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전력변환장치의 고장 진단 장치 및 그 방법

  • 기술번호 : KST2014036740
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 전력변환장치의 고장진단장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 고장진단장치는, 3상 AC 전력을 발전하는 발전기, 각각 복수 개의 반도체 스위칭 소자로 구성되는 제1 내지 n 컨버터, 제1 내지 n 인버터, 상기 제1 내지 n 컨버터와 제1 내지 n 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 내지 n 컨버터는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 3상 AC 전력을 DC 전력으로 변환시키고, 상기 제1 내지 n 인버터는 각각 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 내지 n 컨버터의 동작과 상보적으로 동작하여 상기 DC 전력을 고정 주파수의 3상 AC 전력으로 변환하는, 전력 변환장치; 와 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3상 전류를 측정하여, 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 반도체 스위칭 소자들의 고장을 진단하고, 고장이 발생한 경우 상기 발전기에서 발전 되는 3상 AC 전력 크기를 정상상태보다 낮춰 발생하고 상기 고장이 발생한 반도체 스위칭 소자가 포함된 컨버터 또는 인버터 이외의 정상상태의 컨버터들 및 인버터들을 통해 상기 낮춰진 3상 AC 전력이 고정주파수의 AC 전력으로 변환되도록 상기 전력 변환장치를 제어하는 고장 진단 제어부를 포함한다.
Int. CL G01R 31/327 (2006.01) G01R 31/02 (2006.01) G01R 19/00 (2006.01)
CPC G01R 31/327(2013.01) G01R 31/327(2013.01) G01R 31/327(2013.01) G01R 31/327(2013.01) G01R 31/327(2013.01)
출원번호/일자 1020100081182 (2010.08.23)
출원인 아주대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1136181-0000 (2012.04.05)
공개번호/일자 10-2012-0018406 (2012.03.05) 문서열기
공고번호/일자 (20120417) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2010.08.23)
심사청구항수 19

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 아주대학교산학협력단 대한민국 경기도 수원시 영통구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이교범 대한민국 경기도 수원시 팔달구
2 고영종 대한민국 대전광역시 서구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 윤재승 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로**길 *, 덕천빌딩 *층 (역삼동)(예준국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 아주대학교산학협력단 경기도 수원시 영통구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2010.08.23 수리 (Accepted) 1-1-2010-0539685-78
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2011.06.14 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2011.07.15 수리 (Accepted) 9-1-2011-0061324-77
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.08.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0481383-83
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.10.26 수리 (Accepted) 1-1-2011-0841321-61
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.10.26 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0841320-15
7 등록결정서
Decision to grant		 2012.03.27 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2012-0179709-57
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.01.02 수리 (Accepted) 4-1-2014-5000672-13
9 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2016.09.05 수리 (Accepted) 1-1-2016-0861790-02
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
3상 AC 전력을 발전하는 발전기, 각각 복수 개의 반도체 스위칭 소자로 구성되는 제1 내지 n 컨버터, 제1 내지 n 인버터, 상기 제1 내지 n 컨버터와 제1 내지 n 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 내지 n 컨버터는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 3상 AC 전력을 DC 전력으로 변환시키고, 상기 제1 내지 n 인버터는 각각 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 내지 n 컨버터의 동작과 상보적으로 동작하여 상기 DC 전력을 고정 주파수의 3상 AC 전력으로 변환하는, 전력 변환장치; 와상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3 상 전류에 상응하는 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 이용하여 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 반도체 스위칭 소자들의 개방 고장을 진단하고, 개방 고장이 발생한 경우 상기 발전기에서 발전 되는 3상 AC 전력 크기를 정상상태보다 낮춰 발생하고 상기 개방 고장이 발생한 반도체 스위칭 소자가 포함된 컨버터 또는 인버터 이외의 정상상태의 컨버터들 및 인버터들을 통해 상기 낮춰진 3상 AC 전력이 고정주파수의 AC 전력으로 변환되도록 상기 전력 변환장치를 제어하는 고장 진단 제어부를 포함하는, 전력변환장치의 고장 진단 장치
2 2
제 1 항에 있어서,상기 고장 진단 제어부는,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3상 전류마다 정지 좌표계(Stationary Reference Frame)로 변환을 통해 2차원 전류로 변환하여 상기 정지 좌표계 상에서 전류벡터로 표현하는 좌표 변환부; 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하여 정지 좌표계에 표현된 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 구하는 전류벡터 특성 추출부; 상기 전류벡터 특성 추출부에서 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값들을 이용하여 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자의 개방고장을 진단하고, 진단결과 개방고장이 발생한 컨버터 또는 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자 중 개방고장을 발생한 반도체 스위칭 소자를, 상기 개방고장이 발생한 컨버터 또는 인버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하는 전류벡터 패턴의 각도 및 상기 개방고장을 발생한 컨버터 또는 인버터에 흐르는 3상 전류에 흐르는 전류벡터 패턴의 각도범위 정보를 구비한 반도체 스위칭 소자 고장 테이블을 이용하여 파악하는 고장 진단부; 및상기 진단결과 개방고장이 발생한 경우 상기 발전기의 3상 AC 전력을 정상상태의 경우보다 낮춰 발생하고 개방고장이 발생한 컨버터 또는 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자를 스위칭 오프 시키고, 개방고장이 발생하지 않은 정상상태의 컨버터들 및 인버터들을 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자를 스위칭 온 시키도록 상기 제어부를 제어하여 상기 낮춰진 3상 AC 전력이 고정주파수의 AC 전력으로 변환되도록 하여, 상기 개방고장이 발생하지 않은 복수개의 반도체 스위칭 소자나 발전기의 2차 고장을 예방하고 유지보수시간 동안 안정적인 운전이 이루어지도록 하는 고장 허용 제어부를 포함하는, 전력변환장치의 고장 진단 장치
3 3
제 2 항에 있어서,상기 좌표 변환부는,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3상 전류마다 아래의 수학식을 이용하여 2차원 전류로 변환하는, 전력변환장치의 고장 진단 장치
4 4
제 2 항에 있어서,상기 전류벡터 특성 추출부는,아래의 수학식을 이용하여 상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값을 구하는, 전력변환장치의 고장 진단 장치
5 5
제 2 항에 있어서,상기 전류벡터 특성 추출부는,아래의 수학식을 이용하여 상기 구해진 전류벡터 패턴의 각도를 구하는, 전력변환장치의 고장진단장치
6 6
제 2 항에 있어서,상기 고장 진단부는,상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값이 양수인 경우에 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 발생한 것으로 진단하고, 상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화가 없거나 넓이변화 값이 음수인 경우에 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 발생하지 않은 것으로 진단하는, 전력변환장치의 고장진단장치
7 7
제 2 항에 있어서,상기 낮춰진 3상 AC 전력 크기는 정상상태에서 3상 AC 전력의 2/3 크기를 갖는, 전력변환장치의 고장진단장치
8 8
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전류벡터 패턴이 원의 모양을 갖는 경우 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 없는 것을 나타내고, 상기 전류벡터 패턴이 반원 모양을 갖는 경우 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 발생한 것을 나타내는, 전력변환장치의 고장진단장치
9 9
제 8 항에 있어서,상기 전류벡터 패턴이 반원모양을 갖는 경우 고장이 발생한 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자의 위치는, 상기 구해진 전류벡터 패턴의 각도 및 개방고장을 발생한 컨버터 또는 인버터에 흐르는 3상 전류에 흐르는 전류벡터 패턴의 각도범위 정보를 구비한 반도체 스위칭 소자 고장 테이블에 의해 결정되는, 전력변환장치의 고장진단장치
10 10
3상 AC 전력을 발전하는 발전기, 각각 복수 개의 반도체 스위칭 소자로 구성되는 제1 내지 n 컨버터, 제1 내지 n 인버터, 상기 제1 내지 n 컨버터와 제1 내지 n 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 내지 n 컨버터는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 3상 AC 전력을 DC 전력으로 변환시키고, 상기 제1 내지 n 인버터는 각각 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 내지 n 컨버터의 동작과 상보적으로 동작하여 상기 DC 전력을 고정 주파수의 3상 AC 전력으로 변환하는, 전력 변환장치의 고장 진단 방법에 있어서, 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하는 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 이용하여 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 반도체 스위칭 소자들의 개방고장을 진단하는 단계; 와상기 개방 고장이 발생한 경우 상기 발전기에서 발전 되는 3상 AC 전력 크기를 정상상태보다 낮춰 발생하고 상기 개방고장이 발생한 반도체 스위칭 소자가 포함된 컨버터 또는 인버터 이외의 정상상태의 컨버터들 및 인버터들을 통해 상기 낮춰진 3상 AC 전력이 고정주파수의 AC 전력으로 변환되도록 하여, 상기 정상상태의 컨버터들 및 인버터들 내의 반도체 스위칭 소자들이나 발전기의 2차 고장을 예방하고 유지보수시간 동안 안정적인 운전이 이루어지도록 상기 전력 변환장치를 제어하는 단계를 포함하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
11 11
제 10 항에 있어서,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하는 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 이용하여 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 반도체 스위칭 소자들의 개방고장을 진단하는 단계는,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 컨버터 각각에 흐르는 3상 전류마다 정지 좌표계(Stationary Reference Frame)로 변환을 통해 2차원 전류로 변환하여 상기 정지 좌표계 상에서 전류벡터로 표현하는 단계; 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 컨버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하여 정지 좌표계에 표현된 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 구하는 단계; 상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값들을 이용하여 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자의 개방고장을 진단하는 단계; 및 상기 진단결과 개방고장이 발생한 컨버터 또는 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자 중 개방고장을 발생한 반도체 스위칭 소자의 위치를, 상기 개방고장이 발생한 컨버터 또는 인버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하는 전류벡터의 각도 및 상기 개방고장을 발생한 컨버터 또는 인버터에 흐르는 3상 전류에 흐르는 전류벡터 패턴의 각도범위 정보를 구비한 반도체 스위칭 소자 고장 테이블을 이용하여 파악하는 단계를 포함하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
12 12
제 11 항에 있어서,상기 개방 고장이 발생한 경우 상기 발전기에서 발전 되는 3상 AC 전력 크기를 정상상태보다 낮춰 발생하고 상기 개방고장이 발생한 반도체 스위칭 소자가 포함된 컨버터 또는 인버터 이외의 정상상태의 컨버터들 및 인버터들을 통해 상기 낮춰진 3상 AC 전력이 고정주파수의 AC 전력으로 변환되도록 하여, 상기 정상상태의 컨버터들 및 인버터들 내의 반도체 스위칭 소자들이나 발전기의 2차 고장을 예방하고 유지보수시간 동안 안정적인 운전이 이루어지도록 상기 전력 변환장치를 제어하는 단계는,상기 진단결과 개방고장이 발생한 경우 상기 발전기의 3상 AC 전력을 정상상태의 경우보다 낮춰 발생하는 단계; 와상기 개방고장이 발생한 컨버터 또는 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자를 스위칭 오프 시키고, 개방고장이 발생하지 않은 정상상태의 컨버터들 및 인버터들을 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자를 스위칭 온 시키도록 상기 제어부를 제어하여 상기 낮춰진 3상 AC 전력이 고정주파수의 AC 전력으로 변환되도록 하는 단계를 포함하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
13 13
제 11 항에 있어서,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 컨버터 각각에 흐르는 3상 전류마다 정지 좌표계(Stationary Reference Frame)로 변환을 통해 2차원 전류로 변환하여 상기 정지 좌표계 상에서 전류벡터로 표현하는 단계는,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 컨버터 각각에 흐르는 3상 전류마다 아래의 수학식을 이용하여 2차원 전류로 변환하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
14 14
제 11 항에 있어서,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 컨버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하여 정지 좌표계에 표현된 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 구하는 단계는,아래의 수학식을 이용하여 상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값을 구하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
15 15
제 11 항에 있어서,상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 컨버터 각각에 흐르는 3상 전류에 상응하여 정지 좌표계에 표현된 전류벡터 패턴의 넓이변화 값 및 각도를 구하는 단계는,아래의 수학식을 이용하여 상기 구해진 전류벡터 패턴의 각도를 구하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
16 16
제 11 항에 있어서,상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값들을 이용하여 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자의 개방고장을 진단하는 단계는,상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화 값이 양수인 경우에 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 발생한 것으로 진단하고, 상기 구해진 전류벡터 패턴의 넓이변화가 없거나 넓이변화 값이 음수인 경우에 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 발생하지 않은 것으로 진단하는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
17 17
제 11 항에 있어서,상기 낮춰진 3상 AC 전력 크기는 정상상태에서 3상 AC 전력의 2/3 크기를 갖는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
18 18
제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전류벡터 패턴이 원의 모양을 갖는 경우 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 없는 것을 나타내고, 상기 전류벡터 패턴이 반원 모양을 갖는 경우 상기 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자에 고장이 발생한 것을 나타내는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
19 19
제 18 항에 있어서,상기 전류벡터 패턴이 반원모양을 갖는 경우 고장이 발생한 제1 내지 n 컨버터 및 제1 내지 n 인버터를 구성하는 복수 개의 반도체 스위칭 소자의 위치는, 상기 구해진 전류벡터 패턴의 각도 및 개방고장을 발생한 컨버터 또는 인버터에 흐르는 3상 전류에 흐르는 전류벡터 패턴의 각도범위 정보를 구비한 반도체 스위칭 소자 고장 테이블에 의해 결정되는, 전력변환장치의 고장 진단 방법
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1 지식경제부 영남대학교 전력산업융합원천기술개발사업 3상 AC/DC/AC 컨버터의 고장진단 및 고장허용 제어기술 개발