개방 권선형 영구자석 동기전동기 구동을 위한 공통 전원 이중 인버터의 고주파 주입 기반 고장 진단 방법
A Fault Diagnosis for OEW-IPMSM Drives Fed by Common DC Bus using High-Frequency Injection
- 주제(키워드) 개방 권선형 영구자석 동기전동기 , 이중 인버터 , 고장 진단
- 주제(DDC) 621.381
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이교범
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036716
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 공통 직류단을 공유하는 개방권선형（Open-End Winding, OEW） 매입형 영구자석 동기전동기（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM） 구동 시스템을 위한 고장 진단 방법을 제안한다. 시스템의 수학적 모델링 및 고장 특성 분석 결과, 이중 인버터 간의 회로적 대칭성으로 인해 기존의 수동형 고장 진단 기법만으로는 단일 스위치의 고장 위치를 명확하게 판별할 수 없음을 확인하였다. 제안하는 방법은 정규화 변수를 이용한 고장 검출 기법과 고주파 단극성 펄스를 이용한 고장 위치 판별 기법을 결합한 2 단계 구조로 구성된다. 고장 위치 판별은 의도하지 않은 부스트 컨버터 형태의 우회 전류 경로에서 발생하는 전류 차단 및 전류 증폭 현상을 이용하여 수행되며, 이를 통해 기본 역기전력이 충분하지 않은 저속 운전 영역에서도 고장 스위치의 위치를 정확하게 진단할 수 있다. 제안한 알고리즘의 유효성은 다양한 운전 조건에서 수행한 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증하였으며, 그 결과 넓은 운전 영역에서 안정적인 고장 진단과 시스템 운전이 가능함을 확인하였다.
more초록/요약
This thesis presents a fault diagnosis algorithm for common DC bus-fed open-end winding （OEW） interior permanent magnet synchronous motor （IPMSM） drives. Mathematical modeling and fault characteristic analysis of the system reveal an inherent circuit symmetry between the dual inverters, which creates a critical ambiguity in isolating a single faulty switch using conventional passive methods. The proposed strategy addresses this limitation by combining a fault detection method based on normalized variables with a fault localization technique using high-frequency unipolar pulse injection. This localization relies on the physical principles of current blocking and current amplification caused by an unintentional boost-converter-like bypass path, enabling precise diagnosis even in low-speed regions with insufficient fundamental back-electromotive force （back-EMF）. Comprehensive simulations and experiments demonstrate the effectiveness of the algorithm, proving its suitability for stable system operation across a wide operating range.
more목차
제 1 장 서론 1
제 2 장 공통 직류단 OEW-IPMSM 시스템 및 고장 특성 분석 3
2.1 전동기 구동 시스템의 토폴로지 분석 및 비교 3
2.2 OEW-IPMSM 구동 시스템의 수학적 모델링 7
2.3 인버터 개방 고장 특성 및 대칭성 분석 9
제 3 장 제안하는 고장 진단 기법 12
3.1 정규화 변수 기반의 고장 쌍 진단 기법（Step 1） 12
3.2 고주파 단극성 전압 주입 기반의 고장 진단 기법（Step 2） 16
3.3 비의도적 부스트 컨버터의 승압 메커니즘 분석 19
제 4 장 시뮬레이션 결과 24
4.1 시뮬레이션 회로도 및 파라미터 24
4.2 제안하는 고장 진단 기법의 시뮬레이션 결과 25
제 5 장 실험 결과 28
5.1 실험 세트 28
5.2 제안하는 고장 진단 기법의 실험 결과 29
제 6 장 결론 33
참고문헌 34
Abstract 36
