KR102112389B1

KR102112389B1 - 엘리베이터 제어 시스템, 모터 제어 장치, 및 엘리베이터 제어 방법

Info

Publication number: KR102112389B1
Application number: KR1020170181255A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 하타나카; 사다유키 사토; 아츠시 고가; 가즈히로 노나카; 히데아키 이케; 지로 무라오카
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2020-05-18
Also published as: JP7035365B2; KR20190016419A; SG10201710823UA; JP2019031375A

Abstract

로드 센서를 이용하지 않는 경우에도, 브레이크 해방시의 롤백을 억제 가능하게 한다.
엘리베이터(1)의 승강카(14)를 승강시키는 동기 모터(10)를 벡터 제어에 의해 제어하는 엘리베이터 제어 시스템(2)은, 동기 모터(10)의 회전을 제동하는 브레이크(12)를 해방하는 브레이크 해방 지령을 출력하는 브레이크 제어부(102)와, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 동기 모터(10)의 자극 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하는 제어 개시부(201)와, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작하는 d축 전류 제어부(205)를 가진다.

Description

엘리베이터 제어 시스템, 모터 제어 장치, 및 엘리베이터 제어 방법{ELEVATOR CONTROL SYSTEM, MOTOR CONTROL APPARATUS, AND ELEVATOR CONTROL METHOD}

본 발명은 엘리베이터 제어 시스템, 모터 제어 장치, 및 엘리베이터 제어 방법에 관한 것이다.

승강카를 승강시키는 동기 모터와, 동기 모터에 구동 전력을 공급하는 인버터와, 동기 모터를 제동하는 브레이크를 가지는 엘리베이터가 알려져 있다. 엘리베이터에서는, 승강카를 승강시킬 때의 브레이크 해방시에 승강카의 위치 변동(소위, 롤백(rollback))이 발생한다. 롤백을 억제하기 위해서, 승강카의 하중을 검출하는 로드 센서의 검출값을 이용하여, 승강카의 하중에 대응하는 토크를 발생시키는 제어를 행하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평06-321441호 공보

그러나, 로드 센서를 이용하지 않는 엘리베이터(소위, 로드 센서리스형의 엘리베이터)의 경우, 브레이크 해방시에 필요한 토크를 로드 센서에 의해 미리 파악할 수 없기 때문에, 롤백을 억제하는 것이 어렵다.

그래서, 본 발명은, 로드 센서를 이용하지 않는 경우에도, 브레이크 해방시의 롤백을 억제할 수 있는 엘리베이터 제어 시스템, 모터 제어 장치, 및 엘리베이터 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 형태에 따른 엘리베이터 제어 시스템은 엘리베이터의 승강카를 승강시키는 동기 모터를 벡터 제어에 의해 제어하는 시스템이다. 상기 엘리베이터 제어 시스템은, 상기 동기 모터의 회전을 제동하는 브레이크를 해방하는 브레이크 해방 지령을 출력하는 브레이크 제어부와, 상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 상기 동기 모터의 자극(磁極) 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하는 제어 개시부와, 상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터에 d축 전류를 흘리기 시작하는 d축 전류 제어부를 가진다.

제 2 형태에 따른 모터 제어 장치는 엘리베이터의 승강카를 승강시키는 동기 모터를 벡터 제어에 의해 제어하는 장치이다. 상기 모터 제어 장치는, 상기 동기 모터의 회전을 제동하는 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 상기 동기 모터의 자극 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하는 제어 개시부와, 상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터에 d축 전류를 흘리기 시작하는 d축 전류 제어부를 가진다.

제 3 형태에 따른 엘리베이터 제어 방법은 엘리베이터의 승강카를 승강시키는 동기 모터를 벡터 제어에 의해 제어하는 방법이다. 상기 엘리베이터 제어 방법은, 상기 동기 모터의 회전을 제동하는 브레이크를 해방하는 브레이크 해방 지령을 출력하고, 상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 상기 동기 모터의 자극 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하고, 상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터에 d축 전류를 흘리기 시작한다.

일 형태에 의하면, 로드 센서를 이용하지 않는 경우에도, 브레이크 해방시의 롤백을 억제 가능하게 하는 엘리베이터 제어 시스템, 모터 제어 장치, 및 엘리베이터 제어 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 엘리베이터의 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 엘리베이터 제어 방법을 나타내는 플로우도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 엘리베이터 제어 시스템의 동작예를 나타내는 타임차트이다.
도 4는 실시 형태의 변경예 1에 따른 d축 전류의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태의 변경예 1에 따른 d축 전류의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태의 변경예 2에 따른 엘리베이터의 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 그 외의 실시 형태에 따른 엘리베이터의 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다.

실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 동일 또는 유사한 부호를 부여하고 있다.

(엘리베이터의 시스템 구성)

도 1은 실시 형태에 따른 엘리베이터(1)의 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 엘리베이터(1)는, 동기 모터(10)와 전류 센서(11)와 브레이크(12)와, 인코더(13)와, 승강카(14)와, 카운터 웨이트(15)와, 와이어 로프(16)와, 권상기(17)와, 상위 콘트롤러(100)와, 인버터(200)를 가진다.

동기 모터(10)는 권상기(17)를 구동하는 것에 의해 승강카(14)를 승강시킨다. 동기 모터(10)는 IPM(Interior Permanent Magnet) 모터여도 좋다. 실시 형태에 있어서, 동기 모터(10)는 기어를 거치지 않고 권상기(17)를 구동하는 기어리스형의 동기 모터이다. 동기 모터(10)는 축 방향(회전축 방향)으로 가늘고 긴 형상을 가지는 펜슬형의 동기 모터이다. 펜슬형의 동기 모터는 설치된 상태에서 높이 방향의 설치 스페이스를 삭감할 수 있다. 본 실시 형태의 동기 모터(10)는, 일반적으로 고층 빌딩용 엘리베이터의 권상용으로서 제공되는 박형 대구경의 모터(직경이 크고 편평형의 모터)에 비해, 저관성이고 저토크(즉, 고응답)의 특성을 가진다. 또, 펜슬형 모터는, 일반적으로 고층 빌딩용 엘리베이터의 권상용으로서 제공되는 박형 대구경의 모터(직경이 크고 편평형의 모터)에 비해, 축 방향(회전축 방향)으로 가늘고 긴 형상을 가진다.

전류 센서(11)는, 동기 모터(10)의 상 전류를 검출하고, 검출값을 인버터(200)에 출력한다.

브레이크(12)는 동기 모터(10)를 제동한다. 브레이크(12)는 승강카(14)를 승강시킬 때에 브레이크 해방 지령에 근거하여 해방되는 것에 의해 동기 모터(10)의 제동을 해제한다. 실시 형태에서, 브레이크 해방 지령은 상위 콘트롤러(100)로부터 출력된다. 브레이크(12)는 브레이크 해방 지령을 수신하고 나서 소정의 지연 시간 후에 해방된다.

인코더(13)는 동기 모터(10)의 회전축에 장착된다. 인코더(13)는, 동기 모터(10)의 회전 속도 및 자극 위치 중 어느 하나를 검출하고, 검출값을 인버터(200)에 출력한다.

승강카(14) 및 카운터 웨이트(15)는 권상기(17)에 걸려 있는 와이어 로프(16)에 연결되어 있다. 실시 형태에 따른 엘리베이터(1)는 승강카(14)의 하중을 검출하는 로드 센서를 구비하지 않은 로드 센서리스형의 엘리베이터이다.

상위 콘트롤러(100)는 브레이크(12) 및 인버터(200)를 제어한다. 상위 콘트롤러(100)는 PLC(Programmable Logic Controller)여도 좋다.

인버터(200)는, 동기 모터(10)에 구동 전력을 공급한다. 인버터(200)는 모터 제어 장치에 상당한다. 여기서, 모터 제어 장치는 인버터에 한정되지 않고, 매트릭스 컨버터 등의 전력 변환 장치여도 좋다. 모터 제어 장치는 전력 변환 장치로 다르게 표현할 수 있다. 모터 제어 장치(전력 변환 장치)는 반도체 스위치의 스위칭에 의해, 주파수, 전류, 전압 등의 전력의 변환을 행하는 장치이다.

실시 형태에서, 인버터(200)는 벡터 제어를 이용하여 동기 모터(10)를 제어한다. 벡터 제어에서는, 인버터(200)로부터 동기 모터(10)로 흐르는 전류(일시 전류)의 성분으로서, 자속 성분에 상당하는 d축 전류와, 토크(회전력) 성분에 상당하는 q축 전류를 독립적으로 제어한다. 인버터(200)는, 인코더(13)에 의해 검출되는 자극 위치와, 전류 센서(11)에 의해 검출되는 상 전류에 근거하여, d축 전류 및 q축 전류의 각각을 독립적으로 제어한다. 또, d축이란 동기 모터(10)의 회전자 영구 자석에 의한 자속축과 평행한 축이고, q축이란 동기 모터(10)의 회전자 영구 자석에 의한 자속축에 직교하는 축이다.

실시 형태에서, 상위 콘트롤러(100) 및 인버터(200)는 엘리베이터 제어 시스템(2)을 구성한다. 단, 상위 콘트롤러(100)의 기능의 적어도 일부가 인버터(200)에 내장되어 있어도 좋다.

이러한 엘리베이터(1)에서, 승강카(14)를 승강시킬 때의 브레이크 해방시에, 승강카(14)의 위치 변동인 롤백이 발생할 수 있다. 또한, 로드 센서리스형의 엘리베이터(1)에서, 브레이크(12)가 해방되면, 큰 토크를 발생시키기 때문에, 벡터 제어에 의해 동기 모터(10)에 q축 전류가 급격하게 흐르게 된다. 그 결과, 브레이크(12)의 해방시에 동기 모터(10)에 돌발적인 전류가 흐르는 것에 의해, 롤백이 발생하거나, 동기 모터(10)로부터 소리(전자기음)가 발생하거나 하는 문제가 있다. 동기 모터(10)가 발생시키는 소리는 권상기(17) 및 와이어 로프(16)를 거쳐서 승강카(14) 내에 전파될 수 있다.

다음에, 상위 콘트롤러(100)의 구성에 대해 설명한다. 상위 콘트롤러(100)는 인버터 기동부(101)와 브레이크 제어부(102)를 가진다.

인버터 기동부(101)는, 승강카(14)를 승강시킬 때에, 인버터(200)를 기동시키기 위해 인버터 기동 지령을 인버터(200)에 출력한다. 인버터(200)는 인버터 기동 지령의 수신에 따라 기동한다.

브레이크 제어부(102)는, 인버터 기동부(101)가 인버터 기동 지령을 출력한 후에, 브레이크 해방 지령을 브레이크(12) 및 인버터(200)에 출력한다. 단, 브레이크 제어부(102)는 인버터(200)에 마련되어도 좋다. 브레이크 제어부(102)가 인버터(200)에 마련되는 경우, 인버터(200)로부터 브레이크(12)에 대해 브레이크 해방 지령을 출력해도 좋다.

다음에, 인버터(200)의 구성에 대해 설명한다. 인버터(200)는 제어 개시부(201)와, 속도 제어부(202)와, 감산부(203)와, q축 전류 제어부(204)와, d축 전류 제어부(205)와, 좌표 변환부(206)와, 전류 조절부(207)와, 좌표 변환부(208)와, 전력 변환부(209)를 가진다.

제어 개시부(201)는, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어를 개시한다. 구체적으로는, 제어 개시부(201)는 속도 지령의 값으로서 제로를 설정하도록 속도 제어부(202)를 제어한다. 제어 개시부(201)는, 인버터(200)의 기동 후이고, 브레이크 해방 지령을 수신하기 전에, 제로 속도 제어를 개시해도 좋다. 또한, 제어 개시부(201)는 d축 전류를 흘리기 시작하도록 d축 전류 제어부(205)를 제어한다.

속도 제어부(202)는 동기 모터(10)의 회전 속도를 지정하는 속도 지령을 출력한다. 속도 제어부(202)는, 제어 개시부(201)의 제어 하에서, 동기 모터(10)의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어를 개시한다. 속도 제어부(202)는, 브레이크(12)가 해방된 후에, 제로 속도 제어를 종료함과 아울러, 동기 모터(10)의 회전 속도를 상승시키는 속도 상승 제어를 개시한다.

감산부(203)는, 속도 제어부(202)가 출력하는 속도 지령과, 인코더(13)가 출력하는 회전 속도 검출값의 편차를 산출하고, 산출한 편차를 q축 전류 제어부(204)에 출력한다.

q축 전류 제어부(204)는 동기 모터(10)에 흐르는 q축 전류를 제어한다. q축 전류 제어부(204)는, 속도 제어부(202)가 출력하는 속도 지령과, 인코더(13)가 출력하는 회전 속도 검출값의 편차를 제로로 하도록, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 토크 성분에 상당하는 q축 전류 지령(Iq 지령)을 산출하고, Iq 지령을 전류 조절부(207)에 출력한다.

d축 전류 제어부(205)는 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 제어한다. d축 전류 제어부(205)는, 제어 개시부(201)의 제어 하에서, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작한다. 구체적으로는, d축 전류 제어부(205)는 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 자속 성분에 상당하는 d축 전류 지령(Id 지령)을 전류 조절부(207)에 출력한다. d축 전류 제어부(205)는, d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 브레이크(12)가 해방될 때까지의 소정 기간에 걸쳐, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 연속적으로 증가시킨다. 여기서, 「소정 기간」이란, d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 브레이크 해방까지의 전(全)기간에 한정되지 않고, d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 브레이크 해방까지의 일부 기간이어도 좋다. 또한, 「연속적으로 증가」란, 서서히 증가시키는 것이어도 좋고, 마이크로적으로 보아 디지털적으로(단계적으로) 증가시키는 것이어도 좋다.

좌표 변환부(206)는, 전류 센서(11)가 검출한 상 전류(예를 들면, U상 전류 및 V상 전류)와, 인코더(13)가 검출한 자극 위치에 근거하여, 상 전류의 검출값을 d축 전류(Id) 및 q축 전류(Iq)의 값으로 변환한다. 이러한 좌표 변환(벡터 연산)의 방법은 당업자에게 널리 알려져 있기 때문에, 좌표 변환의 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

전류 조절부(207)는, d축 전류 제어부(205)가 출력하는 d축 전류 지령(Id 지령)의 값과, 좌표 변환부(206)가 출력하는 d축 전류값(Id)의 편차를 산출하고, 이 편차를 제로로 하도록 d축 전압 지령(Vd 지령)을 산출하고, d축 전압 지령(Vd 지령)을 좌표 변환부(208)에 출력한다. 또한, 전류 조절부(207)는, q축 전류 제어부(204)가 출력하는 q축 전류 지령(Iq 지령)의 값과, 좌표 변환부(206)가 출력하는 q축 전류값(Iq)의 편차를 산출하고, 이 편차를 제로로 하도록 q축 전압 지령(Vq 지령)을 산출하고, q축 전압 지령(Vq 지령)을 좌표 변환부(208)에 출력한다.

좌표 변환부(208)는 전류 조절부(207)가 출력하는 d축 전압 지령(Vd 지령) 및 q축 전압 지령(Vq 지령)과, 인코더(13)가 검출한 자극 위치에 근거하여, d축 전압 지령(Vd 지령) 및 q축 전압 지령(Vq 지령)을 정지 좌표계의 전압 지령(Vu 지령, Vv 지령, 및 Vw 지령)으로 변환하고, 전압 지령(Vu 지령, Vv 지령, 및 Vw 지령)을 전력 변환부(209)에 출력한다.

전력 변환부(209)는, 좌표 변환부(206)가 출력하는 전압 지령(Vu 지령, Vv 지령, 및 Vw 지령)에 근거하여, 도시를 생략하는 전원으로부터의 전력을 3상 교류(모터 구동 전력)로 변환하고, 구동 전력을 동기 모터(10)에 공급한다.

(엘리베이터 제어 방법)

도 2는 실시 형태에 따른 엘리베이터 제어 방법을 나타내는 플로우도이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 스텝 S1에서, 인버터 기동부(101)는 인버터(200)를 기동한다.

스텝 S2에서, 속도 제어부(202)(제어 개시부(201))는 동기 모터(10)의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어를 개시한다. 제로 속도 제어는, 동기 모터(10)의 자극 위치를 초기 위치(제로 위치)로 유지하도록 제어하는 제로 서보 제어에 비해, 후속하는 속도 제어(속도 상승 제어)를 실시할 때에, 위치 제어로부터 속도 제어로 전환할 필요가 없다.

스텝 S3에서, d축 전류 제어부(205)는 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작한다. d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 목표값까지 연속적으로 증가시킨다. 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작하는 것에 의해, 동기 모터(10)의 회전축을 유지시키는 유지력을 발휘시킬 수 있다. 또, 브레이크(12)의 해방시에 q축 전류가 동기 모터(10)에 흘러도, 브레이크(12)의 해방시의 전류의 변동량을 작게 할 수 있다.

스텝 S4에서, 브레이크 제어부(102)는 브레이크 해방 지령을 출력한다.

스텝 S5에서, d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 목표값에 도달시킨다(즉, d축 전류의 상승을 완료한다). 구체적으로는, d축 전류 제어부(205)는 브레이크(12)가 해방된 시점에서 d축 전류가 q축 전류보다 많아지도록 d축 전류를 목표값까지 증가시킨다. 브레이크(12)가 해방되기 전에 d축 전류를 목표값까지 증가시키는 것에 의해, 브레이크 해방시에 q축 전류가 동기 모터(10)에 흘러도 브레이크 해방시의 전류의 변동량을 작게 할 수 있다.

스텝 S6에서, 브레이크(12)는 브레이크 해방 지령을 수신하고 나서 소정의 지연 시간 후에 해방된다.

스텝 S7에서, 속도 제어부(202)는 제로 속도 제어로부터, 동기 모터(10)의 회전 속도를 상승시키는 속도 상승 제어로 전환한다. 그 결과, 승강카(14)의 승강이 행해진다.

스텝 S8에서, d축 전류 제어부(205)는 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 연속적으로 감소시킨다. 「연속적으로 감소」란, 서서히 감소시키는 것이어도 좋고, 마이크로적으로 보아 디지털적으로(단계적으로) 감소시키는 것이어도 좋다.

(동작예)

도 3은 실시 형태에 따른 엘리베이터 제어 시스템의 동작예를 나타내는 타임차트이다.

시각 t1: 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 인버터 기동부(101)는 인버터 기동 지령을 인버터(200)에 출력한다. 또한, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 속도 제어부(202)(제어 개시부(201))는 제로 속도 제어를 개시한다. 또, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, d축 전류 제어부(205)는 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작한다. d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 목표값까지 연속적으로 증가시킨다. 일례로서, d축 전류의 목표값은 동기 모터(10)의 정격 전류의 50% 정도의 값으로 할 수 있다.

시각 t2: 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 브레이크 제어부(102)는 브레이크 해방 지령을 브레이크(12) 및 인버터(200)에 출력한다.

시각 t3: 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 목표값에 도달시킨다(즉, d축 전류의 상승을 완료한다). 이와 같이, d축 전류 제어부(205)는, d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 브레이크(12)가 해방될 때까지의 소정 기간(시각 t1~t3의 기간)에 걸쳐, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 연속적으로 증가시킨다. 여기서, d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에 증가 속도를 변화시킨다. 도 3(e)의 예에서는, d축 전류 제어부(205)는, d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, d축 전류의 증가 속도를 상승시킨 후, d축 전류의 증가 속도를 저하시킨다. 바꾸어 말하면, d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 S자 모양으로 변화시킨다. 이것에 의해, 소정 기간의 개시시에 d축 전류를 매끄럽게 증가시킬 수 있기 때문에, d축 전류에 기인한 소리의 발생을 방지할 수 있다.

시각 t4: 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 브레이크(12)가 실제로 해방된다. 브레이크(12)가 실제로 해방되면, 인코더(13)가 동기 모터(10)의 회전 속도 변화를 검출한다. 여기서, 제로 속도 제어에 의해, 속도 제어부(202)가 출력하는 속도 지령의 값은 제로로 설정되어 있다. 이 때문에, 도 3(g)에 나타내는 바와 같이, q축 전류 제어부(204)는 동기 모터(10)의 회전 속도의 변화를 멈추도록 q축 전류 지령(Iq 지령)을 산출하여 출력한다. 그 결과, 동기 모터(10)에 q축 전류가 흐른다. 단, d축 전류를 목표값까지 미리 증가시키고 있기 때문에, 브레이크 해방시에 q축 전류가 동기 모터(10)에 흘러도, 브레이크 해방시의 모터 전류의 변동량을 작게 할 수 있다. 따라서, 브레이크(12)의 해방시에 동기 모터(10)에 돌발적인 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

시각 t5: 도 3(d) 및 도 3(f)에 나타내는 바와 같이, 속도 제어부(202)(제어 개시부(201))는, 제로 속도 제어를 종료함과 아울러, 동기 모터(10)의 회전 속도를 상승시키는 속도 상승 제어를 개시한다.

시각 t6: 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, d축 전류 제어부(205)는 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 시각 t7까지의 기간 내에서 연속적으로(서서히) 감소시킨다. 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 서서히 감소시키는 것에 의해, q축 전류의 급격한 증가를 억제할 수 있기 때문에, 동기 모터(10)로의 과대한 전류가 흐르는 것에 의한 쇼크 등이 발생할 가능성을 보다 저감할 수 있다.

(실시 형태의 정리)

실시 형태에 따른 엘리베이터 제어 시스템(2)는, 동기 모터(10)의 브레이크(12)를 해방하는 브레이크 해방 지령을 출력하는 브레이크 제어부(102)와, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어를 개시하는 제어 개시부(201)와, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작하는 d축 전류 제어부(205)를 가진다. 제로 속도 제어는, 동기 모터(10)의 자극 위치를 초기 위치(제로 위치)로 유지하도록 제어하는 제로 서보 제어에 비해, 후속하는 속도 제어를 실시할 때에, 위치 제어로부터 속도 제어로 전환할 필요가 없어지기 때문에, 변환시에 쇼크 등(롤백)이 발생할 가능성을 보다 저감할 수 있다. 또한, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 동기 모터(10)에 d축 전류를 흘리기 시작하는 것에 의해, 동기 모터(10)의 회전축을 유지시키는 유지력을 발휘시킬 수 있다. 또, 브레이크(12)의 해방시에 q축 전류가 동기 모터(10)에 흘러도, 브레이크(12)의 해방시의 전류의 변동량을 작게 할 수 있다. 따라서, 브레이크(12)의 해방시에 동기 모터(10)에 돌발적인 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있기 때문에, 브레이크(12)의 해방시에 쇼크 등이 발생할 가능성을 저감할 수 있다. 또한, 동기 모터(10)에 돌발적인(급격한) 전류가 흐르는 것에 의한 소리(전자기음)가 발생하지 않도록 할 수 있다.

d축 전류 제어부(205)는, d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 브레이크(12)가 해방될 때까지의 소정 기간에 걸쳐, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 연속적으로 증가시켜도 좋다. 동기 모터(10)에 돌발적인 d축 전류가 흐르면, d축 전류에 기인하여 동기 모터(10)로부터 소리가 발생하는 우려가 있다. 이 때문에, d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 브레이크(12)가 해방될 때까지의 소정 기간에 걸쳐, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 연속적으로 증가시키는 것에 의해, 동기 모터(10)에 돌발적인(급격한) d축 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

실시 형태에서, d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에 증가 속도를 변화시킨다. d축 전류 제어부(205)는, d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, d축 전류의 증가 속도를 상승시킨 후, d축 전류의 증가 속도를 저하시켜도 좋다. d축 전류의 증가 속도를 서서히 상승시킨 후, d축 전류의 증가 속도를 서서히 저하시키는 것에 의해, 소정 기간의 개시시에 d축 전류를 매끄럽게 증가시킬 수 있기 때문에, d축 전류에 기인한 소리의 발생을 보다 확실히 방지할 수 있다.

d축 전류 제어부(205)는, 브레이크(12)가 해방된 시점에서 d축 전류가 q축 전류보다 많아지도록 d축 전류를 목표값까지 증가시켜도 좋다. 브레이크(12)가 해방된 시점에서 d축 전류가 q축 전류보다 많아지도록 d축 전류를 목표값까지 증가시키는 것에 의해, 브레이크(12)의 해방시에 q축 전류가 동기 모터(10)에 흘러도, 브레이크(12)의 해방시의 전류의 변동량을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 확실히, 브레이크(12)의 해방시에 동기 모터(10)로부터 소리가 발생하지 않도록 할 수 있다.

제어 개시부(201)는, 브레이크(12)가 해방된 후, 제로 속도 제어를 종료함과 아울러, 동기 모터(10)의 회전 속도를 상승시키는 속도 상승 제어를 개시해도 좋다. d축 전류 제어부(205)는, 속도 상승 제어가 개시된 후, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 연속적으로 감소시켜도 좋다. 속도 상승 제어가 개시된 후, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류를 서서히 감소시키는 것에 의해, q축 전류의 급격한 증가를 억제할 수 있기 때문에, 동기 모터(10)로의 과대한 전류가 흐르는 것에 의한 쇼크 등이 발생할 가능성을 보다 저감할 수 있다.

동기 모터(10)는 축 방향(회전축 방향)으로 가늘고 긴 형상을 가지는 펜슬형의 동기 모터여도 좋다. 펜슬형의 동기 모터는 설치된 상태에서 높이 방향의 설치 스페이스를 삭감할 수 있다. 따라서, 펜슬형의 동기 모터는 설치 스페이스가 한정되는 저층 빌딩에 적합하다.

(변경예 1)

상술한 실시 형태에서, d축 전류 제어부(205)가, 소정 기간 내에 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, d축 전류의 증가 속도를 상승시킨 후, d축 전류의 증가 속도를 저하시키는 일례를 설명하였다(도 3(e) 참조).

그러나, 도 4에 나타내는 바와 같이, d축 전류 제어부(205)는, 소정 기간 내에서 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, d축 전류의 증가 속도를 일정하게 유지해도 좋다. 즉, d축 전류 제어부(205)는 d축 전류를 직선적으로 증가시킨다.

혹은, 도 5에 나타내는 바와 같이, d축 전류 제어부(205)는, 소정 기간 내에 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, d축 전류의 증가 속도를 상승시켜도 좋다. 구체적으로는, d축 전류 제어부(205)는, 소정 기간의 도중까지는 제 1 증가 속도로 d축 전류를 증가시키고, 소정 기간의 도중부터는 제 1 증가 속도보다 높은 제 2 증가 속도로 d축 전류를 증가시킨다. 이것에 의해, d축 전류를 흘리기 시작함에 있어 d축 전류의 증가 속도를 억제하고, d축 전류에 기인한 소리의 발생을 보다 확실히 방지할 수 있다.

(변경예 2)

상술한 실시 형태에서, 제어 개시부(201)가, 브레이크(12)가 해방되기 전에 제로 속도 제어를 개시하는 일례를 설명했다. 그러나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어 개시부(201)는 브레이크(12)가 해방되기 전에 제로 서보 제어를 개시해도 좋다. 도 6에 나타내는 변경예에서는, 감산부(203a)는 속도 제어부(202)와 제로 서보 제어부(210)의 사이에서 입력 전환 가능하게 구성되어 있다. 제어 개시부(201)는, 브레이크(12)가 해방되기 전에, 제로 서보 제어부(210)의 출력을 감산부(203a)에 입력시킨다. 제어 개시부(201)는, 브레이크(12)가 해방된 후에, 속도 제어부(202)의 출력을 감산부(203a)에 입력시킨다.

(그 외의 실시 형태)

도 7은 그 외의 실시 형태에 따른 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 동기 모터(10)에는, 동기 모터(10)가 발생시키는 진동 및/또는 소리를 검출하는 센서(18)가 장착된다. 센서(18)는, 동기 모터(10)에 직접적으로 장착되지 않고, 동기 모터(10)의 주변에 설치되어도 좋다. 인버터(200)는, 센서(18)의 검출값에 근거하여, 동기 모터(10)에 흘리는 d축 전류에 관한 파라미터를 조정하는 파라미터 조정부(211)를 가진다. 혹은, 파라미터 조정부(211)는 상위 콘트롤러(100)에 마련되어도 좋다.

여기서, d축 전류에 관한 파라미터란, 도 3(e), 도 4및 도 5에 나타내는 바와 같이, 소정 기간의 길이(즉, d축 전류의 증가에 필요로 하는 시간), d축 전류의 증가 속도의 기울기·추이(즉, d축 전류의 증가 패턴), 및 목표값(즉, 정격 전류에 대한 d축 전류의 비) 중 적어도 어느 하나이다.

일례로서, 파라미터 조정부(211)는, 각 파라미터와 브레이크(12)가 해방될 때의 센서(18)의 검출값을 대응지어 기억하고, 파라미터를 변화시켰을 때의 센서 검출값의 변화에 근거하여, 동기 모터(10)가 발생시키는 진동 및/또는 소리가 작아지도록 각 파라미터의 값을 결정한다.

이와 같이, 동기 모터(10)가 발생시키는 진동 및/또는 소리를 검출하는 센서의 검출값에 근거하여, 동기 모터(10)에 흐르는 d축 전류에 관한 파라미터를 조정하는 것에 의해, 동기 모터(10)가 발생시키는 진동 및/또는 소리를 억제하도록, 최적인 파라미터로 자동으로 조정할 수 있다.

1: 엘리베이터
10: 동기 모터
11: 전류 센서
12: 브레이크
13: 인코더
14: 승강카
15: 카운터 웨이트
16: 와이어 로프
17: 권상기
18: 센서
100: 상위 콘트롤러
101: 인버터 기동부
102: 브레이크 제어부
200: 인버터
201: 제어 개시부
202: 속도 제어부
203: 감산부
204: q축 전류 제어부
205: d축 전류 제어부
206: 좌표 변환부
207: 전류 조절부
208: 좌표 변환부
209: 전력 변환부
210: 제로 서보 제어부
211: 파라미터 조정부

Claims

로드 센서리스형의 엘리베이터의 승강카를 승강시키는 동기 모터를 벡터 제어에 의해 제어하는 엘리베이터 제어 시스템으로서,
상기 동기 모터의 회전을 제동하는 브레이크를 해방하는 브레이크 해방 지령을 출력하는 브레이크 제어부와,
상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 상기 동기 모터의 자극 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하는 제어 개시부와,
상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터에 d축 전류를 흘리기 시작하는 d축 전류 제어부
를 가지는 엘리베이터 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 개시부는, 상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어를 개시하는
엘리베이터 제어 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 d축 전류 제어부는, 상기 d축 전류를 흘리기 시작하고 나서 상기 브레이크가 해방될 때까지의 소정 기간에 걸쳐, 상기 동기 모터에 흐르는 상기 d축 전류를 연속적으로 증가시키는
엘리베이터 제어 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 d축 전류 제어부는 상기 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에 증가 속도를 변화시키는 엘리베이터 제어 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 d축 전류 제어부는, 상기 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, 상기 d축 전류의 증가 속도를 상승시키는 엘리베이터 제어 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 d축 전류 제어부는, 상기 d축 전류를 연속적으로 증가시킬 때에, 상기 d축 전류의 증가 속도를 상승시킨 후, 상기 d축 전류의 증가 속도를 저하시키는
엘리베이터 제어 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 동기 모터에 흐르는 q축 전류를 제어하는 q축 전류 제어부를 갖고,
상기 d축 전류 제어부는 상기 브레이크가 해방된 시점에서 상기 d축 전류가 상기 q축 전류보다 많아지도록 상기 d축 전류를 목표값까지 증가시키는
엘리베이터 제어 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 개시부는, 상기 브레이크가 해방된 후, 상기 제로 속도 제어를 종료함과 아울러, 상기 동기 모터의 회전 속도를 상승시키는 속도 상승 제어를 개시하고,
상기 d축 전류 제어부는, 상기 속도 상승 제어가 개시된 후, 상기 동기 모터에 흐르는 상기 d축 전류를 연속적으로 감소시키는
엘리베이터 제어 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 동기 모터가 발생시키는 진동 및/또는 소리를 검출하는 센서와,
상기 센서의 검출값에 근거하여, 상기 동기 모터에 흐르는 상기 d축 전류에 관한 파라미터를 조정하는 파라미터 조정부를 가지는
엘리베이터 제어 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 동기 모터는 축 방향으로 가늘고 긴 형상을 가지는 펜슬형의 동기 모터인
엘리베이터 제어 시스템.
로드 센서리스형의 엘리베이터의 승강카를 승강시키는 동기 모터를 벡터 제어에 의해 제어하는 모터 제어 장치로서,
상기 동기 모터의 회전을 제동하는 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 상기 동기 모터의 자극 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하는 제어 개시부와,
상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터에 d축 전류를 흘리기 시작하는 d축 전류 제어부를 가지는
모터 제어 장치.
로드 센서리스형의 엘리베이터의 승강카를 승강시키는 동기 모터를 벡터 제어에 의해 제어하는 엘리베이터 제어 방법으로서,
상기 동기 모터의 회전을 제동하는 브레이크를 해방하는 브레이크 해방 지령을 출력하고,
상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터의 회전 속도를 제로로 제어하는 제로 속도 제어 또는 상기 동기 모터의 자극 위치를 유지하는 제로 서보 제어를 개시하고,
상기 브레이크가 해방되기 전에, 상기 동기 모터에 d축 전류를 흘리기 시작하는
엘리베이터 제어 방법.