KR102549166B1

KR102549166B1 - 인버터 고장 검출 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR102549166B1
Application number: KR1020200169819A
Authority: KR
Inventors: 이재성; 문준석
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2023-06-30
Also published as: KR20220080580A

Abstract

본 발명의 인버터 고장 검출 방법은, 인버터의 출력단에 설치된 전압 센서를 통해, a상, b상 및 c상로 이루어진 3상의 AC 전압을 획득하는 단계; 좌표 변환부를 통해, 상기 3상의 AC 전압을 DC 전압 형태의 d축 전압값과 q축 전압값으로 변환하는 단계; 차이 계산부를 통해, PI 제어기로부터의 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 상기 d축 전압값(V_d) 간의 제1 차이값(V_ddiff)의 절대값(|V_ddiff|, 이하, '제1 절대값'이라 함)과 상기 PI 제어기(200)로부터의 q축 전압 지령값(V_q ^*)과 상기 q축 전압값(V_q) 간의 제2 차이값(V_qdiff)의 절대값(|V_qdiff|, 이하, '제2 절대값'이라 함)을 계산하는 단계; 및 고장 검출부를 통해, 상기 제1 및 제2 절대값(|V_ddiff|, |V_qdiff|)과 기설정된 조건값(V_dth1, V_qth2)을 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 여부를 검출하는 단계를 포함한다.

Description

인버터 고장 검출 방법 및 그 장치{Method and apparatus for detecting inverter fault}

본 발명은 인버터 고장 검출과 관련된 기술이다.

인버터(예, 3상 PWM 인버터)는 가변속 모터 제어나 무정전 전원장치, 능동전력필터 등 다양한 산업 분야에 널리 사용되고 있다. 인버터의 주요 구성요소인 전력반도체 스위치는 예상치 못한 과열이나 기계적 또는 전기적 스트레스로 인해 종종 고장을 일으킬 수 있다. 따라서 시스템의 신뢰성 및 안전 확보를 위해 인버터 고장에 대한 검출 기법이 연구될 필요가 있다.

인버터 고장 검출과 관련된 종래기술들은 지령 전류와 제어된 측정 전류 차이 등을 통해 인버터 고장여부를 간접적으로 판별하는 경우가 대부분이다. 관련 선행 특허 문헌(10-2016-0010653)에서도 3상의 전류를 측정하여 섹터 구분 등으로 고장여부를 검출하는 기술을 제안하고 있다.

실제 전류가 이미 인가되는 경우에는 이미 모터를 통해 토크가 인가되는 상태라 고장여부를 판별하기 위해 좀더 직관적으로 고장여부를 판별하는 기술이 필요하다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 좀더 빠르고 직관적으로 인버터 고장을 검출할 수 있는 인버터 고장 검출 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 인버터 고장 검출 방법은, 인버터의 출력단에 설치된 전압 센서를 통해, a상, b상 및 c상로 이루어진 3상의 AC 전압을 획득하는 단계; 좌표 변환부를 통해, 상기 3상의 AC 전압을 DC 전압 형태의 d축 전압값과 q축 전압값으로 변환하는 단계; 차이 계산부를 통해, PI 제어기로부터의 d축 전압 지령값과 상기 d축 전압값 간의 제1 차이값의 절대값(이하, '제1 절대값'이라 함)과 상기 PI 제어기로부터의 q축 전압 지령값과 상기 q축 전압값 간의 제2 차이값의 절대값(이하, '제2 절대값'이라 함)을 계산하는 단계; 및 고장 검출부를 통해, 상기 제1 및 제2 절대값과 기설정된 조건값을 비교하여 상기 인버터의 고장 여부를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 인버터 고장 검출 장치는 인버터의 출력단에 설치되고, 상기 출력단에서 인가하는 a상, b상 및 c상로 이루어진 3상의 AC 전압을 측정하는 전압 센서; 상기 3상의 AC 전압을 DC 전압 형태의 d축 전압값과 q축 전압값으로 변환하는 좌표 변환부; 모터 내의 코일에서 측정한 3상 전류값 기반으로 생성된 PI 제어기로부터의 d축 전압 지령값과 상기 d축 전압값 간의 제1 차이값의 절대값(이하, '제1 절대값'이라 함)과 모터 내의 코일에서 측정한 3상 전류값 기반으로 생성된 상기 PI 제어기로부터의 q축 전압 지령값과 상기 q축 전압값 간의 제2 차이값의 절대값(이하, '제2 절대값'이라 함)을 계산하는 차이 계산부; 및 상기 제1 및 제2 절대값과 기설정된 조건값을 비교하여 상기 인버터의 고장 여부를 검출하는 고장 검출부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상부측 스위치(예, High side FET)와 하부측 스위치(Low side FET) 사이에 설치된 전압 센서를 설치하고, 그 설치된 전압 센서로부터 측정된 AC 전압(V_ag, V_bg 및 V_cg)을 좌표 변환을 통해 DC 전압(V_d 및 V_q)을 산출하고, 그 산출된 DC 전압(V_d 및 V_q)과 모터 제어기(예, PI 제어기)의 출력 전압(V_d ^*, V_q ^*)과 비교하는 방식으로 인버터 고장을 빠르고 직관적으로 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 고장 검출부에서 수행하는 동작 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 방법을 전반적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 이하 첨부된 도면과 함께 상세하게 기술된 바람직한 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 실시예는 단지 본 발명을 완전하게 개시하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명은 청구항의 기재 내용에 의해 정의되는 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한 명세서에 사용된 '포함한다(comprise, comprising 등)'라는 용어는 언급된 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용된 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예의 설명에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 장치(100)는, 예를 들면, 전압 센서(110), 좌표 변환부(120), 차이 계산부(130) 및 고장 검출부(140)를 포함한다.

도 1에는 인버터 고장 검출 장치(100)의 이해를 돕기 위해, 인버터 고장 검출 장치(100)와 연동하는 주변 구성들, 예를 들면, 인버터(50), 모터(90), PI(Proportional-Integral) 제어기(200) 및 PWM 제어기(200)가 더 도시된다.

전압 센서(110)

전압 센서(110)는 모터(90)와 연결되는 인버터(50)의 출력단(51, 53, 55)에 설치되며, 인버터(50)의 출력단에서 발생하는 3상의 AC 전압을 측정한다.

인버터(50)의 출력단(51, 53, 55)은 상부측 스위치(High side FET)(T1, T3, T5)와 하부측 스위치(Low side FET)(T2, T4, T6) 사이에 구비되며, 각 스위치는 예를 들면, 전계 효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)일 수 있다. 3상(three phase)의 AC 전압은, 예를 들면, a상의 제1 AC 전압(V_ag), b상의 제2 AC 전압(V_bg) 및 c상의 제3 AC 전압(V_cg)을 포함한다.

이러한 3상의 AC 전압을 측정하기 위해, 전압 센서(110)는 a상의 제1 AC 전압(V_ag)을 측정하는 제1 전압 센서(112), b상의 제2 AC 전압(V_bg)을 측정하는 제2 전압 센서(114) 및 c상의 제3 AC 전압(V_cg)을 측정하는 제3 전압 센서(116)을 포함한다.

좌표 변환부(120)

좌표 변환부(120)는 좌표 변환을 통해 전압 센서(110)로부터 출력되는 제1 내지 제3 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 DC 전압 형태의 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하며, 이를 위해, 제1 좌표 변환부(122)와 제2 좌표 변환부(124)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 좌표 변환부(122)는 전압 센서(110)로부터 출력되는 제1 내지 제3 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 알파(α)축과 상기 α축에 직교하는 베타(β)축으로 이루어진 αβ 좌표계에서 표현될 수 있는 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환한다.

제1 내지 제3 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하기 위해, 예를 들면, 클라크 변환(Clarke Transformation) 알고리즘이 활용될 수 있으며, 이러한 클라크 변환 알고리즘은 널리 알려진 공지 기술이므로, 이에 대한 설명은 공지 기술로 대신한다. 다만, 클라크 변환 알고리즘을 이용하여 제1 내지 제3 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 과정은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.

제2 좌표 변환부(124)는 제1 좌표 변환부(122)로부터 출력되는 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 d축과 상기 d축에 직교하는 q축으로 이루어진 dq 좌표계에서 표현될 수 있는 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환한다.

α축 전압(V_α)과 β축 전압(V_β)을 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하기 위해, 파크 변환(Park Transformation) 알고리즘이 이용될 수 있으며, 이러한 파크 변환 알고리즘은 널리 알려진 공지 기술이므로, 이에 대한 설명은 공지 기술로 대신한다. 다만, 파트 변환 알고리즘을 이용하여 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 과정은 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다.

차이 계산부(130)

차이 계산부(130)는 좌표 변환부(120)로부터 출력되는 출력값(d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q))과 PI 제어기(200)로부터 출력되는 출력값(d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(Vq^*))의 차이값을 계산하고, 그 계산된 차이값의 절대값을 계산하여, 고장 검출부(140)로 출력한다.

이를 위해, 차이 계산부(130), 예를 들면, 제1 감산기(132), 제2 감산기(134), 제1 절대값 계산기(136) 및 제2 절대값 계산기(138)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 감산기(132)는 PI 제어기(200)로부터 출력된 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 좌표 변환부(120)(또는 제2 좌표 변환부(124))로부터 출력된 d축 전압값(V_d) 간의 제1 차이값(V_ddiff= V_d ^*- V_d)을 계산한다.

제2 감산기(134)는 PI 제어기(200)로부터 출력된 q축 전압 지령값(V_q ^*)과 좌표 변환부(120)(또는 제2 좌표 변환부(124))로부터 출력된 q축 전압값(V_q) 간의 제2 차이값(V_qdiff= V_q ^* - V_q)을 계산한다.

제1 절대값 계산기(136)은 제1 차이값(V_ddiff)의 제1 절대값(|V_ddiff|)을 계산하여, 이를 고장 검출부(140)로 출력한다.

제2 절대값 계산기(138)는 제2 차이값(V_qdiff)의 제2 절대값(|V_qdiff|)을 계산하여, 이를 고장 검출부(140)로 출력한다.

PI 제어기(200)로부터 출력되는 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(V_q ^*)은 인버터(50)의 출력단(51, 53, 55)에 설치된 전압 센서(110)에 의해 측정된 AC 전압들(V_ag, V_bg, V_cg)을 기반으로 계산된 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)과는 달리, 모터(90) 내의 코일(예를 들면, 고정자 코일 또는/및 계자 코일)에서 측정한 3상 전류값들(I_a, I_b, I_c, 예를 들면, 3상 고전자 전류값 등)을 기반으로 생성된다(모터 내의 전류센서를 통해 측정).

d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(V_q ^*)의 생성 과정은 이미 널리 알려진 기술이므로, 공지의 기술로 대신한다. 다만, 간략히 설명하면, 모터(90) 내의 코일에서 흐르는 3상 전류값들(I_a, I_b, I_c)을 잘 알려진 d-q 변환을 통해 d축 전류 지령값(I_d ^*)과 q축 전류 지령값(I_q ^*)으로 변환하고, PI 제어(Proportional-Integral control) 연산 방식에 따라 상기 변환된 d축 전류 지령값(I_d ^*)과 q축 전류 지령값(I_q ^*)으로부터 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(V_q ^*)이 계산될 수 있음은 알려진 바와 같다. 이렇게 계산된 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(V_q ^*)은 PWM 제어기(300)로 출력되고, PWM 제어기(400)는 PI 제어기(200)로부터 출력된 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(V_q ^*)에 따라 PWM 제어 신호를 생성하고, 생성된 PWM 제어 신호는 인버터(50) 내의 스위치들(T1~T6)의 스위칭 동작을 제어하게 된다.

본 발명은 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 q축 전압 지령값(V_q ^*)에 특징이 있는 것이 아니므로, 이들의 자세한 내용은 종래 기술 및 관련 기술 문헌에서 설명하는 내용으로 대신하고, 본 명세서에서는 생략하기로 한다.

고장 검출부(140)

고장 검출부(140)는 차이 계산부(130)로부터 출력된 제1 절대값(|V_ddiff|)과 제2 절대값(|V_qdiff|)을 제1 조건값(V_dth1)와 제2 조건값(V_qth2)과 각각 비교하여 인버터(50)의 고장 여부를 검출한다.

도 2는 도 1에 도시한 고장 검출부에서 수행하는 동작 과정을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 먼저, 단계 S210에서, 차이 계산부(130)로부터 출력된 제1 절대값(|V_ddiff|)과 인버터(50)의 고장 여부를 검출하기 위해 사전 정의된 제1 조건값(V_dth1)을 비교하는 과정이 수행된다. 이때, 제1 절대값(|V_ddiff|)이 제1 조건값(V_dth1)보다 큰 경우, 단계 S230으로 진행한다.

동시에, 단계 S220에서, 차이 계산부(130)로부터 출력된 제2 절대값(|V_qdiff|)과 인버터(50)의 고장 여부를 검출하기 위해 사전 정의된 제2 조건값(V_qth2)을 비교하는 과정이 수행된다. 이때, 제2 절대값(|V_qdiff|)이 제1 조건값(V_qth1)보다 큰 경우, 단계 S230으로 진행한다. 도 2에서는 단계 S210과 단계 S220이 동시 수행되는 것으로 도시하고 있으나, 순차적으로 수행될 수도 있다.

단계 S210에서 제1 절대값(|V_ddiff|)이 제1 조건값(V_dth1)보다 작거나 같고, 동시에 단계 S220에서 제2 절대값(|V_qdiff|)이 제1 조건값(V_qth1)보다 작거나 같은 경우, 단계 S250으로 진행하여, 인버터가 정상인 것으로 판정한다. 즉, 인버터가 정상인 것으로 판정하기 위해서는, 단계 S210의 조건과 단계 S220의 조건을 동시에 만족해야 한다.

이어, 단계 S240에서, 사전에 설정된 기준값(C_th)과 전단계 S230에서 일정시간 동안 카운팅한 카운팅값(CNT')을 비교하는 과정이 수행된다. 카운팅값(CNT')이 기준값(C_th) 보다 큰 경우, 단계 S260으로 진행하여 인버터가 정상적으로 동작하지 않는 고장 상태로 판정하고, 그 반대인 경우에서는 단계 S250으로 진행하여 인버터가 정상적으로 동작하는 정상 상태로 판정한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 장치(100)는 상부측 스위치(T1, T3, T5)와 하부측 스위치(T2, T4, T6) 사이의 출력단에 설치된 전압 센서(110: 112, 114, 116)에서 측정한 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 통해 인버터가 실제 정상 동작하는지 판단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 장치(100)의 검출 범위는 Short to GND, Short to battery, ADC stuck과 같은 광범위한 고장 검출에 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 장치(100)는 실제 인버터 고장에 따른 전류 이상 여부를 판단하는 로직에 비해, 인버터의 출력단에서 측정한 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 통해 인버터 고장을 검출하므로, 인버터의 고장을 직관적이고, 빠르게 검출할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 고장 검출 방법을 전반적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 단계 S310에서, 인버터(50)의 출력단(51, 53, 55)에 설치된 전압 센서(110: 112, 114, 116)를 통해, a상, b상 및 c상로 이루어진 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 획득하는 과정이 수행된다. 이 과정은, 제1 전압 센서(112)를 통해, 상기 a상의 AC 전압(V_ag)을 측정하는 단계, 제2 전압 센서(114)를 통해, 상기 b상의 AC 전압(V_bg)을 측정하는 단계 및 제3 전압 센서(116)를 통해, 상기 c상의 AC 전압(V_cg)을 측정하는 단계를 포함하다.

이어, 단계 S320에서, 좌표 변환부(120)를 통해, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 DC 전압 형태의 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 과정이 수행된다. 이 과정은 제1 좌표 변환부(122)를 통해, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 알파(α)축과 상기 α축에 직교하는 베타(β)축으로 이루어진 αβ 좌표계에서 표현될 수 있는 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 과정과 제2 좌표 변환부(124)를 통해, α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 d축과 상기 d축에 직교하는 q축으로 이루어진 dq 좌표계에서 표현될 수 있는 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 과정을 포함한다. 여기서, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하기 위해, 클라크 변환(Clarke Transformation) 알고리즘이 이용될 수 있다. 또한, 상기 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 상기 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하기 위해, 파크 변환(Park Transformation) 알고리즘이 이용될 수 있다.

이어, 단계 S330에서, 차이 계산부(130)를 통해, PI 제어기(200)로부터의 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 상기 d축 전압값(V_d) 간의 제1 차이값(V_ddiff)과 상기 PI 제어기(200)로부터의 q축 전압 지령값(V_q ^*)과 상기 q축 전압값(V_q) 간의 제2 차이값(V_qdiff)을 계산하는 과정이 수행된다.

이어, S340에서, 제1 차이값(V_ddiff)의 절대값(|V_ddiff|, 이하, '제1 절대값'이라 함)과 제2 차이값(V_qdiff)의 절대값(|V_qdiff|, 이하, '제2 절대값'이라 함)을 계산하는 과정이 수행된다.

이어, S350에서, 고장 검출부(140)를 통해, 상기 제1 및 제2 절대값(|V_ddiff|, |V_qdiff|)과 기설정된 조건값(V_dth1, V_qth2)을 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 여부를 검출하는 과정이 수행된다. 이 과정은 상기 제1 절대값(|V_ddiff|)과 제1 조건값(V_dth1)을 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 검출 조건을 만족하는 제1 비교 결과의 횟수를 카운팅하는 과정과, 상기 제2 절대값(|V_qdiff|)와 제2 조건값(V_qth2)을 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 검출 조건을 만족하는 제2 비교 결과의 횟수를 카운팅하는 과정 및 상기 제1 비교 결과의 횟수 또는 상기 제2 비교 결과의 횟수를 나타내는 카운팅값(CNT')을 기준값(C_th)과 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 여부를 검출하는 과정을 포함한다.

이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다. 또한 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

인버터의 출력단에 설치된 전압 센서를 통해, a상, b상 및 c상로 이루어진 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 획득하는 단계;
좌표 변환부를 통해, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 DC 전압 형태의 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 단계;
차이 계산부를 통해, PI 제어기(200)로부터의 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 상기 d축 전압값(V_d) 간의 제1 차이값(V_ddiff)의 절대값(|V_ddiff|, 이하, '제1 절대값'이라 함)과 상기 PI 제어기(200)로부터의 q축 전압 지령값(V_q ^*)과 상기 q축 전압값(V_q) 간의 제2 차이값(V_qdiff)의 절대값(|V_qdiff|, 이하, '제2 절대값'이라 함)을 계산하는 단계; 및
고장 검출부(140)를 통해, 상기 제1 및 제2 절대값(|V_ddiff|, |V_qdiff|)과 기설정된 조건값(V_dth1, V_qth2)을 비교하여 상기 인버터의 고장 여부를 검출하는 단계를 포함하고,
상기 검출하는 단계는,
상기 제1 절대값(|V_ddiff|)과 제1 조건값(V_dth1)을 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 검출 조건을 만족하는 제1 비교 결과의 횟수를 카운팅하는 단계;
상기 제2 절대값(|V_qdiff|)와 제2 조건값(V_qth2)을 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 검출 조건을 만족하는 제2 비교 결과의 횟수를 카운팅하는 단계; 및
상기 제1 비교 결과의 횟수를 카운팅한 값 또는 상기 제2 비교 결과의 횟수를 카운팅 값을 이용하여 기준값과 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 여부를 검출하는 단계를 포함하는 인버터 고장 검출 방법.
제1항에서,
상기 획득하는 단계는,
제1 전압 센서를 통해, 상기 a상의 AC 전압(V_ag)을 측정하는 단계;
제2 전압 센서를 통해, 상기 b상의 AC 전압(V_bg)을 측정하는 단계; 및
제3 전압 센서를 통해, 상기 c상의 AC 전압(V_cg)을 측정하는 단계를 포함하는 인버터 고장 검출 방법.
제1항에서,
상기 변환하는 단계는,
제1 좌표 변환부를 통해, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 알파(α)축과 상기 α축에 직교하는 베타(β)축으로 이루어진 αβ 좌표계에서 표현될 수 있는 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 단계; 및
제2 좌표 변환부를 통해, α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 d축과 상기 d축에 직교하는 q축으로 이루어진 dq 좌표계에서 표현될 수 있는 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 단계
를 포함하는 인버터 고장 검출 방법.
제3항에서,
상기 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 단계는,
클라크 변환(Clarke Transformation) 알고리즘에 따라, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 상기 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 단계인 것인 인버터 고장 검출 방법.
제3항에서,
상기 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 단계는,
파크 변환(Park Transformation) 알고리즘에 따라, 상기 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 상기 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 단계인 것인 인버터 고장 검출 방법.
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인버터의 출력단에 설치되고, 상기 출력단에서 인가하는 a상, b상 및 c상로 이루어진 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 측정하는 전압 센서;
상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 DC 전압 형태의 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 좌표 변환부;
모터 내의 코일에서 측정한 3상 전류값 기반으로 생성된 PI 제어기(200)로부터의 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 상기 d축 전압값(V_d) 간의 제1 차이값(V_ddiff)의 절대값(|V_ddiff|, 이하, '제1 절대값'이라 함)과 모터 내의 코일에서 측정한 3상 전류값 기반으로 생성된 상기 PI 제어기로부터의 q축 전압 지령값(V_q ^*)과 상기 q축 전압값(V_q) 간의 제2 차이값(V_qdiff)의 절대값(|V_qdiff|, 이하, '제2 절대값'이라 함)을 계산하는 차이 계산부; 및
상기 제1 및 제2 절대값(|V_ddiff|, |V_qdiff|)과 기설정된 조건값(V_dth1, V_qth2)을 비교하여 상기 인버터의 고장 여부를 검출하는 고장 검출부를 포함하고,
상기 고장 검출부는,
상기 제1 절대값(|V_ddiff|)과 제1 조건값(V_dth1)을 비교하여 상기 인버터의 고장 검출 조건을 만족하는 제1 비교 결과의 횟수와 상기 제2 절대값(|V_qdiff|)와 제2 조건값(V_qth2)을 비교하여 상기 인버터의 고장 검출 조건을 만족하는 제2 비교 결과의 횟수를 카운팅하고, 상기 제1 비교 결과의 횟수 또는 상기 제2 비교 결과의 횟수를 나타내는 카운팅 값(CNT')을 기준값(C_th)과 비교하여 상기 인버터(50)의 고장 여부를 검출하는 것인 인버터 고장 검출 장치.
제7항에서,
상기 좌표 변환부는,
상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 알파(α)축과 상기 α축에 직교하는 베타(β)축으로 이루어진 αβ 좌표계에서 표현될 수 있는 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 제1 좌표 변환부; 및
α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 d축과 상기 d축에 직교하는 q축으로 이루어진 dq 좌표계에서 표현될 수 있는 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 제2 좌표 변환부;
를 포함하는 인버터 고장 검출 장치.
제8항에서,
상기 제1 좌표 변환부는,
클라크 변환(Clarke Transformation) 알고리즘을 이용하여, 상기 3상의 AC 전압(V_ag, V_bg, V_cg)을 상기 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)으로 변환하는 것인 인버터 고장 검출 장치.
제8항에서,
상기 제2 좌표 변환부는,
파크 변환(Park Transformation) 알고리즘을 이용하여 상기 α축 전압값(V_α)과 β축 전압값(V_β)을 상기 d축 전압값(V_d)과 q축 전압값(V_q)으로 변환하는 것인 인버터 고장 검출 장치.
제7항에서,
상기 차이 계산부는,
PI 제어기로부터의 d축 전압 지령값(V_d ^*)과 상기 d축 전압값(V_d) 간의 제1 차이값(V_ddiff)을 계산하는 제1 감산기;
상기 PI 제어기로부터의 q축 전압 지령값(Vq*)과 상기 q축 전압값(V_q) 간의 제2 차이값(V_qdiff)을 계산하는 제2 감산기;
상기 제1 차이값(V_ddiff)의 제1 절대값(|V_ddiff|)을 계산하는 제1 절대값 계산기; 및
상기 제2 차이값(V_qdiff)의 제2 절대값(|V_qdiff|)을 계산하는 제2 절대값 계산기
를 포함하는 인버터 고장 검출 장치.
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