KR100204523B1

KR100204523B1 - 엘리베이터의 제어장치

Info

Publication number: KR100204523B1
Application number: KR1019950051044A
Authority: KR
Inventors: 도오루 다나하시
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-12-16
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR970004275A; CN1138776A; TW307739B; US5698823A; JPH099699A; JP3309648B2; CN1042780C

Abstract

다이나믹 브레이크를 동작시킬 수 있는 동시에, 종래의 엘리베이터의 제어장치에 비해 소비에너지를 더욱 저감시킬 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는다.

권양전동기로서 계자에 영구자석을 사용한 동기전동기(24)를 적용하고, 이 동기전동기(24)의 입력단자를 저항(62)을 통해서 단락하는 접촉기(60)를 설치하며, 엘리베이터의 도어가 열려서 승객이 승강할 수 있는 상태에서 비상정지가 걸렸을 때, 상기 접촉기(60)에 의해 동기전동기(24)의 입력을 단락하도록 구성하였다.

Description

엘리베이터의 제어장치

제1도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제2도는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제3도는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 엘리베이터의 운전의 플로차트.

제4도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제5도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제6도는 제5도의 콘트롤러의 연산을 표시하는 시퀀스도.

제7도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제8도는 제7도의 콘트롤러의 연산을 표시하는 시퀀스도.

제9도는 종래의 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제10도는 종래의 엘리베이터의 제어장치의 구성도.

제11도는 제10도의 인버터 제어회로의 연산방법을 표시하는 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

19 : 전류검출기 24 : 동기전동기

26 : 인버터 29 : 연산기

41 : 판정회로 42 : 연산기

43 : 감산기 44 : 기억회로

45 : 출력회로 46 : 감산기

47 : 비교기 48 : 자화수단

62 : 저항 60 : 접촉기

72 : 검출릴레이 77 : 전자브레이크

이 발명은 엘리베이터의 제어장치의 개량에 관한 것이다.

제9도는 예를들어, 일본국 미쓰비시텐키기호 Vol 67, No. 10, P28~32, 1993.에 표시된 종래의 엘리베이터의 제어장치의 구성도이고, 도면에서 1은 3상 교류전원, 2는 라인필터, 4는 펄스폭변조(이하 PWM라 칭한다), 제어의 콘버터, 3은 PWM 제어콘버터(4)의 전류를 제한하는 리액터, 5는 평활콘덴서, 6은 PWM 제어의 인버터, 7은 PWM 제어인버터(6)의 출력측의 리액터, 8은 PWM 제어인버터(6)에서 급전되는 유도전동기, 9는 유도전동기(8)와 직결되어 로프(10)를 통해서 엘리베이터와 균형추(12)를 구동하는 권양기이다.

13은 3상 교류전원(1)을 강압하는 트랜드, 14는 3상 교류전원(1)의 위상을 검출하는 위상검출회로, 17은 전류검출기(15)와 전압검출기(16)의 출력에 따라 PWM 제어콘버터(4)를 제어하여 PWM 신호를 생성하는 콘버터회로, 18은 콘버터회로(17)로부터의 PWM 신호를 증폭하는 게이트 드라이브회로이다.

19는 PWM 제어인버터(6)로부터의 전류를 검출하는 전류검출기, 20은 유도전동기(8)에 직결되고, 이 유도전동기(8)의 속도를 검출하는 펄스발생기, 21은 전류검출기(19)와 펄스발생기(20)의 출력신호와 콘트롤러(22)가 발생하는 속도지령에 따라 PWM 제어인버터(6)의 제어신호를 생성하는 인버터제어회로, 23은 인버터제어회로(21)로부터의 PWM 제어신호를 증폭하는 게이트 드라이브회로이다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

3상 교류전원(1)은 트랜스(13)로 강압되고 위상검출회로(14)에 의해 3상 교류전원(1)의 위상이 검출된다.

다음에 콘버터제어회로(17)는 전류검출기(15)의 출력과 전압검출기(16)의 출력을 피드백신호로 해서 PWM 제어콘버터(4)를 출력전압이 일정치이며, 입력전류의 위상이 전원전압의 위상과 동위상이 되도록 PWM 신호를 생성한다.

이 PWM 신호는, 게이트드라이브회로(18)로 증폭되고 콘버터(4)의 제어소자의 게이트신호가 되어 콘버터(4)의 트랜지스터의 게이트를 드라이브해서 콘버터(4)를 작동시킨다.

계속해서, 인버터제어회로(21)는 전류검출기(19)의 출력과 펄스발생기(20)의 출력을 피드백신호로 해서, 콘트롤러(22)가 발생하는 속도지령에 따라 유도전동기(8)의 속도를 제어하도록 PWM 제어인버터(6)의 제어신호를 생성한다.

PWM 제어신호는 게이트 드라이브회로(23)에서 증폭되고, PWM 제어인버터(6)의 제어소자의 게이트신호가 되어 콘버터(4)의 트랜지스터의 게이트를 드라이브해서 콘버터(4)를 작동시킨다.

이상의 종래 예의 엘리베이터의 제어장치는 권양기를 구동하는 전동기로서 유도전동기를 사용하고 있었기 때문에 비상정지 때 다이나믹 브레이크가 작동하지 않고, 비상정지시의 정지거리를 짧게 하기 위해 강력한 전자 브레이크가 필요했었다.

다음에, 상술한 종래 예의 문제를 해결하기 위해서 하게된 다른 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제10도는 엘리베이터의 제어장치의 구성을 표시하는 블록도이다.

도면에서, 제9도에 표시하는 부분과 동일부분에는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.

24는 계자에 영구자석을 설치한 동기전동기로 권양기(9)를 구동하는 전동기로서 사용되고 인버터(6)에 의해 PWM 변조제어된 출력이 공급된다.

25는 동기전동기의 회전각을 검출하는 각도검출기, 26은 인버터 제어회로이다.

다음에, 동작에 대해 설명한다.

PWM 제어콘버터(4)는 제9도의 종래 예와 같은 제어가 실시된다.

인버터제어회로(26)는 전류검출기(19)의 출력과 펄스발생기(20)의 출력 및 회전각을 검출하는 각도검출기(25)의 출력을 피드백신호로 해서 콘트롤러(22)로부터 발생되는 속도지령에 따라 동기전동기(24)의 속도를 제어하도록 PWM 신호를 생성하고, 게이트 드라이브회로(23)에 출력한다.

게이트 드라이브회로(23)는 PWM 신호를 증폭하고, PWM 제어인버터(6)의 제어소자에 게이트신호를 부여하여, PWM 제어인버터(6)를 작동시킨다.

다음에 인버터제어회로(26)의 연산방법을 설명한다.

제11도는 제9도의 인버터제어회로(26)의 기본적인 연산방법을 표시하는 블록도이고, 27은 전류검출기(19)로 검출한 동기전동기(24)의 입력전류, iu, iv, iw를 q축 성분전류 iq와 d축 성분전류 id로 변환하는 좌표변환수 단, 28은 내장하는 RAM으로 부터의 d축 전류지령치 id^*와 d축 전류 id의 편차를 산출하는 감산기, 29는 d축의 전압지령 Vd^'를 연산하는 d축 연산수단인 연산기, 30은 속도검출기(20)의 출력과 동기 리액턴스와의 적을 연산하는 임피던스 연산기, 31은 임피던스 연산기(30)의 출력과 q축 전류 iq의 적을 연산해서 간섭전압 ωLsiq를 산출하는 q축 간섭전압 연산기인 승산기, 32는 연산기(29)로부터 출력되는 d축의 전압지령 Vd^'로부터 간섭전압 ωLsiq를 감산해서 d축 전압지령 Vd^*를 연산하는 감산기이다.

33은 속도검출기(20)의 출력과 콘트롤러(22)로부터의 속도지령과의 편차를 산출하는 감산기, 34는 감산기(33)의 출력을 비례적분 연산하고, q축 전류지령치 iq^*를 연산하는 연산기, 35는 q축 전류지령치 iq^*와 q축 전류 iq의 편차를 산출하는 감산기, 36은 감산기(35)의 출력을 비례적분 연산하고, q축의 전압지령 Vq^'를 연산하는 q축 연산수단인 연산기, 37은 임피던스 연산기(30)의 출력과 d축 전류성분 id의 적을 연산하고, d축 전류성분 id에 의해 발생하는 간섭전압 ωLsid를 산출하는 d축 간섭전압연산기인 승산기, 38은 q축의 전압지령 Vq^'에 간섭전압 ωLsid를 가산해서 q축 전압지령 Vq^*를 연산하는 가산기, 39는 d축 전압지령치 Vd^*와 q축 전압지령치 Vq^*를 3상의 전압지령치 Vu^*, Vv^*, Vw^*로 역변환하는 좌표역변환수단, 40은 전압지령치 Vu^*, Vv^*, Vw^*에 따라 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성회로이다.

다음에 인버터 제어회로(26)의 동작을 설명한다. 동기전동기(24)의 제어연산은 회전자의 회전각과 동기한 회전좌표계상에서 실시한다.

여기서는 영구자석의 자속가 동상(相)성분을 d축에 직교하는 성분을 q축에 일치시켜서 제어한다.

전류검출기(19)로 검출한 동기전동기(24)의 입력전류 iu, iv, iw는 회전각 검출기(25)에 의해 검출된 전동기의 회전각을 기준으로 해서, 좌표변환수단(27)에 의해 q축 성분전류 iq와 d축 성분전류 id로 변환된다.

다음에 인버터제어회로(26)내에 내장되어 있는 ROM으로부터의 d축 전류지령치 id^*와 d축 전류 id와의 편차를 감산기(28)에서 산출하고, 연산기(29)로 d축의 전압지령 Vd'를 생성한다.

다음에, 속도검출기(20)의 출력과 동기 리액턴스와의 적을 임피던스 연산기(30)에서 연산한다.

임피던스는 속도에 의해 변화하므로, 이와같은 방법으로 연산한다.

연산기(31)에서는, q축 전류 iq와의 적을 연산하고, q축 전류성분 iq에 의해 발생하는 ωLsing를 산출한다.

감산기(32)에서 상기의 d축의 전압지령 Vd'로부터 간섭전압 ωLsing를 감산하여 d축 전압지령 Vd^*를 생성한다.

이와같이 D축 전압지령 Vd^*는 간섭에 의해 자속이 감소하는 분을 증가시킨다.

마찬가지로, 속도검출기(20)의 출력과 콘트롤로(22)가 발생하는 속도지령(22a)과의 편차를 감산기(33)에서 산출하고, 그 편차를 연산기(34)에서 비례적분하며, q축의 전류지령 iq^*를 생성한다.

이 q축 전류지령치 iq^*와 q축 전류 iq와의 편차를 감산기(35)로 산출하고, 연산기(36)에서 비례적분연산을 하여 q축의 전압지령 Vq^'를 생성한다.

다음에 속도검출기(20)의 출력과 동기 리액턴스와의 적을 임피던스 연산기(30)로 연산하고, 연산기(37)로 다시 d축 전류 iq의 적을 연산하며, d축 전류성분 id에 의해 발생하는 간섭전압 ωLsid를 산출한다.

가산기(38)로 상기한 q축의 전압지령 Vq^'에 간섭 전압 ωLsid를 가산해서 q축 전압지령 Vq^*를 생성한다.

이 d축 전압지령치 Vd^*와 q축 전압지령치 Vq^*를 회전각 검출기(25)에 의해 검출된 동기 전동기(24)의 회전각을 기준으로 해서 좌표 역변화수단(39)에 의해 3상의 전압지령치 Vu^*, Vv^*, Vw^*를 생성한다.

PWM신호생성회로(40)에서는 이 전압지령치 Vu^*, Vv^*, Vw^*에 따라 PWM 신호를 생성하고, 게이트 드라이브회로(23)에 출력해서, 인버터(6)의 출력전압을 제어한다.

종래의 엘리베이터 제어장치는 비상정지시 다이나믹 브레이크가 작용하지 않아 비상정지시 정지거리를 짧게 하기 위해, 강력한 전자브레이크가 필요하게 되나, 엘리베이터의 소비에너지를 더욱 저감시키고자 하는 사회적인 요청도 있다.

또, 동기전동기를 사용했을 때 제11도에 표시한 인버터 제어회로(26)의 연산방법에서는, 동기전동기(24)의 영구자석의 자속밀도는 변화가 있고, 또 경기적으로도 감쇠하므로, 자속밀도가 소정치보다 낮으면 동기전동기의 토크가 저하되어, 엘리베이터를 충분히 가속할 수 없다는 문제가 발생한다.

역으로, 자속밀도가 소정치보다 높으면, 고속회전중의 동기전동기(24)의 입력전압이 너무 높아지고, 인버터(6)의 출력전압이 포화해서 동기전동기(24)가 정격회전수를 출력할 수 없다는 문제가 발생한다.

이 발명은 상기한 바와같은 문제점을 해소하기 위해 하게된 것으로 동기 전동기의 영구자석의 자속밀도가 감쇠해도 엘리베이터를 충분히 가속할 수가 있는 동시에 정격회전수를 출력할 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 다이나믹 브레이크를 동작시켜 전자브레이크의 소형화를 도모할 수 있는 동시에, 종래의 엘리베이터의 제어장치에 비해 소비에너지를 더욱 저감시킬 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

이 발명에 의한 엘리베이터의 제어장치는, 계자에 영구자석을 설치한 동기전동기(24)를 권양기(9)를 구동하는 전동기로 사용하고, 이 동기전동기에 인버터(6)에 의해 펄스폭 변조제어한 출력을 공급하도록한 엘리베이터의 제어장치에 있어서, 상기 인버터(6)로부터 상기 동기전동기(24)에 공급되는 입력전류를 검출하는 전류검출기(19)와, 상기 동기전동기(24)에 직결되어서 이 동기전동기의 회전속도를 검출하는 속도검출수단(20)과, 상기 동기전동기(24)에 직결되어서 이 동기전동기의 회전자의 회전각을 검출하는 각도검출기(25)와, 상기 동기전동기(24)의 속도지령을 발생하는 콘트롤러(22)와, 전류제어수단으로 되는 인버터제어회로(26)로 구성되고 전류제어수단은, 속도검출수단의 출력에 따라 동기 전동기가 일정속도로 회전중인지 아닌지를 판정하는 판정수단과, 속도 검출수단의 출력에 따라 동기 전동기의 입력전압을 연산하고, 입력전압을 표시하는 출력을 생성하는 입력전압 연산수단과, q축 전압지령과, 입력전압수단의 출력과의 편차를 연산하고, 편차를 표시하는 출력을 생성하는 q축 전압편차 연산기와, 판정수단의 출력에 의해 동기 전동기가 일정속도로 회전중이라고 판정되었을 때는 q축 전압편차수단의 출력에 대응하는 값을 출력하고, 또 그 값을 기억하는 동시에 동기 전동기가 일정속도로 회전하고 있지 않다고 판정되었을 때는 기억된 값을 출력하는 기억수단과, 상기 편차의 값이 부(-)일 때는, 영구자석의 자속이 임계자속보다 크다는 판정에 따라 기억수단의 출력에 대응하는 d축 전류지령을 출력하는 출력수단과, 미리 설정된 d축 성분 전류지령치에서 d축 전류지령을 감산하므로서 얻은 차로 되는 d축 성분 전류지령치를 출력하는 감산수단과 전류검출기의 출력과 속도 검출수단의 출력 및 회전각 검출수단의 출력을 피드백신호로 해서 콘트롤로에 의해 발생된 전류지령과 속도 지령에 따라 동기 전동기의 입력전압이 소정치가 되도록 동기 전동기의 영구자석의 자속과 동위상의 입력전류를 제어하고, 인버터를 제어하는 게이트 드라이브 회로에 공급되는 펄스폭 변조신호를 생성하는 인버터 제어회로를 구비하고 있다.

또, 인버터 제어회로(26)는 상기 전류검출기(19)에 의해 검출한 전류를 상기 속도검출수단(20)의 출력에 따라 상기 동기전동기의 영구자석의 자속과 동위상의 성분인 d축 전류와 이 d축 전류에 직교하는 q축 전류로 변환하는 좌표변환수단(27)과, 상기 속도검출수단(20)의 출력과 미리 설정된 동기 리액턴스와의 적에 의해 임피던스를 연산하는 임피던스 연산기(30)와, 상기 좌표변환수단(27)에서 출력되는 q축 전류와 상기 임피던스 연산기(30)의 출력과의 적을 연산해서 q축 전류성분의 간섭전압을 얻는 q축 간섭전압연산기(37)와, 상기 속도검출수단(20)에 의해 검출된 동기전동기의 회전속도와, 상기 콘트롤러(22)로부터의 속도지령에 따라 q축 전류지령치를 연산하는 동시에, 이 q축 전류지령치와 상기 좌표변환수단(27)에서 변환출력되는 q축 전류에 따라서 q축 전압지령 Vq'를 연산출력하는 q축 연산수단(34~36)과, 이 q축 연산수단에서 출력되는 q축 전압지령 Vq'에 상기 q축 간섭전압 연산기(37)로부터 출력되는 q축 전류성분의 간섭전압을 가산해서 q축 전압지령치를 얻는 가산기(38)와, 상기 좌표변환수단(27)으로부터 출력되는 d축 전류와 d축 성분의 전류지령치 id^*에 따라 d축 전압지령을 출력하는 d축 연산수단(28), (29)과 이 d축 연산수단에서 출력되는 d축 전압지령 Vd^'로부터 상기 d축 간섭전압연산기(31)로부터 출력되는 d축 전류성분의 간섭전압을 감산해서 d축 전압지령치 Vd^*를 얻는 감산기(32)와, 상기 속도검출수단의 출력에 따라 상기 가산기(38) 및 상기 감산기(32)로부터 출력되는 q축 전압지령치 및 d축 전압지령치를 3상의 전압지령치로 역변환하는 좌표역변환수단과, 이 좌표역변환수단(39)의 출력에 따라 펄스폭변조신호를 생성하는 펄스폭변조신호 생성회로 구비하고 있다.

또, 상기 기억수단의 출력이 +인지 -인지를 판정하고, 기억수단의 출력이 +일 때는 소정치와 비교하는 비교수단과 상기 기억수단의 출력이 이 소정치보다 작을 때에, 엘리베이터가 정지 후 상기 영구자석의 자속과 동위상성분의 전류지령치를 흘려서 상기 영구자석의 자화를 하는 자화수단을 더구비한 것이다.

또, 상기 기억수단의 출력이 소정치보다 클 때, 엘리베이터를 가장 가까운 층에 정지시켜 재기동을 저지하는 재기동정지수단을 구비하고 있다.

또, 상기 전류제어부는 d축 성분의 전류지령치를 수동으로 입력하는 건류설정수단을 갖고 있다.

또, 상기 동기전동기의 입력단자를 단락하는 단락수단을 구비하고, 상기 콘트롤러는 엘리베이터의 출입문이 열려있고, 비상정지가 걸렸을 때, 상기 단락수단을 단락시키게 된다.

또, 전원의 이상을 검출하는 전원이상 검출수단과, 전원정전시에 상기 콘트롤러에 전원을 공급하는 배터리와, 상기 권양기의 전자브레이크를 구비하고, 상기 콘트롤러는 상기 전원이상 검출수단에 의해 전원의 이상이 검출 되었을 때, 상기 단락수단을 단락시키는 동시에 단락수단의 단락 후 기동지령이 발해졌을 때, 상기 전자브레이크를 해방해서 엘리베이터를 구출층까지 주행시키고 엘리베이터가 구출층에 도착했을 때에 상기 브레이크를 동작시켜서 엘리베이터를 정지시키도록 하고 있다.

또, 엘리베이터의 도어가 열렸을 때, 제1의 신호를 발생시키고, 엘리베이터의 도아가 닫혔을 때, 제2의 신호를 발생시키는 엘리베이터 도어위치센서와, 제1의 신호에 응답하여 닫는 제1의 스위치와, 제1의 스위치에 결합되고, 비상정지신호에 응답하여 닫는 제2의 스위치와 제1 및 제2의 스위치에 결합되고, 제1 및 제2의 스위치의 양쪽을 닫는 데 응답하여 동기전동기의 입력단자를 단락하도록 단락수단을 작동시키는 구동장치를 구비하고 있는 것이다.

[실시예 1]

다음에 이 발명의 한 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제1도는 엘리베이터의 제어장치의 인버터 제어회로의 구성을 나타내는 블록도이다.

도면에서 제11도에 표시한 종래예와 동일부호는 동일부분을 표시하고 있으므로 설명은 생략한다.

41은 속도검출기(20)의 출력으로부터 동기전동기(24)가 정속회전중인지 아닌지를 판정하는 판정수단으로서의 판정회로, 42는 회전중의 동기전동기(24)의 입력전압을 계산하는 입력전압 연산수단으로서의 연산기, 43은 q축 전압지령치 Vq^'와 연산기(42)의 출력의 편차를 산출하는 감산기, 44는 판정회로(41)의 출력에 의해 동기전동기(24)가 정속운전중에는 감산기(43)의 출력에 필터연산과 비례연산을 해서 출력하고 동기전동기(24)가 가감속중에는 정속회전중의 출력을 기억해두고 그 값을 출력하는 기억회로, 45는 기억회로(44)의 출력에 따라 d축 전류지령을 출력하는 출력회로, 46은 내장된 ROM으로부터의 테이터인 d축 성분의 전류지령 ido^*로부터 출력회로(45)의 출력을 감해서 감산기(28)에 출력하는 감산기이고, 상기 판정회로(41)~감산기(46)에 의해 동기전동기(24)의 입력전압이 소정치가 되도록 동기전동기(24)의 영구자석의 자속에 동위상의 전류성분을 제어하는 전류제어부를 구성한다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

판정회로(41)는 속도검출기(20)의 출력으로부터 동기전동기(24)가 정속회전중인지 아닌지를 판정하고, 기억회로(44)에 출력한다.

연산기(42)는 회전중의 동기전동기(24)의 입력전압을 연산한다. 입력전압을 Vm이라고 하면,

Vm = (권선저항에 의한 전압강하) + (역기전력)

으로 표시되나, 스테이터 권선의 저항에 의한 전압강하는 역기전력에 비해 충분히 작으므로 무시해서 다음식으로 산출한다.

Vm = p 入 ω

여기서, p ------ 극대수(설정치)

入------ 자속밀도(설정치)

ω------ 전동기의 각속도

이와같이 입력전압 Vm은 동기전동기의 역기전력과 같다.

또, 주행중의 동기전동기(24)의 입력전압은 추정치이나, 실제의 입력전압은 등가적으로 상기 연산기(36)의 출력 Vq^,로부터 구해진다.

동기전동기(24)의 영구자석의 자속밀도가 소정치보다 작으면, Vq^',Vm가되고, 역으로 자속밀도가 소정치보다 커지면 Vq^',Vm가 된다.

다음에, 감산기(43)는 전압지령치 Vq^,와 연산기(42)의 출력 Vm의 편차를 산출하고, 기억회로(44)에 출력한다.

기억회로(44)에서는 판정회로(41)의 출력에 의해 동기전동기가 정속회전중에는 감산기(43)의 편차에 필터연산과 비례연산을 해서 출력회로(45)에 출력한다.

출력회로(45)는 기억회로(44)의 출력이 - 일 때는 영구자석의 자속이 소정치보다 크다고 판정해 d축 전류지령을 출력하며, 감산기(46)로 d축 성분의 전류지령치 ido^*로부터 출력회로(45)의 출력을 감하고, d축 성분의 전류지령치 id^*를 감산기(28)에 출력한다.

이 전류지령치 ido^*는 인버터 제어회로(26)에 내장되어 있는 ROM 데이터(도시않음)에 기억되어 있다.

감산기(28)에서는 D축 성분의 전류지령치 ido^*와 전류지령치 id의 편차를 산출한다.

동기전동기(24)가 가감속중에는 속도가 변화하고 있으며, 정확한 자석의 자속을 구할 수가 없으므로, 정속회전중의 연산기(42)의 출력을 기억해 두어 그 값을 감산기(46)에 출력한다.

이와같이 해서 동기전동기(24)의 자속밀도를 소정치로 제어하므로서 인버터(6)의 출력전압이 포화되는 것을 자동적으로 방지하고, 동기전동기는 정격회전을 할 수가 있다.

[실시예 2]

그런데, 제1도에 표시한 인버터 제어회로에서는 부하토크의 급변시에 과도적으로 - 의 d축 성분전류가 흐르는 일이 있으므로, (idid^*일 때), d축성분의 전류지령 ido^*를 미리 소정의 + 의 값에 설정해서 영구자석이 감자하는 것을 방지할 필요가 있다.

다음에, 동기전동기(24)의 영구자석이 감자했을 때의 인버터 제어회로에 대해 설명한다.

제2도는 제1도에 (47~49)를 추가한 것으로, 47은 기억회로(44)의 출력이 + 인지 -인지를 판정하고, 즉 감자가 발생해 있는지 여부를 판정해서 기억회로(44)의 출력이 + 일 때에는 소정치와 비교하는 비교기, 48은 기억회로(44)의 출력이 소정치보다 작을 때 비교기(47)의 출력에 따라 엘리베이터정지후에 영구자속의 자속과 동위상성분의 전류지령치를 흘려서 영구자석의 자화를 시행하는 자화수단, 49는 기억회로(44)의 출력이 소정치보다 클 때에 엘리베이터를 가장 가까운 층에 정지시켜 재기동을 저지하는 재기동저지수단이고, 이들 자화수단(48)과 재기동저지수단(49)을 콘트롤러(22)내에 설치할 수도 있다.

다음에 동작을 설명한다.

우선, 제2도의 감산기(43)는 전압지령치 Vq^,와 연산기(42)의 출력 Vm의 편차를 산출해서, 기억회로(44)에 출력한다.

기억회로(44)에서는 판정회로(41)의 출력에 의해 동기전동기가 정속회전중에는 감산기(43)의 편차에 필터연산과 비례연산을 해서 그 값을 비교기(47)에 출력한다.

다음의 동작을 제3도의 플로차트로 설명한다.

도면에서, 스텝 S50에서는 비교기(47)에 의해, 기억회로(44)의 출력이 +인지, - 인지를 판정해서 - 일 때는 감자(減磁)가 발생하고 있지 않으므로 연산을 종료한다.

기억회로(44)의 출력이 + 일 때는 영구자석의 감자가 발생하고 있다고 보아 스텝 S51로 진행하고, 스텝 S51에서 소정치와 비교한다. 기억회로(44)의 출력이 소정치보다 작을 때는 스텝 S52로 진행하고 스텝 S52에서 자화수단(48)에 의해 엘리베이터를 그대로 주행시켜 목적층에 정지후 d축 전류성분을 흘려 영구자석의 자화를 한다.

기억회로(44)의 출력이 상기 소정치보다 클 때는 스텝 S53로 진행하고, 스텝 S53에서 재기동저지수단(49)에 의해 엘리베이터를 가장 가까운 층에 주행시켜 재기동불능으로 한다.

이상의 구성에 의해, 감자가 생겼을 때 회복시킬 수가 있고, 또 영구자석이 감자해도 엘리베이터를 안전하게 정지시킬 수가 있다.

[실시예 3]

실시예 1에서는 , 동기전동기(24)의 역기전력을 검출해서 피드백하므로서 자동적으로 동기전동기(24)의 입력전압을 보정하는 방법을 표시하였으나, 제4도에 표시한 바와 같이 전류제어부로서 d축 전류성분의 지령치를 수동으로 입력하는 전류설정수단(48)을 설치하고, 동기전동기를 운전중에는 동기 전동기(24)의 입력전압을 측정해서 동기전동기의 영구자석과 동위상의 자속을 증가시키도록 영구자석과 동위상의 전류성분을 흘리고, 동기전동기의 입력전압을 소정치로 제어하는 것도 가능하다.

이상의 구성에 의해, 영구자석에 감자하는 것을 방지할 수가 있고, 동기 전동기(24)는 정격 회전을 할 수가 있다.

[실시예 4]

제9도의 종래 엘리베이터의 제어장치에서는 권양 전동기에 유도전동기를 사용하고 있으며, 엘리베이터가 도어 개방중에 고장이 발생해도 다이나믹 브레이크를 작동시킬 수 없으므로, 엘리베이터와 균형추의 부하의 언밸런스에 의해 전자브레이크가 작동하기까지의 사이에 카가 증속해 버린다는 문제가 있다.

그래서, 엘리베이터를 가능한한 승차장의 바닥 레벨 가까이에 정지시키기 위해 강력한 전자브레이크가 필요했었다.

그래서, 권양전동기로서 계자에 영구자석을 사용한 동지전동기를 적용하면, 동기전동기가 회전중은 상술한 바와같이 다음식에 의해 전압을 발생한다.

Vm = p 入 ω

그래서, 동기전동기의 입력단자를 저항을 통해 단락 또는 직접 단락하게 되면, 다음식의 전류가 흘러 다이나믹 브레이크를 작동시킬 수가 있다.

im = Vm/(ωLs)^s+ (Ra²)^1/2

여기서, Ls ------ 동기 리액턴스

Ra ------ 고정권선저항과 외부단락 저항의 합

본 실시예는 상기한 것에 대한 실시예이고, 이를 도면에 따라 설명한다.

제5도는 엘리베이터의 제어장치의 구성도이고, 도면에서 (60)과 (62)는 동기전동기(24)의 입력단자를 단락하는 단락수단을 구성하는 콘택터의 접촉기이고, 저항(61)은 콘트롤러(22)로 제어되는 콘택터의 코일이며, 제9도와 동일하거나 상당부분에는 동일부호를 부치고 설명은 생략한다.

제6도는 콘트롤러(22)의 시팍스연산을 등가인 릴레이 접속도로 표시한 것이다.

도면에서, 65는 엘리베이터의 도어의 개폐를 검출하는 스위치의 접촉기, 66은 엘리베이터의 도어가 닫혔을 때에 여자되는 코일, 67은 코일(66)의 브레이크 접촉기로 엘리베이터의 도어가 열려있을 때 폐쇄하는 접촉기이다.

68은 안전회로가 동작해서 비상정지가 걸렸을 때 폐쇄하는 접촉기이고, 61a는 도어개방중에 비상정지가 걸렸을 때 폐쇄하는 접촉기이고, 61a는 도어개방중에 비상정지가 걸렸을 때 여자되는 코일이다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

엘리베이터가 도어 개방중에 승객이 승강할 수 있는 상태에서 안전회로가 동작해서, 비상정지가 걸리면 접촉기(68)가 폐쇄해서 코일(61a)이 여자되므로, 콘트롤러(22)는 콘택터의 코일(61)을 여자해서 접촉기(60)가 폐쇄해서 동기전동기(24)의 입력이 저항(62)을 통해서 단락되어 다이나믹 브레이크가 유효하게 작동한다.

따라서, 전자브레이크(도시않음)가 작동할 때까지의 사이에 카와 균형추의 언밸런스에 의해 카가 증속하는 것을 방지할 수 있고, 전자브레이크의 토크를 작게할 수가 있다.

또, 제4도에서는 동기전동기(24)의 입력단자를 접촉기와 직렬로 저항(62)을 접속해서 단락시켜 전류를 제한하므로서 다이나믹 브레이크의 토크를 제어하도록 하였으나, 다이나믹 브레이크가 너무 작을 때는, 저항을 없애도 된다.

[실시예 5]

다음에 실시예 5를 도면에 따라 설명한다.

제7도는 엘리베이터의 제어장치이다. 도면에서, 70은 콘트롤러(22)의 전원트랜스, 71은 안정화전원, 72는 3상교류전원(1)이 정상인지 아닌지를 검출하는 전원이상 검출수단인 릴레이, 73과 74는 릴레이(72)의 브레이크 접촉기, 75는 정전시에 콘트롤러(22)에 전류를 공급하는 배터리, 77은 권양기(9)의 전자브레이크, 76은 전자브레이크의 코일이다.

제9도와 동일하거나 또는 상당부분에는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

다음에, 회로의 동작을 제8도의 시퀀스도를 사용해서 설명한다.

제8도는 콘트롤러(22)의 시퀀스연산을 등가의 릴레이 접속도로 표시한 것으로, 3상 교류전원(1)이 상실되면, 전원트랜스(70)의 2차측의 전압도 없어지고, 전원이상 검출릴레이(72)가 작동하지 않고, 접촉기(73)가 폐쇄해서 배터리(75)로부터 콘트롤러(22)에 전원이 공급된다.

동시에 접촉기(74)도 폐쇄되므로, 제8도의 보조접촉기(74a)도 폐쇄해 코일(61a)이 여자되고, 콘트롤러(22)는 콘택터의 코일(61)을 여자한다.

코일(61)이 여자되면, 접촉기(60)이 폐쇄해서 동기전동기(24)의 입력이 저항(62)을 통해서 단락된다.

접촉기(60)가 폐쇄되면 그 보조접촉기(60a)도 폐쇄된다.

이어서, 기동지령이 나오면 접촉기(78)가 폐쇄하고, 구출층을 검출하는 릴레이의 접촉기(79)도 폐쇄되어있으므로, 코일(76a)이 여자되고, 전자브레이크(77)가 개방된다.

이때 엘리베이터와 균형추와의 중량 언밸런스에 의해 엘리베이터가 증속해서 동기전동기(24)가 회전을 시작한다.

동기전동기가 회전하게 되면 기전력이 발생해서 전류가 흘러 동기전동기기가 발생하는 토크와 언밸런스토크가 균형으로 되는 속도로 엘리베이터는 주행한다.

머지않아, 엘리베이터가 구출층에 도착하게 되면, 접촉기(79)가 개방되고, 코일(76a)이 작동을 멈추어 전자 브레이크가 작동하여 카는 정지하게 된다.

이상의 구성에 의해 정전시에는 접촉기에 의해 동기전동기의 입력을 단락시키고, 전자브레이크를 해방시켜 저속으로 엘리베이터를 구출층까지 주행시켜 승객을 구출시킬 수가 있다.

이상과 같이 이 발명에 의하면 계자에 영구자석을 설치한 동기전동기를 권양기를 구동하는 전동기로서 사용하고, 이 동기전동기에 인버터에 의해 펄스폭 변조제어한 출력을 공급하도록 한 엘리베이터의 제어장치에 있어서, 상기 인버터로부터 상기 동기전동기에 공급되는 입력전류를 검출하는 전류 검출기와, 상기 동기전동기에 직결되어 이 동기전동기의 회전속도를 검출하는 속도 검출수단과, 상기 동기전동기에 직결되어서, 이 동기전동기의 회전자의 회전각을 검출하는 각도 검출기와 상기 동기전동기의 속도지령을 발생하는 콘트롤러와, 전류 제어 수단으로 되는 인버터 제어회로로 구성되고, 전류제어수단은, 속도검출수단의 출력에 따라 동기 전동기가 일정속도로 회전중인지 아닌지를 판정하는 판정수단과, 속도 검출수단의 출력에 따라 동기 전동기의 입력전압을 연산하고, 입력전압을 표시하는 출력을 생성하는 입력전압 연산수단과, q축 전압지령과, 입력전압연산수단의 출력과의 편차를 연산하고, 편차를 표시하는 출력을 생성하는 q축 전압편차 연산기와, 판정수단의 출력에 의해 동기 전동기가 일정속도로 회전중이라고 판정되었을때는 q축 전압편차수단의 출력에 대응하는 값을 출력하고, 또 그 값을 기억하는 동시에 동기 전동기가 일정속도로 회전하고 있지 않다고 판정되었을 때는 기억된 값을 출력하는 기억수단과, 상기 편차의 값이 부(-)일 때는, 영구자석의 자속이 임계자속보다 크다는 판정에 따라 기억수단의 출력에 대응하는 d축 전류지령을 출력하는 출력수단과, 미리 설정된 d축 성분 전류지령치에서 d축 전류지령을 감산하므로서 얻은 차로 되는 d축 성분 전류지령치를 출력하는 감산수단과 전류검출기의 출력과 속도 검출수단의 출력 및 회전각 검출수단의 출력을 피드백신호로 해서 콘트롤러에 의해 발생된 전류지령과 속도 지령에 따라 동기 전동기의 입력전압이 소정치가 되도록 동기 전동기의 영구자석의 자속과 동위상의 입력전류를 제어하고, 인버터를 제어하는 게이트 드라이브 회로에 공급되는 펄스폭 변조신호를 생성하는 인버터 제어회로를 구비하였으므로, 동기전동기의 입력전압을 소정치로 제어할 수가 있고, 영구자석의 자속밀도가 감쇠해도 엘리베이터를 충분히 가속할 수가 있는 동시에 정격 회전수를 출력할 수 있다.

또, 상기 인버터 제어회로로서 상기 전류검출기에 의해 검출한 저류를 상기 속도검출수단의 출력에 따라 상기 동기전동기의 영구자석의 자속과 동위상의 성분인 d축 전류와 이 d축 전류에 직교하는 q축 전류로 변환하는 좌표변환수단과, 상기 속도검출수단의 출력과 미리 설정된 동기 리액턴스의 적에 의해 임피던스를 연산하는 임피던스 연산기와, 상기 좌표변환수단으로부터 출력되는 q축 전류와, 상기 임피던스 연산기와 출력과의 적을 연산해서 q축 전류성분의 간섭전압을 얻는 q축 간섭전압 연산기와, 상기 좌표변화수단에서 출력되는 d축 전류와 상기 임피던스 연사기의 출력과의 적을 연산해서 d축 전류성분의 간섭전압을 얻는 d축 간섭전압 연산기와, 상기 속도 검출수단에 의해 검출된 동기전동기의 회전속도와, 상기 콘트롤러로 부터의 속도지령에 따라 q축 전류지령치를 연산하는 동시에 q축 전류에 따라 q축 전압지령을 연산출력하는 q축 연산수단과, 이 q축 연산수단으로부터 출력되는 q축 전압지령에 대한 d축 성분전류의 간섭전압을 가산하는 가산기와, d축 전류와, d축 성분의 전류지령치에 따라 d축 전압지령을 출력하는 d축 연산수단과, d축 전압지령으로부터 d축 성분 전류의 간섭전압을 감산해서 d축 전압지령치를 얻는 감산기와, 상기 속도 검출수단의 출력에 따라 q축 전압지령치 및 d축 전압지령치를 3상의 전압지령치로 역변환하는 좌표역변환수단과, 이 좌표역변화수단의 출력에 따라 펄스폭변조신호를 생성하는 펄스폭변조신호 생성호로를 구비하였으므로, 자동적으로 동기전동기를 정격회전시킬 수가 있다. 또, 상기 기억수단의 출력이 + 인지 - 인지를 판정하고, 기억수단의 출력이 +일 때는 소정치와 비교하는 비교수단과, 상기 기억수단의 출력이 이소정치보다 작을 때는 엘리베이터가 정지 후, 상기 영구자석의 자속과 동위상성분의 전류지령치를 흘려서, 상기 영구자석을 자화하는 자화수단을 더 구비하고 있으므로 감자가 발생하였을 때 영구자석을 자화시켜서 회복시킬 수가 있다.

또, 상기 기억수단의 출력이 소정치보다 클 때에, 엘리베이터를 가장 가까운 층에 정지시켜 재기동을 저지하는 재기동저지수단을 더 구비하고 있으므로 영구자석이 감자해도 엘리베이터를 안전하게 정지시킬 수가 있다.

또, 상기 전류제어부로서 d축 성분의 전류지령치를 수동으로 입력하는 전류 설정수단을 구비하였으므로, 동기전동기의 입력전압을 소정치로 제어할 수가 있고, 동기전동기를 정격 회전시킬 수가 있다. 또, 상기 동기전동기의 입력단자를 단락하는 단락수단을 더 구비하고, 상기 콘트롤러에 의해 엘리베이터의 도어가 개방되어 있으며, 비상정지가 걸렸을 때에 상기 단락수단을 단락시키므로 비상정지가 걸렸을 때 다이나믹브레이크를 작동시킬 수가 있어 전자 브레이크의 소형화를 도모할 수가 있다. 또, 전원의 이상을 검출하는 전원이상 검출수단과 전원정전시에 상기 콘트롤러에 전원을 고급하는 배터리와, 상기 권양기의 전자 브레이크를 더 구비하고, 상기 콘트롤러에 의해 상기 전원이상 검출수단에 의해 전원의 이상이 검출되었을 때, 상기 단락수단은 동기전동기의 입력단자를 단락시키는 동시에 단락수단에 의해 단락된 후 기동지령이 발생되었을 때 상기 전자 브레이크를 해방해서 엘리베이터를 구출층까지 주행시키고 엘리베이터가 구출층에 도착했을 때에 상기 브레이크를 동작시켜서 엘리베이터를 정지시키므로, 전원의 이상시에는 동기전동기의 입력을 단락하고 전자브레이크를 해방하여 저속으로 엘리베이터를 구출층까지 주행시켜 승객을 구출할 수가 있다.

Claims

자속을 발생시키는 영구자석을 사용하고, 권양기를 구동하는 동기전동기와, 동기전동기에 펄스폭 변조제어된 출력전류를 공급하는 인버터와, 인버터로부터 동기전동기에 공급되는 전류를 검출하고 표시출력을 생성하는 전류검출기와, 동기전동기에 직결되어 이 동기전동기의 회전속도를 검출하고 표시출력을 생성하는 속도검출수단과, 동기 전동기에 직결되어서, 이 동기전동기의 회전각을 검출하고 표시출력을 생성하는 각도검출기와, 동기 전동기에 속도지령을 발생하는 콘트롤러와, 전류제어수단으로 되는 인버터제어회로로 구성되고, 전류제어수단은, 속도검출수단의 출력에 따라 동기전동기가 일정속도로 회전중인지 아닌지를 판정하는 판정수단과, 속도검출수단의 출력에 따라 동기전동기의 입력전압을 연산하고, 입력전압을 표시하는 출력을 생성하는 입력전압연산수단과, q축 전압지령과, 입력전압연산수단의 출력과의 편차를 연산하고, 편차를 표시하는 출력을 생성하는 q축 전압편차 연산기와, 판정수단의 출력에 의해 동기전동기가 일정속도로 회전중이라고 판정되었을 때는, q축 전압편차연산기의 출력에 대응하는 값을 출력하고, 또 그 값을 기억하는 동시에 동기전동기가 일정속도로 회전하고 있지 않다고 판정되었을 때는 기억된 값을 출력하는 기억수단과, 상기 편차의 값을 부(-)일 때는, 영구자석의 자속이 임계자속보다 크다는 판정에 따라, 기억수단의 출력에 대응하는 d축 전류지령을 출력하는 출력수단과, 미리 설정된 d축 성분 전류지령치에서 d축 전류지령을 감산하므로서 얻은 차로 되는 d축 성분 전류지령치를 출력하는 감산수단과, 전류검출기의 출력과 속도검출수단의 출력 및 회전각 검출기의 출력을 피드백신호로 해서 콘트롤러에 의해 발생된 전류지령과 속도지령에 따라 동기전동기의 입력전압이 소정치가 되도록 동기전동기의 영구자석의 자속과 동위상의 입력전류를 제어하고, 인버터를 제어하는 게이트 드라이브회로에 공급되는 펄스폭 변조신호를 생성하는 인버터 제어회로를 구비한 엘리베이터의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 인버터 제어회로는, 상기 전류검출기에 의해 검출한 전류를 상기 속도검출수단의 출력에 따라 상기 동기전동기의 영구자석의 자속과 동위상의 성분인 d축 전류와 이 d축 전류에 직교하는 q축 전류로 변환하는 좌표변환수단과, 상기 속도검출수단의 출력과 미리 설정된 동기 리액턴스의 적을 연산하여 임피던스를 판정하는 임피던스 연산기와, 상기 좌표변환수단으로부터 출력되는 q축 전류와, 상기 임피던스 연산기의 출력의 적을 연산해서 q축 성분 전류의 간섭전압을 판정하는 q축 간섭전압 연산기와, 상기 좌표변화수단에서 출력되는 d축 전류와, 상기 임피던스 연산기의 출력과의 적을 연산해서 d축 성분 전류의 간섭전압을 판정하는 d축 간섭전압 연산기와, 상기 속도 검출수단에 의해 검출된 동기전동기의 회전속도와 상기 콘트롤러에 의해 발생된 속도지령에 따라 q축 전류지령치를 연산하는 동시에 이 q축 전류지령치와 q축 전류에 따라 q축 전압지령을 연산하는 q축 연산수단과, 이 q축 연산수단에서 출력되는 q축 전압지령에 대한 d축성분전류의 간섭전압을 가산하는 가산기와, d축 전류와 d축 성분의 전류지령치에 따라 d축 전압지령을 출력하는 d축 연산수단과, d축 전압지령으로부터 d축 성분전류의 간섭전압을 감산하는 감산기와, 상기 속도검출수단의 출력에 따라 q축 전압지령치 및 d축 전압지령치를 3상의 전압지령치에 역변환하는 좌표역변환수단과, 이 좌표역변환수단의 출력에 따라 펄스폭 변조신호를 생성하는 펄스폭 변조신호 생성회로를 구비한 엘리베이터의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 기억수단의 출력이 +인지, -인지를 판정해서 기억수단의 출력이 +일 때는 소정치와 비교하는 비교수단과, 상기 기억수단의 출력이 이 소정치보다 작을 때에 엘리베이터가 정지 후, 상기 영구자석의 자속과 동위상의 전류지령에 대응하여 상기 영구자석을 자화하는 자화수단을 더 구비한 엘리베이터의 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 기억수단의 출력이 소정치보다 클 때에, 엘리베이터를 가장 가까운 층에 정지시키고 재기동을 저지하는 재기동 저지수단을 더 구비한 엘리베이터 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 전류제어수단이 d축 성분의 전류지령치를 수동으로 설정하는 전류 설정수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 동기전동기의 입력단자를 단락하는 단락수단을 구비하고, 상기 콘트롤러는 비상정지가 걸렸을 때에 동기전동기의 입력단자를 단락시키는 엘리베이터의 제어장치.
제6항에 있어서, 전원의 이상을 검출하는 전원이상 검출수단과, 전원정전시에 상기 콘트롤러에 전원을 공급하는 배터리와, 상기 권양기의 전자 브레이크를 구비하고, 상기 콘트롤러는 상기 전원이상 검출수단에 의해 전원의 이상이 검출되었을 때, 상기 단락수단은 동기전동기의 입력단자를 단락시키는 동시에 단락수단에 의해 단락된 후 기동지령이 발생되었을 때 상기 전자 브레이크를 해방하여 엘리베이터를 구출층까지 주행시켜 엘리베이터가 구출층에 도착했을 때에 상기 브레이크를 동작시켜서 엘리베이터를 정지시키는 엘리베이터의 제어장치.
제6항에 있어서, 엘리베이터의 도어가 열렸을 때, 제1의 신호를 발생시키고, 엘리베이터의 도어가 닫혔을 때, 제2의 신호를 발생시키는 엘리베이터 도어 위치센서와, 제1의 신호에 응답하여 닫는 제1의 스위치와, 제1의 스위치에 결합되고 비상정지신호에 응답하여 닫는 제2의 스위치와, 제1 및 제2의 스위치에 결합되고, 제1 및 제2의 스위치의 양쪽을 닫는 데 응답하여 동기전동기의 입력단자를 단락하도록 단락수단을 작동시키는 구동장치로 구성되는 엘리베이터의 제어장치.