I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m   ( I J P E D S )   V o l . 1 ,   N o . 1 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 1 ,   p p .   2 9 ~ 3 5   I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4             2 9       R e c e i v e d   J u l   2 0 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   A u g   2 6 th ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   S e p   1 5 th ,   2 0 1 1   F a u l t   T o l e r a n t   C o n t r o l   i n   Z - S o u r c e   I n v e r t e r   F e d   I n d u c t i o n   M o t o r       S . S .   D a r l y 1 ,   P . V a n a j a   R a n j a n 2 ,   B .   J u s t u s   R a b i * 3 ,   B i n d u   K . V 2   1 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   Co l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,     A n n a   U n i v e r s i t y   ,   I n d i a .     2 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   Co l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   A n n a   U n i v e r s i t y ,   I n d i a .     3 , 4 Re s e a r c h   G u i d e   &   S c h o l a r ,   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   A U T ,   Ch e n n a i .     e m a i l :   j n f d a r l y @ y a h o o . c o . i n 1 ,   p v r @ a n n a u n i v . e d u 2 ,   b e n n i s r o b i @ r e d i f f m a i l . c o m 3 ,   b i n d u k v 1 @ r e d i f f m a i l . c o m 3       A b s t r a c t   T h i s   p a p e r   d i s c u s s e s   a b o u t   t h e   d e t e c t i o n   a n d   r e p l a c e m e n t   o f   t h e   s wi t c h e s   i n   i n v e r t e r   u n d e r   f a u l t .   T h e   d e t e c t i o n   o f   s wi t c h   i s   d o n e   t h r o u g h   m e a s u r i n g   t h e   p h a s e   a n d   l i n e   v o l t a g e s   o f   i n v e r t e r .   T h e   r e p l a c e m e n t   o f   t h e   o p e n   s wi t c h   i s   d o n e   t h r o u g h   t h e   e x t r a   a r m   p r o v i d e d   i n   t h e   c i r c u i t .   T h e   f i r i n g   o f   t h e   e x t r a   a r m   i s   d o n e   b y   d e t e c t i n g   t h e   o p e n   s wi t c h   f a u l t   a n d   i n t e r r u p t i n g   t h e   p r o c e s s o r   t o   p r o v i d e   t h e   f i r i n g   t o   t h e   e x t r a   a r m   s wi t c h .   T h i s   p a p e r   g i v e s   s i m p l e   a n d   e f f e c t i v e   d e t e c t i o n   a n d   r e p l a c e m e n t   o f   o p e n   s wi t c h .   T h e   r e p l a c e m e n t   o f   s wi t c h   wi l l   b e   d o n e   wi t h o u t   s t o p p i n g   t h e   wh o l e   s y s t e m   a n d   s a v e s   t h e   u n s p e c i f i e d   t i m e .   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   a r e   p r o v i d e d   t o   d e m o n s t r a t e   t h e   d e t e c t i o n   a n d   r e p l a c e m e n t .     A   f e a s i b l e   t e s t   i s   i m p l e m e n t e d   b y   b u i l d i n g   a   p r o t o   t y p e   t h r e e - p h a s e   i m p e d a n c e   s o u r c e   i n v e r t e r ,   wh i c h   i s   d e s i g n e d   a n d   c o n t r o l l e d   o n   t h e   b a s i s   o f   p r o p o s e d   c o n s i d e r a t i o n s .   I t   i s   v e r i f i e d   f r o m   t h e   p r a c t i c a l   p o i n t   o f   v i e t h a t   t h i s   n e a p p r o a c h   i s   m o r e   e f f e c t i v e   a n d   a c c e p t a b l e   t o   m i n i m i z e   t h e   d i s t o r t i o n .       Ke y wo r d s :   S M P S     S w i t c h   M o d e   P o we r   S u p p l y ,   p u l s e   wi d t h   m o d u l a t i o n   ( P W M ) ,   V S I   V o l t a g e   S o u r c e   I n v e r t e r .       1 .   I n t r o d u c t i o n   T h e   i n v e r t e r s   a r e   l a r g e l y   u s e d   i n   i n d u s t r i e s   t o   d r i v e   a c   m o t o r s .   T h e   f a u l t s   i n   t h e   i n v e r t e r s   a r e   o p e n   s w i t c h   f a u l t ;   s h o r t - c i r c u i t   o f   s w i t c h e s ,   s h o r t   c i r c u i t   o f   d c - l i n k   c a p a c i t o r ,   l i n e   t o   l i n e   s h o r t   c i r c u i t ,   s i n g l e   l i n e   t o   g r o u n d   a n d   s h o r t   c i r c u i t   o f   d c   l i n k   t o   g r o u n d   [ 1 ] .   W h e n   a n y   o n e   o f   t h e   f a u l t   o c c u r s ,   i t   i s   r e q u i r e d   t o   s t o p   t h e   w h o l e   s y s t e m   f o r   a n   u n s p e c i f i e d   t i m e .   T h e   c o s t   t o   r e p l a c e   t h e   s y s t e m   f a u l t   w i l l   b e   h i g h .   S o   i t   i s   r e q u i r e d   t o   m i n i m i z e   t h e   c o s t   b y   r e p l a c i n g   t h e   f a u l t s .   T h e   v a r i o u s   f a u l t s   o c c u r s   i n   t h e   i n v e r t e r   c a n   b e   d e t e c t e d   u s i n g   t h e   c o m p a r a t o r   [ 2 ] .   T h e   r e p l a c e m e n t   c a n   b e   d o n e   t h r o u g h   t h e   s t u d y   o f   t h e   s y s t e m   a n d   s o m e   m o d i f i c a t i o n s   c a n   b e   d o n e   t o   t h e   s y s t e m   t o   r e c t i f y   t h e   f a u l t .   I n   t h i s   p a p e r   w e   d i s c u s s   a b o u t   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t   a n d   r e p l a c e m e n t   o f   t h e   f a u l t e d   s w i t c h .   W h e n   t h i s   f a u l t   i s   o c c u r r s   t h e   p h a s e   a n d   l i n e   v o l t a g e s   o f   t h e   i n v e r t e r s   g e t   d e c r e a s e d .   T h i s   w i l l   l e a d   t o   r e d u c t i o n   o f   t o r q u e   a n d   s p e e d   o f   t h e   m o t o r   [ 2 ] .   T h i s   v o l t a g e   m a y   o r   m a y   n o t   b e   s u f f i c i e n t   t o   d r i v e   t h e   m o t o r .   T h i s   f a u l t   o c c u r s   w h e n   t h e   g a t e   v o l t a g e   i s   n o t   s w i t c h e d .   M e a s u r i n g   p h a s e   a n d   l i n e   v o l t a g e s   o f   t h e   i n v e r t e r   d o   t h e   d e t e c t i o n   o f   o p e n   s w i t c h   f a u l t   [ 3 ] .   E a r l i e r   t h e   c u r r e n t   d e c i d e s   t h e   d e t e c t i o n   o f   v a r i o u s   f a u l t s .   R . L . A r a u j o   R i b e i r o   g i v e s   t h e   v a r i o u s   d e t e c t i o n   t e c h n i q u e s   t o   d e t e c t   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t .   R e n e   S p e e   d i s c u s s e s   a b o u t   t h e   v a r i o u s   f a u l t s   a n d   t h e   h e a l t h y   d r i v e   o f   t h e   m o t o r   w h e n   t h e   f a u l t s   a r e   o c c u r r e d   w i t h   t h e   s o m e   r e m e d i a l   a c t i o n s .   R a p h a e l   P e u g e t   d e t e c t s   t h e   f a u l t s   b y   k n o w l e d g e - b a s e d   r u l e s .   F . B l a a b j e r g   g i v e s   t h e   d e t e c t i o n   o f   f a u l t s   l i k e   s h o r t   c i r c u i t   o f   t w o   o u t p u t   p h a s e s ,   s h o r t   c i r c u i t   i n   d c   l i n k   a n d   g r o u n d   o r   e a r t h   f a u l t .   I n   t h i s   p a p e r   w e   p r o v i d e   t h e   r e p l a c e m e n t   o f   t h i s   f a u l t   t h r o u g h   a n   e x t r a   a r m   p l a c e d   i n   t h i s   c i r c u i t .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   t h e   f a u l t   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   o p e n   s w i t c h   u s i n g   t h e   i n v e r t e r   p o l e   v o l t a g e   m e a s u r e m e n t   t e c h n i q u e ,   w h i c h   m e a s u r e s   t h e   v o l t a g e s   a t   v a r i o u s   p l a c e s   a n d   c o m p a r i n g   t h e   v o l t a g e s .   T h e   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   o p e n   s w i t c h   c a n   b e   d o n e   i n   v e r y   l e s s e r   t i m e .   T o   i n t r o d u c e   s u c h   s t r a t e g i e s   i n   m o t o r   d r i v e   s y s t e m s   a s   p r a c t i c a l   e n t i t i e s ,   h a r d w a r e   a n d   s o f t w a r e   m u s t   p e r f o r m   t h e   f o l l o w i n g   t a s k s :   f a u l t   d e t e c t i o n ,   f a u l t   i d e n t i f i c a t i o n ,     a n d   r e m e d i a l   a c t i o n s .   A   b a s i c   r e q u i r e m e n t   t o   a l l   f a u l t   t o l e r a n t   d e v e l o p m e n t   i s   a   c o m p r e h e n s i v e   u n d e r s t a n d i n g   o f   t h e   r e g u l a r   s y s t e m   o p e r a t i o n   s o   t h a t   i t s   b e h a v i o r   c a n   b e   c o m p a r e d   t o   t h a t   o n e   a t   t h e   o n s e t   f a u l t s .   T h e   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   f a u l t s   n o r m a l l y   v e r i f i e d   i n   t h e   s w i t c h i n g   p o w e r   s t a g e   a r e   i n d i c a t e d   a s   F 1 . .   F 6 .   D e p e n d i n g   o n   t h e   n a t u r e   o f   t h e   f a u l t ,   c l o s u r e   o r   o p e n i n g   o f   s w i t c h e s     t h e   o c c u r r s ,   w h i c h   c a n   b e   c l a s s i f i e d   a s :                 D c   l i n k   s h o r t   c i r c u i t   t o   g r o u n d   ( F 1 )                 D c   l i n k   c a p a c i t o r   b a n k   s h o r t   c i r c u i t   ( F 2 )                 O p e n   c i r c u i t   d a m a g e   o f   s w i t c h   ( F 3 )                 S h o r t   c i r c u i t   d a m a g e   o f   s w i t c h e s   ( F 4 )                 L i n e   t o   l i n e   s h o r t   c i r c u i t   a t   m a c h i n e   t e r m i n a l   ( F 5 )                 S i n g l e   l i n e   t o   g r o u n d   f a u l t   a t   t h e   m a c h i n e   t e r m i n a l   ( F 6 )     T h e   p r o t e c t i o n   s c h e m e   o f   t h e   d r i v e   s y s t e m   i s   u s u a l l y   d e s i g n e d   t o   p r e v e n t   t h e   d a m a g e   o f   t h e   s w i t c h i n g   p o w e r   c o n v e r t e r .   S u c h   a   s c h e m e   i n c l u d e s   t h e   c i r c u i t r y   t o   p r e v e n t   o v e r   v o l t a g e   a n d   u n d e r   v o l t a g e   o f   t h e   d c   l i n k   b u s   a s   w e l l   a s   t h e   o v e r   c u r r e n t   o f   t h e   i n v e r t e r .   F u s e   r e l a y s   p r o t e c t   t h e   i n p u t   s i d e   a g a i n s t   o v e r   c u r r e n t   a n d   t h e r m a l   o n e s   p r o t e c t   t h e   e l e c t r i c a l   m a c h i n e   a g a i n s t   o v e r h e a t i n g .   A   c i r c u i t   b r e a k e r   i n t e r r u p t s   c u r r e n t s   i n   t h e   c a s e   o f   o v e r l o a d   i n   t h e   s y s t e m s .   B u t   t h e   p r o t e c t i v e   c i r c u i t   w i l l   n o t   r e c t i f y   o r   d e t e c t   t h e   o p e n   s w i t c h   d a m a g e   i n   t h e   i n v e r t e r .   S o   t h e   o p e n   s w i t c h   d a m a g e   f a u l t   i s   s e l e c t e d .   T h e   v a r i o u s   d e t e c t i o n   t e c h n i q u e s   a r e   u s e d   t o   d e t e c t   t h e   f a u l t   o c c u r r e n c e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     x x     x x   3 0   T h e   d e t e c t i o n   t e c h n i q u e s   e m p l o y   a   d i r e c t   c o m p a r i s o n   o f   t h e   m e a s u r e d   v o l t a g e s   t o   t h e i r   r e f e r e n c e   v o l t a g e s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   r e f e r e n c e   s i g n a l s .   T h e y   a r e   c l a s s i f i e d   a s   f o l l o w s .           T e c h n i q u e   1     I n v e r t e r   p o l e   v o l t a g e   m e a s u r e m e n t                         T e c h n i q u e   2     M a c h i n e   p h a s e   v o l t a g e   m e a s u r e m e n t         T e c h n i q u e   3     S y s t e m   l i n e   v o l t a g e   m e a s u r e m e n t         T e c h n i q u e   4     M a c h i n e   n e u t r a l   v o l t a g e   m e a s u r e m e n t   I n   t h e s e   c a s e s ,   t h e   v o l t a g e   e r r o r   Є ij   (   i ,   j   = 1 ,   2 ,   .   ,   6   )   a r e   t h e   v a r i a b l e s   u s e d   f o r   b o t h   t h e   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   t h e   f a u l t y   s w i t c h   o f   p o w e r   i n v e r t e r .   S u c h   e r r o r   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s                                                     Є ij     =   v * ij   -   v ij                                                                                                             ( 1 )             T h e   f a u l t   d i a g n o s i s   f o r   t e c h n i q u e s   T 1   t o   T 4   i s   a c c o m p l i s h e d   i n   t h r e e   s t e p s   a s   f o l l o w s .   1 )   M e a s u r e m e n t   o f   v o l t a g e s   (   v ij   )   2 )   G e n e r a t i o n   o f   t h e   v o l t a g e   e r r o r   ( Є ij   )   3 )   D e t e r m i n a t i o n   o f   t h e   f a u l t y   c o n d i t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   f a u l t y   c o n d i t i o n   T e c h n i q u e   1   u s e s   t h e   c o m p a r i s o n   o f   v o l t a g e s   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   a n d   i n v e r t e r   p o l e   v o l t a g e .   T h i s   t e c h n i q u e   i s   f a s t e r   t h a n   t h e   o t h e r   t e c h n i q u e s .   T h e   t i m e   r e q u i r e d   t o   d e t e c t   a n d   i d e n t i f y   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t   i s   s m a l l e r   t h a n   t h e   o t h e r   t e c h n i q u e s .   T e c h n i q u e   2   u s e s   t h e   c o m p a r i s o n   o f   v o l t a g e s   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   a n d   m a c h i n e   p h a s e   v o l t a g e .   T e c h n i q u e   3   u s e s   t h e   c o m p a r i s o n   o f   v o l t a g e s   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   a n d   s y s t e m   l i n e   v o l t a g e .     T e c h n i q u e   4   u s e s   t h e   c o m p a r i s o n   o f   v o l t a g e s   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   a n d   m a c h i n e   n e u t r a l   v o l t a g e .   T h i s   t e c h n i q u e   w i l l   d e t e c t   t h e   f a u l t y   c o n d i t i o n   w h e n   i t   i s   c o m b i n e d   w i t h   t h e   o t h e r   t e c h n i q u e s .   E a r l i e r   t h e   f a u l t y   c o n d i t i o n   i s   d e t e c t e d   b y   t h e   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t .   T h e   i d e n t i f i c a t i o n   o f   f a u l t   c a n n o t   b e   d o n e   u s i n g   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t   w h i c h   w a s   u s e d   e a r l i e r .   I t   w i l l   t a k e   o n e   f u n d a m e n t a l   c y c l e   t o   d e t e c t   t h e   f a u l t .   N o w   t h e   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   f a u l t y   c o n d i t i o n   i s   d o n e   b y   v o l t a g e   c o m p a r i s o n   m e t h o d .   T h e   a b o v e   m e n t i o n e d   p r o b l e m s   w i l l   b e   r e c t i f i e d   b y   u s i n g   v o l t a g e   m e a s u r e m e n t .   T h e   d e t e c t i o n   o f   f a u l t   i s   q u i c k e r   t h a n   t h e   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t .   T e c h n i q u e   1   i s   s e l e c t e d   f o r   t h e   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   o p e n   s w i t c h   f a u l t   b e c a u s e   t h i s   t e c h n i q u e     h a s   t h e   a b o v e   s a i d   a d v a n t a g e s   a n d   t a k e s   l e s s e r   t i m e   t h a n   t h e   o t h e r   t e c h n i q u e s .       dc a b c     F i g   1   E q u i v a l e n t   c i r c u i t   w h e n   o p e n   s w i t c h   f a u l t   o c c u r r e d     T e c h n i q u e   1   i s   u s e d   t o   d e t e c t   a n d   i d e n t i f y   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t s .   T h e   c i r c u i t   s h o w n   i n   F i g u r e   1   i s   u s e d   t o   d e t e c t   a n d   i d e n t i f y   t h e   o p e n   s w i t c h   i n   t h e   u p p e r   a r m   o f   t h e   t h r e e   p h a s e   b r i d g e   i n v e r t e r .           2 .   C i r c u i t   D e s c r i p t i o n   F i g . 2   s h o w s   t h e   d e t e c t i o n   o f   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t s   i n   t h e   u p p e r   a r m   s w i t c h e s .   H e r e   t h e   p h a s e   v o l t a g e s   a r e   m e a s u r e d   a n d   c o m p a r e d   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   ( d c   v o l t a g e ) .   W h e n   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t   o c c u r s ,   t h e   c o m p a r a t o r   o u t p u t   w i l l   b e   z e r o   o r   a   d c   v o l t a g e   ( c o n s t a n t   v a l u e ) .   T h i s   s p e c i f i e s   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t .   T h e   t h r e e   c o m p a r a t o r s   a r e   p l a c e d   a t   e a c h   a r m s   o f   t h e   i n v e r t e r   t o   d o   t h e   i d e n t i f i c a t i o n   o f   f a u l t e d   s w i t c h   . T h e   r e p l a c e m e n t   o f   t h e   s w i t c h e s   c a n   b e   d o n e   t h r o u g h   a n   e x t r a   a r m   p l a c e d   i n   t h e   c i r c u i t   F i g u r e   3   s h o w s   t h e   d e t e c t i o n   o f   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t s   i n   t h e   l o w e r   a r m   s w i t c h e s .   H e r e   t h e   l i n e   v o l t a g e s   a r e   m e a s u r e d   a n d   c o m p a r e d   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   ( d c   v o l t a g e ) .   W h e n   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t   o c c u r s ,   t h e   c o m p a r a t o r   o u t p u t   w i l l   b e   z e r o   o r   a   d c   v o l t a g e   ( c o n s t a n t   v a l u e ) .   T h i s   s p e c i f i e s   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t .   T h e   c o m p a r a t o r s   i d e n t i f y   t h e   f a u l t e d   s w i t c h .   T h e   r e p l a c e m e n t   a r m   c a n   b e   a c t i v a t e d   w h e n   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t   i s   o c c u r r e d .   T h e   g a t i n g   p u l s e   s h o u l d   g i v e n   t o   t h e   e x t r a   s w i t c h e s   w h i c h   i s   d o n e   b y   i n t e r r u p t i n g   t h e   p r o c e s s o r   t o   r u n   t h e   p r o g r a m .   W h e n   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t   i s   o c c u r r e d   f o r   e x a m p l e ,   s w i t c h   1   i s   f a u l t e d   t h e n   t h e   g a t i n g   p u l s e   i s   g i v e n   t o   t h e   e x t r a   s w i t c h   p r e s e n t   i n   t h e   u p p e r   a r m .   T h i s   g a t i n g   p u l s e   i s   a c h i e v e d   b y   i n t e r r u p t i n g   p r o c e s s o r   v i a   c o m p a r a t o r   o u t p u t .   T h e   e x t r a   a r m   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       F a u l t   T o l e r a n t   C o n t r o l   i n   Z - S o u r c e   I n v e r t e r   F e d   I n d u c t i o n   M o t o r   ( S . S .   D a r l y )   3 1   c o n n e c t e d   t o   t h e   l o a d   o r   m o t o r   b y   m a n u a l l y   t o   t h e   a r m   w h e r e   t h e   f a u l t   i s   o c c u r r e d .   P r o g r a m m a b l e   s w i t c h e s   c a n   b e   u s e d   i n s t e a d   o f   m a n u a l   c h a n g i n g .         F i g . 2   C i r c u i t   f o r   f a u l t   d e t e c t i o n   i n   u p p e r   a r m   s w i t c h e s .           F i g   3   C i r c u i t   f o r   f a u l t   d e t e c t i o n   i n   l o w e r   a r m   s w i t c h e s                     F i g   4   I n v e r t e r   c i r c u i t   w i t h   t h e   r e p l a c e m e n t   s w i t c h e s       3 .   R e s u l t   A n a l y s i s   T h e   c i r c u i t s   s h o w n   i n   t h e   p r e v i o u s   c h a p t e r s   a r e   s i m u l a t e d   u s i n g   t h e   O R C A D - P S P I C E .   T h e   s i m u l a t i o n s   r e s u l t s   a r e   s h o w n   b e l o w .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     x x     x x   3 2 S i m u l a t i o n s   o f   c i r c u i t s :   ·   R e s u l t s   w i t h   a n d   W i t h o u t   F a u l t s   ·   D e t e c t e d   a n d   I d e n t i f i e d   F a u l t s   R e s u l t s                             T i m e 1 0 m s 2 0 m s 3 0 m s 4 0 m s 5 0 m s 6 0 m s 7 0 m s 8 0 m s 9 0 m s 1 0 0 m s V ( U 9 A : O U T )     F i g u r e   5   O u t p u t   o f   c o m p a r a t o r   w h e n   f a u l t   i s   n o t   o c c u r r e d                             T i m e 0 s 1 0 m s 2 0 m s 3 0 m s 4 0 m s 5 0 m s 6 0 m s 7 0 m s 8 0 m s 9 0 m s 1 0 0 m s V ( U 9 A : O U T ) 0 V 2 . 0 V 4 . 0 V 6 . 0 V     F i g u r e   6   O u t p u t   o f   c o m p a r a t o r   w h e n   t h e   s w i t c h   i s   f a u l t e d             F i g   7   P h a s e   V o l t a g e s   o f   I n v e r t e r s   w i t h o u t   O p e n   S w i t c h   F a u l t           F i g u r e     8     L i n e   V o l t a g e s   o f   I n v e r t e r s   w i t h o u t   O p e n   S w i t c h   F a u l t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       F a u l t   T o l e r a n t   C o n t r o l   i n   Z - S o u r c e   I n v e r t e r   F e d   I n d u c t i o n   M o t o r   ( S . S .   D a r l y )   3 3   T h e   r e s u l t s   s h o w n   h e r e   a r e   t h e   d e t e c t e d   a n d   i d e n t i f i e d   o p e n   s w i t c h   f a u l t   i n   a n   i n v e r t e r .   T h e   c i r c u i t s   r e f e r r e d   p r e v i o u s l y   a r e   s i m u l a t e d   u s i n g   t h e   M A T L A B .   T h e   s i m u l a t i o n s   o f   t h e   r e s u l t s   a r e   s h o w n   h e r e .   S i m u l a t i o n s   o f   C i r c u i t s :   ·   R e s u l t s   W i t h   a n d   W i t h o u t   F a u l t s   ·   D e t e c t e d   a n d   I d e n t i f i e d   F a u l t s   R e s u l t s           F i g   9   P h a s e   V o l t a g e s   w h e n   O p e n   S w i t c h   F a u l t   o c c u r s           F i g   1 0   L i n e   V o l t a g e s   w h e n   O p e n   S w i t c h   F a u l t   o c c u r s                                     F i g u r e   1 1   O u t p u t   o f   C o m p a r a t o r   w h e n   f a u l t   i s   n o t   o c c u r r e d                                                         F i g   1 2   O u t p u t   o f   c o m p a r a t o r   w h e n   t h e   s w i t c h   i s   a t   f a u l t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     x x     x x   3 4                             F i g   1 3   C i r c u i t   D i a g r a m   o f   t h e   H a r d w a r e   S e t u p       T h e   o u t p u t   v o l t a g e   o f   i n v e r t e r   w h e n   f a u l t   i s   o c c u r r e d   i s   a l s o   s h o w n   i n   F i g u r e 1 2 .   T h e   o u t p u t   o f   i n v e r t e r   w h e n   t h e   f a u l t   i s   o c c u r r e d   w i l l   c o n t a i n   t h e   p u l s a t i n g   d c   v o l t a g e   t h a t   i s   p o s i t i v e   o n l y .   T h e   c o m p a r a t o r   i s   u s e d   t o       d e t e c t   a n d   i d e n t i f y   t h e   o p e n   s w i t c h   f a u l t .   W h e n   t h e r e   i s   n o   f a u l t   t h e   o u t p u t   o f   c o m p a r a t o r   i s   a   s q u a r e   v o l t a g e .   W h e n   t h e   f a u l t   i s   o c c u r r e d   t h e   o u t p u t   o f   t h e   c o m p a r a t o r   m u s t   b e   z e r o   o r   c o n s t a n t   v o l t a g e .   B u t   t h i s   o u t p u t   o b t a i n e d   i n   i n v e r t e r   i s   d u e   t o   t h e   c h a n g e   i n   o u t p u t   v o l t a g e   o f   t h e   i n v e r t e r .   D e t e c t i o n   o f   t h e   f a u l t   i n   t h e   u p p e r   a r m   s w i t c h e s   i s   d o n e   b y   m e a s u r i n g   t h e   p h a s e   v o l t a g e s   a n d   c o m p a r e d   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   v a l u e .     T h e   r e p l a c e m e n t   o f   t h e   s w i t c h e s   c a n   b e   d o n e   t h r o u g h   a n   e x t r a   a r m   p l a c e d   i n   t h e   c i r c u i t   a s   s h o w n   i n   F i g . 1 3 .                                                       F i g   1 4   O p e r a t i o n   F l o w   c h a r t     D e t e c t i o n   c i r c u i t   I f   A r m   1   i s   f a u l t   R L     1   O N   N C   O P E N   N O   C L O S E   R L     2     O N     N C   O P E N   N O   C L O S E   R L     3     O N   N C   O P E N   N O   C L O S E   m o t o r   r u n s   w i t h o u t   a n y   i n t e r r u p t i o n   I f   f a u l t   d e t e c t e d   M o t o r   r u n s   t h r o u g h   N C   I f   A r m   2   i s   I f   A r m   3   i s   Y ES   Y ES   Y ES   Y ES   N O   N O   N O   N O   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       F a u l t   T o l e r a n t   C o n t r o l   i n   Z - S o u r c e   I n v e r t e r   F e d   I n d u c t i o n   M o t o r   ( S . S .   D a r l y )   3 5                             F i g .   1 5   P h o t o   o f   t h e   E x p e r i m e n t a l   S e t u p       4 .   C o n c l u s i o n   T h e   d e t e c t i o n   a n d   r e p l a c e m e n t   o f   t h e   s w i t c h e s   d i s c u s s e d   i n   t h i s   p a p e r   i s   d o n e   b y   m e a s u r i n g   t h e   l i n e   a n d   p h a s e   v o l t a g e s   o f   i n v e r t e r   a n d   c o m p a r i n g   i t   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e s   w h i c h   i s   u s e d   t o   i n t e r r u p t   t h e   p r o c e s s o r   t o   p r o v i d e   t h e   g a t i n g   p u l s e s   o f   f a u l t y   s w i t c h   t o   t h e   e x t r a   a r m .   T h i s   e x t r a   a r m   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   l o a d   m a n u a l l y .   T h i s   p r o j e c t   c a n   f u r t h e r   i m p r o v e d   b y   m a k i n g   t h e   m a n u a l   c h a n g i n g   o f   s w i t c h e s   t o   a   p r o g r a m m e d   o n e         R e f e r e n c e s   [ 1 ]   R. L . A r a u j o   Ri b e i r o ,   C . B. J a c o b i n a ,   E . R. Ca b r a l   d a   S i l v a ,   a n d   A . M . N o g u e i r a   L i m a , " F a u l t   d e t e c t i o n   o f   o p e n   s w i t c h   d a m a g e   i n   v o l t a g e   f e d   p w m   m o t o r   d r i v e   s y s t e m s , " I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l . 1 8 ,   p p . 5 8 7 - 5 9 3 ,   M a r . 2 0 0 3 .   [ 2 ]   R. S p e e   a n d   A . K . W a l l a c e , " R e m e d i a l   s t r a t e g i e s   f o r   b r u s h l e s s   d c   d r i v e   f a i l u r e s , " I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   A p p l i c a t i o n s ,   v o l . 2 6 ,   p p . 2 5 9 - 2 6 6 ,   M a r / A p r . 1 9 9 0 .   [ 3 ]   F . Bl a a b j e r g ,   J . K . P e d e r s e n ,   U . J a e g e r ,   a n d   P . T h o e g e r s e n , " S i n g l e   c u r r e n t   s e n s o r   t e c h n i q u e   i n   t h e   d c   l i n k   o f   t h r e e   p h a s e   p w m   v s i   i n v e r t e r :   a   r e v i e w   a n d   a   n o v e l   s o l u t i o n , " I E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   A p p i l i c a t i o n s ,   v o l . 3 3 . p p . 1 2 4 1 - 1 2 5 3 ,   S e p t / O c t . 1 9 9 7   [ 4 ]   R. P e u g e t ,   S . Co u r t i n e ,   a n d   J . P . R o g n o n , " F a u l t   d e t e c t i o n   a n d   i s o l a t i o n   o n   a   P W M   i n v e r t e r   b y   k n o w l e d g e   b a s e d   m o d e l , " I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   A p p l i c a t i o n s ,   v o l . 3 4 ,   p p . 1 3 1 8 - 1 3 2 6 ,   N o v / D e c . 1 9 9 8 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.