JP3785447B2 - Elevator control device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータの制御装置に係り、特に停電時のバッテリバックアップ装置によるバッテリ運転状態から復電で通常運転状態に戻すための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、バッテリバックアップシステムを備えたエレベータの制御装置を示す。直流電源は、商用電源からの交流電力を整流器１により直流電力に変換し、平滑コンデンサ２により平滑する。この直流電力は、インバータ本体３を構成する半導体スイッチのスイッチングにより制御された電圧と周波数の交流電力に逆変換し、エレベータかご駆動用の誘導電動機４に供給される。
【０００３】
インバータ本体３の制御は、ＰＷＭ制御装置５によるＰＷＭ波形のゲート制御でなされる。直流電圧検出回路６は、インバータ本体３の直流電圧Ｖ1を検出する。この検出電圧は、ＰＷＭ制御装置５による電圧フィードバック信号とすることで直流電圧Ｖ1の変動にもインバータ本体３の出力電圧を一定にする自動電圧制御がなされる。
【０００４】
バッテリバックアップ装置は、バッテリ７単体又はその出力を昇圧回路８で昇圧することで電圧Ｖ2の直流電源に構成され、逆流防止用ダイオード９を介してインバータ本体３に直流電力を供給する。この電圧Ｖ2は、整流器１による整流出力電圧Ｖ1よりも低くなるよう設計され、通常時は整流器１からの直流電力がインバータ本体３に供給される。
【０００５】
停電検出回路１０は、商用電源の電圧低下で停電を検出し、この検出信号がＰＷＭ制御装置５へのバッテリ運転指令にされる。
【０００６】
ＰＷＭ制御装置５は、商用電源が停電し、バッテリバックアップからの直流電圧Ｖ2による運転になったことを停電検出回路１０からのバッテリ運転指令で認識し、低い直流電圧Ｖ2に応じた出力電圧制御及び出力周波数制御を行う。
【０００７】
予備充電抵抗１１と電磁接触器１２は、整流器１から平滑コンデンサ２への初期充電時に電磁接触器１２を開放しておくことで整流器１に過電流が発生するのを防止する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエレベータ制御装置において、バッテリ運転中は、低い直流電圧を検出して所望の出力電圧を得るための自動電圧制御がなされる。この自動電圧制御では、次の関係式による電圧制御状態になる。
【０００９】
【数１】
ＶS’＝ＶS×（Ｖrat／Ｖdc）
Ｖdc：直流電圧の検出値
Ｖrat：定格電圧相当のＶdc
ＶS：定格直流電圧における搬送波と比較するための振幅出力指令
ＶS’：自動電圧制御後の振幅出力
したがって、直流電圧が低下した状態では、自動電圧制御でＰＷＭ波形の幅を拡大した制御状態にされ、インバータ本体３の制御角が広くなっている。
【００１０】
この状態において、商用電源が復電すると、、直流電圧がＶ2からＶ1に急激に上昇するが、直流電圧検出回路６の検出遅れにより自動電圧制御の追従に遅れが生じる。
【００１１】
このため、復電直後にはインバータ本体３の出力電圧が急上昇し、インバータ本体３を構成する半導体スイッチ（パワートランジスタやＧＴＯサイリスタ）に過大な電流が流れ、過電流トリップで運転停止又は半導体スイッチの電流破損で故障発生となる恐れがあり、これはエレベータ制御装置の信頼性を低下させる要因となる。
【００１２】
本発明の目的は、復電直後の過電流発生を確実、容易に防止するエレベータの制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、復電時にはインバータ本体の制御角を直流電圧検出信号に従って制御するのに代えて、一定時間又は直流電圧が定格電圧に近い値に上昇するまで制御角を狭めておく固定電圧に従って制御することにより過電流を防止するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
整流器と予備充電回路をもつ平滑コンデンサとで構成する直流電源と、半導体スイッチのスイッチングによりエレベータかご駆動用誘導電動機に交流電力を供給するインバータ本体と、前記直流電源の停電時に前記インバータ本体に直流電力を供給するバッテリバックアップ装置と、前記インバータ本体の直流電圧検出信号に従ってインバータ本体を自動電圧制御する制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、
前記直流電源の停電時に前記平滑コンデンサを予備充電の回路状態にしておき、前記制御装置は前記直流電源の復電時に前記バッテリバックアップ装置の直流電圧より高くした固定電圧に従って前記インバータ本体を制御し、一定時間後に前記直流電圧検出信号に従って自動電圧制御をする制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、前記制御装置は、前記直流電源の復電時に前記バッテリバックアップ装置の直流電圧より高くした固定電圧に従って前記インバータ本体を制御し、直流電圧が定格電圧に近い値まで上昇したときに前記直流電圧検出信号に従って自動電圧制御をする制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、図２の構成において、図１に示す制御手順により過電流発生を防止する。以下、各制御手順Ｓ１〜Ｓ６を詳細に説明する。
【００１７】
（Ｓ１）停電検出回路１０が停電を検出したとき、この検出信号で平滑コンデンサを予備充電の回路状態、すなわち電磁接触器１２を開放状態（オフ）にしておく。この停電検出状態では、ＰＷＭ制御装置５は、バッテリバックアップによる低い電圧Ｖ2による自動電圧制御でインバータ本体３をＰＷＭ制御している。
【００１８】
（Ｓ２）停電検出回路１０が停電を検出している限り、電磁接触器１２を開放した状態に保持する。この状態では、バッテリバックアップ装置を直流電源として自動電圧制御を継続しておく。
【００１９】
（Ｓ３）商用電源が復電したとき、整流器１からの出力は、電磁接触器１２が開放されているため、予備充電抵抗１１を通して平滑コンデンサ２が充電される。この充電では、予備充電抵抗１１との時定数に従って徐々に電圧Ｖ1まで上昇する。
【００２０】
この復電時の充電に並行して、ＰＷＭ制御装置５は、停電検出回路１０が復電を検出したときに直流電圧検出回路６からの検出値に代えて、あらかじめ設定した固定電圧Ｖ3を検出電圧としてセットし、この固定電圧Ｖ3をフィードバック信号としてＰＷＭ制御を開始する。
【００２１】
この固定電圧Ｖ3は、バッテリバックアップによる電圧Ｖ2よりも高い値にされる。これにより、ＰＷＭ制御装置５からのＰＷＭ波形の幅はバッテリバックアップ時のものより狭められ、インバータ本体３の半導体スイッチの制御角が小さく制御され、過電流発生を防止した制御角固定の電圧制御状態になる。
【００２２】
（Ｓ４）平滑コンデンサ２が最終充電電圧まで充電されるのに必要な時間後に電磁接触器１２が閉じられ（オン）、整流器１からの直流電力供給が通常運転状態に戻る。
【００２３】
（Ｓ５）ＰＷＭ制御装置５は、電圧Ｖ3に従った制御状態を一定時間継続する。この一定時間は、平滑コンデンサ２が最終充電電圧まで充電されるのに必要な時間以上にされる。
【００２４】
（Ｓ６）ＰＷＭ制御装置５は、固定電圧Ｖ3に従った制御状態が一定時間に達したときに直流電圧検出回路６の検出電圧に従った自動電圧制御を開始する。このとき、ＰＷＭ制御装置５は、高い電圧Ｖ1に従った、すなわち制御角を狭くした制御を開始し、過電流発生は防止される。
【００２５】
以上までの制御手順により、停電発生時にはバッテリバックアップによる自動電圧制御がなされ、復電時には直流電圧をバッテリバックアップの電圧Ｖ2より高い電圧Ｖ3とする固定電圧制御がなされると共に平滑コンデンサ２の電圧も徐々に上昇させる制御がなされ、平滑コンデンサ２が正規の電圧まで充電された後には直流電圧検出回路６の検出に従った自動電圧制御がなされる。
【００２６】
このため、復電時に直流電圧検出回路６に検出遅れがあっても、その間は固定電圧Ｖ3に従った制御と直流電圧Ｖ1への急上昇を抑制した制御により過電流を防止できる。
【００２７】
しかも、過電流防止制御手段としては、平滑コンデンサ２の電圧急上昇を抑制するのはその予備充電回路を利用するため、ＰＷＭ制御装置５の直流電圧指令をＶ3に一定時間だけ切り替えるという簡単な回路の追加で済む。
【００２８】
なお、上記の実施形態において、復電時に固定電圧Ｖ3による制御を一定時間継続するのに代えて、直流電圧が正規の電圧Ｖ1近く（例えば８０〜９０％）に上昇するまで固定電圧Ｖ3による制御とし、この後に通常の自動電圧制御状態に戻すことにより過電流防止ができる。このためには、ＰＷＭ制御装置５は、直流電圧検出回路６の検出電圧を設定値（正規の電圧Ｖ1の８０〜９０％の電圧）と比較する回路手段を備えることで実現される。
【００２９】
また、実施形態において、停電検出回路１０は、交流電源の電圧検出に代えて、整流器１の直流出力側で検出する構成とすることもできる。
【００３０】
また、実施形態では、インバータ本体をＰＷＭ制御する場合を示すが、単なる位相制御とするエレベータ制御装置に適用して同等の作用効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、復電時にはインバータ本体の制御角を一定時間又は直流電圧が定格電圧に近い値に上昇するまで狭めた制御をするようにしたため、復電時の直流電圧検出に遅れがある場合にも過電流によるトリップやインバータ本体の半導体スイッチの破損を確実に防止できる。
【００３２】
また、過電流防止のための制御手段としては、制御装置の直流電圧指令を固定電圧Ｖ3に一定時間だけ又は定格電圧値近くに上昇するまで切り替えておくという簡単な回路の追加で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す制御手順。
【図２】エレベータ制御装置の構成例。
【符号の説明】
１…整流器
２…平滑コンデンサ
３…インバータ本体
４…エレベータかご駆動用誘導電動機
５…ＰＷＭ制御装置
６…直流電圧検出回路
７…バッテリ
８…昇圧回路
９…逆流防止用ダイオード
１０…停電検出回路
１１…予備充電抵抗
１２…電磁接触器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an elevator control device, and more particularly to a control device for returning from a battery operation state by a battery backup device during a power failure to a normal operation state by power recovery.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows an elevator control apparatus equipped with a battery backup system. The DC power source converts AC power from a commercial power source into DC power by the rectifier 1 and smoothes it by the smoothing capacitor 2. This direct current power is converted back into alternating current power of voltage and frequency controlled by switching of the semiconductor switch constituting the inverter body 3 and supplied to the induction motor 4 for driving the elevator car.
[0003]
The inverter main body 3 is controlled by PWM waveform gate control by the PWM controller 5. The DC voltage detection circuit 6 detects the DC voltage V 1 of the inverter body 3. The detected voltage is a voltage feedback signal from the PWM controller 5 so that automatic voltage control is performed to keep the output voltage of the inverter body 3 constant even when the DC voltage V 1 varies.
[0004]
The battery backup device is configured as a DC power source of voltage V 2 by boosting the battery 7 alone or its output by the booster circuit 8, and supplies DC power to the inverter body 3 via the backflow prevention diode 9. The voltage V 2 is designed to be lower than the rectified output voltages V 1 by the rectifier 1, the normal DC power from the rectifier 1 is supplied to the inverter 3.
[0005]
The power failure detection circuit 10 detects a power failure due to a voltage drop of the commercial power supply, and this detection signal is used as a battery operation command to the PWM controller 5.
[0006]
The PWM controller 5 recognizes that the commercial power supply has failed due to a power failure and has been operated by the DC voltage V 2 from the battery backup by the battery operation command from the power failure detection circuit 10, and the output voltage corresponding to the low DC voltage V 2. Control and output frequency control.
[0007]
The preliminary charging resistor 11 and the magnetic contactor 12 prevent the overcurrent from occurring in the rectifier 1 by opening the electromagnetic contactor 12 during the initial charging from the rectifier 1 to the smoothing capacitor 2.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional elevator control device, automatic operation is performed during battery operation to detect a low DC voltage and obtain a desired output voltage. In this automatic voltage control, a voltage control state according to the following relational expression is established.
[0009]
[Expression 1]
V S '= V S × (V rat / V dc )
V dc : DC voltage detection value V rat : V dc equivalent to rated voltage
V S : Amplitude output command V S ′ for comparing with carrier wave at rated DC voltage: Amplitude output after automatic voltage control Therefore, in a state where the DC voltage is lowered, a control state in which the width of the PWM waveform is expanded by automatic voltage control Therefore, the control angle of the inverter body 3 is widened.
[0010]
In this state, when the commercial power supply recovers, the DC voltage rapidly rises from V 2 to V 1 , but the tracking of the automatic voltage control is delayed due to the detection delay of the DC voltage detection circuit 6.
[0011]
For this reason, immediately after the power recovery, the output voltage of the inverter body 3 rises rapidly, an excessive current flows through the semiconductor switch (power transistor or GTO thyristor) constituting the inverter body 3, and the operation is stopped due to an overcurrent trip or the semiconductor switch There is a possibility that a failure may occur due to current breakage, which causes a decrease in the reliability of the elevator control device.
[0012]
An object of the present invention is to provide an elevator control device that reliably and easily prevents the occurrence of overcurrent immediately after power recovery.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention, instead of controlling the control angle of the inverter body according to the DC voltage detection signal at the time of power recovery, controls the control angle until the DC voltage rises to a value close to the rated voltage for a certain time. Is controlled in accordance with a fixed voltage that is narrowed to prevent overcurrent, and has the following configuration.
[0014]
A DC power source composed of a rectifier and a smoothing capacitor having a precharge circuit, an inverter body for supplying AC power to an induction motor for driving an elevator car by switching a semiconductor switch, and DC power to the inverter body at the time of a power failure of the DC power source In an elevator control device comprising: a battery backup device that supplies a voltage; and a control device that automatically controls the inverter body according to a DC voltage detection signal of the inverter body,
The smoothing capacitor is in a precharge circuit state during a power failure of the DC power supply, and the control device controls the inverter body according to a fixed voltage higher than the DC voltage of the battery backup device when the DC power supply is restored. Control means for performing automatic voltage control according to the DC voltage detection signal after a predetermined time is provided.
[0015]
The control device controls the inverter body according to a fixed voltage higher than the DC voltage of the battery backup device when the DC power source is restored, and the DC voltage is increased when the DC voltage rises to a value close to a rated voltage. Control means for performing automatic voltage control according to the detection signal is provided.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present embodiment, overcurrent generation is prevented by the control procedure shown in FIG. 1 in the configuration of FIG. Hereinafter, each control procedure S1-S6 is demonstrated in detail.
[0017]
(S1) When the power failure detection circuit 10 detects a power failure, a smoothing capacitor is preliminarily charged with this detection signal, that is, the electromagnetic contactor 12 is opened (off). In this power failure detection state, the PWM control device 5 performs PWM control of the inverter main body 3 by automatic voltage control using a low voltage V 2 by battery backup.
[0018]
(S2) As long as the power failure detection circuit 10 detects a power failure, the electromagnetic contactor 12 is held open. In this state, automatic voltage control is continued using the battery backup device as a DC power source.
[0019]
(S3) When the commercial power supply recovers, the smoothing capacitor 2 is charged through the precharging resistor 11 as the output from the rectifier 1 because the electromagnetic contactor 12 is open. In this charging, the voltage gradually increases to the voltage V 1 according to the time constant with the preliminary charging resistor 11.
[0020]
In parallel with the charging at the time of power recovery, the PWM controller 5 uses a preset fixed voltage V 3 instead of the detection value from the DC voltage detection circuit 6 when the power failure detection circuit 10 detects power recovery. The detection voltage is set, and PWM control is started using this fixed voltage V 3 as a feedback signal.
[0021]
This fixed voltage V 3 is set to a value higher than the voltage V 2 by battery backup. Thereby, the width of the PWM waveform from the PWM control device 5 is narrower than that at the time of battery backup, the control angle of the semiconductor switch of the inverter body 3 is controlled to be small, and the voltage control state with a fixed control angle that prevents the occurrence of overcurrent become.
[0022]
(S4) The electromagnetic contactor 12 is closed (ON) after the time required for the smoothing capacitor 2 to be charged to the final charging voltage, and the DC power supply from the rectifier 1 returns to the normal operation state.
[0023]
(S5) The PWM control device 5 continues the control state according to the voltage V 3 for a predetermined time. This predetermined time is set to be longer than the time necessary for charging the smoothing capacitor 2 to the final charging voltage.
[0024]
(S6) PWM controller 5 starts automatic voltage control in accordance with the detected voltage of the DC voltage detecting circuit 6 when the control state in accordance with the fixed voltage V 3 has reached a certain time. At this time, the PWM control device 5 starts the control according to the high voltage V 1 , that is, the control angle is narrowed, and the occurrence of overcurrent is prevented.
[0025]
The control procedure up to this, at the time of power failure is made automatic voltage control with battery backup, the voltage of the smoothing capacitor 2 with the time of power recovery is a fixed voltage control of the DC voltage and a high voltage V 3 than the voltage V 2 of the battery backup is made Is also gradually increased, and after the smoothing capacitor 2 is charged to a normal voltage, automatic voltage control is performed according to the detection of the DC voltage detection circuit 6.
[0026]
For this reason, even if there is a detection delay in the DC voltage detection circuit 6 at the time of power recovery, overcurrent can be prevented by the control according to the fixed voltage V 3 and the control suppressing the sudden rise to the DC voltage V 1 during that time.
[0027]
Moreover, the overcurrent prevention control means, for suppressing the voltage spikes smoothing capacitor 2 is to utilize the pre-charging circuit, as simple as switching by a predetermined time the DC voltage command of the PWM control device 5 to V 3 circuit Just add.
[0028]
In the above-described embodiment, instead of continuing the control with the fixed voltage V 3 for a certain time at the time of power recovery, the fixed voltage V is increased until the DC voltage rises close to the normal voltage V 1 (for example, 80 to 90%). Overcurrent can be prevented by controlling according to 3 and then returning to the normal automatic voltage control state. For this purpose, the PWM control device 5 is realized by including circuit means for comparing the detection voltage of the DC voltage detection circuit 6 with a set value (a voltage of 80 to 90% of the normal voltage V 1 ).
[0029]
Further, in the embodiment, the power failure detection circuit 10 may be configured to detect on the DC output side of the rectifier 1 instead of detecting the voltage of the AC power supply.
[0030]
Moreover, although the case where PWM control is performed on the inverter main body is shown in the embodiment, it can be applied to an elevator control device with simple phase control to obtain an equivalent effect.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the power is restored, the control angle of the inverter body is controlled to be narrowed for a certain period of time or until the DC voltage increases to a value close to the rated voltage. Even when there is a delay, it is possible to reliably prevent tripping due to overcurrent and damage to the semiconductor switch of the inverter body.
[0032]
As the control means for overcurrent protection, it requires only addition of simple circuits that keep switching the DC voltage command of the control device to a fixed voltage V 3 until raised by or near the rated voltage value predetermined time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control procedure showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration example of an elevator control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rectifier 2 ... Smoothing capacitor 3 ... Inverter main body 4 ... Elevator car drive induction motor 5 ... PWM controller 6 ... DC voltage detection circuit 7 ... Battery 8 ... Boost circuit 9 ... Backflow prevention diode 10 ... Power failure detection circuit 11 ... Pre-charging resistor 12 ... Electromagnetic contactor

Claims (2)

整流器と予備充電回路をもつ平滑コンデンサとで構成する直流電源と、半導体スイッチのスイッチングによりエレベータかご駆動用誘導電動機に交流電力を供給するインバータ本体と、前記直流電源の停電時に前記インバータ本体に直流電力を供給するバッテリバックアップ装置と、前記インバータ本体の直流電圧検出信号に従ってインバータ本体を自動電圧制御する制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、
前記直流電源の停電時に前記平滑コンデンサを予備充電の回路状態にしておき、前記制御装置は前記直流電源の復電時に前記バッテリバックアップ装置の直流電圧より高くした固定電圧に従って前記インバータ本体を制御し、一定時間後に前記直流電圧検出信号に従って自動電圧制御をする制御手段を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。A DC power source composed of a rectifier and a smoothing capacitor having a precharge circuit, an inverter body for supplying AC power to an induction motor for driving an elevator car by switching a semiconductor switch, and DC power to the inverter body at the time of a power failure of the DC power source In an elevator control device comprising: a battery backup device that supplies a voltage; and a control device that automatically controls the inverter body according to a DC voltage detection signal of the inverter body,
The smoothing capacitor is in a precharge circuit state during a power failure of the DC power supply, and the control device controls the inverter body according to a fixed voltage higher than the DC voltage of the battery backup device when the DC power supply is restored. An elevator control device comprising control means for performing automatic voltage control according to the DC voltage detection signal after a predetermined time. 整流器と予備充電回路をもつ平滑コンデンサとで構成する直流電源と、半導体スイッチのスイッチングによりエレベータかご駆動用誘導電動機に交流電力を供給するインバータ本体と、前記直流電源の停電時に前記インバータ本体に直流電力を供給するバッテリバックアップ装置と、前記インバータ本体の直流電圧検出信号に従ってインバータ本体を自動電圧制御する制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、
前記直流電源の停電時に前記平滑コンデンサを予備充電の回路状態にしておき、前記制御装置は前記直流電源の復電時に前記バッテリバックアップ装置の直流電圧より高くした固定電圧に従って前記インバータ本体を制御し、直流電圧が定格電圧に近い値まで上昇したときに前記直流電圧検出信号に従って自動電圧制御をする制御手段を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。A DC power source composed of a rectifier and a smoothing capacitor having a precharge circuit, an inverter body for supplying AC power to an induction motor for driving an elevator car by switching a semiconductor switch, and DC power to the inverter body at the time of a power failure of the DC power source In an elevator control device comprising: a battery backup device that supplies a voltage; and a control device that automatically controls the inverter body according to a DC voltage detection signal of the inverter body,
The smoothing capacitor is in a precharge circuit state during a power failure of the DC power supply, and the control device controls the inverter body according to a fixed voltage higher than the DC voltage of the battery backup device when the DC power supply is restored. An elevator control device comprising control means for performing automatic voltage control according to the DC voltage detection signal when the DC voltage rises to a value close to a rated voltage.
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