회생제동의 원리에 대해서 설명하시오

회생제동의 원리에 대해서 설명하시오.

1. 개요
전기철도에 있어서 회생제동이라 함은 구배 하강시 등 속도 억제, 브레이크 작용을 하도록 하기 위하여 주 전동기를 발전기로 사용하고 발생 전력을 전차선에 반환하는 것임. 전력 회생율은 보통 30[%] 정도이다.

2. 전력 회생 구분
가. 직류 전력 회생 제동
1) 특성
가) 속도변화와 유기전압 : 속도가 변화하여도 유기전압을 일정하게 하여야한다.
나) 병렬운전 : 전차선 전압에 추종하여 안정된 병렬 운전이 가능하여야 한다.
2) 전력회생브레이크의 회로
가) 전차선 전압에 의한 직접 여자 방식.

                                           [그림 1] 전차선 전압에 의한 직접여자 방식
나) 전동 발전기에 의한 여자 방식.

나. 직렬 초퍼 제어 전력 회생 제동
직류 쵸퍼 전력회생 브레이크 회로도

                                              [그림 2] 직류 초퍼 전력회생 브레이크 회로

다. 교류 전력 회생 제동

                                           [그림 3] 교류 전력회생 브레이크의 원리도

전차선 전압이 교류이므로 싸이리스터 브릿지외에 전파 정류회로를 사용하여 직류 발생전력을 교류로 변환하여 전차선에 반환한다.

                                         [그림 4] 역행과 회생의 전압/전류 파형

최근 IGBT 등 전력전자의 발달로 위상제어 또는 PWM 제어를 통하여 교류 전력의 회생제동을 손쉽게 할 수 있다. 교류 동기 전동기 또는 교류 유도 전동기를 발전기로 사용 전차선에 전력을 반환한다.