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제안 방법
- 가속열화 시험장치에서 Oven내의 온도 편차가 ±0.425 t 정도로 나타났기 때문에, 가속 열화 실험에서 이러한 온도편차에 따른 영향을 최소화하기 위해 시험용 사이리스터의 위치에 따른 온도를 개별적으로 측정하여 가장 작은 온도 차이를 나타내는 곳에서 가속열화실험을 실시하였다. 위치에 따른 온도 편차는 ±0.
- 가속열화실험에 사용된 사이리스터 소자는 정격 Vdrm=Vrrm=1-5 kV, Idrm=Irrm=20 mA의 특성을 가지는 PCT(Phase control thyristor)를 사용하였 으며, 순방향 차단전압 L85 kV, 역방향 차단전압 2.2 kV이상의 초기특성을 갖는 소자를 사용하여 실험을 수행하였다. 온도 가속장비의 내부온도는 100 笆, 인가전압은 1 kV로 고정하여 지속적인 스 트레스를 인가하였다.
- 대용량 사이리스터의 수명을 예측하기위하여 전압과 온도를 동시에 인가할 수 있는 시험 장치를 제작하여 가속열화실험을 진행하였다. 열화진단 도구로서 순방향/역방향 차단전압과 누설전류의 변화를 조사하였다.
- 본연구에서는 소자의 수명에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 알려진 전압과 온도를 가속열화인자로 사용하였으며, 두 가지 스트레스를 동시에 인가할 수 있도록 시험 장치를 제작하였다. 또한 열화 진단 도구로서 순방향/역방향 차단전압과 누설전류의 변화를 조사하였으며, 가속열화시간에 따른 역방향 항복 전압의 감소로부터 소자의 실제 사용시간을 예측하였다.
- 열화 인자로서는 온도, 습도, 진동, 응력 등의 환경 스트레스와 전압, 전류 등의 전기적 스트레스가 있다[1, 2]. 본연구에서는 소자의 수명에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 알려진 전압과 온도를 가속열화인자로 사용하였으며, 두 가지 스트레스를 동시에 인가할 수 있도록 시험 장치를 제작하였다. 또한 열화 진단 도구로서 순방향/역방향 차단전압과 누설전류의 변화를 조사하였으며, 가속열화시간에 따른 역방향 항복 전압의 감소로부터 소자의 실제 사용시간을 예측하였다.
- 온도 가속장비의 내부온도는 100 笆, 인가전압은 1 kV로 고정하여 지속적인 스 트레스를 인가하였다. 실험 결과는 7일에서 12일을 주기로 측정하였으며, 장치내부의 온도가 일정하게 유지되는지를 알아보기 위해 Thermo coupler를 이 용하여 지속적으로 온도 측정을 하였다. 전압 및 온도 가속률의 정의는 Eyring 모형을 따랐다.
- 가속열화실험을 진행하였다. 열화진단 도구로서 순방향/역방향 차단전압과 누설전류의 변화를 조사하였다. 열화특성으로서 가속 시간에 따른 순방향 및 역방향 누설전류는 모두 증가하는 현상을 나타내었다.
- 따라서 HVDC 변환설비의 안정적 운용, 유지보수 기술의 확립, 그리고 고장 대책을 세우기 위하여 전력변환소자의 수명진단기술이 필요하다. 전력변환소자 중에서 전력계통에 접속되어 사용되는 대용량 사이리스터의 수명을 짧은 시간에 예측하기위하여 가속 열화 실험에 의해 소자의 특성 변화를 조사하였다. 열화 인자로서는 온도, 습도, 진동, 응력 등의 환경 스트레스와 전압, 전류 등의 전기적 스트레스가 있다[1, 2].
- 전압 가속률에서 기준전압은 정격의 40 %인 600 V로 결정하였으며, 온도 가속률에서 기준온도는 50 °C로 하여 각각에 대해서 가속률을 구하였다. 이렇게 한 경우 전압 및 온도에 따른 종합 가속률은 112.
대상 데이터
- 가속열화실험에 사용한 소자는 순방향 항복 전압이 1.85 kV 이상이고, 역방향 항복전압 특성이 2.25 kV 이상인 소자를 사용하였으며, 누설전류 특성은 순방향 및 역방향에서 0.1 mA 이하의 소자만을 사용하였다. 같은 정격을 가지는 소자라 할지라도 항복전압 및 누설전류특성에서 약간의 차이가 나타났는데, 이것은 각각의 개별소자에 사용된 웨이퍼의 도핑 농도차이와 제조 공정상에서 발생한 결함 정도의 차이가 원인인 것으로 생각할 수 있다.
이론/모형
- 실험 결과는 7일에서 12일을 주기로 측정하였으며, 장치내부의 온도가 일정하게 유지되는지를 알아보기 위해 Thermo coupler를 이 용하여 지속적으로 온도 측정을 하였다. 전압 및 온도 가속률의 정의는 Eyring 모형을 따랐다. 가속 열화실험에 사용된 식을 아래에 나타내었고, 기준 전압과 시험온도에 대한 가속률을 표 1에 나타내 었다⑸.
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