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인버터 기반의 3상 교류 전동기의 구동 시스템에 채용되어 인버터 내부의 다중 반도체 스위치 소자의 개방 고장부를 판별하기 위한 시스템으로서,직류 전원으로부터의 DC 전압을 입력받아 상기 3상 교류 전동기의 구동을 위한 AC 전압으로 변환해주며, 내부의 다중 반도체 스위치 소자의 온/오프 동작에 의해 3상 교류 전동기의 동작을 제어하는 인버터와;상위 계층으로부터 입력받은 전압을 인버터 구동을 위한 전압으로 변환해주며, 상기 인버터 내부의 다중 반도체 스위치 소자의 게이트를 구동하는 게이트 드라이브와;상기 인버터로부터 출력되어 상기 3상 교류 전동기로 입력되는 전압 및 전류 신호(아날로그 신호)를 피드백(feedback) 받아 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기와;상기 아날로그/디지털 변환기로부터의 출력신호를 입력받아 처리하고, 처리 결과를 바탕으로 상기 인버터의 고장 여부를 진단하며, 고장 발생으로 진단된 경우 인버터 내부의 다중 반도체 스위치 소자의 개방 고장부를 판별하는 디지털 신호 처리기(DSP); 및상기 디지털 신호 처리기를 통해 제어된 시스템을 모니터링하며, 고장 발생시 상기 디지털 신호 처리기에 의한 고장 진단 여부 및 고장 발생 부위를 모니터 화면에 표시하는 호스트 컴퓨터를 포함하고,상기 디지털 신호 처리기는 인버터 내부의 다중 반도체 스위치 소자의 개방 고장부를 판별함에 있어서, 인버터의 다중 스위치의 개방 고장 유형을 그룹화하여 설정하는 고장 그룹 검출 기법과, 매 샘플 주기마다 검출 변수(detection variable)를 계산하여 실시간으로 인버터의 다중 스위치 개방 고장부를 판별하는 무빙 윈도우 기법을 적용하여 다중 반도체 스위치 소자의 개방 고장부를 판별하되,상기 3상 교류 전동기의 각 상(phase)의 순시 전류의 평균치의 절대값(│ia,avg│, │ib,avg│, │ic,avg│)이 모두 미리 설정된 임계값(Kth) 미만인지의 여부를 판별하고;상기 임계값(Kth) 미만인지의 여부 판별에서, 각 상의 순시 전류의 평균치의 절대값(│ia,avg│, │ib,avg│, │ic,avg│)이 모두 임계값(Kth) 미만이면 고장 그룹 2로 판정하고, 고장 그룹 2 내에서 해당 고장 스위치를 판별하기 위한 후속 과정을 진행하며;상기 임계값(Kth) 미만인지의 여부 판별에서, 각 상의 순시 전류의 평균치의 절대값(│ia,avg│, │ib,avg│, │ic,avg│) 중 어느 하나라도 임계값 미만이 아니면, 제로 전류(zero current)가 1인지를 판별하고; 상기 제로 전류(zero current)가 1인지의 판별에서, 제로 전류(zero current)가 1이면 고장 그룹 1로 판정하고, 고장 그룹 1 내에서 해당 고장 스위치를 판별하기 위한 후속 과정을 진행하며; 상기 제로 전류(zero current)가 1인지의 판별에서, 제로 전류가 1이 아니면 고장 그룹 3,4로 판정하고, 고장 그룹 3 또는 4 내에서 해당 고장 스위치를 판별하기 위한 후속 과정을 각각 진행하는 것을 특징으로 하는 인버터의 다중 스위치 개방 고장부 판별 시스템
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제1항에 있어서,상기 인버터의 출력단과 상기 3상 교류 전동기의 입력단 사이에는 상기 인버터 기반의 3상 교류 전동기의 구동 시스템에 설정값 이상의 과전압 또는 과전류가 흐를 경우 3상 교류 전동기로 공급되는 전압 및 전류를 차단함으로써 3상 교류 전동기를 보호하는 안전 회로부가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터의 다중 스위치 개방 고장부 판별 시스템
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인버터 기반의 3상 교류 전동기의 구동 시스템에 채용되어 인버터 내부의 다중 반도체 스위치 소자의 개방 고장부를 판별하기 위한 방법으로서,a) 사전 준비 단계로서, 인버터의 다중 스위치의 개방 고장 유형을 그룹화하여 설정하고, 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 통해 각 그룹의 고장 유형에 대한 전류 파형 데이터를 획득하여 메모리에 저장하는 단계;b) 제어부가 인버터 스위치의 개방 고장 발생 여부를 인버터의 측정 전압 또는 전류 파형 데이터와 고장 진단 알고리즘을 바탕으로 판별하는 단계; c) 인버터 스위치의 개방 고장이 발생한 것으로 판별된 경우, 제어부가 상기 메모리에 저장된 데이터를 바탕으로 고장 그룹을 검출하는 단계; 및 d) 검출된 고장 그룹을 바탕으로 제어부가 매 샘플 주기마다 검출 변수 (detection variable)를 계산하여 실시간으로 인버터의 다중 스위치 개방 고장부를 판별하는 무빙 윈도우(moving window) 기법을 적용하여 인버터의 다중 스위치의 고장 발생부를 판별하는 단계를 포함하고,상기 단계 c)에서의 고장 그룹 검출 및 단계 d)에서의 인버터의 다중 스위치의 고장 발생부를 판별하는 과정은,cd-1) 상기 3상 교류 전동기의 각 상(phase)의 순시 전류의 평균치의 절대값(│ia,avg│, │ib,avg│, │ic,avg│)이 모두 미리 설정된 임계값(Kth) 미만인지의 여부를 판별하는 단계;cd-2) 상기 단계 cd-1)의 판별에서, 각 상의 순시 전류의 평균치의 절대값(│ia,avg│, │ib,avg│, │ic,avg│)이 모두 임계값(Kth) 미만이면 고장 그룹 2로 판정하고, 고장 그룹 2 내에서 해당 고장 스위치를 판별하기 위한 후속 과정을 진행하는 단계;cd-3) 상기 단계 cd-1)의 판별에서, 각 상의 순시 전류의 평균치의 절대값(│ia,avg│, │ib,avg│, │ic,avg│) 중 어느 하나라도 임계값 미만이 아니면, 제로 전류(zero current)가 1인지를 판별하는 단계; cd-4) 상기 단계 cd-3)의 판별에서, 제로 전류(zero current)가 1이면 고장 그룹 1로 판정하고, 고장 그룹 1 내에서 해당 고장 스위치를 판별하기 위한 후속 과정을 진행하는 단계; 및cd-5) 상기 단계 cd-3)의 판별에서, 제로 전류가 1이 아니면 고장 그룹 3,4로 판정하고, 고장 그룹 3 또는 4 내에서 해당 고장 스위치를 판별하기 위한 후속 과정을 각각 진행하는 단계를 포함하는 인버터의 다중 스위치 개방 고장부 판별 방법
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제3항에 있어서,상기 단계 b)에서 상기 고장 진단 알고리즘은,b-1) 상기 3상 교류 전동기의 각 상의 전류 실효값(root mean square; RMS)(iarms, ibrms, icrms)을 계산하는 단계;b-2) 상기 계산된 각 상의 전류 실효값(iarms, ibrms, icrms)을 바탕으로 각 상의 정규화된 전류 실효값(normalized RMS current)(ian, ibn, icn)을 계산하는 단계;b-3) 상기 계산된 각 상의 정규화된 전류 실효값(ian, ibn, icn)과 미리 설정된 임계값(threshold value; Kth)을 비교하여 고장 발생을 검출 및 카운팅하는 단계; 및b-4) 상기 고장 발생 카운팅 값이 미리 설정된 값 이상이면, 고장 상태로 판별하는 단계를 포함하는 인버터의 다중 스위치 개방 고장부 판별 방법
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