HVDC 병렬 하프브리지 서브모듈에 대한 고장나무기반의 신뢰성 분석
Fault-tree based reliability analysis for paralleled half-bridge sub-module of HVDC
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초록
HVDC 시스템에서 풀-브리지 서브 모듈 구조는 하프브리지 서브 모듈에 비해 부품 수가 증가하지만 100 % 여유율 확보가 가능하여 고장률을 크게 줄일 수 있다. 그러나 풀-브리지 서브 모듈은 여유율 보장과 암(arm) 단락 방지를 위한 데드 타임(dead-time)을 확보하기 위해 복잡한 제어 알고리즘이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해 풀-브리지 서브 모듈과 동일한부품 수와 100 % 여유율을 갖는 병렬 하프브리지 구성의 고장률을 분석한다. 기존의 부품 고장 분석에 고장나무분석 방법을적용하여 서브 모듈의 동작 위험을 반영함으로써 서브 모듈의 수명주기를 보다 정확하게 예측할 수 있다. 병렬 하프브리지서브모듈의 타당성 검증을 위해 FTA 기반 분석 방법과 기존의 PCA 기반 방법으로 분석된 고장률을 비교한다.
Abstract
In HVDC systems, the full-bridge submodule increases the number of components compared to the half-bridgesubmodule, but the failure-rate can be reduced by securing 100 % redundancy. However, full-bridge submodules requiremore complex control algorithms to ensure the redundancy and to prevent arm-short with sufficient dead-time. To solvethis problem, we analyse the failure-rate of the paralleled half-bridge configuration with the same number of componentsand 100 % redundancy as the full-bridge submodule. The fault tree analysis (FTA) method is applied to the conventionalpart failure analysis to reflect the operation risk of the submodule, thereby predicting the life-cycle of the submodulemore accurately. To verify the validity, the failure-rate results of the proposed FTA based analysis method are comparedwith the failure rate obtained by the part failure method.
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