JP5310846B2 - エレベータの制御装置 - Google Patents

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    • H02P23/20Controlling the acceleration or deceleration

Description

この発明は、エレベータの制御装置に関するものである。
図3は従来における一般的なエレベータの制御装置を示すものである。
エレベータの図示しない昇降路内には、人や荷物等の運搬物を昇降させるための乗りかご9及びこの乗りかご9と運搬物の重量に釣合うような重さの釣合い重り10が、それぞれ昇降自在に設けられている。
また、昇降路内には、乗りかご9(及び釣合い重り10)の昇降を駆動する巻上機11が設置されており、この巻上機11の回転駆動が、乗りかご9及び釣合い重り10を吊持する主ロープ12を介して、乗りかご9及び釣合い重り10の昇降移動へと変換される。
この主ロープ12により、乗りかご9及び釣合い重り10は、次のようにして昇降自在に吊持される。すなわち、主ロープ12の一端部は、昇降路頂部に乗りかご9側の綱止め13を介して係止されており、主ロープ12の当該一端側を、乗りかご9の下部に回動自在に設けられた一対のかご吊り車9aに巻き掛けることにより、乗りかご9が吊持されている。
そして、主ロープ12は、昇降路頂部に回動自在に設けられた乗りかご9側の返し車14に巻き掛けられて方向転換され、巻上機11の駆動シーブに巻き掛けられてさらに方向転換され、昇降路頂部に回動自在に設けられた釣合い重り10側の返し車14に巻き掛けられて再度方向転換された上で、主ロープ12の他端側において釣合い重り10の上部に回動自在に設けられた重り吊り車10aに巻き掛けられて釣合い重り10を吊持している。
なお、主ロープ12の他端部は、主ロープ12の一端部同様、昇降路頂部に釣合い重り10側の綱止め13により係止されている。
巻上機11は商用電源15から供給される三相交流電力により回転駆動される。
商用電源15からの三相交流電力は、まず、コンバータ16により直流電力に変換される。そして、コンバータ16からの直流電力は、インバータ17により、制御器18からの指令に基づいて三相交流電力に変換され、巻上機11へと供給される。
また、巻上機11には、この巻上機11の実際の回転速度すなわち実速度を検出する速度検出器2が取付けられており、この速度検出器2により検出された巻上機11の実速度は制御器18へと送られる。そして、制御器18はこの速度検出器2による実速度の検出結果に応じて、インバータ17へとトルク指令値を出力する。
こうして、巻上機11は制御器18の制御の下、商用電源15から供給される三相交流電力により回転駆動される。
このような、従来におけるエレベータの制御装置においては、制御対象のイナーシャ(慣性)を求め、その結果をトルク制御部に反映することにより追従性を向上させるものとして、制御対象であるエレベータに設けられた動力装置に速度指令を入力する速度指令入力手段と、前記制御対象に対して想定されるモデル速度及びモデルトルクを、前記モデル速度が前記速度指令に追従するように演算して求めるモデル演算部と、前記動力装置の回転速度である実速度を検出する速度検出器と、前記モデル速度と前記実速度との差に基づいて誤差補償トルクを演算する補償演算部と、前記モデルトルクと前記誤差補償トルクとからトルク指令を算出するトルク指令算出部と、前記動力装置の発生トルクが前記トルク指令に一致するよう制御して前記動力装置を駆動させるトルク制御部と、前記トルク指令に基づいて前記制御対象のイナーシャを算出するイナーシャ算出器と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載された従来のエレベータの制御装置においては、前記イナーシャ算出器は、エレベータの運転中に制御対象に入力される前記トルク指令から、エレベータの乗りかごが加速するために必要なトルクTαを求め、制御対象のイナーシャJMを次の(1)式により算出する。
JM=Tα×(1/α)×(D/2)×(1/KL) ・・・(1)
(ここで、JM:制御対象のイナーシャ、Tα:エレベータの乗りかごが加速するために必要なトルク、α:その際の加速度、D:シーブ係数、KL:ローピング係数、である。)
そして、さらに、乗りかご内の負荷変化に対して内部モデルと制御系全体のイナーシャの差を小さく保ち速度制御系の追従性を向上させたものとして、乗りかご内負荷の重量を検出する重量検出手段を備え、エレベータが停止中か否か判定し、エレベータ停止中の場合に前記重量検出手段により得られる乗りかご内負荷の重量に基づいてエレベータ(制御系)全体のイナーシャを演算してモデルイナーシャとして設定するとともに、当該モデルイナーシャを用いてエレベータ走行中においてモデル速度指令値を演算することにより当該エレベータの速度制御を行うものや(例えば、特許文献2参照)、制御系のイナーシャについて初期設定値とのズレが大きくなったときでも算出されたイナーシャを用いてモデル演算部で演算できるようにしたものとして、モデル速度と動力装置の実速度との差に基づいて得られた補償イナーシャをイナーシャ設定値に加算して制御系のイナーシャを算出するイナーシャ算出器と、速度指令と前記実速度との大小関係に基づいて前記イナーシャ設定値を変更する設定値変更部と、を備えたものも知られている(例えば、特許文献3参照)。
また、算出したモデルイナーシャの誤差を小さくすることができ、速度指令に対する追従精度を向上させる従来のエレベータの制御装置として、乗りかごの昇降時に測定されたエレベータ全体のイナーシャである複数のサンプルイナーシャを乗りかご内負荷の重量値に対応付けて記憶可能であり、予め記憶された複数の前記サンプルイナーシャと各サンプルイナーシャに対応する前記重量値とに基づいて、エレベータ全体のイナーシャの推定値であるモデルイナーシャの一次近似式を最小二乗法により算出し、算出された前記一次近似式と前記重量値とに基づいて前記乗りかごの昇降開始時の前記モデルイナーシャを算出するイナーシャ算出部を備えたものも知られている(例えば、特許文献4参照)。
日本特許第4230139号公報 日本特開2004−010224号公報 日本特開2006−199444号公報 日本特開2007−246262号公報
しかしながら、以上の特許文献に示された従来におけるエレベータの制御装置のいずれにおいても、エレベータ装置に特有の運転モードである回生状態が考慮されておらず、回生運転時と力行運転時とで変換効率が異なる動力装置を用いた場合に、力行運転(例えば乗りかご内に定格積載量を積載した状態における上方向への運転)時と回生運転(同状態における下方向への運転)時とにおいて、制御系(エレベータ全体)のイナーシャの算出(同定)結果が異なってしまう。
従って、精度の高いイナーシャ同定値を得ようとする場合、力行運転時及び回生運転時のそれぞれでイナーシャの同定を行って結果を線型補間する等の必要があるため、同定を行うための同定運転を複数回行わなければならずイナーシャの同定を行うのに多くの時間がかかるという課題や、力行運転時及び回生運転時の双方のイナーシャ同定値を保持する必要があり、これらの同定値データを保持するための記憶領域が余分に必要となるという課題がある。
また、運転モードが力行運転であるか回生運転であるかの判別する際には、動力装置における実際の電流値・電圧値をもとに判別を行うため、別途電流計や電圧計(あるいはパワーメーター等)を設けなければならず費用がかさんでしまうという課題もある。
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、第1の目的は、エレベータの運転モードが力行運転であるか回生運転であるかを考慮し、運転モードに応じた正確なイナーシャを素早く算出することが可能であって、追従性が良好であるエレベータの制御装置を得るものである。
また、第2の目的は、別途電流計や電圧計等の機器を追加することなく、エレベータの運転モードが力行運転であるか回生運転であるかの判別を安価に行うことができるエレベータの制御装置を得るものである。
この発明に係るエレベータの制御装置は、制御対象であるエレベータに設けられた動力装置に速度指令を入力する速度指令入力器と、前記エレベータの乗りかご又は前記動力装置の実速度を検出する速度検出器と、前記速度指令及び前記実速度に基づいて、前記エレベータを前記速度指令の通りに動作させるよう必要トルクを演算し、前記動力装置へとトルク信号を出力して、前記動力装置を駆動させるトルク制御器と、を備えたエレベータの制御装置において、前記トルク制御器が演算に用いるパラメータの初期値を、予め想定される前記エレベータのイナーシャ値に基づいて設定する初期パラメータ設定器と、前記動力装置の運転モードが、力行モードであるか回生モードであるかを判別する運転モード判別器と、前記速度指令に従って前記動力装置を動作させた際に、前記速度指令、前記実速度及び前記トルク信号並びに前記運転モード判別器により判別された前記運転モードが力行モードであるか回生モードであるかに基づいて、前記エレベータの実際のイナーシャ値を算出するイナーシャ算出器と、前記イナーシャ算出器により算出された前記実際のイナーシャ値を用いて、前記トルク制御器が演算に用いる前記パラメータの修正を行うパラメータ修正器と、を備えた構成とする。
この発明に係るエレベータの制御装置は、制御対象であるエレベータに設けられた動力装置に速度指令を入力する速度指令入力器と、前記エレベータの乗りかご又は前記動力装置の実速度を検出する速度検出器と、前記速度指令及び前記実速度に基づいて、前記エレベータを前記速度指令の通りに動作させるよう必要トルクを演算し、前記動力装置へとトルク信号を出力して、前記動力装置を駆動させるトルク制御器と、を備えたエレベータの制御装置において、前記トルク制御器が演算に用いるパラメータの初期値を、予め想定される前記エレベータのイナーシャ値に基づいて設定する初期パラメータ設定器と、前記動力装置の運転モードが、力行モードであるか回生モードであるかを判別する運転モード判別器と、前記速度指令に従って前記動力装置を動作させた際に、前記速度指令、前記実速度及び前記トルク信号並びに前記運転モード判別器により判別された前記運転モードが力行モードであるか回生モードであるかに基づいて、前記エレベータの実際のイナーシャ値を算出するイナーシャ算出器と、前記イナーシャ算出器により算出された前記実際のイナーシャ値を用いて、前記トルク制御器が演算に用いる前記パラメータの修正を行うパラメータ修正器と、を備えた構成としたことで、エレベータの運転モードが力行運転であるか回生運転であるかを考慮し、運転モードに応じた正確なイナーシャを素早く算出することが可能であって、追従性が良好であるという効果を奏する。
この発明の実施の形態1に係るエレベータの制御装置の全体構成及び信号の流れを示す説明図である。 この発明の実施の形態2に係るエレベータの制御装置の全体構成及び信号の流れを示す説明図である。 従来におけるエレベータ及びその制御装置の全体構成を示す説明図である。
この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るもので、エレベータの制御装置の全体構成及び信号の流れを示す説明図である。
図において1は制御対象である当該エレベータの昇降を駆動する動力装置である。この動力装置1には、動力装置1の実際の回転速度すなわち実速度を検出する速度検出器2が取付けられている。
3は動力装置1に対する速度指令を入力する速度指令入力器であり、速度検出器2により検出された動力装置1の実速度とこの速度指令入力器3からの速度指令とはトルク制御器4に入力される。このトルク制御器4は、実速度と速度指令とを受け、当該エレベータを速度指令の通りに動作させるよう必要トルクを演算し、動力装置1へとトルク信号を出力して、動力装置1を駆動させるものである。
トルク制御器4が演算に用いる制御パラメータの初期値は、初期パラメータ設定器5により、予め想定されるイナーシャ値に基づいて設定される。
運転モード判別器6は、動力装置1の運転状態である運転モードが力行モードか回生モードかについての判別を行うものである。ここで、力行モードとは、例えば乗りかご9内に定格積載量を積載した状態における上方向への運転時等における動力装置1外から動力装置1内へのエネルギー入力を必要とする運転状態であり、回生モードとは、例えば乗りかご9内に定格積載量を積載した状態における下方向への運転時等における動力装置1内から動力装置1外へとエネルギーが出力される運転状態である。
また、当該エレベータの実際のイナーシャ値は、初期パラメータ設定器5により設定されたパラメータで速度指令に従って動力装置1を動作させた際に、速度指令、実速度及びトルク制御器4からの情報を元に、イナーシャ算出器7により算出される。
このイナーシャ算出器7は、前述した特許文献1に記載された従来のエレベータの制御装置と同様、エレベータの運転中にトルク制御器4から動力装置1に入力されるトルク信号を用いて、エレベータの乗りかご9が加速するために必要なトルクTαを求め、制御対象のイナーシャJMを算出するが、この際、次の(2)式に従って、イナーシャJMの算出を行う。
JM=Tα×E×(1/α)×(D/2)×(1/KL) ・・・(2)
ここで、JM:制御対象のイナーシャ、Tα:エレベータの乗りかごが加速するために必要なトルク、α:その際の加速度、D:シーブ係数、KL:ローピング係数、であり、さらに、Eは運転モード判別器6に判別された各運転モード毎の変換効率である。
この変換効率Eは、力行モード時にはE=EPとされ、回生モード時にはE=ERとされる。これらのEP及びERの値は予め設定されており、イナーシャ算出器7はイナーシャJMの算出時において、運転モード判別器6から現在の運転モードを取得し、現在の運転モードが力行モードであればE=EPとし、現在の運転モードが回生モードであればE=ERとして(2)式により、変換効率Eに比例するようにしてイナーシャJMの算出を行う。
そして、パラメータ修正器8により、このイナーシャ算出器7により算出された実際のイナーシャ値を用いて、トルク制御器4が演算に用いるパラメータの修正が行われる。
この実施の形態にあっては、エレベータの制御装置は次のように動作する。
すなわち、まず、エレベータを動かすために速度指令入力器3から速度指令が出力される。次に、トルク制御器4が、速度指令に従って動力装置1の回転駆動を制御するためのトルクを演算し、この演算したトルクに基づいて動力装置1を駆動する。
続いて、動力装置1の作動中において、運転モード判別器6により現在の動力装置1の運転モードが力行モードであるのか回生モードであるのかの判別を行う。
その後、イナーシャ算出器7により、運転モード判別器6の判別結果に基づいて、現在の運転モードが力行モードであればE=EPとし、現在の運転モードが回生モードであればE=ERとして(2)式を用いてイナーシャの算出を行う。
そして、パラメータ修正器8により、イナーシャ算出器7により算出されたイナーシャ値に基づき、トルク制御器4が演算に用いるパラメータの更新を行い、以後この更新されたパラメータによりトルク制御器4はトルクの演算を行う。
なお、速度検出器は動力装置の実際の回転速度を検出する代わりに、乗りかごの実際の速度を検出し、これを実速度とするようにしてもよい。
以上のように構成されたエレベータの制御装置は、制御対象であるエレベータに設けられた動力装置に速度指令を入力する速度指令入力器と、エレベータの乗りかご又は動力装置の実速度を検出する速度検出器と、速度指令及び実速度に基づいて、エレベータを速度指令の通りに動作させるよう必要トルクを演算し、動力装置へとトルク信号を出力して、動力装置を駆動させるトルク制御器と、を備えたエレベータの制御装置において、初期パラメータ設定器によりトルク制御器が演算に用いるパラメータの初期値を予め想定されるエレベータのイナーシャ値に基づいて設定し、運転モード判別器により動力装置の運転モードが力行モードであるか回生モードであるかを判別し、イナーシャ算出器により、速度指令に従って動力装置を動作させた際に速度指令、実速度及びトルク信号並びに運転モード判別器で判別された運転モードが力行モードであるか回生モードであるかに基づいてエレベータの実際のイナーシャ値を算出し、パラメータ修正器によりイナーシャ算出器で算出された実際のイナーシャ値を用いてトルク制御器が演算に用いるパラメータの修正を行うものである。
従って、エレベータの運転モードが力行運転であるか回生運転であるかを考慮し、運転モードが力行運転又は回生運転の片方のみでも運転モードに応じた正確なイナーシャを素早く算出し、エレベータの制御に反映することが可能であって、追従性が良好である。
また、追従性が良好であるため、無駄なエネルギーの消費を抑えるとともに、エレベータ設備の長寿命化を図ることが可能である。
そして、イナーシャ算出器は、運転モードの力行モード及び回生モードのそれぞれについて予め定められた変換効率に比例するようにしてエレベータの実際のイナーシャ値を算出するものである。
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2に係るもので、エレベータの制御装置の全体構成及び信号の流れを示す説明図である。
ここで説明する実施の形態2は、前述した実施の形態1の構成において、運転モード判別器は、速度検出器からの実速度及びトルク制御器からのトルク信号に基づいて、当該エレベータの現在の運転モードの判別を行うようにしたものである。
すなわち、運転モード判別器6は、動力装置1の運転状態である運転モードの判断に際し、速度検出器2から動力装置1の実速度SPDを取得し、トルク制御器4から動力装置1へと出力するトルク信号TRQを取得する。
そして、これらの実速度SPD及びトルク信号TRQに基づいて、これらの正負について同符号(一方が0となる場合を含む)であれば運転モードは力行モードであると判断し、これらが異符号であれば運転モードは回生モードであるとする。
これを換言すれば、運転モード判別器6による運転モードの判別は、実速度SPD及びトルク信号TRQの積の値に基づいて行われ、SPD×TRQ≧0となる場合には力行モード、SPD×TRQ<0となる場合には回生モード、と判別される。
ここで、実速度SPD及びトルク信号TRQの正負の符号については、例えば、乗りかご9の上昇方向を正とし、下降方向を負とすることが考えられる。
なお、他の構成は実施の形態1と同様であって、その詳細な説明は省略するが、当該エレベータを駆動する動力装置1、動力装置1の実速度を検出する速度検出器2、動力装置1に対する速度指令を入力する速度指令入力器3、実速度と速度指令とを受け、当該エレベータを速度指令の通りに動作させるよう必要トルクを演算し、動力装置1を駆動させるトルク制御器4、トルク制御器4が演算に用いる制御パラメータの初期値を、予め想定されるイナーシャ値に基づいて設定する初期パラメータ設定器5、該エレベータの実際のイナーシャ値を、速度指令、実速度、トルク制御器4及び運転モード判別器6からの情報を元に(2)式を用いて算出するイナーシャ算出器7、並びに、イナーシャ算出器7により算出された実際のイナーシャ値を用いて、トルク制御器4が演算に用いるパラメータの修正を行うパラメータ修正器8、を備えている。
この実施の形態にあっては、エレベータの制御装置は次のように動作する。
すなわち、まず、エレベータを動かすために速度指令入力器3から速度指令が出力される。次に、トルク制御器4が、速度指令に従って動力装置1の回転駆動を制御するためのトルクを演算し、この演算したトルク信号TRQを出力して動力装置1を駆動する。
続いて、動力装置1の作動中において、運転モード判別器6により、速度検出器2からの実速度SPD及びトルク制御器4からのトルク信号TRQに基づいて、これらの正負を見ることにより現在の動力装置1の運転モードが力行モードか回生モードにあるのかの判別を行う。
その後、イナーシャ算出器7により、運転モード判別器6の判別結果に基づいて、現在の運転モードが力行モードであればE=EPとし、現在の運転モードが回生モードであればE=ERとして(2)式を用いてイナーシャの算出を行う。
そして、パラメータ修正器8により、イナーシャ算出器7により算出されたイナーシャ値に基づき、トルク制御器4が演算に用いるパラメータの更新を行い、以後この更新されたパラメータによりトルク制御器4はトルクの演算を行う。
なお、ここでは運転モード判別器6による運転モードの判別に用いるSPDとして速度検出器により検出された実速度を用いたが、SPDとして速度指令入力器から出力される速度指令を用いることもできる。
また、速度検出器は動力装置の実際の回転速度を検出する代わりに、乗りかごの実際の速度を検出し、これを実速度とするようにしてもよい点は、実施の形態1と同様である。
以上のように構成されたエレベータの制御装置においては、実施の形態1と同様の効果を奏することができるのに加えて、運転モード判別器により、速度指令又は実速度、及び、トルク信号に基づいて、運転モードが力行モードであるか回生モードであるかを判別することで、別途電流計や電圧計(パワーメータ)等の機器を追加することなく、エレベータの運転モードが力行運転であるか回生運転であるかの判別を安価に行うことができる。
また、電流計や電圧計等の機器の追加が不要であるから、制御装置本体及びその運搬時等の包装の小型軽量化を図ることができるとともに、制御装置の生産工程における効率を向上することが可能である。
そして、この運転モード判別器は、速度指令又は実速度、及び、トルク信号の正負について、これらが同符号であれば運転モードが力行モードであると判断し、これらが異符号であれば運転モードが回生モードであると判断するものである。
この発明は、制御対象のイナーシャ(慣性)を求め、その結果を動力装置のトルク制御に反映するエレベータの制御装置に利用できる。
1 動力装置
2 速度検出器
3 速度指令入力器
4 トルク制御器
5 初期パラメータ設定器
6 運転モード判別器
7 イナーシャ算出器
8 パラメータ修正器
9 乗りかご
9a かご吊り車
10 釣合い重り
10a 重り吊り車
11 巻上機
12 主ロープ
13 綱止め
14 返し車
15 商用電源
16 コンバータ
17 インバータ
18 制御器

Claims (4)

  1. 制御対象であるエレベータに設けられた動力装置に速度指令を入力する速度指令入力器と、
    前記エレベータの乗りかご又は前記動力装置の実速度を検出する速度検出器と、
    前記速度指令及び前記実速度に基づいて、前記エレベータを前記速度指令の通りに動作させるよう必要トルクを演算し、前記動力装置へとトルク信号を出力して、前記動力装置を駆動させるトルク制御器と、を備えたエレベータの制御装置において、
    前記トルク制御器が演算に用いるパラメータの初期値を、予め想定される前記エレベータのイナーシャ値に基づいて設定する初期パラメータ設定器と、
    前記動力装置の運転モードが、力行モードであるか回生モードであるかを判別する運転モード判別器と、
    前記速度指令に従って前記動力装置を動作させた際に、前記速度指令、前記実速度及び前記トルク信号並びに前記運転モード判別器により判別された前記運転モードが力行モードであるか回生モードであるかに基づいて、前記エレベータの実際のイナーシャ値を算出するイナーシャ算出器と、
    前記イナーシャ算出器により算出された前記実際のイナーシャ値を用いて、前記トルク制御器が演算に用いる前記パラメータの修正を行うパラメータ修正器と、を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
  2. 前記イナーシャ算出器は、前記運転モードの力行モード及び回生モードのそれぞれについて予め定められた変換効率に比例するようにして前記エレベータの前記実際のイナーシャ値を算出することを特徴とする請求項1に記載のエレベータの制御装置。
  3. 前記運転モード判別器は、前記速度指令又は前記実速度、及び、前記トルク信号に基づいて、前記運転モードが力行モードであるか回生モードであるかを判別することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載のエレベータの制御装置。
  4. 前記運転モード判別器は、前記速度指令又は前記実速度、及び、前記トルク信号の正負について、これらが同符号であれば前記運転モードが力行モードであると判断し、これらが異符号であれば前記運転モードが回生モードであると判断することを特徴とする請求項3に記載のエレベータの制御装置。
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