KR101770987B1 - Inverter fault diagnosis apparatus and the method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention is to rapidly and precisely find a position of a fault of a three-phase inverter used for a power control system, etc., at a low cost without using an expensive gate driver, thereby improving reliability of the power control system, etc., and reducing time and cost for maintenance. To this end accordingly, the present invention can use stationary coordinates d-axis current (lds), stationary coordinates q-axis current (lqs), and a pager of modulation indices of each phase (Mla, Mlb, Mlc), which can be calculated from a phase voltage and a phase current of an inverter, to determine an opening fault in a discharging mode, an opening fault in a charging mode, an opening fault in a standby mode, and a short circuit in all modes and to determine at which switch module a fault has occurred.

Description

인버터 고장진단 장치 및 방법{INVERTER FAULT DIAGNOSIS APPARATUS AND THE METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter fault diagnosis apparatus,

본 발명은 인버터의 고장 시에 고장의 종류 및 고장 위치를 신속하게 파악하여 유지보수가 가능하도록 하는 인버터 고장진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing an inverter fault in which the type of fault and the fault location can be quickly identified and maintenance can be performed in the event of an inverter failure.

최근 에너지저장시스템(Energy Storage System)의 설치가 많아지면서 에너지저장시스템에 사용되기 위한 전력조절시스템(Power Conditioning System)의 사용도 증대 되고 있다. 이에 따라 전력조절시스템의 고장 시에 신속한 사고 처리를 통하여 신뢰도를 향상시키고 유지보수 시간을 줄이는데 많은 노력을 기울이고 있다. Recently, as the installation of an energy storage system (Energy Storage System) is increasing, the use of a power conditioning system for use in an energy storage system is also increasing. Accordingly, much efforts are being made to improve reliability and reduce maintenance time through rapid accident handling in case of power control system failure.

3상 인버터는 모터 제어, 비상전원용 무정전전력시스템(UPS) 등에도 많이 사용되고 있지만 에너지저장시스템용 전력조절시스템에서도 핵심 구성의 하나이다. 그러나 3상 인버터를 구성하는 스위치 모듈이 전압 및/또는 전류 스트레스 등의 이유로 고장이 발생했을 때 정확한 고장 위치를 파악하기는 쉽지 않고, 이러한 고장이 신속히 해결되지 않을 경우 계통의 불안정을 초래하는 등 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서 3상 인버터가 고장이 났을 때 신속하고 정확하게 고장 위치를 찾아내는 기술은 대단히 중요하다.Three-phase inverters are also used for motor control and uninterruptible power systems (UPS) for emergency power sources, but they are also a key component in power control systems for energy storage systems. However, it is not easy to identify the exact fault location when a fault occurs due to voltage and / or current stress in a switch module constituting a 3-phase inverter. If such a fault can not be resolved quickly, It can lead to accidents. Therefore, it is very important to find fault location quickly and accurately when a three-phase inverter fails.

3상 인버터를 구성하는 스위치 모듈의 어디에서 고장이 발생했는지에 대한 정보를 제공하는 게이트 드라이버가 사용되는 경우도 있으나, 이러한 게이트 드라이버는 고가여서 실제 시스템에 적용하기는 곤란하다. In some cases, a gate driver that provides information on where a failure has occurred in the switch module constituting the three-phase inverter is used, but such a gate driver is expensive and thus it is difficult to apply it to an actual system.

이와 같이 고가의 게이트 드라이버를 사용하지 않고 저렴한 방법으로 신속하게 3상 인버터의 고장을 진단할 수 있는 방법이 요구되고 있다.Thus, there is a demand for a method capable of diagnosing a failure of a three-phase inverter quickly and inexpensively without using an expensive gate driver.

본 발명의 목적은, 전력조절시스템 등에 사용되는 3상 인버터의 고장 위치를 고가의 게이트 드라이버를 사용하지 않고 저렴한 방법으로 신속하고 정확하게 찾아내고, 이를 통해 전력조절시스템 등의 신뢰도를 향상시키키고 유지보수에 드는 시간과 비용을 절감하는 것이다.It is an object of the present invention to quickly and accurately locate the fault location of a three-phase inverter used in a power control system and the like inexpensively without using an expensive gate driver, thereby improving the reliability of a power control system, It saves time and money.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 전력계통에 연계된 3상 인버터의 고장진단 장치로서, 인버터의 상전압(Va, Vb, Vc)과 상전류(Ia, Ib, Ic)를 검출하는 검출부; 및 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 제1 임계값보다 크고 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 페이저의 합의 절대값이 제2 임계값보다 큰 경우 동작모드에서의 고장으로 판단하고 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하며, 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 상기 제1 임계값보다 작고 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저의 합의 절대값이 제3 임계값보다 큰 경우 대기모드에서의 개방 고장이라고 판단하고 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 고장위치 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 장치이다.(Va, Vb, Vc) and phase currents (Ia, Ib, Ic) of a three-phase inverter connected to a power system, A detecting unit for detecting the signal; And the rotational coordinate d-axis current Ide is greater than the first threshold value and the absolute value of the sum of the phasor values of the three-phase currents Ia, Ib, Ic is greater than the second threshold value (Ids) and the stationary coordinate q-axis current (Iqs) are used to determine the failure position, and the absolute value of the rotational coordinate d-axis current (Ide) is smaller than the first threshold value, If the absolute value of the sum of phasor values of the modulation indexes (MIa, MIb, MIc) is larger than the third threshold value, it is determined that the open failure is in the standby mode, and the pseudo modulation index (MIa, MIb, MIc) And a fault location determination unit for determining the fault location of the inverter.

상기 인버터의 고장진단 장치에서, 대기모드에서의 개방 고장이라고 판단된 경우에서, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 지상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 지상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 지상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. (MI) is higher than the a-phase voltage (Va) and the b-phase MI (MIb) is higher than the b-phase voltage (Vb) in the case where the open- Phase MI (MIa) is higher than the a-phase voltage (Va) and the b-phase (MI) is higher than the a-phase voltage Phase MI (MIa) is higher than the b-phase voltage (Vb) and the c-phase MI (MIc) is above the c-phase voltage (Vc) Phase MI (MIb) is higher than the b-phase voltage (Vb) and the c-phase MI (MIc) is higher than the c-phase voltage (Vc) It can be judged.

상기 인버터의 고장진단 장치에서, 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 제1 임계값보다 큰 경우에서 각 상전류(Ia, Ib, Ic)의 크기가 모두 제4 임계값보다 작은 경우 개방 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단할 수 있다. In the fault diagnosis apparatus of the inverter, when the absolute values of the rotational coordinate d axis current Ide are larger than the first threshold value and when the magnitudes of the phase currents Ia, Ib, Ic are all smaller than the fourth threshold value, It is possible to judge the failure position by using the pause of the stop coordinate d axis current Ids and the stop coordinate q axis current Iqs.

상기 인버터의 고장진단 장치에서, 회전좌표 d축 전류(Ide)가 양의 값을 가지면 방전모드로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 큰 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단 할 수 있다. In the fault diagnosis apparatus of the inverter, if the rotational coordinate d axis current Ide has a positive value, it is determined that the discharge mode is selected. If the stop coordinate d axis current Ids is above the reference value Ids * Axis current Ids is smaller than the value of the stop coordinate q-axis current Iqs and the stop coordinate d-axis current Ids is judged to be a failure of the a-phase switch module and the stop coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * If the magnitude of the current Ids is greater than the magnitude of the stop coordinate q-axis current Iqs, it is determined that the b-phase switch module is faulty. If the stop coordinate d-axis current Ids is more advanced than the reference value Ids * If the axis current Iqs is above the reference value Iqs *, it can be judged that the c-phase switch module is faulty.

상기 인버터의 고장진단 장치에서, 회전좌표 d축 전류(Ide)가 음의 값을 가지면 충전모드로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 기준값(Ids*)에서 제5 임계값을 뺀 값보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 진상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. In the fault diagnosis apparatus of the inverter, if the rotational coordinate d axis current Ide has a negative value, the charge mode is determined. If the magnitude of the stationary coordinate d axis current Ids is smaller than the fifth threshold value from the reference value Ids * And when the stop coordinate d axis current Ids is above the reference value Ids * and the stop coordinate q axis current Iqs is more advanced than the reference value Iqs * If the stop coordinate d axis current Ids is higher than the reference value Ids * and the stop coordinate q axis current Iqs is above the reference value Iqs * It can be judged as a failure.

상기 인버터의 고장진단 장치에서, 각 상전류의 크기 중의 적어도 어느 하나가 제4 임계값보다 큰 경우 단락 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단할 수 있다. If at least one of the magnitudes of the phase currents is larger than the fourth threshold value in the fault diagnosis apparatus of the inverter, it is determined that there is a short circuit fault, and the pause of the stop coordinate d axis current Ids and the stationary coordinate q axis current Iqs Can be used to determine the fault location.

상기 인버터의 고장진단 장치에서, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 240 ~ 360도 범위에 있으면 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 0 ~ 120도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. When the stop coordinate d axis current Ids is in the range of 120 to 240 degrees and the stationary coordinate q axis current Iqs is in the range of 240 to 360 degrees based on the a phase voltage Va in the fault diagnosis apparatus of the inverter, If it is determined that the phase switch module is faulty and the stop coordinate d axis current Ids is in the range of 120 to 240 degrees and the stop coordinate q axis current Iqs is in the range of 0 to 120 degrees based on the a phase voltage Va, (Ids) is in the range of 0 to 120 degrees and the stop coordinate q-axis current (Iqs) is in the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage (Va) It can be judged that the c-phase switch module has failed.

본 발명의 다른 측면은, 전력계통에 연계된 3상 인버터의 고장진단 장치에 의해 수행되는 인버터 고장진단 방법으로서, 인버터의 상전압(Va, Vb, Vc)과 상전류(Ia, Ib, Ic)를 검출하는 제1 단계; 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값을 제1 임계값과 비교하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 제1 임계값보다 크고 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 페이저의 합의 절대값이 제2 임계값보다 큰 경우 동작모드에서의 고장으로 판단하고 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하며, 상기 제2 단계에서 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 제1 임계값보다 작고 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저의 합의 절대값이 제3 임계값보다 큰 경우 대기모드에서의 개방 고장이라고 판단하고 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법이다.(Va, Vb, Vc) and phase currents (Ia, Ib, Ic) of an inverter are measured by a fault diagnosis apparatus of a three-phase inverter connected to a power system. A first step of detecting the first step; A second step of comparing an absolute value of the rotational coordinate d axis current Ide with a first threshold value; In the second step, when the absolute value of the rotational coordinate d axis current Ide is greater than the first threshold value and the absolute value of the sum of the phasor sums of the three-phase currents Ia, Ib, Ic is greater than the second threshold value, Axis current Ids and the stationary coordinate q-axis current Iqs are used to determine the failure position, and in the second step, the absolute value of the rotational coordinate d-axis current Ide (MIa, MIb, MIc) of the three phases is determined to be an open failure in the standby mode when the absolute value of the sum of phasor values of the modulation indexes (MIa, MIb, MIc) of the three phases smaller than the first threshold value is larger than the third threshold value. And a third step of determining a fault location using a phaser of the inverter.

상기 인버터의 고장진단 방법에 있어서, 상기 제3 단계에서 대기모드에서의 개방 고장이라고 판단된 경우에서, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 지상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 지상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 지상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다.  (MIa) is higher than the a-phase voltage (Va) and the b-phase MI (MIb) is higher than the a-phase voltage (Va) when the open failure in the standby mode is determined in the third step phase MI (MIa) is higher than the b-phase voltage (Vb) and the a-phase MI (MIa) is higher than the c-phase voltage (Vc) Phase switch module is judged to be faulty when the b-phase MI (MIb) is higher than the b-phase voltage (Vb) and the c-phase MI (MIc) is above the c-phase voltage (Vc) When MI (MIa) is above the a-phase voltage Va and the b-phase MI (MIb) is higher than the b-phase voltage Vb and the c-phase MI (MIc) It can be determined that the phase switch module has failed.

상기 인버터의 고장진단 방법에 있어서, 상기 제3 단계에서 동작모드에서의 고장이라고 판단된 경우에서 각 상전류(Ia, Ib, Ic)의 크기가 모두 제4 임계값보다 작은 경우 개방 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단할 수 있다. In the fault diagnosis method of the inverter, it is determined that an open fault occurs when the magnitude of each of the phase currents (Ia, Ib, Ic) is less than the fourth threshold value in the case where it is determined that the fault occurs in the operation mode in the third step, The fault position can be determined using the pseudo-coordinate d axis current Ids and the phase coordinate q axis current Iqs.

상기 인버터의 고장진단 방법에 있어서, 회전좌표 d축 전류(Ide)가 양의 값을 가지면 방전모드로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 큰 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. In the fault diagnosis method of the inverter, if the rotating coordinate d-axis current Ide has a positive value, it is determined that the discharge mode is selected. If the stop coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * It is determined that the a-phase switch module is in failure when the magnitude of the current Ids is smaller than the magnitude of the stationary coordinate q-axis current Iqs, and when the stop coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * If the magnitude of the axial current Ids is greater than the magnitude of the stop coordinate q-axis current Iqs, it is determined that the b-phase switch module has failed. If the stop coordinate d-axis current Ids is more advanced than the reference value Ids * If the q-axis current (Iqs) is above the reference value (Iqs *), it can be judged that the c-phase switch module has failed.

상기 인버터의 고장진단 방법에 있어서, 회전좌표 d축 전류(Ide)가 음의 값을 가지면 충전모드로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 기준값(Ids*)에서 제5 임계값을 뺀 값보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 진상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. In the fault diagnosis method of the inverter, if the rotating coordinate d axis current Ide has a negative value, the charging mode is determined, and if the magnitude of the stationary coordinate d axis current Ids is greater than the fifth threshold value Ids * Phase switch module is judged to be a failure, and when the stop coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * and the stop coordinate q-axis current Iqs is higher than the reference value Iqs * Axis current Iqs is higher than the reference value Ids * and the stationary coordinate q-axis current Iqs is above the reference value Iqs *, it is determined that the b- As shown in FIG.

상기 인버터의 고장진단 방법에 있어서, 상기 제3 단계에서 동작모드에서의 고장으로 판단된 경우에서 각 상전류의 크기 중의 적어도 어느 하나가 제4 임계값보다 큰 경우 단락 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단할 수 있다. Wherein when the at least one of the magnitudes of the phase currents is greater than the fourth threshold value in the case where it is determined that the fault has occurred in the operation mode in the third step, The fault location can be determined using the phasor of the current Ids and the stationary coordinate q-axis current Iqs.

상기 인버터의 고장진단 방법에 있어서, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 240 ~ 360도 범위에 있으면 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 0 ~ 120도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. In the fault diagnosis method of the inverter, when the stop coordinate d axis current Ids is in the range of 120 to 240 degrees and the stop coordinate q axis current Iqs is in the range of 240 to 360 degrees based on the a phase voltage Va, (Ids) is in the range of 120 to 240 degrees and the stop coordinate q-axis current (Iqs) is in the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage (Va) Axis current (Ids) is in the range of 0 to 120 degrees and the stationary coordinate q-axis current (Iqs) is in the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage (Va) , It can be judged that the c-phase switch module has failed.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고가의 게이트 드라이버를 사용하지 않고 3상 인버터의 전압과 전류 정보로부터 고장 위치를 신속하고 정확하게 찾아내고, 이를 통해 전력조절시스템 등의 신뢰도를 향상시키키고 유지보수에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to quickly and accurately find a fault location from voltage and current information of a three-phase inverter without using an expensive gate driver, thereby improving the reliability of a power control system, It can save time and money.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장진단 장치가 사용되는 전력조절시스템(PCS)를 예시하는 도면이다.
도 2는 인버터의 세부 구성을 예시하는 도면이다.
도 3은 고장 스위치모듈을 검출하기 위한 절차를 예시하는 도면이다.
도 4는 시간축에서 기준전류와 고장전류의 파형을 예시하는 도면이다.
도 5는 방전모드에서 스위치 모듈의 개방 고장에 따른 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 예시하는 도면이다.
도 6은 충전모드에서 스위치 모듈의 개방 고장에 따른 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 예시하는 도면이다.
도 7은 대기모드에서 스위치 모듈의 개방 고장에 따른 3상 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저를 예시하는 도면이다.
도 8은 스위치 모듈의 단락 고장에 따른 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 예시하는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a power regulation system (PCS) in which an inverter fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention is used.
2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the inverter.
3 is a diagram illustrating a procedure for detecting a fault switch module.
4 is a diagram illustrating waveforms of a reference current and a fault current on the time axis.
5 is a diagram illustrating a phasor of the stop coordinate d axis current Ids and the stop coordinate q axis current Iqs according to the open failure of the switch module in the discharge mode.
6 is a diagram illustrating a pager of a stationary coordinate d-axis current Ids and a stationary coordinate q-axis current Iqs according to an open failure of the switch module in the charge mode.
FIG. 7 is a diagram illustrating a phasor of three-phase modulation indexes MIa, MIb, and MIc according to an open failure of a switch module in a standby mode.
8 is a diagram illustrating a phasor of a stop coordinate d axis current Ids and a stop coordinate q axis current Iqs in response to a short circuit failure of the switch module.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장진단 장치가 사용되는 전력조절시스템(100)을 예시하는 도면이고, 도 2는 인버터(120)의 세부 구성을 예시하는 도면이다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. FIG. 1 is a diagram illustrating a power control system 100 in which an inverter fault diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention is used. FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of an inverter 120. Referring to FIG. Hereinafter, description will be made with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

전력조절시스템(100)은 에너지 저장장치 및 전력계통에 연결되어 전력계통(180)으로부터 전기 에너지를 받아 에너지 저장장치를 충전하거나 에너지 저장장치에 저장된 에너지를 전력계통(180)으로 공급할 수 있다. 이를 위해 전력조절시스템(100)은 인버터(120), 고장진단장치(140), LC필터(160), 변압기(180)를 포함할 수 있다. The power conditioning system 100 may be connected to an energy storage device and a power system to receive electrical energy from the power system 180 to charge the energy storage device or to supply energy stored in the energy storage device to the power system 180. To this end, the power conditioning system 100 may include an inverter 120, a fault diagnosis device 140, an LC filter 160, and a transformer 180.

전력조절시스템(100)은 내부의 제어기(도면 미도시)를 사용하여 초기 기동 시 저항을 통해 DC링크 커패시터(122)에 전압을 일정량 충전 후 차단기를 통해 나머지 정격전압을 충전시켜 DC링크 커패시터(122)가 영전위 상태에서 갑작스러운 충전으로 인해 발생할 수 있는 과전류를 방지한다. 또한 전력조절시스템(100)은 인버터(120)의 전압과 전류를 검출하여 PLL(Phase lock loop)을 통해 전력계통과 위상동기화를 수행하고, dq 변환을 통해 d축(유효축)과 q(무효축)축으로 변환된 전압과 전류를 이용하여 유/무효전력을 제어한다.The power control system 100 charges the remaining rated voltage through the breaker to charge the DC link capacitor 122 through the resistor during initial startup using a controller (not shown) ) Prevents overcurrents that can occur due to abrupt charging in a zero-charge state. Also, the power control system 100 detects the voltage and current of the inverter 120 and performs phase synchronization with the power system through a phase lock loop (PLL), and outputs the d-axis (effective axis) and q Axis) axis and voltage and current are used to control the reactive / reactive power.

인버터(120)는 직류 전압을 교류로 변환하여 출력하는 기능을 한다. 이를 위해 인버터(120)는 DC링크 커패시터(122)와 3상 스위치 모듈(124)를 포함할 수 있다. DC링크 커패시터(122)는 에너지 저장장치로부터 직류 전압을 공급받아 저장하고 인버터(120)에서 사용할 수 있도록 한다. 3상 스위치 모듈(124)은 직류 전압을 3상 교류로 변환하기 위해 사용되는 스위치 모듈이다. 도 2를 참조하면, 3상 스위치 모듈(124)은 a상 스위치 모듈(124a), b상 스위치 모듈(124b) 및 c상 스위치 모듈(124c)을 포함할 수 있다. 각 상의 스위치 모듈(124a, 124b, 124c)은 DC링크 커패시터(122)의 양의 단자에 연결된 스위칭 소자(Sa1, Sb1, Sc1) 및 DC링크 커패시터(122)의 음의 단자에 연결된 스위칭 소자(Sa2, Sb2, Sc2)를 포함할 수 있다. 각 상의 스위치 모듈(124a, 124b, 124c)에 사용되는 스위칭 소자(Sa1, Sb1, Sc1, Sa2, Sb2, Sc2)는 MOSFET, IGBT, 싸이리스터, GTO 등의 통상적인 전력용 반도체 스위칭 소자가 사용될 수 있다. 인버터(120)는 하나의 스택만으로 운전되거나 또는 2대 이상의 인버터 스택이 병렬로 운전될 수도 있다. The inverter 120 converts DC voltage into AC and outputs the AC voltage. For this purpose, the inverter 120 may include a DC link capacitor 122 and a three-phase switch module 124. The DC link capacitor 122 receives the DC voltage from the energy storage device, stores the DC voltage, and allows the DC voltage to be used in the inverter 120. The three-phase switch module 124 is a switch module used for converting a direct current voltage into a three-phase alternating current. Referring to Fig. 2, the three-phase switch module 124 may include an a-phase switch module 124a, a b-phase switch module 124b and a c-phase switch module 124c. Each of the switch modules 124a, 124b and 124c of each phase is connected to the switching elements Sa1, Sb1 and Sc1 connected to the positive terminal of the DC link capacitor 122 and the switching element Sa2 connected to the negative terminal of the DC link capacitor 122 , Sb2, Sc2). The switching elements Sa1, Sb1, Sc1, Sa2, Sb2 and Sc2 used for the switch modules 124a, 124b and 124c of the respective phases can be used for general power semiconductor switching elements such as a MOSFET, an IGBT, a thyristor, have. The inverter 120 may be operated with only one stack or two or more inverter stacks may be operated in parallel.

인버터(120)의 고장은 스위치 모듈의 고장에 주로 기인한다. 본 발명에서는 인버터(120)의 각 상의 스위치 모듈(124a, 124b, 124c) 중의 어디에서 고장이 발생했는지 및 고장의 종류가 개방 고장인지 단락 고장인지를 구분할 수 있는 방법을 제시한다. 스위치 모듈(124a, 124b, 124c)의 고장으로는 개방 고장과 단락 고장이 전형적이다. 개방 고장은 IGBT의 경우 C-E(Collector-Emitter) 사이의 개방 상태를 의미하고 MOSFET의 경우는 D-S(Drain-Source) 사이의 개방 상태를 의미한다. 단락 고장은 IGBT의 경우 C-E(Collector-Emitter) 사이의 단락을 의미하고, MOSFET의 경우 D-S(Drain-Source) 사이의 단락을 의미한다.The failure of the inverter 120 is mainly caused by the failure of the switch module. In the present invention, a method is described in which of the switch modules (124a, 124b, 124c) of each phase of the inverter (120) the failure occurs and whether the failure type is an open failure or a short failure. Failures of the switch modules 124a, 124b and 124c are typical of open failure and short-circuit failure. The open fault means the open state between collector and emitter (C-E) in case of IGBT, and the open state between D-S (Drain-Source) in case of MOSFET. Short circuit failure means short circuit between collector (C-E) in the case of IGBT and short circuit between D-S (Drain-Source) in case of MOSFET.

다시 도 1을 참조하면, 고장진단장치(140)는 전력계통에 연계되어 사용되는 3상 인버터의 고장을 진단하고 정확한 고장 위치를 판단하는 기능을 한다. 이를 위해 고장진단장치(140)는 검출부(142)와 고장위치 판단부(144)를 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the fault diagnosis apparatus 140 diagnoses a fault of a three-phase inverter used in connection with a power system and determines a correct fault location. For this, the fault diagnosis apparatus 140 may include a detection unit 142 and a fault location determination unit 144.

검출부(142)는 인버터(120)의 상전압(Va, Vb, Vc)과 상전류(Ia, Ib, Ic)를 검출한다. 상전압(Va, Vb, Vc)과 상전류(Ia, Ib, Ic)는 dq 변환을 통해 고장 여부 및 고장 위치를 판단하는데 활용된다. 검출부(142)는 인버터(120)의 상전압(Va, Vb, Vc)을 검출하는 대신 선간전압(Vab, Vbc, Vca)를 검출하여 적절한 연산을 통해 상전압(Va, Vb, Vc)을 검출할 수도 있다.The detection unit 142 detects the phase voltages Va, Vb, and Vc of the inverter 120 and the phase currents Ia, Ib, and Ic. The phase voltages Va, Vb, and Vc and phase currents Ia, Ib, and Ic are used to determine the failure status and failure location through dq conversion. The detection unit 142 detects the line voltages Vab, Vbc and Vca instead of detecting the phase voltages Va, Vb and Vc of the inverter 120 and detects the phase voltages Va, Vb and Vc through appropriate calculation You may.

고장위치 판단부(144)는 검출부(142)로부터 상전압(Va, Vb, Vc)과 상전류(Ia, Ib, Ic) 정보를 받고 각종 연산을 통해 정지좌표 d축 전류(Ids), 정지좌표 q축 전류(Iqs), 회전좌표 d축 전류(Ide), 회전좌표 q축 전류(Iqe), 각 상의 변조지수(MIa, MIb, MIc) 등을 구한 후 이들을 이용하여 고장 여부 및 고장 위치를 판단한다. 고장위치 판단부(144)가 고장 여부 및 고장 위치를 판단하는 방법에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.The fault position determination unit 144 receives the phase voltages Va, Vb, and Vc and the phase currents Ia, Ib, and Ic from the detection unit 142 and obtains the stationary coordinate d axis current Ids and the stationary coordinate q Axis current (Iqs), rotational coordinate d axis current (Ide), rotational coordinate q axis current (Iqe), modulation index (MIa, MIb, MIc) of each phase, and the like are used to determine the fault location and fault location . A method for determining whether a failure has occurred and a failure location by the failure location determination unit 144 will be described in detail below.

LC필터(160)는 인버터(120)가 출력하는 교류 전압에서 노이즈를 제거하는 기능을 하는데, 통상적인 필터가 사용될 수 있다.The LC filter 160 functions to remove noise from the AC voltage output from the inverter 120, and a conventional filter can be used.

변압기(180)는 인버터(120)와 전력계통 사이에 연결되어 절연 및/또는 전압 변환 기능을 수행한다. 제3 고조파의 영향을 최소화 하기 위해 Y-Delta 변압기로 구성하는 것이 바람직하다. 변압기의 권선비는 전력계통 상황과 직류측 전압에 따라 결정될 수 있다.Transformer 180 is connected between inverter 120 and the power system to perform isolation and / or voltage conversion functions. It is desirable to construct a Y-Delta transformer to minimize the influence of the third harmonic. The winding ratio of the transformer can be determined according to the power system situation and the dc side voltage.

도 3은 고장 스위치모듈을 검출하기 위한 절차를 예시하는 도면이다. 아래에서 도 3을 참조하여 고장위치 판단부(144)가 인버터의 고장여부 및 고장위치를 판단하는 방법을 상세히 설명하겠지만, 그 전에 본 발명에 따라 고장 여부 및 고장 위치를 판단하는데 사용되는 전압, 전류 및 변조 지수 등의 정의와 그 관계식을 설명한다.3 is a diagram illustrating a procedure for detecting a fault switch module. The method for determining whether the inverter is faulty or faulty will be described in detail below with reference to FIG. 3, but the voltage and current used to determine the fault and the fault location And the modulation index, and their relational expressions.

본 발명에서는 고장 여부 및 고장 위치를 판단하기 위해 인버터의 상전압(Va, Vb, Vc)과 인버터의 상전류(Ia, Ib, Ic)를 검출하고, 이로부터 정지좌표 d축 전류(Ids), 정지좌표 q축 전류(Iqs), 회전좌표 d축 전류(Ide), 회전좌표 q축 전류(Iqe), 정지좌표 d축 전류 기준값(Ids*), 정지좌표 q축 전류 기준값(Iqs*) 및 각 상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)를 계산하여 활용한다. 이들에 대해 각각 Va, Vb, Vc, Ia, Ib, Ic, Ids, Iqs, Ide, Iqe, Ids*, Iqs*, MIa, MIb, MIc 등과 같이 기호로만 표현하기도 한다. In the present invention, phase currents Va, Vb, and Vc of the inverter and phase currents Ia, Ib, and Ic of the inverter are detected to determine the failure and the failure position, Axis current Iqs, the rotation coordinate d axis current Ide, the rotation coordinate q axis current Iqe, the stop coordinate d axis current reference value Ids *, the stop coordinate q axis current reference value Iqs * The modulation index (MIa, MIb, MIc) is calculated and utilized. Ids, Iqs, Ids *, Iqs *, MIa, MIb, MIc, and the like, respectively.

인버터의 상전압 Va, Vb, Vc 및 상전류 Ia, Ib, Ic는 검출부에서 검출할 수 있다. The phase voltages Va, Vb, and Vc of the inverter and the phase currents Ia, Ib, and Ic can be detected by the detection unit.

정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)는 Ia, Ib, Ic에 정지변환행렬 P를 곱하여 아래 수학식 1 및 수학식 2로부터 구할 수 있다.The stationary coordinate d axis current Ids and the stationary coordinate q axis current Iqs can be obtained from the following equations (1) and (2) by multiplying Ia, Ib, and Ic by a stationary transformation matrix P:

(수학식 1)(1)

Figure 112017012138265-pat00001
Figure 112017012138265-pat00001

(수학식 2)(2)

Figure 112017012138265-pat00002
Figure 112017012138265-pat00002

다음으로 회전좌표 d축 전류(Ide) 및 회전좌표 q축 전류(Iqe)는 아래 수학식 3 및 수학식 4와 같이 Ids 및 Iqs에 회전변환행렬 R을 곱하여 구할 수 있다. Next, the rotational coordinate d-axis current Ide and the rotational coordinate q-axis current Iqe can be obtained by multiplying Ids and Iqs by a rotational transformation matrix R as shown in the following Equation 3 and Equation 4, respectively.

(수학식 3)(3)

Figure 112017012138265-pat00003
Figure 112017012138265-pat00003

각 상의 변조지수 MIa, MIb, MIc는 인버터 제어기에서 인버터를 제어하기 위해 사용하는 3상 전압의 기준값 Va*, Vb*, Vc* 및 직류링크전압(Vdc)을 이용하여 아래 수학식 4와 같이 구할 수 있다. 인버터 제어기가 dq 축을 기준으로 제어를 하는 경우 d축 전압 기준값과 q축 전압 기준값으로부터 역변환을 통해 3상 상전압의 기준값 Va*, Vb*, Vc*을 구한 후 아래 수학식 4를 사용할 수 있다.The modulation indexes MIa, MIb, and MIc of each phase are obtained by using the reference values Va *, Vb *, Vc * and the DC link voltage (Vdc) of the three-phase voltage used for controlling the inverter in the inverter controller as shown in Equation . When the inverter controller controls based on the dq axis, the reference values Va *, Vb * and Vc * of the three-phase voltage can be obtained from the d-axis voltage reference value and the q-axis voltage reference value through inverse transformation,

(수학식 4)(4)

Figure 112017012138265-pat00004
Figure 112017012138265-pat00004

정지좌표 d축 전류 기준값(Ids*) 및 정지좌표 q축 전류 기준값(Iqs*)은 인버터가 유효전력 기준값과 무효전력 기준값을 출력하도록 제어기에서 생성하는 dq 축에서의 기준 전류이다. The stop coordinate d axis current reference value (Ids *) and the stop coordinate q axis current reference value (Iqs *) are reference currents in the dq axis generated by the controller so that the inverter outputs the active power reference value and the reactive power reference value.

이와 같이 구해진 정지좌표 d축 전류(Ids), 정지좌표 q축 전류(Iqs), 회전좌표 d축 전류(Ide), 회전좌표 q축 전류(Iqe), 정지좌표 d축 전류 기준값(Ids*), 정지좌표 q축 전류 기준값(Iqs*) 및 각 상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)를 사용하여 고장 여부 및 고장 위치를 판단하는 방법에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.The thus obtained stationary coordinate d axis current Ids, stationary coordinate q axis current Iqs, rotational coordinate d axis current Ide, rotational coordinate q axis current Iqe, stationary coordinate d axis current reference value Ids * A method of determining the fault status and fault location using the stationary coordinate q-axis current reference value Iqs * and the modulation indexes MIa, MIb and MIc of each phase will be described with reference to FIG.

먼저 인버터를 기동하면(S302), Ide의 절대값이 제1 임계값보다 큰지 여부를 판단한다(S304). Ide의 절대값이 제1 임계값보다 크다면 인버터가 전력을 처리하고 있는 동작모드로 판단하고 S306 단계로 진행하고, Ide의 절대값이 제1 임계값보다 작다면 인버터가 실질적인 전력 처리 기능을 수행하고 있지 않는 대기모드라고 판단하여 S316 단계로 진행한다. 즉, 제1 임계값은 인버터가 실제 전력 처리를 수행하고 있는지 여부를 판단하기 위한 기준값으로서 인버터의 동작 조건에 따라 적절히 설정될 수 있다.First, the inverter is started (S302), and it is determined whether or not the absolute value of Ide is larger than the first threshold value (S304). If the absolute value of Ide is larger than the first threshold value, the inverter determines that it is in the operating mode in which the power is being processed. In step S306, if the absolute value of Ide is smaller than the first threshold value, The process proceeds to step S316. That is, the first threshold value may be appropriately set according to the operating condition of the inverter as a reference value for determining whether or not the inverter is performing actual power processing.

Ide의 절대값이 제1 임계값보다 크다면(즉, 동작모드로 판단된 경우), 3상 상전류의 페이저의 합의 절대값(|Ia+Ib+Ic|)이 제2 임계값보다 작은지 여부를 판단한다(S306). 3상 상전류의 페이저의 합의 절대값(|Ia+Ib+Ic|)이 제2 임계값보다 작다면 3상의 상전류가 평형을 이루는 정상적인 상태라고 판단하여 S304 단계로 돌아간다. 3상 상전류의 페이저의 합의 절대값(|Ia+Ib+Ic|)이 제2 임계값보다 크다면, 3상 상전류가 평형을 이루지 못하는 고장 상태로 판단하고 S308 단계로 진행한다. 여기서 제2 임계값은 3상 전류가 평형을 이루고 있는지 여부를 판단하기 위한 기준값으로서 측정 오차와 정상 동작 상황에서의 3상 전류의 통상적인 변동성을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.Whether the absolute value (Ia + Ib + Ic |) of the sum of the phasors of the three-phase currents is smaller than the second threshold value is determined if the absolute value of Ide is larger than the first threshold value (S306). If the absolute value (Ia + Ib + Ic |) of the sum of the phasors of the three-phase current is smaller than the second threshold value, it is determined that the phase currents of the three phases are in a normal state of equilibrium, and the process returns to step S304. If the absolute value (Ia + Ib + Ic |) of the sum of the phasors of the three-phase current is larger than the second threshold value, it is determined that the three-phase current is in a failure state in which the phase current is not balanced and the process proceeds to step S308. Here, the second threshold value can be appropriately selected in consideration of the measurement error as a reference value for determining whether the three-phase current is in equilibrium and the normal variability of the three-phase current in the normal operation state.

S306 단계에서 고장이라고 판단된 경우 상전류(Ia, Ib, Ic)의 적어도 어느 하나가 제4 임계값보다 큰지 여부를 판단한다(S308). 상전류(Ia, Ib, Ic)의 적어도 어느 하나가 제4 임계값보다 크다면 인버터를 구성하는 스위치 모듈의 단락 고장으로 판단하고(S310 단계), Ids, Iqs의 페이저를 이용하여 정확한 고장 위치를 판단한다(S314). 상전류(Ia, Ib, Ic)의 모두가 제4 임계값보다 작다면 스위치 모듈의 개방 고장으로 판단하고(S312 단계), Ids, Iqs의 페이저를 이용하여 정확한 고장 위치를 판단한다(S314). 스위치 모듈의 개방 고장인지 단락 고장인지를 구분하는 이유는 고장 종류에 따라 Ids, Iqs의 페이저의 패턴이 달라지므로 고장의 종류를 구분하여 해당 고장 종류에 따라 고장 위치를 판단하기 위한 페이저 패턴을 선택하여 사용하기 위함이다. 여기서 제4 임계값은 스위치 모듈의 단락 고장을 구분할 수 있는 기준값이므로 인버터의 동작 조건에 따라 적절히 설정될 수 있다.If it is determined in step S306 that a failure has occurred, it is determined whether at least one of the phase currents Ia, Ib, and Ic is greater than a fourth threshold value (S308). If at least one of the phase currents Ia, Ib, and Ic is larger than the fourth threshold value, it is determined that the switch module constituting the inverter is short-circuited (step S310). Using the pagers of Ids and Iqs, (S314). If all of the phase currents Ia, Ib, and Ic are smaller than the fourth threshold value, it is determined that the switch module is open (step S312). Then, the correct failure location is determined using the phasor of Ids and Iqs (S314). The reason for distinguishing between the open fault and the short fault of the switch module is that the phasor pattern of Ids and Iqs varies depending on the type of the fault. Therefore, the fault type is classified and a pager pattern for determining the fault location according to the corresponding fault type is selected It is for use. Here, the fourth threshold value is a reference value that can distinguish the short-circuit failure of the switch module, and can be appropriately set according to the operating conditions of the inverter.

앞서 S304 단계에서 Ide의 절대값이 제1 임계값보다 작아 대기모드라고 판단된 경우, S316 단계로 진행하여 각 상의 변조지수인 MIa, MIb, MIc의 페이저의 합의 절대값(|MIa+MIb+MIc|)이 제3 임계값보다 작은지 여부를 판단한다. MIa, MIb, MIc의 페이저의 합의 절대값(|MIa+MIb+MIc|)이 제3 임계값보다 작다면 대기모드에서 3상은 평형을 이루고 있는 정상적인 동작 상태이므로 S304 단계로 돌아간다. 만약 MIa, MIb, MIc의 페이저의 합의 절대값(|MIa+MIb+MIc|)이 제3 임계값보다 크다면 대기모드 상태에서 개방 고장이 발생한 것으로 판단하고(S318), MIa, MIb, MIc의 페이저를 이용하여 정확한 고장 위치를 판단한다. 여기서 제3 임계값은 대기모드에서 3상이 평형을 이루고 있는지 여부를 판단하기 위한 기준값임을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 대기모드에서의 개방 고장의 경우 실제 상전류가 거의 흐르지 않으므로 Ids, Iqs의 페이저를 이용해서는 고장 유무 및 고장 위치를 판단하기 곤란하다. 본 발명에서는 Ide를 이용하여 대기모드인지 여부를 먼저 구분한 후 대기모드라고 판단된 경우 각 상의 변조지수를 이용함으로써 대기모드에서도 개방 고장이 발생했는지 여부 및 고장 위치를 정확히 찾아낼 수 있다.If it is determined in step S304 that the absolute value of Ide is smaller than the first threshold value and it is determined to be the standby mode, the process proceeds to step S316 to calculate the absolute value of the sum of the phasor values MIa, MIb, MIc |) Is smaller than the third threshold value. If the absolute value (| MIa + MIb + MIc |) of the sum of phasor values of MIa, MIb and MIc is smaller than the third threshold value, the three phases in the standby mode are in a normal operating state of equilibrium. If it is determined in step S318 that an open failure has occurred in the standby mode, if the absolute value (MIa + MIb + MIc |) of the sum of the phasor values MIa, MIb and MIc is greater than the third threshold value Use the phaser to determine the correct fault location. Here, the third threshold may be appropriately selected in consideration of a reference value for determining whether the three phases are balanced in the standby mode. In the case of an open failure in the standby mode, the actual phase current hardly flows, so it is difficult to determine the failure and the failure position using the phasor of Ids and Iqs. In the present invention, whether or not an idle mode is used is first discriminated by using Ide, and if it is determined that the idle mode is used, it is possible to accurately determine whether an open failure has occurred and a failure position even in the idle mode by using the modulation index of each phase.

다음으로 도 4 내지 도 9를 참조하여 Ids와 Iqs 혹은 MIa, MIb, MIc를 이용하여 고장 위치를 판단하는 구체적인 판단 기준에 대해 설명한다. Next, with reference to FIG. 4 to FIG. 9, a detailed determination criterion for determining a failure position using Ids and Iqs or MIa, MIb, and MIc will be described.

도 4는 시간에 따른 전류 파형을 예시한 것으로서, Ids*는 정상 동작 상태에서 예상되는 기준 전류를 예시하고, Ids는 고장 상황에서의 실제 전류를 예시한다. 정상 동작 상태라면 Ids가 Ids*와 동일한 크기와 위상을 가져야 하지만 고장이 발생한 경우 Ids는 Ids*와 크기와 위상에서 차이가 발생한다. 본 발명에서는 고장 상황에서 Ids, Iqs, MIa, MIb, MIc의 크기와 위상(즉, 페이저)을 분석하여 고장 위치를 판단하는 방법을 사용한다.Figure 4 illustrates current waveforms over time, Ids * illustrating the expected current at normal operating conditions, and Ids illustrating the actual current at fault conditions. In normal operation, Ids should have the same magnitude and phase as Ids *. However, when a failure occurs, Ids differs in magnitude and phase from Ids *. In the present invention, a method of determining the fault location by analyzing the size and phase (i.e., phasor) of Ids, Iqs, MIa, MIb, and MIc in a fault situation is used.

본 발명에서는 다양한 동작 상황에서 각 상의 스위치모듈의 개방고장 및 단락고장을 상정하여 시뮬레이션을 하고 고장 시의 전압, 전류 및 변조 지수들의 페이저를 분석한 결과 동작 모드 및 고장 위치에 따라 전류 및 변조 지수의 페이저에 구분되는 특징이 있다는 점을 알아내었고, 이를 이용하여 고장 위치를 찾아내는 방법을 사용한다. 즉, 방전모드에서의 개방 고장, 충전모드에서의 개방 고장 및 단락고장(방전모드, 충전모드 및 대기모드 공통)의 경우 Ids, Iqs의 페이저를 이용하면 고장 위치를 구분할 수 있고, 대기모드에서의 개방 고장은 MIa, MIb, MIc의 페이저를 이용하면 고장 위치를 구분할 수 있다는 것이다. 도 5 내지 도 8은 각각 방전모드에서의 개방 고장, 충전모드에서의 개방 고장, 대기모드에서의 개방 고장 및 단락 고장(모드 구분 없음) 시에 각 스위치 모듈의 고장에 따른 대표적인 페이저를 보여주고 있다.According to the present invention, the open-fault and short-circuit faults of the switch modules of each phase are simulated under various operating conditions, and the phasor of the voltage, current, and modulation indexes at the time of failure is analyzed. As a result, We have found that there are distinctive features in the pager and use the method to find the fault location. That is, in the case of the open failure in the discharge mode, the open failure in the charge mode, and the short failure (common to the discharge mode, the charge mode, and the standby mode), the failure location can be identified by using the pager of Ids and Iqs, Open faults can be identified by using the pagers of MIa, MIb, and MIc. 5 to 8 show typical phasors according to the failure of each switch module at the time of an open failure in a discharge mode, an open failure in a charge mode, an open failure in a standby mode, and a short failure (no mode classification) .

도 5는 도 3의 S308 단계에서 동작모드에서의 개방고장이라고 판단된 경우 중에서 Ide가 양의 값을 가진 경우인 방전모드에서의 개방 고장에 대한 페이저를 보여준다. 여기서, Ide가 양의 값을 가지는 경우는 인버터가 에너지 저장 장치로부터 전력계통으로 에너지를 공급하는 것을 의미하므로, 에너지 저장장치 관점에서 '방전모드'라고 표현하는 것이다.FIG. 5 shows a pager for the open failure in the discharge mode when Ide is positive in the case of the open failure in the operation mode in step S308 of FIG. Here, if Ide has a positive value, it means that the inverter supplies energy from the energy storage device to the power system, so it is referred to as a 'discharge mode' in terms of the energy storage device.

도 5는 방전 중 각 상의 스위치 모듈(도 2에서의 124a, 124b, 124c)의 개방 고장에 따른 Ids, Iqs, Ids*, Iqs*를 보여주고 있다. 도 5를 참조하면, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 큰 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. 5 shows Ids, Iqs, Ids * and Iqs * according to the open failure of the switch module (124a, 124b, 124c in Fig. 2) on each phase during discharging. 5, when the stationary coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * and the magnitude of the stationary coordinate d-axis current Ids is smaller than the magnitude of the stationary coordinate q-axis current Iqs, If the stop coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * and the stop coordinate d-axis current Ids is larger than the stop coordinate q-axis current Iqs, If the stop coordinate d axis current Ids is higher than the reference value Ids * and the stop coordinate q axis current Iqs is above the reference value Iqs * It can be judged.

도 6은 도 3의 S308 단계에서 동작모드에서의 개방고장이라고 판단된 경우 중에서 Ide가 음의 값을 가진 경우인 충전모드에서의 개방 고장에 대한 페이저를 보여준다. 여기서, Ide가 음의 값을 가지는 경우는 전력계통으로부터 에너지가 유입되어 인버터를 통해 에너지 저장 장치에 에너지를 저장하는 상황이므로, 에너지 저장장치 관점에서 '충전모드'라고 표현하는 것이다. FIG. 6 shows a pager for the open failure in the charge mode, in which Ide is negative in the case of the open failure in the operation mode in step S308 of FIG. Here, when Ide has a negative value, energy is input from the power system and energy is stored in the energy storage device through the inverter. Therefore, the energy storage device is referred to as a 'charging mode'.

도 6은 충전 중 각 상의 스위치 모듈(도 2에서의 124a, 124b, 124c)의 개방 고장에 따른 Ids, Iqs, Ids*, Iqs*를 보여주고 있다. 도 6을 참조하면, 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 기준값(Ids*)에서 제5 임계값을 뺀 값보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 진상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다. 여기서, 제5 임계값은 고장이 아닌 상황에서도 동작 상황에 따른 편차에 의해 Ids가 그 기준값인 Ids*와 약간의 차이는 발생할 수 있다는 점을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.6 shows Ids, Iqs, Ids *, Iqs * according to the open failure of the switch module (124a, 124b, 124c in Fig. 2) on each phase during charging. 6, when the magnitude of the stationary coordinate d-axis current Ids is smaller than the value obtained by subtracting the fifth threshold value from the reference value Ids *, it is determined that the a-phase switch module has failed, Axis switch module Ids is higher than the reference value Ids * and the stationary coordinate q-axis current Iqs is higher than the reference value Iqs *, the stop-coordinate d-axis current Ids is determined as the reference value Ids *) And the stop coordinate q-axis current (Iqs) is above the reference value (Iqs *), it can be judged that the c-phase switch module is faulty. Here, the fifth threshold value can be appropriately selected in consideration of the fact that a slight difference from Ids *, which is the reference value, may occur due to a deviation according to operating conditions even in a non-failure situation.

도 7은 도 3의 S316 단계에서 대기모드에서의 개방고장이라고 판단된 경우에 대한 3상 변조지수(MIa, MIb, MIc) 및 상전압(Va, Vb, Vc)의 페이저를 보여준다. 도 6을 참조하면, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 지상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 지상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 지상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다.FIG. 7 shows phasors of the three-phase modulation indexes MIa, MIb, and MIc and the phase voltages Va, Vb, and Vc in the case where the open failure in the standby mode is determined in step S316 of FIG. 6, when the a-phase MI (MIa) is higher than the a-phase voltage Va, the b-phase MI (MIb) is higher than the b-phase voltage Vb, Phase MI (MIa) is higher than the a-phase voltage (Va) and the b-phase MI (MIb) is higher than the b-phase voltage (Vb) phase MI (MIa) is above the a-phase voltage (Va) and the b-phase MI (MIb) is greater than the a-phase voltage ) Is higher than the b-phase voltage (Vb) and the c-phase MI (MIc) is higher than the c-phase voltage (Vc).

도 8은 도 3의 S308 단계에서 스위치 모듈의 단락 고장이라고 판단된 경우에 대한 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 예시하는 도면이다. 도 8을 참조하면, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 240 ~ 360도 범위에 있으면 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 0 ~ 120도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단할 수 있다.8 is a diagram illustrating a pager of the stop coordinate d-axis current Ids and the stop coordinate q-axis current Iqs in the case where it is determined that the short-circuit failure of the switch module is detected in step S308 of FIG. 8, when the stationary coordinate d-axis current Ids is in the range of 120 to 240 degrees and the stationary coordinate q-axis current Iqs is in the range of 240 to 360 degrees based on the a-phase voltage Va, If the stopping coordinate d-axis current (Ids) is within the range of 120 to 240 degrees and the stop coordinate q-axis current (Iqs) is within the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage (Va) If the stop coordinate d axis current (Ids) is in the range of 0 to 120 degrees and the stop coordinate q axis current (Iqs) is in the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage (Va) It can be determined that the phase switch module has failed.

이와 같이 본 발명에 의하면 인버터의 상전압, 상전류 및 이들로부터 계산할 수 있는 정지좌표 d축 전류(Ids), 정지좌표 q축 전류(Iqs), 각 상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저를 이용하여 방전모드에서의 개방 고장, 충전모드에서의 개방 고장, 대기모드에서의 개방 고장 및 전체 모드에서의 단락고장을 판단할 뿐만 아니라 어느 스위치 모듈에서 고장이 발생했는지에 대해서도 판단할 수 있는 방법을 제시함으로써, 별도로 고가의 게이트 드라이버를 사용하지 않고도 3상 인버터의 전압과 전류 정보로부터 고장 위치를 신속하고 정확하게 찾아내고, 이를 통해 전력조절시스템 등의 신뢰도를 향상시키키고 유지보수에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, the phase voltage and the phase current of the inverter, and the phase coordinate of the stationary coordinate d-axis current Ids, the stationary coordinate q-axis current Iqs, and the modulation index MIa, MIb, It is possible to judge not only the open failure in the discharge mode, the open failure in the charge mode, the open failure in the stand-by mode, and the short-circuit failure in the entire mode, This makes it possible to quickly and accurately identify the fault location from the voltage and current information of the three-phase inverter without using expensive gate drivers, thereby improving the reliability of the power control system and reducing maintenance time and cost. Can be saved.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 전력조절시스템(PCS)
120 : 인버터
122 : DC링크 커패시터
124 : 3상 스위치 모듈
140 : 인버터 고장진단장치
142 : 검출부
144 : 고장위치판단부
160 : LC필터
180 : 변압기
100: Power Control System (PCS)
120: Inverter
122: DC link capacitor
124: Three-phase switch module
140: Inverter fault diagnosis device
142:
144: Failure position determination unit
160: LC filter
180: Transformer

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전력계통에 연계된 3상 인버터의 고장진단 장치에 의해 수행되는 인버터의 고장진단 방법으로서,
인버터의 상전압(Va, Vb, Vc)과 상전류(Ia, Ib, Ic)를 검출하는 제1 단계;
회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값을 제1 임계값과 비교하고, 상기 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 제1 임계값보다 크면 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 페이저의 합의 절대값을 제2 임계값과 비교하는 단계로 진행하고, 상기 회전좌표 d축 전류(Ide)의 절대값이 제1 임계값보다 크지 않으면 대기모드로 판단하여 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저의 합의 절대값을 제3 임계값과 비교하는 단계로 진행하는 제2 단계;
상기 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 페이저의 합의 절대값을 제2 임계값과 비교한 결과, 상기 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 페이저의 합의 절대값이 제2 임계값보다 작으면 정상적인 상태로 판단하여 상기 제1 단계로 복귀하고, 상기 3상 전류(Ia, Ib, Ic)의 페이저의 합의 절대값이 제2 임계값보다 작지 않으면 고장 상태로 판단하여 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 제4 임계값과 비교하는 단계로 진행하는 제3 단계;
상기 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저의 합의 절대값을 제3 임계값과 비교한 결과, 상기 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저의 합의 절대값이 제3 임계값보다 작으면 정상적인 상태로 판단하여 상기 제1 단계로 복귀하고, 상기 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저의 합의 절대값이 제3 임계값보다 작지 않으면 대기모드에서의 개방 고장으로 판단하는 제4 단계;
상기 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 제4 임계값과 비교한 결과, 상기 3상 전류(Ia, Ib, Ic) 중의 적어도 어느 하나가 제4 임계값보다 크면 단락 고장으로 판단하고, 상기 3상 전류(Ia, Ib, Ic) 모두가 제4 임계값보다 크지 않다면 동작모드에서의 개방 고장으로 판단하는 제5 단계;
상기 제4 단계에서 대기모드에서의 개방 고장이라고 판단된 경우 대기모드 개방 고장에 대한 판단 기준에 따라 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저를 이용하여 고장 위치를 판단하는 제6 단계;
상기 제5 단계에서 단락 고장이라고 판단된 경우 단락 고장에 대한 판단 기준에 따라 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 제7 단계; 및
상기 제5 단계에서 동작모드에서의 개방 고장이라고 판단된 경우, 회전좌표 d축 전류(Ide)가 양의 값을 가지면 방전모드로 판단하여 방전모드 개방 고장에 대한 판단 기준에 따라 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하고, 회전좌표 d축 전류(Ide)가 음의 값을 가지면 충전모드로 판단하여 충전모드 개방 고장에 대한 판단 기준에 따라 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 제8 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
A fault diagnosis method of an inverter performed by a fault diagnosis apparatus of a three-phase inverter connected to a power system,
A first step of detecting phase voltages (Va, Vb, Vc) and phase currents (Ia, Ib, Ic) of an inverter;
(Ia, Ib, Ic) of the three-phase currents (Ia, Ib, Ic) when the absolute value of the rotational coordinate d axis current Ide is compared with the first threshold value and the absolute value of the rotational coordinate d axis current Ide is greater than the first threshold value Phase current i Ide is greater than a first threshold value, it is determined that the idle mode is selected and the modulation index MIa, MIb, and MIc) to a third threshold value;
The absolute value of the sum of phasor of the three-phase currents Ia, Ib and Ic is compared with the second threshold value as a result of comparing the absolute value of the sum of phasor of the three-phase currents Ia, Ib, Phase currents Ia, Ib, and Ic are determined to be in a normal state, and returns to the first step. If the absolute value of the sum of phasor of the three-phase currents Ia, Ib, and Ic is not less than the second threshold value, , Ib, Ic) to a fourth threshold value;
As a result of comparing the absolute value of the sum of the phasors of the modulation indexes (MIa, MIb, MIc) of the three phases with the third threshold value, the absolute value of the sum of phasors of the modulation indexes (MIa, MIb, MIc) And if the absolute value of the sum of phasor values of the modulation indexes (MIa, MIb, MIc) of the three phases is not smaller than the third threshold value, it is determined as an open failure in the standby mode A fourth step of judging;
If it is determined that at least one of the three-phase currents Ia, Ib, and Ic is greater than a fourth threshold value as a result of comparing the three-phase currents Ia, Ib, and Ic with the fourth threshold value, If the three-phase currents (Ia, Ib, Ic) are not larger than the fourth threshold value, it is determined as an open failure in the operation mode;
A sixth step of determining a failure position by using a pager of three-phase modulation indexes (MIa, MIb, MIc) according to a determination criterion for a standby mode open failure when it is determined that the open failure is in the standby mode in the fourth step;
A seventh step of determining a fault position using the pseudo-static coordinate d-axis current Ids and the static coordinate q-axis current Iqs in accordance with a judgment criterion for a short circuit fault in the fifth step; And
If it is determined in step 5 that the open failure is present in the operation mode, it is determined that the discharge mode is satisfied if the rotational coordinate d axis current Ide has a positive value, and the stop coordinate d axis current Axis fault current Ids and the stationary coordinate q-axis current Iqs. If the rotational coordinate d-axis current Ide has a negative value, it is determined to be a charging mode, And determining the fault location using the pseudo-coordinate d axis current Ids and the stationary coordinate q axis current Iqs according to the following equation.
청구항 8에 있어서, 상기 대기모드 개방 고장에 대한 판단 기준에 따라 상기 3상의 변조지수(MIa, MIb, MIc)의 페이저를 이용하여 고장 위치를 판단하는 것은,
a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 지상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고,
a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 진상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 지상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며,
a상 MI(MIa)가 a상 전압(Va)보다 지상이고, b상 MI(MIb)가 b상 전압(Vb)보다 진상이며, c상 MI(MIc)가 c상 전압(Vc)보다 진상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
9. The method of claim 8, wherein determining the failure location using the phasor of the three-phase modulation index (MIa, MIb, MIc) according to a determination criterion for the idle mode open failure comprises:
When the a phase MI (MIa) is higher than the a phase voltage Va and the b phase MI (MIb) is above the b phase voltage Vb and the c phase MI (MIc) is higher than the c phase voltage Vc , It is determined that the a-phase switch module has failed,
When the a phase MI (MIa) is higher than the a phase voltage Va and the b phase MI (MIb) is higher than the b phase voltage Vb and the c phase MI (MIc) is higher than the c phase voltage Vc It is determined that the b-phase switch module has failed,
when the a phase MI (MIa) is higher than the a phase voltage Va and the b phase MI (MIb) is higher than the b phase voltage Vb and the c phase MI (MIc) is higher than the c phase voltage Vc And the c-phase switch module is judged to be faulty.
삭제delete 청구항 8에 있어서, 상기 방전모드 개방 고장에 대한 판단 기준에 따라 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 것은,
정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 크기보다 큰 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
9. The method of claim 8, wherein determining a failure location using a pause of the stationary coordinate d-axis current (Ids) and the stationary coordinate q-axis current (Iqs) according to a determination criterion for the discharge mode open-
If the stop coordinate d-axis current Ids is above the reference value Ids * and the magnitude of the stop coordinate d-axis current Ids is smaller than the stop coordinate q-axis current Iqs, it is determined that the a- Axis current (Ids) is larger than the reference value (Ids *) and the size of the stop coordinate d-axis current (Ids) is larger than the size of the stop coordinate q-axis current (Iqs) , And determines that the c-phase switch module is faulty when the stop coordinate d-axis current Ids is higher in phase than the reference value Ids * and the stationary coordinate q-axis current Iqs is above the reference value Iqs * Fault diagnosis method of inverter.
청구항 8에 있어서, 상기 충전모드 개방 고장에 대한 판단 기준에 따라 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 것은,
정지좌표 d축 전류(Ids)의 크기가 기준값(Ids*)에서 제5 임계값을 뺀 값보다 작은 경우 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 지상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 진상인 경우 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며, 정지좌표 d축 전류(Ids)가 기준값(Ids*)보다 진상이고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 기준값(Iqs*)보다 지상인 경우 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
9. The method of claim 8, wherein determining a fault location using a pause of the stationary coordinate d-axis current (Ids) and the stationary coordinate q-axis current (Iqs) according to a determination criterion for the charge mode open-
Axis switch module Ids is smaller than a value obtained by subtracting the fifth threshold value from the reference value Ids * and the stop coordinate d axis current Ids is smaller than the reference value Ids * Axis current Iqs is higher than the reference value Iqs *, it is determined that the b-phase switch module is faulty. If the stop coordinate d-axis current Ids is higher than the reference value Ids * And the c-phase switch module is judged to be faulty when the coordinate q-axis current (Iqs) is above the reference value (Iqs *).
삭제delete 청구항 8에 있어서, 상기 단락 고장에 대한 판단 기준에 따라 정지좌표 d축 전류(Ids) 및 정지좌표 q축 전류(Iqs)의 페이저를 사용하여 고장 위치를 판단하는 것은,
a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 240 ~ 360도 범위에 있으면 a상 스위치 모듈의 고장으로 판단하고,
a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 120 ~ 240도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 b상 스위치 모듈의 고장으로 판단하며,
a상 전압(Va)를 기준으로 정지좌표 d축 전류(Ids)가 0 ~ 120도 범위에 있고 정지좌표 q축 전류(Iqs)가 0 ~ 120도 범위에 있으면 c상 스위치 모듈의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인버터의 고장진단 방법.
9. The method of claim 8, wherein determining a fault location using a pager of stationary coordinate d-axis currents Ids and stationary coordinate q-axis currents Iqs according to a determination criterion for the short-
If the stop coordinate d axis current (Ids) is within the range of 120 to 240 degrees and the stop coordinate q axis current (Iqs) is within the range of 240 to 360 degrees based on the a-phase voltage (Va) ,
If the stop coordinate d axis current Ids is in the range of 120 to 240 degrees and the stop coordinate q axis current Iqs is in the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage Va, it is determined that the b- ,
If the stop coordinate d axis current (Ids) is in the range of 0 to 120 degrees and the stop coordinate q axis current (Iqs) is in the range of 0 to 120 degrees based on the a-phase voltage (Va) Wherein the fault diagnosis method comprises the steps of:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109946599A (en) * 2019-03-28 2019-06-28 爱士惟新能源技术(江苏)有限公司 The grid-connected preceding relay test method and device of photovoltaic three-phase inverter, storage medium
KR20220073158A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 엘지이노텍 주식회사 DC/DC converter and its control method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004120883A (en) * 2002-09-25 2004-04-15 Japan Science & Technology Corp Inverter device for three-phase ac motor driving
JP2013162680A (en) * 2012-02-07 2013-08-19 Mitsubishi Electric Corp Motor controller, current control method applied to motor controller, and electrically driven power steering device using motor controller

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004120883A (en) * 2002-09-25 2004-04-15 Japan Science & Technology Corp Inverter device for three-phase ac motor driving
JP2013162680A (en) * 2012-02-07 2013-08-19 Mitsubishi Electric Corp Motor controller, current control method applied to motor controller, and electrically driven power steering device using motor controller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109946599A (en) * 2019-03-28 2019-06-28 爱士惟新能源技术(江苏)有限公司 The grid-connected preceding relay test method and device of photovoltaic three-phase inverter, storage medium
KR20220073158A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 엘지이노텍 주식회사 DC/DC converter and its control method
KR102646734B1 (en) 2020-11-26 2024-03-13 엘지이노텍 주식회사 DC/DC converter and its control method

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