JP2005280935A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源系統に流れる電流を減少させるような運転に切り替えることにより電源系統が遮断されることを防止するエレベータの制御装置を得る。
【解決手段】 かご９内の積載重量に応じてエレベータの一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度を変更してエレベータの運転を行うエレベータにおいて、エレベータシステムに供給する電源に流れる電流を検出する電流検出手段３と、電流検出手段により検出された電流の検出値が所定の値を超えた場合にはエレベータの速度または加減速度を減少させる減速指令手段１４とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を可変とするエレベータの制御装置に関するものである。

従来のエレベータの制御装置では、かご内の積載重量による負荷（以下「かご負荷」という）に応じて、モータ及びそれを駆動する電気機器の駆動範囲内で一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を可変とすることでモータの余力を活用し、エレベータのサービス向上を図っている。このエレベータの制御装置はかご負荷を秤装置などにより検出し、前記かご負荷に応じてモータの駆動範囲内で加減速走行時の加減速度、及び一定速走行時の速度を変更し、最短時間で目的階に到達する速度パターンの演算を行う手段を有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２３８０３７号公報（請求項３−８、図１０）

従来のエレベータの制御装置では、モータ及びそれを駆動する電気機器の駆動限界を制約条件として、かご負荷に応じて目的階に最短時間で到達するような乗りかごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の設定を行っている。これはかご内の積載重量が積載可能な最大積載量よりも小さい場合に、モータや電気機器の余力を活用して速度や加減速度を調整する方式である。通常では、モータ容量や電源設備容量を超えない範囲でかご速度や加減速度の調整が行われるが、かご負荷の検出値に基づいて速度や加減速度を調整しているため、何らかの原因でかご負荷の検出値に誤差が生じた場合には誤差を含んだ検出値をもとに速度や加減速度の設定が行われるため、モータや電源系統に余裕がない場合においても高い速度や加減速度が設定されることがあり、その結果、過電流により電源系統が遮断されたり、モータ等の機器の発熱などが大きくなるなどして、運行サービスの低下が発生する場合があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、エレベータの走行中に電源系統に流れる電流値を検出し、その検出値をもとにエレベータの加減速走行時の加減速度及び一定速走行時の速度を調整することにより、かご負荷の検出値に誤差がある場合などエレベータ装置が過負荷に陥った場合においてもその状態を検出でき、さらに電源系統に流れる電流を減少させるような運転に切り替えることにより電源系統が遮断されることを防止するエレベータの制御装置を提供することを目的としている。

この発明に係るエレベータの制御装置においては、かご内の積載重量に応じてエレベータの一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度を変更してエレベータの運転を行うエレベータにおいて、エレベータシステムに供給する電源に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流の検出値が所定の値を超えた場合にはエレベータの速度または加減速度を減少させる減速指令手段とを備えたものである。

この発明は、電源系統に流れる電流値の検出値をもとにエレベータの加減速走行時の加減速度及び一定速走行時の速度を調整することにより、かご負荷の検出値に誤差がある場合など電源系統に過大な電流が流れた場合にその状態を検出でき、さらに電源系統に流れる電流を減少させるような運転に切り替えることにより電源系統が遮断されることを防止するエレベータの制御装置が得られる。この結果、運行サービスの低下が最小限に抑えられる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置を示すシステム構成図である。
図１において、交流電源１、電源遮断手段２、電流検出器３、コンバータ４、インバータ５、モータ６、速度検出器７、シーブ８、かご９、釣合錘１０、かご負荷検出手段１１、モータ速度制御装置１３、ロープ１５は従来装置と同様の動作をする。この発明は減速指令手段１４を有することを特徴とし、また、速度パターン生成手段１２も従来の装置と若干動作が異なる。
交流電源１は電源遮断手段２を介してコンバータ４に接続される。電源遮断手段２はヒューズや遮断器などであり、モータ６やインバータ５の容量をもとに定格電流値が選定されており、コンバータ４に流れ込む電流が定格電流を超えると回路を保護するため電源を遮断する。コンバータ４は交流電源１を直流に変換しインバータ５に出力する。インバータ５はモータ速度制御装置１３により駆動され、モータ６を回転させる。モータ６にはシーブ８が接続されており、シーブ８にはロープ１５を介してかご９と釣合錘１０が設置されており、それぞれを昇降させる。
電流検出器３は電流センサなどであり、コンバータ４に入力される電流値を検出する装置であり、その検出値は減速指令手段１４に入力される。
かご負荷検出手段１１はかご９内の積載重量を検出する手段であり、検出値は速度パターン生成手段１２に送られる。かご負荷検出手段１１としては秤装置などがある。また、モータ６の電流値などからかご負荷に換算する等によっても求められる。
速度検出器７はモータ６の回転速度を検出する装置であり、エンコーダなどにより実現される。また速度検出値はモータ速度制御装置１３に送られる。
モータ速度制御装置１３はモータ６の回転速度を速度パターン生成手段１２により生成された速度パターンに一致させるように追従制御を行う。前記モータ速度制御装置１３は速度検出器７の検出値を前記速度パターンに一致するようにインバータ５を駆動する装置であり、インバータ等の制御プログラム等を指す。
減速指令手段１４は電流検出器３の電流検出値をもとに、前記電流検出値がある所定値を超えたことでエレベータシステムの過負荷状態を判定し、速度パターン生成手段１２に減速指令を出力する。
速度パターン生成手段１２はエレベータのかご９、またはシーブ８を駆動するモータ６の速度パターンを演算する手段であり、かご負荷に応じてモータ６等のエレベータを構成する機器の駆動範囲内で一定速走行時の速度や加減速走行時の加減速度を調整し目的階に最短時間で到達するような速度パターンを生成する。速度パターンの計算方法は、例えば、前記特許文献１に記載されている方法などを用いることができる。また、前記減速指令手段１４により減速指令が入力された場合には、その時点で出力している一定速走行時の速度よりも小さな速度になるように速度パターンを変更してモータ速度制御装置１３へ出力する。

この発明によるエレベータの制御装置の動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、かご呼びが発生すると、ステップＳ２１でかご負荷検出手段１１により、かご負荷が検出され速度パターン生成手段１２に送られる。次にステップＳ２２では、速度パターン生成手段１２により、前記かご負荷の検出値をもとにエレベータを構成する機器の駆動範囲内で加減速走行時の加減速度及び一定速走行時の速度を設定し、目的階に最短時間で到達するような速度パターンを生成してモータ速度制御装置１３へ出力する。ステップＳ２３ではブレーキが開放され、前記速度パターンに従ってモータ６が駆動されかご９が走行を開始する。ステップＳ２４では電流検出器３により走行中の電流検出値iaが減速指令手段１４に送られる。減速指令手段１４は電流検出値ia と所定の値Imax を比較し、ia＞Imax の場合にはステップＳ２５に遷移する。ステップＳ２５では ia＞Imax となった時間をカウントし、それが所定時間Δt以上持続した場合には過負荷状態と判断し、速度パターン生成手段１２に対して減速指令を出力する。ステップＳ２６では減速指令に基づき、速度パターン生成手段１２が、その時点で走行している速度よりも小さい速度に一定速走行時の速度を設定し直すことで、エレベータの減速運転を行う。

図３はこの発明によるエレベータの制御装置の動作を説明するための特性図である。
図３の上段はモータ６の回転速度を表したものであり、下段は電流検出器３による電流検出値を表す。図３ではかご負荷検出手段１１の検出誤差等で誤った速度パターンが生成された場合を示している。時刻t1で電流検出値iaが所定の許容値Imaxを超えている。電流検出値iaが所定の許容値Imaxを超えた時間が所定時間のΔt持続した時刻t2で減速指令手段１４により減速指令が速度パターン生成手段１２に送られ、その時点の一定速走行時の速度ω1よりも小さい一定速走行時の速度ω2で走行するように速度パターンを変更し、減速を始める。その後、速度ω2にモータ６の回転速度が落ち着き、目的階に停止する。また、時刻t2以降でモータ６の回転速度が速度ω2に落ち着いたときには電流検出値iaも許容値以下になっている。
以上によりこの発明では過電流のため電源遮断手段２によって電源が遮断される前に、かご９の走行速度を落とすことで電源から入力される電流を減少させ、電源が遮断されることを未然に防止することができる。

なお、電源が３相交流の場合は、ダイオードコンバータ等で整流を行うと、平滑コンデンサの電圧が電源電圧よりも小さいときだけ電流が流れるため、電流センサ等の電流検出器３の出力をそのまま用いると、図４のようになり、過電流状態かどうかの判定が困難となる。図４は１相分の１周期当たりの電流波形を示している。従って、例えば以下のような処理を行うことにより、過電流状態かどうかの判定が容易に行えるようにする。すなわち、３相分の電流を検出してそれらの検出結果の絶対値の和をもって電流検出値とする。または前記の絶対値の和に１次フィルタ等のフィルタを通過させた値を電流検出値とする。または３相分のうちの絶対値の最大値でもって電流検出値とする。または１相分を検出して１次フィルタ等のフィルタ通過後の値を電流検出値とする。または、１相分の電流を検出してその所定時間の平均値、または所定時間の実効値を演算により求めて電流検出値とする。

ダイオードコンバータを用いない場合など、電流検出器３の出力結果が正弦波である場合には実効値が容易に計算できるので、実効値をもって電流検出値としてもよい。またはピーク値を検出値として、所定の許容値Imaxをピーク換算としてもよい。
また、加減速中は一時的に電流量が大きくなるため、一定速走行になった時点での電流検出値に基づいて減速を行うようにしてもよい。この場合、図３の時刻t3からカウントを行い、ia＞Imaxとなる期間がΔt持続した場合に減速指令が発せられる。
また、この実施の形態１では電流検出値iaが所定の許容値Imaxを超える状態が所定の経過時間Δtだけ持続した場合に減速指令を発するようにしたが、許容値を超えると直ちに減速指令を発するようにしても良い。

また、この実施の形態１では電流検出器３を交流電源１とコンバータ４の間に設置したが、コンバータ４とインバータ５の間に設置し、インバータへの入力電流Iinv（Iinvとする）をもとに電源に流れる電流値を推定し、その推定値をもとに減速指令を発するようにしてもよい。例えばインバータの入力電圧（Vinvとする）が検出できる場合には、電源から供給される電流検出値 ia はKinv をある定数として、
ia = Kinv×Vinv×Iinv
として推定できる。

この発明は秤誤差以外にも、かごとレールの摩擦が大きいなどモータの発生トルクからかご速度への変換効率が悪い、つまり昇降路効率が悪い場合にも効果を発揮する。このような場合には想定しているよりも多くの電流が流れるため過電流状態に陥りやすいが、この発明により過電流状態を検知でき、電流を減少させるようにエレベータの制御装置が動作するのでそのような状態を回避することができる。
また、その他、何らかの理由でモータ電流や電源により供給される電力が想定している定格値を超えた場合にも効果を発揮する。

この実施の形態１では一定速走行時の速度を減少させることによって電流値を減少させるようにしたが、加減速走行中に過負荷を検出した場合には加減速度を減少させる指令を持たせて、より小さい加減速度で加減速走行を行うことにより、電流を減らしてもよい。
また、減速指令により減速を行うときに、予め定めておいた速度まで減速するのではなく、電流検出値が所定の許容値以下になるまで減速を続け、許容値付近の速度に制御するようにしてもよい。これにより、減速を必要最小限に止めるため、減速することによる運行サービスの低下を必要最小限に抑えることができる。また、昇降路効率が著しく悪い場合などには予め定めておいた速度まで減速しても電流値が許容値以下にならない可能性が存在するが、本方式によりそのような現象を回避することができる。

この実施の形態１では過電流を検出したときに減速させて目的階まで運転したが、例えば最寄階に減速停止させるようにしてもよい。また、緊急停止させるなどの処置を行うようにしてもよい。

実施の形態２．
この実施の形態２では電流検出器３による電流検出値を用いる代わりに、交流電源１が供給する電流の推定値を用いることを特徴とする。推定はモータ速度制御装置１３内で行い、その推定値を減速指令手段１４に出力し、減速指令手段１４は前記推定値をもとに減速指令を発する。他の装置及び機器の動作は実施の形態１で述べたものと同様である。

次にその推定方法について述べる。
交流モータを制御する場合、一般的にベクトル制御が用いられることが多い。このときモータ６を駆動するインバータ５に印加する電圧は磁束方向のｄ軸とそれに直交するｑ軸方向に分解され制御される。このときインバータ５が供給する電力Ｐは概ね以下のように表せる。
Ｐ= Vd×Id + Vq×Iq + H0
ここで、Vd、 Vq はそれぞれｄ軸とｑ軸方向の電圧値または電圧指令値であり、Id、Iq はそれぞれｄ軸とｑ軸方向の電流値または電流指令値である。また、Ｈ0は昇降路効率に起因する損失を電力値に換算したものである。上記の電力Ｐを用いて電流の推定値iaは、
ia=Kp×Ｐ
として推定できる。ここで、係数Kpはインバータ５が発生する電力から電源が供給する電流値へ換算する係数であり、インバータ５やコンバータ４の変換効率、電源電圧値などに基づいて設定されている。なお、上記の例ではインバータが出力する電圧、電流値をｄ、ｑ軸に変換したが、変換を行わないで交流値を用いて電力値の演算を行っても良い。
また、Iq はモータの発生するトルクに比例するため、Iqにより求めたモータの発生トルクと、速度検出器7によるモータの回転速度ωからもインバータ５が供給する電力Ｐを次のように求めることができる。
Ｐ＝Kr×Kq×Iq×ω＋Ｈ0
ここで、KqはIqをモータの発生トルクに換算する係数である。またKrは単位を電力値に換算する係数である。
なお、モータ６の発生トルクをトルク検出器（図示せず）により検出してもよい。
この発明では電源に流れる電流値を推定することにより、電流検出器３が不要となるのでより安価なエレベータ装置が実現できる。

実施の形態３．
この実施の形態３では、減速指令手段１４により減速指令を出力した回数をカウントし、それが所定の回数を超えた場合には異常状態であると判断し、かご負荷に応じて一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を設定することを中止し、全てのかご負荷に対して、一律の一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度を設定する。さらにこれは過電流とならないことが保証されたものであることを特徴とする。前記一律の一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度は例えば、かご負荷が最大積載の場合にも過電流とならないような一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度と選ぶことができる。通常、電源により供給される電流が過電流となるのはかご負荷の検出誤差が大きく、誤った速度パターンが設定された場合などであるので、このような場合が多く発生したときには秤故障等の故障が発生しているか、または異常状態であると判断した方が合理的である。従って、この発明によれば、このような異常状態を検出することができ、さらに過負荷とならない速度パターンを設定することで、モータ等の機器に過負荷をかけないようにできる。なお、減速指令を出力した回数を用いる代わりに、減速指令を出力した割合を用いてもよい。

また、異常状態と判断した場合にはかご負荷に応じた一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の値を、これまでに設定されていたものよりも小さい値に設定し直して可変速運転を行ってもよい。さらに、設定し直した値を記憶する手段を設け、次回以降では記憶された値を用いて運転を行うようにしてもよい。また前記記憶された値でも減速指令が出力された場合には、さらに小さい値に設定し直し、これを前記減速指令が出力されなくなるまで続けることにより、自動で最適な速度パターンに調整することもできる。

この発明によれば、秤故障などを検出でき、さらに過負荷とならないように速度パターンを設定することで過負荷によりエレベータが停止したり、電源系統が遮断されることを防止し、サービスの低下を最小限に抑えることができる。

この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置を示すシステム構成図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の動作を説明するための特性図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御装置の交流電源からのダイオードコンバータへの入力電流波形を示す特性図である。

符号の説明

１ 交流電源
２ 電源遮断手段
３ 電流検出器
４ コンバータ
５ インバータ
６ モータ
７ 速度検出器
８ シーブ
９ かご
１０ 釣合錘
１１ かご負荷検出手段
１２ 速度パターン生成手段
１３ モータ速度制御装置
１４ 減速指令手段
１５ ロープ

Claims (4)

1. かご内の積載重量に応じてエレベータの一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度を変更してエレベータの運転を行うエレベータの制御装置において、
   エレベータシステムに供給する電源に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された電流の検出値が所定の値を超えた場合にはエレベータの速度または加減速度を減少させる減速指令手段と、
   を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
2. 減速指令手段は、電流の検出値が所定の値よりも小さくなるまで減速することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
3. 電流検出手段は、電流値を推定する手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータの制御装置。
4. 減速指令手段は、電流の検出値が所定の値を超えることに起因する減速運転回数が所定の割合を超えたときには、負荷に応じて一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度を変更することを中止し、所定の一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度によりエレベータの運転を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレベータの制御装置。

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