KR920001947B1 - 교류엘리베이터의 제어장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

교류엘리베이터의 제어장치
제1도내지 제7도는 이 발명에 의한 교류엘리베이터의 제어장치의 한 실시예를 나타내는 도면으로서,
제1도는 블록회로도.
제2도는 교류전압 걸출회로도.
제3도는 전원위상 검출회로도.
제4도는 마이컴의 블록도.
제5도는 백터도.
제6도는 마이컴의 프로그램을 표시하는 플로차트.
제7도는 백터도.
제8도 및 제9도는 종래 교류엘리베이터의 제어장치를 나타내는 도면.
제8도는 요부 블록회로도.
제9도는 백터도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 3상교류전원 3 : 컨버터
6: 증류전압검출기 23 : 3상유도전동기
24 : 교류전압 검출회로 25 : 전원위상 검출회로
26 : 연산수단(마이크로컴퓨터)
이 발명은 유도전동기에 의하여 구동되는 엘리베이터의 제어장치에 관한 것이다. 제8도 및 제9도는 일본국 실개소 60-12586 공보에 기제된 종래의 교류엘리베이터의 제어장치를 표시한 도면으로서, 제8도는 요부블록회로도, 제9도는 백터도이다. 도면중, 1은 3상교류전원, 2는 교류전원(1)에 접속된 교류리액터, 3은 입력측이 교류리액터(2)에 접속된 트랜지스터와 이에 역병렬로 접속된 다이오드로 되고, 펄스폭변조에 의하여 교류를 직류로 변환시키는 컨버터, 4A-4C는 컨버터(3)의 입력전류를 검출하는 전류검출기, 5는 컨버터(3)의 출력측인 직류모선, 6은 직류모선(5),(5)간의 전압을 검출하여 직류전압신호(6a)를 발생시키는 직류전압검출기, 7은 기준전압설정기, 8은 전압제어증폭기, 90는 3상정헌파 발전기, 10A-10C는 곱셈기, 11A-11C는 전류제어증폭기, 12는 톱니파 발생기, 13은 비교기, 14는 컨버터(3)의 트랜지스터에 신호를 송출하는 베이스드타이브회로이다. 또, 다음에 도시하지만, 직류보선(5),(5)는 컨버터 (3)과 동일하게 구성된 인버터에 접소되며, 인버터의 출력측에 엘리베이터 권상용 3상 유도전동기가 접속되어있다.
종래 교류엘리베이터의 제어장치는 상기와 같이 구성되어 있으며, 다음에 그 동작을 설명한다.
교류전원(1)은 컨버터(3)에서직류로 변환되어 상기 인버터에 공급되며 직류모선(5),(5)간에 전압은 직류전압검출기(6)에 의하여 검출된다. 전압제어증폭기(8)은 기준전압설정기(7)의 출력과 직류전압신호(6a)를 비교 연산하여 전류지령시호를 발생시킨다. 전압제어증폭기(8)의 출력과 정헌파 발생기(9)의 출력은 곱셈기(10A)-(10C)에서 곱셈되어 정헌파 전류지령신호를 발생시킨다. 전류제어증폭기(11A)-(11C)의 출력인 전류지령신호와 전류검출기(4A)-(4C)의 출력인 전류신호의 전차를 연산하며, 또 이것을 증폭시킨다.
비교기(13)은 톱니파 발생회로(12)와 전류제어증폭기(11A)-(11C)의 출력을 비교하여 펄스폭 변조신호를 발생시킨다. 이 펄스퍽 변조신호는 베이스드라이브회로 (14)에서 증폭되어 컨버터(3)의 트랜지스터의 베이스 신호로 되며, 컨버터(3)을 제어하여 직류모선(5)의 일정치로 제어한다. 그리고 제8도에서는 컨버터(3)을 제어하는 직류지령신호는 정헌파로 부여하게 되므로 입력전류도 정헌파로 되어 다음의 백터방식이 성립한다.
Figure kpo00001
여기에서,
Vin : 컨버터(3)의 입력전압,
Vac : 교류전원(1)의 전압,
I : 컨버터(3)의 입력전류,
X : 교류리액터(2)의 인피던스.
또, 역률을 개선하기 위하여는 입력전류 I를 교류전압 Vac 와 동위상으로 하면 된다. 이때 제9도에 표시한 바와 같이 교류전압 Vac와 교류리액터(2)의 전압강하 XI는 직교하므로,
Figure kpo00002
로 된다. 그러므로, 컨버터(3)의 입력측전압의 파고치를 직류전압 Vd이상으로 할 수는 없으므로 고조파 성분을 포함하지 않도록 하려면,
Figure kpo00003
가 되도록 직류전압 Vd를 선정할 필요가 있다.
상기한 바와 같이 종래 교류엘리베이터의 제어장치에서는 컨버터(3)의 입력전류의 고조파성분을 감소시키고 역률을 개선하기 위해 컨버터(3)의 입력전류의 위상을 전원전압의 위상에 합치도록 제어하려고 하면, 부하전류가 클때에는 입력전압 Vin1에서 표시한 바와 같이, 또, 전원전압이 변동되어 높게 되면 입력전압 Vin2에서 표시한 바와 같이 각각 컨버터(3)의 입력전압을 높게 할 필요가 있다. 이때문에 직류모선(5)의 전압을 높게하지 않으면 안되며, 고내압의 부품을 사용하지 않으면 안된다는 문제점이 있다.
이 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서 부하전류가 커져도 직류모선의 전압을 높게 할 필요 없이 입력전류의 고조파 성분을 저감 할수 있도록 된 교류엘리베이터의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 이 발명은 상기 목적에 더하여 전원전압이 변동하여도 직류모선의 전압을 높게 함이 없이 입력전류의 고조파 성분을 저감할수 있도록 된 교류엘리베이터의 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이 발명에 관한 교류엘리베이터의 제어장치는 컨버터의 직류전압을 검출하는 직류전압검출기와, 교류전원의 위상을 검출하는 위상검출기와, 직류전압 검출기의 출력과 교류전원의 전압에 상당한 일정치에서 컨버터의 입력전압이 거의 일정하게 되는 교류전원전압과 컨버터의 입력전압의 위상각을 산출하며, 이것과 위상검출회로의 출력에서 컨버터의 전류지령 신호를 산출하는 연산수단등을 설치한 것이다. 또, 이 발명의 또 다른 발명에 관한 교류엘리베터의 제어장치는 상기한것에 있어서, 교류전원전압을 검출하는 교류전압 검출회로를 설치하고 그 출력을 상기 일정치 대신 연산수단에 입력되도록 한 것이다.
이 발명에 있어서는, 교류전원전압과 컨버터의 입력전류의 위상각을 산출하여 전류지령신호를 정하였기때문에 컨버터의 입력전압이 거의 일정하게 되도록 입력전류의 크기에 따라 컨버터의 입력전류의 위상이 제어된다.
또, 이 발명의 또 다른 발명에 있어서는 교류전원전압을 위상각의 산출에 도입시키고 있기 때문에 컨버터의 입력전압이 거의 일정하게 되도록 교류전원전압의 크기에 따라 컨버터의 입력전류의 위상이 제어된다
제1도 내지 제7도는 이 발명의 한 실시예를 나타낸 도면으로서, 제1도는 블록회로도, 제2도는 교류전압 검출회로도, 제3도는 전원위상 검출회로도, 제4도는 마이크로 컴퓨터(이하 마이컴이라 부른다)의 블록도, 제5도는 백터도, 제6도는 마이컴의 프로그램을 나타내는 플로차트, 제7도는 백터도로서 종래 장치와 동일부분을 동일한 부호를 붙여 설명한다. 도면에서, 21은 직류모선(5), (5)간에 접속된 평활콘덴서, 22는 컨버터(3)과 동일하게 구성되어 펄스폭 변도에 의하여 직류를 가변전압ㆍ가변주파수의 교류로 변환시키는 인버터(3)과 동일하게 구성되어 펄스폭 변도에 의하여 직류를 가변전압ㆍ가변주파수의 교류로 변환시키는 인버터, 23은 인버터(22)의 교류측에 접속된 엘리베이터 권상용 유도전동기, 24는 교류전원(1)의 전압을 검출하여 교류전압신호 (24a)를 발신하는 교류전압 검출회로이며, 강압변압기(24A)다이오드에 의하여 구성된 3상 전파정류회로(24B) 및 콘덴서와 저항으로 된 필터회로(24C)로 구성되어 있으며, 교류전원(1)의 전압을 강압변압기(24A)에서 강압되어 3상 전파정류회로(24B)에서 정류되며, 필터회로(24C)에서 평활된 교류전압 신호(24a)가 발신된다.
25는 교류전원(1)의 위상각을 검출하는 전원위상 검출회로로서 강압변압기 (25A), 연산증폭기와 저항으로된 비교기(25B), 페이스로크로 루프(Phase Locked Loop)(이하 PLL라 한다) 발진기(25C) 및 계수기(25D)등으로 구성되며 교류전원 (1)의 전압은 강압변압기(25A)에서 강압되며 비교기(25B)는 강압변압기(25A)의출력의 구성을 판정하고, 그 출력은 펄스로 된다. PLL발진기(25C)는 비교기(25B)의 출력과 개수기(25D)의 출력의 위상차에 따라 출력펄스 주파수를 변화시킨다. 그리고, 계수기(25D)의 출력은 교류전원(1)의 위상에 동기된 위상각 신호(25a)로된다.
26은 마이컴인데, CPU(26A), ROM(26B), RAM(26C), 아날로그/디지탈(이하 A/D라 한다) 변환기(26D), (26E), 인터페이스(이하 I/F라 한다)회로(26F) 및 디지탈/아날로그(이하 D/A라 한다)변환기(26G)-(26I)를 갖고 있으며, A/D변환기 (26D), (26E)는 직류전압검출기(6) 및 교류전압검추기(24)에, 그리고 I/F 회로 (20F)는 전원위상검출회로(25)에 각각 접속되며, D/A변환기(26G)-(26I)는 각각전류제어증폭기(11A)-(11C)에 접속되어 있다.
다음에 상기 실시예의 동작을 제5도 및 제6도에 의하여 설명하지만 우선, 제5도에 의하여 그원리를 설명한다. 컨버터(3)의 입력전류에 포함되는 고조파 성분과 역률을 비교할 경우 역률을 소정치(예컨대 85%)이상이면 전기 요금등이 비싸지지는 않는 것이므로 제5도의 백터도에 표시한 바와 같이 입력전류의 역률을 상기 소정치의 이상의 범위에서 낮게 하면 컨버터(3)의 입력전압은 내려가서 직류전압을 강하시킬 수 있다. 그래서, 부하전류의 크기나 교류전원(1)의 전압변동에 관계없이 컨버터(3)의 입력전압을 일정치 이하로 하려면, 제5도로부터,
Vin=Vac·cos2θ+XI·sin2θ=Vcont…(4)
여기에서 : 전원전압과 입력전류의 위상각이 되도록 교류위상을 제어하면 된다는 것을 알수 있다. (4)식을 변형시키면,
Figure kpo00004
여기에서,
Figure kpo00005
로 되며,
Figure kpo00006
로 하여 구할수 있다.
또, 제6도(프로그램은 마이컴(26)의 ROM(26B)에 기억되어 있다)에 있어서, 스텝(31)에서 직류전압검출기(6)로 검출된 직류전압 V/D를, A/D변환기(26D)를 통하여 판독한다. 스텝(32)에서 직류전압 Vd와 기준치를 비교 연산하여 전류지령치 I를 산출한다. 스텝(33)에서 직류전압검출회로(24)로 검출된 교류전원(1)의 전압 Vac를 A/D변환기(26E)를 통하여 판독한다. 스텝(34)에서 (6)식에 의하여
Figure kpo00007
를 산출한다. 스텝(35)에서 (7)식에 의하여 위상각θ를 산출한다. 스텝(36)에서 전원위상 검출회로(25)로 검출된 전원전압의 위상각 wt(w)는 각속도, t는 시간)를 I/F(26F)를 통하여 판독한다. 스텝(37)에서 다음과 같이 전류지령
Figure kpo00008
를 산출한다.
Figure kpo00009
스텝(38)에서, 전류지령치
Figure kpo00010
를 각각 D/A 변환기(26G)-(26I)으로부터 출력(26a)-(26c)로서 전류제어증폭기(11A)-(11C)에 송출한다. 이후의 동작은 종래 장치와 동일하며, 컨버터(3)은 제어되고 직류모선(5)의 전압을 일정하게 유지된다. 이 전압은 평활콘덴서(21)에서 평활하게 되며 인버터(22)에 공급되어 가변전압ㆍ가변주파수로 변환된 후 전동기(23)에 공급된다. 이로 인하여 전동기(23)의 속도제어가 이루어지지만 이 실시예와는 직접 관계는 없으므로 상세한 설명은 생략한다. 또 교류전원(1)의 전압 Vac가 변동하여 제7도에 표시한 바와 같이 정격전압 보다도 큰 전압 Vac1로 되면 스텝(34) 이후의 연산이 수정되고 스텝(35)에서 이 전압 Vac1에 대응하는 위상각θ가 산출되면 제7도에 표시한 바와 같이 전압강하 jXI가 제어되어 인버터(3)의 입력 전압 Vin가 높아지도록 제어된다. 또 상기 실시예에서는 전압검출회로(24)를 사용하였지만, 교류전원(1)의 전압변동을 무시할 경우는 사용하지 않아도 충분히 실용화할 수 있다. 이 경우는 스텝(33)에서 리드인된 교류전압 Vac를 일정치로 하여 처리하면 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 컨버터의 입력 전압이 거의 일정하게 되도록 입력전류의 크기에 따라 입력전류의 위상을 제어하도록 하였으므로 직류전압을 낮게 설정함으로서 주회로에 사용되는 부품의 내전압을 낮게 할수 있어 장치를 염가로 구성할수 있는 효과가 있다. 또, 부하변동이 있어도 입력전류의 고조파 성분을 저감할수 있는 효과가 있다. 그리고, 이 발명에 또 다른 발명에서는 교류전원전압을 위상각의산출에 도입하도록 하였으므로 교류전원전압에 변동이 있어도 직류전압을 낮게 설정할 수 있으며 입력전류의 고조파 성분을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 교류전원을 전류지령신호에 의하여 제어되는 컨버터(3)에서 직류로 교환하고 이 직류를 인버터(22)에서 가변전압ㆍ가변주파수의 교류로 변환시켜서 권상용 유도전동기를 구동하는 것에 있어서, 상기 컨버터(3)의 입력전류를 검출하는 전류검출기(4A)-(4C)와,상기 교류전원의 전압을 검출하여서 교류전류 신호를 발하는 교류전압 검출회로(24)와, 상기 컨버터(3)의 직류측전압을 검출하는 직류전압검출기(6)와, 상기 교류전원의 위상을 검출하는 위상검출회로(25)와, 상기 직류전압검출기(6)의 출력 및 상기 전압검출회로(24)의 출력으로부터 상기 컨버터(3)의 입력전압이 소정치가 되는 상기 교류전원의전압과 상기 컨버터(3)의 입력 전류의 위상각을 산출하고 이것과 상기 위상검출회로(25)의 출력으로부터 상기 전류지령신호를 산출하는 연산수단(26)과, 이 연산수단(26)으로부터 전류지령신호와 상기 전류검출기(4A)~(4C)의 출력인 전류신호의 편차를 연산ㆍ증폭하는 전류제어 증폭기(11A)~(11C)와, 톱니파를 발생하는 톱니파발생회로(12)와, 이 톱니파발생회로(12)와 상기 전류제어증폭기(11A)~(11C)의 출력을 비교하여, 변조펄스를 생성하고 상기 컨버터(3)를 구성하는 제어소자에 ″온″″오프″ 신호를 보내는 펄스폭변조기(13)(14)를 구비한 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.
  2. 교류전원을 전류지령신호에 의하여 제어되는 컨버터(3)에서 직류로 교환하고 이 직류를 인버터(22)에서 가변전압ㆍ가변주파수의 교류로 변환시켜서 권상용 유도전동기를 구동하는 것에 있어서, 상기 컨버터(3)의 입력전류를 검출하는 전류검출기(4A)~(4C)와, 상기 컨버터(3)의 직류측전압을 검출하는 직류전압검출기(6)와, 상기 교류전원의 위상을 검출하는 위상검출회로(25)와, 상기 직류전압검출기(6)의 출력 및 상기 교류전원의 전압에 상당하는 일정치로부터 상기 컨버터(3)의 입력전압이 소정치가 되는 상기 교류전원의 전압과 상기 컨버터(3)의 입력전류의 위상각을 산출하고 이것과 상기 위상검출회로(25)의 출력으로부터 상기전류지령신호를 산출하는 연산수단(26)과, 이 연산수단(26)으로부터의 전류지령신호와 상기 전류검출기(4A)~(4C)의 출력인 전류신호의 편차를 연산ㆍ증폭하는 전류제어증폭기(11A)~(11C)와, 톱니파를 발생하는 톱니파발생회로(12)와, 이 톱니파발생회로(12)와 상기 전류제어증폭기(11A)~(11C)의 출력을 비교하여 변조펄스를 생성하고 상기 컨버터(3)를 구성하는 제어소자에 ″온″″오프″신호를 보내는 펄스폭변조기(13)(14)를 구비한 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.
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