JP2006036399A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動待機状態にあるエレベータを乗客が呼び釦等により駆動させようとした場合でも、電動機が駆動待機状態から即座に駆動可能状態に復帰でき、駆動待ち時間を減少することで、乗客の待ち時間を減少させ、サービスの低下を防止することが可能なエレベータの制御装置を得る。
【解決手段】 電動機５の駆動待機状態においても、電力変換器Ａ内の平滑コンデンサ６にあらかじめ充電をおこなうために、リレー３の１次側に予備充電回路１１を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エレベータの制御装置に関わる。

従来のエレベータの制御装置においては、待機電力の低減のため、電動機の駆動待機中には電力変換器への電力供給が遮断され、その結果、電力変換器内の平滑コンデンサの電荷が完全に放電される構成になっている（例えば、特許文献1参照）。

特開２００１−２３３５号公報（図１）

従来のエレベータ制御装置では、待機電力の低減のために、電動機の駆動待機中においては制御回路と電力変換器への電力供給を完全に遮断していた。その結果、駆動待機中は電力変換器内の平滑コンデンサは完全に放電する。よって、駆動待機状態から電動機を駆動させる時には、電磁接触器から平滑コンデンサへの突入電流を防ぐために、平滑コンデンサが電力源の整流値電圧値まで充電されるまでの時間は電磁接触器を投入することができず、電動機を駆動させることができなかった。

また、完全に放電したコンデンサを電圧源の整流値電圧までに充電する時間は平滑コンデンサの容量に依存するが、一般的には数十秒程の時間がかかっていたので、乗客が駆動待機状態のエレベータを駆動させようとしても、数十秒の待ち時間が生じ、サービスの低下を招くといった問題があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、電動機の駆動待機中に駆動命令を受けた場合でも即座に電動機を駆動可能状態にし、サービス低下を防止することを目的とする。

この発明に係るエレベータ制御装置は、電動機の駆動待機時に、電力変換器内の平滑コンデンサにあらかじめ充電しておくための予備充電回路を設けたものである。

この発明は、駆動待機中において、電力変換器内の平滑コンデンサにあらかじめ充電しておくための予備充電回路を設置することにより、電動機が駆動待機状態から即座に駆動可能状態に復帰でき、サービスの低下を防止することが可能である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるエレベータの制御装置を示すものである。図１において１は動力源となる電力源、２は電力源１に接続されたメインブレーカ、３はこのメインブレーカ２を介して接続されたリレー、４はこのリレー３の２次側に接続された電磁接触器、５は交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ、６はこのコンバータ５の出力を平滑化する平滑コンデンサ、７はこの平滑コンデンサ６のアンバランスを補正するバランス抵抗、８は平滑コンデンサ６により平滑化された直流電圧を所定電圧、所定周波数の交流電圧に変換するインバータ、９はこのインバータ８によって駆動される電動機、１０はリレー３の１次側に接続されていて、インバータ８のゲートドライバ電源およびに遮断／接続手段１２の駆動用電源となる待機時スタンバイ電源、１１はリレー３の１次側に接続されていて、平滑コンデンサ６を充電する予備充電回路、１２はリレー３を遮断、接続する遮断／接続手段、１３は平滑コンデンサの電圧値を検出する電圧検出回路、１４は遮断／接続手段１２を用いてリレー３を遮断する機能と、電磁接触器４の投入を制御する機能と、インバータ８の制御機能と、予備充電回路１１の平滑コンデンサ６への充電開始／停止を制御する機能とを有するエレベータ制御回路、１５はリレー３の２次側に接続されていて、エレベータ制御回路１４、昇降路、その他のエレベータ機器へ電力を供給するエレベータ制御電源、Ａはコンバータ５と、平滑コンデンサ６と、バランス抵抗７と、インバータ８とを有する電力変換器、Ｂは遮断／接続手段１２と、電圧検出回路１３と、エレベータ制御回路１４と、エレベータ制御電源１５とを有する制御回路である。

次にこのように構成されたエレベータ制御装置の動作を、図２を用いて説明する。図２の波形は図１のエレベータ制御装置の信号或いは電圧変化を時間の変化と共に表したものであり、１０１はリレー３の駆動信号となる駆動待機モードへの移行信号、２０１は平滑コンデンサ６への充電開始信号、３０１は電磁接触器４の投入信号、４０１は予備充電回路１１の充電電圧設定レベル、５０１は平滑コンデンサ６の電圧レベル、６０１は予備充電回路１１の消費電力である。

まず、初期状態としてメインブレーカ２が投入されておらず、いずれの回路にも電荷がたまっていないものとし、駆動待機モードへの移行信号１０１、充電開始信号２０１および電磁接触器の投入信号３０１は送られてなく、平滑コンデンサ６への充電電圧設定レベル４０１がＶ１になるように予備充電回路が構成されているものとする。ただし、Ｖ１は電力源１の整流電圧Ｖ０よりも大きな値に設定されている。ここでは、電力源１を一般的な三相交流電源を使用した場合を考えて、Ｖ０＝３４６Ｖ、Ｖ１＝３５０Ｖとして説明する。

この状態において、メインブレーカ２が時刻ｔ０で投入されると、電力源１からリレー３を介しエレベータ制御電源１５へ電力供給が行われ、エレベータ制御回路１４にも電力供給が行われる。その後、時刻ｔ１にエレベータ制御回路１４は充電開始信号２０１をｏｎにして、予備充電回路１１を用いて平滑コンデンサ６の充電を開始する。このような機能を有する予備充電回路は、特開2001−161245号公報の図３に開示されているスイッチング電源を利用して容易に実現可能である。よって、平滑コンデンサ６の電圧はほぼ線形状に増加する。以下、予備充電回路が停電流充電である場合を例にして説明する。

時刻ｔ２において、平滑コンデンサ６がＶ１まで充電されると、電磁接触器４を投入しても、平滑コンデンサ６に突入電流が流れないために、電磁接触器４が投入可能となる。この場合、ｔ１からｔ２までの充電時間は平滑コンデンサ６の容量に比例し、一般的なエレベータでは数十秒ほどである。

この状態で時刻ｔ３において呼び釦等（図には表示せず）による駆動命令があれば、エレベータ制御回路１４は投入信号３０１をｏｎにして、電磁接触器４を投入する。すると、電力源１から電力変換器Ａへ電力供給がされ、電動機９によりかごが駆動される。電磁接触器４が投入されると、電力源１からの電力供給により、予備充電回路１１から平滑コンデンサ６への充電の必要は無くなり、投入信号３０１をｏｎにするのと同時にエレベータ制御回路１４は予備充電回路１１への充電開始信号２０１をｏｆｆにして、充電を休止する。また、充電開始信号２０１をｏｆｆにするタイミングは、遅延素子などを用いて、投入信号がｏｎになった直後にしても良い。このような、タイミングにすることによって、電磁接触器４が投入完了するまでの間の、平滑コンデンサ６の放電を防止することができる。充電が休止されると、その後平滑コンデンサ６の電圧はＶ０と等しくなり、予備充電回路１１の消費電力は動作停止によりゼロとなる。

次に時刻ｔ４で電磁接触器４への投入信号３０１がｏｆｆになり、エレベータが休止すると、エレベータ制御回路１４から予備充電回路１１へ充電開始信号２０１がｏｎになり、予備充電回路１１は平滑コンデンサ６の充電を開始し、時刻ｔ５でＶ１まで充電される。

このとき時刻ｔ６まで一定時間以上エレベータの呼びが発生しない場合には、エレベータ制御回路１４は接続／遮断手段１２を介して駆動待機モードへの移行信号１０１をｏｎにし、リレー３を遮断する。すると、リレー３の２次側に接続されているエレベータ制御電源１５には電力供給がされなくなるので、エレベータ制御回路１４は機能を停止し、予備充電回路１１への充電開始信号２０１、接触器４の投入信号３０１は出力されなくなる。

この駆動待機モードにおいても、予備充電回路１１がリレー３の１次側に接続されていることにより、平滑コンデンサ６に電力供給を行うことが可能である。さらに、予備充電回路１１を、図２の一点破線で示す波形のように、予備充電回路１１によって設定される平滑コンデンサ６の充電電圧設定レベル４０１をＶ１にして、予備充電回路６の電圧レベル５０１をＶ１に保つような回路構成にすれば、駆動待機モード中の平滑コンデンサ６の電圧値をＶ１に保つことが可能である。このとき、電圧検出回路１３は、平滑コンデンサ６の電圧値を検出して、その結果をエレベータ制御回路１４に送り、投入信号３０１を制御している。

よって、時刻ｔ８において、呼び釦等の駆動命令が接続遮断手段１２に入力されると、リレー３を接続し、エレベータ制御電源１５が確立するわずかな時間のみで電動機９の駆動が可能となる。このように、駆動待機モード中はエレベータ制御電源１５への電力供給を遮断し、エレベータ制御電源１５に比べ低出力である予備充電回路１１にのみ電力供給を行うことにより、駆動待機中の消費電力の低減とサービス低下の防止が可能である。また、駆動待機中の予備充電回路１１の消費電力は、バランス抵抗７の抵抗値をＲとすると、Ｖ１^２／Ｒである。

実施の形態２．
実施の形態１では駆動待機モード中の充電電圧設定レベル４０１をＶ１に保つように予備充電回路１１を構成したが、図２の実線で示される波形のように、駆動待機モード中の充電電圧設定レベル４０１をＶ１以下のＶ２に保つように構成すれば、駆動待機中の消費電力をさらに低減することが可能である。この場合、時刻ｔ６においてエレベータ制御回路１４が駆動待機モードへの移行信号１０１がｏｎにして駆動待機モードに移行すると、時刻ｔ７で、平滑コンデンサ６の電圧がＶ１からＶ２まで放電され、以後Ｖ２を維持する。この状態においては、時刻ｔ８で実施の形態１と同様に駆動モードに移行しようとする際、Ｖ２からＶ０まで充電すれば、電磁接触器４が投入可能になるので、平滑コンデンサ６がＶ０まで充電される時刻ｔ９で駆動可能となる。

また、図２の二点鎖線で示すように、駆動待機モード中の充電電圧設定レベル４０１が０で平滑コンデンサ６を完全に放電させた場合は、同様に時刻ｔ８で駆動モードに移行すると、平滑コンデンサ６がＶ０まで充電される時刻ｔ１０で駆動可能となる。したがって、駆動待機モード中の平滑化コンデンサの電圧をＶ２に維持した場合は、完全に放電させた場合に比べ、起動待ち時間を約（Ｖ０−Ｖ２）／Ｖ０倍に短縮することが可能となる。このとき、駆動待機中の予備充電回路１１の消費電力はＶ２^２／Ｒである。従って、エレベータの使用方法等によりＶ２を設定すれば、消費電力の低減とサービス低下の防止の両立が可能である。

例えばＶ２をＶ０の約半分に設定すると、駆動待機中の消費電力は、平滑コンデンサ６をＶ０に保ったままの場合と比較して約１/４に、電動機９が駆動するまでの待ち時間は、平滑コンデンサ６を完全に放電させた場合と比較して約１/２にすることが可能である。

なお、上記において、乗客が同階で駆動待機中のかごを駆動させる場合は、乗客が呼び釦等を押してから、ドアが開き、乗客がかご内に乗り込んで、ドアが閉まるまでの時間に平滑コンデンサ６をＶ０まで充電すれば、サービスの低下を防止することが可能である。したがって、駆動待機モード中の充電電圧設定レベル４０１を、Ｖ０までの充電時間が戸開閉時間以内になるように予備充電回路１１を構成することにより、駆動待機モード中の消費電力を低減しつつ、乗客を待たせることなくサービスを提供することが可能となる。一般的なエレベータにおいては、戸開閉時間は約５〜７秒程度なので、（ｔ９−ｔ８）が約５〜７秒になるように、充電電圧設定レベル４０１をＶ２に設定すれば良い。

上記の例では、駆動待機中の平滑コンデンサの充電レベル４０１をＶ２に設定する場合について説明したが、例えばエレベータが複数台設置され、群をなして運行管理されている場合には、駆動待機モード中においては、必要最小限のエレベータのみ予備充電回路１１を動作させるような構成にすれば、さらなる消費電力の低減が可能である。

また、上記の例では駆動待機モード／駆動モードへの切換を、リレー３の遮断／接続によりおこなったが、エレベータ制御電源１５の出力を遮断する構成にすれば、リレー３や遮断／接続手段１２を用いなくても同様の作用を得ることが可能である。例えば、エレベータ制御電源１５を、スイッチング電源を用いる構成にし、呼び釦等の駆動命令をエレベータ制御電源１５に入力するようにする。また、駆動待機モード移行信号１０１をエレベータ制御回路１４からエレベータ制御電源１５へ入力するような構成にする。すると、駆動待機モードへ移行する際には、エレベータ制御回路１４からの信号に基づき、エレベータ制御電源１５はエレベータ制御回路への電源供給を遮断する。また、この状態から、駆動モードへ復帰する際には、呼び釦等の駆動命令に基づきエレベータ制御回路１４への電力供給をおこなう。このような構成にすることにより、リレー等の大型接点は不要となる。

本発明の実施形態に係るエレベータ制御装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るエレベータ制御装置の信号或いは電圧を示す図である。

符号の説明

１ 電力源
５ コンバータ
６ 平滑コンデンサ
８ インバータ
９ 電動機
１１ 予備充電回路
Ａ 電力変換器
Ｂ 制御回路
４０１ 充電電圧設定レベル

Claims (2)

1. 電力源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ、
   及びこのコンバータの出力を平滑化する平滑コンデンサ、
   並びにこの平滑コンデンサからの出力を交流電圧に変換するインバータを有して、
   電動機を駆動させるための電力を供給する電力変換器と、
   上記電動機の駆動時には上記コンバータへ電力を供給し、上記電動機の駆動待機時には上記コンバータへの電力の供給を遮断する制御回路と、
   上記電動機の駆動待機時に上記平滑コンデンサにあらかじめ充電しておくための予備充電回路と、
   を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 予備充電回路は、駆動待機時の平滑コンデンサの充電電圧設定レベルを電力源の整流電圧値以下で可変させることを特徴とする請求項１記載のエレベータ制御装置。

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