KR100429345B1 - 엘리베이터의 제어장치 - Google Patents

Abstract

저용량, 저렴한 전력축적장치를 사용하고 정전시에 있어서도 원활하게 속도제어를 할 수 있는 엘리베이터 제어장치를 얻는 것이다.

컨버터(2), 인버터(4), 직류모선(3)간에 설치된 전력축적장치(11), 전력축적장치의 충방전을 제어하는 충방전제어회로(15), 정전검출기(22), 인버터의 출력전류와 출력전압을 검출하는 전류계측기(23)와 전압계측기(24), 엘리베이터카 부하계측기(25), 인코더(20), 인버터를 제어하는 속도제어회로(21A), 속도와 엘리베이터카부하에 따른 필요전력이 설정된 테이블을 구비하고, 정전검출시에 엘리베이터카부하계측치와 검출속도에 따라 테이블에서 필요전력을 구하며, 인버터의 출력전력 및 필요전력과 전력축적장치의 방전가능전력과의 비교에 따라 방전가능전력의 범위 내에서 속도제어하는 속도지령을 구하는 속도제어회로(21A)를 구비한 것이다.

Description

엘리베이터의 제어장치{CONTROLLER OF ELEVATOR}

이 발명은 2차전지를 응용한 에너지절약형 엘리베이터의 제어장치에 관한것이다.

(종래의 기술)

도 10은 종래의 2차전지를 응용하여 엘리베이터를 제어하는 제어장치의 구성도이다.

도 10에 있어서, 1은 3상교류전원, 2는 3상교류전원(1)에서 출력되는 교류전력을 직류전력으로 변환시키는 다이오드 등으로 구성된 컨버터이고, 컨버터(2)에서 변환된 직류전력은 직류모선(3)으로 공급된다.

4는 엘리베이터의 속도위치를 제어하는 속도제어장치에 의하여 제어되는 인버터이고, 직류모선(3)을 통하여 공급되는 직류를 가변전압, 가변주파수의 교류로 변환하여 교류모터(5)에 공급함으로써 교류모터(5)에 직결된 엘리베이터의 권양기(6)를 회전 구동시킴으로써 권양기(6)에 감겨진 로프(7)가 그 양단에 접속된 엘리베이터카(8)(이하 카라고 약칭한다) 및 균형추(9)를 승강제어하여 엘리베이터카(8)내의 승객을 소정의 계층에 이동시키도록 되어있다.

여기에서 카(8)와 균형추(9)의 중량은 정원 절반의 승객이 카(8)내에 탑승하였을 때 거의 동일하게 되도록 설계되어 있다.

즉, 무부하로 카(8)를 승강시킬 경우에 카(8)의 하강시는 역행운전, 상승시는 회생운전이 된다.

반대로, 정원이 탑승하여 카(8)를 하강시키는 경우에 카(8)의 하강시는 회생운전, 상승시는 역행운전이 된다.

10은 마이크로컴퓨터등으로 구성된 엘리베이터 제어회로로서 엘리베이터 전체의 관리제어를 한다.

11은 직류모선(3) 사이에 설치되어 엘리베이터의 회생운전시에 전력을 축적하고, 역행운전시에 인버터(4)에 컨버터(2)와 함께 축적된 전력을 공급하는 전력축적장치를 표시하며, 2차전지(12)와 이 2차전지(12)를 충방전제어하는 DC-DC컨버터(13) 등으로 구성된다.

여기에서, DC-DC컨버터(13)은 리액터(13a), 이 리액터(13a)에 직렬접속된 충전전류제어용 게이트(13b), 후술하는 방전전류제어용 게이트(13d)에 역병렬 접속된 다이오드(13c)로 되는 강압형 초퍼회로와 리액터(13a), 이 리액터(13a)에 직렬접속된 방전전류제어용 게이트(13d), 상기 충전전류제어용 게이트(13b)에 역병렬 접속된 다이오드(13e)로 되는 승압형 초퍼회로를 구비하여 되고, 충전전류제어용 게이트(13b)와 방전전류제어용 게이트(13d)는 전력축적장치(11)의 충방전상태를 계측하는 충방전상태계측기(14)로부터의 계측치 및 전압계측기(18)로부터의 계측치에 따라 충방전제어회로(15)에 의하여 제어된다.

또, 이 종래예에서의 충방전상태계측기(14)로서는 2차전지(12)와 DC-DC컨버터(13) 사이에 설치된 전류계측기가 사용된다. 16과 17은 전류모선(3) 사이에 설치된 회상전류제어용 게이트와 회생저항, 18은 직류모선(3)의 전압을 계측하는 전압계측기, 19는 후술하는 속도제어회로로부터 회생제어지령에 따라 동작하는 회생제어회로를 표시하며, 회생전류제어용 게이트(16)는 회생운전시에 전압계측기(18)에 의한 계측전압이 소정치 이상일 때 회생제어회로(19)의 제어에 따라 ON펄스폭이 제어되도록 되어 있으며, 회생전력은 회생저항(17)에서 방전되어 열에너지로 변환되고 소비된다.

20은 권양기(6)에 직결된 인코더, 21은 엘리베이터 제어회로(10)로부터의 지령에 따라 속도지령과 인코더(22)로부터의 속도귀환출력에 따라 인버터(4)의 출력전압, 출력주파수를 제어함으로써 엘리베이터를 위치속도 제어하는 속도제어회로를 나타낸다.

다음에, 상기 구성에 관한 동작에 관하여 설명한다.

엘리베이터의 역행운전시는 3상교류전원(1) 및 전력축적장치(11)의 양쪽으로부터 인버터(4)에 전력이 공급된다.

전력축적장치(11)는 2차전지(12)와 DC-DC컨버터(13)로 구성되고, 충방전제어회로(15)에 의해 제어된다.

일반적으로 장치를 소형, 염가로 구성하기 위해 2차전지(12)의 개수는 가능한 한 최소로 하고, 2차전지(12)의 출력전압은 직류모선(3)의 전압보다도 낮다.

그리고 직류모선(3)의 전압은 기본적으로 3상 교류전원(1)을 정류한 전압으로 제어된다. 따라서, 2차전지(12)의 충전시는 직류모선(3)의 모선전압을 하강시키고, 방전시는 직류모선(3)의 모선전압으로 승강시킬 필요가 있으며, 이 때문에 DC-DC컨버터(13)가 채용된다.

이 DC-DC컨버터(13)의 충전전류제어용 게이트(13b), 방전전류제어용 게이트(13d)의 제어를 충방전제어회로(15)에 의하여 실행한다.

도 11과 도 12는 충방전제어회로(15)의 방전시와 충전시의 제어를 나타낸 플로차트이다.

먼저, 도 11에 나타낸 방전제어시에 관하여 설명한다.

제어계로서 전압제어에 전류제어 마이너 루푸(MINOR LOOP)등으로 구성하고, 보다 안정성있는 제어를 하여도 되지만 여기에서는 간단화를 위하여 모선전압으로 제어하는 방식에 대하여 설명한다.

우선, 전압계측기(17)에 의하여 직류모선(3)의 모선전압이 계측된다(스텝 S11). 충방전제어회로(15)는 그 계측전압을 소망의 전압설정치와 비교하고 계측전압이 전압설정치를 초과하였는지의 여부를 판정하며(스텝 S12), 계측전압이 설정치를 초과하지 않으면 충방전상태계측기(14)에 의한 2차전지(12)의 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하였는지의 여부를 판정한다(스텝 S13).

이러한 판정에 의하여 계측전압이 설정치를 초과하였을 때 또는 계측전압이 설정치를 초과하지 않았을 경우에도 2차전지(12)의 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하였을 때에는 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 짧게 하도록 현재의 ON시간에 대하여 조정시간 DT를 감산하여 새로운 게이트 ON시간을 구한다(스텝 S14).

한편, 상기 스텝 S13에 있어서, 전류검출기(14)에 의한 2차전지(12)의 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하지 않은 것으로 판정된 경우에는 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 길게 하도록 현재의 ON시간에 대하여 조정시간 DT를 가산하여 새로운 게이트 ON시간을 구한다(스텝 S15). 이와 같이 하여 구해진 게이트 ON시간에 따라 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON제어를 하는 동시에 구해진 게이트 ON시간을 현재의 ON시간으로 내장메모리에 기억한다(스텝 S16).

이와 같이 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 길게 함으로써 보다 많은 전류를 2차전지(12)로부터 흐르게 하여 그 결과 공급전력을 크게 하는 동시에 전력공급에 의하여 직류모선(3)의 모선전압을 상승시킨다.

역행시 운전에서 고려하면, 엘리베이터는 전력공급을 필요로 하고 있으며, 이 전력은 상기 2차전지(12)로부터의 방전 및 3상교류전원(1)로부터의 공급으로 마련된다.

모선전압을 3상교류전원(1)로부터의 공급에 의한 컨버터(2)의 출력전압보다 높게 제어하면 모든 전력은 2차전지(12)에서 공급하게 된다. 그러나, 염가의 전력축적장치(11)를 구성하기 위하여 모든 전력을 2차전지(12)에서 공급하지 않고 적절한 비율로 2차전지(12)로부터의 공급과 3상교류전원(1)으로부터의 공급을 하도록 설계되어 있다.

즉, 도 11중에 있어서, 방전전류의 계측치를 공급분담 상당전류(소정치)와 비교하고 소정치를 초과하고 있으면 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 길게 하며 더욱 공급량을 증대시키지만 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하고 있지 않으면 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 짧게 하고 전력공급을 제한한다.

이와 같이 하면 인버터(4)가 필요로 하는 전력중, 2차전지(12)에서 공급하는 부분은 제한되므로 직류모선(3)의 모선전압은 낮아지고 결과적으로 컨버터(2)에서 공급이 개시된다.

이것은 대단히 짧은 시간에서 이루어지므로 실제는 엘리베이터가 필요로 하는 전력을 공급하기 위하여 적절한 모선전압으로 하여 2차전지(12)와 3상교류전원(1)에서 소망의 비율로 전력을 공급할 수 있는 것이다.

다음에 도 12에 표시하는 충전제어에 관하여 설명한다.

교류모터(5)로부터의 전력회생이 있었던 경우, 직류모선(3)의 모선전압은 그 회생전력에 의하여 상승한다.

이 전압이 컨버터(2)의 출력전압보다 높아졌을 경우에는 3상교류전원(1)로부터의 전력공급은 정지된다.

전력축적장치(11)가 없는 경우에 이 상태가 계속되면 직류모선(3)의 전압이 상승하기 때문에 직류모선(3)의 모선전압을 검출하는 전압계측기(18)의 계측전압치가 어떤 소정전압까지 도달되면 회생제어회로(19)는 작동되고 회생전류제어용 게이트(16)를 닫히게 한다.

이로 인하여 회생저항(17)에 전력이 흐르게 되고 회생전력이 소비되는 동시에 전자브레이크 효과에 의하여 엘리베이터가 감속된다. 그러나 전력축적장치(11)가 있는 경우에는 소정전압 이하의 전압에서 충방전제어회로(15)의 제어에 의하여 그 전력이 전력축적장치(11)에 충전된다.

즉, 도 12에 표시한 바와 같이 충방전제어회로(15)는 전압계측기(18)에 의한 직류모선(3)의 모선전압의 계측치가 소정치 전압을 초과하면 회생상태인 것을 검지하고 충전전류제어용 게이트(13b)의 ON펄스폭을 길게 함으로써 2차전지(12)로의 충전전류를 증대시킨다(스텝 S21→S22→S23).

곧, 엘리베이터에서의 회생전력이 적어지면 이에 따라 직류모선(3)의 전압도 저하하고, 전압계측기(18)의 계측치가 소정전압을 초과하지 않게 되므로 충전전류 제어용 게이트(13b)의 ON펄스폭을 짧게 제어하며 충전전력도 적게 제어된다(스텝 S21→S22→S24).

이와 같이 직류모선(3)의 모선전압을 감시하고 충전전력을 제어함으로써 모선전압이 적절한 범위로 제어되며 충전이 된다.

또, 종래 회생전력으로 소비되고 있던 전력을 축적하고 재이용함으로써 에너지절약이 실현된다.

충전장치가 고장 등 어떤 이유로 전력소비가 되지 않는 경우에는 백업(Back-up)으로서, 상기 회생제어회로(19)를 작동시키고 회생전력을 저항소비시켜서 엘리베이터의 속도를 적절하게 감속하도록 한다.

엘리베이터의 용량에 따라 다르나, 주택용의 일반적인 엘리베이터에서 회생전력은 2KVA정도이며, 최대 감속치에서 약 4KVA정도의 회생전력이다.

회생제어회로(19)에서는 직류모선(3)의 전압을 감시하며, 소정치 이상의 전압이 되면 상기 전력을 회생저항(17)에서 방전되도록 회생제어회로(19)에 의하여 회생전류제어용 게이트(16)의 ON펄스폭을 제어함으로써 회생전력을 회생저항(17)에 흐르게 하는 것이다.

이 펄스폭제어는 여러 가지 방식이 있지만 간단하게는 다음 식과 같다. 지금 회생전류제어용 게이트(16)를 ON하기 시작하는 직류모선(3)의 전압을 VR라 하면, 회생저항(17)의 값은 기지의 사실이기 때문에 회로를 ON시키면 흐르는 전류(1R)는 간단하게 계산할 수 있고,

또 흐르게 하고 싶은 최대전력은 기지의 사실이기 때문에 그 전력(VA)을 WR라 하면,

WR/(VR X IR)의 듀티(Duty)ON펄스를 발생시키면 되고 이것을 직류모선전압을 감시하면서 하면 된다. 그러나, 이것은 어디까지나 회생전력을 회생저항(17)에서 모두 소비하는 것을 목적으로 하고 있다.

그러나, 상술한 종래의 엘리베이터의 제어장치에 있어서 상용전력이 정전되었을 경우, 전력축적장치(11)를 염가로 구성하기 위하여 여하한 부하조건에서도 엘리베이터를 구동하는데 충분한 전력을 전력축적장치(11)에서 공급할 수 있는 레벨의 전력축적장치(11)를 채용한 경우는 고가의 것으로 되어 버린다.

따라서, 정전시에 상용전력으로부터의 공급전력이 없어졌을 경우 풀(Fu11)부하에서의 상승운전시의 최대역행전력이 필요한 엘리베이터의 운전전력을 충분하게 공급할 수 없다.

모든 운전모드(Mode)에서 주행 가능한 저속에서 운전을 해야만 하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 저용량, 염가의 전력축적장치를 사용하고 정전시에 있어서도 원활한 속도제어를 할 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에 관한 엘리베이터의 제어장치는 교류전원으로부터의 교류전력을 정류하여 직류전력으로 변환시키는 컨버터와, 상기 컨버터로부터의 직류전력을 가변전압, 가변주파수의 교류전력으로 변환하여 전동기를 구동하고 엘리베이터를 운전하는 인버터와, 상기 컨버터와 인버터 사이의 직류모선간에 설치되어 엘리베이터의 회생운전시에 직류모선으로부터의 직류전력을 축적하며, 역행(力行)운전시에 축적된 직류전력을 직류모선에 공급하는 전력축적장치와, 상기 직류모선에 대한 전력축적장치의 충방전을 제어하는 충방전제어장치와 정전을 검출하는 정전검출수단과, 상기 인버터의 출력전류를 검출하는 전류검출수단과, 상기 인버터의 출력전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 엘리베이터카에 설치되어 카부하를 계측하는 카부하계측수단과, 상기 엘리베이터의 운행속도를 검출하는 속도검출수단과, 엘리베이터의 속도지령과 상기 속도검출수단에 의한 검출치에 따라 속도 제어하여야 할 상기 인버터를 제어하는 속도제어수단을 구비하고, 상기 속도제어수단은 속도와 카부하에 따른 필요전력이 설정된 테이블을 구비하며, 상기 정전검출수단에 의한 정전검출시에 상기 전류검출수단의 검출전류치와 전압검출수단의 검출전압치에 따라 인버터의 출력전력을 산출하고, 상기 카부하계측수단에 의하여 계측된 카부하 계측치와 속도검출수단에 의한 검출속도에 따라 상기 테이블로부터 현속도로 일정속도 주행시의 필요전력을 구하며, 인버터로부터 전동기에 출력하고 있는 출력전력이 전력축적장치의 방전가능전력을 초과하고 있지 않으면 현재의 속도지령으로 운전을 계속하고, 또 상기 필요전력이 전력축적장치의 방전가능전력을 초과하고 있지 않으면 현재의 속도지령으로 운전을 계속하며, 상기 필요전력이 전력축적장치의 방전가능전력을 초과하고 있을 때에는 현재의 속도지령으로부터 소정량 저감시키고 새로운 속도지령으로서 운전하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단에는 전력축적장치의 방전가능전력으로서 고정치가 설정되어 있는것을 특징으로 하는 것이다.

상기 전력축적장치의 온도, 충방전전류, 충방전전압중 적어도 1개를 계측하는 충방전상태 계측수단을 구비하고, 상기 속도제어수단은 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하며, 상기 충방전상태 계측수단으로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 상기 테이블에서 제한방전전류를 구하며, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치에서 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 속도제어수단은 온도에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태 계측수단으로부터의 온도의 계측치에 따라, 상기 테이블에서 제한방전전류를 구하며, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치에서 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 한 것이다.

상기 속도제어수단은 전력축적장치의 풀(Fu11)충전상태를 기준으로 하고 충방전전류와 충방전전압의 곱한 것을 용량으로 정규화하고 누적치인 충전도에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하며, 상기 충방전상태 계측수단으로부터의 충방전전류와 충방전전압의 계측치에 따라 얻어지는 충전도에 의하여 상기 테이블에서 제한전류를 구하고, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치에서 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 속도제어수단은 부하상태에 따라 속도패턴이 설정된 테이블을 구비하고, 상기 카부하 계측수단에 의하여 계측된 카부하 계측치에 따라 테이블에서 속도패턴을 구하며, 구해진 속도패턴에 따른 속도지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 정전검출수단은 교류전원의 정전을 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 상기 정전검출수단은 직류모선의 검출전압에 따라 정전을 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 속도제어수단은 인버터의 출력전력 보다 방전가능전력이 클때에는 엘리베이터가 가속중이면 가속을 계속하는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 엘리베이터 제어장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 관한 정전시 속도제어를 설명하기 위해 사용하는 것으로 엘리베이터의 역행운전시의 전력파형을 시간축을 횡축으로 하였을 때의 파형이다.

도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 속도제어회로(21A)가 구비된 엘리베이터카 부하와 속도에 따른 필요전력이 설정된 테이블(T1)의 설명도.

도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 나타내는 플로차트.

도 5는 본 발명의 실시형태 2에 관한 속도제어회로(21A)가 구비된 방전전류와 방전전압에 대한 제한 방전전류가 설정된 테이블(T2)의 설명도.

도 6은 본 발명의 실시형태 2에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 나타내는 플로차트.

도 7은 본 발명의 실시형태 3에 관한 속도제어회로(21A)가 구비된 전력축적장치(11)의 2차전지(12)의 온도에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T3)의 설명도.

도 8은 본 발명의 실시형태 4에 관한 속도제어회로(21A)가 구비된 전력축적장치(11)의 충전도 SOC에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T4)의 설명도.

도 9는 본 발명의 실시형태 5에 관한 속도제어회로(21A)가 구비된 부하상태에 따른 속도패턴이 설정된 테이블(T5)의 설명도.

도 10은 종래예에 관한 엘리베이터 제어장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 11은 도 10에 표시한 충방전 제어회로(15)의 방전시 제어를 나타내는 플로차트.

도 12는 도 10에 표시한 충방전제어회로(15)의 충전시 제어를 나타내는 플로차트.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1. 3상 교류전원 2. 컨버터 3. 직류모선

4. 인버터 5. 교류모터 6. 권양기

7. 로프 8. 엘리베이터카 9. 균형추

10. 엘리베이터 제어회로 11. 전력축적장치

12. 2차전지 13. DC-DC컨버터

14,14A. 충방전상태계측장치 15. 충방전 제어회로

16. 회생전류제어용 게이트 17. 회생저항

18. 전압계측기 19. 회생제어회로

20. 인코더 21,21A. 속도제어회로

22. 정전검출기 23. 전류계측기

24. 전압계측기 25. 엘리베이터카 부하계측기.

본 발명에 있어서는 엘리베이터의 소비전력이 이미 전력축적장치로부터의 방전능력전력을 초과하고 있는 경우에는 엘리베이터의 속도목표를 낮게 하고 사용전력을 적어지도록 제어하며, 전력축적장치에서 공급가능한 전력범위내로 하는 것이다.

이때, 카부하의 상태에 따라서는 회생전력이 발생할 가능성이 있다. 이 회생전력이 작을 때에는 전력축적장치에 축적되지만 회생전력이 커지면 회생저항에서 소비를 하고 사용전력을 작게 되도록 한다.

도 1은 본 발명에 관한 엘리베이터의 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 10에 표시하는 종래의 예와 동일한 부분은 동일부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.

새로운 부호로서, 14A와 21A는 본 발명에 관한 충방전상태 계측장치와 속도제어회로, 22는 3상교류전원(1)의 정전을 검출하는 정전검출기, 23,24는 인버터(4)의 출력전류와 출력전압을 계측하는 전류계측기와 전압계측기, 25는 카(8)의 카실과 카틀 저부와의 사이에 설치되어 부하를 계측하는 카부하계측기를 표시하고, 충방전상태계측장치(14A)는 전력축적장치(11)의 충방전전류, 충방전전압, 온도를 계측하는 각 계측기를 구비하며 이들의 각 계측치 및 충전도, 즉 전력축적장치(11)의 풀충전상태를 기준으로 하고, 충방전전류와 충방전전압과의 곱을 용량으로 정규화하고 누적치인 SOC(state of charge)를 속도제어회로(21A)에 출력하도록 되어 있으며, 속도제어회로(21A)는 정전검출기(22) 또는 전압계측기(18)로부터의 정전검출신호, 충방전상태 계측기(14A)로부터의 충방전상태, 인코더(20)로부터의 속도귀환신호, 전류계측기(23) 및 전압계측기(24)로부터의 각 계측치, 계측기로부터의 카부하계측치에 따라 주행 등 정전검출시에 전력축적장치(11)의 방전가능전력의 범위에서 속도제어하는 속도지령을 인버터(4)에 출력한다.

도 2는 본 발명에 관한 정전시의 속도제어를 설명하기 위하여 사용되는 것으로, 엘리베이터의 역행운전시의 전력파형을 시간축을 횡축으로 하였을 때의 파형이다.

엘리베이터가 전부하 탑승상태에서 상승방향운전시등의 역행운전에서는 도 2(a)와 같은 전력파형으로 된다.

전력은 대략 도 2(b)에 표시한 엘리베이터 속도에 의존하는 전력분과 도 2(c)에 표시하는 가감속에 의존하는 전력의 합계로 된다.

최고속 부근에서 가속중에 전력커브가 피크(Peak)(51)로 되고, 일정속도에서 일정전압(52)으로 되며, 감속개시와 동시에 전력이 적어진다(53).

정전시에 있어서도 모든 전력을 전력축적장치(11)에서 공급할 수 있도록 전력축적장치(11)를 설계하였을 경우 전력축적장치(11)는 가격이 높아지게 된다.

따라서, 풀부하의 상승운전의 최대전력 부근에 있어서는 정전으로 3상교류전원(1)으로부터의 공급전력이 없는 경우는 공급전력이 부족하게 된다.

본 발명에서는 저용량, 염가의 전력축적장치(11)을 사용하고 속도제어회로(21A)에 의해 정전시에 있어서도 원활한 속도제어를 실시한다.

이하, 구체적인 각 실시형태에 관하여 설명한다.

실시의 형태 1

이 실시형태 1에 있어서, 속도제어회로(21A)는 정전검출기(22)의 정전검출신호에 따라 정전시의 속도제어를 하는 동시에 도 3에 표시한 바와 같이 카부하와 속도에 따른 필요전력이 설정된 테이블(T1)이 구비되어 있으며, 이 테이블(T1)을 사용하여 현속도로 일정속도 주행시의 필요전력 Ws를 구하도록 되어있고, 또 전력축적장치(11)로부터의 방전가능전력 Wo가 고정치로서 설정되어 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 1에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 도 4의 플로차트를 참조하여 설명한다.

우선, 미리 정해져 있는 표준속도패턴에 따른 통상상태에서의 지령속도 Vm을 인버터(4)에 출력하여 엘리베이터를 제어한다(스텝 S101).

이 상태에서 정전검출기(22)에서 정전검출신호가 입력된 경우에는 전류계측기(23) 및 전압계측기(24)로부터의 인버터(4)의 출력전류 및 출력전압의 계측치에 따라 현재의 출력전력 Wc를 계산한다(스텝 S102→S103).

또, 정전검출신호가 입력되지 않았을 경우에는 표준속도패턴에 따른 통상상태에서의 지령속도 Vm에 따라 엘리베이터를 속도제어한다(스텝 S102→S101).

또, 현속도에서의 필요전력 Ws를 구한다(스텝 S104).

이 계산은 해석적으로 산출하는 것은 곤란하고, 일반적으로는 각 엘리베이터의 부하상태에 대하여 적합하게 구획된 속도에서의 필요전력 Ws를 정한 테이블을 작성하며 테이블에서 검색하는 것이 간편한 것이다.

여기에서, 속도제어회로(21A)에는 카부하계측기(25)로부터의 카부하계측치와 인코더(20)로부터의 속도귀환신호에 따라 도 3에 표시한 바와 같이 테이블(T1)에서 현속도로 일정속도 주행시의 필요전력 Ws를 구한다.

그리고, 속도제어회로(21A)에는 전력축적장치(11)로부터의 방전가능전력 Wo가 고정치로서 설정되어 있으며, 우선, 현재의 출력전력 Wc가 방전가능전력 Wo를 초과하였는지의 여부를 판정하고, 현재의 출력전력 Wc가 방전가능전력 Wo를 초과하지 않으면 아직 속도상승의 여유가 있으며 본래의 속도커브에서의 가속이 가능하기 때문에 지령속도를 표준속도패턴에 따른 지령속도 Vm으로 한다(스텝 S105→S106).

다른 한편, 현재의 출력전력 Wc가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있으면, 2개의 경우를 생각할 수 있는데 속도가 지나치게 빠를 경우에는 감속이 필요하고, 다른 경우에는 속도 그 자체는 좋으나 가속하기 위해 전력이 초과되어 있는 경우로, 이 경우는 현재속도를 유지할 필요가 있다.

즉, 현재의 출력전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있는지 여부를 판정하고 현재의 출력전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있으면, 전번의 지령속도에 대하여 감속 설정치 Dr를 감산한 새로운 지령속도를 구한다(스텝 S107→S108).

반대로 현재의 출력전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하지 않고 있으면, 지령속도를 표준속도패턴에 따른 지령속도 Vm 또는 전번의 지령속도중 어느 하나의 작은 값을 갖는 속도지령으로 한다(스텝 S107→S109).

이와 같이 하여 구해진 지령속도에 따라 속도제어를 하는 동시에 구해진 지령속도는 다음번의 지령속도의 산출에 대비하여 내장메모리에 기억한다(스텝 S110).

이 때문에 정전검출된 경우에도 전력축적장치(11)로부터의 방전가능전력의 범위내에서 속도제어함으로써 원활한 운전이 가능하고, 주행개시후에 정전이 되어도 정지시키지 않고 주행을 계속할 수 있는 것이다.

또, 상기 플로차트에 있어서는 현재의 필요전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하였을 때에는 엘리베이터의 속도를 갑자기 감속하고 있으나(스텝S107~S106), 현재의 가속, 감속상태에 따라 감속으로의 원활한 처리를 하면 더욱 원활한 패턴으로 된다.

따라서, 상기 실시의 형태 1에 의하면, 3상 교류전원(1)의 정전시에 전력축적장치(11)로부터 방전시에 2차전지(12)에 과도한 부담을 주지 않는 범위에서 안정된 엘리베이터의 속도제어가 가능하며, 염가로 수명이 긴 전력축적장치(11)를 구성할 수 있게 된다.

실시의 형태 2

다음에 이 실시의 형태 1에 있어서, 속도제어회로(21A)는 도 5에 표시한 바와 같이 전압계측기(18)에 의한 모선전압의 계측전압에 따라 정전을 검출하는 동시에 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T2)을 구비하고, 이 테이블(T2)을 사용하여 전력축적장치(11)의 방전가능전력을 구하도록 되어 있다.

도 5는 전력축적장치(11)의 방전시의 전압을 기초로 하여 방전전류를 제한하기 위한 테이블에 예로서 계측장치로부터의 데이터와 테이블에 의하여 제한전력의 제한출력을 작성한다.

동테이블중 현재 방전전류는 전력축적장치(11)에서, 현재 출력되어 있는 2차전지(12)의 방전전류이며, 이 전류가 흐를 때 2차전지(12)의 방전전압을 계측하고, 전압란의 전압이상에서의 제한방전전류를 제한전류의 항에 기재되어 있다.

예컨대 현재 방전전류는 A1암페어 이상이면 V11볼트 이상이면 특히 제한전류는 없지만 V11볼트와 V12볼트간에서는 A12암페어로 제한한다.

V12볼트 이하에서는 방전금지 등을 기술한 테이블이다. 당연히 테이블을 더욱 세밀하게 하면 더욱 좋은 결과를 얻을 수 있다.

또, 속도제어에서는 이 결과를 보고 속도제어하기 때문에 부득이 늦어지므로 테이블에는 여유를 두고 설계할 필요가 있다.

또, 이 제한전류로부터 현재의 전압을 곱하고 제한전력으로 하는 것은 간단하다.

즉, 이 실시형태 2에 있어서는 3상교류전원(1)의 정전검출을 인버터(4)로의 입력전압(직류모선전압)을 감시함으로써 실현한다.

여기에는 특별한 장치의 부가는 필요 없고 염가로 구성할 수 있다.

직류모선(3)의 전압은 정전시 이외에는 3상교류전원(1)에서 공급되는 전력과 전력축적장치(11)로부터의 출력전력을 합쳐서 이루어진다.

그러나, 정전이 발생하면 3상교류전원(1)로부터의 공급이 중단되기 때문에 전력축적장치(11)로부터의 출력전력만으로 공급되므로 일정한 전력이상은 공급되지 않는다. 그러나, 인버터(4)의 필요전력이 일정해지면 이 시점에서 직류모선전압은 저하된다.

따라서, 이로 인하여 직류모선(3)의 전압을 감시함으로써 정전상태를 특별한 기기에 의하지 않고 검출할 수 있다.

정전을 검출하면 상기 예와 같이 인버터(4)측에서 필요전력이 감속 등에 의하여 공급가능한 전력으로 정착되기 때문에 그 후 안정된 운전을 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 도 6에 표시된 플로차트를 참조하여 설명한다.

우선, 미리 정해져 있는 표준속도패턴에 따른 통상상태에서의 지령속도 Vm을 인버터(4)에 출력하여 엘리베이터를 속도제어한다(스텝 S201).

이 상태에서 전압계측기(18)의 출력전압에 따라 정전을 검출한 경우에는 전류계측기(23) 및 전압계측기(24)로부터의 인버터(4)의 출력전류 및 출력전압의 계측치에 따라 현재의 출력전력 Wc를 계산한다(스텝 S202→S203).

또, 정전검출신호가 입력되지 않은 경우에는 표준속도패턴에 따른 통상상태에서의 지령속도 Vm에 따라 엘리베이터를 속도제어한다(스텝 S202→S201).

실시의 형태 1과 같이 하여 카부하계측기(25)로부터의 카부하계측치와 인코더(20)로부터의 속도귀환신호에 따라 도 3에 표시한 바와 같이 테이블(T1)에서 현속도로 일정속도 주행시의 필요전력 Ws를 구한다(스텝 S204).

또한, 충방전상태계측장치(14A)로부터의 현재의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 도 5에 표시하는 테이블(T2)에서 현재의 방전전류와 방전전압에 따른 제한방전전류를 구하고, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 곱한 것으로부터 전력축적장치(11)의 방전가능전력 Wo를 구한다(스텝 S205).

그리고, 현재의 출력전력 Wc가 방전가능전력 Wo을 초과하고 있는지의 여부를 판정하고, 현재의 출력전력 Wc가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있지 않으면 아직 속도상승의 여유가 있으며 본래의 속도커브에서의 가속을 할 수 있기 때문에 지령속도를 표준속도패턴에 따른 지령속도 Vm으로 한다(스텝 S206→S207).

한편, 현재의 출력전력 Wc가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있으면, 2개의 케이스가 고려되고 속도 그 자체가 지나치게 빠른 경우에는 감속이 필요하게 되고, 다른 케이스로서는 속도 그 자체는 좋지만 가속 때문에 전력이 오버되는 경우에는 현재속도를 유지할 필요가 있다.

즉, 현재의 출력전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있는지의 여부를 판정하고 현재 출력전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하고 있으면 전번의 지령속도에 대하여 감속설정치 Dr를 감산한 새로운 지령속도를 구한다(스텝 S208→S209).

반대로, 현재의 출력전력 Ws가 방전가능전력 Wo를 초과하지 않으면 지령속도를 표준속도패턴에 따른 지령속도 Vm 또는 전번의 지령속도중 어느 하나의 작은 값을 갖는 지령속도로 한다(스텝 S208→S210).

이와 같이 구해진 지령속도에 따라 속도제어를 하는 동시에, 구해진 지령속도는 다음번의 지령속도산출에 대비하여 내장메모리에 기억시킨다(스텝 S211).

따라서, 상기 실시의 형태 2에 의하면 3상교류전원(1)의 정전을 직류모선(3)의 전압계측에 따라 검출하고, 전력축적장치(11)로부터의 방전시에 2차전지(12)에 과도한 부담이 걸리지 않는 범위에서 안정된 엘리베이터의 속도제어를 할 수 있으며, 염가이고 수명이 긴 전력축적장치(11)을 구성할 수 있는 것이다.

이하, 속도제어회로(21A)가 전압계측기(18)에 의한 모선전압의 계측전압 또는 정전검출기(22)의 검출신호에 따라 정전을 검출하는 동시에, 충방전상태계측장치(14A)로부터의 계측출력에 따라 전력축적장치(11)의 방전가능전력을 구하는 실시의 형태 3, 4에 관하여 설명한다.

또한, 이 실시의 형태 3, 4에서의 속도제어회로(21A)의 동작은 도 6에 표시한 플로차트에 따라 실시의 형태 2와 같이 동작한다.

실시의 형태 3

실시의 형태 3에 있어서, 속도제어회로(21A)는 전압계측기(18)에 의한 모선전압의 계측전압 또는 정전검출기(22)의 검출신호에 따라 정전을 검출하는 동시에, 도 7에 표시한 바와 같이 전력축적장치(11)의 2차전지(12)의 온도에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T3)을 구비하고 충방전상태계측장치(14A)로부터의 2차전지(12)의 온도계측치에 따라 상기 테이블(T3)에서 제한방전전류를 구하고, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치로 부터 전력축적장치(11)의 방전가능전력을 구한다.

실시의 형태 4

실시의 형태 4에 있어서, 속도제어회로(21A)는 도 8에 표시한 바와 같이 전력축적장치(11)의 풀충전상태를 기준으로 하고, 충방전전류와 충방전전압을 곱한 것을 용량으로 정류화하며, 누적치인 충전도 SOC에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T4)을 구비하고, 충방전상태계측장치(14A)로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 얻어지는 충전도 SOC에 의하여 테이블(T4)에서 제한방전전류를 구하며, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치에서 전력축적장치(11)의 방전가능전력을 구한다.

실시의 형태 5

실시의 형태 5에 있어서, 속도제어회로(21A)는 도 9에 표시한 바와 같이 부하상태에 따른 속도패턴이 설정된 테이블(T5)을 구비하고, 카부하계측기(25)에 의하여 계측된 카부하 계측치에 따라 테이블(T5)에서 속도패턴(예, VO1, VO2, VO3........VOn)을 구하며, 구해진 속도패턴에 따른 속도지령을 생성하도록 되어 있으며, 실시의 형태 1~4에 적용시킬 수 있는 것이다.

즉, 도 9는 실시의 형태 5에서의 속도제어의 속도패턴표로서 동표는 가속시의 패턴을 나타내고 있다.

출발후의 각 시각 t1, t2, t3........tn에서의 속도를 기술한 패턴에서 이 표를 사용함으로써 원활한 가속을 실현할 수 있다.

이 가속테이블(T5)은 상승운전측 하강운전측의 각각에 배치되어 있다.

여기에서는 기술하지 않았지만 감속측은 가속에 대응된 감속패턴테이블을 사용한다. 단, 이 테이블은 시간에 대한 속도가 아니고 정지까지의 남은 거리에 대한 속도테이블을 사용하는 것이 일반적이다.

도 9중 무부하, %부하 등은 각 부하에 대한 패턴을 나타낸다.

지금, SOC 레벨이 어떤 원인으로 지나치게 낮아지는 등, 출발전부터 전력축적장치(11)의 출력저하를 알고 있을 때 미리 설정된 속도패턴에 의하여 운전함으로써 상용전력의 제약이내에서 원활한 운전을 할 수 있다.

종래의 엘리베이터의 운전패턴에 있어서는 부하에 의한 운전패턴을 가지고 있지 않다. 이것은 사용전력의 제약범위에서 운전하려고 할 경우 예컨대 상승운전은 기본적으로 회생운전이 되며 전력축적장치(11)로부터 방전은 필요 없는 것이다.

반대로 무부하 하강운전에서는 역행운전으로 되기 때문에 소비전력이 많다.

이와같이 속도테이블은 부하와 방향에 적합하게 설치되어 있으므로 최적의 속도로 운전할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전력축적장치를 가진 엘리베이터의 제어에 있어서, 상용전원의 정전시에도 속도, 가속도 등은 변경되나 안정된 속도제어를 가능하게 하며, 저용량, 염가의 전력축적장치를 사용하고 정전시에 있어서도 원활한 속도제어가 가능한 엘리베이터의 제어장치를 얻을 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 교류전원으로부터의 교류전력을 정류하여 직류전력으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터로부터의 직류전력을 가변전압, 가변주파수의 교류전력으로 변환하여 전동기를 구동하고 엘리베이터를 운전하는 인버터와, 상기 컨버터와 인버터 사이의 직류모선간에 설치되어 엘리베이터의 회생운전시에 직류모선으로부터의 직류전력을 축적하며, 역행운전시에 축적된 직류전력을 직류모선에 공급하는 전력축적장치와, 상기 직류모선에 대한 상기 전력축적장치의 충방전을 제어하는 충방전제어장치와 정전을 검출하는 정전검출수단과, 상기 인버터의 출력전류를 검출하는 전류검출수단과, 상기 인버터의 출력전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 엘리베이터카에 설치되어 카부하를 계측하는 카부하 계측수단과, 상기 엘리베이터의 운행속도를 검출하는 속도검출수단과, 엘리베이터의 속도지령과 상기 속도검출수단에 의한 검출치에 따라 속도 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 속도제어수단을 구비하고, 상기 속도제어수단은 속도와 카부하에 따른 필요전력이 설정된 테이블을 구비하며, 상기 정전검출수단에 의한 정전검출시에 상기 전류검출수단의 검출전류치와 상기 전압검출수단의 검출전압치에 따라 인버터의 출력전력을 산출하고, 상기 카부하 계측수단에 의하여 계측된 카부하계측치와 상기 속도검출수단에 의한 검출속도에 따라 상기 테이블로부터 현속도로 일정속도 주행시의 필요전력을 구하며, 인버터로부터 전동기에 출력하고 있는 출력전압이 전력축적장치의 방전가능전력을 초과하고 있지 않으면 현재의 속도지령으로 운전을 계속하고, 또 상기 필요전력이 전력축적장치의 방전가능전력을 초과하고 있지 않으면 현재의 속도지령으로 운전을 계속하며, 상기 필요전력이 전력축적장치의 방전가능전력은 초과하고 있을 때에는 현재의 속도지령으로부터 소정량 저감시키고 새로운 속도지령으로서 운전하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 속도제어수단에는 상기 전력축적장치의 방전가능전력으로서 고정치가 설정되어 있는 것을 특징으로하는 엘리베이터의 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전력축적장치의 온도, 충방전전류, 충방전전압중 적어도 1개를 측정하는 충방전상태 계측수단을 구비하고, 상기 속도제어수단은 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하며, 상기 충방전상태 계측수단으로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 상기 테이블에서 제한방전전류를 구하고, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치에서 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.