JP6328543B2 - エレベータ制御装置及びエレベータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータ制御装置及びエレベータ制御方法に関し、交流商用電源の電圧低下を検出するエレベータ制御装置及びエレベータ制御方法に適用して好適なるものである。

通常、エレベータ制御装置は、停電などによる交流商用電源の電圧低下を検出した場合には、走行中の乗りかごを非常停止させている。例えば、特許文献１では、停電等で乗りかごが非常停止してドアが開かない各階床間に停止した場合に、予め設けられた蓄電池の電力で乗りかごを最寄り階に移動させてドアを開放することが行われている。しかし、蓄電設備が設けられていない建物に設置されたエレベータにおいては、交流商用電源が遮断されて電圧低下が検出された場合に、乗りかごの非常停止を避けることができない。

一般的に、エレベータ制御装置は、交流商用電源（三相交流電源）から交流電力を供給されて、コンバータによって交流電力を直流電力に変換（整流）する。そして、該変換された直流電力をインバータによって三相交流電力に変換して、乗りかごを昇降させる巻上機を駆動する電動機に供給する。

交流商用電源の電圧は、停電などによる電圧低下ではなく、高調波電流などの影響によって電圧波形が歪んで電圧のピーク値が降下する場合がある。このとき、交流商用電源を整流した後の直流エネルギーとしては、エレベータを停止させることなく運転を継続することが可能な場合がある。

特開平２−１９８９９４号公報

従来のエレベータ制御装置では、コンバータの一次側に交流電圧の低下を検出するための検出回路を備えている。このため、高調波電流などの影響によって電圧波形が歪んで電圧のピーク値が降下し、全波整流後の直流電源としてはエレベータの運転が可能である場合であっても、電圧降下によりエレベータを不要に停止させてしまうという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、交流商用電源の電圧降下によるエレベータの不要な非常停止を防止することが可能なエレベータ制御装置及びエレベータ制御方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するために本発明においては、外部から供給される三相交流電源に基づいてエレベータの乗りかごを昇降させるモータの駆動を制御する制御部と、前記三相交流電源側に接続され、該三相交流電源を高調波抑制する第１の回路と、前記第１の回路の二次側に接続され、前記三相交流電源を整流して、前記モータを制御する第３の回路を介して該モータに必要なエネルギーを出力する第２の回路と、前記第１の回路から出力される前記三相交流電源の電圧が第１の閾値以下であることを検出した場合に、前記第２の回路から出力される前記三相交流電源の整流後の直流電源のエネルギーと第２の閾値との比較結果に応じて、前記乗りかごの運転を制御する制御部と、を備えることを特徴とする、エレベータ制御装置が提供される。

かかる課題を解決するために本発明においては、外部から供給される三相交流電源を高調波抑制する第１の回路と、前記第１の回路の二次側に接続される第２の回路と、エレベータの乗りかごを昇降させるモータの駆動を制御する制御部とを備えるエレベータ制御装置におけるエレベータ制御方法であって、前記制御部が、前記第１の回路から出力される前記三相交流電源の電圧が第１の閾値以下であるかを判定するステップと、前記第１の回路から出力される前記三相交流電源の電圧が第１の閾値以下である場合に、前記第２の回路から出力される前記三相交流電源の整流後の直流電源のエネルギーと第２の閾値とを比較するステップと、前記比較した結果、前記第２の回路から出力される前記三相交流電源の整流後の直流電源のエネルギーが前記第２の閾値より大きい場合に、前記エレベータの運転を継続するステップと、を含むことを特徴とする、エレベータ制御方法が提供される。

本発明によれば、交流商用電源の電圧降下によるエレベータの不要な非常停止を防止して、エレベータ制御運転のサービス向上を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るエレベータの全体構成を示す概略図である。 同実施形態にかかる交流側および直流側の閾値と電流との関係を説明する概念図である。 同実施形態にかかるエレベータ運転制御処理の詳細を示すフローチャートである。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）エレベータの構成
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかるエレベータの全体構成を説明する。図１は、エレベータ１００の全体構成を示す概略図である。

図１に示すように、エレベータ１００は、乗客等を運搬する乗りかご８と、つり合いおもり７と、巻上機６と、エレベータ制御装置１１０などから構成される。エレベータ１００は、巻上機６をモータ（図示せず）により回転駆動することにより、乗りかご８及びつり合いおもり７を昇降駆動する。

巻上機６は、ブレーキ（図示せず）によってその駆動が制御される。ブレーキは、エレベータ制御装置１１０からの指令信号に基づいて、巻上機６の駆動を制御する。乗りかご８及びつり合いおもり７の昇降駆動時には、エレベータ制御装置１１０からブレーキに指令信号が入力される。

さらに、エレベータ１００は、モータに流れる電流値を検出する電流検出器（図示せず）や、モータの回転速度を検出する速度検出器（図示せず）や、乗りかご８に設置され、乗車人員の重量を検出する荷重検出器（図示せず）などを備える。これらの検出器は、エレベータ制御装置１１０に電気的に接続され、エレベータ制御装置１１０は、各検出器の検出結果に基づいて、エレベータ１００の運転を制御する。

エレベータ制御装置１１０は、遮断機１と、交流リアクトル／トランス２と、電磁接触器３と、コンバータダイオード４と、インバータ５、交流側電圧低下検出回路１０、直流側電圧低下検出回路９及び制御回路（図示せず）などから構成される。

遮断機１は、三相交流電源２００と交流リアクトル／トランス２との間に設けられ、制御回路から入力される制御信号に基づいて、オン／オフ動作が制御される。交流リアクトル／トランス２は、電磁接触器３を介してコンバータダイオード４に接続され、高調波などを抑制する。交流リアクトル／トランス２は、本発明の第１の回路の一例である。

また、交流リアクトル／トランス２の２次側に交流側電圧低下検出回路１０が接続される。交流側電圧低下検出回路１０は、交流リアクトル／トランス２により高調波抑制された三相交流電源２００の電圧低下を検出する。

交流リアクトル／トランス２の２次側に接続されたコンバータダイオード４は、交流リアクトル／トランスから供給された交流電力を直流電力に変換（三相全波整流）して、変換した直流電力をインバータ５に供給する。

インバータ５は、コンバータダイオード４から供給された直流電力を可変電圧・可変周波数の三相交流電力に変換し、変換した三相交流電力をモータに出力する。インバータ５は、制御回路に電気的に接続され、制御回路から入力される速度指令信号等の制御信号に基づいて制御される。

また、コンバータダイオード４の２次側に直流側電圧低下検出回路９が接続される。直流側電圧低下検出回路９は、コンバータダイオード４により三相全波整流された直流電源の電圧低下を検出する。

通常、エレベータ制御装置１１０は、停電などにより三相交流電源２００の電圧低下を検出した場合には、走行中の乗りかごを非常停止させていた。しかし、三相交流電源２００の電圧低下を検出した場合でも、三相交流電源２００を整流した後の直流エネルギーとしてはエレベータを停止させることなく、運転を継続可能な場合がある。例えば、高調波電流などの影響によって電圧波形が歪み、交流リアクトル／トランス２の２次側で電圧低下が検出されたとする。この電圧低下が電圧のピーク値降下によるものであった場合には、三相交流電源２００の全波整流後の直流電源から算出されるエネルギーが、エレベータの運転可能なエネルギーを有する場合がある。

そこで、本実施の形態では、電圧低下を、交流リアクトル／トランス２の二次側に接続された交流側電圧低下検出回路１０だけでなく、コンバータダイオード４の２次側に接続された直流側電圧低下検出回路９でも検出して、三相交流電源２００の電圧降下によるエレベータの不要な非常停止を防止している。具体的に、交流側電圧低下検出回路１０では、停電を検出するための第１の閾値を設定し、直流側電圧低下検出回路９では、エレベータを定格出力で通常運転可能なエネルギー以下となった場合にトラブルとして検出するための第２の閾値を第１の閾値以下に設定する。

（２）第１の閾値及び第２の閾値
ここで、図２を参照して、交流側電圧低下検出回路１０及び直流側電圧低下検出回路９の各々で設定される第１の閾値及び第２の閾値について説明する。図２は、縦軸を電源電圧、横軸を交流リアクトル／トランス２に流れる電流としたグラフである。図２に示すように、停電を検出するための第１の閾値（交流側閾値）より下に、第２の閾値（直流側閾値）が設定される。例えば、三相交流電源２００の定格電圧が２００Ｖであった場合には、第１の閾値（交流側閾値）の電圧を１６０Ｖ〜１７０Ｖに設定し、第２の閾値（直流側閾値）を１３０Ｖ〜１４０Ｖに設定してもよい。

交流側電圧低下検出回路１０は、乗りかご８の積載量と運転方向から力行運転であるか回生運転であるかを判断し、交流リアクトル／トランス２に流れる電源電流を推定する。そして、推定された電流値が交流リアクトル／トランス２に流れる場合に、乗りかご８が加速したり定常走行したりする際の電圧降下を算出して、交流リアクトル／トランス２の二次側電圧を推定する。そして、交流側電圧低下検出回路１０は、推定した交流リアクトル／トランス２の二次側電圧と第１の閾値（交流側閾値）とを比較する。

推定した交流リアクトル／トランス２の二次側電圧が第１の閾値（交流側閾値）よりも高い場合には、通常通りエレベータの運転を継続し、低い場合には、さらに、直流側電圧低下検出回路９が、エレベータを定格出力で通常運転可能なエネルギーと第２の閾値（直流側閾値）とを比較する。図２では、第２の閾値（直流側閾値）を交流換算して示している。直流側電圧低下検出回路９は、第２の閾値（直流側閾値）として直流部（コンバータダイオード４の二次側）のエネルギーを設定し、直流部のエネルギーと巻上機６を駆動するモータに必要なエネルギーとを比較する。

モータに必要なエネルギーが直流部のエネルギーより大きい場合には、通常通りエレベータの運転を継続し、小さい場合には、モータに必要なエネルギーを低減するような運転制限を行うことで、エレベータの運転を稼働することができるかを判断する。当該運転制限については、後で詳細に説明する。

例えば、交流側電圧低下検出回路１０により検出された値が図２の値２０１のように、第１の閾値（交流側閾値）より高い値である場合には、直流側電圧低下検出回路９で検出された値による判定を行うことなく、通常通りエレベータの運転を継続する。

また、交流側電圧低下検出回路１０により検出された値が第１の閾値（交流側閾値）より低い値であった場合には、直流側電圧低下検出回路９により検出された値２０２と第２の閾値とを比較する。値２０２は、第２の閾値より大きいため、通常通りエレベータの運転が継続される。

従来は、交流側電圧低下検出回路１０で検出された値でのみエレベータの運転を継続可能かが判定されていたため、停電による電圧降下ではなく、電圧歪みによる電圧降下であっても、エレベータを非常停止していた。しかし、本実施の形態では、直流側電圧低下検出回路９で直流側から出力される値と第２の閾値とを比較して、第２の閾値よりも直流側から出力される値、すなわち、モータに必要なエネルギーが大きい場合には、通常通りエレベータの運転を継続することが可能となる。

また、交流側電圧低下検出回路１０により検出された値が第１の閾値（交流側閾値）より低く、直流側電圧低下検出回路９により検出された値が図２の値２０３のように、第２の閾値（直流側閾値）よりも小さい場合には、運転制限により値２０３を値２０２とすることができるかを判断する。運転制限とは、乗りかご８の加速度や速度を低減させたり、走行距離を低減させたりすることである。このような運転制限をすることができれば、モータに必要なエネルギーを低減させて、値２０３を値２０２にして、乗りかごを目的階まで運転することが可能となる。

このように、第２の閾値よりもモータに必要なエネルギーが小さい場合であって、運転制限によりエレベータの運転が可能かを判断することにより、不要な非常停止を防止し、乗りかご８が、ドアが開かない各階床階に停止してしまい、乗客が閉じ込められる危険性を低減することが可能となる。

（３）エレベータ運転制御処理の詳細
次に、図３を参照して、エレベータ制御装置１１０におけるエレベータ運転制御処理の詳細について説明する。図３に示すように、乗客により乗りかごまたはホール呼びが発生すると（Ｓ１０１）、エレベータ制御装置１１０は、エレベータの運転開始前に、乗りかご８の積載量と運転方向から力行運転であるか回生運転であるかを判断して、交流リアクトル／トランス２に流れる電源電流を推定する（Ｓ１０２）。

そして、エレベータ制御装置１１０は、推定された電流値が交流リアクトル／トランス２に流れる場合に、乗りかご８が加速したり定常走行したりする際の電圧降下を算出して、交流リアクトル／トランス２の二次側電圧を推定する（Ｓ１０３）。

そして、エレベータ制御装置１１０は、ステップＳ１０３で算出した交流リアクトル／トランス２の二次側電圧と第１の閾値（交流側閾値）とを比較する（Ｓ１０４）。

ステップＳ１０４において、推定した交流リアクトル／トランス２の二次側電圧が第１の閾値（交流側閾値）よりも高い場合には、エレベータ制御装置１１０は、通常通りエレベータの運転を継続して、目的階まで運転してドアを開けて乗客を降ろし（Ｓ１０８）、その後、ドアを閉める（Ｓ１０９）。

一方、ステップＳ１０４において、推定した交流リアクトル／トランス２の二次側電圧が第１の閾値（交流側閾値）よりも低い場合には、エレベータ制御装置１１０は、直流部エネルギーとモータに必要なエネルギーとを比較する（Ｓ１０５）。

上記したように、直流部のエネルギーとは、直流部（コンバータダイオード４の２次側）のエネルギーと比較するための第２の閾値である。すなわち、ステップＳ１０５では、第２の閾値（直流側閾値）とモータに必要なエネルギーとを比較する。モータに必要なエネルギーとは、直流側電圧低下検出回路９で検出される値であり、コンバータダイオード４からインバータ５を介してモータに出力されるエネルギーであって、乗りかごを目的階まで運転するためにモータに必要なエネルギーである。

ステップＳ１０５において、直流部のエネルギーがモータに必要なエネルギーより大きい場合には、ステップＳ１０６の処理を実行する。一方、ステップＳ１０５において、直流部のエネルギーがモータに必要なエネルギーより小さい場合には、エレベータ制御装置１１０は、通常通りエレベータの運転を継続して、目的階まで運転してドアを開けて乗客を降ろし（Ｓ１０８）、その後、ドアを閉める（Ｓ１０９）。

ステップＳ１０５において、直流部のエネルギー（第２の閾値）がモータに必要なエネルギーより大きい場合とは、モータに必要なエネルギーが第２の閾値以下であり、乗りかご８を目的階まで運転するために必要なエネルギーが十分でないことを示す。したがって、ステップＳ１０６において、エレベータ制御装置１１０は、エレベータの運転制限が可能かを判定する。

エレベータの運転制限は、上記したように、例えば、乗りかご８の加速度や速度を低減させたり、走行距離を低減させたりすることである。ステップＳ１０６において、運転制限可能である場合には、エレベータ制御装置１１０は、運転制限によりモータに必要なエネルギーを低減させて、再度ステップＳ１０５の判定を行う。そして、運転制限した状態で、目的階まで運転してドアを開けて乗客を降ろし（Ｓ１０８）、その後、ドアを閉める（Ｓ１０９）。

一方、ステップＳ１０６において、運転制限をすることができないと判定された場合には、エレベータ制御装置１１０は、目的階まで運転せずに、最寄りのドア階まで運転してドアを開けて乗客を降ろして（Ｓ１０７）、その後、ドアを閉める（Ｓ１０９）。

（４）本実施の形態の効果
上記したように、本実施の形態によれば、乗りかご８の積載量と運転方向から算出した電流値より交流リアクトル／トランス２による電圧歪みや電圧降下を推定し、交流側閾値（第１の閾値）及び直流電圧側閾値（第２の閾値）と比較し、電圧歪みによる不要な非常停止を低減する。さらに、通常運転が不可能な場合には、運転制限して電流値を抑えることで電圧降下を低減する。これにより、乗りかごの不要な閉じ込めを回避して、エレベータ制御運転のサービス向上を実現することができる。

１ 遮断器
２ 交流リアクトルまたはトランス
３ 電磁接触器
４ コンバータダイオード
５ インバータ
６ 電動機
７ 釣り合いおもり
８ 乗りかご
９ 直流側電圧低下検出回路
１０ 交流側電圧低下検出回路

Claims (4)

1. 外部から供給される三相交流電源に基づいて、乗りかごを昇降させる巻上機をモータによる回転駆動させるエレベータ制御装置であって、
   前記三相交流電源側に接続され、該三相交流電源を高調波抑制する交流リアクトル／トランスと、
   前記三相交流電源と前記交流リアクトル／トランスとの間に設けられ、前記三相交流電源と前記交流リアクトル／トランスとの間をオン又はオフする遮断機と、
   電磁接触器を介して、前記交流リアクトル／トランスに接続され、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータから供給される直流電力を可変電圧・可変周波数の三相交流電力に変換し、変換した三相交流電力を前記モータに出力するインバータと、
   前記インバータの制御回路と、
   前記交流リアクトル／トランスの２次側に接続され、当該交流リアクトル／トランスにより高調波抑制される前記三相交流電源の電圧低下を検出する交流側電圧低下検出回路と、
   前記コンバータの２次側に接続され、前記変換された直流電力の電圧低下を検出する直流側電圧低下検出回路と、
   を備え、
   前記交流側電圧低下検出回路は、前記乗りかごの積載量と運転方向から力行運転であるか回生運転であるかに基いて前記交流リアクトル／トランスに流れる電源電流を求め、当該電源電流に基いた前記モータによる前記乗りかごの走行による電圧降下から前記交流リアクトル／トランスの二次側電圧を求め、当該二次側電圧と停電を検出するための第１の閾値とを比較し、
   前記交流リアクトル／トランスの二次側電圧が前記第１の閾値よりも高い場合には、前記制御回路は前記モータを駆動して前記乗りかごの通常運転を継続するように前記インバータを制御し、
   当該二次側電圧が当該第１の閾値以下の場合には、前記直流側電圧低下検出回路は、前記コンバータから出力される前記三相交流電源の整流後の直流電源から前記インバータが前記モータを駆動して前記乗りかごを通常運転するために必要なエネルギーを算出し、当該エネルギーと、定格出力で前記モータによる前記乗りかごの通常運転が可能かのための閾値であって、前記第１の閾値以下である第２の閾値とを比較し、
   当該エネルギーが前記第２の閾値より大きい場合には、前記制御回路は前記モータによる前記乗りかごの通常運転を継続し、当該エネルギーが前記第２の閾値以下の場合には、前記制御回路は前記モータに必要なエネルギーを低減するような前記乗りかごの運転制限が可能か否かを判定し、当該判定を肯定する場合は当該運転制限を実行し、当該判定を否定する場合には前記乗りかごを停止させる、
   エレベータ制御装置。
2. 前記三相交流電源の定格電圧が２００Ｖである場合、第１の閾値は１６０Ｖ〜１７０Ｖであり、前記第２の閾値は１３０Ｖ〜１４０Ｖである、
   請求項１に記載のエレベータ制御装置。
3. 前記制御回路は前記インバータを制御することによって、前記運転制限として、前記乗りかごの加速度、速度、又は、走行距離を低減させたるように前記モータを動作させる、
   請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
4. 前記制御回路は前記インバータを制御することによって、前記乗りかごを停止させることとして、前記乗りかごを最寄りのドア階で停止させるように前記モータを動作させる、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のエレベータ制御装置。

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