JP6025769B2 - エレベーターかご給電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エレベーターかご給電装置に関し、特に昇降行程が大きく制御ケーブルを用いるエレベーターかご給電装置に関するものである。
従来、エレベーターかごへの電力給電には、機械室内の制御盤からエレベーターかごへ接続する制御ケーブル（テールコード）を使用している。制御ケーブルは、電力給電の他に信号伝送も担っており、電力用ケーブル、一般信号用メタル線、光ケーブルのうち一種類以上と、補強用鋼芯とをそれぞれ複数本備えている。制御ケーブルには、可撓性が求められるため、使用される電力用ケーブルは複数の芯線を有し、この芯線１本の断面積は例えば０．７５ｍｍ２であり、とても小さい。昇降行程が大きいエレベーターにおいて、エレベーターかごで必要な電力を上記のような電力用ケーブルを用いて機械室から給電するためには、電力用ケーブルの芯線を多数並列にして、かつ電力用ケーブルでの電圧降下を抑制しなければならない。
特許文献１には、エレベーターかごへの電力供給を複数の芯線を有する制御ケーブルで行い、この制御ケーブルに直列に接続された直列補償回路とその直列補償回路を制御する制御回路を備えた電力伝送装置が記載されている。直列補償回路は、制御ケーブルによる電圧降下を補償する補償電圧を、制御ケーブルの相電圧に重畳している。また、直列補償回路への電力供給は、制御ケーブルで行っている。
特許文献１の直列補償回路は、直列トランスの二次側に出力電圧を発生させることにより、制御ケーブルによる電圧降下を補償する。電圧補償のため、三相交流電源を基準とした基準正弦波電圧と、制御ケーブルによる電圧降下後の検出電圧とを用いて、直列補償回路の単相インバータの電圧指令値を求めている。
特許文献２の直列補償型電圧変動補償回路では、負荷に与えるべき電圧の目標値と系統側電圧の検出値との差が、結合トランスを介して系統側電圧に加算されるよう制御している。
国際公開ＷＯ２０１２／１２０７０３Ａ１（００１１段〜００２０段、図１） 特開平１−１７０３２８号公報（第３頁右下段１３行〜第４頁左上段２０行、図２）
特許文献１の直列補償回路及び特許文献２の直列補償型電圧変動補償回路における制御部では、直列補償装置に入力側の電圧（系統側電圧）を用い、直列補償装置の出力側の電圧を用いず目標電圧を出力している。しかしながら、特許文献１、特許文献２の直列補償回路では、目標電圧を系統側電圧に基づいて生成しているので、目標電圧は誤差を含んだものである。特許文献１、特許文献２の直列補償回路は、目標電圧の誤差を低減する手段を備えていなかったので、エレベーターかごへ電力を供給する電力用ケーブルの電圧降下を十分に補償することができなかった。
エレベーターかごへ電力を供給するエレベーターかご給電装置において、制御の目標となる指定値を高精度に生成すれば、電力用ケーブルの電圧降下を十分に補償することができ、電力用ケーブルにおける芯線の数をさらに低減することができる。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、エレベーターかごへ電力を供給する電力用ケーブルにおける芯線の数を従来に比べて低減することを目的とする。
本発明のエレベーターかご給電装置は、電力用ケーブルから送電された入力電力を受電し、入力電力の電圧に電力用ケーブルによる電圧降下を補償した補償電圧を重畳して、かごのかご内負荷に供給電力を供給する直列補償装置を備え、直列補償装置は、電力用ケーブルから送電された入力電力をかご内負荷に供給するかご給電線と、交流電力を直流電力に変換する整流器と、かご給電線の交流電力を整流器に供給する入力線と、整流器が出力した直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、インバータの出力に基づいて補償電圧をかご給電線に重畳する直列トランスと、インバータを制御する直列補償装置制御部を備え、直列補償装置制御部は、電力用ケーブルとかご給電線の接続部の電圧である補償装置入力電圧に基づいて生成された、かご給電線への給電線出力電圧または補償電圧の目標値を、指令電圧補正部により補正して生成した補正電圧指令値に基づいて、インバータの電圧指令値を作成するインバータ電圧指令作成部を有することを特徴とする。
本発明のエレベーターかご給電装置によれば、かご給電線への給電線出力電圧または補償電圧の目標値を指令電圧補正部により補正するので、インバータの電圧指令値を高精度に生成でき、エレベーターかごへ電力を供給する電力用ケーブルにおける芯線の数を従来に比べて低減することができる。
本発明の実施の形態１によるエレベーターかご給電装置を示す図である。 図１の直列補償装置の詳細を示す構成図である。 図２の出力フィルタの構成例である。 図２の他の出力フィルタの構成例である。 図２のインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。 図５の指令電圧補正部の構成例である。 図２のインバータ電圧指令作成部の他の例の詳細を示す構成図である。 図７の指令電圧補正部の構成例である。 図２のゲート信号作成部の詳細を示す構成図である。 図２の出力フィルタのゲイン特性例を示す図である。 本発明の実施の形態２によるインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態２によるインバータ電圧指令作成部の他の例の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態３によるインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。 図１３の増幅器７６のゲイン特性例を示す図である。 本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第１の例の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第２の例の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第３の例の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第４の例の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態５によるインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態６によるエレベーターかご給電装置を示す図である。 本発明の実施の形態７によるエレベーターかご給電装置を示す図である。 図２１の直列補償装置の詳細を示す構成図である。 本発明の実施の形態８によるエレベーターかご給電装置を示す図である。 本発明の実施の形態９によるエレベーターかご給電装置を示す図である。
以下に、本発明にかかるエレベーターかご給電装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるエレベーターかご給電装置を示す図である。エレベーターかご給電装置１００は、系統電源１からエレベーターのかご内負荷４へ給電するものである。系統電源１は、機械室内の制御盤２０に配置されているかご給電の送電部であって、単相２００Ｖ級で送電する。エレベーターかご給電装置１００は、直列補償装置３と、系統電源１からの電力を送電する電力用ケーブル２ａ、２ｂとを備える。電力用ケーブルの符号は、総括的に２を用い、区別して説明する場合に２ａ、２ｂを用いる。制御ケーブルは、前述したように、複数の芯線を有する電力用ケーブル２と図示しない一般信号用ケーブルからなる。機械室からエレベーターかご（適宜、単にかごと称する）への給電は制御ケーブルの中の電力用ケーブル２により行われる。電力用ケーブル２の芯線１本あたりの断面積は例えば０．７５ｍｍ２といった極めて小さいものであって、給電する電力に応じて多数の芯線が並列されている。電力用ケーブル２は、昇降路程度の長さを持つため、高揚程のエレベーターでは３００ｍ以上になる。なお、エレベーターの仕様によっては昇降路の中間部までは固定ケーブルを用いて配線し、そこから制御ケーブルを用いて、かごまで配線することがあるが、この場合も一般には固定ケーブルの断面積は制御ケーブル内の電力用ケーブル２と同等であるので図１のように考えて差し支えない。
電力用ケーブル２の芯線１本あたりの断面積が小さいために、電力用ケーブル２の商用周波数におけるインピーダンスはほとんどが抵抗成分であって、リアクタンス成分は無視できる範囲である。したがって、かごへの給電に伴い電力用ケーブル２に電流が流れると、その抵抗成分によりかご側では電流値に比例して電圧が低下し、また、損失が電流値の二乗で増加する。
直列補償装置３は、図示しないかごに設置されており、電力用ケーブル２で発生する損失による電圧低下や系統電圧変動を補償する。電圧低下の補償は、電力用ケーブル２から送電された入力電力の電圧に、電力用ケーブル２による電圧降下を補償した補償電圧を重畳するようにする。電力用ケーブル２は、直列補償装置３のかご給電線９ａ、９ｂの入力側に接続される。かご給電線９ａ、９ｂの出力側は、かご内負荷４に接続される。図１では、電力用ケーブル２ａが直列補償装置３の入力端子３８ａに接続され、電力用ケーブル２ｂが直列補償装置３の入力端子３８ｂに接続されている。かご給電線９ａは入力端子３８ａとかご内負荷４を接続し、かご給電線９ｂは入力端子３８ｂとかご内負荷４を接続する。かご給電線の符号は、総括的に９を用い、区別して説明する場合に９ａ、９ｂを用いる。かご内負荷４は、例えばエアコン、照明器具、ドア開閉用モータなどで、一般に入力電圧は単相２００Ｖ級または１００Ｖ級である。なお、かご内負荷４における１００Ｖ級の負荷には２００Ｖ級から分圧または降圧し、供給される。
直列補償装置３は、電力変換器５、かご給電線９、直列トランス６、電力変換器５に電力を供給する入力線７ａ、７ｂ、直列トランス６の二次巻線を短絡するバイパス回路８、直列補償装置制御部３１、図示しない電圧検出器３４、３５（図２参照）を備える。直列トランス６は、電力変換器５の出力に一次巻線、かご給電線９の１本であるかご給電線９ａに二次巻線が接続され、電力変換器５とかご給電線９ａとを電磁誘導により間接的に接続する。入力線の符号は、総括的に７を用い、区別して説明する場合に７ａ、７ｂを用いる。ここで、入力線７は、かご給電線９の入力側ではなく出力側に接続されている。また、バイパス回路８は、直列補償動作の際は開放しているが、直列補償動作を行わないバイパス運転の際には閉路して直列トランス６の二次巻線を短絡する。バイパス回路８は、例えば電磁接触器と半導体スイッチの並列接続により構成する。この実施の形態では、電力変換器５の異常などが発生した場合に直列トランス６をかご給電線９から高速に切り離す際に半導体スイッチを閉路し、バイパス運転定常動作の際には電磁接触器を閉路する。
図２は、図１の直列補償装置の詳細を示す構成図である。電力変換器５は、入力線７ａ、７ｂから単相交流を入力し、直流電圧を出力するダイオード整流器１６と、入力直流電圧を平滑する平滑コンデンサ１２と、単相フルブリッジインバータ１７と、出力フィルタ１５とを備える。ダイオード整流器１６は、ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより構成される。単相フルブリッジインバータ１７は、４つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、各々のＩＧＢＴ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと逆並列に接続されたダイオード１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからなる。単相フルブリッジインバータ１７は、適宜、インバータ１７と称する。出力フィルタ１５は、インバータ出力電圧の高調波成分を除去するものであり、インバータ１７の出力が入力され、直列トランス６の一次巻線に出力する。
ダイオード整流器１６の正極配線２６ａと負極配線２６ｂとの間に、ＩＧＢＴ１３ａ、１３ｂは直列に接続され、同じくＩＧＢＴ１３ｃ、１３ｄも直列接続されており、ＩＧＢＴ１３ａとＩＧＢＴ１３ｂの接続点とＩＧＢＴ１３ｃとＩＧＢＴ１３ｄの接続点がインバータ１７の出力端子である。ＩＧＢＴ１３ａ、１３ｂの接続点と出力フィルタ１５は出力線１８ａで接続され、ＧＢＴ１３ｃ、１３ｄの接続点と出力フィルタ１５は出力線１８ｂで接続される。ＩＧＢＴ１３ａ〜１３ｄは、ＩＧＢＴに限定することはなく、自己消弧型半導体スイッチング素子（スイッチング素子）であればよい。さらに、自己消弧型半導体スイッチング素子が逆導通機能を備える場合には、ダイオード１４ａ〜１４ｄを省略することができるのも自明である。
図３は図２の出力フィルタの構成例であり、図４は図２の他の出力フィルタの構成例である。図３に示した出力フィルタ１５は、リアクトル２１、コンデンサ２２と抵抗２３とを直列接続したものである。直列トランス６へは、コンデンサ２２と抵抗２３とを直列接続したＣＲ直列体の両端が接続される。ＣＲ直列体は直列トランス６に対して並列に接続され、リアクトル２１は直列トランス６に対して直列に接続される。図４に示した出力フィルタ１５は、分割して配置されたリアクトル２４を有する例である。図３、図４の出力フィルタ１５において、場合によっては、抵抗２３は省略できる。出力フィルタ１５の構成は、ローパスフィルタの機能を満たすものならば他の構成をとってもよい。
なお、電力変換器５は、さらに入力線７とダイオード整流器１６の間にＡＣリアクトルを含む場合やダイオード整流器１６と平滑コンデンサ１２の間にＤＣリアクトルを含む場合もある。また、他の形式の整流器を使用することもできる。
直列補償装置３は、直列補償装置制御部３１を備えており、直列補償装置制御部３１はインバータ電圧指令作成部３２とゲート信号作成部３３を有している。さらに、入力電圧
検出器である電圧検出器３４を用いてかご給電線９の給電線入力電圧Ｖｉｎを検出し、母線電圧検出器である電圧検出器３５を用いてインバータ直流母線電圧Ｖｄｃ（平滑コンデンサ１２の電圧）を検出する。
次に、実施の形態１における直列補償装置３の動作を説明する。かご給電線９の入力電圧をＶｉｎ、入力電流をＩｉｎ、かご給電線９の出力電圧をＶｏｕｔ、出力電流をＩｏｕｔとする。給電線入力電圧Ｖｉｎは、かご給電線９ａの入力側とかご給電線９ｂの入力側との間の電圧である。給電線出力電圧Ｖｏｕｔは、かご給電線９ａの出力側とかご給電線９ｂの出力側との間の電圧である。かご給電線９の入力側は直列補償装置３の入力側なので、かご給電線９の給電線入力電圧Ｖｉｎ、給電線入力電流Ｉｉｎを、適宜、補償装置入力電圧Ｖｉｎ、補償装置入力電流Ｉｉｎと呼ぶことにする。かご給電線９の出力側は直列補償装置３の出力側なので、かご給電線９の給電線出力電圧Ｖｏｕｔ、給電線出力電流Ｉｏｕｔを、適宜、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔ、補償装置出力電流Ｉｏｕｔと呼ぶことにする。
直列トランス６の二次巻線電圧であるＶ２は、直列補償装置３の補償電圧である。直列補償のため、直列トランス６の二次巻線電流はＩｉｎである。かご給電線９の入出力電圧の関係は、式（１）のように表すことができる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖ２ ・・・（１）
直列トランス６の一次巻線電圧であるＶ１は、電力変換器５の出力電圧である。また、直列トランス６の一次巻線の電流をＩ１としたとき、直列トランス６を理想トランスと捉えると、巻数比Ｎすなわち一次と二次の巻数がＮ：１のとき、式（２）、式（３）の関係が成り立つ。
Ｖ１＝Ｖ２×Ｎ ・・・（２）
Ｉ１＝Ｉｉｎ／Ｎ ・・・（３）
インバータ１７の出力電圧をＶｉｎｖ、インバータ１７の出力電流をＩｉｎｖとする。出力フィルタ１５の入力であるインバータ１７のインバータ出力電圧Ｖｉｎｖ、インバータ出力電流Ｉｉｎｖと、出力フィルタ１５の出力である直列トランス６の一次巻線電圧Ｖ１、一次巻線電流Ｉ１の関係を考える。商用周波数領域では、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖと一次巻線電圧Ｖ１はほぼ同じ値とみなすことができ、インバータ出力電流Ｉｉｎｖと一次巻線電流Ｉ１はほぼ同じ値とみなすことができる。直列補償装置３は、直列補償装置制御部３１による制御により、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔが所望の値になるよう、すなわち二次巻線電圧Ｖ２の電圧を発生させるべく電力変換器５を運転する。二次巻線電圧Ｖ２は直列補償装置３の補償電圧なので、適宜、補償電圧Ｖ２と称する。
図５は、図２のインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。インバータ電圧指令作成部３２は、位相同期器４１、サイン演算器４２、乗算器４３、指令電圧補正部４４ａ、減算器４５、増幅器４６を備える。位相同期器４１、サイン演算器４２、乗算器４３を含む構成部は給電線出力電圧目標値生成部であり、減算器４５、増幅器４６を含む構成部はインバータ電圧指令値生成部である。まず、電圧検出器３４によって検出された補償装置入力電圧Ｖｉｎと、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔの振幅を制御する指令である電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆがインバータ電圧指令作成部３２に入力される。電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆは通常固定値で、系統電源１の定格系統電圧の振幅値である。補償装置入力電圧Ｖｉｎは位相同期器４１に入力され、補償装置入力電圧Ｖｉｎの位相θが出力される。位相θはサイン演算器４２に入力され、基準波形ｓｉｎθが出力される。乗算器４３によって電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆと基準波形ｓｉｎθの積が出力される。乗算器４３の出力Ｖｏｒｅｆｏは、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔの目標値であるが、さらにこの値を指令電圧補正部４４ａで補正したものを出力電圧指令値Ｖｏｒｅｆ（補正電圧指令値）とする。
減算器４５は、式（４）のように減算を行い、直列トランス６の二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを得る。
Ｖ２ｒｅｆ＝Ｖｏｒｅｆ−Ｖｉｎ ・・・（４）
さらに、二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを増幅器４６でＮ倍に増幅すると、インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆが得られる。インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆがインバータ電圧指令作成部３２の出力となり、ゲート信号作成部３３に入力される。
図６は図５の指令電圧補正部の構成例である。図６は、固定ゲインＫ１を有する増幅器７１で構成された例である。このとき出力電圧指令値Ｖｏｒｅｆは、式（５）となり、常に目標値のＫ１倍の値を指令値とすることになる。
Ｖｏｒｅｆ＝Ｖｏｒｅｆｏ×Ｋ１ ・・・（５）
一般に、直列トランス６の漏れインダクタンスや巻線抵抗、あるいは出力フィルタ１５などの損失、さらには入力線７で電力変換器５に供給される電力などの電圧低下要因のために、単純にＶ２ｒｅｆを目標として補償電圧Ｖ２を生成する場合には、補償電圧Ｖ２や給電線出力電圧Ｖｏｕｔは目標としたＶ２ｒｅｆやＶｏｒｅｆよりも小さい値となってしまう。すなわち、指令電圧補正部４４ａで指令電圧を補正せずに求めたインバータ電圧指令作成部３２の出力Ｖｉｎｖｒｅｆｚ（比較例のＶｉｎｖｒｅｆ）を指令値として単相フルブリッジインバータ１７を動作させた場合には、上述したように、補償電圧Ｖ２は目標であるＶ２ｒｅｆｚ（比較例のＶ２ｒｅｆ）よりも小さい値となってしまう。このため、実施の形態１では、指令電圧補正部４４ａで指令値をＫ１倍して、二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを生成することで、補償電圧Ｖ２や給電線出力電圧Ｖｏｕｔが電圧低下要因によって低下することを抑制する。Ｋ１は１よりも大きい値である。
かご内負荷４で消費する電力と系統電源１の電圧値が変化した場合にも、かご内負荷４に印加される電圧が過電圧とならない範囲で、なるべく給電線出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるようＫ１の値を選択する。
インバータ電圧指令作成部３２は、他の構成も考えられる。図７は図２のインバータ電圧指令作成部の他の例の詳細を示す構成図であり、図８は図７の指令電圧補正部の構成例である。インバータ電圧指令作成部の符号は、総括的に３２を用い、区別して説明する場合に、３２ａ、３２ｂのように３２の後にアルファベットを追加して用いる。図８の指令電圧補正部４４ｂは、可変ゲインＫ２を有する増幅器７２で構成している。指令電圧補正部の符号は、総括的に４４を用い、区別して説明する場合に、４４ａ、４４ｂのように４４の後にアルファベットを追加して用いる。指令電圧補正部４４ｂは、基本波振幅演算部７３と、テーブル７４と、乗算器７５を有する。指令電圧補正部４４ｂは、指令電圧補正部４４ａと異なり、さらに給電線入力電圧Ｖｉｎを入力し、基本波振幅演算部７３で給電線入力電圧Ｖｉｎの基本波振幅であるＶｉｎ１ｐを求める。可変ゲインＫ２は、テーブル７４を用いてＶｉｎ１ｐの値に応じて決定する。なお、基本波振幅演算部７３は、例えばバンドパスフィルタで基本波成分を抽出し、その基本波成分の振幅を求めるものであるが、手段を限定しないのは無論である。
指令電圧補正部４４ｂの出力電圧指令値Ｖｏｒｅｆは、給電線出力電圧Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｒｅｆｏ（給電線出力電圧目標値）と可変ゲインＫ２とに基づいて乗算器７５により演算され、式（６）のようになり、目標値のＫ２倍の値を指令値とすることになる。
Ｖｏｒｅｆ＝Ｖｏｒｅｆｏ×Ｋ２ ・・・（６）
テーブル７４は、基本波振幅Ｖｉｎ１ｐが小さい場合にＫ２が大きくなるように決定している。以下にその理由を説明する。補償装置入力電流Ｉｉｎが大きいとき、直列トランス６の漏れインダクタンスや巻線抵抗、あるいは出力フィルタ１５などの損失が大きくなる傾向にある。加えて、補償装置入力電流Ｉｉｎが大きくなると補償装置入力電圧Ｖｉｎが小さくなるため、入力線７で電力変換器５に供給される電力も大きくなる（特に電流が大きくなる）。したがって、補償装置入力電流Ｉｉｎが大きい場合に、すなわち基本波振幅Ｖｉｎ１ｐが小さい場合に、Ｋ２が大きくなるように設定することが望ましいが、簡単のため前述した補償装置入力電流Ｉｉｎと補償装置入力電圧Ｖｉｎの大小関係を用いて、基本波振幅Ｖｉｎ１ｐが小さい場合にＫ２を大きくする。このように、可変ゲインＫ２を有する指令電圧補正部４４ｂにより、指令電圧補正量を補償装置入力電圧Ｖｉｎに依存して変化させることができ、かご負荷電力が変化しても出力側電圧の変化を抑制することができる。
なお、かご内負荷４で消費する電力が増加すると補償装置入力電流Ｉｉｎも増加するため、実施の形態１の直列補償装置３は、補償装置入力電圧Ｖｉｎが低下することを検出して補償電圧Ｖ２を高くすることができるので、かご内負荷４で消費する電力が変化した場合に補償装置出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制することができる。次に、系統電源１の電圧値が低下すると補償装置入力電圧Ｖｉｎも低下する。しかしながら、かご内負荷４で消費する電力が小さい場合には補償装置入力電流Ｉｉｎは小さい。このため、系統電源１の電圧値が変化した場合にはかご内負荷４に印加される電圧が変動すると考えられるので、この電圧が過電圧とならない範囲で、なるべく補償装置出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるようテーブル７４を設定する。
なお、図５、図７では指令電圧補正部４４ａ、４４ｂを乗算器４３の後段に配置したが、乗算器４３の前段に配置して電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆの状態で補正しても同様の効果が得られるのは自明である。
図９は、図２のゲート信号作成部の詳細を示す構成図である。ゲート信号作成部３３は、除算器５１、増幅器５２、比較器５３ａ、５３ｂ、反転演算器５４ａ、５４ｂを備える。ゲート信号作成部３３には、インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆと、電圧検出器３５によって検出されたインバータ直流母線電圧Ｖｄｃと、三角波キャリアＶｔｒｉとが入力され、ＩＧＢＴ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの制御信号であるゲート信号Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄが出力される。ゲート信号Ｇａ〜Ｇｄは、図示しないＩＧＢＴ１３ａ〜１３ｄのゲートドライバへ入力される。ＩＧＢＴ１３ａ〜１３ｄは、対応するゲートドライバを介して制御される。ゲート信号ＧａはＩＧＢＴ１３ａのゲートを制御し、ゲート信号ＧｂはＩＧＢＴ１３ｂのゲートを制御し、ゲート信号ＧｃはＩＧＢＴ１３ｃのゲートを制御し、ゲート信号ＧｄはＩＧＢＴ１３ｄのゲートを制御する。
最初に、除算器５１によりインバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆがインバータ直流母線電圧Ｖｄｃによって規格化される。除算器５１の除算器出力Ｃａは比較器５３ａで振幅１の三角波キャリアＶｔｒｉと比較され、ＩＧＢＴ１３ａのゲート信号Ｇａが出力される。除算器出力Ｃａが三角波キャリアＶｔｒｉ以上のときゲート信号Ｇａ＝１となりＩＧＢＴ１３ａにオン信号が与えられる。それ以外のときゲート信号Ｇａ＝０となりＩＧＢＴ１３ａにオフ信号が与えられる。その反転パターンである反転演算器５４ａの出力が、ＩＧＢＴ１３ｂのゲート信号Ｇｂとなる。除算器５１の除算器出力Ｃａを増幅器５２で−１倍すると極性が反転した指令値（除算器反転出力Ｃｂ）が出力される。増幅器５２の出力である除算器反転出力Ｃｂは三角波キャリアＶｔｒｉと比較され、ＩＧＢＴ１３ｃのゲート信号Ｇｃが出力される。その反転パターンである反転演算器５４ｂの出力が、ＩＧＢＴ１３ｄのゲート信号Ｇｄとなる。ゲート信号Ｇａ〜Ｇｄは、図示しないＩＧＢＴ１３ａ〜１３ｄのゲートドライバへ入力される。
このようなゲート信号作成部３３を使用すると、単相フルブリッジインバータ１７は位相シフトタイプのキャリア比較ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルスのゲート信号Ｇａ〜Ｇｄで動作する。このとき、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖの波形は三角波キャリアＶｔｒｉのキャリア周波数の２倍で変調されている、すなわち等価的にキャリア周波数が２倍となっているという利点がある。さらに、インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆが０近傍にあっても、ゲート信号Ｇａ〜Ｇｄは規格外の細いパルスを出力することがない。
なお、一般にインバータ１７の動作の際は、ＩＧＢＴ１３ａと１３ｂとの切替の間、ＩＧＢＴ１３ｃとＩＧＢＴ１３ｄとの切替の間に短絡防止期間を設ける。この短絡防止期間に起因する出力電圧誤差を補償する制御をゲート信号作成部３３に含めることができるのは、自明である。
次に、出力フィルタ１５の特性について説明する。図１０は、図２の出力フィルタのゲイン特性例を示す図である。周波数が低い領域ではゲインは０ｄＢ、周波数が高い領域ではゲインは負である。ローパスフィルタはゲインが正になる領域を有しないことが望ましいが、実際のフィルタではカットオフ周波数近傍でゲインが正になる領域を有する。インバータ１７の出力電圧については、系統電源１の基本波周波数成分に加えキャリア周波数の整数倍近傍の成分を含む。さらには電源高調波等に起因する低次高調波成分を有することもある。出力フィルタ１５はＰＷＭパルスに伴うキャリア周波数に起因する成分を除去することが主目的であるから、カットオフ周波数の設定についてはキャリア周波数以上の領域においては十分ゲインが低下している必要がある。しかしながら、入力に低次高調波が含まれる可能性があるため、主要な周波数である５次や７次といった周波数において、ゲインが正の大きな値をとらないようにするために、必要以上にカットオフ周波数を下げるべきではない。
次に、直列トランス６の巻数比Ｎの決定方法を説明する。まず、各種損失を考慮せずに見積る。最初に、必要な補償電圧Ｖ２の最大値を決定する。このとき、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖの最大値の目安は、補償電圧Ｖ２の最大値のＮ倍である。インバータ出力電圧Ｖｉｎｖの振幅は、インバータ直流母線電圧Ｖｄｃ以下でなくてはならない。インバータ直流母線電圧Ｖｄｃは、入力線７のかご給電線９側の電圧、すなわち補償装置出力電圧Ｖｏｕｔと入力線７に流れる電流により変化する。例えば電力変換器５の定格運転時に、インバータ直流母線電圧Ｖｄｃは１．３５×Ｖｏｕｔ（ｒｍｓ）程度となる。電力変換器５で発生する損失や直列トランス６で発生する損失と、無効電力とを考慮して、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔに余裕をみたうえで巻数比Ｎを大きくとることが望ましい。
エレベーターかご給電装置１００の特徴として、かご内負荷４は回生しないことと、電力用ケーブル２は商用周波数領域において抵抗器とみなせることがある。このため、補償電圧Ｖ２は負となることはなく、さらに補償電力は正の有効電力とみなしてよい。したがって、入力線７からは、補償する有効電力と直列補償装置３で発生する損失を供給しなければならない。直列補償装置３で発生する損失は、直列トランス６の一次電圧が大きいときに一次電流が低減されるため減少すると考えられる。これが巻数比Ｎを大きく設計する理由である。
次に、巻数比Ｎを大きくするためには、インバータ直流母線電圧Ｖｄｃが大きいことが望ましい。このため本実施の形態では、入力線７はかご給電線９の出力側に接続している。このとき、直列補償装置３が動作することによって、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔは２００Ｖ級の定格電圧程度に制御され、インバータ直流母線電圧Ｖｄｃが高く維持できる。
本実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００は、直列補償装置３により制御ケーブルの中の電力用ケーブル２の抵抗成分によって低下する電圧を補償して、常に定格電圧近傍の電圧をかご内負荷４に給電することができる。そして、かご給電線９の出力側の補
償装置出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧近傍の値をとるため、かご内負荷４に所定の電力を入力する際に電力用ケーブル２に流れる電流を低減できる。このことから電力用ケーブル２の芯線の並列数を低減できる。その結果、電力用ケーブル２の芯線の数が減る分だけ、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果も得られる。また、系統電源１の電圧が低下した際にも直列補償装置３により補償装置出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧近傍の値をとるため、電力用ケーブル２に流れる電流を低減できる。したがって上記と同様に、電力用ケーブル２の芯線の並列数を低減できる。その結果、電力用ケーブル２の芯線の本数が減る分だけ、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果も得られる。
また、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧近傍の値をとるため、電力用ケーブル２に流れる電流が概ねかご内負荷４の入力電力と直列補償装置３で発生する損失から決定されるようになる。このため、電力用ケーブル２の芯線の必要並列数の見積りが簡単になる。
以上に説明したように、実施の形態１の直列補償装置３は、インバータ電圧指令作成部３２に指令電圧補正部４４ａや指令電圧補正部４４ｂを備えるようにしたので、かご給電線９の給電線出力電圧Ｖｏｕｔや給電線入力電流Ｉｉｎを検出することなく、給電線入力電圧Ｖｉｎの検出値を用いてフィードフォワード制御により、補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧の低減を図るという顕著な効果が得られる。その結果、給電線出力電圧Ｖｏｕｔは過電圧未満でより高い電圧を維持することができ、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。また、指令電圧補正部４４により補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧が低減できるので、指令電圧補正部４４を有しないものに比べてさらに補償装置出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧に近づけることができ、制御ケーブルを構成する芯線の並列本数を低減できる。
また、実施の形態１の直列補償装置３の指令電圧補正部４４が、可変ゲインＫ２を有する増幅器７２を備える指令電圧補正部４４ｂの場合には、かご内負荷４の消費電力が変化した場合にも適切なゲインで給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制し、過電圧未満でより高い電圧を維持することができる。これにより給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制できるので、一層、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。
さらに、本実施の形態１の直列補償装置３は、電力変換器５への電力を供給する入力線７をかご給電線９の出力側に接続するようにしたため、接続端の電圧は補償装置入力電圧Ｖｉｎよりも高い電圧である補償装置出力電圧Ｖｏｕｔとなり、常に補償後の定格電圧近傍の値をとる。これにより、平滑コンデンサ１２の電圧すなわちインバータ直流母線電圧Ｖｄｃの低下を抑制でき、直列トランス６の巻数比Ｎを大きく設計することができる。その結果、直列補償装置３の損失が低減され、一層の電力用ケーブル２の芯線の並列数低減が期待できる。
また、実施の形態１の直列補償装置３は、入力線７をかご給電線９の出力側に接続するようにしたため、入力線７を系統電源１に接続する必要がなく、入力線７を短くすることができる。入力線７を系統電源１に接続しないので、入力線７は電力用ケーブル２と同じものにする必要がない。
また、直列補償装置３の損失低減により、電力変換器５や直列トランス６の小型化、軽量化、低価格化が期待できる。
本実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００では、かご内負荷４への入力電力が変動した場合にもかご内負荷４と電力変換器５との両方の入力電圧の変動が小さいため、電力用ケーブル２の芯線の並列数が最小限に低減できるというこれまでにない効果を奏する。
以上のように実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００は、電力用ケーブル２から送電された入力電力を受電し、入力電力の電圧に電力用ケーブル２による電圧降下を補償した補償電圧Ｖ２を重畳して、かごのかご内負荷４に供給電力を供給する直列補償装置３を備え、直列補償装置３は、電力用ケーブル２から送電された入力電力をかご内負荷４に供給するかご給電線９と、交流電力を直流電力に変換する整流器（ダイオード整流器１６）と、かご給電線９の交流電力を整流器（ダイオード整流器１６）に供給する入力線７と、整流器（ダイオード整流器１６）が出力した直流電力を交流電力に逆変換するインバータ１７と、インバータ１７の出力に基づいて補償電圧Ｖ２をかご給電線９に重畳する直列トランス６と、インバータ１７を制御する直列補償装置制御部３１を備え、直列補償装置制御部３１は、電力用ケーブル２とかご給電線９の接続部の電圧である補償装置入力電圧Ｖｉｎに基づいて生成された、かご給電線９への給電線出力電圧Ｖｏｕｔの目標値（目標値Ｖｏｒｅｆｏ）を、指令電圧補正部４４により補正して生成した補正電圧指令値（出力電圧指令値Ｖｏｒｅｆ）に基づいて、インバータ１７の電圧指令値（インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆ）を作成するインバータ電圧指令作成部３２を有することを特徴とするので、かご給電線への給電線出力電圧または補償電圧の目標値を指令電圧補正部により補正することにより、インバータの電圧指令値を高精度に生成でき、エレベーターかごへ電力を供給する電力用ケーブル２における芯線の数を従来に比べて低減することができる。
実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２によるインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。図１２は、本発明の実施の形態２によるインバータ電圧指令作成部の他の例の詳細を示す構成図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態２のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００とは、直列補償装置３の直列補償装置制御部３１の構成要素であるインバータ電圧指令作成部３２の内容のみが異なる。図１１のインバータ電圧指令作成部３２ｃは、図５のインバータ電圧指令作成部３２ａと異なりローパスフィルタ４７を含んでいる。また、図１２のインバータ電圧指令作成部３２ｄは、図７のインバータ電圧指令作成部３２ｂと異なりローパスフィルタ４７を含んでいる。ローパスフィルタ４７は、電圧検出器３４によって検出された補償装置入力電圧Ｖｉｎが入力され、高周波を除去したフィルタ出力電圧Ｖｉｎｆを出力する。位相同期器４１、サイン演算器４２、乗算器４３を含む構成部は給電線出力電圧目標値生成部であり、ローパスフィルタ４７、減算器４５、増幅器４６を含む構成部はインバータ電圧指令値生成部である。
実施の形態２のインバータ電圧指令作成部３２（インバータ電圧指令作成部３２ｃ、インバータ電圧指令作成部３２ｄ）は、減算器４５によって式（７）のように減算を行い、直列トランス６の二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを得る。
Ｖ２ｒｅｆ＝Ｖｏｒｅｆ−Ｖｉｎｆ ・・・（７）
これにより、補償装置入力電圧Ｖｉｎに高調波が含まれていた場合にも、補償不要な高調波成分を無視してインバータ１７に直列補償装置制御部３１からゲート信号Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄを出力できる。したがって、インバータ１７は、補償不要な高調波成分を除去して、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖを出力できる。
例えばローパスフィルタ４７のカットオフ周波数を出力フィルタ１５でゲインが正になる領域をカットするように設定すると、直列補償装置３からの無用な低次高調波発生を回避できる。または、ローパスフィルタ４７のカットオフ周波数を基本波成分だけを抽出するように設定すると、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔの基本波成分が所望の値となるよう制御できる。
なお、ここではローパスフィルタ４７を用いて補償装置入力電圧Ｖｉｎの低次成分を抽出することにしているが、基本波成分を検出するようなバンドパスフィルタを用いても構わない。また、図示しないが、指令電圧補正部４４ｂで基本波振幅Ｖｉｎ１ｐを求める際に、補償装置入力電圧Ｖｉｎの代わりにフィルタ出力電圧Ｖｉｎｆを用いても良いのはいうまでもない。
また、図１１、図１２では指令電圧補正部４４ａ、または指令電圧補正部４４ｂを乗算器４３の後段に配置したが、乗算器４３の前段に配置して電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆの状態で補正しても同様の効果が得られるのは自明である。
以上に説明したように、本実施の形態２のエレベーターかご給電装置１００は、インバータ電圧指令作成部３２（インバータ電圧指令作成部３２ｃ、インバータ電圧指令作成部３２ｄ）で補償装置入力電圧Ｖｉｎの高調波成分を除去するので、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００の効果に加えて、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖから補償不要な低次高調波成分を除去し、無用な低次高調波発生を回避できる。さらには必要な基本波成分の補償量を確保することができる。
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかるインバータ電圧指令作成部３２の詳細を示す構成図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００とは、直列補償装置３の直列補償装置制御部３１の構成要素であるインバータ電圧指令作成部３２の内容のみが異なる。図１３のインバータ電圧指令作成部３２ｅは、図５のインバータ電圧指令作成部３２ａと異なり、指令電圧補正部４４の前後の減算器４５、乗算器４３の位置が異なる。さらに言えば、実施の形態３のインバータ電圧指令作成部３２ｅは、実施の形態１のインバータ電圧指令作成部３２ａと異なり、先に直列トランス６の二次巻線電圧Ｖ２の電圧振幅指令値である二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆ（補正電圧指令値）を求め、この二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆと基準波形ｓｉｎθを乗算器４３に入力し、二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを生成する。
給電線入力電圧Ｖｉｎは、バンドパスフィルタ４８に入力されその基本波成分Ｖｉｎ１が抽出される。基本波成分Ｖｉｎ１は振幅演算部４９に入力され、その基本波振幅Ｖｉｎ１ｐが出力される。減算器４５により、二次巻線電圧Ｖ２の目標電圧振幅指令値であるＶ２ｐｒｅｆｏが、式（８）のように生成される。
Ｖ２ｐｒｅｆｏ＝Ｖｏｐｒｅｆ−Ｖｉｎ１ｐ ・・・（８）
目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏ（補償電圧目標値）を指令電圧補正部４４ｃで補正したものを、二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆ（補正電圧指令値）とする。給電線入力電圧Ｖｉｎは位相同期器４１に入力され、給電線入力電圧Ｖｉｎの位相θが出力される。位相θはサイン演算器４２に入力され、基準波形ｓｉｎθが出力される。二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆと基準波形ｓｉｎθを乗算器４３に入力すると、二次巻線電圧Ｖ２の瞬時値の指令値である二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが出力される。さらに、二次巻線電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを増幅器４６でＮ倍に増幅するとインバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆが得られる。バンドパスフィルタ４８、振幅演算部４９、減算器４５を含む構成部は給電線出力電圧目標値生成部であり、位相同期器４１、サイン演算器４２、乗算器４３、増幅器４６を含む構成部はインバータ電圧指令値生成部である。
指令電圧補正部４４は可変ゲインＫ３の増幅器７６で構成されており、二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆは式（９）のようになる。
Ｖ２ｐｒｅｆ＝Ｖ２ｐｒｅｆｏ×Ｋ３ ・・・（９）
図１４は、図１３の増幅器７６のゲイン特性例を示す図である。図１４の増幅器７６のゲイン特性例は、目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏが大きくなるにつれて、可変ゲインＫ３が増大するようになっている。Ｖｏｐｒｅｆは一定であるから、式（８）により給電線入力電圧Ｖｉｎの減少に伴い、その基本波振幅Ｖｉｎ１ｐが減少すると目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏは増加する。また、可変ゲインＫ３は目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏが大きくなるにつれて増大するから、式（９）により二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆと目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏの差は目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏが大きくなるにつれて増大する。すなわち、二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆの指令電圧補正量を二次巻線電圧Ｖ２および給電線入力電圧Ｖｉｎに依存して変化させることができる。したがって、可変ゲインＫ３は、図８の可変ゲインＫ２と同様に、二次巻線電圧Ｖ２の増加（Ｖｉｎの減少）に伴い、補正量を増加させ給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制する効果を持つ。二次巻線電圧Ｖ２の増加は給電線入力電圧Ｖｉｎの減少なので、可変ゲインＫ３は、給電線入力電圧Ｖｉｎの減少に伴い、補正量を増加させ給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制する効果を持つ。可変ゲインＫ３を有する増幅器７６はテーブルで実現してもよいし、演算式で実現してもよい。
なお、かご内負荷４で消費する電力が増加すると給電線入力電流Ｉｉｎが増加し、給電線入力電圧Ｖｉｎが減少し、二次巻線電圧Ｖ２が増加するため、実施の形態３の直列補償装置３は、補償装置入力電圧Ｖｉｎが低下することを検出して補償電圧Ｖ２を高くすることができるので、かご内負荷４で消費する電力が増加した場合に給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制することができる。また、かご内負荷４で消費する電力が減少すると給電線入力電流Ｉｉｎが減少し、給電線入力電圧Ｖｉｎが増大し、二次巻線電圧Ｖ２が減少するため、補償装置入力電圧Ｖｉｎが増大することを検出して補償電圧Ｖ２を低くすることができるので、かご内負荷４で消費する電力が減少した場合にも給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制することができる。したがって、実施の形態３の直列補償装置３は、かご内負荷４で消費する電力が変化した場合に給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制することができる。
系統電源１の電圧値が低下すると給電線入力電圧Ｖｉｎが低下し、二次巻線電圧Ｖ２が増大する。しかしながら、かご内負荷４で消費する電力が小さい場合には、給電線入力電流Ｉｉｎは小さい。このため、系統電源１の電圧値が変化した場合にはかご内負荷４に印加される電圧が変動すると考えられるので、この電圧が過電圧とならない範囲でなるべく給電線出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるよう可変ゲインＫ３を設定する。
ここでは、基本波成分Ｖｉｎ１を求めるためにバンドパスフィルタ４８を用いたが、実質的に基本波成分が抽出できる程度のローパスフィルタを用いるなど他の手段を用いても良い。また、ここでは、位相θを求めるために給電線入力電圧Ｖｉｎを用いたが、基本波成分Ｖｉｎ１を用いてもよい。
また、可変ゲインＫ３は図１４のグラフのように単調増加することに限定されず、一定値や給電線出力電圧Ｖｏｕｔの誤差を小さくするようなその他の特性を持たせることができるのはいうまでもない。なお、可変ゲインＫ３の特性が一定値の場合は、固定ゲインということもできる。
以上に説明したように、本実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００の効果に加えて、電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆと基本波振幅Ｖｉｎ１ｐからＶ２の目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏを求めるようにしたので、実施の形態２と同様に、インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆから高調波成分を除去することができる。これによりインバータ出力電圧Ｖｉｎｖから補償不要な低次高調波成分を除去し、無用な低次高調波発生を回避できる。さらには必要な基本波成分の補償量を確保することができる。
また、実施の形態３のインバータ電圧指令作成部３２ｅは指令電圧補正部４４ｃを備えるようにしたので、実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００は、かご給電線９の給電線出力電圧Ｖｏｕｔや給電線入力電流Ｉｉｎを検出することなく、給電線入力電圧Ｖｉｎの検出値を用いてフィードフォワード制御により、補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧の低減を図るという顕著な効果が得られる。その結果、給電線出力電圧Ｖｏｕｔは過電圧未満でより高い電圧を維持することができ、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。
また、インバータ電圧指令作成部３２ｅは、指令電圧補正部４４ｃが可変ゲインＫ３を有する増幅器７６を備え、可変ゲインＫ３が増幅器７６の単一の入力値であるＶ２ｐｒｅｆｏによって決定されるので、給電線出力電圧目標値Ｖｏｒｅｆｏに加え給電線入力電圧Ｖｉｎの入力を必要とする指令電圧補正部４４ｂを備えるインバータ電圧指令作成部３２ｂ、３２ｄと比較して、インバータ電圧指令作成部３２ｅの構成が簡単である。
さらに、実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００は、可変ゲインＫ３を有する指令電圧補正部４４ｃを備えたで、かご内負荷４の消費電力が変化した場合にも給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制し、過電圧未満でより高い電圧を維持することができる。これにより給電線出力電圧Ｖｏｕｔの変化を抑制できるので、一層、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。
以上のように実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００は、電力用ケーブル２から送電された入力電力を受電し、入力電力の電圧に電力用ケーブル２による電圧降下を補償した補償電圧Ｖ２を重畳して、かごのかご内負荷４に供給電力を供給する直列補償装置３を備え、直列補償装置３は、電力用ケーブル２から送電された入力電力をかご内負荷４に供給するかご給電線９と、交流電力を直流電力に変換する整流器（ダイオード整流器１６）と、かご給電線９の交流電力を整流器（ダイオード整流器１６）に供給する入力線７と、整流器（ダイオード整流器１６）が出力した直流電力を交流電力に逆変換するインバータ１７と、インバータ１７の出力に基づいて補償電圧Ｖ２をかご給電線９に重畳する直列トランス６と、インバータ１７を制御する直列補償装置制御部３１を備え、直列補償装置制御部３１は、電力用ケーブル２とかご給電線９の接続部の電圧である補償装置入力電圧Ｖｉｎに基づいて生成された、かご給電線９への補償電圧Ｖ２の目標値（目標電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆｏ）を、指令電圧補正部４４により補正して生成した補正電圧指令値（二次巻線電圧振幅指令値Ｖ２ｐｒｅｆ）に基づいて、インバータ１７の電圧指令値（インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆ）を作成するインバータ電圧指令作成部３２を有することを特徴とするので、かご給電線への給電線出力電圧または補償電圧の目標値を指令電圧補正部により補正することにより、インバータの電圧指令値を高精度に生成でき、エレベーターかごへ電力を供給する電力用ケーブル２における芯線の数を従来に比べて低減することができる。
実施の形態４．
図１５は本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第１の例の詳細を示す構成図であり、図１６は本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第２の例の詳細を示す構成図である。図１７は本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第３の例の詳細を示す構成図であり、図１８は本発明の実施の形態４によるインバータ電圧指令作成部の第４の例の詳細を示す構成図である。以下、実施の形態１または実施の形態２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態４のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１または実施の形態２のエレベーターかご給電装置１００とは、直列補償装置３の直列補償装置制御部３１の構成要素であるインバータ電圧指令作成部３２の内容のみ異なる。
図１５のインバータ電圧指令作成部３２ｆは、図５のインバータ電圧指令作成部３２ａと異なり、位相同期器４１とサイン演算器４２の間に位相補正部８１を備える。図１６のインバータ電圧指令作成部３２ｇは、図７のインバータ電圧指令作成部３２ｂと異なり、位相同期器４１とサイン演算器４２の間に位相補正部８１を備える。位相同期器４１によって得られた給電線入力電圧Ｖｉｎの位相θを位相補正部８１に入力して、指令値の補正位相θｒｅｆを得る。位相補正部８１の補正量は、固定値であってもよいし、給電線入力電圧Ｖｉｎに応じて変化させてもよい。位相同期器４１、位相補正部８１、サイン演算器４２、乗算器４３を含む構成部は給電線出力電圧目標値生成部であり、減算器４５、増幅器４６を含む構成部はインバータ電圧指令値生成部である。
ここで、位相補正部８１の位相補正の考え方を説明する。位相補正部８１に入力される元の位相θは、給電線入力電圧Ｖｉｎの検出などにより実電圧より遅れていることがある。そこで、補償電圧Ｖ２を実電圧相当の補正位相θｒｅｆで発生させることにより、遅れの影響を解消できる。さらに、直列トランス６の漏れインダクタンスにより無効電流が流れるため、その無効分を打ち消すように補正位相θｒｅｆの位相を進ませることもできる。
図１７、図１８に示した他のインバータ電圧指令作成部３２について説明する。図１７のインバータ電圧指令作成部３２ｈは、図１１のインバータ電圧指令作成部３２ｃと異なり、位相同期器４１とサイン演算器４２の間に位相補正部８１を備える。図１８のインバータ電圧指令作成部３２ｉは、図１２のインバータ電圧指令作成部３２ｄと異なり、位相同期器４１とサイン演算器４２の間に位相補正部８１を備える。位相同期器４１によって得られた給電線入力電圧Ｖｉｎの位相θを位相補正部８１に入力して、指令値の補正位相θｒｅｆを得る。位相同期器４１、位相補正部８１、サイン演算器４２、乗算器４３を含む構成部は給電線出力電圧目標値生成部であり、ローパスフィルタ４７、減算器４５、増幅器４６を含む構成部はインバータ電圧指令値生成部である。インバータ電圧指令作成部３２ｈ、３２ｉは、インバータ電圧指令作成部３２ｆ、３２ｇと同様の位相補正を行うことができるのはいうまでもない。
以上に説明したように、実施の形態４のエレベーターかご給電装置１００は、インバータ電圧指令作成部３２（インバータ電圧指令作成部３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ）に位相補正部８１を備えて指令値の位相を補正位相θｒｅｆにより補正できるようにしたため、実施の形態１または実施の形態２のエレベーターかご給電装置１００の効果に加えて、補償電圧Ｖ２の位相を調整する機能を備える。これにより、補償精度の向上や力率改善が可能となって電流低減を図れるという特有の効果を示す。このように電流低減が図れるので、一層、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。
実施の形態５．
図１９は本発明の実施の形態５によるインバータ電圧指令作成部の詳細を示す構成図である。以下、実施の形態３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態５のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００とは、直列補償装置３の直列補償装置制御部３１の構成要素であるインバータ電圧指令作成部３２の内容のみ異なる。
図１９のインバータ電圧指令作成部３２ｋは、図１３のインバータ電圧指令作成部３２ｅと異なり、位相同期器４１とサイン演算器４２の間に位相補正部８１を備える。位相同期器４１によって得られた給電線入力電圧Ｖｉｎの位相θを位相補正部８１に入力して、指令値の補正位相θｒｅｆを得る。位相補正部８１の補正量は、固定値であってもよいし、給電線入力電圧Ｖｉｎに応じて変化させてもよい。位相補正部８１を設けることにより、補償電圧Ｖ２を実電圧相当の補正位相θｒｅｆで発生させることになるため、遅れの影響を解消できる。さらに、直列トランス６の漏れインダクタンスにより無効電流が流れるため、その無効分を打ち消すように補正位相θｒｅｆの位相を進ませることもできる。
特に、図１９のようなインバータ電圧指令作成部３２ｋにおいてはインバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆ自体の位相を、位相補正後の位相である補正位相θｒｅｆに設定することになる。バンドパスフィルタ４８、振幅演算部４９、減算器４５を含む構成部は給電線出力電圧目標値生成部であり、位相同期器４１、位相補正部８１、サイン演算器４２、乗算器４３、増幅器４６を含む構成部はインバータ電圧指令値生成部である。
以上に説明したように、実施の形態５のエレベーターかご給電装置１００は、インバータ電圧指令作成部３２（インバータ電圧指令作成部３２ｋ）に位相補正部８１を備えて指令値の位相を補正位相θｒｅｆにより補正し、インバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｅｆ自体の位相を調節できるようにしたため、実施の形態３のエレベーターかご給電装置１００の効果に加えて、補償電圧Ｖ２の位相を直接調整する機能を備える。これにより、補償精度の向上や力率改善が可能となって電流低減を図れるという特有の効果を示す。このように電流低減が図れるので、一層、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。
実施の形態６．
図２０は、本発明の実施の形態６によるエレベーターかご給電装置を示す図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態６のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００とは、かご内負荷４の間にトランス１０を有する点で異なる。実施の形態６のエレベーターかご給電装置１００では、直列補償装置制御部３１のインバータ電圧指令作成部３２は、インバータ電圧指令作成部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ、３２ｋのいずれでも構わない。
実施の形態６では系統電源１は４００Ｖ級であり、電力用ケーブル２を用いて単相４００Ｖ級で直列補償装置３に送電する。かご内負荷４は、単相２００Ｖ級または単相１００Ｖ級であるから、かごに搭載されるトランス１０により一括して２００Ｖ級に降圧して、かご内負荷４に電力を供給する。このように、実施の形態６ではトランス１０の追加が必要となるものの、かご内負荷４の消費電力が等しい場合に電圧を２倍にすると電流は約１／２に減少するため、電力用ケーブル２で電流の２乗に依存して発生する損失が低減できる利点がある。また、図２０のかご給電装置１００では直列補償装置３を備え、さらにインバータ電圧指令作成部３２が指令電圧補正部４４を備えるので、直列補償動作中の補償装置出力電圧Ｖｏｕｔは定格電圧近傍の値をとり、トランス１０の入力電圧が安定する。
本実施の形態６のエレベーターかご給電装置１００は、直列補償装置３のインバータ電圧指令作成部３２に指令電圧補正部４４を備えたので、実施の形態１〜実施の形態５のエレベーターかご給電装置１００の効果に加えて、系統電源１が４００Ｖ級であるから、制御ケーブルの中の電力用ケーブル２の抵抗成分によって発生する損失を低減できる。これにより、電力用ケーブル２の抵抗成分によって発生する損失を低減できるので、電力用ケーブル２の芯線の並列数を低減できる。
また、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧近傍の値をとるため、トランス１０は電圧調整用のタップを設ける必要がない。このことにより、トランス１０の小型化、軽量化、低価格化が図れる上に、現地でのタップ調整作業が不要になるという効果がある。
さらに、インバータ電圧指令作成部３２が指令電圧補正部４４を備えるので、かご内負荷４の印加される電圧へのトランス１０の影響も考慮して指令電圧や位相を補正することもできるという特有の効果がある。
実施の形態７．
図２１は、本発明の実施の形態７によるエレベーターかご給電装置を示す図である。以下、実施の形態１、実施の形態６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。図２１では、エレベーターかごへの給電を三相で行っているところが図２０と異なる。実施の形態６におけるかご内負荷４の必要とする電力が大きい場合は、単相で送電するよりも三相で送電すると帰線が省略できるため有利である。図２０における帰線は、電力用ケーブル２の一つである電力用ケーブル２ｂである。
三相交流の場合、直列補償装置３は相毎に補償を行うことになる。実施の形態７によるエレベーターかご給電装置１００における電力用ケーブル２は、直列補償装置３のかご給電線９の入力側に接続される。かご給電線９の出力側はトランス１０の一次巻線に接続され、トランス１０の二次巻線はかご内負荷４に接続される。図２１では、電力用ケーブル２ａが直列補償装置３の入力端子３８ａに接続され、電力用ケーブル２ｂが直列補償装置３の入力端子３８ｂに接続され、電力用ケーブル２ｃが直列補償装置３の入力端子３８ｃに接続されている。かご給電線９ａは入力端子３８ａとトランス１０の一次巻線を接続し、かご給電線９ｂは入力端子３８ｂとトランス１０の一次巻線を接続し、かご給電線９ｃは入力端子３８ｃとトランス１０の一次巻線を接続する。電力用ケーブルの符号は、総括的に２を用い、区別して説明する場合に２ａ、２ｂ、２ｃを用いる。かご給電線の符号は、総括的に９を用い、区別して説明する場合に９ａ、９ｂ、９ｃを用いる。
かご内負荷４は、単相２００Ｖ級や単相１００Ｖ級、ときには三相２００Ｖ級の複数の負荷で構成されるので、運転中は不平衡であることが予想される。図２１において、電力用ケーブル２ａはｒ相であり、電力用ケーブル２ｂはｓ相であり、電力用ケーブル２ｃはｔ相である。
直列補償装置３は、電力変換器１０５、かご給電線９、直列トランス６ａ、６ｂ、６ｃ、電力変換器１０５に電力を供給する入力線７ａ、７ｂ、７ｃ、直列トランス６ａ、６ｂ、６ｃの二次巻線をそれぞれ短絡するバイパス回路８ａ、８ｂ、８ｃ、直列補償装置制御部１３１、図示しない電圧検出器１３４ａ、１３４ｂ、３５（図２２参照）を備える。直列トランス６ａ、６ｂ、６ｃは、電力変換器１０５の一相分の出力に一次巻線、かご給電線９の１本に二次巻線が接続される。直列トランス６ａの二次巻線はかご給電線９ａに接続され、直列トランス６ｂの二次巻線はかご給電線９ｂに接続され、直列トランス６ｃの二次巻線はかご給電線９ｃに接続される。入力線の符号は、総括的に７を用い、区別して説明する場合に７ａ、７ｂ、７ｃを用いる。ここで、入力線７は、三相であり、かご給電線９の入力側ではなく出力側に接続されている。また、バイパス回路８ａ、８ｂ、８ｃは、直列補償動作の際は開放しているが、直列補償動作を行わないバイパス運転の際には閉路して直列トランス６ａ、６ｂ、６ｃのそれぞれの二次巻線を短絡する。バイパス回路８ａ、８ｂ、８ｃは、実施の形態１で説明したものである。
図２２は、図２１の直列補償装置の詳細を示す構成図である。電力変換器１０５は、入力線７ａ、７ｂ、７ｃから三相交流を入力とし、直流電圧を出力するダイオード整流器１１６と、入力直流電圧を平滑する平滑コンデンサ１２と、単相フルブリッジインバータ群１１７と、出力フィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを備える。ダイオード整流器１１６は、６つのダイオードにより構成される。ダイオード整流器１１６の正極配線２６ａ及び負極配線２６ｂにより、ＩＧＢＴモジュール１１８ａ、１１８ｂに直流電力が供給される。単相フルブリッジインバータ群１１７は、２つのＩＧＢＴモジュール１１８ａ、１１８ｂから構成される。ＩＧＢＴモジュール１１８ａは、６つのＩＧＢＴと、各々に逆並列されたダイオードからなる。ＩＧＢＴモジュール１１８ｂも、ＩＧＢＴモジュール１１８ａと同様に、６つのＩＧＢＴと、各々に逆並列されたダイオードからなる。
単相フルブリッジインバータ群１１７は、実施の形態１に示した単相フルブリッジインバータ（インバータ）１７が３組で構成されていて、各単相フルブリッジインバータ１７の出力は出力フィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの入力に接続される。単相フルブリッジインバータ群１１７は、適宜、インバータ群１１７と称する。図２２では、ＩＧＢＴモジュール１１８ａが出力線１８ａ、１８ｂ、１８ｃからインバータ出力電圧Ｖｉｎｖを出力し、ＩＧＢＴモジュール１１８ｂが出力線１８ｄ、１８ｅ、１８ｆからインバータ出力電圧Ｖｉｎｖを出力している。また、出力フィルタ１５ａには出力線１８ａ、１８ｄが接続され、出力フィルタ１５ｂには出力線１８ｂ、１８ｅが接続され、出力フィルタ１５ｃには出力線１８ｃ、１８ｆが接続されている。
図２２では、単相フルブリッジインバータ１７は相毎のバランスを保つため各々ＩＧＢＴモジュール１１８ａとＩＧＢＴモジュール１１８ｂのスイッチ２個ずつで構成しているが、２素子入りモジュールを使用したり、６素子入りモジュールの使用箇所を変更したりしてもかまわないのは無論である。
また、ダイオード整流器１１６と平滑コンデンサ１２は３つのインバータ１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対して共通としているが、これらを個別に配置することもできる。また、入力線７を単相として、ダイオード整流器１１６を単相の整流器とすることもできる。
次に、実施の形態７における直列補償装置３の動作を説明する。かご給電線９の入力電圧をＶｉｎ、出力電圧をＶｏｕｔとする。かご給電線９は三相であって、かご給電線９ａはｒ相、かご給電線９ｂはｓ相、かご給電線９ｃはｔ相である。入力線間電圧をＶｉｎｒｓ、Ｖｉｎｓｔ、Ｖｉｎｔｒ、入力相電圧をＶｉｎｒ、Ｖｉｎｓ、Ｖｉｎｔ、出力線間電圧をＶｏｕｔｒｓ、Ｖｏｕｔｓｔ、Ｖｏｕｔｔｒ、出力相電圧をＶｏｕｔｒ、Ｖｏｕｔｓ、Ｖｏｕｔｔとする。
直列トランス６ａ、６ｂ、６ｃの二次巻線電圧であるＶ２ｒ、Ｖ２ｓ、Ｖ２ｔは、直列補償装置３が出力する補償電圧である。直列補償のため、相電圧で扱うことが好ましく、かご給電線９の入出力電圧の関係は、式（１０）、式（１１）、式（１２）のように表すことができる。
Ｖｏｕｔｒ＝Ｖｉｎｒ＋Ｖ２ｒ ・・・（１０）
Ｖｏｕｔｓ＝Ｖｉｎｓ＋Ｖ２ｓ ・・・（１１）
Ｖｏｕｔｔ＝Ｖｉｎｔ＋Ｖ２ｔ ・・・（１２）
このように考えたときは、実施の形態６における単相での給電と同様に、相毎に補償が可能である。電力変換器１０５のインバータ群１１７の出力電圧を、Ｖｉｎｖｒ、Ｖｉｎｖｓ、Ｖｉｎｖｔとする。
直列補償装置３は、直列補償装置制御部１３１を備えており、直列補償装置制御部１３１は、インバータ電圧指令作成部１３２とゲート信号作成部１３３を有している。さらに、電圧検出器１３４ａ、１３４ｂを用いて、入力線間電圧Ｖｉｎｒｓと入力線間電圧Ｖｉｎｓｔを検出し、電圧検出器３５を用いてインバータ直流母線電圧Ｖｄｃ（平滑コンデンサ１２の電圧）を検出する。
インバータ電圧指令作成部１３２は、実施の形態１〜実施の形態５のいずれかのインバータ電圧指令作成部３２（インバータ電圧指令作成部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ、３２ｋ）を３セット有するものである。さらには、直列補償は相電圧に対して行うが、三相三線式のため、入力電圧は線間電圧としてしか検出することができない。このため、検出した入力線間電圧Ｖｉｎｒｓ、Ｖｉｎｓｔを、入力相電圧Ｖｉｎｒ、Ｖｉｎｓ、Ｖｉｎｔに変換する機能を有する。測定する入力線間電圧は、入力線間電圧Ｖｉｎｒｓ、Ｖｉｎｓｔの他の入力線間電圧を検出することもでき、また、三相共検出してもよいのは無論である。インバータ電圧指令作成部１３２は、入力線間電圧Ｖｉｎｒｓ、Ｖｉｎｓｔと電圧振幅指令値Ｖｏｐｒｅｆが入力され、ｒ相、ｓ相、ｔ相に対応したインバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｒｅｆ、Ｖｉｎｖｓｒｅｆ、Ｖｉｎｖｔｒｅｆを出力する。
指令電圧補正部４４のゲイン（固定ゲインＫ１、可変ゲインＫ２、Ｋ３）は全て同じに設定してもよいが、かご内負荷４の接続状況に応じて個別に調整することもできる。さらには、インバータ電圧指令作成部３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ、３２ｋのように、位相補正部８１を有する場合にも、補正量は全て同じに設定しても、かご内負荷４の接続状況に応じて個別に設定することもできる。
ゲート信号作成部１３３には、３つのインバータ電圧指令値Ｖｉｎｖｒｒｅｆ、Ｖｉｎｖｓｒｅｆ、Ｖｉｎｖｔｒｅｆと、電圧検出器３５によって検出されたインバータ直流母線電圧Ｖｄｃが入力される。ゲート信号作成部１３３は、図９のゲート信号作成部３３を３セット有しており、ｒ相のインバータ１７のゲート信号Ｇａａ、Ｇａｂ、Ｇａｃ、Ｇａｄ、ｓ相のインバータ１７のゲート信号Ｇｂａ、Ｇｂｂ、Ｇｂｃ、Ｇｂｄ、ｔ相のインバータのゲート信号Ｇｃａ、Ｇｃｂ、Ｇｃｃ、Ｇｃｄを作成する。
なお、機器の構成により三角波キャリアＶｔｒｉは全相共通でもよいし、複数のキャリアを用いてもよい。また、インバータ直流母線電圧Ｖｄｃを検出する電圧検出器３５を複数使用してもよい。
以上に説明したように、実施の形態７のエレベーターかご給電装置１００は、三相３線でエレベーターかごに給電を行うので、実施の形態１〜実施の形態６にかかるエレベーターかご給電装置１００の効果に加えて、かご内負荷４の必要とする電力が大きい場合に、すなわちかご内負荷４の負荷容量が大きい場合に、単相での給電よりも電力用ケーブル２の芯線の並列数を低減できる。
また、かご内負荷４や系統電源１が不平衡である場合にも、実施の形態７の直列補償装置３は、相毎に補償を行うため、出力線間電圧Ｖｏｕｔｒｓ、Ｖｏｕｔｓｔ、Ｖｏｕｔｔｒは定格電圧近傍の値となり、電圧のアンバランスが小さい。さらには指令電圧補正部４４のゲイン（固定ゲインＫ１、可変ゲインＫ２、Ｋ３）や位相補正部８１の補正位相θｒｅｆを個別に設定することにより、電力用ケーブル２に流れる電流を必要最小限に維持することができるという効果を奏する。
さらに、インバータ電圧指令作成部１３２が指令電圧補正部４４を備えるので、かご内負荷４の印加される電圧へのトランス１０の影響も考慮して指令電圧や位相を補正することもできるという特有の効果がある。
実施の形態８．
図２３は本発明の実施の形態８によるエレベーターかご給電装置を示す図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態８のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００とは、直列補償装置３の構成要素である電力変換器５への入力線７がかご給電線９の出力側ではなく入力側に接続されている点で異なる。実施の形態８のエレベーターかご給電装置１００では、直列補償装置３のインバータ電圧指令作成部３２は、インバータ電圧指令作成部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ、３２ｋのいずれでも構わない。
さらには、実施の形態６または実施の形態７のように、系統電源１が単相４００Ｖ級であっても三相４００Ｖ級であってもよい。
実施の形態８の直列補償装置３は、インバータ電圧指令作成部３２に指令電圧補正部４４を備えるようにしたので、電力変換器５への入力線７がかご給電線９の入力側に接続されていても、かご給電線９の給電線出力電圧Ｖｏｕｔや給電線入力電流Ｉｉｎを検出することなく、給電線入力電圧Ｖｉｎの検出値を用いてフィードフォワード制御により、補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧の低減を図るという顕著な効果が得られる。その結果、給電線出力電圧Ｖｏｕｔは過電圧未満でより高い電圧を維持することができ、制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。また、指令電圧補正部４４により補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧が低減できるので、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧に近づけることができ、制御ケーブルを構成する芯線の並列本数を低減できる。
以上に説明したように、本実施の形態８のエレベーターかご給電装置１００は、入力線７がかご給電線９の入力側に接続されているので、実施の形態１〜実施の形態７のエレベーターかご給電装置１００の効果のうち、入力線７がかご給電線９の出力側に接続されていることに起因する効果を除く他の効果を有することが自明である。
実施の形態９．
図２４は本発明の実施の形態９によるエレベーターかご給電装置を示す図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。実施の形態９のエレベーターかご給電装置１００は、実施の形態１のエレベーターかご給電装置１００とは、直列補償装置３の構成要素である電力変換器５への入力線７がかご給電線９の出力側ではなく系統電源１に接続される点で、すなわちかご内負荷４への給電用とは別の電力用ケーブル２ｄ、２ｅに接続されている点で異なる。
実施の形態９の直列補償装置３は、入力端子３８ａ、３８ｂ、３８ｄ、３８ｅを有する。図２４では、電力用ケーブル２ｄが直列補償装置３の入力端子３８ｄに接続され、電力用ケーブル２ｅが直列補償装置３の入力端子３８ｅに接続されている。入力線７ａは入力端子３８ｄに接続され、入力線７ｂは入力端子３８ｅに接続されている。インバータ電圧指令作成部３２は、インバータ電圧指令作成部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ、３２ｋのいずれでも構わない。
さらには、実施の形態６または実施の形態７のように、系統電源１が単相４００Ｖ級であっても三相４００Ｖ級であってもよい。
実施の形態９の直列補償装置３は、インバータ電圧指令作成部３２に指令電圧補正部４４を備えるようにしたので、電力変換器５への入力線７が系統電源１に接続されていても、かご給電線９の給電線出力電圧Ｖｏｕｔや給電線入力電流Ｉｉｎを検出することなく、給電線入力電圧Ｖｉｎの検出値を用いてフィードフォワード制御により、補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧の低減を図るという顕著な効果が得られる。その結果、給電線出力電圧Ｖｏｕｔは過電圧未満でより高い電圧を維持することができ、特許文献１の電力伝送装置よりも制御ケーブルを構成する芯線の本数を減じたり、軽量化したりする効果が得られる。また、実施の形態９の直列補償装置３は、指令電圧補正部４４により補償電圧Ｖ２の目標電圧と補償電圧Ｖ２との誤差電圧が低減できるので、補償装置出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧に近づけることができ、電力変換器５へ電力供給用の他の電力ケーブルを用いる特許文献１の電力伝送装置よりも制御ケーブルを構成する芯線の並列本数を低減できる。
以上に説明したように、本実施の形態９のエレベーターかご給電装置１００は、入力線７がかご内負荷４への給電用とは別の電力用ケーブル２ｄ、２ｅに接続されているので、実施の形態１〜実施の形態７のエレベーターかご給電装置１００の効果のうち、入力線７がかご給電線９の出力側に接続されていることに起因する効果を除く他の効果を有することが自明である。
なお、実施の形態１〜実施の形態９に示したエレベーターかご給電装置は、本発明の内容の一例も示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能である。また、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態における各構成を組み合わせたり、実施の形態における各構成を適宜、変形、省略することが可能である。
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ…電力用ケーブル、３…直列補償装置、４…かご内負荷、６、６ａ、６ｂ、６ｃ…直列トランス、７、７ａ、７ｂ、７ｃ…入力線、９、９ａ、９ｂ、９ｃ…かご給電線、１０…トランス、１６…ダイオード整流器、１７…単相フルブリッジインバータ（インバータ）、３１…直列補償装置制御部、３２…インバータ電圧指令作成部、４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ…指令電圧補正部、４７…ローパスフィルタ、７２…増幅器、７６…増幅器、８１…位相補正部、１１６…ダイオード整流器、１１７…単相フルブリッジインバータ群（インバータ群）、１３１…直列補償装置制御部、１３２…インバータ電圧指令作成部、１３４ａ、１３４ｂ…電圧検出器（入力電圧検出器）、Ｖｉｎ１ｐ…給電線入力電圧の基本波振幅、Ｖ２ｐｒｅｆ…電圧振幅指令値（補正電圧指令値）、Ｖ２ｐｒｅｆｏ…目標電圧振幅指令値（補償電圧目標値）、Ｖ２…補償電圧、Ｖｉｎ…給電線入力電圧（補償装置入力電圧）、Ｖｏｕｔ…給電線出力電圧（補償装置出力電圧）、Ｖｉｎｆ…給電線入力電圧のフィルタ出力電圧、Ｖｉｎｖｒｅｆ、Ｖｉｎｖｒｒｅｆ、Ｖｉｎｖｓｒｅｆ、Ｖｉｎｖｔｒｅｆ…インバータ電圧指令値、Ｖｏｒｅｆ…出力電圧指令値（補正電圧指令値）、Ｖｏｒｅｆｏ…目標値（給電線出力電圧目標値）、Ｖｏｐｒｅｆ…電圧振幅指令値、θ、θｒ、θｓ、θｔ…位相、θｒｅｆ…補正位相。

Claims (11)

  1. 複数の芯線を有する電力用ケーブルを用いてエレベーターのかごで使用する電力を送電するエレベーターかご給電装置であって、
    前記電力用ケーブルから送電された入力電力を受電し、前記入力電力の電圧に前記電力用ケーブルによる電圧降下を補償した補償電圧を重畳して、前記かごのかご内負荷に供給電力を供給する直列補償装置を備え、
    前記直列補償装置は、
    前記電力用ケーブルから送電された前記入力電力を前記かご内負荷に供給するかご給電線と、交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記かご給電線の交流電力を前記整流器に供給する入力線と、前記整流器が出力した直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、前記インバータの出力に基づいて前記補償電圧を前記かご給電線に重畳する直列トランスと、前記インバータを制御する直列補償装置制御部を備え、
    前記直列補償装置制御部は、
    前記電力用ケーブルと前記かご給電線の接続部の電圧である補償装置入力電圧に基づいて生成された、前記かご給電線への給電線出力電圧または前記補償電圧の目標値を、指令電圧補正部により補正して生成した補正電圧指令値に基づいて、前記インバータの電圧指令値を作成するインバータ電圧指令作成部を有することを特徴とするエレベーターかご給電装置。
  2. 前記インバータ電圧指令作成部は、
    前記補償装置入力電圧の位相と前記給電線出力電圧を制御する電圧指令値とに基づいて、前記給電線出力電圧の前記目標値である給電線出力電圧目標値を生成する給電線出力電圧目標値生成部と、
    前記給電線出力電圧目標値が前記指令電圧補正部により補正された前記補正電圧指令値である給電線出力電圧指令値から、前記補償装置入力電圧を減算した指令信号により、前記インバータの前記電圧指令値を生成するインバータ電圧指令値生成部を有することを特徴とする請求項１記載のエレベーターかご給電装置。
  3. 前記インバータ電圧指令作成部は、
    前記補償装置入力電圧の高調波を除去するフィルタを有し、
    前記補償装置入力電圧の位相と前記給電線出力電圧を制御する電圧指令値とに基づいて、前記給電線出力電圧の前記目標値である給電線出力電圧目標値を生成する給電線出力電圧目標値生成部と、
    前記給電線出力電圧目標値が前記指令電圧補正部により補正された前記補正電圧指令値である給電線出力電圧指令値から、前記補償装置入力電圧が前記フィルタを通過したフィルタ出力電圧を減算した指令信号により、前記インバータの前記電圧指令値を生成するインバータ電圧指令値生成部を有することを特徴とする請求項１記載のエレベーターかご給電装置。
  4. 前記インバータ電圧指令作成部は、
    前記給電線出力電圧を制御する電圧指令値から前記補償装置入力電圧の基本波振幅を減算して、前記補償電圧の前記目標値である補償電圧目標値を生成する補償電圧目標値生成部と、
    前記補償電圧目標値が前記指令電圧補正部により補正された前記補正電圧指令値である補償電圧指令値と前記補償装置入力電圧の位相とに基づいて生成された指令信号により、前記インバータの前記電圧指令値を生成するインバータ電圧指令値生成部を有することを特徴とする請求項１記載のエレベーターかご給電装置。
  5. 前記指令電圧補正部は、前記補償装置入力電圧に応じて変化するゲインを有する増幅器
    であることを特徴とする請求項２または３に記載のエレベーターかご給電装置。
  6. 前記指令電圧補正部は、前記補償電圧目標値に応じて変化するゲインを有する増幅器であることを特徴とする請求項４記載のエレベーターかご給電装置。
  7. 前記インバータ電圧指令作成部は、前記補償装置入力電圧の位相を補正する位相補正部を有し、
    前記給電線出力電圧目標値生成部は、前記位相補正部により補正された補正位相と前記給電線出力電圧を制御する電圧指令値とに基づいて、前記給電線出力電圧目標値を生成することを特徴とする請求項２、３、５のいずれか１項に記載のエレベーターかご給電装置。
  8. 前記インバータ電圧指令作成部は、前記補償装置入力電圧の位相を補正する位相補正部を有し、
    前記インバータ電圧指令値生成部は、前記位相補正部により補正された補正位相と前記補償電圧指令値とに基づいて生成された指令信号により、前記インバータの前記電圧指令値を生成することを特徴とする請求項４、６のいずれか１項に記載のエレベーターかご給電装置。
  9. 前記直列補償装置の前記入力線は、前記かご給電線における前記直列トランスの二次巻線の接続部よりも前記かご内負荷の側に接続されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のエレベーターかご給電装置。
  10. 前記電力用ケーブルは三相交流を送電するケーブルであり、
    前記かご給電線は三相交流を送電するケーブルであり、
    前記直列補償装置は、
    前記かご給電線の相毎に設けられた３つの前記直列トランスを有し、
    各相に対応する前記直列トランスは、対応する相の前記インバータの出力に基づいて前記補償電圧を対応する相の前記かご給電線に重畳して、前記かご内負荷に供給電力を供給することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のエレベーターかご給電装置。
  11. 前記かご給電線と前記入力線とが接続された接続部、及び前記直列トランスと前記かご給電線とが接続された接続部よりも前記かご内負荷の側にトランスをさらに備え、
    前記トランスは、前記かご給電線の電圧を、前記かご内負荷の入力電力に応じた電圧に変換することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のエレベーターかご給電装置。
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