KR100259504B1 - 엘리베이터의 속도 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘리베이터의 속도 제어장치에 관한 것으로, 종래에는 고속 엘리베이터와 같은 엘리베이터 시스템의 기계적 공진주파수 w1,w2의 크기가 작아 속도 제어부의 차단주파수와 상호 인접해 있는 경우에는 공진주파수에서의 응답을 0dB 이하로 낮추기 위해서는 차단주파수가 필요 이상으로 낮아지게 되어 속도 지령에 대한 추종특성을 나쁘게 하여 케이지가 정지할 경우 지정된 위치를 넘어선 뒤에 정지하는 오버런(over run)과 같은 문제점을 야기시키고, 케이지의 정상적인 운전에 지장을 줄 수 있기 때문에 차단주파수를 낮추어 진동을 억제하는데 한계가 있는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 로프로 시브와 평형추가 연결되어져 승강로내에 설치된 레일을 따라 상하주행하는 케이지(514)와, 상기 케이지(514)에 부착되어 상기 레일(516)과 맞물려 있는 가이드 롤러(522)와, 상기 가이드 롤러(522)에 설치되어 케이지의 속도를 검출하는 로터리 엔코더(531)와, 상기 로터리 엔코더(531)를 통해 검출한 케이지 속도로 부터 진동성분만을 검출하고 그 검출한 진동성분을 상쇄시키고 엘리베이터 운전관리장치에서 발생한 속도 지령에 따라 케이지를 가감속하도록 하는 가감속 전류지령 만큼의 전류를 전동기에 흘려줄 수 있는 전압 지령치를 연산하여 출력하는 진동 보상장치(528)와 비례적분 제어기(505)로 이루어진 인버터 제어부(504)와, 상기 인버터 제어부(504)의 전압 지령치의 전압을 전동기(510a)로 공급하여 케이지의 속도를 조절하는 인버터부(508)로 구성하여, 진동 보상장치에 의해 주행중 발생하는 진동성분만을 추출하여 보상함으로써, 속도 제어 성능을 저하시키지 않으면서 승차감을 향상시켜 주고, 엘리베이터의 속도추종 성능은 그대로 유지하면서 기계적 진동을 억제할 수 있도록 한 것이다.

Description

엘리베이터의 속도 제어장치

본 발명은 엘리베이터 자체를 요구되는 운행 조건에 알맞은 속도로 운전하도록 하는 신호를 만들어 내는 엘리베이터의 속도 제어장치에 관한 것으로, 특히 엘리베이터의 기계적 진동을 억제하여 승차감을 향상시키도록 한 엘리베이터의 속도 제어장치에 관한 것이다.

최근 빌딩의 고층화가 진행되면서 운행속도가 빠르면서 승차감이 우수한 엘리베이터가 요구 되어지고 있다.

그런데 낮은 기계적 공진 주파수를 가진 고속, 대형 엘리베이터 시스템에서는 가감속 및 정속주행시 낮은 주파수의 진동이 발생하여 승차감에 직접적으로 나쁜 영향을 주게 된다.

따라서 고속 엘리베이터용 속도 제어장치는 기존의 속도 제어기능을 유지하면서 승차감을 저해하는 기계적 진동을 억제하는 기능을 반드시 필요로 하게 된다.

본 발명은 진동을 억제하여 엘리베이터의 승차감을 향상시킬 수 있는 진동 보상장치를 가진 엘리베이터 속도 제어장치를 제공하기 위한 것이로, 이에 대하여는 뒤에 설명하기로 한다.

도 1은 엘리베이터의 속도 제어장치에 대한 회로 구성도로서, 이에 도시된 바와같이, 승객이 엘리베이터 호출시 운전관리장치로 부터 승객이 지정한 위치로 이동하도록 하는 가속도 지령(101)을 입력받아 적분 동작을 수행하여 속도 지령(103)을 생성하는 적분기(102)와, 전동기(110a) 축에 취부되어 전동기의 회전수에 상응하는 신호로 변환환 현재속도를 제공하는 펄스 발생기(109)와, 상기 적분기(102)에서 출력되는 속도 지령과 상기 펄스 발생기(109)에서 출력되는 현재 속도의 오차를 구하는 가산기(A1)와, 상기 가산기(A1)를 통해 구한 오차로 부터 전동기가 케이지를 속도 지령(103)대로 운전되도록 하는 하는 전압 지령치 (v^*) 를 출력하는 인버터 제어부(104)와, 상기 인버터 제어부(104)에서 출력되는 전압 지령치 (v^*) 의 전압을 전동기(110a)로 출력하여, 상기 전동기(110a)가 시브(110b)의 회전을 통해 케이지(114)가 승객이 지정한 위치로 이동하게 하는 인버터부(108)와, 상기 시브(110b)를 구동하는 전동기(110a) 및 전동기 축에 직렬되어져 감겨진 로프를 통해 전동기의 회전운동을 케이지의 직선운동으로 바꾸어주는 권상기(110)와, 승객을 실어나르는 케이지(114)와, 상기 시브(110b)와 케이지(114) 또는 평형추(115)를 연결하는 로프(118)(120)와, 보상풀리(111)의 진동을 감쇠시키는 댐퍼(112)와, 상기 보상풀리(111)와 케이지(114) 또는 평형추(115)를 연결하는 보상로프(119)(121)와, 상기 케이지(114) 및 평형추(115)가 레일을 따라 상하이동하는 승강로(113)와, 승강로(113)내에 설치되어 케이지(114) 또는 평형추(115)가 상하운동을 하는 레일(116)(117)과, 상기 케이지(114)와 평형추(115)가 레일(116)(117)을 따라 상하운동할 수 있게 케니지와 평형추를 레일과 맞물리게 하는 가이드 롤러(122)(123)와, 상기 케이지(114)에 전원을 공급해주는 테일 코드(124)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

승객이 엘리베이터를 호출하게 되면, 엘리베이터 운전관리장치로 부터 케이지(114)를 승객이 지정한 위치로 이동하도록 하는 가속도 지령(101)이 발생되고, 이 가속도 지령(101)은 적분기(102)로 전달된다.

그러면 상기 적분기(102)는 입력되는 가속도 지령(101)을받아 적분을 행하여 속도 지령(103)을 얻는다.

이렇게 얻어진 속도 지령(103)을 적분기(102)는 가산기(A1)의 비반전단자(+)로 제공한다.

이때 전동기(110a)의 축에 취부되어 전동기(110a)의 회전수에 비례하는 주파수의 펄스, 즉 현재 속도를 펄스 발생기(109)가 주파수 펄스로 인버터 제어부(104)의 펄스 증폭기(107)로 발생한다.

이에 상기 펄스 증폭기(107)는 펄스 발생기(109)에서 발생되는 주파수 펄스를 받아 전동기 회전수에 상응하는 신호로 변환하여 상기 가산기(A1)의 반전단자(-)로 제공한다.

그러면 상기 가산기(A1)는 속도 지령(103)과 현재 속도의 오차를 구하여 인버터 제어부(104)로 출력한다.

따라서 상기 인버터 제어부(104)의 속도 제어부(105)는 속도 지령과 현재 속도의 오차로 부터 전동기(110a)가 케이지(114)를 입력된 속도 지령(103)대로 운전되도록 하는 전류 지령치 (i^*) 를 계산하여 전류 제어부(106)로 전달한다.

상기 속도 제어부(105)로 부터 제공되는 전류 지령치 (i^*) 를 받은 전류 제어부(106)는 전동기(110a)에 전류 지령치 (i^*) 의 전류가 흐르도록 케이지(114)가 속도 지령으로 운전하도록 하는 전압 지령치 (v^*) 를 연산하여 인버터부(108)로 출력한다.

따라서 상기 인버터부(108)는 인버터 제어부(104)의 전류 제어부(106)로 부터 출력되어 입력되는 전압 지령치 (v^*) 의 전압으로 전동기(110a)로 출력하여, 상기 전동기(110a)가 구동하도록 한다.

상기 전동기(110a)가 구동되어 시브(110b)가 회전하게 된다.

상기 시브(110b)가 회전하게 되면, 권상기(110)는 전동기(110a) 및 전동기 축과 직결되어져 감겨진 로프(118)(120)를 통해 전동기의 회전운동을 케이지(114)의 직선으로 바꾸어준다.

이에따라 승객을 실어나르는 케이지(114)가 가이드 롤러(122a,122b)와 맞물려져 있는 레일(116)(117)을 따라 승객이 지정한 위치로 이동한다.

이때 케이지(114)의 평형을 평형추(115)가 조절하여 준다.

보상로프(119)는 보상풀리(111)와 케이지(114)를 연결하는 로프이고, 보상로프(121)은 보상풀리(11)와 평형추(115)를 연결하는 로프이다.

이중에서 보상로프(119)(121)는 엘리베이터가 대형화 할수록 로프가 굵어지고 무거워지므로 케이지(114)와 평형추(115)의 위치에 따른 시브(110b)와 케이지(114) 사이의 로프(118)와 시브(110b)와 평형추(115) 사이의 로프(120)간의 무게 차이를 보상해준다.

그리고 가이드 롤러(122a,122b)(123a,123b)는 케이지(114) 및 평형추(115)의 상하에 부착된 것으로, 케이지(114) 및 평형추(115)를 승강로(113)내로 설치된 레일(116)(117)을 따라 상하운동을 할 수 있게 상기 레일(116)(117)과 맞물리게 한다.

이와같이 케이지(114) 및 평형추(115)의 상하에 부착된 가이드 롤러(122)(123)의 구성은 도 2에서와 같다.

도 2a, 도 2b, 도 2c는 동일한 가이드 롤러를 각각 정면, 측면, 상면에서 바라본 것으로, 201은 레일과 접촉하는 바퀴이고, 202는 승강로(113)내에 설치된 레일이고, 203은 바퀴(201)를 지지하는 프레임이다.

상기 프레임(203)과 케이지(114), 평형추(115)를 연결하여 가이드 롤러를 고정시킨다.

이상에서와 같은 동작에 의해 승객이 엘리베이터를 호출하게 되면, 운전관리장치로 부터 승객이 지정한 위치로 이동하도록 하는 가속도 지령이 발생되고, 이 발생된 가속도 지령과 전동기의 현재 속도를 고려하여 케이지의 속도를 조절하여 운전하도록 하여 승객이 지정한 위치로 이동할 수 있도록 한다.

도 3은 속도 지령(103)을 입력으로 하고 케이지(114)의 속도를 출력으로 했을 경우 입력주파수 변동에 대한 입출력의 비를 도시한 주파수 응답 특성으로, wsc1, wsc2는 속도 제어부(105)의 차단주파수로서 속도 지령(103)에 대한 케이지(114)의 속도추종 특성을 결정해주는 것으로, 차단주파수가 높을수록 케이지(114)의 속도는 속도지령(103)을 빠르게 추종하게 된다.

그런데 주파수 w1,w2는 엘리베이터의 기계적 공진주파수로서, 파형 301과 같이 공진주파수에서의 주파수 응답이 0dB보다 크게 된다면, 주행시 케이지 속도 및 가속도에 공진주파수 성분의 진동이 나타나게 되어 엘리베이터의 승차감을 나쁘게 하는 원인이 되어 공진주파수에서의 응답성을 0dB 이하로 낮추는 것이 필수적이다.

속도 제어부(105)의 비례이득과 적분이득을 변경하면 주파수응답은 형상을 그대로 유지하며 상하이동을 하게 된다.

따라서 도 1에서, 속도 제어부(105)는 비례이득과 적분이득을 조정하여 응답성을 도 3의 파형 302와 같이 차단주파수를 낮추어 속도 추종의 응답성을 떨어뜨려 공진주파수(w1,w2)에서의 응답성을 0dB 이하로 낮추어 진동을 억제하였다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 고속 엘리베이터와 같은 엘리베이터 시스템의 기계적 공진주파수 w1,w2의 크기가 작아 속도 제어부의 차단주파수와 상호 인접해 있는 경우에는 공진주파수에서의 응답을 0dB 이하로 낮추기 위해서는 차단주파수가 필요 이상으로 낮아지게 되어 속도 지령에 대한 추종특성을 나쁘게 하여 케이지가 정지할 경우 지정된 위치를 넘어선 뒤에 정지하는 오버런(over run)과 같은 문제점을 야기시키고, 케이지의 정상적인 운전에 지장을 줄 수 있기 때문에 차단주파수를 낮추어 진동을 억제하는데 한계가 있는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 진동 보상장치를 이용하여 엘리베이터 시스템의 기계적 진동을 억제하여 승차감을 향상시키도록 한 엘리베이터의 속도 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 엘리베이터의 속도추종 성능은 그대로 유지하면서 기계적 진동을 억제할 수 있도록 한 엘리베이터의 속도 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 케이지에 부착된 가이드 롤러에 속도 검출장치인 로터리 엔코더를 설치하여 엘리베이터 케이지의 속도를 검출하고, 그 검출한 속도로 부터 케이지에 발생하는 진동을 보상하여 주행중의 진동 성분을 제거하도록 한 엘리베이터의 속도 제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 엘리베이터 시스템의 전체 구성도.

도 2a는 도 1에서, 케이지 및 평형추의 상하에 부착된 가이드 롤러의 정면도.

도 2b는 도 1에서, 케이지 및 평형추의 상하에 부착된 가이드 롤러의 측면도.

도 2c는 도 1에서, 케이지 및 평형추의 상하에 부착된 가이드 롤러의 상면도.

도 3은 도 1에서, 속도 지령을 입력으로 하고 케이지의 속도를 출력으로 했을 경우 주파수 변동에 대한 입출력의 비를 도시한 주파수 응답 특성도.

도 4a는 본 발명에서 속도 검출장치인 엔코더를 가진 가이드 롤러의 정면도.

도 4b는 본 발명에서 속도 검출장치인 엔코더를 가진 가이드 롤러의 측면도.

도 4c는 본 발명에서 속도 검출장치인 엔코더를 가진 가이드 롤러의 상면도.

도 5는 본 발명 엘리베이터의 속도 제어장치에 대한 제1실시예.

도 6은 본 발명 엘리베이터이 속도 제어장치에 대한 제2 실시예.

도 7은 도 5에서, 대역통과필터의 입출력간 주파수 응답 특성도.

도 8은 도 5에서, 대역통과필터의 입출력간 동작 파형도.

도 9는 도 5에서, 속도지령을 입력으로 하고 케이지차체 속도를 출력으로 했을 경우 입력의 주파수 변동에 대해 출력의 크기를 도시한 주파수 응답 특성도.

도 10은 도 6에서, 진동 보상장치 내에서의 가속도 지령, 케이지 가속도, 가속도 오차에 대한 출력 파형도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

502,602 : 적분기 504,604 : 인버터 제어부

505,605 : 비례적분 제어기 506,606 : 전류 제어부

508,608 : 인버터부 509,609 : 펄스 발생기

510a,610a : 전동기 510b,610b : 시브

511,611 : 보상로프 512,612 : 댐퍼

513,613 : 승강로 514,614 : 케이지

515,615 : 평형추 516,517,616,617 : 레일

518~521,618~621: 로프 522,523,622,623 : 가이드 롤러

524,624 : 테일 코드 526,626 : 펄스 증폭기

527,627 : 속도 제어장치 528,628 : 진동 보상장치

529 : 대역통과필터 530,630 : 곱셈기

629 : 미분기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로프로 시브와 평형추가 연결되어져 승강로내에 설치된 레일을 따라 상하주행하는 케이지와, 상기 케이지에 부착되어 상기 레일과 맞물려 있는 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러에 설치되어 케이지의 속도를 검출하는 로터리 엔코더와, 상기 로터리 엔코더를 통해 검출한 케이지 속도로 부터 진동성분만을 검출하고 그 검출한 진동성분을 상쇄시키고 엘리베이터 운전관리장치에서 발생한 속도 지령에 따라 케이지를 가감속하도록 하는 가감속 전류지령 만큼의 전류를 전동기에 흘려줄 수 있는 전압 지령치를 연산하여 출력하는 인버터 제어부와, 상기 인버터 제어부의 전압 지령치의 전압을 전동기로 공급하여 케이지의 속도를 조절하는 인버터부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 엘리베이터의 속도 제어장치에 대한 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 승객이 엘리베이터 호출시 엘리베이터 운전관리장치로 부터 승객이 지정한 위치로 이동하도록 하는 가속도 지령(501)을 받아 적분 동작을 수행하여 속도 지령(503)을 생성하는 적분기(502)와, 전동기(510a) 축에 취부되어 전동기의 회전수에 상응하는 신호로 변환환 현재속도를 제공하는 펄스 발생기(509)와, 상기 적분기(502)에서 출력되는 속도 지령과 상기 펄스 발생기(509)에서 출력되는 현재 속도의 오차를 구하는 가산기(A1)와, 승객을 실어나르는 케이지(514)와, 상기 케이지(514) 및 평형추(515)가 레일을 따라 상하이동하는 승강로(513)와, 상기 승강로(513)내에 설치되어 케이지(514) 또는 평형추(515)가 상하운동을 하는 레일(116)(117)과, 상기 케이지(514)와 평형추(515)가 레일(516)(517)을 따라 상하운동할 수 있게 케니지와 평형추를 레일과 맞물리게 하는 가이드 롤러(522)(523)와, 상기 케이지(514)에 부착된 가이드 롤러(522)에 설치하여 상기 케이지의 속도를 검출하는 로터리 엔코더(531)와, 상기 로터리 엔코더(531)에서 검출된 케이지 속도에서 진동성분만을 추출하여 진동성분을 상쇄시키고, 상기 가산기(A1)에서 구한 오차로 부터 전동기가 케이지를 속도 지령(503)대로 운전되도록 하는 하는 전압 지령치 (v^*) 를 출력하는 인버터 제어부(504)와, 상기 인버터 제어부(504)에서 출력되는 전압 지령치 (v^*) 의 전압을 전동기(510a)로 출력하여, 상기 전동기(510a)가 시브(510b)의 회전을 통해 케이지(514)가 승객이 지정한 위치로 이동하게 하는 인버터부(508)와, 시브(110b)와 케이지(114) 또는 평형추(115)를 연결하는 로프(118)(120)와, 보상풀리(111)의 진동을 감쇠시키는 댐퍼(112)와, 상기 보상풀리(111)와 케이지(114) 또는 평형추(115)를 연결하는 보상로프(119)(121)와, 상기 케이지(114)에 전원을 공급해주는 테일 코드(124)로 구성한다.

그리고, 상기 인버터 제어부(504)는 로터리 엔코더로 부터 출력되는 케이지 속도를 받아 그 속도에 대응하는 신호로 변환하여 출력하는 케이지측 펄스 증폭기(526)와, 상기 케이지측 펄스 증폭기(526)에서 출력되는 신호를 대역통과 필터링하여 진동성분만을 검출하여 그 진동성분을 상쇄시킨 진동보상 전류지령 (i_comp) 과 엘리베이터 운전관리장치에서 발생한 속도 지령에 따라 케이지를 가감속하도록 하는 가감속 전류지령 (i_acc) 을 각각 발생하는 속도 제어장치(527)와, 상기 속도 제어장치(527)에서 출력되는 진동보상 전류지령 (i_comp) 과 가감속 전류지령 (i_acc) 을 합성하여 속도지령대로 가감속 운전을 하면서 주행중에 발생하는 케이지 진동을 상쇄할 수 있는 전류지령치 (i^*) 를 만들어내는 제2가산기(A2)와, 상기 제2가산기(A2)에서 출력되는 전류지령치 (i^*) 만큼의 전류를 전동기에 흘려줄 수 있는 전압 지령치 (v* ) 를 연산하여 인버터부(508)를 출력하는 전류 제어부(506)로 구성한다.

그리고, 상기 속도 제어장치(527)는 케이지의 가감속에 필요한 전류지령을 계산하는 비례적분 제어기(505)와, 케이지측 펄스 증폭기(526)에서 출력되는 케이지 속도에 대응하는 신호를 받아 대역통과필터링하여 진동성분만을 검출하고, 이 검출한 진동성분을 억제할 수 있는 보상 전류지령 (i_comp) 을 출력하는 진동 보상장치(528)로 구성한다.

또한 상기 진동 보상장치(528)는 케이지측 펄스 증폭기(526)에서 출력되는 케이지 속도에 대응하는 신호를 받아 대역통과필터링하여 진동성분만을 검출하는 대역통과필터(529)와, 상기 대역통과필터(529)에서 출력되는 진동성분에 보상이득 (k_c) 을 곱하여 진동을 보상하는 보상 전류지령 (i_comp) 을 출력하는 곱셈기(530)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

승객이 엘리베이터를 호출하게 되면 운전관리장치로 부터 케이지(514)를 승객이 저정한 위치로 이동하도록 하는 가속도 지령치(501)가 적분기(502)로 발생된다.

그러면 상기 적분기(502)는 가속도 지령치에 대하여 적분하고, 그 적분하여 얻어진 속도 지령치(503)를 인버터 제어부(504)로 출력한다.

이때 전동기(510a)의 축에 취부되어 상기 전동기(510a)의 회전수에 비례하는 주파수를 펄스 발생기(509)가 인버터 제어부(504)의 펄스 증폭기(507)로 출력한다.

이에 상기 펄스 증폭기(507)는 펄스 발생기(509)에서 발생되는 주파수의 펄스를 받아 전동기 회전수에 상응하는 신호, 즉 현재 속도를 상기 제1가산기(A1)의 반전단자(-)로 제공한다.

그리고 상기 제1가산기(A1)의 비반전단자(+)로는 속도 지령치(503)가 제공된다.

따라서 상기 제1가산기(A1)는 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 각각 제공되는 속도 지령치와 현재 속도의 오차를 구하여 비례적분 제어기(505)로 출력한다.

이에 상기 비례적분 제어기(505)는 속도 지령치와 현재 속도의 오차가 0이 되도록 하여 케이지(514)가 속도 지령치(503)대로 가감속을 하도록 하는 가감속 전류 지령치 (i_acc) 를 계산하여 제2가산기(A2)의 반전단자(-)로 출력한다.

이때 속도 제어장치(528)의 진동 보상장치(527)는 케이지(514)의 속도 (w_car) 를 가이드 롤러(522a)에 설치되어 있는 로터리 엔코더(531)와 케이지측 펄스 증폭기(526)를 통해 입력받는다.

여기서 가이드 롤러(522)의 구성은 도 4에서 (a)(b)(c)에 각각 나타낸 정면, 측면, 상면에서와 같다. 401은 레일과 접촉하는 바퀴이고, 402는 승강로내에 설치된 레일이고, 403은 바퀴(401)를 지지하는 프레임이고, 상기(403)과 도 5의 케이지(514)와 평형추(515)를 연결하여 가이드 롤러를 고정시킨다.404는 로터리 엔코더로서운전중의 케이지 운행속도를 검출하기 위해 부착된 것이다. 405는 로터리 엔코더를 고정시키기 위한 프레이이다.

그러면 진동 보상장치(527)의 대역통과필터(529)는 상기 펄스 증폭기(526)를 통해 입력된 케이지 속도 (w_car) 를 대역필터링을 행하여 케이지 속도에서 진동주파수 성분만을 검출한다.

도 7은 대역통과필터(529)의 입출력간의 주파수 응답 특성도로서, 입력주파수의 특정 대역(wo부근)에서만 입력과 출력의 비가 0dB이고, 나머지 주파수 대역에서는 입력성분이 급격히 감소되어 입력의 wo주위 대역의 주파수 성분만이 필터를 통과하게 된다.

감도 Q를 조절하는 것에 의해 대역통과필터(529)의 특성을 변경시킬 수 있는데, Q값을 작게하면(〈 1) 701과 같이 통과대역폭이 커지게 되고, 크게하면(〉1) 702와 같이 통과대역폭을 아주 좁힐 수 있다.

대역통과필터(526)의 입력인 케이지 속도 (w_car) 가 도 8에서 801과 같이 정상적인 주행패턴에 진동이 포함되어져 있다면 802와 같이 원하는 주파수 성분(진동성분)만을 얻을 수 있다.

따라서 진동보상장치(528)의 대역통과필터(529)가 대역통과필터링을 행하여 진동성분만을 검출하여 곱셈기(530)로 출력하면, 상기 곱셈기(530)는 진동성분에 보상이득 (k_c) 를 곱해 진동보상 전류지령 (i_comp) 를 만들어 제2가산기(A2)의 반전단자(-)로 출력한다.

그러면 상기 제2가산기(A2)는 비례적분제어기(505)로 부터 입력되는 가감속 전류지령 (i_acc) 과 속도 제어장치(528)의 곱셈기(530)로 부터 입력되는 진동보상 전류지령 (i_comp) 를 합성하여 속도 지령(503)대로 가감속 운전을 하면서 주행중에 발생하는 케이지 진동을 상쇄할 수 있는 전류 지령치 (i^*) 를 만들어 전류 제어장치(506)로 출력하는데, 상기 전류 지령치 (i^*) 로 엘리베이터 차체의 진동을 억제하는 것이 가능하다.

상기 전류 제어장치(506)는 속도 제어장치(527)의 출력인 전류 지령치 (i^*) 만큼의 전류를 전동기(510a)에 흘려줄 수 있는 전압 지령치 (v^*) 를 연산하여 인버터부(508)로 출력한다.

그러면 상기 인버터부(508)는 전류 제어장치(506)로 부터 입력되는 전압 지령치 (v^*) 의 전압을 전동기(510a)로 출력한다.

상기 전동기(510a)는 시브(510b)를 구동하여 케이지(514)가 승강기(513)를 따라 승객이 지정한 위치로 이동하게 된다.

도 9는 진동 보상장치(528)로 주행중에 발생하는 진동을 보상해준 경우에 속도지령(503)을 입력으로 하고, 케이지(514)의 속도를 출력으로 했을 때의 주파수 응답특성으로, 진동 보상장치(528)에 의해 주행중에 발생하는 진동을 검출하여 상쇄시키기 때문에 차단주파수(wsc1)를 낮추지 않으면서 공진주파수(w1,w2)에서의 주파수 응답을 0dB이하로 저감시키는 것이 가능하다.

이상에서와 같이 케이지(514)에 부착되어 레일(516)에 맞물려 있는 가이드 롤러(522a)에 설치된 로터리 엔코더(531)로 직접 검출된 케이지 속도에서 진동 보상장치(528)에 의해 주행중 발생하는 진동성분만을 추출하여 보상함으로써, 속도 제어 성능을 저하시키지 않으면서 승차감을 향상시켜 준다.

도 6은 본 발명인 도 5에서 진동 보상장치(628)의 구조가 다를뿐 비례적분 제어기(605)로 가감속에 필요한 전류 지령을 연산하고, 진동 보상장치(628)에 의해 진동 억제에 필요한 전류지령을 연산한다는 점은 동일하다.

진동 보상장치는(628)는 케이지측 펄스 증폭기(626)에서 출력되는 케이지 속도 (w_car) 를 받아 그 케이지 속도를 미분하여 케이지 가속도 (a_car) 를 계산하는 미분기(629)와, 엘리베이터 운전관리장치에 의해 발생된 가속도 지령 (a^* _car) 과 미분기(629)에서 계산된 케이지 가속도 (a_car) 와의 가속도 오차 (a_car-error) 를 구하는 제3가산기(A3)와, 상기 제3가산기(A3)에서 얻은 가속도 오차에 보상이득 (k_c) 를 곱하여 진동보상 전류지령 (i_comp) 를 출력하는 곱셈기(630)으로 구성하고, 이의 동작을 살펴보면 아래에서와 같다.

승객이 엘리베이터를 호출하게 되면 운전관리장치로 부터 케이지(614)를 승객이 저정한 위치로 이동하도록 하는 가속도 지령치(601)가 적분기(602)로 발생된다.

그러면 상기 적분기(602)는 가속도 지령치에 대하여 적분하고, 그 적분하여 얻어진 속도 지령치(603)를 인버터 제어부(604)로 출력한다.

이때 전동기(610a)의 축에 취부되어 상기 전동기(610a)의 회전수에 비례하는 주파수를 펄스 발생기(609)가 인버터 제어부(604)의 펄스 증폭기(607)로 출력한다.

이에 상기 펄스 증폭기(607)는 펄스 발생기(609)에서 발생되는 주파수의 펄스를 받아 전동기 회전수에 상응하는 신호, 즉 현재 속도를 상기 제1가산기(A1)의 반전단자(-)로 제공한다.

그리고 상기 제1가산기(A1)의 비반전단자(+)로는 속도 지령치(603)가 제공된다.

따라서 상기 제1가산기(A1)는 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 각각 제공되는 속도 지령치와 현재 속도의 오차를 구하여 비례적분 제어기(606)로 출력한다.

이에 상기 비례적분 제어기(606)는 속도 지령치와 현재 속도의 오차가 0이 되도록 하여 케이지(614)가 속도 지령치(603)대로 가감속을 하도록 하는 가감속 전류 지령치 (i_acc) 를 계산하여 제2가산기(A2)의 반전단자(-)로 출력한다.

이때 속도 제어장치(628)의 진동 보상장치(628)는 케이지(614)의 속도 (w_car) 를 가이드 롤러(622a)에 설치되어 있는 로터리 엔코더(631)와 케이지측 펄스 증폭기(626)를 통해 입력받는다.

그러면 진동 보상장치(628)의 미분기(629)는 상기 펄스 증폭기(626)를 통해 입력된 케이지 속도 (w_car) 를 미분하여 케이지 속도에서 케이지 가속도 (a_car) 를 얻는다.

이렇게하여 얻은 케이지 가속도 (a_car) 를 미분기(629)는 제3가산기(A3)의 반전단자(-)로 전달한다.

이때 상기 제3가산기(A3)의 비반전단자(+)로는 엘리베이티 운전관리장치로 부터 가속도 지령 (a^* _car) 가 입력된다.

그러면 상기 제3가산기(A3)는 가속도 지령 (a^* _car) 과 케니지 가속도 (a_car) 와의 가속도 오차 (a_car-error) 를 구하여 곱셈기(630)로 출력한다.

그런데 상기 가속도 오차 (a_car-error) 는 현재 케이지(614)에서 발생하는 진동성분이기 때문에 상기 곱셈기(630)에 의해 가속도 오차 (a_car-error) 에 보상이득을 곱해 진동을 상쇄시킬 수 있는 보상전류 (i_comp) 를 구하여 제2가산기(A2)로 출력한다.

도 10은 진동 보상장치(628)의 동작 특성으로서, 1001은 운전관리장치로 부터 출력된 가속도 지령이고, 1002는 케이지의 속도를 검출하는 로터리 엔코더(531)와 케이지측 펄스 증폭기(626)에 의해 얻어진 케이지 속도 (w_car) 를 가지고 진동 보상장치(628)에 의해 연산된 케이지(614)의 가속도 (a_car) 이다. 1003은 가속도 지령(1001)과 실제 가속도(1002)를 차감하여 얻어진 가속도 오차로 ,가속도 오차 (a_car-error) 에 보상이득 (k_c) 를 곱해 보상전류를 얻게 된다.

속도 제어장치(627)는 비례적분 제어기(605)에 의해 속도 지령(603)대로 가감속을 하도록 하는 가감속 전류지령 (i_acc) 과 진동 보상장치(628)를 통해 진동을 보상하는 보상 전류지령 (i_comp) 를 만들어 제2가산기(A2)의 반전단자(-)로 출력한다.

그러면 상기 제2가산기(A2)는 비례적분제어기(606)로 부터 입력되는 가감속 전류지령 (i_acc) 과 속도 제어장치(628)의 곱셈기(630)로 부터 입력되는 진동보상 전류지령 (i_comp) 를 합성하여 속도 지령(603)대로 가감속 운전을 하면서 주행중에 발생하는 케이지 진동을 상쇄할 수 있는 전류 지령치 (i^*) 를 만들어 전류 제어장치(606)로 출력하는데, 상기 전류 지령치 (i^*) 로 엘리베이터 차체의 진동을 억제하는 것이 가능하다.

상기 전류 제어장치(606)는 속도 제어장치(627)의 출력인 전류 지령치 (i^*) 만큼의 전류를 전동기(610a)에 흘려줄 수 있는 전압 지령치 (v^*) 를 연산하여 인버터부(608)로 출력한다.

그러면 상기 인버터부(608)는 전류 제어장치(606)로 부터 입력되는 전압 지령치 (v^*) 의 전압을 전동기(610a)로 출력한다.

상기 전동기(610a)는 시브(610b)를 구동하여 케이지(614)가 승강기(613)를 따라 승객이 지정한 위치로 이동하게 된다.

상기 속도 제어장치(627) 역시 진동 보상장치(628)에 의해 주행중에 발생하는 진동으로 검출하여 상쇄시키기 때문에 차단주파수(wsc1)를 낮추지 않으면서 공진주파수(w1,w2)에서의 주파수 응답을 0dB이하로 저감시키는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명은 케이지에 부착되어 레일에 맞물려 있는 가이드 롤러에 설치된 로터리 엔코더로 직접 검출된 케이지 속도에서 진동 보상장치에 의해 주행중 발생하는 진동성분만을 추출하여 보상함으로써, 속도 제어 성능을 저하시키지 않으면서 승차감을 향상시켜 주고, 엘리베이터의 속도추종 성능은 그대로 유지하면서 기계적 진동을 억제할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 로프로 시브와 평형추가 연결되어져 승강로내에 설치된 레일을 따라 상하주행하는 케이지와, 상기 케이지에 부착되어 상기 레일과 맞물려 있는 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러에 설치되어 케이지의 속도를 검출하는 로터리 엔코더와, 상기 로터리 엔코더를 통해 검출한 케이지 속도로 부터 진동성분만을 검출하고 그 검출한 진동성분을 상쇄시키고 엘리베이터 운전관리장치에서 발생한 속도 지령에 따라 케이지를 가감속하도록 하는 가감속 전류지령 만큼의 전류를 전동기에 흘려줄 수 있는 전압 지령치를 연산하여 출력하는 인버터 제어부와, 상기 인버터 제어부의 전압 지령치의 전압을 전동기로 공급하여 케이지의 속도를 조절하는 인버터부로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 속도 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 인버터 제어부는 로터리 엔코더로 부터 출력되는 케이지 속도를 받아 그 속도에 대응하는 신호로 변환하여 출력하는 케이지측 펄스 증폭기와, 상기 케이지측 펄스 증폭기에서 출력되는 신호를 필터링하여 진동성분만을 검출하여 그 진동성분을 상쇄시킨 진동보상 전류지령과 엘리베이터 운전관리장치에서 발생한 속도 지령에 따라 케이지를 가감속하도록 하는 가감속 전류지령을 각각 발생시키는 속도 제어장치와, 상기 속도 제어장치에서 출력되는 진동보상 전류지령과 가감속 전류지령을 합성하여 속도지령대로 가감속 운전을 하면서 주행중에 발생하는 케이지 진동을 상쇄할 수 있는 전류지령치를 만들어내는 제2가산기와, 상기 제2가산기에서 출력되는 전류지령치 만큼의 전류를 전동기에 흘려줄 수 있는 전압 지령치를 연산하여 인버터부를 출력하는 전류 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 속도 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 속도 제어장치는 케이지의 가감속에 필요한 전류지령을 계산하는 비례적분 제어기와, 케이지측 펄스 증폭기에서 출력되는 케이지 속도에 대응하는 신호를 받아 대역통과필터링하여 진동성분만을 검출하고, 이 검출한 진동성분을 억제할 수 있는 보상 전류지령을 출력하는 진동 보상장치로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 속도 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 진동 보상장치는 케이지측 펄스 증폭기에서 출력되는 케이지 속도에 대응하는 신호를 받아 대역통과필터링하여 진동성분만을 검출하는 대역통과필터와, 상기 대역통과필터에서 출력되는 진동성분에 보상이득을 곱하여 진동을 보상하는 보상 전류지령을 출력하는 곱셈기로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 속도 제어장치.
5. 제3항에 있어서, 진동 보상장치는 케이지측 펄스 증폭기에서 출력되는 케이지 속도를 받아 그 케이지 속도를 미분하여 케이지 가속도를 계산하는 미분기와, 엘리베이터 운전관리장치에 의해 발생된 가속도 지령과 미분기에서 계산된 케이지 가속도와의 가속도 오차를 구하는 제3가산기와, 상기 제3가산기에서 얻은 가속도 오차에 보상이득를 곱하여 진동보상 전류지령를 출력하는 곱셈기로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 속도 제어장치.