KR930009955B1 - 엘리베이터의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엘리베이터의 제어장치

제 1 도는 이 발명의 한 실시예를 나타내는 블럭도.

제 2 도 및 제 3 도는 이 발명의 한 실시예의 동작을 나타내는 특성도.

제 4 도는 이 발명의 다른 실시예를 나타내는 블록도.

제 5 도는 종래의 엘리베이터제어장치를 나타내는 블록도.

제 6 도는 종래의 엘리베이터제어장치의 전력변환장치를 나타내는 회로도.

제 7 도 및 제 8 도는 종래의 엘리베이터제어장치의 동작을 나타내는 특성도.

이 발명은 엘리베이터의 제어장치에 관한 것이다. 특히 엘리베이터제어장치의 속도제어장치에 관한 것이다. 근래, 파워엘렉트로닉스와 마이크로 엘렉트로닉스의 발전에 의하여 전력 반도체나 마이크로 컴퓨터등을 염가로 입수할 있어 엘리베이터의 제어장치에도 대폭적으로 채용할 수 있게 되었다.

종래의 구성을 제 5 도 및 제 6 도에 의하여 설명한다.

제 5 도는 종래의 엘리베이터제어장치를 표시하는 블록도이다.

제 5 도에 있어서, 종래의 엘리베이터제어장치는 마이크로 컴퓨터(1)와 3상교류전원(2)와, 마이크로 컴퓨터(1) 및 3상교류전원(2)에 접속된 전력변환장치(3)와, 이 전력변환장치에 접속된 3상유도전동기(4)와, 이 유도전동기(4)에 접속된 엘리베이터카(이하 카로 약칭함) 속도검출기(5) 등으로 구성되어 있다.

마이크로 컴퓨터(1)는 기준속도 지령신호발생수단(11)과, 이 기준속도지령신호발생수단(11) 및 카속도검출기(5)에 입력측이 접속되고 전력변환장치(3)에 출력측이 접속된 연산속도(12)과, 기준속도지령신호발생수단(11)에 입력측이 접속되고 전력변환장치(3)에 출력측이 접속된 전전압인가지령수단(13)으로 구성되어 있다.

제 6 도는 종래의 엘리베이터제어장치의 전력변환장치를 표시한 회로도이다.

제 6 도에 있어서, 전력변환장치(3)는 3상교류전원(2)측의 R,S,T단자와, 3상유도전동기(4)측의 U,V,W단자와의 사이에 10개의 사이리스터(TH₂), (TH₃), (TH₄), (TH₅), (TH₆), (TH₇), (TH₈), (TH₉), 및 (TH₁₀)으로 구성되어 있다.

다음에 상술한 종래예의 동작을 제 7 도 및 제 8 도에 의하여 설명한다.

제 7 도 및 제 8 도는 종래의 엘리베이터제어장치의 동작을 표시한 특성도이다.

통상적으로, 연산속도(12)은 기준속도지령신호발생수단(11)으로부터의 기준속도지령신호 Vp와, 카속도검출기(5)로부터의 카속도신호 Vr와의 핀차에 의하여 대응하는 토크지령치 T를, Kc · (1+T₂S)/(1+T/S) (단, Kc :게인, T₁, T₂: 시정수, S : 라플라스연산자이다). 에 의하여 연산하여 게이 및 위상을 보상한다.

전력변환장치(3)는 토크지령치가 T

0일 때는 3상유도전동기(4)를 원활하게 회전시킨다. 즉 전력변환장치(3)는 업(up)주행역형제어에서는 사이리스터 TH₁, TH₂, TH₃, TH₄, TH₅및 TH₆를 사용하며, 다운(Down) 주행역형제어에서는 사이리스터 TH₇, TH₈, TH₉, TH_10,TH₅및 TH₆를 사용한다.

또 업주행제동제어에서는, 사이리스터TH₂(TH₃), TH₇및 (TH₁₀)을 사용하며, 다운주행제동제어에서는, 사이리스터(TH₈), TH₉,(TH₁) 및 TH₄를 사용한다. ( )내의 사이리스터는 전점호 결국 다이오드로서 사용한다.

실제로, 전력변환장치의 전단(前段)에 도시하지 않은 점호회로가 있으며, 점호회로가 역행제어에서는 3상제어, 제동제어에서는 직류제동제어를 행하고 있으며 T〈0일때는 역행측사이리스터, T〈0일때는 제동축사이리스터의 점호각을 제어한다. 따라서 3상유도전동기(4)에 의하여 구동되는 엘리베이터카는 원활하게 가속, 감속되어 더욱 정확하게 착살할 수 있는 것이다.

전전압인가지령수단(13)은 전력변환장치(3)의 역행축사이리스터를 전부 ON(full fire)시킨다. 전전압인가지령수단(13)의 지령은 엘리베이터가 전속주행중에만 발행되는 것이며(가속, 감속중, 혹은 부분속도운전에서는 발생되지 않는다) 3상유도전동기(4)에 3상교류전원(2)의 정격전압, 정격주파수를 인가하기 위한 것이다.

이로인해서, 3상유도전동기(4)의 발열량을 낮게 억제할 수 있는 것이다. 여기에서 엘리베이터가 전속주행(역행축사이리스터가 full fire일때)에서 감속으로 들어가게 되면, 예컨대, 무부하상승운전, 중부하하강운전일때, 엘리베이터는 감속과정직후 직류제동제어의 모드로 된다.

이때 카의 속도는 기준속도지령신호보다 높은 것이다. 즉 3상교류전원(2)의 정격전압, 정격주파수를 인가하여도 3상유도전동기(4)는 정력주파수보다 높은 주파수로 회전한다.

통상적으로, 엘리베이터의 제어장치는 역행→제동 또는 제동→역행으로 절환할 때 일정시간 To만큼 사이리스터를 OFF시킨다. 이것은 전원단략을 방지하는 조치인 것이다.

이 일정시간이 짧으면 3상유도전동기(4)의 2차측(로터측)의 잔류전압이 충분히 감쇠되지 않은채 제 7 도에 표시한 바와같이 잔류전압에 의하여 제동축사이리스터와 3상유도전동기(4)의 1차측(스레이터측)에 큰 파도전류가 흘러서 전동기의 토크가 급변하고 엘리베이터의 탑승감이 악회된다. 그리고 일정시간이 길면, 큰 과도전류는 흐르지 않지만, 제 8 도에서 표시한 것과 같이 3상유도전동기(4)가 부하에 끌려서 카의 속도가 증가하여 엘리베이터의 탑승감이 악화된다.

제 7 도는 역행→제동의 절환때 사이리스터의 오프시간 T_OFF이 짧은 경우의 3상유도전동기(4)의 1상분의 전류 I_M, 카속도신호 Vr 및 기준속도지령신호 Vp의 시간에 대한 특성을 나타내고 있다.

제 8 도는 역행→제동의 절환일때 사이리스터의 오프시간 T_OFF이 긴 경우의 3상유도전동기(4)의 1상분의 전류 I_M, 카속도신호 Vr 및 기준속도지령신호 Vp의 시간에 대한 특성을 나타내고 있다.

따라서, 만약 사이리스터의 오프시간을 무부하상승운전시의 최적치로 선정하면, 과도전류가 충분히 감쇠하는 시간까지 사이리스터를 오프시켜도 오프시간중의 카의 중속은 작으므로 긴 것이 좋다.

또 중부하하강운전시의 최적치로 선정하면 과도전류가 충분히 감쇠하는 시간까지 사이리스터를 오프하면 오프시간중의 카의 중속히 켜져서 탑승감이 악화되므로 짧은 것이 좋다.

상술한 바와 같은 종래 엘리베이터의 제어장치에서는 전속주행중에서 감속으로 들어갈때, 직류 제동 제어로 절환하는 시간을 일정하게 하였으나 카내의 부하나 주행방향의 조건에 따라서는 상술한 절환시의 쇼크가 크다는 문제점이 있었다.

이 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 사이리스터의 오프시간을 카의 부하나 주행방향에 따라 최적으로 선택하여 탑승감을 개선할 수 있는 엘리베이터의 제어장치를 얻는데 그 목적이 있다.

이 발명의 엘리베이터제어장치는 다음에서 설명하는 것과 같은 수단을 구비하고 있는 것이다.

(Ⅰ) 카의 부하 및 주행방향을 검출하는 검출수단.

(Ⅱ) 기준속도지령신호와 카속도신호와의 편차에 의하여 토크지령치를 연산하는 연산수단.

(Ⅲ) 상기 토크지령치에 의하여 전원에서 전동기에 전력을 전달하는 전력변환장치.

(Ⅳ) 상기 토크지령치가 (+)에서 (-)로 절환될때, 상기 카가 경부하로서 상승운전시는 상기 전력변환장치를 소정시간 차단시키고, 상기 카가 중부하로서 하강운전시에는 상기 전력변환장치를 상기 소정시간 보다 짧은 시간 차단시키는 차단제어수단.

이 발명은 검출수단에 의하여 카의 부하 및 주행방향이 검출된다.

또 연산수단에 의하여 기준속도지령신호와 카속도신호와의 편차에 의하여 토크지령치가 연산된다. 또한 전력변환장치에 의하여 상기 토크지령치를 바탕으로 하여 전원에서 전동기에 전력이 전달된다.

그리고 차단제어수단에 의하여 상기 토크지령치가 (+)에서 (-)로 절환될때 상기 카가 경부하로 상승운전시에는 상기 전력변환장치가 소정시간차단되고, 상기 카가 중부하로 하강운전시에는 상기 전력변환장치가 상기소정시간보다 짧은 시간 차단된다.

이 발명의 한 실시예를 제 1 도에 의하여 설명한다.

제 1 도는 이 발명의 한 실시예를 나타내는 블록도인데, 3상교류전원(2) 내지 카속도검출기(5)는 상기 종래의 것과 동일한 것이다.

제 1 도에 있어서, 이 발명의 한 실시예는 상술한 종래장치와 완전히 동일것과 카속도 검출기(5)에 입력측이 접속되고, 그리고 전력변환장치(3)에 출력측이 접속된 마이크로 컴퓨터(1A)로 구성되어 있다.

마이크로 컴퓨터(1A)는 엘리베이터의 기동에서 정지까지의 엘리베이터속도를 제어하기 위한 기존인 속도지령치신호(Vp)를 출력하는 기준속도지령신호 발생 수단과, 이 기준속도지령신호발생수단(11) 및 모터에 직결된 카속도검출기(5)에 입력측이 접속되고 또한 전력변환장치(3)에 출력측이 접속되고, 기준속도지령신소(Vp)와 카속도검출기(5)의 출력(Vr)의 편차에 기준하여 모터의 토크지령치(T)를 산출하는 연산속도(12)과, (이 연산은

의 전달함수에 기준하며 여기서 Kc는 게인, T₁, T₂는 시정수, S는 러플러스 연산자), 기준속도 지령지령 발생수단(11)에 입력측이 접속되고 전력변환장치(3)에 출력측이 접속되어 엘리베이터가 정격주행시에는 사이리스터에 대하여 전점호가 되는(전원전압이 전전압 인가되는)지령치를 출력하는 전전압인가 지령수단과, 엘리베이터의 주행방향을 지령하는 주행방향지령신호 발생수단(14)과 연산속도(12) 및 주행방향 지령신호발생수단(14)에 입력측이 접속되고 전력변환장치(3)에 출력측이 접속되어 엘리베이터의 지령주행방향과 토크지령치(T)에 기준하여 전력변환장치의 사이리스터를 일시적으로 “오프”하기 위한 최적시간을 선택하는 차단제어수단(15)으로 구성되어 있다. 그런데 이 발명의 검출수단은 상술한 실시예에서는 연산속도(12) 및 주행방향지령신호발생수단(14)으로 구성되어 있다.

다음에 상술한 실시예의 동작을 제 2 도 및 제 3 도에 의하여 설명한다.

제 2 도 및 제 3 도는 이 발명의 한 실시예의 상승운전시 및 하강운전시의 동작을 나타내는 특성도이다.

제 2 도 및 제 3 도에 있어서, 횡축은 토크지령시 T를 나타내며 종축은 3상유도전동기(4)의 전전압인가모드에서 감속으로 들어가서 직류제동장치로 절환될때의 가장 탑승감이 양호한 사이리스터의 오프시간을 나타낸다.

예컨데, 3상유도전동기(4)의 정격이 11KW, 교류전원(2)의 주파수가 60HZ, 카의 속도가 60m/min일때의 오프시간을 나타내고 있다.

제 2 도에 있어서, 토크지령치 T가 (+)의 경우, 즉 부하가 횡축의 우측단의 정격부하(정원의 부하)에서 횡축의 중심벨러스부하(정원의 절반부하)까지 오프시간은 60ms, 토크지령치 T가 (-)의 경우, 즉 부하가 밸런스부하에서 횡축의 좌측단의 무부하(사람이 없음)까지 오프시간은 240ms을 표시하고 있다.

제 3 도에 있어서 토크지령치 T가 (+)의 경우, 즉 부하가 우측단의 무부하에서 밸런스부하까지 오프시간은 60ms, 토크지령치 T가 (-)의 경우, 즉 부하가 밸런스부하에서 75%부하(정원의 75%부하)까지 오프시간은 240ms, 부하가 75%부하에서 정격부하까지 오프시간은 135ms를 표시하고 있다.

차단제어수단(15)은 전력변환장치(3)의 사이리스터의 오프시간을 최적으로 선택하기 위한 것인데 이 차단제어수단(15)이 출력을 냈을 기간중에는 제 6 도에서 표시한 전체의 사이리스터가 오프한다.

제 2 도에 표시한 것과 같이 무부하상승운전시에는 사이리시터의 오프시간은 긴편이 좋다. 왜냐하면, 엘리베이터의 탑승감을 좌우하는 것은 카의 가속도이지만, 이 가속도는 3상유도전동기(4)의 토크를 카의 관성으로 나눗셈한 값인 것이다.

즉 무부하상승운전에는 카의 관성이 작으므로 토크(전동기에 흐르는 전류의 자승에 비례)를 충분히 작게 할 필요가 있는데 직류제동전류를 충분히 감쇠시키기 위하여는 사이리스터의 오프시간은 긴편이 좋은 것이다.

오프시간이 짧으면 직류제동전류가 충분히 감쇠하지 않고 작은 직류제동전류가 흘러도 카의 관성이 작으므로 그 토크의 의하여 가속도가 크기 때문에 쇼크가 커지게 된다.

제 3 도에 표시한 것과 같이 중부하강시에는 사이리스터의 오프시간은 짧은 편이 좋다. 왜냐하면, 큰 직류제동전류가 흘러도, 카의 관성이 크므로 그 토크에 의한 가속도가 작기 때문에 쇼크는 작다.

토크지령치 T는 게인 및 위상의 보상연산을 행하는 연산속도(12)의 출력이며 전력변환장치(3)가 전전압인가중에서는 (Vp-Vr)에 비례하여 결국, 연산수단(12)이 부하를 검출하고 있는 것과 등가인 것이다.

또한 경부하라는 것은 무부하에서 밸런스까지의 상태를 말하는 것이며, 중부하라는 것은 밸런스 부하에서 정력부하까지의 상태를 말하는 것이다.

차단제어수단(15)은 주행방향지령신호발생수단(14)으로부터의 주행방향 지령신호와, 연산속도(12)으로부터의 토크지령치 R에 의하여 사이리스터의 오프시간을 최적으로 선택되도록 제 2 도 및 제 3 도의 관계를 마이크로컴퓨터(1A)중에서 실행되도록 프로그램화 된 소프트웨어이다.

이 발명의 한 실시예는 상술한 것과 같이 차단제어수단을 구비하고 전속주행중에서 감속으로 들어갈때 사이리스터의 오프시간을 무부하상승운전시에는 중부하하강운전시의 약 2배로 하였으므로 직류제동제어로 절환시킬때의 쇼크가 작으며 염가로 탑승감이 양호한 엘리베이터를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또 상기 실시예에서는 주행방향지령신호에 의하여 주행방향을 검출하였지만, 실제 카의 주행방향을 검출하여도 동일한 동작을 기대할 수 있다.

제 4 도는 이 발명의 다른 실시예를 나타내는 블록이다.

상술한 한 실시예에서는 사이리스터의 오프시간을 토크지령치와의 관계로서 설정하였지만, 다른 실시예에서는 카속도신호와의 관계로서 설정하고 있다.

결국 3상유도전동기의 전전압인가모드중의 카속도신호를 검출하고 이 카속도 신호에 의하여 사이리스터의 오프시간을 절환시킬 수 있는 것이다.

이것은 전전압인가모드에서의 카의 속도는 카의 부하에 비례하기 때문에 동시에 카의 주행방향도 검출할 수 있다.

이 발명은 이상 설명한 것과 같이 엘리베이터카의 부하 및 주행방향을 검출하는 검출수단과, 기준속도지령신호와 카속도신호의 편차에 의하여 토크지령치를 연산하는 연산수단과, 상기 토크지령치를 바탕으로 하여 전원에서 전동기에 전력을 전달하는 전력변환장치와, 상기 토크지령치가 (+)에서 (-)로 절환될때 상기 카가 경부하로 상승운전시에는 상기 전력변환장치를 소정시간차단시키고, 상기 카가 중부하로 하강운전시에는 상기 전력변환장치를 상기 소정시간보다 짧은 시간차단시키는 차단제어장치 구비하였으므로, 사이리스터의 오프시간을 엘리베이터가 일정속 주행에서 감속으로 이행하였을EO의 모터측 잔류전압을 감쇄시키기 위한 최적시간의 연산을 모두 마이크로 컴퓨터로 실시함으로써 고정도이고 염가의 승차감 좋은 엘리베이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 엘리베이터카의 부하 및 주행방향을 검출하는 카속도 검출장치와, 이 카속도 검출장치로 부터의 카속도신호와 기준속도지령신호에 기준하여 토크지령치를 출력하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 토크지령치에 기준하여 전원에서 전동기로 전력을 전달하는 전력변환장치로 구성된 엘리베이터의 제어장치에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터에는 상기 토크지령치가 (+)에서 (-)로 절환될때 상기 카가 경부하로 상승 운전시에는 상기 전력변환장치를 소정시간 차단하고, 상기 카가 중부하로 하강운전시에는 상기 전력변환장치를 상기 소정시간 보다도 짧은 시간 차단시키는 차단제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 제어장치.

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