JP2006335553A - エレベータ制御装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動補償トルクを簡単に補正でき、エレベータを乗り心地よくするエレベータ制御装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】ＰＷＭサイクロコンバータ１と、三相出力の電流信号を生成する電流検出器２と、位置信号を生成する位置検出器６と、モータブレーキ１２と、乗りかご９の荷重信号を生成する荷重センサ１１と、ＰＷＭサイクロコンバータ１を制御する制御コントローラ３とを有するエレベータ制御装置において、制御コントローラ３は、位置信号から速度信号を生成する速度信号生成器と、速度指令と速度信号から第１トルク指令を生成する速度制御器と、トルク指令と電流信号から電圧指令を生成する電流制御器と、電圧指令からＰＷＭサイクロコンバータ１のゲート信号を生成するゲート信号生成器と、荷重信号から起動補償トルクを生成する起動補償トルク生成手段とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータの制御をするエレベータ制御装置に関し、特にサイクロコンバータを適用したエレベータ制御装置とその制御方法に関する。

従来のエレベータ制御装置には、特許文献１がある。特許文献１に開示されている従来技術はエレベータが起動直後の振動を抑制し、良好な乗り心地のエレベータ装置を実現しようとするものであり、モータの速度と、乗りかごの積載質量と、モータの速度指令から、アンバランストルクを外乱分として含まないように、外乱トルクを補償するような制御信号を作成するものである。図５は従来技術の構成を示すブロック図である。図５ において、直流電源１１０ の直流電圧はインバータ１２０で、可変電圧・可変周波数の交流に変換される。インバータ１２０の出力はモータ１４０に供給され、これによりモータ１４０を可変速駆動する。モータ１４０の出力軸には、速度検出器１５０ ，ブレーキ装置（ 図示せず） ， エレベータのシーブ１０２が連結される。シーブ１０２に巻付けられたロープ１０４を介して乗りかご１０１とカウンタウエイト１０３が接続される。モータ１４０すなわちシーブ１０２の回転にしたがって乗りかご１０１は昇降する。また、乗りかご１０１にはかご内の積載荷重を検出する荷重検出器１６０が設置される。
しかしながら、ＰＷＭインバータ駆動のエレベータは起動時の極低速時にＩＧＢＴ素子のどれかに電流が集中して流れる問題があった。このため、起動時のゼロ速度運転時間や極低速度運転時間を短くしたり、出力電流を低減したりの対策を講じていた。また、どうしても極低速度運転時の出力電流が必要な場合は電流容量の大きいＩＧＢＴ素子を使用するなどの対策を講じていた。
特開２００４−７５２１９号公報

従来のＰＷＭインバータを適用したエレベータ用ドライブ装置は、エレベータの起動トルク補償の調整時には、ＩＧＢＴ素子の電流集中の問題があり零速時間が長くとれないのでエレベータの加減速運転を実施しながら、その都度調整を実施させる必要があり、調整に手間が掛かり、また零速状態の時間が長くとれないので起動トルク値を観測する際に誤差が生じる問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、起動補償トルクを簡単に調整でき、エレベータを乗り心地よくするエレベータ制御装置とその制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため本発明は次のように構成したのである。

請求項１に記載の発明は、三相交流電源の各相と三相出力の各相を各々双方向スイッチで接続したＰＷＭサイクロコンバータと、前記三相出力の電流信号を生成する電流検出器と、位置信号を生成する位置検出器と、モータブレーキと、乗りかごの荷重信号を生成する荷重センサと、前記ＰＷＭサイクロコンバータを制御する制御コントローラとを有するエレベータ制御装置において、前記制御コントローラは、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成器と、速度指令と前記速度信号から第１トルク指令を生成する速度制御器と、前記トルク指令と前記電流信号から電圧指令を生成する電流制御器と、前記電圧指令から前記ＰＷＭサイクロコンバータのゲート信号を生成するゲート信号生成器と、前記荷重信号から起動補償トルクを生成する起動補償トルク生成手段と、を備えることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエレベータ制御装置において、前記制御コントローラは、前記第１トルク指令と前記起動補償トルクを加算しで第２トルク指令を生成する加算器と、前記第２トルク指令を所定値でリミットしてトルク指令を生成するトルクリミッタと、で構成され、前記起動補償トルク生成手段は、第１起動トルクを生成するバイアス加算器および増幅器と、第２起動補償トルクを生成するトルク指令測定回路および補正テーブルと、第１起動補償トルクと第２起動補償トルクを加算して起動補償トルクを生成する補正加算器と、で構成されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエレベータ制御装置において、前記補正テーブルは、エレベータ起動時に、速度指令をゼロとし、モータブレーキを解放し、所定時間経過後の前記トルク指令の所定回数の移動平均値と起動補償トルクとの差である前記第２起動補償トルクを格納することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、三相交流電源の各相と三相出力の各相を各々双方向スイッチで接続したＰＷＭサイクロコンバータと、前記三相出力の電流信号を生成する電流検出器と、位置信号を生成する位置検出器と、モータブレーキと、乗りかごの荷重信号を生成する荷重センサと、前記ＰＷＭサイクロコンバータを制御する制御コントローラとを有するエレベータ制御装置の制御方法において、前記位置信号から速度信号を生成するステップと、位置指令と前記速度信号から第１トルク指令を生成するステップと、エレベータ起動時にエレベータを停止するステップと、モータブレーキを閉じるステップと、エレベータ運転指令を学習運転指令に切換えるステップと、速度指令をゼロにするステップと、前記荷重信号から第１起動補償トルクを生成するステップと、ブレーキを解放するステップと、
所定時間経過後にトルク指令の移動平均サンプリングをするステップと、トルク指令測定値と第１起動補償トルクの差を第２起動補償トルクとして補正テーブルに格納するステップと、第１起動補償トルクと第２起動補償トルクを加算して起動補償トルクを生成するステップと、前記第１トルク指令と前期起動補償トルクを加算して第２トルク指令を生成するステップと、前記第２トルク指令を所定値でリミットしてトルク指令を生成するステップと、運転指令を学習運転からエレベータ運転に切換えるステップと、を備えることを特徴とするものである。

本発明によると、起動補償トルクを簡単に調整でき、エレベータを乗り心地よくするエレベータ制御装置とその制御方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のエレベータ用ドライブ装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はＰＷＭサイクロコンバータ、２は電流検出器、３は制御コントローラ、４は入力フィルタ、５はモータ、６は位置検出器、７は３相電源、８はシープ、９は乗りかご、１０はフロア、１１は荷重センサ、１２は保持ブレーキ、１３はカウンタウェイトである。制御コントローラ３は、速度制御器、電流制御器、ＰＷＭサイクロコンバータ１のゲートドライブ回路、起動補償トルク生成手段を含む。

図２は、本発明の起動補償トルク生成時の学習運転のブロック図であり、２０は起動補償トルク生成手段、２１は速度制御器、２２はトルクリミッタ、２３はゼロ速時のトルクリミット値を与えるパラメータ、２４はバイアスを与えるパラメータ、２５は荷重信号を増幅して第１起動補償トルクを生成する比例器、２６は第１起動補償トルクと第２起動補償トルクを加算して起動補償トルクを生成する補正加算器、２７はゼロ速時のトルク指令を測定する測定回路、２８は第２起動補償トルクを格納した補正テーブル、２９はエレベータの運転指令を生成するエレベータ運転指令生成手段、３０は、起動補償トルクを生成するために学習運転指令を生成する学習運転指令生成手段である。通常運転時はスイッチ３１が選択され、学習運転時はスイッチ３２が選択され、３３は学習運転時にオンされる。また、３４は位置信号から速度信号を生成する速度信号生成手段、３５は電流制御器、３６はＰＷＭ信号生成器である。
従来は、速度制御器２１の出力に荷重センサ１１により検出された荷重信号にバイアス２４を加算し、ゲイン２５によりゲインを補正している。荷重センサ１１による補償トルクに誤差があるとその誤差分は速度制御器２１の積分補正により補正されるが、零速時間が短い場合はこの補正を行う間もなくエレベータが加速してしまい起動時のかご振動が発生するという問題が生じていた。そのため、従来の調整は、乗りかごに振動が発生しないように数回加減速運転を行ってトルク指令Ｔｒｅｆを観測し、最適値をバイアス２４とゲイン２５で調整を行っていた。
本実施例の起動補償トルク生成手段は、エレベータが運転する直前に保持ブレーキ１２を開放した瞬間にエレベータの乗りかご９の上下振動を低減するためのものであり、荷重センサ１１の信号を運転前に検出し、制御コントローラ３にてトルク指令Ｔｒｅｆをブレーキが開放されても振動が発生しないように補償する。

次にＰＷＭサイクロコンバータの動作について説明する。速度信号生成器３４は位置信号Ｐｆｂを時間微分または時間差分をとって速度信号Ｎｆｂを生成する。速度制御器２１は速度指令と速度信号Ｎｆｂの差をとり、比例ゲインＫｓを乗じたものをＰＩ処理をして第１トルク指令Ｔｒｅｆ１を生成する。さらに、起動補償トルク生成手段２０で生成して起動補償トルクＴｃｍｐと第１トルク指令Ｔｒｅｆ１を加算し第２トルク指令Ｔｒｅｆ２を生成する。次に、トルクリミッタ２２で所定値にリミットしてトルク指令Ｔｒｅｆを生成する。次に電流制御器３５は、トルク指令Ｔｒｅｆを電流指令Ｉｒｅｆに変換した後、電流信号Ｉｆｂと比較し、電流偏差をＰＩ処理して電圧指令Ｖｒｅｆを生成する。次にＰＷＭ制御器３６が電圧指令ＶｒｅｆをＰＷＭ信号に変換すると同時に、３相電源の最大電圧相、最小電圧相を選択しＰＷＭ信号とのＡＮＤをとり絶縁増幅してＰＷＭサイクロコンバータのゲート信号を生成する。波形改善のために最大電圧相、最小電圧相だけではなく中間電圧相も使用する場合がある。

図２についてさらに説明する。図において、起動トルクの学習運転を行う場合は、学習運転指令３０に零速度指令と学習までの運転時間を与える。ＰＷＭサイクロコンバータは長時間零速運転が可能であり、最大トルクまで出力可能となるので、零速トルクリミット１１は最大負荷まで上げる事が可能である。零速指令を与え続けると、起動補償トルクＴｃｍｐに誤差がある場合は速度制御器２１の出力に反映されるためトルク指令Ｔｒｅｆを測定回路２７にて検出し、第２起動補償トルクＴｃｍｐ２として補正テーブル２８に記憶し、補正加算器２６で第１起動補償トルクＴｃｍｐ１と加算して起動補償トルクを生成する。

図３のグラフは、測定回路２７の動作を示したものである。起動補償トルクＴｃｍｐが与えられて運転を行い保持用ブレーキ１２を開放したとき実際と起動補償トルク１２の誤差がある場合は、トルク指令Ｔｒｅｆが変動する。トルク指令Ｔｒｅｆは保持ブレーキを開放した場合、瞬間は振動した過度状態になるので、振動が収束するまでＴ１の間待ち、その後、Ｔ２から移動平均を行い起動補償トルクと測定したトルク指令との差ΔＴｒｅｆを測定する。ΔＴｒｅｆが第２起動補償トルクＴｃｍｐ２として補正テーブル９に格納する。

図４は本発明のエレベータ起動トルク補償における学習運転フローチャートである。ステップＳＡ１では学習運転を行うかどうか判断し、学習運転を行う場合は、ステップＳＡ２に移行する。ステップＳＡ２でエレベータを停止させ、ステップＳＡ３でブレーキを閉める。次にステップＳＡ４でエレベータ運転指令を学習運転指令に切り替え、ステップＳＡ５でトルクリミッタ値を零速時設定へ切換え、ステップＳＡ６で速度指令Ｎｒｅｆ＝０として学習運転を開始する。次にステップＳＡ７で起動補償トルクをＯＮにし、起動トルク補償値が所定の補償値に立ち上がることを確認する。次にステップＳＡ８でブレーキを開き、ステップＳＡ９でトルク指令の測定を開始する。次にステップＳＡ１０でトルク指令が安定するＴ１後にトルク指令値の移動平均サンプリングを行い、ステップＳＡ１１で補正テーブルへ格納し、ステップＳＡ１２で学習運転を停止する。次回からは、起動補償トルクは学習した結果で補償を行う。

本発明は起動補償トルクを簡単に調整でき、エレベータを乗り心地よく制御できるのでエレベータ以外の乗り物への幅広い適用が期待できる。

本発明の一実施形態のエレベータシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の起動補償トルク生成時の学習運転のブロック図である。 本発明の学習運転のタイムチャートである。 本発明の学習運転のフローチャートである。 従来技術の構成を示すブロック図

符号の説明

１ ＰＷＭサイクロコンバータ
２ 電流検出器
３ 制御コントローラ
４ 入力フィルタ
５ モータ
６ 位置検出器
７ 電源
８ シープ
９ 乗りかご
１０ フロア
１１ 荷重センサ
１２ ブレーキ
１３ カウンタウェイト
２０ 起動補償トルク生成手段
２１ 速度制御器
２２ トルクリミッタ
２３ ゼロ速時トルクリミット
２４ バイアス
２５ 増幅器
２６ 補正加算器
２７ トルク指令測定回路
２８ 補正テーブル
２９ エレベータ運転指令
３０ 学習運転指令
３１ 運転スイッチ
３２ 学習スイッチ
３３ 学習
３４ 速度信号生成器
３５ 電流制御器
３６ ＰＷＭ
Ｎｆｂ 速度信号
Ｐｆｂ 位置信号
Ｔｒｅｆ１ 第１トルク指令
Ｔｒｅｆ２ 第２トルク指令
Ｔｒｅｆ トルク指令
Ｉｒｅｆ 電流指令
Ｉｆｂ 電流信号
Ｔｃｍｐ１ 第１起動補償トルク
Ｔｃｍｐ２ 第２起動補償トルク
Ｔｃｍｐ 起動補償トルク
Ｖｒｅｆ 電圧指令

Claims (4)

1. 三相交流電源の各相と三相出力の各相を各々双方向スイッチで接続したＰＷＭサイクロコンバータと、前記三相出力の電流信号を生成する電流検出器と、位置信号を生成する位置検出器と、モータブレーキと、乗りかごの荷重信号を生成する荷重センサと、前記ＰＷＭサイクロコンバータを制御する制御コントローラとを有するエレベータ制御装置において、
   前記制御コントローラは、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成器と、速度指令と前記速度信号から第１トルク指令を生成する速度制御器と、前記トルク指令と前記電流信号から電圧指令を生成する電流制御器と、前記電圧指令から前記ＰＷＭサイクロコンバータのゲート信号を生成するゲート信号生成器と、前記荷重信号から起動補償トルクを生成する起動補償トルク生成手段と、
   を備えることを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 前記制御コントローラは、前記第１トルク指令と前記起動補償トルクを加算しで第２トルク指令を生成する加算器と、前記第２トルク指令を所定値でリミットしてトルク指令を生成するトルクリミッタと、
   で構成され、
   前記起動補償トルク生成手段は、第１起動トルクを生成するバイアス加算器および増幅器と、第２起動補償トルクを生成するトルク指令測定回路および補正テーブルと、第１起動補償トルクと第２起動補償トルクを加算して起動補償トルクを生成する補正加算器と、
   で構成され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。
3. 前記補正テーブルは、エレベータ起動時に、速度指令をゼロとし、モータブレーキを解放し、所定時間経過後の前記トルク指令の所定回数の移動平均値と起動補償トルクとの差である前記第２起動補償トルクを格納することを特徴とする請求項２記載のエレベータ制御装置。
4. 三相交流電源の各相と三相出力の各相を各々双方向スイッチで接続したＰＷＭサイクロコンバータと、前記三相出力の電流信号を生成する電流検出器と、位置信号を生成する位置検出器と、モータブレーキと、乗りかごの荷重信号を生成する荷重センサと、前記ＰＷＭサイクロコンバータを制御する制御コントローラとを有するエレベータ制御装置の制御方法において、
   前記位置信号から速度信号を生成するステップと、
   位置指令と前記速度信号から第１トルク指令を生成するステップと、
   エレベータ起動時にエレベータを停止するステップと、
   モータブレーキを閉じるステップと、
   エレベータ運転指令を学習運転指令に切換えるステップと、
   速度指令をゼロにするステップと、
   前記荷重信号から第１起動補償トルクを生成するステップと、
   ブレーキを解放するステップと、
   所定時間経過後にトルク指令の移動平均サンプリングをするステップと、
   トルク指令測定値と第１起動補償トルクの差を第２起動補償トルクとして補正テーブルに格納するステップと、
   第１起動補償トルクと第２起動補償トルクを加算して起動補償トルクを生成するステップと、
   前記第１トルク指令と前記起動補償トルクを加算して第２トルク指令を生成するステップと、
   前記第２トルク指令を所定値でリミットしてトルク指令を生成するステップと、
   運転指令を学習運転からエレベータ運転に切換えるステップと、
   を備えることを特徴とするエレベータ制御装置の制御方法。

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