JP4503746B2 - 交流エレベータの電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流エレベータの電源装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パワーエレクトロニクス素子及びそれを制御する技術の進歩により、インバータを用いて誘導電動機に可変電圧・可変周波数の交流電力を供給して速度制御を行い、エレベータかごを運転させるものが採用されている。
【0003】
即ち、図2に示すように、商用電源1からコンバータ2及びインバータ3を通じて誘導電動機IMに電流が供給されるが、この電流は理想的な速度指令4とパルス発生器PGからの実際のエレベータかご5の速度との突き合わせによる速度調節器6を介して可変周波数電流指令演算部7からの指令により、正弦波PWM制御装置8を介してインバータ3が操作されて、エレベータかご5が適当に速度制御されるものである。ここで、9は釣合い重りである。
【0004】
ところで、誘導電動機IMにより運転されるエレベータの場合は、エレベータかご5に定員いっぱい乗客が乗っている時や、誰も乗っておらず乗場呼びに応じて空かごとして運転される時など、その都度負荷が大幅に変動するが、特に下げ荷運転の場合には電力を回生しなければならず、通常抵抗Rによって熱として消費しているのが一般的で、電力の無駄づかいが多かった。又、当然負荷の大きな場合でも不都合なことが生じないように、予め電源容量に余裕を見て設計するのが普通である。
したがって、電源回線なども太い電線を使用したりしなければならなかった。
【0005】
このため、最近になって出願人は次に述べるような回生電力を無駄にしない効率の良い電源装置について提案をしている。
【0006】
即ち、図3はこの電源装置の回路図、図4は図3に示す回路の制御ブロック線図である。
【0007】
図中、図2と同一符号のものは同一のものを示すが、10は電源回路で、Tr1とTr2はトランジスタ、D1,D2はダイオード、Eは例えばニッケル水素電池のようなバッテリーで、このバッテリーEは例えば8セルを1ユニットとしてエレベータの容量に応じて所定のユニット数を選択する。QはバッテリーEの充電量を検出する容量計、Lは昇圧用のコイル、RTは電流検出器、11は停電時などの非常時にバッテリーEから、マイコン等の制御電源としても利用する非常電源、12は万一この電源回路10が故障した場合に切り離すための非常接点である。
【0008】
この電源回路10は図4に示すように、インバータ3の入力電圧Vabの定電圧制御を行うもので、一定の電圧指令に対し、インバータ3の入力電圧Vabを負帰還させて突き合わせ制御を行う。
この偏差信号eが伝達関数G1及びリミッター回路20を介して電流指令を作り出し、電流検出器RTからの電流帰還と突き合わせ、伝達関数G2を通じて比較器21に入力させる。
【0009】
この比較器21では、例えば三角波発生器22からの三角波αと伝達関数G2からの出力信号を比較することにより、トランジスタTr1,Tr2の制御信号Cを作り出している。トランジスタTr2の前段には否定素子23を接続しているので、トランジスタTr1とTr2が同時にONすることはない。
【0010】
今仮に、商用電源1が200Vとすると、コンバータ2を経た電圧は通常280V程度になるが、ここで、図4の電圧指令を350V程度に設定すれば、電源回路10の制御系はインバータ3の入力電圧Vabを350Vに維持しようと電圧制御される。
【0011】
即ち、入力電圧Vabが350Vの場合は、偏差信号eはゼロであり、リミッター回路20を通じた電流指令iもゼロとなり、比較器21の出力は図5に示す波形となる。
【0012】
つまり、トランジスタTr1とTr2を同じ時間交互にON状態に導く制御信号Cを比較器21は出力するので、バッテリーEは充電と放電を同じ時間づつ交互に繰り返して、インバータ3の入力電圧Vabを350Vに維持しようとする。
【0013】
そして、万一入力電圧Vabが350Vよりも低くなれば、比較器21の出力は図6(a)に示す状態になり、トランジスタTr1をON状態にする時間が短く、トランジスタTr2をON状態にする時間が長くなり、結局バッテリーEからの放電を優先させることになる。
【0014】
一方、入力電圧Vabが350Vよりも高くなれば、今度は比較器21の出力は図6(b)に示す状態になり、トランジスタTr2をON状態にする時間が短く、トランジスタTr1をON状態にする時間が長くなり、結局バッテリーEへの充電を優先させて、指令電圧を維持しようと電圧制御される。
【0015】
因みに、バッテリーEを放電させる場合の通常のルートはバッテリーE、電流検出器RT、コイルL、トランジスタTr2、バッテリーEであり、一方バッテリーEを充電させる場合の通常のルートは端子a、接点12、トランジスタTr1、コイルL、電流検出器RT、バッテリーE、端子bである。そして、各トランジスタTr1,Tr2のOFF時にはダイオードD2或いはD1を通じてコイルLによるバッテリーEの充電・放電電流が瞬間的に流れる。
【0016】
ここで、容量計Qによって検出されるバッテリーEの充電状態が例えば30%以下の場合には、リミッター回路20の放電側のリミッター値をゼロにして、制御系としては充電のみを行わせ、またバッテリーEの充電状態が例えば80%以上の場合には、リミッター回路20の充電側のリミッター値をゼロにして、放電のみを行わせるようにすれば、過充電や完全放電を防ぐことでバッテリーの寿命を延ばすことが可能である。
【0017】
エレベータ停止時に商用電源からバッテリーに充電を行うことで、容量計Qによって検出される充電状態を例えば60%程度になるようにすれば、バッテリーの充電状態を最良な状態に維持させることができる。(万一60%を超える状態であれば、非常電源11のようにバッテリーから交流電源を作り、制御電源として使用すれば良い。)
因みに、最良な状態とは、次のエレベータの運転が回生運転・駆動運転の何れであってもバッテリーの充電・放電が自由に行える状態を意味する。
【0018】
そして、万一インバータ3の入力電圧Vabが高くなりすぎた場合は、トランジスタTr3をONさせて、抵抗Rで回生電力を消費させるようにする。
【0019】
このリミッター回路20のリミッター値の操作は、前述のバッテリーEの充電状態だけでなく、エレベータの運転状態に応じて変化させる事も可能である。
平日や休日、或いは時間帯によってバッテリーEの充電量における適量を変化させても良い。即ち、例えばオフィスビルの出勤時などの力行運転の連続が予想される場合には、バッテリーEの充電量を多目にして、補助電源としての利用を優先し、逆にお昼のような回生運転の連続が予想される場合は、バッテリーEの充電量を低目に抑えて回生動作を優先させる。そして、通常時は力行・回生がほぼ交互に行われるので、バッテリーEの充電量を60%程度に設定する。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この容量計Qには原理的に検出誤差があり、この誤差が時間の経過とともに累積されてこの新しい電源装置の役目を十分に果たせない問題があった。
【0021】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、たとえ容量計に検出誤差が生じても適宜補正できる装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と、充電/放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電/放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン/オフで前記充電/放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン/オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給する交流エレベータにおいて、
1.前記バッテリーの容量計と前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を設け、所定の時間間隔で前記バッテリーへの放電を阻止する手段を備えるもの。
2.前記バッテリーの容量計と前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を設け、所定の時間間隔で前記バッテリーへの充電を阻止する手段を備えるもの。
である。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明は、所定の条件下であれば、敢えてバッテリーの充電モード或いは放電モードの運転を選択するものである。
【0024】
【実施例】
図1は本発明の一実施例に係る充電モードを指令する制御ブロック線図であり、図中図4と同一符号のものは同一のものを示すが、20′は放電側のリミッター値(制限値)をゼロに設定した充電モードを指令するリミッターである。
【0025】
この装置では、所定時間、例えば1時間おきにリミッター20′のように放電側のリミッター値をゼロに設定すれば、その間はバッテリーEによる充電モードのエレベータの運転に全面的に切り替わることになる。エレベータの停止中を選んでこの充電モードに設定することも考えられる。
【0026】
この結果、バッテリーEの端子電圧が十分に高くなるまで(例えばバッテリー内部でガス発生が始まる電圧となるまで)、バッテリーEの充電が徹底的に行われる。
【0027】
この時、容量計Qのプリセットを確実に行えば、検出誤差の累積を解消させることができる。
【0028】
尚、以上の説明では、バッテリーへの充電モードの運転の一例について述べたが、これは逆に放電モードの運転をさせるようにすることも可能である。
即ち、バッテリーEの端子電圧が十分低くなるまで(例えばバッテリーEの定格電圧の約1/3以下になるまで)、充電側のリミッター値をゼロに設定してエレベータの運転を続け、バッテリーEの放電を完全に行って容量計Qをリセットさせる方法も考えられる。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、新しい電源装置により、容量計に基づいてエレベータの通常の運転を行いながら適宜回生電力を吸収するとともに、駆動電力を補う装置において、適宜自動的に容量計の誤差を修正できるので、この新しい電源装置の効果をいかんなく発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電源装置の制御ブロック線図である。
【図2】従来の交流エレベータの制御装置の一例を示す概略図である。
【図3】新しい電源装置の回路図である。
【図4】図3に示す回路の制御ブロック線図である。
【図5】図4の各部の信号を示す図である。
【図6】図4の各部の信号を示す図である。
【符号の説明】
1 商用電源
3 インバータ
10 電源装置
E バッテリー
Q 容量計
Tr1,Tr2 トランジスタ
20、20′ リミッター回路
21 比較器
1 三角波発生器
Claims (12)
- 商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と、充電/放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電/放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン/オフで前記充電/放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン/オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給する交流エレベータにおいて、前記バッテリーの容量計と前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を設け、所定の時間間隔で前記バッテリーへの放電を阻止する手段を備えたことを特徴とする交流エレベータの電源装置。
- 商用電源と、商用電源からの電力により動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と、充電/放電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるための充電/放電回路と、該充電回路を閉路するための充電制御素子と、前記放電回路を閉路するための放電制御素子と、前記充電制御素子と前記放電制御素子のオン/オフで前記充電/放電回路の動作を制御することにより、商用電源の全波整流電圧より高い一定の電圧に相当する値の電圧指令を目標値として前記インバータへの入力電力を制御する制御回路とを備え、該制御回路は前記充電制御素子と前記放電制御素子を交互にオン/オフすることで、前記電動機からの回生電力によって前記バッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバータに供給する交流エレベータにおいて、前記バッテリーの容量計と前記バッテリーへの充電或いは放電を指示する働きを持つリミッターを有する電流指令回路を設け、所定の時間間隔で前記バッテリーへの充電を阻止する手段を備えたことを特徴とする交流エレベータの電源装置。
- 前記バッテリーは、所定のユニット数をエレベータの容量に応じて選択することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- 所定の時間間隔とは所定の時間おきに、であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- 所定の時間間隔とは所定の時間の間、であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- 所定の時間間隔とは、特定の曜日或いは特定の時間帯であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- 所定の時間間隔とは、エレベータの停止中であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- 充電側又は放電側のリミッター値をゼロにする充電又は放電阻止手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- 該バッテリーの充電完了時に、前記容量計をプリセットすることを特徴とする請求項1に記載の交流エレベータの電源装置。
- 該バッテリーの放電完了時に、前記容量計をリセットすることを特徴とする請求項2に記載の交流エレベータの電源装置。
- バッテリーの充電完了時とは、該バッテリーの電圧がガスの発生する電圧になったときであることを特徴とする請求項9に記載の交流エレベータの電源装置。
- バッテリーの放電完了時とは、該バッテリーの定格電圧の1/3程度以下になったときであることを特徴とする請求項10に記載の交流エレベータの電源装置。
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