KR101937598B1 - Apparatus and method for determining operation state of igbt - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 IGBT의 동작 상태를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 퍼지 논리를 이용하여 IGBT의 동작 상태를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for determining an operating state of an IGBT, and more particularly, to an apparatus and method for determining an operating state of an IGBT using fuzzy logic.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 전기 흐름을 차단하거나 허용하는 스위칭 동작을 빠르게 수행할 수 있는 스위칭용 전력 소자이다.IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is a switching power device that can quickly perform a switching operation that blocks or permits an electric current flow.
IGBT가 턴온(Turn On)된 상태에서 IGBT의 콜렉터에 높은 전압이 인가되면 IGBT의 콜렉터에 흐르는 전류가 급격하게 상승하여 IGBT가 단락될 수 있다. IGBT의 단락으로 인한 IGBT의 고장을 방지하기 위해, IGBT를 구동시키는 IGBT 드라이버는 IGBT의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값 및 IGBT의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값을 측정한다.When a high voltage is applied to the collector of the IGBT in the state that the IGBT is turned on, the current flowing in the collector of the IGBT rapidly increases, and the IGBT may be short-circuited. The IGBT driver for driving the IGBT measures the collector voltage value applied to the collector of the IGBT and the collector current value flowing to the collector of the IGBT in order to prevent the IGBT from being broken due to the short circuit of the IGBT.
다만, 종래의 IGBT 동작 상태 판단 장치는 IGBT 드라이버로부터 수신한 콜렉터 전압값이나 콜렉터 전류값 중 하나만을 사용하여 IGBT의 동작 상태를 판단하였다.However, the conventional IGBT operation state determination apparatus determines the operation state of the IGBT using only one of the collector voltage value and the collector current value received from the IGBT driver.
IGBT 드라이버로부터 수신한 콜렉터 전압값만 이용하는 경우, IGBT 드라이버 내부에 구비된 커패시터가 충전되는데 소요되는 시간으로 인해 IGBT에 PWM 신호가 인가된 직후에는 정확한 콜렉터 전압값을 수신할 수 없으며, IGBT의 동작 상태를 판단할 수 없다는 문제점이 있다.When only the collector voltage value received from the IGBT driver is used, an accurate collector voltage value can not be received immediately after the PWM signal is applied to the IGBT due to the time required for charging the capacitor provided in the IGBT driver, Can not be judged.
또한, IGBT 드라이버로부터 수신한 콜렉터 전류값만 이용하는 경우, IGBT 드라이버 내부에 구비된 다수의 저항 및 커패시터로 인해 콜렉터 전류값의 정확도가 낮으며, 콜렉터 전류값의 변화에 대한 반응성이 느리다는 문제점이 있다.Further, when only the collector current value received from the IGBT driver is used, the accuracy of the collector current value is low due to a large number of resistors and capacitors provided in the IGBT driver, and the reactivity to a change in the collector current value is slow .
따라서, IGBT 드라이버로부터 수신한 콜렉터 전압값 및 콜렉터 전류값을 모두 이용하고, IGBT에 PWM 신호가 인가된 시점부터 경과한 시간도 이용하여 IGBT의 동작 상태를 정확히 판단할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to accurately determine the operation state of the IGBT by using both the collector voltage value and the collector current value received from the IGBT driver and the elapsed time from when the PWM signal is applied to the IGBT.
본 발명의 목적은 IGBT의 동작 상태를 정확히 판단할 수 있는 IGBT 동작 상태 판단 장치 및 IGBT 동작 상태 판단 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an IGBT operation state determination device and an IGBT operation state determination method that can accurately determine an operation state of an IGBT.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치는 PWM 신호를 입력받아 제어되는 IGBT의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값, 상기 IGBT의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값 및 상기 PWM 신호가 입력된 시점부터 경과한 시간인 경과 시간값을 IGBT 드라이버로부터 수신하는 수신부; 및 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값, 상기 경과 시간값 및 상기 IGBT의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타내는 에러율 각각에 대응하는 복수의 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 복수의 소속 함수 및 상기 복수의 퍼지 집합 각각의 조합으로 이루어지는 퍼지 규칙에 기초하여 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값에 대한 퍼지 추론을 수행하고, 상기 수행한 퍼지 추론의 결과에 기초하여 상기 IGBT의 동작 상태를 판단하는 동작 상태 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The IGBT operating state determining apparatus according to an embodiment of the present invention includes a collector voltage value applied to a collector of an IGBT controlled by receiving a PWM signal, a collector current value flowing through a collector of the IGBT, A receiving unit for receiving an elapsed time value of one hour from the IGBT driver; And a plurality of belonging functions representing a degree of belonging of a plurality of fuzzy sets respectively corresponding to the collector voltage value, the collector current value, the elapsed time value, and the error rate indicating the probability that the operating state of the IGBT is short- Fuzzy inference is performed on the collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value based on a fuzzy rule including a combination of each of the fuzzy sets, and based on the result of the fuzzy inference, And an operation state determination unit for determining the operation state.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 복수의 소속 함수는, 상기 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제1 입력 소속 함수와, 상기 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 복수의 제2 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제2 입력 소속 함수와, 상기 경과 시간값의 상태를 나타내는 복수의 제3 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제3 입력 소속 함수와, 상기 에러율에 따른 동작 상태를 나타내는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 출력 소속 함수를 포함할 수 있다.In the IGBT operating state determining apparatus according to an embodiment of the present invention, the plurality of belonging functions may include a plurality of first input members, which are functions representing a degree of belonging to each of a plurality of first input purge sets indicating a state of the collector voltage value A second input fuzzy function which is a function representing a degree of affiliation of each of a plurality of second input fuzzy sets indicating a state of the collector current value and a plurality of third input fuzzy sets indicating a state of the elapsed time value, A plurality of third input belonging functions which are functions representing respective degrees of belonging and a plurality of output belonging functions which are functions representing the degree of belonging of each of a plurality of output fuzzy sets representing an operating state according to the error rate.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 퍼지 규칙은, 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합 및 상기 복수의 출력 퍼지 집합의 조합으로 이루어질 수 있다.In the apparatus for determining the operating state of an IGBT according to an embodiment of the present invention, the fuzzy rule may be a combination of the first to third input purge sets and the plurality of output purge sets.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 퍼지 규칙은, 상기 복수의 제1 입력 퍼지 집합, 상기 복수의 제2 입력 퍼지 집합 및 상기 복수의 제3 입력 퍼지 집합의 조합 각각에 상기 복수의 출력 퍼지 집합을 매칭시키는 복수의 규칙을 포함할 수 있다.In the apparatus for determining an operating condition of an IGBT according to an embodiment of the present invention, the fuzzy rule may be a combination of a plurality of first input purge sets, a plurality of second input purge sets, and a plurality of third input purge sets, And may include a plurality of rules for matching a plurality of output fuzzy sets.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 동작 상태 판단부는, 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 소속 함수에 기초하여 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합에 대한 상기 수신부에 의해 수신된 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도를 결정하는 퍼지화부와, 상기 퍼지 규칙에 기초하여 상기 결정된 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도에 따른 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정하는 퍼지 추론부와, 상기 결정된 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도 및 복수의 출력 소속 함수에 기초하여 상기 에러율을 결정하는 역퍼지화부를 포함할 수 있다.In the apparatus for determining the operating state of an IGBT according to an embodiment of the present invention, the operating state determination unit may determine, based on the plurality of first to third input belonging functions, A collector current value and an elapsed time value of the collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value, respectively, based on the fuzzy rule; A fuzzy inference unit for determining a fuzzy inference degree of each of the plurality of output fuzzy sets according to respective belonging speeds and a fuzzy inference unit for determining the error rate based on the determined degree of belonging of each of the plurality of output fuzzy sets and a plurality of output belonging functions And a reverse purge unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 방법은 PWM 신호를 입력받아 제어되는 IGBT의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값, 상기 IGBT의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값 및 상기 PWM 신호가 입력된 시점부터 경과한 시간인 경과 시간값을 IGBT 드라이버로부터 수신하는 단계; 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값, 상기 경과 시간값 및 상기 IGBT의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타내는 에러율 각각에 대응하는 복수의 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 복수의 소속 함수 및 상기 복수의 퍼지 집합 각각의 조합으로 이루어지는 퍼지 규칙에 기초하여 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값에 대한 퍼지 추론을 수행하는 단계; 및 상기 수행한 퍼지 추론의 결과에 기초하여 상기 IGBT의 동작 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for determining an IGBT operation state according to an exemplary embodiment of the present invention includes: calculating a collector voltage value applied to a collector of an IGBT controlled by receiving a PWM signal, a collector current value flowing through a collector of the IGBT, Receiving an elapsed time value of one hour from the IGBT driver; A plurality of belonging functions representing a degree of belonging of a plurality of fuzzy sets respectively corresponding to the collector voltage value, the collector current value, the elapsed time value, and the error rate indicating the probability that the operating state of the IGBT is short- Performing fuzzy inference on the collector voltage value, the collector current value and the elapsed time value based on a fuzzy rule consisting of a combination of each set; And determining an operation state of the IGBT based on the result of the fuzzy inference.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 복수의 소속 함수는, 상기 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제1 입력 소속 함수와, 상기 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 복수의 제2 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제2 입력 소속 함수와, 상기 경과 시간값의 상태를 나타내는 복수의 제3 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제3 입력 소속 함수와, 상기 에러율에 따른 동작 상태를 나타내는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 출력 소속 함수를 포함할 수 있다.In the IGBT operating state determining apparatus according to an embodiment of the present invention, the plurality of belonging functions may include a plurality of first input members, which are functions representing a degree of belonging to each of a plurality of first input purge sets indicating a state of the collector voltage value A second input fuzzy function which is a function representing a degree of affiliation of each of a plurality of second input fuzzy sets indicating a state of the collector current value and a plurality of third input fuzzy sets indicating a state of the elapsed time value, A plurality of third input belonging functions which are functions representing respective degrees of belonging and a plurality of output belonging functions which are functions representing the degree of belonging of each of a plurality of output fuzzy sets representing an operating state according to the error rate.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 퍼지 규칙은, 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합 및 상기 복수의 출력 퍼지 집합의 조합으로 이루어질 수 있다.In the apparatus for determining the operating state of an IGBT according to an embodiment of the present invention, the fuzzy rule may be a combination of the first to third input purge sets and the plurality of output purge sets.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 상기 퍼지 규칙은, 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합의 조합 각각에 상기 복수의 출력 퍼지 집합을 매칭시키는 복수의 규칙을 포함할 수 있다.In the apparatus for determining an operating state of an IGBT according to an embodiment of the present invention, the fuzzy rule may include a plurality of rules for matching the plurality of output fuzzy sets to each of the combinations of the plurality of first to third input purge sets have.
본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치에서 퍼지 추론을 수행하는 단계는, 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 소속 함수에 기초하여 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합에 대한 상기 수신한 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도를 결정하는 단계와, 상기 퍼지 규칙에 기초하여 상기 결정된 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도에 따른 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 IGBT의 동작 상태를 판단하는 단계는, 상기 결정된 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도에 기초하여 상기 에러율을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of performing fuzzy inference in the apparatus for determining an operating condition of an IGBT according to an embodiment of the present invention may further include a step of performing a fuzzy inference on the first to third input fuzzy sets based on the plurality of first to third input belonging functions. Determining a relative speed of each of the collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value of the received collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value based on the fuzzy rule; Wherein the step of determining the operating state of each of the plurality of output fuzzy sets includes determining an operating state of the IGBT based on a degree of affiliation of each of the plurality of output fuzzy sets, And a step of determining whether the received signal is a signal.
본 발명에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치 및 IGBT 동작 상태 판단 방법은 IGBT의 동작 상태를 정확히 판단할 수 있다. 이에 따라, IGBT 동작 상태 판단 장치는 PWM 신호가 인가된 직후에도 IGBT의 동작 상태를 정확히 판단할 수 있으며, 콜렉터 전류값의 변화에 대한 반응성도 높일 수 있다.The IGBT operating state determining device and the IGBT operating state determining method according to the present invention can accurately determine the operating state of the IGBT. Accordingly, the IGBT operation state determination apparatus can accurately determine the operation state of the IGBT immediately after the PWM signal is applied, and also can increase the reactivity to the change in the collector current value.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치를 설명하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 제1 입력 소속 함수를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 제2 입력 소속 함수를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 제3 입력 소속 함수를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 출력 소속 함수를 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 IGBT 동작 상태 판단 장치가 사용하는 퍼지 규칙을 설명하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 2의 퍼지화부 및 퍼지 추론부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 10은 도 2 내지 도 7의 예시에 대한 도 2의 역퍼지화부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 도 1의 IGBT 동작 상태 판단 장치가 수행하는 IGBT 동작 상태 판단 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a schematic view for explaining an IGBT operation state determining apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a first input belonging function used by the operation state judging unit of FIG.
3 is a diagram for explaining a second input belonging function used by the operation state judging unit of FIG.
4 is a diagram for explaining a third input belonging function used by the operating state judging unit of FIG.
5 is a diagram for explaining an output member belonging function used by the operation state judging unit of FIG.
6 and 7 are views for explaining a fuzzy rule used by the apparatus for determining the operating state of the IGBT of FIG.
8 and 9 are views for explaining the operation of the fuzzy inference unit and the fuzzy inference unit in Fig.
Fig. 10 is a view for explaining the operation of the inverse fuzzy unit of Fig. 2 for the example of Figs. 2 to 7. Fig.
11 is a flowchart illustrating a method for determining an IGBT operation state performed by the IGBT operation state determination apparatus of FIG.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.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 denote the same or similar elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치를 설명하는 개략도이다.1 is a schematic view for explaining an IGBT operation state determining apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, IGBT 동작 상태 판단 장치(100), IGBT 드라이버(20) 및 IGBT(10)가 도시된다.Referring to FIG. 1, an IGBT operation
IGBT(10)는 전기 흐름을 차단하거나 허용하는 스위칭 동작을 빠르게 수행할 수 있는 스위칭용 전력 소자이다. IGBT(10)는 콜렉터(collector), 이미터(emitter) 및 게이트(gate)를 포함할 수 있다.The IGBT 10 is a switching power device capable of quickly performing a switching operation that blocks or permits an electric current flow. The IGBT 10 may include a collector, an emitter, and a gate.
참고로, IGBT(10)는 차량 내부에 구비되어 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, IGBT(10)는 차량 내부의 점화 스위치, 모터 및 전압 플러그 등에 구비되어 스위칭 동작을 수행할 수 있다.For reference, the IGBT 10 is provided inside the vehicle and can perform a switching operation. For example, the IGBT 10 may be provided in an ignition switch, a motor, a voltage plug, and the like in the vehicle to perform a switching operation.
그리고, IGBT(10)는 IGBT 드라이버(20)로부터 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 입력받아 제어될 수 있다. 예를 들어, IGBT(10)는 IGBT 드라이버(20)로부터 PWM 신호가 인가되면 턴온될 수 있다. 그리고, IGBT(10)는 IGBT 드라이버(20)로부터 PWM 신호가 인가되지 않으면 턴오프(Turn Off)될 수 있다.The
IGBT 드라이버(20)는 IGBT(10)에 PWM 신호를 인가하는 회로일 수 있다. 구체적으로, IGBT 드라이버(20)는 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)의 제어부(미도시)의 지령치에 따라 IGBT(10)를 구동하기 위한 PWM 신호를 생성하여 IGBT(10)에 인가하는 회로일 수 있다.The
그리고, IGBT 드라이버(20)는 IGBT(10)의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값 및 IGBT(10)의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값을 측정할 수 있다. 또한, IGBT 드라이버(20)는 IGBT(10)에 PWM 신호를 인가한 이후에 경과한 시간인 경과 시간값도 측정할 수 있다.The
IGBT 드라이버(20)는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)에 제공할 수 있다. 이에 따라, IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 모두 이용하여 IGBT(10)의 동작 상태를 판단할 수 있다. 그리고, IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 모두 이용하여 IGBT(10)의 고장 여부를 판단할 수도 있다.The
구체적으로, IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 수신부(110) 및 동작 상태 판단부(120)를 포함할 수 있다.Specifically, the IGBT operation
수신부(110)는 PWM 신호를 입력받아 제어되는 IGBT(10)의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값, IGBT(10)의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값 및 PWM 신호가 입력된 시점부터 경과한 시간인 경과 시간값을 IGBT 드라이버(20)로부터 수신할 수 있다.The
구체적으로, 수신부(110)는 도선을 통해 IGBT 드라이버(20)에 연결될 수 있다. 수신부(110)는 IGBT 드라이버(20)로부터 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 수신할 수도 있다. 그리고, 수신부(110)는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 동작 상태 판단부(120)에 제공할 수 있다.Specifically, the
동작 상태 판단부(120)는 복수의 소속 함수 및 복수의 퍼지 집합 각각의 조합으로 이루어지는 퍼지 규칙에 기초하여 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값에 대한 퍼지 추론을 수행할 수 있다. 그리고, 동작 상태 판단부(120)는 수행한 퍼지 추론의 결과에 기초하여 IGBT(10)의 동작 상태를 판단할 수 있다.The operation
여기서, 복수의 소속 함수는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값, 경과 시간값 및 IGBT(10)의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타내는 에러율 각각에 대응하는 복수의 퍼지 집합(Fuzzy Set)의 소속도를 나타내는 함수일 수 있다.Here, the plurality of belonging functions include a plurality of fuzzy sets belonging to a collector voltage value, a collector current value, an elapsed time value, and a plurality of fuzzy sets corresponding to error rates each representing a probability that the operation state of the
즉, 복수의 소속 함수 각각은 퍼지 논리(Fuzzy Logic) 및 퍼지 제어(Fuzzy Control)에 사용되는 소속 함수일 수 있다.That is, each of the plurality of belonging functions may be a membership function used for fuzzy logic and fuzzy control.
참고로, 소속도는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값, 경과 시간값 및 에러율 등의 변수가 퍼지 집합에 속하는 정도일 수 있다. 예를 들어, 소속도는 0 이상이고, 1 이하인 실수일 수 있다. 변수가 퍼지 집합에 완전히 속하는 경우의 소속도는 1, 전혀 속하지 않는 경우의 소속도는 0일 수 있다.For reference, the degree of belonging may be such that the variables such as the collector voltage value, the collector current value, the elapsed time value, and the error rate belong to the fuzzy set. For example, the membership degree may be a real number greater than or equal to 0 and less than or equal to 1. The membership degree when the variable completely belongs to the fuzzy set is 1, and the membership degree when the variable does not belong at all can be 0.
구체적으로, 복수의 소속 함수는 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제1 입력 소속 함수, 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 복수의 제2 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제2 입력 소속 함수, 경과 시간값의 상태를 나타내는 복수의 제3 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제3 입력 소속 함수 및 에러율에 따른 동작 상태를 나타내는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 출력 소속 함수를 포함할 수 있다.Specifically, the plurality of belonging functions include a plurality of first input belonging functions which are functions representing the degree of belonging to each of the plurality of first input fuzzy sets indicating the state of the collector voltage value, a plurality of second inputs A plurality of second input belonging functions which are functions representing respective degrees of each of the fuzzy sets, a plurality of third input belonging functions which are functions representing respective degrees of affiliation of a plurality of third input fuzzy sets representing the state of the elapsed time values, And a plurality of output member belonging functions which are functions representing a degree of affiliation of each of a plurality of output fuzzy sets representing an operating state according to the output fuzzy set.
여기서, 복수의 제1 입력 퍼지 집합은 예를 들어, 콜렉터 전압값의 크기에 따라 낮음 퍼지 집합, 정상 퍼지 집합 및 높음 퍼지 집합을 포함할 수 있다.Here, the plurality of first input fuzzy sets may include a low fuzzy set, a normal fuzzy set, and a high fuzzy set, for example, depending on the magnitude of the collector voltage value.
이에 따라, 복수의 제1 입력 소속 함수는 낮음 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 낮음 소속 함수, 정상 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 정상 소속 함수 및 높음 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 높음 소속 함수를 포함할 수 있다.Accordingly, the plurality of first input membership functions may include a low membership function indicating the membership degree of the low fuzzy set, a normal membership function indicating the membership degree of the normal fuzzy set, and a high membership function indicating the membership degree of the high fuzzy set have.
복수의 제1 입력 소속 함수 및 복수의 제1 입력 퍼지 집합에 대해서는 도 2를 참조하여 자세히 설명한다.A plurality of first input belonging functions and a plurality of first input fuzzy sets will be described in detail with reference to FIG.
그리고, 복수의 제2 입력 퍼지 집합은 예를 들어, 콜렉터 전류값의 크기에 따라 낮음 퍼지 집합, 정상 퍼지 집합, 과전류 퍼지 집합 및 단락 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of second input fuzzy sets may include, for example, a low fuzzy set, a normal fuzzy set, an overcurrent fuzzy set, and a shortage fuzzy set according to the magnitude of the collector current value.
이에 따라, 복수의 제2 입력 소속 함수는 낮음 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 낮음 소속 함수, 정상 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 정상 소속 함수 및 과전류 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 과전류 소속 함수를 포함할 수 있다.Accordingly, the plurality of second input membership functions may include a low membership function indicating the membership degree of the low fuzzy set, a normal membership function indicating the membership degree of the normal fuzzy set, and an overcurrent membership function indicating the membership degree of the overcurrent fuzzy set have.
복수의 제2 입력 소속 함수 및 복수의 제2 입력 퍼지 집합에 대해서는 도 3을 참조하여 자세히 설명한다.A plurality of second input belonging functions and a plurality of second input fuzzy sets will be described in detail with reference to FIG.
그리고, 복수의 제3 입력 퍼지 집합은 예를 들어, 경과 시간값의 크기에 따라 과도 퍼지 집합, 안정 퍼지 집합 및 정상 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of third input fuzzy sets may include, for example, an excess fuzzy set, a stable fuzzy set, and a normal fuzzy set according to the magnitude of the elapsed time value.
이에 따라, 복수의 제3 입력 소속 함수는 과도 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 과도 소속 함수, 안정 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 안정 소속 함수, 정상 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 정상 소속 함수를 포함할 수 있다.Accordingly, the plurality of third input membership functions may include a transient membership function indicating the membership degree of the excessive fuzzy set, a stable membership function indicating the membership degree of the stable fuzzy set, and a normal membership function indicating the membership degree of the normal fuzzy set have.
복수의 제3 입력 소속 함수 및 복수의 제3 입력 퍼지 집합에 대해서는 도 4를 참조하여 자세히 설명한다.A plurality of third input belonging functions and a plurality of third input fuzzy sets will be described in detail with reference to FIG.
복수의 출력 퍼지 집합은 IGBT(10)의 동작 상태에 대응하는 퍼지 집합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 출력 퍼지 집합은 에러율의 크기에 따라 정상 퍼지 집합, 과전류 퍼지 집합, 단락 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of output fuzzy sets may include a fuzzy set corresponding to the operating state of the
이에 따라, 복수의 출력 소속 함수는 정상 퍼지 집합에 대응하는 정상 소속 함수, 과전류 퍼지 집합에 과전류 소속 함수 및 단락 소속 함수를 포함할 수 있다.Thus, the plurality of power membership functions may include a normal membership function corresponding to a normal fuzzy set, an overcurrent membership function and a short-term membership function in an overcurrent fuzzy set.
여기서, 에러율은 IGBT(10)의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타낼 수 있다. 다시 말해서, 에러율은 IGBT(10)가 단락되어 고장날 확률일 수 있다.Here, the error rate may indicate a probability that the operating state of the
참고로, 에러율의 값은 IGBT(10)에 과전류가 흐르는 정도가 클수록 커질 수 있다. 즉, IGBT(10)에 과전류가 흐르는 정도가 클 수록 에러율의 값이 커질 수 있다.For reference, the value of the error rate can be increased as the degree of the overcurrent flows to the
예를 들어, IGBT(10)가 정상적으로 동작하는 경우, 에러율이 40% 이하일 수 있다. 그리고, IGBT(10)가 단락되어 IGBT(10)의 콜렉터에 과전류가 흐르는 경우, 에러율이 90%이상일 수 있다.For example, when the
복수의 출력 소속 함수 및 복수의 출력 퍼지 집합에 대해서는 도 5를 참조하여 자세히 설명한다.A plurality of output belonging functions and a plurality of output fuzzy sets will be described in detail with reference to FIG.
한편, 퍼지 규칙은 복수의 제1 입력 퍼지 집합, 복수의 제2 입력 퍼지 집합, 복수의 제3 퍼지 집합 및 복수의 출력 퍼지 집합의 조합으로 이루어질 수 있다.On the other hand, the fuzzy rule may be a combination of a plurality of first input fuzzy sets, a plurality of second input fuzzy sets, a plurality of third fuzzy sets, and a plurality of output fuzzy sets.
구체적으로, 퍼지 규칙은 복수의 제1 입력 퍼지 집합, 복수의 제2 입력 퍼지 집합 및 복수의 제3 입력 퍼지 집합의 조합 각각에 복수의 출력 퍼지 집합을 매칭시키는 복수의 규칙을 포함할 수 있다.Specifically, the fuzzy rule may include a plurality of rules for matching a plurality of output fuzzy sets to each of a combination of a plurality of first input purge sets, a plurality of second input purge sets, and a plurality of third input purge sets.
예를 들어, 복수의 제1 입력 퍼지 집합에 포함된 퍼지 집합이 3개, 복수의 제2 입력 퍼지 집합에 포함된 퍼지 집합이 2개, 복수의 제3 입력 퍼지 집합에 포함된 퍼지 집합이 3개인 경우, 3*2*3=18 가지의 조합이 생성될 수 있다. 퍼지 규칙은 18가지의 조합에 대해 복수의 출력 퍼지 집합에 포함된 퍼지 집합을 매칭시키는 18개의 규칙을 포함할 수 있다.For example, if there are three fuzzy sets included in a plurality of first input fuzzy sets, two fuzzy sets included in a plurality of second input fuzzy sets, and three fuzzy sets included in a plurality of third input fuzzy sets, In the case of individuals, 3 * 2 * 3 = 18 combinations can be generated. The fuzzy rule may include 18 rules for matching a fuzzy set contained in a plurality of output fuzzy sets for 18 combinations.
구체적으로, 퍼지 규칙은 복수의 제1 입력 퍼지 집합에 포함된 낮음 퍼지 집합, 복수의 제2 입력 퍼지 집합에 포함된 낮음 퍼지 집합 및 복수의 제3 입력 퍼지 집합에 포함된 과도 퍼지 집합으로 구성된 조합에 대해 복수의 출력 퍼지 집합 중 정상 퍼지 집합을 매칭시키는 규칙을 포함할 수 있다.Specifically, the fuzzy rule is a combination of a low fuzzy set contained in a plurality of first input fuzzy sets, a low fuzzy set contained in a plurality of second input fuzzy sets, and a transitional fuzzy set contained in a plurality of third input fuzzy sets And a rule for matching the normal fuzzy set among the plurality of output fuzzy sets with respect to the output fuzzy set.
퍼지 규칙에 대해서는 도 6 및 도 7에서 자세히 설명한다.The fuzzy rule will be described in detail in Fig. 6 and Fig.
이하에서, 동작 상태 판단부(120)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation
도 1을 참조하면, 동작 상태 판단부(120)는 퍼지화부(130), 퍼지 추론부(140) 및 역퍼지화부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the operation
퍼지화부(130)는 복수의 제1 내지 제3 입력 소속 함수에 기초하여 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합에 대한 수신부(110)에 의해 수신된 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값 각각의 소속도를 결정할 수 있다.The
다시 말해서, 퍼지화부(130)는 제1 내지 제3 입력 소속 함수에 기초하여 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 퍼지화(Fuzzification)할 수 있다.In other words, the
구체적으로, 퍼지화부(130)는 복수의 제1 입력 소속 함수(200)에 기초하여 복수의 제1 입력 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전압값의 소속도를 결정할 수 있다. 이에 대해서는 도 2에서 구체적으로 설명한다.Specifically, the
그리고, 퍼지화부(130)는 복수의 제2 입력 소속 함수에 기초하여 복수의 제2 입력 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전류값의 소속도를 결정할 수 있다. 이에 대해서는 도 3에서 구체적으로 설명한다.Then, the
나아가, 퍼지화부(130)는 복수의 제3 입력 소속 함수에 기초하여 복수의 제3 입력 퍼지 집합에 대한 경과 시간값의 소속도를 결정할 수 있다. 이에 대해서는 도 4에서 구체적으로 설명한다.Further, the
한편, 퍼지 추론부(140)는 퍼지 규칙에 기초하여 퍼지화부(130)에 의해 결정된 콜렉터 전압값의 소속도, 콜렉터 전류값의 소속도 및 경과 시간값의 소속도에 따른 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정할 수 있다.On the other hand, the
즉, 퍼지 추론부(140)는 퍼지 규칙에 기초하여 콜렉터 전압값의 소속도, 콜렉터 전류값의 소속도 및 경과 시간값의 소속도를 퍼지 추론(Fuzzy Intferece)할 수 있다.That is, the
예를 들어, 퍼지 규칙이 18가지 규칙을 포함하는 경우, 퍼지 추론부(140)는 퍼지화부(130)에 의해 결정된 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값 각각의 소속도를 18가지 규칙에 적용하여 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정할 수 있다.For example, when the fuzzy rule includes eighteen rules, the
구체적으로, 퍼지 추론부(140)는 각각의 규칙에 대해 콜렉터 전압값의 소속도, 콜렉터 전류값의 소속도 및 경과 시간값의 소속도 중 최소값을 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도로 결정할 수 있다.Specifically, for each rule, the
퍼지 추론부(140)에 대해서는 도 8 및 도 9에서 예시를 통해 보다 자세히 설명한다.The
역퍼지화부(150)는 퍼지 추론부(140)에 의해 결정된 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도에 기초하여 에러율을 결정할 수 있다.The inverse
즉, 역퍼지화부(150)는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 역퍼지화(Defuzzification)하여 역퍼지화의 결과값으로 에러율을 결정할 수 있다.That is, the inverse
참고로, 역퍼지화부(150)는 무게 중심법(Center-of-Gravity Method), 평균 중심법(Center-of-Average Method) 및 최대치법(Maximum Method) 등과 같은 주지의 방법을 이용하여 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 역퍼지화하여 에러율을 결정할 수 있다.For reference, the
역퍼지화부(150)에 대해서는 도 5 및 도 10에서 예시를 통해 보다 자세히 설명한다.The
참고로, 상술한 수신부(110), 동작 상태 판단부(120), 퍼지화부(130), 퍼지 추론부(140) 및 역퍼지화는 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)의 프로세서에서 구현될 수 있다. 여기서, 프로세서는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리 및/또는 스토리지에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다.For example, the
메모리 및 스토리지는 다양한 종료의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.Memory and storage may include volatile or nonvolatile storage media of various types. For example, the memory may include a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).
이하에서, 도 2를 참조하여 제1 입력 소속 함수의 예시를 설명한다.Hereinafter, an example of the first input belonging function will be described with reference to FIG.
도 2는 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 제1 입력 소속 함수를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a first input belonging function used by the operation state judging unit of FIG.
도 2를 참조하면, 콜렉터 전압값에 대응하는 복수의 제1 입력 소속 함수(200)가 도시된다.Referring to FIG. 2, a plurality of first
복수의 제1 입력 소속 함수(200)는 낮음 소속 함수(210), 정상 소속 함수(220) 및 높음 소속 함수(230)를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 제1 입력 퍼지 집합은 복수의 제1 입력 소속 함수(200)에 대응하여 낮음 퍼지 집합, 정상 퍼지 집합 및 높음 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of first
구체적으로, 낮음 소속 함수(210)는 2V 이하에서 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 낮음 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다. 정상 소속 함수(220)는 1V 이상 7V 이하에서 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 정상 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다. 높음 소속 함수(230)는 4V 이상에서 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 높음 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다.Specifically, the
퍼지화부(130)는 복수의 제1 입력 소속 함수(200)에 기초하여 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각에 대한 콜렉터 전압값의 소속도를 결정할 수 있다.The
예를 들어, 콜렉터 전압값이 0V인 경우, 퍼지화부(130)는 복수의 제1 입력 소속 함수(200)에 기초하여 콜렉터 전압값의 낮음 퍼지 집합 소속도를 1, 정상 퍼지 집합 소속도를 0, 높음 퍼지 집합 소속도를 0으로 결정할 수 있다.For example, when the collector voltage value is 0V, the
도 2에 도시된 복수의 제1 입력 소속 함수(200)는 예시에 불과하며, 본 발명의 범위는 IGBT 드라이버(20)로부터 수신한 콜렉터 전압값에 대응하는 어떠한 형태 및 개수의 소속 함수도 복수의 제1 입력 소속 함수(200)로 포함한다.The second
즉, 복수의 제1 입력 소속 함수(200)의 개수는 도시된 바와 달리 2개이거나 4개 이상일 수 있으며, 각각의 소속 함수의 경계값(1V, 2V, 4V 및 7V)도 도시된 바와 다를 수 있다. 또한, 도 2에는 삼각 함수 형태로 복수의 제1 입력 소속 함수(200)가 도시되었지만, 복수의 제1 입력 소속 함수(200)의 형태는 이에 제한되지 않는다.That is, the number of the first
이하에서, 도 3을 참조하여 제2 입력 소속 함수의 예시를 설명한다.Hereinafter, an example of the second input belonging function will be described with reference to FIG.
도 3은 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 제2 입력 소속 함수를 설명하는 도면이다.3 is a diagram for explaining a second input belonging function used by the operation state judging unit of FIG.
복수의 제2 입력 소속 함수(300)는 낮음 소속 함수(310), 정상 소속 함수(320), 과전류 소속 함수(330) 및 단락 소속 함수(340)를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 제2 입력 퍼지 집합은 복수의 제2 입력 소속 함수(300)에 대응하여 낮음 퍼지 집합, 정상 퍼지 집합, 과전류 퍼지 집합 및 단락 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of second
구체적으로, 낮음 소속 함수(310)는 100A 이하에서 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 낮음 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다. 정상 소속 함수(320)는 95A 이상 110A 이하에서 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 정상 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다.Specifically, the
그리고, 과전류 소속 함수(330)는 105A 이상 135A 이하에서 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 과전류 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다. 단락 소속 함수(340)는 125A 이상에서 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 단락 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다.The
퍼지화부(130)는 복수의 제2 입력 소속 함수(300)에 기초하여 복수의 제2 입력 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전류값의 소속도를 결정할 수 있다.The
예를 들어, 콜렉터 전류값이 130A인 경우, 퍼지화부(130)는 복수의 제2 입력 소속 함수(300)에 기초하여 콜렉터 전류값의 낮음 퍼지 집합 소속도를 0, 정상 퍼지 집합 소속도를 0, 과전류 퍼지 집합 소속도를 0.4, 단락 퍼지 집합 소속도를 0.3으로 결정할 수 있다.For example, when the collector current value is 130 A, the
도 2와 마찬가지로, 도 3에 도시된 복수의 제2 입력 소속 함수(300)는 예시에 불과하며, 본 발명의 범위는 IGBT 드라이버(20)로부터 수신한 콜렉터 전압값에 대응하는 어떠한 형태 및 개수의 소속 함수도 복수의 제2 입력 소속 함수(300)로 포함한다.3 is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to any particular type and number of corresponding input voltage values corresponding to the collector voltage value received from the
즉, 복수의 제2 입력 소속 함수(300)의 개수, 경계값 및 형태는 도 2에서 설명한 바와 같이, 도 3의 도시에 따라 제한되지 않는다.That is, the number, the boundary value, and the shape of the plurality of second
도 4는 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 제3 입력 소속 함수를 설명하는 도면이다.4 is a diagram for explaining a third input belonging function used by the operating state judging unit of FIG.
도 4를 참조하면, 경과 시간값에 대응하는 복수의 제3 입력 소속 함수(400)가 도시된다.Referring to FIG. 4, a plurality of third
복수의 제3 입력 소속 함수(400)는 과도 소속 함수(410), 안정 소속 함수(420), 정상 소속 함수(430)를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 제3 입력 퍼지 집합은 복수의 제3 입력 소속 함수(400)에 대응하여 과도 퍼지 집합, 안정 퍼지 집합 및 정상 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of third
구체적으로, 과도 소속 함수(410)는 1μs 이하에서 경과 시간값의 상태를 나타내는 과도 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다. 안정 소속 함수(420)는 0.7μs 이상 2.5 μs 이하에서 경과 시간값의 상태를 나타내는 안정 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다. 정상 소속 함수(430)는 2μs 이상에서 경과 시간값의 상태를 나타내는 정상 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다.Specifically, the transitory belonging
퍼지화부(130)는 복수의 제3 입력 소속 함수(400)에 기초하여 복수의 제3 입력 퍼지 집합에 대한 경과 시간값의 소속도를 결정할 수 있다.The
예를 들어, 경과 시간값이 0.8μs인 경우, 퍼지화부(130)는 복수의 제3 입력 소속 함수(400)에 기초하여 경과 시간값의 과도 퍼지 집합 소속도를 0.4, 안정 퍼지 집합 소속도를 0.3, 정상 퍼지 집합 소속도를 0으로 결정할 수 있다.For example, when the elapsed time value is 0.8 mu s, the
도 2 및 도 3과 마찬가지로, 도 4에 도시된 복수의 제3 입력 소속 함수(400)는 예시에 불과하며, 본 발명의 범위는 IGBT 드라이버(20)로부터 수신한 경과 시간값에 대응하는 어떠한 형태 및 개수의 소속 함수도 복수의 제3 입력 소속 함수(400)로 포함한다.2 and 3, the third plurality of
즉, 복수의 제3 입력 소속 함수(400)의 개수, 경계값 및 형태는 도 2에서 설명한 바와 같이, 도 4의 도시에 따라 제한되지 않는다.That is, the number, the boundary value, and the shape of the plurality of third
도 5는 도 1의 동작 상태 판단부가 이용하는 출력 소속 함수를 설명하는 도면이다.5 is a diagram for explaining an output member belonging function used by the operation state judging unit of FIG.
도 5를 참조하면, 에러율에 대응하는 복수의 출력 소속 함수(500)가 도시된다.Referring to FIG. 5, a plurality of
복수의 출력 소속 함수(500)는 정상 소속 함수(510), 과전류 소속 함수(520) 및 단락 소속 함수(530)를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 출력 퍼지 집합은 복수의 출력 소속 함수(500)에 대응하여 정상 퍼지 집합, 과전류 퍼지 집합 및 단락 퍼지 집합을 포함할 수 있다.The plurality of
참고로, 정상 퍼지 집합은 IGBT가 정상적으로 동작하는 경우를 나타낼 수 있다. 그리고, 과전류 퍼지 집합은 IGBT가 단락되진 않았으나, IGBT의 콜렉터에 과전류가 흐르는 경우를 나타낼 수 있다. 나아가, 단락 퍼지 집합은 IGBT가 IGBT가 단락되어 IGBT의 과전류가 흐르는 경우를 나타낼 수 있다.For reference, the normal fuzzy set may indicate the case where the IGBT operates normally. And, the overcurrent fuzzy set can show the case where the IGBT is not short-circuited, but the overcurrent flows to the collector of the IGBT. Further, the short-circuit fuse set can indicate the case where the IGBT is short-circuited and the IGBT overcurrent flows.
구체적으로, 정상 소속 함수(510)는 에러율 60% 이하에서 IGBT(10)의 동작 상태를 나타내는 정상 퍼지 집합을 나타낼 수 있다. 과전류 소속 함수(520)는 에러율 40% 이상 80% 이하에서 IGBT(10)의 동작 상태를 나타내는 과전류 퍼지 집합을 나타낼 수 있다. 단락 소속 함수(530)는 에러율 70% 이상에서 IGBT(10)의 동작 상태를 나타내는 단락 퍼지 집합의 소속도를 나타낼 수 있다.Specifically, the
역퍼지화부(150)는 퍼지 추론부(140)에 의해 결정된 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도 및 복수의 출력 소속 함수(500)에 기초하여 에러율을 결정할 수 있다.The
예를 들어, 퍼지 추론부(140)에 의해 결정된 정상 퍼지 집합 소속도가 0.5, 과전류 퍼지 집합 소속도가 0.5, 단락 퍼지 집합 소속도가 0인 경우, 역퍼지화부(150)는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도 및 복수의 출력 소속 함수(500)에 기초하여 무게 중심법 등 주지의 방법을 사용하여 에러율을 결정할 수 있다.For example, when the normal fuzzy set belonging rate determined by the
도 2 내지 도 4와 마찬가지로, 도 5에 도시된 복수의 출력 소속 함수(500)는 예시에 불과하며, 본 발명의 범위는 역퍼지화부가 결정한 에러율에 대응하는 어떠한 형태 및 개수의 소속 함수도 복수의 출력 소속 함수(500)로 포함한다.As in Figs. 2 to 4, the plurality of power membership functions 500 shown in Fig. 5 are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to any form and number of belonging functions corresponding to the error rate determined by the inverse fuzzy logic unit As an
즉, 복수의 출력 소속 함수(500)의 개수, 경계값 및 형태는 도 2에서 설명한 바와 같이, 도 5의 도시에 따라 제한되지 않는다.That is, the number, the boundary value, and the shape of the plurality of
이에 대해서는 도 10에서 예시를 통해 보다 자세히 설명한다.This will be described in more detail with reference to FIG. 10 by way of example.
도 6 및 도 7은 도 1의 IGBT 동작 상태 판단 장치가 사용하는 퍼지 규칙을 설명하는 도면이다.6 and 7 are views for explaining a fuzzy rule used by the apparatus for determining the operating state of the IGBT of FIG.
도 6 및 도 7을 참조하면, 퍼지 규칙(600, 700)은 규칙 1부터 규칙 36까지 36개의 규칙을 포함한다.Referring to FIGS. 6 and 7, the
퍼지 규칙(600, 700)에서 콜렉터 전압값이 기재된 열은 복수의 제1 입력 퍼지 집합을 의미할 수 있다. 구체적으로, 낮음은 낮음 퍼지 집합, 정상은 정상 퍼지 집합, 높음은 높음 퍼지 집합을 의미할 수 있다.The column in which the collector voltage value is described in the
그리고, 퍼지 규칙(600, 700)에서 콜렉터 전류값이 기재된 열은 복수의 제2 입력 퍼지 집합을 의미할 수 있다. 구체적으로, 낮음은 낮음 퍼지 집합, 정상은 정상 퍼지 집합, 과전류는 과전류 퍼지 집합, 단락은 단락 퍼지 집합을 의미할 수 있다.The column in which the collector current value is written in the
한편, 퍼지 규칙(600, 700)에서 경과 시간값이 기재된 열은 복수의 제3 입력 퍼지 집합을 의미할 수 있다. 구체적으로, 과도는 과도 퍼지 집합, 안정은 안정 퍼지 집합, 정상은 정상 퍼지 집합을 의미할 수 있다.On the other hand, the column in which the elapsed time values are described in the
그리고, 퍼지 규칙(600, 700)에서 에러율이 기재된 열은 복수의 출력 퍼지 집합을 의미할 수 있다. 구체적으로, 정상은 정상 퍼지 집합, 과전류는 과전류 퍼지 집합, 단락은 단락 퍼지 집합을 의미할 수 있다.The column in which the error rate is described in the
퍼지 규칙(600, 700)에 포함된 각각의 규칙은 각각의 열에 기재된 제1 입력 퍼지 집합, 제2 입력 퍼지 집합 및 제3 입력 퍼지 집합의 조합을 출력 퍼지 집합과 매칭시킬 수 있다.Each rule included in the
구체적으로, 퍼지 규칙(600, 700)은 퍼지 추론부(140)가 각각의 열에 기재된 제1 입력 퍼지 집합의 소속도, 제2 입력 퍼지 집합의 소속도 및 제3 입력 퍼지 집합의 소속도 중 최소값을 동일한 열에 기재된 출력 퍼지 집합의 소속도로 결정하도록 미리 설정될 수 있다.More specifically, the
예를 들어, 복수의 제1 입력 퍼지 집합 중 낮음 퍼지 집합의 소속도가 0.2, 복수의 제2 입력 퍼지 집합 중 낮음 퍼지 집합의 소속도가 0.3, 복수의 제3 입력 퍼지 집합에서 정상 소속도가 0.4인 경우, 퍼지 추론부(140)는 규칙 3에서의 출력 퍼지 집합 중 정상 퍼지 집합의 소속도를 0.2로 결정할 수 있다.For example, if the membership degree of the low fuzzy set among the plurality of first input fuzzy sets is 0.2, the membership degree of the low fuzzy set among the plurality of second input fuzzy sets is 0.3, 0.4, the
그리고, 퍼지 규칙(600, 700)은 퍼지 추론부(140)가 퍼지 규칙(600, 700)에 따라 결정한 복수의 출력 퍼지 집합의 소속도 중 동일한 출력 퍼지 집합에 대해 0보다 큰 소속도가 복수 개 존재하는 경우, 퍼지 추론부(140)가 0보다 큰 복수 개의 소속도 중 최소값을 해당 출력 퍼지 집합의 소속도로 결정하도록 미리 설정될 수 있다.The
예를 들어, 퍼지 추론부(140)가 규칙 1에 따라 결정한 정상 퍼지 집합의 소속도가 0.2이고, 규칙 2에 따라 결정한 정상 퍼지 집합의 소속도가 0.3이고, 나머지 규칙에 따라 결정한 정상 퍼지 집합의 소속도가 0인 경우, 퍼지 추론부(140)는 규칙 1에 따라 결정된 0.2를 복수의 출력 퍼지 집합 중 정상 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.For example, if the membership of the normal fuzzy set determined by the
참고로, 도 6 및 도 7에 도시된 퍼지 규칙(600, 700)은 예시에 불과하며, 본 발명의 범위는 IGBT 드라이버(20)로부터 수신한 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값, 경과 시간값 및 에러율의 조합으로 이루어진 어떠한 개수 및 방식의 퍼지 규칙(600, 700)도 포함한다.For reference, the
이하에서, 도 8 내지 도 10을 참조하여 도 2 내지 도 7에서 설명한 동작 상태 판단부(120)의 동작을 구체적인 예시를 들어 설명한다.Hereinafter, the operation of the operation
도 8 및 도 9는 도 2의 퍼지화부 및 퍼지 추론부의 동작을 설명하는 도면이다. 도 10은 도 2 내지 도 7의 예시에 대한 도 2의 역퍼지화부의 동작을 설명하는 도면이다.8 and 9 are views for explaining the operation of the fuzzy inference unit and the fuzzy inference unit in Fig. Fig. 10 is a view for explaining the operation of the inverse fuzzy unit of Fig. 2 for the example of Figs. 2 to 7. Fig.
이하에서, 수신부(110)가 6V의 콜렉터 입력값, 105A의 콜렉터 전류값, 0.8μs의 경과 시간값을 IGBT 드라이버(20)로부터 수신하는 경우의 동작 상태 판단 판단부의 구체적인 예시를 설명한다.Hereinafter, a specific example of the operation state determination determiner when the receiving
퍼지화부(130)는 복수의 제1 입력 소속 함수(200)에 기초하여 낮음 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전압값의 소속도를 0, 정상 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전압값의 소속도를 0.5, 높음 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전압값의 소속도를 0.5로 결정할 수 있다.The
그리고, 퍼지화부(130)는 복수의 제2 입력 소속 함수(300)에 기초하여 낮음 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전류값의 소속도를 0, 정상 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전류값의 소속도를 0.5, 과전류 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전류값의 소속도를 0.5, 단락 퍼지 집합에 대한 콜렉터 전류값의 소속도를 0으로 결정할 수 있다.The
나아가, 퍼지화부(130)는 복수의 제3 입력 소속 함수(400)에 기초하여 과도 퍼지 집합에 대한 경과 시간값의 소속도를 0.5, 안정 퍼지 집합에 대한 경과 시간값의 소속도를 0.5, 정상 퍼지 집합에 대한 경과 시간값의 소속도를 0으로 결정할 수 있다.Further, the
이에 따라, 퍼지 추론부(140)는 퍼지 규칙에 기초하여 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값 각각의 소속도에 따른 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정할 수 있다.Accordingly, the
도 8 및 도 9를 참조하면, 퍼지 규칙의 적용 예시(800, 900)가 도시된다.Referring to Figs. 8 and 9, application examples 800, 900 of a fuzzy rule are shown.
퍼지 추론부(140)는 퍼지 규칙(600, 700)에 기초하여 퍼지 규칙의 적용 예시(800, 900)와 같이 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정할 수 있다.The
퍼지 추론부(140)는 규칙 1 내지 규칙 36에 대해 각각의 규칙에 포함된 복수의 제1 입력 퍼지 집합의 소속도, 복수의 제2 입력 퍼지 집합의 소속도 및 복수의 제3 입력 퍼지 집합의 소속도 중 최소값을 동일한 규칙에 포함된 출력 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.The
예를 들어, 규칙 17에서 복수의 제1 입력 퍼지 집합 중 낮음 퍼지 집합의 소속도가 0.5이고, 복수의 제2 입력 퍼지 집합 중 정상 퍼지 집합의 소속도가 0.5이고, 복수의 제3 입력 퍼지 집합 중 안정 퍼지 집합의 소속도가 0.5일 수 있다. 이에 따라, 퍼지 추론부(140)는 소속도 중 최소값인 0.5를 복수의 출력 퍼지 집합 중 정상 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.For example, in rule 17, the membership of the low fuzzy set among the plurality of first input fuzzy sets is 0.5, the membership degree of the normal fuzzy set among the plurality of second input fuzzy sets is 0.5, The membership of the medium-stable fuzzy set may be 0.5. Accordingly, the
그리고, 퍼지 추론부(140)는 규칙 1 내지 규칙 36에 따라 결정된 복수의 출력 퍼지 집합의 소속도 중 동일한 출력 퍼지 집합에 대해 0보다 큰 소속도가 복수 개 존재하므로, 0보다 큰 복수 개의 소속도 중 최소값을 해당 출력 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.Since the
구체적으로, 규칙 16, 규칙 17, 규칙 19 및 규칙 28에 따라 결정된 정상 퍼지 집합의 소속도가 모두 0.5 이므로, 퍼지 추론부(140)는 그 중 최소값인 0.5를 정상 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.Specifically, since the membership degrees of the normal fuzzy sets determined according to rules 16, 17, 19, and 28 are all 0.5, the
그리고, 규칙 20, 규칙 29, 규칙 31 및 규칙 32에 따라 결정된 과전류 퍼지 집합의 소속도가 모두 0.5 이므로, 퍼지 추론부(140)는 그 중 최소값인 0.5를 과전류 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.Since the membership degrees of the overcurrent fuzzy sets determined according to
한편, 나머지 규칙에 따라 결정된 단락 퍼지 집합의 소속도는 모두 0이므로, 퍼지 추론부(140)는 0을 단락 퍼지 집합의 소속도로 결정할 수 있다.On the other hand, since the membership degrees of the short-circuit fuzzy set determined according to the remaining rules are all zero, the
그러면, 역퍼지화부(150)는 복수의 출력 퍼지 집합 중 정상 퍼지 집합의 소속도 0.5, 과전류 퍼지 집합의 소속도 0.5 및 단락 퍼지 집합의 소속도 0과 복수의 출력 소속 함수(500)에 기초하여 에러율을 결정할 수 있다.Then, the inverse
도 10을 참조하면, 역퍼지화부(150)의 에러율 결정 예시(1000), 정상 소속 함수(1010), 과전류 소속 함수(1020), 단락 소속 함수(1030) 및 에러율 결정 영역(1100)이 도시된다.10, an error rate determination example 1000, a
에러율 결정 예시(1000)는 역퍼지화부(150)가 퍼지 추론부(140)에 의해 결정된 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 이용하여 에러율을 결정하는 예시이다.The error rate determination example 1000 is an example in which the inverse
참고로, 정상 소속 함수(1010), 과전류 소속 함수(1020) 및 단락 소속 함수(1030)는 각각 도 5의 정상 소속 함수(510), 과전류 소속 함수(520) 및 단락 소속 함수(530)와 동일한 함수이다.5, the
역퍼지화부(150)는 퍼지 추론부(140)에 의해 결정된 복수의 출력 퍼지 집합의 소속도에 기초하여 복수의 출력 소속 함수(500)를 절사함으로써 에러율 결정 영역을 결정할 수 있다.The inverse
역퍼지화부(150)는 정상 퍼지 집합의 소속도 0.5를 기준으로 정상 소속 함수(1010)를 절사하고, 과전류 퍼지 집합의 소속도 0.5를 기준으로 과전류 소속 함수(1020)를 절사하고, 단락 퍼지 집합의 소속도 0을 기준으로 단락 소속 함수(1030)를 절사하여 에러율 결정 영역을 결정할 수 있다.The inverse
그리고, 역퍼지화부(150)는 에러율 결정 영역에 대해 무게 중심법, 평균 중심법 및 최대치법 등과 같은 주지의 방법을 적용하여 에러율을 결정할 수 있다. 나아가, 역퍼지화부(150)는 에러율을 동작 상태 판단의 결과값으로 결정하여 사용자에게 제공할 수 있다.Then, the
예를 들어, 무게 중심법을 적용하여 에러율을 결정하는 경우, 역퍼지화부(150)는 에러율 결정 영역을 가로축(에러율)을 등간격으로 분할하고, 등간격으로 분할된 분할 지점 각각의 소속도 값과 에러율 값을 이용하여 에러율을 결정할 수 있다.For example, when the center-of-gravity method is used to determine the error rate, the inverse
구체적으로, 역퍼지화부(150)는 분할 지점 각각을 에러율 결정 영역을 10%의 에러율로 분할하는 분할 지점을 설정할 수도 있다.Specifically, the
예를 들어, 첫번째 분할 지점의 에러율은 10%이고, 정상 퍼지 집합의 소속도는 0.5일 수 있다. 두번째 분할 지점의 에러율은 20%이고, 정상 퍼지 집합의 소속도는 0.5일 수 있다. 세번째 분할 지점의 에러율은 30%이고, 정상 퍼지 집합의 소속도는 0.5일 수 있다. 네번째 분할 지점의 에러율은 40%이고, 정상 퍼지 집합의 소속도는 0.5일 수 있다. 다섯번째 분할 지점의 에러율은 50%이고, 정상 퍼지 집합의 소속도는 0.35일 수 있다. 여섯번째 분할 지점의 에러율은 60%이고, 과전류 퍼지 집합의 소속도는 0.25일 수 있다. 일곱번째 분할 지점의 에러율은 70%이고, 과전류 퍼지 집합의 소속도는 0.5일 수 있다. 여덟 번째 분할 지점의 에러율은 80%이고, 과전류 퍼지 집합의 소속도는 0.5일 수 있다.For example, the error rate of the first splitting point may be 10%, and the membership of the normal fuzzy set may be 0.5. The error rate of the second splitting point is 20%, and the membership of the normal fuzzy set may be 0.5. The error rate of the third splitting point is 30%, and the membership of the normal fuzzy set may be 0.5. The error rate of the fourth splitting point is 40%, and the membership of the normal fuzzy set may be 0.5. The error rate of the fifth splitting point is 50%, and the membership of the normal fuzzy set may be 0.35. The error rate of the sixth splitting point is 60%, and the membership of the overcurrent fuzzy set may be 0.25. The error rate of the seventh splitting point is 70%, and the membership of the overcurrent fuzzy set may be 0.5. The error rate of the eighth division point is 80%, and the membership of the overcurrent fuzzy set may be 0.5.
이에 대해, 역퍼지화부(150)는 각각의 분할 지점의 에러율과 해당 분할 지점의 소속도의 곱을 모두 더하고, 그 값을 각각의 분할 지점의 소속도의 합으로 나눔으로써 무게 중심법을 적용하여 에러율을 결정할 수 있다.On the other hand, the
동일한 예를 들어 설명하면, 역퍼지화부(150)는 10*0.5 + 20*0.5 + 30*0.5 + 40*0.5 + 50*0.35 + 60*0.25 + 70*0.5 + 80*0 = 117.5를 각각의 분할 지점의 에러율과 해당 분할 지점의 소속도의 곱을 모두 더한 값으로 결정할 수 있다.For example, the inverse
그리고, 역퍼지화부(150)는 각각의 분할 지점의 소속도의 합을 0.5 + 0.5 + 0.5 + 0.5 + 0.35 + 0.25+ 0.5 + 0 = 2.6으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 역퍼지화부(150)는 117.5/2.6 = 45.19를 에러율로 결정할 수 있다.Then, the
역퍼지화부(150)는 에러율을 동작 상태 판단의 결과값으로 결정할 수 있다.The
참고로, IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 결정된 에러율에 따라 IGBT(10)에 입력되는 PWM 신호, IGBT(10)의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값 및 IGBT(10)의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값 중 적어도 하나를 제어하는 제어 신호를 결정하여 IGBT 드라이버(20)에 제공하는 제어부를 더 포함할 수도 있다.The IGBT operation
제어부는 결정된 에러율에 따라 결정된 제어 신호를 IGBT 드라이버(20)에 제공함으써, 과전류로 인한 IGBT의 파괴를 방지할 수 있다.The control unit can provide the
도 11은 도 1의 IGBT 동작 상태 판단 장치가 수행하는 IGBT 동작 상태 판단 방법을 설명하는 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a method for determining an IGBT operation state performed by the IGBT operation state determination apparatus of FIG.
도 1 내지 도 10을 통해 설명한 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 도 11의 흐름도에 따른 IGBT 동작 상태 판단 방법을 수행할 수 있다.The IGBT operating
IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 PWM 신호를 입력받아 제어되는 IGBT(10)의 콜렉터에 인가되는 콜렉터 전압값, IGBT(10)의 콜렉터에 흐르는 콜렉터 전류값 및 PWM 신호가 입력된 시점부터 경과한 시간인 경과 시간값을 IGBT 드라이버(20)로부터 수신할 수 있다(S1110).The IGBT operation
IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 단계(S1110)를 수행하고, 단계(S1120)를 수행할 수 있다.The IGBT operating
IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값, 경과 시간값 및 IGBT(10)의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타내는 에러율 각각에 대응하는 복수의 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 복수의 소속 함수 및 복수의 퍼지 집합 각각의 조합으로 이루어지는 퍼지 규칙에 기초하여 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값에 대한 퍼지 추론을 수행할 수 있다(S1120).The IGBT operating
참고로, 복수의 소속 함수는 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제1 입력 소속 함수(200), 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 복수의 제2 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제2 입력 소속 함수(300), 경과 시간값의 상태를 나타내는 복수의 제3 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제3 입력 소속 함수(400) 및 에러율에 따른 동작 상태를 나타내는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 출력 소속 함수(500)를 포함할 수 있다.For reference, the plurality of belonging functions include a plurality of first
한편, 퍼지 규칙은 복수의 제1 입력 퍼지 집합, 복수의 제2 입력 퍼지 집합, 복수의 제3 퍼지 집합 및 복수의 출력 퍼지 집합의 조합으로 이루어질 수 있다.On the other hand, the fuzzy rule may be a combination of a plurality of first input fuzzy sets, a plurality of second input fuzzy sets, a plurality of third fuzzy sets, and a plurality of output fuzzy sets.
구체적으로, 퍼지 규칙은 복수의 제1 입력 퍼지 집합, 복수의 제2 입력 퍼지 집합 및 복수의 제3 입력 퍼지 집합의 조합 각각에 복수의 출력 퍼지 집합을 매칭시키는 복수의 규칙을 포함할 수 있다.Specifically, the fuzzy rule may include a plurality of rules for matching a plurality of output fuzzy sets to each of a combination of a plurality of first input purge sets, a plurality of second input purge sets, and a plurality of third input purge sets.
참고로, 단계(S1120)는 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)가 복수의 제1 내지 제3 입력 소속 함수(200, 300, 400)에 기초하여 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합에 대한 수신한 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값 각각의 소속도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In step S1120, the IGBT operation
그리고, 단계(S1120)는 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)가 퍼지 규칙에 기초하여 결정된 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값 각각의 소속도에 따른 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정하는 단계도 포함할 수 있다.Then, in step S1120, the IGBT operating
IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 단계(S1120)를 수행하고, 단계(S1130)를 수행할 수 있다.The IGBT operating
IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 단계(S1120)에서 수행한 퍼지 추론의 결과에 기초하여 IGBT(10)의 동작 상태를 판단할 수 있다(S1130).The IGBT operation
참고로, 단계(S1130)는 IGBT 동작 상태 판단 장치(100)가 단계(S1120)에서 결정된 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도에 기초하여 에러율을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 에러율을 동작 상태 판단의 결과값으로 결정할 수 있다.For reference, step S1130 may include determining the error rate based on the degree of belonging of each of the plurality of output fuzzy set determined in step S1120 by the
도 1 내지 도 11에 대한 설명에서 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 IGBT 동작 상태 판단 장치(100) 및 IGBT 동작 상태 판단 방법은 콜렉터 전압값, 콜렉터 전류값 및 경과 시간값을 모두 고려하여 IGBT(10)의 동작 상태를 정확하게 판단할 수 있다. 이에 따라, IGBT 동작 상태 판단 장치(100)는 PWM 신호가 인가된 직후에도 IGBT(10)의 동작 상태를 정확히 판단할 수 있으며, IGBT 동작 상태 측정의 반응성도 높일 수 있다.As described above with reference to FIGS. 1 to 11, the IGBT operation
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But the present invention is not limited thereto.
10: IGBT
20: IGBT 드라이버
100: IGBT 동작 상태 판단 장치
110: 수신부
120: 동작 상태 판단부
130: 퍼지화부
140: 퍼지 추론부
150: 역퍼지화부10: IGBT
20: IGBT driver
100: IGBT operation state determining device
110:
120:
130: fuzzifier
140: Fuzzy inference unit
150:
Claims (10)
상기 IGBT의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타내는 에러율, 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각에 대응하는 복수의 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 복수의 소속 함수 및 상기 복수의 퍼지 집합 각각의 조합으로 이루어지는 퍼지 규칙에 기초하여 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값에 대한 퍼지 추론을 수행하고, 상기 수행한 퍼지 추론의 결과에 기초하여 상기 IGBT의 동작 상태를 판단하는 동작 상태 판단부
를 포함하는 IGBT 동작 상태 판단 장치.
A receiver for receiving from the IGBT driver a collector voltage value applied to a collector of the IGBT controlled by receiving the PWM signal, a collector current value flowing to the collector of the IGBT, and an elapsed time value which is a time elapsed from the input of the PWM signal; And
A plurality of belonging functions indicating a degree of belonging of a plurality of fuzzy sets respectively corresponding to the error rate, the collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value of the IGBT, A collector current value and an elapsed time value based on a fuzzy rule consisting of a combination of each of the sets, and determines an operation state of the IGBT based on the result of the fuzzy inference performed. The operating-
And an IGBT operating state determination device.
상기 복수의 소속 함수는,
상기 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제1 입력 소속 함수와,
상기 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 복수의 제2 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제2 입력 소속 함수와,
상기 경과 시간값의 상태를 나타내는 복수의 제3 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제3 입력 소속 함수와,
상기 에러율에 따른 동작 상태를 나타내는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 출력 소속 함수를 포함하는
IGBT 동작 상태 판단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of belonging functions include:
A plurality of first input belonging function which is a function representing a degree of affiliation of each of a plurality of first input purge sets indicating a state of the collector voltage value,
A plurality of second input belonging function which is a function representing a degree of affiliation of each of a plurality of second input fuzzy sets indicating a state of the collector current value,
A plurality of third input belonging function which is a function representing a degree of belonging to each of a plurality of third input fuzzy sets indicating a state of the elapsed time value;
And a plurality of output belonging functions which are functions representing a degree of belonging to each of a plurality of output fuzzy sets indicating an operation state according to the error rate
IGBT operating state determination device.
상기 퍼지 규칙은,
상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합 및 상기 복수의 출력 퍼지 집합의 조합으로 이루어지는
IGBT 동작 상태 판단 장치.
3. The method of claim 2,
The fuzzy rule includes:
A plurality of first input fuzzy sets, and a plurality of output fuzzy sets,
IGBT operating state determination device.
상기 퍼지 규칙은,
상기 복수의 제1 입력 퍼지 집합, 상기 복수의 제2 입력 퍼지 집합 및 상기 복수의 제3 입력 퍼지 집합의 조합 각각에 상기 복수의 출력 퍼지 집합을 매칭시키는 복수의 규칙을 포함하는
IGBT 동작 상태 판단 장치.
3. The method of claim 2,
The fuzzy rule includes:
And a plurality of rules for matching the plurality of output fuzzy sets to each combination of the plurality of first input purge sets, the plurality of second input purge sets, and the plurality of third input purge sets
IGBT operating state determination device.
상기 동작 상태 판단부는,
상기 복수의 제1 내지 제3 입력 소속 함수에 기초하여 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합에 대한 상기 수신부에 의해 수신된 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도를 결정하는 퍼지화부와,
상기 퍼지 규칙에 기초하여 상기 결정된 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도에 따른 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정하는 퍼지 추론부와,
상기 결정된 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도 및 복수의 출력 소속 함수에 기초하여 상기 에러율을 결정하는 역퍼지화부를 포함하는
IGBT 동작 상태 판단 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the operation state determination unit determines,
The collector current value and the elapsed time value received by the receiving unit for the plurality of first to third input purge sets based on the plurality of first to third input belonging functions, A fuzzification unit for determining a degree of fuzziness,
A fuzzy inference unit for determining a relative speed of each of the plurality of output fuzzy sets according to the degree of belonging to the determined collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value based on the fuzzy rule;
And an inverse fuzzy logic unit for determining the error rate based on the determined degree of membership of each of the plurality of output fuzzy sets and the plurality of output membership functions
IGBT operating state determination device.
상기 IGBT의 동작 상태가 단락 상태일 확률을 나타내는 에러율, 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각에 대응하는 복수의 퍼지 집합의 소속도를 나타내는 복수의 소속 함수 및 상기 복수의 퍼지 집합 각각의 조합으로 이루어지는 퍼지 규칙에 기초하여 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값에 대한 퍼지 추론을 수행하는 단계; 및
상기 수행한 퍼지 추론의 결과에 기초하여 상기 IGBT의 동작 상태를 판단하는 단계
를 포함하는 IGBT 동작 상태 판단 방법.
Receiving from the IGBT driver a collector voltage value applied to the collector of the IGBT controlled by receiving the PWM signal, a collector current value flowing through the collector of the IGBT, and an elapsed time value that is a time elapsed from the input of the PWM signal;
A plurality of belonging functions indicating a degree of belonging of a plurality of fuzzy sets respectively corresponding to the error rate, the collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value of the IGBT, Performing fuzzy inference on the collector voltage value, the collector current value and the elapsed time value based on a fuzzy rule consisting of a combination of each set; And
Determining an operation state of the IGBT based on the result of the fuzzy inference performed
And determining an IGBT operating state.
상기 복수의 소속 함수는,
상기 콜렉터 전압값의 상태를 나타내는 복수의 제1 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제1 입력 소속 함수와,
상기 콜렉터 전류값의 상태를 나타내는 복수의 제2 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제2 입력 소속 함수와,
상기 경과 시간값의 상태를 나타내는 복수의 제3 입력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 제3 입력 소속 함수와,
상기 에러율에 따른 동작 상태를 나타내는 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 나타내는 함수인 복수의 출력 소속 함수를 포함하는
IGBT 동작 상태 판단 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the plurality of belonging functions include:
A plurality of first input belonging function which is a function representing a degree of affiliation of each of a plurality of first input purge sets indicating a state of the collector voltage value,
A plurality of second input belonging function which is a function representing a degree of affiliation of each of a plurality of second input fuzzy sets indicating a state of the collector current value,
A plurality of third input belonging function which is a function representing a degree of belonging to each of a plurality of third input fuzzy sets indicating a state of the elapsed time value;
And a plurality of output belonging functions which are functions representing a degree of belonging to each of a plurality of output fuzzy sets indicating an operation state according to the error rate
IGBT operation state judging method.
상기 퍼지 규칙은,
상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합 및 상기 복수의 출력 퍼지 집합의 조합으로 이루어지는
IGBT 동작 상태 판단 방법.
8. The method of claim 7,
The fuzzy rule includes:
A plurality of first input fuzzy sets, and a plurality of output fuzzy sets,
IGBT operation state judging method.
상기 퍼지 규칙은,
상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합의 조합 각각에 상기 복수의 출력 퍼지 집합을 매칭시키는 복수의 규칙을 포함하는
IGBT 동작 상태 판단 방법.
8. The method of claim 7,
The fuzzy rule includes:
And a plurality of rules for matching the plurality of output fuzzy sets to each of the plurality of combinations of the first to third input purge sets
IGBT operation state judging method.
상기 퍼지 추론을 수행하는 단계는,
상기 복수의 제1 내지 제3 입력 소속 함수에 기초하여 상기 복수의 제1 내지 제3 입력 퍼지 집합에 대한 상기 수신한 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도를 결정하는 단계와,
상기 퍼지 규칙에 기초하여 상기 결정된 상기 콜렉터 전압값, 상기 콜렉터 전류값 및 상기 경과 시간값 각각의 소속도에 따른 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 IGBT의 동작 상태를 판단하는 단계는,
상기 결정된 상기 복수의 출력 퍼지 집합 각각의 소속도에 기초하여 상기 에러율을 결정하는 단계를 포함하는
IGBT 동작 상태 판단 방법.8. The method of claim 7,
Wherein performing the fuzzy inference comprises:
Determining a degree of affiliation of each of the received collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value with respect to the plurality of first to third input purge sets based on the plurality of first to third input belonging functions , ≪ / RTI &
Determining a degree of belonging of each of the plurality of output fuzzy sets according to a determined degree of affiliation of the collector voltage value, the collector current value, and the elapsed time value based on the fuzzy rule,
The step of determining the operation state of the IGBT includes:
And determining the error rate based on the degree of belonging of each of the determined plurality of output fuzzy sets
IGBT operation state judging method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170172898A KR101937598B1 (en) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | Apparatus and method for determining operation state of igbt |
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| KR (1) | KR101937598B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111190088A (en) * | 2019-12-30 | 2020-05-22 | 西安电子科技大学 | Method for extracting characteristic parameters of IGBT (insulated Gate Bipolar transistor) performance degradation |
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| EP0785625A2 (en) | 1996-01-16 | 1997-07-23 | Cegelec Controls Ltd. | Protection arrangement for a switching device |
| JP2010146841A (en) | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Digital Electronics Corp | Failure diagnostic device and failure diagnosis method |
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2017
- 2017-12-15 KR KR1020170172898A patent/KR101937598B1/en active IP Right Grant
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