KR102345574B1 - Elevator ard included a power regenerative unit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 회생 기능이 부가된 엘리베이터의 비상구출장치(ARD) 및 그를 포함하는 엘리베이터 구동 시스템에 관한 것으로, 상용전원에 차단기와 리액터가 직렬 접속되고, 상기 리액터를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하는 컨버터와 상기 컨버터의 직류전원을 평활하는 콘덴서 및 그 콘덴서를 통해 평활된 직류전원을 교류 전원으로 변환하여 엘리베이터 모터로 공급하는 인버터를 구비하는 엘리베이터 인버터와; 정전과 같은 비상운전모드에서는 배터리 충전 전원을 승압후 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터에 공급하고, 정상운전모드에서는 엘리베이터 운전시 상기 엘리베이터 모터에 의해 발생되는 회생전력을 상기 엘리베이터 인버터로부터 전달받아 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터로 공급하되 상용전원의 주파수와 위상에 동기화시켜 공급하는 비상구출장치와; 운전모드에 따라 상기 배터리 충전 전원 혹은 상기 회생전력을 선별 공급 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to an emergency rescue device (ARD) for an elevator having a power regenerative function added thereto and an elevator driving system including the same, wherein a circuit breaker and a reactor are connected in series to commercial power, and AC power applied through the reactor is converted to DC an elevator inverter comprising a converter for converting, a capacitor for smoothing the DC power of the converter, and an inverter for converting the DC power smoothed through the capacitor into AC power and supplying it to the elevator motor; In an emergency operation mode such as a power outage, the battery charging power is boosted and converted into a three-phase AC voltage and supplied to the elevator inverter. In the normal operation mode, the regenerative power generated by the elevator motor during elevator operation is transmitted from the elevator inverter. an emergency rescue device that converts 3-phase AC voltage and supplies it to the elevator inverter in synchronization with the frequency and phase of commercial power; and a control unit for selectively supplying and controlling the battery charging power or the regenerative power according to the operation mode.

Figure R1020200044080
Figure R1020200044080

Description

전력 회생 기능이 부가된 엘리베이터의 비상구출장치{ELEVATOR ARD INCLUDED A POWER REGENERATIVE UNIT}Elevator emergency rescue device with added power regeneration function {ELEVATOR ARD INCLUDED A POWER REGENERATIVE UNIT}

본 발명은 엘리베이터 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 전력 회생 기능이 부가된 엘리베이터의 비상구출장치(ARD) 및 그를 포함하는 엘리베이터 구동 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an elevator drive system, and more particularly, to an emergency rescue device (ARD) of an elevator to which a power regenerative function is added, and an elevator drive system including the same.

엘리베이터는 승객들을 목적층까지 수직형태로 이동시키는 수단이다. 이러한 엘리베이터는 통상적으로 승객을 이동시키는데 소비되는 전력을 최소화할 수 있도록 시스템이 구성되어 있다.An elevator is a means of moving passengers vertically to a destination floor. Such an elevator is typically configured to minimize the power consumed to move passengers.

통상적으로 엘리베이터가 상행 운전시에는 전력을 소비하는 모터링 영역에 속하고, 하강 운전시에는 전력을 생성하는 발전 영역에 속한다. 발전 영역에서 생성되는 전력은 모터를 구동하는 인버터 시스템에서 정류되어 직류를 만들어 내게 되며, 이 전력을 회생저항에서 열로 변환시켜 소비하게 된다. 그러나 고속 기종이나 대용량 승객용일 경우에는 회생되는 에너지가 많아서 회생저항으로 소비 하기에는 발열 및 제동저항 유니트가 너무 크고 비용도 많이 상승한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제어반 내에 고가의 전력회생장치(Power Regenerative Unit:PRU)를 추가 설치하여 하강운전시 발생되는 에너지를 상용 전원으로 회생하는 방식을 사용하고 있다.In general, the elevator belongs to a motoring region that consumes power during an ascending operation, and belongs to a power generation region that generates electric power during a descending operation. The power generated in the power generation area is rectified by the inverter system that drives the motor to produce direct current, and this power is converted into heat by the regenerative resistor and consumed. However, in the case of high-speed models or large-capacity passengers, there is a lot of regenerative energy, so the heat and braking resistor units are too large and costly to be consumed as regenerative resistors. To solve this problem, an expensive power regenerative unit (PRU) is additionally installed in the control panel to regenerate energy generated during descending operation into commercial power.

한편, 국내 법규상 정전시 엘리베이터에 승객이 갇히는 사례를 방지하고자 정전시 비상구출장치를 의무적으로 설치해야 한다. 평상시에는 공급전원을 직류로 변환시켜 정전시 사용할 축전지(battery)를 충전하고, 정전이 발생하면 축전지 전원을 DC-DC 컨버터를 이용해 고전압으로 승압한 후, DC-AC 인버터를 이용해 단상 교류전원으로 만든 다음 출력필터 회로를 통해 제어반 공급전원인 380v 교류전원으로 변환시켜 제어반내의 차단기(MCCB) 후단에 공급한다. 이에 제어반은 안전계통에 이상 유무를 검출한 다음 전력소비가 적게 되는 방향으로 엘리베이터를 이동시키고 도어를 개방하여 승객을 구출하게 된다.Meanwhile, according to domestic laws and regulations, emergency rescue devices must be installed in case of power outage to prevent passengers from being trapped in the elevator. Normally, the supply power is converted to DC to charge the battery to be used in case of power failure, and when a power outage occurs, the battery power is boosted to a high voltage using a DC-DC converter, and then converted into single-phase AC power using a DC-AC inverter. Then, it is converted into 380v AC power which is the control panel supply power through the output filter circuit and supplied to the rear end of the circuit breaker (MCCB) in the control panel. Accordingly, the control panel detects whether there is an abnormality in the safety system, moves the elevator in a direction that reduces power consumption, and opens the door to rescue passengers.

이상에서 살펴본 바와 같이 일반적인 엘리베이터 구동 시스템에서는 정전시 사용하기 위한 비상구출장치(ARD)와 전력회생장치(PRU)를 모두 구비해야 하기 때문에 원가적인 부담이 수반됨은 물론, 이들 모두가 제어반 내에 수용되어야 하므로 제어반의 크기 및 무게를 소형화하는데 제약이 따른다. 특히 기계실 없는 건축물이 대다수인 현실을 고려해 볼 때 제어반의 크기와 무게를 경박단소화하면서 비상구출장치와 전원회생장치를 공용화하여 제조 원가를 낮출 수 있는 방안이 필요하다.As described above, in a general elevator drive system, both an emergency rescue device (ARD) and a power regenerative unit (PRU) must be provided for use in case of a power outage, so cost burden is involved and all of them must be accommodated in the control panel. There are restrictions on downsizing the size and weight of the control panel. In particular, considering the reality of the majority of buildings without machine rooms, it is necessary to reduce the manufacturing cost by reducing the size and weight of the control panel while making the emergency rescue device and the power regenerative device common.

대한민국 등록특허공보 제10-1279600호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1279600 대한민국 등록특허공보 제10-1329366호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1329366

이에 본 발명은 상술한 필요성에 따라 창안된 발명으로서, 본 발명의 주요 목적은 고가의 전력회생장치를 구비하지 않고서도 엘리베이터 운전시 발생되는 회생전력을 공급전원으로 회귀시킬 수 있는 전력 회생 기능이 부가된 엘리베이터의 비상구출장치(ARD) 및 그를 포함하는 엘리베이터 구동 시스템을 제공함에 있으며,Accordingly, the present invention is an invention created according to the above-mentioned necessity, and the main object of the present invention is to add a power regenerative function that can return the regenerative power generated during elevator operation to the supply power without having an expensive power regenerative device. To provide an emergency rescue device (ARD) of an elevator that has been used and an elevator drive system including the same,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 엘리베이터에서 사용되는 전력회생장치와 비상구출장치를 단일화하여 제어반 및 주변 장치를 소형화할 수 있는 전력 회생 기능이 부가된 엘리베이터의 비상구출장치와 그를 포함하는 엘리베이터 구동 시스템을 제공함에 있다.Further, another object of the present invention is to unify the power regenerative device and the emergency rescue device used in the elevator to make the control panel and peripheral devices smaller in size. is to provide.

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 엘리베이터의 비상구출장치를 서로 다른 동작모드로 운영하되, 정상동작모드에서 회생전력을 전원공급측으로 회귀시킬 수 있는 엘리베이터 구동 시스템을 제공함에 있다.Further, another object of the present invention is to provide an elevator driving system capable of operating the emergency rescue device of the elevator in different operation modes, and returning regenerative power to the power supply side in the normal operation mode.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터 구동 시스템은,Elevator drive system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object,

상용전원에 차단기와 리액터가 직렬 접속되고, 상기 리액터를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하는 컨버터와 상기 컨버터의 직류전원을 평활하는 콘덴서 및 그 콘덴서를 통해 평활된 직류전원을 교류 전원으로 변환하여 엘리베이터 모터로 공급하는 인버터를 구비하는 엘리베이터 인버터와;A breaker and a reactor are connected in series to commercial power, and a converter that converts AC power applied through the reactor into DC, a capacitor smoothing the DC power of the converter, and the DC power smoothed through the capacitor are converted into AC power. an elevator inverter having an inverter supplying it to the elevator motor;

정전과 같은 비상운전모드에서는 배터리 충전 전원을 승압후 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터에 공급하고, 정상운전모드에서는 엘리베이터 운전시 상기 엘리베이터 모터에 의해 발생하는 회생전력을 상기 엘리베이터 인버터로부터 전달받아 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터로 공급하되 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화시켜 공급하는 비상구출장치와;In an emergency operation mode such as a power outage, the battery charging power is boosted and converted into a three-phase AC voltage and supplied to the elevator inverter. In the normal operation mode, regenerative power generated by the elevator motor during elevator operation is transmitted from the elevator inverter. an emergency rescue device that converts 3-phase AC voltage and supplies it to the elevator inverter in synchronization with the frequency and phase of commercial power;

운전모드에 따라 상기 배터리 충전 전원 혹은 상기 회생전력을 선별 공급 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하며,and a control unit for selectively supplying and controlling the battery charging power or the regenerative power according to the operation mode; and

상술한 구성의 엘리베이터 구동 시스템에 있어서, 전력 회생 기능이 부가된 상기 비상구출장치는,In the elevator driving system of the above configuration, the emergency rescue device to which the power regenerative function is added,

충전전압에 의해 충전되는 배터리와;a battery charged by the charging voltage;

상기 배터리 전압을 승압하는 ARD측 컨버터와;an ARD-side converter boosting the battery voltage;

비상운전모드에서 상기 ARD측 컨버터의 출력 전압을 단상 교류전압으로 변환하고, 정상운전모드에서 상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단으로부터 출력되는 회생전력을 단상 교류전압으로 변환하는 ARD측 인버터와;an ARD-side inverter that converts the output voltage of the ARD-side converter into a single-phase AC voltage in the emergency operation mode and converts the regenerative power output from the DC link terminal of the elevator inverter into a single-phase AC voltage in the normal operation mode;

상기 단상 교류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 상기 차단기와 상기 리액터 사이의 전원공급라인으로 출력하는 출력필터회로와;an output filter circuit for converting the single-phase AC voltage into a three-phase AC voltage and outputting it to a power supply line between the circuit breaker and the reactor;

상기 출력필터회로를 구성하는 트랜스포머의 전원 출력단 사이에 연결되는 복수의 전력 스위칭소자들을 제어하기 위한 게이트신호를 발생시키되, 상기 출력필터회로의 출력전압이 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화되도록 상기 게이트신호를 발생시키는 게이팅 회로와; A gate signal for controlling a plurality of power switching elements connected between the power output terminals of the transformer constituting the output filter circuit is generated, and the gate signal so that the output voltage of the output filter circuit is synchronized with the frequency and phase of commercial power a gating circuit for generating

상기 배터리와 상기 ARD측 컨버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 비상운전모드에서 스위칭 온되는 제1스위칭부와,a first switching unit connected to a power supply line between the battery and the ARD-side converter to be switched on in an emergency operation mode;

상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단과 상기 ARD측 인버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 정상운전모드에서 스위칭 온되는 제2스위칭부;를 포함함을 특징으로 한다.and a second switching unit connected to the power supply line between the DC link terminal of the elevator inverter and the ARD-side inverter and switched on in the normal operation mode.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터의 비상구출장치는 상용전원을 처리하여 엘리베이터 모터로 공급하는 엘리베이터 인버터와 연결되는 비상구출장치로서,On the other hand, the emergency rescue device of an elevator according to an embodiment of the present invention is an emergency rescue device connected to an elevator inverter that processes commercial power and supplies it to the elevator motor,

충전전압에 의해 충전되는 배터리와;a battery charged by the charging voltage;

상기 배터리 전압을 승압하는 ARD측 컨버터와;an ARD-side converter boosting the battery voltage;

비상운전모드에서 상기 ARD측 컨버터의 출력 전압을 단상 교류전압으로 변환하고, 정상운전모드에서 상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단으로부터 출력되는 회생전력을 단상 교류전압으로 변환하는 ARD측 인버터와;an ARD-side inverter that converts the output voltage of the ARD-side converter into a single-phase AC voltage in the emergency operation mode and converts the regenerative power output from the DC link terminal of the elevator inverter into a single-phase AC voltage in the normal operation mode;

상기 단상 교류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터 전단의 전원공급라인으로 출력하는 출력필터회로와;an output filter circuit for converting the single-phase AC voltage into a three-phase AC voltage and outputting it to a power supply line in front of the elevator inverter;

상기 출력필터회로를 구성하는 트랜스포머의 전원 출력단 사이에 연결되는 복수의 전력 스위칭소자들을 제어하기 위한 게이트신호를 발생시키되, 상기 출력필터회로의 출력전압이 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화되도록 상기 게이트신호를 발생시키는 게이팅 회로와; A gate signal for controlling a plurality of power switching elements connected between the power output terminals of the transformer constituting the output filter circuit is generated, and the gate signal so that the output voltage of the output filter circuit is synchronized with the frequency and phase of commercial power a gating circuit for generating

상기 배터리와 상기 ARD측 컨버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 비상운전모드에서 스위칭 온되는 제1스위칭부와,a first switching unit connected to a power supply line between the battery and the ARD-side converter to be switched on in an emergency operation mode;

상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단과 상기 ARD측 인버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 정상운전모드에서 스위칭 온되는 제2스위칭부;를 포함함을 특징으로 한다.and a second switching unit connected to the power supply line between the DC link terminal of the elevator inverter and the ARD-side inverter and switched on in the normal operation mode.

상술한 기술적 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터 구동 시스템은 전력회생장치를 구비하지 않고서도, 운전시 발생되는 잉여전력(회생전력)을 회생저항으로 소비하지 않고 그 전력을 정전시 사용되는 비상구출장치를 통해 전원공급측으로 되돌려 주기 때문에, 비상구출장치가 전력회생장치의 역할도 수행할 수 있어 결과적으로 두 가지의 기능을 구현할 수 있는 시스템의 구축비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the above-described technical problem solving means, the elevator driving system according to an embodiment of the present invention does not have a power regenerative device, and does not consume surplus power (regenerative power) generated during operation as a regenerative resistor and the power is turned off Since it is returned to the power supply side through the emergency rescue device used in case of emergency, the emergency rescue device can also perform the role of a power regenerative device. have.

또한 본 발명은 정전시 사용되는 비상구출장치만으로도 엘리베이터의 운전시 발생되는 회생전력을 전원공급측으로 되돌려 줄 수 있기 때문에 에너지 절감 효과를 얻을 수 있고, 회생저항과 전력회생장치를 배제할 수 있어 종전 대비 승강기 제어반을 소형화할 수 있는 이점이 있고, 더 나아가 협소한 승강로 내에 승강기 제어반을 용이하게 설치할 수 있는 편의를 제공한다.In addition, the present invention can obtain an energy saving effect because only the emergency rescue device used in case of a power outage can return the regenerative power generated during operation of the elevator to the power supply side, and the regenerative resistor and the power regenerative device can be excluded. There is an advantage that the elevator control panel can be miniaturized, and furthermore, it provides the convenience of easily installing the elevator control panel in a narrow hoistway.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터 구동 시스템의 구성 예시도.
도 2는 도 1 중 정전시의 비상구출장치(ARD)의 구성 예시도.
도 3은 도 2 중 ARD측 인버터와 출력필터회로의 회로 구성 예시도.1 is an exemplary configuration diagram of an elevator drive system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary configuration diagram of an emergency rescue device (ARD) in case of a power failure in FIG. 1 .
3 is an exemplary circuit configuration diagram of an ARD-side inverter and an output filter circuit in FIG. 2;

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the present invention, if it is determined that a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

더 나아가 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것으로 가정한다. 또한 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다는 것을 의미하는 것으로 해석한다.Furthermore, throughout the specification, when a part is 'connected' with another part, this includes not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element interposed therebetween. assume that Also, 'including' a certain component is interpreted as meaning that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터 구동 시스템의 구성도를 예시한 것이다.First, Figure 1 illustrates the configuration of an elevator drive system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 엘리베이터 구동 시스템은 상용전원(100)에 차단기(200)와 리액터(300)가 직렬 접속되어 있으며, 상기 리액터(300)를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하는 컨버터와 상기 컨버터의 직류전원을 평활하는 콘덴서 및 그 콘덴서를 통해 평활된 직류전원을 교류 전원으로 변환하여 엘리베이터 모터(IM)로 공급하는 인버터를 내부에 구비하는 엘리베이터 인버터(400)를 포함한다. 이러한 구성의 엘리베이터 인버터(400)는 이미 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.In the elevator driving system shown in FIG. 1 , a circuit breaker 200 and a reactor 300 are connected in series to a commercial power source 100 , and a converter that converts AC power applied through the reactor 300 into DC and the converter It includes a capacitor for smoothing the DC power of the elevator inverter 400 having an inverter therein that converts the DC power smoothed through the capacitor into AC power and supplies it to the elevator motor (IM). Since the elevator inverter 400 of this configuration is already widely known, a detailed description thereof will be omitted.

참고적으로 엘리베이터 모터(IM)는 엘리베이터 인버터(400)에 의해 공급되는 교류 전원에 의해 구동하는 권상형 모터로서 엘리베이터의 하강운전시 발전기로 작동하며, 발전기로 작동하는 경우에 발생하는 회생전력은 교류 입력을 직류전압으로 변환하는 정류장치로 다이오드 컨버터를 사용할 경우 DC 링크단을 통해 회생 저항부를 통해 열로 소비되는 것이 일반적이다.For reference, the elevator motor (IM) is a hoisting motor driven by AC power supplied by the elevator inverter 400 and operates as a generator during the descending operation of the elevator, and the regenerative power generated when operating as a generator is AC input When a diode converter is used as a rectifier that converts the voltage to DC voltage, it is generally consumed as heat through the regenerative resistor through the DC link terminal.

그러나 본 발명의 실시예에서는 회생 저항부를 사용하지 않고 엘리베이터 인버터(400)의 DC 링크단을 후술할 비상구출장치(ARD, 500)에 연결하여 새로운 에너지원으로 회생될 수 있도록 처리한다.However, in the embodiment of the present invention, the DC link end of the elevator inverter 400 is connected to the emergency rescue device (ARD, 500) to be described later without using the regenerative resistor, so that it can be regenerated as a new energy source.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터 구동 시스템은 정전과 같은 비상운전모드에서는 배터리 충전 전원을 승압후 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터(400)에 공급하고, 정상운전모드에서는 엘리베이터 운전시 상기 엘리베이터 모터(IM)에 의해 발생하는 회생전력을 상기 엘리베이터 인버터(400)로부터 전달받아 3상 교류전압으로 변환하여 엘리베이터 인버터(400)로 공급하되 상용전원(100)의 주파수 및 위상에 동기화시켜 공급하는 비상구출장치(ARD,500)를 포함한다.To this end, the elevator driving system according to an embodiment of the present invention converts battery charging power to a three-phase AC voltage after boosting in an emergency operation mode such as a power outage and supplies it to the elevator inverter 400, and in the normal operation mode, when the elevator is operating The regenerative power generated by the elevator motor (IM) is received from the elevator inverter 400, converted into a three-phase AC voltage, and supplied to the elevator inverter 400, but synchronized with the frequency and phase of the commercial power supply 100. including an emergency rescue device (ARD, 500).

또한 본 발명의 실시예에 따른 엘리베이터 구동 시스템은 운전모드에 따라 상기 배터리 충전 전원 혹은 상기 회생전력을 엘리베이터의 공급전원으로 선별 공급 제어하는 제어부(600)를 더 포함한다. 이러한 제어부(600)는 엘리베이터의 구동을 전반적으로 제어하는 승강기 제어반에 구비되는 메인 컨트롤러로 구현되는 것이 바람직하다.In addition, the elevator driving system according to an embodiment of the present invention further includes a control unit 600 for selectively supplying and controlling the battery charging power or the regenerative power as the supply power of the elevator according to the operation mode. This control unit 600 is preferably implemented as a main controller provided in the elevator control panel that controls the overall operation of the elevator.

참고적으로 비상구출장치(ARD,500)에서 3상 교류전압으로 변환된 회생전력은 R,S,T 단자를 통해 전원 공급측의 차단기(200)와 리액터(300) 사이의 전원공급라인으로 공급된다. 하기에서는 설명의 편의상 엘리베이터 인버터(400)를 포함하는 각각의 구성을 제어하는 승강기 제어반의 부연 설명은 생략하기로 한다.For reference, the regenerative power converted into 3-phase AC voltage in the emergency rescue device (ARD, 500) is supplied to the power supply line between the circuit breaker 200 and the reactor 300 on the power supply side through the R, S, T terminals. . Hereinafter, for convenience of description, an amplified description of the elevator control panel for controlling each configuration including the elevator inverter 400 will be omitted.

도 1에서 미설명된 참조부호 SW2는 제어부(600)에 의해 스위칭 온/오프 제어되는 스위칭부(예를 들면 컨텍터, 하기에서 제2스위칭부로 표기됨)를 나타낸 것으로, 정상운전모드에서는 회생전력을 이용하기 위해 스위칭 온 상태를 유지하며, 비상운전모드에서는 배터리 충전 전압이 이용되도록 스위칭 오프된다. 여기서 비상운전모드는 정전상태에서의 운전모드를 지칭하는 것으로 가정하며, 정상운전모드는 비정전 상태에서의 운전모드를 지칭하는 것으로 가정한다. 참조부호 R은 스위칭부 절환의 순시적 시점에 발생할 수 있는 과전압에 의한 전력소자의 파손을 예방하기 위한 저항을 도시한 것이다.Reference numeral SW2 not described in FIG. 1 denotes a switching unit (eg, a contactor, denoted as a second switching unit below) that is switched on/off controlled by the control unit 600 , and in the normal operation mode, regenerative power It maintains the switched-on state to use the battery, and is switched off so that the battery charging voltage is used in the emergency operation mode. Here, it is assumed that the emergency operation mode refers to an operation mode in a power failure state, and the normal operation mode refers to an operation mode in a non-power failure state. Reference numeral R denotes a resistance for preventing damage to the power device due to overvoltage that may occur at the instantaneous time of switching the switching unit.

이하 서로 다른 운전모드에서 배터리 충전 전압에 의한 3상 교류전압과 회생전력에 의한 3상 교류전압을 선택적으로 출력하는 비상구출장치(ARD,500)의 구성을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the emergency rescue device (ARD, 500) that selectively outputs a three-phase AC voltage by a battery charging voltage and a three-phase AC voltage by regenerative power in different operation modes will be described in more detail.

도 2는 도 1 중 정전시의 비상구출장치(ARD,500)의 구성을 예시한 것이며, 도 3은 도 2 중 ARD측 인버터(515)와 출력필터회로(520)의 회로 구성도를 각각 예시한 것이다.FIG. 2 exemplifies the configuration of the emergency rescue device ARD 500 in FIG. 1 , and FIG. 3 exemplifies the circuit configuration diagram of the ARD-side inverter 515 and the output filter circuit 520 in FIG. 2 , respectively. did it

도 2를 우선 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비상구출장치(ARD,500)는,Referring first to Figure 2, the emergency rescue device (ARD, 500) according to the embodiment of the present invention,

청구항 1에 있어서, 전력 회생 기능이 부가된 상기 비상구출장치는,The method according to claim 1, The emergency rescue device to which the power regeneration function is added,

충전전압에 의해 충전되는 배터리(505)와,A battery 505 charged by the charging voltage, and

48V 배터리 전압을 700V 급으로 승압하는 ARD측 컨버터(510)와,an ARD-side converter 510 that boosts the 48V battery voltage to 700V class;

비상운전모드에서 상기 ARD측 컨버터(510)의 출력 전압을 220V의 단상 교류전압으로 변환하고, 정상운전모드에서는 엘리베이터 인버터(400)의 DC 링크단으로부터 출력되는 회생전력을 단상 교류전압으로 변환하는 ARD측 인버터(515)와,ARD that converts the output voltage of the ARD-side converter 510 to a single-phase AC voltage of 220V in the emergency operation mode, and converts the regenerative power output from the DC link terminal of the elevator inverter 400 into a single-phase AC voltage in the normal operation mode side inverter (515) and;

상기 단상 교류전압을 380V의 3상 교류전압(60Hz)으로 변환하여 도 1에 도시한 차단기(200)와 리액터(300) 사이의 전원공급라인으로 출력(R,S,T)하는 출력필터회로(520)와,An output filter circuit that converts the single-phase AC voltage to a three-phase AC voltage (60Hz) of 380V and outputs (R,S,T) to the power supply line between the circuit breaker 200 and the reactor 300 shown in FIG. 1 ( 520) and

도 3에 도시한 바와 같이 상기 출력필터회로(520)를 구성하는 트랜스포머(T1)의 전원 출력단 사이에 연결되는 복수의 전력 스위칭소자들(Q3-Q10)을 제어하기 위한 게이트신호(g1-g6)를 발생시키되, 상기 출력필터회로(520)의 출력전압이 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화되도록 상기 게이트신호를 발생시키는 게이팅 회로(525)와,As shown in FIG. 3 , gate signals g1-g6 for controlling the plurality of power switching elements Q3-Q10 connected between the power output terminals of the transformer T1 constituting the output filter circuit 520 . a gating circuit 525 for generating the gate signal so that the output voltage of the output filter circuit 520 is synchronized with the frequency and phase of commercial power;

상기 배터리(505)와 상기 ARD측 컨버터(510) 사이의 전원공급라인에 연결되어 비상운전모드에서 스위칭 온되는 제1스위칭부(SW1)와,a first switching unit SW1 connected to a power supply line between the battery 505 and the ARD-side converter 510 and switched on in an emergency operation mode;

상기 엘리베이터 인버터(400)의 DC 링크단과 상기 ARD측 인버터(515) 사이의 전원공급라인에 연결되어 정상운전모드에서 스위칭 온되는 제2스위칭부(SW2)를 포함한다.and a second switching unit SW2 connected to a power supply line between the DC link terminal of the elevator inverter 400 and the ARD-side inverter 515 and switched on in a normal operation mode.

상술한 회로 구성을 포함하는 비상구출장치(500)의 동작을 부연 설명하면, 우선 정전 검출시 제어부(600)는 비상운전모드로 전환하여 제1스위칭부(SW1)를 스위칭 온 제어함에 따라 배터리(505) 충전 전압(48V)은 DC-DC 컨버터(510)를 통해 700V급 전압으로 승압된다.The operation of the emergency rescue device 500 including the above-described circuit configuration will be described in detail. First, when a power failure is detected, the control unit 600 switches to the emergency operation mode and switches on the first switching unit SW1 to control the battery ( 505) The charging voltage (48V) is boosted to a 700V class voltage through the DC-DC converter 510 .

승압된 배터리 충전 전압은 후단에 위치하는 DC-AC 인버터(515)를 통해 단상 교류전압으로 변환되고 출력필터회로(520)를 통해 3상의 380V 교류전압으로 변환되어 출력된다. 이러한 3상 교류전압은 승강기 제어반(예를 들면 제어부(600))으로도 공급됨에 따라, 승강기 제어반에서는 안전회로 계통에 이상이 있는지를 체크한 후 승객을 구출하기 위한 운전지령을 전달한다. 이러한 운전지령에 따라 엘리베이터는 인근 층으로 이동하고, 인근 층 도달시 도어를 개방해 승객이 탈출할 수 있도록 유도한 뒤 비상운행을 정지시킨다.The boosted battery charging voltage is converted into a single-phase AC voltage through the DC-AC inverter 515 located at the rear stage, and is converted into a three-phase 380V AC voltage through the output filter circuit 520 and output. As this three-phase AC voltage is also supplied to the elevator control panel (eg, the control unit 600 ), the elevator control panel checks whether there is an abnormality in the safety circuit system and then transmits an operation command to rescue the passenger. In accordance with these operating instructions, the elevator moves to the adjacent floor, opens the door upon reaching the adjacent floor, guides passengers to escape, and then stops emergency operation.

위와 같은 비상운전모드가 아닌 정상운전모드에서는 승강기 제어반, 예를 들면 제어부(600)는 배터리 충전 전압과 회생전력의 충돌을 막기 위해 제1스위칭부(SW1)를 개방상태로 유지하는 대신 제2스위칭부(SW2)는 스위칭 온 상태로 유지시킨다.In a normal operation mode other than the emergency operation mode as described above, the elevator control panel, for example, the control unit 600, keeps the first switching unit SW1 in an open state in order to prevent a collision between the battery charging voltage and the regenerative power. The unit SW2 maintains the switched-on state.

이러한 상태에서 엘리베이터가 하강 운전을 하게 되면 엘리베이터 모터(IM)에 의해 회생전력이 발생되고 그 회생전력은 엘리베이터 인버터(400) 내에서 직류 전압으로 변환되어 DC 링크단과 제2스위칭부(SW2)를 통해 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 DC-AC 인버터(515)로 전달된다.When the elevator descends in this state, regenerative power is generated by the elevator motor (IM), and the regenerative power is converted into DC voltage in the elevator inverter 400 through the DC link terminal and the second switching unit SW2. It is transmitted to the DC-AC inverter 515 as shown in FIGS. 2 and 3 .

이에 회생전력은 DC-AC 인버터(515)를 통해 단상 교류전원으로 변환되며 이는 출력필터 회로(520)를 통해 3상 교류전원으로 생성되어 출력된다. 다만, 출력필터 회로(520)에는 도 3에 도시한 바와 같이 출력필터 회로(520)를 구성하는 트랜스포머(T1)의 전원 출력단 사이에 연결되는 복수의 전력 스위칭소자들(Q3-Q10)을 제어하기 위한 게이트신호(g1-g6)를 발생시키는 게이팅 회로(525)가 연결됨으로써, 게이팅 회로(525)는 상용전원의 주파수 및 위상을 검출해 상기 출력필터 회로(520)의 출력전압이 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화될 수 있도록 게이트신호(g1-g6)를 발생시켜 출력필터 회로(520)를 통해 출력되는 3상 교류전원의 주파수와 위상을 상용전원의 주파수와 위상에 동기화시킨다.Accordingly, the regenerative power is converted into single-phase AC power through the DC-AC inverter 515 , which is generated and output as three-phase AC power through the output filter circuit 520 . However, in the output filter circuit 520 , as shown in FIG. 3 , a plurality of power switching elements Q3-Q10 connected between the power output terminals of the transformer T1 constituting the output filter circuit 520 are controlled. By connecting the gating circuit 525 that generates the gate signals g1-g6 for and the phase and frequency of the three-phase AC power output through the output filter circuit 520 by generating the gate signals g1-g6 so as to be synchronized with the phase, with the frequency and phase of the commercial power.

이러한 게이팅 회로(525)는 상용전원의 주파수와 위상을 검출하기 위한 주파수/위상 검출부, 상용전원의 제로-크로스 타이밍을 검출하기 위한 비교기, 검출된 주파수/위상값, 제로-크로스 포인트 값에 기초하여 상기 복수의 전력 스위칭소자들(Q3-Q10)을 선택적으로 스위칭 제어하기 위한 PWM 신호를 출력하는 MCU 및 상기 PWM 신호에 따라 활성화되는 게이트신호(g1-g6)를 생성하는 게이트신호 발생부를 포함한다.The gating circuit 525 includes a frequency/phase detector for detecting the frequency and phase of the commercial power, a comparator for detecting the zero-cross timing of the commercial power, the detected frequency/phase value, and the zero-cross point value based on and an MCU outputting a PWM signal for selectively switching the plurality of power switching elements Q3-Q10 and a gate signal generator generating gate signals g1-g6 activated according to the PWM signal.

한편 상술한 게이팅 회로(525)에 의해 상용전원의 주파수와 위상에 동기화된 출력전압, 즉 3상 교류전원은 도 1에 도시한 전원공급측에 위치하는 차단기(200)와 리액터(300) 사이의 전원공급라인으로 되돌림 된다. 이에 정상운전모드에서 엘리베이터 모터(IM)에 의해 발생되는 회생전력은 열에너지로 소비되지 않고 공급전원으로 회생될 수 있기 때문에 에너지 절감효과를 기대할 수 있다.On the other hand, the output voltage synchronized to the frequency and phase of the commercial power by the gating circuit 525, that is, the three-phase AC power is the power between the circuit breaker 200 and the reactor 300 located on the power supply side shown in FIG. returned to the supply line. Accordingly, energy saving effect can be expected because the regenerative power generated by the elevator motor (IM) in the normal operation mode is not consumed as thermal energy but can be regenerated by the supply power.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 비상구출장치만으로도 엘리베이터 운전시 발생되는 회생전력을 공급전원으로 회귀시킬 수 있기 때문에, 고가의 전력회생장치, 제동저항 유니트가 필요 없어 엘리베이터 구동 시스템의 구축 비용을 낮출 수 있고, 더 나아가 엘리베이터에서 사용되는 전력회생장치와 비상구출장치를 단일화할 수 있어 제어반 및 주변 장치를 소형화할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, since the regenerative power generated during elevator operation can be returned to the supply power only with the emergency rescue device, there is no need for an expensive power regenerative device and a braking resistor unit, so the construction cost of the elevator driving system can be lowered. Furthermore, it is possible to unify the power regenerative device and the emergency rescue device used in the elevator, so that the control panel and peripheral devices can be miniaturized.

이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (3)

삭제delete 상용전원에 차단기와 리액터가 직렬 접속되고, 상기 리액터를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하는 컨버터와 상기 컨버터의 직류전원을 평활하는 콘덴서 및 그 콘덴서를 통해 평활된 직류전원을 교류 전원으로 변환하여 엘리베이터 모터로 공급하는 인버터를 구비하는 엘리베이터 인버터와; 정전과 같은 비상운전모드에서는 배터리 충전 전원을 승압후 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터에 공급하고, 정상운전모드에서는 상기 엘리베이터 모터에 의해 발생되는 회생전력을 상기 엘리베이터 인버터로부터 전달받아 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터로 공급하되 상용전원의 주파수와 위상에 동기화시켜 공급하는 비상구출장치와; 운전모드에 따라 상기 배터리 충전 전원 혹은 상기 회생전력을 선별 공급 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 비상구출장치는,
충전전압에 의해 충전되는 배터리와;
배터리 전압을 승압하는 ARD측 컨버터와;
비상운전모드에서 상기 ARD측 컨버터의 출력 전압을 단상 교류전압으로 변환하고, 정상운전모드에서 상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단으로부터 출력되는 회생전력을 단상 교류전압으로 변환하는 ARD측 인버터와;
상기 단상 교류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 상기 차단기와 상기 리액터 사이의 전원공급라인으로 출력하는 출력필터회로와;
상기 출력필터회로를 구성하는 트랜스포머의 전원 출력단 사이에 연결되는 복수의 전력 스위칭소자들을 제어하기 위한 게이트신호를 발생시키되, 상기 출력필터회로의 출력전압이 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화되도록 상기 게이트신호를 발생시키는 게이팅 회로와;
상기 배터리와 상기 ARD측 컨버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 비상운전모드에서 스위칭 온되는 제1스위칭부와,
상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단과 상기 ARD측 인버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 정상운전모드에서 스위칭 온되는 제2스위칭부;를 포함함을 특징으로 하는 엘리베이터 구동 시스템.A breaker and a reactor are connected in series to commercial power, and a converter that converts AC power applied through the reactor into DC, a capacitor that smoothes the DC power of the converter, and the DC power smoothed through the capacitor is converted into AC power. an elevator inverter having an inverter supplying it to the elevator motor; In an emergency operation mode such as a power failure, the battery charging power is boosted and converted into a three-phase AC voltage and supplied to the elevator inverter. In the normal operation mode, regenerative power generated by the elevator motor is transmitted from the elevator inverter and three-phase AC voltage an emergency rescue device that converts voltage and supplies it to the elevator inverter in synchronization with the frequency and phase of commercial power; A control unit for selectively supplying and controlling the battery charging power or the regenerative power according to an operation mode; including, wherein the emergency rescue device comprises:
a battery charged by the charging voltage;
an ARD-side converter that boosts the battery voltage;
an ARD-side inverter that converts the output voltage of the ARD-side converter into a single-phase AC voltage in the emergency operation mode and converts the regenerative power output from the DC link terminal of the elevator inverter into a single-phase AC voltage in the normal operation mode;
an output filter circuit for converting the single-phase AC voltage into a three-phase AC voltage and outputting it to a power supply line between the circuit breaker and the reactor;
A gate signal for controlling a plurality of power switching elements connected between the power output terminals of the transformer constituting the output filter circuit is generated, and the gate signal so that the output voltage of the output filter circuit is synchronized with the frequency and phase of commercial power a gating circuit for generating
a first switching unit connected to a power supply line between the battery and the ARD-side converter to be switched on in an emergency operation mode;
Elevator drive system comprising a; a second switching unit connected to the power supply line between the DC link terminal of the elevator inverter and the ARD-side inverter is switched on in the normal operation mode. 상용전원을 처리하여 엘리베이터 모터로 공급하는 엘리베이터 인버터와 연결되는 비상구출장치에 있어서,
충전전압에 의해 충전되는 배터리와;
상기 배터리 전압을 승압하는 ARD측 컨버터와;
비상운전모드에서 상기 ARD측 컨버터의 출력 전압을 단상 교류전압으로 변환하고, 정상운전모드에서 상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단으로부터 출력되는 회생전력을 단상 교류전압으로 변환하는 ARD측 인버터와;
상기 단상 교류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 상기 엘리베이터 인버터 전단의 전원공급라인으로 출력하는 출력필터회로와;
상기 출력필터회로를 구성하는 트랜스포머의 전원 출력단 사이에 연결되는 복수의 전력 스위칭소자들을 제어하기 위한 게이트신호를 발생시키되, 상기 출력필터회로의 출력전압이 상용전원의 주파수 및 위상에 동기화되도록 상기 게이트신호를 발생시키는 게이팅 회로와;
상기 배터리와 상기 ARD측 컨버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 비상운전모드에서 스위칭 온되는 제1스위칭부와,
상기 엘리베이터 인버터의 DC 링크단과 상기 ARD측 인버터 사이의 전원공급라인에 연결되어 정상운전모드에서 스위칭 온되는 제2스위칭부;를 포함함을 특징으로 하는 엘리베이터의 비상구출장치.In the emergency rescue device connected to the elevator inverter that processes commercial power and supplies it to the elevator motor,
a battery charged by the charging voltage;
an ARD-side converter boosting the battery voltage;
an ARD-side inverter that converts the output voltage of the ARD-side converter into a single-phase AC voltage in the emergency operation mode and converts the regenerative power output from the DC link terminal of the elevator inverter into a single-phase AC voltage in the normal operation mode;
an output filter circuit for converting the single-phase AC voltage into a three-phase AC voltage and outputting it to a power supply line in front of the elevator inverter;
A gate signal for controlling a plurality of power switching elements connected between the power output terminals of the transformer constituting the output filter circuit is generated, and the gate signal so that the output voltage of the output filter circuit is synchronized with the frequency and phase of commercial power a gating circuit for generating
a first switching unit connected to a power supply line between the battery and the ARD-side converter to be switched on in an emergency operation mode;
and a second switching unit connected to a power supply line between the DC link end of the elevator inverter and the ARD-side inverter and switched on in a normal operation mode.
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