JP2003335492A - 乗客コンベアの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で簡易な構成の整流器による第一電力変
換器でも交流出力電圧の不足に伴う誘導電動機の過熱状
態を回避できる乗客コンベアの制御装置の提供。 【解決手段】 第二電力変換器４の出力電圧指令値を得
る電圧換算係数ｋを算出する電圧換算係数算出手段１０
と、所定の振幅および周波数の変調波Ｓｍを出力する変
調波演算手段１１と、第二電力変換器４の点弧信号Ｓｇ
を出力する比較器１３とを備え、電圧換算係数ｋを超過
信号Ｓｏに基づいて変更可能とした。これにより、電流
検出値Iが所定の電流しきい値を超えた際、電圧換算係
数ｋを変更して変調波Ｓｍの最大値を増加させ、第二電
力変換器４の出力電圧Ｖｍを増加させるので、誘導電動
機５の負荷電流を電流しきい値以下に制限できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エスカレータや動
く歩道などの乗客コンベアの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に乗客コンベアにおいて、整流器に
より交流電力を直流電力に変換する第一電力変換器と、
直流電力を任意周波数の交流電力に変換する第二電力変
換器と、この第二電力変換器に接続され踏段等を駆動す
る誘導電動機とを備えたものがある。この従来の乗客コ
ンベアでは、第一電力変換器が三相交流電圧を三相全波
整流で直流電圧に変換すると、例えば電源電圧が２００
Ｖのとき直流電圧は約２７０Ｖとなる。また、パルス幅
制御における搬送波の最大値に対する変調波の最大値の
比を一般に変調度と言うが、前記の直流電圧を第二電力
変換器が変調度１以下で交流電圧に変換すると、第二電
力変換器の出力は約１７０Ｖとなり、電源電圧を下回
る。

【０００３】そして、既設置の乗客コンベアの誘導電動
機を流用して上記のような電力変換器を追加する改造を
乗客コンベアに加えた場合、乗客コンベアに乗客が乗り
込んで誘導電動機の定格程度の負荷状態になると、誘導
電動機に印加される第二電力変換器の交流出力電圧が不
足し、誘導電動機の負荷電流が定格電流値を超えてしま
い誘導電動機が過熱する恐れが有る。

【０００４】そこで従来、例えば、特開２０００−１６
７４０号公報に記載されているように、交流リアクトル
および自己消弧素子等を使用した第一電力変換器を使用
するなどして直流電圧を昇圧し、交流出力電圧が不足し
ないようにしたものが提案されている。

【０００５】図３はこの種の乗客コンベアに設けられる
制御装置を示すブロック図である。

【０００６】図３に示す乗客コンベアは、三相交流電源
１と、この三相交流電源１に接続され，三相交流電源１
の交流電力を直流電力に変換する第一電力変換器２ａ
と、この第一電力変換器２ａの出力電圧を平滑する平滑
コンデンサ３と、トランジスタ等の自己消弧素子と逆並
列ダイオード等から成り、前記の直流電力を可変電圧可
変周波数の交流電力に変換する第二電力変換器４と、こ
の第二電力変換器４に接続され、図示しない踏段等を駆
動する誘導電動機５とを備えており、第一電力変換器２
ａは、誘導性インピーダンスを持つ交流リアクトル２ａ
１およびトランジスタ等の自己消弧素子２ａ２を有して
いる。そして、第一電力変換器２ａ、および第二電力変
換器４にはそれぞれ制御装置６ａ、６ｂが接続されてい
る。

【０００７】上述した制御装置６ａでは、図示しない電
圧検出回路を有しており、第一電力変換器２ａの直流出
力電圧が所定電圧まで上昇するよう自己消弧素子２ａ２
に対し点弧信号を発し、この自己消弧素子２ａ２が消弧
して通流が停止すると交流リアクトル２ａ１は逆起電力
を生じ、この逆起電力をコンデンサ３が充電して直流電
圧を昇圧するようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、第一電力変換器２ａの交流リアクトル２ａ
１および第一電力変換器２ａ用の制御装置６ａが必要と
なるため、乗客コンベアの機器の大型化および複雑化を
招くという問題がある。

【０００９】本発明は、このような従来技術における実
情に鑑みなされたもので、その目的は、小型で簡易な構
成の整流器による第一電力変換器でも、交流出力電圧の
不足に伴う誘導電動機の過熱状態を回避することのでき
る乗客コンベアの制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る発明は、交流電源と、この交流電源の
交流電力を直流電力に変換する整流器から成る第一電力
変換器と、自己消弧素子を有しパルス幅変調により前記
直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換する第
二電力変換器と、これらの第一電力変換器および第二電
力変換器間に介設される平滑コンデンサと、前記第二電
力変換器に接続され踏段を駆動する誘導電動機とを備え
た乗客コンベアにあって、周波数指令に従い前記第二電
力変換器にパルス幅変調を施した点弧信号を出力する乗
客コンベアの制御装置において、前記周波数指令から前
記第二電力変換器の出力電圧指令値を得るための電圧換
算係数を算出する電圧換算係数算出手段と、正弦波発生
器を有し前記電圧換算係数および周波数指令から所定の
振幅および周波数の変調波を出力する変調波演算手段
と、所定の周波数で搬送波を出力する搬送波発生手段
と、前記変調波と搬送波を比較し前記第二電力変換器の
点弧信号を出力する比較器と、前記誘導電動機の出力電
流を検出し電流検出値を出力する電流検出器と、予め設
定した電流しきい値を前記電流検出値が超えた場合に超
過信号を前記電圧換算係数算出手段へ出力する超過検出
手段とを備え、前記電圧換算係数演算手段は、前記超過
信号に基づいて前記電圧換算係数を変更する構成にして
ある。

【００１１】このように構成した請求項１に係る発明で
は、誘導電動機の負荷電流を電流検出器により検出し、
この電流検出値が所定の電流しきい値を超えた場合に、
超過検出手段から出力される超過信号に基づいて電圧換
算係数算出手段で電圧換算係数を変更し、変調波演算手
段で変調波の最大値を増加させて、第二電力変換器の出
力電圧を増加させるので、誘導電動機の負荷電流を所定
の電流しきい値以下に制限できる。これにより、小型で
簡易な構成の整流器による第一電力変換器でも、交流出
力電圧の不足に伴う誘導電動機の過熱状態を回避でき
る。

【００１２】また、上記目的を達成するために本発明の
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、
前記電圧換算係数演算手段は、前記変調波の最大値が前
記搬送波の最大値を上回り、変調度が１以上になるよう
に前記電圧換算係数を増加させる構成にしてある。

【００１３】このように構成した請求項２に係る発明で
は、電圧換算係数演算手段により電圧換算係数を増加さ
せることにより変調波の最大値が搬送波の最大値を上回
り、変調度が１以上になるので、第二電力変換器の出力
電圧を電源電圧と同程度に引き上げることができる。

【００１４】また、上記目的を達成するために本発明の
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、
前記超過検出手段の電流しきい値に前記誘導電動機の定
格電流値を予め設定するとともに、前記電圧換算係数演
算手段は、前記超過信号に基づいて前記電圧換算係数に
所定の電圧補正値を加減算する構成にしてある。

【００１５】このように構成した請求項３に係る発明で
は、乗客コンベア上の乗客数の増加に伴い誘導電動機の
負荷電流が増加して予め設定した電流しきい値、すなわ
ち誘導電動機の定格電流値を超えた場合に、超過信号に
基づいて電圧換算係数算出手段で電圧換算係数に予め定
めた電圧補正値を加算するので、誘導電動機の負荷電流
を誘導電動機の定格電流以下に制限できる。また、乗客
コンベア上の乗客数の減少に伴い誘導電動機の負荷電流
が減少して超過信号が無くなれば、電圧換算係数より予
め定めた電圧補正値を減算し、軽負荷時の電圧を適正に
保つことができる。これにより、小型で簡易な構成の整
流器による第一電力変換器でも、交流出力電圧の不足に
伴う誘導電動機の過熱状態を回避できる。

【００１６】また、本発明の請求項４に係る発明は、請
求項３に係る発明において、前記電圧換算係数に加減算
する電圧補正値を、乗客コンベアの負荷変動に応じた応
答速度となるよう設定した構成にしてある。

【００１７】このように構成した請求項４に係る発明で
は、乗客コンベアの負荷が変動したとき、この負荷変動
に応じて前記の電圧補正値を調整して、第二電力変換器
の出力電圧を緩やかに上昇させることができる。これに
より、小型で簡易な構成の整流器による第一電力変換器
でも誘導電動機の過熱状態を回避できるとともに、乗客
コンベアに急激な速度変動を与えることを防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の乗客コンベアの制
御装置の実施の形態を図に基づき説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施形態に係る乗客コン
ベアの制御装置を示すブロック図、図２は図１の制御装
置のパルス幅変調における点弧信号の作成方法を説明す
る図である。なお、図１において前述した図３に示すも
のと同等のものには同一符号を付してある。

【００２０】図１に示す乗客コンベアは、三相交流電源
１と、三相交流電源１の交流電力を直流電力に変換する
整流器から成る第一電力変換器２と、この第一電力変換
器２の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ３と、トラン
ジスタ等の自己消弧素子と逆並列ダイオード等から成
り、前記の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に
変換する第二電力変換器４と、この第二電力変換器４に
接続され、図示しない踏段等を駆動する誘導電動機５と
を備えている。

【００２１】そして、本実施形態の制御装置７は、誘導
電動機５の負荷電流でもある第二電力変換器４の出力電
流Ｉを検出し、図示しない変成器等で電圧信号等に変換
して電流検出値Ｉを出力する電流検出器８と、予め所定
の電流しきい値を設定しておきこれを電流検出値Ｉが超
えた場合に超過信号Ｓｏを出力する超過検出手段９と、
超過信号Ｓｏに基づき電圧換算係数ｋを出力する電圧換
算係数算出手段１０と、前記の電圧換算係数ｋおよび図
示しない正弦波発生器より入力される周波数指令ｆから
所定の振幅および周波数の変調波Ｓｍを演算する変調波
演算手段１１と、変調波Ｓｍの１００倍以上程度の周波
数を持つ三角波等の周期波形である搬送波Ｓｃを出力す
る搬送波発生手段１２と、搬送波Ｓｃと変調波Ｓｍを比
較し第二電力変換器４の点弧信号Ｓｇを出力する比較器
１３とから構成されている。電圧換算係数ｋは、周波数
指令ｆから第二電力変換器４の出力電圧指令値を得るた
めのものであり、本実施形態の制御装置７は、周波数指
令ｆに従い第二電力変換器４に対してパルス幅変調を施
した点弧信号Ｓｇを出力するようになっている。

【００２２】一般に電力変換器で速度帰還を行わずに誘
導電動機５を駆動する場合、誘導電動機５の鉄心磁気飽
和を避けるために第二電力変換器４の出力電圧Ｖｍと出
力周波数の比を一定とする制御が行われており、予め電
圧換算係数ｋは、周波数指令ｆに比例した第二電力変換
器４の出力電圧Ｖｍとなるよう設定しておく。

【００２３】この実施形態にあっては、変調波演算手段
１１は周波数指令ｆが入力されるとき、この周波数指令
ｆと電圧換算係数算出手段１０から入力される電圧換算
係数ｋとを乗算するとともに、周波数指令ｆに従った周
波数の正弦波に重畳させて変調波Ｓｍを作成し比較器１
３へ出力する。次いで、この比較器１３は変調波Ｓｍ
を、搬送波発生手段１２から発生される三角波等の搬送
波Ｓｃと比較して点弧信号Ｓｇを第二電力変換器４へ出
力するので、この点弧信号Ｓｇにより第二電力変換器４
の自己消弧素子が点弧、消弧され、その時間比率により
誘導電動機５に印加する電圧が操作される。

【００２４】ここで、パルス幅制御における搬送波Ｓｃ
の最大値に対する変調波Ｓｍの最大値の比を一般に変調
度と言うが、この変調度を１としたとき、次の（１）式
により、電源電圧（実効値）Ｖｓに対する第二電力変換
器４の出力電圧（実効値）Ｖｍが求められる。

【００２５】 Ｖｍ＝（√３／√２）× （１．３５Ｖｓ／２）＝０．８６Ｖｓ…（１） したがって、上記の（１）式は第二電力変換器４の出力
電圧（実効値）Ｖｍが電源電圧（実効値）Ｖｓに満たな
いことを示している。このため、既設置の乗客コンベア
の誘導電動機５を流用して電力変換器を追加する改造を
乗客コンベアに加えた場合に、乗客コンベアに乗客が乗
り込んで誘導電動機５の定格程度の負荷になると、誘導
電動機５に印加される第二電力変換器４の出力電圧Ｖｍ
が不足するので、誘導電動機５の負荷電流が増加し、こ
の誘導電動機５の負荷電流は、電流検出器８によって電
流検出値Ｉとして制御装置７に伝達される。

【００２６】そこで、制御装置７の超過検出手段９には
予め上限となる電流しきい値を設定しておき、電流検出
値Ｉがこの電流しきい値を超えた場合に超過信号Ｓｏを
出力し、電圧換算係数算出手段１０は、この超過信号Ｓ
ｏが与えられている期間、電圧換算係数ｋを増加させて
変調波演算手段１１に出力する。次いで、この変調波演
算手段１１では、電圧換算係数ｋの増加に伴い変調波Ｓ
ｍの最大値が増加し、その結果として第二電力変換器４
の出力電圧Ｖｍを増加させるので、誘導電動機５の負荷
電流を電流しきい値以下に制限することが可能である。

【００２７】次に、電圧換算係数ｋの増加で変調度１以
上になるように設定することにより第二電力変換器４の
出力電圧Ｖｍを電源電圧Ｖｓと同程度に引き上げる動作
を図２を用いて説明する。なお、図２はパルス幅変調に
おける点弧信号作成方法の概念を示し、変調波、搬送波
および点弧信号のそれぞれの関係を模式的に表したもの
で、実際の搬送波周波数は変調波の１００倍以上程度で
ある。また、図２において、Ｓｃは前述した図１と同様
に搬送波を示し、Ｓｍ１、Ｓｍ２はそれぞれ変調度１以
下および変調度１以上の変調波を示し、Ｓｇ１、Ｓｇ２
は変調度１以下および変調度１以上の点弧信号を示し、
Ｖｍ１、Ｖｍ２は変調度１以下および変調度１以上の第
二電力変換器４の出力電圧を示す。さらに、出力電圧Ｖ
ｍ１、Ｖｍ２は実際にはパルス波形であるが、図２では
搬送波周波数を除去して記載している。

【００２８】図２に示すように、一般的に行われている
変調度１以下の点弧信号Ｓｇ１を作成するに際して、変
調波Ｓｍ１が搬送波Ｓｃを超えた場合に点弧信号Ｓｇ１
がＯＮし、これに従い第二電力変換器４の自己消弧素子
を点弧して出力電圧Ｖｍ１を得る。また、変調度１以上
の点弧信号Ｓｇ２の作成も同様であるが、変調波Ｓｍ２
が最大値になる周辺で点弧信号Ｓｇ２が連続してＯＮす
る。これにより出力電圧Ｖｍ２は歪波を含んだ波形と成
るが、基本波成分においても実効値電圧を増加させるこ
とができる。予め前述の電圧換算係数ｋの変更値を，第
二電力変換器４の出力電圧Ｖｍ２の実効値が電源電圧Ｖ
ｓと同程度に成るように設定しておくことが可能であ
る。

【００２９】このように構成した本実施形態にあって
は、誘導電動機５の負荷電流を電流検出器８により検出
し、電流検出値Ｉが所定の電流しきい値を超えた場合
に、電圧換算係数算出手段１０により電圧換算係数ｋを
増加させ、変調波演算手段１１で変調波Ｓｍの最大値が
搬送波Ｓｃの最大値を上回って変調度が１以上になり、
第二電力変換器４の出力電圧Ｖｍが電源電圧Ｖｓと同程
度に増加することから、誘導電動機５の負荷電流を所定
の電流しきい値以下に制限でき、小型で簡易な構成の整
流器による第一電力変換器２でも、誘導電動機５が過熱
する状態を回避できる。

【００３０】また、本実施形態にあっては、乗客コンベ
ア上の乗客数の増加に伴い誘導電動機５の負荷電流が増
加して予め設定した電流しきい値を超えた場合に、電圧
換算係数算出手段１０で電圧換算係数ｋに予め定めた電
圧補正値を加算するので、誘導電動機５の負荷電流を定
格電流以下に制限できるとともに、乗客コンベア上の乗
客数の減少に伴い誘導電動機５の負荷電流が減少して超
過信号が無くなれば、電圧換算係数ｋより予め定めた電
圧補正値を減算し、変調度１まで戻すことで軽負荷時の
電圧を適正に保つことができる。

【００３１】また、本実施形態にあっては、乗客コンベ
アの負荷が変動したとき、この負荷変動に応じて電圧換
算係数ｋの電圧補正値を調整し、第二電力変換器４の出
力電圧Ｖｍを緩やかに上昇させることができるので、乗
客コンベアに急激な速度変動を与えることを防止でき
る。なお、電圧換算係数ｋを急激に切り替えた場合、第
二電力変換器４の出力電圧Ｖｍが急激に増加又は減少し
乗客コンベアが瞬時に加速又は減速するため、乗り心地
が悪化する。また、乗客コンベアは固定定員の踏段が定
時的に駆動されていく構造上、時間あたりの負荷変動が
小さく一定である。そこで、本実施形態では、時間あた
りの負荷変動と誘導電動機５の負荷特性を考慮し、上記
のように負荷変動に見合う電圧補正値を設定すること
で、第二電力変換器４の出力電圧Ｖｍを緩やかに上昇・
下降させて乗客コンベアの急激な速度変動を防止するよ
うになっている。

【００３２】なお、本実施形態では、周波数指令ｆを図
示しないインターフェースを介して外部の正弦波発生器
から入力しても良いし、制御装置７内部で作成しても良
く、また、変調波Ｓｍは、第二電力変換器４の交流出力
電圧の基本波成分と比例関係にあり第二電力変換器４の
出力電圧指令値とも言い換えられる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る発明によれば、誘導電動機の負荷電流を所定の電
流しきい値以下に制限できるので、小型で簡易な構成の
整流器による第一電力変換器でも、交流出力電圧の不足
に伴う誘導電動機の過熱状態を回避できる。

【００３４】また、本発明の請求項２に係る発明によれ
ば、第二電力変換器の出力電圧を電源電圧と同程度に引
き上げることで、小型で簡易な構成の整流器による第一
電力変換器でも誘導電動機の過熱状態を回避できる。

【００３５】また、本発明の請求項３に係る発明によれ
ば、誘導電動機の負荷電流を誘導電動機の定格電流以下
に制限することで、小型で簡易な構成の整流器による第
一電力変換器でも誘導電動機の過熱状態を回避できる。

【００３６】また、本発明の請求項４に係る発明によれ
ば、第二電力変換器の出力電圧を緩やかに昇降させて乗
客コンベアに急激な速度変動を与えることを避けること
ができ、乗客コンベアの運転を円滑に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る乗客コンベアの制御
装置を示すブロック図である。

【図２】図１の制御装置のパルス幅変調における点弧信
号の作成方法を説明する図である。

【図３】従来の制御装置を備えた乗客コンベアのブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 第一電力変換器（整流器） ３ 平滑コンデンサ ４ 第二電力変換器 ５ 誘導電動機 ７ 制御装置 ８ 電流検出器 ９ 超過検出手段 １０ 電圧換算係数算出手段 １１ 変調波演算手段 １２ 搬送波発生手段 １３ 比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F321 DD01 EA12 EB08 EC13 5H576 AA07 BB10 DD02 EE11 GG04 HA02 HB01 HB02 JJ26 LL22 MM06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と、この交流電源の交流電力を
   直流電力に変換する整流器から成る第一電力変換器と、
   自己消弧素子を有しパルス幅変調により前記直流電力を
   可変電圧可変周波数の交流電力に変換する第二電力変換
   器と、これらの第一電力変換器および第二電力変換器間
   に介設される平滑コンデンサと、前記第二電力変換器に
   接続され踏段を駆動する誘導電動機とを備えた乗客コン
   ベアにあって、周波数指令に従い前記第二電力変換器に
   パルス幅変調を施した点弧信号を出力する乗客コンベア
   の制御装置において、 前記周波数指令から前記第二電力変換器の出力電圧指令
   値を得るための電圧換算係数を算出する電圧換算係数算
   出手段と、正弦波発生器を有し前記電圧換算係数および
   周波数指令から所定の振幅および周波数の変調波を出力
   する変調波演算手段と、所定の周波数で搬送波を出力す
   る搬送波発生手段と、前記変調波と搬送波を比較し前記
   第二電力変換器の点弧信号を出力する比較器と、前記誘
   導電動機の出力電流を検出し電流検出値を出力する電流
   検出器と、予め設定した電流しきい値を前記電流検出値
   が超えた場合に超過信号を前記電圧換算係数算出手段へ
   出力する超過検出手段とを備え、 前記電圧換算係数演算手段は、前記超過信号に基づいて
   前記電圧換算係数を変更するようにしたことを特徴とす
   る乗客コンベアの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記電圧換算係数演
   算手段は、前記変調波の最大値が前記搬送波の最大値を
   上回り、変調度が１以上になるように前記電圧換算係数
   を増加させるようにしたことを特徴とする乗客コンベア
   の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記超過検出手段の
   電流しきい値に前記誘導電動機の定格電流値を予め設定
   するとともに、前記電圧換算係数演算手段は、前記超過
   信号に基づいて前記電圧換算係数に所定の電圧補正値を
   加減算することを特徴とする乗客コンベアの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記電圧換算係数に
   加減算する電圧補正値を、乗客コンベアの負荷変動に応
   じた応答速度となるよう設定したことを特徴とする乗客
   コンベアの制御装置。