JP2005223999A - 昇降設備の電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高調波の除去とフィードバック電力の回生利用を兼ねることができる昇降設備の電力制御装置を提供する。
【解決手段】 電源の交流電力を直流電力に変換するための変換器と、変換器の出力側に接続したコンデンサと、コンデンサの直流電力を変圧・周波数の交流電力に変換するインバータとを備え、インバータの電力を入出力するとともに、負荷を駆動する電動機と、コンデンサ及び変換器の入力側を接続し、第１状態と第２状態のいずれか一方に切換えることができて、第１状態にある場合はアクティブフィルタとして機能し、第２状態にある場合には電力回生変換器となる集合制御部とを備え、以て、高調波の除去と回生電力の利用を兼ねるようになした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、昇降設備の電力制御装置に関し、特に有効に高調波を除去するとともに、フィードバック電力の昇降を処理する昇降設備の電力制御装置に関するものである。

近年、経済の迅速な発展と生活品質の向上により、工業用電力の需要量、及び民生用電力量が大幅に成長している。この電力の供給に見合うために、発電所と送配電設備を増設しなければならない。ところが環境保護意識が高まるに従って、発電所の用地を探しにくくなって来ている。この事情から、電力会社は予定通りに発電し給電する計画を進めることができなくなっている。最近、給電量はさらに悪化しており、特に暑い夏の電力消費のピークを迎える場合には、随時的に電力の給電制限がなされる問題に直面している。また、電力調達が困難であることに加えて、給電の品質を更に兼ね合わせることは不可能に近い。

また、工場や事務室の機器が稼動する際、給電品質の低下が生じることがある。この高調波や瞬間的な電圧降下は、近隣の電力システムの給電品質に影響を与える恐れがある。
例えば、給電品質の低下をもたらす交流電源の干渉はその原因を大別すると瞬間的な電圧降下と高調波の二種類が該当する。瞬間的な電圧降下の発生原因には、雷、スイッチイングサージの破壊、短絡や接地事故、工場における大電力用の電動機、電気溶接機及び電気炉などの開閉によるサージ、ビル昇降機やエアコンのオンオフによるサージなどが該当する。

また、高調波の発生原因には、大型サイリスターの応用機器、例えばインバータ、電動機、調速機、電気炉の温度制御器、調光器、電磁炉、マイクロ波オーブン等によるものが該当する。前記高調波の発生原因は日常生活ではどこでもよく見られ、給電品質に大きな影響を与えている。軽いものは音楽の音質や映像に影響を与え、重いものは電気設備に損傷を与え、或いは電気設備の寿命を短縮させている。よって、現在の電気設備は一般に電力制御装置を搭載し、できる限り一般用電気における瞬間電圧降下と高調波などの干渉成分を除去している。特に、比較的に故障の発生が許容できない電気設備、例えばエレベーター、エスカレーターなどの昇降設備にとっては電力制御装置が一層重要になる。

図２は従来の昇降設備の電力制御装置１を示す。この電力制御装置１は、電源１１から電動機１２までの電力転換する工程を制御するものである。ここでは、エレベーターを昇降設備のひとつの例とする。電源１１が供給しているのは三相電力Ｒ，Ｓ，Ｔで、電動機１２は巻上げ機１３の運転を制御するのに用いるもので、一端にかご１４と他端にバランスウエイト１５のワイヤロープ１６が巻上げ機１３に繞設されている。
電力制御装置１は、変換器１７と、コンデンサ１８と、及びインバータ１９とを具有している。電源１１から供給された交流電力が、電力制御装置１に供給された際、変換器１７はこれを直流電力に変換し、コンデンサ１８を介してインバータ１９に供給する。その後、インバータ１９はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１９１の制御により、直流電力をパルス幅変調により、交流電力に変換して、電動機１２に出力し、この電力で電動機１２を作動させて、かご１４を上昇又は降下駆動する。

このように、従来の電力制御装置１は電源１１を電動機１２の作動に適した電力に変換しているとは言え、変換器１７は整流ダイオードから構成されているので、単に交流を直流に変換することができるだけで、有効に高調波を除去することができない。しかしながら、前述のように、日常生活中に高調波を発生する原因がますます多くなって来ており、例えば、電源１１はほとんど高調波のない電力を供給したとしても、電力制御装置１中の変換器１７とインバータ１９との作用により、高調波が発生する可能性もあるので、従来の電力制御装置１は十分に良い品質の電力を提供することができず、結果として、昇降設備をして故障が発生する確率が高まることもあった。

このように高調波によって生じる昇降設備の故障ないし焼失に関する新聞記事もよく見られる。従って、安全性の考慮から、電力制御装置１に対する要求は電力変換に止まるだけでなく、有効的に高調波を除去する能力を向上させることが望まれ、高調波を除去する多種の方法が次々と提案されている。例えば、ＰＷＭスイッチ回路（図２のＰＷＭ回路のインバータ１９）を応用して、変換器１７としたり、又は電源１１と変換器１７との間に一つの能動濾波器（アクティブフィルタ／Active Filter）を載置したりする等々の方法が存在する。

図３は従来のアクティブフィルタ２の詳細な回路図を示す。このアクティブフィルタ２は電源１１から変換器１７に電力を供給する過程である回線２０に接続されている（図２の三相電力であれば、回線２０は三本の回線であるべきで、説明の便宜上、一本の回線で説明する）。まず、変換器１７に供給する負荷電流ＩＬの波形は図４に示すように、それは電源１１から供給される正弦波電流Ｉｌと、高調波電流Ｉｈからなる。これによって、アクティブフィルタ２の高調波積算器（Harmonic Accumulator）２１は回線２０の負荷電流ＩＬを検出し、図５のように高調波電流Ｉｈを分離する。

同時に、直流電圧コントローラ２３はＰＷＭスイッチ回路２２中のコンデンサ２２１の電圧Ｖｄ（この電圧Ｖｄと電力制御装置１のコンデンサ１８の電圧とは同一である）は、所定の電圧Ｖｄｆ及び電源１１の電圧Ｖｓにより、比較信号Ｉａを生じ、比較信号Ｉａと高調波電流Ｉｈとを比較演算した後、ＰＷＭスイッチ回路２２から検出した電流Ｉｃをゲートパルス波発生器２４に送入し、ＰＷＭスイッチ回路２２における各トランジスタ２２２をオン、オフさせ又はスイッチの制御信号を、ＰＷＭスイッチ回路２２に入力させるとともに、ＰＷＭスイッチ回路２２の出力と高調波電流Ｉｈと反位相の補償電流Ｉｃとを出力させ（図６参照）、回線２０に供給する。回線２０のように高調波電流Ｉｈと補償電流Ｉｃは互いに相殺する。このように、従来の電力制御装置１が有効的に高調波を除去することができない問題を解決することが可能である。

また、昇降設備の電動機１２は巻上げ機１３の回転方向、又はかご１４の側重とバランスウエイト１５との重さの差により、駆動回転やフィードバック回転を決定する。詳しく言えば、かご１４が定員許容荷重の負荷を載せて上昇する場合、電動機１２は駆動運転でインバータ１９から供給している電力を受ける。逆に、かご１４が定員許容荷重の負荷を載せて下降する場合、電動機１２は回生運転で回生電力を生じ、コンデンサ１８に入力する。このように、回生電力がコンデンサ１８の許容負荷よりも大きい場合、素子が焼損する。従って現在存在しているこの回生電力の問題を解決する多種の方法として、例えば、特許文献１が存在する。この特許文献１には、三菱電機株式会社の台湾実用新案「一種の昇降機の回生電力を制御する処理装置」に回生電力を回収して、使用するものが開示されている。

台湾実用新案登録７５２００２２１号明細書

図７は、ＰＷＭ方式の電力回生プロセッサ３を示す。この電力回生プロセッサ３も主として、直流電圧コントローラ３１、ゲートパルス波発生器３２、ＰＷＭスイッチ回路３３を有している。ＰＷＭスイッチ回路３３中のコンデンサ３３１と図２中の電力制御装置１のコンデンサ１８とは並列に接続され、同一の電圧Ｖｄを共有している。

コンデンサ３３１の電圧が所定の電圧Ｖｄｆよりも高い場合、直流電圧コントローラ３１はＰＷＭスイッチ回路３３中のコンデンサ３３１の電圧Ｖｄにより所定の電圧Ｖｄｆ及び電源１１の電圧Ｖｓにより、同期比較信号Ｉａを生じ、その後で同期比較信号ＩａとＰＷＭスイッチ回路３３から検出した電流Ｉｃを比較演算した後、ゲートパルス波発生器３２に入力し、ＰＷＭスイッチ回路３３において各トランジスタ３３２をオン／オフさせる制御信号を生じさせ、ＰＷＭスイッチ回路３３に入力するとともに、ＰＷＭスイッチ回路３３はコンデンサ３３１に蓄積した電力を電源１１の電力と同位相に回収電力を電源１１に入力させ、再使用するようになっている。

このように、回生電力が高すぎることにより故障を起こすことを解決することができるだけでなく、回生電力を再生使用することも可能である。また、その他に、ＰＷＭ電力回生プロセッサ３はＰＷＭ変換器とすることもでき、高調波を除去するが、所要のパワーと電動機１２のパワーとは同等とする必要がある。
例えば、回生電力処理として使用する場合、そのパワーは電動機１２のパワーの二分の一で、変換器とする場合は電動機１２のパワーと同一でなければならない。このように、高調波の除去と回生電力処理を兼ねるＰＷＭ電力回生プロセッサ３の所要のパワーは非常に大きくなるとともに、大きさとコストはパワーの増大につれて増大するので、ＰＷＭ電力回生プロセッサ３の大きさとコストが大きくなる問題がある。

前述した、ＰＷＭ電力回生プロセッサ３により、高調波と回生電力の問題を対処すれば、大パワー、大きい体積、高いコストの欠点が存在する。これに対して、アクティブフィルタ２は比較的に低いパワー（例えば、電動機１２のパワーの二分の一）で高調波を除去することができ、ＰＷＭ電力回生プロセッサ３による高調波除去に比べて、低パワー、小体積、低コストの利点があるが、回生電力の再生問題を解決することはできない。このため、もしアクティブフィルタ２により、高調波を除去すれば、ＰＷＭ電力回生プロセッサ３の所要パワーは単に回生電力の要求に合致すればよいので、大パワー、大体積、高コストの問題を解決することができる。

しかしながら、直接昇降設備の電力制御装置に、アクティブフィルタ２及び電力回生プロセッサ３を搭載配置し、それぞれ高調波の除去と電力の再発生時の使用に提供し、より低いパワーのアクティブフィルタ２と電力回生装置３を利用して元来の高パワーの電力回生プロセッサ３に取り替えて、パワーとコストを低減することができるが、高調波除去と回生電力の回収はそれぞれの個別の装置により行うので、コストと大きさを低下させることができない。

実際上、アクティブフィルタ２と電力回生プロセッサ３の回路構造とは、相当に類似し、ＰＷＭスイッチ回路２２，３３と、直流電圧コントローラ２３，３１とゲートパルス波発生器２４，３２とを具有し、かつ両方の使用時期を使い分けている。アクティブフィルタ２は電力を供給する場合に使用（作動）するが、電力回生プロセッサ３は電力を回生する場合に使用（作動）する。故に本発明の発明者は、単一の装置でありアクティブフィルタ２と電力回生プロセッサ３との二つの機能を提供できれば、パワー、コスト及び大きさを有効に低減することができることに着目して本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明の目的は、昇降設備の電力制御装置において、高調波除去と電力回生の利用との機能を兼ねる昇降設備の電力制御装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、効率のよい昇降設備の電力制御装置を提供することにある。また、本発明の更に多の目的は、コストを低減することのできる昇降設備の電力制御装置を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、小型化の可能な昇降設備の電力制御装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明は、電源の交流電力を直流電力に変換する変換器と、前記変換器の出力側に接続されているコンデンサと、
前記コンデンサの直流電力を変圧変周波数の交流電力に変換するインバータと、
前記インバータの電力を入出力するとともに、負荷を上昇又は下降駆動する電動機と、
前記変換器と前記コンデンサとの入力側に接続されている集合制御部と、
を備える昇降設備の電力制御装置であって、
前記集合制御部は、前記コンデンサおよび変換器の入力側に接続され、前記コンデンサの電圧が所定値よりも低い場合には第１状態に、前記コンデンサの電圧が所定値よりも高い場合には第２状態に切換えられ、
前記第１状態において、前記集合制御部は、前記電源の交流電力中の高調波を除去し、
前記第２状態において、前記集合制御部は、前記コンデンサの電力を前記電源に供給するように構成したことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の昇降設備の電力制御装置において、
前記集合制御部は、前記変換器の入力側に接続され、前記電源から送信される高調波を演算する高調波演算器と、第１端、第２端を有し、前記第１端が前記高調波演算器に接続され、前記第２端がパルス幅変調ユニットに接続されたスイッチを備え、
前記スイッチは、第１状態においてオンし、前記高調波演算器の高調波を受信するとともに、前記電源の交流電力における高調波と逆位相の信号を出力して前記電力中の高調波を除去し、
前記スイッチは、第２状態においてオフし、前記コンデンサの電力を前記電源に供給することを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の昇降設備の電力制御装置において、
前記パルス幅変調ユニットは、前記コンデンサの電圧と前記所定値とを比較し、それらの補償演算を行ってから、再度前記電源の電圧と比較した後、出力する直流電圧コントローラと、
前記第１状態において、前記高調波演算器から受信した高調波と、前記直流電圧コントローラから出力した信号とを比較し、前記第２状態において、前記直流電圧コントローラから直接出力する信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの出力信号により、可変パルス幅及び可変電圧の方形波を出力するゲートパルス波発生器と、
前記ゲートパルス波発生器により、方形波制御を出力し、前記第１状態で前記高調波の逆相信号を出力し、前記第２状態で前記コンデンサが蓄積した電力を前記電源の電力と同位相の電力に変換し、前記電源に供給するパルス幅変調回路と、を備えることを特徴とする。

また、本願の請求項４に係る発明は、請求項２に記載の昇降設備の電力制御装置において、前記集合制御部は、前記変換器の入力側の電流を検出する第１電流検知器を有し、検出後、その電流を前記高調波演算器に入力することを特徴とする。

また、本願の請求項５に係る発明は、請求項３に記載の昇降設備の電力制御装置において、前記集合制御部はさらに電圧検知器を有し、前記コンデンサの電圧の検出に用いられ、前記直流電圧コントローラに入力することを特徴とする。

また、本願の請求項６に係る発明は、請求項３に記載の昇降設備の電力制御装置において、前記集合制御部はさらに第２電流検知器を有し、前記パルス幅変調回路の出力側の電流の検出し、前記ゲートパルス波発生器に入力し、前記ゲートパルス波発生器をして前記コンパレータの出力信号と前記電流とを比較した後、可変パルス幅及び可変電圧の方形波を出力することを特徴とする。

また、本願の請求項７に係る発明は、請求項１に記載の昇降設備の電力制御装置において、前記コンデンサと並列して配設されている抵抗と、前記抵抗と直列に接続し、前記第２の手段でオンするスイッチを含むことを特徴とする。

また、本願の請求項８に係る発明は、請求項７に記載の昇降設備の電力制御装置において、前記スイッチはトランジスタから成ることを特徴とする。

また、本願の請求項９に係る発明は、請求項１に記載の昇降設備の電力制御装置において、前記コンデンサと前記集合制御部との間に、電流の逆流を防止する保護ダイオードを配設したことを特徴とする。

本発明に係る電力制御装置は確実に、集合制御部により、電力供給時に、アクティブフィルタの機能を提供することができ、負荷電流ＩＬ中の高調波電流を除去することができるとともに、電力回生時に、電力回生変換の機能を提供でき、余計な回生電力を電源の電圧と同位相の回生電流に変換して、電源まで供給することができ、単一の集合制御部を用いて、アクティブフィルタと電力回生変換の機能を兼ねることができる。

このように集合制御部が電力供給時に、負荷電流ＩＬ中の高調波電流Ｉｈを除去することができ、かつ変換器と協働して、整流することにより、負荷電流ＩＬのパルス波電流（非正弦波電流）を除去することができて、変換器の出力側の電流は高調波電流を含まないとともに、正弦波の交流電力とすることができる。
また、集合制御部５が電力回生時に、コンデンサ中の余計な回生電力を変換して電源の電圧と同位相の回生電流を電源に供給することができる。

従って、高調波を除去する際、アクティブフィルタの必要とするパワーは電力回生プロセッサ３のパワーよりも遥かに低く（例えば１／２又は１／３のように）、よって本発明に係る集合制御部の要求するパワーも電力回生プロセッサのパワーよりも遥かに低いので、低パワー、小型、低コストの電力制御装置を提供することができる。

その他、アクティブフィルタと電力回生プロセッサとを組み合わせて構成して成る設備に比べると、本発明に係る電力制御装置は単一の集合制御部でアクティブフィルタと電力回生変換との機能を兼ねることができるため、設備本体の体積を大幅に低減する効果を奏する。

以下、本発明についてその技術内容、特点、及び優点を考慮して、最良の実施形態を示す。例えば、昇降機のエスカレーターのようなものであれば、以下の実施形態の説明の限定を受けることがない。

図１に示すように、この発明の昇降設備の電力制御装置４は、変換器４１と、コンデンサ４２と、インバータ４３と、電動機４４と、及び集合制御部５とを含む。変換器４１は、電源６の交流電力を直流電力に変換するものである。コンデンサ４２は変換器４１の出力側４１１に接続されている。インバータ４３は、コンデンサ４２とコンデンサ４１との直流電力を変圧変周波数変換により、交流電力に変換するものである。

電動機は、インバータ４３の電力を受けるとともに、負荷７１（かご１４）の上昇又は下降を駆動するものである。本例中の電源６は三相電力を供給するものである。変換器４１は三相ブリッジタイプ整流器から構成されている。インバータ４３はＰＷＭ方式のインバータであり、ＰＷＭスイッチ回路４３１とＰＷＭスイッチ回路４３１のＰＷＭ制御回路４３２とを備えている。この他、電動機４４は負荷７１とバランスウエイト７２間との重さの差、及び負荷７１の走行方向（上昇や下降）により、駆動回転や回生回転が決定されるようになっている。ここでは、上記部材４１〜４４は、説明を省略する。

本発明の改良点は、集合制御部５に（異なる状態で）高調波除去と電力回生との機能を持たせることにある。集合制御部５は、コンデンサ４２及び変換器４１の入力側４１２に接続され、第１状態（電力駆動状態を指す）と第２状態（電力回生状態を指す）とのいずれか一方に切換えられ、集合制御部５がコンデンサ４２の電圧が一つの所定値Ｖｄｃｆよりも低いと検出した場合、集合制御部５は第１状態（電力駆動状態を指す）になるとともに、電源６の交流電力中に高調波を除去し、アクティブフィルタの機能を提供するものである。
一方、集合制御部５がコンデンサ４２の電圧が所定値Ｖｄｃｆよりも高いと検出した場合、集合制御部５は第２状態（電力回生状態を指す）になるとともに、コンデンサ４２の電力を電源６に供給して、この回生電力の変換機能を提供するものである。

集合制御部５は、高調波累算器（Harmonic Accumulator）５１と、直流電圧コントローラ（DC Voltage Controller）５２と、ゲートパルス波発生器５３と、ＰＷＭスイッチ回路５４と、スイッチ５５と、二つの電流検知器５６，５７と、電圧検知器５８と、及びコンパレータ５９とを有している。

高調波累算器５１は、電流検知器５６により検知した変換器４１の入力側４１２の三相電源回線６１，６２，６３の合成負荷電流ＩＬを受信し、出力負荷電流ＩＬ中の高調波電流Ｉｈを分離するようになっている。高調波累算器５１は、基本波計算器（fundamental calculator）５１１とコンパレータ５１２とを有している。基本波計算器５１１は、電流検知器５６に接続され、負荷電流ＩＬを受け、負荷電流ＩＬにより、電源６が出力する基本波電流Ｉｌ（この基本波電流Ｉｌは電源６から出力する高調波の干渉によらない原始電流のことを指す）を計算するものである。その後、コンパレータ５１２は、負荷電流ＩＬと基本波電流Ｉｌとを受け、高調波電流Ｉｈの出力を比較するようになっている。

直流電圧コントローラ５２は、コンパレータ５２１と、自動電圧調整器（Automatic Voltage Regulator／AVR）５２２と、及び乗算器５２３とを有している。コンパレータ５２１は、電圧Ｅｄｃと所定値Ｖｄｃｆとを受けて、両者間の電圧差を比較し、自動電圧調整器５２２に入力し、適切な補償をして比較電流Ｉａｒを出力し、その後、比較電流Ｉａｒと電圧器とにより変換する電源６の電圧Ｖｓを乗算器５２３により乗算した後、大きさが可変されるとともに、電源電圧と同期する正弦波信号ＩＣが発生される。
その他、電圧Ｅｄｃは、電圧検知器５８からＰＷＭスイッチ回路５４中のコンデンサ５４１を検知して得られる。コンデンサ５４１は、変換器４１とインバータ４３との間に配設され、コンデンサ４２と並列に接続され、しかも同じ電圧値を有している。この二つのコンデンサ４２，５４１との間に保護ダイオードＤを配置し、電流Ｉｄｃの逆流を防止するようになっている。

スイッチ５５は、高調波累算器５１の出力側（即ち高調波累算器５１のコンパレータ５１２の出力端）及びコンパレータ５９に接続されている。このスイッチ５５は、第１状態（電力駆動状態を指す）時においてオンされ、高調波電流Ｉｈをコンパレータ５９に供給させるようになっている。一方、第２状態（電力回生状態を指す）時において、スイッチ５５はオフされ、高調波累算器５１はコンパレータ５９にはもう電気的に接続されていない。

この時、コンパレータ５９は第１状態（電力駆動状態を指す）時において高調波電流Ｉｈと正弦波信号ＩＣとを比較演算した後、第１電流Ｉａｒ*を出力する。その他、スイッチ５５はソフトウェアやハードウェアの方式を用いて実現することができるが、このスイッチ５５はソフトウェアを制御する機能を有する。即ち、ソフトウェアを高調波電流Ｉｈをコンパレータ５９に供給するのか否かを制御するようになっている。

ゲートパルス波発生器５３は、コンパレータ５３１と、自動電流調整器（Automatic Current Regulator,ACR）５３２と、ＰＷＭ制御器５３３とを有している。コンパレータ５３１は第1電流Ｉａｒ*と第２電流Ｉａ（第２電流Ｉａとは電流検知器５７がＰＷＭスイッチ回路５４の出力側５４０を検出して得たものをいう）とを比較演算した後、自動電流調整器５３２に入力し、補償演算を行ってから、ＰＷＭ制御器５３３に入力し、ＰＷＭ制御器５３３により可変パルス幅及び可変電圧のＰＷＭ方形波を出力し、ＰＷＭスイッチ回路５４中の各トランジスタ５４２のオンオフを制御するようになっている。

このように、第１状態（電力駆動状態を指す）でゲートパルス波発生器５３の制御により、逆相高調波電流Ｉｈを出力し、負荷電流ＩＬの高調波電流Ｉｈを除去するとともに、第２状態（電力回生状態を指す）でコンデンサ５４１中に蓄積した電力を電源６の電力と同相の回生電力とに変換して、電源６に供給する。

また、電力制御装置４は、更に回生電力消費回路４５を含む。即ち、電動機４４が回生電力の状態に変換された時、回生電力消費システムが万一作動しない場合に回路を保護するようになっている。本例の回生電力消費回路４５は、変換器４１の出力側４１１に配設され、コンデンサ４２と並列に接続されている。回生抵抗４５１とトランジスタのスイッチ４５２とは直列に接続されている。

スイッチ４５２は、電動機４４が回生電力になるとともに、所定の危険値（この危険値は所定値Ｖｄｃｆよりも高く、かつ、コンデンサ４２の耐圧値よりも低い）を超えた際に導通され、直ちにコンデンサ４２の電圧値Ｖｄｃが消費される。これによって、電力制御装置４が故障する確率を低減させることができ、また製品の安定性を向上させることができる。例えば、コンデンサ４２の耐圧値が４５０Ｖで、所定値Ｖｄｃｆは３７０Ｖで、危険値は３９０Ｖであり、コンデンサ４２の電圧値Ｖｄｃが３４０Ｖの場合、即ち、第１状態（電力駆動状態を指す）に位置し、電動機４４は電源６から電力を受けて、電力駆動状態になる。

また、コンデンサ４２の電圧値Ｖｄｃが３７０Ｖである場合、即ち集合制御部５は第１状態（電力駆動状態を指す）から変更して第２状態（電力回生状態を指す）になり、電動機４４も電力回生に変換し、回転状態になり、電力を電源６にフィードバックする。この際、回生電力消費回路４５は、まだオンされていない。電動機４４が、電力回生回転状態になり、集合制御部５はむしろ第２状態（電力回生状態を指す）に入らないで、即時に回生電力を処理する時、コンデンサ４２の電圧値Ｖｄｃは上昇し、電圧値Ｖｄｃは３９０Ｖまでに上昇した時、即ちスイッチ４５２はオンされ、回生抵抗４５１を用いてコンデンサ４２の蓄積した回生電力を消費する。集合制御部５が、適時に作動しない時、このように回生電力消費回路４５を組み合わせて、直ちに電力を消費することにより、故障を回避し、安全性を向上させることができる。

第１状態（電力駆動状態を指す）と第２状態（電力回生状態を指す）との前述した部材との相互関係によりそれぞれの信号処理の過程を次に説明する。

（１）第１状態（電力駆動状態を指す）
電力制御装置４から電動機４４に電力が供給され、コンデンサ５４１（コンデンサ４２をも指す）の電圧Ｅｄｃが所定値Ｖｄｃｆよりも低い場合、集合制御部５がアクティブフィルタの機能として第１状態で作動し、集合制御部５中のスイッチ５５をオンする。このように、集合制御部５中の高調波累算器５１は電流検出器５６により負荷電流ＩＬを受けるとともに、演算してから、負荷電流ＩＬにおける高調波電流ＩＬを分析する。また、同時に直流電圧コントローラ５２は、所定値Ｖｄｃｆとコンデンサ５４１の電圧Ｅｄｃとを比較した後、補償演算を行ってから、電源６の電圧Ｖｓに乗算し、正弦波信号ＩＣを生じる。

その後で、正弦波信号ＩＣと高調波電流Ｉｈとを比較し演算した後（この際、演算比較の結果Ｉａｒ*は高調波電流Ｉｈの大小とは同じ）、再度電流検知器５７から検出した電流Ｉａとを比較し、最後にゲートパルス波発生器５３によりＰＷＭスイッチ回路５４を制御する可変パルス幅及び可変電圧のＰＷＭ方形波を生じ、逆相の高調波電流Ｉｈを生じ、変換器４１の入力側４１２回線に供給し、負荷電流ＩＬの高調波電流Ｉｈを除去する。

（２）第２状態（電力回生状態を指す）
負荷７１とバランスウエイト７２との質量が同一でなく、電動機４４が発電機状態（回生電力状態）に入る場合、集合制御部５は第２状態（電力回生状態）中に入り、かつスイッチ５５がオフ（即ち、オープンし、高調波電流Ｉｈをしてコンパレータ５９に入力することができなくなる）。このように、直流電圧コントローラ５２は所定値Ｖｄｃｆとコンデンサ５４１の電圧Ｅｄｃとを比較した後、補償演算を行ってから、電源６の電圧Ｖｓに乗算し、正弦波信号Ｉａｒ*を発生する。更に、電流検知器５７の電流Ｉａとを比較した後、ゲートパルス波発生器５３により可変パルス幅、可変電圧のＰＷＭ方形波を発生し、ＰＷＭスイッチ回路５４を制御し、コンデンサ５４１中における余った回生電力を電源６に回送し、電力回収の使用効果を達することができる。

ここで、電源電圧Ｖｓに相乗積の信号と電流検知器５７の電流Ｉａとを比較するのは主に電源６の電圧と同位相で且つ正弦波の回生電流（即ち、ＰＷＭスイッチ回路５４から出力する電流）を発生させ、回生電流中の高次高調波（ＴＨＩＤ）を低減することにある。その他、集合制御部５は第２状態にある際、高調波累算器５１をオフさせて、更に、節電を図ることができる。

以上、本発明の実施形態は、前記の実施形態の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の請求範囲及び明細書等の内容から導き出される設計変更等は本発明の請求範囲に含まれる。

本発明に係る電力制御装置の最適な実施例の詳細を示す回路図である。 エレベーターの昇降設備に搭載された従来の昇降設備の電力制御装置を示す図である。 従来の電力制御装置のアクティブフィルタの詳細な回路図である。 図２における負荷電流ＩＬの一例の波形図である。 図２における負荷電流ＩＬ中の高調波電流の波形図である。 図２においてアクティブフィルタ２から出力した補償電流ＩＣの波形図である。 従来の電力制御装置の回生電力用のＰＷＭ方式の変換器を示す詳細な回路図である。

符号の説明

４ ・・・電力制御装置
４１ ・・・変換器
４１１ ・・・変換器の出力側
４１２ ・・・変換器の入力側
４２ ・・・コンデンサ
４３ ・・・インバータ
４３１，５４・ＰＷＭスイッチ回路／パルス幅変調スイッチ回路
４３２ ・・・ＰＷＭ制御回路
４４ ・・・電動機
４５ ・・・回生電力消費回路
４５１ ・・・抵抗
４５２ ・・・スイッチ
５ ・・・集合制御部
５１ ・・・高調波累算器
５１１ ・・・基本波計算器
５２ ・・・直流電圧コントローラ
５２２ ・・・自動電圧調整器（ＡＶＲ）
５２３ ・・・乗算器
５３ ・・・ゲートパルス波発生器
５３２ ・・・自動電流調整器（ＡＣＲ）
５３３ ・・・ＰＷＭコントローラ
５４１ ・・・コンデンサ
５４２ ・・・トランジスタ
５５ ・・・スイッチ
５６，５７・・電流検知器
５８ ・・・電圧検知器
５９，５１２，５２１，５３１コンパレータ
６ ・・・電源
６１，６２，６３ 電源回線
７１ ・・・負荷（かご）
７２ ・・・バランスウエイト
Ｄ ・・・保護ダイオード

Claims (9)

1. 電源の交流電力を直流電力に変換する変換器と、前記変換器の出力側に接続されているコンデンサと、
   前記コンデンサの直流電力を変圧変周波数の交流電力に変換するインバータと、
   前記インバータの電力を入出力するとともに、負荷を上昇又は下降駆動する電動機と、
   前記変換器と前記コンデンサとの入力側に接続されている集合制御部と、
   を備える昇降設備の電力制御装置であって、
   前記集合制御部は、前記コンデンサおよび変換器の入力側に接続され、前記コンデンサの電圧が所定値よりも低い場合には第１状態に、前記コンデンサの電圧が所定値よりも高い場合には第２状態に切換えられ、
   前記第１状態において、前記集合制御部は、前記電源の交流電力中の高調波を除去し、
   前記第２状態において、前記集合制御部は、前記コンデンサの電力を前記電源に供給するように構成したことを特徴とする昇降設備の電力制御装置。
2. 前記集合制御部は、前記変換器の入力側に接続され、前記電源から送信される高調波を演算する高調波演算器と、第１端、第２端を有し、前記第１端が前記高調波演算器に接続され、前記第２端がパルス幅変調ユニットに接続されたスイッチを備え、
   前記スイッチは、第１状態においてオンし、前記高調波演算器の高調波を受信するとともに、前記電源の交流電力における高調波と逆位相の信号を出力して前記電力中の高調波を除去し、
   前記スイッチは、第２状態においてオフし、前記コンデンサの電力を前記電源に供給することを特徴とする請求項１に記載の昇降設備の電力制御装置。
3. 前記パルス幅変調ユニットは、前記コンデンサの電圧と前記所定値とを比較し、それらの補償演算を行ってから、再度前記電源の電圧と比較した後、出力する直流電圧コントローラと、
   前記第１状態において、前記高調波演算器から受信した高調波と、前記直流電圧コントローラから出力した信号とを比較し、前記第２状態において、前記直流電圧コントローラから直接出力する信号を出力するコンパレータと、
   前記コンパレータの出力信号により、可変パルス幅及び可変電圧の方形波を出力するゲートパルス波発生器と、
   前記ゲートパルス波発生器により、方形波制御を出力し、前記第１状態で前記高調波の逆相信号を出力し、前記第２状態で前記コンデンサが蓄積した電力を前記電源の電力と同位相の電力に変換し、前記電源に供給するパルス幅変調回路と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の昇降設備の電力制御装置。
4. 前記集合制御部は、前記変換器の入力側の電流を検出する第１電流検知器を有し、検出後、その電流を前記高調波演算器に入力することを特徴とする請求項２に記載の昇降設備の電力制御装置。
5. 前記集合制御部はさらに電圧検知器を有し、前記コンデンサの電圧の検出に用いられ、前記直流電圧コントローラに入力することを特徴とする請求項３に記載の昇降設備の電力制御装置。
6. 前記集合制御部はさらに第２電流検知器を有し、前記パルス幅変調回路の出力側の電流の検出し、前記ゲートパルス波発生器に入力し、前記ゲートパルス波発生器をして前記コンパレータの出力信号と前記電流とを比較した後、可変パルス幅及び可変電圧の方形波を出力することを特徴とする請求項３に記載の昇降設備の電力制御装置。
7. 前記コンデンサと並列して配設されている抵抗と、前記抵抗と直列に接続し、前記第２の手段でオンするスイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の昇降設備の電力制御装置。
8. 前記スイッチはトランジスタから成ることを特徴とする請求項７に記載の昇降設備の電力制御装置。
9. 前記コンデンサと前記集合制御部との間に、電流の逆流を防止する保護ダイオードを配設したことを特徴とする請求項１に記載の昇降設備の電力制御装置。