영구자석 동기전동기 구동용 PWM 인버터 다중 스위치 개방고장의 고장 검출 및 고장부 판별 기법 :Fast real-time detection and localization scheme for multiple open-switch faults in a PWM inverter-fed PMSM drive system

송재환

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자료유형: 학위논문

저자정보: 송재환 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 김경화

발행연도: 2018

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

영구자석 동기전동기 구동용 PWM 인버터 다중 스위치 개방고장의 고장 검출 및 고장부 판별 기법

송재환 전기정보공학과 2018.01 학위논문

2017

영구자석 동기전동기 구동용 PWM 전압원 인버터의 실시간 다중 스위치 개방고장 검출 및 고장부 판별기법

송재환 , 김경화 전력전자학회 학술대회 논문집 2017.07 학술대회자료

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본 논문에서는 영구자석 동기전동기 구동 인버터가 다중 스위치 개방 고장이 발생한 경우에도 구동 시스템의 신뢰성과 안정성을 향상시키기 위한 실시간 고장 진단, 검출 및 고장부 위치 판별 기법을 제시하였다. 스위치 개방 고장은 전기적 및 열적 응력뿐만 아니라 갑작스런 과전류로 인해 발생된다. 이러한 고장으로 인해 다른 부품에 과전류 응력이 발생하기 때문에 전체 구동 시스템에 심각한 2차 손상을 유발한다. 또한 스위치 개방 고장은 전류의 고조파 및 왜곡 발생, 토크 증가의 원인이 된다. 다중 스위치 개방고장은 다양한 원인으로 발생하기 때문에 고장 진단, 검출 및 고장부 위치 판별을 신뢰성 있고 정확하게 구현하기란 쉽지 않다.
본 논문에서는 고장 진단 및 검출 알고리즘의 복잡성을 줄이기 위해 다중 스위치 개방 고장을 4개의 그룹으로 분류하여 보다 간단하고 체계적인 방식으로 스위칭 소자의 여러 고장을 처리할 수 있도록 한다. 각 고장 그룹은 구별되는 고장 특성을 보이기 때문에 고장 스위치를 판별하는 프로세스는 간단하고 쉽다. 제안된 기법에서 고장 스위치를 판별하기 위해 전체 전기적 주기를 이용하는 대신 무빙 윈도우 기반 신호를 이용하여 0값을 제외한 상전류 정보로 고장 그룹을 식별한다. 무빙 윈도우 개념을 사용하여 CPU가 가장 최근의 주기 데이터를 확보하고 있어 매 샘플마다 검출 변수의 갱신이 가능하고 이로 인해 실시간으로 정확한 고장의 검출이 가능하게 되었다. 또한 제안된 기법은 추가적인 진단 하드웨어 없이 실시간으로 고장 및 고장 스위치를 판별한다. 정규화 된 값을 이용하기 때문에 동작 조건에 관계없이 오작동의 가능성이 없다. 다양한 고장 조건에서의 비교 시뮬레이션 및 실험을 통해 인버터에 다중 스위치 개방 고장이 발생하더라도 실시간으로 높은 신뢰성과 정확성을 나타냄을 입증하였다.

I. 서 론 1
1. 연구의 배경 및 목적 1
2. 연구방법 3
II. 영구자석 동기전동기 구동 시스템 모델링 4
III. 제안된 스위치 개방고장 검출 및 고장부 판별 7
1. 제안된 스위치 개방고장 검출 기법 7
2. 제안된 스위치 개방 고장 고장부 위치 판별 기법 11
IV. 시뮬레이션 및 실험 결과 16
1. 시뮬레이션 결과 16
2. 실험 결과 22
V. 결 론 26
참고문헌 27
영문초록(Abstract) 30
감사의글 31

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