일반기술

기생저항변화를 고려한 DC/DC 컨버터 열화진단기술

전력 변환 장치에는 과전압, 과전류, 온도 상승, 결상, 접지, 이상 제어 발생 등 긴급한 상황에서 직접적인 사고를 방지하기 위하여 보호 회로를 설치하여 장치의 이상 동작 시에 사전에 전원공급을 차단함으로써 큰 문제를 발생하지 않도록 하지만, 반도체 소자, 인덕터, 커패시터, 구동회로 및 제어회로의 열화에 의한 장치의 사고를 예방할 수 있는 진단 시스템에 관한 연구는 아직 미미하다. 전력변환장치의 열화 또는 노후화진단 기술은 전원 장치의 현재 상태를 진단함으로써 전원 장치의 사고를 미리 방지할 수 있고, 교체 및 유지/보수 시기를 결정할 수 있으므로 전원의 안정적인 동작을 확보할 수 있다. 본 기술은 DC/DC컨버터의 열화진단 중 한 방법으로 열화상태를 수치화 시키고 이를 인터넷을 통하여 온라인으로 감시 및 모니터하여 상태를 진단하는 기술이다.기술의 핵심내용은 전력 변환 장치의 열화를 대표할 수 있는 대표지수를 선정하고 이를 이용하여 전력변환장치를 진단하는 방법이다. 이 방법은 전체 시스템을 하나의 지수를 통하여 진단하는 방법으로 전체적인 시스템의 열화 상태를 판단할 수 있는 진단 방법이다. 기술의 원리는 DC/DC 컨버터의 기생저항성분을 고려한 DC/DC 컨버터에서 열화에 대한 기생저항 성분의 변화분을 모델의 변화분으로 해석함으로써 DC/DC컨버터의 온라인 열화진단 기법이다. 기술의 장점은 on-line 방식으로 진단하기 위한 기술로 활용도 가능하며, 시스템을 하나의 지수로 관찰함으로써 직관적으로 시스템을 이해할 수 있다는 점이다. 기술의 단점은 전체 시스템을 하나의 지수로 관측함으로써 각 개별 소자에 대한 노후화정도는 파악하기 곤란하다. 전력변환장치 진단기술의 국내외 동향은 주로 전동기등과 같은 회전기에 대한 진단기술이 주로 이루고, 또 대용량 초고압 변압기등과 같은 정지기에 대하여만 주로 진단 기술이 발달되어 왔으며 아직 전력변환장치 자체에 대한 진단기술은 연구단계의 기술 수준이다. 지금까지의 전력변환장치의 진단 기술방법의 특징은 부품별, off-line, 현장실측 데이터중심, 온도 소음등의 2차 징후 중심법이였다. 각 부품의 열화를 진단하는 방법으로는 가장 쉽게 개별 부품 각각에 대하여 전압 및 전류, 온도의 상태를 측정함으로써 부품의 열화를 진단할 수 있으나, 이는 각각의 부품마다 많은 센서를 필요로 하여 시스템을 복잡하게 하며 시스템의 가격을 상승시키는 요인이 된다. 개별 부품의 상태를 각각 진단하여 열화를 판단하는 것이 가장 바람직할 수 있으나, 전력 변환 장치는 많은 부품으로 구성되어 있고, 각각의 부품은 동작 조건에 따라 수명의 정도가 다르고, 측정 노이즈에 의한 시스템의 간섭으로 시스템의 오동작이 발생할 수 있으므로 적당한 방법이 될 수 없다. 또, on-line방법이 아닌 off-line 방법으로써 진단기능의 비효율성을 가질 수 있다. 그리고 현장실측 데이터 중심으로 단순히 전압과 전류의 절대적인 크기만 기준으로 삼고 있으며 2차적인 징후인 전력변환장치의 소음이나 온도에 의한 진단 기준의 판단근거로 삼고 있다.