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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김재문
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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철도차량 유지보수의 목적은 차량이 운행 중 고장 및 장애 등으로 인해 운행에 문제가 발생하지 않도록 예방하는 것이다. 그러나 철도차량은 전기전자 부품수의 증가와 더불어 IT 기술의 접목 등으로 시스템이 복잡해지며 고장 유형이 다양해지고 예측이 힘든 고장들이 증가하고 있다.
본 논문에서는 보조전원장치의 주요 고장 인자 중 필터 커패시터를 대상으로 연구를 하였다. 커패시터의 성능은 주로 정전용량 또는 ESR로 판별되며, 차량 운행 환경과 구조를 고려해 상태진단 변수로 정전용량을 선정하였다. 정전용량 추정을 위해 전압과 전류값은 필수적이나 보조전원장치 커패시터는 강체로 연결되어 일반적인 전류 센서류 부착이 어렵고 커패시터에 흐르는 전류를 측정할 수 없는 구조이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전류 센서로 부착이 용이한 로고스키 코일을 적용하였으며, 주파수 분석을 통해 커패시터에 흐르는 전류를 간접 도출할 수 있는 기법을 제시하였다.
제안된 기법 검증을 위해 컨버터 회로와 축소형 보조전원장치를 구성하여 정전용량 추정 실험을 진행하였다. 그 결과 컨버터 회로는 2.7~4.1%, 축소형 보조전원장치의 경우 3.8~5.5% 정도의 오차로 커패시터 상태진단 시스템의 유효성을 확인하였다.
본 논문에서는 보조전원장치의 주요 고장 인자 중 필터 커패시터를 대상으로 연구를 하였다. 커패시터의 성능은 주로 정전용량 또는 ESR로 판별되며, 차량 운행 환경과 구조를 고려해 상태진단 변수로 정전용량을 선정하였다. 정전용량 추정을 위해 전압과 전류값은 필수적이나 보조전원장치 커패시터는 강체로 연결되어 일반적인 전류 센서류 부착이 어렵고 커패시터에 흐르는 전류를 측정할 수 없는 구조이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전류 센서로 부착이 용이한 로고스키 코일을 적용하였으며, 주파수 분석을 통해 커패시터에 흐르는 전류를 간접 도출할 수 있는 기법을 제시하였다.
제안된 기법 검증을 위해 컨버터 회로와 축소형 보조전원장치를 구성하여 정전용량 추정 실험을 진행하였다. 그 결과 컨버터 회로는 2.7~4.1%, 축소형 보조전원장치의 경우 3.8~5.5% 정도의 오차로 커패시터 상태진단 시스템의 유효성을 확인하였다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구의 목적 및 필요성 11.2 논문의 구성 3Ⅱ. 커패시터 상태진단 이론적 고찰 42.1 전력변환장치 고장 원인 42.2 전력변환장치 필터 커패시터의 특성 52.3 보조전원장치(SIV) 112.4 로고스키 코일 및 적분기 설계 152.5 제안한 커패시터 상태진단 기법 23Ⅲ. 시뮬레이션 333.1 시뮬레이션 회로 333.2 FFT를 적용한 커패시터 전류 간접 도출 343.3 정전용량 및 ESR 추정 35Ⅳ. 실험 374.1 실험 구성도 374.2 컨버터 및 인버터 시스템 394.3 로고스키 코일 계측용 증폭·적분기 424.4 실험 결과 46Ⅴ. 결론 53참고문헌 55Abstract 57
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