바이폴라 스위칭을 적용한 인버터의 직류단 전해 커패시터 진단 (Fault Diagnosis of DC Link Electrolytic Capacitors in Inverter Using Bipolar Switching)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 25권 / 5호 / 67 ~ 73페이지
· 저자명 : 윤장호

초록

전해 커패시터는 제한된 수명과 높은 고장률을 가지고 있지만 저렴한 가격과 체적당 높은 성능을 가진 장점으로 인해 직류단 전압 평활용 소자로 사용되고 있다. 전해 커패시터는 다른 반도체 소자에 비하여 수명이 상대적으로 짧기 때문에 전해 커패시터에 의한 고장이 전체 인버터 고장의 60~72%에 이르는 것으로 조사되었다. 따라서 인버터를 진단하기 위해 직류단 전해 커패시터에 대한 진단이 요구되며, 본 연구에서는 인버터의 직류단 전해 커패시터를 진단하는 새로운 기법으로 바이폴라 스위칭을 적용한 기법을 제안한다. 전해 커패시터의 상태를 진단하기 위해 기존의 연구들이 진행되었으나, 추가적인 회로 및 센서가 필요하며, 이에 따른 비용이 요구된다. 추가 회로 및 센서가 필요하지 않은 방법으로 유니폴라 스위칭을 이용한 기법도 있으나, 단점으로 모터의 고정자 권선 저항이 작을 경우 큰 전류가 흐르기 때문에 짧은 시간에 측정하여야 하므로 측정의 어려움이 있다. 바이폴라 스위칭 진단 기법은 스위치 온 시간을 조절 가능하므로 전류량을 조절할 수 있고, 측정구간도 유니폴라 스위칭 방법에 비해 넓으므로 모터의 고정자 저항이 작은 경우에도 진단할 수 있다. 추가적인 하드웨어 및 센서가 필요하지 않으므로 회로 변경에 따른 비용이 요구되지 않으며, 커패시터의 등가저항과 커패시턴스를 정확히 진단이 가능함을 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하였다.

영어초록

Electrolytic capacitors have a limited lifespan and a high failure rate. However, they are used as DC link voltage smoothing devices due to their low price and high performance per volume. Because electrolytic capacitors have a relatively short lifespan compared to other semiconductor devices, failures caused by them were found to account for 60 to 72% of all inverter failures. Therefore, this paper proposes a new method for diagnosing the DC link electrolytic capacitor of an inverter. It is a technique that applies bipolar switching. Existing research has been conducted to diagnose the condition of electrolytic capacitors. However, additional circuits and sensors are required, resulting in increased costs. There is also a technique using unipolar switching that does not require additional circuits and sensors. However, the disadvantage is that if the resistance of the motor's stator winding is small, a large current flow makes measurement difficult, as it must be measured in a short period of time. The bipolar switching diagnosis technique allows the switch-on time to be adjusted. Thus, the amount of current can be adjusted, and the measurement period is wider than the unipolar switching method. Therefore, a diagnosis can be made correctly even when the stator resistance of the motor is small. The proposed bipolar switching diagnosis technique does not require additional hardware and sensors. Hence, there is no additional cost for circuit changes and it was verified through simulation and experiment that the equivalent resistance and capacitance of the capacitor can be accurately diagnosed.

참고자료

· 없음