KR101478658B1 - Diagnosis apparatus for Power Converter Module and Method thereof - Google Patents

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Abstract

원자로 제어봉 제어 계통 코일에 전원을 공급하는 전력변환장치(Power Converter Module)의 진단장치가 제공된다.
본 발명에 따른 PCM 진단장치는 교류 전압을 받아 직류 전압으로 정류하기 위한 복수의 전력소자(SCR)로 구성된 정류 회로와, 원자로 제어봉에 설치된 코일에 과도 전압 및 역기전력이 인가되는 것을 방지하기 위한 다수의 수동 소자로 구성된 보호 회로 및 다수의 인덕터를 포함하는 전력변환장치를 진단하는 장치에 있어서,
상기 수동 소자를 구성하는 저항 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 임피던스(이하, 제1 파라미터)를 계측하는 제1 계측부와, 상기 전력소자의 G-K(Gate-Cathode) 저항, 절연저항, 순방향 및 역방향 저항, 누설 전류 및 유지 전류(이하, 제2 파라미터)를 계측하는 제2 계측부와, 상기 인덕터에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 이용하여 임피던스 (이하, 제3 파라미터)를 계측하는 제3 계측부와, 상기 제1 계측부 내지 상기 제3 계측부에서 측정된 파라미터들 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 전력변환장치 내부 소자의 이상 여부를 진단하는 진단부를 포함한다.There is provided a diagnostic device for a power converter module that supplies power to a reactor control rod control system coil.
The PCM diagnosing apparatus according to the present invention includes a rectifying circuit composed of a plurality of power devices (SCR) for receiving an AC voltage and rectifying the AC voltage into a DC voltage, and a plurality of rectifying circuits for preventing a transient voltage and a back electromotive force from being applied to the coils 1. An apparatus for diagnosing a power conversion apparatus including a plurality of inductors,
A first measuring section for measuring a voltage across the resistor constituting the passive element and measuring an impedance (hereinafter referred to as a first parameter) by using the measured voltage; and a first measuring section for measuring a gate- (Hereinafter referred to as " second parameter ") for measuring a current flowing through the inductor and measuring an impedance (hereinafter referred to as " second parameter " And a diagnostic unit for diagnosing an abnormality in the power inverter using at least one of the parameters measured by the first measuring unit and the third measuring unit.

Description

PCM 진단장치{Diagnosis apparatus for Power Converter Module and Method thereof}[0001] The present invention relates to a PCM diagnostic apparatus,

본 발명은 원자로 제어봉 제어 계통 코일에 전원을 공급하는 전력변환 장치의 진단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력변환장치(PCM) 내부의 전력소자(SCR) 및 수동소자를 자동으로 진단하여 문제되는 소자에 대한 진단정보를 제공함으로써, PCM 내부 소자의 수명관리, 성능진단 및 적기 교체를 위한 기술자료를 제공할 수 있는 PCM 진단장치에 관한 것이다.The present invention relates to a diagnosis apparatus for a power conversion apparatus that supplies power to a reactor control rod control system coil, and more particularly to a diagnostic apparatus for automatically diagnosing a power device (SCR) and a passive element in a power conversion apparatus The present invention relates to a PCM diagnostic apparatus capable of providing technical data for life management, performance diagnosis, and timely replacement of internal elements of a PCM by providing diagnostic information on the devices.

원자력 발전은 기본적으로 원자로 내에서 핵분열 반응을 일으켜 이때 발생되는 열에너지를 이용하여 증기를 생성시키고 이 증기로 터빈을 구동하여 전기를 공급하는 것이다.Nuclear power generation basically generates a fission reaction in the reactor, using the heat energy generated at this time to generate steam, and the steam is used to drive the turbine to supply electricity.

이러한 원자로 내에는 핵분열 반응을 제어하기 위하여 복수 개의 제어봉이 설치된다. 상기 제어봉은 핵분열 반응의 중개를 하는 열중성자를 흡수하기 쉬운 붕소, 카드뮴, 하프늄 등을 스테인리스 강 또는 알루미늄으로 피복하여 제작된다. 이러한 제어봉을 노심에 넣으면 열중성자가 흡수되어 노의 반응온도가 낮아지고, 반대로 상기 제어봉을 빼면 노의 반응온도가 높아진다. Within the reactor, a plurality of control rods are installed to control the fission reaction. The control rod is fabricated by coating stainless steel or aluminum with boron, cadmium, hafnium or the like, which is easy to absorb thermal neutrals mediating a fission reaction. When the control rod is inserted into the core, the thermal neutrons are absorbed to lower the reaction temperature of the furnace, and when the control rod is removed, the reaction temperature of the furnace increases.

도 1을 참조하여, 제어봉을 제어하기 위한 일반적인 제어봉 제어계통에 대하여 설명한다. A general control rod control system for controlling the control rods will be described with reference to Fig.

제어봉(30)의 주위에는 복수의 코일이 설치되고 상기 코일의 내부에는 자성체가 설치된다. 그리고 상기 제어봉(30)은 자성체에 연결되고 코일에 전류를 흘려주면 자성체가 움직이면서 제어봉을 위 또는 아래 방향으로 이동시킨다.A plurality of coils are provided around the control rod 30, and a magnetic body is provided inside the coils. The control rod 30 is connected to a magnetic body, and when a current is supplied to the coil, the magnetic body moves and moves the control rod in the up or down direction.

이때, 주제어부(40)의 제어신호를 받아 제어봉에 구동전류를 흘려주는 역할을 하는 것이 전력함(10)이다. 또한, 전력함(10)에는 적당한 시기에 구동신호를 주도록 하는 복수의 전자카드 유닛(20)이 연결된다. 즉, 전자카드 유닛(20)은 전력함(10)과 각종 신호를 주고받으며 제어봉(30)으로 적당한 시기에 적당한 전류를 흘려주도록 한다. 여기서, 전력함(10)은 전술한 전력변환장치(PCM)와 동일한 역할을 수행하는 것으로서, 이하에서는 전력함과, PCM, 또는 전력변환장치를 혼용하여 사용하도록 한다. At this time, the power box 10 receives the control signal of the main controller 40 and feeds the driving current to the control rod. In addition, a plurality of electronic card units 20 are connected to the power box 10 so as to give a drive signal at an appropriate time. That is, the electronic card unit 20 exchanges various signals with the power box 10, and allows the control rod 30 to flow an appropriate current at a proper time. Here, the power box 10 plays the same role as the above-described power conversion device (PCM). Hereinafter, a power box, a PCM, or a power conversion device is used in combination.

한편, 원자력 발전소의 모든 시설은 안전성이 최우선이므로 사고를 미연에 방지하기 위한 조치가 필요하다. 특히, 원자력 발전소에서 핵연료의 반응을 제어하는 제어봉 제어계통은 원자력 발전소의 핵심시설로서 고장이나 오동작을 방지하고 제대로 동작하는지 사전에 검사할 필요가 있다.On the other hand, all facilities of nuclear power plants require safety measures to prevent accidents in advance. In particular, the control rod control system, which controls the reaction of nuclear fuel in nuclear power plants, is a core facility of a nuclear power plant, and it is necessary to prevent malfunction or malfunction and to check beforehand whether it works properly.

특히, 제어봉에 구동전류를 흘려주는 역할을 하는 전력함(10)을 구성하는 내부 소자가 불량인 경우, 제어봉 구동코일에 과도한 또는 부족한 전원이 인가되거나, 제어봉 제어 자체가 불가능하거나, 제어봉 떨어짐, 및 원자로 트립(reactor trip)과 같은 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전력함의 여러 성능진단 요소들을 측정, 분석하여 전력함 내부 소자의 문제발생 여부를 진단할 수 있는 진단 기술의 개발이 필요한 실정이다.Particularly, when internal elements constituting the power box 10 serving as a driving current for flowing the control rod are defective, excessive or insufficient power is applied to the control rod drive coil, control rod control itself is impossible, Problems such as a reactor trip may occur. Therefore, it is necessary to develop a diagnostic technology that can diagnose the problem of the internal elements of the power box by measuring and analyzing various performance diagnostic elements of the power box.

(0001)등록실용신안공보 제20-0206551, 원자로 제어봉구동장치의 실시간 제어 및 감시시스템(2000.10.02)(0001) Registration Utility Model No. 20-0206551, Real-time control and monitoring system of reactor control rod driving device (Oct. 2000) (0002)등록특허공보 제10-0603216, 원자로 제어봉 구동장치 제어기기용 전력변환모듈의 고장검출방법(2006.07.13)(0002) Patent Registration No. 10-0603216, Method of detecting a failure of a power conversion module for a reactor control rod drive unit controller (2006.07.13)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 원자로 제어봉에 구동전류를 제공하는 전력변환장치를 구성하는 여러 성능진단 요소들을 측정, 분석하여 전력함 내부 소자의 노후화 진행 정도와 최적의 교체주기 계획 수립에 필요한 기술자료를 제공할 수 있는 전력함 진단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art described above, it is an object of the present invention to measure and analyze various performance diagnostic elements constituting a power conversion device for providing a drive current to a reactor control rod, It is an object of the present invention to provide a power tank diagnostic device capable of providing technical data necessary for planning.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 PCM 진단장치는 교류 전압을 받아 직류 전압으로 정류하기 위한 복수의 전력소자(SCR)로 구성된 정류 회로와, 원자로 제어봉에 설치된 코일에 과도 전압 및 역기전력이 인가되는 것을 방지하기 위한 다수의 수동 소자로 구성된 보호 회로 및 다수의 인덕터를 포함하는 전력함을 진단하는 장치에 있어서,According to an aspect of the present invention, there is provided a PCM diagnostic apparatus comprising: a rectifier circuit including a plurality of power devices (SCR) for receiving an AC voltage and rectifying the DC voltage into a DC voltage; An apparatus for diagnosing a power box comprising a plurality of inductors, a protection circuit including a plurality of passive elements for preventing a transient voltage and a back electromotive force from being applied,

상기 수동 소자를 구성하는 저항 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 임피던스(이하, 제1 파라미터)를 계측하는 제1 계측부와, 상기 전력소자의 G-K(Gate-Cathode) 저항, 절연저항, 순방향 및 역방향 저항, 누설 전류 및 유지 전류(이하, 제2 파라미터)를 계측하는 제2 계측부와, 상기 인덕터에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 이용하여 임피던스 (이하, 제3 파라미터)를 계측하는 제3 계측부와, 상기 제1 계측부 내지 상기 제3 계측부에서 측정된 파라미터들 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 전력함 내부 소자의 이상 여부를 진단하는 진단부를 포함한다.A first measuring section for measuring a voltage across the resistor constituting the passive element and measuring an impedance (hereinafter referred to as a first parameter) by using the measured voltage; and a first measuring section for measuring a gate- (Hereinafter referred to as " second parameter ") for measuring a current flowing through the inductor and measuring an impedance (hereinafter referred to as " second parameter " And a diagnostic unit for diagnosing an abnormality of the power unit internal device using at least one of the parameters measured by the first measuring unit and the third measuring unit.

일 실시예로서, 상기 제2 계측부는 제1 전압 발생부에서 발생된 제1 전압을 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 측정된 전류와 인가된 전압을 이용하여 상기 전력소자의 순방향 저항을 계측한다.In one embodiment, the second measuring unit applies a first voltage generated in the first voltage generating unit to an anode of the power device, measures a current flowing in a cathode of the power device, The forward resistance of the power device is measured using the measured current and the applied voltage.

다른 실시예로서, 상기 제2 계측부는 제1 전압 발생부에서 발생된 제1 전압을 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE) 에 인가하고, 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 측정된 전류와 인가된 전압을 이용하여 상기 전력소자의 역방향 저항을 계측한다.According to another embodiment of the present invention, the second measuring unit applies a first voltage generated in the first voltage generating unit to a cathode of the power device, measures a current value flowing in the anode of the power device, The reverse resistance of the power device is measured using the measured current and the applied voltage.

다른 실시예로서, 상기 제2 계측부는 상기 전력소자의 게이트(Gate)가 개방(Open)된 상태에서 제1 전압 발생부에서 발생된 제2 전압을 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 이를 상기 누설전류로 계측한다.In another embodiment, the second measuring unit applies a second voltage generated in the first voltage generating unit to the anode of the power device in a state where the gate of the power device is opened, The current value flowing through the cathode of the power device is measured and measured by the leakage current.

다른 실시예로서, 상기 제2 계측부는 상기 전력소자의 전원이 온(On)된 상태에서, 상기 전력소자의 게이트(Gate)를 개방(Open)하고, 상기 전력소자의 애노드 및 캐소드 양극에 흐르는 전류를 순차적으로 감소시켜 상기 전력소자의 전원이 오프(Off)가 되는 시점을 찾아내고, 상기 전력소자의 전원이 오프가 되는 시점에 상기 양극에 흐르는 전류를 상기 유지 전류로 계측한다.In another embodiment, the second measuring unit may be configured to open the gate of the power device in a state where the power device is powered on, and to measure a current flowing in the anode and the cathode of the power device, And a current flowing in the anode is measured as the holding current when the power of the power element is turned off.

상기 진단부는 측정된 상기 파라미터들 각각이 정상 수치 범위 내인지 여부를 판단하고, 판단 결과, 정상 수치 범위를 벗어나는 파라미터를 갖는 상기 전력함 내부 소자에 대한 정보를 생성한다.The diagnosis unit determines whether each of the measured parameters is within a normal value range, and, as a result of the determination, generates information about the power-box internal element having a parameter outside the normal value range.

또한, 본 발명의 일 면에 따른 PCM 진단장치는 상기 전력함 내부 소자의 이상 여부에 관한 정보를 진단 이력(Diagnosis history)으로 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.In addition, the PCM diagnostic apparatus according to an aspect of the present invention may further include a storage unit for storing information on an abnormality of the power-source internal device as a diagnosis history.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 표준형 원자력 발전소에서 사용되는 전력함 내부를 구성하는 전자 소자의 분리 없이 전력함 내의 슬롯에서 소자의 이상 유무를 진단할 수 있으므로, 그 동안 주기적인 진단이 필요함에도 불구하고 진단을 수행하지 못했던 전력함에 대해 주기적인 정비를 가능하게 하는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to diagnose an abnormality of a device in a slot in a power box without detaching an electronic device constituting an electric power box used in a standard nuclear power plant, However, there is an advantage that periodic maintenance can be performed on the electric power which can not be diagnosed.

도 1은 종래기술에 따른 제어봉 제어계통을 나타내는 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 PCM 진단장치가 진단을 수행하는 전력함의 내부 구성을 간략하게 도시한 결선도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCM 진단장치의 내부 구성을 도시한 블록 구성도.1 is a block diagram showing a control rod control system according to the prior art;
FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal configuration of a power box in which a PCM diagnostic apparatus according to the present invention performs diagnosis. FIG.
3 is a block diagram showing an internal configuration of a PCM diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 본 발명에 따른 PCM 진단장치가 진단을 수행하는 전력변환장치의 내부 구성을 간략하게 도시한 결선도이다. 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 PCM 진단장치가 진단을 수행하는 젼력변환장치(Power Converter Module, PCM)의 내부 구성에 대해 간략하게 살펴보도록 한다.FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal configuration of a power conversion apparatus for performing diagnosis by the PCM diagnostic apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 2, an internal configuration of a power converter module (PCM) for performing diagnosis by the PCM diagnostic apparatus according to the present invention will be briefly described.

도 2를 참조하면, 전력변환장치는 교류 전압을 받아 직류 전압으로 정류하기 위한 정류 회로 블록과, 원자로 제어봉에 설치된 코일에 과도 전압 및 역기전력이 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 회로 블록으로 구성된다.Referring to FIG. 2, the power conversion apparatus includes a rectifying circuit block for receiving an AC voltage and rectifying the AC voltage into a DC voltage, and a protection circuit block for preventing a transient voltage and a back electromotive force from being applied to the coil installed in the reactor control rod.

일 실시예로서, 전력변환장치 내부의 정류 회로 블록과 보호 회로 블록은 아래와 같은 능동소자, 수동소자로 구성될 수 있다.In one embodiment, the rectification circuit block and the protection circuit block inside the power conversion apparatus may be composed of the following active elements and passive elements.

1. 능동소자1. Active device

- 전력소자 5개- 5 power devices

2. 수동소자2. Passive element

- 커패시터: 0.47uF 3개, 0.01uF 5개 - Capacitors: 0.47uF three, 0.01uF five

- 저항: 25Ω 3개, 10K Ω 5개- Resistance: 3 pieces of 25Ω, 5 pieces of 10K Ω

- 인덕터: 130 uH 8게
- Inductor: 130 uH

여기서, 상기 전력소자(SCR)은 단방향 소자이며, 3단자(애노드, 캐소드 및 제어용 게이트)를 가지고 있으므로 역저지 3단자 사이리스터로 분류되고 있다. 전력함에 사용하는 전력소자는 원자로 제어봉 제어 계통 코일에 전원을 공급하기 위한 목적으로 사용되고 있으며, 각 상마다 전력소자를 사용하며 트리거 타이밍을 제어함으로써 코일에 DC 전압을 형성하도록 사용된다.Here, the power device SCR is a unidirectional device, and has three terminals (an anode, a cathode, and a control gate), so it is classified as an inversely-blocking three-terminal thyristor. The electric power box used in the electric power box is used to supply power to the reactor control rod control system coil. Power elements are used for each phase and the trigger timing is controlled to form a DC voltage on the coil.

이하, 도 3을 참조하여 전술한 전력변환장치를 진단하기 위한 본 발명에 따른 진단장치의 구성을 구체적으로 살펴본다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCM 진단장치의 내부 구성을 도시한 블록 구성도이다.Hereinafter, the configuration of the diagnostic apparatus according to the present invention for diagnosing the power conversion apparatus described above with reference to FIG. 3 will be described in detail. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration of a PCM diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 PCM 진단장치는 전력변환장치의 수동 소자를 구성하는 저항 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 임피던스(이하, 제1 파라미터)를 계측하는 제1 계측부(110)와, 상기 전력소자의 G-K(Gate-Cathode) 저항, 절연저항, 순방향 및 역방향 저항, 누설 전류 및 유지 전류(이하, 제2 파라미터)를 계측하는 제2 계측부(120)와, 상기 인덕터에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 이용하여 임피던스 (이하, 제3 파라미터)를 계측하는 제3 계측부(140)와, 상기 제1 계측부 내지 상기 제3 계측부에서 측정된 파라미터들 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 전력함 내부 소자의 이상 여부를 진단하는 진단부(150)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the PCM diagnostic apparatus according to the present invention measures a voltage applied to both ends of a resistor constituting a passive element of a power conversion apparatus, and measures an impedance (hereinafter referred to as a first parameter) A second measuring unit 120 for measuring a gate-cathode (GK) resistance, an insulation resistance, a forward and a reverse resistance, a leakage current and a holding current (hereinafter referred to as a second parameter) A third measuring unit 140 measuring an electric current flowing through the inductor and measuring an impedance (hereinafter referred to as a third parameter) using the measured current, and a third measuring unit 140 measuring at least one of the parameters measured by the first measuring unit to the third measuring unit And a diagnosis unit (150) for diagnosing an abnormality of the power unit internal device using one of the power unit and the power unit.

제1 계측부(110)는 PCM의 보호 회로 블록(R-C 보호회로)의 임피던스를 계측한다. 상기 제1 계측부(110)는 상기 R-C 보호회로에 교류 전원을 인가한 후, 저항 양단에 걸리는 전압을 측정한다. 그리고 측정된 전압에 기초하여 상기 R-C 보호회로의 임피던스를 계산한다. 측정 정보는 일 예로 최대 1MB/s의 전송속도를 갖는 병렬 인터페이스(USB)를 통해 진단부(150)로 전송될 수 있다.The first measuring unit 110 measures the impedance of the protection circuit block (R-C protection circuit) of the PCM. The first measuring unit 110 measures the voltage across the resistor after applying AC power to the R-C protection circuit. And the impedance of the R-C protection circuit is calculated based on the measured voltage. The measurement information may be transmitted to the diagnosis unit 150 via a parallel interface (USB) having a transfer rate of up to 1 MB / s, for example.

제2 계측부(120)는 PCM의 전력소자(SCR)에 관한 특성을 계측한다. 상기 제2 계측부(120)에서 계측되는 전력소자의 특성으로는 절연저항, 애노드와 캐소드 사이의 순방향 및 역방향 저항, 게이트와 캐소드 사이의 저항, 누설전류, 유지전류(Hold current) 등이 있을 수 있다. 이하, 제2 계측부(120)가 전술한 전력소자의 특성을 계측하는 방법을 살펴보도록 한다.
The second measuring unit 120 measures the characteristics of the power device (SCR) of the PCM. The characteristics of the power device measured by the second measurement unit 120 may include insulation resistance, forward and reverse resistance between the anode and the cathode, resistance between the gate and the cathode, leakage current, and hold current . Hereinafter, how the second measuring unit 120 measures the characteristics of the power device will be described.

절연 저항Insulation Resistance

PCM 샤시와 전력소자 사이의 절연 상태를 진단함으로써, 전력소자의 조립상태 및 제품의 안전성을 진단한다. 예컨대, 제2 계측부(120)는 제1 전압 발생부(160)에서 발생되는 고전압을 상기 전력소자의 애노드와 전력함 샤시 사이에 인가한 후, 상기 샤시로 흐르는 전류를 측정하여 절연저항을 계산한다. 측정된 절연저항에 대한 정보는 상기 진단부(150)로 전송되고, 일 예로 진단부(150)는 계산된 절연저항 값이 100M Ω 이상이면 정상으로 판정한다.
By diagnosing the insulation state between the PCM chassis and the power device, the assembled state of the power device and the safety of the product are diagnosed. For example, the second measuring unit 120 applies a high voltage generated by the first voltage generating unit 160 between the anode of the power device and the power-receiving chassis, and then measures the current flowing to the chassis to calculate an insulation resistance . Information on the measured insulation resistance is transmitted to the diagnosis unit 150. For example, the diagnosis unit 150 determines that the insulation resistance value is normal when the calculated insulation resistance value is 100 M? Or more.

전력소자의 Power device 애노드와Anode and 캐소드Cathode 사이의  Between 순방향Forward direction 및 역방향 저항 And reverse resistance

제2 계측부(120)는 제1 전압 발생부(160)에서 발생된 제1 전압을 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 상기 전력소자의 순방향 저항을 계측한다. The second measuring unit 120 applies the first voltage generated by the first voltage generating unit 160 to the anode of the power device and measures the current flowing through the cathode of the power device, The forward resistance of the power device is measured.

또한, 상기 제2 계측부(120)는 제1 전압 발생부(160)에서 발생된 제1 전압을 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 측정된 전류와 인가된 전압을 이용하여 상기 전력소자의 역방향 저항을 계측한다.The second measuring unit 120 applies a first voltage generated from the first voltage generating unit 160 to a cathode of the power device and outputs a current value flowing through the anode of the power device And measures the reverse resistance of the power device using the measured current and the applied voltage.

여기서, 상기 제1 전압 발생부(160)에서 발생되는 전압은 고전압 특성을 갖는 것이 바람직하다.
Here, the voltage generated by the first voltage generator 160 may have a high voltage characteristic.

전력소자의 게이트와 The gate of the power device 캐소드Cathode 사이의 저항(G-K 저항) (G-K resistance)

상기 전력소자의 게이트(Gate)와 상기 제1 전압 발생부(160)는 직렬 저항으로 연결되며, 게이트와 직렬 저항은 릴레이 스위치에 의해 접점 연결된다. The gate of the power device and the first voltage generator 160 are connected by a series resistor, and the gate and the series resistor are connected by a relay switch.

제2 계측부(120)는 상기 전력소자와 게이트 간의 저항을 측정하고자 할 때, 기 설정된 프로그램을 이용하여 상기 릴레이 스위치로 전력소자의 게이트와 직렬 저항 사이를 연결하고, 제1 전압 발생부(160)에서 발생한 전압을 인가한다. 이때, 제2 계측부(120)는 전력소자의 캐소드에 흐르는 전류를 측정하는데, 측정된 전류 및 인가된 저압을 이용하여 전력소자의 게이트와 캐소드 사이의 저항을 계산한다.When measuring the resistance between the power device and the gate, the second measuring unit 120 connects the gate of the power device and the series resistor to the relay switch using a predetermined program, and the first voltage generator 160, And the voltage generated in the capacitor is applied. At this time, the second measuring unit 120 measures a current flowing in the cathode of the power device, and calculates the resistance between the gate and the cathode of the power device using the measured current and the applied low voltage.

이때, 계산된 저항 값에는 직렬 연결된 저항 값이 포함되어 있으므로, 최종적으로 직렬 연결된 저항 값을 계산된 값에서 감산한다.
At this time, since the calculated resistance value includes the resistance value connected in series, finally, the resistance value connected in series is subtracted from the calculated value.

누설전류Leakage current

누설전류는 절연체에 전압을 가했을 때 흐르는 약한 전류를 말한다. 정상 상태에서는 미소한 값을 가지지만, 절연물에 붙은 먼지나 습기 등 때문에 표면을 흐르는 성분과 절연물 중에 존재하는 불순물이나 이온 등 때문에 내부를 통해서 흐르는 성분이 있는데, 많은 절연물에서는 표면 전류가 누설전류의 대부분을 차지한다.Leakage current is a weak current that flows when a voltage is applied to an insulator. Although there is a small value in the steady state, there is a component flowing through the inside due to the components flowing on the surface due to dust and moisture attached to the insulator and the impurities and ions existing in the insulator. In many insulators, Respectively.

특히, 전력소자에서의 누설전류는 전력소자가 오프 상태에서 블록킹 모드(blocking mode)일 때, 전력소자의 PNPN 접합부에 흐르는 전류를 의미하며, 전력소자에서 누설전류 측정은 소자 자체의 건전성을 평가하기 위한 항목으로 활용하기 위함이다.In particular, the leakage current in the power device means the current flowing in the PNPN junction of the power device when the power is off in the blocking mode, and the leakage current measurement in the power device is used to evaluate the integrity of the device itself It is to use as an item.

상기 제2 계측부(120)는 전력함 각각의 전력소자에 대해 누설전류 값을 측정한다. 본 실시예에서 누설전류는 고전압 전원공급 장치를 이용하여 전력소자의 게이트를 오픈(Open)한 상태에서 애노드와 캐소드 사이에 전압(Va)를 인가하여 양 극 사이에 흐르는 전류로 측정된다.The second measuring unit 120 measures a leakage current value for each power device. In the present embodiment, the leakage current is measured as a current flowing between the anode and the cathode by applying a voltage Va between the anode and the cathode in a state where the gate of the power device is opened using the high voltage power supply device.

구체적으로, 상기 제2 계측부(120)는 상기 전력소자의 게이트(Gate)가 개방(Open)된 상태에서 제1 전압 발생부(160)에서 발생된 제2 전압을 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 이를 누설전류로 계측한다.Specifically, the second measuring unit 120 may measure a second voltage generated in the first voltage generating unit 160 in response to an anode of the power device in a state in which the gate of the power device is opened, And the current value flowing through the cathode of the power device is measured and measured by the leakage current.

여기서, 상기 제1 전압 발생부(160)에서 발생하는 제2 전압은 전력소자의 순방향 및 역방향 저항을 측정하기 위한 제1 전압과는 상이한 값을 가지는 것으로서, 상기 제1 전압 발생부(160)는 측정 대상에 따라 가변적인 전압을 출력한다.Here, the second voltage generated by the first voltage generator 160 has a different value from the first voltage for measuring the forward and the reverse resistance of the power device, and the first voltage generator 160 And outputs a variable voltage according to the measurement object.

일 예로, 상기 제2 전압은 1000V의 값을 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로 전력함에 사용되는 전력소자의 VDRM 또는 VRRM은 1400V이고, 전력함에서 상기 전력소자에 공급하는 전압은 AC 240V로서, 최고점 전압은 약 340V이다.For example, the second voltage may have a value of 1000V. Generally, the VDRM or VRRM of a power device used in a power box is 1400 V, and the voltage supplied to the power device in the power box is AC 240 V, and the peak voltage is about 340 V.

만약, 3상 전원의 이상 및 전력함의 이상으로 전력소자 양단이 ±340V가 걸릴 경우, 전력소자 양단에는 680V의 전압이 걸리게 된다. 즉, 1000V는 전력함에 사용된 전력소자에 걸릴 수 있는 최대 전압 값의 1.5배이면서, VDRM 또는 VRRM의 전압 값의 70% 수준으로, 전력소자의 건전성을 훼손하지 않으면서 전력함 동작에 충분한 안정성이 있는 전압 값이 되는 것이다.
If a voltage source of ± 340V is applied to both terminals of the power device due to abnormality of the three-phase power source and the power condition, a voltage of 680V is applied across the power device. That is, 1000V is 1.5 times the maximum voltage value that can be applied to the power device used in the power box, and it is 70% of the voltage value of VDRM or VRRM. Is the voltage value.

유지전류Holding current

유지전류는 전력소자의 전원 On 상태를 유지하기 위한 최소한의 양극전류를 말한다. 상기 제2 계측부(120)는 상기 전력소자의 전원이 온(On)된 상태에서, 상기 전력소자의 게이트(Gate)를 개방(Open)하고, 상기 전력소자의 애노드 및 캐소드 양극에 흐르는 전류를 순차적으로 감소시켜 상기 전력소자의 전원이 오프(Off)가 되는 시점을 찾아내고, 상기 전력소자의 전원이 오프가 되는 시점에 상기 양극에 흐르는 전류를 상기 유지 전류로 계측한다. 이때, 상기 전력소자의 애노드 및 캐소드의 양 단에는 제1 전압 발생부(160)에서 발생되는 가변전압이 인가된다.The holding current refers to the minimum positive current for maintaining the power-on state of the power device. The second measuring unit 120 opens the gate of the power device in a state in which the power device is turned on and controls the current flowing in the anode and the cathode of the power device to be sequentially To find a time point when the power of the power device is turned off and measure the current flowing in the positive electrode at the time when the power device is turned off as the holding current. At this time, a variable voltage generated in the first voltage generator 160 is applied to both ends of the anode and the cathode of the power device.

이와 같은 방법으로 계측된 유지전류에 관한 정보는 일 예로 9600BPS의 전송속도를 갖는 직렬 인터페이스(RS232)를 통해 상기 진단부(150)로 전송될 수 있다.Information on the measured holding current in this way can be transmitted to the diagnosis unit 150 through a serial interface (RS232) having a transmission speed of 9600 BPS, for example.

상기 제3 계측부(140)는 인덕터에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 이용하여 임피던스 (이하, 제3 파라미터)를 계측한다.The third measuring unit 140 measures a current flowing in the inductor and measures an impedance (hereinafter, a third parameter) using the measured current.

진단부(150)는 상기 제1 내지 제3 계측부(110, 120, 140)에서 전송된 측정 파라미터 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 전력함 내부 소자의 이상 여부를 진단한다.The diagnosis unit 150 diagnoses the abnormality of the power source internal elements using at least one of the measurement parameters transmitted from the first to third measurement units 110, 120 and 140.

일 예로, 상기 진단부(150)는 측정된 상기 파라미터들 각각이 정상 수치 범위 내인지 여부를 판단하고, 판단 결과, 정상 수치 범위를 벗어나는 파라미터를 갖는 상기 전력함 내부 소자에 대한 정보(진단정보)를 생성한다.For example, the diagnosis unit 150 may determine whether each of the measured parameters is within a normal value range. If the determination unit 150 determines that the parameter information (diagnostic information) .

상기 진단정보는 저장부(170)에 저장되어 진단이력(diagnosis history)를 생성하고, 일정한 주기로 갱신되어 일정한 시간 간격으로 각 소자의 정상 여부에 관한 정보를 파악할 수 있도록 한다.The diagnosis information is stored in the storage unit 170 to generate a diagnosis history, and the information can be updated at regular intervals to grasp information about the normal state of each device at a predetermined time interval.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

10: 전력함 20: 전자카드
30: 제어봉 40: 주제어부
110: 제1 계측부 120: 제2 계측부
140: 제3 계측부 150: 진단부
160: 제1 전압 발생부 170: 저장부10: electric box 20: electronic card
30: control rod 40:
110: first measuring unit 120: second measuring unit
140: third measuring section 150: diagnosis section
160: first voltage generator 170:

Claims (7)

교류 전압을 받아 직류 전압으로 정류하기 위한 복수의 전력소자(SCR)로 구성된 정류 회로와, 원자로 제어봉에 설치된 코일에 과도 전압 및 역기전력이 인가되는 것을 방지하기 위한 다수의 수동 소자로 구성된 보호 회로 및 다수의 인덕터를 포함하는 전력함을 진단하는 장치에 있어서,
상기 수동 소자를 구성하는 저항 양단에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 임피던스(이하, 제1 파라미터)를 계측하는 제1 계측부; 상기 전력소자의 G-K(Gate-Cathode) 저항, 절연저항, 순방향 및 역방향 저항, 누설 전류 및 유지 전류(이하, 제2 파라미터)를 계측하는 제2 계측부; 상기 인덕터에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 이용하여 임피던스 (이하, 제3 파라미터)를 계측하는 제3 계측부; 상기 전력소자의 상기 제2 파라미터를 계측하기 위해, 상기 전력소자에 가변적인 전압을 인가하는 제1 전압 발생부; 및 상기 제1 계측부 내지 상기 제3 계측부에서 측정된 파라미터들 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 전력함 내부 소자의 이상 여부를 진단하는 진단부를 포함하되,
상기 전력소자의 게이트(Gate)와 상기 제1 전압 발생부는 직렬 저항으로 연결되며, 상기 게이트와 상기 직렬 저항은 릴레이 스위치에 의해 접점 연결되는 것이며,
상기 제2 계측부는 상기 전력소자와 상기 게이트 간의 저항을 측정하고자 할 때, 기 설정된 프로그램을 이용하여 상기 릴레이 스위치로 상기 전력소자의 게이트와 상기 직렬 저항 사이를 연결하고, 상기 제1 전압 발생부에서 발생한 전압을 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드에 흐르는 전류의 측정값과 상기 인가된 전압을 이용하여 상기 전력소자의 G-K(Gate-Cathode) 저항을 계측하는 것
인 PCM 진단장치.
A rectifier circuit composed of a plurality of power devices (SCR) for receiving an AC voltage and rectifying the AC voltage into a DC voltage; a protection circuit composed of a plurality of passive elements for preventing application of transient voltage and counter electromotive force to a coil provided in the reactor control rod; 1. An apparatus for diagnosing an electric cabinet comprising an inductor of an inductor,
A first measuring unit measuring a voltage across the resistor constituting the passive element and measuring an impedance (hereinafter referred to as a first parameter) using the measured voltage; A second measuring unit for measuring a GK (Gate-Cathode) resistance, an insulation resistance, a forward and a reverse resistance, a leakage current, and a holding current (hereinafter referred to as a second parameter) of the power device; A third measuring unit measuring the current flowing through the inductor and measuring an impedance (hereinafter referred to as a third parameter) using the measured current; A first voltage generator for applying a variable voltage to the power device to measure the second parameter of the power device; And a diagnosis unit for diagnosing an abnormality of the power unit internal device using at least one of parameters measured by the first measuring unit and the third measuring unit,
Wherein the gate of the power device and the first voltage generator are connected by a series resistor and the gate and the series resistor are connected by a relay switch,
Wherein the second measuring unit connects the gate of the power device and the series resistor to the relay switch using a preset program when measuring the resistance between the power device and the gate, (Gate-Cathode) resistance of the power device using a measured value of the current flowing in the cathode of the power device and the applied voltage by applying a generated voltage
PCM diagnostic device.
제1항에 있어서, 상기 제2 계측부는,
제1 전압 발생부에서 발생된 제1 전압을 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 측정된 전류와 인가된 전압을 이용하여 상기 전력소자의 순방향 저항을 계측하는 것
인 PCM 진단장치.The apparatus according to claim 1,
The first voltage generated in the first voltage generating unit is applied to the anode of the power device, the current flowing in the cathode of the power device is measured, and the measured current and the applied voltage are used Measuring the forward resistance of the power device
PCM diagnostic device. 제1항에 있어서, 상기 제2 계측부는,
제1 전압 발생부에서 발생된 제1 전압을 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE) 에 인가하고, 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 측정된 전류와 인가된 전압을 이용하여 상기 전력소자의 역방향 저항을 계측하는 것
인 PCM 진단장치.The apparatus according to claim 1,
The first voltage generated in the first voltage generating unit is applied to the cathode of the power device, the current flowing in the anode of the power device is measured, and the measured current and the applied voltage are used Measuring the reverse resistance of the power device
PCM diagnostic device. 제1항에 있어서, 상기 제2 계측부는,
상기 전력소자의 게이트(Gate)가 개방(Open)된 상태에서 제1 전압 발생부에서 발생된 제2 전압을 상기 전력소자의 애노드(ANODE)에 인가하고, 상기 전력소자의 캐소드(CATHODE)에 흐르는 전류 값을 측정하여, 이를 상기 누설전류로 계측하는 것
인 PCM 진단장치.The apparatus according to claim 1,
A second voltage generated in the first voltage generating unit is applied to the anode of the power device in a state where the gate of the power device is opened and a current flowing in the cathode of the power device, Measuring the current value and measuring it with the leakage current
PCM diagnostic device. 제1항에 있어서, 상기 제2 계측부는,
상기 전력소자의 전원이 온(On)된 상태에서, 상기 전력소자의 게이트(Gate)를 개방(Open)하고, 상기 전력소자의 애노드 및 캐소드 양극에 흐르는 전류를 순차적으로 감소시켜 상기 전력소자의 전원이 오프(Off)가 되는 시점을 찾아내고, 상기 전력소자의 전원이 오프가 되는 시점에 상기 양극에 흐르는 전류를 상기 유지 전류로 계측하는 것
인 PCM 진단장치.The apparatus according to claim 1,
The gate of the power device is opened and the current flowing through the anode and the cathode of the power device are sequentially decreased in a state in which the power device is powered on, And the current flowing through the anode is measured by the holding current at the time when the power of the power element is turned off
PCM diagnostic device. 제1항에 있어서, 상기 진단부는,
측정된 상기 파라미터들 각각이 정상 수치 범위 내인지 여부를 판단하고, 판단 결과, 정상 수치 범위를 벗어나는 파라미터를 갖는 상기 전력함 내부 소자에 대한 정보를 생성하는 것
인 PCM 진단장치.2. The apparatus according to claim 1,
Determining whether each of the measured parameters is within a normal value range and, as a result of the determination, generating information on the power-box internal element having a parameter that deviates from a normal value range
PCM diagnostic device. 제1항에 있어서,
상기 전력함 내부 소자의 이상 여부에 관한 정보를 진단 이력(Diagnosis history)으로 저장하는 저장부
를 더 포함하는 PCM 진단장치.


The method according to claim 1,
A storage unit for storing information on the abnormality of the power pack internal elements as a diagnostic history,
Wherein the PCM diagnostic device further comprises:


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