KR101501118B1 - 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법 - Google Patents

3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치는, 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터 내 스위칭 소자들에 대한 고장을 진단하는 것으로, 상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 입력전류 측정부; 상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 출력전류 측정부; 상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 영전류 구간 측정부; 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 입력측 고장 진단부; 및 상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 출력측 고장 진단부를 포함한다.

Description

3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법{DIAGNOSIS APPARATUS AND METHOD OF OPEN SWITCH FAULT OF BACK TO BACK CONVERTER OF NPC TYPE TOPOLOGY}
본 발명은 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입력 3상 전류들과 출력 3상 전류들 각각이 영(zero) 전류 구간에 있는 시간과 영(zero) 전류 구간에 도달하기 전 해당 영 전류의 부호를 이용하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 기술에 관한 것이다.
최근 전동기 운전에 사용되는 전력변환장치인 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터는 백투백 형태로 2개의 인버터가 연결된 구조를 가진다. 즉 모듈 형태의 전력변환장치 보급이 증가함에 따라 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터는 인버터 모듈 2개를 이용하여 간단하게 구성될 수 있다. 이 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터는 전력변환장치의 대용량화 추세에 부합되며, 에너지 효율이 높고 필터의 인덕턴스 동량을 줄일 수 있다는 장점을 가진다.
이러한 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 2개의 인버터는 다수의 스위칭 소자들로 구성된다. 그런데 이 스위칭 소자들에는 개방고장이 종종 발생할 수 있다. 이로 인하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터와 연결된 장치들의 고장 및 추가적인 사고가 발생할 수 있다. 따라서 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 신뢰성을 높이기 위해서는 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터 내의 스위칭 소자들의 고장진단 방법이 필수적으로 요구되며, 이로 인해 유지보수의 편의성이 증가한다.
이러한 고장진단방법에는 모델기반, 전압센서를 이용한 고장진단방법 등이 있다. 모델기반 고장진단방법은 추가적인 센서가 필요하지 않은 장점이 있지만 정확한 시스템 모델링을 필요로 한다. 모델링의 정확성 정도에 따라 잘못된 고장진단신호를 발생할 수 있어 복잡한 시스템에 적용하는데 한계가 있다.
한편 전압센서를 이용한 고장진단방법은 인버터의 출력전압(극전압, 선간전압, 상전압, 중성점전압)을 전압센서를 이용하여 측정하고 이렇게 측정된 출력전압과 예상된 전압이 다를 경우 고장으로 진단하는 방법이다. 하지만 전압센서를 이용한 고장진단방법은 추가적으로 전압센서를 필요로 하므로 비용적인 측면에서 단점을 갖는다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2004-0084078호(공개일: 2004년 10월 06일)가 있다.
3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입력 3상 전류들과 출력 3상 전류들 각각이 영전류 구간에 있는 시간과 영전류 구간에 도달하기 전 해당 영전류의 부호를 이용하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치는, 상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 입력전류 측정부; 상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 출력전류 측정부; 상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 영전류 구간 측정부; 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 입력측 고장 진단부; 및 상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 출력측 고장 진단부를 포함한다.
상기 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위 내의 전류가 포함된 구간일 수 있다.
상기 입력측 고장 진단부는, 상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.
상기 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정될 수 있다.
상기 출력측 고장 진단부는, 상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법은, 상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 단계; 상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 단계; 상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 단계; 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계; 및 상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계를 포함한다.
상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는, 상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.
상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는, 상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치 및 방법에 따르면, 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입력 3상 전류들과 출력 3상 전류들 각각이 영전류 구간에 있는 시간과 영전류 구간에 도달하기 전 해당 영전류의 부호를 이용하여 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터를 구성하는 스위칭 소자들의 고장을 진단함으로써, 3레벨 NPC 타입 백투백 컨버터의 입/출력측 개방성 고장 스위칭 소자의 고장 유/무와 위치를 정확하게 판별하여 유지보수비용을 절감하며 즉각적인 고장 스위칭 소자의 판별로 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 영전류 구간을 예시한 도면이다.
도 3은 입력측 고장 진단부와 출력측 고장 진단부의 고장 진단 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 입력전류의 입력 영전류 시간과 설정된 제1입력 영전류 시간과의 관계를 예시한 도면이다.
도 5는 입력전류의 입력 영전류 시간과 설정된 제2입력 영전류 시간과의 관계를 예시한 도면이다.
도 6은 입력측 인버터를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블을 예시한 도면이다.
도 7은 출력측 인버터를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블을 예시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 먼저 본 발명의 실시예가 적용된 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터(1)는 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg), 즉 a상, b상 및 c상으로 이루어진 입력측 인버터(2)와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상, 즉 u상, v상 및 w상으로 이루어진 출력측 인버터(3)를 포함한다. 이에 더 나아가 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터(1)는 제1직류링크에 연결된 제1커패시터 C1과 제2직류링크에 연결된 제2커패시터 C2를 더 포함하는데, 입력측 인버터(2)와 출력측 인버터(3)는 서로 직렬로 연결된 제1커패시터와 제2커패시터에 의해서 병렬로 연결된다.
이러한 3레벨 엔피시 타입 백투백 컨버터(1) 내의 스위칭 소자들의 개방성 고장 진단을 하기 위해서는 입력전류 측정부(4), 출력전류 측정부(5), 영전류 구간 측정부(6), 입력측 고장 진단부(7) 및 출력측 고장 진단부(8)를 포함한다.
입력전류 측정부(4)는 입력측 인버터(2)의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정한다. 즉, 입력전류 측정부(4)는 a상에 입력되는 입력전류 Ia, b상에 입력되는 입력전류 Ib, c상에 입력되는 입력전류 Ic를 측정하는데, 각기 전류센서(미도시)를 이용하여 측정할 수 있다.
출력전류 측정부(5)는 출력측 인버터(5)의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정한다. 즉, 출력전류 측정부(5)는 u상으로부터 출력되는 출력전류 Iu, v상으로부터 출력되는 출력전류 Iv, w상으로부터 출력되는 출력전류 Iw를 측정하는데, 각기 전류센서(미도시)를 이용하여 측정할 수 있다.
영전류 구간 측정부(6)는 입력전류 측정부(4)에서 측정된 각 상의 입력전류 및 출력전류 측정부(5)에서 측정된 각 상의 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 각 상의 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 각 상의 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별한다.
이때, 상기 각 상의 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하기 위해서는 먼저 영전류 구간에 정의되어야 한다.
도 2를 참조하면, 상기 각 상의 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위, 예를 들어 10% 내의 전류가 포함된 구간으로 정의될 수 있다. 이렇게 영전류 구간을 해당 전류의 크기가 영전류를 기준으로 크기가 10%이내로 설정하는 이유는 개방성 고장으로 인해 전류가 '0'으로 감소하지만 센싱 노이즈(sensing noise) 등이 전류에 유입되어 전류의 크기가 '0'이 안될 수 있기 때문이다. 여기서 설정된 범위를 10%로 하여 설명하였으나 영전류 구간의 설정됨 범위는 이에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.
전류부호는 영전류 구간보다 큰 경우 양의 부호를 가지며 영전류 구간보다 작은 경우 음의 부호를 가진다.
입력측 고장 진단부(7)는 상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다.
즉, 입력측 고장 진단부(7)는 상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다. 이때, 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정될 수 있다.
입력측 고장 진단부(7)의 스위칭 소자 고장진단방법에 대해서 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3을 참조하면, 입력측 고장 진단부(7)는 먼저, 수학식 1을 이용하여 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제1입력 영전류 시간보다 큰가를 비교한다.
Figure 112014033466517-pat00001
이때, TZIx는 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간을 나타내며,
Figure 112014033466517-pat00002
는 제1입력 영전류 시간을 나타내며, R14는 입력측 각 상의 Sx1 스위칭 소자와 Sx4 스위칭 소자의 고장을 검출하기 위해 설정된 값을 나타내며, fs는 해당 입력전류의 기본 주파수를 나타내며, a는 a상, b는 b상, c는 c상을 나타낸다.
그리고 수학식 1에서 각 변수들 간의 관계를 나타낸 도면이 도 4에 도시되어 있다.
상기 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 크면, 수학식 2를 이용하여 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 큰가를 비교한다.
Figure 112014033466517-pat00003
이때 TZIx는 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간을 나타내며,
Figure 112014033466517-pat00004
는 제2입력 영전류 시간을 나타내며, R23는 입력측 각 상의 Sx2 스위칭 소자와 Sx3 스위칭 소자의 고장을 검출하기 위해 설정된 값을 나타내며, fs는 해당 입력전류의 기본주파수를 나타내며, a는 a상, b는 b상, c는 c상을 나타낸다.
그리고 수학식 2에서 각 변수들 간의 관계를 나타낸 도면이 도 5에 도시되어 있다.
상기 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 크면, 스위칭 소자 Sx2 또는 Sx3에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 상기 각 상의 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호를 판별한다. 이렇게 판별한 결과 전류의 부호가 양수이면 스위칭 소자 Sx2에 고장이 발생한 것이고 전류의 부호가 음수이면 스위칭 소자 Sx3에 고장이 발생한 것이다.
반면 상기 각 상의 입력전류의 입력 영전류 시간이 설정된 제2입력 영전류 시간보다 작으면, 스위칭 소자 Sx1 또는 스위칭 소자 Sx4에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 상기 각 상의 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호를 판별한다. 이렇게 판별한 결과 전류의 부호가 양수이면 스위칭 소자 Sx1에 고장이 발생한 것이고 전류의 부호가 음수이면 스위칭 소자 Sx4에 고장이 발생한 것이다.
이러한 입력측 인버터(2)를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블이 도 6에 예시되어 있다.
출력측 고장 진단부(8)는 상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간과 해당 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다.
즉 출력측 고장 진단부(8)는 상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 해당 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단한다.
출력측 고장 진단부(8)의 스위칭 소자 고장진단방법에 대해서 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3을 참조하면, 출력측 고장 진단부(8)는 먼저, 수학식 3을 이용하여 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교한다.
Figure 112014033466517-pat00005
이때 TZOx는 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간을 나타내며,
Figure 112014033466517-pat00006
는 출력 영전류 시간을 나타내며, u는 u상, v는 v상, w는 w상을 나타낸다.
상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 크면, 상기 각 상으로부터 출력되는 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호를 판별한다. 이렇게 판별한 결과 전류의 부호가 양수이면 스위칭 소자 Sx1 또는 스위칭 소자 Sx2에 고장이 발생한 것이고 전류의 부호가 음수이면 스위칭 소자 Sx3 또는 스위칭 소자 Sx4에 고장이 발생한 것이다.
이러한 출력측 인버터(3)를 구성하는 각 상의 스위칭 소자들의 고장진단을 하기 판단테이블이 도 7에 예시되어 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
2 : 입력측 인버터 3 : 출력측 인버터
4 : 입력전류 측정부 5 :출력전류 측정부
6 : 영전류 구간 측정부
7 : 입력측 고장 진단부
8 : 출력측 고장 진단부

Claims (10)

  1. 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치에 있어서,
    상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 입력전류 측정부;
    상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 출력전류 측정부;
    상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고, 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 영전류 구간 측정부;
    상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 입력측 고장 진단부; 및
    상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 출력측 고장 진단부를 포함하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위 내의 전류가 포함된 구간인 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력측 고장 진단부는,
    상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력측 고장 진단부는,
    상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단장치.
  6. 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상(leg)으로 이루어진 입력측 인버터와 각기 다수의 스위칭 소자들로 구성된 3상으로 이루어진 출력측 인버터를 포함하는 3레벨 엔피씨(NPC) 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법에 있어서,
    상기 입력측 인버터의 각 상(leg)으로 입력되는 입력전류를 측정하는 단계;
    상기 출력측 인버터의 각 상으로부터 출력되는 출력전류를 측정하는 단계;
    상기 입력전류 및 출력전류가 각각의 영(zero)전류 구간에 속하는 입력 영전류 시간과 출력 영전류 시간을 측정하고 상기 입력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 입력전류의 부호와 상기 출력전류의 영전류 구간에 진입하기 전 출력전류의 부호를 판별하는 단계;
    상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계; 및
    상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계를 포함하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 입력전류 및 출력전류 각각의 영전류 구간은 해당 전류의 크기가 영(zero)인 영전류를 기준으로 크기가 설정된 범위 내의 전류가 포함된 구간인 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 입력 영전류 시간과 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는,
    상기 입력 영전류 시간이 설정된 입력 영전류 시간 들보다 큰가를 비교하고, 상기 비교결과와 상기 입력전류의 부호를 이용하여 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 입력 영전류 시간은, 상기 입력전류가 입력된 상(leg) 내의 스위칭 소자의 위치에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 출력 영전류 시간과 출력전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 단계는,
    상기 출력 영전류 시간이 설정된 출력 영전류 시간보다 큰가를 비교하고, 비교결과와 상기 출력 전류의 부호를 이용하여 상기 출력전류가 출력된 상(leg) 내의 스위칭 소자들의 고장을 진단하는 것을 특징으로 하는 3레벨 엔피씨 타입 백투백 컨버터의 스위칭 소자 고장진단방법.
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