CN101068736A - 电梯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电梯装置，该电梯装置的驱动单元包含驱动滑轮、旋转驱动滑轮的电动机、驱动电动机的电动机驱动部。电动机驱动部由控制单元控制。控制单元在轿厢的运行中监视驱动单元内的至少一个设备的负荷，同时根据负荷状态生成与轿厢的运行速度相关的控制指令并输出到电动机驱动部。

Description

电梯装置
技术领域
本发明有关于可以根据承载状态来改变轿厢运行速度的电梯装置。
背景技术
在以往的电梯控制装置中，根据轿厢的承载量，在电动机和驱动该电动机的电气设备的驱动范围内，改变轿厢的匀速运行时的速度和加减速运行时的加减速度。由此，可以有效运用电动机的余力，提高轿厢的运行效率(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-238037号公报
但是，在以往的电梯控制装置中，由于根据由秤装置检测出的轿厢承载量来改变速度模式，所以在秤装置的检测误差和运行时的损耗大的时候，存在电动机和逆变器等的驱动设备的负担过重的问题。另外，如果把秤装置的误差和运行时的损耗估计在内来进行速度模式的计算，则在实际的误差和损耗少的时候，会以比本来可发挥的速度慢的速度来使轿厢运行，不能充分发挥驱动设备的能力。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而提出的，其目的在于，提供一种可防止驱动设备成为过负荷状态，并且以更高的效率来运转轿厢的电梯装置。
本发明的电梯装置包含：驱动单元，该驱动单元具有驱动滑轮、旋转驱动滑轮的电动机以及驱动电动机的电动机驱动部；悬挂单元，其卷绕在驱动滑轮上；轿厢和配重，其由悬挂单元悬挂着，并由驱动单元来升降；以及控制单元，其控制电动机驱动部，其中，该控制单元在轿厢的运行中监视驱动单元内的至少一个设备的负荷，同时根据负荷状态生成与轿厢的运行速度相关的控制指令并输出给电动机驱动部。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电梯装置的结构图。
图2是表示图1的速度指令生成部的速度限制判定动作的流程图。
图3是表示不受图1的速度指令生成部的速度限制时的轿厢运行速度、加速度、运行方式以及速度限制状态的时间变化的曲线图。
图4是表示受到图1的速度指令生成部的速度限制时的轿厢运行速度、加速度、运行方式以及速度限制状态的时间变化的曲线图。
图5是表示图1的速度指令生成部的方式切换动作的流程图。
图6是表示通过图5的方式切换动作来使轿厢运行时的驱动单元的设备负荷状态以及轿厢速度的时间变化的曲线图。
图7是表示本发明的实施方式2的电梯装置的驱动单元的设备负荷状态以及轿厢速度的时间变化的曲线图。
图8是表示本发明的实施方式3的电梯装置的结构图。
图9是表示通过图8的占空比检测部检测出的开关占空比的变化的一例的说明图。
图10是表示本发明的实施方式4的电梯装置的结构图。
图11是表示本发明的实施方式5的电梯装置的结构图。
图12是表示本发明的实施方式6的电梯装置的结构图。
图13是表示本发明的实施方式7的电梯装置的结构图。
图14是表示本发明的实施方式8的电梯装置的结构图。
图15是表示图14的平滑电容器的电压、再生开关的接通/断开状态以及再生开关的接通比例的时间变化的曲线图。
图16是表示图14的再生电阻器的消耗功率以及轿厢速度的时间变化的曲线图。
图17是表示本发明的实施方式9的电梯装置的结构图。
图18是表示本发明的实施方式10的电梯装置的结构图。
图19是表示图18的可变基准器的发热量阈值的设定方法的一例的曲线图。
图20是表示本发明的实施方式11的电梯装置的轿厢速度控制方法的曲线图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的优选实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的电梯装置的结构图。轿厢1和配重2通过卷扬机3在井道内升降。卷扬机3具有：电动机4；通过电动机4旋转的驱动滑轮5；速度检测器6，其用于检测电动机4的转速和磁极位置；以及制动器(未图示)，其对驱动滑轮5的旋转进行制动。作为速度检测器6，例如使用编码器或旋转变压器(resolver)等。
在驱动滑轮5上，作为悬吊轿厢1和配重2的悬挂单元卷绕有多个(图中仅示出一个)主钢绳7。另外，作为悬挂单元例如可以使用通常的钢绳或带状的钢绳等。
通过转换器8和逆变器9，向电动机4供给来自电源10的电力。转换器8把来自电源10的交流电压变换为直流电压。逆变器9由转换器8生成的直流电压生成任意电压、频率的交流电流。另外，逆变器9通过对直流电压进行开关而生成交流电流。
在转换器8和逆变器9之间连接有平滑电容器11，该平滑电容器11用于平滑来自转换器8的直流输出。平滑电容器11上并联连接有再生电阻器12和再生开关13。通过电流检测器14来检测从逆变器9向电动机4供给的电流的值。
再生电阻器12把卷扬机3的再生运转时再生的电力作为热来消耗。因此，当平滑电容器11的电压超过了基准值时，再生开关13变为接通，电流流过再生电阻器12。
并且，在再生开关13为接通时，电流流过再生电阻器12，平滑电容器11的电压下降。然后，当平滑电容器11的电压低于预定值时，再生开关13断开，停止对再生电阻器12的通电，停止平滑电容器11的电压下降。
这样，根据平滑电容器11的电压来使再生开关13接通/断开，由此把对于逆变器9的直流输入电压控制在规定的范围内。另外，作为再生开关13，例如可以使用半导体开关。
驱动电动机4的电动机驱动部15具有：转换器8、逆变器9、平滑电容器11、再生电阻器12、再生开关13、以及开闭输入到逆变器9的电流的断路器(未图示)。并且，升降轿厢1和配重2的驱动单元16具有卷扬机3和电动机驱动部15。
逆变器9由控制单元17控制。控制单元17具有速度指令生成部18、速度控制部19、以及电流控制部20。速度指令生成部18根据来自层站或轿厢1内的呼梯登记，生成轿厢1的速度指令、即对于卷扬机3的速度指令。
速度控制部19根据速度指令生成部18生成的速度指令和来自速度检测器6的信息，计算扭矩值并生成扭矩指令，以使电动机4的转速与速度指令的值一致。
电流控制部20根据来自电流检测器14的电流检测信号和来自速度控制部19的扭矩指令来控制逆变器9。具体地说，电流控制部20把来自速度控制部19的扭矩指令换算为电流指令值，并且输出驱动逆变器9的信号，以使电流检测器14检测出的电流值与电流指令值一致。
在电流控制部20进行的逆变器9的电流控制中可以采用矢量控制。即、电流控制部20根据由扭矩指令换算出的电流指令值、由电流检测器14检测出的电动机4的电流值以及由速度检测器6检测出的磁极位置(旋转位置)，来计算逆变器9应输出的电压值，并向内置于逆变器9中的晶体管输出导通/截止的开关模式。
控制单元17由计算机构成，该计算机包括计算处理部(CPU)、存储部(ROM、RAM以及硬盘等)以及信号输入输出部。即、通过计算机来实现速度指令生成部18、速度控制部19以及电流控制部20的功能。
在这里，控制单元17生成速度指令，以使在驱动单元16的容许范围内尽量提高轿厢1的最高速度和加速度，缩短轿厢1的运行时间。因此，控制单元17在轿厢1的运行中，监视驱动单元16内的至少一个设备的负荷，同时根据所监视的负荷即时地(实时)生成关于轿厢1的运行速度的控制指令。并且，控制单元17在轿厢1开始运行时，提高轿厢1的运行速度，直到监视的负荷达到了预定的阈值。另外，与运行速度相关的控制指令例如是指轿厢1的速度指令、对卷扬机3的速度指令等、以及变更轿厢1的速度的指令。
轿厢1的运行速度被限制在由缓冲器、制动器、紧急停止装置以及调速器(都未图示)等的安全设备的性能规定的上限值(Vmax)内。因此，如果控制单元17所监视的负荷没有达到阈值，则轿厢1的速度为Vmax、并转移到匀速运行。
实施方式1的速度指令生成部18例如监视电动机4的电流值、即由电流检测器14检测出的电流值来作为驱动设备的负荷。并且，如果在轿厢1的加速运行中电动机4的电流值达到了预定的阈值，则速度指令生成部18生成控制指令以使轿厢1以匀速运行。
图2是表示图1的速度指令生成部18的速度限制判定动作的流程图。速度指令生成部18判断轿厢1是否是在运行中(步骤S1)，当在运行中时，判断所监视的设备的负荷是否达到了阈值(步骤S2)。当轿厢1不在运行中时，以及负荷没有达到阈值的时候，解除速度限制(步骤S3)。在轿厢1的运行中负荷达到了阈值时，把轿厢1的运行速度限制在比Vmax小的速度上。速度指令生成部18以规定的周期反复进行如上的速度限制判定动作。
图3是表示不受图1的速度指令生成部18的速度限制时的轿厢1的运行速度、加速度、运行方式以及速度限制状态的时间变化的曲线图，图4是表示受到图1的速度指令生成部18的速度限制时的轿厢1的运行速度、加速度、运行方式以及速度限制状态的时间变化的曲线图。
在图3以及图4中，MODE1是没有起动指令的输入、且速度指令＝0的状态(停止状态)。MODE2是加速度＞0且加速度率＞0的状态。MODE3是加速度＞0且加速度率＝0的状态。MODE4是加速度＞0且加速度率＜0的状态。MODE5是匀速的状态。MODE6是加速度＜0且加速度率＜0的状态。MODE7是加速度＜0且加速度率＝0的状态。MODE8是加速度＜0且加速度率＞0的状态。另外，MODE7的加速度是预先设定的最大减速度αd。
如果在MODE3的加速中设备的负荷没有达到阈值，则如图3所示，在预先设定的速度Va下转移到MODE4(平滑加速)，之后转移到速度Vmax的匀速运行(MODE5)。
另一方面，如果MODE3的加速中设备的负荷达到了阈值，则如图4所示，在该时刻转移到MODE4(平滑加速)，之后转移到比速度Vmax小的速度下的匀速运行(MODE5)。
接着，图5是表示图1的速度指令生成部18的方式切换动作的流程图。速度指令生成部18以规定的周期(比轿厢1的运行时间短很多的时间：例如50msec)反复进行方式切换动作。在方式切换动作中，首先判断是否向控制单元17输入了起动指令(步骤S11)。在没有输入起动指令的情况下，设定为加速度α＝0、速度V＝0、MODE＝1(步骤S12)。之后，速度指令生成部18通过把加速度α＝0和速度V＝0代入式(1)来计算速度指令Vc(步骤S13)。
Vc＝V+α·ts  …(1)
之后，速度指令生成部18把计算出的速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，并结束该周期的计算。
有起动指令的输入的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝1(步骤S15)。在MODE＝1的情况下，由于是起动指令输入后的最初的计算，所以设定为MODE＝2。并且，此时，把加速度α设定为式(2)，同时把从MODE＝3转移到MODE＝4时的转变速度Va设定为式(3)(步骤S16)。
α＝α+j·ts  …(2)
Va＝Vmax-α2/(2·j)  …(3)
在这里，j为加速度率、Vmax为速度指令的最高速度、ts为计算周期。并且，式(2)的右边的α代入上一次计算的加速度α。
之后，速度指令生成部18执行式(1)(步骤S13)。此时，在式(1)的右边的速度V中代入上一次计算的速度指令Vc，加速度α中代入用式(2)求出的加速度α。由此，计算出新的速度指令Vc。之后，速度指令生成部18把计算出的速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
接着，在不是MODE＝1的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝2(步骤S17)。在MODE＝2的情况下，速度指令生成部18判断加速度α是否达到了最大加速度αa(步骤S18)。如果没有达到最大加速度αa，则通过式(2)来设定加速度α，并且通过式(3)来设定转变速度Va。然后维持MODE＝2(步骤S16)。
相对于此，在加速度α达到了最大加速度αa的情况下，在维持加速度α和转变速度Va的同时，转移到MODE＝3(步骤S19)。
之后，速度指令生成部18计算出该计算周期的速度指令Vc(步骤S13)，并把该速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
接着，在不是MODE＝2的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝3(步骤S20)。在MODE＝3的情况下，速度指令生成部18判断速度指令Vc是否为转变速度Va、以及是否由于驱动单元16内的设备负荷达到阈值而需要速度限制(步骤S21)。在没有达到转变速度Va、且不需速度限制的情况下，维持加速度α和转变速度Va，并维持MODE＝3(步骤S19)。另外，在达到了转变速度Va的情况下，以及需要速度限制的情况下，通过式(4)来设定加速度α，并转移到MODE＝4(步骤S22)。另外，式(4)的右边的加速度α中代入上一次计算的加速度α。
α＝α-j·ts  …(4)
之后，速度指令生成部18计算该计算周期的速度指令Vc(步骤S13)，并把该速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
接着，在不是MODE＝3的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝4(步骤S23)。在MODE＝4的情况下，速度指令生成部18判断加速度α是否达到了0(步骤S24)。在加速度α没有达到0的情况下，通过式(4)来设定加速度α，并维持MODE＝4(步骤S22)。并且，在加速度α达到0的情况下，把加速度α设定为0，并转移到MODE＝5(步骤S25)。
之后，速度指令生成部18计算该计算周期的速度指令Vc(步骤S 13)，并把该速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
接着，在不是MODE＝4的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝5(步骤S26)。在MODE＝5的情况下，速度指令生成部18判断轿厢2是否到达了减速开始位置(步骤S27)。在没有到达减速开始位置的情况下，保持加速度α为0，并维持MODE＝5(步骤S25)。并且，在到达了减速开始位置的情况下，通过式(4)来设定加速度α，并转移到MODE＝6(步骤S28)。
之后，速度指令生成部18计算该计算周期的速度指令Vc(步骤S13)，并把该速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
接着，在不是MODE＝5的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝6(步骤S29)。在MODE＝6的情况下，速度指令生成部18判断加速度α是否达到了预先设定的最大减速度αd(步骤S30)。在没有达到最大减速度αd的情况下，通过式(4)来设定加速度α，并维持MODE＝6(步骤S28)。并且，在达到了最大减速度αd的情况下，把加速度α设定为最大减速度αd，并设定MODE＝7(步骤S31)。
之后，速度指令生成部18计算该计算周期的速度指令Vc(步骤S13)，并把该速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
接着，在不是MODE＝6的情况下，速度指令生成部18判断是否MODE＝7(步骤S32)。在MODE＝7的情况下，速度指令生成部18判断轿厢2是否到达了停靠开始位置(步骤S33)。在没有到达停靠开始位置的情况下，保持加速度α为最大减速度αd，并维持MODE＝7(步骤S31)。
之后，速度指令生成部18计算该计算周期的速度指令Vc(步骤S13)，并把该速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，结束该周期的计算。
并且，在到达了停靠开始位置的情况下，速度指令生成部18根据轿厢2到停靠位置的距离，计算速度指令Vc，并转移到MODE＝8(步骤S34)。之后，速度指令生成部18把算出的速度指令Vc输出到速度控制部19(步骤S14)，并结束该周期的计算。
图6是表示通过图5的方式切换动作来使轿厢1运行时的驱动单元16的设备负荷状态以及轿厢速度的时间变化的曲线图。阈值A被设定为比设备的负荷容许值B小的值。即、在阈值A和容许值B之间设有预定的余量。
如图6所示，在时刻t1负荷达到了阈值A时，加速度减小后，转移到匀速运行。虽然设备的负荷在时刻t1后还上升，但是在达到容许值B之前减小，稳定在比容许值B小的值处。
如上所述的电梯装置中，不是根据轿厢内负荷在运行开始时生成速度模式，而是在轿厢1的运行中，监视驱动单元16内的至少一个设备的负荷，同时根据负荷的状态生成与轿厢1的运行速度相关的控制指令并输出到电动机驱动部15，所以可以防止驱动设备成为过负荷状态，并且可以更高效地运转轿厢1。
并且，在轿厢1运行开始后，控制单元17持续提高轿厢1的运行速度，并且在所监视的负荷达到阈值时减小轿厢1的加速度，所以可以进一步提高轿厢1的运转效率。
而且，在轿厢1运行开始后，控制单元17以预定的加速度率提高加速度，直到轿厢1的加速度达到预定的加速度，因此可以进一步提高轿厢1的运转效率。
并且，在轿厢1的加速运行中负荷达到了阈值时，控制单元17生成控制指令以使轿厢1以匀速运行，因此可以更可靠地防止驱动设备成为过负荷状态。
实施方式2
接着，图7是表示本发明的实施方式2的电梯装置驱动单元的设备负荷状态以及轿厢速度的时间变化的曲线图，且装置的整体结构与实施方式1(图1)相同。阈值A’被设定为比设备负荷的容许值B小的值。即、在阈值A’和容许值B之间设有预定的余量。
实施方式2中，在轿厢1加速运行中负荷达到了阈值A’时，控制单元17生成控制指令、即速度指令，以使负荷保持在阈值A’。图7中，虽然负荷在时刻t2达到了阈值A’，但是在此之后轿厢速度还是缓慢地上升。其他的结构以及控制方法与实施方式1相同。
在这样的电梯装置中，在驱动单元16的设备负荷达到了阈值A’时，生成速度指令以使负荷沿着阈值A’，因此可以把阈值A’设定为接近容许值B的值。从而可以进一步提高运转效率。
另外，在上述的例子中，作为由控制单元17监视的设备负荷，虽然例举了电动机电流，但是当然并不限于此。
例如，由控制单元监视的负荷还可以是电动机电压或电动机温度。电动机电压可以由设置在电动机中的电压检测器来检测。并且，代替电动机电压的检测值，可以使用控制单元内生成的对于逆变器的电压指令值。而且，电动机温度可以由设置在电动机中的温度检测器来检测。并且，电动机温度还可以根据电动机电流的积分值来推算。
另外，由控制单元监视的负荷可以是逆变器的电流、温度、开关占空比以及输出电压。逆变器电流可以由设置在逆变器中的电流检测器来检测。并且，逆变器温度可以由设置在逆变器中的温度检测器来检测。而且，逆变器温度可以根据逆变器电流的积分值来推算。并且，逆变器的开关占空比可以根据控制单元内生成的对于逆变器的电压指令值来求出。并且，逆变器的输出电压可以通过设置在逆变器中的电压检测器来检测。而且，代替检测值，可以使用控制单元内生成的对于逆变器的电压指令值。
而且，由控制单元监视的负荷可以是d轴电流以及q轴电流中的至少任意一方，其中d轴电流以及q轴电流是通过把提供给电动机的电流变换为直角坐标系而得。
并且，由控制单元监视的负荷可以是为了控制逆变器而生成的直角坐标系的d轴电流指令以及q轴电流指令中的至少任意一方。
并且，由控制单元监视的负荷可以是由逆变器供给给电动机的功率。这样的功率可以通过q轴电流(或q轴电流指令)×轿厢速度(或速度指令)来求出。并且，功率可以通过电流测定值(或电流指令值)×速度测定值(或速度指令值)来求出。并且，功率还可以通过电流测定值(或电流指令值)×电压测定值(或电压指令值)来求出。
另外，由控制单元监视的负荷可以是再生电阻器的温度。再生电阻器的温度可以由设置在再生电阻器上的温度检测器来检测。并且，再生电阻器的温度可以根据再生开关的状态(开关占空比)来推定。
并且，由控制单元监视的负荷还可以是再生电阻器的再生功率。再生功率可以根据再生开关的状态(开关占空比)来推定。
并且，由控制单元监视的负荷还可以是连接在逆变器和电源之间的断路器(breaker)中流过的电流。断路器电流可以由设置在断路器中的电流检测器来检测。
另外，由控制单元监视的负荷还可以是从转换器输入到逆变器的直流电压(直流母线电压)。逆变器的输入电压可以通过电压检测器来检测。
并且，在上述的例子中，分别监视设备的负荷，但是也可以组合地监视多个种类的负荷，并在任何一个负荷达到阈值的情况下减小加速度。并且，还可以组合地监视多个种类的负荷，并在它们的组合负荷达到一定阈值的情况下减小加速度。
并且，在上述例子中，是直接监视设备的负荷，但是也可以对控制单元内生成的指令值与实际的设备驱动状态进行比较，间接地推定并监视设备的负荷。
例如，可以将图1的电流控制部20所生成的电流指令值与基于来自电流检测器14的信号而测定的电流测定值进行比较，由此来推定负荷。此时，可以监视电流指令值和电流测定值之差、以及电流指令值与电流测定值之差的微分值中的至少任意一方，并在所监视的值达到阈值时减小加速度。
同样，可以将图1的速度指令生成部18所生成的速度指令值与基于来自速度检测器6的信号而测定的速度测定值进行比较，由此来推定负荷。此时，可以监视速度指令值与速度测定值之差、以及速度指令值与速度测定值之差的微分值中的至少任意一方，并在所监视的值达到阈值时减小加速度。
并且，还可以通过轿厢的秤装置的值来间接地推定并监视设备的负荷。在该情况下，虽然也存在秤装置的误差，但是没有由于运行损耗而导致的驱动设备的负担增加。并且，与把运行损耗预先估计在内的情况相比，具有充分发挥驱动设备的能力的优点。
实施方式3
接着，说明本发明的实施方式3。在实施方式3中，作为驱动单元16的设备负荷，监视逆变器9的开关占空比。
图8是表示本发明的实施方式3的电梯装置的结构图。在图中，控制单元17除了速度指令生成部18、速度控制部19以及电流控制部20之外，还具有占空比检测部21。占空比检测部21基于电流控制部20生成的对于逆变器9的电压指令值，来检测作为逆变器9的负荷的开关占空比。开关占空比是预定的采样周期内逆变器9的开启(ON)时间的比例。
速度指令生成部18在轿厢1的运行中监视由占空比检测部21检测出的逆变器9的开关占空比是否达到了预先设定的阈值。并且，在开关占空比达到阈值时，执行速度限制。其他的结构和控制方法与实施方式1或2相同。
图9是表示通过图8的占空比检测部21检测出的开关占空比的变化的一例的说明图。图9中，采样周期T中的占空比值Ti是由ΔTi/T计算的。
例如在定员下起升的情况下等，在轿厢1牵引运转时，从运行开始随着速度的增加开关占空比值慢慢地增大(ΔT1/T＜ΔT2/T＜ΔT3/T＜ΔT4/T＜ΔT5/T)。
如上所述的电梯装置中，在轿厢1的运行中监视逆变器9的开关占空比，同时根据开关占空比的状态来即时地生成速度指令并输出到电动机驱动部15，所以可以防止驱动设备成为过负荷状态，并且可以更高效率地运转轿厢1。
在这里，开关占空比和母线电压(逆变器输入电压)的积成为电动机电压。因此，如果母线电压的变动小，则可以通过监视开关占空比来事先避免电动机4的电压饱和。
另外，可以根据加速度或平滑加速模式来设定阈值以使开关占空比不超过容许值，也可以根据阈值来设定加速度或平滑加速模式以使开关占空比不超过容许值。
并且，可以在设定减速度和平滑减速模式后，设定阈值以使开关占空比不超过容许值，也可以在设定阈值后设定减速度和平滑减速模式以使开关占空比不超过容许值。
而且，也可以在每次运行时设定并修改阈值。
并且，也可以在电动机4牵引运转时和再生运转时切换阈值。例如，如果再生电阻器12中存在热余量，则与牵引运转时相比，可以提高再生运转时的最高速度或驱动扭矩，可以更高效地运转。
并且，由于阈值与减速度及平滑减速模式之间存在折衷关系，因此优选把阈值与减速度及平滑减速模式设定为使运行时间变短。
实施方式4
接着，说明本发明的实施方式4。在实施方式4中，作为驱动单元16的设备的负荷，监视电动机电压。
图10是表示本发明的实施方式4的电梯装置的结构图。在图中，在转换器8和逆变器9之间设置有母线电压检测器22，该母线电压检测器22用于检测由平滑电容器11平滑后的母线电压(直流电压)。
控制单元17除了速度指令生成部18、速度控制部19、电流控制部20、以及占空比检测部21之外，还具有电压运算部23。电压运算部23根据母线电压和开关占空比来计算施加在电动机4上的电压，其中母线电压是基于来自母线电压检测器22的信号而检测出的，开关占空比是通过占空比检测部21而检测出的。
速度指令生成部18在轿厢1的运行中监视由电压运算部23求出的电动机电压是否达到了预先设定的阈值。然后，在电动机电压达到阈值时，执行速度限制。其他的结构以及控制方法与实施方式3相同。
如上述的电梯装置中，在由于电源10的电压变动而使母线电压变动的情况下，也可以高精度地求出电动机施加电压，可以更可靠地防止电动机4成为过负荷状态。
实施方式5
接着，说明本发明的实施方式5。在实施方式5中，作为驱动单元16的设备负荷，监视电动机电压。
图11是表示本发明的实施方式5的电梯装置的结构图。在图中，控制单元17除了速度指令生成部18、速度控制部19以及电流控制部20之外，还具有电压运算部24。电压运算部24基于来自速度检测器6和电流检测器14的信号来计算施加在电动机4上的电压。一般地，可以通过根据电流值、转速及磁极位置进行计算来求出电动机电压。
速度指令生成部18在轿厢1的运行中监视由电压运算部24求出的电动机电压是否达到了预先设定的阈值。然后，在电动机电压达到阈值时，执行速度限制。其他的结构以及控制方法与实施方式1或2相同。
如上述的电梯装置中，在轿厢1的运行中，在监视电动机电压的同时，根据电动机电压的状态即时地生成速度指令并输出到电动机驱动部15，所以可以防止驱动设备成为过负荷状态，并且可以更高效率地运转轿厢1。
在这里，在作为电动机4使用永磁同步电动机的情况下，电动机电压主要取决于转速而增加。并且，由于电动机电压不可能在超出逆变器9可输出的电压值的速度下运转电动机4，所以在电动机电压达到逆变器9的可输出电压的上限值的情况下，产生速度控制劣化，或电流失真而引起的电磁噪声。
在实施方式5中，基于逆变器9的可输出电压的最大值来设定电动机电压的阈值。然后，速度指令生成部18在电动机电压超过阈值时，输出平滑加速指令值，并转移到匀速运行。然后，在减速开始地点计算减速指令值，并停止轿厢1。另外，虽然在从平滑加速开始时刻到成为匀速的期间电动机电压一时地升高，但是在该情况下也把阈值设定为电动机电压不超过容许值。由此，可以防止由于逆变器9的输出电压的不足，使电动机4的速度控制劣化而引起的乘坐感受的恶化、电磁噪声等，同时可以提高运转速度。
实施方式6
接着，说明本发明的实施方式6。在实施方式6中，根据电流指令值与电流测定值之差，间接地监视驱动单元16的设备负荷。
图12是表示本发明的实施方式6的电梯装置的结构图。在图中，速度指令生成部18通过比较电流指令值和电流测定值来推定驱动设备的负荷，其中电流指令值是由电流控制部20生成，电流测定值是基于来自电流检测器14的信号来测定的。具体地说，速度指令生成部18监视电流指令值与电流测定值之差、以及电流指令值与电流测定值之差的微分值中的至少一方，并在监视的值达到阈值时执行速度限制。其他的结构以及控制方法与实施方式1或2相同。
这里，如果电动机4的电流、电压以及功率由于电源容量或电动机能力而饱和，则电流指令值与电流测定值之差会增大。因此，通过监视电流指令值与电流测定值之差、以及电流指令值与电流测定值之差的微分值中的至少一方，可以防止电动机4成为过负荷状态。并且，通过在轿厢1的运行中进行这样的监视并即时地生成速度指令并输出到电动机驱动部15，可以更高效地运转轿厢1。
实施方式7
接着，说明本发明的实施方式7。在实施方式7中，根据速度指令值与速度测定值之差，间接地监视驱动单元16的设备负荷。
图13是表示本发明的实施方式7的电梯装置的结构图。在图中，速度指令生成部18通过比较速度指令值和速度测定值来推定驱动设备的负荷，其中速度指令值是由速度指令生成部18生成，速度测定值是基于来自速度检测器6的信号而测定的。具体地说，速度指令生成部18监视速度指令值与速度测定值之差、以及速度指令值与速度测定值之差的微分值中的至少一方，并在监视的值达到阈值时执行速度限制。其他的结构以及控制方法与实施方式1或2相同。
这里，如果电动机4的电流、电压以及功率由于电源容量或电动机能力而饱和，则速度指令值与速度测定值之差会增大。因此，通过监视速度指令值与速度测定值之差、以及速度指令值与速度测定值之差的微分值中的至少一方，可以防止电动机4成为过负荷状态。并且，通过在轿厢1的运行中，进行这样的监视并即时地生成速度指令并输出到电动机驱动部15，可以更高效地运转轿厢1。
实施方式8
接着，说明本发明的实施方式8。在实施方式8中，作为驱动单元16的设备负荷，监视再生电阻器12的再生功率。
图14是表示本发明的实施方式8的电梯装置的结构图，图15是表示图14的平滑电容器11的电压、再生开关13的接通/断开状态以及再生开关13的接通比例的时间变化的曲线图，图16是表示图14的再生电阻器12的消耗功率以及轿厢1的速度的时间变化的曲线图。
在图中，通过电压检测器30来检测平滑电容器11的直流电压。通过开关指令部32来控制再生开关13的接通/断开。如图15所示，在由电压检测器30检测出的直流电压比预先设定的电压阈值Von高的情况下，开关指令部32生成用于使再生开关13接通的接通指令信号，并且在检测出的直流电压比预先设定的电压阈值Voff低的情况下，开关指令部32生成用于使再生开关13断开的断开指令信号。
消耗功率运算部34基于来自开关指令部32的接通/断开指令信号来计算再生电阻器12的消耗功率。并且，消耗功率运算部34把开关指令部32的接通/断开指令信号设为接通状态为100％、断开状态为0％，得到图15(c)所示平滑后的、表示再生开关13的接通状态的比例的输出信号。
另外，消耗功率运算部34包括具有适当截止频率的一次延迟的一次滤波器(滤波单元)34a和乘法器34c。乘法器34c中，通过对一次滤波器34c的输出信号乘以系数Von2/R，求出由再生电阻器12消耗的消耗功率(消耗功率关联值)。另外，Von2/R是再生电阻器12消耗的瞬时消耗功率、R是再生电阻器12的电阻值。
比较部35具有比较器35a和基准器35c。在基准器35c中可以设定功率阈值Wn。比较器35a比较由乘法器34c求出的消耗功率和在基准器35c中预先设定的功率阈值Wn，在消耗功率达到功率阈值Wn的情况下，向速度指令生成部18输入指令变更信号。
功率阈值Wn是基于使再生电阻器12不成为过负荷的容许功率值Wp来设定的。具体地说，如图16所示，考虑从平滑加速开始时刻t1到匀速运行的期间增加的再生消耗功率和从减速开始时刻t2起一时地增加的再生消耗功率，把功率阈值Wn设定为使再生消耗功率不超过容许功率值Wp。
另外，作为再生电阻器12，选择具有如此容量的电阻器：可以瞬间地消耗再生开关13的接通比例为100％的功率。但是，为了抑制再生电阻器12的发热等，使再生消耗功率小于等于再生电阻器12的连续使用时的额定功率。
速度指令生成部18连续地生成持续预定的加速的速度指令值，直到输入了指令变更信号。并且，在输入了指令变更信号时，如果轿厢1处于加速状态，则速度指令生成部18生成从加速状态变为匀速运行的速度指令信号，使轿厢1以匀速运行，在靠近停止位置时，速度指令生成部18生成进行减速而停止的速度指令信号。
虽然在上述的实施方式中省略了说明，但是通过用微分器37等对来自速度检测器(旋转位置检测器)6的信号进行微分而求出电动机4的转速。
实施方式8的控制单元17具有速度指令生成部18、速度控制部19、电流控制部20、消耗功率运算部34、比较部35以及微分器37。
这里，在轿厢1侧的载荷大于配重2的载荷、轿厢1进行下降运转时，电动机4成为再生状态。在再生状态中，电流从电动机4流向逆变器9，对平滑电容器11进行充电。在平滑电容器11被充电、平滑电容器11的电压达到电压阈值Von时，从开关指令部32向再生开关13输入接通指令信号。
在再生开关13接通时，在再生电阻器12中流过电流，从而再生电阻器12发热，由此平滑电容器11的电压降低到Voff。由于再生电阻器12和平滑电容器11构成闭合回路，所以该电压下降时的电流与电压的关系是电压按一次延迟系统的波形变化的关系。
在平滑电容器11的电压降到Voff时，从开关指令部32向再生开关13输入断开指令信号。通过反复进行这样的动作，电动机4的再生功率被再生电阻器12消耗。并且，根据平滑电容器11的电压使再生开关13接通/断开，由此把对于逆变器9的直流输入电压控制在预定的范围内。
消耗功率运算部34的一次滤波器34a对于来自开关指令部32的脉冲状接通/断开指令信号，如图15(c)那样进行平滑，作为平滑信号来输出。平滑信号是表示接通时间的比例，该接通时间是生成了再生开关13的接通/断开指令信号的接通指令信号的时间。由此，可以推定再生电阻器12的平均消耗功率。因此，通过由乘法器34c对平滑信号和系数Von2/R进行相乘，可以求出平均消耗功率值。
比较器35a比较消耗功率和功率阈值Wn，并在消耗功率超过功率阈值Wn时，向速度指令生成部18输入指令变更信号。如图16(a)所示，随着轿厢1的运行开始并且速度升高，消耗功率慢慢地增加。然后，在加速状态下，消耗功率在运行中的时刻t1达到功率阈值Wn。
在消耗功率超过功率阈值Wn时，比较器35a向速度指令生成部18输出指令变更信号。在输入了指令变更信号时，速度指令生成部18生成速度指令并输出给速度控制部19，以使如果轿厢1在加速中则停止加速，并转移到匀速运行。此时，考虑到乘客的乘坐感受，优选为以平滑的曲线从加速状态切换到匀速状态。
在轿厢1匀速运行，并在时刻t2轿厢1到达减速开始地点时，速度指令生成部18生成使轿厢1减速从而停止的速度指令，由此轿厢1减速停止。其他的结构和控制方法与实施方式1或2相同。
在这样的电梯装置中，由于在轿厢1的运行中监视再生电阻器12的消耗功率，同时根据消耗功率的状态来生成与轿厢1的运行速度相关的控制指令并输出到电动机驱动部15，所以可以防止驱动设备成为过负荷状态，且更高效率地运转轿厢1。
另外，实施方式8中，虽然是利用一次滤波器34a来计算再生开关13的接通时间的比例，但是也可以利用高次滤波器来计算。并且，也可以在预先设定的时间内，通过检测再生开关13的接通时间和断开时间来求出接通时间的比例。
并且，也可以省略乘法器34c，把一次滤波器34a的输出直接输入到比较部35。
另外，在实施方式8中，把再生开关13接通时流过的电流近似为Von/R。相对于此，也可以例如Voff/R、或(Von+Voff)/R/2等那样，假设在再生电阻器12上施加了接通开始电压Von和断开开始电压Voff之间的某个预定电压而进行近似。
并且，再生功率在轿厢1从加速运行转移到匀速运行时和从匀速运行转移到减速运行时，其增加量特别大。因此，也可以把该增加量考虑进来而设定功率阈值Wn。即、可以把从再生电阻器12的可再生容许值减去上述增加量后的值作为功率阈值Wn。
并且，上述增加量取决于轿厢1的加减速度，且加减速度取决于电动机4产生的电动机扭矩，而电动机扭矩可以从电动机4的电流换算。因此，可以根据加减速度、扭矩、电流中的任意一个来计算功率阈值Wn。
另外，从平滑加速开始到匀速运行为止增加的再生功率还取决于转移到匀速运行时的平滑加速模式。即、平滑加速时间越长则再生功率的增加越大。并且，在减速开始时一时增加的再生功率取决于转移到减速运行时的平滑减速模式。即、平滑减速时间越短则再生功率的增加量越大。因此，也可以根据平滑加速(减速)模式，把功率阈值Wn设定成使再生功率不超过容许值Wp。并且，也可以根据功率阈值Wn，把平滑加速(减速)模式设定成使再生功率不超过容许值Wp。另外，也可以在每次运行时修改设定功率阈值Wn。
并且，虽然功率阈值Wn越大则越可以使轿厢1高速运转，但是越增大功率阈值Wn则越不能增大减速度，有必要也延长平滑减速时间。因此，关于运转时间的缩短，在功率阈值Wn与减速度及平滑减速模式之间存在折衷的关系。因此，优选为把功率阈值Wn与减速度及平滑减速模式设定为使运行时间尽可能短。
实施方式9
接着，说明本发明的实施方式9。在实施方式9中，作为驱动单元16的设备负荷，监视再生电阻器12的发热量、即温度。
图17是表示本发明的实施方式9的电梯装置的结构图。在图中，发热量运算部134具有一次滤波器34a、乘法器34c以及积分器34e。积分器34e根据乘法器34c得出的消耗功率的时间积分(累积)值，求出再生电阻器12的发热量的推定值。
在基准器35c上可以设定发热量阈值(温度阈值)。比较器35a比较发热量推定值和发热量阈值，并在发热量推定值达到发热量阈值时，把指令变更信号输入到速度指令生成部18，其中发热量推定值是由积分器34e来求出，发热量阈值由基准器35c预先设定。发热量阈值是基于再生电阻器12不成为过负荷的容许温度来设定的。其他的结构与实施方式8相同。
如上述的电梯装置中，由于在轿厢1的运行中，监视再生电阻器12的发热量，并且根据发热量生成与轿厢1的运行速度相关的控制指令并输出到电动机驱动部15，所以可以防止驱动设备成为过负荷状态，并且可以更高效地运转轿厢1。
实施方式10
接着，说明本发明的实施方式10。在实施方式10中，与实施方式9同样，作为驱动单元16的设备负荷，监视再生电阻器12的发热量。但是，在实施方式10中，根据再生电阻器12的消耗功率来变动发热量阈值。
图18是表示本发明的实施方式10的电梯装置的结构图。在图中，比较部135具有比较器35a和可变基准器135c。可变基准器135c根据来自乘法器34c的信息来求出再生电阻器12的每规定时间的消耗功率，并根据该结果变化发热量阈值。
图19是表示图18的可变基准器135c的发热量阈值的设定方法的一例的曲线图。如图19所示，发热量阈值在再生电阻器12的每规定时间的消耗功率增加时降低。其他的结构以及控制方法与实施方式9相同。
如上述的电梯装置中，由于根据再生电阻器12的每规定时间的消耗功率来变动发热量阈值，所以可以根据轿厢1的运转频度来适当变更发热量阈值，并且可以更可靠地防止再生电阻器12成为过负荷。例如，由于在轿厢1的运转频度变高时，再生电阻器12的每规定时间的消耗功率增加，所以发热量急剧上升。相对于此，可以通过一定程度地降低发热量阈值，来防止由于控制延迟而使再生电阻器12成为过负荷。
另外，再生电阻器12的发热量也可以根据平均消耗功率来推定。通过把一次滤波器34a的时间常数选定为与再生电阻器12的热时间常数大致相同，从而可以把平均消耗功率设为一次滤波器34a的输出乘以Von2/R后的值而求出。
实施方式11
接着，说明本发明的实施方式11。在实施方式11中，作为驱动单元16的设备负荷，监视电动机电压以及电动机电流。
图20是表示本发明的实施方式11的电梯装置的轿厢速度控制方法的曲线图，表示进行电动机4的弱磁场控制的情况下的例子。整体的装置结构与实施方式5(图11)相同。
在这里，弱磁场控制是通过流过负的d轴电流，从而抑制电动机电压的上升而进行高速旋转的电动机4的控制方法。在进行了弱磁场控制的情况下，在开始运行后轿厢1被加速而电动机电压上升时，进行弱磁场控制，d轴电流开始流过以使电压不超过阈值A3。在该例中，在时刻t5电动机电压固定在阈值A3。即、在时刻t5，开始弱磁场控制以使不流过太大的d轴电流。
通过弱磁场控制，电动机电压值被抑制在阈值A3以下，但随着速度变大，用于抑制电压升高的d轴电流也增大，因此电动机电流增加。此时，在实施方式11中，还监视电动机电流，在电动机电流值超过阈值A4时，判断为是可进行弱磁场控制的极限速度，速度指令转移到匀速运行的速度指令值。
另外，阈值A4是根据电动机4或逆变器9的容许电流B4来设定的。并且，虽然从平滑加速开始时刻t6到成为匀速的期间，电动机电流一时地增加，但是阈值A4被设定成在该情况下电动机电流也不会超过容许值B4。
根据如上所述，可以防止由逆变器9的输出电压的不足而使电动机4的速度控制劣化引起的乘坐感受的恶化、以及电磁噪声，并且可以防止由电动机4或逆变器9的过电流引起的过负荷。
并且，可以在驱动设备不成为过负荷的范围内提高速度，改善运行效率。
另外，在实施方式11中，虽然表示了通过弱磁场控制而使电动机电压值成为恒定后电动机电流值超过阈值A4的情况，但是在不进行弱磁场控制的情况下等，在电动机电流值超过阈值A4之前电动机电压值超过阈值A3时，在该时刻切换到匀速运行。
在实施方式11中，在电源电压降低的情况下等，在逆变器9的可输出电压变动的情况下，也可以根据电源电压的变动在逆变器9可输出的范围内适当地进行速度指令值的高速化。

Claims (16)

1.一种电梯装置，其特征在于，该电梯装置具有：
驱动单元，该驱动单元具有驱动滑轮、旋转上述驱动滑轮的电动机、以及驱动上述电动机的电动机驱动部；
悬挂单元，其卷绕在上述驱动滑轮上；
轿厢和配重，其由上述悬挂单元悬挂，并由上述驱动单元升降；以及
控制单元，其控制上述电动机驱动部，
其中，上述控制单元在上述轿厢的运行中监视上述驱动单元内的至少一个设备的负荷，并且根据上述负荷的状态生成与上述轿厢的运行速度相关的控制指令并输出给上述电动机驱动部。
2.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，上述控制单元在上述轿厢的运行开始后，连续提高上述轿厢的运行速度，并在上述负荷达到预先设定的阈值时减小上述轿厢的加速度。
3.如权利要求2所述的电梯装置，其特征在于，上述控制单元在上述轿厢的运行开始后，提高加速度，直到上述轿厢的加速度达到预定的加速度。
4.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，在上述轿厢的加速运行中上述负荷达到预先设定的阈值时，上述控制单元生成上述控制指令以使上述轿厢匀速运行。
5.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，在上述轿厢的加速运行中上述负荷达到预先设定的阈值时，上述控制单元生成上述控制指令以使上述负荷保持在阈值。
6.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，上述控制单元监视上述电动机的电流、电压以及温度中的至少任意一项作为上述负荷。
7.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有逆变器，
上述控制单元监视上述逆变器的电流、温度、开关占空比以及电压中的至少任意一项作为上述负荷。
8.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，上述控制单元把提供给上述电动机的电流变换为直角坐标系的d轴电流和q轴电流，并且监视上述d轴电流和q轴电流中的至少任意一方作为上述负荷。
9.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有逆变器，
上述控制单元生成直角坐标系的d轴电流指令和q轴电流指令以控制上述逆变器，并且监视上述d轴电流指令和q轴电流指令中的至少任意一方作为上述负荷。
10.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有逆变器，
上述控制单元监视从上述逆变器提供给上述电动机的功率作为上述负荷。
11.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有再生电阻器，
上述控制单元监视上述再生电阻器的温度作为上述负荷。
12.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有再生电阻器，
上述控制单元监视上述再生电阻器的再生功率作为上述负荷。
13.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有逆变器、连接在上述逆变器和电源之间的断路器，
上述控制单元监视流过上述断路器的电流作为上述负荷。
14.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有逆变器、连接在上述逆变器和电源之间的转换器，
上述控制单元监视从上述转换器输入到上述逆变器的直流电压。
15.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述电动机驱动部具有逆变器，
上述控制单元具有电流控制部，该电流控制部生成用于控制上述逆变器的电流指令，并且上述控制单元通过对从上述逆变器提供给上述电动机的电流与上述电流指令进行比较，来间接地监视上述负荷。
16.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，
上述驱动单元中设置有用于检测上述电动机的转速的速度检测器，
上述控制单元具有速度指令生成部，该速度指令生成部生成作为与上述电动机的转速相关的上述控制指令的速度指令，并且上述控制单元通过对上述速度检测器所检测出的速度与上述速度指令进行比较，来间接地监视上述负荷。
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