JP2008024464A - エレベーターの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの電気二重層キャパシタが故障しても、制御装置全体に影響を与えにくいエレベーターの制御装置を得ること。
【解決手段】モータ１７からの回生電力を貯蔵する複数の電気二重層キャパシタから成る蓄電部６０と、電気二重層キャパシタ間の端子電圧が均等になるように電気二重層キャパシタのそれぞれに並列に接続される抵抗を有する電圧バランス手段と、電気二重層キャパシタのそれぞれに並列接続されると共に、開閉可能な第１スイッチと、電気二重層キャパシタの各端子電圧を検出する第１電圧検出部と、各端子電圧が予め定められた基準電圧値の範囲に入るか否かを判定すると共に、入らない場合には、第１スイッチを開放から閉成する第１制御部とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベーターの制御装置に関するものである。

従来のエレベーターの制御装置は下記特許文献１に記載のように、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この直流電圧のリプルを平滑化する直流コンデンサと、この平滑化された直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータと、このインバータから出力される交流電圧で駆動し乗りかごを昇降する電動機と、直流コンデンサに並列に接続される抵抗チョッパと、速度指令に応じた可変電圧可変周波数の交流電圧を出力するように前記インバータを制御し、また抵抗チョッパを制御する駆動制御手段とを設けたエレベーターの制御装置において、直流コンデンサに並列に接続され、この直流コンデンサより十分に大きな静電容量を有し、電動機側からの回生電力をほとんど蓄積可能な電気二重層キャパシタと、 この電気二重層キャパシタの端子電圧を検出する電圧検出手段と、電気二重層キャパシタの定格電圧近傍の電圧を抵抗チョッパの動作電圧とし、電圧検出手段で検出される端子電圧が電気二重層キャパシタの定格電圧近傍の電圧に達したとき、抵抗チョッパを動作制御する駆動制御手段とを備えたものである。

かかるエレベーターの制御装置によれば、直流コンデンサに並列に当該直流コンデンサより十分に大きな静電容量を有し、電動機側からの回生電力をほとんど蓄積可能な電気二重層キャパシタを設け、かつ駆動制御手段としては、電気二重層キャパシタの定格電圧近傍の電圧を抵抗チョッパの動作電圧とし、電圧検出手段で検出される端子電圧が電気二重層キャパシタの定格電圧近傍の電圧に達したとき、抵抗チョッパを動作制御すれば、電動機で発電された電力の大部分を電気二重層キャパシタに充電でき、しかも電気二重層キャパシタの定格電圧を越える状態が発生した場合には抵抗チョッパを制御して熱消費させるようにしたので、電気二重層キャパシタを過充電から保護することが可能である。
特開２００５−２６３４０９号公報

しかしながら、上記エレベーターの制御装置に用いられる電気二重層キャパシタは、耐圧が低いため、多数の電気二重層キャパシタを直列にして上記直流コンデンサに並列接続されている。このため、一つの電気二重層キャパシタが故障することにより他の電気二重層キャパシタへの充電が困難になるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一つの電気二重層キャパシタが故障しても、制御装置全体に影響を与えにくいエレベーターの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係るエレベーターの制御装置は、交流電源から供給される交流を直流に変換するコンバータと、前記変換された直流を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑された直流を任意の周波数の交流に変換してかご駆動用のモータを駆動制御するインバータと、を有するエレベーターの制御装置において、前記モータからの回生電力を貯蔵する複数の電気二重層キャパシタから成る蓄電部と、前記電気二重層キャパシタ間の端子電圧が均等になるように前記電気二重層キャパシタのそれぞれに並列に接続される抵抗を有する電圧バランス手段と、前記電気二重層キャパシタのそれぞれに並列接続されると共に、開閉可能な第１スイッチ手段と、前記電気二重層キャパシタの各端子電圧を検出する第１電圧検出手段と、前記各端子電圧が予め定められた基準電圧値の範囲に入るか否かを判定すると共に、入らない場合には、前記第１スイッチ手段を開放から閉成する第１制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

第２の発明に係るエレベーターの制御装置は、交流電源を整流して直流電圧を蓄電部に充電する充電手段と、蓄電部の両端電圧を検出する第２電圧検出手段と、蓄電部と平滑コンデンサとの並列接続を開放・閉成する第２スイッチ手段と、前記第２電圧検出手段の電圧値が予め定められた値以上になると、前記第２スイッチ手段を閉成する第２制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

第３の発明に係るエレベーターの制御装置は、平滑コンデンサと並列接続されると共に、蓄電部を充放電させる充放電手段と、第１電圧検出手段は、充放電手段により電気二重層キャパシタを充電する際の電圧値を検出する、ことを特徴とするものである。

第４の発明に係るエレベーターの制御装置は、第１制御手段により第１スイッチ手段を開放から閉成に動作した場合に充放電手段を動作させて蓄電部の入力電圧値を動作前よりも低い電圧で充電させる充放電制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

第５の発明に係るエレベーターの制御装置は、抵抗と半導体スイッチ手段とを直列に接続にした抵抗消費回路を平滑コンデンサに並列に接続しており、第１制御手段により第１スイッチ手段を開放から閉成に動作した場合に前記半導体スイッチ手段を動作させて蓄電部の電圧値を前記動作前よりも低い電圧とする、ことを特徴とするものである。

第１の発明によれば、電気二重層キャパシタのそれぞれに並列接続されると共に、開閉可能な第１スイッチ手段と、電気二重層キャパシタの各端子電圧を検出する第１電圧検出手段と、各端子電圧が予め定められた基準電圧値の範囲に入るか否かを判定すると共に、入らない場合には、第１スイッチ手段を開放から閉成する第１制御手段とを備えたので、故障した電気二重層キャパシタを第１スイッチ手段により短絡して蓄電部から除外する。
これにより、一つの電気二重層キャパシタの故障により蓄電部全体の動作に支障を生じることがなくなるという効果がある。

第２の発明によれば、交流電源を整流して直流電圧を蓄電部に充電する充電手段と、蓄電部の両端電圧を検出する第２電圧検出手段と、蓄電部と平滑コンデンサとの並列接続を開放・閉成する第２スイッチ手段と、前記第２電圧検出手段の電圧値が予め定められた値以上になると、第２スイッチ手段を閉成する第２制御手段とを備えたので、蓄電部が充電されて適当な電圧になった後に、第２スイッチ手段により蓄電部を平滑コンデンサと並列接続することにより蓄電部に過大な充電電流が流れることを抑制できるという効果がある。

第３の発明によれば、平滑コンデンサと並列接続されると共に、蓄電部を充放電させる充放電手段と、第１電圧検出手段は、充放電手段により電気二重層キャパシタを充電する際の電圧値を検出した。これにより、電気二重層キャパシタがオフ故障すると、電気二重層キャパシタに充電電流が流れなくなるので、オフ故障した電気二重層キャパシタの端子電圧が上昇する。したがって、電気二重層キャパシタのオフ故障を簡易に検出できるという効果がある。

第４又は第５の発明によれば、電気二重層キャパシタが故障して第１スイッチ手段を閉成しても、蓄電部の入力電圧を抑制できるという効果がある。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１及び図２によって説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体図、図２は図１に示す蓄電部の内部構成図である。
図１おいて、エレベーターの制御装置は、三相交流電源３を直流電圧に変換するコンバータ５と、コンバータ５の出力に接続されると共に、上記直流電圧を平滑させる平滑コンデンサ７，直流電圧を検出する母線電圧検出部９とを有しており、抵抗１１とトランジスタ１３とが直列接続された抵抗消費回路がコンバータ５の出力に並列接続されている。
エレベーターの制御装置は、コンバータ５の出力に直流電圧を可変周波数の交流に変換するインバータ１５が接続されており、インバータ１５がモータ１７を駆動して巻上機のシーブ１９を介してロープ２１により釣合錘２３、かご２５を上下動するように形成されている。

また、トランジスタ１３は、母線電圧検出部９の検出電圧値によりオン・オフ指令を発生する回生指令部３０により駆動され、インバータ１５は、モータ１７の速度指令値などを発生するモータ指令部３２により駆動するように形成されている。

充放電部５０は、蓄電部６０を充放電するもので、入力が平滑コンデンサ７に並列接続されると共に、出力が蓄電部６０に接続され、入力に直列に接続された二つの第１半導体スイッチ５１,第２半導体スイッチ５２と、各半導体スイッチ５１,５２に並列接続された第１ダイオード５３,第２ダイオード５５と、第１半導体スイッチ５１と第２半導体スイッチ５２との接続部に一端が接続されると共に、他端が蓄電部６０に接続されるコイル５７と、第２ダイオード５５の陽極が蓄電部６０に接続されている。

図２において、蓄電部６０は、充放電部５０を介して平滑コンデンサ７に並列接続され、電気二重層キャパシタＣ1，Ｃ2・・Ｃｎの耐圧が例えば２．５(Ｖ)程度であるため、２００Ｖ系では、同一の電気二重層キャパシタＣ1，Ｃ2・・Ｃｎが１００個程度直列に接続され、電気二重層キャパシタＣ1，Ｃ2・・Ｃｎには、開閉可能なＩＧＢＴ等の半導体スイッチとしての第１スイッチＳ1，Ｓ２・・・Ｓｎと、同一抵抗値の第１抵抗Ｒ１,Ｒ２・・・Ｒｎとが並列接続されており、第１抵抗Ｒ１,Ｒ２・・・Ｒｎが電気二重層キャパシタＣ1，Ｃ2・・Ｃｎの端子電圧を均等にする電圧バランス手段を成している。

さらに、蓄電部６０は、電気二重層キャパシタＣ１，Ｃ２・・Ｃｎの各端子電圧を検出する第１電圧検出部６１〜６ｎと、該端子電圧Ｖｓが予め定められた基準電圧の範囲に入るか否かを比較して基準電圧の範囲に入らないと、第１スイッチＳ１，Ｓ２・・・Ｓｎをそれぞれ開放から閉成する第１制御部７１，７２・・・７ｎとを有している。
ここに、上記基準電圧の範囲は、電気二重層キャパシタＣ１，Ｃ２・・Ｃｎの定格電圧値Ｖｎよりもやや低い値で、Ｖn＞Ｖｐ±Ｖｅ(Ｖ)に設定される。すなわち、上限値がＶｐ＋Ｖｅ(Ｖ)、下限値がＶｐ−Ｖｅ(Ｖ)となる。

充放電制御部８０は、充放電部５０の動作を制御するもので、第１制御部７１，７２・・・７ｎにより第１スイッチＳ1，Ｓ２・・・Ｓｎを開放から閉成に動作した場合に充放電部５０を動作させて蓄電部６０の電圧値を動作前よりも低い電圧で充電させるものである。
これは、電気二重層キャパシタＣ１，Ｃ２・・Ｃｎの定格電圧を越えないようにするためである。

上記のように構成されたエレベーターの制御装置の動作を図１乃至図３によって説明する。図３は、主として蓄電部の第１電圧検出部、第１制御部、第１スイッチの動作を示すフローチャートである。
まず、充放電制御部８０により充放電部５０を介して蓄電部６０を充電すると(ステップＳ１０１)、充電電流が電気二重層キャパシタＣ１，Ｃ２・・Ｃｎを流れる。ここで、電気二重層キャパシタＣ２がオフ故障していると、電気二重層キャパシタＣ２には充電電流が流れず、抵抗Ｒ２に電流が流れるので、抵抗Ｒ２の端子に電圧が発生する。第１電圧検出部６２は、抵抗Ｒ２の端子電圧Ｖｓを検出し(ステップＳ１０３)、第１制御部７２に入力すると、第１制御部７２は、端子電圧Ｖｓが基準電圧値Ｖｐ＋Ｖｅよりも高いか否かを判定し(ステップＳ１０５)、基準電圧値を越えるので、電気二重層キャパシタＣ２のオフ故障と判断して第１スイッチＳ２を開放から閉成する(ステップＳ１０７)。これにより、一つの電気二重層キャパシタの故障により蓄電部６０全体の動作に支障を生じることがなくなる。

次に、充放電制御部７０により充電放電部５０を介して蓄電部６０の充電が完了する(ステップＳ１０９)。ここで、電気二重層キャパシタＣ２がオン故障していると、故障している電気二重層キャパシタＣ２の端子電圧がほぼゼロになり、第１電圧検出部６２は、抵抗Ｒ２の端子電圧Ｖｓを検出し(ステップＳ１１１)、第１制御部７２に入力すると、第１制御部７２は、端子電圧Ｖｓが基準電圧値Ｖｐ−Ｖｅよりも低いか否かを判定し(ステップＳ１１３)、抵抗Ｒ２の端子電圧が基準電圧値を未満であるので、電気二重層キャパシタＣ２のオン故障と判断して第１スイッチＳ２を開放から閉成する(ステップＳ１０７)。これにより、故障した電気二重層キャパシタＣ２を第１スイッチＳ２により短絡して蓄電部６０から除外する。したがって、一つの電気二重層キャパシタの故障により蓄電部６０全体の動作に支障を生じることがなくなる。

実施の形態２.
本発明の他の実施の形態によるエレベーターの制御装置を図４によって説明する。図４は他の実施の形態によるエレベーターの制御装置の全体図である。図４中、図１と同一符号は、同一部分を示し、説明を省略する。
図４において、エレベーターの制御装置は、交流電源３を整流して直流電圧を蓄電部６０に充電する充電部１５０と、蓄電部６０の両端電圧を検出する第２電圧検出部１５２と、蓄電部６０と平滑コンデンサ７とが並列接続されており、該並列接続を開放・閉成する第２スイッチ６２と、第２電圧検出部１５２の電圧値が予め定められた値以上になると、第２スイッチ６２を開放から閉成する第２制御部１５４とを備えている。
また、回生指令部３０は、電気二重層キャパシタの故障検出によりトランジスタ１３をオン・オフ動作して蓄電部６０の入力電圧を低下させるように形成されている。

上記のように構成されたエレベーターの制御装置の動作を、図４を参照して説明する。まず、三相交流電源３からコンバータ５を介して直流電圧が発生し、該平滑コンデンサ７により該直流電圧を平滑する。ここで、蓄電部６０の電気二重層キャパシタが故障していることを実施形態１に記載したように第１制御部７１，７２・・・７ｎの少なくとも一つが判断すると、第１制御部７１，７２・・・７ｎは、電気二重層キャパシタの故障検出により回生指令部３０を動作して蓄電部６０の入力電圧を低下させるように動作する。これにより、蓄電部６０の電気二重層キャパシタＣ１，Ｃ２・・・Ｃｎの端子電圧を抑制できる。

本発明は、エレベーターの制御装置に適用できる。

本発明の一実施の形態を示すエレベーターの制御装置の全体図である。 図１に示す蓄電部の内部構成図である。 図１に示すエレベーターの制御装置における蓄電部の第１電圧検出部、第１制御部、第１スイッチの動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態によるエレベーターの制御装置の全体図である。

符号の説明

３ 三相交流電源、５ コンバータ、７ 平滑コンデンサ、１１ 回生抵抗、１３ トランジスタ(半導体スイッチ手段)、１５ インバータ、２５ かご、５０ 充電部、６０ 蓄電部、６１，６２・・・６ｎ 第１電圧検出部、６２ 第２スイッチ、８０ 充放電制御部、７１，７２・・・７ｎ 第１制御部、Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎ 電気二重層キャパシタ、Ｒ１，Ｒ２・・・Ｒｎ 抵抗、Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ 第１スイッチ手段。

Claims (5)

1. 交流電源から供給される交流を直流に変換するコンバータと、
   前記変換された直流を平滑する平滑コンデンサと、
   前記平滑された直流を任意の周波数の交流に変換してかご駆動用のモータを駆動制御するインバータと、を有するエレベーターの制御装置において、
   前記モータからの回生電力を貯蔵する複数の電気二重層キャパシタから成る蓄電部と、
   前記電気二重層キャパシタ間の端子電圧が均等になるように前記電気二重層キャパシタのそれぞれに並列に接続される抵抗を有する電圧バランス手段と、
   前記電気二重層キャパシタのそれぞれに並列接続されると共に、開閉可能な第１スイッチ手段と、
   前記電気二重層キャパシタの各端子電圧を検出する第１電圧検出手段と、
   前記各端子電圧が予め定められた基準電圧値の範囲に入るか否かを判定すると共に、入らない場合には、前記第１スイッチ手段を開放から閉成する第１制御手段と、
   を備えたことを特徴とするエレベーターの制御装置。
2. 前記交流電源を整流して直流電圧を前記蓄電部に充電する充電手段と、
   前記蓄電部の両端電圧を検出する第２電圧検出手段と、
   前記蓄電部と前記平滑コンデンサとの並列接続を開放・閉成する第２スイッチ手段と、
   前記第２電圧検出手段の電圧値が予め定められた値以上になると、前記第２スイッチ手段を閉成する第２制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの制御装置。
3. 前記平滑コンデンサと並列接続されると共に、前記蓄電部を充放電させる充放電手段と、
   前記第１電圧検出手段は、前記充放電手段により前記電気二重層キャパシタを充電する際の電圧値を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの制御装置。
4. 前記第１制御手段により前記第１スイッチ手段を開放から閉成に動作した場合に前記充放電手段を動作させて前記蓄電部の入力電圧値を前記動作前よりも低い電圧で充電させる充放電制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載のエレベーターの制御装置。
5. 抵抗と半導体スイッチ手段とを直列に接続にした抵抗消費回路を前記平滑コンデンサに並列に接続しており、
   前記第１制御手段により前記第１スイッチ手段を開放から閉成に動作した場合に前記半導体スイッチ手段を動作させて前記蓄電部の電圧値を前記動作前よりも低い電圧とする、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレベーターの制御装置。

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