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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김장목
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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본 논문은 3상 AC/DC/AC PWM 컨버터의 고장 진단 및 허용 제어 기법에 대해 연구하였다. 전력변환 장치에 고장이 발생하게 되면 전체 시스템이 갑자기 멈추게 되거나 비정상적인 상태로 동작하게 되는 성능의 저하로 이어지게 된다. 이는 전체 시스템의 신뢰성을 크게 저하시키게 된다. 따라서 고장을 검출하고 대처하기 위한 고장 진단 및 허용 제어 기법들이 많이 개발되고 있다. 이 논문에서는 컨버터 시스템의 고장 중에서도 IGBT 스위치의 개방 고장에 대해 다루었다.
IGBT의 개방 고장은 단락 고장과는 다르게 곧바로 시스템의 중단으로 나타나진 않지만, 저하된 성능으로 운전하게 된다. 고장이 발생한 후에도 이를 모른채 계속해서 운전하게 된다면 컨버터나 계통과 부하에 2차적인 고장으로 이어져 더 큰 사고가 발생할 가능성이 높아지게 된다. 따라서 신뢰성이 높은 시스템이 되기 위해서는 그 고장을 검출하여 제어기에 알려줄 필요가 있고 그에 따른 적절한 조치가 필요하다. 제안된 고장 진단 알고리즘은 측정된 3상 전류의 각 변화량을 이용하여 고장을 검출하고 그 고장 스위치의 위치를 정확히 찾아낼 수 있다. 또한 고장 후에는 제안된 허용 제어 알고리즘을 이용하여 고장시보다 더 향상된 성능으로 운전할 수 있게 하였다.
먼저 6개의 스위치 중 1개의 스위치가 개방 고장인 경우에 대해서 자세히 분석하고, 이 결과들로부터 개방 고장시 왜곡되는 전류의 원인을 파악하였다. 이 때 스위치 개방 고장을 검출과 고장 스위치를 판별하기 위한 고장 진단 방법을 제안하였다. 또한 고장 검출 후 시스템을 바로 중단 시키는 것이 아니라 보수 전까지의 시간 동안에 더 나은 성능으로 운전을 유지할 수 있도록 하는 고장 허용 제어 방법을 제안하였다. 이 방법들은 추가적인 하드웨어 요구없이 쉽게 구현이 가능한 장점을 가진다.
제안된 알고리즘은 시뮬레이션과 실험의 결과들을 통해서 제안된 고장 진단 및 허용 제어 알고리즘의 타당성 및 유용성을 검증하였다.
IGBT의 개방 고장은 단락 고장과는 다르게 곧바로 시스템의 중단으로 나타나진 않지만, 저하된 성능으로 운전하게 된다. 고장이 발생한 후에도 이를 모른채 계속해서 운전하게 된다면 컨버터나 계통과 부하에 2차적인 고장으로 이어져 더 큰 사고가 발생할 가능성이 높아지게 된다. 따라서 신뢰성이 높은 시스템이 되기 위해서는 그 고장을 검출하여 제어기에 알려줄 필요가 있고 그에 따른 적절한 조치가 필요하다. 제안된 고장 진단 알고리즘은 측정된 3상 전류의 각 변화량을 이용하여 고장을 검출하고 그 고장 스위치의 위치를 정확히 찾아낼 수 있다. 또한 고장 후에는 제안된 허용 제어 알고리즘을 이용하여 고장시보다 더 향상된 성능으로 운전할 수 있게 하였다.
먼저 6개의 스위치 중 1개의 스위치가 개방 고장인 경우에 대해서 자세히 분석하고, 이 결과들로부터 개방 고장시 왜곡되는 전류의 원인을 파악하였다. 이 때 스위치 개방 고장을 검출과 고장 스위치를 판별하기 위한 고장 진단 방법을 제안하였다. 또한 고장 검출 후 시스템을 바로 중단 시키는 것이 아니라 보수 전까지의 시간 동안에 더 나은 성능으로 운전을 유지할 수 있도록 하는 고장 허용 제어 방법을 제안하였다. 이 방법들은 추가적인 하드웨어 요구없이 쉽게 구현이 가능한 장점을 가진다.
제안된 알고리즘은 시뮬레이션과 실험의 결과들을 통해서 제안된 고장 진단 및 허용 제어 알고리즘의 타당성 및 유용성을 검증하였다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 기존의 연구 동향 31.3 연구 목적 51.4 본 논문의 구성 6제 2 장 3상 AC/DC PWM 컨버터의 정상 운전[46] 82.1 전압 방정식 82.2 제어기의 설계 152.2.1 전압 제어기 152.2.2 전류 제어기 222.2.3 제어각의 연산 232.3 전체 제어 블록도 26제 3 장 3상 AC/DC PWM 컨버터의 IGBT 스위치 고장 273.1 스위치의 단락 고장과 개방 고장 273.2 1개 스위치의 개방 고장 293.3 여러 개의 스위치의 개방 고장 57제 4 장 스위치의 개방 고장 검출 764.1 스위치의 고장 진단 764.2 여러 개의 스위치의 개방 고장 83제 5 장 개방 고장 스위치의 허용 제어 855.1 개방 고장 스위치의 허용 제어 855.2 여러 개의 스위치 고장에서의 허용 제어 935.3 제안된 고장 허용 제어 기법의 블록도 94제 6 장 시뮬레이션 956.1 컨버터의 개방 고장 956.2 스위치 개방 고장 검출 1006.2.1 한 개의 스위치 개방 고장 1006.2.2 과도 상태에서의 개방 고장 1026.2.3 계통 고장시의 개방 고장 검출 1036.3 개방 고장 스위치의 허용 제어 1106.3.1 한 개의 스위치 개방 고장에서의 허용 제어 1106.3.2 여러 개의 스위치 개방 고장에서의 허용 제어 115제 7 장 실 험 1217.1 실험 구성 1217.2 컨버터 개방 고장 진단 실험 1257.3 컨버터 개방 고장의 허용 제어 실험 1287.3.1 한 개의 스위치 개방 고장에서의 허용 제어 1287.3.2 여러 개의 스위치 개방 고장에서 허용 제어 134제 8 장 결 론 141참고 문헌 143ABSTRACT 149
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