JP5746373B2

JP5746373B2 - エレベーターの制御装置およびその制御方法

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Publication number: JP5746373B2
Application number: JP2013550154A
Authority: JP
Inventors: 酒井　雅也; 雅也酒井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2032-09-10
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Description

この発明は、エレベーターの走行開始時に起動ショックを低減するエレベーターの制御装置等に関する。

一般にロープ式エレベーターでは、かごと釣合おもりが駆動シーブを介してつるべ状に吊り下げられている(トラクション式：traction type)。かごは静止時には、ブレーキにより静止保持されているが、走行開始時にはブレーキを開放して電動機により駆動シーブを回転させることで昇降を行う。このとき、ブレーキ開放に伴い、かごと釣合おもりの重量差分のアンバランストルクが電動機に伝わるが、電動機トルクがゼロの状態でブレーキを開放すると、制御応答の遅れにより起動ショック及びかごのロールバック等が発生する。このため、起動ショック及びかごのロールバック等を低減するために、かごの積載重量を検出し、アンバランストルクと相殺するトルクを電動機により発生させてからブレーキを開放する起動制御方式が一般的に行われている。
しかしながら、この方式はかごの積載重量を検出する荷重検出装置が必要になりコストアップとなる。さらに、据付時に荷重検出装置の設置及び調整が必要である。以上のことから、荷重検出装置を用いることなく起動ショック及びロールバック等を低減する制御方式が提案されている。

例えば下記特許文献１では、起動時に速度制御アンプの応答を一時的に高めることによって起動ショックを低減する制御方式が提案されている。
また下記特許文献２では、インバータ制御装置のトルク応答速度を、起動時にブレーキを開放したときの制動トルク変化速度より高く設定し、かつ、起動時における乗かごの移動方向及び移動量を検出し、上記インバータ制御装置に対して上記移動量を打ち消す方向の帰還をかけるようにしている。

一般的に速度制御系、トルク制御系(電流制御系)の応答を高めると、不安定になりやすくなる。特に起動時の微速な領域ではそれが顕著である。速度検出器としては、エンコーダ等のパルス計測により速度検出を行うことが一般的であるが、微速時にはパルス変化が小さいため、マイコン等を用いたデジタル制御を行うと、高速走行時に比べて相対的に速度検出誤差及び速度検出の時間遅れが大きくなる。これが制御が不安定になる原因である。このため、かごの積載状態が空に近い場合及び満員に近い場合のようなアンバランストルクが大きい場合に起動ショックを低減できるように制御応答を十分に大きくしても、かごの積載状態が釣合おもりの重量に近いようなアンバランストルクが小さい場合ではパルス変化が少ないことから不安定化しやすいという問題があった。以上のことから、制御応答を十分に大きくすることができず、アンバランストルクが大きいときには起動ショック及びかごのロールバックを十分に低減することができないという問題があった。

特開昭６０−０４０３８６号公報特開昭６２−００４１８０号公報

この発明は上記問題を解決するためのものであり、アンバランストルクの大きさに関わらず、起動ショック及びかごのロールバック等を安定的に低減するエレベーターの制御装置等を提供する。

この発明は、電動機の回転量を検出して電動機の少なくとも回転速度を演算する電動機状態検出演算部と、前記電動機の回転速度指令値を発生する速度指令発生部と、前記速度指令発生部と電動機状態検出演算部の出力差に従って前記電動機の回転速度を制御する応答速度の異なる複数の速度制御部と、前記複数の速度制御部を切り替える切替え部と、前記電動機の制御状態に従って前記切替え部を操作して前記複数の速度制御部を切り替える制御状態判定部と、を備え、前記制御状態判定部が、エレベーターの起動時のブレーキ開放直後のトルク電流指令値、トルク電流検出値、電動機制御のための電圧指令値、前記電動機状態検出演算部で検出された電動機の回転量のうちの少なくとも一つの変化量に基づいて、かごと釣合おもりのアンバランストルクを推定し、前記複数の速度制御部の中から前記アンバランストルクに対応づけられた応答速度を有する速度制御部を選択することを特徴とするエレベーターの制御装置等にある。

この発明のエレベーターの制御装置等は、制御装置内の制御信号に基づいて制御系の制御状態を判定する制御状態判定部を設け、判定された制御状態に基づいて制御部を切り替えるようにしたことにより、アンバランストルクの大きさに関わらず、起動ショック及びかごのロールバック等を安定的に低減することができる。

この発明の実施の形態１によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１における制御状態の判定方法を説明する図である。この発明の実施の形態２によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３の別の例によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４におけるエレベーターの制御装置の動作フローチャートを示す図である。この発明の実施の形態５によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。この発明の実施の形態５におけるエレベーターの制御装置の動作フローチャートを示す図である。

以下、この発明によるエレベーターの制御装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一もしくは相当する符号で示し、重複する説明は省略する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。図において、駆動シーブ６に架けられた懸架手段１０の両端にはかご１１及び釣合おもり１２が吊り下げられている。懸架手段１０は、例えば、複数本のロープ又は複数本のベルトにより構成されている。駆動シーブ６は電動機５により駆動され、かご１１と釣合おもり１２が互いに逆の方向に昇降される(トラクション式)。電動機５は、その回転を制動するためのブレーキ９を有する。ブレーキ９は、ブレーキ制御部２０により制動及び制動解除の動作が行われる。ブレーキ９は、ディスクブレーキ又はドラムブレーキ等により構成されており、かご１１が停止中はブレーキ９は制動状態となる。
電動機５には速度・位置検出器８が接続されており、電動機５の回転量に応じた信号が出力される。速度・位置検出器８は、一般的にエンコーダ又はレゾルバが用いられ、回転量に応じたパルス又は電圧が出力される。速度演算部２１は、速度・位置検出器８で出力される信号を用いて電動機の回転速度(演算値)ωを演算する。なお、速度・位置検出器８と速度演算部２１で速度検出演算部を構成する。

エレベーターの起動直後のかご１１の静止時を含む微速状態においては、速度・位置検出器８の出力変化が相対的に小さくなる。このために、速度演算部２１が回転速度ωを演算する演算周期間の信号変化も相対的に小さくなり、高速走行時に比べて実速度に対する演算速度の誤差及び演算の時間遅れが相対的に大きくなる。このため、速度制御等の制御系の応答速度を高めるために制御ゲインを大きくすると、微速走行時に不安定化しやすくなる。

電動機５は、インバータ４により駆動される。インバータ４は、一般的にＰＷＭ(pulse width modulation)インバータが用いられ、電動機５を駆動するための駆動電圧を電動機５に出力する。駆動電圧の指令値は、駆動信号発生部１３によって生成される。電源１の交流電圧はコンバータ２により直流化され、直流化された電圧は平滑コンデンサ３によって平滑化され、平滑化された直流電圧がインバータ４に入力される。また、電動機５の電流は電流検出器７によって検出される。

電動機５は一般的に速度制御により駆動制御される。本発明では速度制御部を複数個備え、エレベーターの起動時に制御状態に応じて制御状態判定部１７が切替え部１８を操作して複数個の速度制御部(１５，１６)を切り替え、電動機５を制御することを特徴とする。図１では速度制御部として速度制御部Ａ１５と、この速度制御部Ａ１５よりも高応答な速度制御部Ｂ１６の２個を有する。切替え部１８は２個の速度制御部Ａ１５、速度制御部Ｂ１６を切り替える制御装置を示している。なお、本実施の形態におけるエレベーターの制御装置は、図１において符号２２で示されている。以下ではそれらの動作について説明する。

速度指令発生部１４は、エレベーターのかご１１の走行速度パターンを電動機５の回転速度に換算した速度指令値ω^*を出力する。エレベーターの起動時には、ブレーキ９の制動解除前に、速度指令発生部１４からかごを静止保持するための速度指令値が出力される。この速度指令値は、通常はゼロである。
速度制御部Ａ１５および速度制御部Ｂ１６は、減算器３０で算出される、電動機５の回転速度演算値ωと速度指令値ω^*の差分がゼロとなるようなトルク電流指令値ｉｑ^*を電流制御部１９に出力する。これらの速度制御部Ａ１５，Ｂ１６では例えばＰ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等が用いられ、速度制御部Ｂ１６は制御系の応答速度を高めるために、速度制御部Ａ１５より制御ゲインが大きく設定されている。
電流制御部１９では、一般的にベクトル制御が用いられる。ベクトル制御では、電流検出器７で検出した電動機電流をｄ軸とｑ軸に変換し、電動機５のトルクに寄与するｑ軸電流がトルク電流指令値ｉｑ^*に一致するように制御する。このときの指令電圧として電流制御部１９は電動機５の電圧指令値ｖｄ^*、ｖｑ^*を駆動信号発生部１３に出力する。

本発明では、起動時のブレーキ制動解除前には速度制御部Ｂ１６に切り替えられる。その後、ブレーキ制御部２０によりブレーキ制動が解除される。例えば、エレベーターの起動指令(図示省略)が制御状態判定部１７に入力されると、制御状態判定部１７は切替え部１８を操作して速度制御部を速度制御部Ｂ１６に切り替える。制御状態判定部１７は速度制御部の切り替えが完了すると、ブレーキ制御部２０にエレベーターの起動指令を送り、ブレーキ制御部２０によりブレーキ制動が解除される。なお、ブレーキ制御部２０に直接、起動指令を入力し、ブレーキ制御部２０が速度制御部の切り替え処理時間に相当する時間、ブレーキ制動解除を遅延させて行うようにしてもよい。
ブレーキ制動が解除されると、かご１１と釣合おもり１２のアンバランス量に応じて電動機５にアンバランストルクがかかり、速度制御部Ｂ１６によって前記アンバランストルクと釣り合うように電動機５が制御される。このとき、制御状態判定部１７では、速度制御部Ｂ１６による制御状態を監視し、速度制御が収束したか否かを判定し、速度制御が収束したと判定した場合には切替え部１８を操作し、速度制御部Ａ１５に切り替える。
なお、この切り替えの際に、単に速度制御部を切り替えるだけでは、トルク電流指令値ｉｑ^*が不連続になるため、トルク電流指令値が滑らかに繋がるような処理がなされる。これはトルク電流指令値が切り替え前と切り替え後で連続になるように、切り替え後の速度制御部Ａ１５の出力に、適切な値のオフセット値を加えることによって実現する。また、トルク電流指令値に対して１次フィルタ等のフィルタ処理を行ってもよい。
これらの処理は例えば、速度制御部Ａ１５，Ｂ１６が、所望のオフセット値を加えた指令値を出力する機能、または出力に所定のフィルタ処理を施した指令値を出力する機能を備え、制御状態判定部１７からの制御信号に従ってそれぞれの機能を実行するようにする。

制御状態判定部１７は、速度制御部Ｂ１６が出力するトルク電流指令値ｉｑ^*に基づいて速度制御の収束判定を行う。以下では図２を用いて速度制御の収束判定方法について説明する。図２の(ａ)は電動機速度、(ｂ)はトルク電流指令値ｉｑ^*の絶対値|ｉｑ^*|、(ｃ)は|ｉｑ^*|の微分値、(ｄ)は制御状態判定部１７から出力される切り替えトリガを示している。トルク電流指令値ｉｑ^*の絶対値|ｉｑ^*|を用いる理由は、アンバランストルクの方向によりｉｑ^*の符号が異なるが、絶対値をとることによって符合を考慮する必要がなくなり、実装が容易になるためである。

まず時刻ｔ１でブレーキ制動が解除されると、かご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクに応じた負荷が電動機５にかかり、電動機５が回転を始める。このとき、電動機５の回転をゼロにするため、速度制御部Ｂ１６によって前記アンバランストルクと釣り合うまで電動機トルクを増加させるため、|ｉｑ^*|が上昇していく。そして前記アンバランストルクと電動機トルクが釣り合った時点ｔ２でトルク電流指令値(|ｉｑ^*|)は一定値となる。

図２では、時刻ｔ２で前記アンバランストルク量と電動機トルクが釣り合った状態となる。制御状態判定部１７は、トルク電流指令値(|ｉｑ^*|)が一定値となったことをもって、速度制御が収束したと判定し、速度制御部Ａ１５に切り替える。その判定には|ｉｑ^*|の変化量、つまり|ｉｑ^*|の微分値を用いて、その微分値が予め定められた閾値Ｄｉ１以下となったときに、制御状態判定手段１７が切り替えトリガを切替え部１８に出力し、速度制御部Ａ１５に切り替えている。トルク電流指令値(|ｉｑ^*|)が一定値になったとき、理想的には|ｉｑ^*|の微分値はゼロであるが、実際にはトルク電流指令値に微小な変動が含まれることが想定されるため、閾値Ｄｉ１はその変動を考慮したゼロに近い値として設定する。

なお、ブレーキ制動解除直後には|ｉｑ^*|の微分値はＤｉ１以下となるため、ブレーキ制動解除(時刻ｔ１)直後には速度制御の収束判定をしないようにする。これは例えば、ブレーキ制動解除直後の一定時間は収束判定を行わないようにする、或いは|ｉｑ^*|がＤｉ１を超えてから収束判定を行うようにするなどすればよい。

このように、トルク電流指令値ｉｑ^*が一定になる状態を判定することで、かごと釣合おもりのアンバランストルクにかかわらず、速度制御の収束判定を精度良く行うことができる。従って、かごと釣合おもりのアンバランストルクが小さいときにも、速度制御の収束後に速やかに速度制御部Ａ１５に切り替えることができる。従って、速度制御が収束し、かごが静止保持されている状態を含む微速状態で速度制御部Ｂ１６が動作を継続し制御系が不安定化することを回避できるため、速度制御部Ｂ１６の制御応答を大きくすることができ、かごと釣合おもりのアンバランストルクにかかわらず、起動ショック及びロールバックを低減することができる。

なお、本実施の形態では制御状態判定部１７における速度制御の収束判定にトルク電流指令値ｉｑ^*を用いたが、電流検出器７で検出した実トルク電流値(トルク電流検出値)を用いてもよい。さらに、電流制御部１９の出力する電圧指令値ｖｄ^*またはｖｑ^*をトルク電流指令値ｉｑ^*の代わりに用いて、上述の方法と同様な閾値との比較に基づく収束判定を行ってもよい。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。図３において、上記実施の形態と同一符号で示した部分は基本的に上記実施の形態と同等の動作をする。

本実施の形態では、制御状態判定部３１７によって行われる速度制御の収束判定動作が実施の形態１と異なる。本実施の形態では、制御状態判定部３１７は速度・位置検出器８の信号に基づいて速度制御の収束判定を行う。その方法として、速度・位置検出器８は上述のように電動機５の回転量に応じた信号(パルス又は電圧)を出力する。制御状態判定部３１７は、速度・位置検出器８の出力の単位時間あたりの出力変化量(例えばパルス数)をカウントする。その変化量の絶対値が予め定められた閾値以下となった場合に、制御状態判定部３１７は速度制御が収束したと判定し、切替え部１８を操作して速度制御部を速度制御部Ｂ１６から速度制御部Ａ１５に切り替える動作を行う。このとき、制御状態判定部３１７では、速度制御部Ｂ１６の演算周期よりも長い時間周期で速度・位置検出器８からの出力変化をカウントするようにしてもよい。

かご１１が速度制御により静止保持された状態ではゼロ速度近辺で電動機５が微小に振動するが、出力変化量をカウントする演算周期を速度制御部Ｂ１６の演算周期よりも長くすることで、微小な振動が相殺され速度・位置検出器８の出力変化量がほぼゼロに近くなるため、より安定的に速度制御の収束判定を行うことができる。

以上により、本実施の形態では、速度・位置検出器８の出力変化量に基づいて、速度制御の収束を判定することで、かごと釣合おもりのアンバランストルクにかかわらず、速度制御の収束後に速やかに速度制御部Ａ１５に切り替えることができる。従って、速度制御が収束し、かごが静止保持されている状態を含む微速状態で速度制御部Ｂ１６が動作を継続し制御系が不安定化することを回避できる。このため、速度制御部Ｂ１６の制御応答を大きくすることができ、かごと釣合おもりのアンバランストルクにかかわらず、起動ショック及びロールバックを低減することができる。

実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。図４において、上記実施の形態と同一符号で示した部分は基本的に上記実施の形態と同等の動作をする。本実施の形態では、ブレーキ制動解除直後にロールバック及び起動ショックを低減するため、電動機５の回転位置を制御する位置制御を行う。本実施の形態の構成は速度制御ループの外側に位置制御ループを加えた構成であり、位置制御部４３０と位置指令発生部４３１を有している。また、速度・位置演算部４２１は、速度・位置検出器８の出力から電動機５の回転速度ωと回転位置(演算値)θを演算する。なお、速度・位置検出器８と速度・位置演算部４２１で速度・位置検出演算部を構成する。また、この速度・位置検出演算部と、上記実施の形態の速度・位置検出器８と速度演算部２１からなる速度検出演算部とを電動機状態検出演算部とする。位置指令発生部４３１は、エレベーターのかご１１の位置指令値を電動機５の回転位置に換算した位置指令値θ^*を出力する。エレベーターの起動時には、ブレーキ９の制動解除前に、かご１１を静止保持するための位置指令値が出力される。この位置指令値は、通常はゼロである。

位置制御部４３０は、減算器３１で算出される、電動機５の回転位置演算値θと位置指令値θ^*の差分が、ゼロとなるような速度指令値ω^*を速度制御部Ａ１５(速度制御手段に相当する)に出力するもので、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等が用いられる。速度制御部Ａ１５および電流制御部１９は実施の形態１と同様の動作を行い、エレベーターの制御が行われる。

これにより、ブレーキ９の制動解除後にロールバック及び起動ショックを低減する制御が行われる。このとき、制御状態判定部１７では、位置制御部４３０と速度制御部Ａ１５による制御状態を監視し、位置制御が収束したか否かを判定し、位置制御が収束したと判定した場合には位置・速度切替え部１８ａを操作し、位置制御から速度制御に切り替えるために、位置・速度切替え部１８ａの出力を速度指令発生部１４の出力に切り替える。

なお、この切り替えの際に、単に切り替えるだけでは、速度指令値ω^*が不連続になるため、速度指令値ω^*が滑らかに繋がるような処理がなされる。これは、切り替え後の速度指令発生部１４の出力に、速度指令値が切り替え前と切り替え後で連続的になるように適切な値のオフセット値を加えることによって実現する。また、速度指令値に対して１次フィルタ等のフィルタ処理を行うようにしてもよい。
これらの処理は例えば、速度指令発生部１４が、所望のオフセット値を加えた指令値を出力する機能、または出力に所定のフィルタ処理を施した指令値を出力する機能を備え、制御状態判定部１７からの制御信号に従ってそれぞれの機能を実行するようにする。なお、制御状態判定部１７の動作は実施の形態１で述べた方法と同様である。

以上により、本実施の形態では、位置制御の収束を判定して速やかに速度制御に切り替えることができるため、位置制御部４３０の応答(制御ゲイン)を大きくすることが可能であり、かご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクに関わらず安定的に起動ショック及びロールバックを低減することができる。

なお、本実施の形態では位置制御として電動機５の回転位置を検出する方式を説明したが、かご１１の位置を昇降路に設けられたセンサＳ(図４参照)等で直接検出する方式としてもよい。また、位置制御の方法として図４で示した構成以外に、図１の構成とし、この中の速度制御部Ｂ１６の構成を、速度のＰＩ制御に加えて、速度指令値ω^*と回転速度(演算値)ωの差分の２重積分を加えた制御部とした構成としてもよい。この場合、図３よりも構成が簡単になり、演算量も減らすことができるため、より安価な制御装置を実現できる。

また、本実施の形態を実施の形態１と組み合わせてもよい。つまり、図５に示すように、位置制御に加えて、速度制御部分を相対的に高応答の速度制御部Ｂ１６と相対的に低応答の速度制御部Ａ１５(速度制御部Ｂ１６、速度制御部Ａ１５が速度制御手段を構成する)を切り替える構成とし、位置制御から速度制御に切り替えるタイミングで速度制御部Ｂ１６から速度制御部Ａ１５に切り替える構成としてもよい。このような構成とすることで、起動時の応答をより高めることができるため、さらに起動ショック及びロールバックを低減することができる。

さらに、本実施の形態の制御状態判定部１７を実施の形態２で述べた制御状態判定部３１７に置き替えても同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施の形態を組み合わせて、制御状態判定部は、トルク電流指令値ｉｑ^*、電流検出器７で検出されたトルク電流検出値、電動機制御のためのインバータ４への電圧指令値(ｖｄ^*またはｖｑ^*)、電動機状態検出演算部で検出された電動機の回転量、(これらを電動機の制御状態とする)、のうちの少なくとも一つの変化量に基づいて、変化量がそれぞれの予め定めた閾値以下となった場合に位置制御、速度制御が収束したと判定する。以下同様。

実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。図６において、上記実施の形態と同一符号で示した部分は基本的に上記実施の形態と同等の動作をする。本発明では制御状態判定部５１７の動作が実施の形態２と異なる。本実施の形態では、ブレーキ制動解除直後の速度・位置検出器８の出力変化量に応じて、複数の応答速度を持つ速度制御部の中から適切なものを選択することを特徴とする。図６では２種類の速度制御部を持つ場合を示しており、以下ではその動作を図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ６１で、エレベーターの起動指令を受ける。起動指令は少なくともブレーキ制御部２０と制御状態判定部５１７に入力される。
つぎにステップＳ６２では、ブレーキ制御部２０により、ブレーキの制動が解除される。この時、制御状態判定部５１７により切替え部１８が切り替えられて、速度制御部Ａ１５及び速度制御部Ｂ１６は動作させないか、又は速度制御部Ａ１５及び速度制御部Ｂ１６のいずれか一方が選択されている。また、速度指令発生部１４が出力する速度指令値ω^*はゼロである。
つぎにステップＳ６３では、速度・位置検出器８の出力する電動機５の回転量の、単位時間当たりの変化量が制御状態判定部５１７により演算される。

ステップＳ６４〜Ｓ６６では、制御状態判定部５１７により、前記変化量の絶対値に基づいて適切な速度制御部を選択する。前記変化量はかご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクとエレベーターシステムの全体慣性に依存し、全体慣性が小さい場合、およびアンバランストルクが大きい方が、前記変化量が大きくなる。かご１１の積載量が変化すると、エレベーターシステムの全体慣性とアンバランストルクが変化するが、一般的には積載量の変化による全体慣性の変化量よりも、積載量の変化によるアンバランストルクの変化量の方が起動時の動き、つまりは速度・位置検出器８の単位時間当たりの変化量に対して支配的であるため、速度・位置検出器８の単位時間当たりの変化量に基づいてアンバランストルクを推定することができる。この考えに基づき、速度・位置検出器８の変化量の絶対値がエレベーターの動特性に基づいて予め設定した閾値以下であればアンバランストルクが小さいと判定してステップＳ６５へ移行し、速度制御部Ａ１５が選択される。また前記変化量の絶対値が前記閾値を超えるとアンバランストルクが大きいと判定してステップＳ６６へ移行し、速度制御部Ａ１５よりも応答速度の高い速度制御部Ｂ１６が選択される。

なお、ステップＳ６４で用いる閾値は、さらにステップＳ６２でのブレーキ制動解除時の制御系の状態に応じても適切に設定されている。つまり、速度制御を動作させない場合、又は選択されている速度制御部の種類、に応じて異なった値が設定される。なお、一般的には速度制御系の応答周波数が高い方が、応答周波数が低い場合及び速度制御系を動作させない場合よりも、速度・位置検出器８の単位時間当たりの変化量が小さくなる。従って、ステップＳ６２(ブレーキ制動解除時)で選択されている速度制御系の応答周波数が高い場合には、ステップＳ６４で用いる閾値はステップＳ６２で選択されている速度制御系の応答周波数が低い場合と比較して、小さな値となる。

速度制御部Ｂ１６が選択された場合には、本エレベーターの制御装置によりアンバランストルクの補償が完了し、速度制御が収束したかをステップＳ６７で判定する。これは、実施の形態２で述べた方法を用いて判定することができる。速度制御が収束したと判定された場合にはステップＳ６８で応答速度の相対的に小さい速度制御部Ａ１５に切り替えられる。

以上により、本実施の形態では、ブレーキ制動解除直後の速度・位置検出器８の変化量の絶対値に基づいてかご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクを推定し、アンバランストルクが小さいときには通常の応答速度の速度制御部Ａ１５を選択し、アンバランストルクが大きいときには応答速度の相対的に大きい速度制御部Ｂ１６を選択することが可能である。つまり、速度制御部Ｂ１６が必要なアンバランストルクが大きいときにのみ、速度制御部Ｂ１６を選択することが可能である。さらに、速度制御部Ｂ１６を選択した場合には速度制御が収束したことを判定して通常の応答速度の速度制御部Ａ１５に切り替えることが可能である。

以上により、かごが静止保持されている状態を含む微速状態で速度制御部Ｂ１６が動作を継続し制御系が不安定化することを回避できるため、速度制御部Ｂ１６の制御応答を大きくすることができ、かご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクに関わらず安定的に起動ショック及びロールバックを低減することができる。

なお、ステップＳ６７の速度制御の収束の判定方法として、実施の形態２で述べた方法を用いる代わりに、実施の形態１で述べた方法を用いても本実施の形態と同等の効果を得ることができる。このとき図６の構成は、制御状態判定部５１７にトルク電流指令値ｉｑ^*が入力として追加された構成となる。

また、ステップＳ６３、Ｓ６４において、速度・位置検出器８の単位時間当たりの変化量に基づいて速度制御部を切り替えるようにしたが、ブレーキ制動解放後に速度・位置検出器８の変化量が予め設定した基準値(例えば速度・位置検出器８がパルス式エンコーダの場合は１〜数パルス)に到達するまでの経過時間に基づいて速度制御部を切り替えるようにしてもよい。このとき、アンバランストルクが大きくなるにつれて前記経過時間が短くなることから、前記経過時間が予め設定した閾値よりも小さい場合には速度制御部Ｂ１６に切り替えるようにし、それ以外の場合は通常の応答速度の速度制御部Ａ１５に切り替える。

なお、本実施の形態では応答速度(制御ゲイン)が異なる速度制御部を２種類有する構成について述べたが、３種類以上の速度制御部を有する構成としてもよい。このときステップＳ６４において、速度・位置検出器８の変化量の絶対値に応じて、適した応答速度を有する速度制御部を選択する。また、このとき応答速度の大きな速度制御部が選択された場合には、ステップＳ６７とステップＳ６８の動作に移行させる。速度制御部を３種類以上有することで、アンバランストルクに応じてよりきめ細かく速度制御部を選択することができるため、起動ショック及びロールバックをより低減できる。

実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５によるエレベーターの制御装置を示す構成図である。図８において、上記実施の形態と同一符号で示した部分は基本的に上記実施の形態と同等の動作をする。本発明では制御状態判定部７１７の動作が実施の形態１と異なる。本実施の形態では、ブレーキ制動解除直後のトルク電流指令値ｉｑ^*の変化量に応じて、複数の応答速度を持つ速度制御部の中から適切なものを選択することを特徴とする。図８では２種類の速度制御部を持つ場合を示しており、以下ではその動作を図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ８１で、エレベーターの起動指令を受ける。起動指令は少なくともブレーキ制御部２０と制御状態判定部７１７に入力される。
つぎにステップＳ８２では、ブレーキ制御部２０により、ブレーキの制動が解除される。この時、制御状態判定部７１７により切替え部１８が切り替えられて、速度制御として、速度制御部Ａ１５及び速度制御部Ｂ１６のいずれか一方が選択されている。また、速度指令発生部１４が出力する速度指令値ω^*はゼロである。
つぎにステップＳ８３では、速度制御部Ａ１５及び速度制御部Ｂ１６のいずれか一方の出力するトルク電流指令値ｉｑ^*の単位時間当たりの変化量が制御状態判定部７１７により演算される。

ステップＳ８４〜Ｓ８６では、制御状態判定部７１７により、前記変化量の絶対値に基づいて適切な速度制御部を選択する。前記変化量はかご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクに依存し、アンバランストルクが大きい方が、前記変化量が大きくなる。トルク電流指令値ｉｑ^*の変化量の絶対値が予め設定した閾値以下であればアンバランストルクが小さいためステップＳ８５へ移行し、速度制御部Ａ１５が選択される。また前記変化量の絶対値が前記閾値を超えると、アンバランストルクが大きいためステップＳ８６へ移行し、速度制御部Ａ１５よりも応答速度の高い速度制御部Ｂ１６が選択される。
なお、ステップＳ８４で用いる閾値は、ステップＳ８２でのブレーキ制動解除時の制御系の状態に応じても適切に設定されている。つまり閾値は、ブレーキ制動解除時に選択されている速度制御部の種類に応じて異なった値が設定される。

速度制御部Ｂ１６が選択された場合には、本エレベーターの制御装置によりアンバランストルクの補償が完了し、速度制御が収束したかをステップＳ８７で判定する。これは、実施の形態１で述べた方法を用いて判定することができる。速度制御が収束したと判定された場合にはステップＳ８８で応答速度の小さい速度制御部Ａ１５に切り替えられる。

以上により、本実施の形態ではブレーキ制動解除直後のトルク電流指令値ｉｑ^*の変化量の絶対値に基づいてかご１１と釣合おもり１２のアンバランストルクを推定し、アンバランストルクが小さいときには通常の応答速度の速度制御部Ａ１５を選択し、アンバランストルクが大きいときには応答速度の大きい速度制御部Ｂ１６を選択することが可能である。つまり、速度制御部Ｂ１６が必要なアンバランストルクが大きいときにのみ、速度制御部Ｂ１６を選択することが可能である。さらに、速度制御部Ｂ１６を選択した場合には速度制御が収束したことを判定して通常の応答速度の速度制御部Ａ１５に切り替えることが可能である。

なおステップＳ８７の速度制御の収束の判定方法として実施の形態１で述べた方法を用いる代わりに実施の形態２で述べた方法を用いても本実施の形態と同等の効果を得ることができる。このとき図８の構成は、速度・位置検出器８の出力が制御状態判定部７１７の入力として追加された構成となる。

なお、本実施の形態では応答速度(制御ゲイン)が異なる速度制御部を２種類有する構成について述べたが、３種類以上の速度制御部を有する構成としてもよい。このときステップＳ８４において、トルク電流指令値ｉｑ^*の変化量の絶対値に応じて、適した応答速度を有する速度制御部を選択する。また、このとき応答速度の大きな速度制御部が選択された場合には、ステップＳ８７とステップＳ８８の動作に移行させる。速度制御部を３種類以上有することで、アンバランストルクに応じてよりきめ細かく速度制御部を選択することができるため、より起動ショック及びロールバックを低減できる。

なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。

例えば、上記実施の形態を組み合わせて、制御状態判定部は、エレベーターの起動時のブレーキ開放直後の、トルク電流指令値ｉｑ^*、電流検出器７で検出されたトルク電流検出値、電動機制御のためのインバータ４への電圧指令値(ｖｄ^*またはｖｑ^*)、電動機状態検出演算部で検出された電動機の回転量、(これらを電動機の制御状態とする)、のうちの少なくとも一つの変化量に基づいて、速度制御部を選択する。そしてさらに、変化量の予め定めたそれぞれの閾値との比較により速度制御、位置制御が収束したか否かを判定する。

産業上の利用の可能性

この発明によるエレベーターの制御装置は、トラクション式の各種エレベーターに適用可能である。

４インバータ、５電動機、７電流検出器、８速度・位置検出器、９ブレーキ、１４速度指令発生部、１５速度制御部Ａ、１６速度制御部Ｂ、１７，３１７，５１７，７１７制御状態判定部、１８，１８ａ切替え部、２２制御装置。

Claims

電動機の回転量を検出して電動機の少なくとも回転速度を演算する電動機状態検出演算部と、
前記電動機の回転速度指令値を発生する速度指令発生部と、
前記速度指令発生部と電動機状態検出演算部の出力差に従って前記電動機の回転速度を制御する応答速度の異なる複数の速度制御部と、
前記複数の速度制御部を切り替える切替え部と、
前記電動機の制御状態に従って前記切替え部を操作して前記複数の速度制御部を切り替える制御状態判定部と、
を備え、
前記制御状態判定部が、エレベーターの起動時のブレーキ開放直後のトルク電流指令値、トルク電流検出値、電動機制御のための電圧指令値、前記電動機状態検出演算部で検出された電動機の回転量のうちの少なくとも一つの変化量に基づいて、かごと釣合おもりのアンバランストルクを推定し、前記複数の速度制御部の中から前記アンバランストルクに対応づけられた応答速度を有する速度制御部を選択することを特徴とするエレベーターの制御装置。
電動機の回転量を検出して電動機の少なくとも回転速度を演算する電動機状態検出演算部と、
前記電動機の回転速度指令値を発生する速度指令発生部と、
前記速度指令発生部と電動機状態検出演算部の出力差に従って前記電動機の回転速度を制御する応答速度の異なる複数の速度制御部と、
前記複数の速度制御部を切り替える切替え部と、
前記電動機の制御状態に従って前記切替え部を操作して前記複数の速度制御部を切り替える制御状態判定部と、
を備え、
前記制御状態判定部が、エレベーターの起動時のブレーキ制動開放後の電動機の回転量が予め設定した基準値に到達するまでの経過時間に基づいて、前記複数の速度制御部の中から前記経過時間に対応づけられた応答速度を有する前記速度制御部を選択することを特徴とするエレベーターの制御装置。
請求項１または請求項２において、
電動機状態検出演算部はさらに、電動機の回転位置を演算し、
前記電動機の回転位置指令値を発生する位置指令発生部と、
前記電動機の回転速度指令値を発生する速度指令発生部と、
前記位置指令発生部と前記電動機状態検出演算部の出力差に従って前記電動機の回転位置を制御する位置制御部と、
前記速度制御部へ、前記位置制御部の出力及び前記速度指令発生部の出力のうちの一方に切り替えて入力する位置・速度切替え部と、
前記電動機の制御状態に従って前記位置・速度切替え部を操作して前記速度制御部への入力を切り替える前記制御状態判定部と、
を備え、
前記制御状態判定部が、エレベーターの起動時に前記速度制御部への入力を前記位置制御部の出力に切り替えることを特徴とするエレベーターの制御装置。
電動機の回転量から演算された回転速度と前記電動機の回転速度指令値の差に従って前記電動機の回転速度を制御する応答速度の異なる複数の速度制御部を設けて、エレベーターの起動時のブレーキ開放直後のトルク電流指令値、トルク電流検出値、電動機制御のための電圧指令値、電動機の回転量のうちの少なくとも一つの変化量に基づいて、かごと釣合おもりのアンバランストルクを推定し、前記アンバランストルクに対応づけられた応答速度を有する速度制御部を選択することを特徴とするエレベーターの制御方法。