KR920005641Y1 - 교류엘리베이터의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

교류엘리베이터의 제어장치

제1도∼제4도는 본원 고안에 의한 교류엘리베이터의 제어장치를 나타낸 도면으로서, 제1도는 전체구성도.

제2도는 회로도.

제3도는 제2도의 마이크로콤퓨터의 블록회로도.

제4도는 전류벡터도.

제5도∼제7도는 본원 고안의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 제5도는 회로도.

제6도는 제5도의 마이크로콤퓨터의 제어연산의 블록도.

제7도는 제6도의 연산(29)의 플로차트.

제8도는 종래의 교류엘리베이터의 제어장치를 나타낸 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 3상 교류전원 2 : 콘버터

5 : 인버터 7 : 3상 유도 전동기

11a : 속도지령치 12a : 속도신호

13 : 전환스위치 14 : 연산수단

17a : 전류신호 18 : 마이크로콤퓨터

18a : 전류지령치 20 : 가산기

21∼25 : 연산 26 : 가산기

27 : 연산 28 : 승산기

29 : 연산

본원 고안은 인버터로 구동되는 유동전동기를 사용한 교류엘리베이터의 제어장치에 관한 것이다.

제8도는 예를들면 일본국 특개소 62(1987)-16994호 공보에 기재된 종래의 교류엘리베이터의 제어장치를 나타낸 회로도이다.

도면중, (1)은 3상 교류전원,(2)는 교류전원(1)에 접속된 콘덴서, (3)은 교류전원(1)에 접속되어 트랜지스터(3A)∼(3F) 및 다이오드(3a)∼(3f)로 구성된 콘버터, (4)는 콘버터(3)의 직류측에 삽입된 리액터, (5)는 리액터(4)를 통해서 콘버터(3)의 직류측에 접속되어 트랜지스터(5A)∼(5F) 및 다이오드(5a)∼(5f)로 구성된인버터, (6)은 인버터(5)의 교류측에 접속된 콘덴서, (7)은 인버터(5)의 교류측에 접속된 감아올림용 유도전동기, (8)은 교류전원(1)에 접속된 비상 정지장치 파지(把持)시험(이하 캐치테스트라고 함)용의 콘버터.(9)는콘버터(8)의 직류측에 접속된 캐치테스트용 리액터,(10)은 리액터(9)를 통해서 콘버터(8)의 직류측에 접속되고, 교류측이 전동기(7)에 접속된 캐치테스트용 인버터이다.

종래의 교류엘리베이터의 제어장치는 상기와 같이 구성되며, 엘리베이터의 통상 운전시는 교류전원(1)이 콘덴서(2)와 콘버터(3)에 의해 직류로 변환되고, 리액터(4)로 평활하게 되고, 인버터(5)에 의해 가변전압·가변주파수의 교류로 변환되어 전동기(7)를 구동한다. 콘덴서(6)는 인버터(5)의 출력전류의 리플을 저감하는 작용을 한다.

그런데, 엘리베이터의 안전장치인 비상정지장치의 성능을 검사하는 캐치테스트시에는 케이지(cage)에 설치된 비상정지장치를 작동시켜서 가이드레일을 파지시킨 상태로 하여, 전동기(7)를 하강방향으로 회전시킨다. 이 때, 케이지는 정지하고 있으므로, 구동시브(sheave)는 메인로프를 케이지측으로 풀어내리고 하여, 마침내시브는 메인로프와의 사이에서 공전(空轉)한다. 이 상태로 되어도 케이지가 아래쪽으로 슬라이드하지 않는가를 시험한다 이 때, 전동기(7)는 메인로프와 시브의 마찰력을 이겨내기 위해 통상 주행토크의 300∼400%의 토크를 낼 필요가 있다. 이 때문에, 캐치테스트시에는 캐치테스트용의 콘버터(8), 리액터(9) 및 인버터(10)를 사용하어 통상 운전시의 콘버터(3), 리액터(4) 및 인버터(5)와 병행운전하도록 되어 있다.

상기와 같은 종래의 교류엘리베이터의 제어장치에서는 캐치테스트시의 높은 토크를 얻기 위해 전용의 콘버터(8), 리액터(9) 및 인버터(10)를 사용하고 있으므로, 장치가 대형으로 되어 고가로 된다는 문제점이 있다.

본원 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 캐치테스트시 전용의 콘버터, 리 액터 및 인버터를 사용하기 않고, 필요한 높은 토크를 발생시킬 수 있도록 한 교류엘리베이터의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원 고안의 다른 실시예에서는 높은 토크발생을 위한 제어가 자동적으로 행하여지도록 한 교류엘리베이터의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 고안에 관한 교류엘리베이터의 제어장치는 인버터를 전류제어하고, 필요할 때 전환스위치가 조작되면, 전류지령치의 여자전류성분을 크게 하도록 한 것이다.

또한, 본원 고안의 다른 실시예에 관한 교류엘리베이터의 제어장치는 상기의 것에 있어서 전류지령치를 일정하게 하는 동시에, 전동기의 속도가 일정치 이하에서 토크지령치가 소정치 이상이 되면 전류지령치의 슬라이드주파수를 작게 하도록 한 것이다.

본원 고안에 있어서는 캐치테스트시 등의 필요시에 인버터의 출력전류의 여자전류성분을 크게 하고 있으므로, 전동기의 1차전류는 작아도 발생토크는 크다.

본원 고안의 다른 실시예에 있어서는 전류지령치를 일정하게 하고, 또한 슬라이드주파수를 작게 하고 있으므로, 인버터의 출력전류가 일정치 이하로 억제되어도 발생토크는 크다.

제1도∼제4도는 본원 고안의 일실시예를 나타낸 도면으로서, 제1도는 전체구성도, 제2도는 회로도, 제13도는마이크로콤퓨터(이하 마이콤이라 함)의 블록회로도, 제4도는 전류벡터도이며, 종래장치와 동일부분은 동일부호로 나타낸다.

제1도 및 제2도에 있어서, (11)은 엘리베이터의 정지층까지의 거리에 따라 속도패턴을 발생하는 속도지령발생장치이고,(12)는 유도전동기(7)에 장착되어 전동기의 회전수에 따른 펄스를 발생하는 속도 검출기이고,(13)은 캐치테스트시에 전동기(7)의 여자전류를 크게 할 때에 투입하는 전환스위치이고,(15)는 마이크로콤퓨터 (18)로부터 발생하는 전류지령치 (18a) 와 전류검출기(17)의 전류신호(17a)의 편차신호를 증폭하고, 3각파의 캐리어신호와 비교하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 비교기이다.

본 실시예는 제1도에서 명백한 바와 같이, 속도지령발생장치(11)로부터의 속도지령치(1la)와, 전동기(7)의 속도를 검출하는 속도검출기(12)로부터의 속도신호(12a)와, 전환스위치(13)로부터의 여자전류성분전환지령(13a)을 입력으로 하는 연산수단(14)을 실치하고, 이 연산수단(14)에 의해서 전류지령치를 연산하여, 전환지령(13a)이 입력되면 전류지령치의 여자전류성분을 크게 하여, PWM(펄스폭변조)비교기(15)를 통해서 인버터(5)를 제어하고, 그 출력전류의 여자전류성분을 크게 하도록 구성되어 있다.

제2도 및 제3도중,(16)은 콘버터(3)의 직류측에 접속되어 직류전압을 평활하게 하는 평활콘덴서, (17)은 인버터(5)의 출력전류를 검출하여 전류신호(17a)를 발생하는 전류검출기, (18)은 연산수단인 마이콤이고, CPU(18A), ROM(18B), RAM(18C), 입력신호(18D)∼(18F)및 출력회로(18G)를가지며, 입력회로(18D)∼(18F)에는 각각 속도지령발생장치(11), 속도검출기(12) 및 전환스위치(13)가 접속되고, 출력회로(18G)에는PWM 비교기(15)가 접속되어 있다. 전환스위치(13)는 입력회로를 통해 마이크로콤퓨터에 입력하며, 캐치테스트시에 인버터의 출력전류를 크게 해도, 모터의 회전수가 낮으므로, 인버터의 출력전압은 낮고 인버터의 출력전력은 작다. 따라서, 인버터의 입력전류는 출력전력에 비례하므로, 입력전류는 작고 전환스위치가 작동하지 않는다.

상기와 같이 구성된 교류엘리베이터의 제어장치에 있어서, 마이콤(18)은 속도지령치(11a)와 속도신호(l2a)를 비교연산하여, 토크지령치를 산출한다. 그리고, 이 토크지령치로부터 전류지령치(18a)가 연산되어 PWM비교기(15)에 송출된다. 여기서, 전류지령치(18a)와 전류신호(17a)가 비교되고, 그 출력에 의해서 인버터(5)는 PWM 변조된 출력전류를 전동기(7)에 공급함으로써, 속도제어가 행하여져 케이지(도시하지 않음)의 운전이 행하여 진다.

그런데, 전동기(7)가 발생하는 토크 Te는 다음식으로 표현된다.

Te=K·Im·It ………………………………(1)

여기서, K : 전동기(7)에 의해서 정해지는 비례상수.

Im : 전동기(7)의 여자전류.

It : 전동기(7)의 토크전류.

토크지령치를 Te*로 하면, 토크전류 It는 (1)식으로부터이므로, 전류지령치(18a) I*는

I*=Im+It ………………………………(2)

로서 산출되며, 그 실효치는

로서, PWM 비교기(15)로 출력된다.

한편, 캐치테스트시에 전환스위치(13)가 닫혀져서 전환지령(13a) 이 입력되면, 전류지령치(18a)의 여자전류성분이 커지는 연산이 행하여지고,

로 된다. 여자전류 Im,I'm, 토크전류 It, I't 및 인버터(5)의 출력전류 I의 관계는 제4도에 나타낸 바와 같으며, 여자전류 Im,I'm에 비하여 토크전류 It, I't는 훨씬 크며, 또한 위상이 서로 90。엇갈려 있으므로, (3),(4)식은 각각

|I| ≒Te/K·Im ………………………………(5)

|I'| ≒Te/K'·I'm ………………………………(6)

로 표현된다.

그런데, 전동기(7)는 소음을 낮게하기 위해서 저자속으로 설계되어 있으며, 여자전류를 크게 하여 자속밀도를 올릴 수 있다. 따라서, 자속포화에 의한 전동기(7)의 상수의 저하는 작은 것을 기대할 수 있다. 그 결과 (5)식과(6)식을 비교하면

|I'|＜|I|

로 되어, 인버터(5)를 흐르는 전류를 작게하여 캐치테스트시에 필요한 높은 토크를 얻을 수 있다.

제5도∼제7도는 본원 고안의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 제5도는 회로도, 제6도는 연산수단인 마이콤(18)의 제어연산의 블록도, 제7도는 연산(29)의 플로차트이다.

제5도는 제2도와 같지만 전환스위치(13)는 설치되어 있지 않다.

제6도에 나타낸 바와 같이, 속도지령치(1la)와 속도신호(12a)는 가산기(20)에서 가산되고, 연산(21)으로 전달함수(K는 계수, T는 시정수, S는 연산자)가 승산되어 토크지령치 Te*로 된다. 토크지령치 Te*는 연산(22)으로 상한치 및 하한치가 설정되고, 연산(23)으로 계수 Kt가 승산되어 토크전류 It가 구해진다. 그리고, 연산(22)으로가 구해져 전류지령치가 산출된다. 한편, 연산(25)으로 토크지령치에 계수 Ks가 승산되며, 슬라이드주파수 ω_s가 구해지고, 가산기(26)에서 슬라이드주파수 ω_s에 속도 ω_r가 가산되어서 인버터(5)의 출력주파수 ω가 구해진다. 연산(27)으로는 출력주파수 ω를 시간 t에 대하여 적분한 각도 ω_t의 정현치 sinω_t가 구해지고, 승산기(28)에서 연산(24)으로 얻어진 전류 I와 연산(27)으로 구해진 정현치 sinωt가 승산되어서, 전류의 순간치가 구해지며, 전류지령치(18a)로 되어서 PWM 비교기(l5)에 출력된다.

그리고, 캐치테스트에서는 속도지령치(11a)가 출력되어도 전동기(7)의 토크가 부족하면, 연산(21)으로 구한 토크지령치 Te*가 연산(22)으로 설정되는 제한치를 초과한다. 이 때, 연산(29)이 행해지며, 이것을 제7도에 나타낸다.

즉, 스텝(31)에서 토크지령치 Te*가 제한치인가를 판단하고, 이 경우는 제한치 이상으로 되어 있으므로, 스템(32)으로 이행하여 속도가 일정치 이하인가를 판단한다. 전동기(7)가 회전하고 있지 않으면 속도는 일정치 이하이므로, 스텝(33)으로 이행하여 슬라이드주파수 ω_s의 계수 Ks를 작게 한다. 그 작아진 계수 Ks를 사용하여.제6도의 연산을 행하여, 전류지령치(18a)를 출력한다. 전류지령치(18a)는 연산(22)으로 일정치로 억제되어 있다. 또한, 슬라이드주파수 ω_s는 계수 Ks가 작아져 있으므로 작아진다. 이 때, 전동기(7)에 유입되는 전류의 여자전류성분 Im과 토크전류성분 It은 (7)식의 관계로 된다.

여기서, L₂전동기(7)의 2차 인덕턴스, R₂ : 전동기(7)의 2차 저항

따라서,

로 하면,

로 되고, 슬라이드주파수 ω_s가 작아지면, 전동기(7)의 여자전류 Im가 커져서 내부자속이 커진다. 또,(1), (7)식으로부터 Te ∝ Im²ω_s이므로,

로 되어서, 발생토크는 커진다. 따라서, 인버터(5)에 흐르는 전류를 일정치 이하로 억제한 채로 캐치테스트에 필요한 높은 토크를 발생할 수 있다.

그리고, 제7도의 스탭(31)에서 토크지령치 Te*가 제한치일 때, 또는 속도가 일정치를 초과하고 있을 때는 스텝(34)으로 이행하고, 슬라이드주파수 ω_s의 계수 Ks는 소정치 그대로 한다.

이상 설명한 바와같이, 본원 고안에서는 필요시에 전환스위치가 조작되면 전류지령치의 전류성분을 크게하도록 하였으므로 캐치테스트용의 전용의 콘버터, 리액터 및 인버터를 사용하지 않아도, 전동기에 필요한 높은 토크를 발생시킬 수 있으므로, 장치를 소형이면서 염가로 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본원 고안의 다른 실시예는 전류지령치를 일정하게 하는 동시에, 전동기의 속도가 일정치 이하에서 토크지령치가 소정치 이상이 되면 전류지령치의 슬라이드주파수를 작게 하도록 하였으므로. 상기 연산은 자동적으로 행하여지고, 전환스위치를 생략할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 교류전원을 콘버터(3)로 직류로 변환하고, 이것을 인버터(5)로 가변전압·가변주파수의 교류로 변환하고, 이 변환된 교류에 의해 유도전동기(7)를 구동하여 케이지를 운전하는 동시에, 속도지령치와 상기 전동기의 속도로부터 전류지령치를 연산하고, 이 전류지령치와 상기 인버터의 출력전류를 비교하여 상기 인버터(5)를 제어하도록 한 것에 있어서, 필요시에 조작되는 전환스위치(l3)와, 이 전환스위치(13)가 조작되면 상기 전류지령치의 여자전류성분을 크게 하는 연산수단(14.18)을 구비한 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 인버터(5)의 출력전류의 값은 전환스위치(13)가 조작되기 이전에 비하여, 전환스위치(13)가 조작된 후가 작아지는 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전류지령치와 인버터의 출력전류의 비교는 펄스폭변조비교기(15)에 의해서 행하여지고, 이 펄스폭 변조비교기(15)에 의해서 상기 인버터(5)를 제어하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 속도지령치와 상기 전동기의 속도로 부터 토크지령치를 구하여 이 토크지령치로부터 전류지령치를 연산하고, 상기 전류지령치를 일정치로 하는 연산수단(18)과, 상기 전동기의 속도가 일정치 이하에서 상기 토크지령치가 소정치 이상이 되면 상기 전류지령치의 슬라이드주파수를 작게 하는 연산수단(18)을 구비한것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.
5. 제4항에 있어서, 전류지령치와 인버터(5)의 출력전류의 비교는 펄스폭변조비교기(15)에 의해서 행하여지며, 이 펄스폭변조비교기(15)에 의헤서 상기 인버터(5)를 제어하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류엘리베이터의 제어장치.