KR101095983B1 - Hydraulic transmission system and method for controlling thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유압 전동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전력 소모를 절감하여 유압 모터 및 유압 펌프를 제어하는 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic transmission system, and more particularly, to a hydraulic transmission system for controlling a hydraulic motor and a hydraulic pump by reducing power consumption and a control method thereof.
또 본 발명은 유압 모터의 회전 속도 감소 시에 발생하는 역기전력을 기전력으로 회생하여 유압 모터의 구동 전원으로 재공급하는 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a hydraulic transmission system and a control method thereof, which regenerate back electromotive force generated when the rotational speed of the hydraulic motor decreases to an electromotive force and resupply the driving power of the hydraulic motor.
또한 본 발명은 최적운전에 따른 에너지를 절감하고 이산화탄소(CO2) 배출을 감소시키며, 유압 유온을 내리며, 간편한 설치와 조작 및 유지 보수가 용이한 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a hydraulic power transmission system and a control method thereof which reduce energy according to optimum operation, reduce carbon dioxide (CO2) emission, lower hydraulic oil temperature, and are easy to install, operate, and maintain.
일반적으로, 유압 펌프는 유압 모터와 기계적으로 연결되어 유압 모터의 회전 운동에 의해서 유압 펌프의 피스톤이 왕복 운동을 하게 된다.In general, the hydraulic pump is mechanically connected to the hydraulic motor so that the piston of the hydraulic pump reciprocates by the rotational movement of the hydraulic motor.
유압 펌프는 이 왕복 운동에 의해 여러 개의 피스톤이 왕복 운동을 하면서 유체를 토출하는 장치이다. 따라서 유압 펌프는 액추에이트에서의 필요한 시점에서 휠 실린더로 유체를 공급되게 된다.The hydraulic pump is a device for discharging fluid while reciprocating several pistons by this reciprocating motion. The hydraulic pump is thus supplied with fluid to the wheel cylinder at the required time at the actuator.
도 1은 종래의 유압 전동 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 종래의 유압 전동 시스템의 시간에 따라 사용되는 소비전력을 도시한 그래프이다.1 is a block diagram schematically showing the structure of a conventional hydraulic transmission system, Figure 2 is a graph showing the power consumption used according to the time of the conventional hydraulic transmission system.
이와 같은 종래의 유압 전동 시스템(10)은 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 저장소(1), 유압 펌프(2), 액추에이트(3) 및, 유압 모터(4)를 포함하고 있다.Such a conventional
유압 저장소(1)는 유압류를 저장한다. 유압 펌프(2)는 흡입측에 유압 저장소(1)가 연결되고, 토출측에는 액추에이트(3)가 연결되어 있다. 유압 펌프(2)는 유압 저장소(1)로부터 유압류를 펌핑하여 액추에이트(3)에서의 압력을 증가시키며, 유압 모터(4)는 유압 펌프(2)를 구동시키기 위해 유압 펌프(2)에 연결된다. 예컨대, 유압 모터(4)는 3상 유도 모터로 구비되고, 유압 펌프(2)는 가변 펌프로 구비된다. 또 유압 전동 시스템(10)은 유압 모터(4)를 구동하는 유압 모터 구동부(미도시됨) 및 압력 센서(미도시됨)를 더 구비할 수 있다.The hydraulic reservoir 1 stores hydraulic flow. The hydraulic pump 2 has a hydraulic reservoir 1 connected to the suction side, and an
이러한 유압 전동 시스템(10)은 부하에 관계없이 유압 모터(4)를 항상 일정한 속도로 유지하도록 구동하므로, 유압 펌프(2)와 유압 모터(4)에서 구동 소음이 많이 발생하게 된다. 또 유압 전동 시스템(10)은 유압 펌프(2)에서 유압의 증감에 관계없이 항상 일정한 속도로 유압 모터(4)가 동작하므로, 유압이 감소해도 유압 모터(4)에서 소비되는 전력은 변화가 거의 없다. 그 결과, 유압 전동 시스템(10)은 불필요한 전력 소모가 많이 발생하게 되고, 이로 인하여 이산화탄소(CO2)의 배출이 많다.Since the
또한 종래의 유압 전동 시스템(10)에서 유압 모터 구동부를 인버터로 구비하고, 유압 센서(미도시됨)에 의하여 엑추에이터의 유압을 측정하여 유압 모터(4)의 회전수를 가변적으로 구동할 수 있다.In addition, in the conventional
이 경우, 엑추에이터(3)에서 유압이 필요시는 유압 모터(4)가 고속으로 회전하게 되고, 유압의 상태가 보압일 때는 유압 모터(4)에 부하가 걸리지 않는 저속 상태로 구동된다. 이 때 유압 모터(4)에서는 역기전력이 발생하게 된다. 이러한 역기전력은 전력 낭비의 원인이 되므로, 역기전력을 이용하여 전력 회생이 필요하다.In this case, when hydraulic pressure is required in the
즉, 종래의 유압 전동 시스템(10)은 도 2에 도시한 바와 같이, 평균 소비 전력이 약 843 W 정도이며, 인버터를 이용한 시스템에서 유압 모터(4)의 회전수가 감소시에 발생되는 역기전력이 유압 모터(4)의 회전 구동에 사용되고 남을 경우에는 별도로 설치된 저항(미도시됨)을 이용하게 열에너지로 변환한 후, 그대로 소비하는 방식이 적용되므로, 에너지 효율의 측면에서 에너지가 낭비되고 있다는 문제점이 있다.That is, in the conventional
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 유압 모터 및 유압 펌프를 제어하기 위한 유압 제어 유니트를 구비하는 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above is to provide a hydraulic transmission system having a hydraulic control unit for controlling a hydraulic motor and a hydraulic pump, and a control method thereof.
또 본 발명의 다른 목적은 전력 소모를 절감하고, 저발열 및 저소음과, 조작 및 유지 보수가 용이한 유압 제어 유니트를 구비하는 친환경적인 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an eco-friendly hydraulic transmission system and a control method thereof, which reduce power consumption, have low heat generation and low noise, and are easy to operate and maintain.
또 본 발명의 다른 목적은 유압 전동 시스템에 사용되는 유압 모터의 회전 수가 감소시에 발생하는 역기전력을 기전력으로 회생하여 전력으로 재사용하는 유압 전동 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a hydraulic transmission system and a control method for regenerating back electromotive force generated by the electromotive force generated by the reduction in the number of rotation of the hydraulic motor used in the hydraulic transmission system to reuse the power.
또한 본 발명은 유압 제어를 위한 구동 회로의 손상을 방지함과 동시에 유압 제어 유니트의 호환성을 높이고, 간편한 설치와 조작 및 유지 보수가 용이한 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention is to provide a hydraulic transmission system and a control method thereof, while preventing damage to the drive circuit for the hydraulic control and at the same time increase the compatibility of the hydraulic control unit, easy installation, operation and maintenance.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유압 전동 시스템은, 액츄에이터로 공급되는 유체의 압력을 가변적으로 조절하는 유압 펌프와; 전원을 공급받아서 상기 유압 펌프를 가변적으로 구동하는 유압 모터와; 상기 유압 펌프의 토출 압력을 측정하는 압력 센서와; 상기 유압 모터로의 공급 전류를 측정하는 전류 센서 및; 상기 유압 모터로 상기 전원을 공급하고, 상기 압력 센서로부터 측정된 상기 토출 압력을 받아들이고, 상기 전류 센서로부터 측정된 상기 공급 전류를 받아서 서 상기 유압 모터의 회전 속도를 가변 제어하는 유압 제어 유니트를 포함한다.Hydraulic transmission system for achieving the object of the present invention as described above, and a hydraulic pump for variably adjusting the pressure of the fluid supplied to the actuator; A hydraulic motor for variably driving the hydraulic pump by receiving power; A pressure sensor for measuring a discharge pressure of the hydraulic pump; A current sensor for measuring a supply current to the hydraulic motor; And a hydraulic control unit for supplying the power to the hydraulic motor, receiving the discharge pressure measured from the pressure sensor, and variably controlling the rotational speed of the hydraulic motor by receiving the supply current measured from the current sensor. .
상기 유압 제어 유니트는 하나의 인쇄회로기판 상에 형성되어 모듈화하여 ㅈ제공된다. 여기서 상기 유압 제어 유니트는; 전원을 공급하는 전원 공급부와; 상기 압력 센서로부터 측정된 상기 토출 압력을 받아들이고, 상기 전류 센서로부터 측정된 상기 공급 전류를 받아서 상기 유압 모터의 상기 회전 속도를 가변 제어하고, 상기 전류 센서로부터 상기 유압 모터의 상기 회전 속도가 감속되는지를 검출하는 컨트롤러 및; 상기 전원 공급부로부터 전원을 받아서 상기 유압 모터로 공급하고, 상기 컨트롤러로부터 상기 유압 모터의 상기 회전 속도가 감속되면, 상기 회전 속도의 감속에 의해 발생되는 역기전력을 받아서 기전력으로 재생하여 상기 유압 모터의 전원으로 재공급하는 인버터 제어부를 포함한다.The hydraulic control unit is provided on one printed circuit board and modularized. Wherein the hydraulic control unit; A power supply unit for supplying power; Accepts the discharge pressure measured from the pressure sensor, receives the supply current measured from the current sensor and variably controls the rotation speed of the hydraulic motor, and determines whether the rotation speed of the hydraulic motor is decelerated from the current sensor. A controller for detecting; Receiving power from the power supply unit and supplying power to the hydraulic motor, and when the rotational speed of the hydraulic motor is decelerated from the controller, receives the counter electromotive force generated by the deceleration of the rotational speed to reproduce the electromotive force to the power of the hydraulic motor And an inverter control unit for resupply.
상기 인버터 제어부는; 상기 전원 공급부로부터 직류 또는 교류 전원을 공급받아서 상기 유압 모터로 직류 전원을 공급하는 인버터 및; 상기 컨트롤러의 제어를 받아 상기 인버터로부터 상기 역기전력을 받아서 상기 기전력으로 재생하여 상기 인버터로 공급하는 전력 회생부를 포함한다.The inverter control unit; An inverter for receiving direct current or alternating current power from the power supply and supplying direct current power to the hydraulic motor; And a power regenerative unit configured to receive the counter electromotive force from the inverter and regenerate the electromotive force to supply the inverter to the inverter under the control of the controller.
또 상기 인버터 제어부는; 상기 전원 공급부로부터 교류 전원을 공급받아서 전류를 일정하게 평활하고 노이즈를 제거하여 상기 인버터로 공급하는 교류 리액터와; 상기 인버터에 설치되어 상기 인버터의 직류 전원을 평활하거나 노이즈를 제거하는 직류 리액터를 더 포함한다.In addition, the inverter control unit; An AC reactor which receives AC power from the power supply and smoothes current and removes noise to supply the inverter to the inverter; It is further provided with a DC reactor installed in the inverter to smooth the DC power of the inverter or remove noise.
상기 전력 회생부는; 상기 인버터와 연결되는 배선 사이에 복수 개의 스위칭 소자들을 구비하여 브릿지 회로로 구성된다. 여기서 상기 스위칭 소자들은 상기 컨트롤러에 의해 스위칭되어 직류 전원의 상기 역기전력을 교류 전원의 상기 기전력으로 재생하여 상기 인버터로 공급하도록 출력한다.The power regenerative unit; It is composed of a bridge circuit having a plurality of switching elements between the wiring connected to the inverter. Here, the switching elements are switched by the controller to output the counter electromotive force of the DC power supply to the electromotive force of the AC power supply to the inverter.
상기 유압 펌프는 가변 피스톤 펌프 또는 가변 베인 펌프가 사용된다.The hydraulic pump may be a variable piston pump or a variable vane pump.
상기 유압 전동 시스템은; 상기 압력 센서와 상기 전류 센서로부터 측정된 상기 토출 압력과 상기 공급 전류에 대한 감지 신호에 이상이 발생되면, 외부로 경보음을 발생시키는 알람부를 더 구비한다.The hydraulic transmission system; If an abnormality occurs in the detection signal for the discharge pressure and the supply current measured from the pressure sensor and the current sensor, an alarm unit for generating an alarm sound to the outside.
본 발명의 다른 목적에 따른 유압 전동 시스템의 제어 방법은, 전원을 공급하여 유압 모터를 구동하는 단계와; 상기 유압 모터에 공급되는 공급 전류를 측정하는 단계와; 상기 유압 모터에 의해 유압 펌프를 구동시켜서 유체를 액추에이터로 펌핑하는 단계와; 상기 유압 펌프에서 토출되는 토출 압력을 측정하여 상기 유압 모터의 회전 속도를 측정하는 단계 및; 측정된 상기 토출 압력 및 상기 회전 속도에 대응하여 상기 유압 모터를 가변 제어하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method of a hydraulic transmission system, including: driving a hydraulic motor by supplying power; Measuring a supply current supplied to the hydraulic motor; Pumping fluid into an actuator by driving a hydraulic pump by the hydraulic motor; Measuring a rotational speed of the hydraulic motor by measuring a discharge pressure discharged from the hydraulic pump; And variably controlling the hydraulic motor in response to the measured discharge pressure and the rotational speed.
상기 방법은; 측정된 상기 회전 속도가 감속되면, 상기 유압 모터로부터 역기전력을 받아서 기전력으로 재생하는 단계 및; 상기 기전력을 상기 유압 모터의 전원으로 재공급하는 단계를 더 포함한다.The method; Receiving the counter electromotive force from the hydraulic motor and reproducing the electromotive force when the measured rotation speed is reduced; Resupplying the electromotive force to the power of the hydraulic motor.
상기 유압 모터를 구동하는 단계는; 교류 전원을 받아서 직류 전원으로 변환하여 상기 유압 모터로 직류 전원을 공급한다. 여기서 상기 재생하는 단계는 직류 전원의 상기 역기전력을 받아서 교류 전원의 기전력으로 재생한다.Driving the hydraulic motor; It receives AC power and converts it into DC power to supply DC power to the hydraulic motor. The regeneration may be performed by receiving the counter electromotive force of the DC power and regenerating the electromotive force of the AC power.
또한 상기 방법은; 상기 유압 전동 시스템에서 이상이 발생되면, 경보음을 발생하는 단계를 더 포함한다.The method also includes; If an abnormality occurs in the hydraulic transmission system, further comprising the step of generating an alarm sound.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유압 전동 시스템은 액츄에이터의 부하에 대응하여 유압 모터 및 유압 펌프를 가변적으로 제어하는 유압 제어 유니트를 구비함으로써, 전력 소모를 절감하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인하여 이산화탄소(CO2)의 배출량을 감소시킬 수 있다. 특히 보압시, 유압 펌프 및 유압 모터의 효율 특성을 고려하여 가변적으로 제어함으로써, 최적의 조건으로 운전이 가능하다.As described above, the hydraulic transmission system of the present invention includes a hydraulic control unit that variably controls the hydraulic motor and the hydraulic pump in response to the load of the actuator, thereby reducing power consumption and improving energy efficiency. CO2 emissions can be reduced. In particular, in the case of holding pressure, by controlling in consideration of the efficiency characteristics of the hydraulic pump and the hydraulic motor, it is possible to operate in the optimum conditions.
또 본 발명의 유압 전동 시스템은 유압 제어 유니트에 전력 회생부를 구비함으로써, 유압 전동 시스템에 사용되는 모터의 회전 수가 감소시에 발생하는 역기전력을 전력 회생부를 이용하여 기전력으로 재생하여 재공급하여, 전력 소비량을 약 40 % 정도 절감할 수 있다.In addition, the hydraulic transmission system of the present invention includes a power regenerative unit in the hydraulic control unit, whereby the counter electromotive force generated when the number of rotations of the motor used in the hydraulic transmission system decreases is regenerated by electromotive force using the power regenerative unit, and the power consumption is reduced. You can save about 40%.
또한 본 발명의 유압 전동 시스템은 유압 제어 유니트를 하나의 인쇄회로기판에 구현하여 모듈화함으로써, 소형화가 가능하고, 다양한 유압 전동 시스템에 대한 호환성을 높이고 간편하게 설치 및 이용이 가능할 수 있도록 한 효과가 있다.In addition, the hydraulic transmission system of the present invention is implemented by modularizing the hydraulic control unit on a single printed circuit board, it is possible to miniaturize, increase the compatibility for a variety of hydraulic transmission system and can be easily installed and used.
도 1은 종래의 유압 전동 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 블록도이고,
도 2는 종래의 유압 전동 시스템의 시간에 따라 사용되는 소비 전력을 도시한 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 제어 유니트가 구비된 유압 전동 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 블록도이며,
도 4는 도 3에 도시된 유압 제어 유니트의 일부 구성을 도시한 회로도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템에 사용되는 가변 피스톤 펌프의 구조를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압 전동 시스템에 사용되는 가변 베인 펌프의 구조를 도시한 단면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템의 시간에 따라 사용되는 소비 전력을 도시한 그래프이고,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템이 구동하는 수순을 도시한 흐름도들이다.1 is a block diagram schematically showing the structure of a conventional hydraulic transmission system,
2 is a graph showing the power consumption used according to the time of the conventional hydraulic transmission system,
3 is a block diagram schematically illustrating a structure of a hydraulic transmission system having a hydraulic control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing a part of the configuration of the hydraulic control unit shown in FIG.
5 is a cross-sectional view showing the structure of a variable piston pump used in a hydraulic transmission system according to an embodiment of the present invention,
Figure 6 is a cross-sectional view showing the structure of a variable vane pump used in the hydraulic transmission system according to another embodiment of the present invention,
7 is a graph showing power consumption used according to time of the hydraulic transmission system according to an embodiment of the present invention,
8 and 9 are flowcharts illustrating a procedure of driving the hydraulic power transmission system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention can be modified into various forms and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the components in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer explanation.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a hydraulic transmission system and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 유압 제어 유니트의 일부 구성을 도시한 회로도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a hydraulic transmission system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a circuit diagram showing a part of the configuration of the hydraulic control unit shown in FIG.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템(100)은 인버터(170)를 이용하여 유압 펌프(120) 및 유압 모터(130)를 제어하는 유압 제어 유니트(140)를 구비한다. 이러한 유압 전동 시스템(100)은 에너지 절감형, 친환경적, 저소음, 저발열, 조작 및 유지 보수가 용이하다. 따라서 본 발명의 유압 전동 시스템(100)은 예를 들어, 머신 센터의 유압을 사용하는 ATC(Auto Tool Changer)나 APC(Auto Plate Changer) 또는 NC 선반 등과 같은 공작 기계용 설비에 적용 가능하며, 특히 유압을 일정하게 유지하여 대기하는 대기시간이 긴 설비에 효과적이다.First, referring to FIG. 3, the
이를 위해, 유압 전동 시스템(100)은 유체가 내부로 펌핑되는 액추에이터(actuator)(110)와, 액츄에이터(110)로 공급되는 유체의 압력을 가변적으로 조절하는 유압 펌프(120)와, 유압 제어 유니트(140)로부터 전원을 공급받아서 유압 펌프(120)를 가변적으로 구동하는 유압 모터(130) 및, 유압 펌프(120)에 의해 토출되는 유체 토출량을 산출하고 산출된 토출량에 대응되는 유압 모터(130)의 회전 속도를 측정하며, 측정된 유압 모터(130)의 회전 속도를 이용하여 유압 모터(130)를 실시간으로 가변 제어하는 유압 제어 유니트(140)를 구비한다. 여기서 유압 펌프(120)는 가변 용량 펌프 등으로 구비될 수 있으며, 유압 모터(130)는 가변속 유압 펌프로 구비될 수 있다.To this end, the
또 유압 전동 시스템(100)은 유압 펌프(120)의 유체 토출량 예를 들어, 토출 압력을 측정하기 위한 압력 센서(122)와, 유압 모터(130)로 공급되는 공급 전류를 측정하기 위한 전류 센서(132)가 구비된다. 또 유압 전동 시스템(100)은 현재의 동작 상태와, 유압 펌프(120)나 유압 모터(130) 등의 이상 여부에 대응하여 외부로 알람을 발생하는 알람부(190)를 더 포함한다.In addition, the
유압 제어 유니트(140)는 유압 전동 시스템(100)의 제반 동작을 제어하는 컨트롤러(142)와, 컨트롤러(142)의 제어를 받아서 전원을 공급하는 전원 공급부(150) 및, 전원 공급부(150)로부터 전원을 받아서 유압 모터(130)로 공급하고, 유압 모터(130)로부터 감속에 의한 역기전력이 발생되면, 역기전력을 기전력으로 재생하여 유압 모터(130)의 전원으로 재공급하는 인버터 제어부(144)를 포함한다.The
이러한 유압 제어 유니트(140)는 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 컨트롤러(142)와, 전원 공급부(150) 및, 인버터 제어부(144)를 실장하여 모듈로 제공함으로써, 유압 제어 유니트(140)의 소형화가 가능하고, 이로 인해 제조 비용 절감 및 유지 보수가 용이하다.The
즉, 유압 제어 유니트(140)는 액츄에이트(110)의 부하 상황에 대응하여 유압 모터(130)의 회전수(회전 속도)와, 유압 펌프(120)의 펌프 용량을 조절하여 소비 전력(W)을 절감하고, 유체의 압력 및 온도를 낮출 수 있다.That is, the
유압 제어 유니트(140)의 소비 전력은 다음의 수학식 1과 같다.The power consumption of the
여기서, W는 전력, N은 가변속 유량 모터의 회전수(min-1), q는 유압 펌프의 펌프 용량(cm3/rev), P는 토출 압력 그리고 η는 효율을 나타낸다.Where W is electric power, N is the rotational speed (min -1 ) of the variable speed flow motor, q is the pump capacity (cm 3 / rev) of the hydraulic pump, P is the discharge pressure and η is the efficiency.
따라서 유압 제어 유니트(140)는 인버터 제어부(144)를 이용하여 유압 모터(130) 및 유압 펌프(120)를 가변 제어 및 구동한다. 특히, 유압 제어 유니트(140)는 보압 시, 유압 펌프(120) 및 유압 모터(130)의 효율 특성을 고려하여 최적의 구동 조건으로 유압 펌프(120) 및 유압 모터(130)를 가변 구동하여 전력 소모를 최소화한다.Therefore, the
구체적으로, 컨트롤러(142)는 유압 전동 시스템(100)의 제반 동작을 제어한다. 즉, 컨트롤러(142)는 압력 센서(122) 및 전류 센서(132)와 전기적으로 연결되어 토출 압력 및 공급 전류를 모니터링하고, 압력 센서(122)로부터 측정된 토출 압력을 받아서 유압 모터(130)의 회전 속도를 가변적으로 제어하고, 전류 센서(132)로부터 유압 모터(130)의 회전 속도를 검출하여, 유압 모터(130)에서 역기전력이 발생되면 기전력으로 재생하도록 인버터 제어부(144)의 전력 회생부(180)를 제어한다. 또 컨트롤러(142)는 알람부(190)와 전기적으로 연결되어, 압력 센서(122)와 전류 센서(132)에서 감지한 토출 압력과 공급 전류에 대한 이상 발생 및 감지 신호가 수신되지 않을 경우에 외부로 경보음을 발생시킨다.Specifically, the
전원 공급부(150)는 인버터 제어부(144)로 직류 또는 교류 전원을 공급한다. 즉, 전원 공급부(150)는 인버터 제어부(144)의 인버터(170)로 직류 및 교류 전원 중 적어도 하나의 전원을 공급한다.The
그리고 인버터 제어부(144)는 전원 공급부(150)로부터 공급되는 전원이 교류 전원인 경우, 회로 보호를 위해 공급되는 3 상 교류 전원으로부터 발생되는 과전류, 단락 전류 등의 이상 전류를 자동으로 차단하는 차단기(Mold Case Current Braker : MCCB)(160)와, 3 상 교류 전원을 공급받아서 전류를 일정하게 평활하고 노이즈를 제거하는 교류 리액터(162)와, 교류 리액터(162)로부터 교류 전원을 받아서 유압 모터(130)로 직류 전원을 공급하는 인버터(170) 및, 인버터(170)로부터 유압 모터(130)의 역기전력를 받아서 기전력으로 재생하는 전력 회생부(Power Regenerative Unit : PRU)(180)를 포함한다.When the power supplied from the
인버터(170)는 교류 리액터(162)로부터 3 상 교류 전원을 입력받아서 직류 전원으로 변환하여 유압 모터(130)로 공급한다. 인버터(170)에는 직류 전원을 평활하고 노이즈 제거하는 직류 리액터(172)가 더 구비될 수 있다. 인버터(170)는 직류 전원 단자(D+, D-)에 전력 회생부(180)가 연결된다. 따라서 인버터(170)는 유압 모터(130)로 전원을 공급하거나 유압 모터(130)로부터 발생되는 역기전력을 받아들인다.The
전력 회생부(180)는 인버터(170)로부터 직류 전원의 역기전력을 받아서 교류 전원으로 변환하여 기전력을 재생하고, 교류 리액터(162)를 통해 인버터(170)로 순환 공급하도록 구성된다. 이 실시예의 전력 회생부(180)는 도 4에 도시된 바와 같이, 3 상 교류 전원에 대응하여 복수 개의 스위칭 소자(Q1 ~ Q6)들을 포함하는 브릿지(bridge) 회로로 구성된다.The power
즉, 인버터(170)의 직류 전원 단자(D+, D-)들 각각에 연결되는 배선 사이에 복수 개의 스위칭 소자(Q1 ~ Q6)들이 연결된다. 예컨대, 전력 회생부(180)는 직류 전원 단자(D+, D-)들 각각에 연결된 배선에 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q1, Q2)들과, 제 3 및 제 4 스위칭 소자(Q3, Q4)들 및, 제 5 및 제 6 스위칭 소자(Q5, Q6)들이 상호 직렬로 연결되고, 제 1, 제 3 및 제 5 스위칭 소자(Q1, Q3, Q5)들과, 제 2, 제 4 및 제 6 스위칭 소자(Q2, Q4, Q6)들은 상호 병렬로 연결된다.That is, the plurality of switching elements Q1 to Q6 are connected between the wires connected to each of the DC power terminals D + and D− of the
제 1 내지 제 6 스위칭 소자(Q1 ~ Q6)들 각각의 양단에는 복수 개의 다이오드(D1 ~ D6)들이 각각 연결된다. 또 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q1, Q2)들과, 제 3 및 제 4 스위칭 소자(Q3, Q4)들 및, 제 5 및 제 6 스위칭 소자(Q5, Q6)들 각각의 사이에는 교류 리액터(L)가 연결된다. 또 전력 회생부(180)는 직류 전원 단자(D+, D-)들 각각에 연결된 배선에 연결되어 역기전력을 받아서 저장하는 캐패시터(C)가 구비된다.A plurality of diodes D1 to D6 are connected to both ends of each of the first to sixth switching elements Q1 to Q6. In addition, an alternating current reactor is provided between the first and second switching elements Q1 and Q2, the third and fourth switching elements Q3 and Q4, and the fifth and sixth switching elements Q5 and Q6, respectively. (L) is connected. In addition, the power
컨트롤러(142)는 제 1 내지 제 6 스위칭 소자(Q1 ~ Q6)들 각각의 게이트 단자에 연결되는 복수 개의 드라이브(146)를 통해 전력 회생부(180)와 연결된다. 예를 들어, 하나의 드라이브는 상호 직렬로 연결되는 두 개의 스위칭 소자의 게이트 단자에 연결된다. 따라서 드라이브(146)는 컨트롤러(142)로부터 출력되는 제어 신호에 응답해서 해당 스위칭 소자들을 각각 스위칭하도록 구동한다. 따라서 각 스위칭 소자(Q1 ~ Q6)들은 각각에 대응하는 드라이버(146)로부터 구동 신호를 받아서 스위칭하여 기전력을 재생하고, 교류 리액터(L)를 통해 3 상 교류 전원을 출력한다.The
이러한 전력 회생부(180)는 유압 모터(130)의 회전 속도가 감속되면, 컨트롤러(142)로부터 출력되는 제어 신호를 인식하고, 유압 모터(130)의 회전 속도가 감속됨에 따라 발생되는 역기전력을 기전력으로 사용하도록 제 1 내지 제 6 스위칭 소자(Q1 ~ Q6)들의 스위칭 동작을 제어한다. 그 결과, 전력 회생부(180)는 역기전력을 기전력으로 재생하여 인버터 제어부(144)의 교류 리액터(162)로 공급한다. 이 실시예에서는 교류 전원을 이용하여 인버터 제어부(144)의 구성 및 작용을 설명하나, 직류 전원을 이용하여 인버터 제어부(144)의 동작이 이루어질 수 있음은 당업자에게는 자명한 일이다. 물론 이 경우, 차단기(160), 교류 리액터(162) 등의 구성 요소들은 옵션(option)으로 제거된다.When the rotational speed of the
다시 도 3을 참조하면, 유압 펌프(120)는 유체를 토출시키는 장치로서 본 발명에서는 가변 피스톤 펌프로 구비될 수도 있고, 가변 베인 펌프로 구성할 수 있다.Referring back to FIG. 3, the
즉, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템에 사용되는 가변 피스톤 펌프의 구조를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템에 사용되는 가변 베인 펌프의 구조를 도시한 단면도이고, 그리고 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템의 시간에 따라 사용되는 소비 전력을 도시한 그래프이다.That is, Figure 5 is a cross-sectional view showing the structure of a variable piston pump used in the hydraulic transmission system according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a variable vane pump used in the hydraulic transmission system according to an embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view showing the structure of FIG. 7 and FIG. 7 is a graph showing power consumption used according to time of the hydraulic transmission system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 가변 피스톤 펌프(120)는 축방향으로 설치된 여러 개의 피스톤(121)을 양복 운동시켜 유체를 토출하는 장치로서, 경사판(123)과 피스톤 헤드(121a) 부분이 스프링(124)에 의하여 항상 닫혀 있으므로 구동축(125)을 회전시키면서 경사판(123)에 의해 피스톤(121)이 왕복 운동을 하게 된다.Referring to FIG. 5, the
이러한 피스톤(121)이 왕복 운동을 하면, 밸브 플레이트(126)에 의해 흡입 및 토출이 이루어지게 되며, 경사판(123)의 기울기에 의하여 피스톤(121)의 토출 유량이 변화된다.When the
또한, 유압 펌프(120)는 전기에 해당하는 유체를 흘리는 장치로서 모터나 엔진 등에 의해서 외부로부터 기계적 에너지를 받아 작동 유체의 압력과 유량에 따른 유체 에너지를 제공하게 되는데, 유압 펌프(120)의 일반적인 작동은 먼저 흡입구에 대기압보다 낮은 진공 부분이 생겨 그로 인해서 유체를 빨아 올리고 흡입된 유체를 회전 운동시켜서 일정한 압력과 유량으로 토출구를 통하여 회로에 공급하며, 펌프의 크기는 주어진 압력과 그 때의 토출량으로 표시하게 된다.In addition, the
다른 예로서 가변 베인 펌프(120a)는 도 6에 도시한 바와 같이, 직경이 상이한 두 개의 원통(127, 128) 중에서 직경이 큰 원통(127)은 고정되고 직경이 작은 원통(128)은 직경이 큰 원통(127)에 대하여 편심되게 회전하도록 구성되어 있으며, 직경이 작은 원통(128)에는 베인(129)이 회전을 중심을 향하여 이동 가능하도록 다수 개가 구비되어 있다.As another example, as shown in FIG. 6, the
그리고, 직경이 작은 원통(128)이 회전하면 베인(129)은 원심력에 의하여 직경이 큰 원통(127)의 내벽에 밀착되고, 직경이 작은 원통(128)의 회전에 의하여 베인(129)은 직경이 큰 원통(128)의 내벽에 밀착된 상태에서 회전하게 된다.Then, when the
여기서, 직경이 작은 원통(128)이 회전시에 베인(129)과 베인(129) 사이의 용적이 증가되는 지점에서는 유체를 흡입하고 용적이 작아지는 지점에서는 유체를 토출함으로써 유체를 가변적으로 토출할 수 있게 되어 용량을 가변시킬 수 있다.Here, when the
이러한 유압 펌프(120, 120a)의 일측에는 토출되는 유압의 크기를 측정할 수 있는 압력 센서(122)가 구비되어 있으며, 압력 센서(122)에서 측정한 유압의 크기를 바탕으로 유압 모터(130)의 회전수를 측정 및 산출하여 유압 제어 유니트(140)로 감지 신호를 보내게 된다.One side of the hydraulic pump (120, 120a) is provided with a
그리고, 압력 센서(122)는 컨트롤러(142)와 전기적으로 연결되어 압력 센서(122)에서 측정한 토출 압력이 설정된 값의 오차 범위를 벗어나거나 혹은 유압이 감지되지 않을 경우에는, 컨트롤러(142)로부터 알람부(190) 측으로 이상 신호를 보내어 유압 전동 시스템(100)의 오작동을 방지하게 된다.In addition, when the
유압 모터(130)는 유압 펌프(120)에서 토출된 유체의 유압 에너지를 회전력으로 변환시키는 장치로서 그 일측에는 유압 모터(130)에 공급되는 전류를 측정할 수 있는 전류 센서(132)가 구비되어 있다.
전류 센서(132)도 압력 센서(122)와 마찬가지로 컨트롤러(142)와 전기적으로 연결되어 전류 센서(132)에서 측정한 전류값이 설정된 값의 오차 범위를 벗어나거나 혹은 전류가 감지되지 않을 경우에는, 컨트롤러(142)로부터 알람부(190) 측으로 이상 신호를 보내어 유압 전동 시스템(100)의 오작동을 방지하게 된다.Like the
엑추에이트(110)는 유압 펌프(120)의 토출구 측에 연결되어 유압 펌프(120)에서 토출되는 유압이 그 내부로 유입되어 유압 에너지를 높이기 위한 장치로서 에너지의 효율을 증가시키기 위하여 설치되는 장치이다.
인버터 제어부(144)에는 전원 공급부(150)와 전력 회생부(180)가 구비되어 있으며 압력 센서(122)와 전류 센서(132)에서 감지된 압력값과 전류값을 제공받아 유압 펌프(120)와 유압 모터(130)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.The
이러한 전원 공급부(150)는 유압 전동 시스템(100)의 외부에 별도로 설치되는 것이 아니라, 유압 제어 유니트(140)의 내부에 인버터 제어부(144)와 모듈화하여 일체로 형성되는 것이 효과적이며, 전원 공급부(150)는 교류 전원과 직류 전원이 겸용으로 사용된다.The
즉, 직류 24 V, 교류 110 V 및 교류 220 V 중의 어느 하나의 전원이 별도의 변압기나 혹은 정류기가 없이도 사용이 가능하도록 회로가 구비되어 있으므로 본 발명의 전력 회생부(180)가 구비된 유압 전동 시스템(100)은 설치 공간을 줄일 수 있으며, 어느 장소에서나 간편하게 설치 및 이용이 가능하다.That is, since a circuit is provided so that any one of DC 24 V, AC 110 V, and AC 220 V can be used without a separate transformer or a rectifier, the hydraulic power transmission unit provided with the power
전력 회생부(180)는 인버터 제어부(144)의 내부 일측에 구비되어 유압 모터(130)의 회전 속도가 감소시에 발생하는 역기전력을 기전력으로 변환하여 유압 모터(130)로 전원을 재공급한다.The power
즉, 유압 모터(130)의 발생하는 역기전력은 일반적으로 직류 12 V의 전류인데 이 전류가 전력 회생부(180)에 인가되면 스위칭 동작에 의하여 3 상 교류 전류로 변환된 후, 인버터 제어부(144)의 교류 리액터(162)로 재공급된다.That is, the counter electromotive force generated by the
그리고, 상술한 바와 같이, 인버터 제어부(144)의 일측에는 압력 센서(122)와 전류 센서(132)에서 감지한 압력과 전류에 대한 감지 신호가 인버터 제어부(144)의 컨트롤러(142)로 수신되지 않을 경우에 경보음을 발생시키는 알람부(190)가 더 구비되어 있다.In addition, as described above, one side of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 회생부(180)가 구비된 유압 전동 시스템(100)은 시스템의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 과전류나 혹은 과부하로 인하여 시스템이 손상됨을 미연에 방지할 수 있다.Therefore, the hydraulic
계속해서 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템이 제어 수순을 도시한 흐름도이며, 도 9는 도 8에 도시된 유압 전동 시스템의 유압 모터를 제어하는 수순을 순차적으로 기재한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a control procedure of the hydraulic transmission system according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a flowchart sequentially describing a procedure of controlling the hydraulic motor of the hydraulic transmission system illustrated in FIG. 8. .
도 8 및 도 9를 참조하면, 우선, 단계 S1에서 전원이 인가되어 유압 모터(130)가 구동되면, 단계 S2에서 그와 동시에 인버터(170)로부터 유압 모터(130)로 공급되는 전원의 공급 전류를 측정한다. 이 때 유압 모터(130)가 구동되는 최소 출력은 약 20 Hz 이며, 최대 출력은 약 60 Hz 으로, 약 20 Hz 내지 약 60 Hz 사이에서 구동이 이루어진다. 또 공급되는 전원은 12 V 직류나 혹은 110 V 교류 및 220 V 교류가 공급될 수 있으며, 110 V 교류 및 220 V 교류가 공급될 경우에는 인버터(170)에 의하여 직류로 변환된 후 유압 모터(130)에 공급된다.8 and 9, first, when power is applied in step S1 to drive the
구체적으로 도 9를 참조하면, 유압 모터의 구동(S1)은 단계 S11에서 전원이 공급되면, 단계 S12에서 셋팅 스위치의 상태를 체크한다. 셋팅 스위치(미도시됨)는 전력 회생부(180)에 연결된 다수의 버튼들로 구비되며, 이들을 통해 유압 전동 시스템(100)의 동작 모드, 이상 발생, 리셋 등의 상태를 설정한다. 예를 들어, 셋팅 스위치는 풀 동작(full operation), 보압 동작(static operation) 등의 동작 모드를 설정하기 위한 명령을 입력하거나, 운전, 정지, 비상 정지 및, 고장 해제 등의 동작 모드를 설정할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 9, when the power supply S1 of the hydraulic motor is supplied in step S11, the state of the setting switch is checked in step S12. The setting switch (not shown) is provided with a plurality of buttons connected to the power
따라서 단계 S13 내지 단계 S23에서는 셋팅 스위치의 설정 상태에 대응하여 유압 모터(130)를 구동한다.Therefore, in steps S13 to S23, the
다시 도 8을 참조하면, 유압 모터(130)가 구동되면, 단계 S3에서 유압 펌프(120)에 의해 유체가 액추에이터(110)로 펌핑된다. 단계 S4에서 압력 센서(122)를 통해 유압 펌프(120)에서 토출되는 토출 압력을 측정하여 유압 모터(130)의 회전 속도를 측정한다.Referring back to FIG. 8, when the
유체는 액추에이터(110)로 펌핑되면서 유체 에너지가 배가되며, 측정된 유압 모터(130)의 회전 속도는 실시간으로 유량 제어 유니트(140)의 컨트롤러(142)로 전달되고, 유압 모터(130)를 목표 회전 속도에 도달하기 위해 컨트롤러(142)는 인버터(170)로부터 유압 모터(130)로 공급되는 전류량을 조절하도록 제어 신호를 출력한다.The fluid is doubled as the fluid is pumped into the
여기서, 토출 유압이 기준 압력보다 큰 상태에서 유압 모터(130)의 회전 속도가 약 20 Hz 보다 크면, 도 9에 도시된 바와 같이, 유압 모터(130)의 출력을 감소시키고, 그렇지 않을 경우에는 약 20 Hz 로 지속적으로 구동되도록 제어한다.Here, if the rotational speed of the
그리고, 토출 유압이 기준 압력보다 작은 상태에서 유압 모터(130)의 회전 속도가 약 60 Hz보다 작으면 유압 모터(130)를 약 60 Hz로 구동시키고, 그렇지 않을 경우에는 유압 모터(130)의 출력을 증가시키게 된다. 이러한 일련의 과정은 실시간으로 반복되어 유압 모터(130)의 출력이 약 20 Hz 내지 약 60 Hz 사이에서 구동되도록 하여 에너지 효율을 극대화하게 된다.If the rotational speed of the
그리고, 단계 S6에서 유압 모터(130)의 회전 속도의 감속 상태가 발생되면, 단계 S7에서 발생된 역기전력은 인버터(170)로부터 전력 회생부(180)로 인가되어 기전력으로 재생하고, 단계 S8에서 재생된 기전력은 인버터 제어부(144)의 교류 리액터(162)로 순환 공급하여 인버터(170)로 공급한다. 그 결과, 재생된 기전력에 의한 전원을 유압 모터(130)로 공급하여 구동함으로써, 전력 소모량을 절감하여 에너지 효율이 증대된다.When the deceleration state of the rotational speed of the
또한, 상술한 단계 S1 내지 단계 S8 중 어느 하나의 단계에서 이상이 발생되거나 수행되지 않을 경우에는 알람부(190)에서 경보음을 발생하게 되는 단계가 추가로 진행됨으로 인하여 시스템의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 과전류나 혹은 과부하로 인하여 시스템이 손상됨을 미연에 방지할 수 있게 된다.In addition, when an abnormality occurs or is not performed in any one of the above-described step S1 to step S8, a step of generating an alarm sound in the
표 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 전동 시스템(100)과 도 1에 도시된 종래의 유압 전동 시스템의 소비 전력, 소음 및 온도 증가량을 비교하여 기재한 것이다.Table 1 compares the power consumption, noise, and temperature increase of the hydraulic
평가항목Evaluation item
단위unit
본발명Invention
종래Conventional
인증기관certification
소비전력Power Consumption
WW
230230
840840
한국기계연구원Korea Institute of Machinery & Materials
소음noise
dBdB
6060
8080
한국기계연구원Korea Institute of Machinery & Materials
온도증가량Temperature increase
℃℃
55
1212
한국기계연구원Korea Institute of Machinery & Materials
여기서, 소비 전력 효율의 계산은 전력량 분석계를 이용하여 약 48 시간 동안 가동한 후, 인입 전류와 전산 전력량을 측정함으로써 이루어지게 되는데, 표 1에 도시된 바와 같이, 종래의 유압 전동 시스템에서는 평균 소비 전력이 약 840 W 이상이었지만, 본 발명에 따른 유압 전동 시스템(100)에서는 평균 소비 전력이 약 230 W 정도로 약 70 % 이상이 감소됨을 알 수 있다.Here, the calculation of power consumption efficiency is performed by operating the power analyzer for about 48 hours, and then measuring the incoming current and the computed power amount. Although this was about 840 W or more, it can be seen that in the hydraulic
그리고, 소음 측정 방법은 본 발명의 유압 전동 시스템(100)으로부터 약 1 m 떨어진 곳에서 약 0.5 m 높이의 다양한 위치에 간이 소음계를 이용하여 측정하였으며, 종래의 유압 전동 시스템에서는 약 80 dB 이었지만, 본 발명에 따른 유압 전동 시스템(100)에서는 약 60 dB 로 약 25 % 정도의 소음이 감소됨을 알 수 있다.In addition, the noise measurement method was measured using a simple sound level meter at various locations of about 0.5 m in height from about 1 m away from the
또한, 유압 전동 시스템의 내부를 순환하는 유체 온도를 측정하는 방법은 보압 상태에서 본 발명의 유압 전동 시스템(100)을 연속적으로 약 4 시간 가동하여 액추에이터(110)의 바닥에서 약 100 mm 떨어진 높이에서 유온 측정기를 이용하여 측정하였다. 그 결과, 종래의 유압 전동 시스템에서는 약 12 ℃가 증가하였으나, 본 발명에 따른 유압 전동 시스템(100)에서는 약 5 ℃가 증가하여 장치의 발열이 약 58 % 감소됨을 알 수 있다.In addition, the method of measuring the fluid temperature circulating inside the hydraulic transmission system is operated at about 4 hours continuously in the hydraulic pressure system of the present invention at a height of about 100 mm from the bottom of the
이상에서, 본 발명의 유압 전동 시스템 및 그의 제어 방법을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다. 뿐 만 아니라, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구 범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.In the above, the hydraulic transmission system of the present invention and a control method thereof have been described through preferred embodiments, but this is not intended to limit the technical scope of the present invention, it is only intended to help understanding of the invention. Not only that, those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes or modifications without departing from the technical gist of the present invention, and such changes or modifications may be applied to the interpretation of the claims. It goes without saying that it is within the technical scope.
100 : 유압 전동 시스템 110 : 액추에이터
120, 120a : 유압 펌프 122 : 압력 센서
130 : 유압 모터 132 : 전류 센서
140 : 유압 제어 유니트 142 : 컨트롤러
144 : 인버터 제어부 146 : 드라이브
150 : 전원 공급부 160 : 차단기
162 : 교류 리액터 170 : 인버터
172 : 직류 리액터 180 : 전력 회생부
190 : 알람부100: hydraulic power system 110: actuator
120, 120a: hydraulic pump 122: pressure sensor
130: hydraulic motor 132: current sensor
140: hydraulic control unit 142: controller
144: drive control unit 146: drive
150: power supply unit 160: breaker
162: AC reactor 170: inverter
172: DC reactor 180: power regenerative unit
190: alarm unit
Claims (11)
액츄에이터로 공급되는 유체의 압력을 가변적으로 조절하는 유압 펌프와;
전원을 공급받아서 상기 유압 펌프를 가변적으로 구동하는 유압 모터와;
상기 유압 펌프의 토출 압력을 측정하는 압력 센서와;
상기 유압 모터로의 공급 전류를 측정하는 전류 센서 및;
상기 유압 모터로 상기 전원을 공급하고, 상기 압력 센서로부터 측정된 상기 토출 압력을 받아들이고, 상기 전류 센서로부터 측정된 상기 공급 전류를 받아서, 상기 유압 모터의 회전 속도를 가변 제어하는 유압 제어 유니트를 포함하되;
상기 유압 제어 유니트는 하나의 인쇄회로기판 상에 형성되어 모듈화하고;
전원을 공급하는 전원 공급부와;
상기 압력 센서로부터 측정된 상기 토출 압력을 받아들이고, 상기 전류 센서로부터 측정된 상기 공급 전류를 받아서, 상기 유압 모터의 상기 회전 속도를 가변 제어하고, 상기 전류 센서로부터 상기 유압 모터의 상기 회전 속도가 감속되는지를 검출하는 컨트롤러 및;
상기 전원 공급부로부터 전원을 받아서 상기 유압 모터로 공급하고, 상기 컨트롤러로부터 상기 유압 모터의 상기 회전 속도가 감속되면, 상기 회전 속도의 감속에 의해 발생되는 역기전력을 받아서 기전력으로 재생하여 상기 유압 모터의 전원으로 재공급하는 인버터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템.In a hydraulic power system:
A hydraulic pump for variably adjusting the pressure of the fluid supplied to the actuator;
A hydraulic motor for variably driving the hydraulic pump by receiving power;
A pressure sensor for measuring a discharge pressure of the hydraulic pump;
A current sensor for measuring a supply current to the hydraulic motor;
And a hydraulic control unit for supplying the power to the hydraulic motor, receiving the discharge pressure measured from the pressure sensor, receiving the supply current measured from the current sensor, and variably controlling the rotational speed of the hydraulic motor. ;
The hydraulic control unit is formed on one printed circuit board and modularized;
A power supply unit for supplying power;
Accepts the discharge pressure measured from the pressure sensor, receives the supply current measured from the current sensor, variably controls the rotational speed of the hydraulic motor, and determines whether the rotational speed of the hydraulic motor is decelerated from the current sensor A controller for detecting;
Receiving power from the power supply unit and supplying power to the hydraulic motor, and when the rotational speed of the hydraulic motor is decelerated from the controller, receives the counter electromotive force generated by the deceleration of the rotational speed to reproduce the electromotive force to the power of the hydraulic motor And an inverter control unit for resupply.
상기 인버터 제어부는;
상기 전원 공급부로부터 직류 또는 교류 전원을 공급받아서 상기 유압 모터로 직류 전원을 공급하는 인버터 및;
상기 컨트롤러의 제어를 받아 상기 인버터로부터 상기 역기전력을 받아서 상기 기전력으로 재생하여 상기 인버터로 공급하는 전력 회생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템.The method of claim 1,
The inverter control unit;
An inverter for receiving direct current or alternating current power from the power supply and supplying direct current power to the hydraulic motor;
And a power regenerative unit for receiving the counter electromotive force from the inverter and regenerating the electromotive force to supply the inverter to the inverter under the control of the controller.
상기 인버터 제어부는;
상기 전원 공급부로부터 교류 전원을 공급받아서 전류를 일정하게 평활하고 노이즈를 제거하여 상기 인버터로 공급하는 교류 리액터와;
상기 인버터에 설치되어 상기 인버터의 직류 전원을 평활하거나 노이즈를 제거하는 직류 리액터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템.The method of claim 3, wherein
The inverter control unit;
An AC reactor which receives AC power from the power supply and smoothes current and removes noise to supply the inverter to the inverter;
And a direct current reactor installed in the inverter to smooth the DC power of the inverter or remove noise.
상기 전력 회생부는;
상기 인버터와 연결되는 배선 사이에 복수 개의 스위칭 소자들을 구비하여 브릿지 회로로 구성되되;
상기 스위칭 소자들은 상기 컨트롤러에 의해 스위칭되어 직류 전원의 상기 역기전력을 교류 전원의 상기 기전력으로 재생하여 상기 인버터로 공급하도록 출력하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템.The method of claim 4, wherein
The power regenerative unit;
It is composed of a bridge circuit having a plurality of switching elements between the wiring connected to the inverter;
And the switching elements are switched by the controller to output the counter electromotive force of the direct current power to the electromotive force of the alternating current power to supply the inverter to the inverter.
상기 유압 펌프는 가변 피스톤 펌프 또는 가변 베인 펌프가 사용되는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템.The method of claim 1,
The hydraulic pump is a hydraulic transmission system, characterized in that a variable piston pump or a variable vane pump is used.
상기 유압 전동 시스템은;
상기 압력 센서와 상기 전류 센서로부터 측정된 상기 토출 압력과 상기 공급 전류에 대한 감지 신호에 이상이 발생되면, 외부로 경보음을 발생시키는 알람부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템.The method according to any one of claims 1 and 3 to 6,
The hydraulic transmission system;
And an alarm unit for generating an alarm sound when an abnormality occurs in the discharge signal measured by the pressure sensor and the current sensor and the detection signal for the supply current.
전원을 공급하여 유압 모터를 구동하는 단계와;
상기 유압 모터에 공급되는 공급 전류를 측정하는 단계와;
상기 유압 모터에 의해 유압 펌프를 구동시켜서 유체를 액추에이터로 펌핑하는 단계와;
상기 유압 펌프에서 토출되는 토출 압력을 측정하여 상기 유압 모터의 회전 속도를 측정하는 단계와;
측정된 상기 토출 압력 및 상기 회전 속도에 대응하여 상기 유압 모터를 가변 제어하는 단계와;
측정된 상기 회전 속도가 감속되면, 상기 유압 모터로부터 역기전력을 받아서 기전력으로 재생하는 단계 및;
상기 기전력을 상기 유압 모터의 전원으로 재공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템의 제어 방법.In the control method of the hydraulic electric system:
Supplying power to drive a hydraulic motor;
Measuring a supply current supplied to the hydraulic motor;
Pumping fluid into an actuator by driving a hydraulic pump by the hydraulic motor;
Measuring a rotational speed of the hydraulic motor by measuring a discharge pressure discharged from the hydraulic pump;
Variablely controlling the hydraulic motor in response to the measured discharge pressure and the rotational speed;
Receiving the counter electromotive force from the hydraulic motor and reproducing the electromotive force when the measured rotation speed is reduced;
And re-supplying the electromotive force to the power of the hydraulic motor.
상기 유압 모터를 구동하는 단계는;
교류 전원을 받아서 직류 전원으로 변환하여 상기 유압 모터로 직류 전원을 공급하되;
상기 재생하는 단계는 직류 전원의 상기 역기전력을 받아서 교류 전원의 기전력으로 재생하는 것을 특징으로 하는 유압 전동 시스템의 제어 방법.The method of claim 8,
Driving the hydraulic motor;
Receiving AC power and converting it into DC power to supply DC power to the hydraulic motor;
The regenerating may include receiving the counter electromotive force of the DC power and regenerating the electromotive force of the AC power.
상기 방법은;
상기 유압 전동 시스템에서 이상이 발생되면, 경보음을 발생하는 단계를 더 포함하는 유압 전동 시스템의 제어 방법.The method according to claim 8 or 10,
The method comprising:
If an abnormality occurs in the hydraulic transmission system, the control method of the hydraulic transmission system further comprising the step of generating an alarm sound.
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KR20150005808A (en) | 2013-07-05 | 2015-01-15 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus and Method for detecting speed of motor in electro-hydraulic control system |
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KR100240080B1 (en) * | 1995-01-28 | 2000-01-15 | 토니헬 | A generating power control apparatus of heavy equipment |
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JP2008057611A (en) | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Daikin Ind Ltd | Hydraulic unit, and speed control method for motor in hydraulic unit |
-
2011
- 2011-04-19 KR KR1020110036215A patent/KR101095983B1/en active IP Right Grant
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