2015 년도 한국철도학회 춘계학술대회 논문집 KSR2015S132 대용량 1C1M 주전력변환장치용 IGBT 수냉각 판 설계 Design of Water Cooling Plate for High Capacity 1C1M Main Power Conversion Equipment 이재욱 * , 김형균 *† , 정원복 ** , 박영호 * , 박성호 * , 민평오 * , 한정수 * J.W. Lee * , H.G. Kim *† , W.B. Jung ** , Y.H. Park * , S.H. Park * , P.O. Min * , J.S. Han Abstract Development of main power conversion equipment for high-speed is under research. The control scheme of new propulsion system is changed from 1C2M to 1C1M. And also, power capacity and operation speed are improved. IGBTs in main power conversion equipment need cooling equipment to dissipate heat. In this paper, water cooling method for IGBT cooling is suggested. The suggested cooling plate is designed that 4 IGBTs are to be placed on the same surface of cooling plate. A thermo-fluid analysis and performance test is carried out to confirm the cooling performance of the prototype cooling plate. Keywords : High -speed train, KTX-Sancheon, Water Cooling, IGBT 초 록 현재 KTX-산천 고속열차에 적용된 추진시스템의 제어방식을 1C2M에서 1C1M 제어방 식으로 변경하고, 추진시스템의 출력용량 및 운용속도 향상을 목표로 대용량 주전력변환 장치의 개발이 진행되고 있다. 주전력변환장치에 사용되는 전력용 반도체 소자인 IGBT는 스위칭 시, 발생하는 열을 방열하기 위한 냉각장치가 필요하다. 본 논문에서는 IGBT의 냉 각을 위해 수냉각 방식을 제안한다. 4개의 IGBT를 수냉각 판의 한쪽 면에 부착할 수 있는 구조로 설계하고 해석을 수행하였으며, 시제품을 제작하여 성능시험을 실시하였다. 주요어 : 고속열차, KTX-산천, 수냉각, IGBT 1. 서 론 현재 국내에서 영업운행 중인 KTX-산천 고속열차에 적용된 추진시스템의 제어방식은 1대의 컨버터/인버터 시스템에 2대의 견인전동기를 병렬로 연결하여 제어하는 1C2M 구조로 되어있으며, 컨버터/인버터 시스템에 사용되는 전력용 반도체 소자인 IGBT의 냉각을 위해 히트파이프를 이용한 강제 공냉 방식이 적용되어 있다. 추진시스템의 1C2M 제어방식은 병렬 운전에 따른 토크 불균형의 영향으로 인해 동일 대차 내 2축의 차륜경 관리 기준이 4mm이하로 요구되어 차량 운용 측면에서 유지보수 비용 상승 등의 단점이 있다. † 교신저자: 현대로템 전장품개발팀([email protected]) * 현대로템㈜ ** 대홍기업㈜
7
Embed
대용량 1C1M 주전력변환장치용 IGBT 수냉각 판 설계railway.or.kr/Papers_Conference/201501/pdf/KSR2015S132.pdf2015년도 한국철도학회 춘계학술대회 논문집
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
2015 년도 한국철도학회 춘계학술대회 논문집 KSR2015S132
대용량 1C1M 주전력변환장치용 IGBT 수냉각 판 설계
Design of Water Cooling Plate for High Capacity 1C1M Main Power Conversion
Equipment
이재욱*, 김형균*†, 정원복**, 박영호*, 박성호*, 민평오*, 한정수*
J.W. Lee*, H.G. Kim*†, W.B. Jung**, Y.H. Park *, S.H. Park*, P.O. Min*, J.S. Han
Abstract Development of main power conversion equipment for high-speed is under research. The control scheme of new propulsion system is changed from 1C2M to 1C1M. And also, power capacity and operation speed are improved. IGBTs in main power conversion equipment need cooling equipment to dissipate heat. In this paper, water cooling method for IGBT cooling is suggested. The suggested cooling plate is designed that 4 IGBTs are to be placed on the same surface of cooling plate. A thermo-fluid analysis and performance test is carried out to confirm the cooling performance of the prototype cooling plate.
Keywords : High -speed train, KTX-Sancheon, Water Cooling, IGBT 초 록 현재 KTX-산천 고속열차에 적용된 추진시스템의 제어방식을 1C2M에서 1C1M 제어방식으로 변경하고, 추진시스템의 출력용량 및 운용속도 향상을 목표로 대용량 주전력변환장치의 개발이 진행되고 있다. 주전력변환장치에 사용되는 전력용 반도체 소자인 IGBT는 스위칭 시, 발생하는 열을 방열하기 위한 냉각장치가 필요하다. 본 논문에서는 IGBT의 냉각을 위해 수냉각 방식을 제안한다. 4개의 IGBT를 수냉각 판의 한쪽 면에 부착할 수 있는 구조로 설계하고 해석을 수행하였으며, 시제품을 제작하여 성능시험을 실시하였다.
주요어 : 고속열차, KTX-산천, 수냉각, IGBT
1. 서 론
현재 국내에서 영업운행 중인 KTX-산천 고속열차에 적용된 추진시스템의 제어방식은
1대의 컨버터/인버터 시스템에 2대의 견인전동기를 병렬로 연결하여 제어하는 1C2M 구조로
되어있으며, 컨버터/인버터 시스템에 사용되는 전력용 반도체 소자인 IGBT의 냉각을 위해
히트파이프를 이용한 강제 공냉 방식이 적용되어 있다.
추진시스템의 1C2M 제어방식은 병렬 운전에 따른 토크 불균형의 영향으로 인해 동일
대차 내 2축의 차륜경 관리 기준이 4mm이하로 요구되어 차량 운용 측면에서 유지보수 비용