JP4419517B2 - 昇降機械駆動用電動機の制御方法 - Google Patents
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Description
図2は昇降装置駆動用電動機を制御する制御回路の第1従来例を示したブロック回路図である。この図2において、交流電源1からの交流電力は、インバータ2により可変電圧・可変周波数の交流電力に変換されて、昇降機械のシーブ4に結合されている誘導電動機3を所望の回転速度で駆動する。このシーブ4に掛けられているワイヤ12の一端には籠11が吊り下げられており、その他端にはカウンタウエート10が吊り下げられている。また誘導電動機3にはパルスエンコーダ5を結合している。なおシーブ4を含む昇降機械と、この昇降機械を停止させたり、これを停止位置に保持するためのブレーキを備えているが、これら昇降機械とブレーキの図示は省略している。
この第2従来例回路は籠11に荷重検出器15を設置し、この荷重検出器15が籠11と搭載物との合計質量を検出しており、第2トルクバイアス指令演算器16はこの合計質量とカウンタウエート10の質量との差に相当するトルクとしてのトルクバイアス指令値τ*** を演算する。加算器17は、速度調節器8が出力するトルク指令値τ**にこのトルクバイアス指令値τ*** を加算する演算を行って新たなトルク指令値τ* を得るのであるが、このように速度調節器が出力するトルク指令値だけでは不足するトルクを演算し、これをトルクバイアス指令値τ*** として加算することで、不足分を補う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
パルスエンコーダ5が1回転する間に出力するパルス数をPとする。エレベータのブレーキを開放したときの質量差でパルスエンコーダ5が回転するときのバルスカウント値が1番目のパルスから次のパルスまでの時間をt1 とすると、このときの誘導電動機3の第1角速度ω1 は下記の数式1となる。
ω1 =(2π/P)×(dθ/dt)=(2π/P)×{(2−1)/t1 }
=2π/P/t1
同様にバルスカウント値が(n−1)番目のパルスから次のパルス(すなわちn番目パルス)までの時間をt2 とすると、このときの誘導電動機3の第2角速度ω2 は下記の数式2となる。
ω2 =(2π/P)×〔{(n−1)−n}/t2 〕=2π/P/t2
よってパルスエンコーダ5のパルスカウント値が1からnまでの時間をt3 とすると、誘導電動機3の角加速度dω/dtは、下記の数式3となる。
dω/dt=(ω2 −ω1 )/t3
加速度演算器21はパルスエンコーダ5から入力したパルス信号に基づいて上記の演算を行うことで、角加速度dω/dtを得る。
籠11の質量をW1 ,積載物の質量をW2 ,カウンタウエート10の質量をW3 とし、シーブ4の半径をr,重力の加速度をgとするとき、エレベータの負荷(籠と積載物とカウンタウエート)の慣性モーメントをJ1 とし、エレベータ機械部(誘導電動機3を含む)の慣性モーメントをJ2 とすると、エレベータの電動機軸での総慣性モーメントJは下記の数式4で示される。
J=J1 +J2 =(W1 +W2 +W3 )×r2 +J2
エレベータの負荷を走行させるためのトルクτ0 は下記の数式5である。
τ0 =(W1 +W2 −W3 )×g×r
={(W1 +W2 )×r2 −W3 ×r2 }×g/r
={(W1 +W2 )×r2 +(W3 ×r2 )+J2
−(W3 ×r2 )−(W3 ×r2 )−J2 }×g/r
この数式5へ数式4を代入すると下記の数式6が得られる。
τ0 ={J−(W3 ×r2 )−(W3 ×r2 )−J2 }×g/r
籠11の質量と搭載物の質量との和がカウンタウエート10の質量に等しい場合の等質量総慣性モーメントJB は下記の数式7で表される。
JB =(W3 ×r2 )+(W3 ×r2 )+J2
この数式7と数式6から、負荷の走行トルクτ0 は下記の数式8となる。
τ0 =(J−JB )×g/r
数式4に示している電動機軸での総慣性モーメントJから、エレベータの加速に必要な加速分トルクτ1 は数式9となる。
τ1 =J×dω/dt
よってエレベータ駆動トルクτは下記の数式10に示すように、τ1 とτ0 との和となる。
τ=τ0 +τ1 =(J−JB )×g/r+J×dω/dt
この数式10を変形することで、下記の数式11に示すように電動機軸での総慣性モーメントJを求めることができる。
J=(τ×r+JB ×g)/(g+dω/dt×r)
図1の第1実施例回路において、加速度演算器21で得られる角加速度dω/dtを使い、総慣性モーメント演算器22は数式10の演算を行って総慣性モーメントJを得る。更に第2トルクバイアス指令演算器23ではこの総慣性モーメントJを使って、数式8により負荷の走行トルクτ0 を得る。この走行トルクτ0 をトルクバイアス指令値τ*** として加算器17へ与える。加算器17は速度調節器8からのトルク指令値τ**とこのトルクバイアス指令値τ*** を加算することで得られる新たなトルク指令値τ* をベクトル制御回路9へ与える。
4 シーブ
5 パルスエンコーダ
6 速度設定器
7 速度指令演算器
8 速度調節器
10 カウンタウエート
11 籠
12 ワイヤ
13,17 加算器
15 荷重検出器
16 第1トルクバイアス指令演算器
21 加速度演算器
22 総慣性モーメント演算器
23 第2トルクバイアス指令演算器
Claims (5)
- パルスエンコーダが検出する速度実際値と、別途に設定する速度指令値との偏差を調節動作により零にするトルク指令値に従って運転する電動機で、シーブに掛けたワイヤの両端に荷重とカウンタウエートを別個に吊るした昇降機械を駆動している昇降機械駆動用電動機の制御方法において、
停止中の前記昇降機械のブレーキを開放したときに、前記荷重とカウンタウエートとの質量差で当該昇降機械が回転する際の角加速度を検出し、
この角加速度から荷重とカウンタウエートを含んだ昇降機械の総慣性モーメントを演算し、
前記質量差に見合ったトルクを前記総慣性モーメントを使って演算し、
この質量差に見合ったトルクをトルクバイアス指令値として、前記トルク指令値に加算することを特徴とする昇降機械駆動用電動機の制御方法。 - 請求項1に記載の昇降機械駆動用電動機の制御方法において、
前記昇降機械が質量差で回転する際の角加速度は、
前記ブレーキを開放した時点で前記パルスエンコーダが出力する第1番目パルスからの1パルス分に要する時間から求めた第1角速度と、
前記ブレーキを開放した時点から第(n−1)番目に出力するパルスからの1パルス分に要する時間から求めた第2角速度と、
これら第2角速度と第1角速度との差分と、第1番目パルスから第n番目パルスまでの時間と、から求めることを特徴とする昇降機械駆動用電動機の制御方法。 - 請求項1乃至請求項2に記載の昇降機械駆動用電動機の制御方法において、
前記荷重とカウンタウエートを含む昇降機械の総慣性モーメントは、
前記荷重とカウンタウエートが同じ質量の場合の荷重とカウンタウエートを含む昇降機械の総慣性モーメントである等質量総慣性モーメントを求め、
この等質量総慣性モーメントと、荷重とカウンタウエートを含む当該昇降機械の駆動トルクと、回転加速度と、前記シーブの半径と、から求めることを特徴とする昇降機械駆動用電動機の制御方法。 - 請求項3に記載の昇降機械駆動用電動機の制御方法において、
前記等質量総慣性モーメントは、
前記カウンタウエートの質量と、昇降機械のみの慣性モーメントと、前記シーブの半径と、から求めることを特徴とする昇降機械駆動用電動機の制御方法。 - 請求項3または請求項4に記載の昇降機械駆動用電動機の制御方法において、
前記トルクバイアス指令値は、
前記総慣性モーメントと、前記等質量総慣性モーメントと、前記シーブの半径と、から求めることを特徴とする昇降機械駆動用電動機の制御方法。
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