KR19990046865A - 권상기속도제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하량에 따른 필요부하토크를 부하토크관측기를 통하여 추정하고 최적속도제어기에서 가능한 최대속도범위를 연산하여 약계자영역에서도 안정적인 최대속도제어가 가능하게 한 권상기속도제어장치에 관한 것으로, 외부속도지령과 최적속도제어기에서 출력되는 토크대비 속도 가능범위출력을 연산하여 실제운전속도지령을 출력하는 속도지령발생부; 상기 속도지령발생부로부터 온 실제운전속도지령과 상기 유도전동기의 속도정보로부터 산출된 속도편차를 비례적분등의 연산을 수행하여 토크지령신호를 출력하는 속도제어기; 상기 속도제어기에서 출력된 토크명령을 벡터연산알고리즘을 적용하여 벡터제어패턴을 생성하여 상기 유도전동기로 출력구동하는 인버터; 상기 인버터로부터 상기 유도전동기에 추정되는 신호와 상기 유도전동기의 속도정보를 받아 부하토크를 추정하는 부하토크관측기; 및 상기 부하토크관측기로부터 추정된 부하토크를 인가받아 미리 설정되어 있는 전동기 특성곡선으로부터 토크를 고려한 최대속도를 산출하여 상기 속도지령발생부로 인가하는 최적속도제어기를 포함하며, 이에 따라서 본 발명은 약계자영역에서도 안정적인 최대속도제어가 가능할 뿐만아니라, 권상기 운전상태에 따라 토크를 고려하여 최대속도로 권상/권하동작을 수행하므로 작업의 효율성을 기할 수 있다.

Description

권상기속도제어장치

본 발명은 수직부하가 작용하는 권상기의 제어장치에 관한 것으로, 특히 부하량에 따른 필요부하토크를 부하토크관측기를 통하여 추정하고 최적속도제어기에서 가능한 최대속도범위를 연산하여 약계자영역에서도 안정적인 최대속도제어를 가능하게 한 권상기속도제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 권상기는 권상/권하동작에 있어서 고속으로 운전하기 위해서 정격속도 이상으로 전동기를 제어하게 된다. 이를 약계자제어라고 하며, 이 약계자영역에서는 전동기 특성상 정출력영역으로서 도 1에서 보는 바와 같이 속도가 높아짐에 따라서 전동기 발생토크가 작아지게 된다. 특히, 부하량이 많은 상태에서 과도한 고속의 속도지령을 내면 토크가 부족하여 제어가 불가능해지고, 부하량이 작은 데 저속으로 운전하면 작업효율이 떨어지게 된다.

종래에는 권상기를 운전함에 있어서 부하하중을 고려한 제어기가 없이 단지 운전자의 경험과 감각에 의존하였다. 보다 구체적으로 설명하면, 운전자가 직접 눈으로 확인하여 부하하중이 클 때에는 저속으로 운전하고, 부하가 없을 때에만 정격속도 이상의 고속으로 운전하는 방식을 취하였다. 이렇게 운전자의 경험과 감각에 의존하여 속도지령을 인가하기 때문에 발생토크의 여유가 있어도 저속으로 운전하는 경우가 발생하고, 발생토크가 여유가 없는 데도 고속의 속도지령을 인가하여 대상물을 제대로 제어하지 못하여 권상 및 권하동작을 원활히 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 부하량에 따른 필요부하토크를 부하토크관측기를 통하여 추정하고 최적속도제어기에서 가능한 최대속도범위를 연산하여 약계자영역에서도 안정적인 최대속도제어를 가능케 한 권상기속도제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 전동기의 토크 대 속도의 특성곡선도,

도 2는 본 발명에 따른 권상기속도제어장치의 구성을 나타낸 블럭도.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 : 가산기 10 : 최적속도제어기

20 : 속도지령발생부 30 : 펄스제너레이터

31 : 유도전동기 40 : 속도제어기

50 : 인버터 60 : 부하토크관측기

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 권상기속도제어장치는 유도전동기를 구동제어하여 부하하중을 권상/권하하는 권상기에 있어서, 외부속도지령과 최적속도제어기에서 출력되는 토크대비 속도 가능범위출력을 연산하여 실제운전속도지령을 출력하는 속도지령발생부; 상기 속도지령발생부로부터 온 실제운전속도지령과 상기 유도전동기의 속도정보로부터 산출된 속도편차를 비례적분등의 연산을 수행하여 토크지령신호를 출력하는 속도제어기; 상기 속도제어기에서 출력된 토크명령을 벡터연산알고리즘을 적용하여 벡터제어패턴을 생성하여 상기 유도전동기로 출력구동하는 인버터; 상기 인버터로부터 상기 유도전동기에 출력되는 신호와 상기 유도전동기의 속도정보를 받아 부하토크를 추정하는 부하토크관측기; 및 상기 부하토크관측기로부터 추정된 부하토크를 인가받아 미리 설정되어 있는 전동기 특성곡선으로부터 토크를 고려한 최대속도를 산출하여 상기 속도지령발생부로 인가하는 최적속도제어기를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 권상기속도제어장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

본 발명은 외부속도지령(a)과 최적속도제어기(10)에서 출력되는 토크대비 속도 가능범위출력(b)을 연산하여 실제운전속도지령(c)을 출력하는 속도지령발생부(20)를 구비하고 있다. 또한, 속도지령발생부(20)에서 출력된 실제운전속도지령(c)과 펄스제너레이터(30)로부터 피드백속도(d)를 입력받아 연산함으로써 속도편차(e)를 출력하는 가산기(1)를 구비하고 있으며, 이와 같이 가산기(1)를 거쳐 출력된 속도편차(e)를 비례적분등의 연산을 수행하여 토크지령신호(f)를 출력하는 속도제어기(40)도 구비하고 있다. 속도제어기(40)에서 출력된 토크지령(f)은 구비된 인버터(50)에 인가된다. 인버터(50)는 토크지령(f)을 벡터연산알고리즘을 적용하여 벡터제어패턴(g)을 생성하여 유도전동기(31)로 출력한다. 이때, 유도전동기(31)로 인가되는 전압과 전류는 부하토크관측기(60)측에서 감시되어 부하토크관측기(60)는 이를 근거로 하여 부하토크(h)를 추정하게 된다. 추정된 부하토크(h)는 최적속도제어기(10)에 인가되어, 최적속도제어기(10)에 미리 설정되어 있는 전동기 특성곡선으로부터 토크를 고려한 최대속도를 산출하게 하는 근거가 된다.

이하부터는 본 발명의 동작에 대해 상세히 설명한다.

속도지령발생부(20)는 입력된 외부속도지령(a)과 최적속도제어기(10)에서 출력되는 토크대비 속도 가능범위출력(b)을 연산하여 실제운전속도지령(c)을 출력한다. 가산기(1)는 이 속도지령발생부(20)에서 출력된 실제운전속도지령(c)과 펄스제너레이터(30)로부터 피드백속도(d)를 입력받아 연산함으로써 속도편차(e)를 출력하게 된다. 이와 같이 가산기(1)를 거쳐 출력된 속도편차(e)를 속도제어기(40)는 비례적분등의 연산을 수행하여 토크지령신호(f)를 출력하여 인버터(50)에 인가한다. 그러면, 인버터(50)는 토크지령(f)을 벡터연산알고리즘을 적용하여 벡터제어패턴(g)을 생성하고 유도전동기(31)로 출력하여 유도전동기(31)를 구동하게 된다. 이때, 유도전동기(31)로 출력되는 전압과 전류는 부하토크관측기(60)측에서 감시되어 부하토크관측기(60)는 이를 근거로 하여 부하토크(h)를 추정하여 최적속도제어기(10)에 인가하여, 최적속도제어기(10)에 미리 설정되어 있는 전동기 특성곡선으로부터 토크를 고려한 최대속도를 산출하게 한다. 이와 같이 구동된 유도전동기(31)는 부하량의 정도에 따라 정격속도이상의 2배속 또는 3배속으로 권상/권하동작을 수행하여 운전의 효율을 높이게 된다. 이러한 제어는 부하량정보를 근거하고 있으므로 권상기가 안정적인 토크를 확보하면서 최대의 속도로 운전을 가능하게 한다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 권상기속도제어장치는 부하량에 따른 필요부하토크를 부하토크관측기를 통하여 추정하고 최적속도제어기에서 가능한 최대속도범위를 연산하여 약계자영역에서도 안정적인 최대속도제어가 가능하다. 이와 같이 본 발명은 권상기 운전상태에 따라 토크를 고려하여 최대속도로 권상/권하동작을 수행하므로 작업의 효율성을 기할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 유도전동기를 구동제어하여 부하하중을 권상/권하하는 권상기에 있어서,

   외부속도지령과 최적속도제어기에서 출력되는 토크대비 속도 가능범위출력을 연산하여 실제운전속도지령을 출력하는 속도지령발생부;

   상기 속도지령발생부로부터 온 실제운전속도지령과 상기 유도전동기의 속도정보로부터 산출된 속도편차를 비례적분등의 연산을 수행하여 토크지령신호를 출력하는 속도제어기;

   상기 속도제어기에서 출력된 토크명령을 벡터연산알고리즘을 적용하여 벡터제어패턴을 생성하여 상기 유도전동기로 출력구동하는 인버터;

   상기 인버터로부터 상기 유도전동기에 출력되는 신호와 상기 유도전동기의 속도정보를 받아 부하토크를 추정하는 부하토크관측기; 및

   상기 부하토크관측기로부터 추정된 부하토크를 인가받아 미리 설정되어 있는 전동기 특성곡선으로부터 토크를 고려한 최대속도를 산출하여 상기 속도지령발생부로 인가하는 최적속도제어기를 포함하는 권상기속도제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유도전동기는 그 속도정보를 출력하는 펄스제너레이터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 권상기속도제어장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 속도지령발생부에서 출력된 실제운전속도지령과 상기 펄스제너레이터로부터 피드백속도를 입력받아 연산함으로써 속도편차를 출력하여 상기 속도제어기에 인가하는 가산기를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 권상기속도제어장치.