KR101443356B1 - 에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템 - Google Patents

에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 복수의 엘리베이터들로부터 회생 에너지를 제공받아 저장하는 에너지 세이버에 있어서, 상기 복수의 엘리베이터들 각각과 연결되어 회생 에너지를 제공받는 복수의 제1 변환부; 상기 제1 변환부로부터 제공된 회생 에너지를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 회생 에너지의 적어도 일부를 배전 부하에 제공하는 제2 변환부; 및 상기 회생 에너지의 저장량에 따라, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 엘리베이터의 구동에 따라 생성되는 회생 에너지를 에너지 세이버를 이용하여 저장하고 에너지 세이버와 복수의 엘리베이터들 및 배전 시스템을 연동함으로써, 복수의 엘리베이터들 및 배전 시스템의 에너지 효율성을 증대 시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템 {ENERGY SAVER, METHOD AND SYSTEM FOR ELEVATOR OPERATING USING THE SAME}
본 발명은 에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 엘리베이터의 구동에 따라 생성되는 회생 에너지를 에너지 세이버를 이용하여 저장하고, 에너지 세이버와 엘리베이터 및 배전 시스템을 연동하여 엘리베이터 및 배전 시스템의 에너지 효율성을 증대 시킬 수 있는 에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
엘리베이터가 상승하고 하강할 때 회생 에너지가 발생한다. 예를 들어, 균형추보다 무거운 승강기가 중력과 같은 방향으로 작용할 때와 균형추보다 가벼운 승강기가 상승할 때 전동기가 발전기로 작동해 회생 에너지가 발생할 수 있다.
일반적으로, 하나의 건물에 복수의 엘리베이터가 함께 쓰이는 것이 대중화되고 있으나, 종래에는 이러한 엘리베이터들의 회생 에너지를 적절하게 분배 및 운영하는 방안이 없는 실정이다.
본 발명은 엘리베이터의 구동에 따라 생성되는 회생 에너지를 에너지 세이버를 이용하여 저장하고, 에너지 세이버와 복수의 엘리베이터들 및 배전 시스템을 연동하여 복수의 엘리베이터들 및 배전 시스템의 에너지 효율성을 증대 시킬 수 있는 에너지 세이버, 그를 이용한 엘리베이터 운영 방법 및 그 시스템을 제공하고자 한다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은,
복수의 엘리베이터들로부터 회생 에너지를 제공받아 저장하는 에너지 세이버에 있어서, 상기 복수의 엘리베이터들 각각과 연결되어 회생 에너지를 제공받는 복수의 제1 변환부; 상기 제1 변환부로부터 제공된 회생 에너지를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 회생 에너지의 적어도 일부를 배전 부하에 제공하는 제2 변환부; 및 상기 회생 에너지의 저장량에 따라, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 회생 에너지의 저장량을 복수의 순차적인 축전 레벨들로 구분하고, 축전 레벨이 높아질수록 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 제공하는 회생 에너지량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 복수의 순차적인 축전 레벨들은 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 0 % 이상 및 30% 미만인 상태인 제1 축전 레벨; 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 30 % 이상 및 80% 미만인 상태인 제2 축전 레벨; 및 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 80 % 이상 및 100% 이하인 상태인 제3 축전 레벨;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가, 상기 제1 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들에 회생 에너지를 공급하지 않고, 상기 제2 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부에 회생 에너지를 공급하고, 상기 제3 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엘리베이터 운영 시스템은,
복수의 엘리베이터들; 상기 복수의 엘리베이터들에 의하여 발생하는 회생 에너지를 저장하는 에너지 세이버; 및 상기 에너지 세이버에 저장된 회생 에너지의 저장량에 따라, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 엘리베이터 운영 시스템
여기서, 상기 제어부는 상기 회생 에너지의 저장량을 복수의 순차적인 축전 레벨들로 구분하고, 축전 레벨이 높아질수록 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 제공하는 회생 에너지량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수의 순차적인 축전 레벨들은 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 0 % 이상 및 30% 미만인 상태인 제1 축전 레벨; 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 30 % 이상 및 80% 미만인 상태인 제2 축전 레벨; 및 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 80 % 이상 및 100% 이하인 상태인 제3 축전 레벨;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가, 상기 제1 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들에 회생 에너지를 공급하지 않고, 상기 제2 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부에 회생 에너지를 공급하고, 상기 제3 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 엘리베이터 운영 방법은,
복수의 엘리베이터들 및 상기 복수의 엘리베이터들에 의하여 발생하는 회생 에너지를 저장하는 에너지 세이버를 구비한 엘리베이터 운영 시스템에서 수행되는 엘리베이터 운영 방법에 있어서, (a) 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부가 회동하면, 그에 따라 발생하는 회동 에너지를 저장하도록 제어하는 단계; 및 (b) 상기 저장된 회동 에너지량의 저장량에 따라, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 제공하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 회생 에너지의 저장량을 복수의 순차적인 축전 레벨들로 구분하고, 축전 레벨이 높아질수록 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 제공하는 회생 에너지량을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 복수의 순차적인 축전 레벨들은 저장된 회생 에너지가 0 % 이상 및 30% 미만인 상태인 제1 축전 레벨; 저장된 회생 에너지가 30 % 이상 및 80% 미만인 상태인 제2 축전 레벨; 및 저장된 회생 에너지가 80 % 이상 및 100% 이하인 상태인 제3 축전 레벨;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b-1) 단계는 저장된 회생 에너지가 상기 제1 축전 레벨이면, 상기 복수의 엘리베이터들에 회생 에너지를 공급하도록 제어하는 단계; 저장된 회생 에너지가 상기 제2 축전 레벨이면, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부에 회생 에너지를 공급하도록 제어하는 단계; 및 저장된 회생 에너지가 상기 제3 축전 레벨이면, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 공급하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 엘리베이터의 구동에 따라 생성되는 회생 에너지를 에너지 세이버를 이용하여 저장하고 에너지 세이버와 복수의 엘리베이터들 및 배전 시스템을 연동함으로써, 복수의 엘리베이터들 및 배전 시스템의 에너지 효율성을 증대 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엘리베이터 운영 시스템을 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 세이버를 도시하는 회로도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에너지 세이버를 도시하는 회로도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 에너지 세이버를 도시하는 회로도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에너지 세이버를 도시하는 회로도.
도 6은 엘리베이터 운영 시스템에서 수행되는 에너지 세이버 제어 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 7은 본 발명에 따른 에너지 세이버 제어 방법을 설명하는 순서도.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 엘리베이터 운영 시스템을 도시하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엘리베이터 운영 시스템은 컨버터(30), 구동 인버터(40), 전동기(50), 엘리베이터(60), 배전 부하(70) 및 에너지 세이버(100)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 상용 전원(10)에서 제공된 전원은 변압기(20)를 통하여 변전된다.
상기 변압기(20)는 엘리베이터 운영 시스템에 변압된 외부 전원을 제공하고, 여기에서 제공되는 외부 전원은 AC 전압이다.
상기 컨버터(30), 구동 인버터(40) 및 전동기(50)는 엘리베이터(60)를 구동시킨다.
상기 컨버터(30)는 변압기(20)에서 제공된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 구동 인버터(40)에 제공한다.
또한, 상기 컨버터(30)는 단방향 방식으로 회로가 연결되고, 엘리베이터의 회생전력은 전원 측(10)으로 반환되지 않는다.
그리고, 상기 구동 인버터(40)는 직류(DC)의 공급 전압을 교류 전압으로 변환하여 전동기(30)의 구동을 제어한다. 예를 들어, 상기 구동 인버터(40)는 입력단을 통하여 컨버터(30)로부터 제공된 직류 전압을 입력받고, 출력단을 통하여 3상 교류를 전동기(50)로 제공하여 전동기(50)를 제어한다.
상기 전동기(50)는 구동 인버터(40)로부터 제공되는 교류를 이용하여 엘리베이터(60)를 승강시키고, 상기 엘리베이터(60)는 운행 또는 정지를 반복하면서 건물 층을 운행한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엘리베이터 운영 시스템은 복수의 엘리베이터를 포함할 수 있으며, 각 엘리베이터에는 해당 엘리베이터를 구동 및 제어하기 위한 컨버터(30), 구동 인버터(40) 및 전동기(50)가 각각 연결된다.
그리고, 배전 부하(70)는 엘리베이터 운영 시스템이 구비된 건물 내의 부하(건물 설비)를 의미한다. 예를 들어, 배전 부하(70)는 조명설비, 냉난방기, 환풍기 등과 같이 전원을 필요로 하는 건물 내 설비가 될 수 있다.
상기 에너지 세이버(100)는 엘리베이터(60)의 구동 중에 발생하는 회생 에너지를 제공받아 저장하고, 저장된 회생 에너지를 엘리베이터 측 또는 배전 부하(70)에 제공한다.
그리고, 상기 에너지 세이버(100)는 제1 변환부(110), 저장부(120), 제2 변환부(130) 및 제어부(140)를 포함하고, 상기 에너지 세이버(100)는 검출부(150)를 더 포함한다.
상기 제1 변환부(110)는 엘리베이터와 연결되어 회생 에너지를 제공받을 수 있다. 여기에서, 엘리베이터가 복수 개이므로, 제1 변환부(110)는 복수의 엘리베이터들 각각과 1:1로 연결되도록 복수 개로 구성된다.
여기서, 상기 제1 변환부(110)는 구동 인버터(40)로부터 제공되는 직류의 회생 에너지를 기 설정된 값으로 승압 또는 강압하는 DC-DC 컨버터이다.
그리고, 상기 제1 변환부(110)는 구동 인버터(40)와 연결되어, 구동 인버터(40)로부터 제공되는 회생 에너지를 기 설정된 값으로 승압 또는 강압한다.
도 1에 도시된 예에서, 상기 제1 변환부(110)는 구동 인버터(40)의 입력단에 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서, 실시예에 따라, 구동 인버터(40)의 입력단 또는 출력단에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 실시예들에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 후술한다.
상기 저장부(120)는 제1 변환부(110)로부터 제공된 회생 에너지를 저장하고, 상기 제2 변환부(130)는 저장부(120)에 저장된 회생 에너지의 적어도 일부를 배전 부하에 제공한다.
여기서, 상기 제2 변환부(130)는 저장부(120)에 저장된 직류의 회생 에너지를 교류로 변환하는 AC-CD 컨버터이고, 상기 제어부(140)는 에너지 세이버(100)의 타 구성 요소들을 제어한다.
상기 제어부(140)는 저장부(120)에 저장된 회생 에너지의 저장량에 따라, 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부(60) 또는 배전 부하(70)에 회생 에너지를 제공하도록 제어한다.
여기서, 상기 제어부(140)는 저장부(120)에 저장된 회생 에너지의 저장량을 복수의 순차적인 축전 레벨들로 구분하고, 축전 레벨이 높아질수록 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 제공하는 회생 에너지량을 증가시키도록 제어한다.
도 6의 예를 참조하여 설명하면, 복수의 순차적인 축전 레벨들은 제1 내지 제3 축전 레벨이 될 수 있다. 제1 축전 레벨은 저장부(120)에 저장된 회생 에너지가 0 % 이상 및 30% 미만인 상태이다. 제2 축전 레벨은 저장부(120)에 저장된 회생 에너지가 30 % 이상 및 80% 미만인 상태이다. 제3 축전 레벨은 저장부(120)에 저장된 회생 에너지가 80 % 이상 및 100% 이하인 상태이다.
여기서, 상기 제어부(140)는 저장부(120)에 저장된 회생 에너지가, 제1 축전 레벨이면 복수의 엘리베이터들(60)에 회생 에너지를 공급하지 않고, 제2 축전 레벨이면 복수의 엘리베이터들(60) 중 적어도 일부에만 회생 에너지를 공급하고, 제3 축전 레벨이면 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부(60) 또는 배전 부하(70)에 회생 에너지를 공급하도록 제어한다.
상기 저장부(120)에 저장된 에너지가 30% 미만인 경우에는 회생 에너지를 소모하지 않고 축전만 하도록 할 수 있고,(제1 축전 레벨). 이러한 경우, 엘리베이터(60)는 상용 전원(10)만을 이용하여 구동된다.
그리고, 상기 저장부(120)에 저장된 에너지가 비교적 충분한 경우(제2 축전 레벨), 엘리베이터(60)는 회생 에너지를 더 이용하여 구동되고, 이러한 경우, 엘리베이터(60)는 회생 에너지를 주로(50% 이상)으로 사용하고, 부족한 부분을 상용 전원(10)으로부터 제공받아 구동된다.
상기 저장부(120)에 저장된 에너지가 매우 많은 경우(제3 축전 레벨), 에너지 세이버(100)의 회생 에너지를 주로(50%) 사용한다. 예를 들어, 에너지 세이버(100)는 엘리베이터(60) 또는 배전 부하(70)에 필요한 에너지를 제공할 수 있고, 엘리베이터(60) 또는 배전 부하(70)에서 부족한 에너지를 상용전원(10)으로부터 제공받도록 한다.
상술한 예에서, 상기 제어부(140)는 에너지 세이버(100)의 제어부로서 설명하였으나, 실시예에 따라 제어부(140)는 엘리베이터 운영 시스템 전체를 제어하는 기능을 수행한다.
상기 검출부(150)는 복수의 엘리베이터(60)로부터 복수의 제1 변환부(110)에 제공되는 회생 에너지를 검출한다.
여기서, 상기 검출부(150)는 제1 변환부(110)와 엘리베이터 측에 연결된 도선에 대하여, 전압 또는 전류를 검출한다. 따라서, 상기 검출부(150)는 전압 검출기 또는 전류 검출기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(140)는 저장부(120)에 저장된 회생 에너지의 현재량(정량)에 검출부(150)에 의하여 검출되는 회생 에너지의 공급 현황을 반영하여, 엘리베이터 측 또는 배전 부하(70)에 제공할 에너지 량을 결정한다. 예를 들어, 현재 저장부(120)의 75%가 축전되어 있는 상태이고, 복수의 제1 변환부(110)측에 일정 시간 이상 전압 또는 전류가 검출되고 있으면, 장래적으로 축전될 회생 에너지는 점점 많아질 것이므로 이를 반영하여 회생 에너지를 배분한다. 예컨대, 제어부(140)는 현재 저장된 회생 에너지량과 검출된 공급량을 가산하여 축전 레벨을 결정한다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 에너지 세이버의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 이하에서 설명할 에너지 세이버의 다양한 실시예는 제1 변환부(110)와 저장부(120)의 구성을 중심으로 설명한다. 즉, 제2 변환부(130) 또는 제어부(140)는 도 2 내지 도 5에서는 생략하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘리베이터 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 엘리베이터 구동 장치는 컨버터(30), 구동 인버터(40), 전동기(50) 및 에너지 세이버(100)를 포함한다. 여기서, 엘리베이터 구동 장치는 제1 필터링부(160)를 더 포함한다.
상기 컨버터(30)는 본 엘리베이터 구동 장치의 전원을 제공하는 소자이다. 여기서, 컨버터(30)는 외부로부터 제공된 직류의 공급 전원을 엘리베이터 구동 장치로 제공한다.
상기 구동 인버터(40)는 직류의 공급 전원을 교류 전원으로 변환하여 전동기(50)의 구동을 제어한다. 예를 들어, 상기 구동 인버터(40)는 입력단을 통하여 컨버터(30)로부터 제공된 직류 전원을 입력받고, 출력단을 통하여 3상 교류를 전동기(50)로 제공한다.
상기 전동기(30)는 구동 인버터(40)의 제어에 따라 구동되고, 상기 에너지 세이버(100)는 구동 인버터(40) 또는 전동기(50)사이에서 회생 시 발생되는 전력(회생 에너지)을 효율적으로 처리할 수 있다. 도 2의 실시예에서, 에너지 세이버(100)는 구동 인버터(40)로부터 제공된 회생 에너지를 세이빙한다. 즉, 도 2에 도시된 예에서, 에너지 세이버(100)는 구동 인버터(40)의 입력단과 병렬 연결되어, 회생 시 구동 인버터(40)로부터 제공되는 회생 전류를 세이빙한다.
여기서, 상기 에너지 세이버(100)는 제1 변환부(110) 및 저장부(120)를 포함한다. 상기 제1 변환부(110)는 회생 에너지 또는 교류 전원을 기 설정된 값으로 강압 또는 승압하고, 상기 저장부(120)는 제1 변환부(110) 또는 구동 인버터(120)로부터 제공된 회생 에너지를 저장한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 에너지 세이버(100)는 전기를 공급하는 경로인 전원으로부터 컨버터(30)와 구동 인버터(40)의 입력단에 병렬 연결된다. 따라서, 엘리베이터 회생 시에 전동기(30)에서 발생되는 회생 전압은 구동 인버터(40)를 거쳐 제1 변환부(110)를 통해 변환되어 저장부(120)로 충전되고, 엘리베이터 견인을 위하여 전동기(10)가 작동될 때, 저장부(120)의 충전 전원(즉, 충전된 회생 전압)을 제공한다.
이러한 실시예는 상기 구동 인버터(40)의 전압과 에너지 세이버(100) 앞 단에 배치하는 전압 강압 또는 승압용 제1 변환부(110)의 전압이 유사한 범위에 있는 경우 매우 유용하다. 예를 들어, 컨버터(30)에서 공급되는 전원이 직류 380V 수전인 경우, 구동 인버터(40)와, 에너지 세이버(100)의 제1 변환부(110)인 제어용 초퍼(Chopper)를 함께 전압 380V로 설계할 수 있다.
여기에서, 상기 에너지 세이버(100)의 저장부(120)는 전원을 저장할 수 있는 매체로서, 통상의 배터리, 슈퍼 캐패시터, 플라이휠, SMES 등 다양한 축전 소자로 구성된다.
여기서, 엘리베이터 구동 장치는 제1 필터링부(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 필터링부(160)는 직류의 공급 전원을 평활화하고 안정화시킨다.
그리고, 상기 제1 필터링부(160)는 컨버터(30)의 출력단에 연결되어 직류의 공급 전원을 평활화하는 필터 리액터(161) 및 필터 리액터(161)에 병렬 연결되어 평활화된 공급 전원을 안정화시키는 필터 콘덴서(162)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘리베이터 구동 장치를 도시하는 회로도이다. 도 3에 도시된 실시예는, 구동 인버터(40)의 입력단에 에너지 세이버(100)를 연결하되, 에너지 세이버(100)를 구성하는 제1 변환부(110)는 구동 인버터(40)의 입력단에 직렬 연결되고, 저장부(120)는 구동 인버터(40)와 병렬로 연결되는 실시예이다.
도 2를 참조하여 더 상세히 설명하면, 에너지 세이버(100)는 제1 변환부(110) 및 저장부(120)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 변환부(110)는 일단이 구동 인버터(40)의 입력단에 직렬 연결된다. 따라서, 상기 제1 변환부(110)는 컨버터(30)로부터 제공되는 교류 전원을 기 설정된 값으로 변환하여 구동 인버터(40)에 제공한다.
상기 저장부(120)는 제1 변환부(110)의 타단 및 구동 인버터(40)의 입력단에 병렬 연결된다. 따라서, 상기 저장부(120)는 구동 인버터(40)로부터 제공된 회생 에너지를 저장한다.
그리고, 엘리베이터 구동 장치는 제2 필터링부(170)를 더 포함한다. 상기 제2 필터링부(170)는 제1 변환부(110)와 구동 인버터(40)의 사이에 연결되어, 직류전압의 안정화를 수행하는 필터 콘덴서(172)를 포함한다.
여기서, 상기 제2 필터링부(170)의 출력단 및 구동 인버터(40)와 병렬로 에너지 세이버(100)의 저장부(120)가 연결되고, 회생이 발생하는 경우, 전동기(30)에서 발생되는 회생 전압은 저장부(120)에 저장된다. 또한, 상기 전동기(30)가 구동되는 경우, 저장부(120)에 저장된 전력을 구동 인버터(40)로 다시 제공한다.
도 2에 도시된 실시예는, 상기 컨버터(30)를 통해 공급되는 수전 전압(공급전압)과 구동 인버터(40)의 구동 전압에 차이가 있는 경우에도 적용할 수 있는 실시예이다. 즉, 에너지 세이버(100)의 저장매체인 저장부(120)와 구동 인버터(40)의 단자가 직접 병렬 접속되어, 저장된 회생 전력이 구동 인버터(40)로 직접 제공된다. 여기에서, 저장매체인 저장부(120)와 구동 인버터(40)의 전력 충/방전량은 변환부(120)의 후단에서 직접 또는 간접적으로 제어된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엘리베이터 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 4에 도시된 실시예는, 컨버터(30)의 후단과 구동 인버터(40)의 입력단의 사이에 에너지 세이버(100)를 직렬로 삽입하는 실시예이다. 즉, 컨버터(30)를 통해 공급받은 전원은, 에너지 세이버(100)를 거쳐 변환된 상태로서 구동 인버터(40)를 거쳐 전동기(30)를 구동 제어한다.
도 4를 참조하여 더 상세히 설명하면, 에너지 세이버(100)는 제1 변환부(110) 및 저장부(120)를 포함하고 있다.
상기 제1 변환부(110)는 구동 인버터(40)의 입력단에 직렬 연결된다. 상기 제1 변환부(110)는 컨버터(30) 또는 제1 필터링부(160)를 거친 전원을 기 설정된 수치로 강압 또는 승압하여 구동 인버터(40)로 제공한다.
상기 저장부(120)는 구동 인버터(40)의 입력단에 직렬 연결되어, 구동 인버터(40)로부터 제공된 회생 에너지를 저장한다.
즉, 도 4에 도시된 실시예는, 에너지 세이버(100)에 의해 전원 전압보다 구동 인버터(40)의 입력전압을 상승시킨다. 따라서, 본 실시예는, 회생 에너지를 증대시킬 수 있으므로, 에너지 절약과 역행시 고속영역에서의 구동력 증대를 통한 고가속(高加速)을 실현할 수 있다.
여기서, 엘리베이터 구동 장치는 직류 전압을 안정화 시키기 위한 제3 필터링부(180)를 더 포함한다. 상기 제3 필터링부(180)는 필터 리엑터(181) 및 필터 콘텐서(182)를 포함하고, 상기 필터 리엑터(81)는 직류전류 리플을 평활화한다. 상기 필터 콘텐서(82)는 필터리액터(81)에 접속되어 직류전압의 안정화를 수행한다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 엘리베이터 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 5에 도시된 실시예는, 구동 인버터(40)의 출력 측인 3상 교류 측과 전동기(30)의 사이에 에너지 세이버(100)를 병렬로 연결하는 실시예이다. 즉, 회동 시, 전동기의 회동 전압은 직접 에너지 세이버(100)를 통하여 축전된다.
도 5를 참조하여 더 상세히 설명하면, 에너지 세이버(100)는 제1 변환부(110) 및 저장부(120)를 포함한다.
상기 제1 변환부(110)는 구동 인버터(40)의 출력단 및 전동기의 입력단(30)의 3상에 병렬 연결된다. 상기 제1 변환부(110)는 전동기(30)로부터 제공되는 교류의 회생 에너지를 기 설정된 값으로 강압 또는 승압한다.
상기 저장부(120)는 제1 변환부(110)에 의하여 변환된 회생 에너지를 저장한다.
도 5에 도시된 실시예는 교류 전동기의 전력을 증대할 수 있다. 예를 들어, 컨버터(30)으로 되돌아가지 않는 전력은 에너지 세이버(100)를 통해 흡수된다. 따라서, 역행 시에 에너지 세이버(100)에서 제공되는 전압은 구동 인버터(40)에서 제공되는 전압과 동일주파수 및 위상을 가질 수 있으므로, 교류 전동기의 전력을 증대시킨다. 따라서, 에너지 절약 뿐만 아니라, 고속영역에서의 회생 제동을 증대시킬 수 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 세이버 제어 방법을 설명한다. 이하에서 설명할, 에너지 세이버 제어 방법은 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 엘리베이터 운영 시스템에서 수행되므로, 상술한 설명과 중복되는 설명은 이하에서는 생략한다.
도 7을 참조하면, 엘리베이터 운영 시스템은 복수의 엘리베이터들(60) 중 적어도 일부가 회동하면(S710, 예), 그에 따라 발생하는 회동 에너지를 저장한다(S720).
엘리베이터 운영 시스템은 저장된 회동 에너지량의 저장량을 확인하고(S730), 저장된 회동 에너지량의 저장량에 따라 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 배전 부하에 회생 에너지를 제공한다(S740).
단계 S730 내지 S740에 대한 실시예에서, 엘리베이터 운영 시스템은 회생 에너지의 저장량을 복수의 순차적인 축전 레벨들로 구분하고, 축전 레벨이 높아질수록 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부(60) 또는 배전 부하(70)에 제공하는 회생 에너지량을 증가시킨다.
여기에서, 복수의 순차적인 축전 레벨들은, 저장된 회생 에너지가 0 % 이상 및 30% 미만인 상태인 제1 축전 레벨, 저장된 회생 에너지가 30 % 이상 및 80% 미만인 상태인 제2 축전 레벨 및 저장된 회생 에너지가 80 % 이상 및 100% 이하인 상태인 제3 축전 레벨을 포함한다.
단계 S730 내지 S740에 대한 일 실시예에서, 엘리베이터 운영 시스템은 저장된 회생 에너지가 제1 축전 레벨이면 복수의 엘리베이터들에 회생 에너지를 공급하고, 회생 에너지가 제2 축전 레벨이면 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부에 회생 에너지를 공급하고, 저장된 회생 에너지가 제3 축전 레벨이면 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부(60) 또는 배전 부하(70)에 회생 에너지를 공급한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 상용 전원 20: 변압기
30: 컨버터 40: 구동 인버터
50: 전동기 60: 엘리베이터
70: 배전 부하 100: 에너지 세이버
110: 제1 변환부 120: 저장부
130: 제2 변환부 140: 제어부
150: 검출부 160: 제1 필터링부
161: 필터 리액터 162: 필터 콘덴서
170: 제2 필터링부 180: 제3 필터링부
181: 필터 리액터 182: 필터 콘덴서

Claims (12)

  1. 복수의 엘리베이터들로부터 회생 에너지를 제공받아 저장하는 에너지 세이버에 있어서,
    상기 복수의 엘리베이터들 각각과 1:1로 연결되어 회생 에너지를 제공받아 기 설정된 값으로 승압 또는 감압하는 복수의 제1 변환부와;
    상기 제1 변환부로부터 제공된 회생 에너지를 저장하는 저장부와;
    상기 저장부에 저장된 회생 에너지의 적어도 일부를 배전 부하에 제공하는 제2 변환부와;
    상기 회생 에너지의 저장량에 따라, 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지고,
    상기 회생 에너지의 저장량을 복수의 순차적인 축전 레벨들로 구분하되,
    상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 0 % 이상 및 30% 미만인 상태인 제1 축전 레벨과; 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 30 % 이상 및 80% 미만인 상태인 제2 축전 레벨과; 상기 저장부에 저장된 회생 에너지가 80 % 이상 및 100% 이하인 상태인 제3 축전 레벨;을 포함하며,
    상기 저장부에 저장된 회생 에너지가, 상기 제1 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들에 회생 에너지를 공급하지 않고, 상기 제2 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부에 회생 에너지를 공급하고, 상기 제3 축전 레벨이면 상기 복수의 엘리베이터들 중 적어도 일부 또는 상기 배전 부하에 회생 에너지를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 세이버.
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