KR20080032760A - Device and method for detecting fault of stator windings of inverter-fed ac motor - Google Patents

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Abstract

A method and a device for detecting a fault of a stator winding of an inverter-fed AC motor are provided to minimize damage due to an insulation breakdown by quickly detecting a disconnection in the stator winding. An AC motor includes a first phase winding, a second phase winding, and a third phase winding. Capacitors(C1,C2) are included in an inverter for driving the AC motor. A DC voltage is applied across the capacitors. Two resistors(R1,R2) are series-connected to each other. The resistors are parallel-connected to both ends of the capacitors. A zero phase voltage is obtained by measuring a potential difference between a node n between the resistors and a neutral point S of the windings of the AC motor. When the zero voltage is not zero, a defect of the stator winding is determined.

Description

인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 장치 및 방법{Device and method for detecting fault of stator windings of inverter-fed AC motor}Device and method for detecting fault of stator windings of inverter-fed AC motor

도 1과 도 2는 종래의 교류전동기 권선 결함 진단 장치의 개념도.1 and 2 is a conceptual diagram of a conventional AC motor winding defect diagnosis device.

도 3은 본 발명에 따른 교류전동기 권선 결함 진단 장치의 구성도.3 is a block diagram of the AC motor winding defect diagnosis apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 교류전동기 권선 결함 진단 방법의 구성도.Figure 4 is a block diagram of the AC motor winding defect diagnosis method according to the present invention.

<표기없는 도면부호의 설명><Description of reference numerals not indicated>

10: 교류전동기, 12: 진동센서, 14: 누설자속 센서, 16: 전동기 보디10: AC motor, 12: vibration sensor, 14: leakage flux sensor, 16: motor body

본 발명은 인버터 구동식 교류전동기(이하 "교류전동기")의 고정자 권선의 결함을 진단하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 교류전동기의 고정자권선간의 결함(단락 등)을 온라인 상태에서(가령, 전동기 운전 중에 실시간으로) 진단하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing a defect in a stator winding of an inverter driven AC motor (hereinafter, "AC motor"). More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for diagnosing defects (short circuits, etc.) between stator windings of an AC motor online (eg, in real time during motor operation).

도 1은 종래의 다양한 교류전동기 권선 결함(권선 단락)을 진단하는 장치를 나타낸다. 1 shows a device for diagnosing various AC motor winding defects (winding short circuit) in the related art.

교류전동기(10)의 고정자 권선에 결함이 생기면 전동기가 진동을 일으키게 된다. 이를 탐지하기 위하여 진동센서(12)를 전동기에 부착시켜 결함을 진단한다. 또한, 교류전동기의 고정자 권선간에 단락이 생기면 그 단락된 권선에 고장 순환전류가 흐르게 된다. 고장 순환전류에 의해 누설자속이 생성되므로 누설자속 센서(14)를 전동기에 부착시켜 고장 순환전류를 감지한다. 또한, 교류전동기의 삼상 전류(Ia, Ib, Ic)를 가지고 정상 전류와 역상 전류를 계산할 수 있다. 교류전동기가 고장나지 않았으면 역상 전류는 0이 되나 그렇지 않으면 역상 전류가 흐르게 된다. 이 역상 전류를 이용하여 결함을 진단한다.If the stator winding of the AC motor 10 is defective, the motor generates vibration. In order to detect this, a vibration sensor 12 is attached to the motor to diagnose a defect. In addition, if a short circuit occurs between the stator windings of the AC motor, a fault circulating current flows through the shorted winding. Since the leakage magnetic flux is generated by the fault circulating current, the leak magnetic flux sensor 14 is attached to the motor to detect the fault circulating current. In addition, the three-phase current (Ia, Ib, Ic) of the AC motor can calculate the normal current and the reverse phase current. If the AC motor has not failed, the reverse phase current will be zero, otherwise the reverse phase current will flow. The reverse phase current is used to diagnose the fault.

도 2는 종래의 또다른 권선 결함 진단 장치를 소개하고 있다. 도 2에 나타낸 도면에서 두 가지의 결함진단이 가능하다. 2 introduces another conventional winding fault diagnosis apparatus. In the diagram shown in FIG. 2, two types of defect diagnosis are possible.

첫째는, 교류전동기의 권선에 삼상 전압(Vag, Vbg, Vcg)을 인가할 때 각 상의 권선에 대한 상전압 3개(Vas, Vbs, Vcs)를 측정하여 세 개의 상전압을 더한 것을 3으로 나누어 준다. 이 계산값을 영상전압(zero phase voltage)이라 하는데, 전동기에 결함이 없다면 영상전압값은 0이지만 그렇지 않으면 전압값이 발생하게 된다. 이 영상전압을 이용하여 결함을 진단한다.First, when three phase voltages (V ag , V bg , V cg ) are applied to the windings of an AC motor, three phase voltages (V as , V bs , V cs ) for each phase winding are measured. Divide by the sum of 3. This calculated value is called a zero phase voltage. If there is no defect in the motor, the image voltage value is 0, otherwise the voltage value is generated. This image voltage is used to diagnose the defect.

둘째는, 저항 3개와 전압 한 개를 이용한 방법으로, 각 상에 연결된 저항 R의 연결점 n과 교류전동기 고정자 권선의 중성점 S의 전위차를 측정하면 영상전압을 얻을 수 있다. 이 영상전압을 이용하여 결함을 진단한다. Secondly, by using three resistors and one voltage, an image voltage can be obtained by measuring the potential difference between the connection point n of the resistor R connected to each phase and the neutral point S of the AC motor stator winding. This image voltage is used to diagnose the defect.

이상의 종래 기술에서는 다음과 같은 문제가 있다.In the prior art, there are the following problems.

도 1의 경우에, 진동 또는 누설자속을 이용하는 경우에는, 진동센서와 누설자속 센서의 가격이 고가이며, 권선 결함은 탐지할 수 있더라도 어느 권선에서 결함이 발생했는지 권선 위치의 판단이 불가능하다. 또한, 역상 전류를 이용하는 경우에는 두 개의 전류센서를 사용하므로 두 센서간 오차에 의해 역상 전류가 생기는 경우가 발생할 수 있고, 또한, 어느 권선에서 결함이 발생했는지 권선 위치의 판단이 불가능하다.In the case of Fig. 1, in the case of using the vibration or leakage flux, the price of the vibration sensor and the leakage flux sensor is expensive, and even if the winding defect can be detected, it is impossible to determine the winding position in which winding the defect occurred. In addition, in the case of using the reverse phase current, since two current sensors are used, a reverse phase current may occur due to an error between the two sensors, and it is impossible to determine the winding position in which winding the defect occurs.

도 2의 경우에는, 3개 권선의 각 상전압을 이용하는 경우에는, 세 개의 전압 센서를 사용해야 하므로 이들 세 센서간의 오차에 의해 영상전압이 발생할 우려도 있을 수 있으며, 역시 어느 권선에서 결함이 발생했는지 권선 위치의 판단이 불가능하다. 저항 3개와 한 곳의 전압을 사용하는 경우에도, 어느 권선에서 결함이 발생했는지 권선 위치의 판단이 불가능하다.In the case of Figure 2, when using the phase voltage of each of the three windings, three voltage sensors must be used, so there may be a concern that the video voltage may occur due to the error between these three sensors, and also in which winding fault It is impossible to determine the winding position. Even when three resistors and one voltage are used, it is impossible to determine the winding position at which winding a fault has occurred.

따라서 본 발명은 인버터 구동형 교류전동기의 고정자 권선의 결함(특히 단락)을 진단하기 위하여 개발된 장치와 방법으로서, 인버터 내에 간단한 부품을 삽입함에 의해 온라인으로 고정자 권선의 결함 여부를 진단할 수 있는 것을 목적으로 하는 인버터 구동형 교류전동기의 고정자 권선 결함진단 장치 및 방법을 제공한다. Accordingly, the present invention is an apparatus and method developed for diagnosing a defect (especially a short circuit) of a stator winding of an inverter-driven AC motor, and it is possible to diagnose a defect of a stator winding online by inserting a simple component into an inverter. The present invention provides a stator winding defect diagnosis device and method for an inverter driven AC motor.

본 발명의 다른 목적은 온라인으로 고정자 권선의 결함 여부를 진단하는 것 뿐만 아니라, 어느 상의 권선에서 결함이 발생하였는지도 파악할 수 있는 고정자 권선 결함진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method and method for diagnosing stator winding defects capable of determining whether a defect has occurred in which phase winding as well as diagnosing a defect in a stator winding online.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일특징에 따른 인버터구동형 교류전동기의 고정자 권선 결함 진단장치는, 제1상 권선, 제2상 권선, 제3상 권선을 포함하는 교류전동기를 구동하는 인버터의 내부에 포함되는 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에 병렬 연결되는 두 개의 저항이 서로 직렬 연결되어, 상기 두 저항의 연결점 n과, 교류전동기의 각 상 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn)를 측정하여 얻은 영상전압이 영(0)이 아닌 경우에 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the stator winding defect diagnosis device of the inverter-driven AC motor according to an aspect of the present invention, an inverter for driving an AC motor including a first phase winding, a second phase winding, a third phase winding The two resistors connected in parallel to both ends of the capacitor applied to the DC voltage included in the circuit are connected in series, and the potential difference (V Sn ) between the connection point n of the two resistors and the neutral point S of each phase winding of the AC motor is measured. If the obtained image voltage is not zero (0) characterized in that it is determined whether the stator winding of the AC motor is defective.

여기서, 고정자 권선의 결함이 판단된 경우에 어느 상의 권선에서 결함이 발생하였는지를 알기 위하여, 상기 저항 연결점 n과 제1상 권선 간의 전위차(Van)를 측정하여,

Figure 112006073226998-PAT00001
인 경우에 제1상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00002
인 경우에 제2상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00003
인 경우에 제3상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단한다. Here, in order to know in which phase windings a fault occurs when a defect in the stator winding is determined, the potential difference V an between the resistance connection point n and the first phase winding is measured.
Figure 112006073226998-PAT00001
Is determined to be a short circuit in the first phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00002
Is determined to have a short circuit in the second phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00003
If it is determined that the short circuit occurs in the third phase winding.

상기 두 저항의 연결점 n과, 교류전동기의 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn)를 측정하고, 상기 저항 연결점 n과 제1상 권선 간의 전위차(Van)를 측정하는 것은 인버터에 내장된 전압센서에 의해 이루어질 수 있다. 인버터에 전압센서를 내장하게 되면, 외부에서는 이 센서의 출력을 모니터링하기만 하면 되므로 온라인으로 교류전동기의 고정자 권선의 결함 여부를 체크할 수 있게 된다. Measuring the potential difference (V Sn ) between the connection point n of the two resistors and the neutral point S of the winding of the AC motor, and measuring the potential difference (V an ) between the resistance connection point n and the first phase winding is a voltage built into the inverter It can be made by a sensor. If the inverter is equipped with a voltage sensor, it is possible to check the stator winding of the alternator online for external monitoring only by monitoring the output of the sensor.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 인버터의 내부에 포함되는 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에 병렬 연결되는 두 개의 저항이 서로 직렬 연결되어, 상기 두 저항이 연결된 연결점 n과, 교류전동기의 각 상 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn)를 측정하여 영상전압을 얻는 전압센서를 포함하는 인버터에 의해 구동되는 교류전동기를 제공한다. Further, according to another aspect of the present invention, two resistors connected in parallel to both ends of the capacitor applied to the DC voltage included in the inverter is connected in series with each other, the connection point n is connected to the two resistors, each phase winding of the AC motor An AC motor driven by an inverter including a voltage sensor measuring an electric potential difference (V Sn ) between neutral points S of and obtaining an image voltage.

또한, 본 발명의 또다른 양태인 교류전동기의 고정자 권선 결함 진단 방법에 따르면, 제1상 권선, 제2상 권선, 제3상 권선을 포함하는 교류전동기를 구동하는 인버터 내부에 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에, 직렬 연결된 같은 크기의 두 개 저항을 병렬로 연결하는 단계; 상기 두 저항의 연결점 n과, 교류전동기의 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn), 즉 영상전압을 측정하는 단계; 전압센서에 의해 측정된 영상전압이 영(0)이 아닌 경우에 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 판단하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method for diagnosing a stator winding defect of an AC motor includes: a capacitor in which a DC voltage is applied inside an inverter for driving an AC motor including a first phase winding, a second phase winding, and a third phase winding. At both ends, connecting two resistors of the same size connected in series in parallel; Measuring a potential difference (V Sn ) between the connection point n of the two resistors and the neutral point S of the winding of the AC motor, that is, an image voltage; A method is provided that includes determining if a stator winding of an AC motor is defective when the image voltage measured by the voltage sensor is not zero.

여기서 상기 VSn 측정 단계는, 상기 저항간의 연결점 n과 제1상 권선 사이의 전위차(Van)를 측정하는 단계를 포함하여,

Figure 112006073226998-PAT00004
인 경우에 제1상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00005
인 경우에 제2상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00006
인 경우에 제3상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. Here, the measuring step of V Sn includes the step of measuring the potential difference (V an ) between the connection point n between the resistor and the first phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00004
Is determined to be a short circuit in the first phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00005
Is determined to have a short circuit in the second phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00006
If it is characterized in that it is determined that a short circuit occurs in the third phase winding.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 구동형 교류전동기의 고정자 권선 결함진단 장치 및 방법의 구체적인 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described a specific embodiment of the stator winding defect diagnosis device and method of the inverter-driven AC motor according to the present invention.

도 3에서, 인버터(30) 내부에 직류 전압이 걸리는 커패시터(C1, C2) 양단에 직렬연결된 두 개의 저항(R1, R2)을 병렬로 연결한다(R1과 R2의 저항값은 동일함). 이들 저항의 연결점인 연결점 n과, 교류전동기 즉 유도전동기(40)의 중성점 S 간의 전위차(VSn)를 측정하면 영상전압(zero phase voltage) 전압을 얻을 수 있다. 전위차(VSn)를 측정하기 위한 전압센서(미도시)를 인버터에 설치하여 외부에서 모니터가능하도록 하면, 본 발명에 따른 권선 단락 진단은 온라인으로 이루어질 수 있다.In FIG. 3, two resistors R1 and R2 connected in series to both ends of the capacitors C1 and C2 receiving a DC voltage in the inverter 30 are connected in parallel (the resistance values of R1 and R2 are the same). By measuring the potential difference V Sn between the connection point n, which is a connection point of these resistors, and the neutral point S of the AC motor, that is, the induction motor 40, a zero phase voltage can be obtained. If a voltage sensor (not shown) for measuring the potential difference V Sn is installed in the inverter so that it can be monitored externally, the winding short circuit diagnosis according to the present invention can be made online.

고정자 권선(41 42, 43) 전체에 결함이 없다면 이 영상전압은 영(0)이 될 것이지만, 영상전압으로서 전압값이 측정된다면 고정자 권선에는 결함이 있는 것이므로, 영상전압을 측정함으로써 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 진단할 수 있다. If there is no defect in the stator windings 41 42 and 43, this image voltage will be zero. However, if the voltage value is measured as the image voltage, the stator winding is defective. Therefore, the stator of the AC motor is measured by measuring the image voltage. The winding can be diagnosed as defective.

그러나 영상전압만으로는 어느 상의 권선에 결함이 있는지 알 수가 없다. 이를 알기 위해서 저항(R1, R2)의 연결점 n과 제1권선(41)의 a점 간의 전위차(Van)를 측정한다. 수학식 1은 a상에 권선간 단락이 일어났을 때의 고장순환 전류를 나타내는 식이다. However, the image voltage alone does not indicate which phase winding is defective. To know this, the potential difference V an between the connection point n of the resistors R1 and R2 and the a point of the first winding 41 is measured. Equation 1 is a formula representing a fault-circulating current when a short circuit between windings occurs in a phase.

Figure 112006073226998-PAT00007
Figure 112006073226998-PAT00007

여기서 Rs는 전동기 고정자 권선의 저항, Xls는 전동기 고정자 권선의 누설 자속, Zz는 영상 임피던스이다.Where R s is the resistance of the motor stator windings, X ls is the leakage flux of the motor stator windings, and Z z is the image impedance.

수학식 2는 권선간 단락에 의해 생기는 교류전동기의 영상전압(VSz)의 식이다. 아래 수학식 2에서, μ는 교류전동기 고정자 권선에서 한 상의 전체 권선수 중 권선간 단락이 발생한 권선의 비를 나타낸다. 즉 권선간 단락이 발생하지 않았으면 μ는 0이 된다. Equation 2 is an expression of the image voltage (V Sz ) of the AC motor generated by the short-circuit between the windings. In Equation 2 below, μ denotes the ratio of the windings in which the short circuit occurs among the total number of windings of one phase in the AC motor stator winding. In other words, if there is no short circuit between windings, μ becomes 0.

Figure 112006073226998-PAT00008
Figure 112006073226998-PAT00008

그리고 수학식 3에 따라 a상에 권선간 단락이 일어나면 영상전압의 각도는 -Van의 각도와 같게 된다.When a short circuit between windings occurs in phase a according to Equation 3, the angle of the image voltage is equal to the angle of -V an .

Figure 112006073226998-PAT00009
Figure 112006073226998-PAT00009

인버터를 사용하기 때문에 3상 전원이 평형이며 VSn은

Figure 112006073226998-PAT00010
가 되어 VSn을 측정하게 되면 수학식 4에 나타낸 것과 같이 교류전동기의 영상전압에 -1을 곱한 값을 얻게 된다. Since the inverter is used, three-phase power is balanced and V Sn
Figure 112006073226998-PAT00010
When V Sn is measured, the value obtained by multiplying the image voltage of the AC motor by -1, as shown in Equation 4 is obtained.

Figure 112006073226998-PAT00011
Figure 112006073226998-PAT00011

따라서 a상, 즉 제1권선(41)에 단락이 발생하면 VSn의 각도는 수학식 5와 같이 된다. Therefore, when a short occurs in the a phase, that is, the first winding 41, the angle of V Sn becomes as shown in Equation (5).

Figure 112006073226998-PAT00012
Figure 112006073226998-PAT00012

수학식 5를 통해, 만일 b와 c상에 결함이 발생하게 되면 각각 120도 뒤지거나 앞서게 됨을 알 수 있다. 즉,

Figure 112006073226998-PAT00013
인 경우에는 제2상 권선(42)에서 단락이 일어난 것으로 볼 수 있고,
Figure 112006073226998-PAT00014
인 경우에는 제3상 권선(43)에서 단락이 일어난 것으로 볼 수 있다.Through Equation 5, it can be seen that if a defect occurs on b and c, they are 120 degrees or more advanced, respectively. In other words,
Figure 112006073226998-PAT00013
In this case it can be seen that a short circuit occurs in the second phase winding 42,
Figure 112006073226998-PAT00014
In this case, it can be seen that a short circuit occurs in the third phase winding 43.

이상에서, 본 발명에 따르면 교류전동기(40)의 중성점 S와 인버터에 연결한 저항의 연결점 n 간의 전위차 VSn(즉, 영상전압)의 크기를 보고 교류전동기에 권선간 단락이 발생했음을 진단할 수 있고, VSn의 각도를 계산하여 단락이 어느 권선에서 일어났는지를 알 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the magnitude of the potential difference V Sn (that is, the image voltage) between the neutral point S of the AC motor 40 and the connection point n of the resistor connected to the inverter can be diagnosed that a short circuit between the windings has occurred in the AC motor. The angle of V Sn can be calculated to determine in which winding the short circuit occurred.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 고정자 권선 결함 진단방법의 구체적인 프로세스를 설명하기 위한 순서도이다. 앞에서 설명한 결함 진단장치의 작용과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하고 간략하게 도 4를 설명하기로 한다. On the other hand, Figure 4 is a flow chart for explaining the specific process of the stator winding defect diagnosis method according to the present invention. Since the same as the operation of the defect diagnosis apparatus described above, a detailed description thereof will be omitted and briefly described with reference to FIG. 4.

우선, 제1상 권선, 제2상 권선, 제3상 권선을 포함하는 교류전동기를 구동하는 인버터 내부에 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에 병렬로, 두 개 저항을 직렬 연결한다(100). 상기 두 저항의 연결점(중성점) n과, 교류전동기의 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn), 즉 영상전압을 측정한다(110). 이 때 전압센서에 의해 영상전압이 발생하면(즉, 영(0)이 아닌 경우)(121) 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 판정하고(130), 영상전압이 0인 경우에는(122) 결함이 없는 것이므로 계속해서 영상전압 유무를 체크하여 감시한다(123).First, in operation 100, two resistors are connected in series to both ends of a capacitor that receives a DC voltage in an inverter driving an AC motor including a first phase winding, a second phase winding, and a third phase winding. The potential difference V Sn between the connection point (neutral point) n of the two resistors and the neutral point S of the winding of the AC motor, that is, the image voltage, is measured (110). At this time, if an image voltage is generated by the voltage sensor (i.e., not zero) (121), it is determined whether the stator winding of the AC motor is defective (130), and if the image voltage is zero (122). ) Since there is no defect, the monitor continuously checks whether there is an image voltage (123).

한편, 영상전압이 발생한 경우에는 어느 상에서 결함이 발생했는지를 파악하기 위하여, 상기 저항간의 연결점 n과 제1상 권선 사이의 전위차(Van)를 측정한다(140). 측정하여,

Figure 112006073226998-PAT00015
인 경우에는(151) 제1상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고(161),
Figure 112006073226998-PAT00016
인 경우에는(152) 제2상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고(162),
Figure 112006073226998-PAT00017
인 경우에는(153) 제3상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단한다(163). Meanwhile, when the image voltage is generated, the potential difference V an between the connection point n between the resistors and the first phase winding is measured (140) to determine in which phase a defect occurs. By measuring
Figure 112006073226998-PAT00015
If (151) it is determined that a short circuit occurs in the first phase winding (161),
Figure 112006073226998-PAT00016
In case of (152) it is determined that a short circuit occurs in the second phase winding (162),
Figure 112006073226998-PAT00017
If it is (153) it is determined that a short circuit occurs in the third phase winding (163).

이상에서 본 발명을 구체적으로 실시하기 위한 실시예를 설명하였다. 그러나 이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현한 하나의 예로서 본 발명의 기술적 범위를 한정짓는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위 내지는 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.In the above, an embodiment for implementing the present invention specifically has been described. However, the embodiments described above do not limit the technical scope of the present invention as an example of implementing the technical idea of the present invention. The technical scope or scope of the present invention is to be determined by reasonable interpretation of the appended claims.

본 발명을 통해 권선 절연의 열화가 빠르게 일어나는 인버터 구동 교류전동기의 권선간 단락을 조기에 진단하여, 절연 파괴에 의한 피해를 최소화할 수 있다. 본 발명은 기존의 방법과 비교하여 다음과 같은 장점들을 갖고 있다. 1) 진동, 누설 자속 센서와 같은 고가의 센서를 필요로 하지 않기 때문에 저렴한 비용으로 진단을 행할 수 있다. 2) 세 개의 상 전압 또는 전류를 측정하지 않기 때문에 상간 측정 오차에 의한 오진단의 우려가 없다. 3) 인버터에 저항 두 개와 전압센서 한 개만 설치하면 되므로 별도의 하드웨어를 필요로 하지 않아 구성이 간단하다. 4) 고장이 일어난 상의 위치를 파악할 수 있기 때문에, 수리/보수 시간 및 인건비를 절약할 수 있으며, 두 개의 상으로 비상 운전을 행할 수 있다. According to the present invention, a short circuit between windings of an inverter-driven AC motor in which winding insulation deteriorates quickly may be diagnosed early, thereby minimizing damage due to insulation breakdown. The present invention has the following advantages over the conventional method. 1) Diagnosis can be performed at low cost because no expensive sensors such as vibration and leakage flux sensors are required. 2) Since three phase voltages or currents are not measured, there is no risk of misdiagnosis caused by phase error. 3) Since only two resistors and one voltage sensor need to be installed in the inverter, it does not require any hardware so the configuration is simple. 4) Since the location of the failed phase can be identified, repair / maintenance time and labor costs can be saved, and emergency operation can be performed with two phases.

본 발명에 따른 고장진단 기능이 내재된 인버터에 따르면, 인버터의 특화를 통한 차별화로 인버터의 경쟁력을 높여 경제적 상업적 이점을 얻을 수 있다. 인버터 사용자 입장에서는 별도의 고장 진단 장치를 사용하지 않고도 진단이 가능하기 때문에 경제적이며, 조기진단 및 위치 파악으로 운전 및 보수 점검을 보다 효율적으로 행할 수 있다. 또한 기술 선점으로 해외 기술 의존도를 낮출 수 있다.According to the inverter having a fault diagnosis function according to the present invention, it is possible to obtain economic and commercial advantages by increasing the competitiveness of the inverter by differentiation through the specialization of the inverter. Inverter users are economical because they can be diagnosed without the use of a separate fault diagnosis device, and the operation and maintenance check can be performed more efficiently with early diagnosis and location. In addition, technology preoccupation can reduce dependence on overseas technology.

Claims (9)

제1상 권선, 제2상 권선, 제3상 권선을 포함하는 교류전동기를 구동하는 인버터의 내부에 포함되는 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에 병렬 연결되는 두 개의 저항이 서로 직렬 연결되어, Two resistors are connected in series to each other in parallel across a capacitor for applying a DC voltage included in an inverter for driving an AC motor including a first phase winding, a second phase winding, and a third phase winding. 상기 두 저항의 연결점 n과, 교류전동기의 각 상 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn)를 측정하여 얻은 영상전압이 영(0)이 아닌 경우에 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 장치.It is determined whether the stator winding of the AC motor is defective when the image voltage obtained by measuring the potential difference V Sn between the connection point n of the two resistors and the neutral point S of each phase winding of the AC motor is not zero. Stator winding defect diagnosis device of an inverter-driven AC motor, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 저항 연결점 n과 제1상 권선 간의 전위차(Van)를 측정하여The method of claim 1, wherein the potential difference V an between the resistance connection point n and the first phase winding is measured.
Figure 112006073226998-PAT00018
인 경우에 제1상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00018
Is determined to be a short circuit in the first phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00019
인 경우에 제2상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00019
Is determined to have a short circuit in the second phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00020
인 경우에 제3상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 장치.
Figure 112006073226998-PAT00020
The stator winding fault diagnosis apparatus of the inverter-driven AC motor, characterized in that it is determined that a short circuit occurs in the third phase winding. 제1항에 있어서, 상기 인버터에는 The method of claim 1, wherein the inverter 상기 두 저항의 연결점 n과, 교류전동기의 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn)를 측정하는 제1전압센서가 포함되는 것을 특징으로 하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 장치.And a first voltage sensor for measuring a potential difference (V Sn ) between the connection point n of the two resistors and the neutral point S of the winding of the AC motor. 제2항에 있어서, 상기 인버터에는 The method of claim 2, wherein the inverter 상기 저항 연결점 n과 제1상 권선 간의 전위차(Van)를 측정하는 제2전압센서가 포함되는 것을 특징으로 하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 장치.And a second voltage sensor for measuring a potential difference V an between the resistance connection point n and the first phase winding. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1전압센서와 제2전압센서는 하나의 전압센서로 통합된 것을 특징으로 하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 장치.The stator winding fault diagnosis apparatus of claim 3 or 4, wherein the first voltage sensor and the second voltage sensor are integrated into one voltage sensor. 구동용 인버터 및 제1상 권선, 제2상 권선, 제3상 권선을 포함하는 교류전동기에 있어서, In an AC motor comprising a drive inverter and a first phase winding, a second phase winding, and a third phase winding, 상기 인버터의 내부에 포함되는 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에 병렬 연결되는 두 개의 저항이 서로 직렬 연결되어, The two resistors connected in parallel to both ends of the capacitor is applied in series with the DC voltage included in the inside of the inverter, 상기 두 저항이 연결된 연결점 n과, 교류전동기의 각 상 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn)를 측정하여 영상전압을 얻는 전압센서를 포함하며,And a voltage sensor measuring an electric potential difference (V Sn ) between the connection point n connected to the two resistors and the neutral point S of each phase winding of the AC motor to obtain an image voltage. 상기 영상전압이 영(0)이 아닌 경우에 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는, 인버터 구동형 교류전동기.And determining whether the stator winding of the AC motor is defective when the image voltage is not zero. 제6항에 있어서, 상기 전압센서는 The method of claim 6, wherein the voltage sensor 상기 영상전압 뿐만 아니라, 상기 저항의 연결점인 연결점 n과 제1상 권선 간의 전위차(Van)를 측정하는 것을 특징으로 하는, 인버터 구동형 교류전동기.And an electric potential difference V an between the connection point n, which is a connection point of the resistor, and the first phase winding, as well as the image voltage. 제1상 권선, 제2상 권선, 제3상 권선을 포함하는 교류전동기를 구동하는 인버터 내부에 직류 전압이 걸리는 커패시터 양단에, 직렬 연결된 같은 크기의 두 개 저항을 병렬로 연결하는 단계,Connecting two resistors of the same size connected in series to both ends of a capacitor applying a DC voltage in an inverter driving an AC motor including a first phase winding, a second phase winding, and a third phase winding; 상기 두 저항의 연결점 n과, 교류전동기의 권선의 중성점 S 사이의 전위차(VSn), 즉 영상전압을 측정하는 단계,Measuring a potential difference (V Sn ) between the connection point n of the two resistors and a neutral point S of a winding of an AC motor, that is, an image voltage, 전압센서에 의해 측정된 영상전압이 영(0)이 아닌 경우에 교류전동기의 고정자 권선에 결함이 있는지를 판단하는 단계를 포함하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 방법.Determining whether the stator winding of the AC motor is defective when the image voltage measured by the voltage sensor is not zero. 제8항에 있어서, 상기 VSn 측정 단계는, The method of claim 8, wherein the V Sn measuring step, 상기 저항간의 연결점 n과 제1상 권선 사이의 전위차(Van)를 측정하는 단계를 포함하여,Measuring a potential difference V an between the connection point n between the resistor and the first phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00021
인 경우에 제1상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00021
Is determined to be a short circuit in the first phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00022
인 경우에 제2상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하고,
Figure 112006073226998-PAT00022
Is determined to have a short circuit in the second phase winding,
Figure 112006073226998-PAT00023
인 경우에 제3상 권선에서 단락이 일어난 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 인버터구동 교류전동기의 고정자권선 결함 진단 방법.
Figure 112006073226998-PAT00023
The stator winding fault diagnosis method of the inverter-driven AC motor, characterized in that it is determined that the short circuit occurs in the third phase winding.
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