KR20100011039A - 엔진 발전기가 부착된 크레인의 전원 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인의 엔진 발전기에서 출력되는 직류를 입력받는 크레인의 엔진 발전기의 전원 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명은 크레인의 엔진 발전기에서 출력되는 교류를 입력받아 크레인에 사용되는 전원을 공급하는 크레인의 전원 제어장치에 관한 것이다.

본 발명에서는 컨버터가 상기 엔진 발전기에서 출력되는 직류(교류) 전압을 입력받아 직류로 변환한 다음 변환된 상기 직류 전압이 제1 레벨 보다 낮은 경우, 상기 직류를 승압하여 출력하고, 인버터가 상기 컨버터에서 출력되는 직류를 미리 설정한 제2 레벨의 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 다음, L-C 필터가 상기 인버터에서 펄스폭 변조되어 출력되는 구형파를 필터링 하여 정현파 파형을 생성하여 출력한다. 이렇게 함으로써, 크레인에 장착된 엔진 발전기의 엔진이 대기 상태로 진입하더라도 저하된 발전기의 출력을 안정된 전압과 주파수를 유지할 수 있도록 하여 엔진의 운전 상태와 상관없이 주변 전기, 전자 장치를 사용할 수 있도록 하고 이로 인해 엔진이 소모하는 연료를 절감할 수 있다.

전원, 엔진, 크레인, 컨테이너

Description

엔진 발전기가 부착된 크레인의 전원 제어 장치 {Power control device of the engine generator installed crane}

본 발명은 크레인에 관한 것으로 특히, 컨테이너의 이송과 하역 등에 많이 사용되는 겐트리 크레인(RTGC, Rubber Tire Gantry Crane : 고무 타이어를 장착한 겐트리 크레인)에 사용되는 크레인의 전원 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 컨테이너의 이송과 하역 등에 많이 사용되는 겐트리 크레인(RTGC, Rubber Tire Gantry Crane : 고무 타이어를 장착한 겐트리 크레인)은 고정된 레일 위에서 운행되는 것이 아니고 타이어를 장착하여 이동이 자유롭다.

따라서 이러한 크레인에는 상용전원을 인입하기가 어렵기 때문에 크레인 위에 엔진으로 구동되는 발전기를 설치하여 컨테이너의 이송 및 하역을 위해 구동되는 전동기의 전원으로 사용된다. 발전기에서 발생된 전원은 크레인 내에 설치되어 있는 조명, 냉, 난방 및 각종 전기, 전자 장치의 전원으로 사용되고 있다.

크레인을 대기 상태로 가동하기 위해 엔진이 정격 속도이하로 떨어지게 되면 엔진에 연결된 발전기의 전압과 주파수가 함께 떨어지게 되고 이에 따라 발전기의 출력을 전원으로 사용하는 각종 전기, 전자 장치들은 입력 전압의 저하로 작동이 정지된다.

즉, 냉, 난방 장치를 비롯한 주변 전기 장치들에 공급되는 정격 입력 전압은 엔진의 정격 회전수에 맞춰져 있어서 크레인이 이송 및 하역 작업을 하지 않더라도 엔진 회전수를 정격 속도로 유지해야만 안정된 동작을 보장받는다. 그렇기 때문에 크레인을 운전하는 운전자는 운전실에서 대기하는 동안에도 냉, 난방장치의 가동을 위하여 엔진회전수를 떨어뜨리지 못하고 정격 속도로 운전하여 필요치 않게 엔진의 연료가 과다하게 소모되는 문제를 가지고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 크레인에 장착된 엔진 발전기의 엔진이 대기 상태로 진입하더라도 저하된 발전기의 출력을 안정된 전압과 주파수를 유지할 수 있도록 하여 엔진의 운전 상태와 상관없이 주변 전기, 전자 장치를 사용할 수 있도록 하고 이로 인해 엔진이 소모하는 연료를 절감하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 크레인의 전원 제어 장치는,

크레인의 엔진 발전기에서 출력되는 교류를 입력받아 크레인에 사용되는 전원을 공급하는 크레인의 전원 제어장치로서,

상기 엔진 발전기에서 출력되는 직류 전압을 입력받아 상기 직류 전압이 제1 레벨 보다 낮은 경우, 상기 직류를 승압하여 출력하는 컨버터;

상기 컨버터에서 출력되는 직류를 미리 설정한 제2 레벨의 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터;

상기 인버터에서 펄스폭 변조되어 출력되는 구형파를 필터링 하여 정현파 파형을 생성하여 출력하는 L-C 필터를 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 엔진 발전기의 출력에 3상 정류회로와 승압형(Boosting) 컨버터가 구비되어 있고, 컨버터의 후단에는 펄스폭 변조 인버터와 L-C 필터가 설치되어 있어서 엔진 회전수가 감소하여 발전기의 출력 전압이 펄스폭 변조 인버터의 안정된 출력 전압을 얻기 위한 전압 이하로 내려가더라도 인버터의 입력 전압을 일정하게 유지할 수 있도록 하여 엔진 회전수를 정격 회전수 이하로 떨어뜨리는 것이 가능하여 엔진 발전기 장착 크레인의 대기 시 엔진회전수를 감소시켜 엔진이 소모하는 연료를 대폭 감소시킬 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 크레인의 전원 제어 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 크레인의 전원 제어 장치는,

크레인의 엔진 발전기에서 출력되는 교류를 입력받는 크레인의 엔진 발전기 의 전원 제어 장치로서, 컨버터(110), 인버터(120), L-C 필터(130)를 포함한다.

컨버터(110)는 엔진 발전기(140)에서 출력되는 교류 전압을 입력받아 직류로 변환 다음, 상기 직류 전압이 대기상태인지 판단하는 레벨인 제1 레벨 보다 낮은 경우, 상기 직류를 승압하여 출력하고, 상기 직류 전압이 대기상태인지 판단하는 레벨인 제1 레벨 보다 높은 경우, 동작을 하지 않는다. 이때는 주행상태로서 엔진 발전기(140)의 3상 출력단에 연결된 주동력선을 통해 주행, 권상, 권하 등 주동력용 전원이 공급되고, 모든 장치들이 동작 가능한 상태이다.

인버터(120)는 3상 펄스폭 변조 인버터로서, 상기 컨버터(110)에서 출력되는 직류를 미리 설정한 제2 레벨 즉, 220V, 60Hz의 교류 전원으로 변환하여 출력하며, 이러한 전원의 전압 및 주파수를 필요에 따라 변형이 가능하다.

L-C 필터(130)는 상기 인버터(120)에서 펄스폭 변조되어 출력되는 구형파를 필터링 하여 정현파 파형을 생성하여 출력한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 크레인 엔진 발전기의 전원 제어 장치의 동작에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 엔진 발전기(140)는 엔진이 구동하는 3상 발전기이며 이 발전기의 출력은 크레인의 주행 및 권상, 권하 등에 사용되는 주동력선과 함께 DC-DC컨버터(110)가 연결되어 있다.

엔진 발전기(140)의 출력에 연결된 DC-DC 컨버터(110)는 승압형(Boosting) 컨버터이며 출력 전압을 설정된 전압으로 유지할 수 있도록 피드백 제어장치가 내장되어 있다. 따라서, 엔진 대기 상태에서 엔진 발전기의 출력이 DC-DC 컨버터(110)의 설정전압 이하로 내려가면 DC-DC 컨버터(110)는 입력 전압을 승압하여 설정전압으로 유지하게 하며, 크레인이 운전 상태로 들어가게 돼서 엔진 발전기(140)의 전압이 상승하면 엔진 발전기의 출력 전압은 DC-DC컨버터(110)의 설정 전압보다 높게 된다. 이때, DC-DC컨버터(110)는 작동을 정지하게 되지만 정상상태이므로 주동력선에 의해 정상 전원이 공급되어 모든 장치가 사용가능하게 된다.

인버터(120)는 DC-DC 컨버터(120)의 출력단에 연결된 3상 PWM (Pulse Width Modulation:펄스폭변조)방식의 3상 인버터(직류를 교류로 변환하는 장치)로서 내부의 제어 회로와 소프트웨어에 의해 출력 전압과 주파수를 설정해 놓으면 이 인버터의 정격 최저 입력 전압보다 높은 전압이 이 인버터의 입력단에 인가되면 설정된 전압과 주파수로 항상 일정하게 유지되는 기능을 가지고 있다. 따라서, 컨버터(110)에서 설정 전압 보다 높은 전압을 가진 전원이 입력되면, 항상 일정한 레벨의 펄스폭 변조된 구형파가 출력된다. 예를 들어, 입력 직류 전압은 출력 교류 전압보다 1.5배 이상이 되도록 한다. 즉, 인버터에 입력되는 승압된 직류 전압은 펄스폭 변조되어 출력되는 구형파의 출력전압보다 1.5배 이상 되도록 한다.

이 인버터(120)의 출력 전압 형태는 펄스폭 변조에 의해 구형파가 출력되므로 상용 전원과 유사한 형태로 만들어 주기 위한 필터가 필요하며 이를 위해 3상 L-C필터(130)를 이용하며, L-C필터(130)의 출력은 3상의 정현파가 출력되어 각종 전기, 전자 장치에 안정된 전력을 공급하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 컨테이너의 이송 및 하역에 많이 사용되고 있는 고 무타이어 구동 크레인(RTGC)에 적용할 경우 크레인이 작업을 하지 않고 대기하는 시간에 엔진 발전기의 회전 속도를 감소시켜 대기 연료 소모를 획기적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 운전과 대기로 나눠지는 동일한 운전 특성을 가지고 있는 모든 엔진 구동형 발전기의 연료 절감을 위한 전원 장치로도 사용가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경과 수정 실시가 가능함을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 크레인의 전원 제어 장치의 구성도이다.

Claims (5)

1. 크레인의 엔진 발전기에서 출력되는 교류를 입력받는 크레인의 엔진 발전기의 전원 제어 장치로서,

   상기 엔진 발전기에서 출력되는 교류 전압을 입력받아 직류로 변환된 상기 직류 전압이 제1 레벨 보다 낮은 경우, 상기 직류를 승압하여 출력하는 컨버터;

   상기 컨버터에서 출력되는 직류를 미리 설정한 제2 레벨의 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터;

   상기 인버터에서 출력되는 교류전원을 구형파를 필터링 하여 정현파 파형을 생성하여 출력하는 L-C 필터를 포함하는 크레인의 전원 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 컨버터는 엔진 발전기에서 출력되는 직류 전압이 대기상태를 판단하는 제1 레벨 보다 낮은 경우, 상기 직류를 승압하는 것을 특징으로 하는 크레인의 전원 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 컨버터에서 출력되는 직류 전압의 크기는 상기 인버터의 제2 레벨보다 소정의 제3 레벨만큼 높은 것을 특징으로 하는 크레인의 전원 제어 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,

   상기 인버터는 3상 펄스폭 변조 인버터인 것을 특징으로 하는 크레인의 전원 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 컨버터는 엔진 발전기에서 출력되는 직류 전압이 대기상태를 판단하는 제1 레벨 보다 높은 경우, 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 크레인의 전원 제어 장치.

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