Multilevel converter topologies are widely used in many applications. The cascaded H-bridge multilevel inverter (CHBMI), which is one of many multilevel converter topologies, has been introduced as a useful topology in high and medium power. However, it has a drawback to require a lot of switches. Therefore, the reliability of CHBMI is important factor for analyzing the performance. This paper presents a simple switch fault diagnosis method for single-phase CHBMI. There are two types of switch faults: open-fault and short-fault. In the open-fault, the body diode of faulty switch provides a freewheeling current path. However, when the short-fault occurs, the distortion of output current is different from that of the open-fault because it has an unavailable freewheeling current flow path due to a disconnection of fuse. The fault diagnosis method is based on the zero current time analysis according to zero-voltage switching states. Using the proposed method, it is possible to detect the location of faulty switch accurately. The PSIM simulation and experimental results show the effectiveness of proposed switch fault diagnosis method.
This paper presents a systematic investigation of the fault-mode behaviors of matrix converter systems. Knowledge about converter behaviors after fault occurrence is important from the standpoint of reliable system design, protection and fault-tolerant control. Converter behaviors have been, in detail, examined with both qualitative and quantitative approaches for key fault types, such as switch open-circuited faults and switch short-circuited faults. Investigating the fault-mode behaviors of matrix converters reveals that converter operation with switch short-circuited faults leads to overvoltage stresses as well as overcurrent stresses on other healthy switching components. On the other hand, switch open-circuited faults only result in overvoltage to other switching components. This study can be used to predict fault-mode converter behaviors and determine additional stresses on remaining power circuit components under fault-mode operations.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.2
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pp.304-310
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2016
This paper proposes a fault diagnosis method for an open-fault in inverter driving five-phase induction motor. The five-phase induction motor has a high output torque and small torque ripple in comparison to three-phase. The best advantage of the five-phase induction motor is fault diagnosis and tolerant control using redundancy of phases. This paper uses an inverter as a power converter for driving a five-phase induction motor. If a switch of inverter occurs to the open-fault, this problem is the influence on the output current and output torque. To solve this problem, there is need of an accurate diagnosis and fault switch distinction. Therefore, this paper propose a fault detection method of the open-fault switches for the fault diagnosis. First, analyzing the pattern for the open-circuit fault of one phase. next, analyzing the pattern for the open-circuit fault of each inverter switches. Through the pattern analysis, It defines the scope of each of the failure switch. Thereafter, By using an algorithm that proposes to perform a fault diagnosis method. The proposed algorithm is verified from the experiment with the 1.5 kW five-phase induction motor.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.2
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pp.199-204
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2013
Recently, the demand for fuel efficient electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) has been growing globally. Due to the increased number of switching devices in the electrified vehicles, the probability of the semiconductor device failure is much higher than in other application areas. A sudden failure in one of the power switches and insufficient power management ability in the systems not only decreases system performance, but also leads to critical safety problems. In this paper, novel switch open circuit fault detection method is proposed, and the proposed approach is verified by experiments.
Park, Byoung-Gun;Lee, Kui-Jun;Kim, Rae-Young;Hyun, Dong-Seok
Journal of Power Electronics
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v.10
no.6
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pp.702-708
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2010
In this paper, a fault diagnosis algorithm for brushless DC (BLDC) motor drives is proposed to maintain control performance under switch open-damage. The proposed fault diagnosis algorithm consists of a simple algorithm using measured phase current information and it detects open-circuit faults based on the operating characteristic of BLDC motors. The proposed algorithm quickly recovers control performance due to its short detection time and its reconfiguration of the system topology. It can be embedded into existing BLDC drive software as a subroutine without additional sensors. The feasibility of the proposed fault diagnosis algorithm is proven by simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.3
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pp.217-224
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2013
This paper presents a diagnostic method for a sparse matrix converter that detects faults in any single switch or a pair of switches. The sparse matrix converter is functionally equivalent to the standard matrix converter but has a reduced number of switches. The proposed diagnostic method is based in the measurement of input and output currents. The currents have respective characteristic according to the location of faulty switches. This method not only detects the switches of open-circuit fault but identifies the location of the faulty switching devices without complicated calculations. The simulation and experimental results verify that, based on the proposed method, the fault of sparse matrix converter can be easily and fast detected.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.4
no.2
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pp.628-638
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1997
This paper describes an implementation of fault simulator that can switch level fault models such as transistor stuck-open and stuck-closed faults as well as stuck-at faults. It overcomes the limitation when only stuck-at faults are used in VLSI circuits. Signal flow of a transistor switch is bidirectional in its nature, but most of signal flows in a switch level circuits, about 95%, are in one direction. This fault simulator focuses on the way which changes a switch level circuit into a graph model with two directed edges. Two paths from Vdd to ground and from ground to directions. Logic simulation is performed along dominant signal flows. The switch level fault simulation estimates the dominant path by injecting switch-level fualts, and pattern vectors are used for faults simulation. Experimental results are shown to demonstrate correctness of the fault simulator.
This paper proposes a novel fault diagnosis scheme using parameter estimation of the stator resistance, especially in the case of the open-phase faults of PMSM drives. The stator resistance of PMSMs can be estimated by the recursive least square (RLS) algorithm in real time. Fault diagnosis is achieved by analyzing the estimated stator resistance of each phase according to the fault condition. The proposed fault diagnosis scheme is implemented without any extra devices. Moreover, the estimated parameter information can be used to improve the control performance. The feasibility of the proposed fault diagnosis scheme is verified by simulation and experimental results.
An open circuit fault diagnostic method in IGBTs for the ac to dc converters used in microgrid applications is developed in this paper. An ac to dc converter is a key technology for microgrids in order to interface both distributed generation (DG) and renewable energy resources (RES). Also, highly reliable ac to dc converters are necessary to keep converters in continuous operation as long as possible during power switch fault conditions. Therefore, the proposed fault diagnostic method is developed to reduce the fault detection time and to avoid any other fault alarms because continuous operation is desired. The proposed diagnostic method is a combination of the absolute normalized dc current technique and the false alarm suppression algorithm to overcome the long fault detection time and fault alarm problems. The simulation and experimental results show that the developed fault diagnostic method can perform fault detection within about one cycle. The results illustrate that the reliability of an ac to dc converter interfaced with a microgrid can be improved by using the proposed fault diagnostic method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.13
no.2
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pp.88-95
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2008
This paper proposes a fast fault detection algorithm under open-circuit fault of a switch for a brushless DC(BLDC) 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 a the proposed fault detection algorithm is validated in simulation and experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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