KR101916430B1 - 모터의 고장 진단 방법 - Google Patents

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KR101916430B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 모터의 구체적인 감자 정도를 판단할 수 모터의 고장 진단 방법에 관한 것으로, 모터의 dq축 전압 및 dq축 전류를 측정하는 제1 단계, 상기 모터의 정상 인덕턴스와 상기 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여, 자속 값을 산출하는 제2 단계, 상기 제2 단계에서 산출된 자속 값과 특성 룩업 테이블에 기초하여, 가상 인덕턴스를 산출하는 제3 단계, 상기 가상 인덕턴스를 상기 제2 단계의 정상 인덕턴스 대신 대입하여 자속 값을 재산출하고, 상기 재산출된 자속 값을 상기 제3 단계에 대입하여 가상 인덕턴스를 재산출하는 과정을, 재산출된 자속 값 및 가상 인덕턴스 값이 특정 값에 수렴할 때까지 반복하는 제4 단계, 및 상기 제4 단계를 통하여 수렴되는 최종 자속 값에 기초하여 모터의 상태를 판단하는 제5 단계를 포함할 수 있다.

Description

모터의 고장 진단 방법{Fault diagnosis method of motor}
본 발명은 모터의 고장 진단 방법에 관한 것으로써, 구체적으로 모터의 감자 고장 정도를 판단하는 방법에 관한 것이다.
모터는, 전력을 사용하여 회전력을 발생시키는 동력 기계이다. 모터는 전동기라고 명명하기도 한다.
모터는 고정되어 있는 부분인 고정자와 회전하는 부분인 회전자로 구성될 수 있다. 모터의 고정자에는 도체 전선이 감겨 코일이 형성된다. 모터는 영구 자석을 구비한다. 이 경우 모터의 회전자에 영구 자석이 포함될 수 있다.
수 많은 전기 장치에 모터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 선풍기나 공기조화기 같은 가전 제품, 및 전기 자동차에 모터가 사용될 수 있다.
이 중 전기 자동차에 주로 사용되는 모터는, BLDC(Brush-less Direct Current) 모터 또는 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)이다.
전기 자동차의 모터는, 고전압이 인가될 수 있고, 다양한 주행 환경으로 인한 물리적 충격이 가해질 수 있으므로, 고장날 가능성이 있다.
특히, 모터에 구비된 영구 자석은, 고전압에 의한 열, 주행 환경에 의한 물리적 충격, 및 노화 등에 의하여 자력이 감소할 수 있다. 영구 자석의 자력이 감소하는 현상을 감자라고 명명할 수 있다. 모터의 영구 자석으 자력이 감소하면, 모터의 토크 출력 및 효율이 감소하고, 감자 정도가 증가하면 모터가 정상적으로 동작하지 않을 수 있다.
전기 자동차의 모터가 고장나는 경우, 차량이 구동될 수 없으므로, 모터가 감자된어 완전히 고장나기 전에 모터의 감자 고장 상태를 판단할 필요성이 있다.
그러나, 종래에는 모터가 감자되어 고장나기 전에 모터가 얼마나 감자된 것인지 판단할 수 없는 문제점이 있다.
이에 따라, 모터가 고장나기 전이라도 모터의 감자 상태를 판단하는 방법이 연구 중에 있다.
본 발명의 실시예는, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 모터가 고장나기 전이라도 모터의 구체적인 감자 정도를 판단할 수 있는 모터의 고장 진단 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 모터의 고장 진단 방법은, 모터의 dq축 전압 및 dq축 전류를 측정하는 제1 단계, 상기 모터의 정상 인덕턴스와 상기 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여, 자속 값을 산출하는 제2 단계, 상기 제2 단계에서 산출된 자속 값과 특성 룩업 테이블에 기초하여, 가상 인덕턴스를 산출하는 제3 단계, 상기 가상 인덕턴스를 상기 제2 단계의 정상 인덕턴스 대신 대입하여 자속 값을 재산출하고, 상기 재산출된 자속 값을 상기 제3 단계에 대입하여 가상 인덕턴스를 재산출하는 과정을, 재산출된 자속 값 및 가상 인덕턴스 값이 특정 값에 수렴할 때까지 반복하는 제4 단계, 및 상기 제4 단계를 통하여 수렴되는 최종 자속 값에 기초하여 모터의 상태를 판단하는 제5 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
모터가 고장 나기 전이라도 모터의 정확한 감자 정도를 판단할 수 있으므로, 모터의 고장을 예방할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 모터 고장 진단 방법에 있어서 제2 단계와 제3 단계 사이에 모터가 정상인지 감자 고장인지 판단하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 인덕턴스와 자속 값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4 내지 도 6는 입력 전류의 크기에 따라 변화하는 자속 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8는 모터의 실제 감자 정도와 본 발명의 고장 진단 방법에 따라산출되는 최종 자속 값을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로써, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
전기 자동차에는 전기 모터가 구비될 수 있다. 전기 모터는 전력을 회전력을 변화시키는 동력 기계이다. 모터는 전동기라고 명명되기도 한다. 예를 들어, 모터는, PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)일 수 있다.
모터는 고정되어 있는 부분인 고정자와 회전하는 부분인 회전자로 구성될 수 있다. 모터의 고정자에는 도체 전선이 감겨 코일이 형성된다. 모터의 회전자는, 영구 자석을 포함할 수 있다.
3상의 코일이 형성된 고정자에 회전자계가 형성되도록 전류가 공급되면, 회전자는 회전자계와 동기화되어 회전할 수 있다. 모터가 PMSM인 경우, 모터는, 공간 벡터 제어 기법을 통하여 제어될 수 있다. 이에 따라, 모터의 토크에 대한 직접 제어가 가능하고, 속도 제어 및 위치 제어가 용이하다.
전기 자동차에 구비된 전기 모터의 경우, 고전압 및 고전류가 사용되므로, 모터에 구비된 영구 자석에 큰 열이 가해질 수 있다. 이러한 고열로 인하여, 모터의 영구 자석이 손상될 수 있다. 또한, 전기 자동차는, 다양한 환경을 주행하므로, 모터에 물리적 충격이 가해질 수 있다. 이 경우, 물리적 충격에 의하여 모터의 영구 자석이 손상될 수 있다. 또한, 영구 자석이 노화되는 경우 자력이 감소할 수 있다.
예를 들어, 전기 자동차에 사용되는 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)에는 영구 자석의 손상이 발생될 수 있다.
영구 자석이 손상되는 경우, 영구 자석의 자력이 감소되는 감자 현상이 발생할 수 있다. 모터에 감자 현상이 발생하는 경우, 모터의 효율 및 토크가 감소될 수 있다. 종래의 기술은, 모터의 감자 정도를 정확하게 판단할 수 없다. 주파수 분석을 통하여 모터의 감자 고장 여부를 판단할 수는 있지만, 구체적인 감자 정도를 판단할 수는 없다.
이에 따라, 본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법은, 모터의 감자 정도를 정확하게 판단할 수 있는 방법이다.
본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법은, 사용자에 의하여 수행될 수 있다. 사용자에 의하여 모터 진단 방법이 실시되는 경우, 사용자는 컴퓨터와 같은 연산 장치를 사용하여 본 발명의 모터 고장 진단 방법에 포함된 각종 연산을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법은, 별도로 구비된 프로세서에 의하여 자동으로 수행될 수도 있다. 본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법이 프로세서에 의하여 수행되는 경우, 프로세서는, 각종 측정 값을 입력받는 입력부나 측정부와 연결되어 동작할 수 있다. 프로세서는, 판단 결과를 별도로 연결된 출력부를 통하여 출력할 수 있다. 프로세서는, 모터가 구비된 전기 자동차에 별도로 구비되어 전기 자동차에 구비된 각종 장치와 연결되고, 본 발명의 고장 진단 방법을 수행하기 위하여 각종 장치를 각종 제어할 수 있다. 이하 설명에서는 프로세서가 모터의 고장 진단 방법을 수행하는 것으로 가정하여 설명한다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 모터의 고장 감지 방법을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법은, 모터의 dq축 전압 및 dq축 전류를 측정하는 제1 단계(S100), 모터의 정상 인덕턴스와 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여, 자속 값을 산출하는 제2 단계(S200), 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값과 특성 룩업 테이블에 기초하여, 가상 인덕턴스를 산출하는 제3 단계(S300), 가상 인덕턴스를 제2 단계(S200)의 정상 인덕턴스 대신 대입하여 자속 값을 재산출하고, 재산출된 자속 값을 제3 단계(S300)에 대입하여 가상 인덕턴스를 재산출하는 과정을, 재산출된 자속 값 및 가상 인덕턴스 값이 특정 값에 수렴할 때까지 반복하는 제4 단계(S400), 및 제4 단계(S400)를 통하여 수렴되는 최종 자속 값에 기초하여 모터의 상태를 판단하는 제5 단계(S500)를 포함할 수 있다. 이하 각 단계를 구체적으로 설명한다.
제1 단계에서 프로세서는, 모터의 dq축 전압 및 dq축 전류를 측정한다(S100).
예를 들어, 모터는 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)일 수 있다. 모터가 PMSM인 경우, 벡터 제어 기법으로 제어될 수 있다. 모터를 벡터 제어 기법으로 제어하기 위해서는 3상 모터를 벡터로 접근해야 한다. 이에 따라, 3상 모터 시스템의 벡터를 용이하게 나타낼 수 있도록, abc좌표계로 나타나는 모터 시스템을 dq좌표계로 변환해야 한다.
abc좌표계에서는, abc상의 전압 및 전류가 나타나고, dq좌표계에서는 dq축의 전압 및 전류가 나타난다. abc상의 전압 및 전류와 dq축의 전압 및 전류의 관계식은, 다음과 같다.
Figure 112017023796997-pat00001
,
(
Figure 112017023796997-pat00002
)
Figure 112017023796997-pat00003
,
(
Figure 112017023796997-pat00004
)
dq축 전압은, d축 전압 및 q축 전압을 포함할 수 있다. dq축 전류은, d축 전류 및 q축 전류를 포함할 수 있다.
도면과 달리, 제1 단계에서 abc상의 전압 및 전류가 측정되고, 상술한 관계식에 따라 dq축 전압 및 전류로 변환될 수도 있다.
모터가 감자가 발생하는 경우, 정상 상태의 모터에서 측정된 dq축 전압 및 dq축 전류과 상이한 dq축 전압 및 dq축 전류이 측정된다. 이에 따라, dq축 전압 및 dq축 전류를 기초로, 모터의 감자 발생 여부가 판단될 수 있다.
제2 단계에서 프로세서는, 모터의 정상 인덕턴스와 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여, 자속 값을 산출한다(S200).
모터의 인덕턴스는, dq좌표계에서의 d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스를 포함할 수 있다. 또한, 모터의 인덕턴스는, abc좌표계에서의 a상 인덕턴스, b상 인덕턴스, 및 c상 인덕턴스를 포함할 수도 있다.
d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스는, 후술할 dq축 좌표계에서의 전압-전류 관계식으로 산출될 수 있다.
모터의 정상 인덕턴스는, 모터가 정상 상태인 경우의 인덕턴스를 나타낸다.
정상 인덕턴스는, 모터에 대한 입력 전류, 및 특성 룩업 테이블에 기초하여 결정된다. 모터의 입력 전류는, 크기와 위상을 갖는다.
특성 룩업 테이블은, 모터의 자속 값 및 입력 전류에 따른 상기 모터의 인덕턴스의 변화에 대한 룩업 테이블이다. 구체적으로, 특성 룩업 테이블은, 입력 전류의 크기 및 위상과 자속 값의 변화에 따른 인덕턴스 값의 변화를 나타내는 룩업 테이블이다. 특성 룩업 테이블은, 모터의 성능 및 특성에 따라서 결정되는 것이고, 실험에 의하여 결정되는 것이다.
하기 표는, 특성 룩업 테이블의 일 예를 설명하기 위한 것이다.
Ld(mH)에 대한 특성 룩업 테이블
Figure 112017023796997-pat00005
Lq(mH)에 대한 특성 룩업 테이블
Figure 112017023796997-pat00006
상기 표에서 전류의 A는 입력 전류의 크기(A)이고, 전류의 P는 입력 전류의 위상(각도)이다.
자속에서, 정상은 정상 상태인 모터의 영구 자석의 자속 값이다. 1/16 감자는 정상 자속 값을 기준은, 1/16 감소된 자속 값이다. 1/8 감자는, 정상 자속 값을 기준으로 1/8 감소된 자속 값이다.
상기 표를 참조하면, 입력 전류의 크기가 증가할수록 Lq 및 Ld가 감소할 수 있다. 자속의 감자 정도가 커질수록 Ld는 감소하고, Lq는 증가할 수 있다.
정상 인덕턴스는, 자속 값이 정상이라고 가정하고, 측정된 입력 전류의 크기 및 위상을 룩업 테이블에 대입함으로써 결정될 수 있다.
프로세서는, 실제 측정된 입력 전류의 크기 및 위상이 룩업 테이블에 나타난 값과 일치하지 않는 경우, 선형 보간법을 적용하여, 정상 인덕턴스를 결정할 수 있다.
모터에 감자 현상이 발생하는 경우, 모터의 인덕턴스가 변화된다. 이에 따라, 감자가 발생한 모터의 인덕턴스는, 정상 인덕턴스와 상이하게 된다. 이 경우, 감자가 발생하여 변화된 인덕턴스는 직접적으로 측정될 수 없는 값이다. 이에 따라, 정상 인덕턴스와 측정된 전압 및 전류값을 사용하여 변경된 인덕턴스 및 자속 값을 추정하는 과정을 거쳐야 한다.
모터에 감자가 발생한 경우 dq축 전압 및 dq축 전류가 변화하므로, 프로세서는, 우선적으로 정상 인덕턴스와 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여, 자속 값을 산출한다. 이에 따라 산출된 자속 값은 정확하지 않지만, 모터의 감자 발생 여부를 판단하기 위하여 사용될 수 있다.
제2 단계에서 정상 인덕턴스와 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여 자속 값을 산출하기 위한 수식은 다음과 같다.
Figure 112017023796997-pat00007
상기 수식에서 자속 값은,
Figure 112017023796997-pat00008
이고,
Figure 112017023796997-pat00009
은, dq축 전압이고,
Figure 112017023796997-pat00010
은, dq축 전류이고,
Figure 112017023796997-pat00011
는,
Figure 112017023796997-pat00012
이고,
Figure 112017023796997-pat00013
는, 상기 모터의 영구자석 극수이고,
Figure 112017023796997-pat00014
및
Figure 112017023796997-pat00015
는, 정상 인덕턴스이고(제4 단계(S400)에서는 가상 인덕턴스),
Figure 112017023796997-pat00016
는 상기 모터의 전기적 각속도이다.
상기 수식은, dq축 좌표계에서의 전압-전류 관계식이다. d축 인덕턴스와 q축 인덕턴스는, dq축 좌표계에서의 전압-전류 관계식으로 산출될 수 있다.
제3 단계에서 프로세서는, 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값과 특성 룩업 테이블에 기초하여, 가상 인덕턴스를 산출한다(S300).
가상 인덕턴스는, 정상 인덕턴스에 기초하여 산출된 자속 값에 기초하여 재산출된 인덕턴스이다. 모터에 감자가 발생하는 경우, 인덕턴스 값이 변화하므로, 실제 인덕턴스는, 정상 인덕턴스와 상이하다. 이 경우, 정상 인덕턴스에 기초하여 산출된 자속 값은 부정확하므로, 자속 값에 기초하여 재산출된 가상 인덕턴스도 부정확 값이지만 정상 인덕턴스보다 실제 인덕턴스에 가까워진다.
제3 단계에서 프로세서는, 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값과 특성 룩업 테이블에 기초하여 선형 보간법을 적용함으로써, 가상 인덕턴스를 산출할 수 있다.
예를 들어, 프로세서는, 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값이 특성 룩업 테이블에 나타난 정상 자속 값과 1/16 자속 값의 사이의 특정 값인 경우, 가상 인던턴스도 정상 자속 값에 대응하는 인덕턴스와 1/ 16 자속 값에 대응하는 인덕턴스 사이의 특정 값이라고 판단할 수 있다. 도 3을 참조하면, d축 인덕턴스와 자속 값은 정비례 관계이므로, 프로세서는, 정상 자속 값에 대응하는 인덕턴스와 1/16 자속 값에 대응하는 인덕턴스를 연결한 직선 그래프 상에서 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값에 대응하는 인덕턴스를 가상 인덕턴스로 판단할 수 있다.
제 4단계에서 프로세서는, 자속 값과 가상 인덕턴스 값이 특정 값으로 수렴할 때까지 제2 단계(S200)와 제3 단계(S300)에 대응하는 과정을 반복한다(S400).
구체적으로, 프로세서는, 제3 단계(S300)에서 산출된 가상 인덕턴스를 제2 단계(S200)의 정상 인덕턴스 대신 대입하여 자속 값을 재산출한다(S410).
프로세서는, 제2 단계의 수식인 하기 식의 Lq 및 Ld에 가상 인덕턴스를 대입하여 지속 값을 재산출할 수 있다.
Figure 112017023796997-pat00017
이에 따라, 재산출된 자속 값은, 정확하지 않지만, 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값보다 실제 감자된 자속 값에 가까운 값이다.
프로세서는, 재산출된 자속 값을 제3 단계(S300)에 대입하여 가상 인덕턴스를 재산출한다(S420).
프로세서는, 재산출된 자속 값과 특성 룩업 테이블에 기초하여, 선형 보간법을 적용함으로써, 가상 인덕턴스를 재산출할 수 있다. 이에 따라 재산출된 가상 인덕턴스는, 제3 단계(S300)에서 산출된 가상 인덕턴스보다 실제 인덕턴스와 가까운 값이다.
제4 단계(S400)에서 자속 값과 가상 인덕턴스가 재산출될수록 실제 자속 값과 인덕턴스와 근접하므로, 프로세서는, 재산출된 자속 값 및 가상 인덕턴스 값이 특정 값에 수렴하는지 판단함으로써(S430), S410 및 S420의 단계를 반복한다.
프로세서는, 제4 단계(S400)를 통하여 수렴되는 최종 자속 값에 기초하여 모터의 상태를 판단할 수 있다(S500).
최종 자속 값은, 제4 단계(S400)를 통하여 자속 값이 수렴하는 특정 자속 값이다. 제4 단계(S400)에서 자속 값의 재산출이 반복될수록 산출되는 자속 값은, 실제 감자된 자속 값에 가까워지므로, 재산출된 자속 값이 수렴하는 최종 자속 값이 실제 감자된 자속 값을 나타낼 수 있다.
프로세서는, 최종 자속 값에 기초하여, 모터의 구체적인 감자 정도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 최종 자속 값이 정상 자속 값의 1/16인 경우, 프로세서는, 모터가 정상 상태 대비 1/16 감자된 것으로 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 모터 고장 진단 방법에 있어서 제2 단계와 제3 단계 사이에 모터가 정상인지 감자 고장인지 판단하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
프로세서는, 제2 단계(S200)에서 정상 인덕턴스에 기초하여 자속 값을 산출한 후, 산출된 자속 값이 정상 기준 값 이상인지 판단할 수 있다(S250).
정상 기준 값은, 모터에 감자가 발생한 것인지를 판단하기 위한 기준이 되는 자속 값이다. 정상 기준 값은, 실험에 의하여 정해지는 값일 수 있다. 예를 들어, 정상 기준 값은, 정상 상태의 자속 값 대비 1/32 감자가 발생한 자속 값일 수 있다.
프로세서는, 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값이 정상 기준 값 이상인 경우, 모터가 정상이라고 판단할 수 있다(S260).
프로세서는, 제2 단계(S200)에서 산출된 자속 값이 정상 기준 값 미만인 경우, 모터에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
프로세서는, 모터에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 제3 단계(S300) 내지 제5 단계(S500)를 진행하여 구체적인 모터의 감자 정도를 나타내는 최종 자속 값을 산출할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 모터 고장 진단 방법에 따르면, 모터가 감자 발생으로 인하여 고장나기 전이라도 모터의 감자 정도를 파악할 수 있고, 모터의 완전 고장이나 효율 저하를 방지할 수 있다.
도 3은 인덕턴스와 자속 값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 모터의 d축 인덕턴스와 자속 값을 정비례관계일 수 있다. 이러한 그래프는, 실험에 의하여 결정되는 것이고, 모터의 특성에 따라 변할 수 있는 것이다.
d축 인덕턴스와 자속 값을 정비례관계이므로, 프로세서는, 산출된 자속 값에 기초하여 가상 인덕턴스를 추정하는 경우, 선형 보간법을 적용하여 그래프 상에서 산출된 자속 값에 대응하는 인덕턴스를 가상 인덕턴스를 추정할 수 있다.
q축 인덕턴스의 경우, 자속 값에 반비례할 수 있다. 이 경우, 프로세서는, q축 인덕턴스와 자속 값의 관계를 나타내는 그래프 상에서 산출된 자속 값에 대응하는 가상 인덕턴스 값을 추정할 수 있다.
도 4 내지 도 6는 입력 전류의 크기에 따라 변화하는 자속 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 실시예에서 모터의 입력 전류는, 크기가 50A이다.
Healthy는, 모터가 정상 상태인 경우의 정상 자속 값을 나타낸다. 1/16 Damage는 1/16 감자를 나타내는 자속 값을 나타낸다.
Estimation은 본 발명에 따른 모터의 고장 진단 방법에 따라 제4 단계가 반복될 때마다 산출되는 자속 값을 나타낸다.
그래프의 x축은, 본 발명의 제4 단계의 반복 횟수를 나타낸다. y축은, 모터의 자속 값을 나타낸다.
모터의 고장 진단 방법의 제4 단계가 1번 수행되면서 산출되는 자속 값보다 제4 단계가 2번째 수행되면서 산출된 자속 값이 1/16 감자를 나타내는 자속 값에 더 가까워진 것을 확인할 수 있다.
도 5의 실시예에서 모터의 입력 전류는, 크기가 250A이다.
제4 단계의 수행이 반복되면서 산출되는 자속 값이 1/16 감자를 나타내는 자속 값에 수렴하는 것을 확인할 수 있다.
도 6과 같이 입력 전류의 크기가 350A인 경우에도 제4 단계의 수행이 반복되면서 산출되는 자속 값이 1/16 감자를 나타내는 자속 값에 수렴하는 것을 확인할 수 있다.
도 7 및 도 8는 모터의 실제 감자 정도와 본 발명의 고장 진단 방법에 따라산출되는 최종 자속 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 실시예에 따라, 모터에 1/16 감자가 발생하는 경우, 프로세서는, 제3단계를 통하여 산출하는 자속 값은, 정상 자속 값보다는 작고, 실제 감자를 나타내는 자속 값보다는 크다.
제4 단계가 반복됨에 따라 수렴하는 자속 값은, 1/16 감자를 나타내는 자속 값과 근접한다.
도 8의 실시예는, 모터에 1/32 감자가 발생하는 경우를 나타낸다.
1/32 감자는, 3.125%의 감자 고장이 발생한 것으로 나타낸다. 이 경우, 프로세서는, 제3 단계를 통하여 정상 상태보다는 감자 고장 상태에 가까운 자속 값을 산출할 수 있다.
프로세서는, 제4 단계를 반복하면서, 자속 값을 재산출할 수 있다. 프로세서가 재산출하는 자속 값은, 1/32 감자 발생을 나타내는 자속 값에 접근한다.
수렴하는 최종 자속 값은, 1/32 감자를 나타내는 자속 값과 거의 동일하다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로써 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 모터의 dq축 전압 및 dq축 전류를 측정하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서의 입력 전류, 및 특성 룩업 테이블에 기초하여, 상기 모터가 정상 상태인 경우의 인덕턴스인, 정상 인덕턴스를 결정하고, 상기 모터의 정상 인덕턴스와 상기 dq축 전압 및 dq축 전류에 기초하여, 자속 값을 산출하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 산출된 자속 값과 상기 특성 룩업 테이블에 기초하여, 가상 인덕턴스를 산출하는 제3 단계;
    상기 가상 인덕턴스를 상기 제2 단계의 정상 인덕턴스 대신 대입하여 자속 값을 재산출하고, 상기 재산출된 자속 값을 상기 제3 단계에 대입하여 가상 인덕턴스를 재산출하는 과정을, 재산출된 자속 값 및 가상 인덕턴스 값이 특정 값에 수렴할 때까지 반복하는 제4 단계; 및
    상기 제4 단계를 통하여 수렴되는 최종 자속 값에 기초하여 상기 모터의 상태를 판단하는 제5 단계; 를 포함하고,
    상기 특성 룩업 테이블은,
    실험에 의해 결정되며, 상기 모터의 성능 및 특성에 따라서 결정되는, 상기 모터의 자속 값 및 상기 입력 전류에 따른 상기 모터의 인덕턴스의 변화에 대한 것이고,
    상기 제3 단계는,
    상기 제2 단계에서 산출된 자속 값이 상기 특성 룩업 테이블에 나타난 정상 자속 값과, 감소된 자속 값 사이의 특정 값인 경우, 상기 제2 단계에서 산출된 자속 값과 상기 특성 룩업 테이블에 기초하여 선형 보간법을 적용함으로써, 상기 가상 인덕턴스를 산출하는 모터의 고장 진단 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    Figure 112017023796997-pat00018

    에 따라 상기 자속 값(
    Figure 112017023796997-pat00019
    )을 산출하고,
    상기
    Figure 112017023796997-pat00020
    은, 상기 dq축 전압이고,
    상기
    Figure 112017023796997-pat00021
    은, 상기 dq축 전류이고,
    상기
    Figure 112017023796997-pat00022
    는,
    Figure 112017023796997-pat00023
    이고,
    상기
    Figure 112017023796997-pat00024
    는, 상기 모터의 영구자석 극수이고,
    상기
    Figure 112017023796997-pat00025
    및
    Figure 112017023796997-pat00026
    는, 상기 정상 인덕턴스이고(상기 제4 단계에서는 가상 인덕턴스),
    상기
    Figure 112017023796997-pat00027
    인 모터의 고장 진단 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 산출된 자속 값이 정상 기준 값 이상인 경우, 상기 모터가 정상이라고 판단하는 모터의 고장 진단 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 산출된 자속 값이 상기 정상 기준 값 미만인 경우,
    상기 모터에 이상이 발생한 것으로 판단하여, 상기 제3 내지 제5 단계를 진행하는 모터의 고장 진단 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제5 단계는,
    상기 최종 자속 값에 기초하여, 상기 모터의 감자 고장 정도를 판단하는 모터의 고장 진단 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터는, PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)인 모터의 고장 진단 방법.

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