This paper presents an experimental investigation into multi-diode open-circuit faults in the rotating rectifiers of brushless synchronous generators. Unlike single-diode faults, multi-diode faults introduce complex electrical behavior by reconfiguring conduction paths and altering rectifier topology. Representative fault scenarios, categorized from Class 3 to Class 8 are examined under no-load conditions to isolate excitation system dynamics. Key electrical quantities, including exciter armature currents (  -  ), rectifier output voltage ( ), main field current ( ), exciter field current ( ), and generator terminal voltage (  ), are evaluated. The results show that electrical characteristics are governed by the effective conduction paths and the resulting rectifier structure rather than the number of faulty diodes. Depending on the fault condition, the rectifier transitions move transitions from asymmetric three-phase rectification to single-phase full-wave or half-wave rectification. These structural transitions lead to amplitude reduction and the emergence of dominant frequency components, particularly at 60 Hz and 120 Hz. The findings provide a structural interpretation and electrical characteristic analysis of multi-diode faults.

Brushless excitation systems are widely used in marine synchronous generators due to their high reliability and reduced maintenance requirements. In these systems, the rotating rectifier converts the three-phase AC output of the exciter into DC current for the main field winding. However, faults in the rotating rectifier, particularly a single diode open-circuit fault, can degrade excitation performance without immediately triggering protective devices, making early detection difficult. This paper experimentally investigates the effects of a single rotating rectifier diode open-circuit fault on the excitation system and voltage formation of a brushless synchronous generator under no-load operating conditions. The no-load condition minimizes the influence of armature reaction and load current, allowing fault-induced excitation behavior to be clearly isolated. A brushless excitation system was implemented using three synchronous machines of identical rating, and a single diode open-circuit fault was intentionally introduced in the rotating rectifier. Excitation-related electrical quantities related to the excitation system, including DC excitation current and voltage, exciter armature currents, and generator terminal voltage, were measured and compared before and after the fault. Experimental results demonstrate that the single diode open-circuit fault causes reduction in the average excitation current and introduces low-frequency ripple components in the excitation current waveform while the terminal voltage reduction remains limited under no-load conditions. These results indicate that excitation-related electrical signals can serve as effective indicators for the detection of rotating rectifier diode faults in brushless synchronous generators.

선박으로부터 발생하는 배출가스에 대한 규제가 강화되고 이를 해결하기위한 대안으로 전기추진시스템의적용이 대형상선에서 부터 중ㆍ소형선박에 이르기까지 그 사용이 증가되고있다. 전기추진시스템의 효율 향상을 위한 방법으로 발전원의 개선, 배터리ㆍ연료전 지ㆍ태양광 등의 친환경 발전원의 시스템 연계 및 정류기, 전력변환장치, 추진전동기의 개발과 제어방식의 연구를 들 수 있다. 그 중 정류 방식에 있어 상천이변압기과 다이오드를 이용하는 방식이 널리 사용되었으나, 직류배전을 이용한 친환경발전원의 계통 연계, 가변속 발 전원의 사용, 중ㆍ소형 전기추진시스템의 적용을 통해 전력용 반도체 소자를 이용한 AFE정류기에 대한 수요가 증대되고 있다. 이러한 AFE 정류기를 제어하는 방식에 있어 기존의 비례적분제어기가 아닌 신경회로망을 이용한 방식을 본 연구에서는 제안하였다. 기존의 제 어기 데이터를 활용하여 Matlab/Simulink를 통해 학습한 신경회로망제어기를 설계하고 PSIM을 통해 설계된 정류시스템에 신경회로망 제어 기를 적용하여 부하변동에 따른 직류출력단의 파형과 역률 개선의 유효성을 확인하였다. 이는 공간이 협소한 중소형 친환경 선박의 정류 시스템으로써 적용이 가능하다.

This paper proposes a possibility of using active front-end rectifier with the SVPWM method for induction motor speed control, which is applicable to small electric propulsion boats. The proposed method can produce a more precise sinusoidal input current waveform and a higher power factor than conventional methods. Its speed, torque, input current, DC voltage, and load current control performance are similar to or better than those of conventional methods. Through computer simulations using the PSIM program, the validity of the proposed method was verified by comparing and analyzing the characteristics of the conventional methods and the proposed method.

해양산업분야에서는 극심한 대기오염으로 인하여 전기추진선박에 대한 관심이 높아지고 있다. 이로 인해 선내 전력품질의 저하를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 DFE 정류기의 입력전류 고조파 함유량을 완화시키기 위해 수동형필터, 노치필터, 능동형필터 등을 이용한 다양한 방법이 등장하였다. 그 중에서도 능동필터의 일종인 AFE(Active Front End) 정류장치가 우수한 기술로써 평가받고 있다. 본 논문에서는 공간벡터변조에 의한 AFE정류장치의 전류제어방식을 제안하였다. 기존의 히스테리시스 방식, 삼각파 변조 방식 및 공간벡터변조방식을 PSIM을 사용해 시뮬레이션을 수행하여 비교, 분석하였고, 그 결과 공간벡터변조방식이 구조가 간단하고 성능이 가장 우수함을 확인하였다.

The small coastal vessel registered in Korea, small coastal vessels with a gross tonnage of 10 tons or less account for 94.6 % and among them, aged vessels over 16 years age indicate 40.6 %. In order to reduce GHG emissions from small coast vessels, discussions are underway to replace aging ships' propulsion units with eco - friendly propulsion facilities, and the electric propulsion ship is emerging as one of the measures. The electric propulsion system using the DFE rectifier, which was applied in the conventional large commercial vessel, was effective in reducing the harmonics and improving the DC output voltage of the DC link stage, but it occupied a large volume and caused an increase in the overall system price. Therefore, in this paper, we propose an electric propulsion system using AFE rectifier with a small volume of system that can be applied to a small coastal vessel. In order to analyze the effectiveness of the overall system, the load profile was applied to obtain accurate and rapid speed tracking performance of the propulsion motor affected by the speed load. In addition, the power factor and total harmonic distortion factor of the voltage and current on the improved power output side are derived through simulation.

다이오드 정류기가 AC-DC 컨버터로 산업현장에서 널리 응용되고 있다. 그러나 입력전류에 많은 저차고조파가 포함되어 전력변환 장치의 공급전압을 왜곡시켜 전력의 품질을 저하시키므로 이를 완화시킬 수 있는 적절한 설비가 필요하다. 이러한 문제점들을 개선하기 위해 본 논문에서는 정류기의 출력단에 보조 전원장치를 설치하여 고조파를 저감하는 장식을 제안하였다.

전기추진선박의 추진시스템에 주로 사용되는 3상 정류기의 입력전류는 다양한 저차 고조파를 포함하고 있다. 이러한 고조파 저감을 위해서 대전력이 필요한 대형 선박에 사용되는 전력변환장치는 12펄스 출력의 정류기가 현재 사용되고 있지만 여전히 12±1차의 고조파가 발생되는 문제점이 있다. 또한, 속도 및 토크 제어기법으로 널리 사용되고 있는 직접토크제어기법의 경우에는 토크 리플이 심하고 전동기의 입력전류는 인버터의 스위칭에 의해 고조파를 크게 포함하고 있다. 본 연구에서는 직접토크제어기법을 이용하는 전기추진시스템의 12펄스 정류기에 보조 전원을 공급하여 고조파를 저감하고 토크 제어성능을 향상시켰으며 실선시스템 환경에서 시뮬레이션을 통해 그 유효성을 입증하였다.