KR100951500B1 - 복수 전동기 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 전동기 제어방법에 관한 것으로서, 복수 개의 전동기를 하나의 인버터로 제어하는 복수 전동기 제어 방식에 있어서, 주 전동기만으로 운전하는 상태에서, 인버터가 PID(Proportional Integral Derivative) 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 순차적으로 보조 전동기를 온(On)시키는 단계와, 인버터가 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 큰 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 온(On)된 시간 순서대로 보조 전동기를 오프(Off)시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수 개의 전동기들의 사용 시간이 균등하게 되도록 복수 전동기의 구동을 제어함으로써, 전동기들의 교체 시간을 동일하게 하여 전체 시스템의 관리를 용이하게 한다.
복수 전동기, 오토 체인지, 보조 전동기, 주 전동기, 피드백, 사용 시간

Description

복수 전동기 제어방법{ Method for multi motor control }
본 발명은 복수 전동기 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수 개의 전동기들의 사용 시간(Life Time)을 균등하게 하도록 하는 복수 전동기 제어방법에 관한 것이다.
팬(Fan)이나 펌프(Pump)와 같은 유량과 유압을 주로 제어하는 응용 분야에서는 여러 대의 전동기를 하나의 제어기가 조정함으로써, 사용되는 에너지를 최소화하고 전체 시스템의 소유 총 비용(Total Cost of Ownership : TCO)를 절감할 수 있는 복수 전동기 제어(Multi Motor Control)가 많이 사용되고 있다.
복수 전동기 제어에 있어서, 유입되는 유량 또는 유압이 기설정된 유량 또는 유압보다 작거나 커서 주 전동기만으로는 운전할 수 없는 경우, 자동으로 보조 전동기를 온(On) 또는 오프(Off) 시켜야 한다.
이때, 전동기들의 작동 순서를 자동으로 바꾸는 방식에 따라 크게 보조 전동기 체인지 모드와 주 전동기 체인지 모드로 나뉜다.
여기서, 상기 보조 전동기 체인지 모드는 보조 전동기만을 순환하며 동작시 키는 방식이고, 상기 주 전동기 체인지 모드는 모든 전동기를 동작시키는 방법이다.
도 1은 보조 전동기 체인지 모드에서의 결선 상태를 나타낸 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 보조 전동기 체인지 모드에서는 주 전동기를 인버터(Inverter)와 연결하고, 제1 모터(M1), 제2 모터(M2), 제3 모터(M3), 제4 모터(M4)는 보조 전동기로 사용한다.
이때, 주 전동기는 인버터의 출력(U, V, W) 단자와 연결되고, 상기 보조 전동기인 제1 모터(M1), 제2 모터(M2), 제3 모터(M3), 제4 모터(M4)는 각각 스위칭 접점(KD1, KD2, KD3, KD4)을 통해 인버터의 각 단자(AUX1, AUX2, AUX3, AUX4)들과 연결되어 제어된다.
이와 같이 구성된 보조 전동기 체인지 모드에서, 펌프(미도시)의 부하량이 기준치(Reference)보다 감소하면 보조 전동기는 제1 모터(M1)→제2 모터(M2)→제3 모터(M3)→제4 모터(M4)의 순서로 온(On) 되고, 펌프(미도시)의 부하량이 기준치보다 증가하면 반대로 제4 모터(M4)→제3 모터(M3)→제2 모터(M2)→제1 모터(M1)의 순서로 오프(Off) 된다.
도 2는 주 전동기 체인지 모드에서의 결선 상태를 나타낸 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 제1 모터(M1), 제2 모터(M2), 제3 모터(M3), 제4 모터(M4)는 중 어느 하나의 모터가 주 전동기로 사용되면, 나머지 모터는 보조 전동 기로 사용된다.
여기서, 상기 제1 모터(M1), 제2 모터(M2), 제3 모터(M3), 제4 모터(M4)는 각각 제1 스위칭 접점(KM1, KM2, KM3, KM4)과, 제2 스위칭 접점(KD1, KD2, KD3, KD4)을 가지며, 상기 제1 스위칭 접점(KM1, KM2, KM3, KM4)은 그에 대응하는 제2 스위칭 접점(KD1, KD2, KD3, KD4)과 서로 배타적으로 동작한다.
예를 들어, 제1 스위칭 접점(KM1)이 온(On)되어 주 전동기로 동작하면, 제2 스위칭 접점(KD1)은 오프(Off)된다.
한편, 나머지 제1 스위칭 접점(KM2, KM3, KM4)은 오프(Off)되고, 나머지 제2 스위칭 접점(KD2, KD3, KD4)은 온(On)되어 제2 모터(M2), 제3 모터(M3), 제4 모터(M4)가 보조 전동기로 동작한다.
이와 같이 구성된 주 전동기 체인지 모드에서, 펌프(미도시)의 부하량이 기준치보다 감소하면 제2 모터(M2)→제3 모터(M3)→제4 모터(M4)의 순서로 온(On) 되고, 부하량이 기준치보다 증가하면 반대로 제4 모터(M4)→제3 모터(M3)→제2 모터(M2)의 순서로 오프(Off) 된다.
종래의 보조 전동기 체인지 모드 및 주 전동기 체인지 모드의 복수 전동기 제어방법에서는, 펌프의 부하량이 기준치보다 감소하면 제1 모터(M1)→제2 모터(M2)→제3 모터(M3)→제4 모터(M4)의 순서로 온(On) 되었고, 펌프의 부하량이 기준치보다 증가하면 제4 모터(M4)→제3 모터(M3)→제2 모터(M2)→제1 모터(M1)의 순서로 오프(Off) 되었다.
이 경우, 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 사용 시간(Life Time)이 다른 모터보다 길어져 전동기 교체 주기가 서로 달라지며, 그로 인해 시설 관리의 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 복수 개의 전동기들의 사용 시간(Life Time)을 균등하게 하도록 하는 복수 전동기 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예는, 복수 개의 전동기를 하나의 인버터로 제어하는 복수 전동기 제어 방식에 있어서, 주 전동기만으로 운전하는 상태에서, 상기 인버터가 PID(Proportional Integral Derivative) 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 순차적으로 보조 전동기를 온(On)시키는 단계와, 상기 인버터가 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 큰 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 온(On)된 시간 순서대로 보조 전동기를 오프(Off)시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 온(On)된 시간 순서대로 보조 전동기를 오프(Off)시키는 단계 이후에,상기 인버터가 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 마지막으로 온(On)된 보조 전동기 다음부터 순차적으로 보조 전동기를 온(On)시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수 개의 전동기들의 사용 시간이 균등하게 되도록 복수 전동기의 구동을 제어함으로써, 전동기들의 교체 시간을 동일하게 하여 전체 시스템의 관리를 용이하게 한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 복수 전동기의 제어방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 보조 전동기 체인지 모드에서, 보조 전동기를 자동적으로 온(On) 또는 오프(Off)하여 모든 보조 전동기가 균등한 사용시간(Life Time)을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 주 전동기 체인지 모드에서, 주 전동기와 보조 전동기를 포함한 모든 전동기를 제어량에 맞게 온(On) 또는 오프(Off)하여 모든 전동기가 균등한 사용시 간(Life Time)을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 전동기의 온/오프 시퀀스 동작에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작아, 보조 전동기를 증가하는 경우를 나타낸 그래프이다.
이에 도시된 바와 같이, PID 피드백(Feedback) 값이 PID 기준(Reference) 값보다 작은 경우, PID 피드백 값을 PID 기준 값과 같은 값으로 하기 위해, 주 전동기(M1)의 속도를 증가시킨다.
한편, 보조 전동기(M2)가 온(On) 되기 위해서는,
① 주 전동기(M1)의 속도가 보조 전동기(M2)의 기설정된 시작 주파수(Start Freq) 이상이 된 상태에서,
② 보조 전동기 기동 지연 시간(Aux Start DT)으로 설정된 시간 경과 후,
③ PID 피드백 값과 PID 기준 값의 차이(Aux STT FB)가 기설정된 값 이상이 되는 경우를 모두 만족시켜야 한다.
상기 ①, ②, ③의 조건을 모두 만족하는 경우, 제어 신호를 발생하여 보조 전동기(M2)를 동작시키게 된다.
이때, 주 전동기(M1)의 속도는 감속 시간(Aux Dec Time) 동안, 보조 전동기(M2)의 정지 주파수(Stop Freq)까지 감속하여 PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 한다.
만약, 주 전동기(M1)와 보조 전동기(M2)만으로 PID 기준 값을 추종하지 못하는 경우, 보조 전동기(M3)를 같은 방법으로 온(On) 시킨다.
도 4는 PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 커서, 보조 전동기를 감소하는 경우를 나타낸 그래프이다.
이에 도시된 바와 같이, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 큰 경우, PID 피드백 값을 PID 기준 값과 같은 값으로 하기 위해, 주 전동기(M1)의 속도를 감소시킨다.
한편, 보조 전동기(M2)가 오프(Off) 되기 위해서는,
① 주 전동기(M1)의 속도가 보조 전동기(M2)의 기설정된 정지 주파수(Stop Freq) 이상인 상태에서,
② 보조 전동기 정지 지연 시간(Aux Stop DT)으로 설정된 시간 경과 후,
③ PID 피드백 값과 PID 기준 값의 차이(Aux STP FB)가 기설정된 값 이하가 되는 경우를 모두 만족시켜야 한다.
상기 ①, ②, ③의 조건을 모두 만족하는 경우, 제어 신호를 발생하여 보조 전동기(M2)를 오프(Off) 시킨다.
이때, 주 전동기(M1)는 가속 시간(Aux Acc Time) 동안, 보조 전동기(M2)의 시작 주파수(Start Freq)까지 가속하면서 PID 기준 값을 추종하도록 한다.
도 5는 본 발명의 보조 전동기 체인지 모드에서의 복수 전동기 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 보조 전동기 체인지 모드의 경우, 주 전동기를 인버터(Inverter)와 연결하고, 제1 모터(M1), 제2 모터(M2), 제3 모터(M3), 제4 모터(M4)는 보조 전동기로 사용한다.
먼저, 인버터는 주 전동기만을 동작시킨 상태에서 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교한다(S 100).
상기 단계 S 100의 비교 결과, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 인버터는 제1 모터(M1) → 제2 모터(M2) → 제3 모터(M3)의 순서로 보조 전동기를 운전시킨다(S 110).
이때, 제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)가 운전되는 상태에서, 제1 모터(M1)의 운전 시간이 오토 체인지(Auto Change) 설정 시간을 넘어서고, 운전 주파수가 오토 체인지 설정 주파수 이하가 되면, 제1 모터(M1)는 오프(Off)되고 제3 모터(M3)가 온(On)된다.
다음으로, 인버터는 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 크게 되면(S 120), 가장 먼저 동작된 제1 모터(M1)를 오프(Off)시킨다(S 130). 만약, 제1 모터(M1)를 오프(Off) 시키고도 PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 크면, 제1 모터(M1) 다음에 동작된 제2 모터(M2)를 오프(Off)시킨다.
이어서, 인버터는 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 다시 작아지게 되면(S 140), 제4 모터(M4)를 온(On)시켜 보조 전동기의 수를 증가시킨다(S 150). 즉, 가장 마지막에 온(On) 되었던 보조 전동기(M3)의 다음 전동기를 온(On) 시킨다.
이와 같이, 본 발명에서는 처음 온(On)된 전동기가 가장 먼저 오프(Off)되도록 함으로써, 각 전동기가 균등한 사용 시간(Life Time)을 갖도록 하였다.
도 6은 본 발명의 주 전동기 체인지 모드에서의 복수 전동기 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 주 전동기 체인지 모드의 경우, 운전 시작 전동기 선택(Start Aux)에서 선택된 전동기가 주 전동기가 되고, 나머지 전동기는 보조 전동기가 된다. 여기서는, 제1 모터(M1)가 주 전동기로 선택되고, 나머지 전동기가 보조 전동기인 경우에 대해 살펴본다.
도 2를 참조하여 설명하면, 먼저 인버터는 제1 모터(M1)를 동작시킨 상태에서 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교한다(S 200).
상기 단계 S 200의 비교 결과, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, 인버터는 제2 모터(M2) → 제3 모터(M3)의 순서로 보조 전동기를 운전시킨다(S 210).
다음으로, 인버터는 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 크게 되면(S 220), 가장 먼저 운전된 보조 전동기인 제2 모터(M2)를 오프(Off)시킨다(S 230).
만약, 제2 모터(M2)를 오프(Off) 시키고도 PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 크면, 제2 모터(M2) 다음에 동작된 제3 모터(M3)를 오프(Off)시킨다.
이어서, 인버터는 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 다시 작아지게 되면(S 240), 제4 모터(M4)를 온(On)시켜 보조 전동기의 수를 증가시킨다.
한편, 이러한 과정 가운데 주 전동기인 제1 모터(M1)가 오토 체인지 조건을 만족하면 즉, 제1 모터(M1)의 운전 시간이 오토 체인지 설정 시간을 경과하고, 제1 모터(M1)의 운전 주파수가 오토 체인지 설정 주파수보다 낮아지게 되면, 오토 체인지 동작이 일어나 제2 모터(M2)가 주 전동기로 동작하게 된다.
이때, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작으면, 제3 모터(M3) → 제4 모터(M4) → 제1 모터(M1)의 순서로 보조 전동기를 운전시킨다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 보조 전동기 체인지 모드에서의 결선 상태를 나타낸 도면.
도 2는 주 전동기 체인지 모드에서의 결선 상태를 나타낸 도면.
도 3은 PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작아, 보조 전동기를 증가하는 경우를 나타낸 그래프.
도 4는 PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 커서, 보조 전동기를 감소하는 경우를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 보조 전동기 체인지 모드에서의 복수 전동기 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 주 전동기 체인지 모드에서의 복수 전동기 제어 방법을 나타낸 순서도.

Claims (3)

  1. 복수 개의 전동기를 하나의 인버터로 제어하는 복수 전동기 제어 방법에 있어서,
    주 전동기만으로 운전하는 상태에서, 상기 인버터가 PID(Proportional Integral Derivative) 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 순차적으로 보조 전동기를 온(On)시키는 단계;
    상기 인버터가 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 큰 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 온(On)된 시간 순서대로 보조 전동기를 오프(Off)시키는 단계; 및
    상기 온(On)된 시간 순서대로 보조 전동기를 오프(Off)시키는 단계 이후에, 상기 인버터가 PID 피드백 값과 PID 기준 값을 비교하여, PID 피드백 값이 PID 기준 값보다 작은 경우, PID 피드백 값이 PID 기준 값을 추종하도록 마지막으로 온(On)된 보조 전동기 다음부터 순차적으로 보조 전동기를 온(On)시키는 단계를 포함하여 이루어지는 복수 전동기 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주 전동기 및 보조 전동기가 미리 설정된 운전 시간 및 운전 주파수를 만족하면, 오토 체인지 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 복수 전동기 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990038287A (ko) * 1997-11-04 1999-06-05 구자홍 펌프의 급수가압 장치

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