JPS5882971A - 直流エレベ−タ−の制御装置 - Google Patents

直流エレベ−タ−の制御装置

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JPS5882971A
JPS5882971A JP56182453A JP18245381A JPS5882971A JP S5882971 A JPS5882971 A JP S5882971A JP 56182453 A JP56182453 A JP 56182453A JP 18245381 A JP18245381 A JP 18245381A JP S5882971 A JPS5882971 A JP S5882971A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流エレベータ−の制御装置に係り、特に3相
全波サイリスタブリツジを用いた直流エレベータ−制御
装置に関するものである。
3相交流電源から可変直流電圧を得て、それを直流電動
機の電機子に与えるようにしてなるエレベータ−の制御
装置を第1図に示す。3相交流電源E、からのU、V、
Wの3相の電圧を6個のサイリスタU+ + Ut +
 L + V2 s W+ + Wzよりなる3相全波
サイリスタブリツジの交流端子に与えたときの3相全波
サイリスタブリツジの出力電圧ELは、各サイリスタの
ゲートパルスを発生する位相を制御することによって制
御され、シーブSを回転することによってロープRを介
してカウンターウェイトCWとつるべ状に吊シ下けられ
たケージCを駆動する直流電動機の電機子Mに印加され
る。
ゲートパルスを発生する位相(サイリスタU。
については、U、W相の電圧が正に切り替った時点から
の電気角の遅れで表わすことができ、以後これを制御遅
れ角と称する。)がαであるときの直流出力電圧ELは
、 E・=3a・E、・・・α ・・・・・・・・・・・・
(1)π で表わされるが、制御遅れ角αが零で、直流出力電圧E
t、が最大のときと、α=90°で直流出力電圧ELが
零のときの出力電圧波形、U相電圧波形、U相電流波形
の関係は、第2図(a)、 (b)に示すようになる。
第2図(a)は、直流電動機の電機子Mの時定数が電源
の周期より十分長いと仮定し、かつ、負荷の直流電圧E
o)つまシ、直流電動機の逆起電力が出力電圧Et、よ
りわずかに低い値となっていると仮定した場合の波形で
あり、Uv 、 Vv。
Wvは相電圧、ELは出力電圧、U■はU相電流である
出力電圧ELが最大のときには、U相電流Urの中心値
がU相電圧Uvの中心値(最大値)に一致しており、U
相電流UIの基本波成分の位相は、U相電圧Uvと一致
しており、力率はこのような制御方式としては最高のも
のとなる。
しかし、第2図(b)に示すように、出力電圧ELが零
である場合は、U相電流Ulの中心がU相電圧Uvの零
の点にあり、U相電流Urの基本波成分は、U相電圧U
vから90’遅れており、力率零であるといえる。この
ように、3相全波サイ」ノスタプリツジの点弧角を制御
することにより、出力電圧Et、を制御する方式は、特
に出力電圧Ex。
が低い範囲で力率が悪くなるという欠点を有する。
また、3相全波ブリッジ回路の出力電圧Et、について
は、電源周波数の6倍の周波数のものを基本波にしたリ
ップル成分が含まれるが、このリップル分は、出力電圧
ELが高いほど低く、出力電圧ELが零のとき最大とな
り、第2図(a)、 (b)のU相電流Uwの脈動から
れかるように、出力電圧ELが低いときには、出力電流
のリップル分が大きくなる。このた追、出力電流の平均
値が等しい場合、出力電圧ELが低いほど直流電動機の
電磁騒音が大きくなる傾向にある。
この電磁音は機械室は勿論の事をエレベータ−の昇降路
内を伝播してケージCだけでなく昇降内近くの部屋に伝
わりエレベータ−特有の問題となっていた。
そこで、従来は出力電流のリップル分を平滑するために
交流−直流変換装置の出力に直流リアク)#LDを挿入
し、電磁音の発生を抑制する方式を採用していた。また
整流回路になんらかの故障が発生し出力電流が増加する
場合出力回路を遮断するためにコンタクタCTTが用い
られているが、このコンタクタには時間遅れがある。こ
のため出力電流が急激に上昇するとコンタクタCTTが
遮断できない間にサイリスタ素子の破壊電流を越える場
合があり整流回路出力には出力電流の上昇を。
抑制するためにも直流リアクトルLDが挿入されていた
。このように従来回路では整流回路出力にコンタクタC
TTや直流リアクトルLD等が挿入されていたので装置
が大形となシ高価となるこれらの機器に発生する損失が
大きいという欠点があつた。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、出力回路に挿入されていた直流リアクトルの
除去ないし小形化を可能にし、もって装置の小形軽量化
、原価低減を図ることのできる直流エレベータ−の制御
装置を提供することにある。
本発明の特徴は、直流電動機の電機子を全波整゛流回路
で制御するものにおいて、その整流回路の正側又は負側
アームの夫々に電流遮断機能を有する制御可能な開閉手
段を接続し、この開閉手段を所望の通流時間幅でもって
高周波で開閉制御し、その開期間に出力電流を電源回路
を通さないで環流させ出力電流の低周波のリップル分を
低減することによシ、大きな直流リアクトルを介さず整
流出力を直接電機子に給電可能にしたところにある。
以下、本発明を実施例にしたがい説明する。
第2図(a)、 (b)K示すような出方電圧を得る場
合、6個のサイリスタは電流しゃ断機能をもたないサイ
リスタを用いて得られるが、ゲートにパルス状の逆電流
を流すことにより流れている電流をしゃ断する機能をも
つサイリスタ(以下GTOと称する。また、トランジス
タを用いてもGTOと同じ機能が得られるので、以後G
TOと称する場合は、トランジスタを含むものとする。
)を用いれば力率を改善することができる。
第1図において、従来は、負荷電流ILが必らず電源E
、を通って流れるようにしているが、これに対して、例
えば、サイリスタU、とU2を同時に点弧して、負荷電
流ILが電源E、を流れない期間を作るようにすれば、
電源E、に流れる電流を低減することができ、かつ出力
電流の低周波のリップル分を低減できる。
例えば、出力電圧Et、が零の場合、第3図(崩テ示し
た期間T(以後サイリスタUI&VIが点弧しているべ
き期間のことを期間Tと称する。)においては、サイリ
スタU、と′v1が点弧しているが、このときサイリス
タU、、V、 としてGTOを用いて電源周波数の30
倍の周波数で開閉し、GTOUIが切れている期間はG
TOV、を導通させた場合の期間Tにおける出力電圧E
Lの波形とU相電流U!の波形は、それぞれ第3図(d
)、 (e)に示すようになる。このように、GTOU
lを点弧している期間には、第3図(C)の■のループ
で示したように電流が流れ、電源に負荷電流が流れるが
、G T OU+ を切り、vlを点弧させたときは、
電流が■のループで流れ、電源を通らない。このときの
出力電圧ELは零となる。そして、出力電流It、は負
荷のインダクタンスLLと抵抗RLによる時定数で減少
するが一般にこの時定数は数100m8程度あるので上
記GTOV、がOnしている期間(約1 m 8以下)
での出力電流変化は十分に小さくなり外部に直流リアク
トルを挿入しなくとも電動機による電磁音の発生を低減
できる。
さらに、小さい出力電圧ELを発生する場合には、位相
αを零に制御して高い正電圧を発生させ、かつ、期間T
において、GTOU、が導通している期間を十分短くす
れば、出力電圧ELを十分小さくすることができる。こ
のようにした場合の出力電流波形とU相電流波形をそれ
ぞれ第4図(b)。
(C)に示す。なお、第4図(a)は相電圧波形である
U相電流U!の中心値はほぼU相電圧Uvの最大値と一
致し、U相電源の基本波成分はV相電圧Vvと同相とな
るので、力率は1に近づき、電源に流れる電流もパルス
状となり、十分小さくなっている。
一方、全波整流回路の正側、負側または全制御素子を電
流遮断機能を有する制御可能な開閉手段とすることによ
り従来素子の保護の目的にも挿入されていた直流リアク
トルLD及びコンタクタCTTを取り除いてもよい°。
たとえば、電動機が回生運転のとき停電等の故障で出力
電流ILが急激に増加するような場合従来は出力回路を
直流コンタクタCTTで遮断していた。
そのためコンタクタの動作遅れ時間(約100m s 
)内に出力電流ILが素子の破壊電流にならないように
直流リアクトルLDを挿入し電流の立上りを押えていた
、この様子を第5図(イ)に示す、時間t、で故障が発
生し故障が検出されるとコンタクタCTTを遮断するた
めの信号が発せられるがコンタクタCTTが遮断できる
までに時間t2となり出力電流ILはIt、1 となっ
て遮断される。
一方本発明は全波整流回路の正側、負側または全制御素
子をGTOで構成し、故障検出信号を用いて全べてのG
TOに消弧パルスを与えることにより出力電流ILをほ
ぼ瞬時に遮断できるので外部に電流上昇抑制用の直流リ
アクトルを挿入しなくとも出力電流ILは第5図(ロ)
で示すように故障発生時の出力電流ILの上昇は急激と
なるが最大値It4は従来の場合の最大値IL+に比べ
十分小さな値に押えることができる。
このように本実施例によれば、従来使用していた外部挿
入直流リアクトルLD及びコンタクタCTTが除去でき
るので装置の小形軽量化、原価低減を図れる効果がある
。また直流リアクトルの除去により直流リアクトルに消
費されていた損失がなくなるので装置の省電力効果も得
られる。
次に本発明による他の実施例について説明する。
上記した、方式においては、出力電圧ELを十分小さな
値まで連続的に制御しようとすると、G T OU +
 〜W1のオン時間を非常に短くしなければならず、そ
のような制御は困難であり、特に出力電圧Ex、を1/
10以下まで連続的に制御することは非常に困難である
ところで、直流電動機で駆動される高速エレベータ−に
おいては、定格速度の1/1000以下の速度まで連続
して制御する必要が生じるが、このような場合、従来の
方式では制御不能である。
出力電圧ELを十分小さい値まで連続して使用するため
には、まず、制御遅れ角αを零として通流率を1/10
程度まで下げたら、次にαの制御を行って、αを0〜9
0’まで連続的に下げることによ2て達成できる。
したがって、ここでゲート信号の一制御方法について説
明する。ただし、出力電流ILは常に連続して流れるも
のと仮定し、また、各パルスを次のように表わすものと
する。
CTOUl 、■5.WIの点弧信号をGU、 。
GV+ 、 GW、  とし、サイリスlUt、、 V
、 。
W2の点弧信褥をGU2.GU2.GW2とする。
なお、点弧信号G U + には2つのモードがあるの
で、GTOU+が点弧したとき負荷電流が電源に流入す
る期間(出力電圧が発生している期間)の点弧信号GU
、をGUo、負荷電流が電源に流入しない期間(出力電
圧が零の期間)のそれをG U l 2とし、他の点弧
信号Gv1.GW、にも同様のサフィックスをつけるも
のとする。
第6図(b)に制御遅れ角がαのときの各点弧信号パル
スの発生する期間が示しである。点弧信号G U +は
、G’l’OU、が導通ずる期間正電圧であって、非導
通期間が零となる信号であればよく、点弧信号G U 
tは、負荷電流連続の条件であれば、点弧するときのみ
正の狭幅パルスとなっていればよい。
このような信号を発生させるためのもととなる信号は、
従来の3相全波サイリスタブリッジ回路のゲート信号の
ように、1周期に各サイリスタのゲート信号を1個ずつ
発生するものであればよく、各サイリスタに相当するゲ
ート信号をGU、3のように表わせば、0013〜0w
23は第6図(C)に示すようなパルス列となる。これ
かられかるように、GU2 =GU23 、 GW2 
=GV23 、 GW2 =GW23となる。つまり、
サイリスタU2− V2 、Wtのゲートパルスは従来
のものと同じでよい。
このパルス群をフリップフロップ回路に通せば信号G 
U r sのパルスから信号GU23のパルスまでオン
となるようなパルスGU、を得ることができる。このよ
うにして得られたパルスGU4 、GW4−GW、を第
6図(d)に示す。さらに、信号(3U、、 。
GU10.GWI、がオンであるときに発生するパルス
Cチョッパ動作の通流時のパルスを第6図(e)に期間
TのみについてPとして示しである。このとき、GTO
U+ 、V+ 、W+に加えるべきゲートパルスの論理
式は次に示すようになる。
GWI2 =示謂・GU4・P、/ ・・・・・・・・・(3) これらのゲートパルスを発生するための実際の回路の一
実施例を第7図に示す。第7図において、T、は2次側
の中性点を接地したΔ−Y変圧器、PU、PV、PWは
従来と同様の移相器で、それぞれ移相信号S6によって
点弧信号パルス(3U+ s 。
GU、等を発生する。一点弧信号GUzs 、 GU2
8 。
G Wz aはそれぞれGU2− G’Vz −GWz
 として使用できる。
これらのパルスをフリップフロップ回路PUl。
p y I−P W lに加え、パルスGU、、GV、
GW、を得る。一方、早流角移相器PPは、通流率指令
SpにしたがってパルスPを発生する。これらの信号は
、ノット回路P2を通して論理式(2)を満足するよp
に、3ゲ一トNAND回路P、に加えられ、さらにその
出力が(3)式を満足するように、2ゲ一トNAND回
路P、に加えられる。このようにしてパルスGUI 、
GV+  、GW+ が得られる。
次に、制御遅れ角αとパルスPとの制御方法について説
明する。正出力電圧を制御するときは、まず、Pの通流
率を0.1と一定にしておいて、αを9,0°からOま
で変えると、出力電圧Et、 (第1図参照)は、0か
ら0. I X 3 V’丁/π・Elとなる。iいて
Pを0.1から1まで変えると、出力電圧Ei、は最大
3 v’T/π・E、まで増加する。
負出力電圧を制御するときは、αを90’から180°
まで変えると、出力電圧Er、は0から−0.1・3 
N/T /π・E、tで変わる。続いてPを0.1から
1まで変化すると、負出力電圧は最大3V′T/π・E
lまで増加する。
出力電圧指令SLからα指令sa、P指令Spを得るた
めには、第8図(a)に示す特性をもつ関数発生器F、
、F、を第8図(b)に示すように接続すればよい。
上記した本発明に係る回路方式を用いて直流電動機を制
御する回路の一実施例を第9図に示す。
第9図において、Mは直流電動機の電機子、Fはそれの
界磁、thは界磁電流を制御するプッシュプルサイリス
タ増幅器、PSはそれの移相器である。また、PCは第
7図に示したゲート回路で、PAは電機子電流を検出す
る直流変流器CTの出力と電機子電流指令Scとを比較
する比較器であり、U、〜W、 、 U、〜W2はサイ
リスタであるが、上記したように、サイリスタU+ ”
”W+  とじてはGTOを用いである。
電機子電流は、電機子電流指令Scにしたがって一定に
制御されており、速度は、速度指令Ssと速度発電機P
Gで検出された速度が移相器PSで比較され、界磁電流
を負に制御することにより正負にトルクを制御し、これ
によシ速度指令Sgにしたがうように制御される。
このような制御方式においては、電機子電流が一方向で
あっても、正逆転、カ行、回生の4象限運転が可能とガ
るという特徴を有する。しかも、電機子電流は、一定に
常に連続の状態で制御されるから、サイリスタU2 、
V2 、W2のゲートパルスは、狭幅パルスでよく、ゲ
ート回路を簡略化できる。
以上述べたように本発明の他の実施例によれば出力電圧
を正から負又は負から正に連続して制御できるようにな
るのでエレベータ−のように高精度の制御が要求される
ものに効果がある。
このように、本発明の実施例によれば、力率が改善され
、電源の容量を低減でき、がっ、直流リアクトル及びコ
ンタクタが不要となシ、工学的効果が大きい。
なお、上記した実施例では、U、 、 V、 、 W。
をGTOとしテいるが、U、、v、、W、をGTOとし
、U、、V、、W、はサイリスタとして、Ut −Vt
 、W2を高周波で開閉するようにしてもよく、同様な
効果が得られる。
また、直流電動機の制御方式として、電機子電流を一定
に制御する場合を示してあ1が、電流遮断機能を有する
制御可能な開閉手段を正側又は負側及び全制御素子に適
用した全波整流・回路によシ直流電動機を制御してなる
エレベータ−装置でる ・れば全波整流回路を正逆2組
用いて電機子電圧、電流を制御する方式であってもよく
、又交流電源は3相電源に限るものでもない。
以上説明したように、本発明によれば、低周波のリップ
ル成分を減少できるので、直流リアクトルを不要ないし
小形化することができ、装置の小形化及び省電力化が可
能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般の3相−直流変換器の主回路図、第2図は
従来の3相−直流変換器における波形図、第3図、第4
図は本発明の装置の3相−直流変換器における波形図、
第5図は故障時の出力電流波形図、第6図は本発明の装
置におけるゲートパルスの波形図、第7図は本発明の装
置のゲート回路の一実施例を示す回路図、第8図は本発
明の装置の移相器の久方回路に採用する関数発生器を説
明するための図、第9図は本発明の装置にょシ直流エレ
ベータ−を制御する場合の一実施例を示す回路図である
。 E、・・・3相交流電源、U1〜W、・・・GTOXU
2〜W2・・・サイリスタ、M・・・直流電動機電機子
、S・・・シープ、C・・・ケージ、Tr・・・変圧器
、PU〜PW・・・移相器、P U + −P W 、
・・・フリップフロップ回路、PP・・・通流角移相器
、P2−・・ノット回路、P3.P、・・・NAND回
路、Fヶ、FF・・・関数発生器、PA・・・比較器、
PC・・・ゲート回路、th・・・プッシュプルサイリ
スタ増幅器、PS・・・移相器、CT・・・直流変流器
、PG・・・速度発電機。 代理人 弁理士 高橋明夫 第1頁の続き 0発 明 者 中嶋肇 日立市幸町3丁目2番1号日立 エンジニアリング株式会社内 0発 明 者 坂井吉男 ■出 願 人 日立エンジニアリング株式会社日立市幸
町3丁目2番1号

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、直流電動機によって駆動される直流エレベータ−に
    おいて、交流電源と、該交流電源に接続され、少なくと
    も正側又は負側アームに電流しゃ断機能を有する開閉手
    段を夫々接続して成る全波制御整流回路と、この整流回
    路の直流出力側に接続された上記電動機の電機子回路と
    、上記開閉手段の通流時間幅を指令する手段と、上記交
    流電源周波数の少なくとも6倍以上の周波数で上記開閉
    手段を上記通流時間幅に応じて開閉するゲート制御手段
    とを備えたことを特徴とする直流エレベータ−の制御装
    置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記開閉手段の位
    相角を指令する手段を備え、上記ゲート制御手段は、上
    記指令された位相角によって決童る期間上記開閉手段を
    開閉するように構成した直流エレベータ−の制御装置。 3、特許請求の範囲第1項において、上記整流回路の直
    流リアクトルを直流リアクトルを介さずに上記電動機の
    電機子に接続して成る直流エレベータ−の制御装置。
JP56182453A 1981-11-13 1981-11-13 直流エレベ−タ−の制御装置 Granted JPS5882971A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017163312A1 (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 三菱電機株式会社 エレベータの制御装置およびエレベータの制御方法

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