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철도 차량에 구비되는 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템으로서,전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부;상기 시스템의 외부로부터 직류 전력을 공급받는 연결부; 및상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력을 에너지 저장부에 저장하거나, 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 상기 연결부를 통해 상기 시스템의 외부로 환원하는 초퍼부를 포함하며,상기 초퍼부는, 상기 연결부를 통해 공급된 직류 전력의 전압 안정화를 위한 필터부와, 제 1 초퍼 회로 및 제 2 초퍼 회로를 포함하고, 상기 필터부의 입력단은 상기 연결부에 연결되며, 상기 제 1 초퍼 회로 및 상기 제 2 초퍼 회로는 상기 필터부의 출력단과 상기 에너지 저장부 사이에 병렬로 연결됨으로써 상기 필터부를 공유하고, 상기 필터부는 필터 커패시터를 포함하고,상기 초퍼부 및 상기 에너지 저장부는 상기 시스템 내에 복수 개 존재하며,상기 복수의 초퍼부 및 상기 복수의 에너지 저장부는, 상기 복수의 초퍼부 중 어느 하나와 상기 에너지 저장부 중 어느 하나가 병렬 연결되어 형성된 단위 회로가 서로 직렬 연결된 형태로 상기 시스템 내에 존재하고,상기 복수의 초퍼부 각각은, 상기 필터 커패시터에 병렬로 연결되는 셀 밸런싱부를 더 포함하며, 상기 셀 밸런싱부 각각은, 서로 직렬로 연결된 밸런싱 저항 및 밸런싱 스위치를 포함하는 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 필터부는 LC 필터이고, 필터 인덕터 및 상기 필터 커패시터를 포함하며,상기 필터 인덕터의 일단은 상기 필터부의 입력단의 양의 단자에, 타단은 상기 필터부의 출력단의 양의 단자에 각각 연결되고, 상기 필터 커패시터의 일단은 상기 필터부의 출력단의 양의 단자에, 타단은 상기 필터부의 출력단의 음의 단자에 각각 연결되는철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 제 1 초퍼 회로는 제 1 노드, 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 1 출력 인덕터를 포함하고, 상기 제 2 초퍼 회로는 제 2 노드, 제 3 스위치, 제 4 스위치 및 제 2 출력 인덕터를 포함하며,상기 제 1 출력 인덕터의 일단은 상기 제 1 노드에, 타단은 상기 에너지 저장부의 고전압단에 각각 연결되고, 상기 제 2 출력 인덕터의 일단은 상기 제 2 노드에, 타단은 상기 에너지 저장부의 고전압단에 각각 연결되며,상기 제 1 스위치는 상기 제 1 노드와 상기 필터부의 출력단의 양의 단자 사이에, 상기 제 2 스위치는 상기 제 1 노드와 상기 필터부의 출력단의 음의 단자 사이에, 상기 제 3 스위치는 상기 제 2 노드와 상기 필터부의 출력단의 양의 단자 사이에, 상기 제 4 스위치는 상기 제 2 노드와 상기 필터부의 출력단의 음의 단자 사이에 각각 위치하는철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 3 항에 있어서,상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각은, 트랜지스터(transistor)를 이용하여 구현되며,상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각에 전기 신호를 인가함으로써 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각의 ON 여부를 제어하는 제어 회로를 더 포함하는철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 3 항에 있어서,상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치와, 상기 제 3 스위치는 상기 제 4 스위치와 각각 교번(交番)하여 온(ON) 상태가 되는 철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 5 항에 있어서,상기 교번의 주기는, 상기 제 1 내지 제 4 스위치에 대하여 모두 동일하되, 상기 제 1 내지 제 4 스위치 각각의 턴온(turn-on) 시점 및 턴오프(turn-off) 시점은 모두 상이한철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 에너지 저장부는, 상호 병렬 연결된 복수의 에너지 저장용의 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 포함하는철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 에너지 저장부에 병렬로 연결되는 방전 저항부를 더 포함하며,상기 방전 저항부는, 서로 직렬로 연결된 방전 저항 및 방전 스위치를 포함하는철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 직류 전력은, 상기 철도 차량에 공급되는 가선 전압 혹은 상기 철도 차량에 구비되는 전동기의 회생 에너지에 의한 것인철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 밸런싱 스위치는, 상기 밸런싱 스위치를 포함하는 셀 밸런싱부 양단의 전압이 기 정해진 전압 이상일 경우 닫히고, 상기 기 정해진 전압 미만일 경우 열리도록 설정된철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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제 1 항에 있어서,제어부를 더 포함하며,상기 연결부의 입력단은, 상기 철도 차량이 가선 전압으로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 철도 차량의 전동기에 공급하기 위해 상기 철도 차량 내에 구비된 변환 장치의 출력단에 연결되며,상기 제어부는, 상기 철도 차량이 역사 내에 정차해 있을 시에, 상기 역사 내에 구비되며 교류 전력을 공급하는 에너지 공급원의 출력단을 상기 변환 장치의 입력단에 연결하여, 상기 에너지 공급원으로부터의 교류 전력이 상기 변환 장치에 의해 직류 전력으로 변환되어 상기 연결부를 통해 상기 시스템으로 입력되도록 하는철도 차량용 에너지 충전 및 방전 시스템
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