KR101261790B1 - 전동기 제어방법 - Google Patents

Abstract

인버터의 전동기 제어방법이 개시된다. 본 발명의 방법은, 브레이크의 동작으로 인한 전동기의 제어의 중지중에, 전동기 피드백신호를 수신하면, 전동기가 실질적으로 0속으로 구동하도록 제어를 수행한다.

Description

전동기 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING MOTOR}

본 발명은 전동기 제어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크가 부착된 리프트용 전동기를 구동하는 인버터에서 전동기를 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 브레이크(brake)가 제공되는 리프트용 전동기를 구동하는 인버터 시스템에서, 리프트 정지명령이 인버터에 입력되면 인버터가 리프트에 동력을 전달하는 전동기의 속도를 줄이게 되고, 일정 속도 이하가 되었을 때 브레이크를 동작하여, 전동기가 더 이상 회전하지 않도록 한다. 이후, 추가적인 동작신호가 인버터에 인가되지 않는다면, 리프트가 움직이지 않도록 브레이크는 지속적으로 동작한다.

리프트 운전중지중에는 에너지를 절감하기 위해 인버터의 출력을 차단하고, 브레이크로 리프트를 고정한다. 그러나, 화물의 과도한 무게 및 브레이크 마모로 인하여 제동토크가 부족하거나 유격설정에 오류가 있는 경우, 리프트가 고정되지 않고 움직일 수 있다.

이 경우, 화물의 추락으로 화물소손 및 인명사고 등의 2차 피해로 이어질 수 있는 문제점이 있다.

도 1은 일반적인 인버터 시스템의 구성도이고, 도 2는 종래의 인버터 시스템의 제어 시퀀스를 시퀀스도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 인버터 시스템은, 인버터(10), 전동기(20), 전동기(20)에 제공되는 인코더(encoder)(30), 브레이크(40) 및 부하(50)를 포함하여 구성된다. 도 1에서 부하(50)는 리프트이고, 부하(50)와 전동기(20)는 로프(51)에 의해 연결된다.

도 2를 참조로 종래의 인버터 시스템의 동작을 설명하기로 한다.

인버터에 리프트 정지신호가 도 2의 (a)와 같이 입력되면, 인버터는 감속을 시작한다(도 2(b)). 도 2(b)와 같이 인버터가 소정 속도(브레이크 동작주파수)에 도달하면, 인버터(10)는 브레이크 동작신호를 출력한다(도 2(d)).

브레이크 동작주파수에 도달한 후, 브레이크 동작지연시간이 경과하면, 브레이크(40)로부터 브레이크 피드백신호가 수신된다(도 2(e)). 인버터(10)는 전동기(20)로의 출력을 차단한다.

한편, 브레이크 동작지연시간이 경과한 후에, 브레이크(40)로부터 브레이크 피드백신호가 수신되지 않고, 소정의 브레이크 고장검출시간(break trip time)을 경과하면, 인버터(10)는 브레이크가 고장임을 알리는 고장신호를 발생하고, 전동기(20)를 고정상태로 유지한다.

그러나, 리프트(50)에 인가된 화물의 무게가 과도하거나 또는 브레이크(40)의 마모로 인해 제동토크가 부족하거나, 또는 유격설정이 잘못되어 미끄러짐 현상이 발생하는 경우, 인버터(10)가 브레이크(40)의 고장을 판단하는 신호인 브레이크 피드백신호가 정상적으로 발생되므로, 인버터(10)는 브레이크(40)의 고장을 판단할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 인버터 시스템에서는, 이러한 브레이크의 고장 이외의 경우에 발생하는 미끄러짐 현상을 방지할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 경우, 화물의 추락으로 인해 화물의 소손이 발생하고, 인명사고가 발생하는 등, 2차 피해로 이어질 수 있는 문제점이 있다.

[문헌1] 일본 공개특허공보 특개평06-040677호, 1994. 02. 15. 공개

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 제동토크의 부족 또는 유격 오설정으로 인해 발생하는 미끄러짐 현상을 효율적으로 제거하는 전동기 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 인버터가 전동기를 제어하는 본 발명의 방법은, 브레이크의 동작으로 인한 전동기의 제어의 중지중에, 전동기 피드백신호를 수신하는 단계; 및 상기 전동기가 실질적으로 0속으로 구동하도록 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 브레이크에 고장이 발생하였음을 알리는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 전동기의 정지지령을 수신하는 단계; 상기 전동기의 감속을 제어하고, 상기 브레이크의 동작주파수에 도달하는 경우, 상기 브레이크에 동작신호를 전달하는 단계; 소정 시간의 경과 전에, 상기 브레이크로부터 브레이크 피드백신호를 수신하는 경우, 상기 전동기의 제어를 중지하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 소정 시간이 경과한 경우에도 상기 브레이크로부터 상기 브레이크 피드백신호의 전달이 없는 경우, 상기 브레이크에 고장이 발생하였음을 알리는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 브레이크 동작후에 전동기가 회전하는 경우 인버터를 재가동하여 부하가 미끄러지는 것을 방지하도록 하는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 추가적인 장비의 요구없이, 간단하게 전동기의 미끄러짐 현상을 막을 수 있으며, 화물의 무게가 과도한 것을 미끄러짐 현상으로 파악할 수 있으며, 브레이크의 기계적인 검사를 요구하지 않으면서 브레이크의 마모를 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 인버터 시스템의 구성도이다.
도 2는 종래의 인버터 시스템의 제어 시퀀스를 설명하기 위한 신호 구성도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 인버터 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전동기 제어방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인버터 시스템의 제어 시퀀스를 설명하기 위한 일실시예 시퀀스도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 인버터 시스템의 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 인버터 시스템은, 인버터(10), 전동기(20), 전동기에 부착되는 인코더(30), 브레이크(40) 및 부하(50)를 포함한다. 본 발명의 인버터 시스템에서 부하(50)는 예를 들어 리프트이지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 권상부하의 다른 종류를 포함한다.

본 발명의 부하(50)에는 화물이 적재되며, 부하(50)는 호이스트(hoist) 로프(51)에 의해 전동기(20)와 연결된다.

인버터(10)는 전동기(20)에 소정의 전압과 주파수를 가지는 구동전원을 제공한다. 인버터(10)의 상세 구성과 그 동작에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 널리 알려진 바와 같다 할 것이므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 제어방법은, 인버터(10)의 제어부(도시되지 않음)에서 수행되는 것이다.

전동기(20)는 인버터(10)의 제어에 의해 구동하며, 인버터(10)의 출력주파수가 전동기(20)의 회전속도와 같다.

본 발명에서, 인코더(30)는 전동기(20)의 피드백신호를 인버터(10)에 제공한다. 즉, 인코더(30)는 인버터(10)가 제어를 정지하여, 전동기(20)의 정지하고 있는 상태에서 전동기(20)가 구동하는 경우, 이와 같은 상태를 알리는 전동기 피드백신호를 인버터(10)에 전달한다.

인버터(10)는 브레이크(40)에 제어신호를 전달한다. 즉, 브레이크 동작을 위한 브레이크 동작신호를 전송한다. 브레이크(40)는 브레이크 동작신호를 수신하여 브레이크 동작지연시간 경과후에 브레이크 피드백신호를 인버터(10)에 전달한다.

이하, 도면을 참조로 본 발명의 인버터 제어방법을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 전동기 제어방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인버터의 전동기 제어방법은, 먼저 사용자의 선택에 의해, 부하(50)의 정지지령을 수신한다(S41). 부하(50)의 정지지령은, 전동기(20)의 정지지령과 실질적으로 같다. 이경우, 인버터(10)는 전동기(20)의 감속제어를 수행한다(S42). 즉, 인버터(10)는 전동기(20)로 출력되는 출력주파수를 감소시킨다.

출력주파수를 감속하다가, 브레이크 동작주파수에 도달하면(S43), 인버터(10)는 브레이크 동작신호를 브레이크(40)에 전달하여(S44), 브레이크(40)가 동작하도록 하고, 소정 시간(예를 들어, 브레이크 동작지연시간) 이내에(S46) 브레이크 피드백 신호를 수신하면(S45), 전동기(20)의 제어를 중지한다(S48). 즉, 전동기(20)로의 인버터(10)의 출력을 차단한다.

S46에서 소정 시간(예를 들어, 브레이크 동작지연시간) 이내에 브레이크 피드백신호를 수신하지 못한 경우에는, 사용자에게 브레이크(40)의 고장을 알리는 고장알람을 발생한다(S47). 고장알람은 시각적 또는 청각적으로 발생할 수 있다. 또한, 인버터(10)는 부하(50)를 고정상태로 유지하도록 제어한다.

한편, 전동기(20)에 대한 제어를 중지하고 있는 도중에(S48), 전동기(20)가 브레이크(40)의 제동토크의 부족이나 유격 오설정 등으로 인하여 작동하는 경우에는, 인코더(30)는 전동기 피드백신호를 발생하여(S49), 이를 인버터(10)에 전달한다.

인버터(10)는, 인코더(30)로부터 전동기 피드백신호를 수신하는 경우에는, 특별한 지령의 입력이 없는 한, 전동기(20)를 실질적으로 0속으로 구동하도록 제어한다(S50). 도시되지는 않았으나, 인버터(10)의 전동기(20) 구동 지령입력이 있는 경우에는, 전동기(20)가 구동되기 시작하는 것임은 자명한 것이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

인버터(10)는, S49의 경우, 전동기(20)의 0속 제어를 수행하는 동시에(S50), 사용자에게 브레이크(40)의 고장을 알리는 고장알람을 발생하는 것이 바람직하다(S51). 이경우에도, 고장알람은 시각적으로 또는 청각적으로 발생할 수 있으며, 이를 위하여 인버터(10)는 시각적으로 고장을 알릴 수 있는 디스플레이부(도시되지 않음) 또는 청각적으로 고장을 알릴 수 있는 마이크(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 인버터 시스템의 제어 시퀀스를 설명하기 위한 일실시예 시퀀스도이다.

인버터(10)에 리프트 정지지령이 도 5의 (a)와 같이 입력되면, 인버터(10)는 전동기(20)를 감속하기 위하여 출력주파수를 감속한다(도 5(b)). 출력주파수를 감소하는 중, 도 5(b)와 같이 인버터(10)가 소정 속도(브레이크 동작주파수)에 도달하면, 인버터(10)는 브레이크 동작신호를 출력한다(도 5(d)).

브레이크 동작주파수에 도달한 후, 브레이크 동작지연시간이 경과하면, 브레이크(40)로부터 브레이크 피드백신호가 수신된다(도 5(e)). 인버터(10)는 전동기(20)로의 출력을 차단한다.

한편, 인버터(10)가 출력을 정지하여도, 전동기(20)가 회전을 멈추지 않고 도 5(c)와 같이 회전속도가 증가하는 경우에, 인코더(30)는 도 5(f)와 같이 전동기 피드백신호를 발생한다.

이에 의해, 인버터(10)는 브레이크(40)의 고장을 판단하고, 전동기(20)의 0속 제어를 수행하고, 고장이 발생하였음을 사용자에게 알린다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 추가적인 장비의 요구없이, 간단하게 전동기의 미끄러짐 현상을 막을 수 있다. 또한, 화물의 무게가 과도한 것을 미끄러짐 현상으로 파악할 수 있으며, 브레이크의 마모 역시 브레이크의 기계적인 검사를 요구하지 않으면서 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 프로그램 코드를 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 소프트웨어를 이용하여 실행되는 경우, 본 발명의 구성수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 또한, 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터의 프로세서로 판독 가능한 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망을 통해 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호로 전송될 수 있다.

컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 저장하는 모든 종류의 기록장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 컴퓨터 판독가능 기록매체를 분산배치하여 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 인버터 20: 전동기
30: 인코더 40: 브레이크
50: 부하 51: 호이스트 로프

Claims (4)

1. 인버터의 전동기 제어방법에 있어서,
   전동기의 정지지령을 수신하는 단계;
   상기 전동기의 감속을 제어하고, 브레이크의 동작주파수에 도달하는 경우, 상기 브레이크에 동작신호를 전달하는 단계;
   소정 시간의 경과 전에, 상기 브레이크로부터 브레이크 피드백신호를 수신하는 경우, 상기 전동기의 제어를 중지하는 단계;
   상기 브레이크의 동작으로 인한 전동기의 제어의 중지중에, 전동기 피드백신호를 수신하는 단계; 및
   상기 전동기가 실질적으로 0속으로 구동하도록 제어를 수행하는 단계를 포함하는 전동기 제어방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 브레이크에 고장이 발생하였음을 알리는 단계를 더 포함하는 전동기 제어방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 소정 시간이 경과한 경우에도 상기 브레이크로부터 상기 브레이크 피드백신호의 전달이 없는 경우, 상기 브레이크에 고장이 발생하였음을 알리는 단계를 더 포함하는 전동기 제어방법.
   

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