KR101242527B1

KR101242527B1 - 비상 모드에서 엘리베이터를 작동시키는 방법

Info

Publication number: KR101242527B1
Application number: KR1020117004328A
Authority: KR
Inventors: 헬무트 슈뢰더-브룸루프; 마빈 뎀로브; 잉고 엥겔하트; 안드레아스 투타트
Original assignee: 오티스 엘리베이터 컴파니
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2013-03-12
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: RU2484003C2; US20110120810A1; RU2011102342A; JP5543454B2; WO2010009746A1; CN102164839A; JP2011529012A; HK1161581A1; ES2425182T3; KR20110034686A; BRPI0822955A2; EP2318300B1; EP2318300A1; US8631908B2; CN102164839B

Abstract

본 발명은 비상 모드로 엘리베이터(2)를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 상기 엘리베이터(2)는 차체(4), 구동 모터(10), 상기 구동 모터(10)에 전력을 공급하고 상기 구동 모터를 제어하는 모터 구동 유닛(26), 및 비상 전력 공급부(42)를 포함하고, 상기 방법은, 상기 모터 구동 유닛(10)은 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지며, (a) 상기 비상 전력 공급부(42)로부터 전력을 공급하는 단계; (b) 상기 모터 구동 유닛(26)을 비상 모드로 움직이게 하는 단계; (c) 실제 비상 작동 조건의 특징을 결정하는 단계; 및 (d) 상기 실제 비상 작동 조건의 특징에 따라 상기 모터 구동 유닛(46)의 스위칭 주파수를 설정하는 단계를 포함한다.

Description

비상 모드에서 엘리베이터를 작동시키는 방법{METHOD FOR OPERATING AN ELEVATOR IN AN EMERGENCY MODE}

차체를 포함하며, 또한 평형추, 구동 모터, 구동 모터에 전력을 공급하고 그를 제어하는 모터 구동 유닛 및 비상 전력 공급부(emergency power supply)를 포함할 수 있는 엘리베이터들이 알려져 있으며 널리 이용되고 있다.

정상적인 작동에서, 모터 구동 유닛은 그리드(grid)에 연결되어 그로부터 전력을 수용하며 상기 전력을 구동 모터에 공급함으로써 엘리베이터 제어부로부터 수용된 각각의 명령들에 따라 차체의 움직임을 제어한다. 이 타입의 엘리베이터가, 예를 들어 본 명세서에서 인용 참조되는 본 출원의 출원인의 WO 2005/040027 A1에 개시되어 있다. 또한 본 출원의 출원인에게 귀속된 PCT/EP 2005/000174 및 PCT/EP 2005/000175는 유사한 주제에 관한 것이며, 또한 본 명세서에서 인용 참조된다. 이러한 종래 기술에서 알려져 있는 바와 같이, 비상 상황의 경우에 비상 전력 공급부로부터 모터 구동 유닛으로 전력을 공급하고, 통상적으로 재충전가능한 전지를 포함하는 비상 전력 공급부로부터의 전력 공급에 의해, 구조 운행(rescue run), 예를 들어 느려진 속도로 다음 가용 승강장으로 가는 운행을 수행하는 것이 가능하다. 통상적으로, 비상 전력 공급부의 재충전가능한 전지는 어떠한 비상 작업 동안에도 충분한 능력을 보장하기 위하여 최대 부하 조건으로 유지된다. 그럼에도 불구하고, 전지가 엘리베이터 차체를 다음 가용 승강장까지 신뢰성 있게 구동할 수 있도록 하기 위해서는, 상당한 용량(substantial capacity)을 갖는 전지가 필요하다. 하지만, 전지들은 상대적으로 고가여서, 가능한 한 작은 전지를 구비하는 것이 바람직하다.

종래의 모터 구동 유닛들은, 가청 노이즈 스펙트럼 내의 스위칭 주파수(switching frequency)로 작동될 경우 가청 노이즈들을 발생시키는 MOSFET 또는 IGBT같은 전력용 스위칭 반도체(power switching semiconductor)들을 갖는다. 따라서, 종래의 모터 구동 유닛들은 빌딩 및/또는 엘리베이터 차체 내의 잡음(annoying noise)을 피하기 위하여 소정 범위 내에 있는 스위칭 주파수로 작동된다.

따라서, 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법 및 비상 전력 공급을 위하여 전지 크기의 축소를 가능하게 하는 대응 엘리베이터를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예들은 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법을 포함하며, 상기 엘리베이터는 차체, 구동 모터, 구동 모터에 전력을 공급하고 상기 구동 모터를 제어하는 모터 구동 유닛, 및 비상 전력 공급부를 포함하고, 상기 모터 구동 유닛은 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지며,

(a) 상기 비상 전력 공급부로부터 전력을 공급하는 단계;

(b) 상기 모터 구동 유닛을 비상 모드로 움직이게 하는 단계;

(c) 실제 비상 작동 조건의 특징을 결정하는 단계; 및

(d) 실제 비상 작동 조건의 특징에 따라 상기 모터 구동 유닛의 스위칭 주파수를 설정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 실시예는 차체, 구동 모터, 구동 모터에 전력을 공급하고 상기 구동 모터를 제어하는 모터 구동 유닛, 및 비상 전력 공급부를 포함하고, 상기 모터 구동 유닛은 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지며, 상기 엘리베이터는 비상 상황의 경우에,

(a) 상기 비상 전력 공급부로부터 전력을 공급하고;

(b) 상기 모터 구동 유닛을 비상 모드로 움직이게 하고;

(c) 실제 비상 작동 조건의 특징을 결정하고;

(d) 실제 비상 작동 조건의 특징에 따라 상기 모터 구동 유닛의 스위칭 주파수를 설정하도록 구성된다.

본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 보다 상세히 후술된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엘리베이터 부분들의 개략도;
도 2는 보다 많은 세부요소들을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엘리베이터의 개략도;
도 3은 실제 비상 작동 조건에 따른 상이한 스위칭 주파수들을 나타낸 도면이다.
도 1 및 2는 유사한 실시예들을 나타낸다. 도면들에서 대응되는 참조 부호들은 개별 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다.

도 1은 구동 시브(traction sheave; 12)를 통해 구동 모터(10)에 의하여 구동되는 호이스팅 로프(hoisting rope; 8)를 포함하는 엘리베이터(2)의 일부를 나타내고 있다. 호이스팅 로프(8)는 종래의 로프들 또는 코팅된 강철 벨트들 등일 수 있다. 구동 모터(10)는 직접적으로 또는 기어를 통해 구동 시브(12)를 구동시킨다. 브레이크 디스크(16)는 구동 시브(12)와 연결되어 제공되고, 본 실시예에서는 구동 모터(10)의 샤프트(14)에 부착된다. 브레이크 디스크(16)는 브레이크(18)의 일부이다.

라인 22를 통해 서비스 패널 보드(service panel board; 41)로 그리고 서비스 패널 보드(41)를 통해 모터 구동 유닛(26)으로 인코더 또는 속도 제어 정보를 제공하는 인코더 휠(encoder wheel; 20)이 구동 모터(10)의 샤프트(14)에 또한 부착된다. 모터 구동 유닛(26)은 라인 36을 통해 구동 모터(10)에 필요한 전력을 공급한다. 모터 구동 유닛(26)은 정상 작동 동안 전력 변환(power transform)을 수용하기 위한 그리드(28)에 연결된다. 모터 구동 유닛(26)은 도 2와 관련하여 후술될 타입으로 구성될 수 있다.

인코더 휠(20) 대신에, 2 개의 인코딩 장치들이 제공될 수도 있으며, 제 1 인코딩 장치는 정상 모드의 작동을 위한 고해상도를 갖는 인코딩 장치이며 제 2 인코딩 장치는 비상 모드 작동을 위해 서비스 패널 보드(41)에 연결된다.

또한, 엘리베이터(2)는 비상 전력 공급부(42)를 포함한다. 비상 전력 공급부(42)는 재충전가능한 축전지(48) 및 전지 장착 및 관리 회로(battery loading and supervising circuit; 52)를 포함한다. 비상 전력 공급부(42)는 상이한 출력 전압들을 공급하기 위하여 전압 부스터(voltage booster; 50)를 더 포함할 수 있다. 전압 부스터(50)는 축전지(48)의 통상적인 전압보다 높은 출력 전압들을 공급하는 데 필요할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 비상 전력 공급부는 3 가지 상이한 출력 전압들, 즉 전압 출력부(54)로의 낮은 전압, 출력부(56)로의 높은 전압, 및 출력부(58)로의 중간 전압을 제공한다. 특정 엘리베이터에 따르면, 전압들은 가변적일 수 있다. 하지만, 통상적인 전압 값들은, 브레이크(18)를 리프팅하고 속도 제어부 등과 같은 전기 제어 장치들에 공급하기 위한 24 볼트 DC, 엘리베이터 안전 체인에 이용되는 통상적인 전압인 110 볼트 AC, 및 모터 구동 유닛(26)에 공급하고 결국에는 구동 모터(10)에 공급하기 위한 520 볼트 DC이다[후술될 중간 회로(98) 내의 통상적인 전압은 400 볼트 DC이다]. 후자의 전압은 모터 구동 유닛(26)의 특정 구조에 따라 정해진다. 통상적으로, 비상 작동 모드에서는 구동 모터(10)로의 출력 전압이 훨씬 더 약하기는 하나 이러한 모터 구동 유닛(26)은 최소의 입력 전압만을 필요로 한다.

도 1에서, 낮은 전압은 라인 60을 통해 서비스 패널 보드(41)로 공급되고 서비스 패널 보드(41)와 브레이크(18)를 연결시키는 라인 61을 통해 서비스 패널 보드(41)로부터 브레이크(18)로 분배될 수 있다. 대안적으로, 낮은 전압은 라인 60을 통해 모터 구동 유닛(26)으로 공급되고, 라인 63은 모터 구동 유닛과 브레이크(18)를 연결한다. 후자의 경우에, 모터 구동 유닛(26)은 브레이크(18)를 제어할 수 있다. 라인 61과 63 둘 모두를 구비하는 대신에 상기 라인 61과 63 중 하나만을 구비하는 것도 가능하다. 라인 89는 서비스 패널 보드(41)로부터 모터 구동 유닛(26)으로 낮은 전압을 공급하고 및/또는 서비스 패널 보드(41)와 모터 구동 유닛(26) 간에 통신 정보를 공급한다.

모터(10)가 발전기 모드(generator mode)로 작동되거나, 및/또는 전력이 능동 구동 모드(active drive mode)로 모터(10)에 제공되는 경우, 모터 구동 유닛(26)은 엘리베이터 차체의 이동 조건, 즉 전력 정보, 즉 모터(10)로부터 다시 얻은(re-gained) 전력을 토대로 차체의 위치, 이동 방향, 속도, 및/또는 가속도를 결정할 수 있는 타입으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예시적 전력 정보로는 전압, 전류, 주파수 등이 있다는 데 유의하여야 한다. 모터 구동 유닛(26)은 전력 정보를 저장하는 메모리를 포함하여, 이로 인해 차체가 비상 상황에서 정차된 경우 엘리베이터(2)의 관련 특징들이 이러한 메모리로부터 판독될 수 있도록 구성된다. 대안적으로, 비상 모드에서 엘리베이터(2)를 작동시키는 동안 대응되는 특징들을 감지하는 것도 가능하다. 또한, 이전 작동으로부터의 이미 저장된 정보와 더불어 이러한 전력 정보를 감지하는 것도 가능하다.

모터 구동 유닛(26)은, 구동 모터(10)의 속도를 제어하기 위하여 상기 구동 모터(10)에 시기적절하게 변하는 전력을 공급한다. 통상적으로, 전력은 펄스 폭이 조절된 전기 펄스들(pulse width modulated electrical pulses)의 형태로 공급된다. 이러한 취지로, 모터 구동 유닛(26)은 제어 유닛, 예를 들어 하나 또는 복수의 전기 스위치들을 제어하는 프로세서를 포함한다. 통상적으로, 이들 전기 스위치들은 MOSFET 또는 IGBT 같은 반도체 디바이스들이다. 이러한 디바이스들은 단위 시간 당 스위칭 작업들의 수에 거의(more or less) 비례하는 스위칭 손실(switching loss)들을 갖는다. 다른 한편으로, 스위칭은 또한 빌딩 내 엘리베이터 이용자들에게 짜증스러운 것으로 받아들여지는 소음을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 모터 구동 유닛(26)은 통상적으로 사전결정된 스위칭 전압을 가지며, 이 전압은 전력 손실들과 발생된 노이즈 간의 절충(trade-off)을 토대로 설정된다. 통상적인 모터 구동 유닛들이 설계상(by design) 일단 설정된 상태에서는, 이러한 스위칭 주파수는 절대 변경되지 않을 것이다.

도 2의 실시예는 일반적으로 도 1과 유사하며, 차체(4)와 평형추(6)를 포함하는 엘리베이터(2)를 나타내고 있다. 차체(4) 및 평형추(6)는 호이스팅 로프(8)에 의하여 매달려 있다. 호이스팅 로프(8)는 구동 시브(12)를 통해 구동 모터(10)에 의하여 구동된다. 도 1의 실시예에 대해 추가적으로, 라인 70을 통해 도어 구역 센서(68)와 연결되는 도어 구역 인디케이터[door zone indicator(DZI); 64]가 도시되어 있다. 도 2의 실시예에서, 도어 구역 인디케이터(64)는 라인 66을 통해 별도의 속도 제어부(24)에 연결된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도어 구역 센서(68)로부터 속도 제어부(24)까지 직접적으로 신호 라인이 제공될 수도 있다. 엘리베이터 차체(4)가 승강장(72)에 접근하고 도달하면, 도어 구역 센서(68)가 속도 제어부(24)에 신호를 보낸다. 따라서, 속도 제어부(24)는 엘리베이터 차체(4)의 과속의 경우에 또는 엘리베이터 차체(4)가 승강장에 도달한 경우에 브레이크(18)로의 전력 공급을 차단할 수 있다. 마찬가지로, 유사한 도어 구역 인디케이터 및 속도 제어부가 도 1의 실시예에 존재할 수도 있다.

또한, 모터 구동 유닛(26)은 라인 30을 통해 엘리베이터(2)의 주 전력 공급부(28)와 연결되고 직통 라인(through line; 32)으로부터 제어 신호들을 수신한다. 엘리베이터 제어부(34)는 종래의 홀 콜 버튼(hall call button)들 및 캐빈 콜 버튼(cabin call button)들(도시 안됨)에 연결되며 그로부터 이송 요청들을 수신한다. 실제 작동 조건 정보가 추가적으로 엘리베이터 제어부(34)에 제공되며, 상기 엘리베이터 제어부(34)는 이러한 정보를 토대로 최적의 이동 시퀀스 등을 계산하며, 그에 따라 차체(4)를 작동시키기 위하여 대응되는 제어 신호들을 모터 구동 유닛(26)에 제공한다.

모터 구동 유닛(26)은 정류기(94) 및 인버터(96)를 포함한다. 정류기(94) 및 인버터(96)는 DC 중간 회로(98)에 의하여 연결된다. 정류기(94)는 라인 30을 통해 수용된 AC 전류를 정류하고 결과적인 DC 전압을 DC 중간 회로(98)로 공급한다.

바람직한 실시예에서, 정류기는 제어된 정류기 또는 컨버터(94)이며, 이는 수동형 정류기와는 대조적으로 다시 얻은 전력을 그리드(28)에 피드백할 수 있도록 한다. 인버터(96)는 엘리베이터 제어부(34)의 제어 신호들에 따라 구동 모터(12)를 제어하기 위한 전압 및 주파수 출력을 변화시키는 VVVF 인버터(VVVF-variable voltage variable frequency)일 수 있다. 컨버터(94) 및 인버터(96) 둘 모두는 마이크로프로세서 같은 각각의 제어 유닛에 의하여 제어되는, 상술된 바와 같은 스위칭 디바이스들을 포함한다. 그들 각각은 자체 제어 유닛을 구비할 수 있으나, 또한 그 둘 모두를 위한 단일의 제어 유닛을 제공하는 것도 가능하다. 이와 유사하게, 인버터(96) 및 컨버터(94) 둘 모두는 상이한 스위칭 주파수들을 가질 수 있다.

통상적으로, 엘리베이터(2)는 주 전력 공급 라인 30 내에 배치되는 주 전력 스위치(86)를 더 포함한다. 주 전력 스위치는 비상 모드 동안 주 전력 공급부가 복구될(re-established) 경우에도 잘 정의된 작동 조건들을 보장하기 위하여 비상 구동 모드 작업을 개시하기 전에 엘리베이터(2)로부터 주 전력 공급부(28)를 단락시키는 역할을 한다. 주 전력 공급 스위치(86)는 비상 작업을 개시하기 위한 각각의 수단과 - 기계적으로 또는 전자적으로 - 연결될 수 있다.

도 1 및 2의 실시예들에서는, 비상 작업을 개시하기 위한 수단이 제공된다. 이와 같이, 도 1의 실시예는 소위 브레이크 해제 버튼("BRB")(45)에 의하여 작동되는 서비스 패널 보드(41)를 포함한다. 이와 유사하게, 도 2의 실시예는 비상 브레이크 스위치(44)를 포함하며, 이는 폐쇄되는 경우 라인 60을 통해 브레이크(18)를 위한 비상 전력을 공급하여 브레이크를 리프팅한다. 속도 제어부(24)가 원하는 승강장(72)에서의 차체(4)의 도착이나 과속 조건을 감지하면, 상기 속도 제어부는 속도 제어 스위치(62), 특히 반도체 디바이스에 의하여 브레이크(18)로의 비상 전력 공급을 차단하여 브레이크가 걸리고(fall in) 차체가 정지되도록 한다. 이러한 수동 작동 수단을 제공하는 대신에, 자동 시스템이 제공될 수 있다. 모터 구동 유닛(26)은 이 임무를 수행하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 정전, 구성요소의 고장 등과 같은 비상 상황의 경우에, 엘리베이터는 차단되고, 주 전원 공급부로부터 엘리베이터(2)로의 전력이 차단된다. 이러한 조건에서, 구동 유닛(26) 같은 자동 비상 구동 제어부(automatic emergency drive control)는 비상 조건을 검출할 수 있다. 이러한 취지로, 모터 구동 유닛(26)(및 자동 비상 제어부 각각)은 비상 전력 공급부(42)로부터 전력을 수용하거나 또는 전력 저장 캐패시터 등과 같은 자체 전력 버퍼 디바이스를 포함할 수 있다. 이는, 비상 작동을 수행하는 그들의 가용성(availability)을 위해 필요한 구성요소들을 조사하고(poll) 이러한 조사가 성공적으로 수행되면 비상 작동을 개시한다. 이로부터, 자동 비상 제어부는 수동으로 개시되는 비상 작업과 거의 동일할 수 있다.

차체(4) 및 평형추(6)를 포함하는 엘리베이터(2)는 비상시에 정지되는 엘리베이터 차체(4)의 부하 조건에 따라 정해지는 상이한 실제 비상 작동 조건 특징들 - 즉, (i) 차체(4) 및 평형추(6)가 균형 조건(balanced condition)에 있을 수 있다[즉, 차체(4) 및 평형추(6)를 원하는 승강장(72)까지 능동적으로 이동시킬 필요가 있다]; (ⅱ) 차체(4) 및 평형추(6)가 약간 불균형(off-balanced) 조건에 있을 수 있다(이는 차체 및 평형추의 이동을 능동적으로 개시해야할 필요가 있다); (ⅲ) 적절히 제어되지 않는 한 브레이크를 리프팅한 후에 차체가 연속적으로 가속될 수 있도록 차체(4) 및 평형추(6)가 실질적인 불균형 조건에 있을 수 있다 - 을 가질 수 있다.

조건 (ⅰ) 및 (ⅱ)에서는 비상 전력 공급부(42)로부터 구동 모터(10)로 전력이 공급될 필요가 있는 한편, 조건 (ⅲ)에서는 구동 모터(10)가 발전기로서 작용하고 모터 구동 유닛(26)에 역으로 전기를 공급한다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은, 최적화된 작업이 수행될 수 있도록 실제 비상 작업 조건 특징들에 따라 모터 구동 유닛, 즉 컨버터(94) 및/또는 인버터(96)의 스위칭 주파수를 맞춤(fitting)으로써 효율적으로 구동 모터(10)에 전력을 공급하고 및/또는 구동 모터(10)로부터 다시 얻은 전력을 취급(handling)할 수 있게 한다. 이러한 취지로, 모터 구동 유닛(26)은 실제 비상 작업 조건 특징, 예를 들어 상술된 조건 (i), (ⅱ) 및 (ⅲ) 중 여하한의 조건을 결정한다. 이들 3 가지 조건들 사이에서 구별하는 대신에, 시스템은 균형 조건과 불균형 조건을 구별하거나 또는 상기 3 가지 조건을 넘는 보다 많은 수의 조건들을 구별할 수도 있다.

이 결정은 기존 작동 동안 저장된 엘리베이터 전력 정보, 또는 예를 들어, 브레이크를 리프팅 하는 한편, 구동 모터 및 구동 모터 유닛(26)에 의하여 차체 및 평형추를 제 위치에서 유지시킴으로써 유도될 수 있는 실제 정보를 토대로 할 수 있다. 또한, 동일한 경우의 엘리베이터(2)의 두 소스 모두로부터 실제 엘리베이터 조건들을 유도하는 것도 가능하다.

이 정보를 토대로 하여, 모터 구동 유닛(26)은 모터 구동 유닛(26)의 스위칭 주파수의 최적의 설정을 결정할 수 있다. 도 3은 단순하지만 스위칭 주파수를 설정하는 효율적인 체계를 도시하고 있다. 도 3의 수평 축 상에는, 균형 상태를 나타내는 0%, 차체가 평형추(6)의 무게에 의하여 샤프트 내에서 상방향으로 당겨지는 경우의 완전한 불균형 조건을 나타내는 + 100%, 및 차체(4)가 샤프트 내에서 상방향으로 평형추(6)를 당기는 경우의 완전 불균형 조건을 나타내는 - 100%를 갖는, 상대적인 균형/불균형 상태가 도시되어 있으며, 수직 축 상에는, 스위칭 주파수가 예시적으로 5 kHz의 정상 스위칭 주파수로 주어져 있다.

균형 조건 또는 거의 균형 조건, 즉 상술된 조건 (ⅰ) 및 (ⅱ)의 비상 상황의 경우에, 모터 구동 유닛(26)의 스위칭 주파수는 실질적으로 저감된다(즉, 본 예시에서는 500 Hz까지 작아진다). 이는 비상 전력 공급부(42)에 의하여 급전되는 구동 모터(10)의 능동적 작동이 훨신 더 효율적으로 수행될 수 있도록 스위칭 손실들이 실질적으로 저감되는 효과를 갖는다. 이러한 비상 작동 조건에 있어, 저감된 스위칭 주파수로 인한 노이즈의 발생은 허용가능하다. 약간 더 불균형의 조건, 즉 대략 50%까지의 불균형의 조건의 경우에, 스위칭 주파수는 거의 종래의 스위칭 주파수로 설정된다(즉, 이는 통상적으로 변하지 않는다). 구동 모터(10)는 이 작동 범위 내에서 능동적으로 구동되기는 하지만, 브레이크 및/또는 특히 전기/전자 기구에 의하여 엘리베이터(2) 내에서 소비될 수 있는 전력보다 많은 전력을 발생시키지는 못한다. 특정 불균형 조건을 벗어날 때에만, 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 50%를 넘어가는 때에만, 구동 모터는 엘리베이터(2) 내의 통상적인 소비요소들과는 다른 수단에 의하여 소산될(dissipate) 필요가 있는 상당한 양의 전력을 발생시킨다. 이러한 취지로, 스위칭 주파수는 본 예시에서 최대 20 kHz까지 실질적으로 증가된다. 이렇게 함으로써, 모터 구동 유닛(26)이 전력 소비요소로서 작용하고 다시 얻은 전력을 소산시키도록 스위칭 손실들이 적절히 증가된다.

상술된 바와 같이, 불균형 값들 및 도 3의 스위칭 주파수 값들은 실현 가능한 것으로서 이 스테이지에서 본 발명인들에 의해 고려된 통상적인 값들이다. 스위칭 주파수의 상한은 구조 작업에서 증가된 열적 부하로 인한 모터 구동 유닛(26)의 스위칭 디바이스들의 수명 단축과 다른 한편의 소산될 전력의 양 간의 관계에 따라 절충될 수 있다. 통상적으로, 스위칭 주파수의 상한은 정상 스위칭 주파수의 2 내지 5 배이다. 일반적으로, 스위칭 주파수의 증가는 비상 작동 동안의 자체 속도를 증가시키는 데, 이는 비상 작동시 엘리베이터(2)는 최대 전력 소비 능력만 갖고, 구동 모터 유닛(10)은 최대 전력 소비와 같은 전력 출력에 대응되는 속도로 발전기 비상 모드로만 작동될 수 있다는 사실에 기인한다. 따라서, 스위칭 주파수의 증가는 증가된 비상 작동 속도를 가져오며, 따라서 갇힌 사람들에 대한 구조 시간을 단축시킨다. 한편, 이 특징은 또한 구동 모터(10)로부터 재발생된 전력을 소산시키기 위한 종래의 비-재생형(non-regenerative) 엘리베이터(2)들에 필요한 제동저항기(dynamic breaking resistor: DBR)들의 역할을 제거하거나 또는 저감시킬 수 있다. 하지만, 본 발명은 재생형 엘리베이터들로만 제한되는 것은 아니며, 그들은 바람직한 실시예일 뿐이라는 데 유의하여야 한다. 또한, 비-재생형 엘리베이터들을 이용하는, 즉 구동 모터(16)등을 보다 효율적으로 구동하기 위하여 단지 정상 스위칭 주파수 아래로 스위칭 주파수를 저감시킨, 본 발명의 장점들을 이용하는 것도 가능하다.

다시 얻은 전력을 소산시키는 데 필요한 경우 엘리베이터의 모든 이용가능한 소비요소들 상에서 모터 구동 유닛(26)(및 비상 모드 제어부 각각)이 능동적으로 스위칭되는 것이 바람직하다.

도 3과 관련하여, 스위칭 주파수의 단계별(stepwise) 설정에 대해 개시되었으나, 설정 주파수의 점진적인 변화 또한 고려할 수 있다는 데 유의하여야 한다. 예를 들어, 갇힌 승객들에 대한 구조 시간을 추가적으로 단축시키기 위하여, 먼저 최대 비상 작동 속도 약간 아래의 특정 속도까지 차체(4)의 빠른 가속을 지지하기 위하여 실질적으로 불균형 조건에서도 스위칭 주파수를 실질적으로 저감시키고, 원하는 구조 작동 속도를 설정하고 유지시키기 위하여 스위칭 주파수를 단계별로 또는 점진적으로 증가시키는 것이 가능하다.

적어도 바람직한 실시예들에서는, 본 발명이 전지 크기를 최소화하고, 추가적인 회로, 예를 들어 제동저항기를 필요로 하지 않으며, 구조 속도를 극대화시킬 수 있게 한다는 점을 나타내었다. 이는 구성요소 비용 및 유지보수 동안 정기적으로 교체되는 전지들에 대한 유지보수 비용들의 절감을 가능하게 한다.

상술된 바와 같은 본 발명의 실시예들은 비상 작동 동안 모터 구동 유닛의 스위칭 주파수를 선택, 특히 변화시킬 수 있도록 한다. 따라서, 차체가 비상 상황 동안 구동 모터에 의하여 능동적으로 구동되기 때문에 스위칭 주파수를 실질적으로 저감시키는 것이 가능하다. 이는, 모터 구동 유닛에 의하여 발생되는 손실들이 반도체 디바이스들의 스위칭 작동들과 비례하기 때문에 상기 손실들을 실질적으로 저감시킨다. 따라서, 전력 소비가 실질적으로 저감되며, 그에 따라 전지의 용량이 저감될 수 있다. 이는 모터 구동 유닛에 의해 발생되는 소음은 증가시키나, 비상 작동 동안 상기 노이즈는 허용가능하다.

또한, 손실들을 증가시키기 위하여 모터 구동 유닛의 스위칭 주파수를 실질적으로 증가시키는 것도 가능하다. 이는, 특정 작동 조건들 하에서 에너지를 다시 얻고 정상 작동 동안 이 에너지를 주 입력부로 피드 백하는 재생형 엘리베이터들의 경우에 특히 유리하다. 비상 작동 동안, 그리드로의 전력의 피드 백은 일반적으로 불가능하다. 만약 그렇다면, 구동 모터로부터 다시 얻은 전력을 어떤 방식으로 소산시킬 것인지에 대한 문제가 발생한다. 비상 전력 공급부의 전지는 이러한 조건에서 완전히 충전되기 때문에, 이 전지로 다시 얻은 전력을 공급하는 것은 불가능하다. 한편, 조명 등과 같은 엘리베이터의 모든 소비요소에서의 스위칭으로는 다시 얻은 모든 전력을 소비하기에 충분하지 않다. 종래 기술에서의 통상적인 방식은 이러한 에너지들을 소산시키기 위하여 추가적인 회로, 예를 들어 제동저항기(DBR)를 이용하는 것이다. 하지만, DBR의 이용은 제조 비용을 실질적으로 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 비상 구동 모드 동안의 전력 소산을 위해 어떠한 추가적인 회로도 없는 재생형 엘리베이터들을 제공함으로써 비용을 더욱 절감할 수 있도록 한다.

그럼에도 불구하고, 다시 얻은 전력의 소산을 필요로 하는 비상 작동 동안에는, 즉 비상 작동 조건 특징들에 따라 상술된 바와 같이 모든 가용 소비요소들에서 스위칭을 이행하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 이러한 비상 작동 동안 다시 얻은 전력의 소산을 증대시킴으로써, 구조 작업 동안 엘리베이터 차체의 속도를 증가시키고 따라서 차체에 갇힌 승객들을 구조하는 데 드는 시간을 단축시키는 것이 가능할 수 있다.

스위칭 주파수의 저감 또는 증가를 필요로 하는 상황들과 더불어, 예를 들어 차체 및/또는 평형추 상에 작용하는 중력이 종래의 스위칭 주파수 설정을 갖는 차체를 이동시킬 만큼만 충분해서 추가적인 에너지를 소산시킬 필요는 없는 경우에는 스위칭 주파수의 어떠한 충전도 필요로 하지 않는 상황들이 존재할 수 있다.

구동 모터로 최적의 전력을 제공하거나 비상 작동 동안 최적의 전력 소산을 제공하기 위해서는 비상 작동의 과정에 연속적으로 스위칭 주파수를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 차체가 중력을 받는 동안 - 느리게 - 가속되는 경우의 비상 작동 특징들을 갖는 비상 운행의 개시시에는 차체를 가속시키고, 구동 모터의 경제적인 구동을 위해 저감된 스위칭 주파수를 이용하는 것이 가능하다. 소정 시간 후에, 또는 원하는 속도에 도달되면, 최종적으로 차체가 원하는 비상 속도로 이동되도록 모터 구동 유닛의 스위칭 주파수는 급속하게 또는 점진적으로 변화될 수 있다.

본 발명은 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 당업자라면 다양한 변경들이 가해질 수 있으며 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 등가적구성물의 요소들로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 지침들에 특정한 상황이나 재료를 최적화시키기 위하여 본질적 범위를 벗어나지 않는 수정들이 가해질 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예들로만 제한되지 않고 후속 청구범위 내에 속하는 모든 실시예들을 포함하도록 되어 있다.

Claims

비상 모드(emergency mode)로 엘리베이터(2)를 작동시키는 방법에 있어서,
상기 엘리베이터(2)는 차체(4), 구동 모터(10), 상기 구동 모터(10)에 전력을 공급하고 상기 구동 모터를 제어하는 모터 구동 유닛(26), 및 비상 전력 공급부(emergency power supply; 42)를 포함하고,
상기 모터 구동 유닛(26)은 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수(switching frequency)를 가지며,
(a) 상기 비상 전력 공급부(42)로부터 상기 모터 구동 유닛(26)으로 전력을 공급하는 단계;
(b) 상기 모터 구동 유닛(26)을 비상 모드로 움직이게 하는 단계;
(c) 실제 비상 작동 조건의 특징을 결정하는 단계;
(d) 상기 실제 비상 작동 조건의 특징에 따라 상기 모터 구동 유닛(26)의 스위칭 주파수를 설정하는 단계; 및
(e) 상기 비상 모드에서는, 중력이 상기 차체(4)를 이동시키는 경우 상기 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 스위칭 주파수를 증가시키는 단계를 포함하는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 주파수를 설정하는 단계는, 상기 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 모터 구동 유닛(26)의 스위칭 주파수를 변화시키는 단계를 포함하는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 모터 구동 유닛(26)은 컨버터(94) 및 인버터(96)를 포함하고,
상기 컨버터(94)는 정상 작동으로 DC 전력을 상기 인버터(96)에 제공하기 위하여 AC 전원(28)에 연결되고,
상기 인버터(96)는 상기 구동 모터(10)에 연결되고,
상기 구동 모터(10) 및 상기 모터 구동 유닛(26)은, 상기 구동 모터(10)가 상기 차체(4) 상에 작용하는 중력에 의하여 구동되는 경우 전력을 다시 얻고(re-gain) 다시 얻은 전력을 상기 AC 전원(28)에 역으로 공급하기 위한 정상 작동으로 작동하도록 구성되는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 모터 구동 유닛(26)은 인버터(96) 및 컨버터(94)를 포함하고,
상기 인버터(96)는 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지며,
상기 인버터(96)의 스위칭 주파수가 설정되는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 모터 구동 유닛(26)은 인버터(96) 및 컨버터(94)를 포함하고,
상기 컨버터(94)는 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지며,
상기 컨버터(94)의 스위칭 주파수가 설정되는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
(a) 단계에 앞서 비상 상황에 반응하여 상기 차체(4)를 정지시키는 단계를 더 포함하는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엘리베이터(2)의 실제 조건에 대한 파라미터 특징을 결정하는 단계, 및
이러한 파라미터에 따라 상기 스위칭 주파수를 변화시키는 단계를 더 포함하는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 차체(4) 및 평형추(6)의 부하 조건인 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 차체(4)의 속도인 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 모터 구동 유닛(26)을 통한 전류인 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 파라미터를 토대로, 상기 차체(4)를 이동시키기 위하여 상기 구동 모터(10)로 전력이 공급될 필요가 있는지, 그리고 상기 차체(4)를 이동시키기 위하여 상기 구동 모터(10)로 전력이 공급될 필요가 있을 경우 상기 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 스위칭 주파수를 하강시킬 것인지에 관하여 결정하는 단계를 더 포함하는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 파라미터를 토대로, 상기 차체(4)가 중력으로 인해 이동할 것인지, 그리고 상기 차체(4)가 중력으로 인해 이동할 경우 상기 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 스위칭 주파수를 상승시킬 것인지를 결정하는 단계를 더 포함하는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 스위칭 주파수는 상기 차체(4)의 속도가 특정 한계를 초과할 경우에만 상승되는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 스위칭 주파수는 상기 구동 모터(10)에 의하여 발생되는 잉여 전력을 소산(dissipate)시키는 데 필요한 범위까지만 상승되는 비상 모드로 엘리베이터를 작동시키는 방법.
차체(4), 구동 모터(10), 상기 구동 모터(10)에 연결되며 상기 구동 모터(10)에 전력을 공급하고 상기 구동 모터를 제어하도록 구성되는 모터 구동 유닛(26), 및 비상 전력 공급부(42)를 포함하는 엘리베이터(2)에 있어서,
상기 모터 구동 유닛(26)은 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지며,
상기 엘리베이터(2)는 비상 상황의 경우에,
(a) 상기 비상 전력 공급부(42)로부터 상기 모터 구동 유닛(26)으로 전력을 공급하고;
(b) 상기 모터 구동 유닛(26)을 비상 모드로 움직이게 하고;
(c) 실제 비상 작동 조건의 특징을 결정하며;
(d) 상기 실제 비상 작동 조건의 특징에 따라 상기 모터 구동 유닛(26)의 스위칭 주파수를 설정하도록 구성되고;
(e) 상기 구동 모터 유닛(26)은 상기 비상 모드에서는, 중력이 상기 차체(4)를 이동시키는 경우 상기 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 스위칭 주파수를 증가시키도록 구성되는 엘리베이터(2).
제 15 항에 있어서,
상기 모터 구동 유닛은 컨버터(94) 및 인버터(96)를 포함하고,
상기 컨버터(94)는 정상 작동으로 DC 전력을 상기 인버터(96)에 제공하기 위하여 AC 전원(28)에 연결되고,
상기 인버터(96)는 상기 구동 모터(10)에 연결되고;
상기 구동 모터(10) 및 상기 모터 구동 유닛(26)은, 상기 구동 모터(10)가 상기 차체(4) 상에 작용하는 중력에 의하여 구동되는 경우 전력을 다시 얻고 다시 얻은 전력을 상기 AC 전원(28)에 역으로 공급하도록 구성되는 엘리베이터(2).
제 15 항에 있어서,
상기 비상 모드의 경우에 상기 비상 전력 공급부(42)로부터 전력이 공급되기 전에, 또한 비상 정지를 수행하도록 구성되는 엘리베이터(2).
제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비상 모드의 경우에, 상기 엘리베이터(2)의 실제 조건을 나타내는 파라미터를 유도하고 이러한 파라미터에 따라 상기 스위칭 주파수를 설정하도록 또한 구성되는 엘리베이터(2).
제 18 항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 차체(4) 및 평형추(6)의 부하 조건인 엘리베이터(2).
제 18 항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 차체(4)의 속도인 엘리베이터(2).
제 18 항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 구동 모터(10)에 의하여 발생되는 전력인 엘리베이터(2).
제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버터(96)는 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지고,
상기 비상 모드의 경우에, 상기 엘리베이터(2)는 상기 인버터(96)의 스위칭 주파수를 설정하도록 구성되는 엘리베이터(2).
제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨버터(94)는 사전결정된 정상 작동 스위칭 주파수를 가지고,
상기 비상 모드의 경우에, 상기 엘리베이터는 상기 컨버터(94)의 스위칭 주파수를 설정하도록 구성되는 엘리베이터(2).
제 18 항에 있어서,
상기 비상 모드의 경우에, 상기 엘리베이터(2)는 상기 파라미터를 토대로, 상기 차체(4)가 중력으로 인해 이동할 것인지 또는 상기 차체(4)를 이동시키기 위해 상기 구동 모터(10)로 전력이 공급되어야 할 것인지를 결정하고,
각각, 상기 차체가 중력으로 인해 이동할 경우에는 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 스위칭 주파수를 상승시키고, 상기 차체를 이동시키기 위해 상기 구동 모터(10)로 전력이 공급될 필요가 있는 경우에는 상기 정상 작동 스위칭 주파수와 비교하여 상기 스위칭 주파수를 하강시키도록 또한 구성되는 엘리베이터(2).
제 24 항에 있어서,
상기 엘리베이터(2)는 상기 차체(4)의 속도가 특정 한계를 초과하는 경우에만 상기 스위칭 주파수를 상승시키도록 구성되는 엘리베이터(2).
제 24 항에 있어서,
상기 엘리베이터(2)는 상기 구동 모터(10)에 의하여 발생되는 잉여 전력을 소산시키는 데 필요한 범위까지만 상기 스위칭 주파수를 상승시키도록 구성되는 엘리베이터(2).