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

The Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회)
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A Fault Detecting Scheme for Short-Circuited Turn in a Permanent Magnet Synchronous Motor through a Current Harmonic Monitoring

전류 고조파 관찰을 통한 영구자석 동기전동기의 권선 단락 고장 진단 기법

  • 김경화 (서울산업대 전기공학과) ;
  • 구본관 (전자부품연구원 지능메카트로닉스연구센터) ;
  • 정인성 (전자부품연구원 지능메카트로닉스연구센터)
  • Received : 2009.12.23
  • Accepted : 2010.03.10
  • Published : 2010.06.20
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Abstract

To diagnose a stator winding fault caused by a short-circuited turn in a permanent magnet synchronous motor (PMSM), an on-line based fault detecting scheme during motor operation is presented. The proposed scheme is based on monitoring the second-order harmonic components in q-axis current obtained through the harmonic analysis and a winding fault is detected by comparing these components with those in normal conditions. The linear interpolation method is employed to determine harmonic data in arbitrary normal operating conditions. To verify the effectiveness of the proposed fault detecting scheme, a test motor to allow inter-turn short in the stator winding has been built. The entire control system including harmonic analysis algorithm and fault detecting algorithm is implemented using DSP TMS320F28335. The proposed scheme does not require any additional hardware and can effectively detect a fault during motor operation so long as the steady-state condition is satisfied.

영구자석 동기전동기에서 고정자 권선의 단락으로 인해 발생하는 권선 고장을 동작 중 실시간으로 검출할 수 있는 고장 진단 기법을 제시한다. 제안된 기법은 고조파 분석을 통해 q축 전류의 2차 고조파를 관찰함으로서 이루어지며 고장이 없는 정상 조건에서의 고조파 데이터와 비교를 통해서 고장을 판별한다. 임의의 정상 동작 조건에서의 고조파 데이터는 선형 보간법과 몇 개의 사전 측정된 고조파 데이터를 통해서 구해진다. 제안된 고장 검출 기법의 타당성을 입증하기 위해 내부 고정자의 권선 단락이 가능한 전동기가 제작되었으며 전체 구동 시스템과 고조파 분석 알고리즘 및 고장 검출 알고리즘이 DSP TMS320F28335에 의해 구현되어 실험이 수행된다. 제안된 방법은 부가적인 진단 장비를 필요로 하지 않으며 정상 상태 조건만 만족된다면 동작 중 실시간으로 고장을 검출할 수 있다.

Keywords

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