JP2014009041A - エレベーター制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置が大型化せずコストも高くならないエレベーター制御装置を提供する。
【解決手段】各々が、電源回生制御を行う回生コンバータ４ａ、４ｂ、回生コンバータ４ａ、４ｂの出力側に接続され、かご１７ａ、１７ｂの巻上機を駆動するインバータ７ａ、７ｂ、かご１７ａ、１７ｂが停電時救出運転を行うために必要な電力を供給する蓄電池９ａ、９ｂ、及びかご１７ａ、１７ｂの位置情報・負荷情報を入手する手段１９ａ、１９ｂ、を有する複数のエレベーター制御装置Ｃ、Ｄと、上記停電時救出運転の回生モード時に上記巻上機の電動機８ａ、８ｂで発生する回生電力を消費する回生抵抗１２と、何れかの蓄電池９ａ、９ｂから電力を供給され、回生抵抗１２の導通、遮断を行う回生制御手段１３と、一端が回生抵抗１２に接続され、他端が回生制御手段１３で選択された回生コンバータ４ａ、４ｂの出力側に接続される切替手段２４と、を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、エレベーター制御装置に係り、特に停電時救出運転を行なうエレベーター制御装置に関するものである。

従来、停電時救出運転機能を備えたエレベーター制御装置は、図５に示すものが知られている。
図５に示すエレベーター制御装置１００は、主制御装置Ａと停電時救出運転制御を行なう停電時救出運転装置Ｂから構成され、主制御装置Ａ側で停電時救出運転を行なうように構成されたエレベーター制御装置である。この従来のエレベーター制御装置１００では、主制御装置Ａ側が三相交流電源１と、ノーフューズ遮断器２と、通常運転時にエレベーターに起動条件が確立した時に投入される主回路交流接触器３と、通常運転時に昇圧制御及び電源回生制御を行なう電源側コンバータ装置４と、この電源側コンバータ装置４の出力電圧を平滑するために直流主回路に設けられた直流平滑コンデンサ５と、直流主回路の電圧を検出する直流電圧検出器６と、直流主回路の直流電力を所望の交流電力に再変換して出力するインバータ装置７を備えており、インバータ装置７の出力によって誘導電動機８を駆動するように構成されている。

また停電時救出運転装置Ｂ側は、停電時に主制御装置Ａに電力を供給する蓄電池９と、この蓄電池９へ過電圧が印加されることを防止する整流器１０と、停電時救出運転が開始される時に投入され、蓄電池９の電力を主制御装置Ａ側へ供給する直流主回路接触器１１によって駆動される主接点と、停電時救出運転時に回生エネルギを消費する回生抵抗１２と、この回生抵抗１２で回生エネルギを消費させる回生制御を行なう半導体スイッチ１３によって構成されている。ここで、停電時救出運転は蓄電池９の放電を極力押さえることを目的として、回生モードで運転するのが一般的である。

なお、図５において、符号１４は誘導電動機８によって回転される綱車、符号１５は綱車１４に巻回された巻上げロープ、符号１６は巻上げロープ１５の一端に取付けられた釣合錘、符号１７は巻上げロープ１５の他端に取付けられたかご、符号１８はかご１７に設けられた負荷検出装置を示している。

以上のように構成された従来のエレベーター制御装置１００は、通常の運転モードでは、エレベーター起動条件が成立すると主回路交流接触器３が投入され、コンバータ装置４によって直流電圧検出器６の出力電圧を監視しながら昇圧、一定電圧制御を行ない、力行運転時には三相交流電源１側よりインバータ装置７を介して誘導電動機８へ電力を供給し、回生運転時には誘導電動機８側よりコンバータ装置４を介して三相交流電源１側へ電力を返還するようにしている。

そして停電時救出運転時には救出運転指令がオンされ、図示しない制御回路を通して直流主回路接触器１１が励磁されてその主接点が投入される。

そこで、かご１７が救出可能領域のドアゾーン内に存在する場合、力行モード時であってもそのまま着床レベルまで救出運転を行なう。しかしながら、停電時にかご１７がドアゾーン外に停止していれば、回生モードとなる運転方向で救出運転することになる。

そしてこの回生モードによる救出運転の場合、回生エネルギが平滑コンデンサ５に充電されて直流電圧が上昇するが、この時、直流電圧検出器６の出力が、予め蓄電池９の電圧より高い電圧に設定された基準電圧信号より高くなれば半導体スイッチ１３がオンし、回生抵抗１２によって回生エネルギが消費されるようになる。

上記のように、停電時救出運転は、蓄電池９の放電を極力押さえることを目的として、回生モードで運転するのが一般的である。しかし、上記従来のエレベーター制御装置１００は、停電時救出運転装置Ｂ側に、回生エネルギを吸収する回生抵抗１２に回生電流を導くための半導体スイッチ１３を備えているが、回生エネルギが大きくなると半導体スイッチ１３も大型のものを使用しなければならず、また半導体スイッチ１３のドライブ回路を別途に設ける必要があり、装置の大型化が避けられず、コストも高くなる問題点がある。

そこで、この問題点を解決するエレベーター制御装置が特開平０６−３４５３５０号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平０６−３４５３５０号公報

上記特許文献１には、電源回生を行うコンバータ装置を有する主制御装置により停電時救出運転を行うエレベーター制御装置において、力行モードで停電時救出運転を行う時には、蓄電池から主制御装置に直流電力を供給して誘導電動機を駆動し、回生モードで停電時救出運転を行う時には、誘導電動機の回生電力をコンバータ装置の半導体スイッチング素子を介して回生抵抗に導き、消費させる技術が開示されている。

この特許文献１に開示された技術によれば、回生抵抗のオン・オフを行う半導体スイッチ素子をコンバータ装置の半導体スイッチ素子と共用でき、部品点数を減らすことができる。しかし、停電時救出運転の回生モード時に発生する回生電力を消費する回生抵抗の数は減らすことができず、また、高速のエレベーターの場合、回生抵抗は大きくなり、半導体スイッチ素子もそれにあわせて容量の大きい物を選択する必要がある。

また、停電時救出運転装置を各エレベーターに設ける必要があり、複数のエレベーターで構成する場合、大型になる停電時救出運転装置を複数設置する必要がある。

このように、高速走行が可能なエレベーターの場合、停電運転時の回生電力が大きくなるため、停電時救出運転装置に大きな抵抗装置、大容量の半導体スイッチ素子を設ける必要がある。

また、各制御装置に回生電力を処理するための抵抗装置を設けることは多くの費用並びに設置面積が必要であり、設備側へのデメリットが多く存在する。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、装置が大型化せずコストも高くならないエレベーター制御装置を提供することを目的とする。

この発明のエレベーター装置は、各々が、電源回生制御を行う回生コンバータ、上記回生コンバータの出力側に接続され、かごの巻上機を駆動するインバータ、かごが停電時救出運転を行うために必要な電力を供給する蓄電池、及びかごの位置情報・負荷情報を入手する手段、を有する複数のエレベーター制御装置と、上記停電時救出運転の回生モード時に上記巻上機の電動機で発生する回生電力を消費する回生抵抗と、上記何れかの蓄電池から電力を供給され、上記回生抵抗の導通、遮断を行う回生制御手段と、一端が上記回生抵抗に接続され、他端が上記回生制御手段で選択された上記回生コンバータの出力側に接続される切替手段と、を備え、上記回生制御手段は、上記エレベーター制御装置からの位置情報・負荷情報に基づいて、回生制御を行う上記回生コンバータを選択し、上記切替手段で切替えた後、上記回生抵抗の導通、遮断の制御を行う。

この発明のエレベーター装置によれば、エレベーターの各制御装置に回生処理装置を設けず、回生電力を消費する抵抗器を各制御装置と共用する付属制御装置を設けることで、停電時バックアップ用バッテリーにより回生方向への高速速度による運転が可能とし抵抗装置を設ける費用並びに設置面積の削減を図ることが可能となる。

この発明の実施の形態１によるエレベーター制御装置を説明するブロック構成図である。 この発明の実施の形態１によるエレベーター制御装置の動作を説明するフローチャートである。 この発明の実施の形態１によるエレベーター制御装置の動作を説明するフローチャートである。 この発明の実施の形態１によるエレベーター制御装置の運行状況を説明するタイムチャートである。 従来のエレベーター制御装置を説明するブロック構成図である。

以下、この発明によるエレベーター制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この発明はこれに限定されるものでなく、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベーター制御装置を説明するブロック構成図である。図１において、エレベーター制御装置２００は、Ａ号機主制御装置ＣとＢ号機主制御装置Ｄと、Ａ号機主制御装置ＣとＢ号機主制御装置Ｄのそれぞれに対する付属制御装置Ｅにより構成されている。ここで、Ａ号機主制御装置ＣとＢ号機主制御装置Ｄは、互いに同様に構成されている。従って、以下の説明では、Ａ号機主制御装置ＣとＢ号機主制御装置Ｄとの符号の添字をそれぞれａ、ｂとして区分し、Ａ号機主制御装置Ｃの構成について説明し、Ｂ号機主制御装置Ｄの構成説明は省略する。

三相交流電源１ａのＲ〜Ｔ相はそれぞれノーフューズ遮断器２ａと主回路交流接触器３ａの常開接点を介してコンバータ装置４ａの入力端に接続されている。コンバータ装置４ａはトランジスタとダイオードの並列接続された素子で構成されており、このコンバータ装置４ａの出力端間には、直流平滑コンデンサ５ａが接続されると共に、インバータ装置７ａの入力端に接続されている。なお、直流平滑コンデンサ５ａの出力端間には直流電圧検出器６ａが接続されている。

インバータ装置７ａもトランジスタにダイオードを並列に接続した素子により構成されており、このインバータ装置７ａの出力端はインダクタンス要素（図示せず）を介して誘導電動機８ａに接続されている。誘導電動機８ａには、綱車１４ａが連結されている。綱車１４ａには巻上ロープ１５ａが巻き掛けられており、巻上ロープ１５ａの一端にはかご１７ａが取り付けられている。巻上ロープ１５ａの他端には釣合錘１６ａが取り付けられている。

Ａ号機制御回路１９ａはマイクロコンピュータにより構成され、インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵをその基本構成要素としており、このＡ号機制御回路１９ａには、パルス発生器２０ａの出力と負荷検出装置１８ａの出力が入力されるようになっている。

図示されていないが、Ａ号機制御回路１９ａの出力により、コンバータ装置４ａの素子とインバータ装置７ａの素子の導通角制御が行われ、それによって、誘導電動機８ａのＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）制御を行なうようになっている。

なお、パルス発生器２０ａは、ガバナ２１ａに取り付けられた符号板（図示せず）を検出することにより、移動パルスを発生するようになっており、負荷検出装置１８ａはかご１７ａ内の荷重を検出するようになっている。また、かご１７ａには、ガバナロープが取り付けられており、このガバナロープはガバナ２１ａと張り車２２ａ間に張設され、かご１７ａの走行と共に移動するようになっている。さらに、コンバータ装置４ａの出力側の母線に蓄電池９ａが接続されており、この蓄電池９ａの正負両極は直流主回路接触器１１ａを介してインバータ７ａの入力端に接続されている。

付属制御装置Ｅは、停電時の回生電力を消費するための装置であり、Ａ号機主制御装置ＣあるいはＢ号機主制御装置Ｄのバッテリー電力を動力として動作するものであり、停電時に各号機の位置、移動距離、重量を算出する付属装置制御回路２３を備えている。救出運転を行う場合、高速運転号機側の母線に切替器２４により接続し、高速運転号機側の直流電圧検出器６ａ、６ｂの出力があらかじめ蓄電池９ａ、９ｂの電圧より高い電圧に設定された基準電圧信号より高くなれば回生制御手段である半導体スイッチ１３がオンし、回生抵抗１２によって回生エネルギを消費する。また、電源切換器２５は、各号機の蓄電池９ａ、９ｂが枯渇した場合に、電源を繋ぎ合わせる接点を持ち、万一蓄電池９ａ、９ｂの枯渇により停電時救出運転ができない場合に、他号機からバッテリー電力を供給できる機能を有している。

実施の形態１によるエレベーター制御装置１００は上記のように構成されており、次にその動作について説明する。なお、Ａ号機主制御装置ＣとＢ号機主制御装置Ｄは同様に動作するので、ここでは、Ａ号機主制御装置Ｃの動作について説明し、Ｂ号機主制御装置Ｄの動作については説明を省略する。

３相交流電源１ａが正常であれば、主回路交流接触器３ａは閉成しており、コンバータ装置４ａは３相交流電力を直流電力に変換する。このとき、周知のＰＷＭ（パルス幅変調）によって、入力電流波形はほぼ正弦波となるように制御される。このコンバータ装置４ａの出力電圧は直流平滑コンデンサ５ａにより平滑された後、インバータ装置７ａに加えられ、インバータ装置７ａで任意の周波数、任意の電圧の交流電力に変換される。このとき、インバータ装置７ａはコンバータ装置４ａと同様にＰＷＭ制御が行われる。

通常の運転モードでは、エレベーター起動条件が成立すると主回路交流接触器３ａが投入され、コンバータ装置４ａによって直流電圧検出器６ａの出力電圧を監視しながら昇圧、一定電圧制御を行ない、力行運転時には三相交流電源１ａ側よりインバータ装置７ａを介して誘導電動機８ａへ電力を供給し、回生運転時には誘導電動機８ａ側よりコンバータ装置４ａを介して三相交流電源１ａ側へ電力を返還するようにしている。このインバータ装置７ａの出力は、インダクタンス要素(図示せず)を通して誘導電動機８ａに加えられ、誘導電動機８ａはＶＶＶＦ制御される。

このとき、ブレーキ（図示せず）は開いており、誘導電動機８ａは綱車１４ａを回転させる。これにより、巻上ロープ１５ａが巻き上げられ、かご１７ａが移動する。かご１７ａの移動に応じて、ガバナロープが移動し、張り車２２ａを介してガバナ２１ａが回転され、ガバナ２１ａに取り付けられた符号板により、パルス発生器２０ａが移動パルスを発生する。この移動パルスはＡ号機制御回路１９ａに送られる。Ａ号機制御回路１９ａはこの移動パルスにより、かご１７ａの位置、及びその位置と呼びのある階との相対位置から適切な加速、減速指令をＣＰＵが演算する。ＣＰＵの演算結果に基づいて、Ａ号機制御回路１９ａはコンバータ装置４ａ及びインバータ装置７ａへ制御指令を発生し、コンバータ装置４ａあるいはインバータ装置７ａを構成する素子の導通角を制御する。

一方、かご１７ａ内の乗客による荷重は負荷検出装置１８ａにより検出され、かご１７ａ内の乗客の多少によって補正信号をＡ号機制御回路１９ａに与える。

このような作動状態において、停電が発生すると主回路交流接触器３ａの接点は開放し、代わりに、直流主回路接触器１１ａが閉成し、その結果、その接点を介して蓄電池９ａの電圧がインバータ装置７ａの直流側に印加される。

一方、三相交流電源１ａの正常時には、充電回路（図示せず）を介して蓄電池９ａに常時充電されている。この充電された蓄電池９ａの電圧が停電時に上述のようにインバータ装置７ａの直流側に加えられ、この蓄電池９ａの電力をインバータ装置７ａで三相交流電力に変換し、誘導電動機８ａを駆動して、かご１７ａを最寄りの階まで走行させ、乗客を救出することができる。

次に、図２及び図３のフローチャートを用いて実施の形態１によるエレベーター制御装置１００の動作を説明する。
まず、ステップＳ１（以下、「ステップ」を省略し、単に「Ｓ」と表示する。）停電を検出した時に、Ｓ２においてエレベーターＡ号機、Ｂ号機の重量と停止階までの距離を検出する。

次に、Ｓ３において付属装置制御回路２３でＡ号機の移動距離ＬＡ、Ｂ号機の移動距離ＬＢの値が初期に設定される距離（以下、設定距離という。）Ｌより大きいか算出する。両号機とも設定距離Ｌより大きい場合、Ｓ４においてカゴ１７ａの重量及び移動距離から総電力量ＰＡ、ＰＢを算出し、Ｓ５において電力量が大きい号機が高速運転を選択する。そして、Ｓ６ａ（Ｓ６ｂ）において切替器２４を高速運転する号機の母線側に接続し、Ｓ７ａ（Ｓ７ｂ）においてバッテリー電力により運転を開始する。一方の号機は回生電力の消費を小さくするため、バッテリー電力により低速運転を開始する。

その後、Ｓ８ａ（Ｓ８ｂ）〜Ｓ１３ａ（Ｓ１３ｂ）において高速運転走行側の回生電力の消費が終了した時に、付属装置制御回路２３は他号機の距離を再度算出し、設定距離Ｌを超える場合、切替器２４により母線を繋ぎかえ、高速運転走行を開始する。

Ｓ２において付属装置制御回路２３でＡ号機の移動距離ＬＡ、Ｂ号機の移動距離ＬＢの値が設定距離Ｌより大きいか算出し、Ｓ３において移動距離ＬＡまたはＬＢどちらか一方が設定距離Ｌを超える場合は、Ｓ１４〜Ｓ１９において設定距離Ｌを超える号機を高速運転させるため付属制御装置Ｅの接続を行う。ＬＡ、ＬＢが共に設定距離Ｌを下回る場合は、共に付属制御装置Ｅには接続せず低速運転を実施する。

図４は、実施の形態１によるエレベーター制御装置の運行状況を説明するタイムチャートで、上記動作モードの各号機の負荷電力波形を示すものである。図４において、時間ｔ０にてＡ号機が高速運転、Ｂ号機が低速運転を開始する。時間ｔ１にてＡ号機の運転が終了し、Ｂ号機が高速運転に切り替わり、救出階に停止し動作を終了することを示している。

以上のように、実施の形態１によるエレベーター制御装置によれば、エレベーターの各制御装置に回生処理装置を設けず、回生電力を消費する抵抗器を各制御装置と共用する付属制御装置を設けることで、停電時バックアップ用バッテリーにより回生方向への高速速度による運転が可能とし抵抗装置を設ける費用並びに設置面積の削減を図ることが可能となる。

１、１ａ、１ｂ 三相交流電源 ２、２ａ、２ｂ ノーフューズ遮断器
３、３ａ、３ｂ 主回路交流接触器 ４、４ａ、４ｂ 電源側コンバータ装置
５、５ａ、５ｂ 直流平滑コンデンサ ６、６ａ、６ｂ 直流電圧検出器
７、７ａ、７ｂ インバータ装置 ８、８ａ、８ｂ 誘導電動機
９、９ａ、９ｂ 蓄電池 １０、１０ａ、１０ｂ 整流器
１１、１１ａ、１１ｂ 直流主回路接触器 １２ 回生抵抗
１３ 半導体スイッチ １４、１４ａ、１４ｂ 綱車
１５、１５ａ、１５ｂ 巻上げロープ １６、１６ａ、１６ｂ 釣合錘
１７、１７ａ、１７ｂ かご １８、１８ａ、１８ｂ 負荷検出装置
１９ａ Ａ号機制御回路 １９ｂ Ｂ号機制御回路
２０、２０ａ、２０ｂ パルス発生器 ２１、２１ａ、２１ｂ ガバナ
２２、２２ａ、２２ｂ 張り車 ２３ 付属装置制御回路
２４ 切替器 ２５ 電源切換器
１００、２００ エレベーター制御装置 Ａ 主制御装置
Ｂ 停電時救出運転装置 Ｃ Ａ号機主制御装置
Ｄ Ｂ号機主制御装置 Ｅ 付属制御装置

Claims (1)

1. 各々が、電源回生制御を行う回生コンバータ、上記回生コンバータの出力側に接続され、かごの巻上機を駆動するインバータ、かごが停電時救出運転を行うために必要な電力を供給する蓄電池、及びかごの位置情報・負荷情報を入手する手段、を有する複数のエレベーター制御装置と、
   上記停電時救出運転の回生モード時に上記巻上機の電動機で発生する回生電力を消費する回生抵抗と、
   上記何れかの蓄電池から電力を供給され、上記回生抵抗の導通、遮断を行う回生制御手段と、
   一端が上記回生抵抗に接続され、他端が上記回生制御手段で選択された上記回生コンバータの出力側に接続される切替手段と、を備え、
   上記回生制御手段は、上記エレベーター制御装置からの位置情報・負荷情報に基づいて、回生制御を行う上記回生コンバータを選択し、上記切替手段で切替えた後、上記回生抵抗の導通、遮断の制御を行うことを特徴とするエレベーター制御装置。

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