CN103010877B

CN103010877B - 节能电梯

Info

Publication number: CN103010877B
Application number: CN201210298768.2A
Authority: CN
Inventors: 鸟谷部润; 深田裕纪; 高山直树; 中川公人; 吉元慎治; 金田宽典; 古桥昌也; 市川宜民
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: CN103010877A; JP2013063827A; JP5557815B2

Abstract

不损及电梯运行效率的情况下，抑制高峰电力，切实降低耗电量，对节电要求进行管理。节能电梯具有电梯轿厢(7)；电动机(4)；平衡重(5)，重量被设定为与乘客重量和电梯轿厢的重量之和保持平衡；检测电动机的旋转速度和旋转方向的编码器(6)；检测电梯轿厢(7)内的负载的负载传感器(19)；还具有运行状态判别部分(14)和节电数据库，运行状态判别部分(14)根据轿厢内负载和电动机(4)的旋转方向判断是否为电动机驱动运行，节电数据库根据节电目标值决定电梯轿厢(7)的行驶速度和加速度，该节能电梯在电梯轿厢(7)从当前位置朝目的地楼层运行并判断为是电动机驱动运行时，根据节电数据库决定电梯轿厢(7)的行驶速度或加速度。

Description

节能电梯

技术领域

本发明涉及一种能够提高运行效率和节能效率的电梯，尤其适应于通过改变电梯的运行速度来降低消耗电力(电力高峰值)和耗电量的场合。

背景技术

在现有技术中，例如如专利文献1所公开的那样，为了缩短加速度和减速度的过程以对电梯进行节能，在包括平衡负载在内的负载处于规定的平衡负载区域内，并且到下一个停靠楼层为止的升降距离在规定的短距离区域内的情况下，使电梯以低速进行运行。

此外，作为夏季的用电高峰时的应对措施，如专利文献2所公开的那样，在检测到电动机驱动运行(Motoring Operation)模式时，通过限制输入电流来对电梯的运行速度进行速度限制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1日本国专利特开2006-182554号公报

专利文献2日本国专利特开平2-66084号公报

发明内容

现有技术中的由上述专利文献1公开的技术，由于其不是与电动机驱动运行相关的技术，并且在速度限制时也不优先考虑消耗电力，所以在负荷变大时，可能会导致消耗电力和耗电量变得非常大，无法防止高峰电力和电力量过度增加。

此外，在专利文献2所公开的技术中，只是在检测到负荷量大的电动机驱动运行模式时才进行速度限制，所以虽然能够抑制高峰电流，但由于其对电梯运行速度进行限制，使得运行时间变长，等待时间增大，从而会导致运行效率下降。此外，在采用电流不与速度限制值成比例下降的电动机时，随着运行时间的增加，反而会导致耗电量增大。

本发明的目的在于解决上述现有技术中所存在的问题，使得能够在不损及电梯运行效率的情况下，抑制高峰电力，切实地降低耗电量，对节电要求进行管理。

解决方案

为了实现上述目的，本发明提供一种节能电梯，其具有：电梯轿厢；用于驱动电梯轿厢的电动机；平衡重，平衡重通过吊索与电梯轿厢连接，并且重量被设定为与乘客重量和电梯轿厢的重量之和保持平衡；用于检测电动机的旋转方向的编码器；以及用于检测电梯轿厢内的负载的负载传感器，所述节能电梯进一步具有运行状态判别部分和节电数据库，该运行状态判别部分根据由负载传感器检测到的轿厢内负载和由编码器检测到的电动机的旋转方向的检测值判断是否为电动机驱动运行，该节电数据库根据节电目标值决定电梯轿厢的行驶速度和加速度中的至少一个速度，所述节能电梯在电梯轿厢从当前位置朝着目的地楼层运行，并且运行状态判别部分判断为是电动机驱动运行时，根据节电数据库来决定电梯轿厢的行驶速度或者加速度。

发明效果

根据本发明，在电梯轿厢从当前位置朝着目的地楼层运行，并且判断为是电动机驱动运行时，预先根据节电数据库将电梯轿厢的行驶速度或者加速度决定为与电梯规格相适应的最佳值，由此能够在不损及电梯运行效率的情况下，抑制高峰电力，切实地降低耗电量，对节电要求进行管理。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的电梯的控制方块图。

图2是表示作为一实施方式所涉及的电梯轿厢的运行状态的速度以及电力的经时性变化的曲线图。

图3是一实施方式所涉及的流程图。

图4是一实施方式所涉及的节电数据库。

具体实施方式

图1表示电梯的整体示意图，图2表示电动机驱动运行以及再生运行(Regenerative Operation)时的速度以及电力的波形，图3表示用于降低高峰电力的速度变更控制部分的流程图。以下对本发明进行详细的说明。

控制装置通过变换器2将来自三相交流电源1的交流电压变换为直流电压后，通过逆变器3控制频率和电压，由此驱动电动机4来使与平衡重5保持平衡的电梯轿厢7升降。通过安装在电动机4上的编码器6来检测电动机4的旋转距离、旋转速度以及旋转方向，并且通过安装在逆变器3二次侧的电流检测器8来检测流入电动机4的电流，检测到的该等值被发送到电梯控制部分18中，以对电梯轿厢7进行如下所述的速度控制。

来自编码器6的检测值在电梯位置变换部分9中被变换为位置指令值，速度指令生成部分10根据该位置指令值生成速度指令值。力矩指令生成部分11根据由速度指令生成部分10生成的速度指令值以及由编码器6检测到的检测值生成力矩指令值。

根据力矩指令值变换为电流指令值，与电流检测器8的检测值进行比较，并且在电流指令生成部分12中生成电流指令值。电流指令值输入到驱动脉冲生成部分13中并被变换为驱动脉冲，通过用驱动脉冲驱动逆变器3来使电动机4旋转，由此对电梯进行速度控制。此时，相对于通常的电梯速度控制，通过速度变更控制部分17改变速度指令值，以达到节电目标值。

在通常的曳引式电梯中，平衡重的重量被设定为在大约等于额定搭载人数1/2的乘客乘入了电梯轿厢时，平衡重的重量与乘客重量和轿厢重量之和保持平衡。也就是说，在电梯轿厢中乘入了等于额定乘客重量(额定搭载人数)的50％的乘客(平衡点50％)时，电梯轿厢的重量和平衡重的重量保持平衡。在采用平衡点为50％的平衡重的场合下，在进行上升运行(UP)时，在乘客量为0～50％的范围内，电流值为负值，也就是电梯进行再生运行，在乘客量为50～100％的范围内，电流值为正值，也就是电梯进行电动机驱动运行。另一方面，在进行下降运行(DN)时，在乘客量为0～50％的范围内，电流值为正值，也就是电梯进行电动机驱动运行，在乘客量为50～100％的范围内，电流值为负值，也就是电梯进行再生运行。

例如，在办公大楼等场所，在早晨的上班时间段，电梯以满载状态从基准楼层开始进行上升运行，并且在到达上部楼层，乘客走出电梯后，电梯在无负荷的状态下下降运行到基准层等，此时，功率变换器和电动机以最大输出进行电动机驱动运行。另一方面，在下班等时间段，与上班时间段的情况相反，电梯在满负荷的状态下下降运行到基准层，或者以无负荷状态进行上升运行等，此时，功率变换器和电动机以最大输出进行再生运行。因此，在确定平衡点后，能够根据轿厢内负载和电梯轿厢的运行方向来判断电梯运行是进行电动机驱动运行还是进行再生运行。

图2表示电梯轿厢7升降过程中的电动机驱动运行、停止、再生运行、停止的情况，上图表示速度(m/min)，下图表示各种状态下的消耗电力(W)的变化，在电动机驱动运行时，因为负荷高，所以消耗电力大，在加速过程中，在达到一定速度之前，消耗电力达到大的高峰电力。此外，由于电动机驱动运行时的耗电量(Wh)等于加减速度过程中的消耗电力的积分值，所以，此时的速度(图2的稳定运行时的一定速度)的值越大，或者电动机驱动运行的时间越长(到下一个停靠楼层的升降距离越长)，则耗电量越大。另一方面，再生运行因为负荷轻，所以不会发生大的消耗电力峰值，并且稳定运行时的消耗电力也小。

在电动机驱动运行时，通过降低稳定速度，能够缩短加减速度过程，有利于降低耗电量。但是，在以低速控制电动机时，电梯的升降时间变长。如果到下一个停靠楼层的升降距离长，则到达目的地楼层的等待时间变长，导致电梯的运行效率受到损失。此外，有时还会因为电动机的特性而出现即使降低速度，也无法大幅度降低负荷电流，反而会因升降时间变长而导致耗电量与时间成比例地增大的情况。

另外，如果仅仅根据到下一个停靠楼层的升降距离的长短来降低稳定速度，则在某些升降距离下，无法将耗电量降低到目标节电量，导致无法达到节电要求。因此，推算电梯轿厢7到达目的地楼层所需的耗电量。

在运行状态判别部分14中根据由安装在电梯轿厢7下方的负载传感器19检测到的轿厢内负载以及由编码器6检测到的电动机4的旋转方向的检测值来判断运行状态是消耗电力大的电动机驱动运行(电梯在重负载状态下运行)还是再生运行(电梯在轻负载状态下运行)。也就是说，在平衡点为50％时，如果电梯轿厢7在轿厢内负载为额定乘客重量的50％以上(额定搭载人数的50％以上)的条件下进行上升运行，或者电梯轿厢7在轿厢内负载小于额定乘客重量的50％(小于额定搭载人数的50％)的条件下进行下降运行时，判断为是电动机驱动运行。

在判断为是电动机驱动运行时，电量运算部分15计算电梯轿厢7以预先规定的速度到达目的地楼层所需的耗电量。在由电量运算部分15算出的值在阈值以下时，速度指令判别部分16将此时的速度输出到速度指令生成部分10。

图3的流程图表示速度变更控制部分17为了实现节电目标值而进行的控制的详细内容。

在电梯轿厢7从当前楼层出发时，如果到发生了轿厢呼叫的楼层(最初的目的地楼层)为止的剩余距离在电梯轿厢7的可制动距离+规定值以上，判断为允许进行轿厢呼叫，此时，进行轿厢的呼叫登录，将发生了轿厢呼叫的楼层确定为新的目的地楼层，并更新剩余距离(步骤140)。另一方面，如果到发生了轿厢呼叫的楼层为止的剩余距离小于电梯轿厢7的可制动距离+规定值，判断为不允许进行轿厢呼叫，此时，不进行轿厢的呼叫登录。通过以上方法，短距离的楼层间运行受到限制，能够消除因大的减速导致的紧急停止和此后的加速，由此能够防止耗电量增大。此外，为了实现节能以及降低耗电量，也可以设置成将加减速度设定成小于通常的加减速度，并将加减速度降低后的可制动距离+规定值作为规定值。

此后，根据由安装在电梯轿厢7下方的负载传感器19检测到的轿厢内负载、由编码器6检测到的电动机4的旋转方向的检测值以及到目的地楼层的升降方向来判别运行状态(步骤142)。

如果在步骤143中判断为是再生运行时，由于从商用电源1供应的电力小，所以使电梯继续以额定速度行驶(步骤149)，而如果在步骤143中判断为是电动机驱动运行时，根据预先设定的电梯的节电目标值来决定电梯的行驶速度和加速度(144)。例如，根据图4的节电数据库决定电梯轿厢7的行驶速度和加速度。通过使用节电数据库，能够预先根据电梯的规格决定最佳值，在需要进行节电时，根据节电目标值将电梯轿厢7的行驶速度和加速度决定为比额定值小的值，并根据减小后的值来驱动电动机4。

由于各种行驶速度时的电流可以预先根据电动机的特性求出，所以将所决定行驶速度时的电流与根据剩余距离算出的运行时间的积作为耗电量算出(步骤145)。将算出的值与按照各个节电目标分别设定的阈值进行比较(步骤146)，当算出的值在阈值以下时，将行驶速度变更为所决定的行驶速度，使电梯继续运行(步骤148)。此外，用于计算耗电量的电流值也可以根据电流检测器8的检测值求出。

在以上的说明中根据所决定的行驶速度时的电流与剩余距离来计算耗电量，但也可以设置成检测电动机驱动运行时的负荷状态，并且例如阶段性地决定轿厢内负载与平衡点之间的偏差。此后，与行驶速度和各个阶段对应地预先求出电动机的电流并生成数据库，在步骤145中根据数据库的值来计算耗电量，由此能够更为正确地求出耗电量。

此外，电动机的电流也可以如下求出：通过负载传感器19在电梯轿厢出发前检测轿厢内负载等，根据该负载等算出电动机的力矩，并根据该电动机的力矩求出电流。此时，可以求出与实际状态相近的电流。

在算出的耗电量超过了阈值时，判断为难以降低耗电量，将缩短等待时间作为优先考虑事项，阶段性地提高行驶速度。也就是说，在步骤147中，将行驶速度从所决定的行驶速度提高一个等级即+ΔV后，与额定速度进行比较，在小于额定速度时，将行驶速度变更为所决定的行驶速度+ΔV，使电梯以提高后的行驶速度继续运行(步骤148)。如果所决定的行驶速度+ΔV在额定速度以上时，以使额定速度成为上限的方式，使电梯以额定速度继续进行运行(步骤149)。由此，能够防止电梯的运行效率大幅度下降。

此外，在很多场合下，乘客量多在25％左右，所以优选将平衡重的重量设定为与小于电梯轿厢的额定乘客重量的40％的乘客量保持平衡，或者将平衡重的重量设定为与发生次数多的乘客量(平衡点20～35％)保持平衡，以此来降低耗电量，并按照降低后的耗电量来决定行驶速度。

如上所述，由于按照降低后的作为节电目标的耗电量来决定行驶速度，所以能够防止因运行时间变得过长而导致等待时间增大。此外，在发生了因行驶速度的降低和电动机的特性使得运行时间增大，反而导致耗电量增大的情况时，通过阶段性地提高行驶速度，能够降低耗电量。

因此，在夏季等季节的白天时，通过提高节电目标值的设定值，与等待时间相比，优先降低消耗电力，而在冬季等季节，降低节电目标值的设定值，与降低消耗电力相比，优先缩短等待时间。

此外，由于不需要设置对再生能源进行充放电的充放电电路以及蓄电池等大型设备，而只需要对软件进行变更，所以能够降低成本，能够方便地在已经建成的电梯中进行增设。并且，由于不需要使用蓄电池等使用寿命受到限制的构件，所以与采用本发明之前相比，能够维持相同或者更好的维修保养性。

符号说明

4电动机

5平衡重

6编码器

7电梯轿厢

8电流检测器

14运行状态判别部分

19负载传感器

Claims

1.一种节能电梯，其具有：

电梯轿厢；

用于驱动所述电梯轿厢的电动机；

平衡重，所述平衡重通过吊索与所述电梯轿厢连接，并且其重量被设定为与乘客重量和所述电梯轿厢重量之和保持平衡；

用于检测所述电动机的旋转方向的编码器；以及

用于检测所述电梯轿厢内负载的负载传感器，

所述节能电梯的特征在于，

进一步具有运行状态判别部分和节电数据库，

所述运行状态判别部分根据由所述负载传感器检测到的轿厢内负载和由所述编码器检测到的所述电动机的旋转方向的检测值来判断是否为电动机驱动运行，

所述节电数据库根据节电目标值来决定所述电梯轿厢的行驶速度和加速度中的至少一个速度，

所述节能电梯在所述电梯轿厢从当前位置朝着目的地楼层运行，并且所述运行状态判别部分判断为是电动机驱动运行时，基于所述节电数据库来决定所述电梯轿厢的行驶速度或者加速度，

根据基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度以及到所述目的地楼层为止的剩余距离来计算运行时间，当计算出的运行时间与基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度时的电流的积在按照各个节电目标分别设定的阈值以下时，使电梯继续以基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度进行运行，当所述积超过了所述阈值时，阶段性地提高行驶速度。

2.一种节能电梯，其具有：

电梯轿厢；

用于驱动所述电梯轿厢的电动机；

用于检测所述电动机的旋转方向的编码器；以及

用于检测所述电梯轿厢内负载的负载传感器，

所述节能电梯的特征在于，

进一步具有运行状态判别部分和节电数据库，

根据基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度以及到所述目的地楼层为止的剩余距离来计算运行时间，当计算出的运行时间与基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度时的电流的积超过了按照各个节电目标分别设定的阈值时，以阶段性地提高行驶速度，并使额定速度达到上限的方式使电梯继续进行运行。

3.如权利要求1或者2所述的节能电梯，其特征在于，

在进行节电时，根据所述节电目标值将所述电梯轿厢的行驶速度或者加速度决定为比额定值低的值。

4.如权利要求1或者2所述的节能电梯，其特征在于，

在所述电梯轿厢从当前位置朝着目的地楼层出发时，如果剩余距离不到预定值，则不进行电梯轿厢的呼叫登录。

5.如权利要求1或者2所述的节能电梯，其特征在于，

在所述运行状态判别部分阶段性地决定负荷状态，根据基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度以及到所述目的地楼层为止的剩余距离来计算运行时间，并根据计算出的运行时间与基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度和所述负荷状态时的电流的积来计算耗电量。

6.如权利要求1或者2所述的节能电梯，其特征在于，

根据基于所述节电数据库来决定的所述行驶速度以及到所述目的地楼层为止的剩余距离来计算运行时间，并根据计算出的运行时间与根据所述电梯轿厢出发前的所述轿厢内负载求出的电流的积来计算耗电量。