KR102243279B1 - 풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템 - Google Patents

풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 팬용 모터에 인버터 장치를 적용하여 요구되는 공기량에 맞추어 상기 모터의 속도를 조절하므로 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 인버터의 정지로 인해 갑자기 상용전원모드로 공기량 조절을 수행할 시 발생할 수 있는 풍량의 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템에 대한 것이다.

Description

풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템{Energy saving system using inverter device for minimizing capacity variation}
본 발명은 풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 팬용 모터에 인버터 장치를 적용하여 요구되는 공기량에 맞추어 상기 모터의 속도를 조절하므로 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 인버터의 정지로 인해 갑자기 상용전원모드로 공기량 조절을 수행할 시 발생할 수 있는 풍량의 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템에 대한 것이다.
석탄을 이용하는 화력발전소는 미분탄을 버너에서 연소시켜 증기를 발생시키고 이를 이용하여 전기를 생산하는데, 미분탄의 이송 및 연소를 위해 팬(fan)를 이용하여 버너에 공기가 공급되도록 한다.
도 1은 팬을 이용하여 버너에 공기를 공급하는 종래의 과정을 설명하기 위한 참고도인데, 이하에서는 도 1 및 하기의 특허문헌을 참조하여 화력발전소의 버너에 공급되는 공기량을 제어하는 종래의 방법을 살펴보기로 한다.
<특허문헌>
특허 제10-1412514호(2014. 06. 20. 등록) "화력발전소의 미분탄 공급 조절 시스템"
상기 화력발전소 버너에 공기의 공급은 분산제어기(600)의 제어 하에 분전반(100)에 연결된 모터(200)에 교류 상용전원이 공급되어 모터(200)가 구동하여 팬(300)이 회전하여 이루어지게 되는데, 상기 화력발전소는 특정 시점에서 요구되는 출력이 있고 목적하는 출력을 위해 버너에 공급되는 공기량 등이 조절되게 된다. 상기 버너에 공급되는 공기량 조절은 위와 같이 팬(300)이 작동하는 상태에서 공기이송로(400)의 개방 정도를 조절하는 공기량조절장치(500, 예컨대 댐퍼 등)의 작동을 분산제어기(600)가 제어하여 이루어지게 된다.
앞서 본 바와 같이, 상기 버너에 공급되는 공기량 조절은 모터(200)가 풀(full)로 작동하는 상태에서 공기이송로(400)의 개방 정도를 조절하여 이루어지는데, 상기 모터(200)는 고압 직기동으로 운전된다는 점에서 상기 모터(200)의 작동에 소요되는 에너지가 많게 되어 비효율적인 문제가 있다. 따라서, 모터(200)가 항상 풀로 가동되지 않고 요구되는 공기량에 맞추어 모터(200)의 속도가 조절되도록, 상기 분전반(100)과 모터(200) 사이에 인버터(미도시)를 설치하여, 요구되는 공기량에 맞는 모터(200)의 속도를 가지도록 전원을 공급하는 것을 고려할 수 있으나, 화력발전소 제어실 내부 공간에 인버터 및 이의 작동을 위한 하드웨어의 설치는 공간적 제약이 따르고, 분산제어기(600)는 화력발전소의 전체적인 작동을 제어한다는 점에서 인버터 및 이의 작동을 위한 하드웨어가 사용됨으로 인한 분산제어기(600)의 제어방식 변경은 현실적으로 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 팬용 모터에 인버터 장치를 적용하여 요구되는 공기량에 맞추어 상기 모터의 속도를 조절하므로, 에너지 사용량을 줄일 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인버터의 정지로 인해 갑자기 상용전원모드로 공기량 조절을 수행할 시 발생할 수 있는 풍량의 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 공기량 조절을 위한 상용전원모드 및 인버터모드의 상호간의 절체시, 플랜트를 정지시키지 않고서도 인버터의 손상을 방지할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 컨테이너 안에 인버터를 포함하는 하드웨어 및 이의 작동을 위한 컨트롤러가 내장되어 인버터 장치가 형성되므로, 기존 시스템의 제어 계통 변경을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인버터 장치가 위치되는 환경 및 인버터 장치의 내부에 설치되는 하드웨어의 작동에 최적화된 구조 및 설비를 갖추어, 인버터 장치의 작동 효율성을 극대화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템은 분전반과 모터 사이에 위치하여, 상용전원을 모터에 공급하거나, 상용전원의 주파수를 바꾸어 모터에 공급하여 모터의 속도를 조절하는 인버터 장치와; 상기 인버터 장치에서 공급되는 전원에 의해 구동하여 팬을 회전시키는 모터와; 상기 모터의 구동력에 의해 회전하여 공기를 유동시키는 팬과; 상기 팬과 연통된 공기이송로의 개방 정도를 조절하는 공기량조절장치와; 요구되는 공기량에 대한 정보를 인버터 장치에 전송하고 상기 인버터 장치가 모터에 공급하는 전원 정보에 따라 공기량조절장치를 제어하는 분산제어기;를 포함하며, 상기 인버터 장치는 분전반과 모터를 연결하는 주선로 상에 설치되어 컨트롤러의 제어 하에 상용전원의 주파수를 변경하여 모터에 공급하는 인버터와, 분산제어기와 정보를 교환하여 목적하는 공기량이 발생할 수 있도록 모터에 공급되는 전원을 조절하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중 인버터의 작동이 정지되어, 상용전원모드로 전환시 발생할 수 있는 급격한 공기량 변동을 최소화하는 외란조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템에 있어서 상기 인버터 장치는 컨트롤러의 제어 하에 분전반과 모터 사이의 선로를 개폐하여 인버터에 의해 출력된 전원 또는 상용전원이 모터에 공급되도록 하는 개폐기를 추가로 포함하며, 상기 인버터는 상기 컨트롤러의 제어 신호에 따라 상용전원의 주파수를 변경하여 모터에 공급되도록 함으로써 모터의 속도를 조절하는 속도조절부와, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 공기량 조절을 위한 상용전원모드 및 인버터모드의 상호간의 절체시, 인버터에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상을 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 일치시키는 동기화부와, 상기 인버터에서 출력되는 전원을 센싱하여 출력하는 센서부를 포함하고, 상기 개폐기는 분전반과 인버터 사이의 주선로에 위치하여 상기 컨트롤러의 제어 하에 작동하여 인버터 전단의 주선로를 개폐하는 입력개폐기와, 인버터와 모터 사이의 주선로에 위치하여 상기 컨트롤러의 제어 하에 작동하여 인버터 후단의 주선로를 개폐하는 출력개폐기와, 일단은 분전반과 입력개폐기 사이의 주선로에 연결되고 타단은 출력개폐기와 모터 사이의 주선로에 연결되는 우회선로 상에 위치하여 상기 컨트롤러의 제어 하에 작동하여 우회선로를 개폐하는 우회개폐기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템에 있어서 상기 외란조절부는 인버터의 센서부에서 출력되는 전원의 정보를 확인하여, 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중 인버터의 작동이 정지하였는지 판단하는 센싱확인모듈과, 상기 센싱확인모듈에서 인버터 정지 정보가 출력된 경우, 입력개폐기를 오프시켜 인버터에 상용전원이 공급되지 않도록 하고, 인버터가 정지하였다는 정보를 분산제어기에 전송되도록 하는 조절전달모듈과, 상기 센싱확인모듈에서 인버터 정지 정보가 출력된 경우, 요구되는 공기량의 일정 상하한 범위 내에서 공기량 변동이 발생하도록, 상기 모터에 상용전원을 공급할 시점을 결정하는 산정모듈과, 상기 산정모듈에서 산정된 지연시간이 지난 후에 우회개폐기를 온시켜 상기 모터에 상용전원이 공급되도록 하는 개방모듈을 포함하며, 상기 인버터 정지 정보를 수신받은 상기 분산제어기는 바로 공기량조절장치를 제어하여 요구되는 공기량에 맞추어 공기이송로가 더 폐쇄되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템에 있어서 상기 산정모듈은 인버터가 정지한 시점부터 상용전원을 공급할 시점까지의 지연시간을 산정하며, 상기 지연시간은 요구되는 공기량, 상용전원을 공급하여 모터를 구동시킴에 따른 팬의 속도, 공기량조절장치가 작동하여 공기이송로 폐쇄하는 속도를 고려하여 결정되며, 상기 지연시간 동안 공급되는 공기량은 감소하여 요구되는 공기량의 하한 범위 내로 공급되다가 지연시간이 지난 후 팬속도가 최대로 될때까지는 공급되는 공기량이 증가하여 요구되는 공기량의 상한 범위 내로 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 인버터 장치가 상용전원을 모터에 공급하여 모터가 가동 중인 상태에서, 상기 인버터 장치가 상용전원 대신 요구되는 모터의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터에 공급하여 모터가 작동하는 상태로 변환되도록 제어하는 인버터모드전환부와, 상기 인버터 장치가 요구되는 모터의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터에 공급하여 모터가 작동하는 상태에서, 인버터 장치가 상용전원을 모터에 공급하여 모터가 작동하는 상태로 변환되도록 제어하는 상용전원모드전환부와, 인버터 장치의 설정정보가 저장된 저장부를 추가로 포함하며, 상기 인버터모드전환부는 공기량 조절이 상용전원모드에서 이루어지고 있는 상태에서 상기 분산제어기가 인버터모드로 공기량을 조절하라는 신호를 출력한 경우 이를 확인하여 인버터모드전환신호를 출력하는 확인모듈과, 상기 확인모듈에서 인버터모드전환신호가 출력된 경우 입력개폐기를 온시켜 상기 인버터에도 상용전원이 공급되도록 하는 투입모듈과, 상기 투입모듈의 제어에 따라 상용전원이 인버터에 공급되면 상기 동기화부를 작동시켜 인버터에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상이 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 동일하게 되도록 하는 동기화모듈과, 상기 동기화모듈의 제어에 따라 상기 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 된 경우, 출력개폐기를 온시켜 인버터에서 출력된 전원이 모터에 공급되도록 공급모듈과, 상기 공급모듈의 제어에 의해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 함께 모터에 공급되는 상태에서 우회개폐기를 오프시켜 인버터에서 출력된 전원만 모터에 공급되도록 하는 차단모듈과, 상기 차단모듈의 제어에 따라 인버터에서 출력된 전원만이 모터에 공급되는 상태에서, 상기 속도조절부를 제어하여 요구되는 모터의 속도에 맞추어 변경된 주파수를 가진 전원이 모터에 공급되도록 하고, 모터에 공급된 전원에 대한 정보를 분산제어기에 실시간으로 출력되도록 하는 속도조절모듈을 포함하고, 상기 속도조절모듈에서 작동신호가 출력되면, 상기 속도조절부는 인버터에서 출력되는 전원의 주파수를 낮추어 목표하는 주파수에 이르게 하며, 이때 모터에 공급된 전원에 대한 정보는 분산제어기에 실시간으로 출력되므로 분산제어기는 모터의 속도 감소에 맞추어 공기량조절장치를 제어하여 공기이송로가 개방되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템에 있어서 상기 상용전원모드전환부는 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 상태에서 상기 분산제어기가 상용전원모드로 전환하겠다는 신호를 출력한 경우 이를 확인하여 상용전원모드전환신호를 출력하는 신호출력모듈과, 상기 신호출력모듈에서 상용전원모드전환신호가 출력된 경우, 상기 동기화부를 작동시켜 인버터에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상이 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 동일하게 되도록 하고, 인버터에 의해 모터에 공급된 전원에 대한 정보를 분산제어기에 실시간으로 출력되도록 하는 일치모듈과, 상기 일치모듈의 제어에 따라 상기 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 된 경우, 우회개폐기를 온시켜 상용전원이 모터에 공급되도록 하는 제공모듈과, 상기 제공모듈의 제어에 의해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 함께 모터에 공급되는 상태에서 입력개폐기 및 출력개폐기를 오프시켜 우회선로를 통해 상용전원만 모터에 공급되도록 하는 제거모듈을 포함하며, 상기 일치모듈에서 작동신호가 출력되면, 상기 동기화부는 인버터에서 출력되는 전원의 주파수를 순차적으로 높여 상용전원의 주파수와 동일하게 하고, 이후 전압과 위상을 조절하여 상기 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 되도록 하며, 이때 모터에 공급된 전원에 대한 정보는 분산제어기에 실시간으로 출력되므로 분산제어기는 모터의 속도 증가에 맞추어 공기량조절장치를 제어하여 공기이송로가 더 폐쇄되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템에 있어서 상기 인버터 장치는 외형을 형성하며, 인버터, 개폐기 및 컨트롤러를 수용하는 컨테이너를 추가로 포함하며, 상기 인버터 장치는 밀폐 방식의 일체형으로 형성되고, 상기 분전반 및 모터 각각에 케이블로 연결되며, 상기 분산제어기와 유선 또는 무선 통신을 수행하므로, 분진이 많이 발생하는 플랜트의 옥외에 설치하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 팬용 모터에 인버터 장치를 적용하여 요구되는 공기량에 맞추어 상기 모터의 속도를 조절하므로, 에너지 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인버터의 정지로 인해 갑자기 상용전원모드로 공기량 조절을 수행할 시 발생할 수 있는 풍량의 변동을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 공기량 조절을 위한 상용전원모드 및 인버터모드의 상호간의 절체시, 플랜트를 정지시키지 않고서도 인버터의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 컨테이너 안에 인버터를 포함하는 하드웨어 및 이의 작동을 위한 컨트롤러가 내장되어 인버터 장치가 형성되므로, 기존 시스템의 제어 계통 변경을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인버터 장치가 위치되는 환경 및 인버터 장치의 내부에 설치되는 하드웨어의 작동에 최적화된 구조 및 설비를 갖추어, 인버터 장치의 작동 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 팬을 이용하여 버너에 공기를 공급하는 종래의 과정을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감 시스템의 구성도.
도 3은 도 2의 인버터 장치의 부분 절개 평면도.
도 4는 도 2의 인버터 장치의 요부 블럭도.
도 5는 도 4의 인버터의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 6은 도 4의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 7은 도 6의 인버터모드전환부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 8은 도 6의 상용전원모드전환부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 9는 도 6의 외란조절부의 세부 구성을 나타태는 블럭도.
도 10은 도 6의 인버터모드전환부의 작동 과정을 설명하기 위한 참고도.
도 11은 도 6의 상용전원모드전환부의 작동 과정을 설명하기 위한 참고도.
도 12는 도 6의 외란조절부의 작동 과정을 설명하기 위한 참고도.
이하에서는 본 발명에 따른 풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감 시스템의 구성도이며, 도 3은 도 2의 인버터 장치의 부분 절개 평면도이고, 도 4는 도 2의 인버터 장치의 요부 블럭도이며, 도 5는 도 4의 인버터의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 6은 도 4의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 7은 도 6의 인버터모드전환부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 8은 도 6의 상용전원모드전환부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 9는 도 6의 외란조절부의 세부 구성을 나타태는 블럭도이고, 도 10은 도 6의 인버터모드전환부의 작동 과정을 설명하기 위한 참고도이며, 도 11은 도 6의 상용전원모드전환부의 작동 과정을 설명하기 위한 참고도이고, 도 12는 도 6의 외란조절부의 작동 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 변동을 최소화할 수 있는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템을 도 2 내지 12를 참조하여 설명하면, 상기 에너지 절감 시스템은 상용전원을 공급하는 분전반(100)과, 상기 분전반(100)과 모터(200) 사이에 위치하여 상용전원을 모터(100)에 공급하거나 상용전원의 주파수를 바꾸어 모터(200)에 공급하여 모터(200)의 속도를 조절하는 컨터이너형 인버터 장치(1)와, 상기 컨테이너형 인버터 장치(1)에서 공급되는 전원에 의해 구동하여 팬(300)을 회전시키는 모터(200)와, 상기 모터(200)의 구동력에 의해 회전하여 공기를 유동시키는 팬(300)과, 상기 팬(300)과 연통된 공기이송로(400)의 개방 정도를 조절하는 공기량조절장치(500)와, 요구되는 공기량에 대한 정보를 컨테이너형 인버터 장치(1)에 전송하고 상기 컨테이너형 인버터 장치(1)가 상용전원의 공급시 공기량조절장치(500)를 제어하는 분산제어기(600) 등을 포함한다. 상기 에너지 절감 시스템은 유체공급장치(팬, 펌프 등)를 작동시키는 모터가 사용되는 발전소, 화학공장 등의 다양한 플랜트에 적용될 수 있으나, 이하에서는 상기 에너지 절감 시스템이 화력발전소에 설치되어 공기량을 조절하는 경우 예를 들어 설명하기로 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 화력발전소(버너)에 공급되는 공기량 조절은 모터(200)가 풀로 작동하는 상태에서 공기이송로(400)의 개방 정도를 조절하는 시스템에 의해 이루어지는데, 본 발명은 위와 같은 시스템을 유지한 상태에서 분전반(100)과 모터(200) 사이에 컨테이너형 인버터 장치(1)를 설치하고 상기 컨테이너형 인버터 장치(1)와 분산제어기(600)가 상호 정보를 교환하여 공기량 조절이 이루어지므로, 이하에서는 종래의 시스템과 차이가 나는 구성에 대해서만 자세히 설명하기로 한다.
상기 컨테이너형 인버터 장치(1)는 상기 분전반(100)과 모터(200) 사이에 위치하여 상용전원을 모터(100)에 공급하거나, 상용전원의 주파수를 바꾸어 모터(200)에 공급하여 모터(200)의 속도를 조절하는 구성으로, 외형을 형성하는 컨테이너(11)와, 상기 컨테이너(11) 내부에 위치하는 인버터(12), 개폐기(13), 유지장치(14), 전원공급부(15) 및 컨트롤러(16) 등을 포함한다. 각종 전기 설비가 설치된 전기실은 공간이 협소하여 상기 인버터 장치(1)의 설치가 어려운데, 상기 인버터 장치(1)는 밀폐 방식의 일체형으로 형성되고 상기 분전반(100) 및 모터(200)에 케이블로 연결될 수 있으며 상기 분산제어기(600)와 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있으므로, 분진이 많이 발생하는 화력발전소의 옥외에 설치하는 것이 가능하여 상기 컨테이너형 인버터 장치(1)의 설치시 공간 제약에서 벗어날 수 있다.
상기 컨테이너(11)는 인버터 장치의 외형을 형성하며 인버터(12), 개폐기(13), 유지장치(14), 전원공급부(15) 및 컨트롤러(16)를 수용하는 구성으로, 일정 형상을 가지나 바람직하게는 직육면체의 형상을 가지며 철제의 판재로 구성된다. 상기 컨테이너(11)의 일 측면에는 상기 컨네이너(11) 내부에 출입하는 것이 가능하게 하는 도어(111)가 형성될 수 있다.
상기 인버터(12)는 분전반(100)과 모터(200)를 연결하는 주선로(700) 상에 설치되어 상기 컨트롤러(16)의 제어 하에 상용전원의 주파수를 변경하여 모터(200)에 공급되도록 함으로써 모터(200)의 속도의 조절이 가능하게 하는 구성으로, 속도조절부(121), 동기화부(122), 센서부(123) 등을 포함한다.
상기 속도조절부(121)는 상기 컨트롤러(16)의 제어 신호에 따라 상용전원(60Hz)의 주파수를 변경하여 모터(200)에 공급되도록 함으로써 모터(200)의 속도를 조절하는 구성이다. 종래처럼 모터(200)에 상용전원을 항상 공급하는 것이 아니라, 요구되는 모터(200)의 속도에 맞추어 상기 속도조절부(121)가 상용전원의 주파수를 변경하여 모터(200)에 공급하므로, 예컨대 요구되는 공기량이 최대 용량보다 낮은 경우 상용전원보다 낮은 주파수의 전원을 모터(200)에 공급할 수 있어 에너지를 절감할 수 있게 된다.
상기 동기화부(122)는 상기 컨트롤러(16)의 제어에 따라 공기량 조절을 위한 상용전원모드 및 인버터모드의 상호간의 절체시, 인버터(12)에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상을 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 일치시키는 구성이다.
상기 센서부(123)은 상기 인버터(12)에서 출력되는 전원을 센싱하여 출력하는 구성이다.
상기 개폐기(13)는 상기 컨트롤러(16)의 제어 하에 분전반(100)과 모터(200) 사이의 선로를 개폐하여 인버터(12)에 의해 출력된 전원 또는 상용전원이 모터(200)에 공급되도록 하는 구성으로, 입력개폐기(131), 출력개폐기(132), 우회개폐기(133) 등을 포함한다. 예컨대 개폐기(13)는 진공차단기(vacuum circuit breaker)가 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 입력개폐기(131)는 별도로 모듈화되어 설치되고, 출력개폐기(132)와 우회개폐기(133)는 하나의 케이스에 설치되어 일체로 모듈화되게 된다.
상기 입력개폐기(131)는 분전반(100)과 인버터(12) 사이의 주선로(700)에 위치하여 상기 컨트롤러(16)의 제어 하에 작동하여 인버터(12) 전단의 주선로(700)를 개폐하는 구성이다.
상기 출력개폐기(132)는 인버터(12)와 모터(200) 사이의 주선로(700)에 위치하여 상기 컨트롤러(16)의 제어 하에 작동하여 인버터(12) 후단의 주선로(700)를 개폐하는 구성이다.
상기 우회개폐기(133)는 일단은 분전반(100)과 입력개폐기(131) 사이의 주선로(700)에 연결되고 타단은 출력개폐기(132)와 모터(200) 사이의 주선로(700)에 연결되는 우회선로(800) 상에 위치하여, 상기 컨트롤러(16)의 제어 하에 작동하여 우회선로(800)를 개폐하는 구성이다. 상기 인버터모드란 인버터(12)가 모터(200)의 속도를 제어하여 요구되는 공기량을 발생시키는 제어 상태를 의미하며, 즉 우회개폐기(133)가 오프되고 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)가 온되어 있는 상태에서 인버터(12)가 컨트롤러(16)의 제어에 따라 모터(200)에 공급되는 전원의 주파수를 조절하여 모터의 속도를 조절함으로써 팬의 회전속도를 제어하여 요구되는 공기량을 발생시키게 된다. 상기 상용전원모드란 인버터 장치(1)가 모터(200)에 상용전원을 공급하고 분산제어기(600)가 공기량조절장치(500)를 제어하여 공기이송로(400)의 개방정도를 변경하여 요구되는 공기량을 발생시키는 제어 상태를 의미하며, 즉 우회개폐기(133)가 온되고 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)가 오프되어 상기 모터(200)에 상용전원이 공급되고 있는 상태에서 분산제어기(600)가 공기량조절장치(500)를 제어하여 공기이송로(400)의 개방정도를 변경하여 요구되는 공기량을 발생시키게 된다. 따라서, 인버터모드에서 인버터장치(1)는 주파수가 변경된 전원을 공급하고, 상용전원모드에서 인버터장치(1)는 상용전원을 공급하게 된다.
상기 유지장치(14)는 상기 인버터장치(1)의 작동이 효율적으로 이루어질 수 있도록 상기 컨테이너(11)의 내부 환경을 조절하는 구성으로, 공조기(141), 송풍기(142), 화재센서(143) 등을 포함한다.
상기 공조기(141)는 컨테이너(11) 내부의 온도와 습도를 조절하는 구성으로, 상기 인버터 장치(1)는 화력발전소 옥외에 설치되어 온도, 습도, 먼지 등의 외부 환경에 의해 영향을 많이 받으므로 상기 인버터 장치(1)를 밀폐형으로 형성하고 상기 공조기(141)를 이용하여 컨테이너(11) 내부의 온도와 습도가 일정하게 유지되도록 한다.
상기 송풍기(142)는 상기 인버터(12)의 주위에 설치되어 인버터(12)에서 발생하는 열을 컨테이너(11) 내부로 분산시키는 구성으로, 인버터(12)는 그 작동 시 많은 열이 발생하고 열에 의해 작동 효율성이 떨어지므로 인버터(12) 주위에 송풍기(142)를 설치하여 인버터(12)에서 발생한 열을 빨리 분산시키게 된다.
상기 화재센서(143)는 상기 컨테이너(11) 내부 일측에 설치되어 화재 발생 여부를 센싱하는 구성으로, 상기 화재센서(143)에서 출력된 정보는 컨트롤러(16)를 통해 분산제어기(600)에 전송되게 된다.
상기 전원공급부(15)는 상기 컨테이너(11) 내부에 위치하는 인버터(12), 개폐기(13), 유지장치(14), 컨트롤러(16) 등의 작동을 위한 전원을 공급하는 구성이다.
상기 컨트롤러(16)는 분산제어기(600)와 정보를 교환하여 목적하는 공기량이 발생할 수 있도록 모터(200)에 공급되는 전원을 조절하는 구성으로, 통신부(161), 인버터모드부(162), 상용전원모드부(163), 인버터모드전환부(164), 상용전원모드전환부(165), 외란조절부(166), 유지부(167), 저장부(168), 제어부(169) 등을 포함한다.
상기 통신부(161)는 상기 분산제어기(600)와 공기량 조절에 관한 정보를 교환하는 구성이다.
상기 인버터모드부(162)는 상기 분산제어기(600)에서 출력된 정보에 따라 상기 인버터 장치(1)가 요구되는 모터(200)의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터(200)에 공급하도록 제어하는 구성으로, 우회개폐기(133)가 오프되고 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)가 온되어 있는 상태에서 상기 인버터(12)의 속도조절부(121)를 제어하여 모터(200)의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원이 상기 모터(200)에 공급되도록 한다.
상기 상용전원모드부(163)는 상기 분산제어기(600)에서 출력된 정보에 따라 상기 인버터 장치(1)가 상용전원을 상기 모터(200)에 공급하도록 제어하는 구성으로, 우회개폐기(133)가 온되고 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)가 오프되어 있는 상태에서 상용전원이 상기 모터(200)에 계속적으로 공급되도록 한다. 위와 같은 상태에서는 모터(200)가 풀로 가동되게 되므로, 상기 분산제어기(600)는 공기량조절장치(500)의 작동을 제어하여 공기이송로(400)의 개방정도를 조절하여 공기량을 조절하게 된다.
상기 인버터모드전환부(164)는 상기 인버터 장치(1)가 상용전원을 모터(200)에 공급하여 모터(200)가 가동 중인 상태에서, 상기 인버터 장치가(1)가 상용전원 대신 요구되는 모터(200)의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터(200)에 공급하여 모터(200)가 작동하는 상태로 변환되도록 제어하는 구성으로, 즉 모터(200)에 전원공급을 상용전원모드에서 인버터모드로 전환하는 구성이다. 상기 인버터모드전환부(164)는 확인모듈(164a), 투입모듈(164b), 동기화모듈(164c), 공급모듈(164d), 차단모듈(164e), 속도조절모듈(164f) 등을 포함한다. 상기 상용전원모드부(163)가 작동하여 공기량 조절이 상용전원모드에서 이루어지고 있는 상태에서 바로 상기 인버터모드부(162)를 작동시켜 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지도록, 우회개폐기(133)를 오프시키고 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)를 온시켜 상기 인버터(12)를 작동시키는 경우, 상용전원이 상기 모터(200)에 공급되지 않아도 상기 모터(200)는 회전이 진행되고 있어 유도 전류가 발생하므로, 상기 인버터(12)에서 출력되는 전원과 모터(200)가 회전함에 따라 생기는 유도 전류의 주파수가 달라져 인버터(12)가 쇼트되는 일이 발생하므로(쇼트가 발생되지 않도록 모터(200)가 완전히 정지한 후 인버터(12)를 발생시키는 것을 고려할 수 있으나 이는 플랜트를 정지시키는 것을 의미하므로 불가능함), 본 발명은 상기 인버터모드전환부(164)가 상용전원모드에서 인버터모드로 전환한 후 상기 인버터모드부(162)가 작동하여 모터의 속도 제어가 이루어지도록 한다.
상기 확인모듈(164a)은 공기량 조절이 상용전원모드에서 이루어지고 있는 상태에서 상기 분산제어기(600)가 인버터모드로 공기량을 조절하라는 신호를 출력한 경우 이를 확인하여 인버터모드전환신호를 출력한다.
상기 투입모듈(164b)은 상기 확인모듈(164a)에서 인버터모드전환신호가 출력된 경우 입력개폐기(131)를 온시켜 상기 인버터(12)에도 상용전원이 공급되도록 한다.
상기 동기화모듈(164c)은 상기 투입모듈(164b)의 제어에 따라 상용전원이 인버터(12)에 공급되면 상기 동기화부(122)를 작동시켜 인버터(12)에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상이 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 동일하게 되도록 하는 구성이다. 상기 동기화모듈(164c)에서 작동신호가 출력되면 상기 동기화부(122)는 도 10에 도시된 바와 같이 인버터(12)에서 출력되는 전원의 주파수를 순차적으로 높여 상용전원의 주파수와 동일하게 하고, 이후 전압과 위상을 조절하여 상기 인버터(12)에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 되도록 한다.
상기 공급모듈(164d)은 상기 동기화모듈(164c)의 제어에 따라 상기 인버터(12)에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 된 경우, 출력개폐기(132)를 온시켜 인버터(12)에서 출력된 전원이 모터(200)에 공급되도록 한다. 상기 공급모듈(164d)은 센서부(123)에서 출력되는 전원의 정보를 확인하여 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원이 동기화되었는지 확인하게 되며, 상기 공급모듈(164d)의 제어에 의해 상기 출력개폐기(132)가 온되므로, 주선로 및 우회선로를 통해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 모터(200)에 공급되게 된다.
상기 차단모듈(164e)은 상기 공급모듈(164d)의 제어에 의해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 함께 모터(200)에 공급되는 상태에서 우회개폐기(133)를 오프시켜 인버터에서 출력된 전원만 모터(200)에 공급되도록 한다.
상기 속도조절모듈(164f)은 상기 차단모듈(164e)의 제어에 따라 인버터(12)에서 출력된 전원만이 모터(200)에 공급되는 상태에서, 상기 속도조절부(121)를 제어하여 요구되는 모터의 속도에 맞추어 변경된 주파수를 가진 전원이 모터에 공급되도록 하고, 모터에 공급된 전원에 대한 정보를 분산제어기(600)에 실시간으로 출력되도록 한다. 상기 속도조절모듈(164f)에서 작동신호가 출력되면, 상기 속도조절부(121)는 도 10에 도시된 바와 같이 인버터(12)에서 출력되는 전원의 주파수를 순차적으로 낮추어 목표하는 주파수에 이르게 하며, 이때 모터(200)에 공급된 전원에 대한 정보는 분산제어기(600)에 실시간으로 출력되므로 분산제어기(600)는 모터(200)의 속도 감소에 맞추어 공기량조절장치(500)를 제어하여 공기이송로(400)가 더 개방되도록 한다.
상기 상용전원모드전환부(165)는 상기 인버터 장치가(1)가 요구되는 모터(200)의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터(200)에 공급하여 모터(200)가 작동하는 상태에서, 인버터 장치(1)가 상용전원을 모터(200)에 공급하여 모터(200)가 작동하는 상태로 변환되도록 제어하는 구성으로, 즉 모터(200)에 전원공급을 인버터모드에서 상용전원모드로 전환하는 구성이다. 상기 상용전원모드전환부(165)는 신호출력모듈(165a), 일치모듈(165b), 제공모듈(165c), 제거모듈(165d) 등을 포함한다. 인버터(12)의 점검이나 교체의 필요시 공기량 조절을 인버터모드에서 상용전원모드로 전환할 필요가 있는데, 상기 인버터모드부(162)가 작동하여 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 상태에서 바로 상기 상용전원모드부(163)를 작동시켜 공기량 조절이 상용전원모드에서 이루어지도록, 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)를 오프시키고 우회개폐기(133)를 온시켜 상기 모터(200)에 상용전원을 공급하는 경우, 급작스런 공기량 증가로 시스템에 장애가 발생할 수 있으므로, 본 발명은 상기 상용전원모드전환부(165)가 인버터모드에서 상용전원모드로 전환이 이루어지도록 한다.
상기 신호출력모듈(165a)은 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 상태에서 상기 분산제어기(600)가 상용전원모드로 전환하겠다는 신호를 출력한 경우 이를 확인하여 상용전원모드전환신호를 출력한다.
상기 일치모듈(165b)은 상기 신호출력모듈(165a)에서 상용전원모드전환신호가 출력된 경우, 상기 동기화부(122)를 작동시켜 인버터(12)에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상이 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 동일하게 되도록 하고, 인버터(12)에 의해 모터(200)에 공급된 전원에 대한 정보를 분산제어기(600)에 실시간으로 출력되도록 한다. 상기 일치모듈(165b)에서 작동신호가 출력되면, 상기 동기화부(122)는 도 11에 도시된 바와 같이 인버터(12)에서 출력되는 전원의 주파수를 순차적으로 높여 상용전원의 주파수와 동일하게 하고, 이후 전압과 위상을 조절하여 상기 인버터(12)에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 되도록 한다. 이때, 모터(200)에 공급된 전원에 대한 정보는 분산제어기(600)에 실시간으로 출력되므로 분산제어기(600)는 모터(200)의 속도 증가에 맞추어 공기량조절장치(500)를 제어하여 공기이송로(400)가 더 폐쇄도록 한다.
상기 제공모듈(165c)은 상기 일치모듈(155b)의 제어에 따라 상기 인버터(12)에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 된 경우, 우회개폐기(133)를 온시켜 상용전원이 모터(200)에 공급되도록 한다. 상기 제공모듈(165c)은 센서부(123)에서 출력되는 전원의 정보를 확인하여 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원이 동기화되었는지 확인하게 되며, 상기 제공모듈(165c)의 제어에 의해 상기 우회개폐기(133)가 온되므로, 주선로 및 우회선로를 통해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 모터(200)에 공급되게 된다.
상기 제거모듈(165d)은 상기 제공모듈(165c)의 제어에 의해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 함께 모터(200)에 공급되는 상태에서 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)를 오프시켜 우회선로(800)를 통해 상용전원만 모터(200)에 공급되도록 한다.
상기 외란조절부(166)는 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중인버터(12)의 작동이 정지되어, 상용전원모드로 전환시 발생할 수 있는 급격한 공기량 변동을 최소화하는 구성으로, 센싱확인모듈(166a), 조절전달모듈(166b), 산정모듈(166c), 개방모듈(166d) 등을 포함한다. 상기 인버터모드부(162)가 작동하여 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 상태 중 인버터(12)가 고장 등에 의해 정지되는 경우, 화력발전소의 가동 중단을 막기 위해 상용전원모드로 요구되는 공기량을 공급하여야 하는데, 인버터의 고장 즉시 상용전원을 공급하고 공기량조절장치를 작동시켜 상용전원모드로 공기량을 조절할 경우, 상용전원의 공급으로 인해 모터는 급격하게 속도가 증가하는데 반해 공기량조절장치(500)의 작동 속도는 상대적으로 느려, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 팬에 의해 발생하는 공기량이 공기량조절장치(500)가 작동하여 공기이송로를 폐쇄하여 감소시키는 공기량보다 월등히 많게 되어, 일정 시간 동안 요구되는 공기량보다 월등히 많은 공기량이 화력발전소의 버너에 공급되게 된다. 상기 버너에는 요구되는 공기량의 상하 일정 범위에서 공기가 공급되어야 하는데, 위와 같이 인버터모드에서 상용전원모드로 바로 전환할 경우 일시적으로 요구되는 공기량 범위를 벗어난 공기가 상기 버너에 공급되어 화력발전소의 작동에 문제를 일으키게 된다. 따라서, 본 발명은 외란방지부(166)가 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중 인버터(12)의 작동이 정지되어, 상용전원모드로 전환시 발생할 수 있는 급격한 공기량 변동을 최소화하여, 상기 버너에 요구되는 공기량 범위 내에서 공기가 공급되도록 한다.
상기 센싱확인모듈(166a)은 인버터(12)의 센서부(123)에서 출력되는 전원의 정보를 확인하여, 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중 인버터(12)의 작동이 정지하였는지 판단하는 구성으로, 상기 센서부(123)에서 전원 정보가 출력되지 않은 경우 인버터가 정지하였다는 정보를 출력하게 된다.
상기 조절전달모듈(166b)은 상기 센싱확인모듈(166b)에서 인버터 정지 정보가 출력된 경우, 입력개폐기(131) 및 출력개폐기(132)를 오프시켜 인버터(12)에 상용전원이 공급되지 않도록 하고, 인버터가 정지하였다는 정보를 분산제어기(600)에 전송되도록 한다. 상기 인버터 정지 정보를 수신받은 상기 분산제어기(600)는 도 12의 (b)의 도시된 바와 같이 바로 공기량조절장치(500)를 제어하여 요구되는 공기량에 맞추어 공기이송로가 더 폐쇄되도록 한다.
상기 산정모듈(166c)은 상기 센싱확인모듈(166b)에서 인버터 정지 정보가 출력된 경우, 요구되는 공기량의 범위(예컨대 요구되는 공기량의 상하 10%) 내에서 공기량 변동이 발생하도록, 상기 모터(200)에 상용전원을 공급할 시점을 결정하는 구성으로, 즉 인버터가 정지한 시점부터 상용전원을 공급할 시점까지의 지연시간(Td)이 결정되게 된다. 상기 지연시간은 저장부에 저장된 기설정 기준에 따라 산정되게 되며, 요구되는 공기량, 상용전원을 공급하여 모터를 구동시킴에 따른 팬의 속도, 공기량조절장치가 작동하여 공기이송로 폐쇄하는 속도를 고려하게 되며, 예컨대 팬의 속도가 급격하게 증가하고 공기이송로를 폐쇄하는 속도가 상대적으로 느린 경우 지연시간이 더 길어지게 된다.
상기 개방모듈(166d)은 상기 산정모듈(166c)에서 산정된 지연시간이 지난 후에 우회개폐기(133)을 온시켜 상기 모터(200)에 상용전원이 공급되도록 하는 구성이다. 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 인버터가 정지된 즉시 공기량조절장치(500)를 작동시켜 공기이송로가 더 폐쇄되도록 하고, 지연시간이 지난 후에 상용전원을 모터에 공급하여, 지연시간 동안에는 풍량이 감소하도록 하고 지연시간 후 팬속도가 최대로 되는 시점까지는 풍량이 증가하도록 하여, 즉 인버터 정지 즉시 상용전원을 공급하는 것이 아니라 산정된 지연시간이 지난 후에 상용전원을 모터에 공급함으로써 버너에 공급되는 풍량은 요구되는 공기량의 하한 범위 내로 공급되다가 요구되는 공기량의 상한 범위 내로 공급되도록 한다.
상기 유지부(167)는 상기 유지장치(14)의 작동을 제어하는 구성으로, 공조기(141)를 제어하여 온도와 습도를 유지하고, 송풍기(142)를 제어하여 공기를 순환시키며, 화재센서(143)에서 출력된 정보를 센싱하여 화재 발생시 그 정보를 분산제어기(600)에 전송한다. 상기 저장부(168)는 상기 인버터 장치(1)의 작동에 필요한 정보 및 상기 인버터 장치(1)에서 출력되는 정보를 저장한다. 상기 제어부(169)는 상기 인버터 장치(1)의 전체적인 작동을 제어하며 모터에의 전원공급을 제어하게 된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 인버터 장치(1)는 인버터(12)와 출력개폐기(132) 사이의 주선로(700) 상에 설치되어 인버터(12)에서 출력되는 전원에서 순환전류를 제거하는 리액터(17)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분산제어기(600)는 요구되는 공기량에 대한 정보를 컨테이너형 인버터 장치(1)에 전송하고 상기 컨테이너형 인버터 장치(1)가 상용전원의 공급시 공기량조절장치(500)를 제어하는 구성으로, 인버터 장치(1)와 정보를 송수신하는 송수신부(미도시), 사용자의 입력신호에 따라 요구되는 공기량에 대한 정보를 생성하여 인버터장치(1)에 전송되도록 하는 요청부(미도시), 상기 인버터 장치(1)에서 출력되는 전원 공급 정보에 따라 공기량조절장치(500)를 제어하여 공기이송로(400)의 개방 정도를 조절하는 조절부(미도시) 등을 포함한다. 상기 분산제어기(600)는 공기량 조절에 있어 종래와 같이 공기량조절장치(500)의 제어만을 수행하고, 인버터가 사용됨으로 인해 필요한 제어는 인버터 장치의 컨트롤러가 수행하므로, 기존 시스템의 제어 계통 변경을 최소화할 수 있게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 인버터 장치 11: 컨테이너 12: 인버터
13: 개폐기 14: 유지장치 15: 전원공급부
16: 컨트롤러 17: 리액터 111: 도어
121: 속도조절부 122: 동기화부 123: 센서부
131: 입력개폐기 132: 출력개폐기 133: 우회개폐기
141: 공조기 142: 송풍기 143: 화재센서
161: 통신부 162: 인버터모드부 163: 상용전원모드부
164: 인버터모드전환부 165: 상용전원모드전환부 166: 외란조절부
167: 유지부 168: 저장부 169: 제어부
164a: 확인모듈 164b: 투입모듈 164c: 동기화모듈
164d: 공급모듈 164e: 차단모듈 164f: 속도조절모듈
165a: 신호출력모듈 165b: 일치모듈 165c: 제공모듈
165d: 제거모듈 166a: 센싱확인모듈 166b: 조절전달부
166c: 산정모듈 166d: 개방모듈

Claims (7)

  1. 분전반과 모터 사이에 위치하여, 상용전원을 모터에 공급하거나, 상용전원의 주파수를 바꾸어 모터에 공급하여 모터의 속도를 조절하는 인버터 장치와; 상기 인버터 장치에서 공급되는 전원에 의해 구동하여 팬을 회전시키는 모터와; 상기 모터의 구동력에 의해 회전하여 공기를 유동시키는 팬과; 상기 팬과 연통된 공기이송로의 개방 정도를 조절하는 공기량조절장치와; 요구되는 공기량에 대한 정보를 인버터 장치에 전송하고 상기 인버터 장치가 모터에 공급하는 전원 정보에 따라 공기량조절장치를 제어하는 분산제어기;를 포함하며,
    상기 인버터 장치는 분전반과 모터를 연결하는 주선로 상에 설치되어 컨트롤러의 제어 하에 상용전원의 주파수를 변경하여 모터에 공급하는 인버터와, 분산제어기와 정보를 교환하여 목적하는 공기량이 발생할 수 있도록 모터에 공급되는 전원을 조절하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중 인버터의 작동이 정지되어, 상용전원모드로 전환시 발생할 수 있는 급격한 공기량 변동을 최소화하는 외란조절부를 포함하며,
    상기 인버터 장치는 컨트롤러의 제어 하에 분전반과 모터 사이의 선로를 개폐하여 인버터에 의해 출력된 전원 또는 상용전원이 모터에 공급되도록 하는 개폐기를 추가로 포함하고,
    상기 인버터는 상기 컨트롤러의 제어 신호에 따라 상용전원의 주파수를 변경하여 모터에 공급되도록 함으로써 모터의 속도를 조절하는 속도조절부와, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 공기량 조절을 위한 상용전원모드 및 인버터모드의 상호간의 절체시, 인버터에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상을 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 일치시키는 동기화부와, 상기 인버터에서 출력되는 전원을 센싱하여 출력하는 센서부를 포함하며,
    상기 개폐기는 분전반과 인버터 사이의 주선로에 위치하여 상기 컨트롤러의 제어 하에 작동하여 인버터 전단의 주선로를 개폐하는 입력개폐기와, 인버터와 모터 사이의 주선로에 위치하여 상기 컨트롤러의 제어 하에 작동하여 인버터 후단의 주선로를 개폐하는 출력개폐기와, 일단은 분전반과 입력개폐기 사이의 주선로에 연결되고 타단은 출력개폐기와 모터 사이의 주선로에 연결되는 우회선로 상에 위치하여 상기 컨트롤러의 제어 하에 작동하여 우회선로를 개폐하는 우회개폐기를 포함하고,
    상기 외란조절부는 인버터의 센서부에서 출력되는 전원의 정보를 확인하여, 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 중 인버터의 작동이 정지하였는지 판단하는 센싱확인모듈과, 상기 센싱확인모듈에서 인버터 정지 정보가 출력된 경우, 입력개폐기를 오프시켜 인버터에 상용전원이 공급되지 않도록 하고, 인버터가 정지하였다는 정보를 분산제어기에 전송되도록 하는 조절전달모듈과, 상기 센싱확인모듈에서 인버터 정지 정보가 출력된 경우, 요구되는 공기량의 일정 상하한 범위 내에서 공기량 변동이 발생하도록, 상기 모터에 상용전원을 공급할 시점을 결정하는 산정모듈과, 상기 산정모듈에서 산정된 지연시간이 지난 후에 우회개폐기를 온시켜 상기 모터에 상용전원이 공급되도록 하는 개방모듈을 포함하며,
    상기 인버터 정지 정보를 수신받은 상기 분산제어기는 바로 공기량조절장치를 제어하여 요구되는 공기량에 맞추어 공기이송로가 더 폐쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치를 이용한 에너지 절감 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산정모듈은 인버터가 정지한 시점부터 상용전원을 공급할 시점까지의 지연시간을 산정하며, 상기 지연시간은 요구되는 공기량, 상용전원을 공급하여 모터를 구동시킴에 따른 팬의 속도, 공기량조절장치가 작동하여 공기이송로 폐쇄하는 속도를 고려하여 결정되며,
    상기 지연시간 동안 공급되는 공기량은 감소하여 요구되는 공기량의 하한 범위 내로 공급되다가 지연시간이 지난 후 팬속도가 최대로 될때까지는 공급되는 공기량이 증가하여 요구되는 공기량의 상한 범위 내로 공급되는 것을 특징으로 하는 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 인버터 장치가 상용전원을 모터에 공급하여 모터가 가동 중인 상태에서, 상기 인버터 장치가 상용전원 대신 요구되는 모터의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터에 공급하여 모터가 작동하는 상태로 변환되도록 제어하는 인버터모드전환부와, 상기 인버터 장치가 요구되는 모터의 속도에 맞추어 주파수가 변환된 전원을 상기 모터에 공급하여 모터가 작동하는 상태에서, 인버터 장치가 상용전원을 모터에 공급하여 모터가 작동하는 상태로 변환되도록 제어하는 상용전원모드전환부와, 인버터 장치의 설정정보가 저장된 저장부를 추가로 포함하며,
    상기 인버터모드전환부는 공기량 조절이 상용전원모드에서 이루어지고 있는 상태에서 상기 분산제어기가 인버터모드로 공기량을 조절하라는 신호를 출력한 경우 이를 확인하여 인버터모드전환신호를 출력하는 확인모듈과, 상기 확인모듈에서 인버터모드전환신호가 출력된 경우 입력개폐기를 온시켜 상기 인버터에도 상용전원이 공급되도록 하는 투입모듈과, 상기 투입모듈의 제어에 따라 상용전원이 인버터에 공급되면 상기 동기화부를 작동시켜 인버터에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상이 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 동일하게 되도록 하는 동기화모듈과, 상기 동기화모듈의 제어에 따라 상기 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 된 경우, 출력개폐기를 온시켜 인버터에서 출력된 전원이 모터에 공급되도록 공급모듈과, 상기 공급모듈의 제어에 의해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 함께 모터에 공급되는 상태에서 우회개폐기를 오프시켜 인버터에서 출력된 전원만 모터에 공급되도록 하는 차단모듈과, 상기 차단모듈의 제어에 따라 인버터에서 출력된 전원만이 모터에 공급되는 상태에서, 상기 속도조절부를 제어하여 요구되는 모터의 속도에 맞추어 변경된 주파수를 가진 전원이 모터에 공급되도록 하고, 모터에 공급된 전원에 대한 정보를 분산제어기에 실시간으로 출력되도록 하는 속도조절모듈을 포함하고,
    상기 속도조절모듈에서 작동신호가 출력되면, 상기 속도조절부는 인버터에서 출력되는 전원의 주파수를 낮추어 목표하는 주파수에 이르게 하며, 이때 모터에 공급된 전원에 대한 정보는 분산제어기에 실시간으로 출력되므로 분산제어기는 모터의 속도 감소에 맞추어 공기량조절장치를 제어하여 공기이송로가 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상용전원모드전환부는 공기량 조절이 인버터모드에서 이루어지고 있는 상태에서 상기 분산제어기가 상용전원모드로 전환하겠다는 신호를 출력한 경우 이를 확인하여 상용전원모드전환신호를 출력하는 신호출력모듈과, 상기 신호출력모듈에서 상용전원모드전환신호가 출력된 경우, 상기 동기화부를 작동시켜 인버터에서 출력되는 전원의 주파수, 전압 및 위상이 상용전원의 주파수, 전압 및 위상과 동일하게 되도록 하고, 인버터에 의해 모터에 공급된 전원에 대한 정보를 분산제어기에 실시간으로 출력되도록 하는 일치모듈과, 상기 일치모듈의 제어에 따라 상기 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 된 경우, 우회개폐기를 온시켜 상용전원이 모터에 공급되도록 하는 제공모듈과, 상기 제공모듈의 제어에 의해 인버터에서 출력된 전원 및 상용전원이 함께 모터에 공급되는 상태에서 입력개폐기 및 출력개폐기를 오프시켜 우회선로를 통해 상용전원만 모터에 공급되도록 하는 제거모듈을 포함하며,
    상기 일치모듈에서 작동신호가 출력되면, 상기 동기화부는 인버터에서 출력되는 전원의 주파수를 순차적으로 높여 상용전원의 주파수와 동일하게 하고, 이후 전압과 위상을 조절하여 상기 인버터에서 출력되는 전원과 상용전원의 주파수, 전압 및 위상이 동일하게 되도록 하며, 이때 모터에 공급된 전원에 대한 정보는 분산제어기에 실시간으로 출력되므로 분산제어기는 모터의 속도 증가에 맞추어 공기량조절장치를 제어하여 공기이송로가 더 폐쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인버터 장치는 외형을 형성하며, 인버터, 개폐기 및 컨트롤러를 수용하는 컨테이너를 추가로 포함하며,
    상기 인버터 장치는 밀폐 방식의 일체형으로 형성되고, 상기 분전반 및 모터 각각에 케이블로 연결되며, 상기 분산제어기와 유선 또는 무선 통신을 수행하므로, 분진이 많이 발생하는 플랜트의 옥외에 설치하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 인버터 장치를 이용하는 에너지 절감 시스템.
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