KR101100075B1

KR101100075B1 - 전기적 부하들에 의해 필요한 전력을 제한하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101100075B1
Application number: KR1020090124333A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 홀름버그
Original assignee: 에이비비 오와이
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-12-29
Also published as: CN101752864B; EP2200142A1; CA2685622C; KR20100071913A; US20100156178A1; JP5412264B2; CA2685622A1; JP2010148351A; CN101752864A; US8288889B2; EP2200142B1

Abstract

각각이 소정의 우선순위 레벨을 갖는 적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 전력을 제한하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 총 전력을 모니터하기 위한 수단(31, 32, 33)을 포함하는 장치, 및 상기 가장 낮은 우선순위 레벨을 갖는 전기적 부하 또는 부하들로부터 시작하여, 상기 모니터된 총 전력이 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 상기 가장 높은 우선순위 레벨로 하나의 우선순위 레벨씩 진행함으로써, 상기 소정의 우선순위 레벨들을 갖는 상기 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 각각의 전력들을 우선순위 레벨에 따라 감소시키기 위한 수단(31, 32, 33)을 포함한다.

출력 제한, 출력 레벨, 전력, 전기적 부하, 우선순위 레벨

Description

전기적 부하들에 의해 필요한 전력을 제한하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND ARRANGEMENT FOR LIMITING ELECTRIC POWER REQUIRED BY ELECTRIC LOADS}

본 발명은 두 개 이상의 전기적 부하들에 필요한 전력(electric power)을 제한하는 것에 관한 것이다.

선상 또는 항구에 있는 크레인 어플리케이션들과 같은 다양한 출력(power) 시스템들은 동일 출력원(power source)으로부터 출력을 공급받는 복수의 전기적 부하들을 포함한다. 도 1은 세 개의 전기적 부하들(21, 22 및 23)을 포함하는 출력 시스템과 같은 예를 도시하고 있다. 상기 예에서, 상기 전기적 부하들(21, 22 및 23)은 전기 장치들이며, 각각의 전기 장치들은 인버터(inverter) 또는 주파수 변환기(frequency converter)에 의해 구동되는 전기 모터를 포함한다. 상기 전기적 부하들은 각각 공급선 또는 네트워크와 같은 동일 출력원(10)에 연결되며, 상기 출력원(10)은 문제되는 본 어플리케이션에 따라 AC 또는 DC 출력원이 될 수 있다.

복수의 부하들을 포함하는 출력 시스템들과 같은 것들에서 출력원으로부터 이용 가능한 최대 출력은, 크레인의 운행(motion)들과 같이 모든 전기적 부하들이 동시에 최대 출력으로 사용될 때 필요한 총출력과 비교하면, 일시적으로 또는 항상 제한된다. 도 1에 따른 예제에서, 전기적 부하들(21, 22 및 23)에 의해 필요한 각각의 최대 출력들은 예를 들어 20㎾, 10㎾ 및 5㎾가 될 수 있으며, 출력원의 최대 출력 용량은 상기 전기적 부하들에 필요한 최대 출력들의 총합인 35㎾보다 작은 30㎾가 될 수 있을 뿐이다. 이러한 관점에서, 예를 들어 공급 네트워크(feeder network)와 같은 출력원은 최대 출력으로 모든 부하들에 전력을 공급할 수 없다. 이러한 상황은 예를 들어, 가능한 의도적으로 최대 출력으로 제한하여 출력에 미치지 못하는 출력원이나 출력원 내에서의 일시적인 문제에 기인할 수 있다. 예를 들어, 크레인 어플리케이션에서, 상기 시스템에 의해 필요한 출력은 다음과 같은 수학식에 따른 크레인 운행들에 사용되는 속도 범위와 관련된다.

P = Q×V×g / efficiency

여기에서 P는 모터에 필요한 출력으로 단위는 ㎾이고, Q는 부하의 중량으로 단위는 톤(ton)이며, V는 속도로서 단위는 ㎧이고, g는 중력 가속도이며 그 값은 약 9.81㎨이다.

예를 들어, 크레인 어플리케이션의 경우에 있어서, 크레인 운행자(operator)는 한번에 하나의 크레인 운행을 수동으로 선택해야 하거나 문제가 될 수 있는 상기 크레인에 필요한 총 출력을 감소시키기 위해 천천히 운행해야 한다는 것을 의미한다.

미국 등록특허 제4,117,537호에는 에너지 소비를 제한하기 위한 해결책을 개시하고 있다. 개시된 해결책에서, 필요한 출력 소비율이 초과될 때, 조절 부하들(modulating loads)을 로딩(loading)하는 것이 감소된다. 하나 이상의 조절 부하들이 존재한다면, 조절 부하 감소의 우선 시스템(priority system)은 다른 부하들에 대해 다른 감소율들을 설정함으로써 달성될 수 있다.

상기 해결책에 관계된 결점은 비록 다른 비율로 설정할 수 있더라도, 모든 조절 부하들에 대한 로딩이 동시에 감소된다는 것이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하거나 적어도 경감하기 위한 방법 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 목적은 후술하는 독립 청구항들에 기술된 것을 특징으로 하는 방법, 컴퓨터 프로그램 생산품, 구성 및 전기적 구동장치로 이루어진다. 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들은 종속항들에 개시된다.

본 발명은 우선순위에 따라 전기적 부하들에 의해 필요한 각각의 전력을 감소시키는 내용을 기초로 하고 있으며, 이는 첫 번째로, 최저의 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각각의 전력 또는 전력들을 감소시키고, 다음으로, 모니터된 총 전력이 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 최고의 우선순위 레벨 쪽으로 한번에 하나의 우선순위 레벨씩 진행하여, 매번 상기 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각각의 전력 또는 전력들을 차례로 감소시키는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 출력을 감소하는 절차가 가장 낮은 우선순위를 갖는 부하 또는 부하들로부터 시작하여, 필요한 총 출력레벨이 달성될 때까지 더 높은 우선순 위를 갖는 부하들로 한 레벨씩 진행되는 동안, 좀더 높은 우선순위를 갖는 부하들에 최대 출력을 전달할 수 있는 이점이 있다. 본 발명은 전기적 부하들을 포함하는 어떠한 어플리케이션의 결합에도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 크레인 어플리케이션과 같은 시스템의 조작자가 출력 문제에 신경을 쓸 필요 없이 시스템을 작동하는 것에만 집중하도록 자동으로 출력이 조절될 수 있도록 한다. 이러한 점은 시스템의 작동에 있어서 안전성을 향상시킨다.

본 발명에 따른 응용은 어떠한 특정 시스템에 한정되지 않고, 전기적 부하들에 의해 필요한 전력을 제한하기 위한 다양한 전기 시스템에 적용될 수 있다. 도 1은 본 발명이 사용될 수 있는 전기 시스템의 단순화된 블록도를 도시하고 있다. 도 1은 본 발명을 이해하기 위해 필요한 구성 요소만을 나타내고 있다. 상기 시스템은 다수의 부하들(21, 22, 23)을 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 상기 전기적 부하들은 전기 모터들 또는 다른 제어되는 부하들을 포함하는 전기 장치와 같은 어떠한 형태가 될 수 있다. 상기 출력원(10)은 문제되는 어플리케이션에 따른 공급선(supply line) 또는 네트워크와 같은 어떠한 AC 또는 DC 출력원으로도 될 수 있다. 또한, 본 발명에 대한 사용은 어떠한 특정의 기본 주파수 또는 어떠한 특정의 전압 레벨을 채용하는 시스템에도 한정되지 않는다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 각각 미리 정해진 우선순위 레벨을 갖는 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 상기 전력은 최저의 우선순 위 레벨을 갖는 상기 전기적 부하 또는 부하들로부터 시작하여 상기 소정의 우선순위 레벨을 갖는 상기 전기적 부하들에 의해 필요한 각각의 전력들을 한번에 하나의 우선순위 레벨씩 우선순위 레벨에 따라 감소하여, 모니터된 총 전력이 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 최고의 우선순위 레벨로 진행하는 것을 포함한다. 따라서, 각각의 상기 부하들(21, 22, 23)은 소정의 우선순위 레벨을 갖는다. 두 개 이상의 부하들은 동일한 우선순위 레벨을 가질 수 있거나, 모든 부하들은 다른 우선순위 레벨들을 가질 수 있다. 상기 우선순위 레벨들은 상기 전기 시스템의 운행자(operator)에 의해 설정될 수 있고, 그리고/또는 상기 우선순위 레벨들은 예를 들어, 어떠한 미리 설정된 도표나 규칙들에 따라 시스템 자체로 자동으로 설정될 수 있다. 상기 부하들의 소정의 우선순위 레벨들은 바람직하게는 재설정될 수 있다. 상기 우선순위 레벨들은 전용의 우선순위 수(number)들로 표시될 수 있다. 예를 들면, 최고의 우선순위를 갖는 부하는 우선순위 수 1을 가질 수 있고, 최저의 우선순위를 갖는 부하는 최대로 큰 수를 가질 수 있다. 따라서, 세 개의 부하들에 있는 경우, 최고로부터 최저까지의 우선순위 수들은 1, 2 및 3이 될 수 있다. 우선순위 수를 표시하는 방법이 상기와 역순이 될 수도 있다. 또한, 다른 부하들의 우선순위들은 본 발명의 기본적인 내용과 어떠한 특별한 관련성을 갖지 않고서 다르게 지정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 순서도를 도시한 도면이다. 도 5는 실시 예에 대한 좀더 상세한 설명을 나타낸다. 201 단계에서, 전기적 부하들에 의해 필요한 총 전력은 모니터되고, 만약 총 출력이 소정의 문턱 값을 초과하면, 상기 전기적 로드들에 의해 필요한 총 출력을 감소시키는 단계가 시작된다. 첫 번째로, 202 단계에서, 필요하다면 상기 현재 우선순위 레벨이 최저의 레벨로 설정된다. 이는 상기 출력 감소가 상기 최저의 우선순위 레벨을 갖는 부하나 부하들에서부터 시작된다는 것을 의미한다. 다음으로 203 단계에서, 현재 우선순위 레벨의 부하 또는 부하들에 의해 필요한 상기 전력은 감소된다. 상기 현재 우선순위 레벨이 상기 최저의 레벨로 처음 설정되기 때문에, 상기 최저의 우선순위 레벨을 갖는 부하 또는 부하들에 의해 필요한 전력은 감소한다. 감소되는 203 단계 후, 상기 전기적 부하들에 의해 필요한 총 출력이 여전히 소정의 문턱값을 초과하는지 204 단계에서 판단한다. 만약 초과하지 않는다면, 상기 감소는 적절했으며 시스템은 계속 운행될 수 있다. 만약 총출력이 상기 소정의 문턱값을 초과한다면, 다음으로 205 단계에서 상기 현재 우선순위 레벨은 하나의 레벨만큼 증가한다. 즉, 상기 우선순위 레벨이 상기 최저의 레벨로 설정되면, 두 번째 최저의 레벨로 증가한다. 다음으로, 203 단계에서 현재의 우선순위 레벨의 부하 또는 부하들에 의해 필요한 전력이 다시 감소한다. 상기 현재 우선순위 레벨이 상기 두 번째 최저의 레벨로 설정되기 때문에, 상기 두 번째 최하의 우선순위 레벨을 갖는 부하 또는 부하들에 의해 필요한 상기 전력은 감소한다. 203 단계에서 감소 이후, 전기적 부하들에 의해 필요한 총출력이 상기 소정의 문턱값을 여전히 초과하는지 204 단계에서 다시 판단된다. 만약 초과하지 않는다면 상기 감소는 적절했으며 시스템의 운행은 계속될 수 있다. 만약 총출력이 소정의 문턱값을 초과한다면, 다음으로 205 단계에서 상기 현재 우선순위 레벨이 하나의 레벨만큼 다시 증가되고, 203 단계에서 현재 우선순위 레벨의 부하 또는 부하들에 의해 필요한 상기 전력은 감소된다. 따라서, 상기 전기적 부하들에 의해 필요한 상기 총출력이 소정의 문턱값을 초과하지 않을 때까지 203, 203 및 205 단계가 반복되어서, 203, 204 및 205 단계가 반복되는 동안, 한 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 전력은 감소된다. 최저의 우선순위 레벨로부터 시작하여 최상의 우선순위 레벨로 진행함으로써, 상기 전기적 부하들에 의해 필요한 총 출력은 우선순위 레벨에 따라 점차적으로 감소할 수 있고, 높은 우선순위의 부하들은 가능한 한 영향을 받지 않은 상태로 남겨진다.

바람직하게는, 각각의 상기 부하들(21, 22, 23)은 각 부하의 출력이 얼마나 낮게 감소될 수 있는지를 나타내는 소정의 최소의 출력 레벨을 갖는다. 일 실시 예에 따르면, 예를 들어 203 단계와 같이 주어진 우선순위 레벨을 갖는 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각 전력을 감소시키는 단계는 전기적 부하에 의해 필요한 각각의 전력을 소정의 최소의 출력 레벨로 감소시키는 단계를 포함한다. 다른 일 실시 예에 따르면, 203 단계와 같이 주어진 우선순위 레벨을 갖는 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각 전력을 감소시키는 단계는 상기 소정의 최소의 출력 레벨에 도달할 때까지 또는 모니터한 총 전력이 소정의 문턱값을 초과하지 않을 때까지 상기 전기적 부하에 의해 필요한 각각의 전력을 차츰 감소시키는 단계를 포함한다. 따라서, 상기 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 총 전력이 모니터되는 동안 동시에, 문제되는 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 상기 각각의 전력은 계단식으로 또는 연속적으로 차츰 감소된다. 상기 각각의 부하의 소정의 최소 출력 레벨에 도달하기 전, 만약 상기 모니터된 총 전력이 상기 소정의 문턱값 이하로 떨 어진다면, 상기 감소시키는 단계는 중단될 수 있다. 도 5의 예제에서, 이러한 상황은 상기 204 단계가 203 단계 이후 불필요해질 수 있다는 것을 의미한다. 상기 전기적 부하들의 소정의 최소의 출력 레벨들이 바람직하게 설정되어서, 만약 상기 출력원(10)의 최대 출력 용량이 알려져 있다면 상기 전기적 부하들의 최소의 전력 레벨들의 합은 상기 출력원(10)의 상기 최대 출력 용량과 동일하거나 그 미만일 수 있다. 이러한 점으로부터 모든 우선순위 레벨들의 부하들의 각 출력들이 그들의 최소 레벨들로 감소되는 때, 상기 전기적 부하들에 의해 필요한 상기 총출력은 항상 충분하게 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.

출력에 비례하는 어떠한 양이 각 부하의 출력, 총 출력, 부하의 최소 출력 레벨 또는 어떠한 다른 출력을 지시하기 위한 출력 값 대신에 사용될 수 있다. 모터로 된 부하 또는 동작을 포함하는 다른 유사한 부하의 경우에, 상기 부하에 의해 필요한 출력은 식 1에 따라 동작의 속도에 비례한다. 따라서, 속도값들은 본 발명의 다양한 실시 예들에서 출력 값들 대신 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 점은 본 발명의 기본적인 내용에 관련성은 없다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 순서도를 도시한 도면이다. 도 6에서의 예는 도 5의 실시 예에 대한 가능한 연속적인 작동을 나타낸다. 상기에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 전기적 부하들에 의해 필요한 상기 전력이 감소된 후, 상기 작동은 계속될 수 있어서, 총 전력은 모니터될 수 있으며(207), 만약 총 전력이 문턱값 이하로 충분히 작다면 작동중인 하나 이상의 전기적 부하들의 출력 감소들 모두는 재설정된다(208). 즉 각각의 부하들은 제한 없이 그것들의 최대 출력들을 사 용할 수 있게 되며, 상기 작동은 201 단계에서 일반적인 상태로 되돌아갈 수 있다. 207 단계에서 상기 모니터된 총 출력이 초과해서는 안되는 문턱 값은 201 및 204 단계에서 사용되는 것과 같은 동일한 문턱 값이 될 수 있지만, 그 값으로부터의 마진(marginal)은 감소되었다. 상기 마진은 바람직하게는 충분히 높게 설정될 수 있어서, 상기 부하 감소(load reduction)는 제거될 수 있다. 또한, 상기 마진은 부하 감소의 난조(hunting)를 방지하기 위해 작동에 대한 이력 현상(hysteresis)을 제공하는 부분을 포함할 수 있다. 동시에 모든 부하 감소들을 재설정하는 단계(208) 대신, 가능한 부하 감소들을 차츰 하나씩 재설정하는 것이 가능할 것이다. 또한, 상기 시스템의 작동자가 수동으로 상기 가능한 부하 감소들을 제거하고, 상기 일반적인 상태로 상기 작동을 되돌리는 것이 가능하다. 그러나, 부하 감소들이 가능하게 재설정되거나 제거되는 방식은 본 발명의 기본적인 내용과 무관하다는 것을 유의해야 할 것이다.

본 발명에 따른 기능은 중앙제어식 또는 분산형으로 실시될 수 있다. 중앙제어 방식으로의 실시는 부하들 중 하나와 연결된 상태도 또는 분리된 유닛(unit)으로 배치될 수 있는 시스템에서 제어 유닛(control unit) 또는 장치(device)를 제공함으로써 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 제어 유닛은 상기 실시 예들에 따라 상기 시스템을 모니터하고, 상기 부하들을 제어할 것이다.

분산형 방식의 실시 예는 적당한 제어 기능을 갖는 부하들(21, 22, 23) 각각을 제공하고, 그것들을 서로 연결함으로써 실시될 수 있다. 도 2는 세 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)을 포함하는 분산형 시스템과 같은 예들을 개략적으로 도시하고 있다. 상기 각각의 부하들은 상기 설명한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 기능을 제공하기 위해 상기 각각의 부하들과 연결되는 제어 유닛(31, 32, 33)을 포함한다. 그와 같은 제어 유닛(31, 32, 33)은 분리형(separate) 유닛이 될 수 있으며, 예를 들어 전기적 구동장치의 경우에는, 상기 제어 유닛은 상기 전기적 구동장치의 제어 유닛이 될 수 있다. 각각의 제어 유닛(31, 32, 33)들은 상기 부하들(21, 22, 23) 사이에 통신(communication) 링크를 제공하는 송수신 유닛(41, 42, 43)을 포함하거나 이에 연결된다. 도 2의 예시적인 연결에서, 상기 부하들(21, 22, 23)은 고리형 배열(ring topology)에 따라 연결되었지만 스타형, 트리형 또는 메쉬(mesh) 배열과 같은 다른 구성도 사용될 수 있다. 그에 사용된 링크 또는 프로토콜의 형태는 본 발명의 기본적인 내용과 무관하다. 상기 부하들(21, 22, 23) 사이의 상기 통신 링크는 유선 또는 무선 링크가 될 수 있다. 가능한 링크 형식에 대한 하나의 예가 "Profibus(Process Field Bus)"이다.

일 실시 예에 따른 분산 방식의 실시에서, 상기 제어 유닛들(31, 32, 33) 또는 부하들에 상응하는 개체들은 상기 전기적인 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 각각의 전기적 출력들을 서로 통신하여, 부하들 각각은 다른 전기적 부하들에 의해 필요한 사실상의 각 전기적 출력들을 구별한다. 따라서, 부하들 각각에 있는 상기 제어 유닛들(31, 32, 33)은 상기 부하들에 의해 필요한 총 전력을 모니터할 수 있다. 상기 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 각각의 전력들에 대한 서로간의 통신이 도 3에 도시되어 있다. 상기 예에서, 제1부하(21)는 그것의 실제 출력(1-ACT POWER 메시지로)을 제2부하(22) 및 제3부하(23)에 전송한다. 유사한 방식 으로, 제2부하(22) 및 제3부하(23)는 그것들의 실제 출력들(각각 2-ACT POWER 및 3-ACT POWER 메시지로)을 다른 부하들에 전송한다. 또한, 상기 제어 유닛들(31, 32, 33) 또는 상기 부하들에 상응하는 개체들은 바람직하게는 상기 소정의 우선순위 레벨들 및 상기 전기적 부하들의 상기 소정의 최소 출력 레벨들과 서로 통신한다. 결과적으로, 각 부하들(21, 22, 23)은 상기 우선순위 레벨들 및 다른 부하들의 최소 출력 레벨들을 구별한다. 이러한 정보는 적절한 메시지로 전송될 수 있는데, 도 4는 제1부하(21)는 그것의 우선순위 레벨 및 최소 출력 레벨을 제1우선순위(1-Priority status) 메시지로 제2부하(22) 및 제3부하(23)로 전송하는 것을 도시하고 있다. 이와 유사한 관점에서, 제2부하(22) 및 제3부하(23)는 그것들의 우선순위 레벨들 및 최소의 출력 레벨들을 제2우선순위(2-Priority status) 및 제3우선순위(3-Priority status) 메시지로 각각 다른 부하들로 전송한다.

일 실시 예에 따르면, 전기적 부하에 의해 필요한 각 전력이 감소되어야 하는지에 대한 결정은 소정의 문턱 값 및 다른 전기적 부하들로부터 전달되는 정보에 기초한 상기 전기적 부하들(21, 22, 23)에서 수행된다. 즉, 상기 부하들의 제어 유닛들(31, 32, 33)이 상기 다른 부하들의 실제 출력 정보 및 상기 소정의 우선순위 레벨들 및 상기 다른 부하들의 소정의 최소 출력 레벨들을 수신할 때, 상기 제어 유닛들은 그것들의 출력을 감소시켜야 하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 유닛(31, 32, 33) 또는 상응하는 유닛에 의해 각 부하(21, 22, 23)에서 수행된 논리적 과정은 다음과 같이 진행될 수 있다. 첫째로, 상기 각 부하의 제어 유닛(31,32,33)은 모든 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 총 전력을 모니터한다. 만 약 상기 총 전력이 소정의 문턱값을 초과하고 따라서, 상기 총 전력이 감소되어야 한다면, 문제되는 부하보다 더 낮은 우선순위를 갖는 모든 부하들이 그것들의 출력이 감소시켰어야 하는지 결정된다. 이러한 점은 다른 부하들로부터 전달된 정보들 즉, 상기 실제의 출력들, 상기 소정의 우선순위 레벨들 및 상기 다른 부하들의 소정의 최소 출력 레벨들과 같은 정보들에 기초하여 결정될 수 있다. 만약 그렇지 않다면, 낮은 우선순위를 지닌 모든 부하들이 그것들의 출력들을 감소시킬 때까지 대기한다. 만약 상기 총 전력이 상기 소정의 문턱 값을 초과하고 낮은 우선순위를 지닌 상기 모든 부하들이 그것들의 출력들을 이미 감소시켰다면, 문제되는 상기 부하의 상기 제어 유닛은 문제되는 상기 부하의 출력을 감소시킬 시간이 되었다고 결정한다. 상기 논리적 수순이 각각의 상기 부하들(21, 22, 23)에서 동시에 수행되었을 때, 상기 총 전력이 상기 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 상기 부하들은 그들의 출력들을 한번에 하나의 우선순위 레벨씩 감소시킨다.

바람직하게는, 상기 총 출력에 대한 상기 소정의 문턱 값, 상기 부하에 특정적인 우선순위 레벨들 및 상기 부하에 특정적인 최소의 출력 레벨들은 재설정된다. 상기 설명된 분포된 방식의 실시로써, 상기 모든 부하들(21, 22, 23)은 상기 시스템의 사용자 또는 다른 제어 개체가 상기 파라미터들을 설정할 수 있도록 하는 적절한 사용자 인터페이스를 가질 수 있게 된다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 상기 부하들의 상기 제어 유닛들(31, 32, 33)에 의해 제공될 수 있다. 상기 파라미터들은 소정의 조건에 따라 변경되는 것 또한 가능하다. 하기의 표는 세 개의 다른 구동장치 부하들을 갖는 크레인 어플리케이션에 사용되는 상기 부하들에 있어서, 가능한 실제 값들 및 설정 파라미터들을 나타낸다.

상기 표 1에서;

·Actual power : 상기 부하의 실제 출력

·Total power : 서로 연결된 부하들의 전체 시스템의 실제 총 출력

·Parameter network LIM : 작동(ON) 또는 미작동(OFF)의 출력 제한 로직

·Parameter network LIM SRC : 네트워크 제한 소스인, 내부 계산(int) 또는 외부 소스(ext)를 정의,

·Parammeter priority level : 상기 부하의 우선순위 레벨을 정의,

·Parameter int power limit : 총 출력을 위한 소정의 문턱 값을 정의,

·Parameter power min : 상기 부하에 특정한 최소 출력 레벨을 정의. 출력 레벨 파라미터를 대신하여 또한, 최소의 속도 레벨을 지시하는 파라미터는 상기 속도가 수학식 1에 따라 출력에 비례하는 동안 모터 부하와 같은 작동을 포함하는 부하에 연결되어 사용될 수 있다.

상기 예에서, 상기 모든 부하들의 총 출력에 대한 소정의 문턱 값(int power limit)은 20㎾와 같은 값으로 설정된다. 그러나, 어떠한 또는 모든 부하들에 대해 다른 값들을 설정하는 것이 가능할 것이다. 그 결과, 총 출력에 대한 낮은 소정의 문턱 값을 가진 부하들은 높은 문턱 값을 갖는 부하들보다 일찍 그들의 출력들을 감소시킬 것이다. 따라서, 상기 총 출력에 대한 소정의 문턱 값은 상기 부하들의 우선순위들을 정의하기 위해 사용될 수 있고, 상기 우선순위 레벨에 대한 분리되지 않은 파라미터(우선순위 레벨)가 필요해질 것이다.

다양한 실시 예들에 따른 본 발명은 전기적 부하들을 포함하는 다양한 어플리케이션들에 적용될 수 있다. 그와 같은 어플리케이션들에 대한 예는 다양한 크레인 어플리케이션들을 포함한다. 하기에서 가능한 크레인 어플리케이션들의 예를 설명한다:

1) 공업용 크레인들 : 본 발명의 실시 예들에 따른 상기 출력 제한은 만약 공장에서 상기 전기적 네트워크가 제한되거나, 예를 들어, 오래된 서플라이 트랜스포머(supply transformet), 상기 크레인에 긴 케이블들, 불량한 네트워크, 잘못된 규모 등과 같이 상기 크레인들에 필요한 출력을 충분히 공급할 만큼 강하지 않을 때 사용될 수 있다. 실내 크레인 중 가장 일반적인 크레인 형태는 EOT 크레인(Electrical Overhead Traveling crane)이다. 이와 같은 크레인들은 출력 모선(busbar)으로부터 움직이는 크레인 공급 유닛에 출력을 전달하는 슬립 고리(slip ling)를 통하여 출력을 공급한다. 때때로 오래된 크레인들에서, 진동, 웨어링(wearing), 외부 먼지는 출력 공급을 100% 이하로 만들어 악화시킬 수 있다. 상기 네트워크에 큰 부하를 가해서 낮은 전압 때문에 트리핑(tripping)하는 상기 크레인 AC 구동장치들에 대신하여, 상기 출력 제한은 네트워크 조건들이 회복되었을 때까지 상기 크레인이 작동하도록 사용될 수 있다.

2) 항만 크레인들 : 본 발명의 실시 예들에 따른 상기 출력 제한은 상기 총 전기적 크레인 용량이 예를 들어 디젤 발전기로부터 얻을 수 있는 전력량보다 높다면 RTG(Rubber Tyred Gantry) 크레인에 사용될 수 있다. 상기 작동자는 상기 크레인 구동장치들의 우선순위를 설정함으로써, 항만의 조건에 따라 제한되어야 하는 작동을 선택할 수 있다. 본 발명의 또 다른 장점으로 디젤 발전기의 규모(연료 소모)에 따른 에너지와 비용을 절감하는 것이다. 출력 제한 기능성을 포함하는 상기 크레인 구동장치들은 사용자에 의해 설정된 제한들 상에 상기 발전기를 절대로 로드하지 않는다.

3) 건설/타워 크레인들 : 타워 크레인이 일시적으로 설치된 장소에서, 만약 이용 가능한 출력 공급기가 충분히 강력하지 않다면, 본 발명의 실시 예들에 따른 출력 제한은 건설-타워 크레인들에 사용될 수 있다. 이러한 크레인들은 전형적으로 다른 빌딩들의 자리에 일시적으로 설치되며, 전기적 네트워크로의 연결은 가장 근접한 전기적 교차점에 만들어진다. 만약 이용 가능한 전기적 출력 용량이 상기 전기적 크레인 용량 미만이라면, 상기 출력 제한이 사용될 수 있다. 또한, 크레인에 대해 더 작은 메인 퓨즈(fuse)들을 사용할 수 있다는 점은 적은 비용으로 상기 전기적 네트워크에 연결할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

4) 선상의 해상 크레인 : 본 발명의 일 실시 예에 따른 출력 제한은 다른 운행 조건들로서 해상 크레인 분야에 사용될 수 있다. 이용 가능한 전기적인 네트워크 용량은 배가 항구에 있을 때가 바다에 있을 때보다 크다. 따라서, 상기 출력 제한은 배가 바다에 있을 때 특별히 필요할 수 있다.

상기 실시 예들 중 하나에 따른 장치들, 또는 그것들의 조합은 하나의 유닛 또는 다양한 실시 예들의 기능성을 구현하기 위해 설정된 두 개 이상의 분리 유닛들로 구현될 수 있다. 여기에서 '유닛'이란 형식은 물리적인 장치나 그것의 부분 또는 소프트웨어 루틴(routine)과 같은 물리적 또는 논리적 엔터티를 일반적으로 지시한다. 이러한 유닛들의 하나 이상은 전기적 구동장치 또는, 인버터나 주파수 변환기와 같은 것들의 구성품과 같은 전기적 부하에 존재할 수 있다.

본 발명의 실시 예들의 어느 하나에 따른 장치들은 예를 들어, 적절한 소프트웨어를 갖춘 디지털 신호처리 장치(Digital Signal Processing equipment) 또는 하나 이상의 컴퓨터들에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 그와 같은 컴퓨터 또는 디지털 신호처리 장치는 일반적인 목적의 디지털 신호 처리장치와 같은 최소한의 계산 작업을 위한 저장 영역을 제공하는 작동 메모리(RAM) 및 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)를 포함한다. 상기 중앙처리장치는 일련의 레지스터(register), 계산 논리 유닛 및 제어 유닛들을 포함한다. 상기 제어 유닛은 상기 메모리로부터 상기 중앙처리장치에 전달되는 프로그램 명령들의 시퀀스(sequence)에 의해 제어된다. 상기 제어 유닛은 기본적인 작동들을 위한 다수의 마이크로 명령(Microinstruction)들을 포함할 수 있다. 상기 마이크로 명령들의 구현은 상기 중앙처리장치 설계에 따라 다양화될 수 있다. 상기 프로그램 명령들은 프로그래밍 언어들에 의해 코드화될 수 있는데, 상기 프로그램 언어들에는 C 또는 Java와 같은 고급 프로그래밍 언어나, 기계어 또는 어셈블러와 같은 저급 프로그래밍 언어일 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 운영 시스템(Operation System, OS)을 포함할 수 있는데, 상기 운영 시스템은 프로그램 명령들로 쓰여진 컴퓨터 프로그램에 시스템 서비스를 제공할 수 있다. 본 발명을 구현하는 상기 컴퓨터 또는 다른 장치들 또는, 그것들의 다른 부분들은 데이터를 측정 및/또는 제어하는 수신을 위한 적절한 입력 수단 및 데이터를 제어하는 출력을 위한 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 이러한 것들은 특별한 통합된 회로나 회로들, 또는 본 발명의 실시 예들 중 어느 하나에 따른 기능성을 구현하기 위한 분산된 전기적 구성품들과 장치들에 사용 가능하다.

본 발명의 실시 예들 중 어느 하나에 따른 발명 또는 그것들의 조합은, 전기적 구동장치들 또는 인버터들이나 주파수 변환기들이나 유사한 장치들과 같은 그것들의 구성품들이나 그와 유사한 장치들과 같은 현존하는 시스템 구성요소에서 구현될 수 있거나, 중앙제어식이나 분산형 방식의 장치들 또는 분리된 전용 구성 요소들을 사용함으로써 구현될 수 있다. 인버터들 및 주파수 변환기들과 같은 전기적 장치들을 위한 본 장치들은 전형적으로 본 발명의 실시 예들에 따른 기능들에서 이용될 수 있는 처리장치들 또는 메모리를 포함한다. 따라서, 현존하는 장치들에서 본 발명의 일 실시 예를 구현하기 위해 필요한 모든 변경들 및 설정들은 소프트웨어 루틴들로 실시될 수 있으며, 상기 모든 변경들 및 설정들은 추가되고 업데이트되는 소프트웨어 루틴들로서 구현될 수 있다. 본 발명의 상기 기능성은 소프트웨어에 의해 구현되는데, 상기 소프트웨어는 컴퓨터상에서 구현될 때, 컴퓨터 또는 이에 상응하는 장치가 상기에서 설명된 것처럼 본 발명에 따른 기능성을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그래밍 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 제공될 수 있다. 그와 같은 컴퓨터 프로그램 코드는 저장될 수 있거나, 프로그램 코드를 실행하는 유닛이나 유닛들에 로드할 수 있는 것으로부터 예를 들어, 플래쉬 메모리 또는 디스크 메모리와 같이 적절한 메모리와 같은 컴퓨터로 읽기 가능한 미디어에 일반적으로 구체화될 수 있다. 또한, 본 발명을 구현하는 그와 같은 컴퓨터 프로그램 코드는 예를 들어, 적절한 데이터 네트워크를 통해 상기 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하는 유닛 또는 유닛들에 로드될 수 있으며, 현존하는 프로그램 코드를 교체하거나 갱신할 수 있다.

기술적인 장점으로 본 발명의 기본적인 내용이 다양한 방식으로 실시될 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다. 결과적으로 본 발명 및 본 발명의 실시 예들은 상기 예들에 국한되지 않지만, 본 발명의 청구항들의 영역 내에서 다양하게 변형될 수 있다.

하기에서, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조함으로써 바람직한 실시 예들을 더욱 상세하게 설명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 시스템의 블록도;

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도;

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시그널링(signalling) 도면;

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시그널링 도면;

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 순서도; 및

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 순서도.

Claims

각각 소정의 우선순위 레벨을 갖는 적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 전력을 제한하는 방법에 있어서,

적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 총 전력을 모니터하는 단계; 및

만약 상기 모니터된 총 전력이 소정의 문턱 값을 초과한다면 가장 낮은 우선순위 레벨을 포함하는 전기적 부하 또는 부하들로부터 시작하여(202), 상기 모니터된 총 전력이 상기 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지(204) 가장 높은 우선순위 레벨로 한번에 하나의 우선순위 레벨씩 진행함으로써(205), 상기 소정의 우선순위 레벨들을 포함하는 상기 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 각각의 전력들을 우선순위 레벨에 따라 감소시킴으로써(203), 상기 전기적 부하들의 소정의 우선순위 레벨들에 따라 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 상기 총 전력을 감소시키는 단계를 포함하며,

상기 적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 총 전력을 모니터링하는 것이 적어도 두 개의 전기적 부하들의 각각에서 수행되는, 적어도 두 개의 전기적 부하들 각각으로부터 서로에게 상기 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 각각의 전력들을 전달하는 단계;

적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)의 각각으로부터 서로에게 상기 전기적 부하들의 상기 소정의 우선순위 레벨들 및 소정의 최저의 출력 레벨들을 전 달하는 단계; 및

상기 소정의 문턱 값 및 상기 다른 전기적 부하들로부터 전달되는 정보에 기초하여 문제되는 상기 전기적 부하에 의해 필요한 상기 각각의 전력이 감소되어야 하는지 여부를 상기 전기적 부하들(21, 22, 23) 내에서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력을 제한하는 방법.
제 1항에 있어서, 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23) 각각은 소정의 최저의 출력 레벨을 갖고, 주어진 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각각의 전기적 출력을 감소시키는 단계는,

상기 소정의 최저의 출력 레벨로 상기 전기적 부하에 의해 필요한 각각의 전력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력을 제한하는 방법.
제 1항에 있어서, 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23) 각각은 소정의 최저의 출력 레벨을 갖고, 주어진 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각각의 전기적 출력을 감소시키는 단계는,

상기 소정의 최저의 출력 레벨에 도달할 때까지 또는 상기 모니터된 총 전력이 상기 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 상기 전기적 부하에 의해 필요한 각각의 전력을 차츰 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력을 제한 하는 방법.
컴퓨터 내에서 프로그램 코드의 실행으로 컴퓨터가 제 1항에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 독출 가능 저장 매체.
각각 소정의 우선순위 레벨을 갖는, 적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 전력을 제한하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는,

상기 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 총 전력을 모니터하기 위한 수단(31, 32, 33); 및

만약 상기 모니터된 총 전력이 소정의 문턱 값을 초과한다면 가장 낮은 우선순위 레벨을 갖는 전기적 부하 또는 부하들로부터 시작하여, 상기 모니터된 총 전력이 상기 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 가장 높은 우선순위 레벨로 한번에 하나의 우선순위 레벨씩 진행함으로써, 상기 소정의 우선순위 레벨들을 포함하는 상기 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 각각의 전력들을 우선순위 레벨에 따라 감소시키기 위한 수단(31, 32, 33)을 포함하는 상기 총 전력을 감소시키기 위한 수단인, 상기 소정의 우선순위 레벨들에 따라 상기 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)에 의해 필요한 상기 총 전력을 감소시키기 위한 수단(31, 32, 33)을 포함하며,

상기 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)의 각각에 연결된 상기 장치는,

상기 전기적 부하들에 의해 필요한 상기 각각의 전기적 출력들, 상기 소정의 우선순위 레벨들 및 상기 전기적 부하들의 소정의 최소한의 출력 레벨들을 서로에게 전달하기 위한 수단(41, 42, 43);

상기 적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 상기 총 전력을 모니터하기 위한 상기한 수단(31, 32, 33); 및

문제되는 상기 전기적 부하에 의해 필요한 상기 각각의 전력이 다른 전기적 부하들로부터 전달되는 정보 및 상기 소정의 문턱 값의 기초 상에서 감소되어야 하는지를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력을 제한하기 위한 장치.
제 5항에 있어서, 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)의 각각은 소정의 최저의 출력 레벨을 갖고, 주어진 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각각의 전력을 줄이기 위한 수단(31, 32, 33)은 상기 전기적 부하에 의해 필요한 상기 각각의 전력을 상기 소정의 최저의 출력 레벨로 감소시키기 위해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력을 제한하기 위한 장치.
제 5항에 있어서, 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23)의 각각은 소정의 최저의 출력 레벨을 갖고, 주어진 우선순위 레벨의 전기적 부하 또는 부하들에 의해 필요한 각각의 전력을 줄이기 위한 수단(31, 32, 33)은 상기 소정의 최저의 출력 레벨에 도달하거나 상기 모니터된 총 전력이 상기 소정의 문턱 값을 초과하지 않을 때까지 상기 전기적 부하에 의해 필요한 상기 각각의 전력을 차츰 감소시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전력을 제한하기 위한 장치.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개의 전기적 부하들(21, 22, 23) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 전기적 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력을 제한하기 위한 장치.
전기적 구동장치에 있어서,

적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 총 전력을 모니터하기 위한 상기 두 개의 전기적 부하들의 하나는 상기 전기적 구동장치로 구성된 수단(31, 32, 33);

상기 적어도 두 개의 전기적 부하들의 소정의 우선순위 레벨들, 상기 적어도 두 개의 전기적 부하들에 의해 필요한 상기 모니터된 총 전력, 및 소정의 문턱 값에 기초하여 상기 전기적 구동장치에 의해 필요한 전력을 감소시키기 위한 수 단(31, 32, 33); 및

상기 전기적 구동장치에 의해 필요한 각각의 전력, 상기 전기적 구동장치의 상기 소정의 우선순위 레벨, 및 상기 전기적 구동장치의 소정의 최저의 출력 레벨을 상기 적어도 두 개의 전기적 부하들의 다른 부하들로 전달하기 위한 수단(41, 42, 43)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 구동장치.