KR101501118B1 - Diagnosis apparatus and method of open switch fault of back to back converter of npc type topology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입력 3상 전류들과 출력 3상 전류들 각각이 영(zero) 전류 구간에 있는 시간과 영(zero) 전류 구간에 도달하기 전 해당 영 전류의 부호를 이용하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing a switching device failure in a 3-level NPC-type back-to-back converter, and more particularly, Level NPC type back-to-back converter using the sign of the zero current before reaching the time and zero current sections in the three-level NPC type back-to-back converter.
최근 전동기 운전에 사용되는 전력변환장치인 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터는 백투백 형태로 2개의 인버터가 연결된 구조를 가진다. 즉 모듈 형태의 전력변환장치 보급이 증가함에 따라 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터는 인버터 모듈 2개를 이용하여 간단하게 구성될 수 있다. 이 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터는 전력변환장치의 대용량화 추세에 부합되며, 에너지 효율이 높고 필터의 인덕턴스 동량을 줄일 수 있다는 장점을 가진다.Recently, a 3-level NPC type back-to-back converter, which is a power conversion device used for motor operation, has a back-to-back configuration in which two inverters are connected. That is, as the spread of the module type power conversion device increases, the 3-level NPC type back-to-back converter can be easily configured by using two inverter modules. This three-level NPC type back-to-back converter meets the increasing trend of power conversion devices, has the advantage of being energy efficient and reducing the inductance equivalent of the filter.
이러한 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 2개의 인버터는 다수의 스위칭 소자들로 구성된다. 그런데 이 스위칭 소자들에는 개방고장이 종종 발생할 수 있다. 이로 인하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터와 연결된 장치들의 고장 및 추가적인 사고가 발생할 수 있다. 따라서 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 신뢰성을 높이기 위해서는 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터 내의 스위칭 소자들의 고장진단 방법이 필수적으로 요구되며, 이로 인해 유지보수의 편의성이 증가한다.The two inverters constituting the three-level NPC type back-to-back converter are composed of a plurality of switching elements. However, open failure may often occur in these switching elements. This may result in failure of the devices connected to the 3-level NPC type back-to-back converter and additional accidents. Therefore, in order to increase the reliability of the 3-level NPC-type back-to-back converter, a method of diagnosing the switching elements in the 3-level NPC type back-to-back converter is indispensably required.
이러한 고장진단방법에는 모델기반, 전압센서를 이용한 고장진단방법 등이 있다. 모델기반 고장진단방법은 추가적인 센서가 필요하지 않은 장점이 있지만 정확한 시스템 모델링을 필요로 한다. 모델링의 정확성 정도에 따라 잘못된 고장진단신호를 발생할 수 있어 복잡한 시스템에 적용하는데 한계가 있다. These fault diagnosis methods include model-based fault diagnosis methods using voltage sensors. The model-based fault diagnosis method has an advantage that additional sensors are not required but it requires accurate system modeling. It is possible to generate an erroneous fault diagnosis signal according to the degree of accuracy of the modeling, which is a limitation in applying to a complicated system.
한편 전압센서를 이용한 고장진단방법은 인버터의 출력전압(극전압, 선간전압, 상전압, 중성점전압)을 전압센서를 이용하여 측정하고 이렇게 측정된 출력전압과 예상된 전압이 다를 경우 고장으로 진단하는 방법이다. 하지만 전압센서를 이용한 고장진단방법은 추가적으로 전압센서를 필요로 하므로 비용적인 측면에서 단점을 갖는다.On the other hand, the fault diagnosis method using the voltage sensor measures the output voltage (pole voltage, line voltage, phase voltage, neutral point voltage) of the inverter using a voltage sensor and diagnoses that the output voltage and the expected voltage are different from each other Method. However, the fault diagnosis method using the voltage sensor has a disadvantage in terms of cost since it additionally requires the voltage sensor.
3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입력 3상 전류들과 출력 3상 전류들 각각이 영전류 구간에 있는 시간과 영전류 구간에 도달하기 전 해당 영전류의 부호를 이용하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법이 개시된다.
The 3-level NPC type back-to-back converter is configured using the sign of the zero current before the input 3-phase currents and the output 3-phase currents of the 3-level NPC type back- A device for diagnosing a switching element failure in a three-level NPCi-type back-to-back converter for diagnosing a failure of switching elements is disclosed.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 양상에 따르면, 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치는, 상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 입력전류 측정부; 상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 출력전류 측정부; 상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 영전류 구간 측정부; 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 입력측 고장 진단부; 및 상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 출력측 고장 진단부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a three-level NPC (NPC) type inverter including an input-side inverter composed of three legs each composed of a plurality of switching elements and an output inverter composed of three- The switching device failure diagnosis device of the back-to-back converter includes an input current measuring unit for measuring an input current input to each leg of the input side inverter; An output current measuring unit for measuring an output current outputted from each phase of the output side inverter; Wherein the input current and the output current measure an input zero current time and an output zero current time belonging to respective zero current sections and determine a sign of the input current and a sign of the output current A zero current section measuring section for discriminating the sign of the output current before entering the zero current section; An input side failure diagnosis unit for diagnosing a failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current; And an output side failure diagnosis unit for diagnosing a failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the sign of the output zero current time and the output current.
상기 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위 내의 전류가 포함된 구간일 수 있다.The zero current section of each of the input current and the output current may be a section including a current within a set range based on a zero current whose magnitude is zero.
상기 입력측 고장 진단부는, 상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.Wherein the input side failure diagnosis unit compares the input zero current time with the input zero current time to determine whether the input current is larger than the input zero current time, The failure can be diagnosed.
상기 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정될 수 있다.The input zero current time may be set differently depending on the position of the switching element in the input leg of the input current.
상기 출력측 고장 진단부는, 상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.Wherein the output side failure diagnosis unit compares the output zero current time with the output zero current time and compares the result of the comparison with the sign of the output current to determine whether a failure of the switching elements in the output leg Can be diagnosed.
본 발명의 일 양상에 따르면, 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법은, 상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 단계; 상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 단계; 상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 단계; 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계; 및 상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a three-level NPC (NPC) type inverter including an input-side inverter composed of three legs each composed of a plurality of switching elements and an output inverter composed of three- A method of diagnosing a switching device failure of a back-to-back converter includes the steps of: measuring an input current input to each leg of the input side inverter; Measuring an output current outputted from each phase of the output side inverter; Wherein the input current and the output current measure an input zero current time and an output zero current time belonging to respective zero current sections and determine a sign of an input current and a zero Determining a sign of the output current before entering the current section; Diagnosing a failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current; And diagnosing a failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the sign of the output zero current time and the output current.
상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는, 상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.The step of diagnosing the failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current may include comparing the input zero current time with the input zero current time And diagnose the failure of the switching elements in the input leg by using the comparison result and the sign of the input current.
상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는, 상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.The step of diagnosing the failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the sign of the output zero current time and the output current compares whether the output zero current time is larger than the set output zero current time And diagnose the failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the comparison result and the sign of the output current.
본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법에 따르면, 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입력 3상 전류들과 출력 3상 전류들 각각이 영전류 구간에 있는 시간과 영전류 구간에 도달하기 전 해당 영전류의 부호를 이용하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 스위칭 소자들의 고장을 진단함으로써, 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입/출력측 개방성 고장 스위칭 소자의 고장 유/무와 위치를 정확하게 판별하여 유지보수비용을 절감하며 즉각적인 고장 스위칭 소자의 판별로 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.According to an apparatus and method for diagnosing a switching device failure of a 3-level NPC-type back-to-back converter according to an embodiment of the present invention, the input 3-phase currents and the output 3-phase currents of the 3-level NPC type back- Level NPC type back-to-back converter of the 3-level NPC type back-to-back converter by diagnosing the failure of the switching elements constituting the 3-level NPC type back-to-back converter using the sign of the zero current before reaching the zero- / It is possible to accurately determine the position and the distance to reduce the maintenance cost, and to improve the reliability and stability by instantly identifying the faulty switching device.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 영전류 구간을 예시한 도면이다.
도 3은 입력측 고장 진단부와 출력측 고장 진단부의 고장 진단 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 입력전류의 입력 영전류 시간과 설정된 제1입력 영전류 시간과의 관계를 예시한 도면이다.
도 5는 입력전류의 입력 영전류 시간과 설정된 제2입력 영전류 시간과의 관계를 예시한 도면이다.
도 6은 입력측 인버터를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블을 예시한 도면이다.
도 7은 출력측 인버터를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블을 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a switching device failure diagnosis apparatus of a 3-level naptype type back-to-back converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a zero current period.
3 is a diagram showing a fault diagnosis flow of the input side failure diagnosis unit and the output side failure diagnosis unit.
4 is a diagram illustrating a relationship between an input zero current time of an input current and a first input zero current time.
5 is a diagram illustrating a relationship between an input zero current time of an input current and a second input zero current time set.
6 is a diagram illustrating a judgment table for diagnosing a fault of each of the switching elements constituting the input side inverter.
7 is a diagram illustrating a judgment table for diagnosing faults of switching elements of each phase constituting the output side inverter.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, The present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an," and "the" include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, regions and / or regions, it should be understood that these elements, components, regions, layers and / Do. These terms do not imply any particular order, top, bottom, or top row, and are used only to distinguish one member, region, or region from another member, region, or region. Thus, the first member, region or region described below may refer to a second member, region or region without departing from the teachings of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a switching device failure diagnosis apparatus of a 3-level naptype type back-to-back converter according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 먼저 본 발명의 실시예가 적용된 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터(1)는 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg), 즉 a상, b상 및 c상으로 이루어진 입력측 인버터(2)와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상, 즉 u상, v상 및 w상으로 이루어진 출력측 인버터(3)를 포함한다. 이에 더 나아가 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터(1)는 제1직류링크에 연결된 제1커패시터 C1과 제2직류링크에 연결된 제2커패시터 C2를 더 포함하는데, 입력측 인버터(2)와 출력측 인버터(3)는 서로 직렬로 연결된 제1커패시터와 제2커패시터에 의해서 병렬로 연결된다.Referring to FIG. 1, a three-level naptype type back-to-back converter 1 to which an embodiment of the present invention is applied includes a three-phase leg composed of a plurality of switching elements, (2) and an output side inverter (3) composed of three phases, that is, u phase, v phase and w phase, each of which is composed of a plurality of switching elements. Further, the 3-level nephecy-type back-to-back converter 1 further includes a first capacitor C 1 connected to the first DC link and a second capacitor C 2 connected to the second DC link. The
이러한 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터(1) 내의 스위칭 소자들의 개방성 고장 진단을 하기 위해서는 입력전류 측정부(4), 출력전류 측정부(5), 영전류 구간 측정부(6), 입력측 고장 진단부(7) 및 출력측 고장 진단부(8)를 포함한다.In order to diagnose the open-circuit failure of the switching elements in the three-level npc type back-to-back converter 1, an input current measuring unit 4, an output
입력전류 측정부(4)는 입력측 인버터(2)의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정한다. 즉, 입력전류 측정부(4)는 a상에 입력되는 입력전류 Ia, b상에 입력되는 입력전류 Ib, c상에 입력되는 입력전류 Ic를 측정하는데, 각기 전류센서(미도시)를 이용하여 측정할 수 있다.The input current measuring unit 4 measures an input current inputted to each leg of the
출력전류 측정부(5)는 출력측 인버터(5)의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정한다. 즉, 출력전류 측정부(5)는 u상으로부터 출력되는 출력전류 Iu, v상으로부터 출력되는 출력전류 Iv, w상으로부터 출력되는 출력전류 Iw를 측정하는데, 각기 전류센서(미도시)를 이용하여 측정할 수 있다.The output
영전류 구간 측정부(6)는 입력전류 측정부(4)에서 측정된 각 상의 입력전류 및 출력전류 측정부(5)에서 측정된 각 상의 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 각 상의 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 각 상의 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별한다.The zero current section measuring section 6 measures the input current of each phase measured by the input current measuring section 4 and the output current of each phase measured by the output
이때, 상기 각 상의 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하기 위해서는 먼저 영전류 구간에 정의되어야 한다. In this case, in order to measure the input zero current time and the output zero current time of each phase, it is first defined in the zero current section.
도 2를 참조하면, 상기 각 상의 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위, 예를 들어 10% 내의 전류가 포함된 구간으로 정의될 수 있다. 이렇게 영전류 구간을 해당 전류의 크기가 영전류를 기준으로 크기가 10%이내로 설정하는 이유는 개방성 고장으로 인해 전류가 '0'으로 감소하지만 센싱 노이즈(sensing noise) 등이 전류에 유입되어 전류의 크기가 '0'이 안될 수 있기 때문이다. 여기서 설정된 범위를 10%로 하여 설명하였으나 영전류 구간의 설정됨 범위는 이에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.Referring to FIG. 2, the zero current section of each of the input current and output current of each phase includes a current within a set range, for example, 10% based on a zero current having a magnitude corresponding to zero Can be defined as intervals. The reason why the magnitude of the current is set to be less than 10% based on the zero current is because the current is reduced to '0' due to the open failure, but sensing noise enters the current, This is because the size may not be '0'. Although the range set here is described as 10%, it should be noted that the set range of the zero current section is not limited thereto.
전류부호는 영전류 구간보다 큰 경우 양의 부호를 가지며 영전류 구간보다 작은 경우 음의 부호를 가진다.The current code has a positive sign when it is larger than the zero current section and a negative sign when it is smaller than the zero current section.
입력측 고장 진단부(7)는 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다. The input side failure diagnosis unit 7 diagnoses the failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current.
즉, 입력측 고장 진단부(7)는 상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다. 이때, 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정될 수 있다.That is, the input side failure diagnosis unit 7 compares the input zero current time with the input zero current time and determines whether the input current is greater than the input zero current time using the comparison result and the sign of the input current. Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > At this time, the input zero current time may be set differently according to the position of the switching element in the input leg of the input current.
입력측 고장 진단부(7)의 스위칭 소자 고장진단방법에 대해서 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다. A switching element failure diagnosis method of the input side failure diagnosis unit 7 will be described in detail with reference to FIG.
도 3을 참조하면, 입력측 고장 진단부(7)는 먼저, 수학식 1을 이용하여 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제1입력 영전류 시간보다 큰가를 비교한다.Referring to FIG. 3, the input-side failure diagnosis unit 7 first compares the input zero current time of the input current of each phase with the first input zero current time set using Equation (1).
이때, TZIx는 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간을 나타내며, 
그리고 수학식 1에서 각 변수들 간의 관계를 나타낸 도면이 도 4에 도시되어 있다.And FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the respective variables in Equation (1).
상기 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 크면, 수학식 2를 이용하여 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 큰가를 비교한다. If the input Z current time is larger than the set second Z current time, the input Z current time of the input current of each phase is compared with the set second Z current time using Equation (2).
이때 TZIx는 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간을 나타내며, 
그리고 수학식 2에서 각 변수들 간의 관계를 나타낸 도면이 도 5에 도시되어 있다.And FIG. 5 is a diagram showing a relationship between each variable in Equation (2).
상기 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 크면, 스위칭 소자 Sx2 또는 Sx3에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 상기 각 상의 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호를 판별한다. 이렇게 판별한 결과 전류의 부호가 양수이면 스위칭 소자 Sx2에 고장이 발생한 것이고 전류의 부호가 음수이면 스위칭 소자 Sx3에 고장이 발생한 것이다.If it is determined that a failure has occurred in the switching element Sx2 or Sx3, and if the input zero current time of the input current of each phase is larger than the set second input zero current time, Determine the sign. As a result of the determination, if the sign of the current is a positive number, a failure occurs in the switching element Sx2, and if the sign of the current is negative, a failure occurs in the switching element Sx3.
반면 상기 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 작으면, 스위칭 소자 Sx1 또는 스위칭 소자 Sx4에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 상기 각 상의 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호를 판별한다. 이렇게 판별한 결과 전류의 부호가 양수이면 스위칭 소자 Sx1에 고장이 발생한 것이고 전류의 부호가 음수이면 스위칭 소자 Sx4에 고장이 발생한 것이다.On the other hand, when the input zero current time of the input current of each phase is smaller than the set second input zero current time, it is determined that a failure has occurred in the switching device Sx1 or the switching device Sx4, The sign of the entire input current is discriminated. As a result of the determination, if the sign of the current is a positive number, a failure occurs in the switching element Sx1, and if the sign of the current is negative, a failure occurs in the switching element Sx4.
이러한 입력측 인버터(2)를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블이 도 6에 예시되어 있다. A judgment table for performing the fault diagnosis of the switching elements of each phase constituting the
출력측 고장 진단부(8)는 상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간과 해당 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다.The output side
즉 출력측 고장 진단부(8)는 상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 해당 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다. That is, the output-side
출력측 고장 진단부(8)의 스위칭 소자 고장진단방법에 대해서 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다. A switching element failure diagnosis method of the output side
도 3을 참조하면, 출력측 고장 진단부(8)는 먼저, 수학식 3을 이용하여 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교한다. Referring to FIG. 3, the output-side
이때 TZOx는 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간을 나타내며, 
상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 크면, 상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호를 판별한다. 이렇게 판별한 결과 전류의 부호가 양수이면 스위칭 소자 Sx1 또는 스위칭 소자 Sx2에 고장이 발생한 것이고 전류의 부호가 음수이면 스위칭 소자 Sx3 또는 스위칭 소자 Sx4에 고장이 발생한 것이다.If the output zero current time of the output current outputted from each phase is larger than the set output zero current time, the sign of the input current before entering the zero current section of the output current outputted from each phase is discriminated. As a result of the determination, if the sign of the current is a positive number, a failure occurs in the switching element Sx1 or the switching element Sx2, and if the sign of the current is negative, a failure occurs in the switching element Sx3 or the switching element Sx4.
이러한 출력측 인버터(3)를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블이 도 7에 예시되어 있다.
A judgment table for performing the fault diagnosis of the switching elements of each phase constituting the output side inverter 3 is illustrated in Fig.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다. The present invention has been described above with reference to the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims and equivalents thereof.
2 : 입력측 인버터 3 : 출력측 인버터
4 : 입력전류 측정부 5 :출력전류 측정부
6 : 영전류 구간 측정부
7 : 입력측 고장 진단부
8 : 출력측 고장 진단부2: Input side inverter 3: Output side inverter
4: input current measuring unit 5: output current measuring unit
6: Zero current section measuring section
7: Input side fault diagnosis part
8: Output side fault diagnosis part
Claims (10)
상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 입력전류 측정부;
상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 출력전류 측정부;
상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 영전류 구간 측정부;
상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 입력측 고장 진단부; 및
상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 출력측 고장 진단부를 포함하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.(NPC) type back-to-back converter including an input side inverter composed of a plurality of switching elements and a three-phase output inverter composed of a plurality of switching elements, In this case,
An input current measuring unit for measuring an input current input to each leg of the input side inverter;
An output current measuring unit for measuring an output current outputted from each phase of the output side inverter;
Wherein the input current and the output current measure an input zero current time and an output zero current time belonging to respective zero current sections and determine a sign of the input current and a sign of the output current A zero current section measuring section for discriminating the sign of the output current before entering the zero current section;
An input side failure diagnosis unit for diagnosing a failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current; And
And an output side failure diagnosis unit for diagnosing a failure of the switching elements in the leg output from the output current using the sign of the output zero current time and the output current.
상기 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위 내의 전류가 포함된 구간인 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.The method according to claim 1,
Wherein the zero current section of each of the input current and the output current is a section including a current within a set range based on a zero current having a zero magnitude of the current. Device fault diagnosis device.
상기 입력측 고장 진단부는,
상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.The method according to claim 1,
Wherein the input-
Comparing the input zero current time with the set input zero current time and diagnosing a failure of the switching elements in the input leg using the comparison result and the sign of the input current A switching device failure diagnosis device of a 3-level NPCi type back-to-back converter.
상기 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치. The method of claim 3,
Wherein the input zero current time is set differently according to the position of the switching element in the leg to which the input current is input.
상기 출력측 고장 진단부는,
상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.The method according to claim 1,
Wherein the output-
Comparing the output zero current time with a set output zero current time and diagnosing a failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the comparison result and the sign of the output current Switching device fault diagnosis device of 3 level NPC type back-to-back converter.
상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 단계;
상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 단계;
상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 단계;
상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계; 및
상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계를 포함하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.(NPC) type back-to-back converter including a three-phase input inverter constituted by a plurality of switching elements and a three-phase output inverter constituted by a plurality of switching elements, In this case,
Measuring an input current input to each leg of the input side inverter;
Measuring an output current outputted from each phase of the output side inverter;
Wherein the input current and the output current measure an input zero current time and an output zero current time belonging to respective zero current sections and determine a sign of an input current and a zero Determining a sign of the output current before entering the current section;
Diagnosing a failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current; And
And diagnosing the failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the sign of the output zero current time and the output current.
상기 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위 내의 전류가 포함된 구간인 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.The method of claim 6,
Wherein the zero current section of each of the input current and the output current is a section including a current within a set range based on a zero current having a zero magnitude of the current. Device fault diagnosis method.
상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는,
상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.The method of claim 6,
The step of diagnosing the failure of the switching elements in the input leg using the input zero current time and the sign of the input current,
Comparing the input zero current time with the set input zero current time and diagnosing a failure of the switching elements in the input leg using the comparison result and the sign of the input current A method of diagnosing a switching element of a 3-level NPCi type back-to-back converter.
상기 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법. The method of claim 8,
Wherein the input zero current time is set differently according to a position of a switching element in a leg to which the input current is input.
상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는,
상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.The method of claim 6,
The step of diagnosing the failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the sign of the output zero current time and the output current,
Comparing the output zero current time with a set output zero current time and diagnosing a failure of the switching elements in the leg outputting the output current using the comparison result and the sign of the output current A method for diagnosing a switching device failure of a 3 - level NPC type back - to - back converter.
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| KR20140041724A KR101501118B1 (en) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Diagnosis apparatus and method of open switch fault of back to back converter of npc type topology |
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|---|---|---|---|---|
| CN108011358A (en) * | 2017-11-20 | 2018-05-08 | 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 | A kind of power distribution network multinode intelligent fault diagnosis method based on Situation Awareness |
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2014
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