KR20040060227A - Real-Time Deterioration Diagnosis Apparatus And Real-Time On-line Deterioration Diagnosis System of Power Converter - Google Patents

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KR20040060227A
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류명효
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Abstract

PURPOSE: A real-time deterioration diagnosis device of a power conversion unit and a real-time online remote deterioration diagnosis device of a power conversion unit are provided to monitor remotely deterioration diagnosis data by using a communication network. CONSTITUTION: A real-time deterioration diagnosis device of a power conversion unit includes a calculation unit, a measurement unit, an identification unit, and a decision unit. The calculation unit calculates a transfer function by analyzing a mathematical model of a DC/DC converter. The measurement unit measures the transfer function of the DC/DC converter. The identification unit identifies states of parameters by comparing coefficients of the transfer function of the calculation unit and the measurement unit to each other. The decision unit decides the deterioration by referring to the states of the parameters.

Description

전력변환장치의 실시간 열화진단시스템 및 그 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템 {Real-Time Deterioration Diagnosis Apparatus And Real-Time On-line Deterioration Diagnosis System of Power Converter}Real-Time Deterioration Diagnosis System of Power Converter and Real-Time Deterioration Diagnosis Apparatus And Real-Time On-line Deterioration Diagnosis System of Power Converter

본 발명은 전력변환장치의 실시간 열화진단시스템 및 그 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력변환장치의 개별적인 부품의 상태를 진단하는 것이 아니라 시스템 전체의 상태를 해석하여 열화를 진단하는 전력변환장치의 실시간 열화진단시스템과, 상기 열화 진단을 통신망을 시스템과 떨어진 장소에서도 실시간으로 운영자가 진단정보를 얻을 수 있도록 된 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time degradation diagnosis system of a power converter and a real-time on-line remote degradation diagnosis system of the power converter, and more particularly, to analyze the state of the entire system rather than diagnosing the state of individual components of the power converter. And a real-time deterioration diagnosis system of a power converter for diagnosing deterioration, and a real-time online remote deterioration diagnosis system of a power converter that enables the operator to obtain diagnostic information in real time even in a place away from the communication network. .

일반적으로 전력용 반도체 소자를 이용한 전력변화장치는 산업기기, 가전기기 및 통신기기 전원장치 등 전원을 필요로 하는 모든 기기에 널리 이용되어 왔으며, 다양한 제어방법과 소자들의 개발로 기술적으로 많은 진보가 이루어졌다. 대표적인 전력변환장치의 예로서는, 지하철 구동장치, 압연기 구동장치, 냉각 펌프 구동장치, 대용량 팬(fan) 구동장치, 엘리베이터 구동장치, 고속 전철 구동장치, 통신용 정류기, 도금용 정류기, UPS, 일반 SMPS, 대용량 정류기, 가전기기 전원장치, 서버용 정류기, 모터 제어용 인버터 등이 있으며, 현재까지 고효율화, 소프트 스위칭, 고역률화, 고밀도화, 소형화, 원가 절감, 신뢰성 향상 등과 같은 성능 및 기능향상에 많은 연구를 진행하여 급속한 기술 발전을 이룩하였다.In general, a power change device using a semiconductor device for power has been widely used in all devices that require a power source, such as industrial devices, home appliances, and communication device power supply devices, and many technological advances have been made through the development of various control methods and devices. lost. Examples of representative power converters include subway drives, rolling mill drives, cooling pump drives, large-capacity fan drives, elevator drives, high-speed train drives, communication rectifiers, plating rectifiers, UPS, general SMPS, large capacity There are rectifiers, home appliance power supplies, server rectifiers, and motor control inverters.To date, many researches have been conducted to improve performance and functions such as high efficiency, soft switching, high power factor, high density, miniaturization, cost reduction, and reliability improvement. Technological advances have been made.

전력변환장치는 산업 현장, 일반 가정, 정보/통신 분야 등에 아주 기본적인 전원을 공급하고 있으며, 전력변환장치의 사고 시에는 인명 손실, 조업 손실, 통신 장애, 사고 처리 비용 부담 등의 파급 효과가 크므로 사고를 예방하기 위한 장치가 필요하게 되었다.Power converters supply very basic power to industrial sites, homes, and information / communication fields.In the event of power converter accidents, the effects of loss of life, loss of operation, communication failure, and the cost of handling accidents are great. There is a need for a device to prevent accidents.

주로 전력변환장치에는 과전압, 과전류, 온도 상승, 결상, 접지, 이상 제어 발생 등 긴급한 상황에서 직접적인 사고를 방지하기 위하여 보호 회로를 설치하여 장치의 이상 동작 시에 사전에 전원공급을 차단함으로써 큰 문제를 발생하지 않도록 하지만, 반도체 소자, 인덕터, 커패시터, 구동회로 및 제어회로의 열화에 의한 장치의 사고를 예방할 수 있는 진단 시스템에 관한 연구는 아직 활발히 진행되고 있지 않다. 열화 또는 노후화 진단은 전원장치의 상태를 진단함으로써 전원장치의 사고를 미리 방지할 수 있고, 교체 및 유지/보수 시기를 결정할 수 있으므로 전원의 안정적인 동작을 확보할 수 있다.In order to prevent direct accidents in emergency situations such as overvoltage, overcurrent, temperature rise, phase loss, grounding, and abnormal control, the power converter is equipped with a protection circuit to cut off the power supply in advance during abnormal operation of the device. Although it does not occur, studies on a diagnostic system that can prevent an accident of a device due to deterioration of a semiconductor device, an inductor, a capacitor, a driving circuit and a control circuit have not been actively conducted. Degradation or aging diagnosis can prevent the power supply accident in advance by diagnosing the status of the power supply, and determine the timing of replacement and maintenance, thereby ensuring stable operation of the power supply.

각 부품의 열화를 진단하는 방법으로는 가장 쉽게 개별 부품 각각에 대하여 전압 및 전류의 상태를 측정함으로써 부품의 열화를 진단할 수 있으나, 이는 각각의 부품마다 많은 센서를 필요로 하여 시스템을 복잡하게 하며 시스템의 가격을 상승시키는 요인이 된다. 개별 부품의 상태를 각각 진단하여 열화를 판단하는 것이 가장 바람직할 수 있으나, 전력변환장치는 많은 부품으로 구성되어 있고, 각각의 부품은 동작 조건에 따라 수명의 정도가 다르고, 측정 노이즈에 의한 시스템의 간섭에 의한 시스템의 오동작이 발생할 수 있으므로 적당한 방법이 될 수 없다.As the method of diagnosing the deterioration of each component, it is easiest to diagnose the deterioration of the component by measuring the state of voltage and current for each individual component, but this requires many sensors for each component, which complicates the system. This increases the price of the system. It may be most desirable to determine the deterioration by diagnosing the state of individual components, but the power converter is composed of many components, each of which has a different lifespan according to operating conditions, It may not be a proper method because system malfunction may occur due to interference.

열화에 가장 민감한 부품은 직류(DC) 평활용 전해 커패시터로서, 전원장치의 수명을 결정하는 가장 중요한 요소이며, MOSFET 등의 스위치류, 다이오드류, 인덕터 등의 코일류, 필터류의 순서대로 사고 빈도가 분포되어 있으며, 진단 부품의 증가와 진단의 어려움 때문에 아직까지는 주로 전해 커패시터만의 수명을 연구하는 논문이 많이 발표되었다. 전해 커패시터는 사용 기간이 증가할수록 커패시턴스 값은 줄어들고, 내부 등가 저항은 증가하여 전압 맥동의 증가로 인하여 커패시터 열화는 더욱 빨라지게 되므로 커패시터의 사용 연한이 감소하는 특징을 갖고 있으므로, 직류 전압의 맥동을 측정함으로써 열화를 판단할 수 있다.The most sensitive component to deterioration is a DC smoothing electrolytic capacitor, which is the most important factor in determining the lifespan of a power supply, and the frequency of accidents in order of switches such as MOSFETs, diodes, coils of inductors, and filters. Due to the increase in diagnostic components and the difficulty of diagnosis, many articles have been published to study the life span of electrolytic capacitors. As electrolytic capacitors have a characteristic that the capacitance value decreases as the service life increases, the internal equivalent resistance increases, and the capacitor deterioration becomes faster due to the increase in the voltage pulsation. Deterioration can be judged by doing this.

이와 같이 개별 부품에 대한 진단은 진단 파라메타가 증가하고 각각의 상태를 진단하는 것이 시스템의 복잡성을 증대시키는 문제가 있다.As described above, the diagnosis of the individual parts has a problem in that the diagnostic parameters increase and the diagnosis of each state increases the complexity of the system.

종래의 열화 진단 시스템은 전력변환장치로서 직류/직류 컨버터의 경우에는 연구가 거의 전무하며, 커패시터의 열화 상태를 진단하는 것이 주류를 이루었고, 입력 전원이 삼상 전원일 경우, 인버터 및 컨버터의 상태를 파악하는 진단 방법이 연구되어 왔다.Conventional deterioration diagnosis system is a power conversion device, almost no research in the case of DC / DC converter, the mainstream is to diagnose the deterioration state of the capacitor, and when the input power is three-phase power supply, the state of the inverter and the converter is grasped Diagnostic methods have been studied.

따라서 대부분의 진단은 전원을 오프하고 생산 현장에서 직접 열화 진단이 이루어지므로 작업을 중단한 상태에서 각각의 부품에 대한 열화 진단을 개별적으로 하여야 하므로 작업의 효율성이 떨어지고 열화를 진단하는 데 많은 인력이 소요될 뿐 아니라, 열화 상태를 기술자의 경험에 의해 판단하게 되므로 정확한 시스템의 열화 상태를 판단하는 데 많은 어려움이 있다.Therefore, most of the diagnosis is performed by directly turning off the power and deteriorating diagnosis at the production site. Therefore, each part must be individually diagnosed while the operation is stopped. Therefore, the work efficiency is reduced and a lot of manpower is required to diagnose the degradation. In addition, since the deterioration state is determined by the experience of a technician, there are many difficulties in determining the accurate deterioration state of the system.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전력변환장치의 열화 진단을 개별 부품에 의한 진단 방법이 아니라, 전체 시스템의 해석을 통하여 시스템 전체의 열화 상태를 실시간으로 진단하는 전력변환장치의 실시간 열화진단시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and the power conversion system diagnoses the degradation state of the entire system in real time through the analysis of the entire system, rather than the diagnosis method by the individual components. The purpose is to provide a real-time degradation diagnosis system of the device.

또, 본 발명의 다른 목적은 전력변환장치의 진단을 오프 라인에서 기술자가 직접 시스템의 열화를 진단하고 판단하는 방법이 아니라, 전체 시스템의 해석을 통하여 시스템 전체의 열화 상태를 실시간으로 행하고, 이 진단결과를 실시간 온라인으로 운영자가 통신망을 통하여 원거리에서 직접 전력변환장치의 열화 상태를 판단할 수 있고 각종 열화 상태에 대한 데이터를 기록하여 전력변환장치의 열화 상태를 연속적으로 파악하여 정확한 교체 시기 및 보수 시기를 결정할 수 있도록 하는 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템을 제공하고자 함에 있다.In addition, another object of the present invention is not a method in which a technician directly diagnoses and judges the degradation of a system in the offline diagnosis of the power converter, but performs the degradation state of the entire system in real time through the analysis of the entire system. The operator can determine the deterioration status of the power converter directly from a long distance through the communication network in real time online, and record the deterioration status of the power converter by recording data on various deterioration statuses to accurately replace and repair The present invention aims to provide a real-time online remote degradation diagnosis system of a power converter that can determine the power consumption.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 열화 진단 시스템은, 직류/직류 컨버터의 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 직류/직류 컨버터의 수학적 모델을 해석하여 전달함수를 수식적으로 계산하는 수단과; 상기 직류/직류 컨버터의 전달함수를 실험적으로 측정하는 수단과; 상기 수학적 모델과 실험에 의해 측정된 전달함수의 각 계수를 비교하여 상기 컨버터의 각 파라메타의 상태를 확인하는 수단과; 각 파라미터의 상태를 확인하여 열화를 판단하는 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a degradation diagnosis system of a DC / DC converter according to a preferred embodiment of the present invention, in the degradation diagnosis system of a DC / DC converter, analyzes and transfers a mathematical model of the DC / DC converter. Means for mathematically calculating; Means for experimentally measuring the transfer function of the DC / DC converter; Means for checking the state of each parameter of the converter by comparing each coefficient of the transfer function measured by the mathematical model and the experiment; And means for determining deterioration by checking the state of each parameter.

여기서, 직류/직류 컨버터의 열화 진단 시스템은, 부하 변동에 따라 상기 측정한 전달함수의 각 계수를 그래프로 나타내는 수단과; 기준 그래프에 대한 측정 데이터의 변화를 사용하여 열화 진단을 판단하는 수단을 더 포함하여 구성된다.Here, the system for diagnosing degradation of a DC / DC converter includes: means for graphing each coefficient of the measured transfer function according to load variation; And means for determining a diagnosis of degradation using a change in the measurement data for the reference graph.

그리고, 본 발명에 따른 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템은, 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템에 있어서, 제어신호에 따라 삼각파로부터 펄스신호를 생성하여 상기 직류/직류 컨버터에 인가하는 펄스폭변조기와; 상기 펄스신호의 인가에 따라 변화되는 직류/직류 컨버터의 출력 전압을 검출하여 디지털신호로 변환하는 신호검출수단과; 상기 신호검출수단으로부터 인가되는 디지털신호를 분석하여 상기 직류/직류 컨버터의 열화를 진단하는 열화진단수단과; 일정 전압과 각 주파수 노이즈를 스윕(sweep)하는 전압을 더하여 디지털 제어 신호를 생성하고 이를 아날로그인 상기 제어신호로 변환하여 상기 펄스폭변조기로 출력하는 제어신호생성수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the degradation diagnosis system of the DC / DC converter according to the present invention, in the degradation diagnosis system of the DC / DC converter, generates a pulse signal from a triangular wave according to a control signal and applies the pulse width modulator to the DC / DC converter. ; Signal detecting means for detecting an output voltage of the DC / DC converter which changes according to the application of the pulse signal and converting the converted voltage into a digital signal; Degradation diagnosis means for diagnosing degradation of the DC / DC converter by analyzing a digital signal applied from the signal detection means; And a control signal generating means for generating a digital control signal by adding a predetermined voltage and a voltage sweeping each frequency noise, converting it into the analog control signal, and outputting the converted control signal to the pulse width modulator.

또, 본 발명에 따른 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템은, 직류/직류 컨버터의 경년(頃年) 변화에 의한 열화를 진단하는 시스템에 있어서, 직류/직류 컨버터의 열화를 검출하기 위한 펄스신호를 인가하고 그 펄스신호에 응답하여 변화하는 직류/직류 컨버터의 출력신호를 검출하는 수단과, 상기 검출된 출력신호를 네트워크를 통하여 하기의 메인 컴퓨터로 전송하고 상기 메인 컴퓨터로부터 전송되어온 제어신호를 수신하여 상기 펄스신호를 생성하는 수단을 포함하는 것으로서, 직류/직류 컨버터를 이용하는 적어도 하나의 시스템과; 상기 적어도 하나의 시스템과 상기 메인 컴퓨터 사이에서 통신 가능하게 하는 네트워크 수단과; 상기 적어도 하나의 시스템으로부터 전송되어온 신호를 분석하여 해당 시스템의 직류/직류 컨버터의 열화를 진단하는 메인 컴퓨터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the real-time on-line remote degradation diagnosis system of the power converter according to the present invention is a system for diagnosing the degradation due to aging change of the DC / DC converter, the pulse for detecting the degradation of the DC / DC converter. Means for applying a signal and detecting an output signal of a DC / DC converter which changes in response to the pulse signal, and transmitting the detected output signal to a main computer below through a network and transmitting a control signal transmitted from the main computer. At least one system comprising means for receiving and generating said pulse signal, comprising: a DC / DC converter; Network means for enabling communication between the at least one system and the main computer; And a main computer for analyzing a signal transmitted from the at least one system and diagnosing the deterioration of the DC / DC converter of the corresponding system.

여기서, 상기 메인 컴퓨터는, 상기 각 시스템의 직류/직류 컨버터가 동작 중에 특정된 제어 전압과 출력 전압을 측정하여 네트워크를 통해 전송되어온 데이터를 수치해석으로 분석하여 실시간으로 전달함수를 측정하는 수단과; 각 직류/직류 컨버터의 수학적 등가 모델의 전달함수의 계수와 실험에 의해 측정된 전달함수의 각 계수를 비교하여 직류/직류 컨버터의 내부 저항 값을 계산하여, 정상 상태의 값과 현재 상태의 값을 비교/분석하여 열화를 판단하는 수단을 포함하여 구성된다.The main computer may include: means for measuring a transfer function in real time by measuring a control voltage and an output voltage specified during operation of each system by analyzing numerical data transmitted through a network; The internal resistance of the DC / DC converter is calculated by comparing the coefficients of the transfer function of the mathematical equivalent model of each DC / DC converter with the coefficients of the transfer function measured by the experiment. And means for comparing / analyzing the degradation.

도 1은 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템의 제 1실시예로서 개루프(open-loop) 직류/직류 컨버터의 실시간 열화 진단 시스템에 대한 구성도.1 is a configuration diagram of a real-time degradation diagnosis system of an open-loop DC / DC converter as a first embodiment of a degradation diagnosis system of a power conversion field according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템의 제 1실시예로서 폐루프(closed-loop) 직류/직류 컨버터의 실시간 열화진단시스템에 대한 구성도.2 is a configuration diagram of a real-time degradation diagnosis system of a closed-loop DC / DC converter as a first embodiment of a degradation diagnosis system of a power conversion field according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템으로서 직류/직류 컨버터의 열화 진단에 대한 기준 실시 예.Figure 3 is a reference embodiment for the degradation diagnosis of the DC / DC converter as a degradation diagnosis system of the power conversion field according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템으로서 직류/직류 컨버터의 열화 진단 방법에 대한 다른 실시 예.4 is another embodiment of a method for diagnosing degradation of a DC / DC converter as a degradation diagnosis system of a power conversion field according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템에 대한 구성도.5 is a block diagram of a real-time online remote degradation diagnostic system of the power conversion apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 직류/직류 컨버터 30 : 컴퓨터10: DC / DC converter 30: computer

40 : 펄스폭변조기 50 : 비례적분제어기40: pulse width modulator 50: proportional integral controller

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 실시간 열화진단시스템 및 그 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a real time degradation diagnosis system of a power converter according to an embodiment of the present invention and a real time online remote degradation diagnosis system of the power converter will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템의 제 1실시예로서 개루프(open-loop) 직류/직류 컨버터의 실시간 열화 진단 시스템에 대한 구성도이다.1 is a configuration diagram of a real-time degradation diagnosis system of an open-loop DC / DC converter as a first embodiment of a degradation diagnosis system of a power conversion field according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 실시간 열화 진단 시스템은, 열화 진단 알고리즘을 적용하기 위하여, 직류/직류 컨버터(10), DAQ 카드(20), 매트랩 프로그램(30A)(Matlab Program; 계산설계를 위한 공학용 범용 패키지 프로그램으로서, 실시간 제어 기능, 디지털신호처리 기능, 시뮬레이션 기능, 시그널 프로세싱 기능, 이미지 프로세싱 기능을 포함한다)을 탑재한 컴퓨터(30), 펄스폭변조기(PWM; 40) 및, 부하(R)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the real-time degradation diagnosis system of the present embodiment includes a DC / DC converter 10, a DAQ card 20, and a matlab program (Matlab Program) in order to apply a degradation diagnosis algorithm. A general purpose package program for engineering purposes, comprising a computer 30 equipped with real-time control, digital signal processing, simulation, signal processing, and image processing), a pulse width modulator (PWM) 40, and a load. (R).

개루프(open-loop) 직류/직류 컨버터(10)의 기본 동작 원리는 다음과 같다. 펄스폭변조기(40)에서는 제어신호(Vc)가 인가됨에 따라 그 제어신호(Vc)와 삼각파(Vramp)에 의하여 펄스신호(Vpulse)가 생성되어 직류/직류 컨버터(10)에 인가된다. 여기서, 상기 펄스신호(Vpulse)는 예를 들면 삼각파(Vramp)가 제어신호(Vc)보다 큰 구간에서 하이레벨, 삼각파(Vramp)가 제어신호(Vc)보다 낮은 구간에서 로우레벨을 형성한다. 상기 펄스 신호(Vpulse)는 스위치(예를 들면 도 3a~3c에 도시한 FET)를 구동하게 된다. 직류/직류 컨버터(10)의 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vin)과 펄스신호(Vpulse)의 관계식에 의해 결정되고, 펄스신호(Vpulse)의 듀티비(duty ratio)가 바뀌면 출력 전압(Vo)의 크기도 변하게 된다.The basic operating principle of the open-loop DC / DC converter 10 is as follows. In the pulse width modulator 40, as the control signal Vc is applied, the pulse signal V pulse is generated by the control signal Vc and the triangular wave Vramp and applied to the DC / DC converter 10. For example, the pulse signal V pulse forms a high level in a period in which the triangular wave Vramp is greater than the control signal Vc and a low level in a period in which the triangular wave Vramp is lower than the control signal Vc. The pulse signal V pulse drives a switch (e.g., a FET shown in Figs. 3A to 3C). The output voltage (Vo) of a DC / DC converter 10 is determined by the relation of the input voltage (Vin) and the pulse signal (V pulse), the duty ratio (duty ratio) of the pulse signal (V pulse) changes, the output voltage The size of Vo also changes.

직류/직류 컨버터(10)의 전달함수(control-to-output)를 구하기 위해서는, 제어 전압(Vc)에 각 주파수의 노이즈 성분을 인가하여 출력 전압(Vo)에 나타나는 성분들을 분석하여 제어 전압(Vc)에 대한 출력 전압(Vo)의 변동을 측정하여야 한다. 그러기 위하여, 매트랩 프로그램(30A)을 이용하여 일정 전압(Vconst)과 각 주파수 노이즈를 스윕(sweep)하는 전압(Vsweep)을 더하여 제어 신호(Vc)를 생성한다. 컴퓨터(30)에서 생성한 전압은 디지털 신호이기 때문에 디지털/아날로그 컨버터(여기서는, DAQ Card(20))를 이용하여 아날로그 신호로 바꾸어 준다. 제어 신호(Vc)는 각 주파수 노이즈를 스윕(sweep)할 때마다 각 주파수의 리플(맥동)을 가지게 되며 삼각파(Vramp) 전압과 비교하여 생성되는 펄스 신호 전압(Vpulse)의 듀티비에 외란을주는 것과 동일한 역할을 하게 된다. 이는 출력 전압(Vo)에도 영향을 주어 정상상태에서는 나타나지 않는 각 주파수의 노이즈 성분들이 나타나게 되고 출력 전압(Vo)을 센싱하여 아날로그/디지털 컨버터(여기서는, DAQ Card(20))를 통하여 컴퓨터(30)로 신호를 전송한다. 컴퓨터(30)에서는 매트랩 프로그램(30A)을 이용하여, 제어 전압(Vc) 신호와 출력 전압(Vo) 신호의 비를 계산하여 각 주파수에서의 이득(gain)과 위상(phase)을 계산하게 되고, 이를 보우드 프롯(Bode Plot)으로 나타내어진다. 이 전달함수는 극점(pole)과 영점(zero)의 조합으로 구성되고, 매트랩 프로그램에 의해 극점과 영점을 각각 구할 수 있다.In order to obtain the control-to-output of the DC / DC converter 10, a noise component of each frequency is applied to the control voltage Vc to analyze the components appearing in the output voltage Vo and the control voltage Vc. The variation in output voltage (Vo) with respect to To this end, the control signal Vc is generated by adding a constant voltage Vconst and a voltage Vsweep sweeping each frequency noise using the matlab program 30A. Since the voltage generated by the computer 30 is a digital signal, it is converted into an analog signal using a digital / analog converter (here, the DAQ Card 20). The control signal Vc has a ripple of each frequency when each frequency noise is swept, and disturbs the duty ratio of the pulse signal voltage (V pulse ) generated by comparing with the voltage of the triangle wave (Vramp). It will play the same role as giving. This also affects the output voltage Vo, resulting in noise components of each frequency that do not appear in the normal state, and senses the output voltage Vo to sense the output voltage Vo and, in this case, the computer 30 through an analog / digital converter (DAQ Card 20). Send a signal to The computer 30 calculates the gain and phase at each frequency by calculating the ratio of the control voltage Vc signal and the output voltage Vo signal using the matlab program 30A. This is referred to as the Bode Plot. This transfer function consists of a combination of poles and zeros, and the poles and zeros can be found by the Matlab program.

도 2는 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템의 제 2실시예로서 폐루프(closed-loop) 직류/직류 컨버터의 실시간 열화진단시스템에 대한 구성도이다.2 is a configuration diagram of a real-time degradation diagnosis system of a closed-loop DC / DC converter as a second embodiment of a degradation diagnosis system of a power conversion field according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 실시간 열화진단시스템은 비례적분 제어기(50)(PI Controller)를 이용하여 출력 전압(Vo)을 제어하는 것을 제외하고는 개루프 직류/직류 컨버터(10A)의 열화 진단 시스템과 동일하다. 이는 보통의 시스템이 출력 전압을 제어하여 운전을 하므로, 실제적으로 사용되는 시스템에 적용할 수 있다.As shown in FIG. 2, the real-time degradation diagnosis system of the present embodiment is an open loop DC / DC converter 10A except that the output voltage Vo is controlled using a proportional integral controller 50 (PI controller). Is the same as the deterioration diagnostic system. This is applicable to a practical system because a normal system operates by controlling the output voltage.

폐루프 직류/직류 컨버터(10A)의 기본 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 원하는 출력 전압(Vo)을 생성하도록 출력 전압(Vo)을 센싱하여 기준 전압(Vref)와 비교하여 제어 신호(Vc)를 생성한다. 생성된 제어 신호(Vc)는 삼각파(Vramp)와 비교하여 펄스 신호(Vpulse)를 생성하여 직류/직류 컨버터(10A)의 스위치(예를 들면 도3a~3c에 도시한 FET)의 게이트 신호에 인가된다. 그리고, 제어 신호(Vc)를 생성하기 전에 직류/직류 컨버터(10A)의 응답 특성과 안정성을 보장하기 위하여 비례적분 제어기(50)(PI Controller)를 시스템에 맞게 구성한다.The basic operation principle of the closed loop DC / DC converter 10A is as follows. The output voltage Vo is sensed to generate a desired output voltage Vo and compared with the reference voltage Vref to generate a control signal Vc. The generated control signal Vc generates a pulse signal V pulse in comparison with the triangular wave Vramp to generate a gate signal of the switch (for example, the FET shown in FIGS. 3A to 3C) of the DC / DC converter 10A. Is approved. In order to ensure the response characteristics and the stability of the DC / DC converter 10A before generating the control signal Vc, the proportional integral controller 50 (PI Controller) is configured for the system.

직류/직류 컨버터(10A)의 전달함수(Loop-gain)를 구하기 위해서는, 출력 전압(Vo)을 센싱하여 DAQ 카드(20)에서 아날로그/디지털 변환하여 컴퓨터(30)로 전송한다. 출력 전압(Vo)에 각 주파수 노이즈를 스윕(sweep)하는 스윕전압(Vsweep)을 더하여 디지털 제어신호를 생성하고 기준 전압(Vref)과 비교하여 비례적분 제어기(50)(PI Controller)를 거쳐 제어 신호(Vc)를 생성한다. 이는 결과적으로 제어신호(Vc)에 외란을 준 것과 동일한 역할을 하며, Vx에 대한 Vo의 변동을 측정하면, 직류/직류 컨버터(10A)의 루프-이득(Loop-gain)의 전달함수가 된다. 루프-이득(Loop-gain)의 전달함수는 비례적분 제어기(50)(PI Controller)의 전달함수를 포함하게 되고, 이는 비례적분 제어기(50)의 조합에 따라 루프-이득(Loop-gain)이 다르게 된다.In order to obtain the loop-gain of the DC / DC converter 10A, the output voltage Vo is sensed and analog-to-digital-converted by the DAQ card 20 and transmitted to the computer 30. A control signal is generated through a proportional integral controller 50 (PI controller) by generating a digital control signal by adding a sweep voltage Vsweep that sweeps each frequency noise to the output voltage Vo and comparing it with a reference voltage Vref. Produces (Vc). This results in the same role as giving disturbance to the control signal Vc, and measuring the variation of Vo with respect to Vx results in the transfer function of the loop-gain of the DC / DC converter 10A. The transfer function of the loop-gain includes the transfer function of the proportional integral controller 50 (PI controller), and according to the combination of the proportional integral controller 50, the loop-gain is obtained. Will be different.

도 3은 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템으로서 직류/직류 컨버터의 열화 진단에 대한 3가지 기준 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining three reference embodiments of the degradation diagnosis of the DC / DC converter as a degradation diagnosis system of the power conversion field according to the present invention.

도 3에서는 각각의 직류/직류 컨버터를 해석하여 전달함수를 수식적으로 표현하였다. 전달함수를 해석하는 방법은 많은 논문에 발표되었고, 실험적으로 검증된 방법이다. 각 직류/직류 컨버터의 해석 모델을 간단히 살펴보면, 전달함수 G(s)는 직류 이득과 분자의 영점(zero)항, 분모의 극점(pole)항으로 구성되고, 각각을 나열하면 s에 대한 계수의 식으로 나타나게 된다. 각 계수들은 직류/직류 변환기의커패시터, 인덕터, 듀티비, 부하 저항, 각 소자들의 내부 저항의 조합으로 구성된다.In Fig. 3, each DC / DC converter is analyzed and a transfer function is expressed as a formula. The method of interpreting the transfer function has been published in many papers and is an experimentally validated method. Looking briefly at the analytical model of each DC / DC converter, the transfer function G (s) consists of the direct current gain, the zero term of the numerator, and the pole term of the denominator. It is expressed as Each coefficient consists of a combination of a capacitor, an inductor, a duty ratio, a load resistance, and an internal resistance of each device.

여기서, 직류/직류 컨버터는 벅크(buck) 컨버터, 부스트(boost) 컨버터, 벅크-부스트(buck-boost) 컨버터, 플라이백(flyback) 컨버터, 하프브리지(half-bridge) 컨버터, 풀브리지(full-bridge) 컨버터, 푸시풀(push-pull) 컨버터, ZVS(Zero-Voltage Switching) 컨버터, ZCS(Zero-Current Switching) 컨버터 등으로 분류될 수 있으며, 도 3에서는 벅크(buck) 컨버터와 부스트(boost) 컨버터 및 벅크-부스트(buck-boost) 컨버터에 대한 등가회로를 예시적으로 도시한고 있다.Here, the DC / DC converter may include a buck converter, a boost converter, a buck-boost converter, a flyback converter, a half-bridge converter, and a full-bridge. bridge converter, push-pull converter, Zero-Voltage Switching (ZVS) converter, Zero-Current Switching (ZCS) converter, and the like. In FIG. 3, a buck converter and a boost An equivalent circuit for a converter and a buck-boost converter is shown by way of example.

일반적인 직류/직류 컨버터의 전달함수 G(s)는 다음과 같이 표현된다.The transfer function G (s) of a general DC / DC converter is expressed as follows.

도 3a는 벅크 컨버터의 등가회로이다. 이 벅크 컨버터의 해석모델은 다음과 같이 표현될 수 있다.3A is an equivalent circuit of a buck converter. The analytic model of this buck converter can be expressed as

도 3b는 부스트 컨버터의 등가회로이다. 이 부스트 컨버터의 해석모델은 다음과 같이 표현될 수 있다.3B is an equivalent circuit of the boost converter. The analytical model of this boost converter can be expressed as

도 3c는 벅크-부스트 컨버터의 등가회로이다. 이 벅크-부스트 컨버터의 해석모델은 다음과 같이 표현될 수 있다.3C is an equivalent circuit of a buck-boost converter. The analytic model of this buck-boost converter can be expressed as

도 1과 도 2에서 측정한 전달함수는 도 3a~3c에서 구한 전달함수의 수식 모델과 동일한 결과를 가지게 되며, 측정한 전달함수와 계산된 수식의 전달함수를 비교하여 각각의 계수와 영점, 극점에 대한 정보를 얻을 수 있고, 계수 비교하여 얻은 수식을 전개하면, 각각의 파라메타에 대한 값을 또한 얻을 수 있게 된다.The transfer function measured in FIG. 1 and FIG. 2 has the same result as the mathematical model of the transfer function obtained in FIGS. 3A to 3C. The transfer function of the calculated transfer function and the calculated equation are compared with the respective coefficients, zero points, and poles. We can get the information about, and develop the formula obtained by comparing the coefficients, we can also get the value for each parameter.

직류/직류 컨버터의 열화가 진행되면, 직류/직류 컨버터 각각의 파라메타들의 값이 변하게 되고, 변하는 정도는 각 소자에 따라 다르다, 대표적인 예로, 열화가 장기간 지속되면, 출력 커패시터 값은 감소하게 되고, 출력 커패시터의 내부 저항(ESR)은 급속히 증가하게 된다. 그리고, 대부분의 내부 저항들은 값이 상승하게 되므로, 수식의값들이 변하게 되고, 이를 판별함으로써, 직류/직류 컨버터의 열화 상태를 측정할 수 있다.As the DC / DC converter deteriorates, the values of the parameters of the DC / DC converter change, and the degree of change varies according to each device. For example, if the deterioration continues for a long time, the output capacitor value decreases and the output The internal resistance (ESR) of the capacitor will increase rapidly. And, since most of the internal resistors will rise in value, The values change, and by determining this, it is possible to measure the deterioration state of the DC / DC converter.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 전력변환장의 열화진단시스템으로서 직류/직류 컨버터의 열화 진단 방법에 대한 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.4A to 4E are views for explaining another embodiment of a method for diagnosing degradation of a DC / DC converter as a system for diagnosing degradation of a power conversion field according to the present invention.

도 4a는 부하의 변동에 따라 펄스신호(Vpulse)의 듀티(duty)의 변화 특성을 도시한 것으로, 정상상태는 실선으로 나타내고 열화상태는 점선으로 나타내었다. 도 4b는 부하의 변동에 따라 전달함수 G(s)의 계수의 변화 특성을 도시한 것으로,정상상태는 실선으로 나타내고 열화상태는 점선으로 나타내었다. 도 4c는 부하의 변동에 따라 전달함수 G(s)의 계수 a1의 변화 특성을 도시한 것으로, 정상상태는 실선으로 나타내고 열화상태는 점선으로 나타내었다. 도 4d는 부하의 변동에 따라 전달함수 G(s)의 계수 a2의 변화 특성을 도시한 것으로, 정상상태는 실선으로 나타내고 열화상태는 점선으로 나타내었다. 도 4e는 부하의 변동에 따라 전달함수 G(s)의 계수 cz의 변화 특성을 도시한 것으로, 정상상태는 실선으로 나타내고 열화상태는 점선으로 나타내었다.FIG. 4A illustrates the change characteristic of the duty of the pulse signal V pulse according to the load variation, and the steady state is indicated by a solid line and the deteriorated state is indicated by a dotted line. 4b is a coefficient of the transfer function G (s) according to the load variation The change characteristics of are shown in the normal state by the solid line and the deteriorated state by the dotted line. FIG. 4C shows the change characteristic of the coefficient a 1 of the transfer function G (s) according to the load variation. The steady state is indicated by a solid line and the deteriorated state is indicated by a dotted line. FIG. 4D shows the change characteristic of the coefficient a 2 of the transfer function G (s) according to the load variation. The steady state is indicated by a solid line and the deteriorated state is indicated by a dotted line. Figure 4e shows the change characteristics of the coefficient c z of the transfer function G (s) according to the load change, the steady state is shown by the solid line and the deterioration state is shown by the dotted line.

도 3의 해석 방법과 더불어, 도 4와 같이 부하의 변동에 따라 그래프로 펄스신호(Vpulse)의 듀티와 전달함수의 각 계수를 나타내게 되면, 시스템의 전력 변환 장치는 부하가 항상 변동하므로 부하 변동 시에도 쉽게 열화를 판단할 수 있다. 정상 상태에서의 그래프와 열화가 진행된 후의 그래프는 차이가 발생하게 되고, 이 차이를 이용하여 열화를 판단할 수 있다.In addition to the analysis method of FIG. 3, as shown in FIG. 4, when the duty of the pulse signal (V pulse ) and the coefficients of the transfer function are represented graphically, the power converter of the system constantly changes the load so that the load fluctuates. Poor deterioration can be easily judged. The difference between the graph in the steady state and the graph after deterioration is generated, and the difference can be used to determine the deterioration.

도 5는 본 발명에 따른 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템에 대한 구성도이다. 동 도면에서는 전력변환장치로서 직류/직류 컨버터를 예시하고 있다.5 is a block diagram of a real-time online remote degradation diagnostic system of the power conversion apparatus according to the present invention. The figure illustrates a DC / DC converter as a power converter.

본 발명의 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템은, 다수의 전력변환장치 시스템(100_1~100_n)과, 네트워크장치(200) 및 메인 컴퓨터(300)를 포함하여 구성된다.The real-time online remote degradation diagnosis system of the power conversion apparatus of the present invention includes a plurality of power conversion system (100_1 ~ 100_n), the network device 200 and the main computer 300.

상기 전력변환장치 시스템(100_1~100_n)은 직류/직류 컨버터(110)와, 상기컨버터(110)에 인가되는 제어신호를 디지털/아날로그변환하고 상기 컨버터(110)에서 감지한 감지신호를 아날로그/디지털변환하는 신호변환기(120)와, 상기 감지한 감지신호를 디지털 신호처리하여 메모리(SRAM)에 일시 저장하고 접속관리자(CPM; Connecting Point Manager)로 출력하여 네트워크장치(200)를 경유하여 메인 컴퓨터(300)로 전달하며 상기 메인컴퓨터(300)로부터의 제어신호를 네트워크장치(200)를 경유하여 접속관리자(CPM; Connecting Point Manager)에서 입력받아 이를 디지털 신호처리한 후에 신호변환기(120)를 통해서 상기 컨버터(110)로 전달하는 통신장치(130)로 구성된다. 여기서, 상기 통신장치(130)에서는 각 전력변환장치 시스템 마다 부여된 고유한 식별코드와 함께 상기 감지신호 데이터를 메인 컴퓨터(300) 측으로 실시간적으로 또는 주기적으로 송출하기 위한 가입자정합장치(SIU; Subscriber Interface Unit)를 포함하여 구성되며, 비휘발성 메모리(EPROM) 및 EPLD(Embedded Programmable Logic Device) 칩을 더 포함하여 구성될 수 있다.The power converter system 100_1 to 100_n converts the DC / DC converter 110 and the control signal applied to the converter 110 into digital / analog conversion and converts the detected signal detected by the converter 110 into analog / digital signals. The converted signal converter 120 and the detected detection signal are digitally processed and temporarily stored in a memory (SRAM) and outputted to a connection point manager (CPM) to be connected to the main computer (network device 200). And a control signal from the main computer 300 is inputted from a connection point manager (CPM) via the network device 200, and then digitally processed and received through the signal converter 120. It is composed of a communication device 130 for transmitting to the converter (110). Here, in the communication device 130, a subscriber matching device (SIU) for transmitting the detection signal data in real time or periodically to the main computer 300 with a unique identification code assigned to each power conversion device system. It may be configured to include an Interface Unit, and may further include a nonvolatile memory (EPROM) and an embedded programmable logic device (EPLD) chip.

상기 네트워크장치(200)는 다수의 전력변환장치 시스템(100_1~100_n)과 상기 메인 컴퓨터(300) 사이의 통신경로를 제공해주는 것으로서 네트워크 프로세서와 네트워크 스위치로 구성된다.The network device 200 provides a communication path between a plurality of power converter system 100_1 ˜ 100_n and the main computer 300, and includes a network processor and a network switch.

상기 메인 컴퓨터(300)는 상기 전력변환장치 시스템(100_1~100_n)으로부터 입력되는 감지신호를 식별 분류하고 매트랩 프로그램을 이용하여 각 분류된 감지신호로부터 각 전력변환장치 시스템의 직류/직류 컨버터(110)의 전달함수와 전달함수의 계수를 추출하고, 이 추출 값으로부터 시스템의 열화 상태를 진단할 수 있게 된다.The main computer 300 identifies and classifies sensing signals input from the power converter systems 100_1 to 100_n and uses DC / DC converters 110 of the respective power converter systems from the classified sensing signals using a matlab program. The transfer function of and the coefficient of the transfer function can be extracted, and the deterioration state of the system can be diagnosed from this extracted value.

도 5에 도시한 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템에서는, 도 1에서 4까지의 결과를 바탕으로, 디지털신호처리기를 이용하여 직류/직류 컨버터를 구성하고, 측정된 데이터를 온라인으로 메인 컴퓨터로 전송하며, 메인 컴퓨터에서 매트랩 프로그램을 이용하여 직류/직류 컨버터의 전달 함수와 전달 함수의 계수를 측정하고 열화 파라메타의 값을 추출하여, 직류/직류 컨버터의 파라메타의 변화를 판단하여 열화를 진단할 수 있다. 이는 실시간으로 시스템의 열화 상태를 진단하여 인터넷을 통하여 원거리에서 시스템의 특성을 감시하여, 시스템의 열화 상태를 연속적으로 파악할 수 있는 장점이 있다.In the real-time online remote degradation diagnostic system of the power converter shown in FIG. 5, a DC / DC converter is constructed using a digital signal processor based on the results of FIGS. 1 to 4, and the measured data is online on the main computer. In the main computer, the MATLAB program is used to measure the transfer function and the coefficients of the transfer function of the DC / DC converter, extract the degradation parameter values, and determine the change of the DC / DC converter to diagnose the degradation. Can be. This has the advantage of diagnosing the deterioration state of the system in real time and monitoring the characteristics of the system from a long distance through the Internet, thereby continuously identifying the deterioration state of the system.

한편, 상기한 특정 실시예들에서는 전력변환장치로서 직류/직류 컨버터에 대하여 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 직류/교류 컨버터, 교류/직류 컨버터 등 다른 전력변환기에도 적용이 가능한 것임은 물론이다.Meanwhile, in the above specific embodiments, the DC / DC converter is illustrated as a power converter, but the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to other power converters such as a DC / AC converter and an AC / DC converter. to be.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described typical preferred embodiments, but can be carried out in various ways without departing from the gist of the present invention, various modifications, alterations, substitutions or additions are common in the art Those who have knowledge will easily understand. If the implementation by such improvement, change, replacement or addition falls within the scope of the appended claims, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the following effects.

첫째, 열화 진단을 전력변환장치가 운전하는 상태에서 가능하게 하고, 열화 진단 데이터를 통신망을 통하여 원격으로 감시할 수 있다.First, the degradation diagnosis can be enabled while the power converter is operating, and the degradation diagnosis data can be monitored remotely through a communication network.

둘째, 열화 상태를 전력변환장치의 개별 부품에 대한 진단 방법이 아니라, 전체 시스템의 해석을 통하여 진단 가능하다.Second, the deterioration state can be diagnosed through the analysis of the entire system, not the diagnostic method for the individual components of the power converter.

셋째, 열화 진단이 운전 중에 이루어지므로, 현장 조업에 지장을 주지 않으며, 열화 진단 인력이 축소되고, 주기적이고 체계적인 열화 진단이 가능하다.Third, since the degradation diagnosis is performed during operation, it does not interfere with the operation of the site, the deterioration diagnosis manpower is reduced, and periodic and systematic degradation diagnosis is possible.

넷째, 열화 진단 데이터의 관리가 용이해져, 신뢰성이 향상되고 효율적인 예방이 가능하다.Fourth, management of deterioration diagnostic data becomes easy, and reliability is improved and efficient prevention is possible.

다섯째, 변환기의 전달함수를 측정하여 열화를 진단할 뿐만 아니라, 전달함수(Loop-gain)를 측정하게 되면, 시스템의 이득, 위상 마진(Phase Margin)을 측정할 수 있어, 일정 기간이 경과한 후의 시스템의 안정도를 평가할 수 있다.Fifth, in addition to diagnosing deterioration by measuring the transfer function of the transducer, when measuring the loop function, the gain and phase margin of the system can be measured. Evaluate system stability.

Claims (8)

직류/직류 컨버터의 열화 진단 시스템에 있어서,In the deterioration diagnosis system of the DC / DC converter, 상기 직류/직류 컨버터의 수학적 모델을 해석하여 전달함수를 수식적으로 계산하는 수단과;Means for mathematically calculating a transfer function by analyzing a mathematical model of the DC / DC converter; 상기 직류/직류 컨버터의 전달함수를 실험적으로 측정하는 수단과;Means for experimentally measuring the transfer function of the DC / DC converter; 상기 수학적 모델과 실험에 의해 측정된 전달함수의 각 계수를 비교하여 상기 컨버터의 각 파라메타의 상태를 확인하는 수단과;Means for checking the state of each parameter of the converter by comparing each coefficient of the transfer function measured by the mathematical model and the experiment; 각 파라미터의 상태를 확인하여 열화를 판단하는 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직류/직류 컨버터의 열화 진단 시스템.And a means for judging deterioration by checking the state of each parameter. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 부하 변동에 따라 상기 측정한 전달함수의 각 계수를 그래프로 나타내는 수단과;Means for graphing each coefficient of the measured transfer function in accordance with load variation; 기준 그래프에 대한 측정 데이터의 변화를 사용하여 열화 진단을 판단하는 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직류/직류 컨버터의 열화 진단 시스템.And a means for determining the degradation diagnosis using the change in the measurement data with respect to the reference graph. 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템에 있어서,In the degradation diagnosis system of the DC / DC converter, 제어신호에 따라 삼각파로부터 펄스신호를 생성하여 상기 직류/직류 컨버터에 인가하는 펄스폭변조기와;A pulse width modulator for generating a pulse signal from a triangular wave according to a control signal and applying the pulse signal to the DC / DC converter; 상기 펄스신호의 인가에 따라 변화되는 직류/직류 컨버터의 출력 전압을 검출하여 디지털신호로 변환하는 신호검출수단과;Signal detecting means for detecting an output voltage of the DC / DC converter which changes according to the application of the pulse signal and converting the converted voltage into a digital signal; 상기 신호검출수단으로부터 인가되는 디지털신호를 분석하여 상기 직류/직류 컨버터의 열화를 진단하는 열화진단수단과;Degradation diagnosis means for diagnosing degradation of the DC / DC converter by analyzing a digital signal applied from the signal detection means; 일정 전압과 각 주파수 노이즈를 스윕(sweep)하는 전압을 더하여 디지털 제어 신호를 생성하고 이를 아날로그인 상기 제어신호로 변환하여 상기 펄스폭변조기로 출력하는 제어신호생성수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템.And a control signal generating means for generating a digital control signal by adding a predetermined voltage and a voltage sweeping each frequency noise, converting it into the analog control signal, and outputting the control signal to the pulse width modulator. Deterioration diagnosis system of DC / DC converter. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 직류/직류 컨버터는 개루프(open-loop) 직류/직류 컨버터인 것을 특징으로 하는 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템.The DC / DC converter is an open-loop DC / DC converter. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제어신호생성수단은 상기 생성된 디지털 제어 신호를 아날로그로 변환한 다음에 비례적분하여 상기 제어신호를 생성해서 상기 펄스폭변조기로 출력하는 것을 특징으로 하는 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템.And the control signal generating means converts the generated digital control signal into an analog and then proportionally integrates the control signal to generate the control signal and output the control signal to the pulse width modulator. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 직류/직류 컨버터는 폐루프(close-loop) 직류/직류 컨버터인 것을 특징으로 하는 직류/직류 컨버터의 열화진단 시스템.The DC / DC converter is a closed-loop DC / DC converter. 직류/직류 컨버터의 경년(頃年) 변화에 의한 열화를 진단하는 시스템에 있어서,In a system for diagnosing deterioration due to aging change of a DC / DC converter, 직류/직류 컨버터의 열화를 검출하기 위한 펄스신호를 인가하고 그 펄스신호에 응답하여 변화하는 직류/직류 컨버터의 출력신호를 검출하는 수단과, 상기 검출된 출력신호를 네트워크를 통하여 하기의 메인 컴퓨터로 전송하고 상기 메인 컴퓨터로부터 전송되어온 제어신호를 수신하여 상기 펄스신호를 생성하는 수단을 포함하는 것으로서, 직류/직류 컨버터를 이용하는 적어도 하나의 시스템과;Means for applying a pulse signal for detecting the deterioration of the DC / DC converter and detecting an output signal of the DC / DC converter which changes in response to the pulse signal, and transmitting the detected output signal to the following main computer via a network; Means for transmitting and receiving the control signal transmitted from the main computer to generate the pulse signal, comprising: at least one system using a DC / DC converter; 상기 적어도 하나의 시스템과 상기 메인 컴퓨터 사이에서 통신 가능하게 하는 네트워크 수단과;Network means for enabling communication between the at least one system and the main computer; 상기 적어도 하나의 시스템으로부터 전송되어온 신호를 분석하여 해당 시스템의 직류/직류 컨버터의 열화를 진단하는 메인 컴퓨터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템.And a main computer for analyzing the signal transmitted from the at least one system to diagnose the deterioration of the DC / DC converter of the corresponding system. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 메인 컴퓨터는, 상기 각 시스템의 직류/직류 컨버터가 동작 중에 특정된 제어 전압과 출력 전압을 측정하여 네트워크를 통해 전송되어온 데이터를 수치해석으로 분석하여 실시간으로 전달함수를 측정하는 수단과,The main computer may include means for measuring a transfer function in real time by measuring numerical control of data transmitted through a network by measuring a control voltage and an output voltage specified during operation of the DC / DC converter of each system; 각 직류/직류 컨버터의 수학적 등가 모델의 전달함수의 계수와 실험에 의해 측정된 전달함수의 각 계수를 비교하여 직류/직류 컨버터의 내부 저항 값을 계산하여, 정상 상태의 값과 현재 상태의 값을 비교/분석하여 열화를 판단하는 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력변환장치의 실시간 온라인 원격 열화진단시스템.The internal resistance of the DC / DC converter is calculated by comparing the coefficients of the transfer function of the mathematical equivalent model of each DC / DC converter with the coefficients of the transfer function measured by the experiment. A real-time on-line remote degradation diagnosis system of a power converter, characterized in that it comprises a means for determining the degradation by comparing / analyzing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101019342B1 (en) * 2009-05-04 2011-03-07 손진근 Online Failure Detection System of DC Output Filtering Capacitors in Power Converters
KR102207332B1 (en) * 2020-08-28 2021-01-25 서일대학교산학협력단 Apparatus and method for measuring lifetime of electrical component

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