KR100977460B1 - 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이리스터 전력변환회로의 출력 전압 파형의 변곡점 개수를 웨이블릿 변환으로 검출하여 정상 및 비정상 상태를 구분하되, 웨이블릿 변환 횟수를 최소화하여 신속/정확하게 상고장을 검출하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 (a) 사이리스터 삼상반파변환기를 갖는 전력변환회로의 출력인 전기자 코일 전압을 일정 시간 간격으로 샘플링하여 다수의 출력 전압 데이터로 저장하여 일정 시간 동안의 전압 데이터를 획득하는 단계; (b) 웨이블릿 변환식의 스케일 인자를 상기 전기자 코일 전압의 정상적인 맥동 주파수에 해당하는 1/180보다 충분히 작게 설정하여 상기 (a)단계에서 일정 시간 동안 획득한 전압 데이터를 웨이블릿 변환하고 그 결과값을 획득하는 단계; (c) 상기 웨이블릿 결과값이 설정 임계치를 통과하는 횟수를 카운트(count)하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 임계치 통과 횟수에 따라 정상 및 비정상(상고장 발생) 동작을 판단하는 단계; 및 (e) 고장알림장치를 이용하여 전력변환회로의 고장을 알리는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법을 제공한다.

전력변환회로, 삼상반파변환기, 사이리스터, 웨이블릿, 고장검출

Description

사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법{Method for detecting failure of thyristor power converter circuit}

본 발명은 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이리스터 전력변환회로의 출력 전압 파형의 변곡점 개수를 웨이블릿 변환으로 검출하여 정상 및 비정상 상태를 구분하되, 웨이블릿 변환 횟수를 최소화하여 신속/정확하게 상고장을 검출하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법에 관한 것이다.

일반적으로 사이리스터는 고전압, 대전류의 제어가 용이하며 제어이득이 높고 수명이 반영구적이어서 신뢰성이 높다. 따라서 사이리스터는 전력제어 분야에 광범위하게 사용되고 있으며 특히 높은 신뢰성이 요구되는 시스템에서의 전력 변환 및 제어에 많이 사용되고 있다. 사이리스터로 구성된 전력변환회로에 고장이 발생하면 적정 전력 공급 수준을 초과하거나 미달하여, 코일 여자에 의해 동작하는 전자기 기구가 정상적으로 동작하지 못한다. 따라서 높은 신뢰성이 요구되는 시스템 의 경우 전력변환회로의 고장에 대하여 신속하고 정확한 검출이 요구된다.

사이리스터로 구성된 전력변환회로에서 발생 가능한 고장들의 종류에는 퓨즈 고장 등으로 인하여 사이리스터가 도통되지 않아서 상이 빠져 구동되거나, 사이리스터가 다이오드처럼 동작하는 등의 오동작이 있는데 이들을 상고장이라고 부르며, 이러한 상고장을 검출하기 위하여 원자로 제어봉 제어계통 등과 같은 경우에서는 맥동 검출기를 사용하였다.

맥동 검출기의 고장판단방법을 살펴보면, 제어봉이 한 스텝 이동하기 위해서는 제어봉 구동장치에 있는 정지 집게 코일, 이동 집게 코일 그리고 올림 코일을 정해진 시퀀스대로 교대로 여자시켜 각 코일에 의해 구동되는 기구들이 차례로 동작하게 되며, 코일 별로 정해진 시퀀스 동작을 얻기 위해서는 코일 전류 레벨 조정이 필요하고, 이를 위하여 삼상반파변환기의 사이리스터 점호각을 조절한다.

전류 레벨을 높이기 위하여 점호각을 앞으로 당겼을 경우에 상 빠뜨림 고장이 발생하거나 전류 레벨을 낮추기 위하여 점호각을 뒤로 늦추었을 경우에 다이오드 동작 고장이 발생하면 부하로 연결된 코일의 전압 파형에서는 고장 전과 고장 후의 맥동 크기에서 큰 차이를 보인다. 이러한 큰 차이를 고려하여 임계치를 설정하고 고장 판단의 기준으로 정한다.

그러나, 원자로 제어봉 제어계통에서 사용되는 기존의 맥동 검출기는 코일 전류 레벨이 변하는 시점에서만 고장 여부를 판단하므로 상시 고장 검출을 수행하지 못하며, 아날로그 회로로 구성되어 복잡하고 시간경과에 따라 성능 열화가 수반되며 유지보수가 어려운 문제가 있다.

등록특허 제522391호는 사이리스터로 구성된 전력변환회로의 출력 전압 파형을 분석하여 그 주파수 정보를 통해 전력변환회로의 고장 여부를 판단하는 장치 및 방법을 제시하고 있다. 즉, 직류 전압 파형의 주파수 정보를 알기 위하여 푸리에 변환을 수행하고 각 차수 고조파 항을 찾아서 그 차수 고조파를 중심으로 일정범위 내의 주파수들의 스펙트럼 크기들을 비교하여 최대값을 찾으며, 이렇게 찾은 최대값들을 다시 비교하여 이들 중의 최대값을 찾고 그 최대값에 해당하는 주파수와 이미 결정된 기본파 성분과 비교한다. 이 과정을 통해 최종 최대값 선택으로 결정된 주파수가 이미 결정된 기본파 성분이면 정상 운전으로 판단하고 그렇지 않으면 고장으로 판단한다.

그러나, 등록특허 제522391호는 제어봉 동작을 정지 모드와 이동 모드로 구분하여, 정지 모드에서는 기존의 맥동 크기 비교 방법을 사용하고 이동 모드에서는 푸리에 변환을 이용하여 전력변환회로의 고장 여부를 판단하므로, 제어봉을 상시 감시하는 이점이 있으나 제어봉 동작 모드 별로 고장 검출 방법을 달리하는 번거로움이 있다.

등록특허 제603217호는 원자로의 제어봉 제어계통의 전력변환회로의 고장 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 전력변환회로의 정상 동작에 따른 출력 전압 파형의 맥동 주파수와 고장 시 출력 전압 파형의 맥동 주파수의 차이를 웨이블릿 변환으로 검출하여 상고장을 진단한다. 즉, 전력변환회로의 삼상반파변환기 입력인 교류 전원의 주파수가 f이면 삼상반파변환기에 의해 출력되는 직류 전압의 정상 상태 맥동 주파수는 3f가 된다. 그러나 변환이 제대로 이루어지지 못했을 경우에는 3f보다 작은 맥동 주파수를 가지게 되고, 이러한 사실에 착안하여 맥동 주파수를 웨이블릿 변환 기법으로 읽어서 전력변환회로의 이상 유무를 판단한다.

그러나, 상기 등록특허 제603217호는 2회의 웨이블릿 변환을 실시한 다음 각각에 대하여 2-norm 값(Euclidean norm이라고도 하며, 일정부분 계수값들 모임의 대표 크기를 결정하기 위하여 각 계수값을 제곱하고 이를 모두 더한 후 그 결과에 제곱근을 취한 값)을 계산하여 비교하는 방법으로 고장을 검출하고 등록특허 제522391호에 비하여 제어봉 동작 모드를 구분하지 않는 이점이 있으나, 전력변환회로의 상고장 검출은 보다 신속/정확하게 수행되어야 하므로 더욱 간단하고 짧은 연산 시간을 갖는 검출방법이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 3개의 사이리스터로 구성된 삼상반파변환기를 포함하는 전력변환회로의 출력 전압을 매우 큰 라디안 주파수로 웨이블릿 변환하여 설정된 임계치를 통과한 변곡점 개수를 카운트하여 정상상태와 비정상상태를 구분하여 상시로 고장을 검출하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (a) 사이리스터 삼상반파변환기를 갖는 전력변환회로의 출력인 전기자 코일 전압을 일정 시간 간격으로 샘플링하여 다수의 출력 전압 데이터로 저장하여 일정 시간 동안의 전압 데이터를 획득하는 단계; (b) 웨이블릿 변환식의 스케일 인자를 상기 전기자 코일 전압의 정상적인 맥동 주파수에 해당하는 1/180보다 충분히 작게 설정하여 상기 (a)단계에서 일정 시간 동안 획득한 전압 데이터를 웨이블릿 변환하고 그 결과값을 획득하는 단계; (c) 상기 웨이블릿 결과값이 설정 임계치를 통과하는 횟수를 카운트(count)하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 임계치 통과 횟수에 따라 정상 및 비정상(상고장 발생) 동작을 판단하는 단계; 및 (e) 고장알림장치를 이용하여 전력변환회로의 고장을 알리는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 (b)단계에서 상기 스케일 인자는 1/900 이상 1/1800 이하로 설정하는 것을 특징으로 하며,

또한 바람직하게, 상기 (d)단계는, 임계치 통과 횟수가 전력변환회로가 갖는 삼상반파변환기의 사이리스터 수와 동일하면 정상 동작 중인 것으로 판단하고, 임계치 통과 횟수가 전력변환회로가 갖는 삼상반파변환기의 사이리스터 수 미만이면 상고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게, 상기 (c)단계에서 임계치는 웨이블릿 그룹식과 코일 전압의 변곡점 발생 영역을 교차 상관하여 계산된 웨이블릿 변환 결과값이 항상 초과하는 수준으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고장검출방법은 디지털 시스템에서 전력변환회로 고장 감시 기능을 소프트웨어적으로 구현하여 기존의 아날로그 맥동 검출기에 비해 효율성이나 간편성을 높이고 더 우수한 성능을 얻도록 한다. 그리고 전류 제어의 전 영역에 걸쳐서 전력변환회로의 상고장을 감시하여 한시적 고장 검출의 제약을 가진 맥동 검출기의 단점을 극복하여 신뢰성을 증대하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 전력변환회로의 고장 검출을 위해 국소적 왜곡 분석 능력이 뛰어난 웨이블릿 변환을 이용하되 웨이블릿 변환 횟수를 최소화하여 연산 시간을 줄이면서도 정확한 검출이 가능하여 보다 신속한 상고장 검출을 실시할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

본 발명은 3개의 사이리스터로 구성된 삼상반파변환기를 포함하는 전력변환회로에 의한 전압 파형에서 한 상의 사이리스터가 도통되어 이전 상의 사이리스터가 차단되는 시점에서 발생되어야 하는 파형 변화의 생성 여부를 웨이블릿 변환 기법으로 감시하여 정상 동작과 비정상 동작을 구분하고 상시로 고장을 검출한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 동작하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출을 위한 전력 제어/감시부를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 고장검출방법은 3개의 사이리스터(4)로 구성된 삼상반파변환기(2)와 상기 사이리스터(4)들을 각각 점호시키는 게이트 드라이브(5)로 구성되는 원자로 출력제어시스템용 전력변환회로(3)의 고장을 검출하기 위한 방법으로서, 도 1과 같이 전동기/발전기 세트로 이루어진 입력전원부(1)로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 전기자(7) 코일(6)에 공급하는 전력변환회로(3)의 고장 발생 여부를 판단하는 전력 제어/감시부(11)를 이용한다.

상기 전력 제어/감시부(11)는 전력변환회로(3)의 상고장 검출 이외에 전기자(7) 코일(6)의 전류제어기능도 수행하며, 신호처리부(12)와 아날로그-디지털 변환기(13), 중앙처리장치(CPU)(14), FPGA(15), 디지털-아날로그 변환기(17), 메모리(16) 및 타이머 카운터(18) 등을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 신호처리부(11)는 변류기(10)를 통해 검출된 전기자 코일(6)의 전류와 변압기(9)를 통해 검출된 전력변환회로(3)의 출력인 전기자 코일(6)의 직류 전압을 입력받아 저주파 필터링 스케일 조정을 하고, 상기 아날로그-디지털 변환기(13)는 신호처리부(12)를 거친 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환한다.

상기 중앙처리장치(14)는 아날로그-디지털 변환기(13)에서 출력되는 디지털 데이터를 받아서 웨이블릿(wavelet) 변환을 이용한 고장검출방법으로 전력변환회로의 상고장을 검출하며, 이는 DSP(Digital Signal Processor)로 구성될 수 있다.

상기 FPGA(15)는 상기 아날로그-디지털 변환기(13)로부터 출력되는 디지털 신호를 입력받아 상기 전력변환회로(103)의 상고장 검출과 관련된 디지털 논리 구현을 수행한다.

상기 디지털-아날로그 변환기(17)는 상기 FPGA(15)를 거쳐 출력되는 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.

상기 메모리(123)는 상기 중앙처리장치(14)에서의 신호처리 및 FPGA(15)에서의 디지털 논리구현과 관련된 소프트웨어 프로그램 및 각종 데이터를 저장한다.

상기 타이머 카운터(18)는 상기 FPGA(15)를 거쳐 출력되는 중앙처리장치(14)로부터의 공급전력 제어관련 명령신호를 소정의 시간 간격으로 카운팅하여 출력한 다.

이하, 상기와 같이 구성되는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출을 위한 전력 제어/감시부의 동작 및 그에 의한 고장검출방법을 설명하면 다음과 같다.

통상 3개의 사이리스터(4)로 구성된 삼상반파변환기(2)의 입력인 교류전원의 주파수가 f라면 상기 삼상반파변환기(2)에 의해 출력되는 직류전압의 맥동주파수는 3f가 되고, 한 상의 사이리스터가 도통되고 이전 상의 사이리스터가 차단되는 과정이 총 세 개의 상에서 발생하여 1/f초 동안 3회의 맥동이 발생하게 된다. 따라서 정상적으로 전력변환이 실시되는 전압파형에는 1/f초당 3회의 변곡점이 생기게 된다.

도 2는 사이리스터 전력변환회로의 삼상반파변환기에서 상 빠뜨림 고장 발생시의 출력 전압 파형을 예시한 도면으로서, 상고장이 발생하기 전 정상상태의 코일 전압 파형(혹은 출력 전압 파형)과 사이리스터가 도통되지 않는 상 빠뜨림 고장이 발생한 비정상 상태의 코일 전압 파형을 보여준다. 3개의 사이리스터 중 어느 하나 또는 둘 이상의 사이리스터에 문제가 발생하여 도통되지 않으면 이전 상의 사이리스터가 계속 도통되면서 전체 평균 전압이 감소되어 전기자 코일에 흐르는 전류가 요구되는 전류 레벨로 상승하기 어려워진다.

도 3은 삼상반파변환기의 사이리스터가 다이오드 동작하는 고장 발생시의 코일 전압 파형을 예시한 도면으로서, 사이리스터가 다이오드 동작하는 고장이 발생하기 전 정상상태의 코일 전압 파형과 해당 고장이 발생한 경우의 코일 전압 파형을 보여준다. 차단되어야 하는 사이리스터가 계속 도통되는 경우 이전 상의 사이리 스터가 예정보다 빨리 차단되어 다음 상으로 넘어가게 되므로 전체 평균 전압이 상승하게 되고 전기자 코일에 흐르는 전류가 요구되는 전류 레벨로 하강하기 어렵게 된다.

도 2 및 도 3과 같은 상고장은 코일 전류의 여자에 의한 전자기력으로 구동되는 기구에 오동작을 일으키는 원인이 된다.

도 2와 도 3의 그래프에 보여진 바와 같이, 삼상반파변환기의 사이리스터에 동작 이상이 발생하게 되면 정상적인 상 이동이 실행되지 못하여 1/f초 동안 3회의 변곡점이 발생하지 않는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 출력 전압 파형에서 1/f초 동안 발생하는 변곡점의 개수가 3개(정상상태인 경우) 미만이면 상고장이 발생하였다고 판단할 수 있다.

본 발명에 따른 고장검출방법에서는 전압 파형이 급격히 변하는 변곡점을 검출하기 위하여 파형의 국소적 왜곡 분석 능력이 우수한 웨이블릿 변환 기법을 사용하며, 이러한 웨이블릿 변환 기법을 이용한 고장검출방법은 다음과 같다.

웨이블릿이란 적분하여 0의 값을 가지는 곡선 신호를 말하며, 본 발명은 여러 가지 모(母) 웨이블릿 중에서 모릿(Morlet) 웨이블릿을 사용한다. 모릿 웨이블릿 식은 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 1에서 유도되는 웨이블릿 그룹식은 아래 수학식 2와 같이 나타 낼 수 있다.

여기서, a는 웨이블릿 파형의 높이와 폭을 조절하는 스케일 인자이고, b는 웨이블릿 파형을 수평으로 이동시키는 위치 인자이다. 임의의 신호 s(t)에 대하여 연속으로 웨이블릿 변환하는 식은 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 아래 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

실제 시스템에서는 전기자 코일 전압이 약 0.56msec마다 샘플링되므로 상기 수학식 3은 이산식으로 변형하여 사용할 수 있으며, 이는 코일 전압 신호와 수학식 2의 웨이블릿 그룹식을 교차상관(cross correlation)한 결과와 동일하다.

따라서, 상기 코일 전압 신호와 웨이블릿 그룹식을 교차상관한 연속 웨이블릿 변환(Continuous Wavelet Transform, CWT)식은 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 4는 수학식 2의 위치 인자(b)가 0인 웨이블릿 그룹식을 교차상관식에 사용한 것과 동일하다. 교차상관식은 두 신호 사이의 상관관계의 크기를 나타내므로, 출력 신호(코일 직류 전압)의 파형과 웨이블릿 그룹식의 파형이 유사할수록 수학식 4(연속 웨이블릿 변환식)의 결과값이 상대적으로 커진다.

여기서, 수학식 2(웨이블릿 그룹식)의 Ψ((t-b)/a)의 라디안 주파수가 2π/a이므로 웨이블릿 그룹식의 파형을 결정하는 라디안 주파수는 스케일 인자 a에 의해 결정되며, 스케일 인자 a는 라디안 주파수에 반비례하는 것을 알 수 있다.

수학식 4의 교차상관식에서 웨이블릿 그룹식의 스케일 인자 a를 작은 값으로 하면 그 역수인 웨이블릿 그룹식의 라디안 주파수(2π/a)가 매우 커지고 웨이블릿 그룹식의 파형이 변곡점에서 발생하는 급격한 변동 파형과 유사하게 된다.

이에 따라 변곡점에서 발생하는 급격한 변동 파형과 유사한 웨이블릿 그룹식을 얻기 위하여 스케일 인자 a를 작은 값 예를 들어 1/1000로 설정하여 큰 라디안 주파수 2000π를 가지는 웨이블릿 그룹식을 얻는다.

여기서, 코일 전압의 맥동 주파수가 정상적일 경우 180Hz 정도이고 이에 해당하는 스케일 인자값은 1/180이므로, 스케일 인자 a를 이보다 충분히 작게 1/1800 이상 1/900 이하로 설정하면 변곡점에서의 급격한 파형 변동과 상대적으로 유사한 웨이블릿 그룹식을 얻을 수 있다.

상기 스케일 인자 a를 1/180보다 충분히 작게 1/1800~1/900 사이로 설정함에 의하여 1800π~3600π 사이의 라디안 주파수를 가지는 즉, 매우 작은 스케일 인자에 의하여 매우 큰 라디안 주파수를 가지는 웨이블릿 그룹식과 코일 전압 파형을 수학식 4와 같이 교차상관하여 계산된 출력값은 변곡점에서 상대적으로 매우 큰 값을 가지게 된다.

따라서, 본 발명은 웨이블릿 그룹식과 코일 전압의 변곡점 발생 영역을 교차 상관하여 계산된 웨이블릿 변환 결과값이 항상 초과하는 수준을 임계치로 설정하고, 웨이블릿 변환을 실시한 결과값이 설정 임계치를 초과하는 횟수가 1/f 초 동안 3회이면 정상으로 판단하고 3회 미만이면 상고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 웨이블릿 변환 기법을 이용한 전력변환회로의 고장검출방법을 예시한 개략도로서, 삼상반파변환기의 사이리스터들이 도통되고 차단되면서 발생하는 전압 파형의 변곡점들을 웨이블릿 변환을 이용하여 검출하는 방식을 보여준다.

전술한 바와 같이, 매우 큰 라디안 주파수를 갖는 웨이블릿 그룹식(수학식 2)을 코일 전압 파형과 교차상관하여 계산된 웨이블릿 변환 결과값은 전압 파형의 변곡점에서 매우 큰 값을 가지며 웨이블릿 변환 결과값이 1/f초 동안 설정 임계치를 벗어난 횟수가 3회이면 정상으로 판단하고 3개 미만이면 상고장이 발생한 것으로 판단한다.

이하, 본 발명에 따른 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법을 단계별로 정리하여 예시하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저 0.56msec마다 샘플링된 코일 전압에 대한 다수의 데이터 30개를 저장하 여 1/60초(약 16.67msec) 동안의 전압 데이터를 얻는다(S100). 그리고, 30포인트의 전압 데이터를 1800π~3600π 사이의 라디안 주파수를 갖는 웨이블릿 그룹식과 교차상관하여 웨이블릿 변환 결과값을 얻는다(S110).

다음, 상기 웨이블릿 변환 결과값이 설정 임계치를 통과하는 횟수를 카운트하여(S120) 임계치 통과 횟수가 3회가 되면 전력변환회로가 정상이라고 판단하고(S140), 임계치 통과 횟수가 3회 미만이면 전력변환회로에 상고장이 발생하였다고 판단하여(S150) 고장 알림 장치 등을 이용하여 고장 발생 사실을 알린다(S160).

도 6은 본 발명에 따른 고장 검출 결과를 예시한 도면으로서, 전력변환회로에 상 빠뜨림 고장이 발생한 경우의 코일 전압 파형 및 고장 검출 파형을 보여준다.

전력변환회로에 고장이 발생하기 전 파형으로부터 웨이블릿 변환 결과값의 임계치 통과 횟수가 3회이고 고장 검출 결과가 '1'이 되어 정상 동작 중임을 알 수 있다. 그리고, 상 빠뜨림 고장 발생시의 파형으로부터 웨이블릿 변환 결과값의 임계치 통과 횟수가 3회 미만이고 고장 검출 결과가 '0'이 되어 상고장이 발생하였음을 나타낸다.

도 7은 본 발명에 따른 고장 검출 결과를 예시한 도면으로서, 삼상반파변환기의 사이리스터가 다이오드 동작 고장시 코일 전압 파형 및 고장 검출 결과를 보여준다.

전력변환회로에 고장이 발생하기 전 파형으로부터 웨이블릿 변환 결과값의 설정 임계치 통과 횟수가 3회이고 고장 검출 결과가 '1'이 되어 정상 동작 중임을 알 수 있으며, 다이오드 동작 고장 발생시 파형으로부터 웨이블릿 변환 결과값의 임계치 통고 횟수가 3회 미만이고 고장 검출 결과가 '0'이 되어 상고장이 발생하였음을 보여준다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명에 따라 동작하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출을 위한 전력 제어/감시부를 나타내는 도면

도 2는 사이리스터 전력변환회로의 삼상반파변환기에서 상 빠뜨림 고장 발생시의 코일 전압 파형을 예시한 도면

도 3은 삼상반파변환기의 사이리스터가 다이오드 동작하는 고장 발생시의 코일 전압 파형을 예시한 도면

도 4는 본 발명에 따라 웨이블릿 변환 기법을 이용한 전력변환회로의 고장검출방법을 예시한 개략도

도 5는 본 발명에 따른 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법을 나타내는 흐름도

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 고장 검출 결과를 예시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 입력전원부

2 : 삼상반파변환기

3 : 전력변환회로

4 : 사이리스터

6 : 코일

11 : 전력 제어/감시부

Claims (4)

1. (a) 사이리스터 삼상반파변환기를 갖는 전력변환회로의 출력인 전기자 코일 전압을 일정 시간 간격으로 샘플링하여 다수의 출력 전압 데이터로 저장하여 일정 시간 동안의 전압 데이터를 획득하는 단계;

   (b) 웨이블릿 변환식의 스케일 인자를 상기 전기자 코일 전압의 정상적인 맥동 주파수에 해당하는 1/180보다 작게 설정하여 상기 (a)단계에서 일정 시간 동안 획득한 전압 데이터를 웨이블릿 변환하고 그 결과값을 획득하는 단계;

   (c) 상기 웨이블릿 결과값이 설정 임계치를 통과하는 횟수를 카운트(count)하는 단계;

   (d) 상기 (c)단계에서 임계치 통과 횟수에 따라 정상 및 비정상(상고장 발생) 동작을 판단하는 단계; 및

   (e) 고장알림장치를 이용하여 전력변환회로의 고장을 알리는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 (b)단계에서 상기 스케일 인자는 1/900 이상 1/1800 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 (d)단계는,

   임계치 통과 횟수가 전력변환회로가 갖는 삼상반파변환기의 사이리스터 수와 동일하면 정상 동작 중인 것으로 판단하고, 임계치 통과 횟수가 전력변환회로가 갖는 삼상반파변환기의 사이리스터 수 미만이면 상고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 (c)단계에서 임계치는 웨이블릿 그룹식과 코일 전압의 변곡점 발생 영역을 교차 상관하여 계산된 웨이블릿 변환 결과값이 항상 초과하는 수준으로 설정하는 것을 특징으로 하는 사이리스터 전력변환회로의 고장검출방법.

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