지속적인 운영: IGBT 시스템의 예지 보전 이점
Thorsten Schmidt, 파워 인테그레이션스(Power Integrations)
예측 유지보수는 운영 데이터를 수집하고 분석하여 장비 고장을 예고하는 이상 징후와 동작 패턴을 파악함으로써 유지보수 횟수를 최소화하는 것을 목표로 합니다. 이 방법을 활용하면 고장이 나기 전에 수리를 할 수 있는 절차를 마련하여 예기치 않은 가동 중단과 불필요한 유지보수 비용을 방지할 수 있습니다.
예방 유지보수는 사용량과 시간에 기반하여 주기적으로 수행하는 비교적 단순한 방식인 반면, 예측 유지보수는 특정 장비의 상태가 문제가 될 것으로 데이터가 표시될 때만 개입 일정을 잡습니다. 예측 유지보수는 IGBT를 중심으로 열차, 전력망, 그리고 풍력 터빈, 태양광 발전소와 같은 대규모 재생에너지 설비 등 고가의 시스템에 가장 많이 적용될 가능성이 큽니다.
Siemens Mobility가 철도에서의 예측 유지보수 활용에 대한 연구를 통해 몇 가지 놀라운 결론을 도출했습니다.
“운행 중인 열차에서 수집된 실시간 데이터를 통해 정확한 유지보수 계획을 수립할 수 있으며, 정비해야 할 때만, 너무 이르거나 너무 늦지 않게 조정할 수 있습니다. 이렇게 함으로써 예정되지 않은 정차와 시정 유지보수를 위한 개입을 최대 30%까지 줄일 수 있습니다.”
“데이터에 따른 상태 기반 유지보수는 유지보수 간격을 연장하고, 조기 부품 교체와 같은 불필요한 작업을 없애며, 유지보수 비용을 최대 15%까지 절감합니다.”
“자동화된 측정 및 상태 기반 유지보수 인텔리전스는 고정된 간격이 아닌 실제 필요에 따라 유지보수 일정을 수립하여 예상치 못한 가동 중단을 지속적으로 방지합니다. 이를 통해 최대 100%의 차량 가용률을 보장합니다.”
철도 시스템에서 IGBT 모듈과 드라이버는 전력 변환기의 수명에 매우 중요합니다. 일부 공급업체는 IGBT 정션 온도를 기반으로 한 수명 모델링을 제공합니다. 중·고전압 인버터 애플리케이션용 게이트 드라이버 기술의 선도업체인 파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 다양한 게이트 드라이버에 온도 보고 기능 및 다양한 센서를 탑재하고 있습니다.
파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 철도, 트랙션 인버터, 전력망, 중전압 드라이브에 사용되는 최대 3300V(그림 1)의 190mm x 140mm IHM 및 IHV IGBT 모듈용 단일 채널 플러그 앤 플레이 게이트 드라이브를 제공합니다.
1SP0635 Digital은 자사의 입증된 SCALE-2™ 스위칭 성능과 보호 기능을 구성 가능한 절연 직렬 출력 인터페이스와 결합하여, 드라이버 프로그래밍 가능성을 강화하고 정확한 수명 예측을 위한 포괄적인 텔레메트리 보고 기능을 제공합니다. 열, 디바이스, 버스 상태 정보를 비롯한 여러 센싱 회로가 통합되어 시스템 설계를 간소화하고 가시성, 제어, 신뢰성을 향상시킵니다.
직렬 상태 출력 프로토콜은 중요한 실시간 측정 기능을 통합하여 고급 작동 검증을 용이하게 하고 인버터의 상태, 신뢰성, 효율에 대한 가시성을 크게 향상시킵니다. 엔지니어들은 모니터링 및 제어 시스템을 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 표준 플러그 앤 플레이 프로토콜에 맞게 조정하거나, 프로젝트 개발 단계에서 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 전문 엔지니어링 팀에 맞춤형 조정을 요청할 수 있습니다.
1SP0635 Digital 게이트 드라이버에서 제공되는 텔레메트리 데이터에는 정확한 온도 측정이 포함되어 있어 열 관리가 간소화되고 외부 온도 센서가 필요하지 않습니다. 데이터는 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 독자적인 프로그래밍 가능한 직렬 인터페이스를 통해 제공되며, 고객 요구 사항에 따라 프로그래밍할 수 있습니다. 철도 시장을 장악하고 있는 주요 업체들은 수년에 걸쳐 개발된 자체 프로토콜을 보유하고 있으므로 보고의 유연성이 중요합니다.
현재는 철도, 전력망, 석유 탐사와 같이 20년 이상의 수명을 요구하는 산업 분야에서 예측 유지보수 솔루션에 대한 수요가 특히 높지만, 다른 산업에서도 데이터 기반 유지보수 방식이 다운타임 및 긴급 유지보수를 피하고, 불필요한 조치로 인한 과도한 비용 발생을 방지할 수 있다는 이점을 곧 인식하게 될 것입니다.
파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 모든 센싱 회로를 게이트 드라이버에 통합했기 때문에, 시스템에 대한 고객의 신뢰도가 높아지고 MTBF 수치도 향상될 것입니다.
