[논문]냉동.냉장창고용 냉수펌프의 에너지절감 기법

정춘병; 전기영; 이상집; 김대균; 이훈구; 한경희

냉동.냉장창고용 냉수펌프의 에너지절감 기법
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정춘병 (㈜한국종합엔지니어링) , 전기영 (중소기업진흥공단) , 이상집 (㈜영화전기) , 김대균 (명지대) , 이훈구 (용인송담대학) , 한경희 (명지대)

We are interaction refrigeration warehouse cold water pump system and photovoltaic generation system. At this time, a target pressure is able to control in spite of change of the pressure according to pump head and rate of flow of pump. Also, we carry out the vector control of BLDC moor with the maximum torque operation and a high reliability from territory of each operation speed. Therefore, in this paper, we conclude energy saving technique of refrigeration warehouse cold water pump system.

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문제 정의

본 논문에서는 모터의 가변 속도 방식을 채택하여 수용 유량의 변동에 따른 토출구의 유량변동이나 수압 변동에 펌프를 정압제어 함으로써 유연한 용수 시스템의 운전을 가능케 하였다. 그림 4는 펌프 압력제어기의 블록선도를 나타낸다.
비교 . 확인해 보고자 하였다. 그림 9는 시뮬레이션과 같은 조건에서 무부하시의 BLDC 모터의 시뮬레이션 파형을 보여주고 있다.

가설 설정

또한, 환경공해의 문제로 인하여 대체에너지에 대한 문제도 대두되고 있다. 그러므로 본 논문에서는 냉동.냉장창고용 냉수 펌프 시스템을 태양광발전시스템과 연계하여 펌프의 양정 및 유량의 변화에 따른 압력의 변화에도 불구하고 목표치 압력을 일정하게 제어할 수 있도록 BLDC 모터를 벡터 제어함으로써 각 운전속도의 영역에서 최대토크 운전 및 높은 신뢰성을 가능하도록 하였다.

제안 방법

개략도를 보여준다. 검출된 전류와 전압을 이용하여 태 양전지 의 출력을 계산하고 최 대출력점 추적제어 방식을 이용하여 최대의 효율로 에너지를 이용할 수 있도록 고려하였다.
본 논문에서는 냉동.냉장창고용 냉수 펌프 시스템을 태양광 발전 시스템과 연계하여 펌프를 BLDC 모터로 제어하여 다음과 같은 결과를 시뮬레이션 및 실험을 통하여 확인하였다.
그러므로 본 논문에서는 냉동.냉장창고용 냉수 펌프 시스템을 태양광발전시스템과 연계하여 펌프의 양정 및 유량의 변화에 따른 압력의 변화에도 불구하고 목표치 압력을 일정하게 제어할 수 있도록 BLDC 모터를 벡터 제어함으로써 각 운전속도의 영역에서 최대토크 운전 및 높은 신뢰성을 가능하도록 하였다. 이를 위해 전류 .
그로인해 BLDC 모터에 직결된 펌프는 급수를 하게된다. 또 제어부는 고성능 DSP칩인 TMS320C₃K 사용하여 구현하고자 하는 각부의 제어를 실현하였다.
압력 PI 제어기를 최적의 값으로 설계하였다. 또한 일반적인 구형파 형태의 전류로 여자 되는 BLDC 모터의 토크 맥동 발생을 저감시키기 위해 정현파 방식의 SVPWM(Space Vector PWM) 스위칭 패턴을 구현하고, 태양광 발전을 이용하여 냉동.냉장창고용 냉수 펌프 시스템의 에너지 절감을 향상시켰다[2] 〜 [4].
압력 PI 제어기를 부가하여 검출압력과의 차로 전류 . 속도 PI 제어기의 지령치를 결정하게 하여 펌프 부하에 따른 변동토크에도 강인한 제어가 될 수 있도록 하였다.
시뮬레이션은 C언어를 이용하여 펌프 부하시 압력제어기에 의해 결정되는 속도 지령치에 대한 BLDC모터 의 응답을 비교 . 예측해 보았다.
실험을 통해 시뮬레이션의 결과를 확인해 보고 펌프 부하 가변 시 (압력 가변 시) 압력제어기의 성능을 비교 . 확인해 보고자 하였다.
속도 . 압력 PI 제어기를 최적의 값으로 설계하였다. 또한 일반적인 구형파 형태의 전류로 여자 되는 BLDC 모터의 토크 맥동 발생을 저감시키기 위해 정현파 방식의 SVPWM(Space Vector PWM) 스위칭 패턴을 구현하고, 태양광 발전을 이용하여 냉동.

성능/효과

1) 태양광발전 냉수펌프 시스템에 BLDC 모터 벡터 제어 기법을 적용, 전력 소비율이 감소하여 에너지 절감 효과를 실험을 통하여 확인하였다.
2) 양정변화와 압력변화에 따른 펌프 각 운전 영역에서 압력 지령치에 대한 양호한 응답을 확인하였다.
3) BLDC 모터의 회전수 가변을 통하여 정압제어를 하는 펌프직송 방식의 태양광발전 냉수 펌프의 실효성을 확인하였다.
전류 . 속도 PI제어기를 사용하여 BLDC 모터의 속도를제어함으로서 일정압력이 되도록 제어할 수 있고 유량 및 양정의 변화에 따른 압력의 변화에도 불구하고 목표치 압력을 우수하게 추종함을 확인해볼 수 있다.
이상과 같은 관계식에서 펌프가 정상운전 영역에서 운전하고 있다고 하면 유량과 수압은 모터의 속도에 상응하는 것을 알 수 있다.[3] 표 2는 펌프의 사양을 표시한다.
표에서와 같이 본 논문이 제시한 방식이 밸브 방식으로 한 경우 비교하면 에너지 절감효과가 나타남을 확인할 수 있다.

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