WO2020179975A1 - 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법 - Google Patents

엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법 Download PDF

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WO2020179975A1
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emergency operation
inverter
power
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PCT/KR2019/008555
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김정한
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엘에스일렉트릭 주식회사
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B50/00—Energy efficient technologies in elevators, escalators and moving walkways, e.g. energy saving or recuperation technologies

Definitions

  • the present invention relates to an emergency operation control apparatus and method of an elevator, and more particularly, to an emergency operation control apparatus and method of an elevator that can safely rescue passengers by effectively using emergency power during a power outage.
  • elevator devices are installed in high-rise residential or business buildings to help passengers move in the vertical direction.
  • the elevator system includes an electric motor that generates power, a hoisting machine connected to a rotating shaft of the electric motor, a wire wound around the hoisting machine, a car coupled to one end of the wire and on which passengers board, and a counterweight coupled to the other end of the wire.
  • An inverter is used to control the electric motor, and a control unit for directly driving and controlling the inverter according to a command of the elevator operation control unit is provided.
  • control unit drives the electric motor through inverter control according to the designated driving conditions.
  • the winding machine rotates and moves the car upward or downward.
  • the torque boost mode is used during low speed operation such as manual operation or when converting from a stop state to a moving state, and the torque boost value and time can be set.
  • acceleration driving or constant speed driving may be performed in consideration of the height to the target floor.
  • This normal operation is performed in a situation in which power is normally supplied to the elevator system.
  • 1 is a configuration diagram of a conventional elevator emergency operation control device.
  • an emergency operation control device of a conventional elevator receives switch units (S1, S2) for supplying power or emergency power, an operation command and power type information of the upper controller 200, and the electric motor according to the command
  • the inverter 100 includes a rectifying unit 110, a DC link capacitor 120, an inverter unit 130, and a control unit 140 that controls the inverter unit 130 according to a command from the upper controller 200.
  • the operation command of the upper controller 200 includes various commands such as whether to operate in the torque boost mode, the degree of torque boost, the boost time, acceleration and deceleration.
  • the control unit 140 which has received the operation command from the upper controller 200, controls the inverter unit 130 to drive the electric motor 300 to comply with the operation command.
  • the electric motor 300 is driven to rotate the winding machine 310, and the car 400 connected to the wire 320 is moved to the target floor.
  • the car 400 stops, and the upper controller 200 cuts off the switch unit S1 receiving power, and a switch receiving emergency power Close the part (S2) so that emergency power is supplied.
  • an uninterruptible power supply (UPS) or the like may be used.
  • the power supply capacity of the emergency power is limited, and normal operation of the car 400 is virtually impossible using this.
  • the upper controller 200 controls the switch units (S1, S2) to supply emergency power to the inverter, and transmits a control command for the rescue of the passenger to the controller 140 to perform minimal emergency operation for rescue. Do it.
  • the upper controller 200 controls the commands for the torque boost mode operation and the acceleration and deceleration commands described above to move the car 400 to the nearest floor. Provided as 140.
  • acceleration and deceleration commands can be used in the manual operation mode of the elevator. That is, for the inspection of elevators, the command for acceleration and deceleration in the manual operation mode operating at a low speed is provided to the control unit 140 so that the car 400 on which the passenger is boarded is moved to a nearby floor to be rescued.
  • a low-cost elevator system without a sensor capable of detecting the exact position of the car 400 when moving to a nearby floor performs movement in a direction set upward or downward.
  • reverse driving may occur depending on the number of passengers boarding the car 400.
  • reverse operation' means operation in the direction in which the load is large, and operation in the direction in which the load decreases is defined as'regenerative operation'.
  • 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining the reverse direction and the regeneration direction according to the weight relationship between the weight of the car 400 and the balance weight 500, respectively.
  • FIG. 2 is an example of a case where the weight of the car 400 including the weight of the passenger is heavier than the weight of the counterweight 500
  • FIG. 3 shows the weight of the car 400 including the weight of the passenger An example of a case that is lighter than the weight is shown.
  • the weight of the car 400 including the weight of the passenger and the weight of the counterweight 500 are not determined, and the car 400 is moved in a predetermined direction during emergency driving, retrograde driving may occur. There is a risk of a situation in which the consumption of power increases due to the load and a rapid decrease in the limited emergency power may occur, and the emergency power is exhausted and the car 400 stops and thus the passengers cannot be rescued.
  • the problem to be solved by the present invention in consideration of the above problems is to provide an elevator emergency operation control apparatus and method capable of minimizing power consumption during emergency operation.
  • the present invention is to provide an elevator emergency operation control apparatus and method capable of reducing the consumption of emergency power by performing torque control, acceleration, and deceleration control suitable for emergency operation.
  • the present invention is to provide an emergency operation control apparatus and method for an elevator capable of controlling so that only regenerative operation can be performed at all times during emergency operation for the rescue of passengers.
  • An emergency operation control device for an elevator for solving the above technical problem includes a switch unit for selectively supplying power or emergency power according to the control of the upper controller, an operation command of the upper controller, and An inverter that receives power type information and controls the driving of an electric motor according to a command, a winding machine that moves a car fixed at one end of the wire upward or downward while rotating according to the driving of the electric motor, and is coupled to the other end of the wire to the
  • the upper controller includes a separate torque boost value and time command that are mutually distinguished during normal operation in which power is supplied and emergency operation in which emergency power is supplied. It transmits to the inverter and drives the car at lower torque during emergency operation.
  • the inverter unit includes a rectifier unit, a DC link capacitor, an inverter unit, and a control unit for controlling the inverter unit, and further includes a direction detection unit that detects the DC link voltage of the DC link capacitor and provides it to the control unit. can do.
  • control unit may move the car in a setting direction and a set distance during emergency operation, and determine whether the setting direction is a reverse direction or a regeneration direction by using a change in voltage detected by the direction detection unit.
  • control unit may move the car in a setting direction and a set distance during emergency operation, and determine whether the setting direction is a reverse direction or a regeneration direction by using a change in voltage detected by the direction detection unit.
  • control unit may be to move the car only in the regeneration direction during emergency operation.
  • the regeneration direction is downward when the weight of the car including the passenger is heavier than the weight of the counterweight, and upward when the weight of the car including the passenger is lighter than the weight of the counterweight.
  • the emergency operation control method of an elevator includes a) detecting that power is cut off and supplying emergency power to the inverter, and b) a torque boost mode from the upper controller to the controller of the inverter. And transmitting an operation command to be performed; and c) driving an electric motor so that the control unit controls the inverter to move the car to the platform of the nearest floor, wherein the torque boost mode of step b) uses power. It is distinguished from the torque boost mode during normal operation, and is characterized by driving the motor with a lower torque value than the torque boost mode during normal operation.
  • step c) after determining the regeneration direction and the reverse direction, the car may be moved in the regeneration direction.
  • the determination of the regeneration direction and the reverse direction is performed by the control unit moving the car in the setting direction, detecting the DC link voltage of the inverter, and if the detected DC link voltage decrease is greater than the reference, it is in the reverse direction. I can judge.
  • the control unit detects the weight of the car including the passenger through the sensor, and the detected weight of the car including the passenger is heavier than the weight of the counterweight. If the right side is downward, it is determined as the regeneration direction, and if not, the upward direction may be determined as the regeneration direction.
  • the present invention is effective in minimizing the consumption of emergency power by preventing excessive torque by controlling the elevator car for emergency operation using a smaller emergency torque boost value and time than the boost value and time in the torque boost mode during normal operation. There is.
  • the present invention has the effect of preventing an increase in power consumption due to reverse driving by moving the car in a regenerative driving direction determined according to the weight of the car including the weight of the passenger and the weight of the counterweight during emergency driving.
  • 1 is a configuration diagram of a conventional elevator emergency operation control device.
  • 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining the regeneration direction according to the weight relationship between the car and the counterweight.
  • FIG. 4 is a block diagram of an elevator emergency operation control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for controlling emergency operation of an elevator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • control unit 15 direction detection unit
  • FIG. 4 is a block diagram of an elevator emergency operation control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the present invention provides an upper controller 20 that transmits a separate torque boost value and time command during normal operation and emergency operation, and supplies power or emergency power according to the control of the upper controller 20.
  • the switch unit (S1, S2), the inverter 10 receiving the operation command and power type information of the upper controller 20, and controlling the driving of the motor 30 according to the command, and the driving of the motor 30
  • the inverter 10 includes a rectifying unit 11, a DC link capacitor 12, an inverter unit 13, a control unit 14 for controlling the inverter unit 13 according to a command of the upper controller 20, It includes a direction detection unit 15 for detecting a regeneration direction in consideration of the weight of the car 40 including the passenger and the weight of the counterweight 50 during emergency driving.
  • the upper controller 20 transmits an appropriate driving command to the controller 14 by using the current location of the car 40 and the information of the destination floor requested by the passenger.
  • the upper controller 20 provides commands for the degree and time of the torque boost in the torque boost mode, which increases the torque of the motor 30 to move the car 40 in the stationary state, and commands for acceleration, deceleration, and stop. To send.
  • the control unit 14 which has received the operation command from the upper controller 20, controls the inverter unit 13 to drive the electric motor 30 so as to comply with the operation command.
  • the electric motor 30 is driven to rotate the winding machine 31, and the car 40 connected to the wire 32 is moved to the target floor.
  • the electric motor 30 stops and thus the car 40 is also stopped.
  • the upper controller 20 closes the switch unit S2 for supplying emergency power so that emergency power is supplied to the inverter 10.
  • the upper controller 20 provides a signal to the controller 14 that emergency power is currently being supplied, and controls the car 40 stopped due to a power outage to move to a platform provided on a nearby floor to safely rescue passengers. .
  • the upper controller 20 provides an emergency operation torque boost mode under different conditions in the normal operation described above. That is, the torque boost level and time during emergency operation are set to a lower value than the torque boost level and time during normal operation and stored, and under the condition that emergency power is supplied, an operation command corresponding to the emergency operation torque boost mode is provided. It is supplied to the control unit 14.
  • the control unit 14 deletes all operation commands input when normal power is supplied. For example, all destination floor information requested by the passenger is deleted, and the inverter 10 controls the inverter 10 corresponding to the emergency operation in which emergency power is supplied.
  • the emergency power may use an uninterruptible power supply (UPS), etc., and at this time, the power supply capacity of the emergency power is limited, and normal operation of the car 40 is virtually impossible using this.
  • UPS uninterruptible power supply
  • the upper controller 20 Since the car 40 is in a stopped state when a power failure occurs, the upper controller 20 is set to the emergency operation torque boost mode described above in order to move the car 40 to a nearby floor, and the torque boost level and It provides operation instructions for time, acceleration, deceleration and stop to the control unit 14.
  • the emergency operation torque boost mode uses a lower torque than the torque boost mode during normal operation, power consumption can be reduced.
  • acceleration and deceleration commands can be used in the manual operation mode of the elevator.
  • the manual operation mode means running at low speed for inspection of elevators.
  • the control unit 14 moves the car 40 in the regeneration direction in consideration of the weight of the car 40 including the current passenger and the weight of the counterweight 50 by a driving command of the upper controller 20 or its own program. Controls to be performed.
  • the control unit 14 performs a control to gradually move the car 40 upward or downward by a set distance. This is to perform a direction detection operation to determine whether the corresponding direction is the reverse direction or the regeneration direction.
  • the controller 14 receives the detection result of the direction detection unit 15 and determines whether the direction in which the car 40 is moved in the direction detection operation is the reverse direction or the regeneration direction. have.
  • the direction detection unit 15 detects the DC link voltage, which is the voltage at both ends of the DC link capacitor 12, and if the moving direction of the car 40 is in the reverse direction in the direction detection operation, the DC link voltage is higher than that of the movement in the regenerative direction. Will be greatly reduced.
  • the control unit 14 can determine the regeneration direction in consideration of the current weight of the car 40 and the weight of the counterweight 50 by using the degree of reduction of the DC link voltage.
  • the car 40 is first moved in a specific direction, and the direction of movement at this time is to determine whether it is the regeneration direction or the reverse direction, but the determination of the regeneration direction directly measures the weight of the car 40 including the passengers. Thus, it can be directly determined by comparing it with the weight of the counterweight 50.
  • the downward direction becomes the regeneration direction
  • the measured weight of the car 40 including the passenger When is lighter than the weight of the counterweight 50, the upward direction becomes the regeneration direction.
  • control unit 14 moves the car 40 according to the operation command of the upper controller 20, but moves the car 40 in the regeneration direction.
  • the present invention can minimize the consumption of emergency power by moving the car 40 in the direction of regenerative operation when performing an emergency operation for the rescue of a passenger using the emergency power.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for controlling emergency operation of an elevator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the present invention determines whether power is cut off in the upper controller 20 in the normal operation step (S51) (S52), and if the power is cut off, emergency power is supplied to the inverter 10.
  • step S53 the upper controller 20 provides the control unit 14 of the inverter 10 with an operation command in the emergency operation torque boost mode using emergency power.
  • control unit 14 controls the inverter unit 13 to move the car 40 by a set distance in an upward or downward direction.
  • step S55 it is determined whether the setting direction is the regeneration direction or the reverse direction by using the detection result of the direction detection unit 15 that detects the DC link voltage of the inverter 10. At this time, if the DC link voltage decrease width is greater than the reference, it can be determined as the reverse direction, and if it is less than the reference, it can be determined as the regeneration direction.
  • step S55 if the setting direction is the regeneration direction, the control unit 14 controls the inverter unit 13 to move the car 40 in the setting direction as in step S56, and if it is in the reverse direction, the control unit 14 Performs a control to move the car 40 in the opposite direction to the setting direction as in step S57.
  • steps S54 to S57 may be omitted.
  • step S58 the car 40 is moved in the regeneration direction, stopped at the platform of the nearest floor, and the passenger is rescued.
  • the present invention further reduces power consumption by using a torque boost mode different from normal driving during emergency driving using limited emergency power, and driving the driving direction of the car for passenger rescue in a regenerative direction that can reduce power consumption. Can be reduced.
  • the present invention is a technology that can reduce power consumption by determining the direction of regenerative operation according to the weight of the car including the balance weight and the weight of the passenger using the natural law, and moving the car from the emergency operation to the regenerative operation direction. There is this.

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Abstract

본 발명은 엘리베이터 비상 운전 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 상위제어기의 제어에 따라 전원 또는 비상전원을 선택적으로 공급하는 스위치부와, 상기 상위제어기의 운전지령 및 전원종류정보를 수신하며, 지령에 따라 전동기를 구동제어하는 인버터와, 상기 전동기의 구동에 따라 회전하면서 와이어의 일단에 고정된 카를 상향 또는 하향으로 이동시키는 권선기와, 상기 와이어의 타단에 결합되어 상기 카와 균형을 맞추기 위한 균형추를 포함하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치에 있어서, 상기 상위제어기는, 전원이 공급되는 정상운전과 비상전원이 공급되는 비상운전시 상호 구분되는 별도의 토크 부스트 값 및 시간 지령을 상기 인버터로 송신하여, 비상운전시 더 낮은 토크에서 카를 운전한다.

Description

엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법
본 발명은 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 정전시 비상 전원을 효과적으로 이용하여 승객을 안전하게 구출할 수 있는 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 주거용 또는 업무용 고층 건물에는 엘리베이터 장치가 설치되어 승객의 수직 방향의 이동을 돕는다. 건물의 각 층에는 엘리베이터 승강장이 마련되어 있다.
엘리베이터 시스템은 동력을 발생시키는 전동기와, 전동기의 회전축에 접속된 권상기와, 권상기에 감긴 와이어와, 상기 와이어의 일단에 결합되며 승객이 탑승하는 카와, 와이어의 타단에 결합된 균형추를 포함하고 있다.
상기 전동기의 제어를 위하여 인버터가 사용되며, 엘리베이터 운전제어부의 지령에 따라 인버터를 직접 구동 제어하는 제어부가 마련되어 있다.
카에 탑승한 승객이 이동 목적 층을 선택하면, 이는 운전지령으로서 제어부에 입력되고, 제어부는 지정된 운전 조건에 따라 인버터 제어를 통해 전동기를 구동한다.
전동기의 구동에 따라 권선기가 회전하면서 카를 상향 또는 하향으로 이동시키게 된다.
이때 정지상태에서 이동상태로 변환될 때에는 더 많은 토크가 요구되며, 토크 부스트모드를 사용하여 더 큰 토크로 운전을 하게 된다. 토크 부스트모드는 수동운전 등 저속 운전시 또는 정지상태에서 이동상태로 변환할 때 사용되며, 토크 부스트의 값과 시간은 설정이 가능하다.
또한, 목적 층까지의 높이를 고려하여, 가속 운전 또는 정속 운전을 수행할 수 있다.
목적 층에 도달하기 전에 감속 운전을 하여 관성에 의한 영향을 최소화하며, 목적 층의 승강장에 정확하게 정지하도록 제어된다.
이러한 정상 운전은 엘리베이터 시스템에 전원이 정상적으로 공급되는 상황에서 이루어진다.
정전이나 기타의 이유로 정상적인 전원이 공급되지 않을 때에도 카에 탑승한 승객들을 안전한 층에 내릴 수 있도록 비상전원장치를 이용하여 운전할 수 있다.
도 1은 종래 엘리베이터의 비상 운전 제어장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면 종래 엘리베이터의 비상 운전 제어장치는, 전원 또는 비상전원을 공급하는 스위치부(S1,S2)와, 상위제어기(200)의 운전지령 및 전원종류정보를 수신하며, 지령에 따라 전동기(300)를 구동제어하는 인버터(100)와, 상기 전동기(300)의 구동에 따라 회전하면서 와이어(320)의 일단에 고정된 카(400)를 상향 또는 하향으로 이동시키는 권선기(310)와, 상기 와이어(320)의 타단에 결합되어 카(400)와 균형을 맞추기 위한 균형추(500)를 포함하여 구성된다.
인버터(100)는 정류부(110), DC링크 커패시터(120), 인버터부(130) 및 상위제어기(200)의 지령에 따라 인버터부(130)를 제어하는 제어부(140)를 포함한다.
전원이 스위치부(S1)를 통해 인버터(100)에 공급되는 상태에서, 카(400)에 승객이 탑승하고 목적 층을 선택하면, 해당 목적 층으로 카(400)를 이동시키는 지령이 상위제어기(200)로 전달되고, 상위제어기(200)는 현재 카(400)의 위치정보와 목적 층의 정보를 이용하여 적당한 운전지령을 제어부(140)로 송신한다.
이때 상위제어기(200)의 운전지령은 토크 부스트모드로의 동작여부, 토크 부스트 정도, 부스트 시간, 가속 및 감속 등 다양한 지령을 포함한다.
상기 상위제어기(200)의 운전지령을 수신한 제어부(140)는, 인버터부(130)를 제어하여, 운전지령에 부합하도록 전동기(300)를 구동한다.
상기 전동기(300)가 구동되어 권선기(310)를 회전시키며, 와이어(320)에 연결된 카(400)를 목적층으로 이동시킨다.
그러나 정전이나 기타의 이유로 전원이 공급되지 않는 상황이 발생하면, 카(400)는 정지하게 되며, 상위제어기(200)는 전원을 공급받는 스위치부(S1)를 차단하고, 비상전원을 공급받는 스위치부(S2)를 닫아 비상전원이 공급되도록 한다.
상기 비상전원은 무정전 전원공급장치(UPS) 등을 사용할 수 있으며, 이때 비상전원의 전원 공급용량은 한계가 있으며 이를 이용하여 정상적인 카(400)의 운전은 사실상 불가능하다.
상기 상위제어기(200)는 스위치부(S1,S2)를 제어하여 비상전원을 인버터에 공급하고, 승객의 구조를 위한 제어지령을 제어부(140)로 송신하여, 구조를 위한 최소한의 비상운전을 수행하도록 한다.
정전이 발생한 상태에서 상기 카(400)는 정지된 상태이기 때문에 가까운 층으로 카(400)를 이동시키기 위해서 상위제어기(200)는 앞서 설명한 토크 부스트모드 운전에 대한 지령과 가속, 감속 지령 등을 제어부(140)로 제공한다.
이때 가속과 감속 지령은 엘리베이터의 수동운전모드의 가속과 감속 지령을 사용할 수 있다. 즉, 엘리베이터의 점검 등을 위하여 저속으로 운행하는 수동운전모드의 가속 및 감속 지령을 제어부(140)로 제공하여 승객이 탑승한 카(400)를 가까운 층으로 이동시켜, 구조할 수 있게 한다.
그러나 종래에는 정상동작의 토크 부스트 정도와 시간을 사용하기 때문에 과도한 토크의 제공에 따른 전력의 손실이 발생하는 문제점이 있었다. 비상전원을 공급하는 장치의 충전 용량이 충분히 큰 상태라면 문제가 발생하지 않을 수 있지만, UPS 등의 용량 증가 및 유지에 필요한 비용이 크기 때문에 비상전원의 용량은 충분하지 않은 현실이다.
또한, 비상전원을 사용하는 비상운전에서 가까운 층으로의 이동시 정확한 카(400)의 위치를 검출할 수 있는 센서가 없는 저가형의 엘리베이터 시스템에서는 상향 또는 하향으로 설정된 방향의 이동을 수행하게 된다.
그러나 카(400)에 탑승한 승객의 수에 따라 역행운전이 발생할 수 있다. 여기서 '역행운전'은 부하가 큰 방향으로의 운전을 뜻하며, 부하가 감소하는 방향으로의 운전을 '회생운전'이라 정의한다.
도 2와 도 3은 각각 카(400)의 무게와 균형추(500)의 무게 관계에 따른 역행방향과 회생방향을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 승객의 무게를 포함한 카(400)의 무게가 균형추(500)의 무게에 비하여 더 무거운 경우의 예이며, 도 3은 승객의 무게를 포함한 카(400)의 무게가 균형추(500)의 무게보다 더 가벼운 경우의 예를 도시하였다.
도 2와 같이 카(400)에 탑승객이 많아 카(400)의 무게가 균형추(500)의 무게보다 더 무거운 경우, 회생운전의 방향은 하향, 역행운전의 방향은 상향이 된다.
즉, 카(400)가 더 무거운 경우 균형추(500)의 역할이 더해진다고 하더라도, 무거운 카(400)를 상향으로 이동시키기 위해서는 더 많은 전력의 소비가 이루어진다.
반대로, 도 3과 같이 카(400)에 탑승객이 없거나 적어서 균형추(500)의 무게가 카(400)의 무게보다 무거울 때 회생운전의 방향은 상향, 역행운전의 방향은 하향이 된다. 이는 균형추(500)의 무게를 최대한 활용하여 상향으로 이동시킬 때 더 적은 전력 소비가 이루어지는 것으로 이해될 수 있다.
종래에는 탑승객의 무게를 포함한 카(400)의 무게와 균형추(500)의 무게를 판단하지 않고, 비상운전시 정해진 방향으로 카(400)를 이동시키기 때문에 역행운전이 발생할 수 있으며, 역행운전시 과도한 부하에 의해 전력의 소비가 증가하여 한정된 비상전원의 급격한 감소가 발생할 수 있으며, 비상전원이 소진되어 카(400)가 정지하여 승객들을 구조하지 못하게되는 상황이 발생할 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비상운전시 전원의 소비를 최소화할 수 있는 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 비상운전에 적합한 토크 제어와 가속, 감속 제어를 수행하여 비상전원의 소비를 줄일 수 있는 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.
아울러 본 발명은 승객의 구조를 위한 비상운전시 항상 회생운전만을 수행할 수 있도록 제어할 수 있는 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어장치는, 상위제어기의 제어에 따라 전원 또는 비상전원을 선택적으로 공급하는 스위치부와, 상기 상위제어기의 운전지령 및 전원종류정보를 수신하며, 지령에 따라 전동기를 구동제어하는 인버터와, 상기 전동기의 구동에 따라 회전하면서 와이어의 일단에 고정된 카를 상향 또는 하향으로 이동시키는 권선기와, 상기 와이어의 타단에 결합되어 상기 카와 균형을 맞추기 위한 균형추를 포함하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치에 있어서, 상기 상위제어기는, 전원이 공급되는 정상운전과 비상전원이 공급되는 비상운전시 상호 구분되는 별도의 토크 부스트 값 및 시간 지령을 상기 인버터로 송신하여, 비상운전시 더 낮은 토크에서 카를 운전한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 인버터부는, 정류부, DC링크 커패시터, 인버터부 및 상기 인버터부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 DC링크 커패시터의 DC링크 전압을 검출하여 제어부에 제공하는 방향검출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어부는, 비상운전시 카를 설정방향 및 설정거리 이동시키고, 상기 방향검출부에서 검출된 전압의 변화를 이용하여 설정방향이 역행방향인지 회생방향인지 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어부는, 비상운전시 카를 설정방향 및 설정거리 이동시키고, 상기 방향검출부에서 검출된 전압의 변화를 이용하여 설정방향이 역행방향인지 회생방향인지 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어부는, 비상운전시 카를 회생방향으로만 이동시키는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 회생방향은, 승객을 포함한 카의 무게가 균형추의 무게보다 무거울 때 하향이며, 승객을 포함한 카의 무게가 균형추의 무게보다 가벼울 때 상향이 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어방법은, a) 전원이 차단됨을 검출하고, 비상전원을 인버터에 공급하는 단계와, b) 상위제어기에서 인버터의 제어부로 토크 부스트모드를 포함하는 운전지령을 송신하는 단계와, c) 상기 제어부가 인버터부를 제어하여 카를 가까운 층의 승강장으로 이동시키도록 전동기를 구동시키는 단계를 포함하되, 상기 b) 단계의 토크 부스트모드는, 전원을 사용하는 정상운전시의 토크 부스트모드와는 구분되며, 정상운저시 토크 부스트모드에 비하여 더 낮은 토크 값으로 전동기를 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 c) 단계는, 회생방향과 역행방향을 판단한 후, 카를 회생방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 회생방향과 역행방향의 판단은, 상기 제어부가 카를 설정방향으로 이동시키고, 인버터의 DC링크 전압을 검출하고, 검출된 DC링크 전압의 감소량이 기준보다 크면 역행방향으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 회생방향과 역행방향의 판단은, 상기 제어부가 승객을 포함하는 카의 무게를 센서를 통해 검출하고, 검출된 승객을 포함하는 카의 무게가 균형추의 무게보다 더 무거우면 하향을 회생방향으로 판단하고, 그렇지 않은 경우 상향을 회생방향으로 판단할 수 있다.
본 발명은 정상운전시의 토크 부스트모드의 부스트 값 및 시간에 비하여 더 적은 비상 토크 부스트 값 및 시간을 사용하여 엘리베이터 카를 비상운전 제어함으로써, 과도한 토크 발생을 방지하여 비상전원의 소비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비상운전시 승객의 무게를 포함하는 카의 무게와 균형추의 무게에 따라 결정되는 회생운전 방향으로 카를 이동시켜, 역행운전에 따른 전력소비 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 엘리베이터의 비상 운전 제어장치의 구성도이다.
도 2와 도 3은 카와 균형추의 무게 관계에 따른 회생방향을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어방법의 순서도이다.
- 부호의 설명 -
10:인버터 11:정류부
12:DC링크 커패시터 13:인버터부
14:제어부 15:방향검출부
20:상위제어기 30:전동기
40:카 50:균형추
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면 본 발명은, 정상운전과 비상운전시 별도의 토크 부스트 값 및 시간 지령을 송신하는 상위제어기(20)와, 상기 상위제어기(20)의 제어에 따라 전원 또는 비상전원을 공급하는 스위치부(S1,S2)와, 상위제어기(20)의 운전지령 및 전원종류정보를 수신하며, 지령에 따라 전동기(30)를 구동제어하는 인버터(10)와, 상기 전동기(30)의 구동에 따라 회전하면서 와이어(32)의 일단에 고정된 카(40)를 상향 또는 하향으로 이동시키는 권선기(31)와, 상기 와이어(32)의 타단에 결합되어 카(40)와 균형을 맞추기 위한 균형추(50)를 포함하여 구성된다.
인버터(10)는 정류부(11)와, DC링크 커패시터(12)와, 인버터부(13)와, 상기 상위제어기(20)의 지령에 따라 인버터부(13)를 제어하는 제어부(14)와, 비상운전시 상기 승객을 포함한 카(40)의 무게와 균형추(50)의 무게를 고려하여 회생방향을 검출하는 방향검출부(15)를 포함한다.
먼저, 정상운전에서는 전원이 스위치부(S1)를 통해 인버터(10)에 공급되어 카(40)에 탑승한 승객의 운전 요청에 따라 카(40)를 상향 또는 하향으로 운전한다.
이때, 상위제어기(20)는 현재 카(40)의 위치와 승객이 요청한 목적 층의 정보를 이용하여 적당한 운전지령을 제어부(14)로 송신한다.
상위제어기(20)는 정지상태의 카(40)를 이동시키기 위해 전동기(30)의 토크를 증가시키는 토크 부스트모드에서 토크 부스트 정도와 시간에 대한 지령을 제공함과 아울러 가속, 감속, 정지에 대한 지령을 송신한다.
상기 상위제어기(20)의 운전지령을 수신한 제어부(14)는, 인버터부(13)를 제어하여, 운전지령에 부합하도록 전동기(30)를 구동한다. 상기 전동기(30)가 구동되어 권선기(31)를 회전시키며, 와이어(32)에 연결된 카(40)를 목적층으로 이동시킨다.
위와 같은 정상운전 중 정전이나 기타의 이유로 전원이 차단되면, 전동기(30)가 정지하고 따라서 카(40)도 정지하게 된다. 상위제어기(20)는 비상전원을 공급하는 스위치부(S2)를 닫아 인버터(10)에 비상전원이 공급되도록 한다.
상위제어기(20)는 제어부(14)에 현재 비상전원이 공급되고 있다는 신호를 제공함과 아울러 정전 등으로 정지된 카(40)를 가까운 층에 마련된 승강장으로 이동시켜 승객들을 안전하게 구조할 수 있도록 제어한다.
이때, 카(40)의 이동을 위해 상위제어기(20)는 앞서 설명한 정상운전에서의 다른 조건의 비상운전 토크 부스트모드를 제공한다. 즉, 비상운전시의 토크 부스트 정도와 시간을 상기 정상운전시의 토크 부스트 정도와 시간에 비하여 더 낮은 값으로 설정하여 저장하고, 비상전원이 공급되는 조건에서는 비상운전 토크 부스트모드에 부합하는 운전지령을 제어부(14)로 공급한다.
상기 제어부(14)는 정상 전원이 공급될 때 입력된 운전지령은 모두 삭제한다. 예를 들어 승객이 요청한 목적 층 정보 등은 모두 삭제하고, 비상전원이 공급되는 비상운전에 부합하는 인버터(10) 제어를 수행하게 된다.
상기 비상전원은 무정전 전원공급장치(UPS) 등을 사용할 수 있으며, 이때 비상전원의 전원 공급용량은 한계가 있으며 이를 이용하여 정상적인 카(40)의 운전은 사실상 불가능하기 때문이다.
정전이 발생한 상태에서 상기 카(40)는 정지된 상태이기 때문에 가까운 층으로 카(40)를 이동시키기 위해서 상위제어기(20)는 앞서 설명한 비상운전 토크 부스트모드로 설정하고, 그에 따른 토크 부스트 정도 및 시간, 가속, 감속 및 정지에 대한 운전지령을 제어부(14)로 제공한다.
이때 비상운전 토크 부스트모드는 정상 운전시의 토크 부스트모드에 비하여 낮은 토크를 사용하기 때문에 전력의 소비를 줄일 수 있다.
또한, 가속과 감속 지령은 엘리베이터의 수동운전모드의 가속 및 감속지령을 사용할 수 있다. 이때 수동운전모드는 엘리베이터의 점검 등을 위하여 저속으로 운행하는 것을 뜻한다.
상기 제어부(14)는 상위제어기(20)의 운전지령 또는 자체 프로그램에 의해 현재 승객을 포함하는 카(40)의 무게와 균형추(50)의 무게를 고려하여, 회생방향으로 카(40)를 이동시키기 위한 제어를 수행한다.
제어부(14)는 카(40)를 상향 또는 하향으로 설정된 거리만큼 서서히 이동시키는 제어를 수행한다. 이는 해당 방향이 역행방향인지 회생방향인지 판단할 수 있도록 방향검출동작을 수행하는 것이다.
상기와 같이 제어부(14)는 방향검출동작을 수행한 후, 방향검출부(15)의 검출결과를 수신하여, 방향검출동작에서 카(40)를 이동시킨 방향이 역행방향인지 회생방향인지 판단할 수 있다.
상기 방향검출부(15)는 DC링크 커패시터(12)의 양단전압인 DC링크 전압을 검출하는 것으로, 상기 방향검출동작에서 카(40)의 이동 방향이 역행방향이면 DC링크 전압은 회생방향의 이동시 보다 크게 감소하게 된다.
상기 제어부(14)는 DC링크 전압의 감소 정도를 이용하여 현재 카(40)의 무게와 균형추(50)의 무게를 고려한 회생방향을 판단할 수 있게 된다.
위에서는 특정한 방향으로 카(40)를 먼저 이동시키고, 이때의 이동방향이 회생방향인지 아니면 역행방향인지를 판단하는 것으로 설명하였으나, 회생방향의 판단을 승객을 포함한 카(40)의 무게를 직접 측정하여 균형추(50)의 무게와 비교함으로써 직접 판단할 수 있다.
즉, 승객을 포함한 카(40)의 측정된 무게가 메모리 등 저장 수단에 저장되어 있는 균형추(50)의 무게보다 무거우면 하향이 회생방향이 되며, 반대로 승객을 포함한 카(40)의 측정된 무게가 균형추(50)의 무게보다 가벼우면 상향이 회생방향이 된다.
그 다음, 제어부(14)는 상위제어기(20)의 운전지령에 따라 카(40)를 이동시키되, 카(40)를 회생방향으로 이동시킨다.
앞서 도 2와 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 카(40)에 탑승객이 없거나 적어서 균형추(50)의 무게가 카(40)의 무게보다 무거울 때 회생운전의 방향은 상향이며, 반대로 카(40)에 탑승객이 많아 카(40)의 무게가 균형추(50)의 무게보다 더 무거운 경우, 회생운전의 방향은 하향이 된다.
이처럼 본 발명은 비상전원을 사용하여 승객 구조를 위한 비상운전을 수행할 때, 회생운전 방향으로 카(40)를 이동시켜 비상전원의 소비를 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘리베이터의 비상 운전 제어방법의 순서도이다.
도 5를 참조하면 본 발명은, 정상운전 단계(S51)에서 상위제어기(20)에서 전원이 차단되었는지 판단(S52)하고, 전원이 차단되었으면 비상전원을 인버터(10)로 공급한다.
그 다음, S53단계와 같이 상위제어기(20)는 인버터(10)의 제어부(14)에 비상전원을 사용하는 비상운전 토크 부스트모드의 운전지령을 제공한다.
또한, 제어부(14)는 S54단계와 같이 인버터부(13)를 제어하여 카(40)를 상향 또는 하향 방향인 설정방향으로 설정된 거리만큼 이동시킨다.
그 다음, S55단계와 같이 인버터(10)의 DC링크 전압을 검출하는 방향검출부(15)의 검출결과를 이용하여 상기 설정방향이 회생방향인지 역행방향인지를 판단한다. 이때 DC링크 전압의 감소 폭이 기준보다 크면 역행방향, 기준보다 작으면 회생방향으로 판단할 수 있다.
그 다음, 상기 S55단계의 판단결과 설정방향이 회생방향이면 제어부(14)는 인버터부(13)를 제어하여 S56단계와 같이 설정방향으로 카(40)를 이동시키고, 역행방향이면 제어부(14)는 S57단계와 같이 카(40)를 설정방향의 반대방향으로 이동시키는 제어를 수행한다.
앞서 언급한 승객을 포함한 카(40)의 무게를 직접 측정하여, 균형추(50)의 무게와 비교하는 방식으로 회생방향을 결정하는 경우에는 상기 S54단계부터 S57단계까지는 생략할 수 있다.
마지막으로 S58단계와 같이 카(40)를 회생방향으로 이동시켜, 가까운 층의 승강장에 정지시키고, 승객을 구조한다.
이와 같이 본 발명은 한정된 비상전원을 사용하는 비상운전시 정상운전과는 다른 토크 부스트모드를 사용함과 아울러 승객 구조를 위한 카의 운행 방향을 전력 소모를 줄일 수 있는 회생방향으로 운행시켜 전력 소모를 더욱 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명은 자연법칙을 이용하여 균형추와 탑승객의 무게를 포함하는 카의 무게에 따라 회생운전 방향을 결정하고, 비상동작에서 회생운전 방향으로 카를 이동시켜 전력소모를 줄일 수 있는 기술로서 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (10)

  1. 상위제어기의 제어에 따라 전원 또는 비상전원을 선택적으로 공급하는 스위치부와, 상기 상위제어기의 운전지령 및 전원종류정보를 수신하며, 지령에 따라 전동기를 구동제어하는 인버터와, 상기 전동기의 구동에 따라 회전하면서 와이어의 일단에 고정된 카를 상향 또는 하향으로 이동시키는 권선기와, 상기 와이어의 타단에 결합되어 상기 카와 균형을 맞추기 위한 균형추를 포함하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치에 있어서,
    상기 상위제어기는,
    전원이 공급되는 정상운전과 비상전원이 공급되는 비상운전시 상호 구분되는 별도의 토크 부스트 값 및 시간 지령을 상기 인버터로 송신하여,
    비상운전시 더 낮은 토크에서 카를 운전하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인버터는,
    정류부, DC링크 커패시터, 인버터부 및 상기 인버터부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 DC링크 커패시터의 DC링크 전압을 검출하여 제어부에 제공하는 방향검출부를 더 포함하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    비상운전시 카를 설정방향 및 설정거리 이동시키고,
    상기 방향검출부에서 검출된 전압의 변화를 이용하여 설정방향이 역행방향인지 회생방향인지 판단하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    승객을 포함하는 카의 무게를 검출하고, 검출된 승객을 포함하는 카의 무게와 균형추의 무게를 비교하여, 회생 방향을 결정하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    비상운전시 카를 회생방향으로만 이동시키는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 회생방향은,
    승객을 포함한 카의 무게가 균형추의 무게보다 무거울 때 하향이며, 승객을 포함한 카의 무게가 균형추의 무게보다 가벼울 때 상향인 것을 특징으로 하는 엘리베이터 비상 운전 제어장치.
  7. a) 전원이 차단됨을 검출하고, 비상전원을 인버터에 공급하는 단계;
    b) 상위제어기에서 인버터의 제어부로 토크 부스트모드를 포함하는 운전지령을 송신하는 단계;
    c) 상기 제어부가 인버터부를 제어하여 카를 가까운 층의 승강장으로 이동시키도록 전동기를 구동시키는 단계를 포함하는 엘리베이터 비상 운전 제어방법에 있어서,
    상기 b) 단계의 토크 부스트모드는, 전원을 사용하는 정상운전시의 토크 부스트모드와는 구분되며, 정상운전시 토크 부스트모드에 비하여 더 낮은 토크 값으로 전동기를 구동하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 비상 운전 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    회생방향과 역행방향을 판단한 후, 카를 회생방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 비상 운전 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회생방향과 역행방향의 판단은,
    상기 제어부가 카를 설정방향으로 이동시키고, 인버터의 DC링크 전압을 검출하고, 검출된 DC링크 전압의 감소량이 기준보다 크면 역행방향으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 비상 운전 제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 회생방향과 역행방향의 판단은,
    상기 제어부가 승객을 포함하는 카의 무게를 센서를 통해 검출하고, 검출된 승객을 포함하는 카의 무게가 균형추의 무게보다 더 무거우면 하향을 회생방향으로 판단하고, 그렇지 않은 경우 상향을 회생방향으로 판단하는 엘리베이터 비상 운전 제어 방법.
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