KR20010085468A

KR20010085468A - 엘리베이터의 제어장치

Info

Publication number: KR20010085468A
Application number: KR1020010008909A
Authority: KR
Inventors: 타지마시노부; 아라키히로시; 스가이쿠로; 고바야시가즈유키
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2001-09-07
Also published as: JP4283963B2; TW528722B; CN1311150A; CN1229272C; US20010017239A1; KR100407628B1; US6422351B2; JP2001240319A

Abstract

저용량·염가의 전력축적장치를 사용하고, 방전제어시에서도 안정된 속도제어를 할 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는다.

컨버터(2), 인버터(4), 직류모선(3)사이에 설치된 전력축적장치(11), 전력축적장치를 제어하는 충방전제어회로(15), 정전검출기(22), 인버터의 출력전류와 출력전압을 검출하는 전류계측기(23)와 전압계측기(24), 카부하계측기(25), 인코더( 20), 인버터를 제어하는 속도제어회로(21A), 인버터의 출력전력을 산출하고 충방전상태의 계측치에 따라 전력축적장치의 방전가능전력을 구하여 이 방전가능전력과 교류전원의 계측전력과의 합으로 주어지는 제한전력최대치를 구하며, 인버터의 출력전력과 제한전력최대치와의 비교에 따라 속도지령을 변경하는 속도제어회로(21A)를 구비한다.

Description

엘리베이터의 제어장치{CONTROLLER OF ELEVATOR}

본 발명은 2차전지를 응용한 에너지절약형의 엘리베이터의 제어장치에 관한 것이다.

도 13은 종래의 2차전지를 사용하여 엘리베이터을 제어하는 제어장치의 기본구성도이다.

도 13에서, 1은 3상교류전원, 2는 3상교류전원(1)으로부터 출력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 다이오드 등으로 구성된 컨버터를 표시하고, 컨버터(2 )에서 변환된 직류전력은, 직류모선(3)에 공급된다.

4는 엘리베이터의 속도·위치제어를 하는 후술하는 속도제어장치에 의해 제어되는 인버터이며, 직류모선(3)을 통하여 공급되는 직류를 소정의 가변전압·가변주파수의 교류로 변환하여 교류모터(5)를 공급함으로써 교류모터(5)에 연결된 엘리베이터의 권양기(6)를 회전구동시킴으로써, 권양기(6)에 감겨올려진 롤러(7)가 그 양단에 접속된 카(8) 및 균형추(9)를 승강제어하여 카(8)내의 승객을 소정의 장소에 이동시키도록 되어있다.

여기서, 카(8)와 균형추의 중량을 정원의 반의 승객이 카(8)내에 승차한 때 거의 같게되도록 설계되어있다. 즉, 무부하로 카(8)를 승강시키는 경우에 카(8)의 하강시는 역행운전, 상승시는 회생운전으로 된다. 역으로 정원승차로 카(8)를 하강시키는 경우에, 카(8)의 하강시는 회생운전, 상승시는 역행운전으로 된다.

10은 마이크로컴퓨터 등으로 구성된 엘리베이터제어회로이고, 엘리베이터 전체의 관리제어를 한다.

11은 직류모선(3)사이에 설치되어, 엘리베이터의 회생운전시에 전력을 축적하고 역행운전시에 인버터(4)에 컨버터(2)와 함께 축적된 전력을 공급하는 전력축적장치를 표시하며, 2차전지(12)와 이 2차전지(12)를 충방전제어하는 DC-DC 컨버터 (13)로 구성된다.

여기서, DC-DC 컨버터(13)는, 리액터(13a), 이 리액터(13a)에 직렬접속된 충전전류제어용 게이트(13b), 후술하는 방전전류제어용 게이트(13d)에 역병렬접속된 다이오드(13c)로 되는 강압형 초퍼회로와 리액터(13a)에 직렬접속된 방전전류제어용 게이트(13d), 상기 충전전류제어용 게이트(13b)에 역병렬접속된 다이오드(13e)로 되는 승압발생 초퍼회로를 구비하여되고, 충전전류제어용 게이트(13b)와 방전전류제어용 게이트(13d)는 전력축적장치(11)의 충방전상태를 계측하는 충방전상태계측기(14)로부터의 계측치 및 전압계측기(18)로부터의 계측치에 따라 충방전제어회로(15)에 의해 제어된다.

또한, 이 종래 예에서의 충방전상태계측기(14)로서는 2차전지(12)와 DC-DC 컨버터(13)와의 사이에 설치되는 전류계측기가 사용된다.

16과 17은 직류모선(3)사이에 설치된 회생전류제어용 게이트와 회생저항, 18은 직류모선(3)의 전압을 계측하는 전압계측기(19)는 후술하는 속도제어회로로부터의 회생제어지령에 따라 동작하는 회생제어회로를 표시하고, 회생전류제어용 게이트(16)는 회생운전시에 전압계측기(7)에 의한 계측전압이 소정치이상일 때에 회생제어회로(19)의 제어에 따라 ON펄스축이 제어되도록 시행되며 회생전력은 회생저항 (17)에서 방전되어 열에너지로 변환되고 소비된다.

20은 권양기(6)에 연결된 인코더, 21은 엘리베이터제어회로(10)로부터의 지령에 따라 속도신호와 인코더(22)로부터의 속도귀환출력에 따라 인버터(4)의 출력전압·출력주파수를 제어함으로써 엘리베이터를 위치·속도제어하는 속도제어회로를 나타낸다.

다음에 상기 구성에 대한 동작에 대하여 설명한다.

엘리베이터의 역행운전시는 3상교류전원(1) 및 전력축적장치(11)의 양쪽으로부터 인버터(4)에 전력이 공급된다.

전력축적장치(11)는 2차전지(12)와 DC-DC 컨버터(13)로 구성되고, 충방전제어회로(15)에 의해 제어된다.

일반적으로 장치를 소형,염가로 구성하기 위하여 2차전지(12)의 개수는 적게 억제되고, 2차전지(12)의 출력전압은 직류모선(3)의 전압보다도 낮다. 그리고, 직류모선(3)의 전압은 기본적으로 3상교류전원(1)을 정류한 전압근면에서 제어된다.

따라서 2차전지(12)의 충전시는 직류모선(3)의 모선전압을 하강하고 방전시는 직류모선(3)의 모선전압을 승강시킬 필요가 있으며, 이 때문에 DC-DC 컨버터(13 )가 채용된다. 이 DC-DC 컨버터(13)의 충전전류제어용게이트(13b), 방전전류제어용 게이트(13d)의 제어를 충방전제어회로(15)에 의해 실행한다.

도 14와 도 13은 충방전제어회로(15)의 방전시와 충전시의 제어를 표시하는 플로차트이다.

최초에 도 14에 표시하는 방전제어에 대하여 설명한다.

제어계로서 전압제어에 전류제어마이너루프 등을 구성하고, 보다 안정성이 높은 제어를 하여도 되나, 여기에서는 간단화를 위하여, 모선전압으로 제어하는 방식을 설명한다.

우선, 전압계측기(17)에 의해 직류모선(3)의 모선전압이 계측된다(스텝S11).

충방전제어회로(15)는, 그 계측전압을 소정의 전압설정치와 비교하고, 계측전압이 전압설정치를 초과하고 있는지 여부를 판정하며(스텝S12), 계측전압이 설정치를 초과하고 있지 않으면, 다음에 충방전상태계측기(14)에 의한 2차전지(12)의 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하였는지 여부를 판정한다(스텝S13).

이들의 판정에 의해, 계측전압이 설정치를 초과한 때 또는 계측전압이 설정치를 초과하지 않는 경우에서도 2차전지(12)의 방전전류의 계측치가 소정치를 초과한 때에는, 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 짧게 하도록 현재의 ON시간에 대하여 조정시간(DT)을 감산하여 새로운 게이트ON시간을 구한다(스텝S14).

한편, 상기 스텝S13에서, 전류검출기(14)에 의한 2차전지(12)의 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하고 있지 않다고 판정된 경우에는 방전전류제어용 게이트( 13d)의 ON펄스폭을 길게되도록, 현재의 ON시간에 대하여 조정시간(DT)을 가산하여 새로운 게이트 ON시간을 구한다(스텝S15).

이와 같이하여 구해진 게이트ON시간에 따라 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON시간을 실행하는 동시에 구해진 게이트ON시간을 현재의 ON시간으로 하여 내장메모리에 기억한다(스텝S16).

이와 같이 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 길게 함으로써, 보다 많은 전류를 2차전지(12)로부터 흘리게 하고, 그 결과, 공급전력을 크게 하는 동시에 전력공급에 의해 직류모선(3)의 모선전압을 상승시킨다.

역행시 운전에서 생각하면, 엘리베이터는 전력공급을 필요로 하고 있으며 이 전력을 상기 2차전지(12)로부터의 방전 및 3상교류전원(1)으로부터의 공급으로 충당한다.

모선전압을 3상교류전원(1)으로부터의 공급에 의한 컨버터의 출력전압보다도 높게 제어하면, 모든 전력은 2차전지(12)로부터 공급된다. 그러나, 염가의 전력축적장치(11)를 구성하기 위하여, 모든 전력을 2차전지(12)로부터 공급하지 않고, 적절한 조합으로 2차전지(12)로부터의 공급과 3상교류전원(1)으로부터의 공급을 하도록 설계되어있다.

즉, 도 14중에서, 방전전류의 계측치를 공급분담상당전류(소정치)와 비교하고, 소정치를 초과하고 있으면 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 길게 하며, 또, 공급량을 증대시키나, 방전전류의 계측치가 소정치를 초과하고 있지 않으면, 방전전류제어용 게이트(13d)의 ON펄스폭을 짧게 하고, 전력공급을 클립한다.

이와 같이하면, 인버터(4)가 필요로 하는 전력중, 2차전지(12)로부터 공급하는 부분이 클립되기 때문에 직류모선(3)의 모선전압은 낮게되고 결과적으로 컨버터 (2)로부터 공급이 개시된다. 이들은, 대단히 짧은 시간에서 실행되므로, 실제는, 엘리베이터가 필요한 전력을 공급하기 위하여 적절한 모선전압으로 정착되고, 2차전지(12)와 3상교류전원(1)으로부터 소정의 비율로 전력을 공급하는 것이 가능하게된다.

다음에 도 15에 표시하는 충전시 제어에 대하여 설명한다.

교류모터(5)로부터의 전력회생이 있었던 경우, 직류모선(3)의 모선전압은 그 회생전력에 의해 상승한다. 이 전압이 컨버터(2)의 출력전압보다도 높게 된 경우에는, 3상교류전원(1)으로부터의 전력공급은 정지된다. 전력축적장치(11)가 없는 경우에 이 상태가 계속되면 직류모선(3)의 전압이 상승하기 때문에 직류모선(3)의 모선전압을 검출하는 전압계측기(17)의 계측전압치가 어느 소정치까지 도달하면, 회생제어회로(19)는 작동하고, 회생전류제어용 게이트(16)를 폐쇄시킨다. 이로 인해 회생저항(17)에 전력이 흘려지며, 회생전력이 소비되는 동시에 전자브레이크효과에 의해 엘리베이터가 감속된다. 그러나 전력축적장치(11)가 있는 경우에는 소정전압이하의 전압으로 충방전제어회로(15)의 제어에 의해 그 전력이 전력축적장치 (11)에 충전된다.

즉, 도 15에 표시하는 바와 같이 충방전제어회로(15)는, 전압계측기(17)에 의한 직류모선(3)의 모선전압의 계측치가 소정전압을 초과하고 있으면, 회생상태인 것을 검지하고, 충전전류제어용 게이트(13b)의 ON펄스폭을 길게 함으로써 2차전지( 12)의 충전전류를 증대시킨다(스텝S21 →S22 →S23).

잠시후 엘리베이터로부터의 회생전력이 적게되면, 이에 따라 직류모선(3)의 전압도 저하하고, 전압계측기(17)의 계측치가 소정전압을 초과하지 않게되므로, 충전전류제어용 게이트(13b)의 ON펄스폭을 짧게 제어하며, 충전전력도 작게 제어된다 (스텝S21 →S22 →S24).

이와 같이 직류모선(3)의 모선전압을 감시하고 충전전력을 제어함으로써 모선전압이 적절한 범위로 제어되고 충전이 실행된다. 또, 종래 회생전력을 가변하고 있던 전력을 축적하며 재이용함으로써 에너지절약이 실현된다. 충전장치가 고장 등 어떤 이유로 전력소비가 되지 않는 경우에는 백업으로서 상기 회생제어회로( 19)를 작동시키고 회생전력을 저항소비시키며 엘리베이터에 적절한 감속을 시키도록 하는 엘리베이터의 용량 등에 의해 다르나, 주택용의 일반적인 엘리베이터에서 회생전력은 2KVA정도이고 감속의 최대치에서 4KVA정도의 회생전력이다.

회생제어회로(19)에서는, 직류모선(3)의 전압을 감시하고, 소정이상의 전압이 되면, 상기 전력을 회생저항(17)에서 방전하도록 회생제어회로(19)에 의해 회생전류제어용 게이트(16)의 ON펄스폭을 제어함으로써 회생전력을 회생저항(17)에 흘리는 것이다. 이 펄스폭제어는, 여러가지 방식이 있으나, 간단하게 다음식에 따른다. 지금 회생전류제어용 게이트(16)를 ON하여 시작하는 직류모선(3)의 전압을 VR로 하면 회생저항(17)의 값은 기지(旣知)이므로, 회로를 ON(폐쇄)하면 흐르는 전류IR은 간단하게 계산가능하고, 또한 흘리려고 하는 최대전력이 기지이므로, 그 전력VA를 WR로 하면 WR/(VR ×IR)의 듀티의 ON펄스를 발생하면 되고, 이를 직류모선전압을 감시하면서 실행하면 된다. 그러나 이는 어디까지나 회생전력을 회생저항(17)에서 모두 소비하는 것을 목적으로 하고있다.

그러나, 상술한 종래의 엘리베이터의 제어장치에서, 전력축적장치(11)는, 전력축적장치(11)의 온도, 충전정도 즉, 전력축적장치(11)의 FULL충전상태를 100%로하고, 충방전전류와 충방전전압과의 곱을 용량으로 정규화하며, 누적된 값인 SOC( State Of Charge) 등 모든 조건에서 회생전력을 충전가능한 대용량의 2차전지(12)를 쌀 필요가 있었다. 이 때문에 고가이고 큰 전력축적장치(11)가 필요하였다.

본 발명은 상술과 같은 문제를 해결하기 위하여 하게 된 것으로, 저용량·염가의 전력축적장치를 사용하고, 방전제어시에서도 안정된 속도제어를 할 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 엘리베이터의 제어장치의 구성을 표시하는 블럭도.

도 2는 본 발명에 관한 정전시의 속도제어를 설명하기 위하여 사용되는 것으로, 엘리베이터의 역행운전시의 전력파형을 시간축을 횡축으로 하여 취한 파형이다.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T1)의 설명도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 표시하는 플로차트.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 충전정도(SOC)에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T2)의 설명도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 속도에 따라서 복수를 갖는 충전정도(SOC)에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T2a, t2b,t2c, …)의 설명도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 부하상태에 따른 속도패턴이 설정된 테이블(T3)의 설명도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 카부하와 전력축적장치(11)의 방전가능전력에 대한 최대지령속도가 설정된 테이블(T4)의 설명도.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 표시하는 플로차트.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 방전가능전력과 부하계측치에 따라 선택되는 타이머인터럽트회수에 따른 지령속도가 설정된 테이블(T5)의 설명도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 속도제어회로(21A)가 구비되는 열거리에 따른 지령속도가 설정된 테이블(T6)의 설명도.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 표시하는 플로차트.

도 13은 종래 예에 관한 엘리베이터의 제어장치의 구성을 표시하는 블럭도.

도 14는 도 13에 표시하는 충방전제어회로(15)의 방전시의 제어를 표시하는 플로차트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 3상교류전원 2 : 컨버터

3 : 직류회로 4 : 인버터

5 : 교류모터 6 : 권양기

7 : 로프 8 : 카

9 : 균형추 10 : 엘리베이터제어회로

11 : 전력축적장치 12 : 2차전지

13 : DC-DC 컨버터 14,14A : 충방전상태계측장치

15 : 충방전제어회로 16 : 회생전류제어용 게이트

17 : 회생저항 18 : 전압계측기

19 : 회생제어회로 20 : 인코더

21,21A : 속도제어회로 22 : 정전검출기

23 : 전류계측기 24 : 전압계측기

25 : 카부하계측기

본 발명에 관한 엘리베이터의 제어장치는 교류전원으로부터의 교류전력을 정류하여 직류전력으로 변환하는 컨버터와 상기 컨버터로부터 출력되는 직류전력을 가변전압·가변주파수의 교류전력으로 변환하여 전동기를 구동하고 엘리베이터를 운전하는 인버터와, 상기 컨버터와 상기 인버터와의 사이의 직류모선간에 설치되어 엘리베이터의 회생운전시에 직류모선으로부터의 직류전력을 축적하고, 역행운전시에 축적된 직류전력을 직류모선에 공급하는 전력축적장치와, 상기 직류모선에 대한 상기 전력축적장치의 충방전을 제어하는 충방전제어장치와, 상기 전력축적장치의 온도, 충방전전류, 충방전전압의 적어도 하나를 계측하는 충방전상태계측수단과, 상기 인버터의 출력전류를 검출하는 전류검출수단과 상기 인버터의 출력전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 엘리베이터의 속도를 검출하는 속도검출수단과 엘리베이터의 속도지령과, 상기 속도검출수단으로부터의 검출치에 따라 속도제어하도록상기 인버터를 제어하는 속도제어수단을 구비하고, 상기 속도제어수단을 상기 전류검출수단의 검출전류치와 상기 전압검출수단의 검출전압치에 따라 인버터의 출력전력을 산출하며 상기 충방전상태계측수단의 계측치에 따라 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하여 이 방전가능전력과 상기 교류전원의 제한전력과의 합으로 주어지는 제한전력최대치를 구하고, 상기 인버터의 출력전력과, 상기 제한전력최대치와의 비교에 따라 속도지령을 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단은, 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하고 상기 충방전상태계측수단으로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 상기 테이블로부터 제한방전전류를 구하고 구해진 제한방전전류와, 방전전압의 계측치로부터 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징을 하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단은, 상기 전력축적장치의 FULL충전상태를 100%로 하고 충방전전류와 충방전전압의 곱을 용량으로 정규화하며, 누적된 값인 충전정도에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태계측수단으로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 얻어지는 충전정도에 따라 상기 테이블로부터 제한방전전류를 구하며, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치로부터 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단은, 상기 전력축적장치의 온도에 따라서 복수의 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태계측수단에 의한 온도계측치에 따른 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단은, 부하상태에 따른 속도패턴이 설정된 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태계측수단에 의한 계측치에 따라 상기 전력축적장치가 고장으로 판정된 경우에는, 상기 카부하계측수단에 의해 계측된 카부하계측치에 따라서 상기 테이블로부터 속도패턴을 구하며 구해진 속도패턴에 따른 속도지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단은 카부하와 상기 전력축적장치의 방전가능전력에 대한 최대속도지령치가 설정된 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태계측수단의 계측치에 따라 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하며 상기 카부하계측수단에 의해 계측된 카부하계측치와 구해진 방전가능전력에 따라서 상기 테이블로부터 최대속도지령을 구하고, 속도지령과 최대속도지령과의 비교에 따라 속도지령을 변경하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 속도제어수단은, 카부하와 상기 전력축적장치의 방전가능전력에 대응한 복수의 속도패턴테이블을 구비하고 상기 충방전상태계측수단의 계측치에 따라 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하고 상기 카부하계측수단에 의해 계측된 카부하계측치에 따라, 상기 테이블을 선택함으로써, 선택된 속도패턴에 따라서 속도제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(발명의 실시의 형태)

본 발명에서는 전력축적장치의 방전가능전력에 따라 엘리베이터의 속도를 제어하는 것으로, 전지의 수명이 긴 전력축적장치를 갖는 엘리베이터를 제공한다.

도 1은, 본 발명에 관한 엘리베이터의 제어장치의 구성을 표시하는 블럭도이다.

도 13에 표시하는 종래 예와 동일부분은 동일부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

새로운 부호로서, 14A와 12A는 본 발명에 관한 충방전상태계측장치와 속도제어회로, 22는 3상교류전원(1)의 정전을 검출하는 정전검출기, 23과 24는 인버터(4)의 출력전류와 출력전압을 계측하는 전류계측기와 전압계측기, 25는 카(8)의 카실과 카틀 저면부와의 사이에 설치되어 카부하를 계측하는 카부하계측기를 표시하고 충방전상태계측장치(14A)는, 전력축적장치(11)의 충방전전류, 충방전전압, 온도를 계측하는 각 계측기를 구비하며, 그들의 각 계측치 및 충전정도, 즉, 전력축적장치 (11)의 FULL충전상태를 100%로 하고, 충방전전류와 충방전전압과의 곱을 용량으로 정규화하며 누적된 값인 SOC(State Of Charge)를 속도제어회로(21A)에 출력하도록 되고, 속도제어회로(21A)는 정전검출기(22) 또는 전압계측기(18)로부터의 정전검출신호, 충방전상태계측장치(14A)로부터의 충방전상태인코더(20)로부터의 속도귀환신호, 전류계측기(22) 및 전압계측기(23)로부터의 각 계측치, 카부하계측기로부터의 카부하계측치에 따라 주행중 정전검출시에 전력축적장치(11) 방전가능전력의 범위에서 속도제어하는 속도지령을 인버터(4)에 출력한다.

도 2는 본 발명에 관한 정전시의 속도제어를 설명하기 위하여 사용되는 것으로 엘리베이터의 역행운전시의 전력파형을 시간축을 횡축으로 하여 취한 파형이다.

엘리베이터가 전원승차로 상승방향운전시 등의 역행운전에서는, 동도면(a)과같은 전력파형으로 된다. 전력은, 대략, 동도면(b)에 표시하는 엘리베이터의 속도에 의존하는 전력분과 동도면(c)에 표시하는 가감속에 의존하는 전력의 합계로 된다. 최고속부근에서 가속중에 전력커브가 피크(51)로 되고, 일정속으로 일정전압( 52)으로 되며 감속시간과 함께 전력이 적게 된다(53).

일반적으로 2차전지(12)로부터의 방전에서, 그 온도방전시의 전지전압 등에 의해 방전가능한 전류치가 제한된다. 모든 경우에 여유가 있는 2차전지(12)를 접속하는 것을 고가로 되기 때문에 특정의 조건에서는 2차전지(12)로부터의 방전을 제한할 필요가 생긴다.

또, 2차전지(12)로부터의 방전을 제한한 경우에 3상교류전원(1)으로 대체할 수도 있으나, 이 경우 전력피더(feeder)가 크게 된는 계약전력이 크게되는 등 고가로 된다.

따라서, 본 발명은 전력축적장치(11)의 방전전류가 제한되는 경우에 3상교류전원(1)의 허용전력범위에서 엘리베이터를 운전하는 것이다.

이하, 구체적인 각 실시의 형태에 대하여 설명한다.

실시의 형태 1.

이 실시의 형태 1에서, 속도제어회로(21A)는, 도 3에 표시하는 바와 같이, 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T1)을 구비하고 있으며, 이 테이블(T1)을 사용하여 전력축적장치(11)의 방전가능전력을 구하여 이 방전가능전력과 교류전원(1)의 제한전력과의 합으로 주어지는 제한전력최대치를 구하고, 인버터의 출력전력과 제한전력최대치와의 비교에 따라서 속도지령을 변경한다.

우선 도 3에 대하여 설명하면, 도 3은 전력축적장치(11)의 방전시 전압을 바탕으로, 방전전류를 제한하기 위한 테이블의 예로, 충방전상태계측장치(14A)로부터의 충방전상태의 계측데이터와 상기 테이블(T1)에 의해 제한전력최대치를 작성한다. 동 테이블중, 현재 방전전류는, 전력축적장치(11)로부터 현재 출력하고 있는 2차전지(12)의 방전전류이며, 방전전압을 계측하고, 전압란의 전압이상에서의 제한전류를 제한전류의 항에 기술되어있다.

예컨데, 현재 방전전류가 A1암페어이상일 때, V11볼트이상이면, 특히 제한전류는 없으나, V11볼트와 V12볼트사이에서는, A12암페어에 제한한다. V12볼트이하에서는 방전금지 등을 기술한 테이블이다. 이 테이블을 다시 세분하면 더욱 좋은 결과가 얻어진다. 또, 속도제어에서는 이 결과를 보고, 속도제어하기 때문에, 여하간 지연이 있으므로, 테이블에는 여유를 보고 설계할 필요가 있다. 또, 이 제한전류로부터 현재의 전압을 설정하고 제한전력으로 하는 것은 간단하다.

또, 이 실시의 형태 1에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 도 4에 표시하는 플로차트를 참조하여 설명한다.

도 5에서 주행중은, 우선 엘리베이터의 주행목적위치, 현재 지령속도, 현재 위치 등으로부터 표준속도패턴에 따른 지령속도Vm을 구하고 속도제어한다(스텝S101 ).

그리고, 전류계측기(23) 및 전압계측기(24)로부터의 인버터(4)의 출력전류 및 출력전압의 계측치에 따라 현재의 출력전력Wc를 계산한다(스텝S102).

그후, 충방전상태계측장치(14)로부터의 계측치에 따라 전력축적장치(11)의 방전가능전력Wo를 구하고, 그 방전가능전력에 미리 정해져 있는 상용전원(3상교류전원(1))의 제한전력(계약전력)을 가산하며 제한전력최대치Wmax를 계산한다(스텝 S103).

그리고, 인버터(4)의 출력전력Wc와 제한전력최대치Wmax를 비교하고, 현재의 출력전력Wc가 제한전력최대치Wmax와 같으면, 그때의 속도를 유지하도록, 전회의 지령속도를 금회의 지령속도로한다(스텝S104 →S105).

한편, 현재의 출력전력Wc가 제한전력최대치Wmax를 초과하고 있지 않으면, 표준속도패턴에 따른 지령속도Vm을 현재의 지령속도로 하며(스텝S104 →S106), 역으로, 현재의 출력전력Wc가 제한전력최대치Wmax를 초과하고 있으면 전회의 지령속도에 대하여 감속설정치Dv를 감산한 새로운 지령속도를 구하며 사용전력을 절감시킨다(스텝S104 →S107).

이와 같이하여 구해진 지령속도에 따라 속도제어를 하는 동시에 구해진 지령속도는 다음회의 지령속도의 산출에 대비하여 내장메로리에 기억한다(스텝S108).

이 경우, 시간지연 등을 고려하고, 상기 테이블(T1)의 제한방전전류에는 여유를 갖게하는 것이 바람직하다. 이때 감속도는 방전가능전력의 변화율 및 승차감으로부터 고려하여, 그다지 강하게 할 필요는 없다. 따라서, 인버터(4)가 현재 출력중의 출력전력의 계측시, 감속에 의한 영향을 고려할 필요는 적다. 필요가 있으면 현재 출력중의 출력전력을 사용하는 것이 아니고, 현재의 속도와 부하로부터 일정주행에서의 예상전력을 사용하면 된다.

또, 현재의 출력전력이 제한전력최대치를 초과하고 있을 때, 별안간 감속하고 있으나, 현재의 가속·감속상태에 의해 감속으로의 스무징(smoothing) 등의 처리를 넣으면 더욱 스무스한 속도제어패턴으로 된다.

이와 같이 구성된 엘리베이터제어장치에서는, 전력축적장치(11)로부터의 방전시, 2차전지(12)에 과도한 부하를 거는 일없는 범위에서, 상용전원의 제어를 지키면서 안정된 엘리베이터의 속도제어가 가능하게 \되며 염가이고 수명이 긴 전력축적장치를 구성하는 것이 가능하게 된다.

실시의 형태 2.

다음에 이 실시의 형태 2에서 속도제어회로(21A)는, 도 5에 표시하는 바와 같이, 전력축적장치(11)의 FULL충전상태를 100%로 하고, 충방전전류와 충방전전압의 곱을 용량으로 정규화하며 누적된 값인 충전정도(SOC)에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블(T2)을 구비하고 충방전상태계측장치(14A)로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 얻어지는 충전정도(SOC)에 따라서 테이블(T2)로부터 제한방전전류를 구하고, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치로부터 전력축적장치( 11)의 방전가능전력을 구하도록 되어있다.

즉, 도 5는, 현재의 전력축적장치(11)의 충전정도(SOC)에 대한 제한방전전류의 테이블이다. 현재의 충전정도(SOC)는 2차전지(12)의 충방전에서의 전류 또는 전력의 누적으로 계산가능하다. 이 현재의 충전정도(SOC)에 대하여 일반적으로는, SOC레벨이 높은 레벨에서는 높은 방전전류가 가능하나, SOC레벨이 낮게되는데 따라방전전류(전력)는 크게 취할 수 없게 된다.

도 5에 이것을 테이블화 한 것이다.

이 실시의 형태 2에서의 속도제어회로(21A)도, 도 4에 표시하는 플로차트에 따라 실시의 형태 1과 마찬가지로 하여 지령속도를 구하도록 되어있으며, 따라서, 전력축적장치(11)로부터의 방전시, 2차전지(12)에 과도한 부하를 거는 일없는 범위에서, 상용전원의 전력제한을 지키면서 안정된 엘리베이터의 속도제어가 가능하게되며, 염가이고 수명이 긴 전력축적장치를 구성하는 것이 가능하게 된다.

실시의 형태 3.

다음에 이 실시의 형태 3에서, 속도제어회로(21A)는 도 5에 표시하는 바와 같이 전력축적장치(11)의 2차전지(12)의 온도에 따라서 복수의 테이블(T2a, t2b, t2c, …)을 구비하고, 복수의 테이블로부터 충방전상태계측장치(14A)에 의한 온도계측치에 따른 테이블이 선택되고, 실시의 형태 2와 마찬가지로 전력축적장치(11)의 방전가능전력을 구하도록 되어있으며 실시의 형태 1 및 2와 같은 효과를 이룰 수 있다.

실시의 형태 4.

다음에 이 실시의 형태 4에서, 속도제어회로(21A)는, 도 7에 표시하는 바와 같이 부하상태에 따른 속도패턴(예컨데 무부하시는 VO1,VO2,VO3, …,VOn)이 설정된 테이블(T3)을 구비하고 충방전상태계측장치(14A)에 의한 계측치에 따라 전력축적장치(11)가 고장으로 판정된 경우에는 카부하계측기(25)에 의해 계측된 카부하계측치에 따라서 상기 테이블(T3)로부터 속도패턴을 구하며, 구해진 속도패턴에 따른 속도지령을 생성하도록 되어있다.

즉, 실시의 형태 4에서의 속도제어의 속도패턴을 표시하는 테이블이다. 동 테이블(T3)은 가속시의 패턴을 표시하고 출발이후의 각 시간(t1,t2,t3, …,tn)에서의 속도를 기술한 패턴으로, 이 테이블(T3)을 사용함으로써 스무스한 가속을 실현가능하다. 이 가속테이블은 상승운전시 각각 별도로 가지고 있다. 여기에서는 기술하지 않았으나, 감속측은 상기 가속에 대응한 감속패턴테이블을 사용한다. 단, 이 테이블은 시간에 대한 속도가 아니고 정지까지의 나머지거리에 대한 속도테이블을 사용하는 것이 일반적이다. 도 7중 %부하 등은 각각의 부하에 대한 패턴을 나타낸다.

지금, 충전정도(SOC)레벨이 어떤 원인(고장을 포함한다)으로 너무 낮게되는 등 출발전으로부터 전력축적장치(11)의 출력저하를 알고 있을 때, 미리 설정한 속도패턴에 의해 운전함으로써 3상교류전원(1)(상용전원)의 계약전력이내에서 스무스한 운전이 가능하다.

종래의 엘리베이터의 운전패턴에서는, 부하에 의한 운전패턴을 가지고 있지 않다. 이것은 상용전원의 계약전력범위에서 운전하도록 하는 경우, 예컨데, 무부하상승운전은 기본적으로 회생운전으로 되고, 전력축적장치(11)로부터의 방전은 필요없다. 역으로 무부하의 하강운전에서는, 역행운전으로 되기 때문에 소비전력이 크다. 이와 같이, 속도테이블은 부하와 방향으로 갖는 쪽이 최적의 속도로 운전가능하다.

실시의 형태 5.

다음에 이 실시의 형태 5에서, 속도제어회로(21A)는, 도 8에 표시하는 바와 같이 카부하로 전력축적장치(11)의 방전가능전력에 대한 최대속도지령치(W_01max,W_02max, …)가 설정된 테이블(T4)을 구비하고 충방전상태계측장치(14A)의 계측치에 따라 전력축적장치(11)의 방전가능전력(W01,W02, …)을 구하며, 카부하계측기(25)에 의해 계측된 카부하계측치와 구해진 방전가능전력에 따라 상기 테이블(T4)로부터 최대속도지령(V_01max,V_02max, …)을 구하고 속도지령과 최대속도지령과의 비교에 따라 속도지령을 변경한다.

다음에, 이 실시의 형태 5에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 도 9에 표시하는 플로차트를 참조하여 설명한다.

우선, 표준 속도패턴에 따른 지령속도Vm에 따라 인버터(4)를 속도제어한다 (스텝S501). 그리고 충방전상태계측장치(14A)로부터의 계측치에 따라, 전력축적장치(11)의 방전가능전력Wo를 구한다(스텝S502).

그후, 카부하계측기(25)의 카부하계측치 및 방전가능전력Wo에 따라 도 8에 표시하는 테이블(T4)로부터 대응하는 최대지령속도Vmax를 구하고(스텝S503), 표준속도패턴에 따른 지령속도Vm과 최대지령속도Vmax와의 비교를 한다(스텝S504).

현재의 지령속도Vm이 최대지령속도Vmax와 같으면, 최대지령속도Vmax를 지령속도로 하며(스텝S504 →S505), 한편, 현재의 지령속도Vm이 최대지령속도Vmax를 초과하고 있지 않으면, 속도를 감속시키도록 전회의 지령속도에 대하여 감속설정치DV를 감산한 새로운 지령속도를 구하고 사용전력은 절감시킨다(스텝S504 →S506).

역으로 현재의 지령속도Vm이 최대지령속도Vmax를 초과하고 있으면 표준속도패턴에 따른 지령속도Vm을 지령속도로 한다(스텝S504 →S507).

이와 같이하여 구해진 지령속도에 따라 속도제어를 하는 동시에 구해진 지령속도는 다음회 지령속도의 산출에 대비하여 내장메모리에 기억한다(스텝S508).

따라서 상기 실시의 형태 5에 의하면, 전력축적장치(11)로부터의 방전시 2차전지(12)에 과도한 부담을 주는 일없는 범위에서 상용전원의 전력제한을 지키면서 안정된 엘리베이터의 속도제어가 가능하게되고 염가로 수명이 긴 전력축적장치를 구성하는 것이 가능하게 된다.

실시의 형태 6.

다음에 이 실시의 형태 6에서, 속도제어회로(21A)는 도 10에 표시하는 바와 같이 각 속도제어의 타이머인터럽트마다의 엘리베이터의 지령속도치를 기억한 테이블(T5)을 갖고, 이 테이블(T5)은 전력축적장치의 방전가능전력별 및 엘리베이버의 부하별로 복수가지고 있다.

예컨데, 전력축적장치의 방전가능전력별로 10개의 테이블을 갖고, 그 10개의 각 테이블마다에 또한 부하별로 10개의 테이블을 갖는 경우, 총 테이블수는 100개로 된다. 또, 도 11에 표시하는 바와 같이 나머지거리에 따른 지령속도가 설정된테이블(T6)을 가진다.

즉, 이 실시의 형태 6에서, 속도제어회로(21A)는, 우선, 도 11에 표시하는 바와 같이 테이블(T6)에 따라 나머지거리에 따른 지령속도를 구한다. 또, 충방전상태계측장치의 계측치에 따라 전력축적장치의 방전가능전력을 구하고, 또한, 카부하계측기(25)에 의해 계측된 카부하계측치에 따라 방전가능전력과 카부하계측치의 양 데이터에 따른 도 10에 표시하는 바와 같이 테이블(T5)을 선택하며, 선택된 테이블로부터 각 제어타이머인터럽트마다의 지령속도를 구한다. 타이머인터럽트시에, 예컨데, 스타트개시직후의 타이머인터럽트시는 지령속도로서 V1을 다음의 타이머 인터럽트시는 지령속도로서 V2를 구한다.

다음에 이 실시의 형태 6에 관한 속도제어회로(21A)의 제어를 도 12에 표시하는 플로차트를 참조하여 설명한다.

표 11에 표시하는 플로차트는 타이머인터럽트마다에 기동되는 것이다.

우선, 목적층까지의 나머지거리에 따라서 테이블(T6)을 참조하여 지령속도를 구한다.

예컨데, 목적층까지의 나머지거리가 d1이상이면, 나머지거리에 따른 지령속도 Vd를 Vd1에 설정하고 목적층까지의 나머지거리가 d1이하이고, d2를 초과하고 있으면 (d1 〉d2 테이블에는 나머지거리가 긴 순서로 늘어서 있다) 나머지거리에 따른 지령속도Vd를 Vd2에 설정한다. 이하 이 테이블(T6)에 따라서 나머지거리에 따른 지령속도(Vd)를 설정한다(스텝S601).

다음에 타이머인터럽트회수에 따른 지령속도Va를 설정한다. 즉, 정기적으로타이머인터럽트가 있으므로, 스타트로부터의 시간마다에 타이머인터럽트회수에 따른 지령속도Va를 방전가능전력과 카부하계측치의 양데이터에 따라서 도 10에 표시하는 테이블(T5)를 선택하고, 선택된 테이블(T5)로부터 각 제어타이머인터럽트마다의 지령속도Va를 설정한다(스텝S602).

이 테이블(T5)의 최후는 최고속으로 되어있으므로, 이후는 Va = Vmax 로 한다.

다음에 타이머인터럽트전의 지령속도Va와 나머지거리에 따른 지령속도Vd를 비교하고, 타이머인터럽트마다의 지령속도Va가 나머지거리에 따른 지령속도Vd를 초과하고 있으면 지령속도를 Vd에 설정하고(스텝S603 →S604), 타이머인터럽트마다의 지령속도Va가 나머지거리에 따른 지령속도Vd를 초과하고 있지 않으면 지령속도를 Va에 설정한다(스텝S603 →S605).

즉, 제어시는 도 10에 표시하는 테이블(T6)에 따라서 가속하고, 감속시는 도 11에 표시하는 테이블(T6)에 따라서 감속함으로써, 스무스한 목적층까지의 속도제어를 하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 저용량·염가의 전력축적장치를 사용하고 방전제시에서도 안정된 속도제어를 할 수 있으며, 에너지절약효과를 절감하는 일이 없고 또한 전지수명이 긴 전력축적장치를 갖는 엘리베이터를 구성할 수 있다.

Claims

교류전원으로부터의 교류전력을 정류하여 직류전력으로 변환하는 컨버터와,

상기 컨버터로부터 출력되는 직류전력을 가변전압·가변주파수의 교류전력으로 변환하여 전동기를 구동하고, 엘리베이터를 운전하는 인버터와, 상기 컨버터와 상기 인버터와의 사이의 직류모선간에 설치되어 엘리베이터의 회생운전시에 직류모선으로부터의 직류전력을 축적하고 역행운전시에 축적된 직류전력을 직류모선에 공급하는 전력축적장치와, 상기 직류모선에 대한 상기 전력축적장치의 충방전을 제어하는 충방전제어장치와 상기 전력축적장치의 온도, 충방전전류, 충방전전압의 적어도 하나를 계측하는 충방전상태계측수단과, 상기 인버터의 출력전류를 검출하는 전류검출수단과, 상기 인버터의 출력전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 엘리베이터의 속도를 검출하는 속도검출수단과, 엘리베이터의 속도지령과 상기 속도검출수단으로부터의 검출치에 따라 속도제어하도록, 상기 인버터를 제어하는 속도제어수단을 구비하고, 상기 속도제어수단은, 상기 전류검출수단의 검출전류치와 상기 전압검출수단의 검출전압치에 따라 인버터의 출력전력을 산출하며 상기 충방전상태계측수단의 계측치에 따라 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하여 이 방전가능전력과 상기 교류전원의 제한전력과의 합으로 주어지는 제한전력최대치를 구하며 상기 인버터의 출력전압과 상기 제한전력최대치와의 비교에 따라 속도지령을 변경하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 속도제어수단을 방전전류와 방전전압에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태계측수단으로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라 상기 테이블로부터 제한방전전류를 구하고, 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치로부터 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 속도제어수단은, 상기 전력축적장치의 FULL충전상태를 100%로 하고, 충방전전류와 충방전전압의 곱을 용량으로 정규화하며, 누적된 값인 충전정도에 대한 제한방전전류가 설정된 테이블을 구비하고, 상기 충방전상태계측수단으로부터의 방전전류와 방전전압의 계측치에 따라서 얻어지는 충전정도에 따라 상기 테이블로부터 제한방전전류를 구하며 구해진 제한방전전류와 방전전압의 계측치로부터 상기 전력축적장치의 방전가능전력을 구하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.