최근 범국가적인 저탄소 환경정책에 따라 대중교통 수단으로서 철도의 중요성이 증가하고 있다. 그러한 측면에서 에너지효율이 높고 환경 친화적이라는 강점을 가진 전기기관차 분야의 연구는 대용량화 및 유지보수 등의 신기술 도입과 더불어 꾸준히 진행되고 있다. 전기기관차 구동용 인버터 장치에 사용되는 소자로서 기존에는 GTO가 주로 사용되어 왔으나 최근 일본 및 유럽의 여러 제조사에서 비교적 대용량의 IGBT가 생산됨에 따라 IGBT가 전기기관차 분야에서 새로운 소자로 부각되기 시작하였다. IGBT는 GTO에 비해 스위칭 주파수나 소음 및 GDU의 간단성 등의 장점을 가지고 있어 기존의 시스템과 비교하여 고조파 저감 효과를 달성할 수 있으며 하드웨어 구성 또한 용이하게 된다. 본 논문에서는 기존 GTO Thyrister 방식의 VVVF 인버터를 IGBT를 주 소자로 한 인버터로 개량한 8200호대 전기기관차의 국산화 개발 연구에 관해 서술하고 시뮬레이션을 기반으로 시스템 구성과 제어 성능의 타당성을 입증하고자 한다. 시뮬레이션은 DC링크단을 공유한 PWM 컨버터 및 인버터로 구성되어 있으며 수학적으로 모델링한 유도전동기와 전기기관차에 적용하여 컨버터 입력단의 단위역률제어, 지령 입력에 대한 DC링크 전압제어 성능 및 전기기관차속도 응답특성을 확인할 수 있다.
This paper studied on the power conversion system for electric locomotives. The system uses the IGBT for electric power conversion element. Compared to the GTO, the advantage of the IGBT is that has more higher switching frequency, lower noise and simplicity for GDU. Therefore, it is accomplished reduction of the harmonics, easy for hardware configuration. In this paper, it is described localization development for 8200 series electric locomotives.