KR100550489B1 - 다중 모터의 가변 속도 제어 - Google Patents

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Abstract

시스템은 일정한 동력원과, 일정한 동력원에 연결된 스위치를 갖는 전기 회로를 구비한 복수의 모터를 포함한다. 시스템은 가변 속도로 복수의 모터들의 각각을 구동하기 위한 가변 속도 구동기를 추가로 포함하고, 복수의 모터들의 각각은 가변 속도 구동기와 연결된 스위치를 포함한다. 복수의 모터들의 각각은 로드 요구에 반응하여 가변 속도 및 일정한 속도 중 하나의 속도로 복수의 모터들의 각각을 구동하기 위해, 스위치를 거쳐 일정한 동력원과 가변 속도 구동기를 선택적으로 전기 접속한다. 시스템 요구가 증가하는 상황하에서 모터들의 짧은 순환 운동을 방지하기 위해, 전기 스위치에 대한 제어 알고리즘이 가변 속도 모드에서 일정한 속도 모드로의 절환 전에 모터들 중 하나를 과속시켜 히스테리시스를 제공한다. 유사하게, 히스테리시스는 제어 알고리즘 내에 포함되어 시스템 요구를 감소시키는 상황하에서 모터의 짧은 순환 운동을 방지한다.
모터, 가변 속도 제어, 동력원, 전기 회로, 동력, 가변 속도 모드

Description

다중 모터의 가변 속도 제어 {VARIABLE SPEED CONTROL OF MULTIPLE MOTORS}
도1은 다중 압축기 모터를 구동하는 가변 속도 구동기를 나타내는 본 발명의 제어 회로의 개략도.
도2는 압축기 모터의 짧은 순환 운동을 방지하기 위해 필수적인 히스테리시스를 포함하는 통상의 로딩 알고리즘을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 단일 가변 속도 구동기(VSD)
13 : 동력선
14 : 다중 스위치
16 : 다중 모터
17 : 압축기
20 : 스위치
22 : 선 동력
본 발명은 모터 제어에 관한 것이며, 특히 다중 공조 및 냉각 압축기의 가변 속도 제어에 관한 것이다.
모터들, 특히 냉각기 또는 공조기 내의 압축 모터들의 가변 속도 제어는 종종 가변 속도 구동기를 사용하여 달성될 수 있다. 이것은 압축기 시스템으로부터 모든 언로딩 하드웨어의 제거를 가능하게 한다. 다중 회로 냉각 장치, 복합 압축기 냉각 장치 및 냉각기와 같은 하나 이상의 압축기를 포함하는 일반적인 적용에서, 가변 속도 제어는 시스템 요구를 기초로 필요한 압축기를 선택적으로 언로딩하도록 각각의 압축기에 사용될 수 있다. 가변 속도 구동기는 고가이기 때문에, 다중 가변 속도 구동기를 요구하는 다중 압축기 시스템도 더욱 비싸게 된다. 또한, 다중 가변 속도 구동기에 대한 필요가 공조 또는 냉장 시스템의 복잡성과 크기에 부가된다.
따라서, 비용 및 시스템 복잡성을 감소시키기 위해, 다중-모터 또는 다중-압축기 시스템에 요구되는 가변 속도 구동기의 개수를 감소시킬 수 있는 해결책이 요구된다.
본 발명의 목적은 다중 모터, 특히 모터들 또는 압축기 모터들을 언로딩하기 위한 단일 가변 속도 구동기를 갖는 다중 모터, 특히 다중 압축기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단일 가변 속도 구동기를 갖는 다중 압축기들 및 모터들을 구비한 저렴하고 간단한 가변 속도 압축기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제2 모터의 속도에 대한 시간을 고려하면서, 선 동력(line power)에 대한 압축기 모터의 언로딩과 가변 속도에 대한 제2의 로딩 중에 소정의 결합된 로드를 유지하기 위한 기구를 제공하는 것이다.
상기 목적과 이에 따른 장점에 따르면, 가변 로드 요구 하의 복수의 모터들의 가변 속도 제어를 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 일정한 동력원과, 일정한 동력원에 연결된 스위치를 갖는 전기 회로를 구비한 복수의 모터를 포함한다. 시스템은 가변 속도로 복수의 모터들의 각각을 구동하기 위한 가변 속도 구동기를 추가로 포함하고, 복수의 모터들의 각각은 가변 속도 구동기와 연결된 스위치를 포함한다. 복수의 모터들의 각각은 로드 요구에 반응하여 가변 속도 및 일정한 속도 중 하나의 속도로 복수의 모터들의 각각을 구동하기 위해, 스위치를 거쳐 일정한 동력원과 가변 속도 구동기를 선택적으로 전기 접속한다. 시스템 요구가 증가하는 상황하에서 모터들의 짧은 순환 운동을 방지하기 위해, 전기 스위치에 대한 제어 알고리즘이 가변 속도 모드에서 일정한 속도 모드로의 절환 전에 모터들 중 하나를 과속시켜 히스테리시스(hysteresis)를 제공한다. 유사하게, 히스테리시스는 제어 알고리즘 내에 포함되어 시스템 요구를 감소시키는 상황하에서 모터의 짧은 순환 운동을 방지한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다양한 실시예의 후속하는 상세한 설명이 참조된다.
상세하게 도면을 참조하면, 도면 부호 10으로 나타내어진, 본 발명의 제어 회로 및 시스템의 개략도가 도1에 도시된다. 시스템은 단일 가변 속도 구동기(VSD)(12), VSD(12)에 대한 동력선(13), 다중 모터(16-1, 16-2, 16-3)와 압축기(17-1, 17-2, 17-3)의 각각을 연결하는 다중 스위치(14-1, 14-2, 14-3)를 포함한다.
도시된 바와 같이, VSD(12)는 전기 회로(18)를 거쳐 다중 모터들, 특히 압축 모터들과 스위치들(14)로 연결되지만, 회로(18)는 한번에 VSD에 하나의 모터만을 배치하는 기능을 한다. 이 방식에서, 가변 로드와 넓은 로드 범위가 처리된다. 즉, 로드가 단일 모터의 성능을 초과할 때, 그 모터는 이탈되고 선 동력에 의해 회로 내의 완전 로드 또는 고정 속도로 구동되어, 다른 압축기가 VSD 동력으로 시동되어 추가의 냉각 성능을 제공된다.
스위치(20-1, 20-2, 20-3)는 VSD 동력으로부터 제거된 압축기 모터들을 선 또는 일정한 동력(22)에 배치하도록 제공된다. 예컨대, VSD 제어로부터 모터(16-1)를 제거하기 위해, 스위치(14-1)가 개방되고 스위치(20-1)가 폐쇄되어, 선 동력(22) 상에 모터(16-1)를 배치한다. 그 후, VSD 동력은 스위치들(14)을 폐쇄하여 시스템 내의 다른 모터에 인가될 수 있다. 임의의 모터들에 대한 스위치들(예컨대, 14-1, 20-1)이 동시에 폐쇄될 수 없도록 시스템이 적절하게 보호되는 것을 보장하는 것이 중요하다. 또한, VSD 동력에 대한 스위치들(14) 역시 VSD가 과부하되는 방식으로 폐쇄될 수 없도록 시스템이 적절하게 보호되는 것이 중요하다.
이 히스테리시스를 포함하기 위한 통상의 로딩 알고리즘이 도2에 도시된다. 회로(18)를 위한 제어 알고리즘은 압축기 모터들이 짧게 순환 운동하는 것을 방지하기 위해 히스테리시스를 포함한다. 이 방식에서, 이러한 낮은 성능 요구로 인해 가변 속도로 후속 압축기를 사용하여 달성되기 어려운 110%의 압축기 성능과 같은 시스템 로드 요구 조건이 그것을 선 속도로 절환하기 전에 압축기를 과속하여 달성될 수 있다. 따라서, 예컨대, 60Hz가 각 압축기의 공칭 속도이고 시스템 요구가 선 동력 상의 제1 압축기를 즉시 배치하고 10%로 제2 압축기를 구동하는 대신에 추가적인 6Hz에 상응하는 추가적인 성능을 요구하는 경우(도2의 주석란(1) 참조), 제1 압축기 모터(16-1)는 66Hz가지 과속되게 되고, 요구가 높아지고 가변 속도 압축기가 초대 허용 작동 속도에 이르면, 제1 압축기 모터(16-1)는 선 동력으로 절환되어 속도가 떨어지고 제2 가변 속도 압축기는 요구된 시스템 로드를 만족시키는 속도로 회로에 부가된다. (도2의 주석란(2) 참조) 제2 압축기 모터(16-2)가 최대 허용 속도보다 높은 속도까지 도달되면, 제2 압축기가 즉시 정지되는 것을 요구하지 않고도 시스템 로드가 즉시 줄어들 수 있다. 이러한 패턴은 요구가 감소될 때 반전되며(도2의 주석란(3) 및 (4) 참조) 도2는 두 개의 모터에 대해 도시되었지만, 세 개 이상도 가능하다.
본원에서 나타내어진 압축기 모터 속도는 단지 예시적인 것으로서 압축기 크기, 유형 및 사용된 시스템에 따라 실제 속도가 다르게 됨을 이해해야만 한다.
도1 및 도2를 참조하면(특히 주석란(3) 및 (4)), 작동 시 로드가 유닛의 전체 성능에 도달하면, 시스템은 예컨대 16-3인 시동된 마지막 압축기를 제외하고 선 동력으로 구동하는 모든 압축기(17)를 갖게될 것이다. 이 마지막 모터는 시스템 상의 로드가 감소될 때까지 VSD 동력에 의해 계속 구동될 것이다. 로드가 감소될 때, 모터(16-3)는 스위치(14-3)를 개방하여 이탈되고 예컨대, 모터(16-2)인 다른 모터가 스위치(20-2)를 개방하고 스위치(14-2)를 폐쇄하여 선 동력으로부터 VSD 동력으로 변환된다. 소정의 최소 압축 속도 요구 조건이 0보다 클 때, 모터(16-3)는 그 속도가 0까지 감소되기 전에 정지할 것이다. 이 압축기(17-3)가 정지될 때, 제1 압축기는 60Hz를 넘는 공칭 속도로 증가될 필요가 있을 수 있고, 이는 제2 압축기가 즉시 재 시동되는 것을 요구하지 않고도 시스템 로드가 즉시 증가되는 것을 가능하게 한다. 성능 감소의 이 방법은 어떠한 모터도 선 동력으로 작동하지 않거나 또는 단지 하나의 모터만이 VSD 동력으로 작동할 때까지 계속된다. 압축기 모터의 수는 단일 VSD의 사용을 통해 이 방식에서 효율적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 제1 장점은 시스템 성능과 로드 사이의 더 나은 정합을 제공할 수 있는, 요구를 기초로 압축기를 로딩 및 언로딩하기 위해 단일 가변 속도 구동기가 제공되는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 단일 가변 속도 구동기에 의해 제어되는 다중 압축기들과 모터들을 구비한, 저렴하고 간단한 가변 속도 압축기 시스템을 제공하는 것이며, VSD는 VSD부터 구동될 수 있는 가장 큰 단일 모터에 충분한 동력을 제공하도록 크기가 결정되기만 하면 된다.
본 발명의 다른 장점은 모터들의 짧은 순환 운동의 가능성을 감소시키면서, 선 동력에 대한 일 압축기의 언로딩과 가변 속도에 대한 제2 압축기의 로딩 중에 소정의 결합 로드를 유지하도록 기구가 제공되는 것이다.
본 발명이 가변 속도 제어에서 효율적으로 가동될 수 있는 압축기 시스템(스크류, 왕복 기계, 회전 기계, 스크롤 등)에 적용 가능하도록 도시 및 설명되었지 만, 본 발명은 사용되는 가변 속도 구동기 하드웨어의 유형에 대해 일반적이어서, 가변 속도 구동기의 임의의 유형에 적용 가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되도록 의도되었다.
본 발명에 따르면, 다중 모터, 특히 모터들 또는 압축기 모터들을 언로딩하기 위한 단일 가변 속도 구동기를 갖는 다중 모터, 특히 다중 압축기 시스템이 제공된다.

Claims (8)

  1. 가변 로드 요구 하의 모터들의 가변 속도 제어를 위한 시스템이며,
    일정한 동력원과,
    상기 일정한 동력원과 연결되고 전기 회로를 구비하며, 각각 일정한 속도 모드와 가변 속도 모드 중 적어도 하나의 모드에서 작동하는 복수의 모터들과,
    상기 복수의 모터들 중 적어도 하나를 상기 가변 속도 모드에서 구동시키기 위한 수단을 포함하고,
    상기 복수의 모터들의 각각은 상기 전기 회로를 통해 구동하기 위해 상기 수단에 연결되고, 상기 복수의 모터들의 각각은 시스템 로드 요구에 반응하여 가변 속도 및 일정한 속도 중 하나로 상기 복수의 모터들의 각각을 구동시키기 위해 상기 일정한 동력원과 상기 수단에 선택적으로 전기 접속되고, 상기 전기 회로의 제어부는 가변 속도 모드로부터 일정한 속도 모드로 절환할 때 히스테리시스를 포함하고, 상기 전기 회로의 제어부는 일정한 속도 모드로부터 가변 속도 모드로 절환할 때, 히스테리시스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 구동을 위한 상기 수단은 단일 가변 속도 구동기인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 구동을 위한 상기 수단은 한번에 상기 복수의 모터들 중 단 지 하나와 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가변 속도 구동기와 전기 접속되지 않은 상기 복수의 모터들의 각각은 상기 일정한 동력원과 전기 접속되거나 또는 모든 동력원과 분리되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 모터들의 각각은 공조 및 냉각 시스템 중 하나의 압축기에 동력을 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 구동을 위한 상기 수단은 단일 가변 속도 구동기인 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 구동을 위한 상기 수단은 한번에 상기 복수의 모터들 중 단지 하나와 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가변 속도 구동기와 전기 접속되지 않은 상기 복수의 모터들의 각각은 상기 일정한 동력원과 전기 접속되거나 또는 모든 동력원과 분리되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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