비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출장치 및 방법
Fault detection apparatus and method of six-phase permanent magnet synchronous motor using DC current
특허 요약
본 발명은 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법은 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 abc 3상 권선이나 uvw 3상 권선에 연결되는 제1인버터나 제2인버터의 직류단 전류(i dc )을 감지하는 단계와, 직류단 전류에서 직류성분을 제거하여 d축 전류를 발생시키는 HPF 수행 단계와, d축 전류의 위상을 지연시켜 q축 전류를 발생시키는 APF 수행 단계와, d축 전류와 q축 전류를 이용해 전류 최대값를 산출하는 단계와, 전류 최대값003e#0이면 직류단 전류에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단하는 단계를 포함한다.
청구항
번호청구항
1

abc 3상 권선과 uvw 3상 권선이 30도(degree)의 위상차를 갖도록 배치되는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기와, 상기 abc 3상 권선과 연결되어 직류 전원과 병렬로 연결된 DC 링크 커패시터에서 평활된 직류를 3상 전류(ia,ib,ic)로 변환시켜 abc 3상 권선으로 공급하는 제1인버터와,상기 uvw 3상 권선과 연결되어 DC 링크 커패시터에서 평활된 직류를 3상 전류(iu,iv,iw)로 변환시켜 uvw 3상 권선으로 공급하는 제2인버터와,상기 제1인버터의 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단한 후 제1인버터의 맥동 전류와 맥동 전류에 의해 변화되는 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)를 이용해 제1인버터의 개방 고장을 검출하는 제1고장 검출기와,상기 제2인버터의 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단한 후 제2인버터의 맥동 전류와 맥동 전류에 의해 변화되는 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)를 이용해 제2인버터의 개방 고장을 검출하는 제2고장 검출기를 포함하고, 상기 제1고장 검출기와 상기 제2고장 검출기는 각각 제1인버터나 제2인버터의 직류단 전류(idc)를 수신받아 고역통과 필터링(high pass filtering)함에 의해 직류성분을 저감시켜 d축 전류(isdc_ds)를 발생시키는 HPF(high pass filter)와, 상기 d축 전류(isdc_ds)를 전역통과 필터링(all pass filtering)함에 의해 위상을 지연시켜 q축 전류(isdc_qs)를 발생시키는 APF(all pass filter)와,상기 d축 전류(isdc_ds)와 q축 전류(isdc_qs)를 이용해 전류 최대값(idc_peak)을 산출한 후 산출된 전류 최대값(idc_peak)을 이용해 제1인버터나 제2인버터의 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단한 후 제1인버터나 제2인버터의 맥동 전류와 맥동 전류에 의해 변화되는 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)나 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)를 이용해 제1인버터의 a상, b상 및 c상이나 제2인버터의 u상, v상 및 w상의 개방 고장을 검출하거나 a상 스위치부, b상 스위치부 및 c상 스위치부나 제2인버터의 u상 스위치부, v상 스위치부 및 w상 스위치부에 각각 포함되는 상단 스위치와 하단 스위치의 개방 고장을 검출하는 고장 검출기 제어기를 포함하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출장치.

2

제1항에 있어서,상기 제1인버터는 비대칭 6상 영구자석의 a상 권선에 연결되는 a상 스위치부부와,상기 비대칭 6상 영구자석의 b상 권선에 연결되는 b상 스위치부부와,상기 비대칭 6상 영구자석의 c상 권선에 연결되는 c상 스위치부부를 포함하며, 상기 a상 스위치부부, b상 스위치부부 및 c상 스위치부부는 각각 상단 스위치와 하단 스위치가 서로 직렬로 연결되는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출장치.

3

제1항에 있어서,상기 제2인버터는 비대칭 6상 영구자석의 u상 권선에 연결되는 u상 스위치부부와,상기 비대칭 6상 영구자석의 v상 권선에 연결되는 v상 스위치부부와,상기 비대칭 6상 영구자석의 w상 권선에 연결되는 w상 스위치부부를 포함하며, 상기 u상 스위치부부, v상 스위치부부 및 w상 3스위치부는 각각 상단 스위치와 하단 스위치가 서로 직렬로 연결되는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출장치.

4

삭제

5

제1항에 있어서,상기 고장 검출기 제어기는 상기 전류 최대값(idc_peak)을 수학식, 를 이용해 산출하며,상기 isdc_ds는 d축 전류이며 isdc_qs는 q축 전류인 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출장치.

6

비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 abc 3상 권선이나 uvw 3상 권선에 연결되는 제1인버터나 제2인버터의 직류단 전류(idc)을 감지하는 단계와,상기 직류단 전류(idc)에서 직류성분을 제거하여 d축 전류(isdc_ds)를 발생시키는 HPF 수행(High Pass Filtering) 단계와,상기 d축 전류(isdc_ds)의 위상을 지연시켜 q축 전류(isdc_qs)를 발생시키는 APF 수행(All Pass Filtering) 단계와,상기 d축 전류(isdc_ds)와 q축 전류(isdc_qs)를 이용해 전류 최대값(idc_peak)을 산출하는 단계와,상기 전류 최대값(idc_peak)003e#0이면 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단하는 단계를 포함하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

7

제6항에 있어서,상기 d축 전류(isdc_ds)와 q축 전류(isdc_qs)를 이용해 전류 최대값(idc_peak)을 산출하는 단계는 수학식, 를 이용해 산출하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

8

제6항에 있어서,상기 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단하는 단계는 상기 전류 최대값(idc_peak)003e#0인지를 확인하는 단계와,상기 전류 최대값(idc_peak)003e#0이면 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단하는 단계와,상기 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 비정상(fault)으로 진단되면 제1인버터나 제2인버터의 맥동 전류와 맥동 전류에 의해 변화되는 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)나 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)를 이용해 제1인버터나 제2인버터의 개방 고장을 진단하는 단계를 포함하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

9

제8항에 있어서,상기 제1인버터나 제2인버터의 개방 고장을 진단하는 단계는 제1인버터나 제2인버터의 맥동 전류와 맥동 전류에 의해 변화되는 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)나 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)를 이용해 제1인버터의 a상, b상 및 c상이나 제2인버터의 u상, v상 및 w상의 개방 고장을 검출하거나 제1인버터의 a상 스위치부, b상 스위치부 및 c상 스위치부에 각각 포함되는 상단 스위치나 하단 스위치의 개방 고장인지 제2인버터의 u상 스위치부, v상 스위치부 및 w상 스위치부에 각각 포함되는 상단 스위치와 하단 스위치의 개방 고장인지를 진단하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

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제8항에 있어서,상기 제1인버터나 제2인버터의 개방 고장을 진단하는 단계는 제1인버터나 제2인버터의 맥동 전류가 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 전기각 기준으로 2배이고 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)나 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)가 0(zero)이면 제1인버터의 a상, b상 및 c상이나 제2인버터의 u상, v상 및 w상의 개방 고장으로 진단하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

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제8항에 있어서,상기 제1인버터나 제2인버터의 개방 고장을 진단하는 단계는 제1인버터나 제2인버터의 맥동 전류가 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 전기각 기준으로 1배이고 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)나 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)가 음극의 반주기로 감지되면 제1인버터의 a상 스위치부, b상 스위치부나 c상 스위치부에 각각 포함되는 상단 스위치의 개방 고장이거나 제2인버터의 u상 스위치부, v상 스위치부나 w상 스위치부에 각각 포함되는 상단 스위치의 개방 고장으로 진단하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

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제6항에 있어서,상기 제1인버터나 제2인버터의 개방 고장을 진단하는 단계는 제1인버터나 제2인버터의 맥동 전류가 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 전기각 기준으로 1배이고 제1인버터의 3상 전류(ia,ib,ic)나 제2인버터의 3상 전류(iu,iv,iw)가 양극의 반주기로 감지되면 제1인버터의 a상 스위치부, b상 스위치부나 c상 스위치부에 각각 포함되는 하단 스위치의 개방 고장이거나 제2인버터의 u상 스위치부, v상 스위치부나 w상 스위치부에 각각 포함되는 하단 스위치의 개방 고장으로 진단하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

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제10항, 제11항 및 제12항 어느 한 항에 있어서,상기 맥동 전류는 전기각 기준으로 주파수나 주기의 크기를 비교하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.

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제6항에 있어서,상기 직류단 전류(idc)에 맥동 전류가 발생되어 직류단 전류가 변화되면 비정상(fault)으로 진단하는 단계에서 전류 최대값(idc_peak)003e#0이 아니면 정상(normal)으로 진단하는 단계를 수행하며, 상기 정상(normal)으로 진단하는 단계는 전류 최대값(idc_peak)003e#0이 아니면 제1인버터나 제2인버터의 정상 동작으로 진단하는 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 직류단 전류를 이용한 고장검출방법.