JPH0632546A - Control device for four quadrant operation loading device - Google Patents

Control device for four quadrant operation loading device

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JPH0632546A
JPH0632546A JP4188331A JP18833192A JPH0632546A JP H0632546 A JPH0632546 A JP H0632546A JP 4188331 A JP4188331 A JP 4188331A JP 18833192 A JP18833192 A JP 18833192A JP H0632546 A JPH0632546 A JP H0632546A
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JP
Japan
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capacitor
smoothing capacitor
voltage
power converter
energy absorbing
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Application number
JP4188331A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Ogawa
豊 小川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To utilize the regenerative energy effectively, and save the electric power in a device, which performs the four quadrant operation of power running, regeneration, lowering and elevating by switching the connection of an energy absorbing capacitor to a direct current smoothing capacitor to either of series connection and parallel connection. CONSTITUTION:A device, in which the direct current output of a rectifier 3 connected to a commercial electric power source 1 through an electromagnetic contactor 2 is converted to the alternating current by an inverter 7 and supplied to an electric motor 8 for an elevator device, is provided with a voltage detector 14 for detecting the voltage of both ends of a smoothing capacitor 6 for smoothing the direct current output of the rectifier 3. In the case where the detection value thereof is equal to the reference voltage or more, a control circuit 26 gives the ON command to any one of switching elements Q1-Q6 so that an energy absorbing capacitor 15 is connected in parallel with the smoothing capacitor 6. In the case where the detection value is equal to the reference value or less, the control circuit 26 gives the ON command to any one of switching elements Q1-Q6 so that the capacitor 15 is connected in series to the capacitor 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エレベータ、クレーン
等のように力行運転、回生運転、下降運転、上昇運転の
4象限運転を行う4象限運転負荷装置の制御装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a four-quadrant operation load device, such as an elevator and a crane, which performs a four-quadrant operation including a power running operation, a regenerative operation, a descending operation and an ascending operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、現在、主流となっている電圧形
インバータを使用したエレベータの主回路の一例を示す
ものであり、商用電源1、電磁接触器の接点2、ダイオ
ード整流器3、回生抵抗4、回生用半導体スイッチ5、
直流平滑コンデンサ6、3相インバータブリッジ7、誘
導電動機(IM)8、減速ギャ9、メインジブ10、そ
らせシーブ11、カウンタウェイト12、かご13、電
圧検出器14からなっている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an example of a main circuit of an elevator using a voltage-source inverter, which is currently the mainstream, and includes a commercial power supply 1, contacts 2 of an electromagnetic contactor, a diode rectifier 3, and a regenerative circuit. Resistor 4, semiconductor switch 5 for regeneration,
It includes a DC smoothing capacitor 6, a three-phase inverter bridge 7, an induction motor (IM) 8, a reduction gear 9, a main jib 10, a deflecting sheave 11, a counterweight 12, a car 13, and a voltage detector 14.

【0003】エレベータは、一般に乗客が乗るかご13
とカウンタウェイト12がつるべ式に結合されている。
通常、カウンタウェイト12は、定員の約半分でバラン
スする重さに選定されており、エレベータはその乗客の
数により運転方向に従って、そのかごとカウンタゥエイ
ト12のアンバランストルク分のトルクを受けて運転を
行っている。
An elevator is generally a car 13 in which passengers ride.
And the counter weight 12 are connected in a slip manner.
Normally, the counterweight 12 is selected to have a weight that balances about half of the capacity, and the elevator receives the unbalanced torque of the car and the counterweight 12 according to the driving direction according to the number of passengers. I am driving.

【0004】従って、かご13の荷重がカウンタウェイ
ト12に対して軽い場合には、上昇方向に関しては力が
いらない方向となり、逆に、下降方向の場合は、電動機
8から駆動力を加えなければならない。同様に、かご1
3の荷重がカウンタウェイト12に対して重い場合に
は、下降方向に関しては力がいらないが、上昇方向の場
合では、電動機8から駆動力を加えなければならない。
この様に、かご13の積載状態と運転方向により、電動
機8から見て力のいる運転、つまり、力行運転と逆に力
がいらずエネルギーが戻ってくる運転、つまり、回生運
転が基本的に半分の割合で現れる。さらに、もしも、機
械的損失、電気的損失がなく、かご13で昇った乗客が
全て、同じ階床から降りてくるという理想的な状態を考
えるならば、エネルギー保存の法則からいって、エネル
ギー消費は無いと考える。現実には、機械損失や電気損
失、風損、摩擦損等があり、理想的にはいかないが、回
生時にはそれ相応のエネルギーが戻ってくる。しかし、
該回生時のエネルギーは、ほとんど有効に使われていな
いのが現状である。
Therefore, when the load of the car 13 is lighter than the counterweight 12, no force is required in the ascending direction, and conversely, in the descending direction, the driving force must be applied from the electric motor 8. . Similarly, basket 1
When the load of 3 is heavy against the counterweight 12, no force is required in the descending direction, but in the case of the ascending direction, the driving force must be applied from the electric motor 8.
As described above, depending on the loading state of the car 13 and the operating direction, basically, the operation in which power is viewed from the electric motor 8, that is, the operation in which energy is returned without a power opposite to the power running operation, that is, the regenerative operation is basically performed. Appears at half the rate. Furthermore, if we consider the ideal state in which there is no mechanical loss or electrical loss, and all the passengers who have risen in the car 13 come down from the same floor, the law of energy conservation says that energy consumption I don't think there is. In reality, there are mechanical loss, electrical loss, wind loss, friction loss, etc., which is not ideal, but during regeneration, a corresponding amount of energy returns. But,
Under the present circumstances, the energy at the time of regeneration is hardly used effectively.

【0005】このことについて、図4を使って説明す
る。力行時には、商用電源1から整流器3、インバータ
7を介して電動機8にエネルギーが供給され、エレベー
タを運転する。回生時には、電動機8が発電機として動
作するため、インバータ7のトランジスタ例えばIGBTで
整流された直流電圧により直流平滑コンデンサ6が充電
され、コンデンサ6の両端電圧が上昇する。この両端電
圧を電圧検出器14が検出し、この検出値がある設定電
圧以上になると、回生用半導体スイッチ5がオンするよ
うに構成されている。これにより、回生電流は、回生抵
抗4に流れ込み、ここでジュール熱、すなわち、消費電
力Wは(1)式のように消費される。
This will be described with reference to FIG. During power running, energy is supplied from the commercial power source 1 to the electric motor 8 via the rectifier 3 and the inverter 7 to operate the elevator. During regeneration, the electric motor 8 operates as a generator, so that the DC smoothing capacitor 6 is charged by the DC voltage rectified by the transistor of the inverter 7, for example, the IGBT, and the voltage across the capacitor 6 rises. The voltage detector 14 detects this voltage across both ends, and when the detected value exceeds a certain set voltage, the regenerative semiconductor switch 5 is turned on. As a result, the regenerative current flows into the regenerative resistor 4, and here the Joule heat, that is, the power consumption W is consumed according to the equation (1).

【0006】 W=RI2 =R(V1 /R)2 =V1 2 /R …(1) ただし、R;回生抵抗値、I;抵抗電流、V1 ;半導体
スイッチ5のオン電圧である。この(1)式により、通
常回生電力は、ジュール熱の形で消費されたり、また
は、電動機8内で熱として消費する方法を取ったりして
いる。
W = RI 2 = R (V1 / R) 2 = V1 2 / R (1) where R is the regenerative resistance value, I is the resistance current, and V1 is the ON voltage of the semiconductor switch 5. According to the equation (1), the regenerative electric power is usually consumed in the form of Joule heat or consumed as heat in the electric motor 8.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】高速、超高速のギャレ
スエレベータでは、商用電源に回生するシステムを取っ
ている場合があるが、台数が少なく、客先で逆転形の電
力計が使用されていない場合には、直接の形で電気代の
節約にはならないのが現状である。
A high-speed, ultra-high-speed Gareth elevator may have a system that regenerates to a commercial power source, but the number of units is small and a reversing type wattmeter is not used by the customer. In this case, the current situation is that there is no direct saving in electricity bills.

【0008】また、回生エネルギーを取り出して他の電
源、湯沸かし等に使用する提案もあるが、供給されるエ
ネルギーがばらつくし、そのような有効に使える手頃な
負荷があるとは限らない。
[0008] There is also a proposal to take out regenerative energy and use it for other power sources, water heaters, etc. However, the energy supplied varies, and there is not always such a reasonably usable load.

【0009】また、台数を一括して各号機にて、回生エ
ネルギーを力行運転モードのエレベータへ供給して融通
する方式もあるが、効果をあげるには、複数のエレベー
タが必要であり、必ずしも回生と力行がうまくバランス
するとは限らず、システムの規模が大きくなる。
There is also a system in which the number of units is collectively supplied to each elevator by supplying regenerative energy to the elevators in the power running mode, but a plurality of elevators are required to achieve the effect, and regenerative energy is not always required. And powering do not always balance well, and the system scale increases.

【0010】さらに、主回路の直流平滑コンデンサに並
列に、並列にバッテリを接続し、回生エネルギーを吸収
するシステムも提案されているが、装置が大形化し、回
生エネルギーを十分に吸収するためには、バッテリの内
部抵抗を低く抑える必要があり、バッテリの数も多くな
る。
Further, a system has been proposed in which a battery is connected in parallel to the DC smoothing capacitor of the main circuit to absorb the regenerative energy, but in order to make the device large and sufficiently absorb the regenerative energy. Requires that the internal resistance of the battery be kept low, and the number of batteries also increases.

【0011】さらにまた、直流平滑コンデンサの容量を
大きくする方法もあるが、これも回生エネルギーを十分
吸収するためには、容量を非常に大きくしなければなら
ないので、実用的ではない。
Furthermore, there is also a method of increasing the capacity of the DC smoothing capacitor, but this is also not practical because the capacity must be extremely large in order to sufficiently absorb the regenerative energy.

【0012】以上述べたように、現状のシステムでは、
せっかく回生されてくるエネルギーをみすみす捨てる
か、かなり大きなシステムを構成しないと、利用できな
いのが実態であり、省エネルギーの観点から、このエネ
ルギーを簡単な構成で有効利用できる装置の開発が望ま
れている。本発明は、簡単な構成で回生エネルギーを有
効に利用でき、消費電力を少なくできる4象限運転負荷
装置の制御装置を提供することを目的とする。
As described above, in the current system,
It is the actual situation that it cannot be used unless the energy that is regenerated is thoroughly discarded or a fairly large system is configured, and from the viewpoint of energy saving, development of a device that can effectively use this energy with a simple configuration is desired. . An object of the present invention is to provide a control device for a four-quadrant operation load device that can effectively use regenerative energy with a simple configuration and reduce power consumption.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、交流を直流に変換する第1の電力変換器と、この第
1の電力変換器の直流出力を交流に変換して4象限運転
負荷を駆動する電動機に与える第2の電力変換器と、こ
の第2の電力変換器の入力側と前記第1の電力変換器の
出力側に並列に接続され、前記第1の電力変換器の直流
出力を平滑する直流平滑コンデンサと、この直流平滑コ
ンデンサと前記第1の電力変換器との間であって、該直
流平滑コンデンサに対して並列および直列に接続可能に
複数のスイッチング素子と組み合わせ接続されたエネル
ギー吸収用コンデンサと、この直流平滑コンデンサの両
端電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器で検出
された検出値が基準電圧より超えたとき前記エネルギー
吸収用コンデンサが前記直流平滑コンデンサに並列に接
続されるように前記スイッチング素子にオン指令を与
え、また電圧検出器で検出された検出値が基準電圧以下
のとき前記エネルギー吸収用コンデンサが前記直流平滑
コンデンサに直列に接続されるように前記スイッチング
素子にオン指令を与える制御回路とを具備した4象限運
転負荷装置の制御装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION An invention according to claim 1 is a four-quadrant, in which a first power converter for converting alternating current into direct current and a direct current output of the first power converter are converted into alternating current. A second electric power converter for giving an electric motor for driving an operating load, and an input side of the second electric power converter and an output side of the first electric power converter, which are connected in parallel, and the first electric power converter is provided. A DC smoothing capacitor for smoothing the DC output of, and a plurality of switching elements between the DC smoothing capacitor and the first power converter, which are connectable in parallel and in series with the DC smoothing capacitor. A connected energy absorbing capacitor, a voltage detector that detects the voltage across the DC smoothing capacitor, and the energy absorbing capacitor when the detection value detected by this voltage detector exceeds a reference voltage. An ON command is given to the switching element so as to be connected in parallel to the DC smoothing capacitor, and when the detected value detected by the voltage detector is equal to or lower than a reference voltage, the energy absorbing capacitor is connected in series with the DC smoothing capacitor. A control device for a four-quadrant operation load device, comprising a control circuit for giving an ON command to the switching element so as to be connected.

【0014】請求項2に対応する発明は、交流を直流に
変換する第1の電力変換器と、この第1の電力変換器の
直流出力を交流に変換して4象限運転負荷を駆動する電
動機に与える第2の電力変換器と、この第2の電力変換
器の入力側と前記第1の電力変換器の出力側に並列に接
続され、前記第1の電力変換器の直流出力を平滑する直
流平滑コンデンサと、この直流平滑コンデンサと前記第
1の電力変換器との間であって、該直流平滑コンデンサ
に対して並列および直列に接続可能に複数のスイッチン
グ素子と組み合わせ接続されたエネルギー吸収用コンデ
ンサと、この直流平滑コンデンサの両端電圧を検出する
電圧検出器と、この電圧検出器で検出された検出値が基
準電圧より超えたとき前記エネルギー吸収用コンデンサ
が前記直流平滑コンデンサに並列に接続されるように前
記スイッチング素子に断続的にオン指令を与え、また電
圧検出器で検出された検出値が基準電圧以下のとき前記
エネルギー吸収用コンデンサが前記直流平滑コンデンサ
に直列に接続されるように前記スイッチング素子に断続
的にオン指令を与える制御回路とを具備した4象限運転
負荷装置の制御装置である。
The invention corresponding to claim 2 is the first power converter for converting alternating current into direct current, and the electric motor for converting the direct current output of the first power converter into alternating current to drive the four-quadrant operating load. And a second power converter that is connected to the input side of the second power converter and the output side of the first power converter in parallel to smooth the DC output of the first power converter. A direct current smoothing capacitor, and an energy absorbing device connected between the direct current smoothing capacitor and the first power converter in combination with a plurality of switching elements in parallel and in series with the direct current smoothing capacitor. A capacitor, a voltage detector for detecting the voltage across the DC smoothing capacitor, and the energy absorbing capacitor for detecting the voltage across the DC smoothing capacitor when the detection value detected by the voltage detector exceeds a reference voltage. An ON command is intermittently given to the switching element so as to be connected in parallel to the capacitor, and when the detected value detected by the voltage detector is equal to or lower than a reference voltage, the energy absorbing capacitor is connected in series with the DC smoothing capacitor. A control device for a four-quadrant operation load device, comprising a control circuit for intermittently giving an ON command to the switching element so as to be connected.

【0015】[0015]

【作用】請求項1,請求項2に対応する発明によれば、
直流平滑コンデンサの両端電圧を検出し、この検出値と
基準電圧を比較して検出値が大の場合には、エネルギー
吸収用コンデンサが直流平滑コンデンサに対して直列に
接続され、また検出値と基準電圧を比較して検出値が小
の場合には、エネルギー吸収用コンデンサが直流平滑コ
ンデンサに対して並列に接続されるので、簡単な構成で
回生エネルギーを有効に利用でき、消費電力を少なくで
きる。
According to the inventions corresponding to claims 1 and 2,
The voltage across the DC smoothing capacitor is detected, and the detected value is compared with the reference voltage.If the detected value is large, the energy absorbing capacitor is connected in series with the DC smoothing capacitor, and the detected value and the reference voltage When the detected values are small by comparing the voltages, the energy absorbing capacitor is connected in parallel to the DC smoothing capacitor, so regenerative energy can be effectively used with a simple configuration, and power consumption can be reduced.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。ここでは、4象限運転負荷装置としてエレベータを
例にあげて説明するが、これ以外にクレーン等であって
も同様に実施できる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. Here, an elevator will be described as an example of a four-quadrant operation load device, but a crane or the like can be used in the same manner as well.

【0017】本実施例は、交流を直流に変換する第1の
電力変換器を構成するダイオード整流器3と、この整流
器3の直流出力を交流に変換して4象限運転負荷を駆動
する電動機8に与える第2の電力変換器を構成するもの
であって、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transis
tor:絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ:以下この
ことをスイッチと称する。)とダイオードからなるイン
バータ7と、このインバータ7の入力側と整流器3の出
力側に並列に接続され、整流器3の直流出力を平滑する
直流平滑コンデンサ6と、この直流平滑コンデンサ6と
整流器3との間であって、該直流平滑コンデンサ6に対
して並列または直列に接続されるエネルギー吸収用コン
デンサ15と、このエネルギー吸収用コンデンサ15
を、電動機8が力行時に直流平滑コンデンサ6に対して
並列に接続したり、電動機8が回生時に直流平滑コンデ
ンサ6に対して直列に接続したりするためのスイッチQ
1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6およびダイオードD
1,D2,D3ならびにリアクトル19と、直流平滑コ
ンデンサ15の両端電圧を検出する電圧検出器14と、
この電圧検出器14で検出された検出値に応じてエネル
ギー吸収用コンデンサ15を直流平滑コンデンサ6に直
列または並列に接続するようにスイッチQ1〜Q6にオ
ン指令を与える制御回路26から構成されている。
In this embodiment, a diode rectifier 3 constituting a first power converter for converting AC into DC and a motor 8 for converting a DC output of the rectifier 3 into AC and driving a four-quadrant operation load are provided. And a second power converter for providing an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transis
tor: Insulated gate bipolar transistor: This is hereinafter referred to as a switch. ) And a diode, a DC smoothing capacitor 6 connected in parallel to the input side of the inverter 7 and the output side of the rectifier 3, and smoothing the DC output of the rectifier 3, the DC smoothing capacitor 6 and the rectifier 3. Between the DC smoothing capacitor 6 and the energy absorbing capacitor 15 connected in parallel or in series, and the energy absorbing capacitor 15
Switch Q for connecting the motor 8 in parallel to the DC smoothing capacitor 6 during power running, or connecting the motor 8 in series to the DC smoothing capacitor 6 during regeneration.
1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 and diode D
1, D2, D3 and the reactor 19, a voltage detector 14 for detecting the voltage across the DC smoothing capacitor 15,
It is composed of a control circuit 26 which gives an ON command to the switches Q1 to Q6 so as to connect the energy absorbing capacitor 15 to the DC smoothing capacitor 6 in series or in parallel according to the detection value detected by the voltage detector 14. .

【0018】ダイオードD1は、整流器3の出力側のカ
ソードとインバータ7の入力側に直列に接続され、ダイ
オードD1とインバータ7の接続点に、スイッチQ1の
コレクタが接続され、このエミッタにリアクトル19と
エネルギー吸収用コンデンサ15が直列に接続され、コ
ンデンサ15にスイッチQ2のコレクタが接続され、こ
のエミッタが、整流器3の出力側のアノードとインバー
タ7の入力側に接続され、スイッチQ1のベースおよび
エミッタと、スイッチQ2のベースおよびエミッタが制
御回路26に接続されている。
The diode D1 is connected in series to the cathode on the output side of the rectifier 3 and the input side of the inverter 7, the collector of the switch Q1 is connected to the connection point between the diode D1 and the inverter 7, and the reactor 19 is connected to this emitter. The energy absorbing capacitor 15 is connected in series, the collector of the switch Q2 is connected to the capacitor 15, and the emitter of the energy absorbing capacitor 15 is connected to the output side anode of the rectifier 3 and the input side of the inverter 7 to form the base and the emitter of the switch Q1. , The base and emitter of the switch Q2 are connected to the control circuit 26.

【0019】スイッチQ4のエミッタが、スイッチQ1
のベースと電圧検出器14の接続点ならび制御回路26
に接続され、スイッチQ4のベースが制御回路26に接
続され、スイッチQ4のコレクタはスイッチQ1のエミ
ッタとリアクトル19の接続点に接続されている。
The emitter of the switch Q4 is the switch Q1.
Of the connection between the base and the voltage detector 14 and the control circuit 26
, The base of the switch Q4 is connected to the control circuit 26, and the collector of the switch Q4 is connected to the connection point between the emitter of the switch Q1 and the reactor 19.

【0020】さらに、スイッチQ4のコレクタにダイオ
ードD3を介してスイッチQ6のコレクタが接続され、
該エミッタがリアクトル19とコンデンサ15の接続点
および制御回路26にそれぞれ接続され、スイッチQ6
のベースが制御回路26に接続されている。
Further, the collector of the switch Q6 is connected to the collector of the switch Q4 via the diode D3.
The emitter is connected to the connection point between the reactor 19 and the capacitor 15 and the control circuit 26, and the switch Q6
Is connected to the control circuit 26.

【0021】また、スイッチQ1のエミッタとリアクト
ル19の接続点に、スイッチQ3のエミッタが接続さ
れ、このエミッタおよび該ベースはそれぞれ制御回路2
6に接続され、スイッチQ1のコレクタはダイオードD
2を介して整流器3とスイッチQ2のエミッタの接続点
に接続されている。
The emitter of the switch Q3 is connected to the connection point between the emitter of the switch Q1 and the reactor 19, and the emitter and the base of the switch Q3 are respectively connected to the control circuit 2.
6 and the collector of switch Q1 is diode D
It is connected via 2 to the connection point between the rectifier 3 and the emitter of the switch Q2.

【0022】スイッチQ5のコレクタは、ダイオードD
1と整流器3の接続点に接続され、該エミッタはコンデ
ンサ15とスイッチQ2のコレクタの接続点および制御
回路26に接続され、該ベースは制御回路26に接続さ
れている。
The collector of the switch Q5 is a diode D
1 is connected to the connection point of the rectifier 3, the emitter is connected to the connection point of the capacitor 15 and the collector of the switch Q2 and the control circuit 26, and the base is connected to the control circuit 26.

【0023】以下、このように構成された実施例の動作
を図3のタイミングチャートを参照して説明する。始め
に、電動機8が回生の状態について説明する。この場
合、平滑コンデンサ6の両端電圧VDCは、通常の電源電
圧の整流された電圧、つまり、基準電圧VREF より上昇
する。両端電圧VDCを電圧検出器14が検出し、この検
出値が基準電圧VREF より高くなったことを、制御回路
26が判断すると、スイッチQ2,Q3に対してオン指
令が与えられる。そして、制御回路26は両端電圧VDC
がさらに上昇して高基準電圧VH を超えた場合、スイッ
チQ1に対してオン指令を与える。すると、平滑コンデ
ンサ6からリアクトル19を通してコンデンサ15に電
流が流れ込む。リアクトル19は、この時の突入電流を
防止している。
The operation of the embodiment thus configured will be described below with reference to the timing chart of FIG. First, the state in which the electric motor 8 is regenerated will be described. In this case, the voltage VDC across the smoothing capacitor 6 rises above the rectified voltage of the normal power supply voltage, that is, the reference voltage VREF. When the voltage detector 14 detects the voltage VDC at both ends and the control circuit 26 determines that the detected value becomes higher than the reference voltage VREF, an ON command is given to the switches Q2 and Q3. Then, the control circuit 26 controls the voltage VDC
Rises further and exceeds the high reference voltage VH, an ON command is given to the switch Q1. Then, a current flows from the smoothing capacitor 6 through the reactor 19 to the capacitor 15. The reactor 19 prevents the inrush current at this time.

【0024】そして、コンデンサ15に電流が流れ込む
ことにより、両端電圧VDCが高基準電圧VH 以下となる
と、スイッチQ1はオフとなる。この状態でまだ回生が
継続している場合には、再度両端電圧VDCが上昇して高
基準電圧VH を超えると、またスイッチQ1がオンす
る。この動作は、回生状態が継続している期間繰り返さ
れる。
When the voltage VDC across the capacitor 15 becomes lower than the high reference voltage VH due to the current flowing into the capacitor 15, the switch Q1 is turned off. When regeneration is still continued in this state, when the voltage VDC across both ends rises again and exceeds the high reference voltage VH, the switch Q1 is turned on again. This operation is repeated while the regenerative state continues.

【0025】このときのコンデンサ15に流入する電流
波形IC および両端電圧VC は、図3に示すように変化
する。前述のようにスイッチQ1がオン、オフを繰り返
している場合、Q1がオンでIC は増加し、コンデンサ
15に流入し、Q1がオフした場合には、リアクトル1
9により同方向に電流が流れ続けようとするため、ダイ
オードD3とスイッチQ3を通してコンデンサ15への
充電電流が継続する。この場合、電流は減少する。これ
の動作の繰り返しにより、コンデンサ15に回生エネル
ギーが吸収される。
At this time, the current waveform IC flowing into the capacitor 15 and the both-end voltage VC change as shown in FIG. As described above, when the switch Q1 is repeatedly turned on and off, Q1 is turned on and IC increases, flows into the capacitor 15, and when Q1 is turned off, the reactor 1
Since the current tries to continue flowing in the same direction by 9, the charging current to the capacitor 15 continues through the diode D3 and the switch Q3. In this case, the current decreases. By repeating this operation, the regenerative energy is absorbed in the capacitor 15.

【0026】次に、電動機8が力行運転の場合の動作に
ついて説明する。この場合は、コンデンサ6の両端電圧
VDCが基準電圧VREF より低下する。これを電圧検出器
14の検出値から制御回路26が判断すると、スイッチ
Q2,Q3をオフしてQ5,Q6をオンする。さらに、
両端電圧VDCが低下して低基準電圧VL 以下になったこ
とを、制御回路26が判断すると、Q4がオンする。こ
れにより、コンデンサ15が、整流器3のアノードと平
滑コンデンサ6の間にリアクトル19を介して直列に接
続されたことになり、コンデンサ15から平滑コンデン
6へ電流が流れ込む。これにより、平滑コンデンサ6の
両端電圧VDCが上昇して低基準電圧VLを超えると、Q
4はオフされる。この状態で、まだ力行運転が継続して
いると、両端電圧VDCが低下し、低基準電圧VL 以下と
なり、再度この動作を繰り返すことになり、この結果、
コンデンサ15のエネルギーがコンデン6に流入する。
Next, the operation when the electric motor 8 is in the power running mode will be described. In this case, the voltage VDC across the capacitor 6 becomes lower than the reference voltage VREF. When the control circuit 26 judges this from the detection value of the voltage detector 14, the switches Q2 and Q3 are turned off and Q5 and Q6 are turned on. further,
When the control circuit 26 determines that the voltage VDC across both ends has dropped to the low reference voltage VL or less, Q4 turns on. As a result, the capacitor 15 is connected in series between the anode of the rectifier 3 and the smoothing capacitor 6 via the reactor 19, and a current flows from the capacitor 15 to the smoothing capacitor 6. As a result, when the voltage VDC across the smoothing capacitor 6 rises and exceeds the low reference voltage VL, Q
4 is turned off. In this state, if the power running operation is still continued, the voltage VDC across both ends drops to the low reference voltage VL or less, and this operation is repeated again. As a result,
The energy of the condenser 15 flows into the condenser 6.

【0027】スイッチQ4がオンした場合には、コンデ
ンサ15の電流がコンデンサ6に向かって増加する。こ
の場合も、リアクトル19により突入電流が抑えられ
る。また、スイッチQ4がオフした場合には、リアクト
ル19により電流が流れ続けようとするので、この電流
をダイオードD3とスイッチQ6を通してバイパスして
いる。 このようにして、コンデンサ15からコンデン
サ6へエネルギーが流入し、コンデンサ15の両端電圧
VC は、図3に示すように減少する。
When the switch Q4 is turned on, the current of the capacitor 15 increases toward the capacitor 6. In this case as well, the inrush current is suppressed by the reactor 19. Further, when the switch Q4 is turned off, a current tends to continue to flow due to the reactor 19, so this current is bypassed through the diode D3 and the switch Q6. In this way, energy flows from the capacitor 15 to the capacitor 6, and the voltage VC across the capacitor 15 decreases as shown in FIG.

【0028】図2は、以上述べた制御回路26を説明す
るための図であり、これは固定抵抗27,28,31,
32,34,36,39,40,51,52,56,5
9,61,63,64,67,69、可変抵抗29,5
7,65、ツェナーダイオード30,58,66、ダイ
オード35,47、コンデンサ33,45、インバータ
素子43,71、フォトカプラ37,38,49,5
0,60,68、スイッチQ1〜Q6を駆動するための
駆動電源41,42,53,54,62,70から構成
されている。このような構成の制御回路26の動作につ
いて説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the control circuit 26 described above, which includes fixed resistors 27, 28, 31, and.
32, 34, 36, 39, 40, 51, 52, 56, 5
9, 61, 63, 64, 67, 69, variable resistors 29, 5
7, 65, Zener diodes 30, 58, 66, diodes 35, 47, capacitors 33, 45, inverter elements 43, 71, photocouplers 37, 38, 49, 5
0, 60, 68, and drive power sources 41, 42, 53, 54, 62, 70 for driving the switches Q1 to Q6. The operation of the control circuit 26 having such a configuration will be described.

【0029】抵抗27,28と可変抵抗29の設定によ
り、前述した基準電圧VREF が設定され、これをコンデ
ンサ6の両端電圧VDCが超えると、ツェナーダイオード
30のツェナー電圧を超えてオンするように設定されて
いる。このため、コンデンサ6の両端電圧VDCが、基準
電圧VREF を超えた場合には、抵抗31,32を介して
コンデンサ33が充電され、これが充電されると、抵抗
36を通ってフォトカプラ37,38の1次側へ電流が
流れ、2次側がオンしてスイッチQ2とQ3が、駆動電
源41,42により駆動されてオンする。
By setting the resistors 27 and 28 and the variable resistor 29, the above-mentioned reference voltage VREF is set, and when the voltage VDC across the capacitor 6 exceeds this, the Zener diode 30 is set to exceed the Zener voltage to turn on. Has been done. Therefore, when the voltage VDC across the capacitor 6 exceeds the reference voltage VREF, the capacitor 33 is charged through the resistors 31 and 32, and when this is charged, the photocouplers 37 and 38 are passed through the resistor 36. Current flows to the primary side of the switch, the secondary side turns on, and the switches Q2 and Q3 are driven by the drive power sources 41 and 42 to turn on.

【0030】また、このときインバータ素子43によ
り、この出力はロー(LOW)レベルとなり、コンデン
サ45は、抵抗46とダイオード47を通って放電して
LOWレベルとなり、フォトカプラ49,50はオフ
し、スイッチQ5,Q6もオフする。
At this time, this output is brought to a low (LOW) level by the inverter element 43, the capacitor 45 is discharged through the resistor 46 and the diode 47 to be a LOW level, and the photocouplers 49 and 50 are turned off. The switches Q5 and Q6 are also turned off.

【0031】ここで、抵抗34,46,32,44のそ
れぞれの抵抗値R34,R46,R32,R44は、R
34=R46《R32=R44の関係として、スイッチ
Q2,Q3,Q5,Q6がオフが早く、かつオンが遅く
動作することによりスイッチQ2,Q3とQ5,Q6は
それぞれ反転の関係となっているが、その間のインター
ロック時間(同時にオンしない時間)Δtを設け、同時
にオンしないように構成されている。
Here, the respective resistance values R34, R46, R32, R44 of the resistors 34, 46, 32, 44 are R
34 = R46 << R32 = R44, the switches Q2, Q3, Q5 and Q6 are turned off earlier and turned on later, so that the switches Q2, Q3 and Q5, Q6 are in an inverted relation. , And an interlock time Δt between them (time when they are not turned on at the same time) Δt are provided so that they are not turned on at the same time.

【0032】逆に、コンデンサ6の両端電圧VDCが、基
準電圧VREF 以下になると、コンデンサ33の充電電荷
は抵抗34、ダイオード35の経路で放電されてLOW
となり、スイッチQ2,Q3がオフし、インバータ素子
43の出力は、ハイ(HIGH)レベルとなり、抵抗4
4を介してコンデン45が充電され、Q5,Q6がオン
する。
On the contrary, when the voltage VDC across the capacitor 6 becomes equal to or lower than the reference voltage VREF, the charge charged in the capacitor 33 is discharged through the path of the resistor 34 and the diode 35 and becomes LOW.
Then, the switches Q2 and Q3 are turned off, the output of the inverter element 43 becomes a high (HIGH) level, and the resistor 4
The conden 45 is charged via 4 and Q5 and Q6 are turned on.

【0033】一方、抵抗55,56と可変抵抗57の設
定により、前述した高基準電圧VHが設定され、これを
コンデンサ6の両端電圧VDCが超えると、ツェナーダイ
オード58のツェナー電圧を超えてオンするように設定
されている。このため、コンデンサ6の両端電圧VDC
が、高基準電圧VH を超えた場合には、フォトカプラ6
0の1次側へ電流が流れ、2次側がオンしてスイッチQ
1が、駆動電源62により駆動されてオンする。
On the other hand, the above-mentioned high reference voltage VH is set by setting the resistors 55 and 56 and the variable resistor 57, and when the voltage VDC across the capacitor 6 exceeds this, the Zener diode 58 turns on exceeding the Zener voltage. Is set. Therefore, the voltage across the capacitor 6 VDC
However, if the voltage exceeds the high reference voltage VH, the photocoupler 6
Current flows to the primary side of 0, the secondary side turns on, and switch Q
1 is driven by the driving power supply 62 and turned on.

【0034】他方、抵抗63,64と可変抵抗65の設
定により、前述した低基準電圧VLが設定され、これを
コンデンサ6の両端電圧VDCが超えると、ツェナーダイ
オード66のツェナー電圧を超えてオンするように設定
されている。このため、コンデンサ6の両端電圧VDC
が、低基準電圧VL を超えた場合には、インバータ71
の出力がHIGHからLOWになるように設定すること
により、スイッチQ4は駆動電源70により駆動され
る。この場合、コンデンサ6の両端電圧VDCが低基準電
圧VL より下がると、スイッチQ4はオンし、またVDC
がVL を超えるとスイッチQ4はオフする。
On the other hand, by setting the resistors 63 and 64 and the variable resistor 65, the above-mentioned low reference voltage VL is set, and when the voltage VDC across the capacitor 6 exceeds this, the Zener diode 66 is turned on exceeding the Zener voltage. Is set. Therefore, the voltage across the capacitor 6 VDC
However, if the voltage exceeds the low reference voltage VL, the inverter 71
The switch Q4 is driven by the drive power source 70 by setting the output of the switch from HIGH to LOW. In this case, when the voltage VDC across the capacitor 6 falls below the low reference voltage VL, the switch Q4 is turned on, and VDC
When the voltage exceeds VL, the switch Q4 is turned off.

【0035】以上述べた実施例によれば以下のような効
果が得られる。すなわち、今まで有効に利用されなかっ
た電動機8が回生時のエネルギーが、簡単な構成でコン
デンサ15に蓄えられ、これが電動機8が力行時に利用
されることから、消費電力を少なくすることができる。
例えば、従来の技術のように同様な効果を平滑コンデン
サ6の容量増加のみで、実現しようとした場合、200
Vの商用電源で電圧上昇を50V許容して回生エネルギ
ーが1KWとすると、VREF =200×(2)1/2 で約
283V、VH =283+50=330Vとする。する
と、コンデンサ6のエネルギーWC =1/2CV2
り 必要なコンデンサ容量は、 C=2WC /V2 となる。 これから、C=2.1KW÷(50)2 =800mF
となる。これに対して、本実施例の場合、基本的にコン
デンサ15には0Vの状態から高基準電圧VH まで充電
に使用できるので、必要なコンデンサ6の容量は、
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained. That is, the energy during regeneration of the electric motor 8 which has not been effectively used until now is stored in the capacitor 15 with a simple configuration, and this is used during power running of the electric motor 8, so that power consumption can be reduced.
For example, if the same effect as in the conventional technique is to be realized only by increasing the capacity of the smoothing capacitor 6,
VREF = 200 × (2) 1/2 If the regenerative energy is set to 1KW by allowing a voltage increase of 50V with V commercial power supply. About 283V and VH = 283 + 50 = 330V. Then, the energy of the capacitor 6 WC = 1 / 2CV 2 The more necessary capacitor capacity is C = 2WC / V 2 Becomes From now on, C = 2.1 kW / (50) 2 = 800mF
Becomes On the other hand, in the case of the present embodiment, since the capacitor 15 can be basically used for charging from the state of 0 V to the high reference voltage VH, the required capacity of the capacitor 6 is

【0036】C=2.1KW÷(333)2 =18mF
となり、前述の従来例と比較して格段に少ないコンデン
サ15でエネルギーの吸収を行うことができ、実用的で
安価に実現できる。
C = 2.1 kW / (333) 2 = 18 mF
Therefore, the energy can be absorbed by the capacitor 15 which is significantly smaller than that in the above-mentioned conventional example, which is practical and can be realized at a low cost.

【0037】前述の実施例では、リアクトル19により
突入電流を防止したが、半導体スイッチング素子Q2の
動作を早くすることにより、配線のインピーダンスによ
りリアクトル19を省略することができる。また、状況
によっては前述の実施例のダイオードD2,D3、半導
体スイッチング素子Q3,Q6を省略することができ
る。
In the above-described embodiment, the reactor 19 prevents the inrush current, but by speeding up the operation of the semiconductor switching element Q2, the reactor 19 can be omitted due to the impedance of the wiring. Further, depending on the situation, the diodes D2 and D3 and the semiconductor switching elements Q3 and Q6 of the above-mentioned embodiment can be omitted.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で回生エネ
ルギーを有効に利用でき、消費電力を少なくできる4象
限運転負荷装置の制御装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a control device for a four-quadrant operation load device which can effectively utilize regenerative energy with a simple structure and reduce power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の4象限運転負荷装置の制御装置の一実
施例の概略構成を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a control device for a four-quadrant operation load device of the present invention.

【図2】図1の制御回路を詳細に示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing the control circuit of FIG. 1 in detail.

【図3】図1の動作を説明するためのタイミングチャー
ト。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of FIG.

【図4】従来のエレべータの主回路の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a main circuit of a conventional elevator.

【符号の説明】 1…商用電源、3…ダイオード整流器、6…直流平滑コ
ンデンサ、7…インバータブリッジ、8…誘導電動機、
9…減速機、10…メインシーブ、12…カウンタウェ
イト、13…かご、14…電圧検出器、15…エネルギ
ー吸収用コンデンサ、19…電流抑制用リアクトル、2
6…制御回路、D1,D2…ダイオード、Q1〜Q5…
IGBT等の半導体スイッチ。
[Explanation of Codes] 1 ... Commercial power source, 3 ... Diode rectifier, 6 ... DC smoothing capacitor, 7 ... Inverter bridge, 8 ... Induction motor,
9 ... Reduction gear, 10 ... Main sheave, 12 ... Counter weight, 13 ... Basket, 14 ... Voltage detector, 15 ... Energy absorption capacitor, 19 ... Current suppression reactor, 2
6 ... Control circuit, D1, D2 ... Diodes, Q1-Q5 ...
Semiconductor switches such as IGBT.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流を直流に変換する第1の電力変換器
と、この第1の電力変換器の直流出力を交流に変換して
4象限運転負荷を駆動する電動機に与える第2の電力変
換器と、この第2の電力変換器の入力側と前記第1の電
力変換器の出力側に並列に接続され、前記第1の電力変
換器の直流出力を平滑する直流平滑コンデンサと、この
直流平滑コンデンサと前記第1の電力変換器との間であ
って、該直流平滑コンデンサに対して並列および直列に
接続可能に複数のスイッチング素子と組み合わせ接続さ
れたエネルギー吸収用コンデンサと、この直流平滑コン
デンサの両端電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検
出器で検出された検出値が基準電圧より超えたとき前記
エネルギー吸収用コンデンサが前記直流平滑コンデンサ
に並列に接続されるように前記スイッチング素子にオン
指令を与え、また電圧検出器で検出された検出値が基準
電圧以下のとき前記エネルギー吸収用コンデンサが前記
直流平滑コンデンサに直列に接続されるように前記スイ
ッチング素子にオン指令を与える制御回路と、 を具備した4象限運転負荷装置の制御装置。
1. A first power converter for converting alternating current to direct current and a second power converter for converting a direct current output of the first power converter to alternating current and giving it to an electric motor for driving a four-quadrant operating load. And a DC smoothing capacitor connected in parallel to the input side of the second power converter and the output side of the first power converter to smooth the DC output of the first power converter; An energy absorbing capacitor between the smoothing capacitor and the first power converter, which is connected in combination with the DC smoothing capacitor in parallel and in series with a plurality of switching elements, and the DC smoothing capacitor. And a voltage detector that detects the voltage across both ends of the voltage detector, and the energy absorbing capacitor is connected in parallel to the DC smoothing capacitor when the detection value detected by the voltage detector exceeds the reference voltage. The switching element is turned on so that the energy absorbing capacitor is connected in series with the DC smoothing capacitor when the detection value detected by the voltage detector is equal to or lower than the reference voltage. A control device for a four-quadrant operation load device, comprising a control circuit for giving a command.
【請求項2】 交流を直流に変換する第1の電力変換器
と、この第1の電力変換器の直流出力を交流に変換して
4象限運転負荷を駆動する電動機に与える第2の電力変
換器と、この第2の電力変換器の入力側と前記第1の電
力変換器の出力側に並列に接続され、前記第1の電力変
換器の直流出力を平滑する直流平滑コンデンサと、この
直流平滑コンデンサと前記第1の電力変換器との間であ
って、該直流平滑コンデンサに対して並列および直列に
接続可能に複数のスイッチング素子と組み合わせ接続さ
れたエネルギー吸収用コンデンサと、この直流平滑コン
デンサの両端電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検
出器で検出された検出値が基準電圧より超えたとき前記
エネルギー吸収用コンデンサが前記直流平滑コンデンサ
に並列に接続されるように前記スイッチング素子に断続
的にオン指令を与え、また電圧検出器で検出された検出
値が基準電圧以下のとき前記エネルギー吸収用コンデン
サが前記直流平滑コンデンサに直列に接続されるように
前記スイッチング素子に断続的にオン指令を与える制御
回路と、 を具備した4象限運転負荷装置の制御装置。
2. A first power converter for converting AC to DC, and a second power converter for converting a DC output of the first power converter to AC and supplying the motor to drive a four-quadrant operation load. And a DC smoothing capacitor connected in parallel to the input side of the second power converter and the output side of the first power converter to smooth the DC output of the first power converter; An energy absorbing capacitor between the smoothing capacitor and the first power converter, which is connected in combination with the DC smoothing capacitor in parallel and in series with a plurality of switching elements, and the DC smoothing capacitor. And a voltage detector that detects the voltage across both ends of the voltage detector, and the energy absorbing capacitor is connected in parallel to the DC smoothing capacitor when the detection value detected by the voltage detector exceeds the reference voltage. As described above, the switching element is intermittently given an ON command, and when the detection value detected by the voltage detector is equal to or lower than a reference voltage, the energy absorbing capacitor is connected in series with the DC smoothing capacitor. A control device for a four-quadrant operation load device, comprising: a control circuit which intermittently gives an ON command to an element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100774306B1 (en) * 2006-09-05 2007-11-08 현대엘리베이터주식회사 Method for controlling an elevator driving converter system
CN105084179A (en) * 2014-05-06 2015-11-25 上海三菱电梯有限公司 Elevator system using parallel power converter
CN108387810A (en) * 2018-02-11 2018-08-10 广州金升阳科技有限公司 A kind of contactor electricity-saving appliance detection circuit

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