JPH0746076Y2 - エレベ−タの速度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はサイリスタで構成された変換器（以下コンバー
タと言う）と、トランジスタおよびダイオードで構成さ
れた逆変換器（以下インバータと言う）とを用いて、か
ご駆動用の交流電動機を制御するエレベータの速度制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特開昭56−162978号公報に開示された従
来のエレベータの速度制御装置の構成を示すブロック図
であり、（１）は三相交流電源、（２）はサイリスタを
逆並列に接続して構成され、交流電圧を直流電圧に変
換、または直流電圧を交流電圧に変換するコンバータ、
（３）はこのコンバータの出力を平滑するコンデンサ、
（４）はトランジスタおよびダイオードで構成され、コ
ンデンサ（３）によつて平滑された直流電圧を可変電圧
・可変周波数の交流に変換するインバータ、（５）は交
流電動機としての三相誘導電動機（以下単に電動機と言
う）、（６）は電動機（５）に直結される回転計発電機
等の速度検出器、（７）は電動機（５）によつて回動さ
れる綱車、（８）はこの綱車に巻き掛けられるロープ、
（９）はこのロープの一端に結合されるかご、（10）は
その他端に結合される釣り合い錘をそれぞれ示し、ま
た、（11）は速度指令（11a）を発生する速度指令発生
装置、（12）は速度指令（11a）と速度検出器（６）の
速度信号（6a）とを比較してコンバータ（２）の出力指
令（12a）およびインバータ（４）の滑り周波数指令（1
2b）を出力する速度制御演算回路、（13）はコンデンサ
（３）の両端電圧を検出する電圧検出器、（14）は出力
指令（12a）と電圧検出器（13）の電圧信号（13a）とを
比較して電圧指令を出力する電圧制御演算回路、（15）
はこの電圧指令に基いてコンバータ（２）を構成するサ
イリスタを制御するためのゲートパルスを発生する位相
回路、（16）は速度信号（6a）と滑り周波数指令（12
b）とを用いて正弦波の電圧指令を発生する電圧指令発
生回路、（17）はインバータ（４）の出力電圧を検出す
る電圧検出回路、（18）は電圧指令発生回路（16）の電
圧指令と、電圧検出回路（17）の電圧信号とを比較して
パルス幅変調指令を発生するパルス幅変調比較器、（1
9）はこのパルス幅変調指令によりインバータ（４）を
構成するトランジスタを制御するためのゲート信号を発
生するベース駆動回路をそれぞれ示している。

上記のように構成されたエレベータの速度制御装置にお
いて、三相交流電圧はコンバータ（２）およびコンデン
サ（３）によつて整流平滑され、次いで、インバータ
（４）によつてパルス幅変調された交流電圧が電動機
（５）に供給され、この結果、かご（９）が走行を開始
する。

このとき、速度検出器（６）が電動機（５）の回転速度
を検出してかご（９）の速度信号（6a）を速度制御演算
回路（12）に加える。速度制御演算回路（12）はこの速
度信号（6a）と速度指令（11a）とを比較して出力指令
（12a）と滑り周波数指令（12b）を作り、それぞれ電圧
制御演算回路（14）および電圧指令発生回路（16）に加
える。

一方、電圧制御演算回路（14）ではこの出力指令（12
a）を設定値とし、電圧検出器（13）の速度信号をフイ
ードバツク値として両者の偏差が零になるような電圧指
令を出力し、位相回路（15）がこれを受けてインバータ
（２）のサイリスタを制御する。

また、電圧指令発生回路（16）では滑り周波数指令（12
b）および速度信号（6a）とを用いて正弦波の電圧指令
を作り、パルス幅変調比較器（18）に加える。このパル
ス幅変調比較器（18）ではこの電圧指令を設定値とし、
電圧検出回路（17）の電圧信号をフイードバツク値とし
て両者の偏差が零になるようなパルス幅変調指令を出力
してベース駆動回路（19）に与える。次いで、このベー
ス駆動回路（19）がインバータ（４）のベース電流を制
御する。

かくして、電動機（５）に加えられる電圧および周波数
が制御され、かご（９）は速度指令発生装置（11）の速
度指令（11a）に従つて高精度で速度制御される。

次に、第５図は上記電圧制御演算回路（14）の詳細な構
成を示す回路図で、一端がそれぞれ速度制御演算回路
（12）および電圧検出器（13）に接続される抵抗（20）
および（21）と、反転入力端子（−）にこれらの抵抗の
他端が、出力端子が位相回路（15）に接続される演算増
幅器（以下オペアンプと言う）（24）と、このオペアン
プ（24）の反転入力端子（−）と出力端子間に接続され
る抵抗（22）およびコンデンサ（23）と、オペアンプ
（24）の出力端に一方の入力端が接続されると共に他方
の入力端に標準電圧が加えられ、且つ、出力端が位相回
路（15）に接続される比較器（25）とで構成されてい
る。

第５図において抵抗（20）を介して電圧指令（12a）
が、抵抗（21）を介して電圧信号（13a）がそれぞれ加
えられると、両者の偏差に対応する電圧信号（24a）が
位相回路（15）に加えられ、また、比較器（25）はこの
電圧信号（24a）のレベルを判定し、所定値を超えたと
き電力を電源に回生させるための信号、すなわち、コン
バータ（２）のバンク切換信号（25a）が位相回路（1
5）に加えられる。ところで、この種の速度制御装置に
あつては、かご駆動用の交流電動機中の所定のギヤツプ
磁束を確保し、かつ交流電動機から発生する電磁騒音を
低く抑えるために、コンバータ（２）の出力電圧をかご
の速度指令値に応じて変化させる、いわゆるPAM制御が
用いられている。すなわち、かごを所定の加速度で加速
する場合、交流電動機に印加する交流の周波数を増加し
てかごの速度を上昇させるに従い交流電動機の端子電圧
も上昇するため、所定の加速度を生じさせ得る一次電流
を交流電動機に流しつづけるにはインバータ（４）に印
加しておく直流電圧値もかごの速度指令値に応じて上昇
するよう制御される。従つてかごを定格速度まで加速し
て運転するモードでは、コンバータ電圧もまた最大電圧
を必要とし、逆にかごをいわゆる部分速度で運転するモ
ードにではコンバータ電圧は比較的低い値で足りること
になる。

また、この種の速度制御装置にあつては、電源電圧をV
_acとし、サイリスタの電圧降下分等を無視したときのコ
ンバータ（２）の最大平均出力電圧をE_DとしたときE_D＝
1.35V_ac〔Ｖ〕の関係にある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ここで、電源電圧V_acが何らかの事情で比較的大きく低
下するか、又はコンバータ（２）もしくは位相回路（1
5）の１相分がオフ故障した場合を考えると、上記電圧
低下又は１相分のオフ故障のない場合と同じ点弧角指令
状態のままではコンバータ（２）の出力電圧ひいては平
滑コンデンサの充電電圧も降下してしまうのでこれを補
うためにオペアンプ（24）の出力電圧は増大する。

上述したようにかごが部分速度運転をしている時には問
題を生じない場合もあるが、かごが定格速度運転を行な
おうとして高いコンバータ電圧が必要となる場合には第
６図に示すように時刻t₁からt₂までの間、オペアンプ
（24）の出力電圧（24a）は飽和し、電圧信号（13a）よ
りも電圧指令（12a）が大きい状態になることがある。
つまり、電圧指令（12a）に対応する出力が得られない
ことがある。このとき、インバータ（４）が力行運転か
ら回生運転に移行したとすると、オペアンプ（24）の飽
和により比較器（25）の動作が遅れてコンデンサ（３）
の両端電圧が上昇する一方、電源電圧も低いことから回
生側の電流制御ができなくなり、これによつて回生側の
サイリスタバンクに過大な電流が流れて了うという欠点
があつた。

上記欠点に対して、特開昭60−128884号公報で示されて
いるような交流電源電圧を検出し、この電源電圧が低下
した場合にはその程度に応じてコンバータ（２）の出力
指令に制限を加える方法があるがこの方法ではコンバー
タ（２）本体もしくはコンバータ（２）の位相制御回路
が１相分オフ故障するような故障モードに対しては有効
なものではなく上記欠点を充分に解決できない虞れがあ
つた。

本考案は叙上の問題点を解決するためになされたもの
で、コンバータ（２）に加える点弧パルスの位相が所定
のエンドストツプ角に達する手前でこのコンバータ
（２）の出力指令を保持することにより、交流電源電圧
の低下時、さらにはコンバータ（２）本体もしくはコン
バータ（２）の位相制御回路の１相分オフ故障発生時に
おいてもコンバータを構成する回生側のサイリスタバン
クに過電流が流れることを未然に防止し得るエレベータ
の速度制御装置を提案するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、位相回路からの点弧パルスとの位相の入力に
より所定のエンド・ストツプ角との比較において、小さ
い状態のときにその信号を出力する位相角モニタと、こ
の位相角モニタからの信号の入力によりコンバータの出
力指令を保持するサンプルホールド回路と、このサンプ
ルホールド回路からの信号をリミツトレベルとして補正
指令を出力するリミツタ回路とを備えてエレベータの速
度制御装置を構成したものである。

〔作用〕

本考案によれば、エレベータの通常運転時には速度指令
に基づいた速度制御を行ない、電源電圧の低下あるいは
位相制御回路がオフ故障などの異常時にはその異常時の
瞬間における補正速度以下に制御することができる。

〔実施例〕

第１図は本考案に係るエレベータの速度制御装置の一実
施例の構成を示すブロツク図で、第４図と同一の符号を
付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そして
点弧パルスの位相角が所定のエンド・ストツプ角に十分
近い所定の点弧角に達していることを検出する位相角モ
ニタ（26）と、速度制御演算回路（12）の出力指令（12
a）を入力とし、点弧パルスの位相角が上記所定の検出
角に達している時の位相角モニタ（26）の出力信号（26
a）に応答して上記出力指令（12a）の値を保持するサン
プルホールド回路（27）と、出力指令（12a）を入力と
し、上記サンプルホールド回路（27）の出力信号（27
a）をリミツタレベルとするリミツタ回路（28）とを付
加した点が従来装置と異つている。

第２図はこの位相角モニタ（26）、サンプルホールド回
路（27）およびリミツタ回路（28）の詳細な構成を示す
回路図で、位相角モニタ（26）はデイジタル比較用ICか
ら成つており、入力ピンにはそれぞれ点弧角指令（15
a）と所定のエンド・ストツプ角に十分近い所定の検出
角に相当する検出角指令θ_ESが入力し、点弧角指令（15
a）が検出角指令θ_ESと一致もしくはそれ以下の値とな
つた場合「１」の論理信号を出力信号（26a）を出力す
る。サンプルホールド回路（27）は位相角モニタ（26）
の出力信号（26a）の、「１」の論理レベルに対して開
放されるアナログスイツチ（29）とコンバータ（２）の
出力指令（12a）を記憶しておくコンデンサ（30）とか
ら成り、アナログスイツチ（29）が閉成している時にサ
ンプルモード、開放しているときにホールドモードとな
る。リミツタ回路（28）はサンプルホールド回路（27）
の出力信号（27a）を非反転入力端子（＋）に、速度制
御演算回路（12）の出力指令（12a）を入力抵抗（31）
を介して取り込むオペアンプ（32）と、出力信号（27
a）および出力指令（12a）が（27a）＜（12a）の状態で
オペアンプ（32）の動作を有効にするべく、このオペア
ンプ（32）の出力回路に設けられるダイオード（33）
と、このオペアンプ（32）の出力を入力として、出力信
号（27a）のレベル以下に抑えて、補正された出力指令
（28a）を出力するバツフアアンプ（34）とで構成され
ている。

上記の如く構成されたエレベータの速度制御装置の作用
を主に、第４図と異なる点を中心にして以下に説明す
る。

まず、位相角モニタ（26）は、位相回路（15）の出力す
る点弧パルスの位相を指令する点弧角指令（15a）を所
定のエンド・ストツプ角（例えば15°）に電圧制御ルー
プの応答性に見合う余裕を見込んだ角度（例えば20°）
に相当する検出角指令θ_ESとをデイジタル的に比較す
る。そして点弧角指令（15a）が上記検出角指令θ_ESよ
りも大きい場合には「０」の論理の出力を、逆に検出角
指令θ_ES以下になつた場合には「１」の論理信号を出力
する。すなわち、コンバータ（２）もしくはコンバータ
（２）の位相回路（15）が３相共に正常な場合、もしく
は交流電源電圧が正規電圧値である場合には位相角モニ
タ（26）は「０」の論理レベルの信号を出力する。この
時サンプルホールド回路（27）中のアナログスイツチ
（29）は閉成され出力信号（27a）は入力であるコンバ
ータ（２）の出力指令（12a）と同一の信号となつてい
る。従つてリミツタ回路（28）においては入力信号であ
る出力指令（12a）とリミツタレベルであるサンプルホ
ールド出力信号（27a）は同一レベルであるので、リミ
ツタ回路（28）の出力指令（28a）には出力指令（12a）
がそのまま現われる。次に、コンバータ（２）もしくは
コンバータ（２）の位相制御回路（15）の１相がオフ故
障するかもしくは交流電源電圧が大幅に低下し、平滑コ
ンデンサ（３）の充電電圧の低下を補正するために点弧
角指令（15a）が通常よりも進み、所定の検出角θ_ESに
まで達すると位相角モニタ（26）の「１」の論理レベル
の出力信号（26a）によりサンプルホールド（27）のア
ナログスイツチ（29）は開放されてその出力信号（27
a）は出力信号（26a）が「１」の論理レベルに変化した
瞬間のコンバータ（２）の出力指令（12a）の値を保持
する。従つて、それ以後出力指令（12a）がさらに増加
してもオペアンプ（32）が有効となることにより出力指
令（28a）はコンバータ（２）が出し得る最大電圧値の
レベルに制限される。

第３図はこれらの関係を示すと共に、電圧制御演算回路
（14）のオペアンプ（24）の出力状態を示すもので、サ
ンプルホールド回路（27）の出力電圧（27a）が出力指
令（12a）よりも低い間、この出力指令（12a）は制限さ
れて出力指令（28a）が電圧制御演算回路（14）に加え
られ、この結果、オペアンプ（24）も飽和することな
く、しかも電圧信号（13a）からも明らかなようにコン
デンサ（３）の両端電圧も低く制限されているのでコン
バータに過電流が流れることを防止し得る。

なお、コンバータ（２）の出力電圧を下げたときインバ
ータ（４）の出力電圧も下がつてその出力波形が方形波
に近づくため、正弦波形が僅かに歪むが実質上支障のな
い制御特性が得られた。

〔考案の効果〕

以上の説明によつて明らかな如く本考案によれば、変換
器に加える点弧パルスの位相角が所定のエンド・ストツ
プ角に十分近い所定の検出角に達したことを検出して出
力指令を低く制限しているので電源電圧低下時のみなら
ず、コンバータもしくはインバータの位相制御回路がオ
フ故障した場合においても回生運転時にコンバータを構
成するサイリスタに過電流が流れることを確実に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るエレベータの速度制御装置の一実
施例の構成を示すブロツク図、第２図は第１図の要部の
詳細な構成を示す回路図、第３図は本実施例の作用を説
明するためのタイムチヤート、第４図は従来のエレベー
タの速度制御装置の構成を示すブロツク図、第５図はこ
の速度制御装置の要部の詳細な構成を示す回路図、第６
図はこの速度制御装置の作用を説明するためのタイムチ
ヤートである。 （２）：コンバータ（変換器） （３）：コンデンサ （４）：インバータ（逆変換器） （５）：誘導電動機、（９）：かご （11）：速度指令発生装置 （12）：速度制御演算回路 （14）：電圧制御演算回路 （26）：位相角モニタ （27）：サンプルホールド回路 （28）：リミツタ なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】サイリスタを逆並列に接続して構成され、
   交流電圧を直流電圧に変換、または直流電圧を交流電圧
   に変換する変換器と、この変換器の直流電圧を平滑する
   コンデンサと、トランジスタおよびダイオードで構成さ
   れ、前記コンデンサによって平滑された直流電圧を可変
   電圧・可変周波数の交流に変換してかご駆動用の交流電
   動機に供給する逆変換器と、前記かごの速度指令および
   検出速度を比較して前記変換器の出力指令および前記逆
   変換器の滑り周波数指令を作り、この出力指令に基いて
   前記変換器を位相制御し、前記滑り周波数指令に基いて
   前記逆変換器をパルス幅変調制御する制御回路とを備え
   るエレベータの速度制御装置において、前記変換器に加
   える点弧パルスの位相角が予め設定された所定の点弧角
   に達したことを検出して検出信号を出力する位相角モニ
   タ回路と、前記変換器の出力指令を入力とし前記位相角
   モニタ回路の出力信号に応答して、この出力信号が検出
   信号に変化した時点における前記変換器の出力指令を保
   持するサンプルホールド回路と、この出力指令を入力と
   してサンプルホールド回路の出力をリミッタレベルとす
   るリミッタ回路とを備え、このリミッタ回路の出力を補
   正された出力指令として前記変換器を位相制御すること
   を特徴とするエレベータの速度制御装置。