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

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Fault Diagnosis Scheme for Open-Phase Fault of Permanent Magnet Synchronous Motor Drive using Extended Kalman Filter

영구자석 동기전동기 드라이브의 확장형 칼만필터를 이용한 개방성 고장진단 기법

  • 안성국 (한양대 대학원 전기공학과) ;
  • 박병건 (한양대 대학원 전기공학과) ;
  • 김래영 (한양대 전기제어생체공학부) ;
  • 현동석 (한양대 전기제어생체공학부)
  • Received : 2010.11.02
  • Accepted : 2010.12.28
  • Published : 2011.04.20
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Abstract

In this paper, the fault diagnosis scheme for PMSM drives has been proposed to maintain control performance under a switch open-phase fault of inverter. When the open-phase fault occurs, the stator resistances of PMSM are estimated by Extended Kalman Filter (EKF) in real time and can appear differently according to the location of fault occurrence to check the fault detection and identification. The control algorithm is configured without the additional device and low cost by adding the existing control program. Also, by using motor parameter the estimated stator resistance value improves the control performance of the controller affected by parameter variation. The feasibility of the proposed fault diagnosis algorithm is validated in simulation and experiment.

본 논문에서는 영구자석 동기전동기 구동용 인버터 스위치에서 개방성 고장이 발생하여도 구동 성능을 유지하기 위한 고장진단 기법이 제안 되었다. 제안한 고장진단 기법은 확장형 칼만필터에 의해 실시간으로 추정된 고정자 저항이 개방성 고장발생 시 고장발생 위치에 따라서 다르게 추정되는 것을 이용하여 고장을 진단한다. 고장진단을 위한 제어 알고리즘을 별도의 하드웨어 구성없이 기존의 제어 프로그램에 추가함으로써 비용을 저감 시킬 수 있으며 추정된 고정자 저항은 상수 변동에 영향을 받는 제어기의 전동기 상수로 사용함으로써 제어 성능을 향상 시킬 수 있다. 제안한 고장진단 기법의 타당성은 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.

Keywords

References

  1. P. Pillay and P. Freere, "Literature survey of permanent magnet ac motors and drives", in conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting. pp. 74-84. 1989.
  2. R. L. A. Ribeiro, C. B. Jacobina and E. R. C. da Silva, "Fault-Tolerant Voltage-Fed PWM Inverter Ac Motor Drive Systems", IEEE Trans. Ind. Applicat., Vol. 51, No. 2, pp. 439-446, 2004, Apr.
  3. Jingwei Zhu, Ertugrul N., Wen Liang Soong, "Detection and Remediation of Switch Faults on a Fault Tolerant Permanent Magnet Motor Drive with Redundancy", 2007 Second IEEE Conf. on Ind. Electronincs and Applications. pp. 96-101, 2007.
  4. R. Spee and T. Lipo, "Remedial strategies for brushless dc drive failures", IEEE Trans. Ind. Applicat., Vol. 26, No. 2, pp. 259-266, 1990, Mar./Apr. https://doi.org/10.1109/28.54251
  5. R. Peuget, S. Courtine, and J. P. Rognon, "Fault Detection and Isolation on a PWM Inverter by Knowledge-BasedModel", IEEE Trans. on Ind. Applicat., Vol. 34, No. 6, pp. 1318-1326, 1998, Nov./Dec. https://doi.org/10.1109/28.739017
  6. M. Awadallah and M. Morcos, "Automatic diagnosis and location of open-switch fault in brushless DC motor drives using wavelets and neuro-fuzzy systems", IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 21, No. 1, pp. 104-111, 2006, Mar. https://doi.org/10.1109/TEC.2004.841502

Cited by

  1. Switch Open Circuit Fault Detection for Power Conversion System of Hybrid Electric Vehicles vol.18, pp.2, 2013, https://doi.org/10.6113/TKPE.2013.18.2.199
  2. Fault Detection and Isolation for the Inverter of BLDC Motor Drive using EKF vol.20, pp.7, 2014, https://doi.org/10.5302/J.ICROS.2014.13.0017