[논문]Clarke 변환을 응용한 3상 유도전동기의 Inter Turn Short Circuit 진단

고영진; 김경민

doi:10.7471/ikeee.2023.27.4.518

Clarke 변환을 응용한 3상 유도전동기의 Inter Turn Short Circuit 진단
Diagnosis of Inter Turn Short Circuit in 3-Phase Induction Motors Using Applied Clarke Transformation 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.27 no.4, 2023년, pp.518 - 523

고영진 (Dept. of Electrical Engineering, Tongmyong University) , 김경민 (Dept. of Electrical and Semiconductor Engineering, Chonnam National University)

초록
AI-Helper

고정자 권선단락은 미세한 턴이 단락되어 급격히 고장이 심각해짐에 따라 ITSC의 진단이 중요시되고 있다. 그러나, 3상 유도전동기의 노이즈 및 손실등과 유사한 특징을 가짐에 따라 ITSC진단에 많은 어려움이 있다. 이를 효율적으로 진단하기 위해서 인공지능 기법으로 연구되고 있으나, 현장에서는 모델기반 기법이 두루 활용되고 있음에 따라 모델기반 기법에 대한 진단 성능개선 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 논문에서는 회전하고 있는 자속에 변화를 무시하며, 전류 성분만을 이용할 수 있도록 Clarke변환 방법을 응용하여 진단방법을 제안하였다. 이에 30분간의 정상 및 ITSC 상태의 측정 결과, 정상상태를 ITSC 상태로 오인식하는 경우 0.2[%], ITSC상태를 정상상태로 오거부하는 경우 0.26[%]로 효율적인 진단 방법임을 실험을 통해 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The diagnosis of Inter Turn Short Circuits (ITSC) in induction motors is critical due to the escalating severity of faults resulting from even minor disruptions in the stator windings. However, diagnosing ITSC presents significant challenges due to similarities in noise and losses shared with 3-phase induction motors. Although artificial intelligence techniques have been explored for efficient diagnosis, practical applications heavily rely on model-based methods, necessitating further research to enhance diagnostic performance. This study proposed a diagnostic method applied the Clarke Transformation approach, focusing solely on current components while disregarding changes in rotating flux. Experimental results conducted over a 30-minute period, encompassing both normal and ITSC conditions, demonstrate the effectiveness of the proposed approach, with FAR(False Accept Rates) of 0.2% for normal-to-ITSC FRR(False Rejection Rates) and 0.26% for ITSC-to-normal FRR. These findings underscore the efficacy of the proposed approach.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Transformation of Clarke. 그림 1. Clarke 변환과정
그림 Fig. 2. Process of data acquisition. 그림 2. 데이터 수집 과정
그림 Fig. 3. Configuration of ITSC. 그림 3. ITSC 단락 구성
그림 Fig. 4. Dynamo system utilized in the experiment. 그림 4. 실험에 사용된 다이나모 시스템
그림 Fig. 5. Before (a) and after (b) applying IIR filter. 그림 5. IIR필터 적용 전(a)과 적용 후(b)
그림 Fig. 6. Pattern of Clarke transform. 그림 6. Clarke변환의 패턴
그림 Fig. 7. Pattern of the proposed method. 그림 7. 제안된 방법의 패턴
그림 Fig. 8. Data on the ingredients of i_α = 0 그림 8. i_α = 0의 성분에 대한 데이터
그림 Fig. 9. Data from I_α measured for 30 minutes. 그림 9. 30분간 측정된 I_α 의 데이터
그림 Fig. 10. Diagnostic performance analysis. 그림 10. 진단 성능 분석

참고문헌 (10)

A. Alloui, K. Laadjal, M. Sahraoui and A. J.？Marques Cardoso, "Online Interturn Short-Circuit？Fault Diagnosis in Induction Motors Operating？Under Unbalanced Supply Voltage and Load？Variations, Using the STLSP Technique," in IEEE？Transactions on Industrial Electronics, vol.70,？no.3, pp.3080-3089, 2023.？DOI: 10.1109/TIE.2022.3172751

상세보기
C. Liu, L. Xiao, J. Zou, Y. Xu and S. Li,？"Analysis and Monitoring Method for Inter-Turn？Short-Circuit Fault for PMSM," in IEEE Transactions？on Magnetics, vol.59, no.11, pp.1-6, 2023.？DOI: 10.1109/TMAG.2023.3294704

상세보기
Y.-J. Goh, G.-N. Kim, Y. H. Kim, B. Lee, and？K.-M. Kim "Diagnosis Method for Stator-Faults？in Induction Motor using Park's Vector Pattern？and Convolution Neural Network," Journal of？IKEEE, vol.24, no.3, pp.883-889, 2020.
A. Siddique, G. S. Yadava, and B. Singh, "A？review of stator fault monitoring techniques of？induction motors," IEEE Transactions on Energy？Conversion, vol.20, pp.106-114, 2005.？DOI: 10.1109/TEC.2004.837304

상세보기
W. T. Thomson, D. Rankin, and D. G. Dorrell,？"On-line current monitoring to diagnose airgap？eccentricity in large three-phase induction motors-industrial case histories verify the predictions,"？IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.14,？pp.1372-1378, 1999. DOI: 10.1109/60.815075

상세보기
F. Karami, J. Poshtan and M. Poshtan, "Model-based fault detection in induction Motors," 2010？IEEE International Conference on Control Applications, Yokohama, Japan, pp.1957-1962, 2010.？DOI: 10.1109/CCA.2010.5611214.
S. Shao, R. Yan, Y. Lu, P. Wang and R. X. Gao, "DCNN-Based Multi-Signal Induction Motor？Fault Diagnosis," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol.69, no.6, pp.？2658-2669, 2020,？DOI: 10.1109/TIM.2019.2925247.

상세보기
J. Aguayo, A. Claudio, L. G. Vela and S. Gentile,？"A survey of fault diagnosis methods for induction？motors drives under inverter fault conditions,"？(ICEEE). 1st International Conference on Electrical？and Electronics Engineering, 2004, Acapulco,？Mexico, pp.367-372, 2004.？DOI: 10.1109/ICEEE.2004.1433910.
S. M. A. Cruz and A. J. M. Cardoso, "Stator？winding fault diagnosis in three-phase synchronous？and asynchronous motors, by the extended Park's？vector approach," in IEEE Transactions on Industry？Applications, vol.37, no.5, pp.1227-1233, Sept.-Oct.？2001. DOI: 10.1109/28.952496.

상세보기
S. Riyadi, "Inverse Clarke Transformation？based control method of a three-phase inverter？for PV-Grid systems," 2014 The 1st International？Conference on Information Technology, Computer,？and Electrical Engineering, Semarang, Indonesia,？pp.351-355, 2014.？DOI: 10.1109/ICITACEE.2014.7065770

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