KR20110121519A - Driving device of centrifugal separator - Google Patents

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KR20110121519A
KR20110121519A KR1020100064101A KR20100064101A KR20110121519A KR 20110121519 A KR20110121519 A KR 20110121519A KR 1020100064101 A KR1020100064101 A KR 1020100064101A KR 20100064101 A KR20100064101 A KR 20100064101A KR 20110121519 A KR20110121519 A KR 20110121519A
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박철현
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엘에스산전 주식회사
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B9/00Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/10Control of the drive; Speed regulating

Abstract

PURPOSE: A centrifugal separator operation apparatus is provided to improve a speed searching function of an inverter when a load with large inertia is stopped and when power is disconnected during high speed operation, thereby smoothly operating a centrifugal separator by synchronizing static frequencies of the inverter and centrifugal separator using a DC braking function while speed reducing. CONSTITUTION: A centrifugal separator(100) comprises a centrifugal separation member(110), a motor(120), an inverter(130), and a microcontroller(140). The motor rotates the centrifugal separation member. The inverter controls rotation speed of a motor according to an external control signal. The microcontroller calculates a delta frequency with a load inertia ratio and deceleration time starting from a frequency before speed searching when power is temporally turned on or off while operating the inverter with a predetermined frequency. The microcontroller reduces the frequency by subtracting the calculated delta frequency from a reference frequency inputted from the outside. A searching control process is performed with the same speed before power turn-on/off by increasing output voltage within a rated current reference range of the motor.

Description

원심분리기 구동 장치{Driving Device of Centrifugal Separator}Centrifugal separator driving device {Driving Device of Centrifugal Separator}

본 발명은 원심분리기 구동 장치에 관한 것으로, 특히 인버터의 속도 탐색 기능을 개선하여 원심 분리기의 구동을 원활하게 한 원심분리기 구동 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a centrifuge drive device, and more particularly, to a centrifuge drive device for smoothly driving a centrifuge by improving the speed search function of an inverter.

일반적으로, 원심분리기(centrifugal separator)는 원심력을 이용하여 시험액을 여러 부분으로 나눌 목적으로 이용하는 기계로, 시험액을 시험관에 넣고 고속으로 회전시키면 입자의 크기와 밀도에 따라 물질을 분리하는 장치이다. In general, centrifugal separator (centrifugal separator) is a machine that is used for the purpose of dividing the test liquid into several parts by using centrifugal force, is a device for separating the material according to the size and density of the particles when the test solution is put into the test tube and rotated at high speed.

예컨대, 분리 대상이 혈액일 경우 원심분리기에 시험액(혈액)을 장착한 후 시험액을 인버터로 고속 운전하여 회전시킨다. 여기서, 인버터는 RS-485의 통신방식을 통해 마이크로 컨트롤러로부터 운전/정지 지령과 운전 주파수에 대한 데이터를 제공받는다. For example, if the separation target is blood, the test solution (blood) is mounted in a centrifuge, and the test solution is rotated by driving at high speed with an inverter. In this case, the inverter receives the operation / stop command and the data of the operating frequency from the microcontroller through the communication method of RS-485.

도 1에서와 같이 인버터는 초기에는 설정된 목표 주파수로 정상 가속한다. As shown in FIG. 1, the inverter initially accelerates normally to a set target frequency.

최고 속도에 도달한 후 정전(停電) 등의 상황으로 인해 전원이 오프(power off)되면, 인버터에 의해 구동되는 모터는 관성에 의해 감속하게 된다. 그 상태에서 정전이 복구되면 인버터에 다시 전원이 공급(power on)되고, 속도탐색 기능으로 정전 전의 주파수를 찾아 트립(trip)없이 운전하게 된다. When the power is turned off due to a power failure or the like after reaching the maximum speed, the motor driven by the inverter is decelerated by inertia. When the power failure is restored in that state, the inverter is powered on again, and the speed search function finds the frequency before the power failure and operates without a trip.

하지만, 종래의 인버터는 도 1에서 보듯이 전원이 오프된 후 전원이 다시 온되어 이전 속도를 찾아갈 때, 즉 모터 속도와 인버터 속도의 슬립차(slip error)가 있을 때 과전류 트립이나 인버터 과부하 기능이 동작하여 원심분리기가 연속적으로 운전하지 못하고 정지하는 문제가 있다. However, as shown in FIG. 1, the conventional inverter has an overcurrent trip or an inverter overload function when the power is turned on again to find the previous speed, that is, when there is a slip error between the motor speed and the inverter speed. In this operation, there is a problem that the centrifuge does not operate continuously and stops.

또한, 정상 감속시 원심분리기의 관성이 너무 크기 때문에 30rpm에서 인버터는 정지했으나 모터 즉, 원심분리기는 계속 운전하는 현상이 있었다. In addition, the inverter stopped at 30 rpm because the inertia of the centrifuge was too large during normal deceleration, but the motor, that is, the centrifuge, continued to operate.

따라서, 고속으로 운전 중 정전이 되었을 경우와 관성이 큰 부하가 정지할 때 원하는 시간에 원심분리기가 정지할 수 있도록 인버터의 성능을 개선할 필요가 있다.
Therefore, it is necessary to improve the performance of the inverter so that the centrifuge can be stopped at a desired time when there is a power failure during high speed operation and when a load with a large inertia stops.

본 발명은 고속으로 운전 중 정전이 되었을 경우와 관성이 큰 부하가 정지할 때 인버터의 속도탐색 기능을 개선하여 원심분리기의 구동을 원활하게 함과 아울러 감속 중 직류(DC) 제동 기능을 이용하여 인버터와 원심분리기의 정지 주파수를 일치시킨 원심분리기 구동 장치를 제공하기 위한 것이다.
The present invention improves the speed search function of the inverter when there is a power failure during high speed operation and when the load with a large inertia stops, thereby smoothly driving the centrifuge and using the DC brake function during deceleration. And to provide a centrifuge drive device that matched the stop frequency of the centrifuge.

본 발명에 따른 일실시예인 원심분리기 구동 장치는 원심분리부재를 회전시키는 모터, 외부 제어신호에 따라 상기 모터의 회전속도를 제어하는 인버터 및 상기 인버터를 설정된 주파수로 운전 중 전원이 일시적으로 오프/온될 때, 속도탐색 발생 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하 관성비로 델타주파수(dF)를 계산한 후 계산된 델타주파수를 외부로부터 입력된 목표 주파수인 기준주파수에서 감산하여 주파수를 감소시키고, 모터의 정격전류 기준 범위 내에서 출력전압을 상승시켜 전원이 오프되기 이전의 속도로 탐색 제어하는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. In one embodiment, a centrifuge driving device according to the present invention includes a motor for rotating a centrifuge member, an inverter controlling a rotational speed of the motor according to an external control signal, and a power source temporarily turned off / on during operation of the inverter at a set frequency. When the delta frequency (dF) is calculated from the deceleration time and the load inertia ratio starting from the frequency before the speed search occurs, the calculated delta frequency is subtracted from the reference frequency, which is the target frequency input from the outside, and the frequency is reduced. It may include a microcontroller to increase the output voltage within the current reference range to seek control at the speed before the power is turned off.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 마이크로컨트롤러는 속도탐색 발생 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하 관성비로 델타주파수(dF)를 계산하는 dF 계산부, 미리 설정된 시간마다 피드백되는 가산기의 출력 주파수에 상기 dF 계산부로부터 입력된 델타주파수를 가산하여 출력하는 가산기, 상기 기준주파수에 상기 가산기로부터 입력된 주파수를 감산하여 주파수를 감소시키는 감산기 및 속도탐색 주파수와 상기 기준주파수를 상호 비교하여 상기 감산기로부터 입력된 주파수 또는 상기 속도탐색 주파수를 최종 주파수로 출력하는 출력선택부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an aspect of an embodiment of the present invention, the microcontroller includes a dF calculator configured to calculate a delta frequency (dF) based on a deceleration time and a load inertia ratio starting from a frequency before a speed search occurs, and an output of an adder fed back every preset time. An adder which adds and outputs a delta frequency input from the dF calculator to a frequency, a subtractor which reduces the frequency by subtracting the frequency input from the adder to the reference frequency, and compares the speed search frequency with the reference frequency. And an output selector configured to output the frequency inputted from the speed search frequency or the final search frequency.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 출력선택부는 속도탐색 주파수가 기준주파수보다 클 경우에는 속도탐색 주파수를 최종 주파수로 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an aspect of the embodiment of the present invention, the output selection unit may output the speed search frequency as the final frequency when the speed search frequency is greater than the reference frequency.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 델타주파수(dF)는 전원 오프시 속도와 전원 온시의 속도차인 것을 특징으로 할 수 있다. According to an aspect of an embodiment of the present invention, the delta frequency dF may be a difference between a speed at power off and a speed at power on.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 마이크로컨트롤러는 정격전류 기준 신호에서 인버터 출력전류 검출신호를 감산하는 감산기, 상기 감산기로부터 입력된 신호에 소정의 비례계수(k)를 곱셈하여 델타주파수(dF)를 출력하는 비례연산기, 상기 비례연산기로부터 입력된 델타주파수와 속도탐색 주파수를 피드백받아 가산하여 업데이트된 속도탐색 주파수를 출력하는 가산기 및 미리 설정된 정격전압에 기본 주파수를 나눈 값에 상기 가산기로부터 입력된 속도탐색 주파수를 곱셈하여 인버터 제어를 위한 최종 전압을 출력하는 전압출력부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the microcontroller is a subtractor for subtracting an inverter output current detection signal from a rated current reference signal, and multiplying the signal input from the subtractor by a predetermined proportional coefficient k to delta frequency ( a proportional calculator for outputting dF); It may be characterized in that it comprises a voltage output unit for outputting the final voltage for the inverter control by multiplying the speed search frequency.

본 발명은 고속으로 운전 중 정전이 되었을 경우와 관성이 큰 부하가 정지할 때 인버터의 속도탐색 기능을 개선함과 아울러 감속 중 직류 제동 기능을 이용하여 인버터와 원심분리기의 정지 주파수를 일치시킴에 따라 원심분리기의 구동을 원활히 할 수 있는 이점이 있다.
The present invention improves the speed search function of the inverter when there is a power failure during high speed operation and when the load with a large inertia stops, and also matches the stop frequency of the inverter and the centrifuge by using the DC braking function during deceleration. There is an advantage that can smoothly drive the centrifuge.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 일반적인 원심분리기의 전원 온/오프시 인버터 구동 신호를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 적용된 원심분리기의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 출력 주파수 생성을 위한 마이크로 컨트롤러의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 출력 전압 생성을 위한 마이크로 컨트롤러의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 의한 원심분리기의 전원 온/오프시 인버터 구동 신호를 나타낸 도면이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which do not limit the present invention, and like reference numerals designate like elements in some drawings.
1 is a view showing the inverter driving signal when the power on / off of a typical centrifuge.
2 is a view showing a detailed configuration of a centrifuge applied to the present invention.
3 is a functional block diagram of a microcontroller for output frequency generation according to the present invention.
4 is a functional block diagram of a microcontroller for output voltage generation according to the present invention.
5 is a view showing the inverter driving signal when the power on / off of the centrifuge according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면은 실시예를 도시한 것에 불과하며, 본 발명의 원리와 개념을 쉽게 설명할 목적으로 제공된다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention. The drawings are only examples and are provided for the purpose of easily explaining the principles and concepts of the present invention.

도 2는 본 발명에 적용된 원심분리기의 세부 구성을 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a detailed configuration of a centrifuge applied to the present invention.

도시된 바와 같이 원심분리기(100)는 원심분리부재(110)와 모터(120), 인버터(130), 마이크로컨트롤러(140), 조작부(160) 및 DC 컨버터(170) 등을 포함한다. As shown in the figure, the centrifuge 100 includes a centrifuge member 110, a motor 120, an inverter 130, a microcontroller 140, an operation unit 160, a DC converter 170, and the like.

상기 원심분리부재(110)는 회전에 의해 시험관에 들어있는 시험액을 원심 분리하고, 모터(120)는 공급된 전원에 따라 회전되어 상기 원심분리부재(110)를 회전시키게 되며, 상기 인버터(130)는 외부 제어신호에 따라 상기 모터(120)의 회전속도를 제어하게 된다. The centrifuge member 110 is centrifuged to separate the test liquid contained in the test tube by the rotation, the motor 120 is rotated in accordance with the supplied power to rotate the centrifuge member 110, the inverter 130 Is to control the rotational speed of the motor 120 in accordance with an external control signal.

상기 마이크로컨트롤러(140)는 외부로부터 입력된 명령과 인버터(130)의 출력단을 통해 피드백된 전류 및 주파수에 따라 인버터(130)로 운전과 정지 명령 및 설정된 시간동안 설정된 운전 주파수를 출력하여 모터(120)의 회전속도를 제어하게 된다. The microcontroller 140 outputs an operation and stop command to the inverter 130 and an operation frequency set for a predetermined time to the motor 120 according to a command input from the outside and the current and frequency fed back through the output terminal of the inverter 130. To control the rotation speed.

또한, 마이크로컨트롤러(140)는 상기 인버터(130)를 설정된 주파수로 운전 중 전원이 정전(停電) 등으로 인해 일시적으로 오프(off)/온(on)될 때, 속도 탐색 발생 전, 즉 전원이 오프(off)되기 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하 관성비로 델타주파수(dF : delta frequency)를 계산한 후 계산된 델타주파수를 외부로부터 입력된 목표 주파수인 기준주파수(RefFreq)에서 감산하여 주파수를 감소시키고, 모터(120)의 정격전류 기준 범위 내에서 출력전압을 상승시켜 전원이 오프되기 이전의 속도로 탐색 제어하게 된다. In addition, when the power controller is temporarily turned off / on due to a power failure during operation of the inverter 130 at the set frequency, the microcontroller 140 is turned off before the speed search is generated. The delta frequency (dF: delta frequency) is calculated from the deceleration time and the load inertia ratio, starting with the frequency before it is turned off, and then the calculated delta frequency is subtracted from the target frequency, RefFreq, which is input from the outside. To reduce and increase the output voltage within the rated current reference range of the motor 120 to control the search at the speed before the power is turned off.

또한, 조작부(160)는 사용자로부터 원심분리기(100)의 운전과 정지 및 회전 속도를 입력받고, DC 컨버터(170)는 외부로부터 공급된 상용 교류전원(예를 들어 AC 220V)을 소정의 DC 전압으로 변환하고 변환된 DC 전압을 원심분리기의 제반 회로부로 공급한다. In addition, the operation unit 160 receives the operation, stop and rotation speed of the centrifuge 100 from the user, the DC converter 170 receives a commercial AC power supplied from the outside (for example, AC 220V) a predetermined DC voltage And the converted DC voltage is supplied to the overall circuit part of the centrifuge.

상기에서 원심분리기(100)의 모터(120)가 인버터(130)의 제어에 따라 최고 속도에 도달한 후 정전 등의 상황으로 인해 전원이 오프(power off)되면, 인버터(130)에 의해 구동되는 모터(120)는 관성에 의해 감속하게 된다. When the motor 120 of the centrifuge 100 reaches the maximum speed according to the control of the inverter 130 and then the power is turned off due to a situation such as a power failure, it is driven by the inverter 130 The motor 120 is decelerated by inertia.

그 상태에서 정전이 복구(power on)되면 인버터(130)에 다시 전원이 공급되고, 마이크로컨트롤러(140)는 속도탐색 기능으로 정전 전의 주파수를 찾아 트립없이 인버터(130)를 제어하게 된다. When the power failure is restored (power on) in that state, power is supplied to the inverter 130 again, and the microcontroller 140 controls the inverter 130 without a trip by finding a frequency before the power failure with a speed search function.

여기서, 마이크로컨트롤러(140)는 인버터(130)의 속도탐색 기능을 개선하여 원심분리기(100)의 구동을 원활히 하기 위하여, 모터(120)의 감속 중 인버터(130)의 정지 주파수와 원심분리부재(110)의 정지 주파수를 일치시킬 필요가 있다. 또한 마이크로컨트롤러(140)는 제어의 단순화와 이득 튜닝을 용이하게 하기 위해 P제어만 수행한다.
Here, the microcontroller 140 improves the speed search function of the inverter 130 to smoothly drive the centrifuge 100, so that the stop frequency of the inverter 130 and the centrifugal separator ( It is necessary to match the stop frequency of 110). In addition, the microcontroller 140 performs only P control in order to simplify control and facilitate gain tuning.

도 3은 본 발명에 의한 출력 주파수 생성을 위한 마이크로 컨트롤러의 기능 블록도로서, dF 계산부(141)와 가산기(143), 감산기(145) 및 출력선택부(147)를 포함하여 이루어져 있다. 3 is a functional block diagram of a microcontroller for generating an output frequency according to the present invention, and includes a dF calculator 141, an adder 143, a subtractor 145, and an output selector 147.

dF 계산부(141)는 속도 탐색 발생 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하 관성비로 델타주파수(dF)를 계산하여 출력한다. 상기 델타주파수(dF)는 전원 오프시 속도와 전원 온시의 속도차이다. The dF calculator 141 calculates and outputs the delta frequency dF based on the deceleration time and the load inertia ratio starting from the frequency before the speed search occurs. The delta frequency dF is a speed difference between power off and power on.

가산기(143)는 dF 계산부(141)로부터 입력된 델타주파수와 설정된 시간(예를 들어, 1ms 인터럽트)마다 상기 가산기(143)에서 출력된 주파수를 피드백 받아 가산하여 업데이트된 주파수를 출력하고, 감산기(145)는 외부로부터 입력된 목표 주파수인 기준주파수에 상기 가산기(143)로부터 입력된 주파수를 감산하여 주파수를 감소시키게 된다. The adder 143 feedbacks the delta frequency input from the dF calculator 141 and the frequency output from the adder 143 every predetermined time (for example, 1 ms interrupt), adds the feedback, and outputs an updated frequency. 145 decreases the frequency by subtracting the frequency input from the adder 143 to a reference frequency which is a target frequency input from the outside.

출력선택부(147)는 속도탐색 주파수와 기준주파수를 상호 비교하여 감산기(145)로부터 입력된 주파수 또는 속도탐색 주파수를 최종 주파수(Fout)로 출력한다. 즉, 출력선택부(147)는 속도탐색 주파수가 기준주파수보다 클 경우에는 속도탐색 주파수를 최종 주파수로 출력하고, 속도탐색 주파수가 기준주파수보다 작을 경우에는 감산기에 의해 출력된 주파수를 최종 주파수로 출력하게 된다. 이때, 상기 속도탐색 주파수는 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)와 인버터 출력전류 검출신호(CurrMag)의 차이를 비례 제어하여 산출되는 주파수로서, 도 4에서 자세히 설명하도록 한다.The output selector 147 compares the speed search frequency and the reference frequency with each other and outputs the frequency or speed search frequency input from the subtractor 145 as the final frequency Fout. That is, the output selector 147 outputs the speed search frequency as the final frequency when the speed search frequency is greater than the reference frequency, and outputs the frequency output by the subtractor as the final frequency when the speed search frequency is smaller than the reference frequency. Done. In this case, the speed search frequency is a frequency calculated by proportionally controlling the difference between the rated current reference signal FlyingStartPerc and the inverter output current detection signal CurrMag, which will be described in detail with reference to FIG. 4.

즉, 도 3은 전원 오프시의 속도와 전원 온시의 속도차, 즉 델타주파수(dF; delta frequency)를 누적 증가시키면서 실제 출력주파수를 생성한다. That is, FIG. 3 generates an actual output frequency while cumulatively increasing the speed difference at power-off and the speed difference at power-on, that is, the delta frequency (dF).

전원 오프시는 모터(120)의 속도가 높은 상태이며, 전원이 오프되면 주파수가 서서히 감소한다. 그러다가 다시 전원이 온되면 주파수는 오프시보다 낮은 주파수이므로 그 차를 계속 더해서 전원 오프시의 주파수를 찾아간다. 따라서, 속도 탐색이라고 한다. When the power is off, the speed of the motor 120 is high, and when the power is off, the frequency gradually decreases. Then, when the power is turned on again, the frequency is lower than when turned off, so the difference is continuously added to find the frequency at the time of power-off. Therefore, it is called speed search.

상기 델타주파수의 경우 감속시간과 관성비에 따라 변동되는데, 감속시간과 관성비가 크면 델타주파수가 작아지고, 감속시간과 관성비가 작으면 델타주파수가 커진다. The delta frequency is changed according to the deceleration time and inertia ratio. If the deceleration time and inertia ratio is large, the delta frequency is small, and if the deceleration time and inertia ratio is small, the delta frequency is large.

여기서, 회생모드가 아닌 경우, 즉 속도탐색 주파수가 기준주파수보다 작을 경우에는 가산기(143)는 상기 dF 계산부(141)로부터 입력된 델타주파수와 가산기(143)에서 출력된 주파수를 피드백 받아 가산한 후 업데이트된 주파수를 감산기(145)로 출력하고, 감산기(145)는 목표 주파수인 기준주파수에서 상기 가산기(143)로부터 입력되는 주파수를 감산하여 출력선택부(147)를 통해 최종 주파수(Fout)로 출력한다. Here, when the regenerative mode is not used, that is, when the speed search frequency is smaller than the reference frequency, the adder 143 receives and adds the delta frequency input from the dF calculator 141 and the frequency output from the adder 143 to feed back. Then, the updated frequency is output to the subtractor 145, and the subtractor 145 subtracts the frequency input from the adder 143 from the reference frequency, which is a target frequency, to the final frequency Fout through the output selector 147. Output

한편, 회생모드일 경우, 즉 속도탐색 주파수가 기준주파수보다 클 경우에는 속도탐색 주파수를 출력선택부(147)를 통해 최종 주파수(Fout)로 출력한다. On the other hand, in the regenerative mode, that is, when the speed search frequency is greater than the reference frequency, the speed search frequency is output as the final frequency Fout through the output selector 147.

출력 주파수는 속도 탐색 발생 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하관성비로 델타주파수를 구하고 1ms 인터럽트마다 주파수를 더한 다음, 기준주파수에서 빼면서 주파수를 감속시킨다. The output frequency starts with the frequency before the speed search occurs and obtains the delta frequency based on the deceleration time and load inertia ratio, adds the frequency every 1ms interrupt, and then decelerates the frequency by subtracting from the reference frequency.

본 발명은 정전 전 속도를 빠른시간에 찾을 수 있도록 감속시간과 관성비를 조정 파라미터로 설정하여 델타주파수를 구하는 데, 감속시간이나 관성비가 크면 델타주파수가 작아지고 속도 탐색량도 감소하여 속도 탐색 시간이 길어진다. The present invention obtains the delta frequency by setting the deceleration time and the inertia ratio as an adjustment parameter so that the speed before power failure can be found at a faster time. This lengthens.

특히 고속(예를 들어, 8000rpm)에서 속도 탐색을 하기 위해서는 속도 탐색의 빠른 추정이 필요하며, 만약 추정시간이 길어지면 그 시간 동안 모터(120)에 높은 전류가 인가되어 모터(120)의 소손이나 과전류 고장이 발생한다.
In particular, in order to search for speed at a high speed (for example, 8000 rpm), a fast estimation of the speed search is required. An overcurrent fault occurs.

도 4는 본 발명에 의한 출력 전압 생성을 위한 마이크로 컨트롤러의 기능 블록도로서, 감산기(151)와 비례연산기(153), 가산기(155) 및 전압출력부(157)를 포함하여 이루어져 있다. 4 is a functional block diagram of a microcontroller for generating an output voltage according to the present invention, and includes a subtractor 151, a proportional operator 153, an adder 155, and a voltage output unit 157.

감산기(151)는 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)에 인버터 출력전류 검출신호(CurrMag)를 감산하여 출력한다. 상기 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)는 상기 모터(120)의 정격전류에 대한 비율로서, 속도 탐색시의 최대 전류 레벨을 나타내는 것으로, 예를 들면 상기 모터(120)의 정격전류의 180%에 해당하는 전류 레벨을 나타낼 수 있다. 상기 인버터 출력전류 검출신호(CurrMag)는 인버터(130)의 출력단에 설치된 변류기(Current Transformer)로부터 검출한 신호로서 변류기에서 3상 전류를 읽어 DQ변환한 전류의 크기를 나타내는 것이다. The subtractor 151 subtracts and outputs the inverter output current detection signal CurMMag to the rated current reference signal FlyingStartPerc. The rated current reference signal (FlyingStartPerc) is a ratio with respect to the rated current of the motor 120, which indicates the maximum current level during the speed search, and corresponds to, for example, 180% of the rated current of the motor 120. It can indicate the current level. The inverter output current detection signal CurrMag is a signal detected from a current transformer installed at an output terminal of the inverter 130 and represents a magnitude of a current obtained by reading a three-phase current from the current transformer and performing DQ conversion.

비례연산기(153)는 상기 감산기(151)로부터 입력된 신호에 소정의 비례계수(k)를 곱셈하여 델타주파수(dF)를 출력하고, 가산기(155)는 비례연산기(153)로부터 입력된 델타주파수(dF)와 속도탐색 주파수를 피드백받아 가산하여 업데이트된 속도탐색 주파수를 출력한다. The proportional operator 153 multiplies a signal input from the subtractor 151 by a predetermined proportional coefficient k to output a delta frequency dF, and the adder 155 receives a delta frequency input from the proportional operator 153. (dF) and the speed search frequency are fed back and added to output the updated speed search frequency.

전압출력부(157)는 상기 가산기(155)로부터 입력된 속도탐색 주파수에 비례하는 최종 전압(Vout)을 출력한다. The voltage output unit 157 outputs a final voltage Vout proportional to the speed search frequency input from the adder 155.

한편, 상기 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)가 인버터 출력전류 검출신호(CurrMag)보다 작을 경우에는 전압출력부(157)는 설정된 정격전압(V)에 기본 주파수를 나눈 값에 상기 가산기(155)로부터 출력되는 속도탐색 주파수를 곱셈하여 인버터 제어를 위한 최종 전압(Vout)을 출력한다. On the other hand, when the rated current reference signal FlyingStartPerc is smaller than the inverter output current detection signal CurrMag, the voltage output unit 157 outputs from the adder 155 to the value obtained by dividing the fundamental frequency by the set rated voltage V. The speed search frequency is multiplied to output the final voltage Vout for inverter control.

즉, 도 3에서는 인버터 제어를 위한 주파수를 구했으므로 도 4에서는 주파수에 비례하는 전압을 구하여 출력한다. That is, since a frequency for controlling the inverter is obtained in FIG. 3, a voltage proportional to the frequency is obtained and output in FIG. 4.

출력 전압은 '0'부터 속도탐색 발생 전의 전압까지 상승하는데, 현재 흐르는 전류가 설정된 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)의 전류 레벨 이내가 되면서 최단시간에 도달할 수 있도록 상승시킨다.
The output voltage rises from '0' to the voltage before speed search occurs. The current flows up to reach the shortest time while the current flowing is within the current level of the set rated current reference signal (FlyingStartPerc).

도 3 및 도 4를 참조하여 마이크로컨트롤러(140)의 제반 동작을 살펴보면 아래와 같다. Referring to FIGS. 3 and 4, the overall operation of the microcontroller 140 will be described below.

전원 오프시 속도와 전원 온시 속도차, 즉 델타주파수(dF; delta frequency)를 누적 증가시키면서 실제 출력주파수를 생성한다. 여기서, 전원 오프시는 모터(120)의 속도는 높은 상태이며, 전원이 오프되면 주파수가 서서히 감소한다. The actual output frequency is generated while accumulating and increasing the speed difference at power-off and the speed difference at power-on, that is, the delta frequency (dF). Here, when the power is off, the speed of the motor 120 is high, and when the power is off, the frequency is gradually decreased.

전원이 다시 온되면 주파수가 오프시보다 낮은 주파수이므로 그 차를 가지고 계속 더해서 전원 오프시의 주파수를 찾아간다. 그리고, 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)와 인버터 출력전류 검출신호(CurrMag)의 차를 비례 제어하여, 도 3에서 구한 출력 주파수에 비례하는 출력 전압을 구하여 출력한다.When the power is back on, the frequency is lower than when it is off, so take the difference and continue to find the frequency at power off. Then, the difference between the rated current reference signal FlyingStartPerc and the inverter output current detection signal CurrMag is proportionally controlled, and an output voltage proportional to the output frequency obtained in FIG. 3 is obtained and output.

상기 출력 전압은 0부터 속도 탐색 발생 전의 전압까지 상승하는데 현재 흐르는 전류가 설정된 정격전류 기준 신호(FlyingStartPerc)의 전류 레벨 이내가 되면서 최단시간에 도달할 수 있도록 상승시킨다. The output voltage rises from 0 to the voltage before the speed search occurs, and the current flows up to reach the shortest time while being within the current level of the set rated current reference signal FlyingStartPerc.

일반적으로 모터마다 정격전압(V)과 기본 주파수(Fbase)가 다르기 때문에 그에 따라 실제 출력전압의 제어가 어려워 모터에 과전류가 흘러 가속을 못하는 문제가 발생하므로, 본 발명에서는 정격전압과 기본 주파수의 비를 설정하여 출력전압을 만들 때 반영한다.
In general, since the rated voltage (V) and the fundamental frequency (Fbase) is different for each motor, it is difficult to control the actual output voltage accordingly, so that an overcurrent flows to the motor and thus acceleration does not occur. Reflect when making output voltage by setting.

도 5도에서도 보듯이, 속도탐색 중 출력전류가 과다하게 증가하면 출력전압을 '0'으로 하여 전압상승을 억제하는 동시에 출력전류도 억제한다. As shown in Fig. 5, if the output current increases excessively during speed search, the output voltage is set to '0' to suppress the voltage rise and at the same time suppress the output current.

일반적으로, 속도탐색은 속도탐색 종료시점이 목표 주파수까지 도달 후 종료하게 되는 데, 이러할 경우 PI제어로 높은 주파수까지 도달한 후 일반가속으로 제어모드가 절체시 과전류 트립이나 과전압 트립 등 연속운전이 불가하였다. In general, speed search ends after speed search ends up to the target frequency. In this case, continuous operation such as overcurrent trip or overvoltage trip is impossible when control mode is switched to normal acceleration after reaching high frequency by PI control. It was.

그러나, 본 발명에서는 현재속도를 추정하면, 즉 낮은 주파수에서 속도탐색를 즉시 종료하고, 일반 가속 기울기로 목표 주파수까지 증가하여 고장없이 운전하며, 속도탐색을 찾는 시간도 빨라진다.
However, in the present invention, when the current speed is estimated, that is, the speed search is immediately terminated at a low frequency, the normal acceleration slope is increased to the target frequency to operate without failure, and the speed search time is also increased.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.

100: 원심분리기 110: 원심분리부재
120: 모터 130: 인버터
140: 마이크로컨트롤러 141: dF 계산부
143: 가산기 145: 감산기
147: 출력선택부 151: 감산기
153: 비례연산기 155: 가산기
157: 전압출력부 160: 조작부
170: DC 컨버터
100: centrifuge 110: centrifuge member
120: motor 130: inverter
140: microcontroller 141: dF calculation unit
143: adder 145: subtractor
147: output selector 151: subtractor
153: proportional calculator 155: adder
157: voltage output unit 160: operation unit
170: DC converter

Claims (5)

원심분리부재를 회전시키는 모터;
외부 제어신호에 따라 상기 모터의 회전속도를 제어하는 인버터; 및
상기 인버터를 설정된 주파수로 운전 중 전원이 일시적으로 오프/온될 때, 속도탐색 발생 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하 관성비로 델타주파수(dF)를 계산한 후 계산된 델타주파수를 외부로부터 입력된 목표 주파수인 기준주파수에서 감산하여 주파수를 감소시키고, 모터의 정격전류 기준 범위 내에서 출력전압을 상승시켜 전원이 오프되기 이전의 속도로 탐색 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 원심분리기 구동 장치.
A motor for rotating the centrifuge member;
An inverter controlling the rotational speed of the motor according to an external control signal; And
When the inverter is temporarily turned off / on while operating the inverter at the set frequency, the delta frequency (dF) is calculated from the deceleration time and the load inertia ratio starting from the frequency before the speed search occurs, and then the calculated delta frequency is input from the outside. And a microcontroller which reduces the frequency by subtracting from the reference frequency, which is a frequency, and increases the output voltage within the rated current reference range of the motor to search and control at a speed before the power is turned off.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤러는,
속도탐색 발생 전의 주파수를 시작으로 감속시간과 부하 관성비로 델타주파수(dF)를 계산하는 dF 계산부;
미리 설정된 시간마다 피드백되는 가산기의 출력 주파수에 상기 dF 계산부로부터 입력된 델타주파수를 가산하여 출력하는 가산기;
상기 기준주파수에 상기 가산기로부터 입력된 주파수를 감산하여 주파수를 감소시키는 감산기; 및
속도탐색 주파수와 상기 기준주파수를 상호 비교하여 상기 감산기로부터 입력된 주파수 또는 상기 속도탐색 주파수를 최종 주파수로 출력하는 출력선택부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기 구동 장치.
The method of claim 1,
The microcontroller,
A dF calculator configured to calculate a delta frequency (dF) based on a deceleration time and a load inertia ratio starting from a frequency before a speed search occurs;
An adder for adding the delta frequency input from the dF calculator to the output frequency of the adder fed back at a preset time;
A subtractor for reducing the frequency by subtracting the frequency input from the adder to the reference frequency; And
And an output selector for comparing the speed search frequency and the reference frequency with each other and outputting the frequency inputted from the subtractor or the speed search frequency as a final frequency.
제 2 항에 있어서,
상기 출력선택부는 속도탐색 주파수가 기준주파수보다 클 경우에는 속도탐색 주파수를 최종 주파수로 출력하는 것을 특징으로 하는 원심분리기 구동 장치.
The method of claim 2,
And the output selector outputs the speed search frequency as the final frequency when the speed search frequency is greater than the reference frequency.
제 2 항에 있어서,
상기 델타주파수(dF)는 전원 오프시 속도와 전원 온시의 속도차인 것을 특징으로 하는 원심분리기 구동 장치.
The method of claim 2,
The delta frequency (dF) is a centrifuge drive device, characterized in that the speed difference between the power-off speed and the power-on.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤러는,
정격전류 기준 신호에 인버터 출력전류 검출신호를 감산하는 감산기;
상기 감산기로부터 입력된 신호에 소정의 비례계수(k)를 곱셈하여 델타주파수(dF)를 출력하는 비례연산기;
상기 비례연산기로부터 입력된 델타주파수와 속도탐색 주파수를 피드백받아 가산하여 업데이트된 속도탐색 주파수를 출력하는 가산기; 및
미리 설정된 정격전압에 기본 주파수를 나눈 값에 상기 가산기로부터 입력된 속도탐색 주파수를 곱셈하여 인버터 제어를 위한 최종 전압을 출력하는 전압출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기 구동 장치.


The method of claim 1,
The microcontroller,
A subtractor for subtracting the inverter output current detection signal from the rated current reference signal;
A proportional calculator for outputting a delta frequency dF by multiplying a signal input from the subtractor by a predetermined proportional coefficient k;
An adder configured to output the updated speed search frequency by adding feedback from the delta frequency and the speed search frequency inputted from the proportional operator; And
And a voltage output unit configured to output a final voltage for inverter control by multiplying a speed search frequency input from the adder by a value obtained by dividing a basic frequency by a preset rated voltage.


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