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전기 철도 차량의 급속 충방전 시스템에 있어서,슈퍼 커패시터, DC-DC 컨버터 및 필터 커패시터를 각각 포함하며, 순차적으로 직렬 연결된 제 1 내지 제 N (N 은 2 이상의 자연수)단위 충방전 장치, 및상기 각 단위 충방전 장치에 대하여 급속 충방전 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 가선측 전압을 상기 슈퍼 커패시터에 충전하는 충전 모드에서 발생하는 각 필터 커패시터 전압의 불평형 상태를 제어하되,상기 충전모드에서 가선측 전압 입력단의 최상단에 배치된 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터의 전압이 지령치 보다 낮아지는 불평형 상태가 발생하는 경우, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터를 경유하는 리플 전류를 감소시키고, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류의 지령치를 감소시켜, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류 값이 감소하도록 제어하는, 급속 충방전 시스템
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제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 충전 모드에서 가선측 전압 입력단의 최상단에 배치된 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터에 대해서는 정전압 제어 및 정전류 제어를 수행하고, 나머지 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터에 대해서는 정전류 제어를 수행하여, 각 슈퍼 커패시터에 동일한 충전 전류가 인가되도록 하는 급속 충방전 시스템
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제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 충전모드에서 가선측 전압 입력단의 최상단에 배치된 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터의 전압이 지령치 보다 커지는 불평형 상태가 발생하는 경우, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터를 경유하는 리플 전류를 증가시키고, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류의 지령치를 증가시켜, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류 값이 증가하도록 제어하는 급속 충방전 시스템
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제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 각 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전전류, 전압 변화량 및 충전시간에 기초하여 각 슈퍼 커패시터의 커패시턴스를 추정하고, 상기 DC-DC 컨버터의 전압 전달비를 산출하고, 각 슈퍼 커패시터의 커패시턴스 및 상기 전압 전달비에 기초하여 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 산출하고, 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압의 차이에 기초하여 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 평형상태로 유지하기 위하여 보상해야 할 전류값을 산출하고, 상기 DC-DC 컨버터의 전압 전달비를 조절하여 상기 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 평형상태로 제어하는 급속 충방전 시스템
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제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 급속 충방전 시스템이 가선과 접속된 경우, 상기 필터 커패시터의 전압과 가선측 전압이 동일하면 상기 DC-DC 컨버터를 벅컨버터 모드로 운영하여 상기 슈퍼 커패시터의 충전을 개시하고,상기 급속 충방전 시스템이 가선과 접속되지 않은 경우, 상기 DC-DC 컨버터를 부스팅 모드로 운영하여 상기 슈퍼 커패시터의 방전을 개시하는 급속 충방전 시스템
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제 6 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 급속 충방전 시스템이 가선과 접속되지 않은 경우 회생 제동에 의하여 상기 필터 커패시터의 전압이 지령치 전압보다 커지면, 회생제동에 의하여 발생한 전력을 충전하는 충전 모드로 동작하는 급속 충방전 시스템
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전기 철도 차량의 급속 충방전 시스템을 이용한 급속 충방전 제어 방법에 있어서,상기 급속 충방전 시스템은 슈퍼 커패시터, DC-DC 컨버터 및 필터 커패시터를 각각 포함하며, 순차적으로 직렬 연결된 제 1 내지 제 N (N 은 2 이상의 자연수)단위 충방전 장치와 상기 각 단위 충방전 장치에 대하여 급속 충방전 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하고, 가선측 전압을 상기 슈퍼 커패시터에 충전하는 충전 모드에서 발생하는 각 필터 커패시터 전압의 불평형 상태를 제어하는 단계를 수행하되, 상기 불평형 상태를 제어하는 단계는, 상기 충전모드에서 가선측 전압 입력단의 최상단에 배치된 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터의 전압이 지령치 보다 낮아지는 불평형 상태가 발생하는 경우, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터를 경유하는 리플 전류를 감소시키는 단계, 및상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류의 지령치를 감소시켜, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류 값이 감소하도록 제어하는 단계를 포함하는, 급속 충방전 제어 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 불평형 상태를 제어하는 단계는,상기 충전 모드에서 가선측 전압 입력단의 최상단에 배치된 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터에 대해서는 정전압 제어 및 정전류 제어를 수행하는 단계, 및나머지 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터에 대해서는 정전류 제어를 수행하여, 각 슈퍼 커패시터에 동일한 충전 전류가 인가되도록 하는 단계를 포함하는 급속 충방전 제어 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 불평형 상태를 제어하는 단계는, 상기 충전모드에서 가선측 전압 입력단의 최상단에 배치된 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터의 전압이 지령치 보다 커지는 불평형 상태가 발생하는 경우, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 필터 커패시터를 경유하는 리플 전류를 증가시키는 단계, 및 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류의 지령치를 증가시켜, 상기 제 1 단위 충방전 장치의 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전 전류 값이 증가하도록 제어하는 단계를 포함하는 급속 충방전 제어 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 각 슈퍼 커패시터의 제조 오차를 보상하기 위한 제어 단계를 더 포함하되,상기 각 슈퍼 커패시터를 경유하는 충전전류, 전압 변화량 및 충전시간에 기초하여 각 슈퍼 커패시터의 커패시턴스를 추정하는 단계, 상기 DC-DC 컨버터의 전압 전달비를 산출하는 단계, 상기 추정된 슈퍼 커패시터의 커패시턴스 및 상기 산출된 전압 전달비에 기초하여 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 산출하는 단계, 각 슈퍼 커패시터로부터 센싱된 슈퍼 커패시터의 충전 전압과 상기 산출된 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압의 차이에 기초하여 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 평형상태로 유지하기 위하여 보상해야 할 전류값을 산출하는 단계, 및상기 DC-DC 컨버터의 전압 전달비를 조절하여 상기 각 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 평형상태로 제어하는 단계를 포함하는 급속 충방전 제어 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 급속 충방전 시스템과 가선의 접속 여부에 따라 슈퍼 커패시터의 충방전을 제어하는 단계를 더 포함하되,상기 급속 충방전 시스템이 가선과 접속된 경우, 상기 필터 커패시터의 전압과 가선측 전압이 동일하면 상기 DC-DC 컨버터를 벅컨버터 모드로 운영하여 상기 슈퍼 커패시터의 충전을 개시하는 단계, 및 상기 급속 충방전 시스템이 가선과 접속되지 않은 경우, 상기 DC-DC 컨버터를 부스팅 모드로 운영하여 상기 슈퍼 커패시터의 방전을 개시하는 단계를 포함하는 급속 충방전 제어 방법
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제 13 항에 있어서, 상기 슈퍼 커패시터의 충방전을 제어하는 단계는상기 급속 충방전 시스템이 가선과 접속되지 않은 경우 회생 제동에 의하여 상기 필터 커패시터의 전압이 지령치 전압보다 커지면, 회생제동에 의하여 발생한 전력을 충전하는 충전 모드를 개시하는 단계를 더 포함하는 급속 충방전 제어 방법
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제 8 항, 제 9 항, 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체
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