KR102334685B1 - 구출운전시 인버터 제어방법 - Google Patents

Abstract

구출운전시 인버터 제어방법이 개시된다. 본 발명의 방법은, 전동기에 구속전압을 인가하고, 전동기의 기동 이후 소정의 초기 기동구간이 경과하면, 구속전압을 소정 레벨만큼 점진적으로 낮추고, 전동기의 누적된 위치변화량이 소정 레벨에 도달한 경우, 고중량에 따라 구출운전을 수행한다.

Description

구출운전시 인버터 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING INVERTER WHEN RESCUE DRIVING}

본 발명은 구출운전시 인버터 제어방법에 대한 것이다.

엘리베이터 시스템은 정전 및 시스템 외부 요인에 의한 고장 등 사고로 엘리베이터 운행을 지속할 수 없는 경우가 발생하면 백업용 배터리 또는 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply, UPS) 등을 이용하여 엘리베이터 도어를 개방하여 승객 또는 화물구출이 가능한 구역으로 이동시키는 엘리베이터 구출운전을 수행한다.

도 1은 일반적인 엘리베이터 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.

일반적으로 엘리베이터 시스템은 크게 인버터(1), 동기전동기인 권상기(3), 사람 또는 화물이 탑재되는 카(6) 및 균형추(7)로 구성된다.

인버터(1)는 전동기(3) 구동을 위한 3상의 펄스폭변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 발생하여 전동기(3)에 제공하고, 전동기(3)는 인버터(1)의 PWM 신호에 의해 구동된다. 엔코더(4)는 전동기(3)의 절대 위치 또는 회전에 따른 상대 위치를 측정하는 위치센서이다.

와이어 로프(5)는 카(6)와 균형추(7)를 매달고 전동기(3)와의 마찰에 의해 엘리베이터를 구동한다. 카(6)는 사람이 탑승하는 철제틀이고, 균형추(7)는 카(6)의 반대쪽에 와이어 로프(5)로 연결되어 카(6)의 무게를 보상한다. 균형추(7)는 철로 만들어진 틀에 주물 또는 시멘트에 의해 무게를 채워 카(6)의 정격 중량의 약 45 내지 50% 정도를 더하여 구성된다. 인버터(1)에서 지령속도로 전동기(3)를 제어하면, 전동기(3)의 위치변화 정보를 엔코더(4)에서 측정하고, 이를 다시 인버터(1)의 제어부(2)로 전달한다.

도 2는 종래의 경부하 방향을 검출하는 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.

종래의 인버터(1)의 제어부(2)는, 현재 인버터(1)의 운전모드가 정상모드인지, 또는 구출운전모드인지 판단하고(S201), 구출운전모드인 경우 전동기(3)를 제어하여 정방향으로 운전을 실시한다(S202). 전동기(3) 기동 이후 평균전류를 검출하여 초기 기동구간이 경과하면(S203), 정방향 운전시 평균 출력전류를 측정하고(S204), 정방향 운전을 정지한다(S205).

이후, 이전 운전이 완료되고 다음 운전을 수행하기 전 일정 구간동안 운동을 제한하는 방향전환 지연구간이 경과하면(S206), 인버터(1)의 제어부(2)는 전동기(3)를 역방향으로 운전하도록 지령한다(S207). 전동기(3)의 기동 이후 평균전류를 검출하기 이전까지의 초기 기동구간이 경과하면(S208), 역방향 운전시 평균 출력전류를 측정하고(S209), 역방향 운전을 정지한다(S210).

또, 이전 운전이 완료되고 다음 운전을 수행하기 전 일정 구간동안 운전을 제한하는 방향전환 지연구간이 경과하면(S211), 정방향 운전과 역방향 운전에서 측정한 평균전류를 비교하여(S212), 정방향 운전의 출력전류가 역방향 운전의 출력전류보다낮으면 정방향 구출운전을 수행하고(S213), 반대의 경우 역방향 구출운전을 수행한다(S214).

이후, 엘리베이터의 카(6)의 위치가 내부의 승객이나 화물을 구출할 수 있는 구간에 진입하는 경우(S215), 운전을 정지하게 된다.

도 3은 종래의 경부하 경부하 방향검출의 기본동작을 설명하기 위한 시간차트이다.

종래의 인버터(1)의 제어부(2)는, 위에서 설명한 바와 같이 출력전류가 적은 경부하 방향을 검출하여 엘리베이터 카(6)의 구출운전을 수행한다. 즉, 제어부(2)는 엘리베이터의 카(6)를 정방향과 역방향 지령에 따라 구출운전 지령속도로 각각 운전하며, 이에 의해 인버터(1)로부터 출력되는 평균전류를 측정한다. 이후 제어부(2)는 정방향과 역방향에서 각각 측정된 평균전류를 비교하여, 평균전류가 낮은 방향을 확인하고, 이를 경부하 방향으로 설정한다.

경부하 방향에 대한 검출이 완료되면, 제어부(2)는 경부하 방향으로 인버터(1)를 구동하여 구출운전을 실시하고, 엘리베이터의 카(6)가 승객 또는 화물을 구출할 수 있는 구간에 도달하면 인버터(1)의 운전을 정지한다.

그러나, 종래의 시스템에 의하면, 정부하 방향의 회전, 역부하 방향의 회전 및 경부하 방향으로의 회전 등 3번의 운전을 실시하여야 하며, 이로 인하여 전동기(3)의 구동을 위한 에너지 소모가 요구되는 문제점이 있다. 또한, 구출운전 상황에서 카(6) 내부의 승객에게 정방향 및 역방향 운전을 반복하게 되어, 카(6) 내부의 승객이 느끼는 승차감이 저해되는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 구출운전 방향의 검출을 위한 운전횟수 및 운전거리를 줄여 에너지 소모를 저감하고 승차감을 개선하는 구출운전시 인버터 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 카와 균형추를 포함하는 엘리베이터 시스템의 전동기를 구동하는 인버터를 제어하는 본 발명의 방법은, 상기 전동기에 구속전압을 인가하는 단계; 상기 전동기의 기동 이후 소정의 초기 기동구간이 경과하면, 구속전압을 소정 레벨만큼 점진적으로 낮추는 단계; 및 상기 전동기의 누적된 위치변화량이 소정 레벨에 도달한 경우, 고중량에 따라 구출운전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 구출운전을 수행하는 단계는, 누적된 위치변화량이 상기 카 방향인 경우, 상기 카의 방향으로 상기 전동기를 구동하여 구출운전을 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 구출운전을 수행하는 단계는, 누적된 위치변화량이 상기 균형추 방향인 경우, 상기 균형추의 방향으로 상기 전동기를 구동하여 구출운전을 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 인버터의 제어방법은, 상기 카의 위치가 내부의 승객이나 화물을 구출할 수 있는 구간에 도달한 경우, 상기 인버터를 정지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 인버터의 제어방법은, 구속전압이 최소 구속전압보다 낮아지는 경우, 상기 카의 방향으로 구출운전을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 구출운전을 수행하는 단계는, 방향전환을 위해 상기 인버터의 운전을 정지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 엘리베이터의 카를 회전시키지 않으므로 방향검출을 위한 운전횟수를 줄이게 되어, 구출운전을 위한 에너지를 절감하고, 승객의 승차감을 개선하게 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 엘리베이터 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 종래의 경부하 방향을 검출하는 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 종래의 경부하 경부하 방향검출의 기본동작을 설명하기 위한 시간차트이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 구출운전시 인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 인버터 제어방법의 기본 동작을 설명하기 위한 시간차트이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. '포함한다' 또는 '가진다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예의 구출운전시 인버터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 1과 같은 엘리베이터 구동 시스템에 적용되는 것이며, 인버터(1)의 제어부(2)의 동작에 해당할 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 인버터(1)가 정상모드에서 구출운전모드로 전환되면(S11), 인버터(1)의 제어부(2)는 전동기(3)를 구속시킬 수 있는 구속전압을 인가할 수 있다(S12). 구속전압은 임의로 미리 설정되는 것으로서, 제어부(2)는 최소 구속전압보다 큰 구속전압을 전동기(3)에 인가할 수 있다.

이후, 제어부(2)는 전동기(3)의 기동 이후 평균전류를 검출하기 이전까지의 구간으로 초기 기동구간이 경과하는지 여부를 판단할 수 있다(S13). 평균전류를 검출하여 초기 기동구간이 경과하면, 전동기(3)를 구속하는 전압의 레벨을 선형적으로 또는 비선형적으로 낮추고(S14), 전동기(3)의 구속전압의 레벨이 최소 구속전압보다 낮아지는지 확인할 수 있다(S15).

구속전압의 레벨이 최소 구속전압보다 높은 경우에는, 제어부(2)는 전동기(3)의 위치변화량을 확인하고, 위치변화량을 누적할 수 있다(S16). 이때 위치변화량은 전동기(3)의 엔코더(4)로부터 수신할 수 있을 것이다. 만약 S15에서 구속전압의 레벨이 최소 구속전압보다 낮은 경우에는, 카(6)와 균형추(7)의 중량이 서로 같거나 또는 고중량을 판단하기 어려운 것으로 결정하고, 제어부(2)는 카(6) 방향으로 구출운전을 시행할 수 있다(S20).

S16에서, 제어부(2)는 누적된 위치변화량이 일정 변화량에 도달하였는지 확인할 수 있다(S17). 즉, 제어부(2)는 누적된 위치변화량이 일정 변화량에 도달한 경우, 방향전환을 위해 인버터(2)의 운전을 정지하고(S18), 누적된 위치변화의 방향에 따라 고중량을 결정할 수 있다(S19). 이때 카(6) 방향으로 위치변화가 발생한 경우(S19), 카(6)의 방향으로 구출운전을 수행하고, 균형추 방형으로 위치변화가 발생한 경우(S19), 균형추 방향으로 구출운전을 수행할 수 있다(S21).

이후, 제어부(2)는 카(6)의 위치가 내부의 승객이나 화물을 구출할 수 있는 구간에 도달한 경우(S22), 인버터(1)의 운전을 정지하여 전동기(3)의 운전을 정지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예의 인버터 제어방법의 기본 동작을 설명하기 위한 시간차트이다.

본 발명의 일실시예에서, 본 발명의 제어부(2)는 엘리베이터의 카(6)와 균형추(7) 중 더 무거운 중량을 가지는 방향을 결정하고 구출운전을 실시한다.

도면에 도시된 바와 같이, 제어부(2)는, 과중량 방향을 결정하기 위해, 전동기(3)에 구속전압(5A)을 인가하고, 초기 기동구간 이후 구속전압을 점진적으로 낮출 수 있다(5B). 이때 구속전압이 낮아지면 전동기(3)를 구속하는 힘 또한 약해질 수 있다. 이때 카(6)와 균형추(7) 중 더 무거운 방향으로 전동기(3)가 회전하는 현상이 발생할 수 있다. 제어부(2)는 이와 같은 현상에 의해 전동기(3)의 위치변화가 발생하면 이를 누적하고, 누적된 위치레벨이 소정 레벨(5C)에 도달하면, 구속전압을 제거하여 운전을 정지하게 된다.

즉, 과부하 방향으로 전동기(3)의 위치변화가 발생하면, 이 방향을 중량 방향으로 검출하고, 에너지 저감을 위해 과중량 방향으로 구출운전을 실시할 수 있다.

다만, 제어부(2)는 카(6)와 균형추(7)의 중량 차이가 적은 경우에는 구속전압을 낮추어도 과중량 방향을 검출할 수 없으므로, 이 경우에는 카(6)의 내부에 수용인원의 약 50% 정도 탑승한 상황으로 판단하고, 승객의 승차감을 위해 카(6) 방향으로 구출운전을 실시할 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명은, 종래에 정방향, 역방향 운전을 통해 경부하 방향을 검출하고, 해당 경부하 방향으로 구출운전을 수행하는 것과 달리, 임의방향으로 회전하지 않고 전동기(3)를 구속하고 구속전압의 레벨을 낮추면서 전동기(3)의 위치변화량을 확인하여 고중량 방향을 검출할 수 있다.

이에 의해, 본 발명에 의하면, 엘리베이터의 카를 회전시키지 않으므로 방향검출을 위한 운전횟수를 줄이게 되어, 구출운전을 위한 에너지를 절감하고, 승객의 승차감을 개선할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 인버터 2: 제어부
3: 전동기 4: 엔코더
5: 와이어 로프 6: 카
7: 균형추

Claims (6)

1. 카와 균형추를 포함하는 엘리베이터 시스템의 전동기를 구동하는 인버터를 제어하는 방법에 있어서,
   상기 전동기에 구속전압을 인가하는 단계;
   상기 전동기의 기동 이후 소정의 초기 기동구간이 경과하면, 구속전압을 소정 레벨만큼 점진적으로 낮추는 단계;
   상기 전동기의 누적된 위치변화량이 소정 레벨에 도달한 경우, 고중량에 따라 구출운전을 수행하는 단계; 및
   구속전압이 최소 구속전압보다 낮아지는 경우, 상기 카의 방향으로 구출운전을 수행하는 단계를 포함하는 인버터 제어방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 구출운전을 수행하는 단계는,
   누적된 위치변화량이 상기 카 방향인 경우, 상기 카의 방향으로 상기 전동기를 구동하여 구출운전을 수행하는 단계를 포함하는 인버터 제어방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 구출운전을 수행하는 단계는,
   누적된 위치변화량이 상기 균형추 방향인 경우, 상기 균형추의 방향으로 상기 전동기를 구동하여 구출운전을 수행하는 단계를 포함하는 인버터 제어방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 카의 위치가 내부의 승객이나 화물을 구출할 수 있는 구간에 도달한 경우, 상기 인버터를 정지하는 단계를 더 포함하는 인버터 제어방법.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 구출운전을 수행하는 단계는,
   방향전환을 위해 상기 인버터의 운전을 정지하는 단계를 더 포함하는 인버터 제어방법.

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