BLDC 전동기 운전 특성을 이용한 개방성 고장 검출 기법

Abstract

본 논문에서는 BLDC (Brushless Direct Current) 전동기 구동용 인버터 한 상의 스위치에서 개방 형태의 고장이 발생하여도 구동 시스템의 제어 성능을 유지하기 위한 빠른 고장 검출 시스템이 제안되었다. 제안된 방법은 고장 검출을 위한 추가적인 구성요소 없이 단지 BLDC 전동기의 구동 시에 나타나는 고유의 전류 제어 특성을 이용하여 간단한 방식으로 고장 검출 및 고장 위치 확인이 가능하다. 신속히 고장이 발생한 스위치의 위치를 판단한 후, 시스템은 연속적인 동작을 위해 재구성된다. 재구성 방법은 고장이 발생한 상을 양방향 스위치에 의해 직류-링크 중성점과 연결하여 4-스위치 구동의 형태로 구성하였다. 제안한 고장 검출 시스템은 짧은 고장 검출 시간과 시스템 토폴로지의 재구성에 의해 고장 발생 후 제어 성능을 빠르게 회복하여 연속적인 시스템 운영이 가능하다. 제안한 고장 검출 시스템의 우수한 성능은 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.; This paper proposes a fast fault detection algorithm under opencircuit fault of a switch for a BLDC (Brushless Direct Current) motor drive system. This proposed method is configured without the additional devices for fault detection and identification. The fault detection and identification are achieved by a simple algorithm using the operating characteristic of the BLDC motor. After the fault identification, the drive system is reconfigured for continuous operation. This system is reconfigured by four-switch topology connecting a faulty leg to the middle point of DC-link bidirectional switches. This proposed method can also be embedded into existing BLDC motor drive systems as a subroutine without excessive computational effort. The feasibility of the proposed fault detection algorithm is validated in simulation and experiment.