JP2005343574A - エレベータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ８の回生電力を有効に使用して、エレベータが設置されたビル全体の消費電力の均一化と抑制化とを図る。
【解決手段】外部交流電源１とインバータ４との間に、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器３１を介挿している。
そして、モータ８の回生運転時には、インバータ４から出力された回生電力を、予め定められた条件に基づいて、蓄電装置１８に蓄積させるか又は電力変換器３１で交流に変換して外部交流電源１に返還させる。
また、モータ８の力行運転時には、外部交流電源１からの交流を電力変換器３１で直流に変換してインバータ４へ供給させるとともに、蓄電装置１８に蓄積された電力をインバータ４を介してモータ８に供給させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外部交流電源から供給される交流を直流に変換してさらにこの直流をインバータで交流に変換してエレベータのかごを上下移動するモータに供給するエレベータ制御装置に関する。

一般に、エレベータ制御装置においては、外部の商用交流電源から供給される三相交流を整流器で一旦直流に変換して、さらにこの直流をインバータで交流に変換してエレベータのかごを上下移動するモータに供給するようにしている。また、モータの負担を軽減するために、かごに対してシーブを介して釣合い重りを設けるようにしている。さらに、釣合い重りを設けることにより生じる回生電力を蓄積する蓄電装置を設けて、この蓄電装置に蓄積された電力をモータの力行運転時にモータに供給して、外部から供給される電力のピーク値を低下して、電力消費量を低減すると共に、エレベータ制御装置の必要電力容量を低下するようにしている（特許文献１参照）。

図６は、上述した蓄電装置が組込まれたエレベータ制御装置の概略構成図である。
三相商用交流電源である外部交流電源１から供給される三相交流はダイオードブリッジ回路からなる整流器２で全波整流され、平滑コンデンサ３でリップル分が吸収され、インバータ４に供給される。このインバータ４は、スイッチング素子５とダイオード６との並列回路をブリッジ接続した構成を有しており、エレベータ運転制御部７からの各スイッチング素子５に対するゲート信号に基づいて、平滑コンデンサ３で平滑された直流を三相交流に変換してモータ８に供給する。このモータ８は主シーブ９を回転制御する。主シーブ９及び副シーブ１１には両端にかご１０及び釣合い重り１２が取付けられたロープ１３が掛られている。

したがって、エレベータ運転制御部７は、このエレベータの乗客のかご呼び操作に応じて、インバータ４を介してモータ８を運転制御して、かご１０を目的階へ上下移動させる。

乗客が搭乗している状態のかご１０の重量と釣合い重り１２の重量との関係において、重量が大きい側が上昇している期間においてモータ８は力行運転状態となり、重量が大きい側が下降している期間においてモータ８は発電機として動作し回生運転状態となる。なお、釣合い重り１２の重量は、例えば、定員の半分程度の乗客が搭乗している状態のかご１０の重量に対応する重量である。

モータ８の力行運転期間においては、インバータ４は整流器２で整流された直流を交流に変換してモータ８に供給する。一方、モータ８の回生運転期間においては、モータ８の回生電力はインバータ４のダイオード６のブリッジ回路で直流に変換されて整流器２側に出力され、平滑コンデンサ３に蓄積される。インバータ４の整流器２側端には、抵抗１４とスイッチング素子１５との直列回路が接続されている。平滑コンデンサ３の両端には電圧計１６が接続されている。

モータ８の回生運転期間においては、インバータ４から供給される回生電力に起因して、平滑コンデンサ３の端子電圧Ｖｃが上昇するので、このコンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧Ｖ_Rに対してかなり高い値に設定されたエネルギー放出電圧Ｖ_HSを超えると、各回路素子を高電圧から保護する目的で、エネルギー放出制御部１７が起動して、スイッチング素子１５を閉じて、平滑コンデンサ３に蓄積された回生電力（エネルギー）を抵抗１４で消費させる。なお、基準電圧Ｖ_Rとはモータ８が停止している状態の電圧である。

さらに、インバータ４の整流器２側端には、インバータ４から供給される回生電力を蓄電器１８に蓄積し、蓄積された電力をインバータ４を介してモータ８に供給する充放電回路１９が接続されている。また、この充放電回路１９の動作を制御する充放電制御部２０が設けられている。

次に、充放電回路１９及び充放電制御部２０の動作を説明する。
モータ８の回生運転期間においては、インバータ４から供給される回生電力に起因して、平滑コンデンサ３の端子電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃが上昇し、このコンデンサ電圧Ｖｃが、基準電圧Ｖ_Rより高くエネルギー放出電圧Ｖ_HSより低い値に設定された上側電圧値Ｖ_Hを超えると、充放電制御部２０は、充放電回路１９のスイッチング素子２１をオンする。すると、インバータ４から供給される回生電力が充電リアクトル２２を介して蓄電器１８に蓄積される。なお、充電リアクトル２２の両端に逆流防止用のダイオード２３が接続されている。

モータ８の力行運転期間においては、整流器２から出力される直流電力がインバータ４へ供給されるが、インバータ４の負荷に起因して、インバータ４の整流器２側電圧、すなわち平滑コンデンサ３の端子電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃが基準電圧Ｖ_Rより一時的に低下する。このコンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧Ｖ_Rより低い値に設定された下側電圧値Ｖ_Lを下回ると、充放電制御部２０は、充放電回路１９のスイッチング素子２４をオンする。すると、蓄電器１８、放電リアクトル２５、スイッチング素子２４の閉回路が形成され、この閉回路に放電電流が流れる。そこで、スイッチング素子２４をオフすると放電リアクトル２５に蓄えられた電力（エネルギー）がダイオード２６を介してインバータ４の整流器２側端子へ供給される。このように、スイッチング素子２４に対するオン、オフを繰り返すことにより、蓄電器１８に蓄積された電力をインバータ４を介して、モータ８に供給することができる。

このように、エレベータ制御装置内に、蓄電器１８、充放電回路１９、充放電制御部２０を設けることにより、外部から供給される電力のピーク値を低下して、電力消費量を低減すると共に、エレベータ制御装置の必要電力容量を低下することができる。
特開平１０−２３６７４３号公報

しかしながら、図６に示すエレベータ制御装置においてもまだ改良すべき次のような課題があった。
前述したように、モータ８の回生運転時においては、このモータ８の回生電力はインバータ４のダイオード６のブリッジ回路で直流に変換されて、充放電回路１９を介して、蓄電器１８に蓄積される。その結果、蓄電器１８に蓄積された電力の蓄積電力量が増加する。蓄電器１８の蓄積電力量容量にも一定の限界があるので、蓄電器１８の蓄積電力量が限界に近づくと、インバータ４から出力された回生電力は蓄電器１８に蓄積されなくて、平滑コンデンサ３に蓄積される。そして、コンデンサ電圧Ｖｃがさらに上昇して、エネルギー放出電圧Ｖ_HSより高くなる。その結果、エネルギー放出制御部１７が起動して、スイッチング素子１５を閉じて、平滑コンデンサ３に蓄積された回生電力（エネルギー）を抵抗１４で熱消費させる。

このように、モータ８の回生電力が十分に利用されていない問題があった。特に、オフィスビル等において、出勤時間帯等の力行運転の頻度が高い時間帯を除く、午後や夜間等の回生運転の頻度が高い時間帯においては、モータ８の回生電力が熱消費される確率が高くなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、モータの回生電力を蓄電装置に蓄積するとともに、必要に応じてこのモータの回生電力を電力変換器を介して外部交流電源へ返還でき、このエレベータが設置されたビルにおける他の電気機器の消費電力の一部に流用でき、ビル全体としての消費電力を低下することができるエレベータ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明のエレベータ制御装置においては、外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には電力変換器から出力された直流を交流に変換してモータに供給し、モータの回生運転時にはモータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、モータの回生運転時には、インバータから出力された回生電力を、予め定められた条件に基づいて、蓄電装置に蓄積させるか又は電力変換器で交流に変換して外部交流電源に返還させる回生運転制御手段と、モータの力行運転時には、外部交流電源からの交流を電力変換器で直流に変換してインバータへ供給させるとともに、蓄電装置に蓄積された電力をインバータを介してモータに供給させる力行運転制御手段とを備えている。

このように構成されたエレベータ制御装置においては、外部交流電源とインバータとの間に電力変換器が介挿されている。この電力変換器は、外部交流電源から供給された交流を直流に変換してインバータに供給するとともに、インバータから出力されたモータの直流の回生電力を交流に変換して外部交流電源に返還する機能を有していろ。

そして、モータの力行運転時には、外部交流電源から交流が電力変換器で直流に変換されてインバータへ供給され、インバータで交流に返還された後、モータに供給される。さらに、蓄電装置に蓄積された電力がインバータを介してモータに供給される。したがって、外部交流電源からモータに供給される電力量を蓄電装置から供給される電力量分だけ減少できる。

また、モータの回生運転時には、インバータから出力されたモータの回生電力は蓄電装置に蓄積されるが、予め定められた条件を満たすと、モータの回生電力は電力変換器で交流に変換されて外部交流電源に返還される。したがって、このモータの回生電力の用途が広がり、モータの回生電力をより有効に使用できる。

また、別の発明に係わるエレベータ制御装置においては、外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には電力変換器から出力された直流を交流に変換してモータに供給し、モータの回生運転時にはモータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、モータの回生運転時には、インバータから出力された回生電力を蓄電装置に蓄積させるとともにその一部を電力変換器で交流に変換して外部交流電源に返還させる回生運転制御手段と、モータの力行運転時には、外部交流電源からの交流を電力変換器で直流に変換してインバータへ供給させるとともに、蓄電装置に蓄積された電力を前記インバータを介してモータに供給させる力行運転制御手段とを備えている。

このように構成されたエレベータ制御装置においては、モータの回生運転時には、インバータから出力された回生電力は蓄電装置に蓄積されるとともに、回生電力の一部は電力変換器で交流に変換されて外部交流電源に返還される。このように、モータの回生電力は、蓄電装置及び外部交流電源に分割して供給される。

また、別の発明に係わるエレベータ制御装置においては、外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、この電力変換器の変換動作を制御する変換器制御部と、エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には電力変換器から出力された直流を交流に変換してモータに供給し、モータの回生運転時にはモータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、モータの回生運転時には、変換器制御部を介して電力変換器をオフ状態にしてインバータから出力された回生電力を蓄電装置に蓄積させ、この蓄電装置の蓄積電力量が規定値に達すると、電力変換器をオン状態にしてインバータから出力された回生電力を電力変換器で交流に変換して外部交流電源に返還させる回生運転制御手段と、記モータの力行運転時には、変換器制御部を介して電力変換器をオン状態にして外部交流電源からの交流を電力変換器で直流に変換してインバータへ供給させるとともに、蓄電装置に蓄積された電力をインバータを介してモータに供給させる力行運転制御手段とを備えている。

このように構成されたエレベータ制御装置において、モータの回生運転時における通常状態においてはモータの回生電力は蓄電装置に蓄積される。しかし、蓄電装置の蓄積電力量が規定値に達すると、モータの回生電力は電力変換器で交流に変換されて外部交流電源に返還される。

また、別の発明に係わるエレベータ制御装置においては、外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、この電力変換器の変換動作を制御する変換器制御部と、エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には電力変換器から出力された直流を交流に変換してモータに供給し、モータの回生運転時にはモータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、一定期間内における各時間帯毎に該当時間帯が返還運転モードであるか蓄積運転モードであるかを記憶する運転モードテーブルと、モータの回生運転時でかつ現在時刻の時間帯が運転モードテーブルにおける蓄積運転モードの時間帯の場合には、変換器制御部を介して電力変換器をオフ状態にしてインバータから出力された回生電力を蓄電装置に蓄積させる第１の回生運転制御手段と、モータの回生運転時でかつ現在時刻の時間帯が運転モードテーブルにおける返還運転モードの時間帯の場合には、変換器制御部を介して電力変換器をオン状態にしてインバータから出力された回生電力を電力変換器で交流に変換して外部交流電源に返還させる第２の回生運転制御手段と、モータの力行運転時には、変換器制御部を介して電力変換器をオン状態にして外部交流電源からの交流を電力変換器で直流に変換してインバータへ供給させるとともに、蓄電装置に蓄積された電力をインバータを介してモータに供給させる力行運転制御手段とを備えている。

このように構成されたエレベータ制御装置においては、一定期間内における各時間帯毎に該当時間帯が返還運転モードであるか蓄積運転モードであるかを記憶する運転モードテーブルが設けられている。そして、現在助刻が返還運転モードの時間帯の場合は、回生電力は外部交流電源に返還され、現在助刻が蓄積運転モードの時間帯の場合は、回生電力は蓄電装置に蓄積される。

したがって、返還運転モードの時間帯と蓄積運転モードの時間帯とを適宜設定することによって、例えば、外部交流電源から別途、電力供給を受けるコンピュータ等の情報処理機器への影響が少ない夜間の時間帯に回生電力を外部交流電源に返還させることが可能となる。

さらに別の発明は、上述した発明のエレベータ制御装置において、第１の回生運転制御手段での再生電力の蓄電装置に対する蓄積過程において蓄電装置の蓄積電力量が規定値に達すると、インバータから出力された回生電力を熱として放出させるエネルギー放出手段を備えている。
このように、エネルギー放出手段を備えることによって、蓄電装置の過充電及び回路素子の過電圧からの保護を図ることが可能となる。

本発明のエレベータ制御装置においては、外部交流電源とインバータとの間に交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器を介挿している。したがって、モータの回生電力を蓄電装置に蓄積するとともに、必要に応じてこのモータの回生電力を電力変換器を介して外部交流電源へ返還でき、このエレベータが設置されたビルの他の電気機器の消費電力の一部に流用でき、ビル全体としての消費電力を低下することができる。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。図６に示す従来のエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。

この第１実施形態のエレベータ制御装置においては、外部交流電源１とインバータ４との間に、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器としてのＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ３１が介挿されている。

このＰＷＭコンバータ３１は、図示するように、６個のサイリスタ３２を三相ブリッジ構成に接続したものである。そして、変換器制御部３３から、外部交流電源１の三相交流の各相の電圧波形の周期に同期して各サイリスタ３２へ電圧波形の一部を通過させるゲート信号を印加した状態において、外部交流電源１側から入力された三相交流は結果的に直流に変換されてインバータ４側へ出力される。また、同一のゲート信号を印加した状態において、インバータ４側から入力された直流は結果的に三相交流に変換されて外部交流電源１側に出力される。

そして、変換器制御部３３からの各ゲート信号の印加を停止すると、ＰＷＭコンバータ３１は入力された電力の交流又は直流への変換動作を停止する。さらに、ＰＷＭコンバータ３１から出力される直流又は交流の出力レベルは各ゲート信号の時間幅を変更することによって任意に制御可能である。

図１において、モータ８が力行運転時には、外部交流電源１から供給される三相交流はＰＷＭコンバータ３１で全波整流され、平滑コンデンサ３でリップル分が吸収され、インバータ４に供給される。このインバータ４は、エレベータ運転制御部７からの各スイッチング素子５に対するゲート信号に基づいて、平滑コンデンサ３で平滑された直流を三相交流に変換してモータ８に供給する。このモータ８は主シーブ９を回転制御する。主シーブ９及び副シーブ１１には両端にかご１０及び釣合い重り１２が取付けられたロープ１３が掛られている。エレベータ運転制御部７は、このエレベータの乗客のかご呼び操作に応じて、インバータ４を介してモータ８を運転制御して、かご１０を目的階へ上下移動させる。

インバータ４のＰＷＭコンバータ３１側端には、インバータ４から供給される直流の回生電力を蓄電器１８に蓄積し、蓄積された直流の電力をインバータ４に供給する充放電回路１９が接続されている。また、この充放電回路１９の動作を制御する充放電制御部２０ａが設けられている。蓄電器１８に対する充電電流及び放電電流は電流検出回路３４で検出されて運転制御部３６内の蓄積電力量算出部３７へ送信される。蓄電器１８の端子電圧は電圧検出回路３５で検出されて運転制御部３６内の蓄積電力量算出部３７へ送信される。

運転制御部３６内の蓄積電力量算出部３７は、入力された蓄電器１８の端子電圧に充放電電流を乗算した電力を、この時点で蓄電器１８に充放電される電力とし、この電力を過去の、蓄積電力量＝０と見なせる基準時点からの積算値を現在時点の蓄積電力量とする。充電電流のとき蓄積電力量が加算され、放電電流のとき蓄積電力量は減算される。

なお、この第１実施形態のエレベータ制御装置においては、図６の従来のエレベータ制御装置に組込まれていた抵抗１４とスイッチング素子１５との直列回路、及びエネルギー放出制御部１７は設けられていない。

例えば、コンピュータからなる運転制御部３６は、図２に示す流れ図に従ってエレベータ制御装置に対する運転制御を実施する。
例えば１秒等の微小時間Δｔ経過した時点で（ステップＳ１）、モータ８の運転状態が「力行運転」か「回生運転」であるかを判定する（Ｓ２）。具体的には、電圧計１６で検出されたコンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧Ｖ_Rより低い場合に「力行運転」と判定し、コンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧Ｖ_Rより高い場合に「回生運転」と判定する。「力行運転」の場合、変換器制御部３３へＰＷＭコンバータ３１に対する運転（オン）信号を送出する（Ｓ３）。その結果、変換器制御部３３はＰＷＭコンバータ３１へ前述したゲート信号を印加するので、ＰＷＭコンバータ３１はオン（動作）状態となる。コンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧Ｖ_Rより低いので、外部交流電源１からの三相交流はＰＷＭコンバータ３１で直流に変換されてインバータ４側へ出力される。インバータ４は入力された直流を交流に変換して、モータ８に供給する。

次に、蓄積電力量算出部３７にて算出されている現在時点の蓄積電力量を読取り、この蓄積電力量が蓄電器１８の蓄積電力容量の６０％以上の場合（Ｓ４）、充放電制御部２０ａを動作状態とする。充放電制御部２０ａは、コンデンサ電圧Ｖｃが下側電圧値Ｖ_Lを下回ると、充放電回路１９を起動して、蓄電器１８に蓄積されている電力をインバータ４へ印加させる。インバータ４は印加された直流の電力を交流に変換して、モータ８に供給する（Ｓ５）。この状態においては、モータ８は外部交流電源１から供給される電力及び蓄電器１８から供給される電力で力行運転される。そして、Ｓ１へ戻る。

なお、Ｓ４にて、蓄積電力量が蓄電器１８の蓄積電力容量の６０％未満の場合、充放電制御部２０ａを停止して、蓄電器１８からのモータ８への電力供給を停止する（Ｓ６）。この状態においては、モータ８は外部交流電源１から供給される電力のみで力行運転される。そして、Ｓ１へ戻る。

さらに、Ｓ２にて、モータ８の運転状態が「回生運転」の場合、蓄積電力量算出部３７にて算出されている現在時点の蓄積電力量を読取る。この蓄積電力量が蓄電器１８の蓄積電力容量の９０％以上の場合（Ｓ７）、変換器制御部３３を介してＰＷＭコンバータ３１をオン（動作）状態とする（Ｓ８）。さらに、充放電制御部２０ａを停止して、インバータ４から出力されている回生電力の充電器１８に対する蓄積を停止させる（Ｓ９）。この状態においては、コンデンサ電圧Ｖｃは基準電圧Ｖ_Rより高いので、インバータ４から出力されている直流の回生電力は、ＰＷＭコンバータ３１で交流に変換されて、外部交流電源１に返還されることになる。そして、Ｓ１へ戻る。

Ｓ７にて、蓄積電力量が蓄電器１８の蓄積電力容量の９０％未満の場合、変換器制御部３３を介してＰＷＭコンバータ３１をオフ（停止）状態とする（Ｓ１０）。さらに、充放電制御部２０ａを動作状態とする。充放電制御部２０ａは、コンデンサ電圧Ｖｃが上側電圧値Ｖ_Hを上回ると、充放電回路１９を起動して、インバータ４から出力されている直流の回生電力を蓄電器１８に蓄積する（Ｓ１１）。この状態においては、モータ８の回生電力は蓄電器１８に蓄積されるのみである。そして、Ｓ１へ戻る。

このように構成された第１実施形態のエレベータ制御装置においては、外部交流電源１とインバータ４との間に、モータ８の力行運転時に交流を直流に変換するとともに、モータ８の回生運転時のある条件下においては直流を交流に変換するＰＷＭコンバータ３１が介挿されている。

より具体的には、モータ８の回生運転時においてはインバータ４からＰＷＭコンバータ３１側に出力されたモータ８の回生電力は充放電回路１９を介して蓄電器１８に蓄積される。しかし、蓄電器１８の蓄積電力量が９０％等の規定値に達すると、蓄電器１８への蓄積が停止されて、モータ８の回生電力はＰＷＭコンバータ３１で交流に変換されて外部交流電源１に返還される。

このように構成することにより、蓄電器１８には、停電発生時のかご１０を最寄り階へ緊急移動させる状態、及びオフィスビルにおける出勤時等の力行運転の頻度の高い状態に備えて、常に９０％等の規定値近傍の電力量が蓄積された状態となるので、エレベータ制御装置における消費電力の均一化を図ることができる。

さらに、モータ８の回生運転時において、回生電力の余剰電力は外部交流電源１に返還され、外部交流電源１に接続されたエレベータ制御装置以外の電気機器に供給されるので、エレベータが設置されたビル全体の消費電力を抑制できる。

なお、この第１実施形態のエレベータ制御装置においては、モータ８の回生運転時において、蓄電器１８の蓄積電力量が９０％等の規定値に達するまで、モータ８の全部の回生電力は蓄電器１８に蓄積したが、同時に、モータ８の回生電力の一部をＰＷＭコンバータ３１を介して外部交流電源１へ返還することも可能である。この場合、変換器制御部３３を介してＰＷＭコンバータ３１をオン（動作）状態に設定すればよい。また、変換器制御部３３からＰＷＭコンバータ３１へ印加するゲート信号のパルス幅を変化して、モータ８の回生電力の外部交流電源１へ返還する割合を変更することが可能である。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。図１に示す第１実施形態のエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。

この第２実施形態のエレベータ制御装置においては、図６の従来のエレベータ制御装置に組込まれていた抵抗１４とスイッチング素子１５との直列回路、及びエネルギー放出制御部１７ａが設けられている。

さらに、この第２実施形態のエレベータ制御装置においては、コンピュータからなる運転制御部３６ａ内には、前述した蓄積電力量算出部３７の他に、運転モードテーブル３８、及び現在時刻を計時する時計回路３９が設けられている。

運転モードテーブル３８内には、図４に示すように、１日２４時間における１時間毎の各時間帯における運転モードが設定されている。この実施形態においては、午前９時〜午後５時までの勤務間帯を含む時間帯に「電力蓄積モード」が設定され、その他の早朝及び夜間の時間帯に「電力返還先モード」が設定されている。図４においては、理解しやすいように、運転モードをグラフ表示したが、実際には、表形式で記憶されている。

「電力返還モード」に設定された各時間帯においては、原則として、モータ８の回生電力はＰＷＭコンバータ３１を介して外部交流電源１に返還される。また、「電力蓄積モード」に設定された各時間帯においては、原則として、モータ８の回生電力は充放電回路１９を介して蓄電器１８に蓄積される。

モータ８の回生電力を無条件で外部交流電源１に返還すると、このエレベータが設置されたビルの柱状トランス容量などの問題で、外部交流電源１からエレベータ制御装置以外の各電気機器に供給される電力に高周波ノイズが乗る場合がある。電気機器に高周波ノイズの影響を受けやすいコンピュータ等の情報処理機器が含まれる場合は、この情報処理機器の稼働時間帯は、モータ８の回生電力を外部交流電源１に返還することは好ましくない。よって、情報処理機器の稼働時間帯と見なされる午前９時〜午後５時までの勤務間帯を含む時間帯を「電力蓄積モード」に設定して、モータ８の回生電力を外部交流電源１に返還しないようにしている。

例えば、コンピュータからなる運転制御部３６ａは、図５に示す流れ図に従ってエレベータ制御装置に対する運転制御を実施する。
例えば１秒等の微小時間Δｔ経過した時点で（ステップＱ１）、モータ８の運転状態が「力行運転」か「回生運転」であるかを判定する（Ｑ２）。「力行運転」の場合、Ｑ３〜Ｑ６で示す力行運転制御処理を行う。このＱ３〜Ｑ６で示す力行運転制御処理は、図２で示した第１実死形態のエレベータ制御装置におけるＳ３〜Ｓ６で示す力行運転制御処理と同じであるので説明を省略する。

Ｑ２にて、モータ８の運転状態が「回生運転」の場合、時計回路３９の現在時刻を読取る（Ｑ７）。そして、現在時刻が、運転モードテーブル３８における「電力返還モード」の時間帯か、「電力蓄積モード」の時間帯かを判定する（Ｑ８）。「電力返還モード」の時間帯の場合、変換器制御部３３を介してＰＷＭコンバータ３１をオン（動作）状態とする（Ｑ９）。

さらに、充放電制御部２０ａを停止して、インバータ４から出力されている回生電力の充電器１８に対する蓄積を停止させる（Ｑ１０）。さらに、エネルギー放出制御部１７ａを停止して、抵抗１４によるエネルギー放出を停止させる（Ｑ１１）。この状態においては、コンデンサ電圧Ｖｃは基準電圧Ｖ_Rより高いので、インバータ４から出力されている直流の回生電力は、ＰＷＭコンバータ３１で交流に変換されて、外部交流電源１に返還されることになる。そして、Ｑ１へ戻る。

Ｑ８にて、「電力蓄積モード」の時間帯の場合、変換器制御部３３を介してＰＷＭコンバータ３１をオフ（停止）状態とする（Ｑ１２）。蓄積電力量算出部３７にて算出されている現在時点の蓄積電力量を読取る。この蓄積電力量が蓄電器１８の蓄積電力容量の９０％以下の場合（Ｑ１３）、充放電制御部２０ａを動作状態とする。充放電制御部２０ａは、コンデンサ電圧Ｖｃが上側電圧値Ｖ_Hを上回ると、充放電回路１９を起動して、インバータ４から出力されている直流の回生電力を蓄電器１８に蓄積する（Ｑ１４）。さらに、エネルギー放出制御部１７ａを停止して、抵抗１４によるエネルギー放出を停止させる（Ｑ１５）。この状態においては、モータ８の回生電力は蓄電器１８に蓄積されるのみである。そして、Ｑ１へ戻る。

蓄積電力量が蓄電器１８の蓄積電力容量の９０％以上の場合（Ｑ１３）、充放電制御部２０ａを停止して、インバータ４から出力されている回生電力の充電器１８に対する蓄積を停止させる（Ｑ１６）。さらに、エネルギー放出制御部１７ａを動作させる。エネルギー放出制御部１７ａは、コンデンサ電圧Ｖｃがエネルギー放出電圧Ｖ_HSを超えると、スイッチング素子１５を閉じて、回生電力を抵抗１４で消費させる（Ｑ１７）。この状態においては、モータ８の回生電力は抵抗１４で消費されるのみである。そして、Ｑ１へ戻る。

このように構成された第２実施形態のエレベータ制御装置においては、運転制御部３６ａ内に、例えば１日２４時間内における各１時間毎の時間帯毎に該当時間帯が「返還運転モード」であるか「蓄積運転モード」であるかを記憶する運転モードテーブル３８が設けられている。そして、時計回路３９の現在時刻が「返還運転モード」の時間帯の場合は、モータ８の回生電力は外部交流電源１に返還され、現在時刻が「蓄積運転モード」の時間帯の場合は、モータ８の回生電力は蓄電器１８に蓄積される。

したがって、外部交流電源１から別途、電力供給を受けるコンピュータ等の情報処理機器への影響が少ない夜間の時間帯にモータ８の回生電力を外部交流電源１に返還させることが可能となる。よって、このエレベータが設置されたビルの電源設備の利用状況に併せてモータ８の回生電力の利用方法を変えることで、ビルの電源環境を損なわずにビル全体の電力消費の均一化と低減化とを図ることができる。

さらに、この第２実施形態のエレベータ制御装置においては、モータ８の再生電力の蓄電器１８に対する蓄積過程において蓄積電力量が蓄電容量の９０％等の規定値に達すると、インバータ４から出力されたモータ８の回生電力を抵抗１４に通電して熱として放出させている。したがって、蓄電器１８の過充電及び回路素子の過電圧からの保護を図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成を示す図 同第１実施形態のエレベータ制御装置における運転制御部の全体動作を示す流れ図 本発明の第２実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成を示す図 同第２実施形態のエレベータ制御装置における運転制御部内に形成された運転モードテーブルの記憶内容を示す図 同第２実施形態のエレベータ制御装置における運転制御部の全体動作を示す流れ図 従来のエレベータ制御装置の概略構成を示す図

符号の説明

１…外部交流電源、２…整流器、３…平滑コンデンサ、４…インバータ、７…エレベータ運転制御部、８…モータ、９…主シーブ、１０…かご、１１…副シーブ、１２…釣合い重り、１４…抵抗、１５，２２，２４…スイッチング素子、１６…電圧計、１７，１７ａ…エネルギー放出制御部、１８…蓄電器、１９…充放電回路、２０，２０ａ…充放電制御部、３１…ＰＷＭコンバータ、３２…サイリスタ、３３…変換器制御部、３４…電流検出回路、３５…電圧検出回路、３６，３６ａ…運転制御部、３７…蓄積電力量算出部、３８…運転モードテーブル、３９…時計回路

Claims (5)

1. 外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、
   エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には前記電力変換器から出力された直流を交流に変換して前記モータに供給し、前記モータの回生運転時には前記モータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、
   前記インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、
   前記モータの回生運転時には、前記インバータから出力された回生電力を、予め定められた条件に基づいて、前記蓄電装置に蓄積させるか又は前記電力変換器で交流に変換して前記外部交流電源に返還させる回生運転制御手段と、
   前記モータの力行運転時には、前記外部交流電源からの交流を前記電力変換器で直流に変換して前記インバータへ供給させるとともに、前記蓄電装置に蓄積された電力を前記インバータを介して前記モータに供給させる力行運転制御手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、
   エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には前記電力変換器から出力された直流を交流に変換して前記モータに供給し、前記モータの回生運転時には前記モータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、
   前記インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、
   前記モータの回生運転時には、前記インバータから出力された回生電力を前記蓄電装置に蓄積させるとともにその一部を前記電力変換器で交流に変換して前記外部交流電源に返還させる回生運転制御手段と、
   前記モータの力行運転時には、前記外部交流電源からの交流を前記電力変換器で直流に変換して前記インバータへ供給させるとともに、前記蓄電装置に蓄積された電力を前記インバータを介して前記モータに供給させる力行運転制御手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
3. 外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、
   この電力変換器の変換動作を制御する変換器制御部と、
   エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には前記電力変換器から出力された直流を交流に変換して前記モータに供給し、前記モータの回生運転時には前記モータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、
   前記インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、
   前記モータの回生運転時には、前記変換器制御部を介して前記電力変換器をオフ状態にして前記インバータから出力された回生電力を前記蓄電装置に蓄積させ、この蓄電装置の蓄積電力量が規定値に達すると、前記電力変換器をオン状態にして前記インバータから出力された回生電力を前記電力変換器で交流に変換して前記外部交流電源に返還させる回生運転制御手段と、
   前記モータの力行運転時には、前記変換器制御部を介して前記電力変換器をオン状態にして前記外部交流電源からの交流を前記電力変換器で直流に変換して前記インバータへ供給させるとともに、前記蓄電装置に蓄積された電力を前記インバータを介して前記モータに供給させる力行運転制御手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
4. 外部交流電源に接続され、交流を直流に変換するとともに直流を交流に変換する電力変換器と、
   この電力変換器の変換動作を制御する変換器制御部と、
   エレベータのかごを上下移動するモータの力行運転時には前記電力変換器から出力された直流を交流に変換して前記モータに供給し、前記モータの回生運転時には前記モータの回生電力を直流に変換して電力変換器側に出力するインバータと、
   前記インバータから出力された回生電力を蓄積するための蓄電装置と、
   一定期間内における各時間帯毎に該当時間帯が返還運転モードであるか蓄積運転モードであるかを記憶する運転モードテーブルと、
   前記モータの回生運転時でかつ現在時刻の時間帯が前記運転モードテーブルにおける蓄積運転モードの時間帯の場合には、前記変換器制御部を介して前記電力変換器をオフ状態にして前記インバータから出力された回生電力を前記蓄電装置に蓄積させる第１の回生運転制御手段と、
   前記モータの回生運転時でかつ現在時刻の時間帯が前記運転モードテーブルにおける返還運転モードの時間帯の場合には、前記変換器制御部を介して前記電力変換器をオン状態にして前記インバータから出力された回生電力を前記電力変換器で交流に変換して前記外部交流電源に返還させる第２の回生運転制御手段と、
   前記モータの力行運転時には、前記変換器制御部を介して電力変換器をオン状態にして前記外部交流電源からの交流を前記電力変換器で直流に変換して前記インバータへ供給させるとともに、前記蓄電装置に蓄積された電力を前記インバータを介して前記モータに供給させる力行運転制御手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
5. 前記第１の回生運転制御手段での再生電力の前記蓄電装置に対する蓄積過程において前記蓄電装置の蓄積電力量が規定値に達すると、前記インバータから出力された回生電力を熱として放出させるエネルギー放出手段を備えたことを特徴とする請求項４記載のエレベータ制御装置。

Images