KR100828014B1 - 엘리베이터 제어 장치 - Google Patents

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도시바 엘리베이터 가부시키가이샤
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Abstract

회생(回生) 운전시의 발전(發電) 전력을 저항 초퍼(chopper)(18)에 의해 소비시키는 일반적인 엘리베이터 제어 장치의 구성에 부가하여, 교류 전원(1)의 교류 전력을 정류하는 정류 회로(2)의 직류 리플(ripple)을 평활화하는 직류 콘덴서(3)에 병렬로 접속되고, 이 직류 콘덴서보다 충분히 큰 정전(靜電) 용량을 가지며, 전동기 측으로부터의 회생 전력을 대부분 축적 가능한 전기 이중층(電氣二重層) 커패시터(21)와, 이 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 전압 검출 회로(22)와, 상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 전압 검출 회로에 의해 검출되는 단자 전압이 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 저항 초퍼를 동작 제어하는 상기 구동 제어부(5)를 설치한 엘리베이터 제어 장치이다.
저항 초퍼, 정류, 직류 콘덴서, 전기 이중층 커패시터, 직류 리플, 단자 전압

Description

엘리베이터 제어 장치{ELEVATOR CONTROLLER}
본 발명은 엘리베이터의 회생(回生) 운전시에 발전(發電)되는 전력을 유효하게 이용하는 엘리베이터 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 엘리베이터 제어 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이 소정의 구동 전력을 공급하는 제어 구동계와, 이 제어 구동계로부터 공급되는 구동 전력에 의거하여 카(car)를 승강시키는 로프식 엘리베이터로 구성되어 있다.
이 제어 구동계는 상용 교류 전원(1), 이 상용 교류 전원(1)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 회로(2), 이 정류 회로(2)에 의해 변환된 직류 전력을 평활화하는 직류 콘덴서(3), 이 직류 콘덴서(3)에 의해 평활화된 직류 전력을 소요 주파수의 교류 전력으로 변환하여 전동기(11)에 공급하는 인버터(4), 소정의 속도 지령과 전동기(11)의 회전 속도에 의거하여 인버터(4)로부터 속도 지령에 따른 주파수의 교류 전력을 출력시키도록 제어하고, 또한 후술하는 저항 초퍼(chopper)를 제어하는 구동 제어부(5)가 설치되어 있다.
한편, 로프식 엘리베이터는 전동기(11), 이 전동기(11)의 회전축에 접속되는 권상(卷上) 드럼(12)에 감긴 로프(13), 이 로프(13)의 단부(端部)에 각각 현수된 카(14) 및 균형추(15)가 설치되어 있다.
그런데, 이상과 같은 엘리베이터 제어 장치에서는, 카(14)가 거의 만원(滿員)인 상태로 상승하는 경우나 거의 빈 상태로 하강하는 경우, 상용 교류 전원(1) → 정류 회로(2) → 직류 콘덴서(3) → 인버터(4)의 순서대로 생성되는 전력을 전동기(11)에 공급하는 역행(力行) 운전을 실시하고, 반대로 카(14)가 거의 만원인 상태로 하강하는 경우나 거의 빈 상태로 상승하는 경우, 전동기(11)에 의해 발전되는 전력을 인버터(4) → 직류 콘덴서(3)로 되돌리는 회생 운전이 행해진다. 이 회생 운전시 전동기(11)로부터 인버터(4)로 되돌아오는 전력은 정류 회로(2)에 의해 차단되기 때문에, 인버터 입력단(入力端) 측의 전력이 증가하여 정류 회로(2)나 인버터(4)를 구성하는 소자를 파손시킨다는 문제가 있다.
그래서, 종래, 회생 운전시에 전동기(11)로부터 인버터(4)로 되돌아오는 회생 전력에 의한 전압 증가분에 필적하는 전력을 소비시킬 필요가 있기 때문에, 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이에 자기(自己) 소호(消弧) 소자(16) 및 저항(17)으로 이루어지는 저항 초퍼(18)를 접속하여, 회생 운전시에 직류 출력 라인 사이의 직류 전압이 설정 전압을 초과했을 때, 구동 제어부(5)가 자기 소호 소자(16)를 온(on)하는 제어 신호(19)를 송출하여, 전압 증가분에 필적하는 전력을 저항(17)에 의해 소비시키는 구성을 취하고 있다. 예를 들어 일본국 공개특허공보(일본국 특개평5-17078호 공보)가 있다.
그러나, 이상과 같은 엘리베이터 제어 장치는 회생 운전시에 전동기(11)에 의해 발전되는 전력을 저항(17)에 의해 열(熱)로서 소비하고 있기 때문에, 회생 운전에 의해 얻어지는 전력을 유효하게 이용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 회생 운전에 의한 전력을 확실하게 충전하여 역행 운전시에 유효하게 이용할 수 있도록 제어하는 엘리베이터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음의 구성으로 이루어진다. 즉, 교류 전원으로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로와, 이 직류 전압의 리플(ripple)을 평활화하는 직류 콘덴서와, 이 평활화된 직류 전압을 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터와, 이 인버터로부터 출력되는 교류 전압에 의해 구동되어 카를 승강시키는 전동기와, 직류 콘덴서에 병렬로 접속되는 저항 초퍼와, 속도 지령에 따른 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압을 출력하도록 인버터를 제어하고, 또한 저항 초퍼를 제어하는 구동 제어부를 설치한 엘리베이터 제어 장치에 있어서, 직류 콘덴서에 병렬로 접속되고, 이 직류 콘덴서보다 충분히 큰 정전(靜電) 용량을 가지며, 전동기 측으로부터의 회생 전력을 대부분 축적 가능한 전기 이중층(電氣二重層) 커패시터와, 이 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와, 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이 상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 저항 초퍼를 동작 제어하는 구동 제어부를 설치한 구성이다.
본 발명은 이상과 같은 구성으로 함으로써, 직류 콘덴서에 병렬로 상기 직류 콘덴서보다 충분히 큰 정전 용량을 가지고, 전동기 측으로부터의 회생 전력을 대부분 축적 가능한 전기 이중층 커패시터를 설치하며, 또한 구동 제어부로서는 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 저항 초퍼를 동작 제어하면, 전동기에 의해 발전된 전력의 대부분을 전기 이중층 커패시터에 충전시킬 수 있고, 또한 전기 이중층 커패시터의 정격 전압을 초과하는 상태가 발생한 경우에는 저항 초퍼를 제어하여 열소비시키도록 했기 때문에, 전기 이중층 커패시터를 과(過)충전으로부터 보호하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 (1)의 구성 중, 전기 이중층 커패시터에 직렬로 스위치를 접속하면, 통상 운전시를 제외한 경우에 직류 콘덴서로부터 전기 이중층 커패시터를 분리하도록 하면, 운전 정지시를 포함하여 전기 이중층 커패시터에 축전(蓄電)되어 있는 직류 전압에 의한 감전 사고 등을 미연에 회피하는 것이 가능하다.
(2) 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치는 상술한 (1)항의 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터에 직렬로 접속되고, 스위치와 저항을 병렬 접속한 초기 충전 회로와, 교류 전원의 통전(通電) 개시시에 스위치를 오프(off)하여, 이 교류 전원의 통전시의 전류를 저항에 의해 제한하면서 전기 이중층 커패시터에 충전하고, 이 교류 전원의 통전 개시 후 소요의 시간 후에 스위치를 온하여 직류 콘덴서에 병렬로 전기 이중층 커패시터를 접속하는 구동 제어부를 설치하면, 교류 전원의 통전시의 저항에 의해 제한하면서 전기 이중층 커패시터에 충전되어, 돌입(突入) 전류로부터 전기 이중층 커패시터를 보호하는 것이 가능하다.
또 하나의 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치는 상술한 (1)항의 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터에 직렬로 접속되고, 직류 콘덴서나 인버터의 단락(短絡) 고장에 의한 과전류의 전기 이중층 커패시터로의 유입을 차단하는 전류 차단 회로를 설치하면, 마찬가지로 직류 콘덴서나 인버터의 단락 고장에 의한 과전류로부터 전기 이중층 커패시터를 보호하는 것이 가능하다.
(3) 또한, 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치는 상술한 (1)항의 구성에 부가하여, 상술한 (2)항의 2개의 구성을 조합시키면, 교류 전원의 통전 개시시의 돌입 전류와 통상 운전시 등의 직류 콘덴서나 인버터의 단락 고장에 의한 과전류로부터 전기 이중층 커패시터를 보호하는 것이 가능하다.
(4) 또한, 본 발명은 상술한 (1)항 내지 상술한 (3)항의 구성에서, 직류 콘덴서에 대하여 병렬로 접속 가능하게 설치되고, 상기 직류 콘덴서보다도 충분히 큰 정전 용량을 가지며, 전동기 측으로부터의 회생 전력을 대부분 축적 가능하도록 하는 동시에, 인버터가 소정의 스위칭 주파수 이하일 때 직류 콘덴서를 삭제하여 상기 직류 콘덴서의 전압 평활화 기능을 대용하는 전기 이중층 커패시터와, 이 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와, 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 저항 초퍼를 동작 제어하는 구동 제어부를 설치함으로써, 적은 부품으로 회생 운전시의 전력을 확실하게 충전시키고, 또한 다음의 역행 운전시에 충전 에너지를 유효하게 재이용하는 것이 가능하다.
(5) 또한, 본 발명은 회생 운전시의 발전 전력을 저항 초퍼에 의해 소비시키는 일반적인 엘리베이터 제어 장치의 구성에 부가하여, 정류 회로의 직류 출력 라인 사이에 접속되는 충방전 회로와, 이 충방전 회로의 출력 측에 접속되고, 충전 제어시에 직류 콘덴서에 생기는 직류 전압을 저장하는 전기 이중층 커패시터와, 직류 콘덴서에 생기는 전압을 검출하는 콘덴서 전압 검출부와, 교류 전원으로부터 정류 회로를 통하여 정류되는 전압보다 크고, 또한 저항 초퍼의 동작 전압보다 낮은 충전 설정 전압 및 정류 전압보다 낮은 방전 설정 전압이 설정되어, 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 충방전 회로를 충전 제어하고, 또한 직류 콘덴서에 생기는 전압이 방전 설정 전압을 초과하는 경우에 전기 이중층 커패시터로부터 방전되도록 충방전 회로를 방전 제어하는 충방전 제어부를 설치한 엘리베이터 제어 장치이다.
본 발명은 이상과 같은 구성으로 함으로써, 엘리베이터의 회생 운전시에 전동기가 발전하는 전력을, 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 미리 설정된 교류 전원으로부터 정류 회로를 통하여 정류되는 전압보다 크고, 또한 저항 초퍼의 동작 전압보다 낮은 충전 설정 전압을 초과할 때, 전기 이중층 커패시터에 확실하게 충전시키고, 역행 운전시에 전기 이중층 커패시터로부터 방전시켜 엘리베이터의 승강에 재이용하는 것이 가능하다.
또한, 충방전 제어부에 의한 충방전 회로의 방전 제어시에, 정류 회로의 출력 전류 또는 상기 정류 회로의 출력 전류와 충방전 회로로부터의 방전 전류의 합(合)의 전류를 검출하고, 이 검출 전류와 미리 설정된 방전 설정 전류를 비교하여 검출 전류가 미리 설정된 방전 설정 전류를 초과하는 경우에, 전기 이중층 커패시터로부터 방전되도록 충방전 회로를 방전 제어하는 구성으로 해도 된다.
(6) 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치는 상술한 (5)항의 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 단자 전압 검출부를 설치하고, 또한 충방전 제어부로서는 적어도 충전 설정 전압 및 전기 이중층 커패시터의 만(滿)충전 설정 전압이 설정되어, 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 충방전 회로를 충전 제어하며, 또한 충전 제어 중에 단자 전압 검출부에 의해 검출되는 전기 이중층 커패시터의 단자 전압이 만충전 설정 전압에 도달하는 경우에 충전을 정지시키는 구성이다.
본 발명은 이상과 같은 구성으로 함으로써, 직류 콘덴서에 생기는 전압이 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 충방전 회로를 충전 제어하고, 또한 충전 제어 중에 단자 전압 검출부에 의해 검출되는 전기 이중층 커패시터의 단자 전압이 만충전 설정 전압에 도달하는 경우에 충전을 정지시키기 때문에 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 만충전의 설정 전압 이하로 유지할 수 있고, 더 나아가서는 전기 이중층 커패시터의 과충전으로부터 보호하여 전기 이중층 커패시터의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 성능의 열화(劣化)를 방지할 수 있다.
방전 제어의 경우에도 마찬가지로 전기 이중층 커패시터의 전압 저하 설정 전압을 설정하고, 방전 제어 중에 단자 전압 검출부에 의해 검출되는 전기 이중층 커패시터의 단자 전압이 전압 저하 설정 전압에 도달하는 경우에 방전을 정지시키기 때문에, 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 전압 저하 설정 전압 이상으로 유지할 수 있고, 더 나아가서는 전기 이중층 커패시터의 과방전으로부터 보호할 수 있으며, 마찬가지로 전기 이중층 커패시터의 수명을 연장시킬 수 있고, 또한 성능의 열화를 방지할 수 있다.
(7) 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치는 상술한 (5) 또는 상술한 (6)의 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터의 충방전 전류를 검출하는 충방전 전류 검출부를 설치하고, 또한 충방전 제어부로서는 전기 이중층 커패시터에 대한 전류 지령값이 설정되며, 충방전 전류 검출부에 의해 검출되는 충방전 전류가 미리 설정되어 있는 전류 지령값과 일치하도록 전기 이중층 커패시터를 충방전시키기 위해 충방전 회로를 충방전 제어하는 구성으로 함으로써, 전기 이중층 커패시터나 충방전 회로에 있어 가장 효율적인 전류값을 사용하여 충방전시킬 수 있다. 또한, 전기 이중층 커패시터에는 전류 지령값을 초과하는 과대한 전류가 흐르지 않기 때문에, 전기 이중층 커패시터나 충방전 회로의 과전류 보호에도 공헌시키는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 전류 지령값을 대신하여 전류 지령값보다도 큰 충전 리미트(limit)값 및 방전 리미트값을 설정하고, 충방전 전류가 충전 리미트값 또는 방전 리미트값을 초과하여 충방전 전류를 증가시키고자 했을 때, 충방전 전류를 제한하도록 충방전 회로를 제어하는 구성일 수도 있다. 이것에 의해, 마찬가지로 전기 이중층 커패시터나 충방전 회로의 과전류 보호에 공헌할 수 있다.
(8) 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치는 상술한 (5), 상술한 (6), 상술한 (7) 중 어느 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터에 직렬 또는 충방전 회로에 직렬로 접속되고, 충방전 회로의 구성 소자가 단락 고장났을 때, 전기 이중층 커패시터로부터 방전되는 단락 전류를 차단하는 용단(溶斷) 회로를 설치함으로써, 과대한 단락 전류로부터 전기 이중층 커패시터를 보호하는 것이 가능해진다.
도 1은 종래의 엘리베이터 제어 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 일 실시예를 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 나타낸 충방전 제어 회로에 의한 충방전 제어 동작을 설명하는 타이밍 차트.
도 4는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 7은 도 2의 구성에 도 5와 도 6의 구성을 부가한 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 일 실시예를 나타낸 구성도.
도 10은 도 9에 나타낸 충방전 제어 회로에 의한 충방전 제어 동작을 설명하는 전압 파형도.
도 11은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 12의 (a) 및 (b)는 도 11에 나타낸 충방전 제어 회로에 의한 충방전 개시 제어를 설명하는 전압 및 전류 파형도.
도 13은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 14의 (a) 및 (b)는 도 13에 나타낸 충방전 제어 회로에 의한 충방전 개시 제어를 설명하는 전압 및 전류 파형도.
도 15는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 16은 도 15에 나타낸 충방전 제어 회로에 의한 충전 정지를 설명하는 전압 파형도.
도 17은 도 15에 나타낸 충방전 제어 회로에 의한 방전 정지를 설명하는 전압 파형도.
도 18은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 19는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 20은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 일 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 2에 있어서, 도 1과 동일 또는 등가(等價) 부분에는 동일한 부호를 첨부하여 설명한다.
이 엘리베이터 제어 장치는, 도 1과 마찬가지로 소요의 구동 전력을 공급하는 구동 제어계와, 이 구동 제어계로부터의 구동 전력에 의거하여 카(14)를 승강시키는 로프식 엘리베이터가 설치되어 있다.
이 구동 제어계는 상용 교류 전원(1), 이 상용 교류 전원(1)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 회로(2), 이 정류 회로(2)에 의해 변환된 직류 전력을 평활화하는 직류 콘덴서(3), 이 직류 콘덴서(3)에 의해 평활화된 직류 전력을 소요 주파수의 교류 전력으로 변환하여 전동기(11)에 공급하는 인버터(4), 상기 직류 콘덴서(3)에 병렬로 접속되어 전력을 열로서 소비시키는 저항 초퍼(18), 마찬가지로 직류 콘덴서(3)에 병렬로 접속되는 전기 이중층 커패시터(21), 이 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 검출하는 전압 검출 회로(22) 및 소정의 속도 지령과 전동기(11)의 회전 속도에 의거하여 인버터(4)를 제어하고, 또한 필요에 따라 저항 초퍼(18)를 동작시키는 구동 제어부(5)가 설치되어 있다.
상기 전기 이중층 커패시터(21)는, 상술한 바와 같이 직류 콘덴서(3)에 병렬로 접속되고, 상기 직류 콘덴서(3)보다도 충분히 큰 정전 용량을 가지며, 굉장히 단시간에 대전류에 의한 충방전이 가능한 전기 에너지를 축적하는 기능을 가진 디바이스(device)이다. 따라서, 전기 이중층 커패시터(21)의 정전 용량이 매우 크기 때문에, 전동기(11) 측으로부터의 회생 전력을 대부분 축적하는 것이 가능하며, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 전압은 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압에 의해 지배된다.
상술한 로프식 엘리베이터는 전동기(11), 이 전동기(11)의 회전축에 접속되는 권상 드럼(12)에 감긴 로프(13), 이 로프(13)의 일단(一端) 측에 현수된 카(14) 및 상기 로프(13)의 타단(他端) 측에 현수된 균형추(15)가 설치되어 있다.
다음으로, 이상과 같은 엘리베이터 제어 장치의 동작에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다.
일반적으로, 카(14)가 거의 만원인 상태로 상승하는 경우나 거의 빈 상태로 하강하는 경우에는 카(14)를 소정의 속도로 주행시킬 필요가 있기 때문에, 상용 교류 전원(1) → 정류 회로(2) → 직류 콘덴서(3) → 인버터(4)의 순서에 의해 생성되는 전력을 전동기(11)에 공급하는 역행 운전이 행해진다. 한편, 카(14)가 거의 만원인 상태로 하강하는 경우나 거의 빈 상태로 상승하는 경우에는 카(14) 자체에 의해 주행 가능한 상태에 있기 때문에, 전동기(11) → 인버터(4)의 순서에 의해 전력을 발전시켜 직류 콘덴서(4)에 부여하는 회생 운전이 행해진다.
그런데, 회생 운전시 전동기(11)가 회생 전력을 발전하면, 전동기(11) → 인 버터(4) → 정류 회로(2)의 직류 출력 라인으로 전류(Io)가 흐르지만, 정류 회로(2)에 의해 차단되어 상용 교류 전원(1) 측으로 흐르지 않기 때문에, 전기 이중층 커패시터(21)에 전류(Ic)가 흘러 회생 전력이 전기 이중층 커패시터(21)에 축적되어 단자 전압(Vc)이 상승한다. 이 때, 전압 검출 회로(22)는 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 검출하여 구동 제어부(5)에 송출한다.
이 구동 제어부(5)는 전기 이중층 커패시터(21)의 정격 전압에 상당하는 전압을 저항 초퍼(18)의 동작 전압으로서 미리 설정하고, 전압 검출 회로(22)에 의해 검출되는 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압과 저항 초퍼(18)의 동작 전압을 비교하여 전기 이중층 커패시터(21)가 그 정격 전압까지 충전되면, 저항 초퍼(18)를 구성하는 자기 소호형 소자(16)를 온 제어한다. 그 결과, 전기 이중층 커패시터(21)의 정격 전압을 초과하는 전압에 의해 저항 초퍼 전류(Ir)가 저항 초퍼(18)에 흘러 열로서 전력 소비되어, 과충전으로부터 전기 이중층 커패시터(21)를 보호할 수 있다.
또한, 전기 이중층 커패시터(21)가 회생 전력을 축적하고 있을 때, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압은 교류 전원(1)의 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다 크기 때문에, 정류 회로(2)에 의한 차단에 의해 교류 전원(1)으로부터 전기 이중층 커패시터(21)에 전류(Is)가 흐르지는 않는다.
따라서, 전동기(11)에 의한 다음의 역행 운전시, 상기 전동기(11)의 역행 전력이 전부 전기 이중층 커패시터(21)로부터 공급되고, 이 전기 이중층 커패시터(21)의 방전에 따라 단자 전압이 서서히 감소해 간다.
그리고, 전기 이중층 커패시터(21)에 축적된 회생 전력이 전부 방전되면, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압이 교류 전원(1)의 정류 전압보다 하회(下回)하여 방전 동작이 정지된다. 이 방전 동작의 정지에 따라, 상용 교류 전원(1) → 정류 회로(2) → 직류 출력 라인에 전류(Is)가 흘러, 상용 교류 전원(1)으로부터 전동기(11)에 이어 전력의 공급이 계속된다.
따라서, 이상과 같은 실시예에 의하면, 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이, 더 나아가서는 직류 콘덴서(3)에 병렬로 정전 용량이 큰 전기 이중층 커패시터(21)를 접속시킴으로써, 전동기(11)에 의해 발전되는 회생 에너지의 대부분을 전기 이중층 커패시터(21)에 충전시킬 수 있어, 다음의 전동기(11)의 역행 운전시에 그 충전 에너지를 방전시켜 재이용할 수 있다.
또한, 저항 초퍼(18) 및 전기 이중층 커패시터(21)를 설치하고, 전기 이중층 커패시터(21)의 정격 전압에 저항 초퍼(18)의 동작 전압을 설정함으로써, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압이 정격 전압으로 되면 자동적으로 저항 초퍼(18)를 동작시키기 때문에, 전기 이중층 커패시터(21)를 과충전으로부터 보호할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 4에 있어서, 도 2와 동일 또는 등가 부분에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 도 2를 참조한다.
이 실시예는 도 2에 나타낸 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터(21)에 직렬로 스위치(23)를 접속시킨 구성이다. 이 스위치(23)가 없는 경우, 직류 콘덴서(3)에 항상 전기 이중층 커패시터(21)가 병렬로 접속된 상태로 되어 있어, 직류 전압이 항상 인가된 상태로 된다.
그래서, 전기 이중층 커패시터(21)에 스위치(23)를 접속시킴으로써, 구동 제어부(5)는 통상 운전시에 스위치(23)를 온 제어하지만, 엘리베이터의 카가 정지되어 있어 전기 이중층 커패시터(21)를 사용하지 않을 때에는 스위치(23)를 오프 제어한다.
따라서, 이러한 실시예에 의하면, 정지되어 있어 전기 이중층 커패시터(21)를 사용하지 않을 때 스위치(23)를 오프 제어함으로써, 직류 콘덴서(3)의 직류 전압으로부터 전기 이중층 커패시터(21)를 전기적으로 분리할 수 있고, 전기 이중층 커패시터(21)에 축전되어 있는 직류 전압에 의한 감전 사고 등의 발생을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 5에 있어서, 도 2와 동일 또는 등가 부분에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 도 2를 참조한다.
이 실시예는 도 2에 나타낸 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터(21)에 직렬 접속하고, 스위치(24) 및 저항(25)을 병렬 접속한 초기 충전 회로(26)가 접속되어 있다. 즉, 이 장치의 구동 제어부(5)로서는, 상용 교류 전원(1)으로부터 통전을 행할 때에 오프 제어 신호를 송출하여 초기 충전 회로(26)의 스위치(24)를 오프로 하고, 상용 교류 전원(1)에 저항(25)을 통하여 전기 이중층 커패시터(21)를 접속한다. 그 결과, 상용 교류 전원(1)으로부터 정류 회로(2)를 통하여 정류되는 직류 전력이 저항(25)에 의해 제한된 전류로 서서히 전기 이중층 커패시터(21)에 충전되어 간다. 그리고, 상용 교류 전원(1)의 통전 개시 후, 미리 설정된 소정 시간을 경과한 후, 구동 제어부(5)로부터 온 제어 신호를 송출하여 스위치(24)를 온으로 하고, 직류 콘덴서(3)에 병렬로 전기 이중층 커패시터(21)를 접속한다.
이와 같은 실시예에 의하면, 상용 교류 전원(1)의 통전 개시시, 상용 교류 전원(1)으로부터 정류 회로(2)를 통하여 정류되는 직류 전력이 저항(25)에 의해 제한된 전류로 서서히 전기 이중층 커패시터(21)에 충전되기 때문에, 상용 교류 전원(1)으로부터 충분히 충전되지 않은 전기 이중층 커패시터(21)에 돌입 전류가 흐르는 것을 미연에 회피할 수 있어, 전기 이중층 커패시터(21)의 돌입 전류로부터 보호하고, 전기 이중층 커패시터(21)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 성능의 열화를 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 6에 있어서, 도 2와 동일 또는 등가 부분에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 도 2를 참조한다.
이 실시예는 도 2에 나타낸 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터(21)에 직렬로 휴즈(fuse) 등의 전류 차단 회로(27)를 접속시킨 구성이다. 이 전류 차단 회로(27)는 전기 이중층 커패시터(21)의 전류가 과전류로 되었을 때, 예를 들어 용단에 의해 전류를 차단하여 전기 이중층 커패시터(21)로 흐르는 것을 저지한다.
따라서, 이상과 같은 실시예에 의하면, 직류 콘덴서(3)나 인버터(4)에서 단락 고장이 발생했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)에 유입되는 단락 전류를 차단하여 전기 이중층 커패시터(21)의 고장 등과 같은 단락 사고의 확대를 방지할 수 있 다.
도 7은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 변형예를 설명하는 도면으로서, 더욱 구체적으로는 도 5와 도 6을 조합시킨 구성도이다.
이 실시예는 전기 이중층 커패시터(21)에 직렬로 유입되는 과전류를 차단하는 전류 차단 회로(27)와 초기 충전 회로(26)를 접속시킨 구성이다. 그 결과, 상용 교류 전원(1)의 통전 개시시, 상용 교류 전원(1)으로부터 정류 회로(2)를 통하여 정류되는 직류 전력이 저항(25)에 의해 제한된 전류하에 서서히 전기 이중층 커패시터(21)에 충전된다. 그리고, 상용 교류 전원(1)의 통전이 개시되어 소정 시간을 경과한 후, 스위치(24)를 온으로 하여 직류 콘덴서(3)에 병렬로 전기 이중층 커패시터(21)를 접속한다.
이 직류 콘덴서(3)에 병렬로 전기 이중층 커패시터(21)가 접속되어 있을 때, 직류 콘덴서(3)나 인버터(4)에서 단락 고장이 발생하면, 이 단락 전류가 전기 이중층 커패시터(21)에 유입되려고 하지만, 이 때 과전류를 검지하고 단락 전류를 차단하여 전기 이중층 커패시터(21)에 유입되는 것을 저지할 수 있다.
따라서, 이상과 같은 실시예에 의하면, 상용 교류 전원(1)의 통전 개시시의 돌입 전류 및 통상 운전시의 직류 콘덴서(3)나 인버터(4)에서의 단락 고장에 의한 단락 전류로부터 전기 이중층 커패시터(21)를 보호하며, 더 나아가서는 전동기(11)에 의해 발전되는 회생 전력을 전기 이중층 커패시터(21)에 확실하게 충전시킬 수 있어, 다음의 역행 운전시에 그 충전 에너지를 방전시켜 재이용할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구 성도이다.
이 실시예는 예를 들어 도 2의 구성에서, 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이에 접속되는 직류 콘덴서(3)를 삭제하고, 이 직류 콘덴서(3)의 기능을 전기 이중층 커패시터(21)에 부여하는 구성이다.
이 전기 이중층 커패시터(21)에서는, 고속의 충방전 동작에 충분히 대응할 수 있기 때문에, 인버터(4)의 스위칭 주파수가 수㎑ 이하이면, 직류 콘덴서(3)가 원래 가지는 전압 평활화의 기능을 대용하는 것이 가능해지고, 결과적으로 직류 콘덴서(3)를 삭제하는 것도 가능해진다.
따라서, 이러한 구성에 의하면, 직류 콘덴서(3)의 삭제에 의해 부품수를 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
본 실시예에서는, 상용 교류 전원(1)과 정류 회로(2) 사이에서의 변압기, 또는 배전선(配電線)의 임피던스(impedance)의 존재를 고려하여, 도면상에 그 임피던스분을 L로서 나타낸다.
이 엘리베이터 제어 장치에서는, 도 1과 마찬가지로 소요의 구동 전력을 공급하는 구동 제어계와, 이 구동 제어계로부터의 구동 전력에 의거하여 카(14)를 승강시키는 로프식 엘리베이터가 설치되고, 또한 충방전 제어계가 설치되어 있다.
이 구동 제어계는 상용 교류 전원(1), 배전선 또는 변압기의 임피던스(L), 상용 교류 전원(1)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 회로(2), 이 정류 회로(2)에 의해 변환된 직류 전력을 평활화하는 직류 콘덴서(3), 이 직류 콘덴서(3)에 의해 평활화된 직류 전력을 소요 주파수의 교류 전력으로 변환하여 전동기 (11)에 공급하는 인버터(4), 소정의 속도 지령과 전동기(11)의 회전 속도에 의거하여 인버터(4)를 제어하고, 속도 지령에 따른 주파수의 교류 전력을 출력시키는 구동 제어부(5)가 설치되어 있다.
상술한 충방전 제어계는 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이에 병렬로 접속되는 복수의 자기 소호형 소자 등의 충방전 제어 소자(28, 28) 및 복수의 충방전 제어 소자(28, 28)의 공통 접속부에 접속되고, 정류 회로(2)에 의해 정류된 직류 전력을 평활화하는 기능을 가진 직류 리액터(reactor)(29)로 이루어지는 충방전 회로(20)와, 전기 이중층 커패시터(21)와, 전압 검출 회로(22)와, 충방전 제어부(30)가 설치되어 있다.
상술한 전기 이중층 커패시터(21)는 충방전 회로(20)를 통하여 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이, 더 나아가서는 직류 콘덴서(3)에 병렬로 접속되고, 예를 들어 직류 콘덴서(3)와 비교했을 때 1000배 내지 1만배의 용량을 가지며, 매우 단시간에서의 대전류에 의한 충방전이 가능한 전기 에너지를 축적하는 기능을 가진 디바이스이다.
상술한 전압 검출 회로(22)는 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이의 전압인 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 검출하고, 이 검출 전압을 충방전 제어부(30)에 송출한다. 이 충방전 제어부(30)는 충전 설정 전압 및 방전 설정 전압이 설정되고, 전압 검출 회로(22)에 의해 검출되는 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압과 상기 설정 전압을 비교하여 직류 링크 전압이 설정 전압을 초과했을 때에, 충방전 회로(20)를 충전 또는 방전 제어하는 기능을 갖고 있다.
또한, 상술한 충전 설정 전압은, 도 10에 나타낸 바와 같이 상용 교류 전원(1)의 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다 크고, 또한 저항 초퍼(18)의 동작 전압보다 낮은 전압이며, 또한 방전 설정 전압은 상용 교류 전원(1)의 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다 낮은 전압이다.
본 발명의 장치에서는, 항상 전압 검출 회로(22)가 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 검출하여 충방전 제어부(30)에 송출한다. 충방전 제어부(30)에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이 전압 검출 회로(22)에 의해 검출된 직류 링크 전압과 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다도 크고, 또한 저항 초퍼(18)의 동작 전압보다 낮은 충전 설정 전압을 비교하여 직류 링크 전압이 충전 설정 전압을 초과했을 때, 충방전 회로(20)를 구성하는 충방전 제어 소자(28)에 대하여 충전 제어를 실시하여, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 전기 이중층 커패시터(21)에 충전시킨다.
또한, 충방전 제어부(30)는 직류 링크 전압이 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다도 낮은 방전 설정 전압보다 하회했을 때, 즉 역행 운전시, 충방전 회로(20)를 구성하는 충방전 제어 소자(28)에 대하여 방전 제어를 실시하여, 전기 이중층 커패시터(21)에 저장된 전력을 정류 회로(2)의 직류 출력 라인 사이, 더 나아가서는 직류 콘덴서(3)로 방전시킨다.
따라서, 이상과 같은 실시예에 의하면, 회생 운전시 전동기(11)가 발전하는 전력에 의해 인버터 입력단 측의 전압이 증가하지만, 이 증가 상태를 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크(link) 전압으로부터 검출하고, 이 검출된 직류 링크 전압 이 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다도 높고, 또한 저항 초퍼(18)의 동작 전압보다도 낮은 충전 설정 전압을 초과했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)에 확실하게 충전될 수 있으며, 또한 역행 운전시, 직류 링크 전압이 정류 전압보다도 낮은 방전 설정 전압보다 하회했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)의 전력을 방전시켜 전력의 재이용을 도모할 수 있다.
또한, 충방전의 개시 제어에 관한 것으로서, 2가지의 구성예에 대해서 설명한다.
도 11은 충방전의 개시 제어에 관한 하나의 예를 설명하는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 구성도이다.
도 9에 나타낸 실시예에서는, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 전압 검출 회로(22)에 의해 검출하고, 검출된 직류 링크 전압과 설정 전압에 의거하여 충방전 제어부(30)가 충방전 회로(20)의 충방전 제어를 행하는 예를 설명했지만, 도 11에 나타낸 엘리베이터 제어 장치에서는, 전압 검출 회로(22) 이외에, 정류 회로(2)의 출력 전류를 검출하는 전류 검출 회로(32)를 설치하여, 이들 전압 검출 회로(22)와 전류 검출 회로(32)에 의해 각각 검출되는 직류 링크 전압과 정류 회로 출력 전류를 사용하여 충방전 회로(20)의 충방전 제어를 행하는 예이다.
이하, 구체적으로 설명하면, 전압 검출 회로(22)는 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 검출하여 충방전 제어부(30)에 송출한다. 또한, 전류 검출 회로(32)는 정류 회로(2)의 출력 전류를 검출하여, 마찬가지로 충방전 제어부(30)에 송출한다.
이 충방전 제어부(30)에서는, 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전압 검출 회로(22)에 의해 검출되는 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압과 상용 교류 전원(1)의 정류 전압보다 크고, 또한 저항 초퍼(18)의 동작 전압보다 낮은 충전 설정 전압을 비교하여 직류 링크 전압이 충전 설정 전압을 초과했을 때, 직류 링크 전압이 전기 이중층 커패시터(21)에 충전되도록 충방전 회로(30)를 제어한다.
한편, 방전 제어에 관해서는, 충방전 제어부(30)에서는, 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이, 전류 검출 회로(32)에 의해 검출되는 정류 회로 출력 전류와 미리 설정된 방전 설정 전류를 비교하여 정류 회로 출력 전류가 방전 설정 전류를 초과했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)의 전압을 방전하도록 충방전 회로(30)를 제어한다.
이러한 구성에 의하면, 배전선이나 변압기의 임피던스가 작아, 전동기(11)의 역행 운전으로 직류 링크 전압이 도 12의 (a)의 점선으로 나타낸 바와 같이 거의 강하(降下)하지 않는 경우에도, 정류 회로 출력 전류를 검출하여 방전 설정 전류와 비교하도록 하면, 충방전 제어부(30)로부터 충방전 회로(20)에 대하여 방전 제어를 개시하고, 전기 이중층 커패시터(21)로부터 방전시켜 전력을 유효하게 재이용할 수 있다.
도 13은 충방전의 개시 제어에 관한 또 다른 하나의 예를 설명하는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 구성도이다.
이 엘리베이터 제어 장치는, 도 13에 나타낸 바와 같이 정류 회로(2)의 출력 전류와 충방전 회로(20)로부터의 방전 전류의 합의 전류를 검출하는 전류 검출 회 로(33)를 설치하고, 이 전류 검출 회로(33)에 의해 검출되는 합전류를 충방전 제어부(30)에 송출한다. 이 충방전 제어부(30)는 충전 제어에 관해서는, 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전압 검출 회로(22)에 의해 검출되는 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압에 의거하여 판단하지만, 방전 제어에 관해서는, 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같이, 합전류와 미리 설정된 방전 설정 전압을 비교하여 합전류가 방전 설정 전압을 초과했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)에 저장된 전력을 방전하도록 충방전 회로(30)를 제어한다.
따라서, 이러한 실시예에 의하면, 배전선이나 변압기의 임피던스가 작아, 전동기(11)의 역행 운전으로 직류 링크 전압이 도 14의 (a)의 점선으로 나타낸 바와 같이 거의 강하하지 않는 경우에도, 정류 회로 출력 전류를 검출하여 방전 설정 전류와 비교하도록 하면, 충방전 제어부(30)로부터 충방전 회로(20)에 대하여 방전 제어를 실시하여, 전기 이중층 커패시터(21)로부터 방전시켜 전력을 유효하게 재이용할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 15에 있어서, 도 9와 동일 또는 등가 부분은 동일한 부호를 첨부하고, 도 9의 설명을 참조한다.
이 엘리베이터 제어 장치는, 도 9에 나타낸 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 검출하는 전압 검출 회로(31)를 부가한 구성이다. 즉, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 검출하는 제 1 전압 검출 회로(22)와 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 검출하는 제 2 전압 검출 회로(31)를 설 치하고, 충방전 제어부(30)로서는, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 검출할 수 있기 때문에, 전기 이중층 커패시터(21)가 과충전되지 않고, 또한 효율적으로 충전되도록 제어하는 것이다.
이 충방전 제어부(30)는, 도 10과 마찬가지로 충전 설정 전압 및 방전 설정 전압을 설정하여, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압과 이들 충전 설정 전압 및 방전 설정 전압으로부터 충전 제어 및 방전 제어를 실시한다. 또한, 충방전 제어부(30)는 전기 이중층 커패시터(21)가 과충전으로 되지 않는 만충전으로 되는 설정 전압(도 16 참조) 및 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압 저하시의 설정 전압(도 17 참조)을 설정하여, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압에 의거하는 충전 제어 중(도 10 참조)에 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압이 만충전으로 되는 설정 전압을 초과했을 때 충전 정지를 실시하고, 또한 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압에 의거하는 방전 제어시(도 10 참조)에 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압이 전압 저하의 설정 전압을 하회했을 때, 방전 정지를 실시한다.
다음에, 이상과 같은 엘리베이터 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 충방전 제어부(30)는 항상 제 1 전압 검출 회로(22)로부터 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 받아들이고 있기 때문에, 이 직류 링크 전압이 정류 회로(2)에 의한 정류 전압보다도 크고, 또한 저항 초퍼(18)의 동작 전압보다도 낮은 충전 설정 전압을 초과했을 때, 충방전 회로(20)를 구성하는 충방전 제어 소자(28)에 대하여 충전 제어를 실시하여, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 전기 이중층 커패시터(21)에 충전시킨다. 그러나, 회생 운전시, 일방적으로 전기 이중층 커패시터(21)에 충전을 행할 경우, 과충전으로 되고, 결과적으로 전기 이중층 커패시터(21)의 수명을 감축시키게 된다.
그래서, 충방전 제어부(30)는 충전 제어 중, 제 2 전압 검출 회로(31)로부터 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 받아들이고 있기 때문에, 이 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압이 만충전의 설정 전압을 초과했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)의 충전 동작을 정지하도록 제어한다.
한편, 충방전 제어부(30)는 제 1 전압 검출 회로(22)로부터 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 받아들여 방전 제어 중, 제 2 전압 검출 회로(31)로부터 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 받아들이고 있기 때문에, 이 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압이 전압 저하의 설정 전압을 하회했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)로부터의 방전 동작을 정지하도록 제어한다.
따라서, 이상과 같은 실시예에 의하면, 도 2와 동일한 효과를 나타내는 것 이외에, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 만충전의 설정 전압 이하로 유지할 수 있고, 더 나아가서는 전기 이중층 커패시터(21)의 과충전으로부터 보호하여 전기 이중층 커패시터(21)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 성능의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 전압 저하의 설정 전압 이상으로 유지할 수 있어 전기 이중층 커패시터(21)의 과방전으로부터 보호할 수 있으며, 마찬가지로 전기 이중층 커패시터(21)의 수명을 연장시킬 수 있고, 또한 성능의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 전기 이중층 커패시터(21)의 하한(下限) 사용 전압이 결정되기 때문에, 전기 이중층 커패시터(21)에서의 출력 전류값을 계산할 수 있어, 최대 전류를 고려한 제어 장치의 최적 설계가 가능해진다.
또한, 이 실시예에서는, 충전 제어 중의 만충전에 의한 충전 동작 정지 및 방전 제어 중의 전압 저하의 설정 전압에 의한 방전 동작 정지의 양방을 실시하도록 했지만, 충전 제어 중의 만충전에 의한 충전 동작 정지만의 구성일 수도 있고, 또는 방전 제어 중의 전압 저하의 설정 전압에 의한 방전 동작 정지만의 구성일 수도 있다.
도 18은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
이 실시예는 도 9의 구성을 포함한 도 15의 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터(21)의 충전 전류를 검출하는 전류 검출 회로(34)를 설치한 구성이다.
이 전류 검출 회로(34)는 전기 이중층 커패시터(21)의 충방전 전류를 검출하고, 이 검출되는 충방전 전류를 충방전 제어부(30)에 송출한다. 이 충방전 제어부(30)는 상술한 설정 전압(도 10, 도 16 및 도 17 참조) 이외에, 전류 지령값이 설정되어, 전기 이중층 커패시터(21)에 대하여 전류 지령값과 일치하는 충전 전류를 흐르게 하도록 충방전 회로(20)를 제어한다.
다음에, 이상과 같은 엘리베이터 제어 장치의 동작에 대해서 설명한다.
충방전 제어부(30)는 항상 제 1 전압 검출 회로(22)로부터 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 받아들이고 있기 때문에, 이 직류 링크 전압이 정류 회로 (2)에 의한 정류 전압보다도 높고, 또한 저항 초퍼(18)의 동작 전압보다도 낮은 충전 설정 전압을 초과했을 때, 충방전 회로(20)를 구성하는 충방전 제어 소자(28)에 대하여 충전 제어를 실시하여, 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 링크 전압을 전기 이중층 커패시터(21)에 충전시킨다.
충방전 제어부(30)는 충전 제어시, 전류 검출 회로(34)에 의해 검출되는 충전 전류를 받아들이고, 이 충전 전류와 미리 설정된 전류 지령값을 비교하여 충전 전류가 전류 지령값과 일치하도록 충방전 회로(20)를 제어한다.
또한, 이 충방전 제어부(30)는 충전 제어시, 충전 전류의 제어와 함께 제 2 전압 검출 회로(31)로부터 전기 이중층 커패시터(21)의 단자 전압을 받아들이고, 이 단자 전압이 만충전의 설정 전압을 초과했을 때, 충전을 정지시킨다.
이 충방전 제어부(30)는 역행 운전시에서도 상술한 바와 마찬가지로, 제 1, 제 2 전압 검출 회로(22, 31) 및 전류 검출 회로(34)에 의해 검출되는 전압 및 방전 전류하에 충방전 회로(20)를 제어한다. 특히, 충방전 제어부(30)는 전류 검출 회로(34)에 의해 검출되는 방전 전류를 받아들이고, 이 방전 전류와 미리 설정된 전류 지령값을 비교하여 방전 전류가 전류 지령값과 일치하도록 충방전 회로(20)를 제어한다.
따라서, 이상과 같은 실시예에 의하면, 충방전 제어부(30)는 전류 검출 회로(34) 의해 검출되는 충방전 전류에 의거하여, 전기 이중층 커패시터(21)의 충방전 전류가 전류 지령값으로 되도록 충방전 제어하기 때문에, 전기 이중층 커패시터(21)나 충방전 회로(20)에 있어 가장 효율적인 전류값을 사용하여 충방전시킬 수 있다. 또한, 전기 이중층 커패시터(21)에는 전류 지령값을 초과하는 과대한 전류가 흐르지 않기 때문에, 전기 이중층 커패시터(21)나 충방전 회로(20)의 과전류 보호에 공헌할 수 있다.
또한, 이 실시예에서는, 제 1 및 제 2 전압 검출 회로(22, 31)를 설치한 예에 대해서 설명했지만, 예를 들어 제 1 전압 검출 회로(22)만을 설치한 구성일 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 변형예에 대해서 도 18을 사용하여 설명한다.
상술한 도 18의 실시예에서는, 충방전 제어부(30)가 전류 검출 회로(34)에 의해 검출되는 충방전 전류와 미리 설정된 전류 지령값을 비교하도록 했지만, 이 실시예에서는, 충방전 전류에 대한 상기 전류 지령값보다도 큰 충전 리미트값 및 방전 리미트값을 미리 설정하고, 충방전 제어부(30)는 전류 검출 회로(34)에 의해 검출되는 전기 이중층 커패시터(21)의 충전 전류와 충전 리미트값을 비교하여 충전 전류가 충전 리미트값을 초과하여 충전 전류를 증가시키고자 했을 때, 상기 충전 전류를 제한하도록 충방전 회로(20)를 제어하고, 또한 전류 검출 회로(34)에 의해 검출되는 전기 이중층 커패시터(21)의 방전 전류와 방전 리미트값을 비교하여 방전 전류가 방전 리미트값을 초과하여 방전 전류를 증가시키고자 했을 때, 상기 방전 전류를 제한하도록 충방전 회로(20)를 제어하는 구성이다. 즉, 충방전 회로(20)를 구성하는 충방전 제어 소자(28)의 게이트의 점호각(点弧角)을 넓히지 않도록 제어한다.
따라서, 이 변형예에 의하면, 전기 이중층 커패시터(21)의 충방전 전류를 충전 리미트값이나 방전 리미트값의 전류값으로 제한함으로써, 전기 이중층 커패시터(21)나 충방전 회로(20)의 과전류 보호에 공헌할 수 있다.
도 19는 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 19에 있어서, 도 9와 동일 또는 등가 부분에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 도 9를 참조한다.
이 실시예는 도 9에 나타낸 구성의 직류 리액터(29)와 전기 이중층 커패시터(21) 사이에 휴즈(35)를 개재시킨 구성이다. 즉, 도 9에 나타낸 구성에 부가하여, 전기 이중층 커패시터(21)와 직렬로 되도록 휴즈(35)를 접속시킨 구성이다.
이렇게 휴즈(35)를 설치한 이유는 충방전 회로(20)를 구성하는 어느 한쪽 또는 양쪽의 충방전 제어 소자(28)에서 단락 고장이 발생했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)로부터 방전되는 단락 전류를 차단하여 과대한 단락 전류로부터 전기 이중층 커패시터(21)를 보호하기 위해서이다.
또한, 이 실시예에서는, 도 9에 나타낸 구성에 휴즈(35)를 접속시킨 구성이지만, 예를 들어 도 15 또는 도 18의 구성에 휴즈(35)를 접속시킨 구성일 수도 있다.
도 20은 본 발명에 따른 엘리베이터 제어 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 20에 있어서, 도 9와 동일 또는 등가 부분에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 도 9를 참조한다.
이 실시예는 도 9에 나타낸 충방전 회로(20)를 구성하는 충방전 제어 소자 (28)에 직렬로 휴즈(36)를 접속시킨 구성이다.
이렇게 휴즈(36)를 설치한 이유는 충방전 회로(20)를 구성하는 어느 한쪽 또는 양쪽의 충방전 제어 소자(28)에서 단락 고장이 발생했을 때, 전기 이중층 커패시터(21)로부터 방전되는 단락 전류를 차단하여 과대한 단락 전류로부터 전기 이중층 커패시터(21)를 보호한다. 또한, 정류 회로(2)의 출력 라인이나 직류 콘덴서(3)에 생기는 직류 전압으로부터 충방전 회로(20)에 유입되는 단락 전류를 차단하여 장치 전체를 과전류로부터 보호하는 것이다.
또한, 이 실시예에서는, 도 9에 나타낸 구성에 휴즈(36)를 접속시킨 구성이지만, 예를 들어 도 15 또는 도 18의 구성에 휴즈(36)를 접속시킨 구성일 수도 있다.
이 외에, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않아, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
또한, 각 실시예는 가능한 한 조합시켜 실시하는 것이 가능하며, 그 경우에는 조합에 의한 효과가 얻어진다. 또한, 상기 각 실시예에는 다양한 상위, 하위 단계의 발명이 포함되어 있어, 개시된 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명이 추출될 수 있는 것이다. 예를 들어, 문제점을 해결하기 위한 수단으로 기재되는 전(全) 구성 요건으로부터 몇 개의 구성 요건이 생략될 수 있는 것에 의해 발명이 추출된 경우에는, 그 추출된 발명을 실시할 경우에는 생략 부분이 주지 관용의 기술로 적절하게 보완되는 것이다.
본 발명은 회생(回生) 운전시에 얻어지는 전력을 확실하게 충전시킬 수 있어, 역행(力行) 운전시에 유효하게 재이용하는 엘리베이터 제어 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 교류 전원으로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로와,
    이 직류 전압의 리플(ripple)을 평활화하는 직류 콘덴서와,
    이 평활화된 직류 전압을 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터와,
    이 인버터로부터 출력되는 교류 전압에 의해 구동되어 카(car)를 승강시키는 전동기와,
    상기 직류 콘덴서에 병렬로 접속되는 저항 초퍼(chopper)와,
    속도 지령에 따른 상기 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압을 출력하도록 상기 인버터를 제어하고, 또한 상기 저항 초퍼를 제어하는 구동 제어부를 설치한 엘리베이터 제어 장치에 있어서,
    상기 직류 콘덴서에 병렬로 접속되고, 이 직류 콘덴서보다 충분히 큰 정전(靜電) 용량을 가지며, 상기 전동기 측으로부터의 회생(回生) 전력을 대부분 축적 가능한 전기 이중층(電氣二重層) 커패시터와,
    이 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와,
    상기 전기 이중층 커패시터에 직렬로 접속되고, 스위치와 저항을 병렬 접속한 초기 충전 회로와,
    상기 교류 전원의 통전(通電) 개시시에 상기 스위치를 오프(off)하여, 이 교류 전원의 통전시의 전류를 상기 저항에 의해 제한하면서 상기 전기 이중층 커패시터에 충전하고, 이 교류 전원의 통전 개시 후 소요의 시간 후에 상기 스위치를 온하여 상기 직류 콘덴서에 병렬로 상기 전기 이중층 커패시터를 접속하는 상기 구동 제어부를 더 구비하고,
    상기 구동 제어부는 상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 상기 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이 상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 저항 초퍼를 동작 제어하는 엘리베이터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터에 직렬로 접속되고, 스위치와 저항을 병렬 접속한 초기 충전 회로와,
    상기 교류 전원의 통전 개시시에 상기 스위치를 오프하여 이 교류 전원의 통전시의 전류를 상기 저항에 의해 제한하면서 상기 전기 이중층 커패시터에 충전하고, 이 교류 전원의 통전 개시 후 소요의 시간 후에 상기 스위치를 온하여 상기 직류 콘덴서에 병렬로 상기 전기 이중층 커패시터를 접속하는 상기 구동 제어부와,
    상기 전기 이중층 커패시터에 직렬로 접속되고, 상기 직류 콘덴서나 상기 인버터의 단락 고장에 의한 과전류의 상기 전기 이중층 커패시터로의 유입을 차단하는 전류 차단 회로를 설치하는 엘리베이터 제어 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 직류 콘덴서에 대하여 병렬로 접속 가능하게 설치되고, 상기 직류 콘덴서보다도 충분히 큰 정전 용량을 가지며, 상기 전동기 측으로부터의 회생 전력을 대부분 축적 가능하게 하는 동시에, 상기 인버터가 소정의 스위칭 주파수 이하일 때, 상기 직류 콘덴서를 삭제하여 상기 직류 콘덴서의 전압 평활화 기능을 대용(代用)하는 전기 이중층 커패시터와,
    이 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와,
    상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 상기 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이 상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 저항 초퍼를 동작 제어하는 상기구동 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 장치.
  7. 교류 전원으로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로와,
    상기 정류 회로에 의해 정류된 직류 전압을 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터와,
    상기 인버터가 소정의 스위칭 주파수 이하일 때, 상기 정류 회로에 의해 정류된 직류 전압을 평활화하는 전기 이중층 커패시터와,
    상기 인버터로부터 출력되는 교류 전압에 의해 구동되어 카를 승강시키는 전동기와,
    상기 전기 이중층 커패시터에 병렬로 접속되는 저항 초퍼와,
    속도 지령에 따른 상기 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압을 출력하도록 상기 인버터를 제어하고, 또한 상기 저항 초퍼를 제어하는 구동 제어부와,
    이 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부를 구비하며,
    상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압을 저항 초퍼의 동작 전압으로 하여, 상기 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이 상기 전기 이중층 커패시터의 정격 전압 근방의 전압에 도달했을 때, 상기 구동 제어부에 의해 상기 저항 초퍼를 제어하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 장치.
  8. 교류 전원으로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로와,
    이 직류 전압의 리플을 평활화하는 직류 콘덴서와,
    이 평활화된 직류 전압을 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터와,
    이 인버터로부터 출력되는 교류 전압에 의해 구동되어 카를 승강시키는 전동기와,
    상기 직류 콘덴서에 병렬로 접속되는 저항 초퍼와,
    속도 지령에 따른 상기 가변 전압 가변 주파수의 교류 전압을 출력하도록 상기 인버터를 제어하는 구동 제어부를 설치한 엘리베이터 제어 장치에 있어서,
    상기 정류 회로의 직류 출력 라인 사이에 접속되는 충방전 회로와,
    이 충방전 회로의 출력 측에 접속되고, 충전 제어시에 상기 직류 콘덴서에 생기는 직류 전압을 저장하는 전기 이중층 커패시터와,
    상기 직류 콘덴서에 생기는 전압을 검출하는 콘덴서 전압 검출부와,
    상기 교류 전원으로부터 정류 회로를 통하여 정류되는 전압보다 크고, 또한 상기 저항 초퍼의 동작 전압보다 낮은 충전 설정 전압 및 상기 정류 전압보다 낮은 방전 설정 전압이 설정되어, 상기 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 상기 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 상기 충방전 회로를 충전 제어하고, 또한 상기 직류 콘덴서에 생기는 전압이 상기 방전 설정 전압을 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터로부터 방전되도록 상기 충방전 회로를 방전 제어하는 충방전 제어부를 구비하는 엘리베이터 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정류 회로의 출력 전류를 검출하는 정류 출력 전류 검출부와,
    상기 충전 설정 전압 이외에, 상기 방전 설정 전압을 대신하여 방전 설정 전류가 설정되는 충방전 제어부가 설치되며,
    이 충방전 제어부는 상기 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 상기 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 상기 충방전 회로를 충전 제어하고, 또한 상기 정류 출력 전류 검출부에 의해 검출되는 정류 회로의 출력 전류가 상기 방전 설정 전류를 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터로부터 방전되도록 상기 충방전 회로를 방전 제어하는 엘리베이터 제어 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정류 회로의 출력 전류와 상기 충방전 회로로부터의 방전 전류를 합한 전류를 검출하는 합(合)전류 검출부와,
    상기 충전 설정 전압 이외에, 상기 방전 설정 전압을 대신하여 방전 설정 전류가 설정되는 충방전 제어부가 설치되며,
    이 충방전 제어부는 상기 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 상기 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 상기 충방전 회로를 충전 제어하고, 또한 상기 합전류 검출부에 의해 검출되는 합전류가 상기 방전 설정 전류를 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터로부터 방전되도록 상기 충방전 회로를 방전 제어하는 엘리베이터 제어 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 단자 전압 검출부와,
    적어도 상기 충전 설정 전압 및 상기 전기 이중층 커패시터의 만(滿)충전 설정 전압이 설정되는 충방전 제어부가 설치되며,
    이 충방전 제어부는 상기 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 직류 콘덴서에 생기는 전압이 상기 충전 설정 전압을 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터에 충전되도록 상기 충방전 회로를 충전 제어하고, 또한 충전 제어 중에 상기 단자 전압 검출부에 의해 검출되는 상기 전기 이중층 커패시터의 단자 전압이 상기 만충전 설정 전압에 도달하는 경우에 충전을 정지시키는 엘리베이터 제어 장치.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터의 단자 전압을 검출하는 단자 전압 검출부와,
    적어도 상기 방전 설정 전압 및 상기 전기 이중층 커패시터의 전압 저하 설정 전압이 설정되는 충방전 제어부가 설치되며,
    이 충방전 제어부는 상기 콘덴서 전압 검출부에 의해 검출되는 상기 직류 콘 덴서에 생기는 전압이 상기 방전 설정 전압을 초과하는 경우에 상기 전기 이중층 커패시터로부터 방전되도록 상기 충방전 회로를 방전 제어하고, 또한 방전 제어 중에 상기 단자 전압 검출부에 의해 검출되는 상기 전기 이중층 커패시터의 단자 전압이 상기 전압 저하 설정 전압에 도달하는 경우에 방전을 정지시키는 엘리베이터 제어 장치.
  13. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터의 충방전 전류를 검출하는 충방전 전류 검출부와,
    상기 전기 이중층 커패시터에 대한 전류 지령값이 설정되는 충방전 제어부가 설치되며,
    이 충방전 제어부는 상기 충방전 전류 검출부에 의해 검출되는 충방전 전류가 미리 설정되어 있는 전류 지령값과 일치하도록 상기 전기 이중층 커패시터를 충방전시키기 위해 상기 충방전 회로를 충방전 제어하는 엘리베이터 제어 장치.
  14. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터의 충방전 전류를 검출하는 충방전 전류 검출부와,
    상기 전기 이중층 커패시터의 충방전 리미트(limit)값이 설정되는 충방전 제어부가 설치되며,
    이 충방전 제어부는 상기 충방전 전류 검출부에 의해 검출되는 충방전 전류가 상기 충방전 리미트값을 초과하는 경우, 상기 충방전 전류를 제한하도록 상기 충방전 회로를 제어하는 엘리베이터 제어 장치.
  15. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터에 직렬로 접속되고, 상기 충방전 회로의 구성 소자가 단락 고장났을 때, 전기 이중층 커패시터로부터 방전되는 단락 전류를 차단하는 용단(溶斷) 회로가 설치되는 엘리베이터 제어 장치.
  16. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충방전 회로에 직렬로 접속되고, 상기 충방전 회로의 구성 소자가 단락 고장났을 때, 전기 이중층 커패시터로부터 방전되는 단락 전류를 차단하는 용단 회로가 설치되는 엘리베이터 제어 장치.
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