KR20170058946A - 적어도 하나의 인버터 모듈을 갖는 승객 운송 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 3상 구동 모터 (11) 및 제어 디바이스 (14) 를 포함하는 승객 운송 시스템 (1) 에 관련된다. 더욱이, 승객 운송 시스템 (1) 은 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6) 을 갖는 적어도 하나의 인버터 모듈 (16) 을 포함한다. 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6) 의 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16) 은 제어 디바이스 (14) 에 의해 직접 구동된다. 인버터 모듈 (16) 은 입력측 상에서 DC 소스 (15) 에 그리고 출력측 상에서 3상 구동 모터 (11) 에 연결된다. DC 소스 (15, 43, 75, 78, 80) 와 인버터 모듈 (16, 45, 62) 사이에, DC 회로 (19, 44, 63) 가 존재하고, 여기서, DC 회로 (19, 44, 63) 상으로 변조될 수 있는 구동 신호들이 제어 디바이스 (14, 46, 74) 에 의해 발생될 수 있고, 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 복조기 (18, 85) 를 갖고, 그 복조기 (18, 85) 에 의해, 구동 신호들은 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6, 62.1 내지 62.6) 의 개별 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16, 62.11 내지 62.16) 에 할당된 제어 전압들로 컨버팅될 수 있다.
Description
본 발명은 승객 운송 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는, 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 또는 엘리베이터 시스템에 관한 것이다.
전술한 타입의 승객 운송 시스템들은 3상 AC 구동 모터 및 제어 디바이스를 가지며, 여기서, 제어 디바이스는 승객 운송 시스템의 동작 신호들을 프로세싱하고, 동작 신호들을 고려하여 3상 AC 구동 모터를 제어한다. 동작 신호들은, 예를 들어, 승객 운송 시스템을 스위칭 온 또는 스위칭 오프하기 위한 메인 스위치로부터; 안전 스위치들, 펄스 발생기들, 인코더들 등과 같은 매우 다양한 센서들로부터; 그리고 사용자들이 입력들을 수행할 수 있게 하는 입력 유닛들로부터 발생된다.
제어 디바이스는 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛, 하나의 메인 메모리, 및 승객 운송 시스템을 제어하고/하거나 규제하기 위해 요구되는 제어 프로그램을 갖는 하나의 비-휘발성 메모리를 포함한다. 더욱이, 그러한 제어 디바이스는 승객 운송 시스템을 서비스하기 위해 그리고 진단을 위해 필요한 인터페이스들 및 입력 모듈들을 포함하고 전력 공급부를 가질 수 있다.
3상 AC 구동 모터를 동작시키기 위해, 3상 AC 전압이 요구된다. 주파수 컨버터가 바람직하게 승객 운송 시스템들에서 사용되는데, 왜냐하면 대부분의 전력 공급 네트워크들은 50 Hz 또는 60 Hz 의 일정한 주파수를 갖는 AC 전압을 제공하기 때문이다. 따라서, 3상 AC 구동 모터는 주파수 컨버터를 통해 전력 공급 네트워크에 연결된다. 승객 운송 시스템은 에스컬레이터, 무빙 워크웨이 또는 엘리베이터 시스템일 수 있다.
예를 들어 EP 1 518 815 A1 에 개시된 바와 같은 엘리베이터 시스템들의 경우, 제어 디바이스는 엘리베이터 랜딩 도어의 영역에 위치된다. 주파수 컨버터는 통상적으로 엘리베이터 모터 근처의 엘리베이터 샤프트에 배열된다. 이는, 주파수 컨버터들이 그 전력 반도체 스위치들을 통해 현저한 양의 폐열을 발생하기 때문이다. 더욱이, 그 전기장 및/또는 자기장, 또는 전자파 및/또는 자기파는 제어 디바이스를 심각하게 외란시킬 수도 있다. 부가적으로, 상당한 스위칭 잡음들을 발생하는 전자기계적 접촉기들 및/또는 중계기들이 주파수 컨버터와 전력 네트워크 사이의 엘리베이터 샤프트에 배열된다. 주파수 컨버터의 초크 코일들이 또한 상당한 동작 잡음들을 발생하며, 이들 잡음들은, 주파수 컨버터가 또한 바람직하게 엘리베이터 샤프트에 배열되는 또다른 이유이다.
에스컬레이터들 및 무빙 워크웨이들에 있어서, 제어 디바이스 및 주파수 컨버터는 통상적으로 3상 AC 구동 모터 근처에 하우징된다. 폐열 및 소음 공해의 전술한 문제를 해결하기 위해, US 5,135,097 A 는 제어 디바이스 및 구동 모터를 주파수 컨버터 및 트랜스포머로부터 공간적으로 분리하는 것을 제안한다. 폐열은 머신 공간들의 커버들 및 벽들을 통해 주위로 발산된다.
오늘날, 주파수 컨버터들 및 인버터들은 완성된 유닛들로서 다양한 제조자들에 의해 제공되고, 전술한 승객 운송 시스템들에 통합된다. 주파수 컨버터들은 정적인 또는 제어된 정류기, 적어도 하나의 커패시터 및/또는 유도성 부하를 갖는 DC 전압 회로, 및 전력 반도체 스위치들을 갖는 인버터를 갖는다. 더욱이, 주파수 컨버터 또는 인버터는, 제어 디바이스의 제어 데이터를 수신하고 추가로 프로세싱하는 컨버터 제어기를 갖는다.
컨버터 제어기에 시간 순서로 전송된 제어 디바이스의 제어 데이터는, 예를 들어, 가속도 프로파일, 지연 프로파일, 저속 이동 동안의 속도, 또는 머신 판독가능 형태로 도달될 공칭 속도를 포함한다. 이러한 제어 데이터로부터, 컨버터 제어기는, 인버터의 전력 반도체 스위치들의 게이트 전극들에 인가되는 트리거 신호들 또는 제어 전압들을 발생한다. 피드백 능력을 갖는 주파수 컨버터가 사용되면, 정류기는 또한 전력 반도체 스위치들을 가지며, 게이트 전극들에 인가되는 전력 반도체 스위치들의 트리거 신호들은 컨버터 제어기에서 발생된다.
제어 전압들의 형태인 트리거 신호들의 발생은 컨버터 제어기의 프로세서로부터 높은 컴퓨팅 전력을 요구한다. 더욱이, 컨버터 제어기에서의 알고리즘들을 저장하기 위한 적어도 하나의 메인 메모리 및 적어도 하나의 비-휘발성 메모리가 존재해야 한다. 제어 디바이스의 제어 데이터로부터의 이들 알고리즘들을 사용하여, 컨버터 제어기의 프로세서는, 전력 반도체 스위치의 게이트 전극들에 인가되는 제어 전압들 및 트리거 전류들을 발생한다. 개선된 가독성을 위해, 제어 전압들이 게이트 전극들에 인가될 경우에 소량의 트리거 전류들이 항상 흐르더라도 트리거 전류들은 언급하지 않는다.
컨버터 제어기는 프로세서, 메인 메모리, 메모리 유닛 및 안정화된 저전압 공급부와 같은 필요한 컴포넌트들로 인해 매우 고가이다. 부가적으로, 컨버터 제어기의 차폐 및 전력 반도체 스위치들의 폐열은 주파수 컨버터 내의 부가적인 설치 노력을 요구한다. 특히, 폐열은 또한 컨버터 제어기의 서비스 수명에 영향을 미친다. 더욱이, 완성된 유닛들로서 설계된 주파수 컨버터들은 충분한 공기 교환을 갖는 상당히 큰 설치 공간을 요구하여, 폐열로 인해 설치 공간에서 너무 뜨겁게 되지 않게 한다. 하지만, 현대의 승객 운송 시스템들은 예를 들어 백화점에서의 이용가능한 판매 공간이 최대화되게 하는 최소 설치 공간을 요구하는 그러한 방식으로 설계된다.
본 발명의 목적은, 비용 효과적이고 많은 설치 공간을 요구하지 않고 폐열이 가능하면 유리한 방식으로 사용될 수 있는 승객 운송 시스템의 3상 AC 구동 모터에 대한 전력 공급부를 생성하는 것이다.
이러한 목적은 3상 AC 구동 모터 및 제어 디바이스를 갖는 승객 운송 시스템에 의해 달성되며, 여기서, 제어 디바이스는 승객 운송 시스템의 동작 신호들을 프로세싱하고, 동작 신호들을 고려하여 3상 AC 구동 모터를 제어한다. 승객 운송 시스템은 전력 반도체 스위치들을 갖는 적어도 하나의 인버터 모듈을 가지며, 여기서, 전력 반도체 스위치들의 게이트 전극들은 제어 디바이스에 의해 직접 트리거링된다. 인버터 모듈은 입력측 상에서 DC 전압 소스에 그리고 출력측 상에서 3상 AC 구동 모터에 연결된다. 더욱이, DC 전압 소스와 인버터 모듈 사이에 DC 전압 회로가 존재하며, 여기서, 제어 디바이스는, DC 전압 회로로 변조될 수 있는 트리거 신호들을 발생할 수 있다. 인버터 모듈은 복조기를 가지며, 복조기는 트리거 신호들을, 전력 반도체의 개별 게이트 전극들과 연관되는 제어 전압들로 컨버팅할 수 있다.
본 발명의 의미 내에서의 인버터 모듈은 오직 전력 반도체 스위치들만을 갖지만 그 자신의 컨버터 제어기를 갖지 않는 모듈이다. 따라서, 전력 반도체 스위치들을 트리거링하도록 발생된 제어 신호들 또는 게이트 전극들에 인가된 제어 전압들이 제어 디바이스에 의해 발생된다. 전력 반도체 스위치들의 커넥션들이 공지의 브리지 회로 배열에서 서로 연결된 적어도 6개의 전력 반도체 스위치들을 갖는 인버터 모듈은, 바람직하게, 3상 AC 구동 모터의 모터 단자들에 인가되는 3상 AC 를 발생하기 위해 사용된다.
이러한 아키텍처는 막대한 이점들을 갖는다. 우선, 상업적으로 입수가능한 인버터들 및 주파수 컨버터들에서의 컨버터 제어기 및 그 차폐가 절약될 수 있다. 이는 인버터 모듈이 매우 컴팩트한 치수들을 갖고 그리고 작은 설치 노력으로 승객 운송 시스템에 통합되는 것이 가능하게 한다. 더욱이, DC 회로는 부가적으로, 제어기와 인버터 모듈 사이의 신호 라인들이 크게 불필요하도록 하는 신호 라인으로서 사용된다.
프로세서들의 컴퓨팅 전력 및 메인 메모리의 메모리 용량이 최근 견실하게 증가하였기 때문에, 심지어 저비용 프로세서들이 장비된 제어 디바이스들도, 프로세싱될 통상적인 양의 데이터에 대하여 현저히 오버사이징된다. 프로세싱될 데이터는, 예를 들어, 센서들, 인코더들, 펄스 발생기들, 속도 모니터들, 차광막들, 안전 스위치들, 입력 유닛들 등으로부터 발생되고, 이들은 보안 동작을 가능케 하고 모니터링하기 위해 승객 운송 시스템에 구축된다. 제어 디바이스에서의 컨버터 제어기에 의해 통상 제공되는 기능들을 구현함으로써, 어쨌든 존재하였던 제어 디바이스의 프리 컴퓨터 용량, 메인 메모리 용량 및 비-휘발성 메모리의 메모리 용량이 게이트 전극들의 트리거 신호들을 발생하기 위해 사용될 수 있다. 물론, 휘발성 메모리들이 또한, 동시에 또는 대안적으로, 이러한 목적으로 사용될 수 있으며, 이는 따라서 예를 들어 인터넷을 통한 원격 제어를 허용한다.
제어 디바이스에서의 컨버터 제어기 기능들의 구현은 3상 AC 구동 모터의 인터페이스들의 감소 및 전체 전력 공급부의 부가적인 유연성을 안내하는데, 왜냐하면 예를 들어 상업적인 주파수 컨버터들 및 인버터들의 제조자들에 의해 행해진 바와 같은 전력 반도체 스위치들을 트리거링하기 위한 제어 신호들의 발생에 관한 3자 사양들은 입력 신호들을 정확한 형태로 수신하기 위해 그 컨버터 제어기를 고려하지 말아야 하기 때문이다. 그 구현은 또한, 상기 설명된 바와 같이, 더 적은 인터페이스들이 존재하기 때문에, 제어 디바이스의 반응 레이트를 전체적으로 증가시킨다.
비록 제어 디바이스가 게이트 전극들의 트리거 신호들을 발생하더라도, 인버터 모듈은 인버터 모듈의 폐열 (열기, 방사열) 이 제어 디바이스에 악영향을 주지 않도록 제어 디바이스로부터 충분한 거리에서 배열될 수 있다.
인버터 모듈이 컨버터 제어기의 부재로 인해 동일한 전력을 갖는 상업적 인버터보다 현저히 더 작기 때문에 그리고 제어 디바이스로부터 일 거리에 배열될 경우, 인버터 모듈은 또한, 적어도 크게 감소된 차폐 및 냉각으로 인해, 어쨌든 존재하였던 승객 운송 시스템의 공간들에 훨씬 더 용이하게 하우징될 수 있다. 부가적으로, 그 폐열은, 예를 들어, 에스컬레이터 또는 무빙 워크웨이의 내부에서의 또는 엘리베이터 샤프트에서의 응축물의 형성을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 에스컬레이터들 및 무빙 워크웨이들에 공통인 회전하는 핸드레일들은 또한, 예를 들어, 핸드레일이 사용자들에 대해 쾌적한 온도를 갖고 항상 건식이도록 하기에서 설명되는 정류기 모듈로 및/또는 발러스트레드 베이스 (balustrade base) 에 배열된 인버터 모듈로 가열될 수 있다. 물론, 에스컬레이터의 계단 (step) 벨트 또는 무빙 워크웨이의 팰릿 벨트는, 인버터 모듈 및/또는 정류기 모듈이 계단 벨트 또는 팰릿 벨트 아래에 배열되면 가열될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 인버터 모듈은 입력측 상에서 DC 전압 소스에 연결된다. 이러한 DC 전압 소스는, 예를 들어, DC 전력 저장 디바이스를 갖는 광발전 시스템일 수 있다. 광발전 시스템은, 예를 들어, 승객 운송 시스템이 설치된 빌딩의 지붕 위에 설치될 수 있다. DC 전력 저장 디바이스는 광발전 시스템의 전력 외란들을 보상하도록 서빙한다. 이는, 예를 들어, 고 저장 용량을 갖는 커패시터 (수퍼커패시터) 또는 저장 배터리일 수 있다.
광발전 시스템 대신, 승객 운송 시스템은 DC 전압 소스로서 기능하는 정류기 모듈을 가질 수 있다. 정류기 모듈은 입력측 상에서 전력 공급 네트워크에 그리고 출력측 상에서 인버터 모듈에 연결된다.
승객 운송 시스템들이 또한 3상 AC 모터에 의한 운반 방향 및 부하에 의존하여 전기 에너지를 발생할 수 있기 때문에, 정류기 모듈은 또한, 바람직하게, DC 전압 회로의 전기 에너지를 다시 전력 공급 네트워크에 공급하도록 제어가능할 수 있다. 인버터 모듈과 유사하게, 제어가능 정류기 모듈은 또한 전력 반도체 스위치들을 갖는다. 제어가능 정류기 모듈의 전력 반도체 스위치들의 게이트 전극들은 또한 승객 운송 시스템의 제어 디바이스에 의해 직접 트리거링될 수 있다. 물론, 제어 디바이스는, 인버터 모듈로서 기능하는 제어가능 정류기 모듈을 전기 에너지가 피드백되는 동안 전력 공급 네트워크와 동기화하기 위해 전력 공급 네트워크의 위상들의 제로 크로싱 및 주파수에 관한 정보를 공급받아야 한다.
제어가능 정류기 모듈은 입력측 상에서 전력 공급 네트워크에 그리고 출력측 상에서 인버터 모듈에 연결되어, 2개 모듈들 사이에 DC 전압 회로가 존재한다. 물론, 전술한 DC 전압 소스들의 조합이 또한 가능하여, 승객 운송 시스템의 인버터 모듈이 입력측 상에서 DC 전압 회로에 연결되고, DC 전압 회로는 광발전 시스템, 제어가능 정류기 모듈에 의해, 그리고 적용가능하다면 하나 이상의 DC 전력 저장 디바이스들에 의해 공급된다. 광발전 시스템 대신 또는 그에 부가하여, 풍력 전력 플랜트 또는 소규모 수력 전력국이 또한 DC 전압 회로에 연결될 수 있다.
이미 서술된 바와 같이, 인버터 모듈과 DC 전압 소스 사이에 DC 전압 회로가 존재한다. DC 전압 회로에서의 DC 전압을 평활화하기 위해, 적어도 하나의 커패시터 및/또는 하나의 유도성 부하가 DC 전압 회로에 배열될 수 있다.
부가적으로, 모니터링 모듈이 DC 전압 회로에 배열될 수 있다. 모니터링 모듈의 모니터링 신호들로 인해, 대응하는 제어 전압들이 제어가능 정류기 모듈에 대한 제어 디바이스에 의해 발생될 수 있어서, 전력 공급 네트워크로부터의 전기 에너지가 DC 전압 회로에 공급되거나 DC 전압 회로로부터의 전기 에너지가 전력 공급 네트워크에 공급된다.
DC 전압 회로로 변조될 수 있는 제어 신호들은 또한, 인버터 모듈과 유사하게 제어가능 정류기 모듈에 대한 제어 디바이스에 의해 발생될 수 있다. 그 후, 제어가능 정류기 모듈은, 인버터 모듈과 같이, 복조기를 갖는다. 복조기는 제어 신호들을, 전력 반도체 스위치들의 개별 게이트 전극들과 연관된 제어 전압들로 컨버팅할 수 있다. 비록 게이트 전극들에 인가된 제어 전압들이 오직 복조기에서만 발생되더라도, 게이트 전극들은 여전히 제어 디바이스에 직접 연결되는데, 왜냐하면 오직 복조기에서의 제어 전압들로의 제어 신호들의 직접 컨버젼만이 존재하고 개별 제어 전압들 또는 제어 전압 곡선들의 계산 및 발생은 존재하지 않기 때문이다. 제어 디바이스에 의해 발생된 제어 신호들은, 예를 들어, 상이한 주파수들의 펄스들이고, 각각의 전력 반도체 스위치는 특정 주파수와 연관된다. 그 후, 복조기에 있어서, 이러한 연관된 주파수의 진폭 레벨이, 예를 들어, 유용한 신호로서 사용되고, 그 진폭 레벨은, 연관된 전력 반도체 스위치의 게이트 전극에 인가되는 제어 전압으로 컨버팅된다.
승객 운송 시스템에서의 폐열을 분산하기 위해, 인버터 모듈은, 예를 들어, 3상 AC 구동 모터 근방에 배열될 수 있고 정류기 모듈은 제어 디바이스 근방에 배열될 수 있다.
승객 운송 시스템이 에스컬레이터 또는 무빙 워크웨이이면, 인버터 모듈은, 예를 들어, 제 1 발러스트레드 베이스에 배열될 수 있고 정류기 모듈은 에스컬레이터 또는 무빙 워크웨이의 제 2 발러스트레드 베이스에 배열될 수 있어서, 발러스트레드 베이스로 가이드되는 회전하는 핸드레일들이 정류기 모듈 또는 인버터 모듈의 폐열에 의해 가열될 수 있다. 물론, 정류기 모듈은 또한 에스컬레이터 또는 무빙 워크웨이의 제 1 편향 (deflection) 영역에 배열될 수 있고, 인버터 모듈은 에스컬레이터 또는 무빙 워크웨이의 제 2 편향 영역에 배열될 수 있으며, 제어기는 외부 제어 캐비넷에 배열될 수 있다. 에스컬레이터의 계단 벨트 또는 무빙 워크웨이의 팰릿 벨트는 또한, 예를 들어, 인버터 모듈 및 정류기 모듈의 폐열을 이용하여 가열될 수 있다.
승객 운송 시스템이 엘리베이터 시스템이면, 인버터 모듈은, 예를 들어, 엘리베이터 시스템의 엘리베이터 샤프트에 배열될 수 있고, 정류기 모듈은 엘리베이터 샤프트의 랜딩 도어의 문설주에 배열될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 인버터 모듈 및 제어가능 정류기 모듈은, 제어 신호들 또는 제어 전압들을 발생하고 있는 제어기에 다양한 방식들로 직접 연결될 수 있다. 양자 모두의 모듈들은 적어도 6개의 전력 반도체 스위치들 뿐 아니라 DC 전압 회로의 네거티브 단자에 대한 커넥션 및 DC 전압 회로의 포지티브 단자에 대한 커넥션을 갖는다. 적어도 인버터 모듈은 복조기를 갖는다. 더욱이, 초크 코일이 유도성 부하로서 모듈에 배열될 수 있고/있거나 적어도 하나의 커패시터가 모듈에 배열될 수 있다. 모든 타입들의 센서들과 같은 다른 컴포넌트들이 또한, 모듈들에 배열될 수 있다. 더욱이, 예를 들어, 동일한 하우징들, 동일한 전력 반도체 스위치들, 동일한 복조기들, 동일한 커넥션들, 동일한 인쇄 회로 보드들 등이 양자 모두의 모듈들을 위해 사용될 수 있다. 생산 비용들을 절약하기 위하여, 모듈들의 가능하면 다수의 컴포넌트들이 바람직하게 동일하다. 인버터 모듈 및 제어가능 정류기 모듈은, 바람직하게, 설계에 있어서 완전히 동일하다.
상기에서 상세히 설명된 바와 같이, 승객 운송 시스템의 다양한 포인트들에 설치된 모듈들은, 제어 전압들 또는 제어 신호들을 발생하는 제어기의 부분과 함께, 분산형 모듈식 인버터 또는 분산형 모듈식 주파수 컨버터를 형성한다.
승객 운송 시스템의 3상 AC 구동 모터의 본 발명에 따른 전력 공급부의 구성 및 배열이 예들을 사용하여 그리고 도면들을 참조하여 하기에서 더 상세히 설명된다. 도면들은 다음을 도시한다:
도 1: 지지 구조 또는 트러스 및 2개의 편향 영역들을 갖는 에스컬레이터의 개략 표현, 여기서, 분산형 모듈식 주파수 컨버터 및 구동 레일들은 지지 구조에 배열되고, 회전하는 계단 벨트는 편향 영역들 사이에 배열됨.
도 2: 지지 구조 및 2개의 편향 영역들을 갖는 무빙 워크웨이의 개략 표현, 여기서, 분산형 모듈식 주파수 컨버터 및 구동 레일들은 지지 구조에 배열되고, 회전하는 팰릿 벨트는 편향 영역들 사이에 배열됨.
도 3: 분산형 모듈식 주파수 컨버터를 갖는 엘리베이터 시스템을 가진 고층 빌딩의 부분의 개략 표현.
도 4: 도 3 에 도시된 분산형 모듈식 주파수 컨버터의 구조의 개략 표현이지만 더 상세도.
도 5: 도 1 에 도시된 분산형 모듈식 주파수 컨버터의 구조의 개략 표현이지만 더 상세도.
도 1: 지지 구조 또는 트러스 및 2개의 편향 영역들을 갖는 에스컬레이터의 개략 표현, 여기서, 분산형 모듈식 주파수 컨버터 및 구동 레일들은 지지 구조에 배열되고, 회전하는 계단 벨트는 편향 영역들 사이에 배열됨.
도 2: 지지 구조 및 2개의 편향 영역들을 갖는 무빙 워크웨이의 개략 표현, 여기서, 분산형 모듈식 주파수 컨버터 및 구동 레일들은 지지 구조에 배열되고, 회전하는 팰릿 벨트는 편향 영역들 사이에 배열됨.
도 3: 분산형 모듈식 주파수 컨버터를 갖는 엘리베이터 시스템을 가진 고층 빌딩의 부분의 개략 표현.
도 4: 도 3 에 도시된 분산형 모듈식 주파수 컨버터의 구조의 개략 표현이지만 더 상세도.
도 5: 도 1 에 도시된 분산형 모듈식 주파수 컨버터의 구조의 개략 표현이지만 더 상세도.
도 1 은 제 1 레벨 (E1) 을 제 2 레벨 (E2) 과 연결하는 승객 운송 시스템으로서 기능하는 에스컬레이터 (1) 의 측면도를 개략적으로 도시한다. 에스컬레이터 (1) 는 2개의 편향 영역들 (7, 8) 을 갖는, 오직 윤곽 라인들에 의해서만 도시된 지지 구조 (6) 또는 트러스 (6) 을 가지며, 2개의 편향 영역들 사이에서 계단 벨트 (5) 는 회전하는 방식으로 가이드된다. 계단 벨트 (5) 는 계단들 (4) 이 배열되는 풀링 수단 (9) 을 갖는다. 핸드레일 (3) 은 발러스트레드 (2) 상에 배열된다. 발러스트레드 (2) 는 발러스트레드 베이스 (10) 에 의해 하위단에서 지지 구조 (6) 에 연결된다. 에스컬레이터 (1) 는 실제로 2개의 발러스트레드들 (2) 을 가지며, 오직 하나의 발러스트레드 (2) 가 측면도에서 가시적이다.
에스컬레이터 (1) 는 또한 3상 AC 구동 모터 (11) 를 가지며, 이 3상 AC 구동 모터에 의해, 계단 벨트 (5) 는 스텝-다운 구동 트레인 (12) 을 통해 또는 감속 기어 (12) 를 통해 구동된다. 3상 AC 구동 모터 (11) 는 전력 공급 네트워크 (40) 로부터의 전기 에너지를 공급받는다. 전력 반도체 스위치들 (도시 안됨) 을 갖는 제어가능 정류기 모듈 (15), DC 전압 회로 (19) 뿐 아니라 전력 반도체 스위치들 (도시 안됨) 을 갖는 인버터 모듈 (16) 을 가진 모듈식 주파수 컨버터 (13) 는 전력 공급 네트워크 (40) 와 3상 AC 구동 모터 (11) 사이에 배열된다. 전력 공급 네트워크 (40) 와 제어가능 정류기 모듈 (15) 사이의 연결 라인 (21) 은 적어도 3상 구성을 갖는다. 인버터 모듈 (16) 과 3상 AC 구동 모터 (11) 사이의 연결 라인 (22) 에 대해서도 마찬가지다. 인버터 모듈 (16) 및 제어가능 정류기 모듈 (15) 양자 모두는 발러스트레드 베이스 (10) 에서의 핸드레일 (3) 아래에 배열되어, 그 폐열은 핸드레일 (3) 의 반환부를 가열한다. 각각의 에스컬레이터 (1) 및 각각의 무빙 워크웨이가 반환부들이 발러스트레드 베이스 (10) 내부에서 각각 가이드되는 2개의 회전하는 핸드레일들 (3) 을 갖기 때문에, 인버터 모듈 (16) 은 바람직하게 하나의 발러스트레드 베이스 (10) 에 배열되고 제어가능 정류기 모듈 (15) 은 바람직하게 다른 발러스트레드 베이스 (10) 에 배열되어, 양자 모두의 핸드레일들 (3) 은 폐열로 가열될 수 있다.
제어가능 정류기 모듈 (15) 및 인버터 모듈 (16) 각각은 DC 전압 회로 (19) 를 통해 전력 반도체 스위치들의 게이트 전극들을 트리거링하기 위한 제어 신호들을 수신하는 복조기 (17, 18) 를 갖는다. 제어 신호들은 변조기 (20) 에 의해 DC 전압 회로 (19) 로 변조된다. 변조기 (20) 는, 제 1 레벨 (E1) 의 편향 영역 (7) 에서 배열되는 제어 디바이스 (14) 로부터의 신호 라인 (23) 을 통해 제어 신호들을 수신한다. 더 상세한 설명은 도 5 와 관련하여 하기에서 행해진다.
제어 디바이스 (14) 는 제어 디바이스 (14) 에 저장된 알고리즘들에 의해 그리고 제어 디바이스 (14) 에서 프로세싱된 동작 신호들을 고려하여 제어 신호들을 발생한다. 이들 동작 신호들은, 예를 들어, 사용자의 접근을 검출하는 센서들 (25, 26) 로부터 발생한다. 다른 동작 신호들은 인코더들, 안전 스위치들, 펄스 발생기들, 속도 모니터들, 레이더 센서들, 차광막들, 입력 유닛들 등으로부터 발생할 수 있고, 이들은 보안 동작을 가능케 하고 모니터링하기 위해 승객 운송 시스템에 구축된다.
도 2 는 도 1 에 도시된 에스컬레이터 (1) 와 유사한 설계를 갖는, 승객 운송 디바이스로서 기능하는 무빙 워크웨이 (31) 의 측면도를 개략적으로 도시한다. 무빙 워크웨이 (31) 는 발러스트레드 베이스 및 핸드레일 (33) 을 갖는 2개의 발러스트레드들 (32) (오직 하나만이 측면도에서 가시적임), 지지 구조 (36) 및 2개의 편향 영역들 (37, 38) 을 갖는다. 도 1 의 에스컬레이터 (1) 와 대조적으로, 무빙 워크웨이 (31) 의 편향 영역들 (37, 38) 사이에서 배열되는 것은 계단 벨트가 아닌 팰릿 벨트 (35) 이다. 팰릿 벨트 (35) 는 팰릿들 (34) 이 배열되는 풀링 수단 (39) 을 갖는다. 예를 들어, 링크 체인들, 벨트들, 로프들 등이 풀링 수단 (39) 으로서 사용될 수 있다. 무빙 워크웨이 (31) 는, 예를 들어, 제 3 레벨 (E3) 을 제 4 레벨 (E4) 과 연결한다. 하지만, 무빙 워크웨이 (31) 는 또한, 동일한 레벨 또는 층 상에 있는 빌딩의 2개의 영역들을 연결할 수 있다. 그러한 무빙 워크웨이 (31) 는, 예를 들어, 공항 빌딩들에 종종 설치된다.
무빙 워크웨이 (31) 는 또한 3상 AC 구동 모터 (41) 를 가지며, 이 3상 AC 구동 모터에 의해, 팰릿 벨트 (35) 는 스텝-다운 구동 트레인 (42) 을 통해 또는 감속 기어 (42) 를 통해 구동된다. 3상 AC 구동 모터 (41) 는 전력 공급 네트워크 (40) 로부터의 전기 에너지를 공급받는다.
본 예시적인 실시형태의 무빙 워크웨이 (31) 는 오직 낮은 높이를 오르며, 이는, 사용자들이 하방으로 수송되고 있으면 3상 AC 구동 모터 (41) 에 의해 오직 소량의 제동력만이 제공되어야 하는 이유이다. 이는, 전력 공급 네트워크 (40) 로 피드백될 수 있는 오직 극소량의 제동 에너지가 누적되는 이유이다. 이러한 이유로, 입력측 상에서 전압 소스 (40) 에 그리고 출력측 상에서 DC 전압 회로 (44) 에 연결되는 정적 정류기 (43) 가 제공된다. 정적 정류기 (43) 는 제 3 레벨 (E3) 의 편향 영역 (37) 에 배열된다.
인버터 모듈 (45) 은 제 4 레벨 (E4) 의 편향 영역 (38) 에서 배열되고, 여기에서 3상 AC 구동 모터 (41) 가 또한 하우징된다. 인버터 모듈 (45) 은 입력측 상에서 DC 전압 회로 (44) 에 그리고 출력측 상에서 3상 AC 구동 모터 (41) 에 연결된다. 따라서, DC 전압 회로 (44) 는 무빙 워크웨이 (31) 의 2개의 편향 영역들 (37, 38) 사이로 연장된다. 더 큰 명료성을 위해, DC 전압 회로 (44) 의 2개의 전류 운반 케이블 스탠드들 또는 케이블들이 지지 구조 (36) 의 외부에 배열된다. 물론, DC 전압 회로 (44) 의 전류 운반 케이블 스탠드들은 또한 지지 구조 (36) 내에 배열될 수 있다.
더욱이, 무빙 워크웨이 (31) 는, 별도의 제어 캐비넷 (47) 에 하우징되는 제어 디바이스 (46) 를 갖는다. 복조기 (도시 안됨) 는 정류기 모듈 (43) 에 배열된다. 이러한 복조기는 신호 라인 (48) 을 통해 제어 디바이스 (46) 에 직접 연결된다. 따라서, 인버터 (45) 에 배열된 전력 반도체 스위치들을 트리거링하기 위한 제어 디바이스 (46) 에 의해 발생된 신호들은 DC 전압 회로 (44) 를 통해 인버터 (45) 의 복조기로 전송될 수 있다. 이들 전력 반도체 스위치들의 게이트 전극들에 인가된 제어 전압들은 제어 디바이스 (46) 의 제어 신호들로부터 복조기에서 발생된다.
도 3 은 승객 운송 시스템으로서 기능하는 엘리베이터 시스템 (51) 을 갖는 고층 빌딩 (50) 의 부분을 개략적으로 도시한다. 엘리베이터 시스템 (51) 은 빌딩 (50) 의 수개의 층들 (Z1, Z2… Zn) 을 수직으로 연결한다. 엘리베이터 시스템 (51) 은 가이드 레일들 (53, 54) 을 수직으로 배열한 엘리베이터 샤프트 (52) 를 포함하고, 이 가이드 레일들을 따라 엘리베이터 카 (55) 및 카운터웨이트 (56) 가 선형으로 가이드된다. 엘리베이터 카 (55) 및 카운터웨이트 (56) 는 지지 수단 (57) 에 의해 서로 연결된다. 지지 수단 (57) 은 구동 풀리 (58) 및 편향 풀리 (59) 를 통해 가이드되고, 이 풀리들은 엘리베이터 샤프트 (52) 의 샤프트 헤드 (60) 에 배열된다. 더욱이, 인버터 모듈 (62) 및 3상 AC 구동 모터 (61) 가 또한 샤프트 헤드 (60) 에 배열되고, 이들에 의해 구동 풀리 (58) 가 구동될 수 있다. 인버터 모듈 (62) 은 출력측 상에서 3상 AC 구동 모터 (61) 에 그리고 입력측 상에서 DC 전압 회로 (63) 에 연결된다.
엘리베이터 카 (55) 는 랜딩 도어들 (71, 72, 73) 을 통해 들어오거나 나갈 수 있고, 이들 랜딩 도어들은 각각의 층 (Z1, Z2… Zn) 상에 배열되고, 개별 층 (Z1, Z2… Zn) 을 엘리베이터 샤프트 (52) 로부터 분리한다. 랜딩 도어들 (71, 72, 73) 은 문설주 내부와 중공 프로파일들로 이루어진 문설주들을 갖는다. 제어 디바이스 (74) 및 제어가능 정류기 모듈 (75) 은 상부층 (Zn) 상에 배열된 랜딩 도어 (73) 의 문설주 내부에 배열된다. 제어가능 정류기 모듈 (75) 은 입력측 상에서 전력 공급 네트워크 (40) 에 그리고 출력측 상에서 DC 전압 회로 (63) 에 연결된다. 제어 디바이스 (74) 는, 제어가능 정류기 모듈 (75) 에서 및 인버터 모듈 (62) 에서 배열된 전력 반도체 스위치들의 게이트 전극들을 직접 트리거링하기 위한 제어 신호들을 발생한다.
제어 신호들은 필드 버스 (76) 에 의해 제어 디바이스 (74) 로부터 제어가능 정류기 모듈 (75) 로 전송된다. 변조기, 복조기 및 버스 노드 (도시 안됨) 가 제어가능 정류기 모듈 (75) 에서 배열된다. 이들 3개의 데이터 전송 엘리먼트들은 도 4 의 설명에 있어서 신호 모듈 (84, 85) 로서 총칭된다.
엘리베이터 샤프트 (52) 에서 배열된 인버터 모듈 (62) 에 대해 발생된 제어 신호들은 정류기 모듈 (75) 의 변조기를 통해 DC 전압 회로 (63) 로 변조되고, 그 전력 반도체 스위치들에 대한 인버터 모듈 (62) 에서 배열된 복조기에 의해 제어 전압들로 컨버팅된다.
센서들, 랜딩 도어들 (71, 72, 73) 을 모니터링하기 위한 안전 스위치들, 엘리베이터 샤프트 (52) 에서의 엘리베이터 카 (55) 의 포지션을 측정하는 샤프트 정보 시스템 등과 같은 다른 디바이스들이 또한, 버스 노드 또는 마스터 노드를 갖는다면, 필드 버스 (76) 에 연결될 수 있다. 상기 언급된 이들 다른 디바이스들 및 그 사용은 본질적으로 공지되고, 따라서, 도 3 에 도시되지 않는다.
본 예시적인 실시형태에 있어서, 전압이 DC 전압 회로 (63) 에서 규제되게 하는 모니터링 모듈 (77) 은 필드 버스 (76) 에 연결된다. DC 전압 회로 (63) 는 제어가능 정류기 모듈 (75) 을 통해 공급될 뿐 아니라 빌딩 (50) 의 지붕 (79) 상에 배열된 광발전 시스템 (78) 에 의해 공급된다. 전기 에너지가 저장될 수 있는 전력 저장 디바이스 (80) 가 또한 존재한다. 본 예시적인 실시형태에 있어서, 이는 저장 배터리이지만, 또한, 물론, 커패시터와 같은 상이한 전력 저장 디바이스 (80) 일 수 있다. 물론, DC 전압 회로 (63) 로부터의 전기 에너지는 또한, 제어가능 정류기 모듈 (75) 에 의해 전력 공급 네트워크 (40) 로 공급되거나 피드백될 수 있다. 제어 디바이스 (74) 가 동작 신호들 모두를 수신함을 보장하기 위하여, 이들 신호들은 필드 버스 (76) 에 연결된 모듈들 (75, 77) 및 디바이스들의 개별 버스 노드들로부터 제어 디바이스 (74) 로 전송될 수 있으며, 이는 필드 버스 (76) 가 양쪽 화살표로서 개략적으로 도시된 이유이다.
게이트 전극들에 대한 제어 전압들을 발생하는 제어 디바이스 (74) 의 부분 및 필드 버스 (76) 와 함께, 제어가능 정류기 모듈 (75), DC 전압 회로 (63) 및 인버터 모듈 (62) 은 분산형 모듈식 주파수 컨버터 (83) 를 형성하고, 이는 이들 컴포넌트들 각각이 슬래쉬에 의해 분리된 2개의 참조부호들을 갖는 이유이다. 이러한 분산형 모듈식 주파수 컨버터 (83) 의 더 상세한 설명이 도 4 와 관련하여 하기에서 주어지며, 도 4 에서, 모듈식 분산형 주파수 컨버터 (83) 는 일점 쇄선에 의해 경계가 정해진다.
도 4 는 도 3 에 도시된 모듈식 주파수 컨버터 (83) 의 구조의 개략 표현이지만 더 상세히 도시한다. 이에 따라, 동일한 참조부호들이 또한 사용된다. 더 큰 명료화를 위해, 전력 저장 디바이스 (80) 및 모니터링 모듈 (77) 은 도시되지 않는다.
일점 쇄선은 분산형 모듈식 주파수 컨버터 (83) 의 모든 컴포넌트들을 포함한다. 제어가능 정류기 모듈 (75) 및 인버터 모듈 (62) 은 각각 하우징 (81, 82) 을 갖는다. 하우징들은 입력측 및 출력측 상에서 커넥션들 (81.1, 81.2, 81.3, 81.4, 82.1, 82.2, 82.3, 82.4) 을 갖는다.
제어가능 정류기 모듈 (75) 은 6개의 전력 반도체 스위치들 (75.1 내지 75.6) 을 갖는다. 전력 반도체 스위치들 (75.1 내지 75.6) 은 공지된 브리지 회로 배열로 서로 연결될 뿐 아니라 일측 상에서 접촉기를 통해 전력 공급 네트워크 (40) 의 위상들 (L1, L2, L3) 에 그리고 타측 상에서 DC 전압 회로 (63) 에 연결된다. 전력 반도체 스위치들 (75.1 내지 75.6) 의 게이트 전극들 (75.11 내지 75.16) 은 신호 모듈 (84) 에 연결된다. 신호 모듈 (84) 은 버스 노드, 변조기 및 복조기를 포함한다. 제어 신호들은 직렬 필드 버스 (76) 를 통해 제어 디바이스 (74) 로부터 신호 모듈 (84) 로 전송된다. 신호 모듈 (84) 에 있어서, 제어가능 정류기 모듈 (75) 에 대해 의도된 제어 전압들을 표현하는 제어 신호들은 개별 게이트 전극들 (75.11 내지 75.16) 에 할당된 제어 전압들로 컨버팅된다. 더욱이, 인버터 모듈 (62) 에 대해 의도된 제어 신호들은 DC 전압 회로 (63) 로 변조되고, 이는, DC 전압 회로 (63) 와 신호 모듈 사이에 도시된 2개의 화살표들에 의해 상징된다. 2개의 화살표들이 나타내는 바와 같이, 신호들을 DC 전압 회로 (63) 로 변조하는 것이 가능할 뿐 아니라 DC 전압 회로 (63) 에서의 신호들이 신호 모듈 (84) 의 복조기에 의해 취출되고 그리고 버스 노드 및 필드 버스 (76) 를 통해 제어 디바이스 (74) 로 전송되는 것이 또한 가능하다.
비록 게이트 전극들 (75.11 내지 75.16) 에 직접 인가된 제어 전압들이 오직 신호 모듈 (84) 에서만 발생되더라도, 게이트 전극들 (75.11 내지 75.16) 은 여전히 제어 디바이스 (74) 에 직접 연결되는데, 왜냐하면 오직 신호 모듈 (84) 에서의 제어 전압들로의 제어 신호들의 직접 컨버젼만이 존재하고 개별 제어 전압들 또는 제어 전압 곡선들의 계산 및 발생은 존재하지 않아서 관련 전력 반도체 스위치들 (75.1 내지 75.6) 의 전도성 거동에 영향을 주거나 그 전도성 거동을 제어하기 때문이다.
제어 디바이스 (74) 에 의해 발생된 제어 신호들은, 필드 버스 (76) 를 통해 제어가능 정류기 모듈 (75) 의 신호 모듈 (84) 에, 디지털 형태로 공지된 방식으로 전송된다. 이는, 분산형 모듈식 주파수 컨버터 (83) 의 일점 쇄선이 또한 제어 디바이스 (74) 의 부분을 포함하는 이유이다. 제어가능 정류기 모듈 (75) 은 또한, 승객 운송 시스템의 동작 동안 커넥션들 (81.2 및 81.3) 사이에 존재하는 DC 전압을 평활화하기 위한 도시된 커패시터 (88) 와 같은 다른 엘리먼트들을 가질 수도 있다.
제어가능 정류기 모듈 (75) 과 유사하게, 인버터 모듈 (62) 은 또한, 변조기, 복조기 및 버스 노드들을 갖는 신호 모듈 (85) 그리고 6개의 전력 반도체 스위치들 (62.1 내지 62.6) 을 갖는다. 제어가능 정류기 모듈 (75) 의 경우에서와 같이, 인버터 모듈 (62) 의 전력 반도체 스위치들 (62.1 내지 62.6) 은 또한, 공지된 브리지 회로 배열로 서로 연결될 뿐 아니라 일측 상에서 3상 AC 구동 모터 (61) 의 단자들 (U, V, W) 에 그리고 타측 상에서 DC 전압 회로 (63) 에 연결된다. 전력 반도체 스위치들 (62.1 내지 62.6) 의 게이트 전극들 (62.11 내지 62.16) 은 신호 모듈 (85) 에 연결된다.
비록 정류기 모듈 (75) 이 DC 전압을 평활화하기 위한 커패시터를 이미 갖더라도, 인버터 모듈 (62) 은 또한 커패시터 (89) 를 포함한다. 인버터 모듈 (62) 의 물리적 설계는, 바람직하게, 제어가능 정류기 모듈 (75) 의 물리적 설계와 완전히 동일하다.
이는 막대한 제조 이점들을 갖는데, 왜냐하면 완전 기능성 주파수 컨버터 (83) 를 생성하기 위해 오직 2개의 동일한 모듈들 (62, 75) 만이 그 DC 전압 운반 커넥션들 (81.2, 82.2 및 81.3, 82.3) 을 통해 서로 연결될 필요가 있기 때문이다. 추가로, 신호 모듈들 (84, 85) 중 오직 하나만이 제어 디바이스 (74) 에 연결될 필요가 있다. 따라서, 정류기 모듈 (75) 의 신호 모듈 (84) 대신, 인버터 모듈 (62) 의 신호 모듈 (85) 이 필드 버스 (76) 에 연결될 수 있음이 분명하며, 여기서, 제어가능 정류기 모듈 (75) 에 대한 제어 신호들을 적어도 변조하는 것이 논리적으로 필요하다. 시장이 매년 전술한 타입의 수만개의 승객 운송 시스템들을 필요로 하기 때문에, 다수의 동일한 모듈들 (62, 75) 이 규모의 경제 덕분에 매우 저가로 제조될 수 있다.
인버터 모듈 (62) 을 트리거링하도록 의도되지 않은 필드 버스 (76) 로부터 이송된 다른 신호들이 정류기 모듈 (75) 의 신호 모듈 (84) 에 의해 DC 회로 (63) 로 변조되는 것이 또한 가능하다. 이들 신호들의 적어도 일부가 신호 모듈 (85) 에서 복조되고, 커넥션 (82.4) 에 연결될 수 있는 추가적인 필드 버스를 통하여, 신호 모듈 (85) 의 버스 노드를 통해 랜딩 도어들 (71, 72, 73) 을 모니터링하기 위한 안전 스위치들, 모니터들과 같은 출력 디바이스들, 및 센서들과 같은 다른 디바이스들 상으로 전달될 수 있다. 물론, 신호 전송은 또한, DC 회로 (63) 가 필드 버스의 기능을 적어도 부분적으로 취하도록 반대 방향으로 작동한다.
제어 디바이스 (74) 는 제어 디바이스 (74) 에 저장된 알고리즘들에 의해 그리고 입력 신호들 (90) 및 측정 신호들 (91) 과 같이 제어 디바이스 (74) 에서 프로세싱된 동작 신호들을 고려하여 제어 전압들을 표현하는 제어 신호들을 발생한다. 입력 신호 (90) 는, 예를 들어, 입력 단자 (도시 안됨) 로부터 발생한다. 측정 신호 (91) 은, 예를 들어, 도 3 에 도시된 엘리베이터 시스템 (50) 의 샤프트 정보 시스템 (도시 안됨) 으로부터 발생한다.
엘리베이터 시스템의 사용자가, 예를 들어, 입력 단자를 통하여 그의 레벨 (Z1) 로 엘리베이터 카 (55) 를 호출하자마자, 입력 신호 (90) 는 제어 디바이스 (74) 로 전송된다. 제어 디바이스 (74) 는 인버터 모듈 (62) 의 게이트 전극들 (62.11 내지 62.16) 에 공급될 제어 전압들을 계산하거나, 또는 측정 신호 (91) 에 의해 전송된 엘리베이터 샤프트 (52) 에서의 엘리베이터 카 (55) 의 포지션을 고려하여 제어 전압 곡선들을 시간적으로 계산하여, 엘리베이터 카 (55) 가 3상 AC 구동 모터 (61) 에 의해 가속되고 움직이고 제동된다. 제어 디바이스 (74) 에 의해 계산되었던 개별 게이트 전극들 (62.11 내지 62.16) 과 연관된 제어 전압 곡선들은, 예를 들어, 엘리베이터 카 (55) 를 소프트하게 가속 및 제동하고, 가능하면 많은 에너지를 절약하면서 엘리베이터 카 (55) 를 가속하는 등등을 행하는 것을 가능하게 한다.
도 5 는 도 1 에 도시된 분산형 모듈식 주파수 컨버터 (13) 의 구조의 개략 표현이지만 더 상세히 도시한다. 이에 따라, 동일한 참조부호들이 또한 사용된다. 일점 쇄선은 모듈식 주파수 컨버터 (13) 의 모든 컴포넌트들을 포함한다. 제어가능 정류기 모듈 (15) 및 인버터 모듈 (16) 은 파선으로 경계가 정해진다. 제어가능 정류기 모듈 (15) 은 6개의 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6) 을 갖는다. 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6) 은 공지된 브리지 회로 배열로 서로 연결될 뿐 아니라 일측 상에서 전력 공급 네트워크 (40) 의 위상들 (L1, L2, L3) 에 그리고 타측 상에서 DC 전압 회로 (19) 에 연결된다. 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6) 의 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16) 은 복조기 (17) 에 연결된다. 커넥션 (23.1) 을 통해, 복조기는 변조기 (20) 에 의해 DC 전압 회로로 변조된 제어 신호들을 독출하고, 이들을 개별 게이트 전극들과 연관된 제어 전압들로 컨버팅한다. 물론, 제어 신호들을 제어 전압들로 컨버팅하기 위해 요구된 에너지는 DC 전압 회로로부터 커넥션 (23.1) 을 통해 탭핑될 수 있다.
비록 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16) 에 인가된 제어 전압들이 오직 복조기 (17) 에서만 발생되더라도, 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16) 은 여전히 제어 디바이스 (14) 에 직접 연결되는데, 왜냐하면 오직 복조기 (17) 에서의 제어 전압들로의 제어 신호들의 직접 컨버젼만이 존재하고 개별 제어 전압들 또는 제어 전압 곡선들의 계산 및 발생은 존재하지 않기 때문이다.
제어 디바이스에 의해 발생된 제어 신호들 (14) 은, 예를 들어, 상이한 주파수들의 펄스들이고, 각각의 전력 반도체 스위치 (15.1 내지 15.6) 는 특정 주파수와 연관된다. 그 후, 복조기 (17) 에 있어서, 이러한 주파수의 가변 진폭이, 예를 들어, 연관된 전력 반도체 스위치 (15.1 내지 15.6) 의 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16) 에 인가된 제어 전압을 발생하기 위해 사용된다.
변조기 (20) 에 의해 DC 전압 회로 (19) 로 변조되는 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16) 을 트리거링하기 위해 요구된 제어 신호들은 제어 디바이스 (14) 에서 직접 발생되고 제어 라인 (23) 을 통해 변조기 (20) 로 전송된다. 이는, 분산형 모듈식 주파수 컨버터 (13) 의 일점 쇄선이 또한 제어 디바이스 (14) 의 부분을 포함하는 이유이다.
변조기 (20) 는, 물론, DC 전압 회로 (19) 가 모니터링될 수 있게 하는 센서들 (도시 안됨) 과 같은 다른 엘리먼트들을 가질 수 있다. 그 신호들은 신호 라인 (24) 을 통해 제어 디바이스 (14) 에 도달한다.
제어가능 정류기 모듈 (15) 와 유사하게, 인버터 모듈 (16) 은 또한 6개의 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6) 을 갖는다. 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6) 은 일측 상에서 3상 AC 구동 모터 (11) 의 단자들 (U, V, W) 에 그리고 타측 상에서 DC 전압 회로 (19) 에 공지된 배열로 연결된다. 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6) 의 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16) 은 복조기 (18) 에 연결된다. 커넥션 (23.2) 을 통해, 복조기 (18) 는 변조기 (20) 에 의해 DC 전압 회로 (19) 로 변조된 제어 신호들을 탭핑하고, 이들을 개별 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16) 과 연관된 제어 전압들로 컨버팅한다. 따라서, 인버터 모듈 (16) 의 물리적 설계는 제어가능 정류기 모듈 (15) 의 물리적 설계와 동일하다.
제어 디바이스 (14) 는 제어 디바이스 (14) 에 저장된 알고리즘들에 의해 그리고 제어 디바이스 (14) 에서 프로세싱된 동작 신호들을 고려하여 제어 신호들을 발생한다. 이들 동작 신호들은, 예를 들어, 사용자의 접근을 검출하는 센서들 (25, 26) 로부터 발생한다. 사용자가 에스컬레이터 또는 무빙 워크웨이로 접근하자마자, 신호가 센서 (25, 26) 로부터 제어 디바이스 (14) 로 전송된다. 제어 디바이스 (14) 는 인버터 모듈 (16) 의 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16) 에 공급될 제어 전압들을 계산하거나, 또는 제어 전압 곡선들을 시간적으로 계산하여, 예를 들어, 3상 AC 구동 모터 (11) 를 가능하면 완만하게 가속하는 것이 가능하다.
비록 본 발명이 특정 예시적인 실시형태들을 도시함으로써 설명되었지만, 예를 들어, 도 3 에 도시된 바와 같이, 도 1 의 에스컬레이터에서의 또는 도 2 의 무빙 워크웨이에서의 3상 AC 구동 모터의 전력 공급부를 사용함으로써, 다수의 다른 실시형태 변형예들이 본 발명에 관한 지식으로 생성될 수 있음이 분명하다. 더욱이, 제어된 정류기 모듈 또는 정적 정류기 모듈이 모든 예시적인 실시형태들에서 사용될 수 있다.
피드백 가능한 분산형 모듈식 주파수 컨버터를 갖는 전술한 타입의 승객 운송 시스템을 장비하기 위하여, 본 발명은 제어가능 정류기 모듈, DC 전압 회로를 확립하기 위한 인버터 모듈, 모듈들의 네거티브 단자들 및 포지티브 단자들에 대한 각각 하나의 연결 라인, 및 제어 디바이스와 인버터 모듈 사이에서 또는 제어 디바이스와 제어가능 정류기 모듈 사이에서 제어 신호들 또는 제어 전압들을 전송하기 위한 전송 수단을 요구한다. 더욱이, 제어 신호들 또는 제어 전압들을 발생하기 위해 필요한 소프트웨어가 제어 디바이스에서 구현되어야 한다. 상기 언급된 신호 모듈들 (84, 85) 은 변조기, 복조기 및 버스 노드들로 물리적으로 분할된 3개의 영역들 또는 컴포넌트들을 반드시 갖는 것은 아니다. 신호 모듈 (84, 85) 은 물리적 유닛으로서 설계되고, 변조기, 복조기 및 버스 노드들의 오직 3개의 기능부들만을 제공할 수 있다.
물론, 기존의 승객 운송 시스템들이 또한, 그 기존의 인버터 또는 주파수 컨버터를 분산형 모듈식 주파수 컨버터 또는 인버터로 대체함으로써 현대화될 수 있다. 물론, 기존의 제어 디바이스가, 전력 반도체 스위치들의 동작적으로 필요한 제어 전압들을 생성 가능하도록, 적응되거나 또는 필요하면 대체되어야 한다.
Claims (15)
- 3상 AC 구동 모터 (11, 41, 61) 및 제어 디바이스 (14, 46, 74) 를 갖는 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 으로서,
상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 는 상기 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 의 동작 신호들 (90, 91) 을 프로세싱하고 상기 동작 신호들 (90, 91) 을 고려하여 상기 3상 AC 구동 모터 (11, 41, 61) 를 제어하고, 상기 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 은 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6, 62.1 내지 62.6) 을 갖는 적어도 하나의 인버터 모듈 (16, 45, 62) 을 갖고, 상기 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6, 62.1 내지 62.6) 의 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16, 62.11 내지 62.16) 은 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 에 의해 직접 트리거링되고, 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 입력측 상에서 DC 전압 소스 (15, 43, 75, 78, 80) 에 그리고 출력측 상에서 상기 3상 AC 구동 모터 (11, 41, 61) 에 연결되며,
상기 DC 전압 소스 (15, 43, 75, 78, 80) 와 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 사이에 DC 전압 회로 (19, 44, 63) 가 존재하고, 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 는 상기 DC 전압 회로 (19, 44, 63) 로 변조될 수 있는 트리거 신호들을 발생할 수 있고, 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 복조기 (18, 85) 를 갖고, 상기 복조기 (18, 85) 는 상기 트리거 신호들을, 상기 전력 반도체 스위치들 (16.1 내지 16.6, 62.1 내지 62.6) 의 개별 게이트 전극들 (16.11 내지 16.16, 62.11 내지 62.16) 에 할당되는 제어 전압들로 컨버팅할 수 있는 것을 특징으로 하는 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항에 있어서,
상기 DC 전압 소스는 DC 전력 저장 디바이스 (80) 를 갖는 광발전 시스템 (78) 인, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 은 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6, 75.1 내지 75.6) 을 갖는 제어가능 정류기 모듈 (15, 75) 을 갖고, 상기 제어가능 정류기 모듈은 DC 전압 소스로서 기능하고, 상기 정류기 모듈 (15, 75) 의 상기 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6, 75.1 내지 75.6) 의 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16, 75.11 내지 75.16) 은 상기 제어 디바이스 (14, 74) 에 의해 직접 트리거링되고, 상기 제어가능 정류기 모듈 (15, 75) 은 입력측 상에서 전력 공급 네트워크 (40) 에 그리고 출력측 상에서 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 에 연결되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 3 항에 있어서,
적어도 하나의 커패시터 (88, 89) 및/또는 하나의 유도성 부하가 상기 DC 전압 회로 (19, 63) 에 배열되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
모니터링 모듈 (77) 이 상기 DC 전압 회로 (19, 44, 63) 에 배열되고, 제어 전압들이 상기 모니터링 모듈 (77) 의 모니터링 신호들에 기초하여 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 에 의해 상기 제어가능 정류기 모듈 (15, 75) 에 대해 발생될 수 있고, 상기 제어 전압들에 의해, 상기 전력 공급 네트워크 (40) 로부터의 전기 에너지를 상기 DC 전압 회로 (19, 63) 에 공급하거나 또는 상기 DC 전압 회로 (19, 63) 로부터의 전기 에너지를 상기 전력 공급 네트워크 (40) 에 공급하는 것이 가능한, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 DC 전압 회로 (19, 63) 로 변조될 수 있는 트리거 신호들이 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 에 의해 발생될 수 있고, 상기 제어가능 정류기 모듈 (15, 75) 은 복조기 (17, 84) 를 갖고, 상기 복조기는 상기 트리거 신호들을, 상기 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6, 75.1 내지 75.6) 의 개별 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16, 75.11 내지 75.16) 에 할당되는 제어 전압들로 컨버팅할 수 있는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 가 상기 제어가능 정류기 모듈의 상기 전력 반도체 스위치들 (15.1 내지 15.6, 75.1 내지 75.6) 의 게이트 전극들 (15.11 내지 15.16, 75.11 내지 75.16) 에 인가된 제어 전압들을 발생하는 것이 가능한, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 버스 노드 (85) 를 갖고, 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 는 필드 버스 (76) 를 통해 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 에 연결되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
정류기 모듈 (15, 75) 이 버스 노드 (84) 를 갖고, 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 는 필드 버스 (76) 를 통해 제어가능 정류기 모듈 (15, 75) 에 연결되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 상기 3상 AC 구동 모터 (11, 41, 61) 근방에 배열되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
정류기 모듈 (15, 75) 이 상기 제어 디바이스 (14, 46, 74) 근방에 배열되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 은 에스컬레이터 (1) 또는 무빙 워크웨이 (31) 이고, 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 제 1 발러스트레드 베이스 (10) 에 배열되고, 정류기 모듈 (15, 75) 이 상기 에스컬레이터 (1) 또는 상기 무빙 워크웨이 (31) 의 제 2 발러스트레드 베이스 (10) 에 배열되어, 발러스트레드 베이스 (10) 로 가이드되는 회전하는 핸드레일들 (3, 33) 이 상기 정류기 모듈 (15, 75) 또는 인버터 모듈 (16, 45, 62) 의 폐열에 의해 가열될 수 있는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 은 에스컬레이터 (1) 또는 무빙 워크웨이 (31) 이고, 상기 에스컬레이터 (1) 의 계단 벨트 (5) 또는 상기 무빙 워크웨이 (31) 의 팰릿 벨트 (35) 는 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 및 정류기 모듈 (15, 75) 의 폐열로 가열될 수 있는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승객 운송 시스템 (1, 31, 51) 은 엘리베이터 시스템 (51) 고, 상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 은 상기 엘리베이터 시스템 (51) 의 엘리베이터 샤프트 (52) 에 배열되고, 정류기 모듈 (15, 75) 이 상기 엘리베이터 샤프트 (52) 의 랜딩 도어의 문설주 (71, 72, 73) 에 배열되는, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51). - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버터 모듈 (16, 45, 62) 및 제어가능 정류기 모듈 (15, 75) 은 구성에 있어서 동일한, 승객 운송 시스템 (1, 31, 51).
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