KR100186373B1 - 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치에 관한 것으로, 특히 종래의 장치는 정상적으로 운전하는 경우에는 출력에 여유가 있어서, 인버터를 분리할 시, 문제가 없지만 고장으로 인해 몇개의 인버터가 정지하면 토크가 부족하여 정상적으로 운행할 수 없어 속도제어가 될 수 없고, 속도지령과 실제속도의 편차가 작아지지 못해 제어기는 포화되고 결국 시스템이 정지하게 되는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 홀부름신호와 카부름신호 및 하중신호 등을 입력받아 시스템 상태를 파악하고 아울러 인버터가 정지한 경우 시스템 상태에 따른 최적의 운전모드를 결정하는 모드제어수단과, 상기 모드제어수단의 출력신호를 입력받아 그 모드에 해당하는 속도패턴지령을 출력하는 속도지령수단과; 상기 속도지령수단의 출력 속도지령과 검출된 실제속도로부터 총 토크지령치를 계산하는 속도제어수단과; 상기 계산된 총 토크지령치로부터 전류, 주파수, 위상을 구해 해당 인버터로 출력하는 전류제어수단으로 구성한 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치를 창안한 것으로, 이와같이 다수 개의 인버터로 구동되는 시스템에서 몇대의 인버터가 분리되어 남아 있는 전동기들이 충분한 토크를 공급하지 못하는 경우에 시스템의 상황을 파악하여 최적의 운전모드를 결정하고, 속도지령을 시스템의 상태에 맞게 변경하게 함으로써 최적의 모드로 운전할 수 있는 효과가 있다.

Description

멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치

제1도는 종래 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치의 블럭 구성도.

제2도는 본 발명의 일 실시예시도.

제3도는 카의 상태에 따른 인버터의 토크분담율을 나타낸 그래프.

제4도는 인버터3대로 구동하는 시스템에서 카의 동작상태와 토크량을 나타낸 도.

제5도는 본 발명의 제어동작 흐름도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 엘리베이터 2 : 카운터웨이트

3 : 엔코더 4 : 쉬브

5,6 : 전동기 7,8 : 인버터

9 : 속도제어기 10 : 하중신호

11 : 속도신호 12 : 카부름신호

13 : 홀부름신호 14,15 : 인버터고장신호

16 : 모드제어기

17 : 인버터가 2대인경우 1대가 부담할 수 있는 토크

18 : 피드백전류 19,20 : 인버터제어신호

21,22 : 속도지령 23 : 모드지령

24,25 : 전류제어기 26 : 리액터

27 : 속도지령 28 : 속도지령부

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 엘리베이터의 제어장치에 관한 것으로, 특히 다수 개의 인버터로 구동되는 엘리베이터 시스템에 있어서, 임의의 수의 인버터가 고장이 난 경우, 현재의 상황을 파악하여 최적의 운전모드로 운행할 수 있도록 한 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치에 관한 것이다.

최근 VVVF제어방식의 인버터를 채용한 엘리베이터 시스템에 있어서, 승강속도의 고속화를 위해 인버터의 용량을 증대하고 있는데, 스위칭 소자의 용량 한계로 인해 다수 개의 인버터를 병렬로 연결하고 출력단에 리액터를 연결해서 엘리베이터를 구동하는 방법과 다수개의 인버터 각각에 다수 개의 전동기를 직렬 연결하여 사용하는 방식 등을 사용하고 있다.

제1도는 종래 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치의 개략적인 블럭 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 가변의 속도지령과 검출된 실제속도로부터 총 토크지령치를 계산하는 속도제어기(9)와, 상기 계산된 토크지령치에 따라 해당 전동기(5,6)를 구동하는 인버터(7,8)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 개략적인 동작은, 운전 중 특정의 인버터를 분리 또는 투입하는 경우, 분리/투입시점의 총 토크지령치를 계산하고, 분리/투입할 인버터를 지정한다.

그리고 PI이득을 재계산하여 분리/투입할 인버터를 제외/추가한 N대의 인버터에 총 토크지령치를 재배분하여 시스템을 구동하게 되어 있다.

그러나 고장이 발생하는 경우나 각 인버터(7,8)에 배분되는 토크지령치의 여유가 있는 경우에는 특정한 인버터를 지정하여 분리하는데, 지정수단으로부터 분리할 인버터를 지정하고, 이득재계산수단으로부터 속도제어계의 PI이득을 재계산한다.

이때, 총 토크지령치 계산수단에서는 재계산된 PI이득을 사용하여 속도제어처리의 출력과 총 토크지령치를 구하여 재배분수단에서 지정된 인버터이외의 인버터에 총 토크 지령치를 재배분하고, 출력수단에 각 재배분된 토크지령치에 맞추어 제어신호를 발생한다.

이상에서 설명한 바와 같이 종래의 장치는 정상적으로 운전하는 경우에는 출력에 여유가 있어서, 인버터를 분리할 시, 문제가 없지만 고장으로 인해 몇개의 인버터가 정지하면 토크가 부족하여 정상적으로 운행할 수 없어 속도제어가 될 수 없고, 속도지령과 실제속도의 편차가 작아지지 못해 제어기는 포화되고 결국 시스템이 정지하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 다수 개의 인버터 중 몇 대가 고장으로 인해 분리되는 경우 시스템의 상황을 파악하여 최적의 운전모드를 결정하여 운전함으로써 인버터의 분리로 인한 출력저하에서 오는 충격의 최소화 및 안전한 승객운송을 할 수 있는 멀티 인버터식 엘리베이터의 제어장치를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 멀티 인버터식 엘리베이터의 제어장치는 홀부름신호와 카부름신호 및 하중신호 등을 입력받아 시스템 상태를 파악하고 아울러 인버터가 정지한 경우 시스템 상태에 따른 최적의 운전모드를 결정하는 모드제어수단과; 상기 모드제어수단의 출력신호를 입력받아 그 모드에 해당하는 속도패턴지령을 출력하는 속도지령수단과; 상기 속도지령수단의 출력 속도지령과 검출된 실제 속도로부터 총 토크지령치를 계산하는 속도제어수단과; 상기 계산된 총 토크지령치로부터 전류, 주파수, 위상을 구해 해당 인버터로 출력하는 전류제어수단으로 구성한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 일 실시예를 들어 설명한다.

제2도는 본 발명의 일 실시예시도로서, 이에 도시한 바와같이 홀부름신호(13)와 카부름신호(12) 및 하중신호(10) 등을 입력받아 시스템 상태를 파악하고 아울러 인버터고장신호(14,15)를 입력받아 고장으로 인버터가 정지되는 경우 시스템 상태에 따른 운전모드를 결정하는 모드제어기(16)와; 상기 모드제어기(16)의 출력신호(23)를 입력받아 그 모드에 해당하는 속도패턴지령(27)을 출력하는 속도지령부(28)와; 상기 속도지령부(28)의 출력신호와 검출된 실제 속도로부터 총 토크지령치(21,22)를 계산하는 속도제어기(9)와; 상기 계산된 총 토크지령치로부터 전류, 주파수, 위상을 구해 각 인버터(7,8)로 출력하는 전류제어기(24,25)로 구성한다.

이와같이 구성한 발명의 일 실시예의 동작을 첨부한 제3도 내지 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

다수 개의 인버터(7,8)를 채용하여 시스템의 용량을 증대하는 경우에 있어서, 엘리베이터 권상기의 출력은 통상 정격부하의 250% 정도로 하므로 N개의 인버터를 사용하는 경우 250%/N의 토크를 각 인버터가 부담하게 된다.

엘리베이터 시스템에서 최대로 필요한 토크는 약간의 여유를 포함하여 정격의 250%정도이지만 가감속, 정속구간의 구간에 따라서 또 하중상태나 이동방향에 따라서 소요되는 토크는 다르게 된다.

하중상태와 이동방향에 따른 카의 속도 및 인버터가 두 개인 경우, 필요한 토크 및 분담의 예로서 풀로드(FULL LOAD) 및 노우로드(NO LOAD)상태의 업, 다운을 제3도(가) 내지 (라)에 도시하였다.

이때, 키가 상승하는 경우 카의 부하를 고려하면 상승방향과 같은 방향의 토크가 더해져야 하고, 하강하는 경우 하강방향과 반대의 토크가 더해져야 한다.

본 발명의 일 실시예와 같이 2개의 인버터(7,8)로 구동되는 경우, 통상 한대가 정격부하의 125% 정도의 출력을 가지게 설계되는데, 그 범위는 제3도의 (가)의 17과 같이 된다.

제3도의 (가) 내지 (라)에 도시한 바와같이 4가지 예를 포함한 모든 경우에 있어서, 엘리베이터 구동을 위한 토크패턴에는 한 대의 출력으로 운전이 가능한 구간 및 그렇지 않은 구간이 존재한다.

이때, 한 대의 출력으로 운전이 가능한 구간에서는 의도적으로 인버터를 시스템에서 분리할 수도 있고, 고장으로 차단되는 경우도 정상적 운전이 가능하다.

그러나 출력이 모자라는 구간에서는 고장이 일어나 출력이 부족하게 되는 경우에 정상속도로 운전하는 것이 불가능하다.

이때 모드제어기(16)를 사용하여 현재의 인가토크 및 목적층까지의 소요토크패턴 및 기타정보를 기억하고, 인버터 고장으로 권상기의 출력이 저하되는 경우 현재의 상황을 파악하여 남아있는 사용 가능한 인버터의 출력을 이용하여 최적의 운전모드를 결정한다.

다시말하면, 모드제어기(16)는 홀부름신호(13)와 하중신호(10)와 카부름신호(12)를 입력받아 카의 목적층 및 이동속도, 부하보상토크치, 필요한 총 토크량, 현재 사용가능한 인버터의 대수 등 시스템의 운전상황을 파악하고, 그에따른 모드를 결정한다.

상기 모드제어기(16)의 동작을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

모드제어기(16)는 시스템이 정상적으로 동작하고 있을 때는 정상동작모드로 운전하고, 만일 인버터의 고장으로 시스템의 상황이 바뀌게 되면 모드를 바꾼다.

예를들어 인버터 3대로 구동하는 시스템에서 카가 풀로드업(FULL LOAD UP)인 상태에서 인버터가 고장으로 차단되는 경우를 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

한 대의 인버터가 차단된 경우, 제4도의 (a)의 위치에 카가 있다면 부하보상토크를 포함한 목적층까지의 토크의 필요량이 남은 인버터들의 출력범위 안에 있어 남아있는 출력으로 목적층까지의 운전이 가능하다.

이런 경우 정상운전모드로 계속 정상적인 속도패턴으로 운전하여 목적층에 정지한다.

그리고 제4도의 (b)의 위치와 같이 목적층까지 운전하는데 출력이 부족하지만 남아있는 인버터의 출력이 미리 정한 수준 이상인 경우(이예에서는 2/3, 즉 인버터 한대가 차단된 경우인 제4도의 (c)의 수준)에는 속도패턴 변경모드로 전환하여 속도지령부(28)에 전달한다.

그러면 상기 속도지령부(28)는 사용가능한 토크로 운전할 수 있는 속도로 속도패턴을 변경하여 목적층으로 운전하여 정지한다.

그리고 인버터 두대가 차단되어 남아있는 출력이 미리 정한 수준이하로 떨어지게 되면 미리 정한 구출운전모드로 들어가서 가장 가까운 층에 정지한다. 그리고 모든 인버터가 고장이면 비상정지한다.

이와같이 시스템 상황을 판단하여 일단 임의의 층에 정지하고 난후, 현재의 인버터만으로 운전할 것인지를 판단한다.

이때, 속도지령부(28)는 분리된 인버터를 제외한 시스템의 총 출력이 미리 정한 수준 이상이 되는 경우(이 예에서는 2/3, 즉 인버터 한대가 차단되는 경우인 제4도의 (c)의 수준)에는 카의 과부하 하중의 경고 신호의 기준 및 카의 운전속도 패턴을 미리 정한 비율로 낮춘다. 즉 변경한다.

이와같이 모드제어기(16)에서 모드신호가 출력되면 속도지령부(28)는 그에따른 속도지령을 출력하고, 속도제어기(9)는 속도지령부(28)의 출력속도지령과 엔코더(3)로부터 검출된 실제속도를 비교하여 총 토크지령치를 출력한다.

그러면 각 전류제어기(24,25)는 상기 총 토크지령치로부터 전류, 주파수, 위상을 구하여 해당 인버터에 전달한다.

이에따라 상기 각 인버터(7,8)는 해당 전동기(5,6)를 구동하여 엘리베이터를 운행한다.

본 발명의 다른 실시예로서, 이와같은 본 발명의 작용을 제6도에 도시한 바와같이 다수 개의 인버터(7,8)와 그 인버터(7,8)의 끝단에 리액터(26)를 취부하여 단일한 전동기(5)를 구동하는 시스템에도 사용할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 다수 개의 인버터로 구동되는 시스템에서 몇 대의 인버터가 분리되어 남아 있는 전동기들이 충분한 토크를 공급하지 못하는 경우에 시스템의 상황을 파악하여 최적의 운전모드를 결정하고, 속도지령을 시스템의 상태에 맞게 변경하게 함으로써 최적의 모드로 운전할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 홀부름신호와 카부름신호 및 하중신호 등을 입력받아 시스템 상태를 파악하고 아울러 인버터가 정지한 경우 시스템 상태에 따른 최적의 운전모드를 결정하는 모드제어수단과, 상기 제어수단의 출력신호를 입력받아 그 모드에 해당하는 속도패턴지령을 출력하는 속도지령수단과; 상기 속도지령수단의 출력 속도지령과 검출된 실제 속도로부터 총 토크지령치를 계산하는 속도제어수단과; 상기 계산된 총 토크지령치로부터 전류, 주파수, 위상을 구해 해당 인버터로 출력하는 전류제어수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 모드제어수단은 인버터가 고장난 경우 분리된 인버터를 제외한 시스템의 출력이 기 설정된 레벨 이상인 경우에는 속도변경모드신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 멀티인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 모드제어수단은 인버터가 고장난 경우 분리된 인버터를 제외한 시스템의 출력이 기 설정된 레벨 이하인 경우에는 구출운전모드신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 멀티 인버터식 엘리베이터의 운행 제어장치.