의 전력 변환 컨버터의 고효율 및 고전력밀도가 기술적 차별화를 이룰 수 있는 부분이다. 배터리 전압 400V로부터 추진 인버터 전압 1500V로 변환하기 위하여, 일반적으로는 20~50kHz의 주파수로 동작하는 부스트 컨버터가 적용되어 왔으나, 고효율 및 고전력밀도를 달성하기 위하여 200kHz 이상으로 동작하는 공진형 컨버터의 도입이 필요하며, 50kW급의 대용량 배터리 백업 시스템을 위하여 다중 컨버터의 직/병렬 연결에 대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 효율 성능 및 전력 밀도를 극대화하기 위한 다중 LLC 공진형 컨버터의 최적 연결 구조를 도출하고, 설계 방안을 제시하도록 한다. 최종적으로, 철도 차량의 배터리 백업 시스템을 위한 50kW급 다중 LLC 공진형 컨버터의 병렬 입력 및 직렬 출력 구조의 효용성을 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

#Battery back-up system #LLC resonant converter #Parallel-input series-output configuration #배터리 백업 시스템 #LLC 공진형 컨버터 #병렬 입력-직렬 출력 구조

참고문헌 (3)

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C. Sintamarean, E. Eni, F. Blaabjerg, R. Teodorescu, H. Wang (2014) Wide-band gap devices in PV systems - opportunities and challenges, IEEE International Power Electronics Conference, Japan, pp. 1912-1919.

B.-C. Kim, K.-B. Park, C.-E. Kim, G.-W. Moon (2009) Load sharing characteristic of two-phase interleaved LLC resonant converter with parallel and series input structure, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, USA(San Jose), pp. 265-268.

E. Orietti, P. Mattavelli, G. Spiazzi, C. Adragna, G. Gattavari (2009) Current sharing in three-phase LLC interleaved resonant converter, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, USA(San Jose), pp. 1145-1152.

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