JPH1017222A - エレベータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 特別な装置を付加することなく、電力変換装
置及び電動機への電流分解能を容易に可変する。 【解決手段】 外部セレクト信号Ｘに基き電流指令値信
号を演算し、１つのベクトル信号２４ａとして出力す
る。異なる信号電流検出信号８ａ，８ｂを増幅して３相
の電流ベクトル信号２５ａ，２５ｂ…を電流切替器２６
に出力し、セレクト信号に基いて選択された信号２５
ａ，２５ｂ…の１つをアナログ電流検出信号２６ａとし
てＡ/Ｄ変換器２７に出力して、ディジタル信号２７ａ
に変換し、３相/ ２相座標変換演算部２８に出力する。
各相のディジタル信号を、位置検出演算部３２からの回
転角信号３２ａを用いて２軸信号２８ａに座標変換す
る。電流制御演算部２９に信号２４ａ及び信号２８ａを
入力して２相/ ３相座標変換演算部３０に出力された電
圧指令信号２９ａを、回転角信号３２ａを用いて３相の
電圧指令信号３０ａに座標変換し、ＰＷＭ制御演算部３
１に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレベータの制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のエレベータ制御装置の構
成を示すブロック図である。この図において、速度指令
発生装置１はかご２の速度指令信号１ａを速度制御増幅
器３に出力する。かご２を駆動する電動機４には位置検
出器５が取り付けられている。位置/ 速度変換器６はこ
の位置検出器５からの位置検出信号５ａを速度検出信号
６ａに変換し、これを速度制御増幅器３に出力する。速
度制御増幅器３は、速度指令信号１ａと速度検出信号６
ａとの偏差に対応した電流指令信号３ａを電流制御増幅
器７に出力する。電流制御増幅器７は、この電流指令信
号３ａと、電動機４の電流を検出するために設けられた
電流検出器８からの電流検出信号８ａを入力し、これら
の偏差に対応した電力制御信号７ａを電力変換装置９に
出力する。電力変換装置９は、この電力制御信号７ａに
基き電動機４に電力を供給する。そして、綱車１２に
は、かご２及び釣合い錘１０が結合された主索１１が巻
き掛けられており、電動機４はこの綱車１２を回転させ
る。

【０００３】ところで、近年のマイクロコンピュータ技
術の発達に伴い、エレベータ制御にもマイクロコンピュ
ータによるディジタル制御が広く採用されつつある。図
４の従来のエレベータ制御装置にあっても、破線で囲ま
れた要素すなわち速度指令発生装置１、速度制御増幅器
３、位置/ 速度変換器６、及び電流制御増幅器７をマイ
クロコンピュータ１３により構成したものが出現してい
る。

【０００４】このようなエレベータシステムにおいて、
特に重要なのは、電力変換装置９及び電動機４である。
電力変換装置９は、一般に、電力半導体素子によって構
成されるが、エレベータ駆動中にこの半導体素子に異常
が発生すると電動機４に電力を供給できなくなり、かご
２内の乗客は閉じこめられた状態となる。また、電動機
４に異常が生じても同様の状態となる。したがって、電
力変換装置９及び電動機４には高い信頼性が要求され
る。

【０００５】そこで、この電力変換装置９及び電動機４
に対しては、他の構成要素の試験に加えて、エレベータ
を駆動するのに必要な電流を実際に通電し、電力変換装
置９を構成する半導体素子の不良や電動機４の配線・構
造の不良さらには振動・騒音等の不良を予めリジェクト
する試験が実施されるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この電力変換装置９へ
の通電方法としては、その変換装置が適用となる制御装
置（制御盤）に実際に組み込んで通電する方法と、予め
変換装置の最大容量に適合できる制御装置を試験設備と
して準備し、それに適宜容量の異なる電力変換装置を組
み込んで（または組み換えて）通電する方法とがある。

【０００７】後者は、容量の異なる電力変換装置のみの
通電試験を１台の制御装置で効率的に処理できるので生
産性向上の点でメリットがある。しかし、最大容量適用
の制御装置で小容量の電力変換装置に通電を行うと、電
流の使用範囲（電流のダイナミックレンジ）が狭くなっ
て電流制御系の分解能が悪化し、それに起因して適切な
試験ができなくなる場合があるという問題がある。

【０００８】また、電動機４への通電方法についても、
その電動機が適用される制御装置と１対１で組み合わせ
て通電する方法と、予め電動機の最大容量に適用できる
制御装置を試験設備として準備し、それと組み合わせて
試験する方法とがある。この場合も生産性向上の点から
は後者にメリットがあるが、やはり、前記の如く小容量
の電動機の試験時には電流のダイナミックレンジが狭く
なって電流制御系の分解能が悪化し、それに起因する振
動や騒音が発生するため実使用での評価試験を適切に実
効できなくなる場合があるという問題があった。

【０００９】ここで、電流のダイナミックレンジを広げ
る方法としては電流検出器の検出レンジを上げる方法、
すなわち電流検出器を試験を行う容量ごとに交換する方
法がある。ところが、電流検出器の検出レイトが変わる
とソフトウエアにて処理される電流制御のスケールが合
致しなくなるため（電流検出器の検出レイトが変わる
と、同じ大きさ電流であってもディジタルに変換される
値が異なるため）、ソフトウエアも変更しなければなら
なくなる。したがって、この方法は時間もかかりあまり
好ましい方法とはいえない。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、制御装置の外部に特別な装置を付加することな
く、電力変換装置及び電動機への通電時に電流分解能を
容易に可変することができるエレベータ制御装置を提供
することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、エレベータ駆動
電動機に対して電力供給を行う電力変換装置を備え、前
記電動機の速度基準と検出速度との偏差から電流指令を
求め、この電流指令と前記電力変換装置の検出電流との
偏差からこの電力変換装置に対する電流制御を行うエレ
ベータ制御装置において、外部セレクト信号に基き、前
記電流制御を行う際の電流分解能を可変する電流分解能
可変手段、を備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記電流分解能可変手段は、前記電流指令
として励磁電流成分信号及びトルク電流成分信号のベク
トル制御用２軸電流成分信号を出力する励磁電流演算部
及び速度制御演算部と、前記励磁電流演算部及び速度制
御演算部からの各２軸電流成分信号に対し、前記外部セ
レクト信号に基ずく電流スケールゲインを乗じて各２軸
電流指令値信号を演算し、これを１つのベクトル信号と
して出力する電流スケール演算部と、前記電力変換装置
の出力電流検出値から予めゲインが互いに異なる複数の
電流検出信号を演算増幅する電流増幅器と、前記電流増
幅器からの複数の電流検出信号のうちいずれか１つを前
記外部セレクト信号に基き選択する電流切替器と、前記
電流切替器が選択した信号をベクトル制御用２軸座標上
の信号に変換する座標変換演算部と、前記電流スケール
演算部からのベクトル信号と前記座標変換演算部からの
ベクトル信号とを入力し、前記電力変換装置に対する電
圧指令信号を出力する電流制御演算部と、を含んで成る
ことを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記電流スケール演算部は、前記外部セレ
クト信号に基ずく電流スケールゲインを乗じて求めた各
２軸電流指令値信号についてのソフトウエア処理上のビ
ット精度を、前記座標変換演算部からの実検出電流ビッ
ト精度に合致させる、ものであることを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項２または３
に記載の発明において、前記外部セレクト信号に基ずく
電流スケールゲインの切り替え、及び前記電流切替器の
前記選択を、前記電力変換装置の前記電動機に対する通
電の停止時または休止時に行う、ことを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の発明において、前記電力変換装置に流
れる電流がその定格に対して非常に小さい場合は、エレ
ベータ乗りかごの積載状態及び運転方向を判断しつつ電
流分解能を上げ、これにより電流分解能に起因するエレ
ベータ乗りかごの振動を除去した、ことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態の構成
を示すブロック図である。但し、図４と同様の構成要素
には同一符号を付して重複した説明を省略してある。こ
の実施形態は、マイクロコンピュータを用いてディジタ
ル制御されるエレベータにおいて、誘導電動機に流れる
１次電流を、磁束と平行な磁束電流成分と磁束と垂直な
トルク電流成分とに分離してそれぞれを制御するベクト
ル制御方式を用いた可変電圧・可変周波数制御によりエ
レベータを駆動しようとするものである。

【００１７】図１において、速度指令演算部２１はエレ
ベータの速度基準信号２１ａを速度制御演算部２２に出
力するようになっている。速度制御演算部２２は、この
速度基準信号２１ａと後述する速度検出信号３３ａとを
入力し、これらの偏差を比例積分演算処理してトルク電
流成分信号２２ａを電流スケール演算部２４に出力する
ようになっている。励磁電流演算部２３も励磁電流成分
信号２３ａを電流スケール演算部２４に出力するように
なっている。電流スケール演算部２４は、外部セレクト
信号Ｘを受けて、トルク電流成分信号２２ａ及び励磁電
流成分信号２３ａの各々に対して電流検出のビットスケ
ール及びソフトウエアの予め決められた電流のスケール
によって決定される電流スケールゲインを乗じ、磁束と
平行な軸（以下ｄ軸という）の電流指令値信号Ｉｄ＊
と、磁束と垂直な軸（以下ｑ軸という）の電流指令値信
号Ｉｑ＊とを演算し、それらを１つのベクトル信号２４
ａとして出力するようになっている。

【００１８】電流増幅器２５は、電流検出器８で検出さ
れた電流検出信号８ａ，８ｂを増幅して３相の電流ベク
トル信号２５ａ，２５ｂ…を電流切替器２６に出力する
ようになっている。なお、信号２５ａ，２５ｂ…は、そ
れぞれゲインの異なる信号を意味している。電流切替器
２６は、外部から電流検出器８の精度を考慮して与えら
れるセレクト信号Ｘに基き、３相の電流ベクトル信号２
５ａ，２５ｂ…の中の１つを選択し、これをアナログの
電流検出信号２６ａとしてＡ/ Ｄ変換器２７に出力する
ようになっている。Ａ/ Ｄ変換器２７は、このアナログ
の電流検出信号２６ａをディジタル信号２７ａに変換し
て、これを３相/ ２相座標変換演算部２８に出力するよ
うになっている。３相/ ２相座標変換演算部２８は、
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流値として検出された３相のディ
ジタル信号２７ａを、後述する位置検出演算部３２から
の回転角信号３２ａを用いて、前述のｄ軸及びｑ軸の２
軸信号２８ａに座標変換する。

【００１９】電流制御演算部２９は、信号２４ａ及び信
号２８ａを入力し、直交２軸上すなわちｄ- ｑ軸上でこ
れらの偏差を比例積分演算処理して電圧指令信号２９ａ
を２相/ ３相座標変換演算部３０に出力するようになっ
ている。２相/ ３相座標変換演算部３０は、この電圧指
令信号２９ａを、後述する位置検出演算部３２からの回
転角信号３２ａを用いてＵ，Ｖ，Ｗの３相の電圧指令信
号３０ａに座標変換し、これをＰＷＭ制御演算部３１に
出力するようになっている。ＰＷＭ制御演算部３１は、
電圧指令信号３０ａを入力し、この信号３０ａと三角波
との大小関係に基き各相のオン・オフの信号３１ａを電
力変換装置９に出力して電動機４に供給する電力を制御
するようになっている。

【００２０】そして、電動機４には、パルスジェネレー
タ等の位置検出器５が取り付けられており、位置検出演
算部３２は、この位置検出器５からのパルス信号５ａを
入力して、電動機４の回転軸についての回転角信号３２
ａを位置/ 速度演算部３３に出力するようになってい
る。位置/ 速度演算部３３は、この回転角信号３２ａを
速度検出信号３３ａに変換し、これを速度制御演算部２
２に出力するようになっている。

【００２１】次に、図１の動作につき説明する。電流増
幅器２５は、電流検出器８の２相の電流検出信号８ａ，
８ｂを入力し、各信号を数種に増幅して３相の電流ベク
トル信号２５ａ，２５ｂ…を生成する。すなわち、例え
ば、電流検出器８の検出レイトが１００Ａ＝１Ｖの検出
であるとすると、電流増幅器２５では信号８ａ，８ｂ
（電圧信号）を１倍，２倍，３倍…とした信号を生成し
たり、あるいは、これらを合成したりすることにより３
相の電流ベクトル信号２５ａ，２５ｂ…を生成する。

【００２２】図２は、この電流増幅器２５の具体的構成
例を示す回路図である。電流の増幅及び合成は、演算増
幅器ＯＡ１〜ＯＡ３及び抵抗Ｒｘ，Ｒｙによって簡単に
実現できる（図中、ＯＡ１〜ＯＡ３は一例として反転型
の演算増幅器を示している。）。この場合、増幅率はＲ
ｙ/ Ｒｘの比で決まる。例えば、Ｒｙ/ Ｒｘ＝１とすれ
ば１００Ａ＝１Ｖとして３相の電流を検出することがで
き、また、Ｒｙ/ Ｒｘ＝２とすれば１００Ａ＝２Ｖとし
て３相の電流を検出することができる。このようにし
て、電流増幅器２５は検出レイトの異なる３相の電流ベ
クトル信号２５ａ，２５ｂ…を出力する。

【００２３】電流切替器２６は、この３相の電流ベクト
ル信号２５ａ，２５ｂ…を入力し、外部から例えばマイ
クロコンピュータによって与えられる指令信号Ｘに基
き、信号２５ａ，２５ｂ…の中から１つの信号を選択
し、これをアナログの電流検出信号２６ａとして出力す
る。この電流切替器２６は、周知のマルチプレクサと呼
ばれる半導体素子をそのまま使用することにより構成で
きる。

【００２４】Ａ/ Ｄ変換器２７は、電流検出信号２６ａ
のアナログ量をディジタル量に変換する働きをするもの
である。すなわち、Ａ/ Ｄ変換器として、１２ビット分
解能で入力電圧範囲が５Ｖの半導体素子を使用したとす
ると、１ビットの分解能は、５/ ＦＦＦ（Ｈ）＝５/ ４
０９５[ Ｖ/ ビット] となり、この精度で信号２６ａを
ディジタル量に分解してディジタル信号２７ａとして出
力することになる。つまり、電流検出器８の検出レイト
をＧｃｓ[ Ｖ/ Ａ] 、電流増幅器２５の増幅率をＧｐ、
Ａ/ Ｄ変換器２７の分解能をＧａｄ[ Ｖ/ ビット] とす
ると、Ａ/ Ｄ変換器２７から出力されるディジタル信号
２７ａの精度αは、 α＝Ｇｃｓ・Ｇｐ/ Ｇａｄ[ ビット/ Ａ] … （１） と表されることになる。これは、信号２７ａが１[ Ａ]
＝α[ ビット] の精度を有していることを意味してい
る。

【００２５】３相/ ２相座標変換演算部２８は、位置検
出演算部３２からの回転角信号３２ａを用いてＵ，Ｖ，
Ｗ方向の３相のベクトル信号であるディジタル信号２７
ａを座標変換して、ｄ軸及びｑ軸上でのベクトル信号で
ある２軸信号２８ａを出力する。図３は、この座標関係
を示した説明図である。

【００２６】電流スケール演算部２４は、励磁電流演算
部２３からの励磁電流成分信号２３ａ（以下Ｉｄと表
す）と速度制御演算部２２からのトルク電流成分信号２
２ａ（以下Ｉｑと表す）とを入力し、下式に基きｄ軸の
電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸の電流指令値Ｉｑ＊を演算し
て、これらを外部セレクト信号Ｘによりベクトル信号２
４ａとして出力する。 Ｉｄ＊＝Ｉｄ×Ｋｓｃ Ｉｑ＊＝Ｉｑ×Ｋｓｃ ここで、Ｋｓｃは電流スケールゲインと呼ばれるもので
あり、以下のようにして決定される。すなわち、予め作
成されたソフトウエア上での電流スケールを、例えば、
１６ビットのマイクロコンピュータで、１０００（Ｈ）
＝Ｉｒａｔｅ[Ａ] と定義したとすると、ソフトウエ
ア上での電流のビット精度βは、 β＝１０００（Ｈ）/ Ｉｒａｔｅ＝４０９６（Ｄ）/ Ｉｒａｔ ｅ[ ビット/ Ａ] … （２） このソフトウエア処理上の電流のビット精度βと前記の
（１）式により算出される実検出電流のビット精度αと
を合致させるのが電流スケールゲインＫｓｃである。す
なわち、β・Ｋｓｃ＝α とし、このα，βに（１），
（２）を代入すれば、下式（３）に基きＫｓｃを求める
ことができる。 Ｋｓｃ＝α/ β＝（Ｉｒａｔｅ/ ４０９６）・（Ｇｃｓ
・Ｇｐ/ Ｇａｄ） 電流制御演算部２９は、信号２８ａと、上記のＫｓｃを
用いて求めたＩｄ＊及びＩｑ＊すなわち信号２４ａとの
偏差を比例積分演算処理して、ｄ- ｑ軸上での電圧指令
信号２９ａを出力する。このような直交２軸（ｄ- ｑ
軸）座標上での演算は、電流制御演算の積分要素により
運転周波数に関係なく定常偏差をゼロにできるので、高
精度で安定な制御が可能となる。

【００２７】２相/ ３相座標変換演算部３０は、２軸上
の電圧指令信号２９ａを３相の電圧指令信号３０ａに変
換し、これをＰＷＭ制御演算部３１に出力する。ＰＷＭ
制御演算部３１は、この電圧指令信号３０ａを入力して
ＰＷＭ制御を行い、電力変換装置９に電力変換信号３１
ａを出力する。そして、電力変換装置９は電力変換信号
３１ａに基き電力を電動機４に供給し、かご２の駆動を
行う。

【００２８】なお、上記の説明では、電流増幅器２５の
増幅率、及び電流スケール演算部２４の電流スケールゲ
インは外部信号Ｘに基き切り替えるようにしているが、
電力変換装置９に電流を通電している最中の切り替え
は、電流不連続となり好ましくない。したがって、この
切り替えは、通電停止時または休止時に実行するのが好
ましい。

【００２９】このようにして、電力変換装置９に流れる
電流が、例えば小さい場合には、電流増幅器２５の増幅
率を上げて電流検出のダイナミックレンジを広げ、ま
た、電流スケール演算部２４の電流スケールゲインでソ
フトウエアとの電流スケールを合わせることにより電流
分解能を上げることができる。

【００３０】なお、本発明に係る装置によれば、通常の
エレベータ運転において、かご内の積載状態及び運転方
向により電力変換装置９に流れる電流がその定格に対し
て非常に小さい場合は、上記のように電流分解能を上げ
ることにより、電流分解能に起因するエレベータ乗りか
ごの振動、または電動機の騒音等を除去することができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エレベ
ータを駆動する制御装置の外部に特別な装置を付加する
ことなく電流検出のダイナミックレンジを広げることが
でき、且つこれを容易にソフトウエア上で処理される電
流スケールに合わせることができるため、電流分解能を
容易に可変することが可能になる。

【００３２】したがって、例えば、予め電動機の最大容
量に適用できる制御装置を試験設備として準備し、これ
と組み合わせて容量の異なる種々のエレベータの重要な
要素である電力変換装置や電動機を試験する場合や実際
のエレベータ運転においても、電流分解能に起因する振
動及び騒音等を除去できるなど大きな効果を奏すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図。

【図２】図１における電流増幅器２５の具体的構成例を
示す回路図。

【図３】図１における３相/ ２相座標変換演算部２８が
行う座標変換についての説明図。

【図４】従来例の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 速度指令発生装置 ２ かご ３ 速度制御増幅器 ４ 電動機 ５ 位置検出器 ６ 位置/ 速度変換器 ７ 電流制御増幅器 ８ 電流検出器 ９ 電力変換装置 １０ 釣合い錘 １１ 主索 １２ 綱車 １３ マイクロコンピュータ ２１ 速度指令演算部 ２１ａ 速度基準信号 ２２ 速度制御演算部 ２２ａ トルク電流成分信号 ２３ 励磁電流演算部 ２３ａ 励磁電流成分信号 ２４ 電流スケール演算部 ２４ａ ベクトル信号 ２５ 電流増幅器 ２５ａ，２５ｂ… ３相の電流ベクトル信号 ２６ 電流切替器 ２６ａ アナログの電流検出信号 ２７ Ａ/ Ｄ変換器 ２７ａ ディジタル信号 ２８ ３相/ ２相座標変換演算部 ２８ａ ２軸信号 ２９ 電流制御演算部 ２９ａ 電圧指令信号 ３０ ２相/ ３相座標変換演算部 ３０ａ 電圧指令信号 ３１ ＰＷＭ制御演算部 ３２ 位置検出演算部 ３２ａ 回転角信号 ３３ 位置/ 速度演算部 ３３ａ 速度検出信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エレベータ駆動電動機に対して電力供給を
   行う電力変換装置を備え、前記電動機の速度基準と検出
   速度との偏差から電流指令を求め、この電流指令と前記
   電力変換装置の検出電流との偏差からこの電力変換装置
   に対する電流制御を行うエレベータ制御装置において、 外部セレクト信号に基き、前記電流制御を行う際の電流
   分解能を可変する電流分解能可変手段、 を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のエレベータ制御装置におい
   て、 前記電流分解能可変手段は、 前記電流指令として励磁電流成分信号及びトルク電流成
   分信号のベクトル制御用２軸電流成分信号を出力する励
   磁電流演算部及び速度制御演算部と、 前記励磁電流演算部及び速度制御演算部からの各２軸電
   流成分信号に対し、前記外部セレクト信号に基ずく電流
   スケールゲインを乗じて各２軸電流指令値信号を演算
   し、これを１つのベクトル信号として出力する電流スケ
   ール演算部と、 前記電力変換装置の出力電流検出値から予めゲインが互
   いに異なる複数の電流検出信号を演算増幅する電流増幅
   器と、 前記電流増幅器からの複数の電流検出信号のうちいずれ
   か１つを前記外部セレクト信号に基き選択する電流切替
   器と、 前記電流切替器が選択した信号をベクトル制御用２軸座
   標上の信号に変換する座標変換演算部と、 前記電流スケール演算部からのベクトル信号と前記座標
   変換演算部からのベクトル信号とを入力し、前記電力変
   換装置に対する電圧指令信号を出力する電流制御演算部
   と、 を含んで成ることを特徴とするエレベータ制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のエレベータ制御装置におい
   て、 前記電流スケール演算部は、前記外部セレクト信号に基
   ずく電流スケールゲインを乗じて求めた各２軸電流指令
   値信号についてのソフトウエア処理上のビット精度を、
   前記座標変換演算部からの実検出電流ビット精度に合致
   させる、 ものであることを特徴とするエレベータ制御装置。
4. 【請求項４】請求項２または３に記載のエレベータ制御
   装置において、 前記外部セレクト信号に基ずく電流スケールゲインの切
   り替え、及び前記電流切替器の前記選択を、前記電力変
   換装置の前記電動機に対する通電の停止時または休止時
   に行う、 ことを特徴とするエレベータ制御装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のエレベ
   ータ制御装置において、 前記電力変換装置に流れる電流がその定格に対して非常
   に小さい場合は、エレベータ乗りかごの積載状態及び運
   転方向を判断しつつ電流分解能を上げ、これにより電流
   分解能に起因するエレベータ乗りかごの振動を除去し
   た、 ことを特徴とするエレベータ制御装置。