KR200380947Y1

KR200380947Y1 - Multi-stage motor drive control method and its control apparatus of an inverter-converting type

Info

Publication number: KR200380947Y1
Application number: KR20-2005-0000938U
Authority: KR
Inventors: 김삼원
Original assignee: 김삼원
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

본 고안은, RPM 제어방식인 1대의 인버터로 인버터 제어방식인 여러 대의 인버터와 같은 역할을 하도록 구성한 방식으로, RPM 제어방식의 문제점과 인버터 제어방식의 문제점을 한꺼번에 해결할 수 있는 인버터 절환형 다단 모터 구동장치를 제공한다. 그 다단 모터 구동제어방법은, 직결단계에서는 인버터(3)에 의해 제어되는 상기 하나의 모터(M1,M2,M3,…Mn)가 부하의 변동으로 인버터(3)에 의해 제어될 수 있는 인버터제어범위의 허용상한치에 도달한 때에 그 인버터(3)에 의해 제어되는 하나의 모터(M1,M2,M3,…Mn)를 상용 전원라인(L2)에 연결시키며; 부하의 변동으로 인버터(3)에 의해 제어되는 상기 하나의 모터(M1,M2,M3,…Mn)가 인버터제어범위의 허용하한치의 이하로 되는 때에 그 인버터(3)에 연결된 하나의 모터(M1,M2,M3,…Mn)와 상용 전원라인(L2)에 직결되어 운전 중인 모터(M1,M2,M3,…Mn)중에서 가장 오래 운전한 모터를 정지시키는 정지단계; 및 상기 정지단계에서 인버터(3)에 연결된 하나의 모터(M1,M2,M3,…Mn)가 정지된 때와 상기 직결단계 후, 다단 모터(M1,M2,M3,…Mn)의 피로도를 최저로 하여 운전할 수 있도록 운전이 정지된 모터(M1,M2,M3,…Mn)중에서 가장 오래 운전이 정지된 모터(M1,M2,M3,…Mn)에 인버터(3)를 연결시키는 인버터연결변경단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.The present invention is composed of one inverter that is an RPM control method and configured to play the same role as several inverters that are inverter control methods, and an inverter switch type multi-stage motor drive capable of solving the problems of the RPM control method and the inverter control method at once. Provide the device. In the multi-stage motor drive control method, the inverter control in which the one motor (M1, M2, M3, ... Mn) controlled by the inverter 3 can be controlled by the inverter 3 with the change of load in the direct connection step. When the upper limit of the range is reached, one motor M1, M2, M3, ... Mn controlled by the inverter 3 is connected to the commercial power supply line L2; One motor M1 connected to the inverter 3 when the one motor M1, M2, M3, ... Mn controlled by the inverter 3 becomes below the lower limit of the inverter control range due to the change of the load. A stop step of stopping the motor which has been operated the longest among the motors M1, M2, M3, ... Mn that are directly connected to the M2, M3, ... Mn and the commercial power line L2; And minimizing the fatigue of the multi-stage motors M1, M2, M3, ... Mn when one motor M1, M2, M3, ... Mn connected to the inverter 3 is stopped in the stop step and after the direct connection step. Inverter connection change step of connecting the inverter 3 to the motors M1, M2, M3, ... Mn, which have been stopped for the longest time, among the motors M1, M2, M3, ... Mn that have been stopped for operation. Characterized in that comprises a.

Description

Multi-stage motor drive control method and its control apparatus of an inverter-converting type}

본 고안은, 인버터 절환형 다단 모터 구동장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 부하의 변동에 무관하게 일정하고도 균일한 출력을 유지할 수 있고, 설비비용 및 에너지의 절감을 도모할 수 있으며, 모터의 피로도를 최소화 시킬 수 있는 인버터 절환형 다단 모터 구동장치에 관한 것이며, 특히, 부스터 펌프 시스템에 적용할 경우, 압력탱크의 용량을 작게 하여 설치 공간을 최소화할 수 있으며, 부하의 변동에 무관하게 일정하고도 균일한 급수압을 유지할 수 있게 된다.The present invention relates to an inverter switching type multi-stage motor drive device, and more particularly, it is possible to maintain a constant and uniform output regardless of load fluctuations, and to reduce equipment cost and energy, The present invention relates to an inverter switching type multi-stage motor driving device that can minimize fatigue, and especially when applied to a booster pump system, it is possible to minimize the installation space by reducing the capacity of the pressure tank and to maintain a constant regardless of load fluctuations. It is also possible to maintain a uniform water supply pressure.

다단 모터의 채용일예로서 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템 및 그 제어방법(inverter selection type booster pump system and its control method)을 예로 들면, 다음과 같다.As an example of employing a multi-stage motor, an inverter switching type booster pump system and a control method thereof are as follows.

즉, 기존의 공동주택은 옥상에 물탱크를 설치하고 하향식으로 각 가정에 공급하는 고가수조 방식을 주로 사용하였으나, 최근 수질 오염 및 물의 사용량 변화에 따른 수압의 불균일 등의 이유로 옥상에 물탱크를 설치하지 않고 각 가정에 직접 공급하는 급수 방식을 많이 채용하고 있다.In other words, the existing multi-unit housing mainly used a high water tank system that installed water tanks on the rooftop and supplied them to the top-down house, but recently installed water tanks on the rooftop due to water pollution and uneven water pressure due to changes in water usage. Instead, they use a lot of water supply systems to supply their homes directly.

이와 같이 직접 공급하는 급수 방식을 펌프 직송방식이라 하고 여러 대의 펌프(2대 이상)를 직렬 또는 병렬 운전하여 급수부하 변동에 대해 일정한 압력을 계속 유지하도록 하는 설비를 부스터 펌프 시스템(booster pump system)이라 한다.The water supply system that supplies this directly is called a pump direct system. A facility that continuously maintains a constant pressure in response to fluctuations in water supply by operating several pumps (two or more) in series or in parallel is called a booster pump system. do.

급수 펌프의 출력측 수압(토출압)이 일정한 압력으로 되기 위한 제어방식으로는 펌프의 대수(臺數) 제어방식, 인버터 제어방식, RPM 제어방식 등이 있다.As a control method for the output water pressure (discharge pressure) of the feed water pump to be a constant pressure, there are a logarithmic control method, an inverter control method, and an RPM control method of the pump.

그 대수 제어방식은 급수부하의 변동에 따라 펌프의 대수를 적절히 조절하여 목표된 급수압력을 유지하는 방식으로 설비비용은 저렴하나 펌프의 대수가 변화하는 순간, 공급 급수압력이 변화하기 때문에 이를 방지하기 위해 대형의 압력탱크를 필요로 하므로 설치 공간이 매우 커진다는 문제가 있으며, 또한 펌프의 모터를 기동하기 위한 기동전류가 많이 흐르므로 전력손실과 전원설비도 매우 커진다는 문제가 있다.The number control method maintains the target water supply pressure by appropriately adjusting the number of pumps according to the fluctuation of the water supply. The equipment cost is low, but it is prevented because the supply water pressure changes as the number of pumps changes. In order to require a large pressure tank, there is a problem in that the installation space becomes very large. Also, since a large amount of starting current flows to start the motor of the pump, there is a problem in that the power loss and the power supply are also very large.

인버터 제어방식은 각각의 펌프의 모터에 인버터가 연결되어 급수부하의 변동에 따라 압력을 센서로 검출하여 각 모터의 회전수를 조절하는 방식으로, 대형의 압력탱크가 불필요하여 설치 공간을 최소화 할 수 있으며, 균일한 급수압을 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 또한 모터를 급가속 시키지 아니하므로 기동전류가 적어 에너지 절감이 가능한 매우 우수한 방식이라 할 수 있다. 그러나 모터의 대수만큼 인버터가 필요함으로 설비비용 부담이 매우 큰 것이 결점이다.Inverter control method connects inverter to motor of each pump and detects pressure by sensor according to fluctuation of water supply load and adjusts rotation speed of each motor. It can minimize installation space by not requiring large pressure tank. In addition, it can not only make a uniform water supply pressure, but also does not accelerate the motor, so it is a very excellent way to save energy due to low starting current. However, the drawback is that the cost of equipment is very high because the number of inverters is needed as many motors.

RPM 제어방식은 대수 제어방식과 인버터 제어방식을 혼합한 방식으로 1대의 모터에만 인버터를 고정연결하고 나머지 모터는 인버터 연결 모터와 대수 제어되도록 하며, 미세압력 조절은 인버터가 연결된 모터가 속도를 조절하여 목표된 급수압력을 일정하게 유지하도록 한 방식이다.RPM control method is a mixture of log control method and inverter control method. The inverter is fixedly connected to only one motor and the rest of the motors are controlled with the number of inverter connection motors. This is to keep the target water supply pressure constant.

이 RPM 제어방식은, 순수 대수 제어방식에 비해 압력탱크의 용량을 작게 하여 설치 공간을 최소화할 수 있으며, 부하의 변동에 무관하게 일정하고도 균일한 급수압을 유지할 수 있고, 설비비용 절감 및 에너지 절감효과를 기대할 수 있는 방식이다. 즉 RPM 제어방식은 대수 제어방식의 특징과 인버터 제어방식의 특징을 혼합한 것으로 생각할 수 있다.This RPM control method minimizes the installation space by reducing the capacity of the pressure tank compared to the pure logarithmic control method, and maintains a constant and uniform water supply pressure regardless of load fluctuations. The savings can be expected. In other words, the RPM control method can be thought of as a mixture of the characteristics of the logarithmic control method and the inverter control method.

그러나 그 RPM 제어방식은 인버터가 1개의 모터에 고정 연결되어 있으므로, 고정 연결된 모터는 항상 회전하여 모터가 과열하게 되고, 다른 모터는 설정압력에 따라 수시로 기동함으로 많은 기동전류가 소요되어 전력손실을 발생하게 된다는 문제가 있다. 현재 많이 생산되고 있는 인버터형 부스터 펌프 시스템은 상술한 RPM 제어 방식을 일컬으며, 완전한 인버터 제어방식은 설비비용 문제(인버터 가격)로 아직 생산되지 못하고 있는 실정이다.However, since the inverter is fixedly connected to one motor, the fixed motor always rotates to overheat the motor, and other motors start frequently according to the set pressure. There is a problem. Inverter booster pump system that is currently produced a lot is referred to the RPM control method described above, the complete inverter control method is not yet produced due to the cost of equipment (inverter price).

따라서 본 고안은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 설비비용은 RPM 제어방식과 같이 저 가격이면서 성능은 완전한 인버터 제어방식의 부스터 펌프 시스템과 같은 다단 모터를 채용하는 시스템의 성능, 즉, 부하의 변동에 무관하게 일정하고도 균일한 출력을 유지할 수 있고, 설비비용의 절감을 도모할 수 있는 인버터 절환형 다단 모터 구동장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve this problem, and the equipment cost is low, like the RPM control method, and the performance is the performance of the system adopting the multi-stage motor, such as the booster pump system of the inverter control method, that is, the load fluctuation. It is an object of the present invention to provide an inverter switching type multi-stage motor drive device capable of maintaining a constant and uniform output irrespective of the size and reducing equipment costs.

본 고안의 다른 목적은, 계속적인 운전에 의한 모터의 과열을 방지하여 모터의 수명을 극대화시킬 수 있고, 부하의 변동에 따라 수시로 기동함으로써 발생하는 기동전류에 따른 전력손실을 방지할 수 있는 에너지 절감형 인버터 절환형 다단 모터 구동장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to prevent the overheating of the motor by continuous operation, to maximize the life of the motor, and to save energy to prevent the power loss due to the starting current generated by starting from time to time depending on the fluctuation of the load It is to provide a type inverter switching type multi-stage motor drive device.

또, 본 고안의 또 다른 목적은, 본 고안에 따른 다단 모터를 부스터 펌프 시스템에 적용하여 상술한 목적이외에 압력탱크의 용량을 작게 하고 설치 공간을 최소화할 수 있으며, 부하의 변동에 무관하게 일정하고도 균일한 급수압을 유지할 수 있는 인버터 절환형 다단 모터 구동장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention, by applying the multi-stage motor according to the present invention to the booster pump system can reduce the capacity of the pressure tank and minimize the installation space in addition to the above-described purpose, and is constant regardless of load variation It is also to provide an inverter switching type multi-stage motor driving device that can maintain a uniform water supply pressure.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동장치는, RPM 제어방식인 1대의 인버터로 인버터 제어방식인 여러 대의 인버터와 같은 역할을 하도록 구성한 것으로, RPM 제어방식의 문제점과 인버터 제어방식의 문제점을 한꺼번에 해결할 수 있는 새로운 방식이다.In order to achieve this purpose, the inverter switching type multi-stage motor driving apparatus according to the present invention is configured to act as one inverter as the inverter control method with one inverter as the RPM control method, and the problem of the RPM control method and the inverter control. It is a new way to solve the problems of the method at once.

본 고안에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동제어 방법은, 부하에 따라 다단 모터의 전부 또는 일부를 구동하기 위해 인버터를 개재하여 그 다단 모터중 하나의 출력을 제어하도록 인버터의 출력전원인 제어전원라인을 그 하나의 모터에 연결하는 인버터연결단계와 상기 다단 모터중 하나를 상용 전원라인에 연결하도록 제어하는 직결단계를 포함하여 구성되는 다단 모터 구동제어방법에 있어서; 상기 직결단계에서는 인버터에 의해 제어되는 상기 하나의 모터가 부하의 변동으로 인버터에 의해 제어될 수 있는 인버터제어범위의 허용상한치에 도달한 때에 그 인버터에 의해 제어되는 하나의 모터를 상용 전원라인에 연결시키며; 부하의 변동으로 인버터에 의해 제어되는 상기 하나의 모터가 인버터제어범위의 허용하한치의 이하로 되는 때에 그 인버터에 연결된 하나의 모터와 상용 전원라인에 직결되어 운전 중인 모터 중에서 가장 오래 운전한 모터를 정지시키는 정지단계; 및 상기 정지단계에서 다단 모터의 피로도를 최저로 하여 운전할 수 있도록 인버터에 연결된 하나의 모터가 정지된 때와 상기 직결단계 후, 운전이 정지된 모터 중에서 가장 오래 운전이 정지된 모터에 인버터를 연결시키는 인버터연결변경단계를 포함하여 구성함으로써 부하의 변동에 적응하여 효율적으로 하나의 인버터에 의해 여러 대의 인버터 제어방식으로 다단의 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.Inverter switch type multi-stage motor drive control method according to the present invention, the control power line which is the output power of the inverter to control the output of one of the multi-stage motor through the inverter to drive all or part of the multi-stage motor according to the load A multi-stage motor drive control method comprising an inverter connection step of connecting to one motor and a direct connection step of controlling one of the multi-stage motors to be connected to a commercial power line; In the direct connection step, when the one motor controlled by the inverter reaches the upper limit of the inverter control range that can be controlled by the inverter due to the change of the load, the motor controlled by the inverter is connected to the commercial power line. And; When one of the motors controlled by the inverter changes due to the load change to be less than the lower limit of the inverter control range, one of the motors connected to the inverter and the commercial power line connected directly to the inverter are stopped. Stopping step of making; And connecting the inverter to one of the motors in which the operation is stopped for the longest period of time, after one motor connected to the inverter is stopped so as to operate with the lowest fatigue degree of the multi-stage motor in the stopping step and after the direct connection step. Including the inverter connection change step, it is characterized in that it adapts to the variation of the load to efficiently control the motor of multiple stages by multiple inverter control method by one inverter.

또, 상기 인버터의 출력주파수가 상용전원 60Hz인 경우, 인버터의 출력주파수를 피드백 시켜 인버터제어범위의 여부를 판단하며, 그 인버터제어범위의 허용상한치는 최대주파수인 60Hz의 허용상한 주파수로 설정되고, 허용하한치는 출력주파수가 낮아 모터로서의 출력이 약하여 모터로서의 역할을 하지 못하고 손실만 발생하게 되는 정도의 낮은 값의 허용하한주파수로 설정된다.When the output frequency of the inverter is 60 Hz for commercial power, the output frequency of the inverter is fed back to determine whether the inverter is in the control range. The upper limit of the inverter control range is set to a maximum allowable frequency of 60 Hz, which is the maximum frequency. The lower limit is set as the lower limit of the frequency that the output frequency is low and the output as a motor is weak so that it does not function as a motor and only loss occurs.

상기 부하가 다단 모터에 의해 구동되어 급수공급라인에 급수를 공급하기 위한 다수의 펌프인 경우, 급수공급라인의 현재 압력을 압력센서로 검출하고 설정압력과 계속 비교하여 그 비교차이 값에 따라 제어장치에 의해 인버터를 1차적으로 제어하며, 그 차이 값이 크면 인버터의 출력 주파수가 점차 높아져 모터가 가속되고, 차이 값이 작으면 인버터의 출력 주파수가 점차 낮아져 모터가 감속됨으로써 그 인버터에 연결된 하나의 모터가 가감속, 제어된다.When the load is driven by a multi-stage motor and is a plurality of pumps for supplying water to the water supply line, the current pressure of the water supply line is detected by a pressure sensor, and continuously compared with the set pressure, and the control device according to the comparison difference value. By controlling the inverter primarily, if the difference is large, the output frequency of the inverter is gradually increased to accelerate the motor. If the difference is small, the output frequency of the inverter is gradually decreased to reduce the motor so that one motor connected to the inverter is reduced. Acceleration and deceleration are controlled.

또한, 상기 인버터에 연결되어 운전 중인 하나의 모터를 상용전원에 연결할 때는 인버터 제어 전원라인의 제어전원에 의해 그 하나의 모터를 상용주파수까지 가속하여 상용전원과 동기 시킨 후, 변환 충격 없이 상용전원에 연결되도록 제어하며, 상기 인버터연결변경단계에서는 인버터 운전 중에 정지된 다른 모터로 옮겨갈 때는 인버터를 허용하한주파수이하의 상태로 만든 다음, 정지 중인 다른 모터에 연결되도록 제어하며, 상기 상용 전원라인에 연결되어 운전 중인 모터를 인버터에 연결할 때는 그 모터를 정지시킨 후, 인버터로 연결되도록 제어한다.In addition, when one motor connected to the inverter is connected to a commercial power source, the single motor is accelerated to the commercial frequency by the control power of the inverter control power line and synchronized with the commercial power source. In the inverter connection change step, when the inverter is moved to another motor stopped during the operation of the inverter, the inverter is made to be below the lower limit frequency, then controlled to be connected to the other motor which is stopped, and connected to the commercial power line. When the motor is connected to the inverter, the motor is stopped and then controlled to be connected to the inverter.

또, 본 고안의 인버터 절환형 다단 모터 구동제어장치는, 인버터를 구비하여 부하에 따라 다단 모터의 전부 또는 일부를 구동하기 위한 다단 모터 구동제어장치에 있어서: 인버터 제어 전원라인이 운전이 정지된 다단 모터중 하나에 상기 인버터를 연결시키도록 전원을 공급 내지 차단시키기 위해 상용 전원라인의 인버터로의 연결이 온/오프 되는 인버터 전원 스위치수단; 상기 인버터의 인버터 제어 전원라인이 다단 모터의 하나에 연결되도록 제어되는 다수의 인버터제어전원 스위치수단; 상기 다수의 인버터제어전원 스위치수단과는 선택적으로 상기 각 모터의 상용 전원라인에의 연결이 제어되는 다수의 상용전원 스위치수단; 그리고 다단 모터중 하나의 모터를 인버터 제어 전원라인에 연결하고, 부하의 변동에 따라 인버터에 의해 제어될 수 있는 인버터제어범위의 허용상한치에 도달한 때에 인버터에 연결된 상기 하나의 모터를 상용 전원라인에 연결하는 다수의 인버터제어전원 스위치수단 및 다수의 상용전원 스위치수단을 제어하는 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inverter switch type multi-stage motor drive control device of the present invention is a multi-stage motor drive control device for driving all or part of a multi-stage motor in accordance with a load by including an inverter: a multi-stage operation in which the inverter control power line is stopped. Inverter power switch means for turning on / off a connection of a commercial power line to an inverter to supply or cut power to connect the inverter to one of the motors; A plurality of inverter control power switch means for controlling the inverter control power line of the inverter to be connected to one of the multi-stage motors; A plurality of commercial power switch means for selectively controlling the connection to the commercial power line of each motor with the plurality of inverter control power switch means; And connects one motor of the multi-stage motor to the inverter control power line, and connects the one motor connected to the inverter to the commercial power line when the upper limit of the inverter control range that can be controlled by the inverter is reached according to the load change. It characterized in that it comprises a control device for controlling a plurality of inverter control power switch means for connecting and a plurality of commercial power switch means.

이때, 상기 인버터의 출력주파수가 60Hz인 경우, 상기 인버터제어범위의 허용상한치는 최대주파수인 60Hz의 허용상한주파수로 설정되고, 허용하한치는 출력주파수가 낮아 모터로서의 출력이 약하여 모터로서 역할을 하지 못하고 손실만 발생하게 되는 정도의 낮은 값을 허용하한주파수로 설정하여 인버터제어범위의 여부를 판단하도록 인버터의 출력주파수를 제어장치에 피드백 시키기 위한 F/V 및 A/D 변환기를 추가로 구비할 수 있으며, 또한, 상기 부하가 다단 모터에 의해 구동되어 급수공급라인에 급수를 공급하기 위한 다수의 펌프인 경우, 급수공급라인에 연결되어 공급되는 급수의 압력을 검출하고, 검출된 압력을 전기적 신호로 출력하는 압력센서를 추가로 구비하며, 상기 제어장치는, 압력센서로부터의 전기적 신호가 A/D변환기를 개재하여 입력되는 마이크로컨트롤러와, 그 마이크로컨트롤러에서 수행될 소정의 프로그램을 저장하기 위한 ROM와, 압력센서의 전기적 신호의 변화와 소정의 프로그램에 따른 마이크로컨트롤러의 출력신호에 의해 가변속 제어신호를 인버터에 공급하기 위한 D/A 변환기와, 상기 스위치수단에의 온/오프신호의 출력장치(온/오프 절환수단)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 설정압력을 외부에서 입력시키기 위한 압력설정수단과, 외부로부터 입력되는 설정압력 등을 저장하기 위한 RAM과, 현재의 압력과 설정압력 등을 표시하기 위한 표시수단을 추가로 구비할 수 있다.At this time, when the output frequency of the inverter is 60Hz, the upper limit of the control range of the inverter is set to the upper limit of 60Hz, the maximum frequency, the lower limit of the output frequency is low, so the output as a motor is weak and does not act as a motor. F / V and A / D converters can be additionally provided to feed back the output frequency of the inverter to the control device to determine whether the inverter is in the control range by setting a low value such that only loss occurs as the lower limit frequency. In addition, when the load is driven by a multi-stage motor and a plurality of pumps for supplying water to the water supply line, the pressure of the water supply connected to the water supply line is detected, and outputs the detected pressure as an electrical signal. A pressure sensor is further provided, wherein the control device inputs an electrical signal from the pressure sensor through an A / D converter. A microcontroller, a ROM for storing a predetermined program to be executed in the microcontroller, and a variable speed control signal for supplying a variable speed control signal to the inverter by a change in an electrical signal of the pressure sensor and an output signal of the microcontroller according to the predetermined program. A D / A converter and an output device (on / off switching means) for outputting an on / off signal to the switch means, the pressure setting means for inputting the set pressure externally, and an input from the outside. RAM for storing the set pressure and the like, and display means for displaying the current pressure and the set pressure, and the like.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 3대의 부스터 펌프 시스템에 적용된 본 고안의 제어장치의 일실시예에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동제어장치의 구성이 블록도로서 도시되고, 도 2에는 도 1의 제어장치의 구체적인 구성의 일예가 블록회로도로서 도시된다.1 is a block diagram of an inverter switching type multi-stage motor driving control apparatus according to an embodiment of a control apparatus of the present invention applied to three booster pump systems, and FIG. 2 is a block diagram of a specific configuration of the control apparatus of FIG. One example is shown as a block circuit diagram.

도 1에서 본 고안의 일실시예에 따라 인버터 절환형 다단 모터 구동제어방법이 3대의 펌프(P1,P2,P3)를 구동하는 3대의 모터(M1,M2,M3)에 적용된 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템은, 제어장치(1), 압력센서(2), 인버터(3), 제 1 내지 제 3 모터(M1,M2,M3), 제 1 내지 제 3 펌프(P1,P2,P3), 인버터 전원 스위치수단(SW0), 제 1 내지 제 3 인버터제어전원스위치수단(SW10,SW20,SW30) 및 제 1 내지 제 3 상용전원 스위치수단(SW11,SW21,SW31)을 포함하여 구성된다.Inverter switch type multi-stage motor drive control method according to an embodiment of the present invention in Figure 1 applied to three motors (M1, M2, M3) driving three pumps (P1, P2, P3) The system includes a control device 1, a pressure sensor 2, an inverter 3, first to third motors M1, M2 and M3, first to third pumps P1, P2 and P3, and an inverter power source. The switch means SW0, the 1st-3rd inverter control power switch means SW10, SW20, SW30, and the 1st-3rd commercial power switch means SW11, SW21, SW31 are comprised.

이와 같이 본 고안이 적용된 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템의 설계시에는 각 모터(M1,M2,M3)의 특성, 인버터(3)의 특성, 펌프(P1,P2,P3)의 부하특성 등을 고려하여 본 고안에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동제어방법, 즉 인버터 절환 운전방법을 만족시키는 것이 바람직하다.In the design of the inverter switch type booster pump system to which the present invention is applied, the characteristics of each motor (M1, M2, M3), the characteristics of the inverter (3), the load characteristics of the pump (P1, P2, P3), etc. are considered. It is preferable to satisfy the inverter switching type multi-stage motor driving control method according to the present invention, that is, the inverter switching operation method.

본 실시예에서는 시스템이 모터(M1,M2,M3) 및 펌프(P1,P2,P3) 3대로 구성하여 설계되었으나, 펌프의 전양정(全楊程)과 유량에 따라 모터 및 펌프의 대수(n대: 즉 모터(M1 내지 Mn) 및 펌프(P1 내지 Pn))를 가감할 수 있으며, 펌프(P1,P2,…Pn)이외에 압축기 등과 같은 다른 부하에도 적용될 수 있다.In this embodiment, the system is designed by configuring three motors (M1, M2, M3) and three pumps (P1, P2, P3), but the number of motors and pumps (n units) depends on the total head of the pump and the flow rate. That is, the motors M1 to Mn and the pumps P1 to Pn can be added or subtracted, and can be applied to other loads such as compressors, etc., in addition to the pumps P1, P2, ... Pn.

제어장치(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이 1칩 마이크로 컨트롤러에 의해 현재압력과 설정압력을 비교 처리하여 프로그램에 따라 동작하도록 구성되는 것이 바람직하다.As shown in Fig. 2, the control device 1 is preferably configured to operate in accordance with a program by comparing the present pressure with the set pressure by a one-chip microcontroller.

압력센서(2)는, 급수공급라인(W)에 연결되어 공급되는 급수의 압력을 검출하고, 검출된 압력을 전기적 신호로 도 1에서 제어장치(1) 즉, 도 2에서 A/D변환기(11)를 개재하여 마이크로컨트롤러(12)에 인가한다. The pressure sensor 2 detects the pressure of the water supply connected to the water supply line W and supplies the detected pressure as an electrical signal to the controller 1 in FIG. 1, that is, the A / D converter in FIG. 2. 11) is applied to the microcontroller 12 through.

도 1 및 도 2에서 인버터(3)에는 상용 전원라인(L2)으로의 연결이 온/오프 되는 인버터 전원 스위치수단(SW0)에 의해 전원이 공급 내지 차단되며, 인버터 제어 전원라인(L1)을 통해 제어되는 전원이 인버터(3)에 의해 공급된다. 도 2에서의 예에서는 압력센서(2)의 전기적 신호의 변화와 도 3 내지 도 5와 같은 소정의 프로그램에 따른 마이크로컨트롤러(12)의 출력 제어신호에 의해 D/A 변환기(15)를 개재하여 인버터(3)가 제어되도록 구성된다.In FIG. 1 and FIG. 2, power is supplied to or disconnected from the inverter 3 by an inverter power switch means SW0 in which the connection to the commercial power line L2 is turned on / off, and through the inverter control power line L1. Controlled power is supplied by inverter 3. In the example of FIG. 2, the change of the electrical signal of the pressure sensor 2 and the output control signal of the microcontroller 12 according to a predetermined program as shown in FIGS. 3 to 5 are performed via the D / A converter 15. The inverter 3 is configured to be controlled.

절환스위치와 같은 스위치수단(SW0,SW10,SW20,SW30,SW11,SW21,SW31)은, 제어장치(1)에 의해 온/오프 되는 것이면, 모두 채용될 수 있으나, 마이크로컨트롤러(12)에 의해 출력장치(스위치 온/오프 내지 절환수단)(16)를 개재하여 스위치수단(SW0,SW10,SW20,SW30,SW11,SW21,SW31)의 온/오프 내지 절환을 제어할 수 있고, 빈번한 접점 동작으로 접점의 마모와 소음이 없는 무접점 스위치(SSR)를 사용하는 것이 바람직하다. 그 스위치수단(SW0,SW10,SW20,SW30,SW11,SW21,SW31)은, 도 1에서 제어장치(1)에 의해 제어되며, 인버터(3)에의 상용 전원라인(L2)으로의 연결이 온/오프 되는 인버터 전원 스위치수단(SW0), 상기 인버터(3)의 인버터 제어 전원라인(L1)에의 상기 각 모터(M1,M2,M3)의 연결이 제어되는 다수의 인버터제어전원 스위치수단(SW10,SW20,SW30) 및 상기 다수의 인버터제어전원 스위치수단(SW10,SW20,SW30)과는 선택적으로 상기 각 모터(M1,M2,M3)의 상용 전원라인(L2)에의 연결이 제어되는 다수의 상용전원 스위치수단(SW11,SW21,SW31)을 포함하여 구성된다.Switch means SW0, SW10, SW20, SW30, SW11, SW21, SW31, such as a switching switch, can be employed as long as they are turned on / off by the control device 1, but is output by the microcontroller 12. It is possible to control the on / off or switching of the switch means SW0, SW10, SW20, SW30, SW11, SW21, SW31 via the device (switch on / off to switching means) 16, and the contact is made by frequent contact operation. It is preferable to use a solid state switch (SSR) which is free of wear and noise. The switch means SW0, SW10, SW20, SW30, SW11, SW21, SW31 are controlled by the control device 1 in FIG. 1, and the connection to the commercial power supply line L2 to the inverter 3 is turned ON / ON. Inverter power switch means SW0 to be turned off, and a plurality of inverter control power switch means SW10 and SW20 in which the connection of each of the motors M1, M2 and M3 to the inverter control power line L1 of the inverter 3 is controlled. SW30 and the plurality of inverter control power switch means (SW10, SW20, SW30) and a plurality of commercial power switch to selectively control the connection of the respective motor (M1, M2, M3) to the commercial power line (L2) And means (SW11, SW21, SW31).

도 1에서 제어장치(1)는, 상기 급수공급라인(W)에의 공급되는 급수의 압력을 일정하게 유지하도록 상기 압력센서(2)로부터 전기적 신호를 입력받아 상기 인버터(3), 다수의 인버터제어전원 스위치수단(SW10,SW20,SW30) 및 다수의 상용전원 스위치수단(SW11,SW21,SW31)을 제어하여 다수의 모터(M1,M2,M3)중 1대의 모터를 인버터 제어 전원라인(L1)에 연결하고, 각각의 모터(M1,M2,M3)의 정상운전이 인버터 제어 전원라인(L1)에 연결된 후에 구동되게 제어하며, 도 2에서와 같이 마이크로컨트롤러(12)를 포함하는 경우, 도 3 내지 도 5와 같은 프로그램에 의해 수행될 수 있다.In FIG. 1, the control device 1 receives an electrical signal from the pressure sensor 2 so as to maintain a constant pressure of the water supplied to the water supply line W, and controls the inverter 3 and a plurality of inverters. Control the power switch means (SW10, SW20, SW30) and the plurality of commercial power switch means (SW11, SW21, SW31) to transfer one motor of the plurality of motors (M1, M2, M3) to the inverter control power supply line (L1). 3, the normal operation of each motor (M1, M2, M3) is controlled to be driven after being connected to the inverter control power supply line (L1), and includes a microcontroller 12 as shown in FIG. It may be performed by a program as shown in FIG.

도 2에서 제어장치(1)가 마이크로컨트롤러(12)를 포함하여 구성되는 경우, 그 마이크로컨트롤러(12)에서 수행될 소정의 프로그램을 저장하기 위한 ROM(13)와, 그 마이크로컨트롤러(12)의 온/오프 내지 절환 제어신호에 의해 상기 스위치수단(SW0,SW10,SW20,SW30,SW11,SW21,SW31)을 온/오프 내지 절환시키기 위한 출력수단(온/오프 내지 절환수단)(16)을 포함하여 구성될 수 있으며, 또한, 상기 설정압력을 외부에서 입력시키기 위한 압력설정수단(20)과, 설정압력 등을 저장하기 위한 RAM(14)과, 현재의 압력과 설정압력 등을 표시하기 위한 표시수단(30)을 추가로 구비할 수 있다.In FIG. 2, when the control device 1 includes the microcontroller 12, a ROM 13 for storing a predetermined program to be executed in the microcontroller 12, and the microcontroller 12 of the microcontroller 12. And output means (on / off to switching means) 16 for turning on / off or switching the switch means SW0, SW10, SW20, SW30, SW11, SW21, SW31 by an on / off to switching control signal. In addition, the pressure setting means 20 for inputting the set pressure from the outside, the RAM 14 for storing the set pressure, etc., the display for displaying the current pressure and the set pressure, etc. Means 30 may be further provided.

위에서는 3대의 펌프(P1,P2,P3)와 3대의 모터(M1,M2,M3)에 한정하여 도시되고 설명되지만, 본 고안은 이에 한정되지 아니하고, 유사한 구성으로 3대 이상의 다단 펌프와 모터에 적용될 수 있으며, 펌프이외의 부하에도 적용될 수 있고, 이러한 변형이 본 고안에 속한다.Although shown and described above with only three pumps (P1, P2, P3) and three motors (M1, M2, M3), the present invention is not limited thereto, and is similar to three or more multistage pumps and motors. It can be applied, it can be applied to the load other than the pump, this modification belongs to the present invention.

상술한 바와 같이 구성되어 본 고안의 제어장치가 채용된 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템의 작동 및 그 작용효과는, 본 고안의 방법에 따른 실시예들과 함께 설명하면, 다음과 같다.The operation and effect of the inverter switchable booster pump system configured as described above and employing the control device of the present invention will be described with embodiments according to the method of the present invention.

기본적인 인버터(3)에 의한 절환 운전방법으로, 압력센서(2)로 현재압력을 실시간으로 추적하고 설정압력과 계속 비교토록 하여 비교한 결과에 따라 1대의 인버터(3)가 프로그램에 의해 여러 대의 각 펌프의 모터로 옮겨가도록 하여 정지된 모터를 기동시킨다면, 1대의 인버터(3)로서 각각의 모터에 인버터(3)가 연결된 완전한 인버터 제어방식과 같은 역할을 하게 된다.In the switching operation by the basic inverter 3, the pressure sensor 2 tracks the current pressure in real time and continuously compares it with the set pressure. When the stationary motor is started by moving to the motor of the pump, one inverter 3 serves as a complete inverter control method in which the inverter 3 is connected to each motor.

먼저, 인버터 운전에서 상용전원 운전 변환 방법은, 인버터 운전 중인 모터를 상용전원에 연결할 때는 인버터 운전으로 모터를 상용주파수까지 가속하여 상용전원과 동기 시킨 후 변환 충격 없이 상용전원에 연결되도록 한다. 그 운전 변환 방식으로 비동기변환과 동기변환 방식이 있다. 비동기변환 방식은 최고회전 속도까지 가속한 다음 변환하는 동기변환 방식에 비해 인버터(3)가 소용 량이라도 된다는 이점은 있지만, 상용전원으로의 변환시 비교적 큰 전류가 흐르므로 변환 빈도, 모터 내량, 부하특성 등을 고려하여 설정해야 한다. 따라서 그 비동기식 변환방식은 본 시스템과 같이 변환 빈도가 높은 곳에는 사용할 수 없다. 그러나 동기변환 방식은 인버터 용량이 모터 용량 상당으로 되지만 상용전원으로의 투입시 돌입전류가 작고 토크(torque)변환 충격을 싫어하는 도 1 및 도 2에 도시된 시스템의 구동에 적합한 방식이라 할 수 있다.First, the commercial power operation conversion method in the inverter operation, when connecting the motor in the inverter operation to the commercial power source by accelerating the motor to the commercial frequency by the inverter operation to be synchronized with the commercial power source to be connected to the commercial power supply without conversion shock. The operation conversion methods include asynchronous conversion and synchronous conversion. The asynchronous conversion method has the advantage that the inverter 3 may have a smaller capacity than the synchronous conversion method that accelerates and then converts to the maximum rotational speed.However, since a relatively large current flows when converting to a commercial power source, the conversion frequency, motor capacity, and load characteristics are used. Should be set in consideration of the Therefore, the asynchronous conversion method cannot be used where the conversion frequency is high like this system. However, the synchronous conversion method can be said to be suitable for driving the system shown in FIGS. 1 and 2 where the inverter capacity is equivalent to the motor capacity, but the inrush current is small when the power supply to the commercial power supply is small and the torque conversion shock is not desired.

다음에 인버터 운전을 위한 정지 모터 운전 변환 방법에 있어서는, 인버터 운전 중에 정지된 다른 모터로 옮겨갈 때는 인버터(3)를 허용하한주파수이하의 상태로 만든 다음 정지 중인 모터에 연결되도록 한다. 이는 모터의 기동 전류에 의해 인버터(3)의 보호 장치가 동작해서 인버터(3)가 정지하는 경우를 방지하기 위해서이다.Next, in the method of converting a stationary motor operation for inverter operation, when moving to another motor stopped during inverter operation, the inverter 3 is made to be below the lower limit frequency and then connected to the stationary motor. This is to prevent the case where the protection device of the inverter 3 operates by the starting current of the motor, and the inverter 3 stops.

또, 상용전원 운전에서 인버터 운전 변환 방법에 있어서는, 상용전원 운전 중인 모터를 인버터(3)에 연결할 때는 모터를 정지시킨 후 인버터(3)로 연결되도록 하여야 한다. 이 경우에도, 상용전원에서 운전 중인 모터를 인버터(3)로 갑자기 변환하면 모터의 잔류전압에 의해 인버터(3)의 보호 장치가 동작하여 인버터(3)가 정지하는 경우가 있다. 모터의 잔류전압이 감소하기까지 수 초간 모터를 프리 런(free run)시켜 모터의 회전 주파수를 정확하게 검출하고 인버터 주파수를 여기에 일치시켜 상용전원으로부터 인버터로의 변환을 충격 없이 원활하게 행하는 기종이 있으나, 매우 고가이다. 또한 펌프 등과 같이 감속이 빠른 경우에는 정지하는 일없이 인버터(3)를 상용전원의 주파수로 동기 시킨 뒤 변환하는 기종도 있다.In addition, in a method of converting inverter operation in commercial power operation, when connecting a motor in commercial power operation to the inverter 3, the motor must be stopped and then connected to the inverter 3. Even in this case, when the motor operating in the commercial power supply is suddenly converted into the inverter 3, the protection device of the inverter 3 may operate by the residual voltage of the motor, and the inverter 3 may stop. There is a model that can freely run the motor for a few seconds until the residual voltage of the motor decreases to accurately detect the rotational frequency of the motor and match the inverter frequency to smoothly perform the conversion from commercial power to the inverter without impact. , Very expensive. In addition, when the deceleration is fast, such as a pump, there is also a model for converting the inverter 3 after synchronous with the frequency of the commercial power supply without stopping.

인버터 제어범위가 허용하한치 이하 경우 모터를 정지시키는 방법에 있어서는, 부하의 변동으로 인버터(3)에 의해 제어되는 모터(M1,M2,M3, ... Mn)가 인버터 제어범위의 허용하한치 이하로 되는 때에 그 인버터(3)에 연결된 모터(M1,M2,M3, ... Mn)와 상용전원라인(L2)에 직결되어 운전 중인 모터(M1,M2,M3...Mn) 중 어느 하나를 정지시킨다.(가장 오래 운전한 모터를 정지시킨다). 만약 상용 전원라인(L2)에 직결되어 운전 중인 모터(M1,M2,M3...Mn)를 정지할 때에는 먼저 인버터(3)에 연결된 하나의 모터(M1,M2,M3...Mn)를 가속하면서 상용 전원라인(L2)에 직결되어 운전 중인 모터(M1,M2,M3...Mn)중 하나를 정지시킨다. 이 방법은 출력의 변화가 없도록 하기 위해서이다.In the method of stopping the motor when the inverter control range is lower than the allowable lower limit, the motors M1, M2, M3, ... Mn controlled by the inverter 3 due to the fluctuation of the load are below the lower limit of the inverter control range. When one of the motor (M1, M2, M3, ... Mn) connected to the inverter (3) and the motor (M1, M2, M3 ... Mn) in operation directly connected to the commercial power supply line (L2) Stop (stop the longest running motor). If the motors M1, M2, M3 ... Mn that are in operation directly connected to the commercial power line L2 are stopped, first of all, one motor M1, M2, M3 ... Mn connected to the inverter 3 is stopped. Acceleration stops one of the motors M1, M2, M3, ... Mn that are directly connected to the commercial power supply line L2. This method ensures that there is no change in output.

본 고안에 따른 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템의 제어방법에 있어서 인버터 절환 운전방법은 이상과 같은 조건을 만족할 수 있도록 시스템을 설계하여야 하며, 각종 스위치수단(SW0,SW10,SW20,SW30,SW11,SW21,SW31)의 위치 절환 순간, 즉, 상용전원 운전에서 인버터운전으로, 인버터 운전에서 상용전원 운전 등으로 스위치가 절환될 때 압력 변동이 일어나지 않도록 하여야 한다.In the control method of the inverter switch type booster pump system according to the present invention, the inverter switching operation method should be designed to satisfy the above conditions, and various switch means (SW0, SW10, SW20, SW30, SW11, SW21, At the moment of switching the position of SW31), that is, when the switch is switched from the commercial power operation to the inverter operation and the inverter operation to the commercial power operation, the pressure change should not occur.

도 3 내지 도 5에는 3대의 모터에 적용시킨 본 고안의 제어장치의 일실시예에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동제어방법이 흐름도로서 도시된다. 도 3 내지 도 5에서 프로그램이 시작되면 단계 S1에서 인버터가 연결된 제 1 모터(M1)의 동작(SW0:on, SW10:on)으로 최초가압을 실시하고, 인버터(3)에 의해 그 제 1 모터(M1)의 회전수가 제어됨으로써 제 1 펌프(P1)의 토출량과 압력이 제어되게 된다.3 to 5 are shown a flowchart of an inverter switching type multi-stage motor drive control method according to an embodiment of the control device of the present invention applied to three motors. 3 to 5, when the program is started, initial pressure is applied to the operations (SW0: on and SW10: on) of the first motor M1 to which the inverter is connected in step S1, and the first motor is driven by the inverter 3. By controlling the rotation speed of M1, the discharge amount and pressure of the first pump P1 are controlled.

즉, 압력설정수단(20)에 의해 설정되어 RAM(14)에 저장되거나, 프로그램 내에서 고정, 입력된 설정 압력과 압력센서(2)에 의해 검출된 현재 압력의 비교차이 값에 의해 인버터의 가감속이 이루어지고, 이 경우, 차이 값이 크면 인버터(3)는 가속하고(모터에 인가되는 인버터의 출력 주파수가 점차 높아짐), 차이 값이 작으면 인버터(3)는 감속한다(모터에 인가되는 인버터의 출력 주파수가 점차 낮아짐).That is, the inverter is added or subtracted by the comparison difference value between the set pressure set by the pressure setting means 20 and stored in the RAM 14 or fixed or input in the program and the current pressure detected by the pressure sensor 2. In this case, if the difference value is large, the inverter 3 accelerates (the output frequency of the inverter applied to the motor gradually increases), and if the difference value is small, the inverter 3 decelerates (the inverter applied to the motor). Gradually decreases its output frequency).

한편, 인버터(3)의 출력 주파수에 의해 모터속도가 제어되는 동안, 상용전원 60㎐용인 경우 인버터(3)의 출력 최대 주파수 60㎐가 되면 상용 전원라인(L2)에 직결되도록 인버터(3)에 의한 제어로부터 상용 전원라인(L2)에 직결시키는 것이 바람직하다. 따라서 이를 허용상한주파수(fH)로 설정한다. 또, 주파수가 너무 낮을 경우, 손실만 발생할 뿐 모터로서의 출력이 약하여 펌프로서 역할을 하지 못하므로 정지시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 주파수를 허용하한주파수(fL)로 설정한다.On the other hand, while the motor speed is controlled by the output frequency of the inverter 3, when the output frequency of the inverter 3 reaches the maximum frequency of 60 Hz for the commercial power supply 60 Hz, the inverter 3 is directly connected to the commercial power supply line L2. It is preferable to directly connect to the commercial power supply line L2 from the control by the control. Therefore, set it as the allowable upper limit frequency (fH). In addition, if the frequency is too low, it is preferable to stop only because loss only occurs and the output to the motor is weak and thus does not act as a pump. Set this frequency to the lower limit frequency (fL).

이와 같이 제어하기 위해 단계 S2에서 현재 압력이 설정 압력에 도달하였는지를 비교하고, 도달하지 아니한 때에는 다시 단계 S3에서 F/V 및 A/D 변환기(17)로부터 입력된 인버터(3)의 현재의 주파수가 허용상한주파수(fH)에 도달하였는지를 비교, 판단하고, 도달하지 아니한 때에는 단계 S1로 복귀하여 인버터(3)를 가속, 제어하며, 단계 S2에서 설정압력에 도달한 때에는 단계 S9에서 허용하한주파수(fL)에 도달하였는지를 비교, 판단하고, 도달하지 아니하였을 때에는 단계 S1로 복귀하여 인버터(3)를 감속, 제어하며, 도달한 때에는 단계 S10에서 제 1 모터(M1)를 정지시키고, 단계 S11에서 설정압력의 미달여부를 감시한다. 단계 S11에서 설정압력에 미달하면, 도 4의 단계 S21로 가서 제 2 모터(M2)를 인버터(3)에 연결시켜 단계 S22, 단계 S23 및 단계 S29에서 단계 S2, 단계 S3 및 단계 S9에서와 유사하게 가감속, 제어하면서 운전한다. 이와 같이 함으로써 기존의 인버터(3)에 연결되어 운전되던 제 1 모터(M1)가 정지하게 되어 계속적으로 운전되는 것이 방지되게 되고 모터의 과열 등을 방지시킬 수 있게 된다.In order to control in this way, it is compared in step S2 whether the present pressure has reached the set pressure, and when it does not reach again, in step S3 the current frequency of the inverter 3 input from the F / V and A / D converter 17 is Compare and determine whether the upper limit frequency fH has been reached, and if it does not reach, return to step S1 to accelerate and control the inverter 3, and when the set pressure is reached in step S2, the lower limit frequency fL in step S9 Is reached, and if it is not reached, the process returns to step S1 to decelerate and control the inverter 3, and when it reaches, the first motor M1 is stopped in step S10, and the set pressure is reached in step S11. Monitor for under If the set pressure is not reached in step S11, go to step S21 of FIG. 4 and connect the second motor M2 to the inverter 3 so that the steps S22, S23 and S29 are similar to those in the steps S2, S3 and S9. Drive while controlling acceleration and deceleration. In this way, the first motor M1 that is connected to the existing inverter 3 and operated is stopped to prevent continuous operation and to prevent overheating of the motor.

또, 단계 S2에서 설정압력에 도달하지 못하고, 단계 S3에서 허용상한주파수(fH)에 도달하면, 단계 S4에서 제 1 모터(M1)는 상용전원과 직결합(SW10:off, SW11:on)되고 인버터(3)는 제 2 모터(M2)로 옮겨가도록 제 2 인버터제어전원스위치수단(SW20)이 온으로 된다.If the set pressure is not reached in step S2 and the allowable upper limit frequency fH is reached in step S3, the first motor M1 is directly coupled to the commercial power source (SW10: off, SW11: on) in step S4. The second inverter control power switch means SW20 is turned on so that the inverter 3 moves to the second motor M2.

다시, 단계 S5 및 단계 S6에서도 제 1 모터(M1)의 상용운전과 제 2 모터(M2)의 인버터 운전에 따른 허용상한주파수(fH)로도 설정 압력에 도달하지 못하면, 단계 S7에서 제 2 모터(M2)는 상용전원과 직결합(SW20:off, SW21:on)되고 인버터(3)는 제 3 모터(M3)로 옮겨가도록 제 3 인버터제어전원스위치수단(SW30)이 온으로 된다. 그 후, 단계에서도 설정압력에 도달하지 못하면, 단계 S7로 복귀하여 인버터(3)에 의해 제 3 모터(M3)가 가속, 제어된다. 단계 S3과 단계 S6에서 각각 설정압력에 도달하지 못한 채, 허용상한주파수(fH)에 미달한 때에는 각각 단계 S1 및 단계 S4로 복귀하여 인버터(3)에 의해 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)가 가속, 제어된다.Again, in step S5 and step S6, if the set pressure cannot be reached even at the allowable upper limit frequency fH according to the commercial operation of the first motor M1 and the inverter operation of the second motor M2, in step S7 the second motor ( M2) is directly coupled to the commercial power source (SW20: off, SW21: on) and the third inverter control power switch means SW30 is turned on so that the inverter 3 moves to the third motor M3. After that, if the set pressure is not reached even in the step, the process returns to step S7 and the third motor M3 is accelerated and controlled by the inverter 3. When the set pressure is not reached in steps S3 and S6, respectively, and the allowable upper limit frequency fH is not reached, the process returns to steps S1 and S4, respectively, and the first motor M1 and the second motor are driven by the inverter 3. M2 is accelerated and controlled.

이 과정의 스위치수단의 동작 순서는 다음과 같다.The operation sequence of the switch means in this process is as follows.

(SW0:on, SW10:on)??(SW0:on, SW10:off, SW11:on)??(SW0:on, SW20:on)??(SW0:on, SW20:off, SW21:on)??(SW0:on, SW30:on)(SW0: on, SW10: on) ?? (SW0: on, SW10: off, SW11: on) ?? (SW0: on, SW20: on) ?? (SW0: on, SW20: off, SW21: on) ?? (SW0: on, SW30: on)

또한, 단계 S9에서와 같이 단계 S5 또는 단계 S8에서 설정압력에 도달하면, 단계 S12 또는 단계 S13에서 속도가 떨어져 허용하한주파수(fL)에 도달하였는지를 비교, 판단하고, 그 허용하한주파수(fL)에 도달하지 아니하면, 단계 S4 또는 단계 S7에서 제 2 모터(M2) 또는 제 3 모터(M3)를 인버터(3)에 의해 감속, 제어하고, 그 허용하한주파수(fL)에 도달한 때에는 도 4의 단계 S21 또는 단계 S24로 가서 가장 운전을 오래한 제 1 모터(M1)를 정지시킨다. 이와 같이 장기간 운전 중인 제 1 모터(M1)를 정지시킴으로써 모터의 피로도를 저하시킬 수 있게 된다.In addition, when the set pressure is reached in step S5 or step S8 as in step S9, the speed is dropped in step S12 or step S13 to compare and determine whether the lower limit frequency fL has been reached, and to the allowable lower limit frequency fL. If not reached, the second motor M2 or the third motor M3 is decelerated and controlled by the inverter 3 in step S4 or step S7, and when the allowable lower limit frequency fL is reached, The flow goes to step S21 or step S24 to stop the first motor M1 having the longest operation. As such, by stopping the first motor M1 that has been operating for a long time, the fatigue of the motor can be reduced.

도 4의 단계 S30 및 단계 S31에서도 도 3의 단계 S10 및 단계 S11에서와 유사하게 수행되고 단계 S31에서 설정압력에 미달하면 도 5의 단계 S41에서 모터를 제 3 모터(M3)로 변경하여 인버터(3)에 연결, 운전한다.In step S30 and step S31 of FIG. 4 is performed similarly to step S10 and step S11 of FIG. 3, and if the set pressure is not reached in step S31, the motor is changed to the third motor M3 in step S41 of FIG. 3) Connect and drive.

도 4의 단계 S25 및 단계 S32에서와 단계 S28 및 단계 S33에서도 각각 도 3의 단계 S5 및 단계 S12에서와 또는 단계 S8 및 단계 S13에서와 유사하게 수행되며, 단계 S32 및 단계 S33에서 각각 허용하한주파수(fL)에 도달하면, 도 5의 단계 S41 및 단계 S44에서 가장 오래 운전 중인 제 2 모터(M2)를 정지시킨다.In step S25 and step S32 of FIG. 4 and step S28 and step S33, respectively, similarly to step S5 and step S12 of FIG. 3 or step S8 and step S13, respectively, and in step S32 and step S33, the lower limit frequency When (fL) is reached, the second motor M2 that has been operating the longest in steps S41 and S44 of FIG. 5 is stopped.

또, 도 4의 단계 S23 및 단계 S26에서 각각 설정압력에 미달하여 가속 제어되는 제 2모터(M2) 및 제 3 모터(M3)에의 인가 주파수가 각각 허용상한주파수(fH)에 도달하면, 단계 S24 및 단계 S27에서 상용 전원에 직결되게 된다.Further, when the frequency applied to the second motor M2 and the third motor M3 which are accelerated and controlled to reach the set pressure respectively in steps S23 and S26 of FIG. 4 respectively reaches the allowable upper limit frequency fH, step S24 And directly connected to the commercial power supply in step S27.

도 5의 단계 S42, S43, S49, S50 및 S51에서도 도 3의 단계 S2, S3, S9, S10 및 S11에서, 또는 도 4의 단계 S22, S23, S29, S30 및 S31에서와 유사하게 수행되어 단계 S51에서 설정압력에 미달하면, 다시 도 3의 단계 S1로 복귀하여 제 1 모터(M1)를 인버터(3)에 연결, 가감속 제어 운전함으로써 인버터(3)에의 연결모터를 제 3 모터(M3)로부터 변경하여 운전할 수 있게 된다.Steps S42, S43, S49, S50 and S51 of FIG. 5 are also performed in steps S2, S3, S9, S10 and S11 of FIG. 3, or similarly to steps S22, S23, S29, S30 and S31 of FIG. When the set pressure is not reached at S51, the flow returns to step S1 of FIG. 3 again, and the first motor M1 is connected to the inverter 3, and the acceleration / deceleration control operation is performed to connect the connection motor to the inverter 3 with the third motor M3. It can be changed and operated from.

도 5의 단계 S45 및 S52와 단계 S48 및 S53에서도 도 3의 단계 S5 및 S12와 단계 S8 및 S13에서와, 또는 도 4의 단계 S25 및 S32와 단계 S28 및 S33에서와 유사하게 수행되며, 단계 S52 및 단계 S53에서 각각 허용하한주파수(fL)에 도달하면, 도 3의 단계 S1 및 단계 S4에서 가장 오래 운전 중인 제 3 모터(M3)를 정지시킨다.Steps S45 and S52 and S48 and S53 of FIG. 5 are also performed in steps S5 and S12 and S8 and S13 of FIG. 3, or similarly to steps S25 and S32 and S28 and S33 of FIG. 4, and step S52. And when the allowable lower limit frequency fL is reached in step S53, the third motor M3 that has been operating the longest in steps S1 and S4 of FIG. 3 is stopped.

또, 도 5의 단계 S43 및 단계 S46에서 각각 설정압력에 미달하여 가속 제어되는 제 3 모터(M3) 및 제 1 모터(M1)에의 인가 주파수가 각각 허용상한주파수(fH)에 도달하면, 단계 S44 및 단계 S47에서 각각 상용 전원에 직결되게 된다.In addition, when the frequencies applied to the third motor M3 and the first motor M1 which are accelerated and controlled to reach the set pressure respectively in steps S43 and S46 of FIG. 5 respectively reach the allowable upper limit frequency fH, step S44 And directly connected to the commercial power source in step S47.

도 4 및 도 5와 관련하는 스위치 동작 순서는 생략되지만, 도 3과 관련하여 이루어진 설명으로부터 용이하게 알 수 있을 것이다. Although the switch operation sequence related to FIGS. 4 and 5 is omitted, it will be readily understood from the description made with reference to FIG. 3.

상술한 바와 같이 모터의 기동순서를 변경(정지되었던 모터에 인버터를 연결하고 인버터가 연결되었던 모터는 상용전원과 직결합 또는 정지되도록 한다)하여 동작 순서도와 같이 운전되도록 함으로써 장기간 운전에 따른 모터와 펌프의 과열 내지 피로를 방지하고 수명을 극대화시킬 수 있으며, 정지된 모터를 인버터로 기동시키므로, 에너지 절감에 큰 효과를 얻을 수 있다.As described above, by changing the starting sequence of the motor (connecting the inverter to the stopped motor and allowing the motor connected with the inverter to be directly coupled or stopped with the commercial power source) to operate as the operation flowchart, the motor and the pump according to the long-term operation It is possible to prevent overheating and fatigue of the battery and to maximize the lifespan, and to start the stopped motor by the inverter, which can greatly reduce energy consumption.

정지된 모터를 기동시키기 위해서는 인버터를 허용하한주파수이하의 상태가 되도록 하여 정지된 모터에 연결되도록 하고, 운전을 가장 적게 한 모터 순서대로 연결되도록 함으로써 모터의 피로도를 줄이고 모터 과열로 인한 고장을 방지할 수 있게 되며, 정지된 모터를 인버터를 이용하여 기동시키므로, 기동전류(정상전류의 4 내지 5배)에 의해 전력손실을 줄일 수 있어 에너지 절약의 큰 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 고안의 인버터 절환형 다단 모터 구동제어방법을 이용함으로써 완벽한 인버터형 부스터 펌프 시스템을 구현 할 수 있게 된다.In order to start a stopped motor, the inverter should be connected to the stopped motor by making it below the lower limit frequency, and be connected in the order of the least motors to reduce the fatigue of the motor and prevent the failure due to the motor overheating. Since the stopped motor is started by using an inverter, power loss can be reduced by starting current (4 to 5 times the normal current), and a large effect of energy saving can be obtained. Therefore, it is possible to implement a perfect inverter booster pump system by using the inverter switching type multi-stage motor drive control method of the present invention.

또한, 도 2에서와 같이 압력 센서에 의해 검출된 현재압력을 A/D 변환하고, 설정압력을 디지털 스위치로 설정하여 현재압력과 설정압력을 액정 표시장치(LCD)와 같은 표시수단(30)에 표시하는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 2, the present pressure detected by the pressure sensor is converted to A / D, and the set pressure is set by a digital switch to display the present pressure and the set pressure on the display means 30 such as a liquid crystal display (LCD). It is preferable to display.

설정압력은 고정적으로 프로그램에 입력시킬 수 있지만, 위와 같이 외부에서 입력시켜 RAM(14)에 기억시키고 마이크로컨트롤러(12)가 조회하도록 하는 것이 정확하고도 용이하게 부하 상황 등에 의해 조절하는 것이 가능하게 될 것이다. Although the set pressure can be fixedly input to the program, it is possible to input the external value and store it in the RAM 14 and to make the microcontroller 12 inquire as described above. will be.

비교된 내용은 ROM(13)에 기억된 프로그램에 따라 동작 순서도를 실행하고 설정압력과 현재 압력의 차를 이용하여 D/A 변환기(15)를 개재하여 D/A변환하여 인버터(3)에 인가함으로써 모터를 가변속, 제어할 수 있게 된다.The contents of the comparison are executed in accordance with the program stored in the ROM 13, and the D / A conversion is applied to the inverter 3 via the D / A converter 15 using the difference between the set pressure and the current pressure. This makes it possible to control the motor at a variable speed.

또한, 마이크로컨트롤러는 동작 순서도에 의해 출력장치(스위치 온/오프 내지 절환수단)(16)를 동작시키고 이 출력장치(스위치 온/오프 내지 절환수단)(16)는 무접점 스위치(SW0, SW10 ~ SW30, SW11 ~ SW31)를 동작시키게 되고, 이들 스위치 수단들의 동작순서에 따라 펌프의 모터(M1∼M3)가 상술한 바와 같이 동작되게 된다.Further, the microcontroller operates the output device (switch on / off to switching means) 16 according to the operation flowchart, and the output device (switch on / off to switching means) 16 is a contactless switch SW0, SW10 to. SW30, SW11 to SW31 are operated, and the motors M1 to M3 of the pump are operated as described above in accordance with the operation order of these switch means.

이와 같은 본 고안의 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템 및 그 제어방법의 구성과 작동에 의해 RPM 제어방식인 1대의 인버터로 인버터 제어방식인 여러 대의 인버터와 같은 역할을 하도록 한 방식으로 RPM 제어방식의 문제점과 인버터 제어방식의 문제점이 한꺼번에 해결된다.By the configuration and operation of the inverter switchable booster pump system and the control method of the present invention as described above, one inverter as the RPM control method is to act as a plurality of inverters as the inverter control method. The problem of the inverter control method is solved at once.

즉, 본 제어장치의 특징은 다음과 같다.That is, the features of the controller are as follows.

1. 토출 압력이 인버터 제어방식과 같이 항상 일정하다.1. The discharge pressure is always constant like the inverter control method.

2. 설비비용이 RPM 제어 방식과 같이 저렴하다.2. The equipment cost is as low as the RPM control method.

3. 모터의 기동전류를 최소화할 수 있으므로 전원설비를 작게 할 수 있으며, 에너지 절약 효과가 뛰어나다.3. Since the starting current of the motor can be minimized, the power supply can be made smaller and the energy saving effect is excellent.

4. 압력 탱크를 소형화할 수 있으므로 설치 면적을 작게 할 수 있다.4. Since the pressure tank can be miniaturized, the installation area can be made small.

5. 펌프의 순환 동작으로 모터의 피로도를 줄여 수명을 길게 할 수 있다.5. It can reduce the fatigue of motor by circulating the pump, which can prolong its life.

따라서 상기의 특징으로 본 고안에 따른 인버터 절환형 부스터 펌프 시스템은 제어장치(1)의 비용 증가분을 상쇄하고도 남음이 있는 우수한 방식이 된다.Therefore, the inverter switchable booster pump system according to the present invention is an excellent way to offset the cost increase of the control device (1).

이상에서 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같이 본 고안의 구체적인 방법과 장치를 3대의 펌프(P1,P2,P3)와 모터(M1,M2,M3,…Mn)에 적용시킨 것이고, 본 고안은 본 고안의 정신을 벗어남이 없이 부하의 종류에 따라 변경함으로써 여러 가지로 구현될 수 있는 것이다.As described above with reference to FIGS. 1 to 5, specific methods and apparatuses of the present invention are applied to three pumps P1, P2, and P3 and motors M1, M2, M3,... The invention can be implemented in various ways by changing according to the type of load without departing from the spirit of the invention.

이상에서 설명한 본 고안의 실시예에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동장치의 구성과 작용에 의하면, 설비비용은 RPM 제어방식과 같이 저 가격이면서 성능은 완전한 인버터 제어방식으로 모터(M1,M2,M3,…Mn)를 제어함으로써 다단 모터를 채용하는 시스템의 성능, 즉, 부하의 변동에 무관하게 일정하고도 균일한 출력을 유지할 수 있고, 설비비용 및 에너지의 절감을 도모할 수 있으며, 모터의 피로도를 최소화시킬 수 있게 되고, 계속 회전하여 모터가 과열 되는 것을 방지하여 모터의 수명을 극대화시킬 수 있으며, 부하의 변동에 따라 수시로 기동함으로써 발생하는 기동전류에 따른 전력손실을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.According to the configuration and operation of the inverter switch-type multi-stage motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention described above, the equipment cost is low cost, such as RPM control method, and the performance is a complete inverter control method motor (M1, M2, M3, By controlling the… Mn), it is possible to maintain a constant and uniform output regardless of the performance of a system employing a multi-stage motor, that is, a load variation, to reduce equipment cost and energy, and to reduce fatigue of the motor. It can be minimized, prevents the motor from overheating by continually rotating to maximize the life of the motor, and can prevent the power loss due to the starting current generated by starting at any time according to the load change. have.

또, 부하의 특성에 따라 효과가 있게 되는 바, 부스터 펌프 시스템의 경우, 그 성능, 즉, 압력탱크의 용량을 작게 하여 설치 공간을 최소화할 수 있게 되고, 일정하고도 균일한 급수압을 유지할 수 있게 되는 등의 효과가 있다.In addition, depending on the characteristics of the load, the booster pump system, the performance, that is, the capacity of the pressure tank can be reduced to minimize the installation space, it is possible to maintain a constant and uniform water supply pressure There is such an effect.

도 1은 부스터 펌프 시스템에 적용된 본 고안의 제어장치의 일실시예에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동제어장치의 구성을 도시한 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of an inverter switching type multi-stage motor drive control device according to an embodiment of the control device of the present invention applied to the booster pump system,

도 2는 도 1의 제어장치를 일예로서 구체화시킨 블록회로도,2 is a block circuit diagram in which the control device of FIG. 1 is embodied as an example;

도 3 내지 도 5는 3대의 모터에 적용시킨 본 고안의 제어장치의 일실시예에 따른 인버터 절환형 다단 모터 구동제어장치의 흐름도,3 to 5 is a flow chart of the inverter switch type multi-stage motor drive control apparatus according to an embodiment of the control device of the present invention applied to three motors,

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉<Description of Signs of Major Parts of Drawings>

1: 제어장치 2: 압력센서1: controller 2: pressure sensor

3: 인버터 11: A/D변환기3: inverter 11: A / D converter

12: 마이크로컨트롤러 13: ROM12: Microcontroller 13: ROM

14: RAM 15: D/A 변환기14: RAM 15: D / A Converter

16: 출력장치(스위치 온/오프 내지 절환수단) 17: F/V 및 A/D 변환기16: Output device (switch on / off to switching means) 17: F / V and A / D converter

20: 압력설정수단 30: 표시수단20: pressure setting means 30: display means

L1: 인버터 제어 전원라인 L2: 상용 전원라인L1: Inverter Control Power Line L2: Commercial Power Line

M1,M2,M3: 제 1 내지 제 3 모터 P1,P2,P3: 제 1 내지 제 3 펌프M1, M2, M3: first to third motors P1, P2, P3: first to third pumps

SW0: 인버터 전원 스위치수단SW0: inverter power switch means

SW10,SW20,SW30: 제 1 내지 제 3 인버터제어스위치수단SW10, SW20, SW30: first to third inverter control switch means

SW11,SW21,SW31: 제 1 내지 제 3 제어스위치수단SW11, SW21, SW31: first to third control switch means

W: 급수공급라인W: water supply line

Claims

In the multi-stage motor drive control device having an inverter 3 and for driving all or part of the multi-stage motors M1, M2, M3, ... Mn according to the load:

Inverter control power supply line (L1) of the commercial power supply line (L2) to supply or cut off the power to connect the inverter (3) to one of the multi-stage motor (M1, M2, M3, ... Mn) is stopped Inverter power switch means SW0 in which the connection to the inverter 3 is turned on / off;

A plurality of inverter control power switch means SW10, SW20, SW30, ... SWn0, which are controlled such that the inverter control power line L1 of the inverter 3 is connected to one of the multi-stage motors M1, M2, M3, ... Mn. ;

A plurality of commercially available, in which the plurality of inverter control power switch means SW10, SW20, SW30, ... SWn0 are selectively controlled to be connected to the commercial power supply line L2 of the respective motors M1, M2, M3, ... Mn. Power switch means SW11, SW21, SW31, ... SWn1; And

Connect one motor of the multi-stage motors M1, M2, M3, ... Mn to the inverter control power supply line L1, and to the upper limit of the inverter control range that can be controlled by the inverter 3 according to the load change. When reaching, the one motor (M1, M2, M3, ... Mn) connected to the inverter (3) is directly connected (serial) to the commercial power supply line (L2), and controlled by the inverter (3) by the variation of the load. When the one motor M1, M2, M3, ... Mn falls below the lower limit of the inverter control range, one motor M1, M2, M3, ... Mn connected to the inverter 3 and the commercial power line Stops the motor that has been operating the longest among the motors M1, M2, M3, ... Mn that are directly connected to (L2), and one motor (M1, M2, M3, ... Mn) connected to the inverter 3 stops. When the motor and M1, M2, M3, ... is stopped for the longest time so as to operate with the lowest fatigue degree among the motors (M1, M2, M3 .... Mn) that have been stopped. The inverter 3, inverter power switch means SW0, a plurality of inverter control power switch means SW10, SW20, SW30, ... SWn0 and a plurality of commercial power switch means (Mn) to connect the inverter 3 to Mn. An inverter switching type multi-stage motor drive control device comprising a control device (1) for controlling SW11, SW21, SW31, ... SWn1.

2. The commercial power switch means according to claim 1, wherein when the motor directly connected to the commercial power line L2 is stopped, the speed of the motor connected to the inverter 3 is accelerated so that an output change does not occur. (SW11, SW21, SW31 ... SWm1), one of the switches is interrupted, and when the allowable upper limit output frequency of the inverter control range of the inverter 3 is 60 Hz, 60 Hz is set to the allowable upper limit frequency (fH), The allowable lower limit is set so that the output frequency f is low enough that the output of the motor does not act as a motor and only a loss occurs. The lower limit frequency fL is used to determine whether or not the inverter control range. And an F / V and A / D converter (17) for feeding back the output frequency (f) to the control device (1).

3. The multistage pump (P1, P2, ... Pn) according to claim 1 or 2, wherein the load is driven by the multistage motors (M1, M2, M3, ... Mn) to supply water to the water supply line (W). ), Further comprising a pressure sensor (2) connected to the water supply line (W) for detecting the pressure of the supplied water and outputting the detected pressure as an electrical signal, the control device (1), A microcontroller 12 into which an electrical signal from the pressure sensor 2 is input via the A / D converter 11, a ROM 13 for storing a predetermined program to be executed in the microcontroller 12; And a D / A converter 15 for supplying the variable speed control signal to the inverter 3 by the change of the electrical signal of the pressure sensor 2 and the output signal of the microcontroller 12 according to a predetermined program, and the switch. Output device (on / off switching number) of the on / off signal to the means SW0, SW10, SW20, SW30, ... SWn0; SW11, SW21, SW31, ... SWn1 Stage 16, the pressure setting means 20 for inputting the set pressure from the outside, a RAM 14 for storing the set pressure input from the outside, and the current pressure. Inverter switch type multi-stage motor drive control device, characterized in that it can further include a display means for displaying the set pressure and the like.