JP2004075219A

JP2004075219A - エレベータ装置

Info

Publication number: JP2004075219A
Application number: JP2002234286A
Authority: JP
Inventors: Naoto Onuma; 大沼　直人; Shigeru Oki; 大木　　茂; Fumiaki Mita; 三田　史明; Akihiro Omiya; 大宮　昭弘
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】
エレベータが起動直後においても振動を抑制できる、良好な乗り心地のエレベータ装置を提供する。
【解決手段】
モータの速度と、乗りかごの積載質量と、モータの速度指令から、アンバランストルクを外乱分として含まないように、外乱トルクを補償するような制御信号を作成する。
【効果】
エレベータ運転開始から停止まで振動抑制効果を発揮できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かごとカウンタウェイトがシーブを介してロープで連結されるつるべ式の一般的な構成のエレベータにおいて、乗り心地を向上するために、特開平９−２７２６６３号公報，特開平１０−５３３７８号公報には、エレベータ駆動モータのトルク指令値（又は推定モータトルク値）とモータ速度検出値からモータ軸に加わる外乱トルクを推定するトルク外乱オブザーバを速度制御系に設けることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エレベータの駆動モータに加わるトルクの要素は、エレベータを加速させるに必要な加速トルクの他に、乗りかごとカウンタウェイトとの重量差を補償するアンバランストルク，外乱トルクとがある。ここで、外乱トルクとは、モータのトルクリプル成分，乗りかごが走行するレールの継ぎ目の段差により影響する成分，シーブ等回転部の偏心により影響する成分等があげられる。
【０００４】
一方、一般にエレベータでは、運転開始から停止まで振動のない良好な乗り心地が要求される。特に、エレベータが運転を開始する時点、即ち、静止状態（加速度が零）から加速度が加わる状態までの期間に、振動が発生すると乗客は不快感を感じる傾向がある。
【０００５】
しかし、上記従来技術では、外乱の補償が過補償となる傾向が有り、所望の振動抑制効果を得ることができなかった。特に、エレベータ起動直後の速度が低い領域では、必要以上にオブザーバゲインを低く設定し、過補償による悪影響を抑える必要があり、結果として、乗客が不快感を感じるエレベータ起動直後の振動の抑制が十分でない問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、上記問題点に鑑み、エレベータが起動直後のような低速度領域においても振動抑制効果を損なうことがなく、良好な乗り心地を実現できるエレベータ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者の検討によれば、トルク指令とモータ速度による外乱推定では、アンバランストルクも外乱分として推定するために、外乱の補償が過補償となる。そこで、本発明によるエレベータ装置においては、乗りかごの積載質量からアンバランストルクを推定することにより、外乱分としてアンバランストルクを含まないように外乱トルクを補償する。これにより、エレベータ速度が低い場合にも、エレベータの振動を抑制することができる。
【０００８】
本発明の他の特徴及びさらに具体的な特徴は、以下の記載から明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態であるエレベータ装置を示す。
【００１１】
図１において、直流電源１０の直流電圧はインバータ２０で、可変電圧・可変周波数の交流に変換される。インバータ２０の出力はモータ４０に供給され、これによりモータ４０を可変速駆動する。モータ４０の出力軸には、速度検出器
５０，ブレーキ装置（図示せず），エレベータのシーブ２が連結される。シーブ２に巻付けられたロープ４を介して乗りかご１とカウンタウエイト３が接続される。モータ４０、すなわちシーブ２の回転にしたがって乗りかご１は昇降する。また、乗りかご１にはかご内の積載荷重を検出する荷重検出器６０が設置される。
【００１２】
速度指令手段７１はモータの速度指令ω^＊　を発生し、加算手段７２と速度制御手段７３により、モータ４０の速度フィードバック制御を行いトルク指令Ｔ_ｒｅｆ　を出力する。速度制御手段７３は比例積分器で構成される。外乱トルク抑制手段８０は速度検出器５０からのモータの速度ωと荷重検出器６０からの荷重検出値Ｗ_ｃ　と速度制御手段７３からのトルク指令値Ｔ_ｒｅｆ　に応じて、モータ４０の出力軸に生じる外乱トルクを抑制する信号Ｔ_ｓｕｐ　を出力する。この外乱トルク抑制信号Ｔ_ｓｕｐ　をトルク指令Ｔ_ｒｅｆ　に加算手段７４で注入し、新たなトルク指令Ｔ^＊　を電流制御手段７５に出力する。電流制御手段７５ではトルク指令Ｔ^＊　に応じたトルクがモータ４０で発生するように、電流検出器３０からの電流ｉ_ｕ　，ｉ_ｖ　，
ｉ_ｗ　をフィードバックし、インバータ２０にＰＷＭ信号を出力する。エレベータの昇降は、このようにしてモータ４０の速度を制御することにより行われる。
【００１３】
図２は、図１中の外乱トルク抑制手段８０の詳細構成を示す図である。
【００１４】
先ず、モータの軸にかかるトルクには次の関係が成り立つ。
【００１５】
Ｔ_ｍ　＝Ｔ_ｕ　＋Ｔ_ａ　＋Ｔ_ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
Ｔ_ｍ　：モータ軸にかかるトルク
Ｔ_ａ　：加速トルク
Ｔ_ｕ　：乗りかごとカウンタウェイトとの重量差によるアンバランストルクＴ_ｄ　：外乱トルク（モータのトルクリプル成分，レールの継ぎ目の段差により影響する成分，シーブ等回転部の偏心により影響する成分等）
また、モータの軸回りの機械系の全慣性モーメントＪ_ｅｌｅとおくと、
Ｔ_ａｄ／（Ｊ_ｅｌｅ・ｓ）＝ω　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
Ｔ_ａｄ（＝Ｔ_ａ＋Ｔ_ｄ）：加速トルクＴ_ａと外乱トルクの和
ｓ：ラプラス演算子（＝ｄ／ｄｔ）
が成り立つ。通常、Ｊ_ｅｌｅ　は機械系設計段階で既知であるから、モータにかかるトルクのうち、加速トルクＴ_ａ　に外乱トルクＴ_ｄ　が加わったトルクＴ_ａｄの推定値Ｔ_ａｄ＾を、演算手段であるモータ変動トルク推定手段８１により次式（３）を演算することにより求めることができる。
【００１６】
Ｔ_ａｄ＾＝Ｊ_ｅｌｅ・ω・ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
一方、モータのトルク指令Ｔ_ｒｅｆ　には、モータを加速するトルクＴ_ａ　に加え定常的に発生するアンバランストルクＴ_ｕ　が含まれる。
【００１７】
Ｔ_ｒｅｆ＝Ｔ_ａ＋Ｔ_ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（４）
以上の関係から、モータ軸に加わる外乱トルクＴ_ｄ　の推定値Ｔ_ｄ＾　を求めることができる。
【００１８】
−Ｔ_ｄ＾＝Ｔ_ｒｅｆ−Ｔ_ｍ＾
＝Ｔ_ｒｅｆ−（Ｔ_ａｄ＾＋Ｔ_ｕ＾）　　　　　　　　　　　　　　…（５）
Ｔ_ｍ＾：モータ軸トルクの推定値
Ｔ_ｕ＾：アンバランストルクの推定値
ここで、アンバランストルク計算手段８２は、乗りかごの積載質量Ｗ_ｃ　からアンバランストルクＴ_ｕ＾　を計算する。このアンバランストルクＴ_ｕ＾　と前記Ｔ_ａｄ＾をもとに加算手段８３でモータ軸トルクの推定値Ｔ_ｍ＾　を求め、さらに、加算手段８４でこのモータ軸トルクの推定値Ｔ_ｍ＾　とトルク指令値Ｔ_ｒｅｆ　との差分をとることにより外乱トルクＴ_ｄ＾　を求める。
【００１９】
信号調整手段８５において、外乱トルク（推定値）Ｔ_ｄ＾　はローパスフィルタでノイズ成分が取り除かれ、ゲインや位相を乗りかごの上下振動が減少するように調整されて外乱トルク抑制信号Ｔ_ｓｕｐ　が作成され出力される。さらに、図１の加算手段７４により、外乱トルク抑制信号Ｔ_ｓｕｐ　をトルク指令Ｔ_ｒｅｆ　に注入することにより、モータ軸に生じる外乱トルクを抑制できる新たなトルク指令Ｔ^＊　が生成される。
【００２０】
以上のように、本実施形態によれば、モータ軸に生じる外乱トルク信号を抽出し、抽出した信号に基づいて外乱トルクを抑制する新たなトルク指令を生成するため、エレベータ起動直後においても振動抑制効果を発揮できるエレベータの制御装置を提供できる。
【００２１】
図３は図２に調整ゲイン可変手段８６を追加した他の実施形態を示す。同図において図２と同一符号のものは同一物を示し、説明を省略する。図３はモータの速度ωに応じて信号調整手段８５の調整ゲインＫ_ｓｕｐ　の値を調整ゲイン可変手段８６により変化させる。例えば、Ｋ_ｓｕｐ　は、下限値，上限値を設定し、これらの値の間で、ωに応じて大きくする。このように構成すると、速度領域に応じて振動抑制効果が最も得られる最適な調整ゲインを選択できるので、乗り心地をさらに向上することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形例が可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エレベータ起動直後のような低速度領域においてもエレベータの振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるエレベータ装置を示す。
【図２】外乱トルク抑制手段の詳細構成を示す。
【図３】本発明の他の実施形態を示す。
【符号の説明】
１…乗りかご、２…シーブ、３…カウンタウェイト、４…ロープ、１０…直流電源、２０…インバータ、３０…電流検出器、４０…モータ、５０…速度検出器、６０…荷重検出器、７１…速度指令手段、７２，７４，８３，８４…加算手段、７３…速度制御手段、７５…電流制御手段、８０…外乱トルク抑制手段、８１…モータ変動トルク推定手段、８２…アンバランストルク計算手段、８５…信号調整手段、８６…調整ゲイン可変手段。

Claims

直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから供給される交流電力によって駆動されるモータと、
前記モータによって昇降駆動される乗りかごと、
前記モータの速度が速度指令に追従するように前記インバータを制御するための制御信号を出力する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記モータの前記速度，前記速度指令および乗りかごの積載質量に基づいて、外乱トルクによる外乱を、外乱分としてアンバランストルクを含まないように補償するように、前記制御信号を作成するエレベータ装置。
直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから供給される交流電力によって、駆動されるモータと、前記モータによって昇降駆動される乗りかごと、前記モータの速度が速度指令に追従するように、トルク指令を発生し、前記トルク指令に基づいて、前記インバータを制御するための制御信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記モータの前記速度と、前記乗りかごの積載質量と、前記トルク指令から、前記モータの外乱トルクを抑制する外乱トルク抑制信号を出力し、前記外乱トルク抑制信号を前記トルク指令に注入する手段を備えるエレベータ装置。
直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから供給される交流電力によって、駆動されるモータと、前記モータによって昇降駆動される乗りかごと、前記モータの速度が速度指令に追従するように、トルク指令を発生し、前記トルク指令に基づいて、前記インバータを制御するための制御信号を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記モータの前記速度からモータの加速トルクを推定する手段と、前記乗りかごの積載質量からモータにかかるアンバランストルクを計算する手段と、前記加速トルク推定手段の出力と前記アンバランストルク計算手段との出力を加えてモータ軸トルクを出力する手段と、前記モータ軸トルクと前記トルク指令とから前記モータの外乱トルクを抑制する外乱トルク抑制信号を出力する手段と、前記外乱トルク抑制信号を前記トルク指令に注入する手段と、を備えるエレベータ装置。
請求項３において、前記外乱トルク抑制信号を生成する時のゲインを前記モータの前記速度に応じて変化させるエレベータ装置。