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표제지

목차

국문요약 9

제Ⅰ장 서론 10

제Ⅱ장 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 수학적 모델링 12

2.1. 6상 영구자석 전동기의 구조 및 특성 12

2.2. 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 전류제어 기법 13

2.3. 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 전압 및 토크 방정식 15

제Ⅲ장 정지 좌표계 dq축 전류 기반 고장검출 알고리즘 18

3.1. 인버터의 상별 스위치 비개방 고장에 의한 전류 분석 19

3.2. 인버터의 상별 스위치 개방 고장에 의한 전류 분석 21

가. A상 개방에 따른 고장 전류 22

나. B상 개방에 따른 고장 전류 23

다. C상 개방에 따른 고장 전류 24

3.3. 제안한 고장검출 알고리즘 25

제Ⅳ장 실험 및 고찰 28

4.1. 실험장치의 구성 28

4.2. 실험결과 29

가. 상별 스위치 개방에 따른 고장 전류 분석 29

나. 상별 스위치 개방 고장검출 알고리즘 분석 38

제Ⅴ장 결론 44

참고문헌 45

ABSTRACT 48

표목차

표 3.1. 고장 요소 분석 18

표 4.1. 비대칭 6상 영구자석 동기전동기 구동 시스템의 사양 29

그림목차

그림 2.1. 비대칭 6상 영구자석 동기전동기의 듀얼 3상 PWM 인버터 12

그림 2.2. 6상 영구자석 동기전동기의 구조 (a) 비대칭형 (b) 대칭형 13

그림 2.3. VSD 전류 제어 블록도 14

그림 2.4. 듀얼 dq축 전류 제어 블록도 14

그림 3.1. 듀얼 3상 PWM 인버터의 상(pole)별 스위치 개방 고장 21

그림 3.2. 제안한 고장검출 알고리즘 블록도 25

그림 3.3. 정지 좌표계 dq축 전류를 이용한 고장검출 흐름도 26

그림 4.1. 실험장치 28

그림 4.2. 정상상태에서의 실험 파형(abc상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 30

그림 4.3. 정상상태에서의 실험 파형(uvw상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 31

그림 4.4. A상 스위치 개방 고장 발생 시 실험 파형(abc상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 32

그림 4.5. A상 스위치 개방 고장 발생 시 실험 파형(uvw상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 33

그림 4.6. B상 스위치 개방 고장 발생 시 실험 파형(abc상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 34

그림 4.7. B상 스위치 개방 고장 발생 시 실험 파형(uvw상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 35

그림 4.8. C상 스위치 개방 고장 발생 시 실험 파형(abc상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 36

그림 4.9. C상 스위치 개방 고장에 따른 실험 파형(uvw상) (a) 상전류 (b) 정지 좌표계 dq축 전류 (c) 동기 좌표계 dq축 전류 37

그림 4.10. 상별 개방 고장 시 전류 분석 (a) A상 개방 고장 (b) B상 개방 고장 (c) C상 개방 고장 40

그림 4.11. 승산값 및 상전류의 FFT 결과 40

그림 4.12. 상별 고장검출 결과 (a) A상 개방 고장 (b) B상 개방 고장 (c) C상 개방 고장 42

그림 4.13. 과도상태 시 고장검출 결과 (a) A상 개방 고장 (b) B상 개방 고장 (c) C상 개방 고장 43

초록보기

 본 논문은 비대칭 6상 영구자석 동기전동기 구동을 위해 듀얼 인버터를 적용하여 제어 동작을 수행하는 과정에서 전력변환장치의 고장이 발생하였을 때, 정지 좌표계 dq축 전류의 승산값과 저역통과필터를 이용하여 듀얼 인버터의 스위치 개방 고장을 검출하는 기법을 제안한다. 일반적으로 다상 전동기는 3상 전동기 대비 동일 출력 기준 상전류 및 토크 리플이 감소한다는 특징을 가지고 있으며 스위치 개방 고장 발생 시에도 연속적인 출력 특성을 얻을 수 있어 고장검출에 따른 허용 운전 기법을 적용할 수 있는 용이한 시스템이다. 이에 다상 전동기 자체의 자기적 및 기계적 고장 원인 이외에 듀얼 인버터를 구성하는 스위치의 고장으로 운전 특성의 저하에 미치는 영향을 줄이고 지속적이고 안정적인 구동을 하는 데 목적이 있다.

제안한 고장검출 방법은 상별 스위치 개방 고장이 발생하였을 때 고장검출을 위한 기준값으로 정지 좌표계 dq축 전류를 승산한 후 저역통과필터를 통과시킨 직류 성분과 이의 변화율로 고장을 판별하였다. 이를 통해 정상 및 과도상태 운전에서도 안정적인 상별 스위치 개방 고장 검출이 될 수 있도록 구현하였다.

본 논문에서 제안한 정지 좌표계 dq축 전류 승산 동작과 저역통과필터를 이용한 고장검출 알고리즘은 다수의 실험을 통해 신뢰성 및 타당성을 입증하였다.

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