JP2004091159A

JP2004091159A - エレベータの制御装置

Info

Publication number: JP2004091159A
Application number: JP2002256387A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Ajiguchi; 味口　泰彦
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】本発明はエレベータの制御装置，特に回生電力を有効に利用でき、停電発生時にも運転を継続できる制御装置をすることを目的とする。
【解決手段】交流入力を整流して直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換してモータを駆動するインバータとを持つエレベータの制御装置において、上記直流部に接続された直流電圧変換装置と、上記直流電圧変換装置に接続されたエネルギ蓄積装置とを持ち、上記コンバータは交流電源への回生能力を持を持たせる。
【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の制御装置，特に回生電力を有効に利用でき、停電発生時にも運転を継続できる制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中・低層用エレベータのドライブ装置では、図３のような回路構成のものが採用されることが多かった。図３において、１は商用電源、２１は商用電源の交流を直流に変換するダイオードコンバータ、２２はダイナミックブレーキで、２２Ａはダイナミックブレーキ抵抗、２２Ｂはダイナミックブレーキスイッチ、２２Ｃはダイナミックブレーキ用ダイオード、３はコンデンサ、４は直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換するインバータ、５はモータ、６はモータに連結された巻上機、７は乗りかご、８はカウンタウェイトである。
【０００３】
カウンタウェイト８の重量は、乗りかごの重量と定格積載の半分の合計程度に設定されることが多い。従って、かごが満員に近い状態で乗りかごを上昇させる場合は力行となり、下降させる場合は回生、すなわち力学的位置エネルギが運動エネルギ、さらには電気エネルギとしてモータ及びインバータに戻ってくる。また、乗りかごが空に近い状態の場合は乗りかごを上昇させる場合は回生、下降させる場合は力行になる。
【０００４】
このようなドライブ装置では、モータから回生されるエネルギを直流部のダイナミックブレーキで熱として消費させる必要があった。この場合、エネルギが消費されるだけでなく、ダイナミックブレーキ抵抗の熱放散のために特別の考慮が必要であった。また、ダイオードコンバータは入力電流に高調波を含むため、電源力率が低く、大きめの電源設備を必要とするという問題もあった。
【０００５】
一方、特開２００１−１３９２４３、特開２００１−１８７６７６などに、図４に示す別のドライブ装置回路構成が開示されている。図４において、図３と同じ符号のものは同じものを示すので説明を省略する。図４において、９は充放電装置、１０は例えば蓄電池などのエネルギ蓄積装置である。図４において、モータから回生されたエネルギは充放電装置９を通してエネルギ蓄積装置１０に蓄えられる。蓄えられたエネルギは力行運転時に利用される。また、停電発生時にはエネルギ蓄積装置１０からエネルギを供給し、エレベータの運転を継続できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す方式のドライブ装置では、図３に示す方式と同様、ダイオードコンバータを用いているため、やはり入力高調波電流が多く、電源力率が低いという問題点がある。また、回生運転時のエネルギを吸収できる余地を確保するため、通常の運転時は電池の充電状態が電池容量の６０％前後になるように運転している（特開２００１−１３９２４３）。このため、停電発生時の運転では６０％前後から出発して過放電を防ぐレベルまでのエネルギしか利用することができず、停電時継続運転の運行回数及び時間が限定されてしまう。また、出勤時のオフィスビルのように力行運転が続くこともあれば、昼休み時のように回生運転が続くこともあるので、停電発生時の電池充電状態のばらつきが大きく、停電時継続運転の運行回数及び時間にもばらつきが生じる。
【０００７】
また、図４の方式では回生／力行の度に充電と放電を繰り返す。エレベータの運転頻度は積載、分速によって異なるが、例えば１００回／時、１日１０時間運転で１日あたり１０００回、休日等を考慮して年間３０万回程度といわれている。電池の寿命には充放電回数が大きく影響する。現状、充放電回数が非常に多い用途に対してはニッケル水素電池が使われることが多いが、エレベータが１５年あるいはそれ以上供用されることを考慮すると、供用期間中、何回かの電池の交換は避けられない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、交流入力を整流して直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換してモータを駆動するインバータとを持つエレベータの制御装置において、上記直流部に接続された直流電圧変換装置と、上記直流電圧変換装置に接続されたエネルギ蓄積装置とを持ち、上記コンバータは交流電源への回生能力を持つことを特徴とするエレベータの制御装置を提案する。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の装置において、充放電装置に対して充電許可指令を与える制御手段を持ち、商用電源を健全かつ、乗りかご運転中は充電許可指令をブロックすることを特徴とするエレベータの制御装置を提案する。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の装置において、電力蓄積装置はニッケル水素電池であることを特徴とするエレベータの制御装置を提案する。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の装置において、商用電源健全時の充電最大深度を電池容量の９０％程度〜１００％とすることを特徴とするエレベータの制御装置を提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図２を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１において、図３，図４と同じ符号を付したものは同じものを示すので、説明は省略する。図１において、２は交流を直流に変換するＰＷＭコンバータである。
商用電源健全時には、商用電源１の交流はＰＷＭコンバータ２によって直流に変換される。インバータ４は直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、モータ５を駆動する。エレベータとして力行運転の場合には商用電源からコンバータ２，インバータ４を通してエネルギが供給され、逆に回生運転の場合にはインバータ４、コンバータ２を通して商用電源１にエネルギが回生される。
また、商用電源健全時には充放電装置９を通して比較的小電流にて電力蓄積装置１０が充電される。停電が発生すると充放電装置９は直流コンデンサ３及びインバータ４にエネルギを供給し、エレベータは運転を継続できる。
【００１３】
図２に本発明の別の実施例を説明する。図２において、１１はインバータ４，コンバータ２，及び充放電装置９を制御する制御装置である。制御装置１１は、商用電源健全時にコンバータ２、インバータ４を用いてかごを動かしている期間は充放電装置９に対して充電許可指令をブロックする。これにより、コンバータ及びインバータが力行運転している場合に商用電源は電力蓄積装置１０への充電電流を供給する必要がなく、電源設備容量を大きくする必要はない。むしろ、ＰＷＭコンバータにより電源力率が改善されているので、電源設備容量は小さくできる。
かご停止中は制御装置１１は充放電装置９に対して充電許可指令を与える。充放電装置９は許可指令が出ている場合は電力蓄積装置１０の充電状態に応じて充電を制御する。
【００１４】
一般に、充放電を頻繁に繰り返す用途においてニッケル水素電池の充電深度は８０％程度に止めておくのが電池寿命にとって望ましいとされている。（例えば、特開２００１−１３９２４３）　しかしながら、本出願での使用方法では充放電回数が少なく、また商用電源健全時には充電しか行われず、電池の電圧特性などを考慮して充電状態を管理できるので、９０％程度から１００％の充電状態で待機することができる。これにより、停電発生時の運転継続時間を図４の方式に比べてさらに長くできる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回生エネルギをダイナミックブレーキに消費させることなく、ＰＷＭコンバータを用いて回生エネルギを商用電源に回生できるので、エネルギを節約できる。また、電源高調波電流を低減でき、電源力率を高くできるので、電源設備容量も低減できる。また、電力蓄積装置に蓄えておいたエネルギを用いて停電発生時もエレベータの運転を継続できる。このエネルギ蓄積装置は１００％に近いレベルに充電した状態で待機できるので、停電時の運行時間も長くできる。さらに、エネルギ蓄積装置として二次電池を用いた場合、充放電回数が少ないので、電池寿命を長くでき、電池交換周期を長くできるので、メンテナンスコストも削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図。
【図３】従来の中・低層用エレベータのドライブ装置を示す図。
【図４】電力蓄積装置を用いたドライブ装置の例の構成図。
【符号の説明】
１　　　　　　商用電源
２　　　　　　ＰＷＭコンバータ
３　　　　　　コンデンサ
４　　　　　　　インバータ
５　　　　　　モータ
６　　　　　　巻上機
７　　　　　　乗りかご
８　　　　　　カウンタウェイト
９　　　　　　充放電装置
１０　　　　　電力蓄積装置
１１　　　　　制御装置
２１　　　　　ダイオードコンバータ
２２　　　　　ダイナミックブレーキ
２２Ａ　　　　ダイナミックブレーキ抵抗
２２Ｂ　　　　ダイナミックブレーキ用スイッチ
２２Ｃ　　　　ダイナミックブレーキ用ダイオード

Claims

交流入力を整流して直流に変換するコンバータと、直流を交流に変換してモータを駆動するインバータとを持つエレベータの制御装置において、上記直流部に接続された直流電圧変換装置と、上記直流電圧変換装置に接続されたエネルギ蓄積装置とを持ち、上記コンバータは交流電源への回生能力を持つことを特徴とするエレベータの制御装置。
請求項１に記載の装置において、充放電装置に対して充電許可指令を与える制御手段を持ち、商用電源を健全かつ、乗りかご運転中は充電許可指令をブロックすることを特徴とするエレベータの制御装置。
請求項１に記載のエレベータの制御装置において、電力蓄積装置はニッケル水素電池であることを特徴とするエレベータの制御装置。
請求項３に記載のエレベータの制御装置において、商用電源の健全時の充電最大深度を電池容量の９０％程度〜１００％とすることを特徴とするエレベータの制御装置。