KR101518162B1

KR101518162B1 - 엘리베이터의 제어 장치

Info

Publication number: KR101518162B1
Application number: KR1020137031168A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 가리야
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2015-05-06
Also published as: CN103608278B; CN103608278A; EP2719650B1; EP2719650A4; EP2719650A1; WO2012172590A1; JP5569650B2; JPWO2012172590A1; KR20140009524A

Abstract

제1 개폐기(13)를 통하여 접속된 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터(7)와, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 엘리베이터 칸(5)을 승강하는 전동기(2)를 구동하는 인버터(8)와, 입력 전압의 전압 조정이 가능하고, 컨버터(7)의 출력에 제2 개폐기(19)를 통하여 접속됨과 아울러, 전력을 모으는 전력 축적기(10)와, 컨버터(7)의 출력에 제3 개폐기(20)를 통하여 마련된 축전지(11)와, 교류 전원(1)의 정전 검출 신호에 기초하여 제1 개폐기(13) 및 제2 개폐기(19)를 차단하고, 제3 개폐기(20)를 투입하여 축전지(11)를 접속한 후, 전력 축적기(10)의 입력 전압을 축전지(11)의 단자 전압으로서 상정되는 일정 전압치로 하고 나서, 제2 개폐기(19)를 투입하는 운전 제어부(12)를 구비하였다.

Description

엘리베이터의 제어 장치{ELEVATOR CONTROL DEVICE}

본 발명은 엘리베이터의 제어 장치에 관한 것이다.

종래의 충전에 의한 에너지 절약 효과를 해치지 않고, 저용량으로 염가인 2차 전지를 이용한 에너지 절약 효과를 가지는 엘리베이터의 제어 장치가 하기 특허 문헌과 같이 제안되어 있다.

이러한 엘리베이터의 제어 장치는 교류 전원의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 직류 모선(母線)에 출력하는 컨버터와, 직류 모선으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동기를 구동하는 인버터와, 인버터를 제어하는 컨트롤러와, 직류 모선으로부터 전동기를 구동하는 전력을 모아 두는 전력 축적 수단과, 정전시에 엘리베이터 칸의 운전 제어를 행하는 제어 수단을 구비하고 있다.

전력 축적 수단은 엘리베이터 칸의 회생(回生) 운전시 등에는 직류 모선으로부터 직류 전력을 축적하고, 엘리베이터 칸의 역행(力行) 운전시나 정전시에는 축적된 직류 전력에 의해 인버터를 통하여 전동기를 구동할 수 있다.

여기서, 엘리베이터가 어떠한 이상시에는 전동기를 긴급 정지시키기 위해, 제1 개폐 수단을 통하여 교류 전원과 컨버터를 접속하고, 제2 개폐 수단을 통하여 직류 모선에 전력 축적 수단을 접속하고 있고, 제어 수단은 긴급 정지 신호에 의해 제1 및 제2 개폐 수단을 개방하도록 형성되어 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개 2002-145543호 공보

정전시에는, 전력 축적 수단으로부터 직류 모선에 전력을 공급할 수 있기 때문에, 제1 및 제2 개폐 수단은 차단하지 않게 하고 있다. 그렇지만, 전력 축적 수단으로부터 전력을 공급할 수 없는 충전 모드에서 정전이 발생했을 경우, 인버터를 직류 모선과 분리시킬 필요가 있어, 제1 및 제2 개폐 수단을 차단한다. 이것은, 미리 정한 시간을 연속하여 전력 축적 수단을 충전하지 않으면 안 되어, 충전 모드의 실행을 정지하지 않게 하고 있기 때문이다.

제2 개폐 수단을 차단한 후, 직류 모선 전압이 부정(不定)으로 된 상태에서 제2 개폐 수단을 재투입하면, 직류 모선 전압과 전력 축적 수단의 전위차에 의한 돌입(突入) 전류가 커지기 때문에 제2 개폐 수단을 재투입하기 어렵다고 하는 과제가 있었다.

본 발명에 의하면, 정전시에 제1 및 제2 개폐 수단이 차단된 후, 돌입 전류를 억제하고 제2 개폐 수단을 재투입하여 전력 축적 수단의 전력을 이용해 전동기를 운전할 수 있는 엘리베이터의 제어 장치를 제공하는 것이다.

제1 발명에 따른 엘리베이터의 제어 장치는 개폐 가능한 제1 개폐 수단을 통하여 접속된 교류 전원으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터와, 그 전류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 엘리베이터 칸을 승강하는 전동기를 구동하는 인버터와, 입력 전압의 전압 조정이 가능하고, 상기 컨버터의 출력에 개폐 가능한 제2 개폐 수단을 통하여 접속됨과 아울러, 전력을 모으는 전력 축적 수단과, 상기 컨버터의 출력에 개폐 가능한 제3 개폐 수단을 통하여 마련된 축전지와, 상기 교류 전원의 정전 검출 신호에 기초하여 상기 제1 및 상기 제2 개폐 수단을 차단하고, 상기 제3 개폐 수단을 투입(投入)하여 상기 축전지를 접속한 후, 상기 전력 축적 수단의 상기 입력 전압을 상기 축전지의 단자 전압으로서 상정되는 일정 전압치로 하고 나서, 상기 제2 개폐 수단을 투입하는 제어 수단을 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 제어 수단은 교류 전원의 정전 검출 신호에 기초하여 제1 및 제2 개폐 수단을 차단하고, 제3 개폐 수단을 투입하여 축전지를 컨버터의 출력에 접속한 후, 전력 축적 수단의 입력 전압을 축전지의 단자 전압, 즉 컨버터의 출력단 전압으로서 상정되는 일정 전압치로 하고 나서, 제2 개폐 수단을 투입한다.

이것에 의해, 전력 축적 수단의 입력 전압을 컨버터의 출력 전압치 근방으로 하고 나서, 제2 개폐 수단을 재투입하므로, 전력 축적 수단으로부터 컨버터의 출력측에 흐르는 돌입 전류를 억제할 수 있다. 그러므로, 제2 개폐 수단을 재투입하는 것에 의해, 전력 축적 수단의 전력을 이용해 엘리베이터 칸을 운전할 수 있다.

제2 발명에 따른 엘리베이터의 제어 장치에 있어서의 일정 전압치는, 축전지에 의해 인버터를 이용하여 전동기를 구동한 직후에 있어서의 축전지의 단자 전압치인 것이 바람직하다.

이와 같은 일정 전압치이면, 축전지로부터 전동기를 구동한 직후이기 때문에, 축전지의 전압이 비교적 안정될 수 있으므로, 상정한 일정 전압치와 현실의 전압치의 괴리(乖離)를 작게 할 수 있다. 따라서 제2 개폐 수단의 투입시의 돌입 전류량을 보다 억제할 수 있다.

또한, 전동기의 구동하고 있는 상태가 전류 검출 수단에 의해 회생 운전인지 역행 운전인지를 검지하고, 이 검지에 기초하여 축전지의 상정한 일정 전압치를 바꾸는 것이 보다 바람직하다. 즉, 전동기 구동 전보다도, 축전지의 공급 전압은 역행 운전에 의해 약간 저하하고, 회생 운전에 의해 약간 상승할 수 있기 때문에, 이것에 기초하여 일정 전압치를 바꿈으로써, 더욱 더 제2 개폐 수단의 투입시의 돌입 전류량을 억제할 수 있다.

제3 발명에 따른 엘리베이터의 제어 장치에 있어서의 일정 전압치는, 축전지를 이용해 인버터에 의해 전동기에 회전 자계를 평균치로 발생시키지 않는 전류를 통전시킨 후에 차단했을 때의 전압치로 하는 것이 바람직하다.

이 제어 수단에 의하면, 축전지의 소비 전력을 억제하면서, 단시간에 축전지의 전압이 비교적 안정될 수 있으므로, 일정 전압치와 현실의 전압치의 괴리를 작게 할 수 있다.

본 발명의 엘리베이터의 제어 장치에 의하면, 정전시에 제1 및 제2 개폐 수단이 차단된 후, 돌입 전류를 억제하여 제2 개폐 수단을 재투입하여 전력 축적 수단의 전력을 이용해 전동기를 운전할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 엘리베이터의 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 엘리베이터의 제어 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.

실시 형태 1.

본 발명의 일 실시 형태를 도 1에 의해서 설명한다. 도 1에 있어서, 엘리베이터는 전동기(2)와, 전동기(2)의 회전축에 접속된 권상기(3)와, 권상기(3)에 감긴 로프(4)와, 이 로프(4)의 일단에 매달린 엘리베이터 칸(5) 및 타단에 매달린 균형추(6)를 구비하고, 전동기(2)의 회전에 의해 엘리베이터 칸(5) 및 균형추(6)가 승강된다.

엘리베이터의 제어 장치는, 교류 전원(1)을 직류 전력으로 변환하는 다이오드 등으로 형성된 컨버터(7)와, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동기(2)를 구동하는 인버터(8)와, 인버터(8)를 제어하는 컨트롤러(9)와, 전동기(2)의 구동용 전력을 모음과 아울러 방출하는 전력 축적 수단으로서의 전력 축적기(10)와, 정전시에 보조 전원으로서 이용하는 축전지(11)와, 엘리베이터 칸(5)의 운전 제어를 행하는 제어 수단으로서의 운전 제어부(12)를 구비하고 있다.

컨버터(7)는 교류 전원(1)을 제1 개폐 수단으로서의 제1 개폐기(13)를 통하여 공급받음과 아울러, 그 출력을 직류 전력으로서 직류 모선(14)에 출력한다. 이 직류 모선(14)에는 직류 전력의 리플 성분을 평활하는 콘덴서(15)가 접속되어 있다.

인버터(8)는 트랜지스터나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 형성되고, 직류 모선(14)의 직류 전력을 가변 전압 가변 주파수의 교류 전력으로 변환하여 전동기(2)를 구동하고, 그 출력측에는 전동기(2)가 역행 운전인지 회생 운전인지를 전류의 흐름 방향으로 판단하기 위한 전류 검출기(16)가 구비되어 있다.

컨트롤러(9)는 엘리베이터 전체의 관리·제어를 행하는 것으로서, 엘리베이터 칸(5)의 기동·정지 지령과 함께, 엘리베이터 칸(5)의 위치·속도 지령을 작성하여, 인버터(8)로 지령 신호를 출력한다.

전력 축적기(10)는 2차 전지로서 납 축전지나 니켈 수소 축전지를 이용한 축전부(17)와, 축전부(17)의 충방전 전력을 제어함과 아울러, 충방전시의 전압 조정을 행하는 DC-DC 컨버터 등으로 형성된 충방전 제어부(18)를 구비하고, 제2 개폐 수단으로서의 제2 개폐기(19)를 통하여 직류 모선(14)에 접속되어 있다.

축전지(11)는 정전시에 적어도 1층 만큼의 엘리베이터 칸(5)의 승강을 가능하게 하는 축전량을 가진 보조 전원으로, 제3 개폐 수단으로서의 제3 개폐기(20)를 통하여 직류 모선(14)에 접속되어 있고, 제3 개폐기(20)의 닫힘 성립(閉成)에 의해 인버터(8)의 입력 전압이 축전지(11)의 공급 전압과 동일해지도록 형성되어 있다.

운전 제어부(12)는 제1 개폐기(13)의 입력측에 마련된 전압 검출기(21)에 의해, 교류 전원(1)의 정전을 검지하여 정전 검지 신호를 수신하고, 컨트롤러(9)와 신호를 송수(送受)함과 아울러, 제1 개폐기(13), 제2 개폐기(19), 제3 개폐기(20)를 온·오프 신호에 의해 개폐 제어하고, 충방전 제어부(18)를 제어하도록 접속되어 있다.

상기와 같이 구성된 엘리베이터의 제어 장치의 동작을 도 1 및 도 2에 의해서 설명한다.

＜교류 전원(1)의 정상시＞

교류 전원(1)을 전동기(2)에 공급하기 위해 제1 개폐기(13)를 투입하면, 충방전 제어부(18)는 전압 Vb를 교류 전원(1)의 전압치로부터 고유하게 정해지는 직류 모선(14)의 전압 Va와 동일한 값으로 설정한다. 이 후, 운전 제어부(12)는 제2 개폐기(19)를 투입해 전력 축적기(10)를 직류 모선(14)에 접속하여 전력 축적기(10)를 충방전 가능한 상태로 한다. 엘리베이터 칸(5)의 운전을 개시하면, 전력 축적기(10)로의 충전시나 전동기(2)의 회생 운전시에는 직류 모선(14)으로부터 전력 축적기(10)로 전력을 축적하고, 전동기(2)의 역행 운전시에는 전력 축적기(10)로부터 직류 모선(14)으로 전력을 공급한다. 이와 같이, 본 엘리베이터는 전력 축적기(10)를 사용하여 회생 운전시의 에너지를 역행 운전시의 에너지로 유효 활용하여, 소비 전력을 억제하도록 하고 있다.

＜교류 전원(1)의 정전시＞

운전 제어부(12)는 전압 검출기(21)로부터의 정전 검지 신호의 유무에 의해 교류 전원(1)의 정전을 검출했는지 여부를 판정하여(스텝 S101), 정전을 검출하였으면, 전력 축적기(10)가 충전 모드인지 여부를 판정한다(스텝 S103). 충전 모드가 아닌 경우에는, 운전 제어부(12)는 제1 개폐기(13) 및 제2 개폐기(19)의 투입을 유지한 채로 전력 축적기(10)의 전력을 이용하여 엘리베이터 칸을 계속 운전한다(이하, 정전시 운전이라 함)(스텝 S121).

한편, 스텝 S103에 있어서, 전력 축적기(10)가 충전 모드였을 경우에는, 운전 제어부(12)는 제1 개폐기(13) 및 제2 개폐기(19)를 차단하고(스텝 S105), 그 후, 제3 개폐기(20)를 투입한다(스텝 S107).

운전 제어부(12)는 엘리베이터 칸(5)이 층 사이에 정지하고 있는지 여부를 엘리베이터 칸(5)이 도어 존인지 여부에 의해 판정하고(스텝 S109), 엘리베이터 칸(5)이 층 사이에 정지하고 있는 경우에는, 운전 제어부(12)는 축전지(11)로부터의 전력에 의해 인버터(8)를 통하여 전동기(2)를 구동해 엘리베이터 칸(5)을 가장 가까운 층으로 주행시키면서(스텝 S111), 전류 검출기(16)가 검지하는 인버터(8)와 전동기(2)에 흐르는 전류의 방향에 의해, 전동기(2)가 역행 운전인지 회생 운전인지를 검출하면서 엘리베이터 칸(5)을 가장 가까운 층으로 도착시켜 정지시킨다(스텝 S113).

스텝 S113에 있어서, 전동기(2)가 역행 운전이었을 경우에는, 운전 제어부(12)는 축전지(11)의 단자 전압치, 즉 컨버터(7)의 출력 전압치가 역행 운전 후의 상정한 제1 일정 전압치 Vcr로 되어 있는 것으로 간주하고, 충방전 제어부(18)의 전압 Vb를 상기 일정 전압치 Vcr로 설정하여 충방전 제어부(18)를 제어해 전력 축적기(10)의 발생 전압치를 Vcr로 한다.

전동기(2)가 회생 운전이었을 경우에는, 운전 제어부(12)는 회생 운전 후의 상정한 제2 일정 전압치 Vcc로 되어 있는 것으로 간주하고, 충방전 제어부(18)의 전압 Vb를 상기 상정 전압 Vcc로 설정하여 전력 축적기(10)의 발생 전압치를 Vcc로 한다(스텝 S115). 또한, Vcc＞Vcr로 된다.

운전 제어부(12)는 제1 개폐기(13) 및 제2 개폐기(19)를 투입 후, 제3 개폐기(20)를 차단하여 축전지(11)를 직류 모선(14)으로부터 분리시킨다(스텝 S117). 이것에 의해, 상정한 일정 전압치와 실제의 전압치의 전위차에 의해서, 전력 축적기(10)와 직류 모선(14)의 사이에 약간의 돌입 전류가 흐른다. 운전 제어부(12)는 제1 개폐기(13) 및 제2 개폐기(19)의 투입을 유지한 채로 전력 축적기(10)의 전력을 이용하여 엘리베이터 칸(5)을 운전한다(스텝 S121).

한편, 스텝 S109에 있어서, 엘리베이터 칸(5)이 도어 존 내에 정지하고 있는 경우, 전동기(2)를 회전할 필요가 없기 때문에, 운전 제어부(12)는 인버터(8)로부터 전동기(2)가 회전하지 않는 전류를 흘린다(스텝 S119). 예를 들면, 회전하지 않는 전류로서는 전동기(2)의 브레이크(도시하지 않음)를 구속(拘束) 상태에서, 전동기(2)의 정전(正轉), 역전(逆轉)의 방향으로 몇 초 정도 교대로 전류를 흘리는 것을 들 수 있다.

운전 제어부(12)는 스텝 S119에 있어서 축전지(11)로부터 전동기(2)에 흘린 후의 축전지(11)의 예측한 제3 일정 전압치 Vcs가 발생하도록 전력 축적기(10)의 충방전 제어부(18)를 제어하고(스텝 S115), 제1 개폐기(13) 및 제2 개폐기(19)를 투입 후, 제3 개폐기(20)를 차단한다(스텝 S117). 그 후, 정전시 운전으로 이행한다(스텝 S121). 또한, 제3 일정 전압치 Vcs는 제1 일정 전압치 Vcr와 대략 동일하다.

본 실시 형태에 의한 엘리베이터의 제어 장치는 개폐 가능한 제1 개폐기(13)를 통하여 접속된 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터(7)와, 그 전류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 엘리베이터 칸(5)을 승강하는 전동기(2)를 구동하는 인버터(8)와, 입력 전압의 전압 조정이 가능하고, 컨버터(7)의 출력에 개폐 가능한 제2 개폐기(19)를 통하여 접속됨과 아울러, 전력을 모으는 전력 축적기(10)와, 컨버터(7)의 출력에 개폐 가능한 제3 개폐기(20)를 통하여 마련된 축전지(11)와, 교류 전원(1)의 정전 검출 신호에 기초하여 제1 및 제2 개폐기(13, 19)를 차단하고, 제3 개폐기(20)를 투입하여 축전지(11)를 접속한 후, 전력 축적기(10)의 입력 전압을 축전지(11)의 단자 전압으로서 상정되는 일정 전압치로 하고 나서, 제2 개폐기(19)를 투입하는 운전 제어부(12)를 구비한 것이다.

이와 같은 제어 장치에 의하면, 운전 제어부(12)는 교류 전원(1)의 정전 검출 신호에 기초하여 제1 및 제2 개폐기(13, 19)를 차단하고, 제3 개폐기(20)를 투입하여 축전지(11)를 컨버터(7)의 출력에 접속한 후, 전력 축적기(10)의 입력 전압을 축전지(11)의 단자 전압, 즉, 컨버터(7)의 출력단 전압으로서 상정되는 일정 전압치로 하고 나서, 제2 개폐기(19)를 투입한다.

이것에 의해, 전력 축적기(10)의 입력 전압을 컨버터(7)의 출력단 전압치 근방으로 하고 나서, 제2 개폐기(19)를 재투입함으로써, 전력 축적기(10)로부터 컨버터(7)의 출력측에 흐르는 돌입 전류를 억제할 수 있다. 그러므로, 제2 개폐기(19)를 재투입하는 것에 의해, 전력 축적기의 전력을 이용하여 엘리베이터 칸(5)을 운전할 수 있다.

상기한 것처럼 엘리베이터의 제어 장치에 있어서의 일정 전압치는, 축전지(11)에 의해 인버터(8)를 이용하여 전동기(2)를 구동한 직후에 있어서의 축전지(11)의 단자 전압치인 것이 바람직하다.

이와 같은 일정 전압치이면, 축전지(11)로부터 전동기(2)를 구동한 직후이기 때문에, 축전지(11)의 전압이 비교적 안정될 수 있으므로, 상정한 일정 전압치와 현실의 전압치의 괴리를 작게 할 수 있다. 따라서 제2 개폐기(19)의 투입시의 돌입 전류량을 보다 억제할 수 있다.

또한, 전동기(2)의 구동하고 있는 상태가 전류 검출기(16)에 의해 회생 운전인지 역행 운전인지를 검지하고, 이 검지에 기초하여 축전지(11)의 상정한 일정 전압치를 바꾸는 것이 보다 바람직하다. 즉, 전동기(2)의 구동 전보다도, 축전지(11)의 공급 전압은 역행 운전에 의해 약간 저하하고, 회생 운전에 의해 약간 상승할 수 있기 때문에, 이것에 기초하여 일정 전압치를 바꿈으로써, 더욱 더 제2 개폐기(19)의 투입시의 돌입 전류량을 억제할 수 있다.

상기한 것처럼 엘리베이터의 제어 장치에 있어서의 일정 전압치는, 축전지(11)를 이용하여 인버터(8)에 의해 전동기(2)에 회전 자계를 평균치로 발생시키지 않는 전류를 통전시킨 후에 차단했을 때의 전압치로 하는 것이 바람직하다.

이 제어 장치에 의하면, 축전지(11)의 소비 전력을 억제하면서, 단시간에 축전지(11)의 전압이 비교적 안정될 수 있으므로, 일정 전압치와 현실의 전압치의 괴리를 작게 할 수 있다.

1: 교류 전원
2: 전동기
5: 엘리베이터 칸
7: 컨버터
8: 인버터
10: 전력 축적기
11: 축전지
12: 운전 제어부
13: 제1 개폐기
14: 직류 모선
18: 충방전 제어부
19: 제2 개폐기
20: 제3 개폐기

Claims

개폐 가능한 제1 개폐 수단을 통하여 접속된 교류 전원으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터와,
그 전류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 엘리베이터 칸을 승강하는 전동기를 구동하는 인버터와,
입력 전압의 전압 조정이 가능하고, 상기 컨버터의 출력에 개폐 가능한 제2 개폐 수단을 통하여 접속됨과 아울러, 전력을 모으는 전력 축적 수단과,
상기 컨버터의 출력에 개폐 가능한 제3 개폐 수단을 통하여 마련된 축전지와,
상기 교류 전원의 정전 검출 신호에 기초하여 상기 제1 및 상기 제2 개폐 수단을 차단하고, 상기 제3 개폐 수단을 투입(投入)하여 상기 축전지를 접속한 후,
상기 전력 축적 수단의 상기 입력 전압을 상기 축전지의 단자 전압으로서 상정되는 일정 전압치로 하고 나서, 상기 제2 개폐 수단을 투입하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 일정 전압치는, 상기 축전지에 의해 상기 인버터를 이용하여 상기 전동기를 구동한 직후에 있어서의 상기 축전지의 단자 전압치인 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 일정 전압치는, 상기 축전지를 이용하여 상기 인버터에 의해 상기 전동기에 회전 자계를 평균치로 발생시키지 않는 전류를 통전시킨 후에 차단했을 때의 전압으로 하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어 장치.