JP5882429B1

JP5882429B1 - 電源装置

Info

Publication number: JP5882429B1
Application number: JP2014186854A
Authority: JP
Inventors: 和洋清水
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: JP2016063550A; CN105984762A; CN105984762B

Abstract

【課題】モータに供給される総電力におけるバッテリから供給される電力の比率が、予め設定した比率となるように制御される電源装置を提供する。【解決手段】駆動用のモータ１９に電力供給する主電源部１１と、モータ１９の回生電力が充電されるバッテリ２０を有し、モータ１９が力行運転の際、バッテリ２０から主電源部１１を介してモータ１９へアシスト給電する補助電源部１２とを有する。また、モータ１９の負荷量を検出する負荷検出部２３、及びバッテリ２０の残量を検出する残量検出部２４を設ける。制御回路部１３は、バッテリ２０の残量に対応して、モータ１９に供給される総電力に対するバッテリ２０からの電力アシスト比率が設定されており、検出された残量に対応する電力アシスト比率が決定される。そして、検出された負荷量に基づく総電力におけるバッテリ２０からの供給電力の比率が、決定された電力アシスト比率となるように、バッテリ２０からの供給電力を制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、エレベータやエスカレータなどのように、回生運転される駆動用のモータを備えた設備への電源装置に関する。

エレベータやエスカレータなどの駆動用モータへの電力供給は商用電源からが主である。このようなエレベータやエスカレータなどの設備では、駆動用のモータが回生運転されると、その際に生じる回生電力は抵抗などで消費されていた。そこで、この回生電力の有効活用を図るべく、回生電力をバッテリに充電しておき、停電時などの電源に用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１３−２０３５１３号公報特開２００６−１５１５４５号公報

このような従来技術では、モータに供給される総電力とバッテリから供給される電力との比率について、特に考慮されていなかった。

本発明が解決しようとする課題は、モータに供給される総電力におけるバッテリから供給される電力の比率が、予め設定した比率となるように制御される電源装置を提供することにある。

本発明の実施の形態に係る電源装置は、商用電源からの交流電力を直流電力に変換し、さらに交流電力に逆変換して、駆動用のモータに供給する主電源部と、前記モータの回生電力が充電されるバッテリを有し、前記モータが力行運転の際、前記バッテリから前記主電源部を介して前記モータへアシスト給電する補助電源部と、前記モータの負荷量を検出する負荷検出部、及び前記バッテリの残量を検出する残量検出部と、前記バッテリの残量に対応して、前記モータに供給される総電力に対する前記バッテリからの電力アシスト比率が設定されており、前記残量検出器で検出された残量に対応する前記電力アシスト比率が決定され、前記負荷検出部により検出された負荷量に基づく総電力における前記バッテリからの供給電力の比率が、前記決定された電力アシスト比率となるように、前記バッテリから供給される電力を制御する制御回路部とを備えている。

本発明の実施の形態によれば、モータに供給される総電力に占める、バッテリからアシスト給電される電力の比率を、バッテリの残量に対応して予め設定された比率に制御することで、バッテリの状態に応じた給電を行うことができ、バッテリの有効活用がより促進される。

本発明の一実施形態に係る電源装置の回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施の形態に係る電源装置は、エレベータやエスカレータなどのように、回生運転される駆動用のモータを備えた設備への電源装置である。以下、図1により詳細に説明する。

この電源装置１０は、図1に示すように、主電源部１１、補助電源部１２、及び制御回路部１３を有する。主電源部１１は、商用電源１５からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ１６及び平滑用のキャパシタ１７と、この直流電力を交流電力に逆変換するインバータ１８を有する。そして、このインバータ１８からの交流出力を駆動用のモータ１９に供給する。この実施の形態では、モータ１９は、図示しないエスカレータの駆動用とする。

補助電源部１２は、バッテリ２０を有する。このバッテリ２０は、充放電制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して主電源部１１の直流回路と接続し、モータ１９の回生運転による回生電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して充電される。このバッテリ２０は、モータ１９が力行運転の際、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び主電源部１１の直流回路、さらにはインバータ１８を介してモータ１９へアシスト給電する．
主電源部１１からモータ１９への給電路には負荷検出部として機能する電流検出器２３が設けられ、主電源部１１からモータ１９へ供給される電流値（負荷量）を検出する。また、バッテリ２０には、その残量を検出する残量検出部２４を設ける。この残量検出部２４としては、バッテリ２０に標準的に備えられているものを用いればよい。

また、補助電源部１２の直流回路には、インバータ２６及び平滑用のキャパシタ２７が設けられており、制御回路部１３へ制御電源を供給できるように構成している。制御回路部１３は、商用電源１５及び補助電源部１２の双方と接続しており、これらのどちらからも制御電源を受けることができる。したがって、商用電源１５の停電時にも制御機能を維持できる。

制御回路部１３は、モータ１９が適用されるエスカレータ設備全体を制御するものであり、当然、モータ１９の力行運転及び回生運転も制御する。そのために、制御回路部１３には電流検出器２３から、モータ１９に流れる電流値（負荷量）が入力されると共に、残量検出部２４から、バッテリ２０の残量が入力される。

また、制御回路部１３には、バッテリ２０の残量に対応して、モータ１９に供給される総電力に対するバッテリ２０からの電力アシスト比率が設定されている。なお、モータ１９に供給される総電力は、電流検出器２３から入力される電流値によって求められる。この制御回路部１３は、電流検出器２３により検出された電流値（負荷量）と、残量検出器２４で検出されたバッテリ２０の残量とから、検出されたバッテリ２０の残量に対応する電力アシスト比率を決定する。そして、この決定された電力アシスト比率となるように、バッテリ２０からアシスト給電される電力を制御する。すなわち、ＤＣ/ＤＣコンバータ２１により、バッテリ２０からの出力電力を制御する。

ここで、バッテリ２０の残量と、アシスト給電時のバッテリ２０からの電力供給比率(電力アシスト比率)との関係は下表のとおりに設定する。

また、バッテリ２０は、モータ１９を有するエスカレータ以外の他設備３０との間で、他設備向けの電力変換部３１を介して電力授受を行うように構成する。例えば、他設備３０をエレベータとした場合、エレベータの回生運転により生じる回生電力を、電力変換部３１を介してバッテリ２０に供給し、充電させる。また、バッテリ２０が満充電状態の場合は、電力変換部３１を介して他設備３０であるエレベータに電力を供給する。

なお、エスカレータ設備が設置された建物に、太陽光発電設備が設置されている場合は、この太陽光発電設備の発電電力を、電力変換部３１を介してバッテリ２０に供給し、充電するように構成してもよい。

上記構成において、エスカレータは、周知のように下降運転時の荷重（乗客数）が所定値以上になると、モータ１９は回生運転となり、回生電力を発生する。この回生電力は、インバータ１８を経て主電源部１１の直流回路に供給される。この直流回路に供給された回生電力は、コンバータ１６によってブロックされるため、商用電源１５側に流れることはなく、補助電源部１２の直流回路からＤＣ／ＤＣコンバータ２１を経てバッテリ２０へ供給され、充電される。

一方、エスカレータの上昇運転時、モータ１９は力行運転となり、荷重（乗客数）によりその負荷が変化する。すなわち、荷重（乗客数）が多く、負荷大であればモータ１９に供給される電力（電流値）も大となる。この力行運転時、商用電源１５からの電力に加えてバッテリ２０からアシスト給電する。

この際、制御回路部１３は、バッテリ２０の残量に応じて、予め設定された電力アシスト比率を決定する。例えば、バッテリ残量が大であれば、表１から予め設定された電力アシスト比率は５０％なので、その値を採用する。そして、バッテリ２０から供給される電力の比率が、電流検出器２３で検出された電流値（負荷量）から求まるモータ１９への供給電力全体（総電力）に対して５０％の比率となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を制御する。

もちろん、商用電源１５の停電時には、補助電源部１２のバッテリからモータ１９に対し１００％の電力を供給し、エスカレータの運転を維持するように構成することも可能である。

なお、モータ１９の負荷量を検出する負荷量検出部として、モータ１９がエスカレータ駆動用であれば、図示しないが、エスカレータの乗客数を検知可能な画像処理器を用いてもよい。すなわち、検知された乗客数がらモータに加わる負荷量及び、それに対応する総電力量を求めることができる
このように、補助電源部１２を設け、そのバッテリ２０に回生電力を充電し、力行運転時には、バッテリ２０に充電された電力をアシスト給電するように構成したので、商用電源からの消費電力を抑えることができる。また、その際、モータ１９への負荷量を検出するとともにバッテリ２０の残量をモニタしておき、予め設定しておいた電力アシスト比率から、バッテリ２０の残量に最適な比率を選択し、決定する。そして、モータの負荷量から求まる総電力に対する電力アシスト比率が、決定された比率となるようにバッテリ２０からの供給電力を制御する。このため、バッテリ残量に適応した一定の比率でアシスト給電することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…電源装置
１１…主電源部
１２…補助電源部
１３…制御回路部
１５…商用電源
１９…モータ
２０…バッテリ
２３…負荷検出部（電流検出器）
２４…残量検出部
３０…他設備

Claims

商用電源からの交流電力を直流電力に変換し、さらに交流電力に逆変換して、駆動用のモータに供給する主電源部と、
前記モータの回生電力が充電されるバッテリを有し、前記モータが力行運転の際、前記バッテリから前記主電源部を介して前記モータへアシスト給電する補助電源部と、
前記モータの負荷量を検出する負荷検出部、及び前記バッテリの残量を検出する残量検出部と、
前記バッテリの残量に対応して、前記モータに供給される総電力に対する前記バッテリからの電力アシスト比率が設定されており、前記残量検出部で検出された残量に対応する前記電力アシスト比率が決定され、前記負荷検出部により検出された負荷量に基づく総電力における前記バッテリからの供給電力の比率が、前記決定された電力アシスト比率となるように、前記バッテリから供給される電力を制御する制御回路部と、
を備えた電源装置。
前記負荷検出部は、前記モータへの給電路に設けられた電流検出器である請求項１に記載の電源装置。
前記負荷検出部は、前記モータにより駆動されるエスカレータの乗客数を検知可能な画像処理器である請求項１に記載の電源装置。
前記電力アシスト比率は、バッテリ残量大、中、小毎に設定されている請求項１に記載の電源装置。
前記補助電源部は、他設備から前記バッテリへ、電力充電可能に構成されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源装置。
前記補助電源部は、他設備へ、前記バッテリから電力供給可能に構成されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電源装置。
前記制御回路部は、前記商用電源及び補助電源部の双方から制御電源を受給可能である請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電源装置。