KR100725809B1 - 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법 - Google Patents

자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법 Download PDF

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KR100725809B1 KR1020050120015A KR20050120015A KR100725809B1 KR 100725809 B1 KR100725809 B1 KR 100725809B1 KR 1020050120015 A KR1020050120015 A KR 1020050120015A KR 20050120015 A KR20050120015 A KR 20050120015A KR 100725809 B1 KR100725809 B1 KR 100725809B1
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Abstract

본 발명은 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법에 관한 것으로, 복수개의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에서 통신을 통해 각 실내외기의 전력 정보를 수집하고, 수집된 전력 정보를 기반으로 각 상간의 전력 불균형을 예측하여 전력이 균등하게 분배되도록 함으로써 시스템 에어컨의 안정적인 운전 및 운전 효율을 높일 수 있는 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 외부 전원으로부터 복수의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에 공급되는 3상 전원을 각 상에 균등한 전력이 배분되도록 하기 위한 전력 분배 시스템에 있어서, 3상 전원과 연결되어 상절환을 수행하는 상절환부, 실내외기의 운전 정보를 가지며 상절환부의 상절환 동작을 제어하는 마이컴 및 마이컴으로부터 실내외기의 운전 정보를 수집하고 이를 기반으로 불균형을 예측하여 모든 상이 균형이 되도록 마이컴을 제어하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법{Automatic Power Distribution System and method thereof}
도 1은 종래의 시스템 에어컨의 전력 분배를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨의 전력 분배를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨의 통신 블록도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨에서 실외기의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 5A 내지 5C는 본 발명의 실시예에 따른 다극스위치의 동작을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨의 자동 전력 분배 과정을 나타내는 흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10 : 주전원차단기 11, 13, 15 : 실내기
12, 14, 16 : 실외기 17, 18, 19 : 배전반
20 : 중앙제어기 21 : 마이컴
22 : 릴레이 23 : 다극 스위치
24 : 압축기 26 : 메모리
본 발명은 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에서 통신을 통해 각 실내외기의 모델 정보를 수집하고, 수집된 모델 정보를 기반으로 각 상의 사용 전력을 예측하고 각 상간에 전력 불평형이 예측될 경우 다극 스위치의 절환을 통하여 전력을 균등하게 배분함으로써 상간 불평형을 해소할 수 있는 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법에 관한 것이다.
일반적인 시스템 에어컨은 복수개의 실외기와 복수개의 실내기로 구성되고, 복수개의 실외기 각각은 외부 전원으로부터 3상4선(RSTN)의 전원을 공급받아 압축기에 인가하며, 실외기의 팬 또는 복수개의 실내기 각각은 실외기에 공급되는 3상 4선의 전원 중에서 분기된 하나의 상(예를 들면 R상)과 중선선(N상)을 통하여 전원을 공급받는다.
도 1은 종래의 시스템 에어컨의 전력 분배를 나타낸다. 도시된 바와 같이 종래의 시스템 에어컨은 3상4선의 외부 전원(미도시)과 연결된 주전원 차단기(10)와, 주전원 차단기(10)로부터 3상4선의 전원이 인가되는 복수개의 실외기(12, 14, 16)와, 복수개의 실외기(12, 14, 16) 각각으로부터 전원을 공급받는 복수개의 실내기(11, 13, 15)로 구성된다.
주전원 차단기(10)는 누전 차단기 또는 배선용 차단기를 말하여, 과부하, 단 락, 지락 등으로 인하여 차단기가 견딜 수 있는 정격전류를 초과하는 전류가 흐르게 되면 자동으로 전류를 차단하여 기계나 장비를 보호하는 역할을 한다.
복수개의 실외기(12, 14, 16)는 배전반(17)을 통하여 주전원 차단기로부터 3상4선의 전원선을 연결하고, 배전반(17)으로부터 3상(R, S, T)의 전원을 압축기에 인가한다. 또한, 복수개의 실내기(11, 13, 15) 각각은 배전반(17)으로부터 분기된 R상과 N상의 단상 전원을 사용한다.
도 1에 도시된 바와 같은 전력 분배 형태를 가지는 종래의 시스템 에어컨에서는 모든 실외기에서 외부전원으로부터 공급되는 3상의 전원을 R상, S상, T상의 순서로 압축기에 연결하고, R상과 N상을 분기시켜 실내기 또는 실외기의 팬 구동 을 위한 전력으로 사용함으로써, R상에 흐르는 전류가 다른 상에 흐르는 전류보다 많아지게 되는 상간 불평형이 야기된다.
예를 들면, 시스템 에어컨이 30대의 실외기로 구성되고, 각 실외기에는 한 대의 실내기가 연결되고, 각 실내기는 1[A]의 전류를 소모한다고 가정하면, R상에 흐르는 총 전류는 나머지 S상 또는 T상에 흐르는 총 전류보다 30[A]의 전류가 더 흐르게 되는 상간 불평형이 야기되고, 결국 R상에 흐르는 과전류로 인해 분전반의 누전 차단기가 조기 동작하여 시스템 에어컨의 운전에 장애를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에서 통신을 통해 각 실내외기의 전력 정보를 수집하고, 수집된 전력 정보를 기반으로 각 상간의 전력이 균등하게 분배되도록 함으로써 시스템 에어컨의 안정적인 운전 및 운전 효율을 높일 수 있는 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 전원으로부터 복수의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에 공급되는 3상 전원을 각 상에 균등한 전력이 배분되도록 하기 위한 전력 분배 시스템에 있어서, 상기 3상 전원과 연결되어 상절환을 수행하는 상절환부, 상기 실내외기의 운전 정보를 가지며 상절환부의 상절환 동작을 제어하는 마이컴 및 상기 마이컴으로부터 상기 실내외기의 운전 정보를 수집하고 이를 기반으로 상의 불균형을 예측하여 모든 상이 균형이 되도록 상기 마이컴을 제어하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자동 전력 분배 시스템은 상기 상절환부에 연결된 3상 전원을 스위칭하는 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자동 전력 분배 시스템은 상기 상절환 동작이 종료되면 최종 설정 상태를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙제어부는 상기 모델 정보에 상응하는 전력 사용 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
복수의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에 공급되는 3상 전원의 각 상간 전력이 균등하도록 분배 하는 전력 분배 방법에 있어서, 상기 실내외기의 모델 정보를 수집하는 정보 수집 단계, 상기 모델 정보를 기반으로 각 상간의 전력 불균형을 예측하는 예측 단계 및 예측 결과에 따라 전력 불균형을 해소하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보 수집 단계는 상기 실외기에 구비된 마이컴에 포함된 모델 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예측 단계는 상기 수집된 모델 정보에 상응하는 전력 사용 정보를 이용하여 각 상에 흐르는 총 전류를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어단계는 중앙제어부가 상절환 동작을 수행할 실외기를 선택하고 해당 실외기에 포함된 마이컴에 상절환 제어 명령을 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이컴은 상기 중앙제어부의 제어 명령에 따라 릴레이를 오프시킨 후 상기 상절환 동작을 수행하고 상기 상절환 동작이 종료되면 상기 릴레이를 온 시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이컴은 상기 상절환 동작이 종료되면, 최종 설정 상태를 저장부에 저장하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨의 전력 분배를 나타내는 것으로서, 도시된 바와 같이 3상4선의 외부 전원과 연결된 주전원 차단기(10)와, 주전원 차단기(10)로부터 3상4선의 전원이 인가되는 복수개의 실외기(12, 14, 16)와, 복수개의 실외기(12, 14, 16) 각각으로부터 전원을 공급받는 복수개의 실내기(11, 13, 15)로 구성된다.
실외기에 구비된 3상 전원을 사용하는 압축기는 R상, S상, T상, R상, S상, T상의 순서와 같이 인가되는 상의 순서만 맞으면 압축기가 동작될 수 있고, 실내기 또는 실외기의 팬 등은 단상의 전원을 사용하기 때문에 3상 중 하나의 상과 중성선(N)을 연결하면 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 실내기에 인가되는 전원을 R상에 집중시키지 않고 각 상으로 균등하게 분배함으로써 모든 상에 균등한 전류가 흐를 수 있도록 최적의 3상 전류를 분배한다.
예를 들면, 도 2에 도시된 실내기(11)는 실외기(12)에 구비된 배전반(17)에서 R상과 N상을 분기하여 단상 전원을 공급받고 있고, 실내기(13)는 실외기(14)에 구비된 배전반(18)에서 S상과 N상을 분기하여 단상 전원을 공급받고 있다. 또한, 실내기(15)는 실외기(16)에 구비된 배전반(19)으로부터 T상과 N상을 분기하여 단상 전원을 공급받고 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서는 실외기 3대와 각 실외기에 한대의 실내기가 연결된 경우를 예를 들었으나, 만약 시스템 에어컨이 30대의 실외기와, 각 실외기에는 한 대의 실내기가 연결되고 본 발명의 실시예에 따라 전력이 분배된다면, R상, S상, T상을 사용하는 실내기들은 각각 10대씩 구성되어 R, S, T의 모든 상에 전력이 균등하게 배분된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨의 통신 블록도를 나타내는 것으로써, 주전원 차단기(10)로부터 전원선(P1)을 통하여 복수개의 실외기(12, 14, 16)에 3상 전원이 공급되고, 복수개의 실외기(12, 14, 16) 각각은 전원선(P2)을 통해 복수개의 실내기(11, 13, 15)에 단상의 전원이 공급된다.
또한, 복수개의 실외기(12, 14, 16)는 통신선(C1)을 통해 중앙제어기(20)와 연결되고, 복수개의 실내기(11, 13, 15) 각각은 통신선(C2)를 통해 복수개의 실외기(12, 14, 16)와 연결된다. 그리고, 각 실외기(12, 14, 16)에는 각 실내외기의 모델 정보 및 실내외기의 제어를 수행하는 마이컴(21)을 포함한다.
중앙제어기(20)는 바람직하게는 퍼스널 컴퓨터가 될 수 있으며, 통신선(C1, C2)을 통해 각각의 실외기에 구비된 마이컴(21)으로부터 각 실내외기 세트(11-12, 13-14, 15-16)의 모델 정보를 수집하여 수집된 모델 정보를 기반으로 각 실내외기 세트(11-12, 13-14, 15-16)의 운전 전류에 관한 정보를 수집하고 이를 기반으로 각 상에 흐르는 전류를 계산하여 각 상간의 전력 불균형을 예측하고, 각 상간의 전력이 불균형한 것으로 판단되면, 전력을 균등하게 배분하기 위한 제어 명령을 마이컴(21)에 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨에서 실외기의 기능 블록도를 나타낸다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 실외기는 3상4선의 외부 전원중에서 3상의 전원과 연결된 릴레이(22)와, 릴레이(22)와 연결된 다극 스위치(23)와, 다극 스위치(23)의 출력과 연결된 압축기(24)와, 3상4선의 외부 전원 중 하나의 상과 N상의 단상 전원을 공급받는 전원부(25)와, 전원부(25)로부터 동작에 필요한 전원을 공급받고, 중앙제어기(20)로부터 전송된 제어 명령에 따라 릴레이(22)와 다극 스위치(23)를 제어하고, 제어 결과를 메모리(26)에 저장하는 마이컴(21)을 포함한다.
릴레이(22)는 마이컴(21)의 제어 명령에 따라 3상 전원을 차단하거나 연결하는 기능을 수행하고, 다극 스위치(23)는 복수개의 접점을 구비하고 마이컴(21)의 제어 명령에 따라 상전환을 위한 스위칭 동작을 수행한다.
전원부(25)는 외부 전원으로부터 단상의 전원을 공급받고, 마이컴(21)에 필요한 전원으로 변환한다. 메모리(26)는 바람직하게는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)으로 구성될 수 있으며 마이컴의 제어에 의하여 다극 스위치의 설정이 변경되면, 변경된 최종 설정값을 저장하여 실내외기의 전원이 온 오프 되어도 저장된 정보대로 운전할 수 있도록 한다.
도 5A 내지 5C는 본 발명의 실시예에 따른 다극스위치의 동작을 나타낸다.
도 5A는 R상, S상, T상이 각각 R상, S상, T상으로 그대로 연결되는 것을 나타내며, 도 5B는 R상, S상, T상이 각각 S상, T상, R상으로 절환된 것을 나타낸다.
또한, 도 5C는 R상, S상, T상이 각각 T상, R상, S상으로 절환된 것을 나타낸다.
도 4와 도 5B 및 5C를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상절환 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 다극 스위치(23)가 도 5B와 같이 절환 되었다고 가정하면, 다극 스위치(23)의 R상, S상, T상은 각각 S상, T상, R상과 연결되므로, 도 4의 a 지점은 S상이 되고, 실내기는 S상과 N상으로부터 전원을 공급받게 된다. 또한, 다극 스위치(23)가 도 5C와 같이 절환 되었다고 가정하면, 다극 스위치(23)의 R상, S상, T상은 각각 T상, R상, S상과 연결되므로, 도 4의 a 지점은 T상이 되고, 실내기는 T상과 N상으로부터 전원을 공급받게 된다.
즉, 다극 스위치(23)의 절환 동작에 따라 실내기로 공급되는 단상 전원의 상을 변경할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 에어컨의 자동 전력 분배 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 전력 분배 과정은 시스템 에어컨의 설치가 종료되고, 모든 실내기 및 실외기의 전원이 인가된 후에 수행된다.
먼저, 자동 전력 분배 과정이 시작되면 중앙 제어기는 상간 불균형을 예측하기 위하여 기본 운전 전류 정보를 각 실외기에 요청한다.(단계 S10). 즉, 중앙제어기는 통신선을 통해 연결된 각 실외기의 마이컴에 해당 실내외기의 모델 정보를 요청하고, 실외기로부터 전송된 실내외기의 모델 정보와 상응하는 전력 사용 정보를 이용하여 각 상에 흐르는 총 전류를 계산한다. 이를 위해 중앙제어기는 각 실내외기의 모델 정보에 해당하는 전력 사용 데이터를 가지고 있다.
이후 중앙제어기는 계산된 각 상의 전류 총합을 기반으로 상간 전류 불균형이 있는지를 판단한다(단계 S11). 판단 결과 상간 불균형이 발생할 것으로 판단되면, 상 절환을 수행할 실내외기를 선택하고 해당 실외기의 마이컴에 상 절환 제어 명령을 전송 한다(단계 S12).
상 절환 제어 명령을 수신한 실외기의 마이컴은 상 절환을 수행하기 위해 먼저 릴레이를 오프시킨다(단계 S13). 릴레이가 오프되면 실외기의 마이컴은 중앙제 어기의 제어 명령에 따라 다극 스위치를 제어하여 상 절환을 수행한다(단계 S14).
상 절환이 종료되면 마이컴은 변경된 상 절환 정보를 메모리에 저장하고(단계 S15), 릴레이를 다시 온 상태로 전환함으로써(단계 S16), 시스템 에어컨이 운전할 수 있도록 한다(단계 S17).
또한, 단계 S11에서 상간 불균형의 예측 결과 각 상에 흐르는 전류가 균등한 것으로 예측되면, 단계 S17로 진행한다.
본 발명은 시스템 에어컨에서 통신을 통해 각 실내외기의 전력 정보를 수집하고, 수집된 전력 정보를 기반으로 시스템 에어컨의 전력 불균형을 예측함으로써 전력이 한 상에 집중되는 것을 방지하고 각 상간의 전력이 균등하게 분배되도록 하여 차단기가 자주 트립되는 것을 방지하여 시스템 에어컨이 안정적으로 운전되도록 하고, 운전 효율을 높일 수 있다.

Claims (10)

  1. 외부 전원으로부터 복수의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에 공급되는 3상 전원을 각 상에 균등한 전력이 배분되도록 하기 위한 전력 분배 시스템에 있어서,
    상기 3상 전원과 연결되어 상절환을 수행하는 상절환부;
    상기 실내외기의 운전 정보를 가지며 상절환부의 상절환 동작을 제어하는 마이컴;
    상기 상절환 동작이 종료되면 최종 설정 상태를 저장하는 저장부; 및
    상기 마이컴으로부터 상기 실내외기의 운전 정보를 수집하고 이를 기반으로 상의 불균형을 예측하여 모든 상이 균형이 되도록 상기 마이컴을 제어하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동 전력 분배 시스템은 상기 상절환부에 연결된 3상 전원을 스위칭하는 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙제어부는 상기 운전 정보에 상응하는 전력 사용 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 시스템.
  5. 복수의 실내외기로 구성된 시스템 에어컨에 공급되는 3상 전원의 각 상간 전력이 균등하도록 분배 하는 전력 분배 방법에 있어서,
    상기 실외기의 마이컴에 포함된 상기 실내외기의 모델 정보를 수집하는 정보 수집 단계;
    상기 모델 정보를 기반으로 각 상간의 전력 불균형을 예측하는 예측 단계; 및
    예측 결과에 따라 전력 불균형을 해소하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 예측 단계는 상기 수집된 모델 정보에 상응하는 전력 사용 정보를 이용하여 각 상에 흐르는 총 전류를 계산하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어단계는 중앙제어부가 상절환 동작을 수행할 실외기를 선택하고 해당 실외기에 포함된 마이컴에 상절환 제어 명령을 전달하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 중앙제어부의 제어 명령에 따라 릴레이를 오프시킨 후 상기 상절환 동작을 수행하고 상기 상절환 동작이 종료되면 상기 릴레이를 온 시키는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 상절환 동작이 종료되면, 최종 설정 상태를 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 자동 전력 분배 방법.
KR1020050120015A 2005-12-08 2005-12-08 자동 전력 분배 시스템 및 분배 방법 KR100725809B1 (ko)

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WO2020083396A1 (zh) * 2018-10-25 2020-04-30 山东电工电气集团新能科技有限公司 一种换相式三相电流不平衡自动调节装置

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