KR920004303B1 - 교류엘리베이터의 레벨조정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

교류엘리베이터의 레벨 조정장치

제 1 도는 본원 발명에 의한 교류엘리베이터의 레벨조정장치의 일실시예도.

제 2 도는 벡터제어의 동작원리 설명도.

제 3 도는 제 1 도의 미소속도지령발생장치의 특성도.

제 4 도는 본원 발명에 의한 교류엘리베이터의 레벨조정장치의 다른 실시예도.

제 5 도는 제 1 도 및 제 4 도 실시예의 동작설명도.

제 6 도는 본원 발명에 의한 교류엘리베이터의 레벨조정장치의 다른 실시예도.

제 7 도는 제 6 도의 레벨차검출회로의 일실시예도.

본원 발명은 유도전동기로 구동되는 교류엘리베이터의 제어에 관한 것이며, 특히 이 교류엘리베이터의 착상레벨(着床 LEVEL)을 개선하는데 적합한 레벨조정장치에 관한 것이다.

일반적으로 광범위 고정도의 제어성과 뛰어난 탑승감이 요구되는 엘리베이터의 구동전동기로서는 종래부터 직류전동기가 널리 사용되고 있다. 그러나, 이 직류전동기에는 기계적인 정류기구에 의거한 여러 가지 제약이 있기 때문에 근래 구조가 간단하고, 견고, 저렴한 유도전동기를 구동용으로 한 엘리베이터가 여러가지 개발되어 실용화되도록 되어 왔다.

그리고, 이와같은 유도전동기를 사용한 엘리베이터중에서, 종래부터 널리 사용되고 있는 것이 예를 들어 미합중국 특허 제 3, 876, 918호 명세서에 기재되어 있는 것처럼 1차전압을 제어하여 속도제어를 하는 방식이 있다.

그러나, 이 방식의 것은 그 1차전압제어라고 하는 성격상, 예를들어 워어드레오나아드방식이나 다이리스터레오나드방식을 사용한 기어레스엘리베이터로 달성되고 있다. 다음에 기재하는 바와같은 제어를 하는데는 한계가 있다.

(1) 기어레스구동의 전동기의 정격회전수는 360m/min의 고속엘리베이터에 있어서도 200RPM 이하이며, 더욱 낮은 정격속도의 엘리베이터를 유동전동기의 정격회전수 부근에서 제어할 경우, 1차전압제어에서는 다극수의 전동기가 필요해진다.

(2) 유도전동기의 제어는 여러가지 비선형 요소를 포함하기 때문에, 직류기의 제어처럼 광범위에 걸쳐서 안정제어하기가 곤란하다.

(3) 직류기어레스엘리베이터에서는 엘리베이터 정지시의 케이지마루레벨과 탑승장 바삭레벨의 미소한 차를 검출하여, 이 레벨차를 0으로 하는 운전, 이른바 착상레벨 보상운전을 하고 있지만, 1차전압 제어에서는 속도 0부근에서의 정확한 토오크제어가 거의 불가능하며, 이와 같은 운전을 할 수 없다.

즉, 현재의 직류기어레스엘리베이터는 매우 뛰어난 운전특성을 실현할 수 있지만, 1차전압 제어에 의한 유도전동기 구동의 교류엘리베이터에서 상기와 같은 제어를 실현하는 것은 거의 불가능에 가깝다.

그래서, 이와같은 1차전압제어방식일지라도 레벨보상을 실현하는 방식으로서 미합중국 특허 제 4, 094, 385호가 제안되고 있다. 이 방식은 2종류의 권선을 갖는 유도전동기를 사용하여, 그중의 소극권선에는 속도지령에 대응한 교류전압을 인가하고, 다른 다극권선에 대해 제동력으로 되는 직류전압을 인가하도록 한 것이다. 이것에 의해 유도전동기는 구동토오크와 제동토오크의 차에 따른 토오크를 발생하며, 케이지를 미소속도로 운전할 수 있다. 그러나, 이 구동토오크와 제동토오크의 관계를 미묘하고 연속적으로 제어하기는 곤란하기 때문에, 레벨차가 소정치 이상일 때 작동시키고, 이 레벨차가 작아지면 정지시키도록 하지 않을 수 없으며, 상당한 개선을 도모할 수 있었지만, 레벨차에 따른 미소속도로 연속적으로 레벨 보상할 수는 없었다. 또 이 종래방식에서는 속도 0에서 제동토오크도 0으로 되는 관계상, 케이지와 균형추의 불균형분을 보정하는 토오크를 제어하는 것도 곤란했었다. 즉 이 방식은 제어가 매우 복잡하고 고가로 되는데 비해, 현실적으로는 레벨오차 0, 속도 0까지 제어를 할 수 없다고 하는 결점이 있었다.

이상 기술한 유도전동기의 1차전압제어에 대해, 더욱 뛰어난 제어방식으로서 1차 주파수제어가 있다.

이 미끄럼 주파수제어는 주지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하지만 미끄럼주파수를 직접 제어함으로써 유도전동기(2)의 토오크를 제어하는 것으로서 다음과 같은 특징을 갖는다.

(가) 페루우프에 의해 정밀한 속도제어를 할 수 있다.

(나) 전동기의 능력을 충분히 활용할 수 있으므로 전동기를 소형화할 수 있다.

(다) 광범위한 속도제어를 할 수 있고 4상한운전이 용이하다.

(라) 부하변동이나 속도변동에 대해 안정성이 좋다.

(마) 보수의 경감화가 가능하고 내환경성이 좋다.

따라서, 이 미끄럼 주파수 제어에 의하면 (1)항에서 기술한 정격속도의 문제는 해결된다. 또 (2)항에 기술한 광범위에 걸친 제어의 안정성도 실현할 수 있다.

그러나 (3)항에서 나타낸 미소속도영역에서는 다음과 같은 문제가 있다.

예를들면 미소속도 운전시에는 일반적으로 케이지의 문은 열린 상태이며, 승객의 승강에 따라 유도전동기에서 보면 토오크 외란이 발생한 상태로 된다.

미끄럼 주파수제어에 있어서의 토오크변동은 미끄럼 주파수의 변화, 1차전류의 변화 뿐이며 전류의 위상은 제어하고 있지 않다. 토오크변동전에 비해 여자전류성분이 변화하고, 토오크의 응답지연이 커져서 미소속도운전시에는 매끄러운 토오크제어가 곤란하다.

따라서, 미끄럼 주파수제어방식에서는 미소속도운전시에 충분한 탑승감을 줄 수 없으며, 또한 착상레벨제어도 충분히 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다.

한편, 최근에 유도전동기 제어의 분야에서는 벡터제어가 주목되고 있다. 이 벡터제어는 미합중국 특허 제 3, 824, 437호 명세서에 의해 제안되어, 그후 각종 문헌 등에 발표된 결과, 오늘날에는 그 제어방법은 널리 알려지게끔 되었다. 이 벡터제어의 특징은 유도전동기에 급전하는 토오크전류성분과 여자전류성분을 서로 독립해서 제어하는 점에 있으며, 고응답이고 안정된 유도전동기의 속도제어를 실현할 수 있다.

본원 발명의 주된 목적은 유도전동기의 구동되는 교류엘레베이터에 있어서, 탑승감에 뛰어나며, 고정도의 레벨조정을 할 수 있는 교류엘레베이터의 레벨조정장치를 제공하는데 있다.

본원 발명의 주된 특징은 상기 벡터제어가 응답성 및 안정성에 뛰어난 점을 이용하고, 이 벡터제어장치에 의해 엘리베이터 구동용 유도전동기를 제어하는 동시에 케이지와 층계바닥과 레벨차에 따라 미소속도지령을 발생하며, 이 미소속도지령과 상기 전동기의 회전속도와의 편차에 의해 얻어지는 토오크전류지령을, 상기 전동기에 급전하는 토오크 전류성분의 지령으로 함으로써, 상기 레벨차에 따른 미소속도이며, 이 레벨차를 고정도로 보정할 수 있도록 한 점에 있다.

그 밖의 목적 및 특징에 대해서는 다음에 기술하는 실시예에 있어서 상세히 설명한다.

다음에 본원 발명을 도시하는 실시예를 사용하여 상세히 설명한다.

제 1 도는 본원 발명에 의한 교류엘리베이터의 레벨조정장치의 일실시예이다.

도면에 있어서 VC는 벡터제어장치이며, 상기 미합중국 특허 제 3, 824, 437호 등으로 주지되어 있으므로, 여기서는 본원 발명에 적용하는데 직접 관계되는 부분에 대해 상세히 기술한다.

(1)은 엘리베이터 구동용 유도전동기(2)에 급전하는 곳의 토오크 전류성분 및 여자전류성분으로 이루어진 1차전류의 순서치를 제어하는 주파수 변환장치, (3)은 유도전동기(2)의 회전각도속도를 검출하는 각속도검출장치, (41)~(43)은 전원모선, (5), (6), (7)은 1차전류의 각 순서치를 검출하기 위한 직류변류기, (8)은 직류변류기(5), (6), (7)의 검출치를 연산회로내의 신호레벨로 변환하는 전류검출회로, (9)는 유도전동기(2)의 회전자에 결합된 로우프차, (10)은 케이지, (11)은 균형추, (12)는 로우프차(9)를 통해 케이지(10)와 균형추(11)를 잇는 메인로우프, (13)은 엘리베이터 속도지령 발생회로, (14)는 케이(10)의 바닥과 층바닥과 레벨차를 검출하는 레벨차검출기, (15)는 레벨차를 미소속도의 신호레벨로 변환하는 미소속도지령회로, (16)은 자속지령회로, (17)은 속도지령과 유도전동기(2)의 속도가 같아지도록 제어하기 위한 속도제어회로, (18)은 속도제어회로(17)의 토오크전류지령 It과 자속지령Im, 및 자속위치검출기(19)로부터의 자속위치신호를 입력하고, 1차전류의

축(상기 미합중국 특허 제 3, 824, 437호에서는 γ축)성분 순시기준치 iα, β축(상기 미합중국 특허 제 3, 824, 437호에서는 j축) 성분순시기준치 i

를 출력하는 1차전류 연산회로, (19)는 회전자의 회전각속도ω_r를 토오크지령 It을 입력하여 자속위치를 검출하는 자속위치검출회로, (20)은 α축성분, β축 성분의 1차전류 순시치를 입력하여 3상신호로 변환하는 3상변환회로, (21U), (21V), (21W)는 3상신호를 기준으로 하여 유동전동기(2)의 1차전류치를 제어하는 전류제어장치이다.

다음에, 이 실시예의 동작에 대해 설명한다.

유도전동기(2)의 회전자계상에서, 1차전류 Ii를 자속방향과, 자속과 직교하는 방향으로 분해하면, 여자전류성분 Im과 2차전류의 기자력을 소거하도록 흐르는 토오크전류성분 It으로 분해할 수 있다. 이것은 식으로 나타내면,

Ii=Im+It

이다. 여기서 제 2 도에 나타낸 것처럼 직교벡터인 Im과 It를 독립해서 제어하기 위해 Im을 일정하게 하고, 토오크가 큰 영역에서는 It를 It₂로 하며, 토오크가 작은 영역에서는 It를 It₁으로 함으로써, 직류전동기와 동등한 제어가 가능하다. 그리고 이것이 벡터제어의 원리이며, 상기 미합중국 특허 제 3, 824, 437호 등으로 주지되어 있다.

여기서, 속도제어회로(17)의 출력인 It와 자속지령회로(16)의 출력인 Im은 회전자계상에서의 좌표이므로, 고정자측에서 관측한 좌표계로 변환할 필요가 있다. 먼저 직교하는 α축, β축을 생각하면, 회전자계위치신호 sinω₁t, cosω₁t(자속위치검출회로(19)의 출력)에서

i

=sin

₁tIm+cos

₁It

i

=-cos

₁tIm+sin

₁tIt

로 나타낼 수 있다. 여기서, iα, iβ는 1차전류 연산회로(18)의 출력이며, 또 각속도 ω₁은 회전자의 회전각속도

_r와 토오크지령 It에 비례하는 미끄럼주파수 ω_s와의 합으로 표시된다.

또, 3상의 1차전류로 변환하는데는 각 상의 1차전류가 120°씩 위상이 어긋나 있는 것으로해서, 3상 변환회로(20)의 출력인 3상의 1차전류 iU, iV, iW는

iU=iα+iβ

iV=

iW=

로 나타낼 수 있다. 이 1차전류를 순시기준치로 유도전동기에 공급함으로써 직류 전동기와 동등한 제어성능이 얻어진다.

따라서 미소속도지령회로(15)의 출력신호에서 속도제어회로(17)가 토오크지령 It을 출력하면, 직류전동기와 동등한 미소속도운전특성이 얻어진다.

그래서, 이 미소속도지령의 특성을 제 3 도에 나타낸 것처럼 레벨차가 0에 가까와질수록 속도지령이 작아지도록 하면, 케이지바닥레벨과 탑승장 바닥레벨의 레벨차가 0으로 되도록 제어할 수 있다.

따라서, 이 실시예에 의하면, 유도전동기(2)의 토오크가 그 정지시도 포함한 극저속영역에서도 충분히 원활하고 정도좋게 제어할 수 있기 때문에 케이지바닥레벨과 탑승장 바닥레벨의 레벨차를 보정하는 정도가 높아지며, 또 이 레벨차 보정운전 상태에서의 탑승감도 개선할 수 있다.

다음에, 본원 발명의 다른 실시예로서, 미소속도운전중인 부하토오크 외란에 대해서도 탑승감이 좋게 운전을 할 수 있도록 한 것을 제 4 도로 나타낸다.

이 제 4 도의 실시예는 제 1 도에서 나타낸 실시예에 다시 케이지(10)의 하중검출기(30)와 부하보상토오크 지령회로(31)을 추가한 것이다.

따라서, 이 실시예에 의하면 미소속도운전중에서의 승객의 승강에 의해 발생한 부하토오크의 변화에 대해서도 속도가 크게 변화하는 일이 없어져서 양호한 탑승감으로 탑승장바닥레벨과 케이지바닥레벨을 맞출 수 있다.

즉, 제 5 도에 의거하여 설명하면, 외란 토오크를 보정하지 않는 제 1 도 실시예의 경우, 제 5 도 a에 나타낸 것처럼 외란이 발생한 것에 의해 속도지령과 실속도에 차가 발생하며, 이 편차에서 다시 토오크지령을 만들어낼 수 있기 때문에 실속도는 도면처럼 파도모양으로 되어 탑승감을 나쁘게 하게 된다.

이것에 대해 제 4 도의 실시예처럼 하증검출기(30)와 부하보상토오크지령회로(31)를 추가하면, 제 5b 도에 나타낸 것처럼 토오크지령과 토오크변화에 시간차가 생기지 않도록 할 수 있기 때문에, 도시한 바와같이 실속도의 파도치기가 없어져 미소속도운전을 원활하게 할 수 있다.

제 6 도는 본원 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 케이지(10)의 단위를 주행거리마다 펄스를 발생하는 거리펄스발생기(44)를 설치하고, 이 거리펄스를 카운트함으로써 레벨차를 검출하도록 한 점에 특징이 있다.

도면에 있어서, 케이지(10)에 연결된 테이프(43)는 승강로의 상부 및 하부에 설치된 풀리(41) 및 (42)에 감겨 있으며, 이 풀리(41)에는 거리 펄스발생기(44)의 회전판이 연결되어 있다. 이 회전판(45)의 동일원심상에는 슬릿이 설치되어 있으며, 픽업장치(46)는 상기 슬릿을 검출할 때마다 펄스를 발생한다. 즉 풀리(41)및 회전판(45)은 케이지(10)의 주행과 동기해서 회전하는 일로 해서, 픽업장치(46)는 케이지(10)가 단위거리(1~2mm)를 주행할 때마다 펄스를 발생한다.

레벨차검출회로(47)는 이 거리펄스발생기(44)로부터의 펄스를 입력하고, 층계바닥과의 레벨차를 나타내는 신호를 미소속도지령장치(15)에 출력한다.

이 레벨차검출회로(47) 및 미소속도지령장치(15)의 상세를 제 7 도에 나타낸다. 도면에 있어서, 케이지위치검출카운터(48)는 상기 거리펄스 발생기(44)로부터의 펄스를 카운트하여, 케이지위치신호를 출력한다. 층계바닥레벨기억장치(49)는 각 층계의 바닥레벨을 기억하고 있으며, 착상하고 있는 착상레벨신호를 출력한다. 비교기(50)는 위에 케이지 위치신호와 층계바닥레벨신호를 비교하여, 그 레벨차를 출력한다. 즉 케이지 위치가 층계바닥레벨보다 높을 때에는 그 차에 비례한 플러스의 값, 케이지위치가 층계바닥레벨보다 낮을때에는 그 차에 비례한 마이너스 값을 출력한다. 미소속도지령발생장치(15)는 이 레벨차를 입력하고, 그 레벨차가 플러스일 때는 그 값에 비례한 하강방향의 미소속도지령, 레벨차가 마이너스일 때에는 그 값에 비례한 상승방향의 미소속도지령을 발생한다. 즉, 미소속도지령발생장치(15)에 나타낸 특성의 지령을 발생하는 것이지만, 소정 레벨차 이상으로 속도지령을 일정하게 한 이유는 레벨조정운전시는 도어를 연 상태에서 승객이 승강중이므로 승객의 불안을 해소하고 또한 위험을 방지하기 위해서이다.

이상 설명한 것처럼 본원 발명에 의하면 유도전동기에 의해 구동되는 교류엘리베이터의 착상레벨을 레벨차에 따른 미소속도로 탑승감이 좋게 더구나 높은 정도로 보정할 수 있다.

Claims (5)

1. 복수층계를 주행하는 엘리베이터케이지를 유도전동기로 구동하는 교류엘리베이터에 있어서, 상기 유도전동기에 급전하는 토오크전류성분과 여자전류성분을 서로 독립해서 제어하는 벡터제어장치와, 상기 층계의 바닥레벨과 상기 케이지의 바닥레벨과의 레벨차를 검출하는 레벨차 검출수단과, 이 레벨차에 따른 미소속도 지령을 발생하는 미소속도지령발생수단과, 상기 전동기의 회전각속도를 검출하는 각속도 검출수단과, 이들 미소속도지령발생수단의 출력신호와 각속도검출수단의 출력신호와의 편차에 의거하여 토오크전류지령을 발생하는 수단을 구비하며, 이 토오크전류지령을 상기 벡터제어장치의 토오크전류성분의 지령으로 한 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 레벨조정장치.
2. 상기 레벨차검출수단은 상기 케이지의 단위주행거리마다 펄스를 발생하는 거리펄스발생기와, 이 펄스를 카운트하여 상기 케이지의 위치를 검출하는 케이지위치검출카운터와, 이 케이지위치와 미리 설정된 층계바닥레벨과의 차를 출력하는 비교수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1기재의 교류엘리베이터의 레벨조정장치.
3. 상기 미소속도지령발생은 상기 레벨차의 크기에 따라 증대하며, 소정레벨차 이상에서 일정치로 되는 속도지령을 발생하도록 구성한 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1 또는 2기재의 교류엘리베이터의 레벨조정장치.
4. 상기 미소속도지령발생수단은 상기 레벨차의 방향에 따라 플러스 마이너스의 속도지령을 발생하도록 구성한 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 3기재의 교류엘리베이터의 레벨조정장치.
5. 상기 케이지의 부하를 검출하는 수단을 구비하며, 이 케이지부하에 따라 상기 토오크전류 성분을 보정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1기재의 교류엘리베이터의 레벨조정장치.

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