JP2007254095A - Elevator device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、巻上機の駆動に交流モータを用いたエレベータに係り、特に、交流モータをインバータにより駆動する方式のエレベータ装置に関する。 The present invention relates to an elevator using an AC motor for driving a hoisting machine, and more particularly to an elevator apparatus of a type in which an AC motor is driven by an inverter.
近年、エレベータの設置対象となる建物(ビルディング)の高層化が進につれ、エレベータの高速度化も目覚ましく、分速1000メータも指呼の間になっているが、この場合、巻上機の駆動にも大出力のモータ(電動機)が必要になる。 In recent years, as the height of the building where the elevator is to be installed has increased, the speed of the elevator has increased dramatically, and a speed of 1000 meters per minute has been in the middle of the call. However, a large output motor (electric motor) is required.
また、近年は、巻上機の駆動にも誘導電動機や同期電動機などの交流モータの適用が一般化し、この場合、インバータが必要になるので、エレベータの高速化はモータの大出力化だけではなく、インバータの大容量化にもつながる。そこで、このときのインバータの大容量化の一手法として、インバータの並列化がある。 In recent years, the application of AC motors such as induction motors and synchronous motors has also become common for driving hoisting machines. In this case, an inverter is required, so the speedup of the elevator is not only increased motor output. This also leads to an increase in capacity of the inverter. Therefore, as a technique for increasing the capacity of the inverter at this time, there is parallelization of the inverter.
ここで、このインバータの並列化とは、必要とする電力容量より出力が少ないインバータを複数台、例えば2台用い、出力を並列にして交流モータに給電する方式のことで、この場合、既存のインバータを用いてエレベータの高速度化に対応でき、従って、コストの抑制が図れる。 Here, the paralleling of the inverters refers to a system that uses a plurality of inverters, for example, two inverters, that output less than the required power capacity, and supplies power to the AC motor in parallel with the outputs. The inverter can be used to increase the speed of the elevator, and therefore the cost can be reduced.
しかし、その反面、この場合は複数台のインバータ間に循環電流が発生する虞があるので、その抑制に配慮する必要があり、このため、或る従来技術では、インバータから出力される各相の電流を電流検出器で検出し、その電流の和を求め、制御により抑制する方法について提案している(例えば、特許文献1参照。)。 However, in this case, circulating current may be generated between a plurality of inverters in this case. Therefore, it is necessary to consider the suppression. For this reason, in a certain conventional technique, each phase output from the inverter is required. A method has been proposed in which a current is detected by a current detector, the sum of the currents is obtained and suppressed by control (for example, see Patent Document 1).
ここで、この従来技術では、インバータ出力の各相の電流を電流検出器で検出し、各相の電流の和を求め、これに基づいてインバータを制御し、並列接続した2台のインバータ間に流れる循環電流を抑制するようにしているが、このとき、一般的に、電流検出器から出力された信号は、演算増幅器、抵抗、A/D変換器等を介してマイコン等の制御演算装置に入力される。 Here, in this prior art, the current of each phase of the inverter output is detected by a current detector, the sum of the currents of each phase is obtained, the inverter is controlled based on this, and between the two inverters connected in parallel In this case, generally, the signal output from the current detector is sent to a control arithmetic unit such as a microcomputer via an operational amplifier, a resistor, an A / D converter, and the like. Entered.
従って、これらの部分に誤差があると電流の検出結果にも誤差が含まれてしまう。そして、このように電流検出器による電流検出結果に誤差があると、循環電流の抑制に支障をきたすばかりか、負荷となっている交流モータの制御にも影響を与え、エレベータでは特に乗り心地に悪影響を与えてしまう。 Therefore, if there is an error in these portions, the current detection result also includes an error. And, if there is an error in the current detection result by the current detector in this way, it will not only hinder the suppression of the circulating current, but it will also affect the control of the AC motor that is the load, especially in the elevator It will have an adverse effect.
そこで、従来技術では、電流検出器や演算増幅器等の部品に誤差の少ない高精度のものを使用したり、電流検出結果の取り込みに設定してある補正ゲインを、誤差が最小になるように個別に調整して対応していた。
上記従来技術は、高価な部品の個数増加と調整作業の煩雑化に配慮がされておらず、製品コストの抑制に問題があった。 The prior art described above has a problem in suppressing the product cost because it does not take into account the increase in the number of expensive parts and the complicated adjustment work.
従来技術では、誤差を抑えるため電流検出器や演算増幅器等の部品に誤差の少ない高精度のものを使用したり、電流検出結果の取り込みにおける補正ゲインを、誤差が最小になるように、個別に手作業により調整したりしているが、このとき、誤差の少ない高精度の電流検出器や演算増幅器等の部品は高価であり、手作業による補正ゲインの調整には熟練と煩雑な作業を要する。 In the prior art, high-precision parts with little error are used for current detectors, operational amplifiers, and other parts to suppress errors, and the correction gain for capturing current detection results is individually set so that errors are minimized. Adjustments are made manually, but at this time, parts such as high-precision current detectors and operational amplifiers with little error are expensive, and manual adjustment of the correction gain requires skill and troublesome work. .
しかも、この電流検出器はインバータの各相に必要であり、従って、複数台のインバータを用いた場合には、電流検出器の個数が更に多くなってしまう。例えば、単数のインバータなら3個の電流検出器で済むところ、インバータが2台の場合は、2倍の6個が必要になってしまう。しかるに、上記従来技術では、このような電流検出器の増加に伴う配慮がされていないので、製品コストの抑制に問題が生じてしまうのである。 In addition, this current detector is necessary for each phase of the inverter. Therefore, when a plurality of inverters are used, the number of current detectors is further increased. For example, in the case of a single inverter, three current detectors are sufficient. However, in the case of two inverters, twice as many as six are required. However, in the above prior art, since there is no consideration for such an increase in current detectors, there is a problem in suppressing the product cost.
本発明の目的は、インバータの電流検出誤差に伴う悪影響の虞のないエレベータをコストを抑えながら提供することにある。 It is an object of the present invention to provide an elevator that does not have an adverse effect associated with an inverter current detection error while reducing costs.
上記目的は、直流回路から給電される逆変換部の各相の出力に夫々電流検出器を備えたインバータ装置により巻上機のモータを駆動する方式のエレベータ装置において、前記逆変換部のスイッチング素子を選択的にONOFF制御し、前記直流回路から前記逆変換部に供給された電流が前記スイッチング素子と前記夫々の電流検出器に還流される第1のループ経路を形成した後、前記ループ経路から前記直流回路が切り離された第2のループ経路を形成させる制御演算手段を設け、前記制御演算手段は、前記第2のループ経路に還流する電流を前記夫々の電流検出器により検出し、相互に比較して前記夫々の電流検出器間での相対的な誤差を算出して補正することにより達成される。 The above object is achieved in an elevator apparatus of a system in which a motor of a hoisting machine is driven by an inverter device provided with a current detector at each phase output of an inverse conversion unit fed from a DC circuit, the switching element of the inverse conversion unit Is selectively turned on and off to form a first loop path in which the current supplied from the DC circuit to the inverse converter is returned to the switching element and the respective current detectors. Provided is a control calculation means for forming a second loop path in which the DC circuit is disconnected, and the control calculation means detects the current flowing back to the second loop path by the respective current detectors, and This is achieved by calculating and correcting the relative error between the respective current detectors in comparison.
本発明によれば、電流検出結果の取り込みにおける補正ゲインが、電流検出誤差に応じて自動的に設定されるようにしたので、製品コストが電流検出器の個数に左右されることなくインバータの循環電流が抑制でき、エレベータの乗り心地が悪化するを抑えることが制できる。 According to the present invention, the correction gain in capturing the current detection result is automatically set according to the current detection error, so that the product cost is not affected by the number of current detectors, The current can be suppressed, and the deterioration of the ride quality of the elevator can be suppressed.
・実施形態1
図1は、本発明の実施形態1で、これは、同図(a)に示すように、エレベータ用の1台の交流モータ6を、インバータ装置の順変換部を構成する整流器部2A、2Bと、同じく逆変換部を構成するインバータ部3A、3B、それに直流回路を構成する平滑コンデンサ4A、4BからなるA系とB系の2系統のインバータ装置IA、IBを用いて可変速制御するようにしたエレベータシステムに、本発明を適用した場合の一実施形態を示したもので、本発明を実施するための最良の形態の一例である。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, which, as shown in FIG. 1 (a), includes an
このとき、2台のインバータ装置IA、IBは、入力側リアクトル51と出力側リアクトル5により並列にされ、協同して交流モータ6を駆動するようになっている。そして、整流器部2A、2Bには、商用電源1から、入力側リアクトル51を介して三相交流電力が供給され、交流モータ6には、インバータ部3A、3Bから、出力側リアクトル5を介して三相交流電力が供給される。このとき、平滑コンデンサ4A、4Bは、整流器部2A、2Bとインバータ部3A、3Bの間に接続されている。
At this time, the two inverter devices IA and IB are arranged in parallel by the
ここで、このエレベータシステムは、いわゆるギヤレス方式の巻上機を備えたものであり、このため交流モータ6の回転軸に直接、綱車7が取付けてある。そして、この綱車7に乗りかご8と釣合い錘(つりあいおもり)9を結んでいる複数本(図では1本)のロープが吊り掛けられ、これにより、乗りかご8と釣合い錘9は、レールによりガイドされた状態で、エレベータの昇降路内で上下に移動可能に保持され、この結果、乗りかご8によるサービスを複数の階床間にわたって行うための移動部分が構成されるようにしている。
Here, this elevator system is provided with a so-called gearless type hoisting machine, and for this reason, the
このとき、まずインバータ部3Aは、図1の(b)に示すように、上アーム(上側)の3個のスイッチング素子AU、AV、AWと下アーム(下側)の3個のスイッチング素子AX、AY、AZを備え、次にインバータ部3Bは、同じく図1の(b)に示すように、上アームの3個のスイッチング素子BU、BV、BWと下アームのスイッチング素子BX、BY、BZを備えている。そして、これらスイッチング素子は、各々が制御演算装置10によりPWM制御されることにより、可変電圧可変周波数(VVVF)インバータの主回路として動作するようになっている。
At this time, first, as shown in FIG. 1B, the
そして、このPWM制御のため、各インバータ部3A、3Bの交流側線路には電流検出器として電流センサ11U、11V、11W、12U、12V、12Wが設けられ、これと共に交流モータ6には磁極位置検出用のエンコーダ13が設けられていて、夫々の検出結果が制御演算装置10に取り込まれるようになっている。
For this PWM control,
ここで、インバータ部3Aの各出力相に接続される電流検出器のうち、U相に接続される電流センサを11U、V相に接続される電流センサを11V、W相に接続される電流センサを11Wとし、インバータ部3Bの各出力相に接続される電流検出器のうちU相に接続される電流センサを12U、V相に接続される電流センサを12V、W相に接続される電流センサを12Wとする。
Here, among the current detectors connected to each output phase of the
また、以下の説明では、整流器部2A、平滑コンデンサ4A、インバータ部3Aで構成されている電力変換部分、つまりインバータ装置IAをA系と呼び、整流器部2B、平滑コンデンサ4B、インバータ部3Bで構成されている電力変換部分、つまりインバータ装置IBをB系と呼ぶ。
Moreover, in the following description, the power conversion part comprised by the
まず、整流器部2A、2Bは、商用電源1から供給される商用周波数の交流電力を一旦直流に変換し、平滑コンデンサ4A、4Bに蓄積して電圧の平滑化を図る。従って、この平滑コンデンサ4A、4Bによりインバータ装置の直流回路が形成されることになる。次に、インバータ部3A、3Bは、この直流回路の直流電力を任意の電圧(VV)で任意の周波数(VF)の3相交流電力に変換し、出力側リアクトル5を介して交流モータ6に供給する。
First, the
制御演算装置10には、図示してないエレベータ制御装置から動作指令が与えられるようになっていて、これに応じて2台のインバータ装置IA、IBを制御し、交流モータ6の回転制御を行なう。そこで、交流モータ6は可変速回転駆動され、乗りかご8を釣合い錘9と共に昇降移動させることになり、必要なエレベータの運行制御が得られることになる。
An operation command is given to the control
このため制御演算装置10は、電流センサ11U、11V、11W、12U、12V、12Wにより検出される電流信号a、b、c、d、e、fと、交流モータ6に設けられているエンコーダ13により検出される磁極位置信号Pを用いて交流モータ6の制御指令を演算し、インバータ部3A、3Bのスイッチング素子を駆動するためのスイッチ指令14を出力する。
Therefore, the control
このとき各電流センサ11U、11V、11W、12U、12V、12Wにより検出された電流信号a〜f(a、b、c、d、e、f)は、そのまま制御演算装置10に入力されるのではなく、前述したように、図示していない演算増幅器や抵抗を介して制御演算装置10に入力可能な信号に振幅調整された上で入力されるようになっている。
At this time, the current signals a to f (a, b, c, d, e, f) detected by the
従って、このとき上記した電流センサや演算増幅器、抵抗などの精度が低く、誤差が含まれていた場合には、前述の従来技術で説明した通り、交流モータ6の制御に影響し、エレベータの乗り心地を劣化させるばかりか、インバータ部3Aとインバータ部3Bの間の循環電流が増加して効率の低下を引き起こしてしまう虞がある。
Therefore, at this time, if the accuracy of the current sensor, operational amplifier, resistance, etc. is low and an error is included, the control of the
ところで、このことについては、各電流検出器の誤差に大小があるのが問題なのではなく、それぞれの電流検出器の誤差にばらつき(以下、バラツキと記す)があるのが問題なのであり、従って、例えば電流検出誤差が1%程度あったとしても、それが全ての電流検出器においてほぼ等しい場合には前記の影響はあまり大きくない。しかし、それぞれの電流検出器で誤差量にバラツキがあった場合には、たとえそれが1%の誤差であっても前記の悪影響は顕著になる。 By the way, this is not a problem because there is a difference in the error of each current detector, but it is a problem that there is a variation (hereinafter referred to as variation) in the error of each current detector. For example, even if there is a current detection error of about 1%, the effect is not so great if it is almost the same in all current detectors. However, when there is a variation in the amount of error between the current detectors, the above-described adverse effect becomes remarkable even if the error amount is 1%.
そこで、この実施形態1では、制御演算装置10に、当該制御演算装置10による電流信号a〜fの取り込みに夫々独立に補正ゲインを設定する補正ゲイン設定部と、上記補正ゲインを演算する補正ゲイン演算部とを設け、複数の電流検出器の中で任意に選定した電流検出器、例えば電流センサ11Uの電流信号aによる電流検出値を基準にし、これに他の電流センサによる電流信号b〜fによる電流検出値を等価的に等しくするのに必要な補正ゲインが各々の電流センサ毎に演算され、演算された補正ゲインが上記補正ゲイン設定部に設定されるようにしたものである。
Therefore, in the first embodiment, the control
そして、補正ゲイン演算部では、図2の流れ図に従った処理を実行することにより、上記補正ゲインが各々の電流センサ毎に演算でき、上記補正ゲイン設定部に設定できるようになっているが、この図2の流れ図に示した処理は、制御演算装置10を構成しているCPUに格納したプログラムにより実行されるようになっている。そこで、以下、この補正ゲインの演算処理について説明する。
In the correction gain calculation unit, the correction gain can be calculated for each current sensor by executing the process according to the flowchart of FIG. 2, and can be set in the correction gain setting unit. The process shown in the flowchart of FIG. 2 is executed by a program stored in the CPU constituting the control
まず、この図2の処理は、当該エレベータシステムの運行が禁止されていることを条件とし、その上で演算処理の開始が指示されたことを条件として実行が開始される。このため制御演算装置10には、少なくとも外部コネクタ1000とタイマ1001、それに遠隔操作装置1002の何れかが設けられ、これらにより、例えば早朝など、エレベータの運転が開始される前に演算処理の開始が指示され、処理終了後にエレベータの運転開始が許可されるようになっている。
First, the process of FIG. 2 is executed on the condition that the operation of the elevator system is prohibited, and on the condition that the start of the calculation process is instructed. For this reason, the control
このとき外部コネクタ1000を介して外部の入力装置から任意の時点で図2の処理が開始されるようにしても良く、遠隔操作装置1002から任意の時点で処理が開始されるようにしても良いが、他方、タイマ1001により、定期的に図2の処理が開始されるようにしても良い。
At this time, the processing of FIG. 2 may be started at an arbitrary time from an external input device via the
いま、上記の条件が成立し、この図2に示す処理が開始されたとする。そうすると、まず、処理ステップ15では、インバータ部3A、3Bの各相の下アームのスイッチング素子AX、AY、AZ、BX、BY、BZを全てONにする。そうすると、インバータ部3A、3Bの各スイッチング素子は図3に示すONとOFFの状態になり、この場合、インバータ部3A、3Bの全ての出力相は同電位となるため、何れの出力相にも電流は流れない。
Now, it is assumed that the above condition is satisfied and the processing shown in FIG. 2 is started. Then, first, in
この図3の状態において、次に、処理ステップ16に進み、A系インバータ部3AのU相下アームのスイッチング素子AXをOFFさせ、これと共にU相上アームのスイッチング素子AUをONさせる。そうすると、このとき平滑コンデンサ4Aに蓄積されていた電荷により、ONにされたスイッチング素子AUを通って、図4に示す電流経路(第1のループ経路という)に電流Iが還流する。
In the state of FIG. 3, next, the process proceeds to processing
そして、この後、次の処理ステップ17に進み、ONにされていたスイッチング素子AUをOFFにし、OFFにされていたスイッチング素子AXはONに戻す。そうすると、平滑コンデンサ4Aは切り離されてしまうが、このときの電流Iが還流している経路、つまり第1のループ経路にはインダクタンス分があるので、いまONにされたスイッチング素子AXを通って、この後も、図5に示す電流経路(第2のループ経路という)に電流Iが引き続き還流される。
Then, the process proceeds to the
この図5の第2のループ経路には平滑コンデンサ4A、4Bのような電圧源要素となる成分が含まれず、スイッチング素子と出力側リアクトルにより構成されるループ経路となるため、電流Iは、経路に存在する抵抗分とインダクタンス分による時定数に依存して減衰する。そこで、次の処理ステップ18で、このときの電流Iを、各電流センサ11U〜12W(11U、11V、11W、12U、12V、12W)により電流信号a〜fとして検出する。
The second loop path of FIG. 5 does not include a component that becomes a voltage source element such as the smoothing
そうすると、このときの電流は、図6と図7に示すようになる。このとき出力側リアクトル5については、各相のインピーダンスが等しいものとしている。そして、時刻t0 は図2の処理ステップ16が実行された時点で、時刻t1 は、同じく処理ステップ17が実行された時点であり、ここで図6は電流センサ11U〜12Wの検出誤差にバラツキがない場合を示し、図7は検出誤差にバラツキがあった場合を示している。
Then, the current at this time is as shown in FIGS. At this time, the output-
まず、図6において、時刻t0 から時刻t1 までがA系のインバータ部3AのU相上アームのスイッチング素子AUがONされ、下アームのスイッチング素子AXがOFFされている期間で、この期間では電流Iは増加し、時刻t1 以降では、図示のように減衰振動波形となる。
First, in FIG. 6, the period from time t 0 to time t 1 is a period in which the switching element AU of the U-phase upper arm of the
このとき、上記図5の電流経路から明らかなように、例えば電流センサ11Uに流れる電流Iの値をIaとすると、図6から明らかなように、電流センサ12Uに流れる電流値もIaであり、しかも上記したように、出力側リアクトル5の各相のインピーダンスが等しいものとしているのであるから、インバータ部3AのV相とW相には振幅が電流Iaの1/2の反転した波形の電流が流れ、従って、電流センサ11V、11Wと電流センサ12V、12Wに流れる電流値は何れもIa/2になる。
At this time, as is clear from the current path of FIG. 5 above, for example, if the value of the current I flowing through the
そこで、図2に処理ステップ18として示したように、このときの時刻t1 において各電流センサ11U〜12Wによる電流信号a〜fを取り込み、電流信号b〜fの各々の値を電流信号aの値と比較することにより、電流信号aを基準として、他の電流信号b〜fの各々についての検出誤差が算出できることになり、例えば、電流信号aの検出値をIaとした場合、電流信号dの検出値がIaで、他の電流信号b、c、e、fの検出値がIa/2なら、電流センサ11Uの検出精度を基準にして、他の電流センサの検出精度には何もバラツキが無いことになる。
Therefore, as shown as processing
しかしながら、例えば図7に示すように、電流センサ11Wの検出値、つまり電流信号cによる検出値だけが、図示のように、(Ia/2)Kになっていた場合は、検出誤差がないとき(図6)と比較して、A系インバータ部3AのW相の電流検出値の振幅がK倍になっていることになり、この場合、電流センサ11Wが、基準である電流センサ11Uに対してK倍のゲイン相当の検出誤差を持っていることになる。なお、この図7は、電流センサ11WのKの値が1未満の場合である。
However, for example, as shown in FIG. 7, when only the detection value of the
そこで、制御演算装置10では、図2の処理ステップ18の後、処理ステップ19を実行し、瞬時値として読み取った電流信号a〜fによる検出値から逆算して、これら電流信号a〜fの取り込みに設定すべき補正ゲインを演算する。但し、このとき電流センサ11Uの検出精度を基準にしているので、これからの電流信号aの取り込みに設定すべき補正ゲインは1(K=1)とする。
Therefore, the control
例えば、図7の場合には、A系インバータ部のU相の電流センサ11Uの出力値を基準としているので、W相に流れるべき電流値(U相電流値Ia×(−1/2))との比率K倍を補償するため、電流信号cの取り込みに設定すべき補正ゲインを1/Kとする。また、この電流センサ11U以外の他の電流センサについても、誤差がある場合には同様の処理により補正ゲインを夫々演算する。
For example, in the case of FIG. 7, since the output value of the U-phase
この後、いま演算した補正ゲインを、制御演算装置10の補正ゲイン設定部に設定し、これにより電流センサ11U以外の電流センサ11V、11W、12U、12V、12Wの電流信号b〜fについて、各々の取り込みのための補正ゲインとして設定されるようにして、図2の処理を終了する。そして、この図2の処理が終了したら、エレベータの運行禁止を解き、以後、任意に運転を開始することができるようにする。このとき、誤差の無い電流センサについては、電流センサ11Uも含め、補正ゲインを1、つまりK=1にする。
Thereafter, the correction gain just calculated is set in the correction gain setting unit of the control
この結果、エレベータの運転を開始させたときには、全ての電流センサの電流信号a〜fについて検出精度のバラツキが補償され、同一の検出精度で制御演算装置10に取り込まれることになり、従って、この実施形態1によれば、電流検出結果の取り込みにおける補正ゲインが、電流検出誤差に応じて自動的に設定されるので、インバータの電流検出誤差に伴う悪影響の虞のないエレベータをコストを抑えながら提供することができる。
As a result, when the operation of the elevator is started, variations in detection accuracy are compensated for the current signals a to f of all the current sensors, and are taken into the control
ところで、この実施形態の場合、各電流センサ11V〜12Wの電流検出精度は、基準となるU相の電流センサ11Uの電流検出精度に合わせて収斂されてしまので、この電流センサ11Uに検出誤差があった場合は、電流センサの全てが同じ検出誤差をもったことになってしまう。
By the way, in the case of this embodiment, the current detection accuracy of each of the
しかし、この実施形態1のように、エレベータの制御の場合、各電流センサの検出誤差に大小があるのが問題なのではなく、検出誤差のバラツキが問題であることは前述したところであり、例えば電流検出誤差が1%程度なら影響は軽微に留まる。そして、一般的な電流センサの場合、検出誤差は1%以下に抑えられているのが通例であり、従って、この実施形態の場合、交流モータ6の制御に支障をきたしたり、エレベータの乗り心地に悪影響が現れたりしてしまう虞はない。
However, as in the first embodiment, in the case of elevator control, it is not a problem that the detection error of each current sensor is large, but the variation in detection error is a problem as described above. If the detection error is about 1%, the effect will be minimal. In the case of a general current sensor, the detection error is usually suppressed to 1% or less. Therefore, in this embodiment, the control of the
ここで、実施形態1では、図2の処理ブロック15において、図3に示すように、インバータ部3A、3Bの下アームの全てのスイッチング素子をONしているが、反対に上アームのスイッチング素子を全てONさせるようにしても良いことは言うまでもない。また、図2の処理ブロック16では、A系のインバータ部3AのU相上アームのスイッチング素子AUをONさせているが、他のスイッチング素子であっても良いし、複数のスイッチング素子を同時にONにするようにしても良いことも言うまでもない。
Here, in the first embodiment, in the
このとき図2の処理ブロック16、17が意図している点は、スイッチング素子のONOFF制御によりインバータ部3A、3Bに形成されるループ内に、一時的に持続的な電流を流すことであり、従って、本発明におけるスイッチング素子のONOFF状態による電流還流経路の決め方は、図4、図5で説明したものに限定されるものではない。
At this time, the processing blocks 16 and 17 in FIG. 2 are intended to flow a continuous current temporarily in the loop formed in the
また、以上の実施形態1では、インバータ部の出力側にある電流センサに関して述べているが、本発明は、図14に示すように、整流器部2A、2BとしてPWM順変換部を使用した場合において、そのPWM順変換部の入力側に接続されている電流センサに適用して同様に補正が可能である。
In the first embodiment, the current sensor on the output side of the inverter unit is described. However, as shown in FIG. 14, the present invention uses a PWM forward converter as the
この場合、図15に表わされているように、PWM順変換部による整流器部2A、2Bは、電源(図1の商用電源1)から入力側リアクトル51を介して並列に接続されているので、入力側リアクトル51を図3〜図5に示した実施形態1の場合の出力側リアクトル5に見立てると、インバータ部3A、3Bと対称的な構成になっている。従って、この場合は、入力側リアクトル51を電源側から切り離す処理、或いは切り離す機構(例えば断路器などの機構)を設ける必要があるが、図3〜図5で説明した実施形態1の場合の処理と同様の方法により補正が可能になる。
In this case, as shown in FIG. 15, the
次に、この実施形態1に関連する他の実施形態について説明すると、まず、図8は、実施形態1における出力側リアクトル5に短絡用のスイッチ101を設けた場合の一実施形態で、これは、例えば、図1の実施形態において、負荷として接続されている交流モータ6のインピーダンスが小さい場合、図4と図5に示す状態において交流モータ6にも電流が流れてしまうので、インバータ部3Aとインバータ部3Bの電流に違いが生じて、電流センサの相対的な誤差量を検出し補正するのが困難になる。
Next, another embodiment related to the first embodiment will be described. First, FIG. 8 is an embodiment in which the
そこで、この実施形態では、図8に示すようにスイッチ101を設け、電流センサの補正ゲインの演算に際してはスイッチ101をONさせ、出力側リアクトル5を短絡して交流モータ6に電流が流れないようにしたもので、この結果、負荷のインピーダンスが小さい場合でも、その影響を受けずに補正ゲインを演算することができる。
Therefore, in this embodiment, a
ここで、この図8では、スイッチ101が出力側リアクトル5にそのまま接続されているが、このときスイッチ101に直列に抵抗やインダクタンスなど、負荷に対して小さいインピーダンスを示す要素を接続してもよい。
Here, in FIG. 8, the
次に、図9は、実施形態1において、スイッチ102を設け、負荷である交流モータ6を出力側リアクトル5から切り離すことができるようにした場合の一実施形態で、この場合も、図8の実施形態と同じく、補正ゲインの演算に際してはスイッチ102をOFFさせ、交流モータ6が出力側リアクトル5から切り離されてしまうようにしたもので、この結果、負荷のインピーダンスが小さい場合でも、その影響を受けずに補正ゲインを演算することができる。
Next, FIG. 9 is an embodiment in which the
・実施形態2
図10は、本発明の実施形態2で、これは、図示のように、エレベータ用の1台の交流モータ6を、インバータ装置の順変換部を構成する整流器部20と、同じく逆変換部を構成するインバータ部21、それに直流回路を構成する平滑コンデンサ22からなる1系統のインバータ装置ICを用いて可変速制御するようにしたエレベータシステムに、本発明を適用した場合の一実施形態を示したもので、これも本発明を実施するための最良の形態の一例であり、その他の構成は、図1で説明した実施形態1と同じである。
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, this is composed of one
そして、この図10の実施形態2では、インバータ部21の上アームのスイッチング素子については、各相毎にスイッチング素子CU、CV、CWとし、下アームのスイッチング素子については、各相毎にスイッチング素子CX、CY、CZとしている。また、インバータ部21の各出力相に設置している電流センサについては、U相に接続される電流センサを23U、V相に接続される電流センサを23V、W相に接続される電流センサを23Wとしているが、この実施形態2でも、上記した実施形態1と同様な方法により補正ゲインを導出することができる。
In the second embodiment of FIG. 10, the switching element of the upper arm of the
そして、この実施形態2でも、制御演算装置10には、当該制御演算装置10による電流信号a〜fの取り込みに夫々独立に補正ゲインを設定する補正ゲイン設定部と、上記補正ゲインを演算する補正ゲイン演算部とが設けられていて、複数の電流検出器の中で任意に選定した電流検出器、例えば電流センサ23Uの電流信号hによる電流検出値を基準にし、これに他の電流センサ23V、23Wによる電流信号i、jによる電流検出値を等価的に等しくするのに必要な補正ゲインが各々の電流センサ毎に演算され、演算された補正ゲインが上記補正ゲイン設定部に設定されるようになっている。
Also in the second embodiment, the control
そして、補正ゲイン演算部では、図11の流れ図に従った処理を実行することにより、上記補正ゲインが各々の電流センサ毎に演算でき、上記補正ゲイン設定部に設定できるようになっているが、このとき図11の流れ図に示した処理も制御演算装置10を構成しているCPUに格納したプログラムにより実行されるようになっている。そこで、以下、この補正ゲインの演算処理について説明する。
In the correction gain calculation unit, the correction gain can be calculated for each current sensor by executing the process according to the flowchart of FIG. 11, and can be set in the correction gain setting unit. At this time, the processing shown in the flowchart of FIG. 11 is also executed by a program stored in the CPU constituting the control
ここで、この図11の処理も、当該エレベータシステムの運行が禁止されていることを条件とし、その上で演算処理の開始が指示されたことを条件として実行が開始される。このため制御演算装置10には、図示されてないが外部コネクタやタイマ、遠隔操作装置などが設けてあり、これらにより、例えば早朝など、エレベータの運転が開始される前に演算処理の開始が指示され、処理終了後にエレベータの運転開始が許可されるようになっている。
Here, the processing of FIG. 11 is also executed on the condition that the operation of the elevator system is prohibited, and on the condition that the start of the arithmetic processing is instructed. For this reason, although not shown in the figure, the control
図11に示す処理が開始されると、処理ステップ24では、図12に示すように、インバータ部21の各相の下アームのスイッチング素子CX、CY、CZを全てONにする。そうすると、この場合、インバータ部21の全ての出力相は同電位となるため、何れの出力相にも電流は流れない。
When the process shown in FIG. 11 is started, in
次に、処理ステップ25に進み、今度は図13に示すように、インバータ部21のU相下アームのスイッチング素子CXをOFFさせ、これと共にU相上アームのスイッチング素子CUをONさせ、平滑コンデンサ4Aに蓄積されていた電荷により、ONにされたスイッチング素子CUを通って、図示の経路(第1のループ経路)に電流Iが流れるようになる。
Next, the process proceeds to processing
そこで、この後、次の処理ステップ26に進み、図14に示すように、ONにされていたスイッチング素子CUをOFFにして平滑コンデンサ4Aを切り離し、OFFにされていたスイッチング素子CXはONに戻して第2のループ経路を形成させ、インダクタンス分により、電流Iが、この第2のループ経路に引き続き継続されるようにする。
Then, the process proceeds to the
そうすると、この場合も、経路に存在する抵抗分とインダクタンス分による時定数に依存して電流Iが減衰する。そこで、次の処理ステップ27で、このときの電流Iを、各電流センサ23U、23V、23Wにより電流信号h、i、jとして検出し、この後、処理ステップ27と処理ステップ28で、上記した実施形態1のときの図2の処理における処理ステップ18と処理ステップ19と同様に、補正ゲインを演算し、演算した補正ゲインを制御演算装置10の補正ゲイン設定部に設定し、図11の処理を終了する。
Then, also in this case, the current I attenuates depending on the time constant due to the resistance component and the inductance component existing in the path. Therefore, in the
このとき、誤差の無い電流センサについては、電流センサ23Uも含め、補正ゲインを1、つまりK=1にする点も、実施形態1のときと同じであるが、ここで、この図10の実施形態2の場合、電流Iが交流モータ6を流れるので、その相間でのインピーダンスのバラツキが問題になる。但し、このバラツキは、交流モータ6が、一般的なかご型誘導電動機の場合にはほとんど問題にならない。
At this time, the current sensor having no error is the same as that of the first embodiment in that the correction gain including the
しかし、近年、多用されるようになっている同期電動機などの回転子に突極性がある電動機の場合には、モータ磁極の位置によってモータのインダクタンス値が変化するため、上記したバラツキが無視できなくなり、この場合、実施形態1の場合のように、V相とW相の電流値が単純にU相の電流値に−1/2を乗じた振幅の波形になるとは限らない。 However, in the case of an electric motor having a saliency in the rotor such as a synchronous motor that has been frequently used in recent years, the inductance value of the motor changes depending on the position of the motor magnetic pole, so the above-mentioned variation cannot be ignored. In this case, as in the case of the first embodiment, the current values of the V-phase and the W-phase do not always have a waveform having an amplitude obtained by multiplying the current value of the U-phase by -1/2.
そこで、この実施形態2では、図11の処理ステップ27において、電流信号h、i、jに加えて、磁極位置検出用のエンコーダ13から与えられている磁極位置検出信号Pを取り込み、この磁極位置信号Pから交流モータ6のインダクタンス値を算出した上で、このインダクタンス値の違いを前提にして基準の相の電流に対する残りの相の電流値を演算するようになっている。
Therefore, in the second embodiment, in the
このときの交流モータ6の磁極位置とインダクタンス値の関係は個々のモータで固定関係にあり、従って、予めテーブル化しておくことができる。そこで、この実施形態でも、そのようなテーブルを用い、これを磁極位置信号Pにより検索するようにしてやれば、上記したインダクタンス値の算出を容易に得ることができる。
At this time, the relationship between the magnetic pole position of the
そして、この図11の処理が終了したら、エレベータの運行禁止を解き、以後、任意に運転を開始することができるようにしてやれば、この実施形態2によっても、エレベータの運転を開始させたときには、全ての電流センサの電流信号h、i、jについて検出精度のバラツキが補償され、同一の検出精度で制御演算装置10に取り込まれることになり、従って、この実施形態2によっても、電流検出結果の取り込みにおける補正ゲインが、電流検出誤差に応じて自動的に設定されることになり、インバータの電流検出誤差に伴う悪影響の虞のないエレベータをコストを抑えながら提供することができる。
Then, when the processing of FIG. 11 is completed, the prohibition of the elevator operation is lifted, and if the operation can be arbitrarily started thereafter, even when the operation of the elevator is started according to the second embodiment, Variations in detection accuracy are compensated for the current signals h, i, j of all the current sensors, and are taken into the control
ところで、大型で高速のエレベータでは、モータにも大容量のものが使用されるようになるが、この場合、電機子巻線が複数の巻線に分けられているモータが使用される場合があり、この場合は、1台のモータに複数のインバータを接続し、各巻線毎に別のインバータから給電される構成になる。例えば2巻線モータの場合、2組の3相巻線による6個の端子を有し、2台のインバータの一方と他方が各巻線に夫々別に接続されていることになる。 By the way, large and high-speed elevators use large capacity motors. In this case, a motor in which an armature winding is divided into a plurality of windings may be used. In this case, a plurality of inverters are connected to one motor, and power is supplied from another inverter for each winding. For example, in the case of a two-winding motor, there are six terminals with two sets of three-phase windings, and one and the other of the two inverters are respectively connected to the respective windings.
そこで、この場合には、各巻線に実施形態2によるインバータを接続してやれば、上記した場合と全く同様にして補正ゲインを導出できる。つまり、この場合、エンコーダ13から出力される1系統のモータの磁極位置信号Pから交流モータ6のインダクタンス値を演算することが可能なので、それぞれのインバータに対して個別に実施形態2の方法を適用することにより、補正ゲインを導出することができることになる。
Therefore, in this case, if the inverter according to the second embodiment is connected to each winding, the correction gain can be derived in exactly the same manner as described above. That is, in this case, since the inductance value of the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で様々変形して実施できることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
IA、IB、IC:インバータ装置
1:商用電源
2A、2B、20:整流器部(順変換部)
3A、3B、21:インバータ部(逆変換部)
4A、4B、22:平滑コンデンサ
5:出力側リアクトル
51:入力側リアクトル
6:交流モータ
7:綱車
8:乗りかご
9:釣合い錘(つりあいおもり)
10:制御演算装置
11U:A系U相の電流センサ
11V:A系V相の電流センサ
11W:A系W相の電流センサ
12U:B系U相の電流センサ
12V:B系V相の電流センサ
12W:B系W相の電流センサ
13:エンコーダ
14:スイッチ指令
23U:U相電流センサ
23V:V相電流センサ
23W:W相電流センサ
101:スイッチ(リアクトル短絡用のスイッチ)
102:スイッチ(負荷切離し用のスイッチ)
1000:外部コネクタ
1001:タイマ
1002:遠隔操作
IA, IB, IC: Inverter device 1:
3A, 3B, 21: Inverter part (inverse conversion part)
4A, 4B, 22: Smoothing capacitor 5: Reactor on output side 51: Reactor on input side 6: AC motor 7: Shear wheel 8: Car cage 9: Counterweight
10: Control
102: Switch (switch for load separation)
1000: External connector 1001: Timer 1002: Remote operation
Claims (9)
前記逆変換部のスイッチング素子を選択的にONOFF制御し、前記直流回路から前記逆変換部に供給された電流が前記スイッチング素子と前記夫々の電流検出器に還流される第1のループ経路を形成した後、前記ループ経路から前記直流回路が切り離された第2のループ経路を形成させる制御演算手段を設け、
前記制御演算手段は、前記第2のループ経路に還流する電流を前記夫々の電流検出器により検出し、相互に比較して前記夫々の電流検出器間での相対的な誤差を算出して補正するように構成されていることを特徴とするエレベータ装置。 In an elevator apparatus of a system in which a motor of a hoisting machine is driven by an inverter apparatus provided with a current detector at each phase output of an inverse conversion unit fed from a DC circuit,
The switching element of the inverse conversion unit is selectively ON / OFF controlled to form a first loop path through which the current supplied from the DC circuit to the inverse conversion unit is returned to the switching element and the respective current detectors. Then, a control calculation means for forming a second loop path in which the DC circuit is separated from the loop path is provided,
The control calculation means detects the current flowing back to the second loop path by the respective current detectors, compares them with each other, calculates a relative error between the respective current detectors, and corrects it. It is comprised so that an elevator apparatus characterized by the above-mentioned.
前記第1のループ経路が、前記逆変換部の上アームの中の1個のスイッチング素子だけのON制御と、前記上アームと対になっている下アームのスイッチング素子以外のスイッチング素子のON制御により形成され、
前記第2のループ経路は、前記逆変換部の上アームのスイッチング素子全部のOFF制御と、下アームのスイッチング素子全部のON制御により形成されることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 1,
The first loop path includes ON control of only one switching element in the upper arm of the inverse conversion unit, and ON control of switching elements other than the switching element of the lower arm paired with the upper arm. Formed by
The elevator apparatus according to claim 2, wherein the second loop path is formed by OFF control of all switching elements of the upper arm of the inverse conversion unit and ON control of all switching elements of the lower arm.
前記制御演算手段による前記夫々の電流検出器間での相対的な誤差の算出が、
前記電流検出器の中の何れか1個の電流検出器を基準とし、それが検出した電流値を、他の電流検出器が検出した電流値に前記逆変換部のスイッチング素子のONOFF状態で決まる比率を乗じた値と比較して与えられることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 1,
Calculation of a relative error between the respective current detectors by the control calculation means,
Based on any one of the current detectors as a reference, the current value detected by the current detector is determined by the ON / OFF state of the switching element of the inverse conversion unit to the current value detected by another current detector. An elevator apparatus characterized by being given in comparison with a value multiplied by a ratio.
前記モータが磁極位置検出用のエンコーダを備え、
前記制御演算手段は、前記夫々の電流検出器間での相対的な誤差の算出に、前記エンコーダで検出した磁極位置信号による補正が与えられるように構成されていることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 1,
The motor includes an encoder for detecting a magnetic pole position;
The elevator apparatus according to claim 1, wherein the control calculation means is configured such that a correction based on a magnetic pole position signal detected by the encoder is given to the calculation of a relative error between the current detectors.
前記インバータ装置が、出力側リアクトルにより並列接続された2台の逆変換部で構成されていることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 1,
The said inverter apparatus is comprised by the two reverse conversion parts connected in parallel by the output side reactor, The elevator apparatus characterized by the above-mentioned.
前記出力側リアクトルが、当該リアクトルを迂回するスイッチ手段を備えていることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 5,
The output side reactor is provided with the switch means which detours the said reactor, The elevator apparatus characterized by the above-mentioned.
前記巻上機のモータを前記出力側リアクトルが、当該リアクトルから前記巻上機のモータを切り離すスイッチ手段を備えていることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 5,
The elevator apparatus, wherein the output side reactor of the motor of the hoisting machine includes switch means for separating the motor of the hoisting machine from the reactor.
前記制御演算手段による処理が、少なくとも一方ではタイマによる定期的に開始され、他方では遠隔操作により任意の時点で開始されることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 1,
The elevator apparatus characterized in that the processing by the control calculation means is periodically started by a timer at least on one side and at any time by remote operation on the other side.
前記巻上機のモータが複数巻線型のモータであり、このモータの複数の巻線毎に独立にインバータ装置が備えられていることを特徴とするエレベータ装置。 The elevator apparatus according to claim 1,
An elevator apparatus characterized in that the motor of the hoisting machine is a multi-winding motor, and an inverter device is provided independently for each of the plurality of windings of the motor.
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