The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회논문지)

The Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Fault Diagnosis for 3-Phase Diode Rectifier using Harmonic Ripples of DC Link Voltage

직류단 전압의 고조파 맥동 검출을 이용한 3상 다이오드 정류기의 고장 진단

  • Received : 2010.09.01
  • Accepted : 2011.09.01
  • Published : 2011.10.20
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The fault analysis and detecting algorithm for a 3 phase diode rectifier is proposed. The 3 phase dioderectifier is used for the AC power rectifier of the PWM inverter. The input power or diode faults cause theripples of the DC voltage, degradation of the control performance and life shortening of the DC link capacitor.In this paper, the ripple of the DC voltage is mathematically analyzed for the earth fault of input power andopen circuit fault of the diode, respectively. The fault detection and type of fault can be obtained by comparingthe average DC voltage and the instant DC voltage which is sampled with 6 times of grid frequency. Theproposed method can be easily applicable and doesn't require additional circuit. The experimental and simulationresults are presented to verify the validity of the proposed method.

본 논문에서는 3상 다이오드 정류기의 고장에 따른 해석 및 고장 판별 기법을 제안한다. 입력전원이나 다이오드소자에 고장이 발생하게 되면 출력 직류단 전압에 큰 맥동을 유발하며 이는 인버터 시스템의 제어 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 커패시터의 수명 단축을 야기한다. 본 논문에서는 입력측의 지락 사고 및 다이오드 개방 사고 시의 직류단 전압 특성을 분석하고, 계통주파수의 6배에 주파수마다 측정된 직류단의 순시전압을 직류단 평균 전압과 비교함으로서 고장의 유무 및 종류를 판별하는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 직류단 전압 센서만을 이용하므로 구현이 간단하고 고장 진단을 위한 추가적인 하드웨어가 요구되지 않는다. 실험과 시뮬레이션을 통해 제안한 고장 진단 알고리즘의 타당성을 검증하였다.

Keywords

References

  1. Zhuang Jingwu, Zhang Xiaofeng, Yang Feng, et al. "Design and analysis of fault current limiter for generator-rectifier power system", Proceedings of the CSEE, Vol. 19, No. 25, pp. 127-130, 2005.
  2. Yongshuai Zhang, Bo Zhou, Le Zhang, "Fault Diagnosis of Rectification Circuit for Doubly-Salient Electro-Magnetic Wind Generator Using Excitation Current", Power Electronics and Motion Control Conference, IPEMC '09. IEEE 6th International, pp. 2279-2283, 2009, May
  3. A. Bolopion, J. P. Rognon and D. Roye, "The Use of Microprocessor for Control and Fault Detection of Electronic Power Converters: Contribution to Safety and Maintainability", IFAC Control in Power Electronics and Electrical Drives, Lansane, Switzerland, 1983.
  4. Y. V: Murty, G. K. Duby and R. M. K. Sinha, "Fault Diagnosis in Three-phase Thyrister Converters Using Microprocessor", IEEE Trans. on Industrial Application, Vol. 20, No. 6, pp. 1490-1497, 1984.
  5. Ma Hao, Lee Y s. "Fault diagnosis of power electronic circuits based on neural net network and waveform analysis", IEEE PEDS '99, Hong Kong, Vol. 1, pp. 234-237, 1999.
  6. Long Bo-hua, Tan Yang-hong, Xu Hui, Sun Lei and Wen Juan, "Fault Diagnosis of Power Electronic Circuits Based on Quantum Neural Network", Transactions of China Electrotechnical Society, Vol. 24, pp. 170-174. 2009, Oct.
  7. Chow T W S, Shi Hai. "Induction machine fault diagnostic analysis with wavelet technique", IEEE Trans on Industrial Electronics, Vol. 51, No. 3, pp. 558-565, 2004, Jun. https://doi.org/10.1109/TIE.2004.825325
  8. ZHAO Gang, ZHOU Bo, "Fault diagnosis of doubly Salient brushless DC generator system based on wavelet packet analysis", Proceedings of the CSEE, Vol. 28, No. 8, pp. 121-126, 2008.
  9. Yin Hang, "Research on implementation and fault diagnosis of doubly salient starter/generator control system", Nanjing University of aeronautics and astronautics, 2008.
  10. 박종훈, 정승기, "3상 다이오드 정류기에서 전원전압불 평형으로 인한 전원전류불평형 해석", 추계 전력전자학술대회 논문집, pp. 105-111, 1999.
  11. 이지명, 이동춘, 임대식, "직류측 센서만을 이용한 3상 PWM 정류기의 제어," 전력전자학술대회 논문집, pp. 278-281, 2000.
  12. SIMULINK Model Based and System Based Design, The Math Works Inc., Natick, MA, 2002.