KR100365325B1 - 엘리베이터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘리베이터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래 초기화 과정에서 오프셋 전류를 연산하여 기동시 이를 이용하여 전류를 보상함에 있어서 엘리베이터 시스템 전체 전원을 끄고 다시 켤 경우에만 오프셋 전류를 보상하거나 일정시간 이상 정지한 경우에만 전류 오프셋을 측정하여 보상함으로써, 전원을 끄지 않거나 새로 보상하지 않고 연속 운행하는 경우 온도에 따른 오프셋 값이 변하게 되어 측정된 전류에 대한 신뢰도가 떨어지게 되며, 또한, 설치시 전류 센서의 주변 온도가 매우 높거나 낮은 경우, 오프셋 보상시의 주변 온도와 상기 전류 센서의 주변 온도의 차가 심하게 발생함에 따라 상기 오프셋 전류의 크기가 크게 변동되어 맥동 토크 및 상불평형이 발생됨으로써, 탑승자의 승차감이 크게 떨어져 제품에 대한 평가가 절하되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 엘리베이터 기동전 온도에 따른 오프셋 전류를 연산하여 전류 오프셋의 변화를 배제함으로써, 전동기의 토크 맥동을 최소화함과 아울러 상불평형을 방지하여 탑승자의 승차감을 향상시키며, 또한, 전류 센서의 고장을 진단하여 상기 전류 센서 고장시 엘리베이터 기동을 하지 않음으로써, 승객에게 불안감 및 불편을 주는 기동 후 비상 정지를 방지하는 효과가 있다.

Description

엘리베이터 제어 장치 및 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR ELEVATOR}

본 발명은 엘리베이터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 오프셋 전류를 검출하여 엘리베이터의 운행을 제어하는 장치에 있어서 온도에 따른 오프셋 전류를 정확하게 연산하여 전동기의 토크 맥동을 최소화함과 아울러 전류 센서의 고장을 검출하도록 한 엘리베이터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

전동기의 벡터 제어시 발생되는 맥동 토크에 의해 엘리베이터에 진동이 발생하게 되며, 특히 상기 발생된 진동은 공진에 의해 더욱 증폭되어 엘리베이터의 승차감을 크게 악화시켜 제품의 품질을 떨어뜨리는 직접적인 요인이 되며, 이를 해결하기 위하여 고정밀 토크 제어가 요구된다.

도 1은 일반적인 엘리베이터 제어 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 입력되는 3상전원(10)의 전류를 검출하는 전류 센서(20)와; 상기 3상전원(10)을 입력받아 제어신호에 의해 교류 전력의 전압과 주파수를 가변시켜 출력하는 전력 변환 장치(30)와; 상기 전력 변환 장치(30)의 출력전류를 검출하는 전류 센서(21)와; 상기 전력 변환 장치(30)의 교류 전력에 의해 구동되는 전동기(40)와; 엘리베이터 전체 시스템 운전을 제어하는 운전 제어 장치(60)와; 상기 운전 제어 장치(60)의 제어를 받아 상기 전류 센서(20)(21)를 통해 검출된 전류 및 전동기(40)의 속도를 검출하여 상기 전력 변환 장치(30)의 동작을 제어하는 전력 변환 제어 장치(50)로 구성한다.

상기 전력 변환 제어 장치(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 전류 센서(21)를 통해 전류를 검출함과 아울러 오프셋 전류를 연산하는 전류 및 오프셋 검출부(51)와; 상기 운전 제어 장치(60)의 제어를 받아 상기 전류 및 오프셋 검출부(51)에서 검출된 전류를 이용하여 전력 변환 장치(30)를 통해 전동기(40)의 동작을 제어하는 전동기 제어부(52)로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 동작과정을 첨부한 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

파워온되어 3상 전원(10)이 공급되면(S1), 운전 제어 장치(60)와 전력 변환 제어 장치(50)는 각각 프로그램을 로딩하여 초기화를 시작하게 되며, 이때, 각 시스템의 파라메터 값도 초기화된다.(S2)

그리고, 상기 전력 변환 제어 장치(50)내 전동기 제어부(52)는 전력 변환 장치(30)를 영전압으로 스위칭시켜 상기 전력 변환 장치(30)가 구동하지 않는 상태로 만들게 되고(S3), 이때, 전류 및 오프셋 검출부(51)는 전류센서(21)를 통해 상기 전력 변환 장치(30)에서 출력되는 전류를 검출하게 된다.(S4)

그리고, 일정한 주기내에서 이렇게 읽은 전류값을 평균하여 오프셋 전류를 연산하게 되며(S5), 그후, 상기 전동기 제어부(52)는 상기 전력 변환 장치(30)의 영전압 스위칭을 종료한다(S6).

여기서, 상기 오프셋 전류 검출은 상기 전력 변환 장치(30)를 통해 일정 전류를 출력하여 전류 오프셋을 검출하는 방법도 있다.

그리고, 홀 부름이 발생되는지 판단하여(S7) 상기 홀부름이 발생되면, 상기 전류 및 오프셋 검출부(51)는 상기 전류 센서(21)를 통해 전류를 검출하게 되고(S8), 상기 검출된 전류를 입력받은 전동기 제어부(52)는 상기 검출된 전류에서 오프셋 전류를 뺀 전류를 구동 전류로 연산하게 된다.(S9)

그리고, 상기 전력 변환 제어 장치(50)는 상기 연산된 전류를 이용하여 전력 변환 장치(30)를 제어하여 엘리베이터를 기동시키게 된다.(S10)

그리고, 상기 엘리베이터의 기동이 완료되면 엘리베이터를 정지시키게 된다.(S11)

여기서, 온도 변화에 따른 오프셋 전류의 변화는 엘리베이터의 맥동 토크의 크기에 크게 영향을 미친다. 즉, 상기 맥동 토크는 하기 수학식 1과 같이 나타난다.

단, P는 전동기의 극수, Lm은 전동기의 상호 인덕턴스, Lr은 회전자 인덕턴스, Rr은 회전자 저항, swe는 슬립각속도, wr은 회전자 전기각속도, we는 고정자 전기 각속도, θac는 교류성분 오프셋 전류의 위상각이고, φdc는 직류성분 오프셋 전류의 위상각이다.

여기서, Tp는 맥동 토크이고, Idc는 직류 성분의 오프셋 전류이고, Iac는 교류 성분의 오프셋 전류이며, 상기 맥동 토크(Tp)는 전류 센서와 전력 변환 장치의 완벽하지 못한 성능에서 존재하는 소정의 직류 및 교류 성분의 전류의 곱의 함수로 나타낼 수 있다.

상기와 같이 종래 초기화 과정에서 오프셋 전류를 연산하여 기동시 이를 이용하여 전류를 보상함에 있어서 엘리베이터 시스템 전체 전원을 끄고 다시 켤 경우에만 오프셋 전류를 보상하거나 일정시간 이상 정지한 경우에만 전류 오프셋을 측정하여 보상함으로써, 전원을 끄지 않거나 새로 보상하지 않고 연속 운행하는 경우 온도에따른 오프셋 값이 변하게 되어 측정된 전류에 대한 신뢰도가 떨어지게 되며, 또한, 설치시 전류 센서의 주변 온도가 매우 높거나 낮은 경우, 오프셋 보상시의 주변 온도와 상기 전류 센서의 주변 온도의 차가 심하게 발생함에 따라 상기 오프셋 전류의 크기가 크게 변동되어 맥동 토크 및 상불평형이 발생됨으로써, 탑승자의 승차감이 크게 떨어져 제품에 대한 평가가 절하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 엘리베이터 기동전 온도에 따른 오프셋 전류를 정확하게 연산하여 전동기의 토크 맥동을 최소화함과 아울러 전류 센서의 고장을 검출하도록 한 엘리베이터 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 엘리베이터 제어 장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 도 1에서 종래 전력 변환 장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 도 1에서 종래 엘리베이터 제어 동작을 보인 흐름도.

도 4는 본 발명 엘리베이터 제어 장치내 전력 변환 장치의 구성을 보인 블록도.

도 5는 도 4에서 엘리베이터 제어 동작을 보인 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 3상 전원 20, 21 : 전류 센서

30 : 전력 변환 장치 40 : 전동기

50 : 전력 변환 제어 장치 51 : 전류 및 오프셋 검출부

52 : 전동기 제어부 53 : 도어 개폐 검출부

60 : 운전 제어 장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 3상전원을 입력받고 제어를 받아 교류 전력의 전압과 주파수를 가변시켜 출력하는 전력 변환 장치와; 상기 전력 변환 장치의 입출력전류를 각기 검출하는 전류 센서와; 상기 전력 변환 장치의 교류 전력에 의해 구동되는 전동기와; 엘리베이터 전체 시스템 운전을 제어하는 운전 제어 장치와; 상기 운전 제어 장치의 제어를 받아 기동전 오프셋 전류를 검출하고, 그 검출된 오프셋 전류를 이용하여 연산된 구동 전류로 상기 전력 변환 장치의 동작을 제어하는 전력 변환 제어 장치로 구성하여 된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 초기 전원이 인가되면 시스템을 초기화한 후, 홀 부름이 발생하는지 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 홀 부름이 발생하면, 도어의 열림을 판단하여 열림시 영전압 스위칭하여 검출된 전류의 평균값을 계산하는 제2단계와; 상기 제2 단계의 동작이 완료되면, 상기 전류의 평균값이 기 설정된값이하인지 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 기설정된 값이상이면 센서 고장 모드로 동작하고, 기설정된 값이하이면 전류의 평균값을 새로운 오프셋 전류로 설정하고, 구동 전류를 연산하여 엘리베이터를 기동하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 엘리베이터 제어 장치의 전체적인 구성은 종래 도 1에 도시한 바와 같이 3상전원(10)을 입력받아 제어신호에 의해 교류 전력의 전압과 주파수를 가변시켜 출력하는 전력 변환 장치(30)와; 상기 전력 변환 장치(30)의 입출력전류를 검출하는 전류 센서(20)(21)와; 상기 전력 변환 장치(30)의 교류 전력에 의해 구동되는 전동기(40)와; 엘리베이터 전체 시스템 운전을 제어하는 운전 제어 장치(60)와; 상기 운전 제어 장치(60)의 제어를 받아 기동전 오프셋 전류를 검출하고, 검출된 오프셋 전류로 구동 전류를 연산하여 상기 전력 변환 장치(30)의 동작을 제어하는 전력 변환 제어 장치(50)로 구성한다.

그리고, 상기 전력 변환 제어 장치(50)는 도 4에 도시한 바와 같이 상기 전류 센서(21)를 통해 전류를 검출하며, 오프셋 전류를 연산하는 전류 및 오프셋 검출부(51)와; 도어의 개폐를 검출하는 도어 개폐 검출부(53)와; 상기 운전 제어 장치(60)의 엘리베이터 기동 명령 인가시 도어의 개폐 정보를 상기 도어 개폐 검출부(53)를 통해 인가하여 도어가 열린 시간 동안 영전압 스위칭하여 전류를 검출하고, 전류의 평균값을 계산하여 기설정된 값이하이면 새로운 오프셋 전류로 설정하고, 상기 설정된 오프셋 전류를 이용하여 연산된 구동 전류로 상기 전력 변환 장치(30)의 스위칭 동작을 제어하는 전동기 제어부(52)로 구성하며, 이와 같이 구성한 본 발명에 따른 동작과정을 첨부한 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 파워온되어 3상전원(10)이 공급되면(S1), 운전 제어 장치(60)와 전력 변환 제어 장치(50)는 각각 프로그램을 로딩하여 초기화를 시작하게 되며, 이때 각 시스템의 파라메터 값도 초기화된다.(S2)

그리고, 상기 운전 제어 장치(60)는 임의의 층으로부터 홀부름이 있는지 판단하고(S3), 이에 임의의 층에서 홀 부름이 발생하면, 카를 이동시킨 후, 도어를 연다.

이때, 상기 운전 제어 장치(60)의 도어의 개폐 정보를 이용하여 도어 개폐 검출부(53)는 도어 열림 동작이 완료됨을 감지한다.

이에 도어 열림 동작이 완료되면, 전동기 제어부(52)는 전력 변환 장치(30)를 영전압으로 스위칭시켜 상기 전력 변환 장치(30)를 구동하지 않는 상태로 만들며(S4), 이때, 전류 및 오프셋 검출부(51)는 전류센서(21)를 통해 상기 전력 변환 장치(30)에서 출력되는 전류를 검출한다.(S5)

그리고, 일정한 주기내에서 이렇게 읽은 전류값을 평균하여 오프셋 전류를 연산하며(S6), 그후, 상기 전동기 제어부(52)는 상기 전력 변환 장치(30)의 영전압 스위칭을 종료한다(S7).

그리고, 상기 연산된 전류의 평균값이 기 설정된 값이하인지 판단하여(S8) 기 설정된 값이하이면, 상기 전류의 평균값을 새로운 오프셋 전류로 설정한다.

여기서, 전류 오프셋 검출 및 보상 작업이 완료되기 이전에 상기 운전 제어 장치(60)로부터 도어 닫힘 신호가 인가되면, 이전 설정된 오프셋 전류를 그대로 유지한다.

그리고, 상기 전류 및 오프셋 검출부(51)는 상기 전류 센서(21)를 통해 전류를 검출하고(S9), 상기 검출된 전류를 입력받은 상기 전동기 제어부(52)는 검출된 전류에서 오프셋 전류를 뺀 전류를 구동 전류로 설정하고(S10), 상기 연산된 전류를 이용하여 전력 변환 장치(30)를 제어하여 전동기(40)를 구동한다.(S11)

그리고, 상기 엘리베이터의 기동이 완료되면, 엘리베이터를 정지시킨다.(S12)

여기서, 상기 연산된 전류의 평균값이 기 설정된값 이상이면, 상기 전류 센서(21)에 고장이 발생하였다고 판단하여 전류 센서 고장을 표시하고(S13), 엘리베이터의 운행전에 알수 있도록 엘리베이터의 기동을 정지시켜 안전 운행을 수행한다(S14).

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 엘리베이터 기동전 온도에 따른 오프셋 전류를 연산하여 전류 오프셋의 변화를 배제함으로써, 전동기의 토크 맥동을 최소화함과 아울러 상불평형을 방지하여 탑승자의 승차감을 향상시키며, 또한, 전류 센서의 고장을 진단하여 상기 전류 센서 고장시 엘리베이터 기동을 하지 않음으로써, 승객에게 불안감 및 불편을 주는 기동 후 비상 정지를 방지하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 3상전원을 입력받고 제어를 받아 교류 전력의 전압과 주파수를 가변시켜 출력하는 전력 변환 장치와; 상기 전력 변환 장치의 입출력전류를 각기 검출하는 전류 센서와; 상기 전력 변환 장치의 교류 전력에 의해 구동되는 전동기와; 엘리베이터 전체 시스템 운전을 제어하는 운전 제어 장치와; 상기 운전 제어 장치의 제어를 받아 기동전 오프셋 전류를 검출하고, 그 검출된 오프셋 전류를 이용하여 연산된 구동 전류로 상기 전력 변환 장치의 동작을 제어하는 전력 변환 제어 장치로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환 제어 장치는 전류 센서를 통해 전류를 검출하며, 오프셋 전류를 연산하는 전류 및 오프셋 검출부와; 도어의 개폐를 검출하는 도어 개폐 검출부와; 운전 제어 장치의 제어를 받아 상기 도어 개폐 검출부의 도어 개폐 여부에 따라 오프셋 전류를 검출한 뒤, 이를 이용하여 연산된 구동 전류로 전력 변환 장치의 스위칭 동작을 제어하는 전동기 제어부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전동기 제어부는 엘리베이터 기동 명령 인가시 도어의 개폐 정보를 이용하여 도어가 열린 시간 동안 영전압 스위칭하여 전류를 검출하고, 전류의 평균값을 계산하여 기설정된 값이하이면 새로운 오프셋 전류로 설정하도록 한것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 전동기 제어부는 검출된 전류의 평균값이 기설정된 값 이상이면 전류 센서 고장을 표시하고 엘리베이터의 기동을 정지시키도록 한 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 장치.
5. 초기 전원이 인가되면 시스템을 초기화한 후, 홀 부름이 발생하는지 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 홀 부름이 발생하면, 도어의 열림을 판단하여 열림시 영전압 스위칭하여 검출된 전류의 평균값을 계산하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 동작이 완료되면, 상기 전류의 평균값이 기 설정된값이하인지 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 기설정된 값이상이면 센서 고장 모드로 동작하고, 기설정된 값이하이면 전류의 평균값을 새로운 오프셋 전류로 설정하고, 구동 전류를 연산하여 엘리베이터를 기동하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 방법.
6. 제5항에 있어서, 평균값 연산이 완료되기 이전에 도어가 닫혔을 경우에는 이전 오프셋 전류를 이용하여 구동 전류를 연산하고 엘리베이터를 기동하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 센서 고장 모드는 전류 센서 고장을 표시하고 엘리베이터의기동을 정지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘리베이터 제어 방법.