KR102355369B1 - 데이터 취득 방법, 인버터 및 회전 전기 기기 - Google Patents

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Abstract

구성을 복잡하게 하는 일 없이 장치의 가동 상태를 관리하는 것이 가능한, 데이터 취득 방법, 인버터 및 회전 전기 기기를 제공한다. 그러기 위하여 동기 전동기를 제어하는 인버터에 의한 데이터 취득 방법이며, 인버터의 위치·속도 연산부가 동기 전동기와 인버터 간의 전류값으로부터 동기 전동기의 전기각을 산출하고, 해당 전기각의 정보와 동기하여 동기 전동기를 제어하기 위한 인버터 내에 있는 내부 데이터를 샘플링하여 전기각마다의 데이터를 취득한다.

Description

데이터 취득 방법, 인버터 및 회전 전기 기기
본 발명은 데이터 취득 방법, 인버터 및 회전 전기 기기에 관한 것이며, 특히 회전 전기 기기를 이용하여 구동되는, 주기성이 있는 동작을 행하는 기계 장치의 이상 검지에 관한 것이다.
회전 전기 기기를 이용하여 구동되는 기계 장치로서, 예를 들어 철강 플랜트의 압연기 등은, 고장에 의하여 정지하면 생산 라인 또는 플랜트 전체의 운전 정지를 일으킬 가능성이 있으며, 돌발적인 이상의 발생에 의한 설비 정지는 손해가 크다. 이 때문에, 설비 정지로 이어지는 고장이 발생하기 전에 이상을 검지하여 예방 보전을 행할 필요가 있으며, 고장이 발생하기 전에 이상 검지하는 다양한 기술이 있다.
일반적으로는, 대상으로 되는 기계 장치의 상태를 상세히 검출하기 위하여 다양한 센서류를 장착하고, 그들로부터 얻어지는 데이터를 상세히 분석하여 상태를 판정한다. 또한 이들 작업을 장기간에 걸쳐 계속함으로써 각 부의 상태의 경시 변화를 관리하여, 이상의 발생 전에 예방 보전을 행하고 있다.
통상, 이들 이상 검출 시스템은, 설비 기기와는 독립된 측정기와 전용의 분석 장치로 구성되기 때문에, 상시 감시가 필요한 중요 설비만을 대상으로 하고 있다.
본 기술분야의 배경기술로서, 예를 들어 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에는, 전기 기계 시스템의 복수의 전류 및/또는 전압 신호를 측정하는 수단과, 상기 전기 기계 시스템의 대상인 회전 샤프트의 각도 위치를 측정하는 수단, 또는 상기 전기 기계 시스템의 대상인 회전 샤프트의 디스크리트한 각도 위치의 값을 추정하는 수단과, 복수의 전류 및/또는 전압 신호를, 상기 회전 샤프트의 스케일링된 각변위에 동기시키는 수단과, 복수의 동기 전기 신호를, 상기 회전 샤프트의 각 완전한 회전에 대응하는 복수의 구간으로 분할하는 수단과, 몇몇 구간의 복수의 동기 전기 신호의 평균을 취하는 수단과, 평균 동기 전기 신호의 복수의 값으로부터 크기의 특성 데이터를 추출하고, 상기 크기의 추출된 특성 데이터와 제한값으로서 주어진 역치를 비교하는 수단과, 상기 제한값을 초과하는 경우에 경보를 유저에게 나타내는 수단을 구비하는 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 공표 제2014-516154호 공보
특허문헌 1은, 비동기의 유도 전동기로 구동하는 전기 기계 시스템을 대상으로 하여, 회전 샤프트의 각변위와 전동기의 전류, 전압 등 각종 전기 데이터를 관련짓고, 회전 샤프트의 각도를 복수의 범위로 분할하고 그 구간 내에서의 평균을 취하여 평균 동기 전기 신호를 구한 후 이들을 가공 분석함으로써 경보를 출력하는 방법을 제안하고 있지만, 전동기의 전류, 전압 및 회전 속도 등을, 각종 센서를 이용하여 데이터를 수집한 후 그들을 해석하기 위하여, 각종 센서류 및 상태 감시용 데이터의 해석 장치 등 새로운 기기를 설치할 필요가 있다. 또한 회전 샤프트의 각변위에 동기하여 전류나 전압 등의 각종 센서 데이터를 샘플링할 필요가 있으며, 이들은 고속으로 처리가 필요해지기 때문에 전용의 기기를 이용할 필요가 있다. 따라서 장치 구성이 복잡해져 고가로 된다는 점에 대하여 고려되어 있지 않았다.
따라서 구성을 복잡하게 하는 일 없이 장치의 가동 상태를 관리하는 기술이 요망된다.
본 발명은 상기 배경기술 및 과제를 감안하여, 그 일례를 들자면, 동기 전동기를 제어하는 인버터에 의한 데이터 취득 방법이며, 인버터의 위치·속도 연산부가 동기 전동기와 인버터 간의 전류값으로부터 동기 전동기의 전기각을 산출하고, 해당 전기각의 정보와 동기하여 동기 전동기를 제어하기 위한 인버터 내에 있는 내부 데이터를 샘플링하여 전기각마다의 데이터를 취득한다.
본 발명에 의하면, 최소한의 기기 구성으로 전기 기계 시스템의 예조 감시 수단을 제공하는 것이 가능한, 데이터 취득 방법, 인버터 및 회전 전기 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 실시예에 의한 회전 전기 기기 조립체를 이용한 전기 기계 시스템의 구성 블록이다.
도 2는 본 실시예에 의한 회전 전기 기기 조립체의 외관도이다.
도 3은 본 실시예에 의한 회전 전기 기기 조립체에서 레시프로 압축기를 구동하는 시스템 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 의한 레시프로 압축기의 압축 공정 1사이클의 토크 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시예에 의한 기계축 각도와 모터축 각도와 전기각의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시예에 의한 레시프로 압축기의 압축 공정 1사이클과 기계축 각도, 모터축 각도, 전기각의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 실시예에 의한 압축 공정 1사이클에서의 전기각과 샘플 데이터 수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 실시예에 의한 모니터 데이터 기억부(110)에 저장하는 동기 데이터의 샘플링과 그 저장 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 실시예에 의한 동기 샘플링 데이터의 예이며, 토크 특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시예에 의한 부하 기계의 1사이클의 각종 동기 샘플링 데이터의, 기계축 각도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 실시예에 의한 다른 회전 전기 기기 조립체를 이용한 전기 기계 시스템의 구성 블록이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.
실시예
도 1은, 본 실시예에 있어서의 회전 전기 기기를 이용한 전기 기계 시스템의 구성 블록이다. 또한 이후, 회전 전기 기기를 회전 전기 기기 조립체라 칭한다. 또한 도 1에 있어서, 파선으로 둘러싸인 부분이 회전 전기 기기 조립체(1)이며, 그 외관을 도 2에 나타낸다. 도 2에 있어서, 회전 전기 기기 조립체(1)는 내부에 영구 자석식 동기 전동기(3)와, 그것을 구동하는 인버터(2)를 내장하고 있다. 인버터(2)에는, 동기 전동기의 제어 장치인 동기 모터 제어 마이크로컴퓨터(10)와 가속도 센서(8)가 탑재되어 있다. 통상, 이들은, 기계 부품인 영구 자석식 동기 전동기(3)에 직접 고정시키기 위하여 충전제 등에 의하여 고정되어, 전동기의 운전에 수반하는 불필요한 공진이 발생하지 않도록 배려되어 있다. 이것에 의하여 전동기, 및 전동기의 축으로 고정된 전기 기계 시스템의 진동 정보가 직접 가속도 센서(8)에 전달되는 효과가 있다. 또한 회전 전기 기기 조립체(1)는 외부 통신 인터페이스(201)도 탑재하고 있어서, 동기 모터 제어 마이크로컴퓨터(10)와 외부의 기기의 상호 통신에 의한 각종 데이터의 수수를 가능하게 하고 있다.
이하, 도 1을 이용하여 본 실시예에 있어서의 전기 기계 시스템의 상세를 설명한다. 도 1에 있어서, 회전 전기 기기 조립체(1)는 내부에 컨버터(7), 인버터(2) 및 영구 자석식 동기 전동기(3)를 내장하며, 인버터(2)는 도시하지 않은 반도체 스위칭 소자와, 해당 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 제어 장치인 동기 모터 제어 마이크로컴퓨터(10)를 갖고, 명령값으로부터 PWM 제어 펄스를 생성하고 PWM 제어 펄스에 의하여 반도체 스위칭 소자를 온오프하여, 영구 자석식 동기 전동기(3)에 인가하는 전압을 제어하고 있다. 또한 회전 전기 기기 조립체(1)의 축 출력은 변속기(6)를 통하여 압축기 등의 기계 장치(5)를 구동하고 있다.
동기 모터 제어 마이크로컴퓨터(10)에서는, 속도 명령이나 토크 명령 등의 명령값을 생성하는 명령 생성부(103)로부터의 명령을 전압 명령 연산부(102)에서 전압 명령으로 변환한 후 d/q 변환부(104)를 경유하여 PWM 제어 펄스 생성부(101)에 의하여 PWM 신호를 생성하여 인버터(2)를 구동하고 있다.
또한 인버터(2) 내부의 전류 검출기(11)로부터의 순시 전류값을 이용하여, 위치·속도 연산부(105)에 의하여 영구 자석식 동기 전동기(3)의 축 위상각, 즉, 전기각을 산출하여 동기 제어를 행하고 있다.
본 실시예에서는, 영구 자석식 동기 전동기(3)의 구동에 있어서 축 위치 검출기를 이용하지 않고 전류 및 전압 정보로부터 자극 위치를 추정하여 제어하는 방식으로 하고 있다.
동기 모터 제어 마이크로컴퓨터(10)로 실시간으로, 내장하고 있는 영구 자석식 동기 전동기(3)의 전기각을 추정하여 제어하고 있는 점에서, 제어상의 가상적인 동기 전동기의 모델이 존재하고 있다. 이 모델과 실제의 영구 자석식 동기 전동기(3)의 위상차가 항시 0으로 되도록 제어하고 있기 때문에, 가상적인 동기기의 모델이 영구 자석식 동기 전동기(3)를 거의 정확히 재현하고 있다. 가상적인 모델과 실제의 동기 전동기의 위상차가 커지면 동기 벗어남으로 되어, 동기기의 제어는 불능으로 되어 제어가 정지한다. 따라서 정상적으로 운전 중에는 가상적인 모델이 거의 정확히 실제의 영구 자석식 동기 전동기(3)의 상태를 나타내고 있게 된다.
또한 동기기인 점에서 비동기 유도 전동기와 같은 미끄럼이 없으므로, 구동하는 기계 장치의 축 위상과 제어상의 가상적인 모델의 위상은 항시 동기하고 있다.
이 때문에 제어상의 전기각은 기계 장치(5)의 축 위상과 관계짓는 것이 가능하며, 이 점에서 동기 모터 제어 마이크로컴퓨터(10)는, 제어하고 있는 전기각으로서 기계 장치(5)의 축 위상을 관리하는 것이 가능하다.
구체적으로는 위치·속도 연산부(105)의 전기각의 정보를 전기각 카운터(109)에 입력하여 전기각 동기 샘플링 처리부(108)에 동기 데이터 샘플링의 트리거 신호를 생성한다.
전기각 동기 샘플링 처리부(108)는, 동기 전동기를 구동하기 위한 각종 내부 데이터 및 가속도 센서로부터의 데이터를 트리거 신호로 샘플링한 후, 모니터 데이터 기억부(110)에 저장하여 기억한다.
기계 시스템의 동작 주기 1사이클분의 동기 모니터 데이터의 샘플링이 완료되면 이들 데이터를 이상 판정 처리부(111)에서 판정하여, 이상으로 판단한 경우에는 상위 전송 처리부(112)를 통하여 상위 제어 장치에 동기 데이터를 전송한다. 또한 정기적으로 동기 데이터를 상위 제어 장치에 전송하고 상위 제어 장치측에서 이상 판정하는 처리로 해도 된다.
기계 장치(5)의 동작 주기가 불명 또는 부정기 등의 경우에는 기계 장치(5)에, 동기 검출기(9) 등에 의한 원점 펄스 출력을 전기각 카운터(109)에 입력함으로써, 동기 데이터 샘플링의 트리거 개시와 기계 장치의 원점을 맞추는 것도 가능하다.
동기 샘플링의 대상으로 되는 데이터는, 토크 전류, 직류 전압, 각속도, 각 축 가속도, 또한 도시하지 않은 온도 센서에 의한 온도 변화 등이 있다.
다음으로, 기계 장치의 동작 1사이클 분에 상당하는 전기각의 간격 및 샘플링 데이터 수와의 관계, 또한 동기 전동기의 제어를 실행하면서 이들 대량의 동기 데이터를 샘플링하는 방법을, 레시프로 압축기의 예를 이용하여 설명한다.
도 3은, 회전 전기 기기 조립체(1)에서, 예를 들어 10:1의 변속기(감속기)(6)를 통하여 레시프로 압축기(301)를 구동하는 시스템 구성도이다. 회전 전기 기기 조립체(1)는, 예를 들어 내부에, 극쌍수가 4이고 정격 회전수가 3,600rpm인 영구 자석식 동기 전동기를 탑재하고 있다. 도 3에 있어서, 영구 자석식 동기 전동기의 전동기축(302)에 연결한 드라이브 기어(303)와 그에 맞물리는 드리븐 기어(304)에 의하여, 드리븐 기어(304)에 연결된 기계축(305)은 감속되어 전동기축(302)의 회전수의 10분의 1로 기계축(305)이 회전한다. 그리고 레시프로 압축기(301)는, 기계축(305)이 1회전하면 압축 공정 1사이클로 되는 단기통 피스톤식의 압축기이다.
도 4에, 레시프로 압축기의 기계축 1회전, 즉, 압축 공정 1사이클의 토크 특성(401)을 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이 크게 4가지 동작 공정 A 내지 D가 있으며, 기계축(305)의 회전마다 이 동작을 반복하는, 주기성이 있는 부하이다.
도 5에, 레시프로 압축기의 기계축(305)의 각도인 기계축 각도(501)와 회전 전기 기기 조립체의 전동기축(302)의 각도, 즉, 모터축 각도(502) 및 동기 전동기제어의 전기각(503)의 관계를 나타낸다. 본 실시예에서는 전기각 10°마다 데이터를 샘플링하는 것으로 한다. 그 때문에 전기각(503)의 360°에서는 10°도마다 합계 36점의 샘플링으로 된다. 또한 극, 극쌍수 4의 전동기이므로 회전 전기 기기 조립체의 모터축 각도(502)의 360°는 전기각의 1440°에 상당한다. 그 때문에 모터축 각도 360°에서의 샘플링 수는 2.5°마다 144점으로 된다. 또한 10:1의 감속기를 통하여 레시프로 압축기를 구동하므로 레시프로 압축기의 기계축 각도 360°에서의 샘플링 수는 0.25°마다 합계 1,440점으로 된다. 따라서 기계 장치의 기계축 각도에 대하여 0.25°마다 각종 동기 모니터 데이터가 얻어지는 점에서, 매우 상세한 기계 장치의 상황 파악이 가능하다.
도 6에, 레시프로 압축기의 동작 1사이클과 기계축 각도, 모터축 각도, 전기각의 관계를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 압축기의 동작 1사이클, 즉, 기계축의 1회전으로 회전 전기 기기 조립체의 모터축 각도는 10회전으로 되고 전기각에서는 40회전으로 된다. 즉, 레시프로 압축기의 기계축 1회전은 전기각 14,400°에 상당한다. 전기각 10°마다 샘플링하는 경우, 레시프로 압축기의 동작 1사이클에서의 샘플링 수는 36×40=1,440점으로 된다.
여기서 각종 데이터의 샘플링은 동기 전동기 제어 마이크로컴퓨터의 전동기 제어 처리 중에서 실행할 필요가 있지만, 전기각 10°마다의 샘플링에서는 주기가 짧아지기 때문에 본래의 전동기 동기 제어에 제어 지연 등의 영향이 나타난다. 특히 전기각의 간격을 10°에서 1°로 하는 등의 경우에는, 샘플링 처리의 부하가 무거워져 정상적인 동기 제어를 속행하지 못하는 상태가 상정된다. 이 문제에 대하여 본 실시예에서는, 레시프로 압축기의 동작 등과 같이 기계 장치의 동작에 반복 주기성이 있음에 착안하여, 한 번에 전기각 10°마다 동기 데이터로서 샘플링해 가는 것이 아니라 전기각 1회전 360°마다 1점씩 샘플링하는 것으로 하였다.
도 7은, 압축 공정 1사이클에서의 전기각과 샘플 데이터 수의 관계를 나타낸 도면이다.
즉, 전기각 10°마다 1,440점의 데이터를 샘플링하기 위해서는 전기각으로 1440×360=518,400°(전기각).
모터축 각도로 환산하면 518,400/4=129,600°로 된다.
또한 10:1의 감속기를 통하여 레시프로 압축기를 구동하고 있으므로, 기계축 각도는 129,600/10=12,960°.
기계축 회전수는 12,960/360=36회전.
따라서 레시프로 압축기의 36회전, 즉, 압축 공정 36사이클로 상기 1440점의 동기 샘플링이 완료되게 된다.
회전 전기 기기 조립체가 정격인 3,600rpm으로 운전되고 있는 경우, 1,440점의 샘플링에 걸리는 시간은 (36*10)/3600=0.1min=6sec로 되어서, 6초 간에 1,440점의 샘플링이 완료된다.
따라서 3,600rpm으로 운전하고 있는 경우의 샘플링 주기는 1,440/6=240㎐로 되며, 예를 들어 가속도 센서의 출력 데이터 레이트의 최댓값 400㎐에 대하여 충분히 작은 값으로 됨을 알 수 있다. 마찬가지로 각종 센서 출력을 AD 변환하는 시간에 대해서도 충분한 인터벌을 마련하는 것이 가능하다. 이와 같이, 기계 장치의 반복 주기성이 있음을 이용함으로써 시분할로 필요한 데이터 수를 샘플링할 수 있다.
도 8은, 도 1에 있어서의 모니터 데이터 기억부(110)에 저장하는 동기 데이터의 샘플링과 그 저장 방법을 나타내는 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 모니터 항목의 수만큼 데이터 테이블을 갖고, 기계 장치의 주기 특성을 미리 가미하여, 모터 제어 위상에 동기하여 각각의 모니터 항목을 전기각에서의 데이터 샘플링으로 한다. 모니터 항목으로서는 X, Y, Z의 3축의 가속도나 토크값 등이 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 종래, 예를 들어 진동 센서의 데이터를 대량으로 샘플링한 후, 그들을 FFT 해석함으로써 주파수 성분을 추출하여 이상 발생 부위를 추정하고 있었던 데 비해(반해), 모터 제어 위상에 동기하여 전기각에서의 데이터 샘플링을 함으로써, FFT 해석 없이 이상 부위의 추정과 검지를 가능하게 한다.
도 9는, 본 실시예에 의한 동기 샘플링 데이터의 예이며, 기계 동작 1사이클에 있어서의 기계축 각도, 모터축 각도, 전기각과, 모니터 항목인 X, Y, Z의 3축의 가속도의 관계를 나타낸다. 또한 백색 화살표는 각 각도에 있어서의 1회전(360°)을 나타내고 있다.
도 10은, 부하 기계의 1사이클의 각종 동기 샘플링 데이터의 기계축 각도와의 관계를 나타내는 도면이며, 부하 기계의 1사이클의 샘플링 데이터의 거동 이미지를 나타낸다. 도 10에 있어서, 부하 기계는, 공정 A 내지 D를 1사이클로 행하고, 이 동작을 기계축의 1회전마다 반복하는 주기성을 갖는 부하이다. 그리고 샘플 항목으로서 가속도 X, Y, Z와 토크 T를 샘플링한다.
부하 기계를 구동하는 전동기는 동기기여서 미끄럼이 없으므로, 구동하는 기계 장치의 기계축 위상과 모터 제어의 위상은 항시 동기하고 있다. 이 때문에, 제어상의 전기각은 기계 장치의 기계축 위상과 관계짓는 것이 가능하며, 이 점에서 동기 전동기 제어 마이크로컴퓨터는 제어하고 있는 전기각마다의 데이터를 샘플링함으로써, 예를 들어 기계 장치의 진동 정보를, 인버터에 탑재되어 있는 가속도 센서로부터 입수할 수 있어서, 기계 장치의 이상 부위의 추정과 검지를 가능하게 할 수 있다.
또한 우발적인 노이즈 정보를 배제하기 위하여, 샘플링한 데이터를 평균화함으로써, 정상 패턴과 비교하여 이상 부위의 추정과 검지를 행해도 된다.
또한 샘플링 데이터는 주기성이 있으므로, 전기각 1회전마다 1점씩 샘플링하는 것이 가능하며, 시분할로 각종 동기 데이터의 축적이 가능하다.
또한 가속도 센서 없이도 인버터 내부의 전류 검출부에 의한 토크 전류 등의 부하의 변화, 온도 등을 검출 가능하다.
본 실시예에서는 단기통의 압축기를 예로 들었지만, 전동기에 장착되는 애플리케이션은 이에 한정되는 것은 아니다. 임펠러를 단 펌프 장치여도 되고, 스크류 압축기나 스크롤 압축기 등이어도 된다. 어느 애플리케이션에 있어서도 1사이클이란, 애플리케이션측의 상태가 전동기가 회전을 시작하는 초기의 상태와 동일한 상태로 되기까지를 1사이클로 하고 있다. 펌프나 팬 등이면, 임펠러가 1회전하여 동일한 위치로 되기까지가 1사이클이고, 스크롤 압축기이면, 선회 스크롤의 위치가 동작 개시 시의 위치까지 되돌아왔을 때가 1사이클이라고 생각한다. 달리 말하면, 애플리케이션측의 기계축 1회전이 1사이클에 상당한다.
또한 본 실시예에서는, 도 1과 같이 샘플링 처리를 모두 회전 전기 기기 내에서 실행하는 경우를 설명하였지만, 예를 들어 도 11과 같이 전기각 동기 샘플링 처리부(108), 모니터 데이터 기억부(110), 이상 판정 처리부(111) 등의 일부의 기능이 네트워크를 통하여 회전 전기 기기 조립체(1)의 외부에서 실행되는 구성으로해도 된다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 회전 전기 기기 조립체의 동기 전동기에 의하여 구동되어, 주기성이 있는 동작을 행하는 기계 장치의 축 위상에 동기한 각종 데이터를 샘플링하는 것이 가능해진다. 즉, 기계 장치를 구동하는 회전 전기 기기 조립체로 하여금 데이터 로거의 기능을 갖게 함으로써, 기계 장치의 예조 감시를 목적으로 한 전류 센서, 전압 센서, 가속도 센서 등의 검출기류나 그들의 데이터를 해석하는 전용의 처리 장치 등을 마련하지 않고, 또한 그들의 데이터 해석 장치를 마련하는 일 없이 기계 장치의 회전축의 위상에 동기한 상태 감시용의 각종 데이터를 기계 장치의 동작 1주기 분을 샘플링하는 것이 가능해져, 최소한의 기기 구성으로 전기 기계 시스템의 예조 감시 수단을 제공하는 것이 가능해진다.
또한 회전 전기 기기 조립체는, 기계 장치를 구동하는 용도뿐 아니라 재생 가능 에너지의 동력 변환 기계로서의 수차, 풍차 등과 조합한 발전 용도에서도 적용 가능하며, 마찬가지로 이들 발전 시스템의 고장 예조 감시를 가능하게 한다.
1: 회전 전기 기기 조립체
2: 인버터
3: 영구 자석식 동기 전동기
4: 전원
5: 기계 장치
6: 변속기
7: 컨버터
8: 가속도 센서
9: 동기 검출기
10: 동기 모터 제어 마이크로컴퓨터
11: 전류 검출기
101: PWM 제어 펄스 생성부
102: 전압 명령 연산부
103: 명령 생성부
104: d/q 변환부
105: 위치·속도 연산부
106: 전류 검출부
107: 전동기 제어용 데이터
108: 전기각 동기 샘플링 처리부
109: 전기각 카운터
110: 모니터 데이터 기억부
111: 이상 판정 처리부
112: 상위 전송 처리부
201: 외부 통신 인터페이스
301: 레시프로 압축기
302: 전동기축
303: 드라이브 기어
304: 드리븐 기어
305: 기계축
401: 토크 특성
501: 기계축 각도
502: 모터축 각도
503: 전기각

Claims (10)

  1. 동기 전동기를 제어하는 인버터에 의한 데이터 취득 방법이며,
    상기 인버터의 위치·속도 연산부가 상기 동기 전동기와 상기 인버터 간의 전류값으로부터 상기 동기 전동기의 전기각을 산출하고,
    해당 전기각의 정보와 동기하여 상기 동기 전동기를 제어하기 위한 상기 인버터 내에 있는 동기 샘플링의 대상으로 되는 내부 데이터를 샘플링하여 상기 전기각마다의 동기 모니터 데이터를 취득하고,
    해당 인버터로 제어하는 상기 동기 전동기가 구동하는 기계 장치의 동기 검출기로부터의 원점 펄스 신호를 상기 인버터의 전기각 카운터에 입력하여, 상기 동기 모니터 데이터의 트리거 개시와 기계 장치의 원점을 맞추는 것을 특징으로 하는 데이터 취득 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동기 전동기는 가속도 센서를 갖고,
    상기 가속도 센서로부터의 외부 데이터를 상기 전기각의 정보와 동기하여 샘플링하여 상기 외부 데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 데이터 취득 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샘플링은, 상기 전기각이 360°마다 행하는 것을 특징으로 하는 데이터 취득 방법.
  4. 삭제
  5. 동기 전동기를 제어하는 인버터이며,
    해당 인버터는, 반도체 스위칭 소자와, 해당 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 제어 장치와 전류 검출부를 갖고,
    상기 제어 장치는, 명령값을 생성하는 명령 생성부와, 해당 명령 생성부로부터의 명령에 의하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 제어 펄스 생성부와,
    상기 전류 검출부로부터의 전류값을 이용하여 상기 동기 전동기의 전기각을 추정하는 위치·속도 연산부와,
    해당 위치·속도 연산부로부터 전기각의 정보를 수취하여 전기각 동기 샘플링 처리부에 트리거 신호를 출력하는 전기각 카운터와,
    해당 전기각 카운터로부터의 출력을 트리거 신호로 하여 데이터를 샘플링하여 동기 모니터 데이터로서 출력하는 전기각 동기 샘플링 처리부와,
    해당 동기 모니터 데이터를 기억하는 모니터 데이터 기억부와,
    해당 인버터로 제어하는 상기 동기 전동기가 구동하는 기계 장치의 동작 주기 1사이클분의 상기 동기 모니터 데이터의 샘플링이 완료되면 이들 데이터의 이상을 판정하는 이상 판정 처리부와,
    해당 이상 판정 처리부에서 이상으로 판단한 경우에는 상위 제어 장치에 상기 동기 모니터 데이터를 전송하는 상위 전송 처리부를 갖는 것을 특징으로 하는 인버터.
  6. 동기 전동기를 제어하는 인버터이며,
    해당 인버터는, 반도체 스위칭 소자와, 해당 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 제어 장치와 전류 검출부를 갖고,
    상기 제어 장치는, 명령값을 생성하는 명령 생성부와, 해당 명령 생성부로부터의 명령에 의하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 제어 펄스 생성부와,
    상기 전류 검출부로부터의 전류값을 이용하여 상기 동기 전동기의 전기각을 추정하는 위치·속도 연산부와,
    해당 위치·속도 연산부로부터 전기각의 정보를 수취하여 전기각 동기 샘플링 처리부에 트리거 신호를 출력하는 전기각 카운터와,
    해당 전기각 카운터로부터의 출력을 트리거 신호로 하여 데이터를 샘플링하여 동기 모니터 데이터로서 출력하는 전기각 동기 샘플링 처리부와,
    해당 동기 모니터 데이터를 기억하는 모니터 데이터 기억부와,
    해당 인버터로 제어하는 상기 동기 전동기가 구동하는 기계 장치의 동작 주기 1사이클분의 상기 동기 모니터 데이터의 샘플링이 완료되면 이들 데이터를 정기적으로 상위 장치에 전송하는 상위 전송 처리부를 갖는 것을 특징으로 하는 인버터.
  7. 동기 전동기를 제어하는 인버터이며,
    해당 인버터는, 반도체 스위칭 소자와, 해당 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 제어 장치와 전류 검출부를 갖고,
    상기 제어 장치는, 명령값을 생성하는 명령 생성부와, 해당 명령 생성부로부터의 명령에 의하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 제어 펄스 생성부와,
    상기 전류 검출부로부터의 전류값을 이용하여 상기 동기 전동기의 전기각을 추정하는 위치·속도 연산부와,
    해당 위치·속도 연산부로부터 전기각의 정보를 수취하여 전기각 동기 샘플링 처리부에 트리거 신호를 출력하는 전기각 카운터와,
    해당 전기각 카운터로부터의 출력을 트리거 신호로 하여 데이터를 샘플링하여 동기 모니터 데이터로서 출력하는 전기각 동기 샘플링 처리부와,
    해당 동기 모니터 데이터를 기억하는 모니터 데이터 기억부를 갖고,
    상기 인버터는 가속도 센서를 갖고,
    전기각 동기 샘플링 처리부는 상기 가속도 센서로부터의 데이터를, 상기 전기각 카운터의 출력을 트리거 신호로 하여 샘플링하여 동기 모니터 데이터로서 출력하고,
    상기 모니터 데이터 기억부에 축적하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  8. 동기 전동기를 제어하는 인버터이며,
    해당 인버터는, 반도체 스위칭 소자와, 해당 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 제어 장치와 전류 검출부를 갖고,
    상기 제어 장치는, 명령값을 생성하는 명령 생성부와, 해당 명령 생성부로부터의 명령에 의하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 제어 펄스 생성부와,
    상기 전류 검출부로부터의 전류값을 이용하여 상기 동기 전동기의 전기각을 추정하는 위치·속도 연산부와,
    해당 위치·속도 연산부로부터 전기각의 정보를 수취하여 전기각 동기 샘플링 처리부에 트리거 신호를 출력하는 전기각 카운터와,
    해당 전기각 카운터로부터의 출력을 트리거 신호로 하여 데이터를 샘플링하여 동기 모니터 데이터로서 출력하는 전기각 동기 샘플링 처리부와,
    해당 동기 모니터 데이터를 기억하는 모니터 데이터 기억부를 갖고,
    해당 인버터로 제어하는 상기 동기 전동기가 구동하는 기계 장치의 동기 검출기로부터의 원점 펄스 신호를 상기 전기각 카운터에 입력하여, 상기 동기 모니터 데이터의 트리거 개시와 기계 장치의 원점을 맞추는 것을 특징으로 하는 인버터.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전기각 동기 샘플링 처리부는 상기 샘플링을, 상기 전기각이 360°마다 행하는 것을 특징으로 하는 인버터.
  10. 동기 전동기와,
    상기 동기 전동기를 제어하는 인버터를 구비하고,
    해당 인버터는, 반도체 스위칭 소자와, 해당 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 제어 장치와 전류 검출부를 갖고,
    상기 제어 장치는, 명령값을 생성하는 명령 생성부와, 해당 명령 생성부로부터의 명령에 의하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 제어 펄스 생성부와,
    상기 전류 검출부로부터의 전류값을 이용하여 상기 동기 전동기의 전기각을 추정하는 위치·속도 연산부와,
    해당 위치·속도 연산부로부터 전기각의 정보를 수취하여 전기각 동기 샘플링 처리부에 출력하는 전기각 카운터와,
    해당 전기각 카운터의 출력을 트리거 신호로 하여 데이터를 샘플링하여 동기 모니터 데이터로서 출력하는 전기각 동기 샘플링 처리부와,
    해당 동기 모니터 데이터를 기억하는 모니터 데이터 기억부를 갖고,
    해당 인버터로 제어하는 상기 동기 전동기가 구동하는 기계 장치의 동기 검출기로부터의 원점 펄스 신호를 상기 전기각 카운터에 입력하여, 상기 동기 모니터 데이터의 트리거 개시와 기계 장치의 원점을 맞추는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기기.
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