KR101324744B1 - 삼상 앤피시 ａｃ／ｄｃ 변환기의 개방 고장 검출 장치 - Google Patents

삼상 앤피시 ａｃ／ｄｃ 변환기의 개방 고장 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들의 개방 고장을 판단할 수 있는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일면에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 입력 계통의 각 선로에 대한 선간 전압을 측정하는 입력 계통 센서부와, 상기 선간 전압에 기초하여 상전압을 계산하는 상전압 계산부와, 주기가 상기 입력 계통 센서부에서 측정된 어느 하나의 선간 전압의 주기와 동기화되며 상기 상전압의 위상각과 대응되는 크기를 가지는 계통각을 생성하는 계통각 생성부와, 상기 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력측에 구비된 2개의 커패시터들로부터 출력 전압을 각각 측정하여, 상위 레벨의 출력 전압 및 하위 레벨의 출력 전압을 각각 획득하는 출력 전압 센서부와, 상기 상위 레벨의 출력 전압과 상기 하위 레벨의 출력 전압을 합산하여 링크 전압을 계산하는 링크 전압 계산부와, 상기 링크 전압 및 상기 계통각에 기초하여 상기 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들 중 어느 하나의 스위치의 개방 고장을 판단하는 개방 고장 판단부를 포함한다.

Description

삼상 앤피시 ＡＣ／ＤＣ 변환기의 개방 고장 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTIING OPEN-SWITCH FAULT IN THE THREE-PHASE NPC AC/DC CONVERTER}
본 발명은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들의 개방 고장을 판단할 수 있는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 관한 것이다.
삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 삼상 계통 교류 전원을 입력받아 직류를 출력한다. 이러한, 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 기존의 AC/DC 컨버터의 주된 기능인 계통 역률의 제어, 일정 출력 전압 제어 등의 기본적인 목표를 수행함과 동시에 계통 전압, 전류의 하모닉(Harmonic) 성분을 크게 감소시키고 이로 인해 계통 측 필터의 사이즈를 줄일 수 있기 때문에 중/고압용 계통 연계형 시스템에 있어서 그 쓰임이 지속적으로 증가되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 중간 노드(n)와 각각 일단이 연결되며 120도의 위상도 1에 도시된 바와 같은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 중간 노드(n)와 각각 일단이 연결되며 120도의 위상차를 가지는 삼상의 위상별 전원들(ea, eb, ec)과 전원들(ea, eb, ec) 각각의 타단과 연결되는 선로 저항들(Ra, Rb, Rc) 및 인덕턴스 성분들(La, Lb, Lc)로 구성되는 입력 전원부와, 각각의 위상별로 스위칭 동작을 하되 각기 쌍을 이루는 내부 스위치들(Sa2, Sb2, Sc2, Sa3, Sb3, Sc3)과 외곽 스위치들(Sa1, Sb2, Sc1, Sa4, Sb4, Sc4)을 구비하는 스위칭부와, 상위 레벨의 전압을 출력하는 커패시터(Cdc_H)와 하위 레벨의 전압을 출력하는 커패시터(Cdc_L) 및 출력 저항(Rdc)으로 이루어지는 출력부를 포함한다.
전술한 바와 같이 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 여러개의 능동 스위치 소자로 구성되는데, 능동 스위치 소자의 개수가 종래의 AC/DC 컨버터의 2배가 되며 이로 인해 스위치의 고장 확률 또한 증가한다. 스위치의 고장 원인은 단락 고장(SHORT-SWITCH FAULT)과 개방 고장(OPEN-SWITCH FAULT)으로 분류될 수 있다.
삼상 앤피시 AC/DC 변환기에서 개방 고장이 발생하면 고장이 발생한 스위치로 전류가 흐르지 못하기에 전류의 왜곡이 발생한다. 도 2는 전술한 삼상 앤피시 AC/DC 변환기에 있어서, 고장이 일어나지 않은 경우의 출력 파형(801)과 내부 스위치들(Sa2, Sb2, Sc2, Sa3, Sb3, Sc3) 중 어느 하나의 스위치(예를 들어 : Sa2)가 개방 고장인 경우 출력 파형(803)을 나타낸다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 내부 스위치가 개방 고장인 경우 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력 파형은 삼상의 정현파 형태를 유지하지 못하고 파형의 형태가 불규칙해지는 것을 알 수 있다. 이 경우, 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 일정한 레벨의 전압 또는 전류를 출력할 수 없게 되어 정상 작동이 불가능하게 된다.
종래 기술에 따르면, 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장이 발생되는 경우 고장이 발생된 스위치를 특정할 수 없으며 개방 고장의 원인을 찾을 수 없어 고장 발생시 삼상 앤피시 AC/DC 변환기 전체를 교체해야 한다는 한계가 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들의 개방 고장을 판단할 수 있는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 입력 계통의 각 선로에 대한 선간 전압을 측정하는 입력 계통 센서부와, 상기 선간 전압에 기초하여 상전압을 계산하는 상전압 계산부와, 주기가 상기 입력 계통 센서부에서 측정된 어느 하나의 선간 전압의 주기와 동기화되며 상기 상전압의 위상각과 대응되는 크기를 가지는 계통각을 생성하는 계통각 생성부와, 상기 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력측에 구비된 2개의 커패시터들로부터 출력 전압을 각각 측정하여, 상위 레벨의 출력 전압 및 하위 레벨의 출력 전압을 각각 획득하는 출력 전압 센서부와, 상기 상위 레벨의 출력 전압과 상기 하위 레벨의 출력 전압을 합산하여 링크 전압을 계산하는 링크 전압 계산부와, 상기 링크 전압 및 상기 계통각에 기초하여 상기 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들 중 어느 하나의 스위치의 개방 고장을 판단하는 개방 고장 판단부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 센서를 통해 측정되는 링크 전압과 링크 전압과 동기화되어 생성되는 계통각에 기초하여 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들의 개방 고장을 판단할 수 있다는 이점이 있으며, 개방 고장이 발생된 스위치를 특정할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기를 나타내는 회로도.
도 2는 종래 기술에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기에 있어서 내부 스위치(Sa2)에 개방 고장이 발생된 경우의 출력 파형을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치를 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 입력 계통 센서부와 출력 전압 센서부의 삼상 앤피시 AC/DC 변환기와의 결선 관계를 나타내는 회로도.
도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치들의 개방 고장이 발생되지 않는 경우의 계통각의 파형과 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력 파형의 개형을 도시한 도면.
도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치들의 개방 고장이 발생되지 않는 경우 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 도시한 도면.
도 6(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치(Sa2)의 개방 고장이 발생된 경우의 계통각의 파형과 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력 파형의 개형을 도시한 도면.
도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치(Sa2)의 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 각각의 내부 스위치에 있어서 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 중간 노드(n)와 각각 일단이 연결되며 120도의 위상도 1에 도시된 바와 같은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기는 중간 노드(n)와 각각 일단이 연결되며 120도의 위상차를 가지는 삼상의 위상별 전원들(ea, eb, ec)과 전원들(ea, eb, ec) 각각의 타단과 연결되는 선로 저항들(Ra, Rb, Rc) 및 인덕턴스 성분들(La, Lb, Lc)로 구성되는 입력 전원부와, 각각의 위상별로 스위칭 동작을 하되 각기 쌍을 이루는 내부 스위치들(Sa2, Sb2, Sc2, Sa3, Sb3, Sc3)과 외곽 스위치들(Sa1, Sb2, Sc1, Sa4, Sb4, Sc4)을 구비하는 스위칭부와, 상위 레벨의 전압을 출력하는 커패시터(Cdc_H)와 하위 레벨의 전압을 출력하는 커패시터(Cdc_L) 및 출력 저항(Rdc)으로 이루어지는 출력부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치는 도 1에 도시된 바와 같은 삼상 앤피시 AC/DC 변환기에 있어서, 내부 스위치들(Sa2, Sb2, Sc2, Sa3, Sb3, Sc3)의 개방 고장을 검출하고 어떤 스위치에서 개방 고장이 일어난 지를 판단한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치를 나타내는 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 입력 계통 센서부(100)와 출력 전압 센서부(400)의 삼상 앤피시 AC/DC 변환기와의 결선 관계를 나타내는 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치(10)는 입력 계통 센서부(100), 상전압 계산부(200), 계통각 생성부(300), 출력 전압 센서부(400), 링크 전압 계산부(500), 극좌표 생성부(600) 및 개방 고장 판단부(700)를 포함한다.
입력 계통 센서부(100)는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 입력 계통의 각 선로에 대한 선간 전압(eab, ebc, eca)을 측정한다.
상전압 계산부(200)는 입력 계통 센서부(100)에서 측정된 선간 전압에 기초하여 상전압을 계산한다. 이 때, 상전압은 하기의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112012073917846-pat00001
Figure 112012073917846-pat00002
,
Figure 112012073917846-pat00003
여기서, ea, eb, ec는 위상별 상전압이고, eab, ebc, eca는 입력 계통의 선로별 선간 전압이며, t는 시간이다.
계통각 생성부(300)는 주기가 입력 계통 센서부(100)에서 측정된 어느 하나의 선간 전압의 주기와 동기화되며 상전압(ea, eb, ec)의 위상각과 대응되는 크기를 가지는 계통각을 생성한다.
이하, 계통각 생성부(300)에서 계통각을 생성하는 것을 보다 상세하게 설명하도록한다.
먼저, 계통각 생성부(300)는 위상별 상전압(ea, eb, ec)을 이용하여 기설정된 변환식에 따른 정지좌표변환에 따라 2상으로 이루어지는 제어 전압(eds, egs)을 산출한다. 이 때, 제어 전압(eds, egs)은 하기의 수학식 2에 따라 산출될 수 있다.
Figure 112012073917846-pat00004
Figure 112012073917846-pat00005
여기서, eds는 ea를 기준으로 산출되는 경우를 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 계통각 생성부(300)는 제어 전압들을 하기의 수학식 3에 따라 회전좌표변환하여 위상고정루프 입력 전압(ede)을 생성한다.
Figure 112012073917846-pat00006
여기서,
Figure 112012073917846-pat00007
는 주파수이며, 삼상 전압원의 주파수와 같은 값을 가질 수 있다.
이후, 계통각 생성부(300)는 위상고정루프 입력 전압(ede)과 기설정된 전압값을 가지는 전압 지령(ede_ref)을 비교하여 파형의 주기를 입력 계통 센서부(100)에서 측정된 어느 하나의 선간 전압의 파형의 주기와 동기화하며 상전압의 위상각과 대응되는 크기를 가지는 계통각을 생성한다.
한편, 계통각 생성부(300)는 도 5에 도시된 바와 같은 위상고정루프(Phase Locked Loop, PLL)로 이루어질 수 있다.
이 경우, 계통각 생성부(300)는 위상고정루프 입력 전압(ede)과 기설정된 전압값을 가지는 전압 지령(ede_ref)의 차를 계산하는 덧셈기(301)와 덧셈기(301)의 출력을 비례적분하는 비례 적분 제어기(Proportional Intergral Controller)(310)와, 주파수(
Figure 112012073917846-pat00008
)를 합산하기 위한 덧셈기(302)와, 덧셈기(302)의 출력을 적분하는 적분기(320)와, 기설정된 주기(예를 들어, 2π)마다 적분기의 출력을 초기화 또는 제한하며 계통각을 출력하는 리미터(330)와, 출력을 회전좌표변환하는 변환부(340) 및 상전압(ea, eb, ec)을 이용하여 기설정된 변환식에 따른 정지좌표변환에 따라 2상으로 이루어지는 제어 전압(eds, egs)을 산출하는 제어전압 산출부(350)를 포함한다.
한편, 변환부(340)는 출력되는 계통각을 탄젠트 변환하는 변환기(341)와, 제어 전압(eds, egs)을 각각 코사인 또는 사인 곱을 하기 위한 곱셈기(342, 343) 및 곱셈기(342, 343)의 출력들을 더하기 위한 덧셈기(344)로 이루어져, 제어 전압들을 기설정된 변환식에 따라 회전좌표변환을 수행하여 위상고정루프 입력 전압(ede)을 생성할 수 있다.
전술한 바에 따른 계통각 생성부(300)는 위상고정루프 입력 전압(ede)과 기설정된 전압값을 가지는 전압 지령(ede_ref)을 비교하고 그 결과를 적분하되, 출력 파형의 주기에 따라 출력을 초기화 또는 제한하여 계통각(θ(t))을 생성한다.
한편, 출력 전압 센서부(400)는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력측에 구비된 2개의 커패시터들로부터 출력 전압을 각각 측정하여, 상위 레벨의 출력 전압(Vdc _H) 및 하위 레벨의 출력 전압(Vdc _L)을 각각 획득한다.
링크 전압 계산부(500)는 하기의 수학식 4에 따라 상위 레벨의 출력 전압(Vdc_H)과 하위 레벨의 출력 전압(Vdc_L)을 합산하여 링크 전압(Vdc_Link)을 계산한다.
Figure 112012073917846-pat00009
극좌표 생성부(600)는 360도의 원형 좌표계로 이루어지는 극좌표를 생성하고, 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압(Vdc_Link(t))과 계통각(θ(t))에 대응되는 크기 및 각도를 하기의 수학식 5에 따라 극좌표 상에 도시한다.
Figure 112012073917846-pat00010
개방 고장 판단부(700)는 고장 검출각과, 극좌표 상에 도시된 링크 전압(Vdc_Link(t))과 계통각(θ(t))을 비교하여 삼상 앤피시 AC/DC 변환기에 있어서 내부 스위치들(Sa2, Sb2, Sc2, Sa3, Sb3, Sc3)의 개방 고장을 판단한다.
개방 고장 판단부(700)에 있어서 내부 스위치들(Sa2, Sb2, Sc2, Sa3, Sb3, Sc3)의 개방 고장을 검출하기 위한 고장 검출각은 하기의 표 1과 같이 설정될 수 있으며, 개방 고장 판단부(700)는 계통각(θ(t))이 속하는 상기 고장 검출각의 범위에 대응되거나 편향된 방향을 가지는 스위치가 개방 고장이 난 것으로 판단한다.
고장 검출각 스위치
120도 내지 180도 Sa2
300도 내지 360도 Sa3
240도 내지 300도 Sb2
60도 내지 120도 Sb3
0도 내지 60도 Sc2
180도 내지 240도 Sc3
한편, 도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치들의 개방 고장이 발생되지 않는 경우의 계통각의 파형과 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력 파형의 개형을 도시한 도면이고, 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치들의 개방 고장이 발생되지 않는 경우 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 도시한 도면이다. 도 5에 있어서, 가로축은 시간이고, 세로축은 크기이다.
도 5(a)에 있어서, 계통각(911)의 파형의 크기가 각도를 나타내는데 계통각(911)에 따른 링크전압(913)의 크기에 변동이 없어, 내부 스위치들의 개방 고장이 발생되지 않는 경우 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 도시하면 도 5(b)와 같이 원점에 있어서의 점(915)의 형태로 나타날 수 있다.
한편, 도 6(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치(Sa2)의 개방 고장이 발생된 경우의 계통각의 파형과 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력 파형의 개형을 도시한 도면이고, 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치에 있어서, 내부 스위치(Sa2)의 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 도시한 도면이다. 도 6 있어서, 가로축은 시간이고, 세로축은 크기이다.
도 6(a)에 있어서도 계통각(921)의 파형의 크기가 각도를 나타내는데 내부 스위치(Sa2)의 고장이 있는 경우 계통각(921)에 따른 링크전압(923)의 크기에 변동이 발생되어, 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 도시하면 도 6(b)와 같이 120도 내지 180도의 편향된 방향을 가지는 곡선의 형태로 나타날 수 있다. 이 때, 전술한 바에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치(10)는 계통각(θ(t))이 속하는 상기 고장 검출각의 범위(예를 들어, 120도 내지 180도)에 대응되거나 편향된 방향을 가지는 스위치(Sa2)가 개방 고장이 난 것으로 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치(10)에 있어서, 각각의 내부 스위치에 있어서 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이다.
더욱 상세하게는, 도 7(a)는 내부 스위치(Sa2)에 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이고, 도 7(b)는 내부 스위치(Sb2)에 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이며, 도 7(c)는 내부 스위치(Sc2)에 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이고, 도 7(d)는 내부 스위치(Sa3)에 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이며, 도 7(e)는 내부 스위치(Sb3)에 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이고, 도 7(f)는 내부 스위치(Sc3)에 개방 고장이 발생된 경우의 한 주기를 초과하는 시간 범위에 있어서 링크 전압과 계통각에 대응되는 크기 및 각도를 극좌표 상에 각각 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 각각의 내부 스위치의 개방 고장에 따라 서로 다른 편향된 방향의 그래프가 극좌표 상에 도시될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치(10)에 있어서, 각각의 내부 스위치의 개방 고장 여부를 판단할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 입력 계통 센서부
200: 상전압 계산부
300: 계통각 생성부
400: 출력 전압 센서부
500: 링크 전압 계산부
600: 극좌표 생성부
700: 개방 고장 판단부

Claims (4)

  1. 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 입력 계통의 각 선로에 대한 선간 전압을 측정하는 입력 계통 센서부;
    상기 선간 전압에 기초하여 상전압을 계산하는 상전압 계산부;
    주기가 상기 입력 계통 센서부에서 측정된 어느 하나의 선간 전압의 주기와 동기화되며 상기 상전압의 위상각과 대응되는 크기를 가지는 계통각을 생성하는 계통각 생성부;
    상기 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 출력측에 구비된 2개의 커패시터들로부터 출력 전압을 각각 측정하여, 상위 레벨의 출력 전압 및 하위 레벨의 출력 전압을 각각 획득하는 출력 전압 센서부;
    상기 상위 레벨의 출력 전압과 상기 하위 레벨의 출력 전압을 합산하여 링크 전압을 계산하는 링크 전압 계산부; 및
    상기 링크 전압 및 상기 계통각에 기초하여 상기 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 내부 스위치들 중 어느 하나의 스위치의 개방 고장을 판단하는 개방 고장 판단부;
    를 포함하는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 개방 고장 판단부는,
    상기 내부 스위치들의 개방 고장을 검출하기 위하여 각각의 스위치별로 고장 검출각의 범위를 설정하고, 상기 계통각이 속하는 상기 고장 검출각의 범위에 대응되는 스위치가 개방 고장이 난 것으로 판단하는 것
    인 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 계통각 생성부는,
    위상고정루프 입력 전압(ede)과 기설정된 전압값을 가지는 전압 지령(ede_ref)의 차를 계산하는 덧셈기(301)와 상기 덧셈기(301)의 출력을 비례적분하는 비례 적분 제어기(310)와, 주파수를 합산하기 위한 덧셈기(302)와, 상기 덧셈기(302)의 출력을 적분하는 적분기(320)와, 기설정된 주기마다 상기 적분기(320)의 출력을 초기화 또는 제한하며 상기 계통각을 출력하는 리미터(330)와, 출력을 회전좌표변환하는 변환부(340) 및 상기 상전압을 이용하여 기설정된 변환식에 따른 정지좌표변환에 따라 2상으로 이루어지는 제어 전압(eds, egs)을 산출하는 제어전압 산출부(350)를 포함하는 것
    인 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    원형 좌표계로 이루어지는 극좌표를 생성하고, 한 주기를 초과하는 시간에 있어서 상기 링크 전압(Vdc_Link(t))과 상기 계통각(θ(t))에 대응되는 크기 및 각도를 하기의 수학식 I에 따라 상기 극좌표에 도시하는 극좌표 생성부를 더 포함하는 삼상 앤피시 AC/DC 변환기의 개방 고장 검출 장치.
    (수학식 I)
    Figure 112012073917846-pat00011

    여기서, Vdc_Link(t)는 시간에 따른 링크 전압, θ(t)는 시간에 따른 계통각, t는 시간이다.

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