KR20130108497A - 향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작 방법 및 장치 - Google Patents

향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작을 위한 방법 및 장치 본 발명에 의하면, 제1 스텝에서, 비동기식 모터의 모터 사이즈를 위한 범위가 특정된다. 또한, 비동기식 모터의 동작 중에 측정 파라미터의 적어도 하나의 측정값에 의거하여 모터 사이즈의 값이 계산되고, 모터 사이즈의 각각의 계산된 값은 범위들 중 하나에 할당된다. 또한, 제어 파라미터가 변경되어 특정 모터 사이즈를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 모터 사이즈의 각각의 범위를 위해 특정된 시작값으로부터 시작하도록 최적화된 제어 파라미터를 제공하기 위해 계산된 모터 파라미터가 할당된 범위에 의거하여 제어 파라미터가 변경된다. 또한, 최적화된 제어 파라미터는, 계산된 모터 사이즈가 할당된 범위에 의거하여 제어 파라미터를 위한 연속적인 최적 특성 곡선의 지원 포인트로서 저장된다.
따라서, 비동기식 모터는 제공된 연속적인 최적 특성 곡선에 의해 작동됨으로써 더 효율적으로 동작될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품과 대응 방법을 위한 프로세스 다이어그램, 및 대응 장치를 위한 블록 와어링 다이어그램(block wiring diagram)에 관련된다.

Description

향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN ASYNCHRONOUS MOTOR HAVING INCREASED EFFICIENCY}
본 발명은 향상된 효율의 비동기식 모터의 동작을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
독일 특허 공개 DE 100 61 293 A1은 비동기식 모터의 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다. 이 경우에, 전동기의 기동을 위해 3상(three phase) 전력이 공급된다. 추정된 유효 전력을 결정하기 위해 직류 전압 및 직류 전류가 측정되고 사용된다. 비동기식 모터의 로딩(loading)에 관한 결론은 추정된 유효 전력으로부터 도출될 수 있다.
또한, 추정된 토크-생성(torque-producing) 전류값이 결정되고, 실제 토크-생성 전류값과 비교된다. 또한, 실제값과 추정된 토크-생성 전류값 사이의 차이가 결정된다. 추정된 유효 전력은 이 결정된 차이에 치고하여 변경된다. 비동기식 모터에 공급된 3상 전력은 이것에 기초하여 변경될 수 있다.
또한, 전기 모터의 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치는 독일 특허 공개 DE 10 2005 036 802 B3으로부터 공지되어 있다.
3상 비동기식 모터의 동작을 위한 다른 종래 장치가 독일 특허 공개 DE 10 2008 018 625 A1에 개시되어 있다.
또한, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 42, NO. 4, JULY/AUGUST 2006에 있어서, Mark G. Solveson, Behrooz Mirafzal, 및 Nabeel A. O. Demerdash의 "Soft-Started Induction Motor Modeling and Heating Issues for Different Starting Profiles Using a Flux Linkage ABC Frame of Reference"에 3상 전류 컨트롤러의 예가 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 비동기식 모터를 더 효율적으로 동작시키기 위한 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 목적은 청구항 1의 특징을 구비한 방법 및/또는 청구항 15의 특징을 구비한 장치에 의해 달성된다.
따라서, 이하의 스텝을 구비한 향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작 방법이 제안된다.
제1 스텝에서, 비동기식 모터의 모터 변수의 값이 세팅된다. 제2 스텝에서, 모터 변수의 값이 비동기식 모터의 동작 중에 측정된 변수의 적어도 하나의 측정된 값에 기초하여 계산되고, 모터 변수의 각각의 계산된 값은 범위들 중 하나에 관련된다. 또한, 제3 스텝에서, 제어 변수가 변경되어 특정 모터 변수를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 모터 변수의 각각의 범위를 위해 세팅된 시작값으로부터 시작하도록 최적화된 제어 변수를 제공하기 위해 계산된 모터 변수와 관련된 범위에 기초하여 제어 변수가 변경된다. 제4 스텝에서, 계산된 모터 변수와 관련된 범위에 기초하여 제어 변수를 위한 연속적인 최적 특성 곡선의 데이터 포인트로서 최적화된 제어 변수가 저장된다.
또한, 프로그램-제어 장치 상에서 상기한 본 발명에 의한 방법이 수행되도록 하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제안된다.
예컨대, 컴퓨터 프로그램 수단 등의 컴퓨터 프로그램 제품은 메모리 카드, USB 스틱, 플로피 디스크, CD 스틱, CD-ROM, DVD, 또는 네트워크의 서버에 의해 다운로드 가능한 파일의 형태로 제공 또는 공급될 수 있다. 예컨대, 이것은 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 프로그램 수단을 사용하여 대응 파일을 전송함으로써 무선 통신 네트워크에서 일어날 수 있다.
또한, 향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작을 위한 장치가 제안된다. 상기 장치는 비동기식 모터의 모터 변수를 위한 범위의 세팅을 위한 제1 수단을 구비한다. 또한, 상기 장치는 비동기식 모터의 동작 중에 측정된 변수의 적어도 하나의 측정된 값에 기초하여 모터 변수의 값을 계산하는 제2 수단을 포함하고, 모터 변수의 각각의 값은 범위들 중 하나에 관련된다. 또한, 상기 장치는 최적화된 제어 변수를 제공하기 위해 계산된 모터 변수와 관련된 범위에 기초하여 제어 변수를 변경하는 제3 수단을 구비한다. 제어 변수가 변경되어 특정 모터 변수를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 모터 변수의 각각의 범위를 위해 세팅된 시작값으로부터 시작하도록 제3 수단은 제어 변수를 변경한다. 또한, 상기 장치는 계산된 모터 변수와 관련된 범위에 기초하여 제어 변수를 위한 연속적인 최적 특성 곡선의 데이터 포인트로서 최적화된 제어 변수를 저장하는 제4 수단을 구비한다.
또한, 향상된 효율을 가진 비동기식 모터를 동작시키기 위한 상기한 바와 같은 장치를 포함하는 비동기식 모터를 기동시키는 3상 전류 컨트롤러가 제안된다.
본 발명의 장점은 연속적인 최적 특성 곡선을 제공 및 사용함으로써 비동기식 모터가 더 효율적으로 동작될 수 있다는 것이다.
비동기식 머신(machine) 또는 비동기식 모터의 동작 포인트의 조정 가능한 최적화는 최적 특성 곡선에 의해 가능하다.
종합적으로, 본 발명에 의한 방법의 적용은 오직 적은 로드 사이클(load cycles) 이후에 충분히 최적화된 특성 곡선을 생성한다. 최적화 단계의 완료 이후에 본 발명에 따라 생성된 최적 특성 곡선의 사용의 장점은 대응 리커버리 시간(recovery time)과의 연속적인 조정(adjustment)이 필요하지 않다는 것이다. 대신, 결정된 최적 특성 곡선에 따른 단일 조정 프로세스에 대하여 최적화가 감소된다. 따라서, 비동기식 모터의 최적 모터 전압이 신속하고 정확하게 결정된다. 다른 장점은 조정 변동이 회피될 수 있다는 것이다.
예컨대, 역치 등의 가변적인 특정 기준이 도달되기 위한 비동기식 모터의 특정 모터 변수는 범위가 세팅되기 위한 동일 모터 변수가 될 수 있다. 대안으로서, 이것들은 예컨대 유효 전력 및 무효 전력 등의 비동기식 모터의 상이한 모터 변수가 될 수 있다. 예컨대, 범위는 유효 전력을 위해 세팅될 수 있고, 유효 전력의 값은 예컨대 모터 전압에 기초하여 계산될 수 있다. 또한, 제어 각도가 변경되어 무효 전력을 위한 소정 기준에 도달할 때까지 유효 전력의 각각의 범위를 위해 세팅된 시작값으로부터 시작하도록 예컨대, 제어 각도 등의 제어 변수는 계산된 유효 전력과 관련된 범위에 기초하여 변경된다.
더 가능한 모터 변수는 역률(power factor), 모터 전류, 또는 소정 각도 변수이다.
본 발명의 실시형태 및 유리한 구성은 도면을 참조한 설명과 종속 청구항으로부터 알려진다.
바람직한 실시형태에 의하면, 모터 변수의 계산된 값의 범위에 대하여 적어도 가까운 범위로 데이터 포인트가 추론된다. 따라서, 최적 특성 곡선의 적어도 하나의 추론된 포인트가 제공된다. 또한, 각각의 추론된 포인트는 개별 인접 범위를 위한 시작값으로서 세팅된다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 제2 내지 제4 스텝은 각각의 범위가 정확하게 한번 최적화될 때까지 수행된다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 모터 변수는 비동기식 모터의 동작 중에 기록된 유효 전력이다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 복수의 범위는 비동기식 모터의 동작 중에 기록된 유효 전력을 위해 세팅된다. 이어서, 유효 전력의 각각의 값은 비동기식 모터의 동작 중에 모터 전류의 각각의 측정된 값에 기초하여 및/또는 모터 전압의 각각의 측정된 값에 기초하여 계산된다. 유효 전력의 각각의 값은 범위 중 하나와 관련된다.
제공된 범위는 바람직하게 오버랩된다. 오버래핑 범위의 사용으로 인해, 인접한 인터벌(intervals) 사이의 잠재적으로 연속적인 변동이 유리하게 억제된다.
바람직하게는 제어 변수는 제어 각도, 오프-피리어드(off-period), 또는 컷-오프(cut-off) 각도이다. 제어 각도(α) 또는 점화 지연 각도(α)는 모터 전압의 제로 크로싱(zero crossing)과 모터 전류 플로우(flow)의 시작 사이에 각도로서 규정된다. 컷-오프 각도(γ)는 모터 전류 플로우의 퀀칭(quenching)과 재시작(restarting) 사이의 각도로서 규정된다. 오프-피리어드, 특히 3상 전류 컨트롤러의 사이리스터(thyristor)의 오프-피리어드는 컷-오프 각도(γ)에 대응하는 기간으로서 규정된다. 오프-피리어드는 전류 갭의 길이에 대응한다. 전류 갭은 모터 전류가 흐르지 않는 기간이다. 사이리스터의 오프-상태(off-state)는 오프-상태 전압의 검출에 의해 바람직하게 결정되고, 평가된다.
특히, 본 발명에 의한 장치를 포함하는 3상 전류 컨트롤러 또는 본 발명에 의한 장치에 의하면, 본 발명에 의해 제공된 최적 특성 곡선에 의해 규정된 최적 기준에 도달할 수 있도록 비동기식 모터의 모터 전압이 감소된다. 예컨대, 최적 기준은 비동기식 모터의 기록된 유효 전력에 관련될 수 있고, 이에 따라 비동기식 모터의 에너지 소비에 관련될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 최적 기준을 위해 최적 기준으로부터 도출된 모터 전류 또는 변수, 기록된 무효 전력을 추가적으로 평가하는 옵션도 존재한다. 최적화될 모터 변수는 동작 포인트에 심하게 의존하기 때문에, 본 발명에 의한 최적화될 모터 변수는 직접 조정되지 않고, 오히려 본 발명에 의한 3상 전류 컨트롤러의 정정 변수 또는 제어 변수를 위한 최적 특성 곡선이 추가의 모터 변수에 기초하여 사용된다. 예컨대, 이 추가 모터 변수는 비동기식 모터의 부하 상태의 특징에 따른 기록된 유효 전력이다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 각각의 경우에 있어서 모터 변수의 각각의 범위를 위한 설정된 시작값을 포함하는 초기 특성 곡선이 제공된다. 각각의 시작값은 최적화된 제어 변수를 제공하는 복잡성(complexity), 특히 시간 소비를 감소시킨다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 제3 및 제4 스텝은 제2 스텝에 따라 관찰되는 모터 변수가 안정되는 경우에 시작된다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 제4 스텝에 따라 관찰되는 모터 변수는 시간에 걸쳐 관찰된 모터 변수에 있어서의 변경이 특정 역치 윈도우(threshold value window) 내에 있는 경우에 안정된 것으로 규정된다. 특히, 역치 윈도우는 사전에 결정된다.
최적 특성 곡선의 각 범위 또는 인터벌의 최적화는, 관찰된 모터 변수가 경시적 변경을 평가함으로써 안정된 것으로 간주될 수 있는 경우에 시작된다. 이러한 경우에, 3상 전류 컨트롤러의 제어 변수 또는 정정 변수가 변경된다. 최적화될 모터 변수에 대한 영향이 관찰된다. 영향 및 이에 따른 변경이 유리한 경우에, 정정 변수는 적어도 일시적으로 최적 특성 곡선에 채택되고, 최적 기준에 도달하거나 초과할 때까지 최적화의 연속 중에 더 잠재적으로 변경된다. 따라서, 제어 변수의 결정된 값은 최적 특성 곡선 내의 최적화된 값 또는 데이터 포인트로서 저장된다. 범위의 최적화는 범위를 규정하는 모터 변수가 소정 역치보다 더 크게 변경되는 경우에 중단된다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 데이터 포인트는 비동기식 모터의 소정의 단조로운 행동에 기초하여 추론된다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 데이터 포인트의 각 저장 프로세스 이후에, 소정의 단조로운 행동에 기초한 모터 변수의 계산된 값의 범위에 인접한 적어도 범위로 저장된 데이터 포인트가 추론된다.
비동기식 모터의 단조로운 행동에 관한 인식(knowledge)에 의해, 일시적으로 또는 명확하게 최적화된 값(데이터 포인트들)에 의한 최적 특성 곡선에 있어서의 각 향상 또는 변경 이후에, 인접 범위의 제어 변수가 유리하게 추론될 수 있다.
다른 바람직한 실시형태에 의하면, 로드 스텝(load step)의 검출시에 제어 변수는 비동기식 모터의 고장을 방지하기 위해 모터 전압이 증가하도록 연속적인 최적 특성 곡선으로부터의 벗어남으로 변경된다.
특히, 비동기식 모터가 낮은 부하 미만일 때 최적화는 모터 전압에 있어서의 현저한 감소로 이어질 수 있다. 이러한 모터 전압에 있어서의 감소가 매우 강해서 비동기식 모터가 고장날 수 있다. 즉 빠른 로드 스텝의 경우에 있어서 그 회전 속도가 급격히 떨어질 수 있다. 비동기식 모터의 고장을 방지하기 위해, 로드 스텝의 검출시에, 제어 변수 또는 정정 변수는 모터 전압이 신속하게 증가하고, 이에 따라 비동기식 모터의 고장을 방지하기 위해 짧은 시간동안 최적 특성 곡선으로부터 벗어남으로 변경된다. 공개 EP 0 113 503 A에 로드 스텝의 검출을 위한 방법의 예가 개시되어 있다. 이러한 경우에, 사이리스터의 오프-상태 전압이 로드 스텝을 검출하기 위해 평가된다. 예컨대, 오프-상태(off-state) 전압 또는 변수가 그것으로부터 도출되면, 3가지 상태(three phase)의 3개의 오프-상태 전압값의 합은 역치를 초과하고, 이어서 로드 스텝이 검출된다. 사이리스터의 오프-상태 전압은 개별적으로 검출될 수 있다. 대안으로서, 사이리스터의 오프-상태 전압은 공급 전압 및 모터 전압으로부터 계산될 수도 있다.
비동기식 모터의 고장을 방지하기 위한 변경 이후에, 관련 범위의 최적 특성 곡선의 특성 곡선 값으로 제어 변수가 연속적으로 바람직하게 리턴된다. 이 리턴은 로드 스텝의 검출을 위한 신호에 기초하여 또는 일시적 제어에 기초하여 발생한다.
제어 변수를 결정하는 모터 변수에 대한 신속한 순환 변경을 가진 애플리케이션에 있어서, 최적 특성 곡선을 충분히 정확하게 결정할 가능성 없이 최적화는 대응적으로 빈번히 중단될 수 있다. 이러한 타입의 애플리케이션을 위해, 특성 곡선은 모터의 안정된 동작을 확보하기 위해 실험값 및/또는 계산으로부터 바람직하게 평가된다. 이 평가는 비동기식 모터가 동작되지 않는 동안 또는 비동기식 모터의 동작 중에 이루어질 수 있다. 이러한 이유로, 동작 포인트 빈번히 변경하는 이러한 타입의 애플리케이션을 위해서도 모터 행동의 향상은 유리하게 가능하다.
본 발명은 개략적 도면에 도시된 실시형태를 참조한 이후의 상세한 설명으로 개시될 것이다.
도 1은 향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작을 위한 본 발명에 의한 장치의 실시형태에 관한 개략적 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 의한 연속적인 최적 특성 곡선을 나타낸 개략적 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 의한 연속적인 최적 특성 곡선과 초기 특성 곡선을 나타낸 개략적 다이어그램이다.
도 4는 향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작을 위한 본 발명에 의한 장치의 제1 실시형태에 관한 개략적 플로우 다이어그램이다.
도 5는 향상된 효율을 가진 비동기식 모터의 동작을 위한 본 발명에 의한 장치의 제2 실시형태에 관한 개략적 플로우 다이어그램이다.
도 6은 비동기식 모터의 각도-의존 모터 전압과 각도-의존 모터 전류를 나타낸 개략적 다이어그램이다.
모든 도면에 있어서, 유사한, 또는 기능적으로 유사한 수단 및 장치에는 다르게 언급하지 않는 한 동일 도면 부호가 제공된다.
도 1은 향상된 효율을 가진 비동기식 모터(20)의 동작을 위한 본 발명에 의한 장치(10)의 실시형태에 관한 개략적 블록 다이어그램이다.
장치(10)는 제1 수단(11), 제2 수단(12), 제3 수단(13), 및 제4 수단(14)을 구비한다. 제1 수단(11)은 비동기식 모터(20)의 모터 변수를 위한 범위(A, A1-A9)를 세팅하도록 디자인된다. 이에 관하여, 도 2의 X축은 비동기식 모터(20) 및 다양한 범위(A1 내지 A9)의 모터 변수를 나타낸다.
제2 수단(12)은 비동기식 모터(20)의 동작 중에 측정된 변수의 적어도 하나의 측정값(C)에 기초하여 모터 변수의 값(B)을 계산하도록 디자인된다. 모터 변수의 각각의 계산된 값(B)은 범위(A, A1-A9) 중 하나와 관련된다. 측정값(C)을 제공하기 위해, 측정 장치(40)가 제공되고, 측정 장치(40)는 비동기식 모터(20)와 장치(10) 사이에 연결된다.
상기 장치(10)의 제3 수단(13)은 최적화된 제어 변수(D)를 제공하기 위해 계산된 모터 변수와 관련된 범위(A)에 기초하여 제어 변수를 변경하도록 디자인된다. 제어 변수가 변경되어 특정 모터 변수를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 모터 변수의 각각의 범위(A)를 위해 세팅된 시작값(E)으로부터 시작하도록 이 변경이 수행된다. 따라서, 제3 수단(13)은 이러한 타입의 세팅된 시작값(E)을 수신하도록 디자인된다.
제4 수단(14)은 계산된 모터 변수와 관련된 범위(A, A1-A9)에 기초하여 제어 변수를 위한 연속적인 최적 특성 곡선(F)의 데이터 포인트로서 최적화된 제어 변수를 저장하도록 디자인된다. 제공된 연속적인 최적 특성 곡선(F)은 3상 전류 컨트롤러(30)에 제공된다.
3상 전류 컨트롤러(30)는 연속적인 최적 특성 곡선(F)에 기초하여 비동기식 모터(20)를 작동시키기 위해 작동 신호(actuating signal)(G)를 제공하도록 디자인된다.
이와 관련하여, 도 2는 본 발명에 의한 연속적인 최적 특성 곡선(F)을 나타낸 개략적 다이어그램이다.
상기한 바와 같이, 도 2의 X축은 모터 변수를 나타내고, Y축은 제어 변수를 나타낸다. X축 그리고 이에 따라 모터 변수는 다양한 범위(A1-A9)로 분할된다. 제어 변수를 위한 본 발명에 의한 최적 특성 곡선(F)은 연속적이다.
특히, 각 경우에 있어서, 모터 변수의 각각의 범위(A1-A9)를 위한 시작값을 포함하는 초기 특성 곡선(E)이 사용될 수 있다. 이러한 타입의 초기 특성 곡선의 사용은 최적 특성 곡선(F)를 생성하기 위해 요구되는 시간을 감소시킨다. 이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 의한 연속적인 최적 특성 곡선(F)과 초기 특성 곡선(E)을 나타낸 개략적 다이어그램이다. 도 2에 도시된 바와 같이, X축은 모터 변수를 나타내고, Y축은 제어 변수를 나타낸다.
도 4는 향상된 효율을 가진 비동기식 모터(20)의 동작을 위한 본 발명에 의한 방법의 제1 실시형태에 관한 개략적 플로우 다이어그램이다.
도 4에 도시된 제1 실시형태는 후속 스텝(S41 내지 S44)를 구비하고, 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
스텝 S41:
범위(A, A1-A9)는 비동기식 모터(20)의 모터 변수를 위해 세팅된다.
스텝 S42:
비동기식 모터(20)의 동작 중에 측정된 변수의 적어도 하나의 측정값(C)에 기초하여 모터 변수의 값(B)이 계산된다. 모터 변수의 각각의 계산된 값(B)은 범위(A, A1-A9) 중 하나와 관련된다. 예컨대, 복수의 범위(A1-A9)(도 2 및 3 참조)는 비동기식 모터(20)의 동작 중에 기록된 유효 전력을 위해 세팅된다. 따라서, 동작 중에 기록된 유효 전력은 모터 변수의 적합한 예이다. 이어서, 유효 전력의 각각의 값(B)은 비동기식 모터(20)의 동작 중에 모터 전류(I)(도 6 참조)의 각각의 측정된 값(C)에 기초하여 및/또는 모터 전압(U)의 각각의 측정된 값(C)에 기초하여 계산된다. 따라서, 유효 전력의 각각의 계산된 값(B)은 범위(A, A1-A9) 중 하나와 관련된다.
스텝 S43:
제어 변수가 변경되어 특정 모터 변수를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 모터 변수의 각각의 범위(A)를 위해 세팅된 시작값(E)으로부터 시작하도록 최적화된 제어 변수(D)를 제공하기 위해 계산된 모터 변수(B)와 관련된 범위(A, A1-A9)에 기초하여 제어 변수가 변경된다.
초기 특성 곡선(E)은 모터 변수(도 3 참조)의 각각의 범위(A1-A9)를 위해 세팅된 시작값을 제공하는데 바람직하게 사용된다.
예컨대, 제어 변수는 제어 각도(α), 컷-오프 각도(γ), 또는 오프-피리어드의 형태로 이루어진다. 이와 관련하여, 도 6은 비동기식 모터(20)의 각도-의존 모터 전압(U)과 각도-의존 모터 전류(I)를 나타낸 개략적 다이어그램이다. 이러한 경우에, 도 6은 또한 모터 전류(I)의 플로우의 시작과 모터 전압(U)의 제로 크로싱 사이의 각도로서 규정되는 제어 각도(α)를 나타낸다. 도 6은 또한 모터 전류(I)의 플로우의 퀀칭(quenching)과 재시작(restarting) 사이의 각도로서 규정된 컷-오프 각도(γ)를 나타낸다.
스텝 S44:
계산된 모터 변수(B)와 관련된 범위(A, A1-A9)에 기초하여 제어 변수를 위한 연속적인 최적 특성 곡선(F)의 데이터 포인트로서 최적화된 제어 변수(D)가 저장된다.
스텝 S42 내지 S44는 범위(A1-A9) 각각이 정확하게 한번 최적화될 때까지 바람직하게 수행된다.
또한, 스텝 S43 및 S44는 스텝 S42에 따라 관찰되는 모터 변수가 안정적인 경우에 바람직하게 시작된다. 특히, 관찰된 모터 변수는 시간에 걸쳐 관찰된 모터 변수에 있어서의 변경이 특정 역치 윈도우(threshold value window) 내에 있는 경우에 안정된 것으로 규정된다. 특히, 역치 윈도우는 사전에 결정 또는 세팅된다.
또한, 로드 스텝(load step)의 검출시에 제어 변수는 비동기식 모터(20)의 고장을 방지하기 위해 모터 전압(U)이 증가하도록 연속적인 최적 특성 곡선(F)으로부터의 벗어남으로 변경된다. 비동기식 모터(20)의 고장을 방지하기 위한 변경 이후에, 관련 범위(A1-A9)의 최적 특성 곡선(F)의 특성 곡선 값으로 제어 변수가 연속적으로 바람직하게 리턴된다.
또한, 도 5는 향상된 효율을 가진 비동기식 모터(20)의 동작을 위한 본 발명에 의한 방법의 제2 실시형태에 관한 개략적 플로우 다이어그램이다.
도 5의 스텝 S51 내지 S54는 도 4에서의 스텝 S41 내지 S44에 대응하고, 다시 설명할 것이다.
따라서, 도 5의 제2 실시형태는 추가적인 스텝 S55 및 S56에 의해 도 4에서의 제1 실시형태와 상이하다.
스텝 S55:
스텝 S44 또는 S54에 따라 저장된 데이터 포인트는, 최적 특성 곡선(F)의 적어도 하나의 추론된 포인트를 제공하기 위해, 모터 변수의 계산된 값(B)의 범위, 예컨대 범위(A1)에 인접한 범위, 예컨대 범위(A2)로 적어도 추론된다. 데이터 포인트의 이 추론은 비동기식 모터(20)의 소정의 단조로운 행동에 기초하여 바람직하게 수행된다.
스텝 S56:
각각의 추론된 데이터 포인트는 각각의 인접 범위, 예컨대 범위(A2)를 위한 시작값으로서 세팅된다.
바람직하게는, 스텝 S54에 따른 데이터 포인트의 각 저장 프로세스 이후에, 저장된 데이터 포인트는 비동기식 모터(20)의 소정의 단조로운 행동에 기초하여 모터 변수의 계산된 값(B)의 범위(A1)에 인접한 적어도 범위(A2)로 도출된다.
바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지않고, 다양한 방식으로 수정될 수 있다.
10 : 장치
11 : 제1 수단
12 : 제2 수단
13 : 제3 수단
14 : 제4 수단
20 : 비동기식 모터 또는 비동기식 머신
30 : 3상 전류 컨트롤러
40 : 측정 장치
A; A1-A9 : 모터 변수를 위한 세팅 범위
B : 모터 변수의 계산된 값
C : 측정된 변수의 측정값
D : 최적화된 제어 변수
E : 시작값 또는 초기 특성 곡선
F : 최적 특성 곡선
G : 작동 신호
U : 모터 전압
I : 모터 전류
α : 제어 각도
γ : 컷-오프 각도

Claims (15)

  1. 향상된 효율을 가진 비동기식 모터(20)의 동작 방법으로서,
    a) 상기 비동기식 모터(20)의 모터 변수를 위한 범위(A, A1-A9)를 세팅하는 스텝;
    b) 상기 비동기식 모터(20)의 동작 중에 측정된 변수의 적어도 하나의 측정값(C)에 기초하여, 상기 범위(A, A1-A9) 중 하나와 관련된 상기 모터 변수의 각각의 값(B)을 계산하는 스텝;
    c) 제어 변수가 변경되어 특정 모터 변수를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 모터 변수의 각각의 범위(A, A1-A9)를 위해 세팅된 시작값(E)으로부터 시작하도록 최적화된 제어 변수(D)를 제공하기 위해 계산된 모터 변수(B)와 관련된 상기 범위(A, A1-A9)에 기초하여 제어 변수를 변경하는 스텝; 및
    d) 상기 계산된 모터 변수(B)와 관련된 상기 범위(A, A1-A9)에 기초하여 상기 제어 변수를 위한 연속적인 최적 특성 곡선(F)의 데이터 포인트로서 상기 최적화된 제어 변수(D)를 저장하는 스텝;
    을 포함하는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    e) 상기 최적 특성 곡선(F)의 적어도 하나의 추론된 포인트를 제공하기 위해 상기 모터 변수의 상기 계산값(B)의 상기 범위(A1)에 인접한 적어도 범위(A2)로 데이터 포인트를 추론하는 스텝; 및
    f) 상기 각각의 인접 범위(A2)를 위한 시작값으로서 상기 각각의 추론된 데이터 포인트를 세팅하는 스텝;
    을 더 포함하는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스텝 b) 내지 d)는 각각의 범위(A1-A9)가 정확하게 한번 최적화될 때까지 수행되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스텝 b) 내지 f)는 각각의 범위(A1-A9)가 정확하게 한번 최적화될 때까지 수행되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 범위(A1-A9)는 상기 비동기식 모터(20)의 동작 중에 기록되는 유효 전력을 위해 세팅되고, 상기 유효 전력의 각각의 값(B)은 상기 비동기식 모터(20)의 동작 중에 상기 모터 전류(I)의 각각의 측정값(C)에 기초하여 및/또는 상기 모터 전압(U)의 각각의 측정값(C)에 기초하여 계산되고, 상기 유효 전력의 각각의 값(B)은 상기 범위(A, A1-A9) 중 하나와 관련되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 변수는 제어 각도(α), 오프-피리어드(off-period), 또는 컷-오프(cut-off) 각도(γ)인, 비동기식 모터의 동작 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 경우에 있어서, 상기 모터 변수의 각각의 범위(A1-A9)를 위해 세팅된 시작값을 포함하는 초기 특성 곡선(E)이 제공되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스텝 c) 및 d)는 상기 스텝 b)에 따라 관찰되는 상기 모터 변수가 안정되는 경우에 시작되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스텝 b)에 따라 관찰되는 상기 모터 변수는, 시간에 걸쳐 관찰되는 모터 변수에 있어서의 변경이 특정 역치 윈도우(threshold value window) 내에 있는 경우에 안정된 것으로 규정되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 포인트는 상기 비동기식 모터(20)의 소정의 단조로운 행동에 기초하여 추론되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스텝 d)에 따라 데이터 포인트를 저장하는 각 프로세스 이후에, 상기 저장된 데이터 포인트는 상기 소정의 단조로운 행동에 기초하여 상기 모터 변수의 상기 계산값의 상기 범위(A1)에 인접한 적어도 범위(A2)로 추론되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    로드 스텝(load step)의 검출시에, 상기 제어 변수는 상기 비동기식 모터(20)의 고장을 방지하기 위해 상기 모터 전압(U)이 증가되도록 상기 제어 변수가 상기 연속적인 최적 특성 곡선(F)으로부터 벗어남으로 변경되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비동기식 모터(20)의 고장을 방지하기 위한 변경 이후에, 상기 제어 변수는 상기 관련 범위(A, A1-A9)의 상기 최적 특성 곡선(F)의 상기 특성 곡선 값으로 연속적으로 리턴되는, 비동기식 모터의 동작 방법.
  14. 프로그램 제어 장치(program-controlled apparatus) 상에서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 방법이 수행되도록 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 향상된 효율을 가진 비동기식 모터(20)의 동작 장치(10)로서,
    상기 비동기식 모터(20)의 모터 변수를 위해 범위(A, A1-A9)를 세팅하기 위한 제1 수단(11);
    상기 비동기식 모터(20)의 동작 중에 측정된 변수의 적어도 하나의 측정값(C)에 기초하여, 상기 범위(A, A1-A9) 중 하나와 관련된 상기 모터 변수의 각각의 값(B)을 계산하기 위한 제2 수단(12);
    상기 제어 변수가 변경되어 특정 모터 변수를 위한 소정 기준에 도달할 때까지 상기 모터 변수의 상기 각각의 범위(A, A1-A9)를 위해 세팅된 시작값(E)으로부터 시작하도록 최적화된 제어 변수(D)를 제공하기 위해 상기 계산된 모터 변수와 관련된 상기 범위(A, A1-A9)에 기초하여 제어 변수를 변경하기 위한 제3 수단(13); 및
    상기 계산된 모터 변수와 관련된 상기 범위(A, A1-A9)에 기초하여 상기 제어 변수를 위한 연속적인 최적 특성 곡선(F)의 데이터 포인트로서 상기 최적화된 제어 변수(D)를 저장하기 위한 제4 수단(14);
    을 포함하는, 비동기식 모터의 동작 장치.
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