JP6164369B2 - エレベータの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータの制御装置に関する。

例えば、特許文献１は、エレベータの制御装置を開示する。当該制御装置は、回生抵抗を備える。当該回生抵抗は、エレベータの回生運転時に生成された電力を熱として無駄に消費する。このため、回生抵抗を備えた制御装置に対し、電源の側へ電力を回生する装置を追加することもある。

この際、回生抵抗がオンになる母線電圧の値を考慮しないと、電力が回生抵抗に供給され続ける。この場合、回生抵抗が過熱する。そこで、電源の側へ電力を回生する装置が手動で調整される。その結果、母線電圧の値が適切に設定される。

日本特開２０１３−３９９８４号公報

しかしながら、手動での調整は、時間を要する。手動での調整は、母線電圧の誤設定の要因となる。手動での調整は、環境の変化に対応できない。

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、母線電圧を自動で適切に設定することができるエレベータの制御装置を提供することである。

この発明に係るエレベータの制御装置は、電源の出力部に接続された入力部を有した電源側電流制御器と、前記電源側電流制御器の出力部に接続された入力部を有した主回路母線と、前記主回路母線の出力部に接続された入力部を有し、エレベータのかごを昇降させる電動機の入力部に接続された出力部を有したインバータと、前記主回路母線に接続された回生抵抗と、前記主回路母線の母線電圧を制御する母線電圧制御器と、前記主回路母線の母線電圧が前記電源からの受電電圧となる際の前記主回路母線の母線電圧の第１基準値を検出し、前記回生抵抗がオンとなる際の前記主回路母線の母線電圧の第２基準値を検出し、前記主回路母線の母線電圧の値が前記第１基準値と前記第２基準値との間の値となるように前記母線電圧制御器を調整する手段と、前記主回路母線の母線電圧を検出する母線電圧検出部と、前記電源側電流制御器の消費電力を検出する消費電力検出部と、を備え、前記消費電力検出部による消費電力の検出値の正負に応じて前記エレベータの運転モードを判定し、前記母線電圧制御器が前記主回路母線の母線電圧を制御していない際に前記エレベータの運転モードが力行モードである場合において前記母線電圧検出部による前記主回路母線の母線電圧を前記第１基準値として検出し、前記母線電圧制御器が母線電圧を制御していない際に前記エレベータの運転モードが回生モードである場合において前記母線電圧検出部による前記主回路母線の母線電圧を前記第２基準値として検出する。

この発明によれば、母線電圧の値は、エレベータの運転モードが力行モードの際の母線電圧の値とエレベータの運転モードが回生モードの際の母線電圧の値との間の値となる。このため、母線電圧を自動で適切に設定することができる。

この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置に母線電圧制御器が適用される前のエレベータの構成図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置に母線電圧制御器が適用された後のエレベータの構成図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の制御部を説明するためのブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置による制御電圧値の決定方法を説明するための図である。 この発明の実施の形態２におけるエレベータの制御装置による制御電圧値の決定方法を説明するための図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置に母線電圧制御器が適用される前のエレベータの構成図である。

図１において、図示しない昇降路は、建築物の各階を貫く。電動機１は、昇降路に設けられる。綱車２は、電動機１の回転軸に取り付けられる。主ロープ３は、綱車２に巻き掛けられる。かご４は、昇降路の内部に設けられる。かご４は、主ロープ３の一側に吊るされる。釣り合いおもり５は、昇降路の内部に設けられる。釣り合いおもり５は、主ロープ３の他側に吊るされる。

例えば、電源６は、商用電源からなる。例えば、制御装置７は、昇降路の内部に設けられる。制御装置７は、電源６と電動機１との間に接続される。制御装置７は、電力変換装置８を備える。電力変換装置８は、電源側電流制御器９と主回路母線１０と平滑コンデンサ１１と回生抵抗１２と抵抗制御素子１３とインバータ１４と制御部１５とを備える。

例えば、電源側電流制御器９は、ダイオードブリッジからなる。電源側電流制御器９は、複数のダイオード素子を備える。電源側電流制御器９の入力部は、電源６の出力部に接続される。主回路母線１０の入力部は、電源側電流制御器９の出力部に接続される。平滑コンデンサ１１と回生抵抗１２と抵抗制御素子１３とは、主回路母線１０に接続される。インバータ１４は、複数のスイッチング素子と複数のダイオード素子とを備える。インバータ１４の入力部は、主回路母線１０の出力部に接続される。インバータ１４の出力部は、電動機１の入力部に接続される。

制御部１５の出力部は、インバータ１４のスイッチング素子の制御端子に接続される。制御部１５の出力部は、抵抗制御素子１３の制御端子に接続される。

エレベータの力行運転時において、電源６は、交流電力を出力する。電源側電流制御器９は、当該交流電力を整流することにより直流電力に変換する。主回路母線１０は、当該直流電力の供給を受ける。平滑コンデンサ１１は、当該直流電力を平滑にする。インバータ１４は、当該直流電力を交流電力に変換する。インバータ１４は、当該交流電力を電動機１に供給する。

電動機１は、当該交流電力により回転する。綱車２は、電動機１の回転に追従して回転する。主ロープ３は、綱車２の回転に追従して移動する。かご４と釣り合いおもり５とは、主ロープ３の移動に追従して昇降する。

エレベータの回生運転時において、主ロープ３は、かご４と釣り合いおもり５との昇降により移動する。電動機１は、主ロープ３の移動に追従して回転する。電動機１は、交流電力を発生させる。インバータ１４は、当該交流電力を直流電力に変換する。この際、制御部１５は、抵抗制御素子１３をオンにする。その結果、回生抵抗１２は、当該直流電力を熱として消費する。

次に、図２を用いて、電源６の側へ電力を回生する機能を追加する方法を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置に母線電圧制御器が適用された後のエレベータの構成図である。

図２に示すように、母線電圧制御器１６は、後から追加される。母線電圧制御器１６の入力部は、電源６の出力部に接続される。母線電圧制御器１６の出力部は、主回路母線１０の入力部に接続される。母線電圧制御器１６は、主回路母線１０の母線電圧を制御する。

例えば、主回路母線１０の母線電圧の値は、抵抗制御素子１３がオンとなる際の値よりも小さくなるように制御される。その結果、エレベータの回生運転時において、回生抵抗１２は、主回路母線１０に供給された直流電力を熱として消費しない。この際、母線電圧制御器１６は、当該直流電力を電源６の側へ回生する。

次に、図３を用いて、制御装置７の制御部１５を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の制御部を説明するためのブロック図である。

図３に示すように、制御部１５は、母線電圧検出部１７と消費電力検出部１８と制御電圧指令部１９と制御電圧決定部２０とを備える。

母線電圧検出部１７は、母線電圧制御器１６から主回路母線１０の母線電圧を検出する。消費電力検出部１８は、電源側電流制御器９の消費電力を検出する。制御電圧指令部１９は、主回路母線１０の母線電圧が制御指令値となるように母線電圧制御器１６を制御する。制御電圧決定部２０は、母線電圧検出部１７の検出値と消費電力検出部１８の検出状態とに基づいて制御電圧値を決定する。

具体的には、制御電圧決定部２０は、主回路母線１０の母線電圧が電源６からの受電電圧となる際の主回路母線１０の母線電圧の第１基準値を検出する。制御電圧決定部２０は、回生抵抗１２がオンとなる際の前記主回路母線１０の母線電圧の第２基準値を検出する。制御電圧決定部２０は、主回路母線１０の母線電圧の値が第１基準値と第２基準値との間の値となるように制御電圧値を決定する。

次に、図４を用いて、制御電圧値の決定方法を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置による制御電圧値の決定方法を説明するための図である。図４の横軸は時間である。図４の縦軸は母線電圧である。

図４に示すように、制御電圧決定部２０が制御電圧値を決定しないと、母線電圧は制御されない。この際、制御電圧決定部２０は、消費電力検出部１８による消費電力の検出値の正負に応じてエレベータの運転モードを判定する。

運転モードが力行モードの際、母線電圧の値は、電源６からの受電電圧の波高値となる。その結果、母線電圧の値は一定となる。制御電圧決定部２０は、当該母線電圧の値を力行レベルの第１基準値として検出する。運転モードが回生モードの際、母線電圧の値は、運転モードが力行モードの際の値よりも大きくなる。この際、回生抵抗１２がオンとなる。その結果、母線電圧の値は一定となる。制御電圧決定部２０は、当該母線電圧の値を回生レベルの第２基準値として検出する。この際、制御電圧決定部２０は、第１基準値と第２基準値とを加算した値を２で割った値を制御電圧値とする。

以上で説明した実施の形態１によれば、制御電圧値は、エレベータの運転モードが力行モードの際の母線電圧の値とエレベータの運転モードが回生モードの際の母線電圧の値との間の値となる。このため、母線電圧を自動で適切に設定することができる。通常、抵抗制御素子１３は、母線電圧の値が回生モードの際の値となったときにオンとなる。このため、本実施の形態による自動設定によれば、エレベータの回生運転時においても、回生抵抗１２がオンとならない。その結果、回生抵抗１２が過熱することを防止しつつ、電力を効率よく電源６に回生することができる。また、エレベータの力行運転時においても、回生抵抗１２がオンとならない。その結果、エレベータの力行運転時において電力が回生抵抗１２に無駄に供給されることを防止できる。

また、制御電圧値は、母線電圧の検出値と消費電力の検出状態とに基づいて決定される。このため、容易に検出できる値に基づいて、母線電圧を自動で適切に設定することができる。また、回生抵抗１２を備えた制御装置７に対し、電力回生機能を後から追加する場合でも、制御電圧値を自動で決定することができる。さらに、制御装置７の各素子の変化、電源６の出力電圧の変化等、環境の変化にも対応することができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２におけるエレベータの制御装置による制御電圧値の決定方法を説明するための図である。図５の横軸は時間である。図５の縦軸は母線電圧である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

図５に示すように、制御電圧決定部２０は、制御電圧値を徐々に小さくする。その結果、主回路母線１０の母線電圧は徐々に小さくなる。主回路母線１０の母線電圧の値が電源６からの受電電圧の値よりも小さくなろうとすると、電力が電源側電流制御器９から主回路母線１０に流入する。この際、母線電圧制御器１６は、主回路母線１０の母線電圧の制御電圧値を維持するように主回路母線１０からの電力の回生を開始する。このため、回生電力の値が急激に大きくなる。この際、制御電圧決定部２０は、主回路母線１０の母線電圧の値を力行レベルの第１基準値として検出する。

図５に示すように、制御電圧決定部２０は、制御電圧値を徐々に大きくする。その結果、主回路母線１０の母線電圧は徐々に大きくなる。主回路母線１０の母線電圧の値が一定値よりも大きくなろうとすると、電力が回生抵抗１２に消費される。この際、母線電圧制御器１６は、主回路母線１０の母線電圧の制御電圧値を維持するように主回路母線１０への電力の供給を開始する。このため、消費電力の値が急激に大きくなる。この際、制御電圧決定部２０は、主回路母線１０の母線電圧の値を回生レベルの第２基準値として検出する。

その後、制御電圧決定部２０は、第１基準値と第２基準値との間の値を最終的な制御電圧値とする。例えば、制御電圧決定部２０は、第１基準値と第２基準値とを加算した値を２で割った値を最終的な制御電圧値とする。

以上で説明した実施の形態２によれば、制御電圧決定部２０は、制御電圧値を積極的に変化させて、最終的な制御電圧値を決定する。このため、最終的な制御電圧値を自動で素早く決定することができる。

なお、電源側電流制御器９および母線電圧制御器１６の少なくとも一方のダイオード素子またはスイッチング素子をワイドバンドギャップ半導体で形成してもよい。例えば、スイッチング素子をワイドバンドギャップ半導体で形成した場合、スイッチング素子での損失を少なくすることができる。その結果、電力変換装置８の性能を向上することができる。

さらに、ワイドバンドギャップ半導体の耐熱性は高い。ワイドバンドギャップ半導体の許容電流密度は高い。このため、スイッチング素子またはダイオード素子を小さくすることができる。その結果、電力変換装置８を小さくすることができる。

以上のように、この発明に係るエレベータの制御装置は、母線電圧を自動で適切に設定するシステムに利用できる。

１ 電動機、 ２ 綱車、 ３ 主ロープ、 ４ かご、 ５ 釣り合いおもり、 ６ 電源、 ７ 制御装置、 ８ 電力変換装置、 ９ 電源側電流制御器、 １０ 主回路母線、 １１ 平滑コンデンサ、 １２ 回生抵抗、 １３ 抵抗制御素子、 １４ インバータ、 １５ 制御部、 １６ 母線電圧制御器、 １７ 母線電圧検出部、 １８ 消費電力検出部、 １９ 制御電圧指令部、 ２０ 制度電圧決定部

Claims (3)

1. 電源の出力部に接続された入力部を有した電源側電流制御器と、
   前記電源側電流制御器の出力部に接続された入力部を有した主回路母線と、
   前記主回路母線の出力部に接続された入力部を有し、エレベータのかごを昇降させる電動機の入力部に接続された出力部を有したインバータと、
   前記主回路母線に接続された回生抵抗と、
   前記主回路母線の母線電圧を制御する母線電圧制御器と、
   前記主回路母線の母線電圧が前記電源からの受電電圧となる際の前記主回路母線の母線電圧の第１基準値を検出し、前記回生抵抗がオンとなる際の前記主回路母線の母線電圧の第２基準値を検出し、前記主回路母線の母線電圧の値が前記第１基準値と前記第２基準値との間の値となるように前記母線電圧制御器を調整する手段と、
   前記主回路母線の母線電圧を検出する母線電圧検出部と、
   前記電源側電流制御器の消費電力を検出する消費電力検出部と、
   を備え、
   前記消費電力検出部による消費電力の検出値の正負に応じて前記エレベータの運転モードを判定し、前記母線電圧制御器が前記主回路母線の母線電圧を制御していない際に前記エレベータの運転モードが力行モードである場合において前記母線電圧検出部による前記主回路母線の母線電圧を前記第１基準値として検出し、前記母線電圧制御器が母線電圧を制御していない際に前記エレベータの運転モードが回生モードである場合において前記母線電圧検出部による前記主回路母線の母線電圧を前記第２基準値として検出するエレベータの制御装置。
2. 前記第１基準値および前記第２基準値を自動的に検出する制御電圧決定部と、
   前記母線電圧を前記制御電圧決定部の決定した電圧に制御する制御部と、
   を備えた請求項１に記載のエレベータの制御装置。
3. 前記電源側電流制御器および前記母線電圧制御器の少なくとも一方は、スイッチング素子を備え、
   前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された請求項１または請求項２に記載のエレベータの制御装置。

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