JPS62233082A

JPS62233082A - 交流エレベ−タ−の速度制御装置

Info

Publication number: JPS62233082A
Application number: JP61077069A
Authority: JP
Inventors: Toru Tanahashi; 徹棚橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-04-03
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1987-10-13
Also published as: US4745991A

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】〔産業上の利用分野〕この発明は誘導′龜動機によって駆動されるエレベータ
−の速度を制御する装置に閥するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えは特願昭５９−１３０５１１　号公報に示
された従来の交流エレベータ−の速度制御装［を示す構
成図である。

図中、（１）は三相交流電源、（２）は交流電源（１）
に接続され角速度ωに対応する電流出力電圧を発生する
ように制御されるコンバータ、（３１はコンバータ（２
１の出力を平滑にする平滑コンデンサ、（４１は平滑コ
ンデンサ（３）の両端に接続された抵抗からなる電圧＆
吊器、　（５１は平滑コンデンサ（３）の両端に接続さ
れトランジスタとダイオードで橋成されてパルス幅変調
（ＰＷＭ）方式によって可変電圧・可変周波数の交流出
力（５ａ）〜（５りを発生するＰＷＭインバータ、（６
１はインバータ＋５１の出力によって駆動される巻上用
の三相訪４′ｒｌＬ動磯、（７）は電動機（６）に直結
され電動機（６）の回転速度に比例する速度イ百号（７
ａ）を発する速度検出器、（８１は電動機（６１により
駆動される巷上磯の扇動綱車、（９）はンー車（８）に
巻き掛けられた三木、　ｕｌｌｌは土木ｆ９１の一端に
結合されたエレベータ−のかご、Ｕυは三木（９）の他
端に帖合さｎたつり合おもり、（１２〜ａ４は電動機（
６）の各相の一次電流に対応する電流帰還信号（＋２ａ
）〜（１４ａ）を発する変流器からなる電流検出器、α
３は後述する正弦波信号（２＋ａ）及び余弦波信号（２
１ｂ）を入力してＮ＃Ｃ，帰還信号（＋２ａ）　〜（＋
４ａ）を電動機（６１の二次磁束ベクトルの角速度ωに
同期して回転する座標軸上の励磁′ＦＬ流成分成分信号
５ａ）とトルク電流成分信号（１５ｂ）に変換する三相
／二相袈換回路からなる座標変換回路Ａ、αＱは除算器
、αηは入力に係数を乗じて滑り周波数信号（１７ａ）
を発する係数乗算回路、αうは速度信号（７ａ）を入力
する利得ｐ（電動機（６）の極対Ｖに相当）の正転増幅
器、α３は滑り周波数信号（１７ａ）と正転増幅器（ｌ
ｂの出力を加算して同期角速度信号（１９ａ）を発する
／ｌＤ算器、（至）は同期角速度信号（＋９ａ）を積分
して二次磁束ベクトルの位相角信号（２０りを発する積
分器、　２１１は位相角信号（２０ａ）　’Ｅ大入力て
それに対応する正弦波信号（２１ａ）及び余弦波１５号
（２１ｂ）を発する関数発生器。

四は励ｌ１ｊｔｉ電流成分指令値四から励磁電流成分信
号（１５ａ）を減算してその偏差信号を発する減昇器。

＠は遅れ進み回路で構成され減算器のの出力が零になる
ように制御する励磁電流成分制御回路で。

（２４ａ）は励磁電圧成分指令値、（ハ）は速度指令値
翰から速度信号（７ａ）を減算してその偏差信号を発す
る減算器、勾は遅れ進み回路で構成され減算器凶の出力
が零になるように制御する速度制御回路で、　　（２７
ａ）はトルク電流成分指令値、＠はトルク電流成分指令
値（２７ａ）からトルク１１流成分信号（１５ｔ））を
減算してその偏差信号を発する減算器。

翰は遅れ進み回路で構成され減算器−の出力が零になる
ように制御するトルク電流成分制御回路で。

（２９ａ）はトルク電圧成分指令値、（７）は正弦波信
号（２１ａ）及び余弦波信号（２ｌｂ）を入力して励磁
電圧成分指令値（２４ａ）及びトルク電圧成分指令値（
２９ａ）を三相各相の一次電圧指令値（３０ａ）〜（５
０りに変換する二相／三相変換回路からなる座標変換回
路Ｂである。

従来の変流エレベータ−の速度制御回路は上記のように
構成され、矢にその動作について説明する。

ベクトル制御の原理は、誘導！！＠機に供給すべき一次
電流を二次磁束ベクトルに同期して回転する浬ａ軸（ｄ
−ｑ軸）上のベクトル量としてとらえ、この−次電流ベ
クトルを二次磁束ベクトルに平行な成分（すなわち、励
磁電流成分）と、ｉ！交する成分（すなわち、トルク電
波成分ンとに分解し、それぞれを独立制御することによ
り、誘導電動機の二次磁束とトルクの非干渉側＃を行う
ことにある　励磁を一定に制御する場合、すなわち。

−次電訛ベクトルのｄ軸成分１ｄｓが、　　”ｅＬＢ　
＝　Ｉｄｓ（一定値ンの場仕を考えると、上記の目的は
二次’Ｋｍベクトルのｄ軸成分Ｌｄｚが苓になるように
制御することで達成される。すなわぢ。

ｉａｓ　＝、Ｉａａ　（一定値）　　　■ｉａｒ　＝　
Ｏ■ の−Ａ注の下で、誘導′ば動機の状態方程式０式及び発
生トルク式■式は、それぞれ次のように線形化される。

’ｒｅ　＝　−ｐＭ工ａｓ”ｑｒ　＝　ｐＩｃＬａｉｑ
ｓ−−−■ｒここに、　ｐ　＝ｄ／ｄｔ　＠微分演算子１ｑ８：誘導
電動機の一次電流のｑ軸成分ｉｑｒ：同上二次′亀流の
ｑ軸成分Ｒ６：同上−欠抵抗Ｒｒ：同上二次抵抗Ｌ８：同上−久インダクタンスＬｒ：同上二次インダクタンスＭ：同上−次巻線と二次巻線間の相互インダクタンスｐ：同上対極む ω：同上二次磁束ベクトルの角速度 ωｒ　：同上回転子の実際の角速度ｖｑＳ二同上−次電圧のｑ軸成分子ｅ：同上発生トルク σ：漏ｎ係数また、このとき、二次磁束のｄ軸及びｑ軸成分λｄｒ＋
　λｑｒは、それぞれλｄｒ＝Ｍ工ｄ８．　　λｑｒ　
＝　。

となり、二次磁束はｄ軸に同期して回転するベクトルと
なる。

ところで、０式及び０式の条件は、誘導電動機の一次電
流１ｄθ、　　ｉｑ、及び回転子速度ωｒを制御量とし
て、二次磁束ベクトルの角速度ω及び−次電圧ｄ軸成分
Ｖｄｓ　’ｘ　、それぞれ０式及び０式に従って制御す
ることにより満足される。

ただし、０式中のｐωＢは滑り周波数を、また０式中の
Ｉｄｓは励磁電流指令（Ｉｋ（一定値）を表す。

次に、上述のベクトル制御の具体的動作を第４図により
説明する。この例はＰＷＭインバータ（５１を用い、誘
導電動機（６）の励磁を一定に制御する場合の回路図で
ある。ただし、上記０式の右辺第１項及び第２項は、第
３項の利得Ｋが十分大きいとして省略している。

励磁′１流成分指令値（ハ）工ｄｓは減算器＠に入力さ
れ、座標変換回路Ａ（１５から発せられる励ｖ＆’ａ流
成分信号（＋５ａ）　ｉｄｓ　、すなわち実際に電動機
（６１に流れた′電流の励磁成分と比較され、その偏差
が出力される。この偏差は励磁゛４流制御回路（至）を
介して励磁電圧成分指令ｉ［（２４ａ）　Ｖ（１ｓとな
り、座標変換回路Ｂ（至）に人力される。

速度指令値（ホ）ω；は減算器−に入力され、速度検出
器（７）からの速度信号（７ａ）ωｒと比較され、その
（ｌＩ！ｉ差が出力される。この偏差は速度制御回路（
５）を介してトルク電流成分指令値（２７す１１日とな
り減算器（２）に入力される。ここで、座標変換回路へ
〇Ｊから発せられるトルク電流成分信号（＋５ｂ）　ｉ
ｑ。

と比較され、その偏差が出力され、トルク電流成分制御
回路（至）を介してトルク電圧成分指令値（２９ａ）ｖ
−８となり１座標変換回路Ｂ（３４に入力される。

−万、除算器（１ｅ及び係数乗算回路ａｎは、上記０式
の第２項に応じて滑り周波数信号（１７ａ）鉋θを出力
し、これが加算器ａ！Ｉで速度信号（７ａ）ωｒを極対
数９倍して得られる誘導電動機（６）の電気角周波数ｐ
卿と加算されて、二次磁束ベクトルの同期角速度信号（
１９ａ）となる。これが積分器（至）で積分されて二次
磁束ベクトルの位相角信号（２０ａ）θとなる。関数発
生器Ｉ２υでこの位相角に対する正弦波信号（２１ａ）
及び余弦波信号（２＋ｂ）が抽出され、座標変換回路Ｂ
（７）へ入力される。

座標変換回路ＢＣ３１は入力（２４ａ）、（２９ａ）、
（２１ａ）。

（２１ｔ））ｉ変換して一次電圧指令値（３０ａ）　〜
（５０Ｃ）を出力してＰＷＭインバータ（５１のペース
駆動回路を動作させ１周知のＰＷＭ制御が行われる。そ
して、インバータ（５１からの交流出力（５＆）〜（５
りは変流器−〜Ｉで検出され、電流帰還信号（＋２ａ）
〜（１４ａ）は鷹標変換回路Ａ（１５へ送出される。

このようにして、電流振である一次電流の励磁を流成分
１ｇ号（＋５ａ）　ｉｄｓとトルク電流成分信号（＋ｓ
ｂ）　ｉｑ８とに対して、それぞれ独立した負帰還制御
系を有し、所足の励磁電圧成分指令１１［Ω１ａθ及び
速度指令値（２）ωこと速度信号（７すω１の偏差に対
応するトルク１１ｔ流成分指令値（２７ａ）　ｉ；、が
与えられると、イー々の１！流制御系で、それぞれ’ｉ
ａ偏差に対して適当な利得補償及び位相補償を行い。

生成される励磁電圧成分指令値（”ｆＬ）　■：Ｌｓ及
びトルク電圧成分指令値（２９ａ）　Ｖδを操作量とし
て。

電動機ｆｉｌの一次電流ベクトルが一次電流基準ベクト
ルに一玖するように制御することにより、応答性に優れ
た高精度の速度制御を可能にしている。

また、滑り周波数（、ｆ号（１７り跨Ｓを電動機（６１
の一次電流帰還信号を用いて演ｎにより求め、これに従
って電動＋ＩＡ＋６１の一次′区圧の瞬時値を４入るこ
とにより、過渡的にも電流機と同等な性能を満足する嫡
梢度のベクトル制御Ａを可能にしている。したがって、
、ｉ＋！！ｇ応答を重視するエレベータの制御において
も、好適な制御性能を実現することができるものである
。

そして、第４図のベクトル制御演算は１通常マイクロコ
ンピュータ（以下マイコンといつ）ヲ使用して来施され
る。このとき、電流帰還信号（１２ａ）〜（＋４ａ）は
アナログ／ディジタル（以下Ａ　／　Ｄという）変換器
を介して取り込むようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の交流エレベータ−の速度制御装置で
は、電流力＋）還ＪＩＮ号（＋２ａ）　〜（１４ａ）は
ｐｗＭ変駒により、第３図（ａ）に示すようにリプル成
分を含んでいるため、Ａ／Ｄ変換器の賀挨する時期によ
りその値が変化するという問題点がある。また９通常Ａ
　／　Ｄ変換器は尚価であるから、その前後にアナログ
スイッチを設けることにより複数のアナログ入力を１個
のＡ／：ｏｉ換器でテイジタル振に変換する手段が多く
用いられている。しかし。

第４図の場合、電流帰還信号（＋２ａ）〜（＋４ａ）を
逐次１個のＡ　／　Ｄ変換器でディジタル量に変換する
と、Ａ／Ｄ変換器の変換時間によって、Ｗ流の位相が変
化し、上記理論どおりには誘導電動機（６）を制御でき
ないので、どうしても各相ごとにＡ／Ｄ変換器を設け、
同一タイミングでディジタル変換を行う必要があるとい
う問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、ＰＷＭ変調による電流のりプルの影響を除去し、１個
のＡ　／　Ｄ変換器で三相電流のディジタル変換を行う
ことができるようにした交流エレベータ−の速度制御装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る交流エレベータ−の速度制御装置は、誘
導電動機の一次電流を検出するｔ流検吊器の出力を秋分
し一定周期でリセットされる秋分回路と、その出力を所
定時間保持する保持回路を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、電流検出器の出力に含まれるリプ
ル成分は、積分回路により除去され、保持回路によって
同一時点における各相のｔ流値が保持される。

〔実施例〕

第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示す図で、第１
図は入力回路（ハ）の回路図、第２図は全体構成図、第
３図は各部波形図で、（１）〜（５）、　　（５ａ）（
Ｓｃ）、＋６１．　　（７１，（７ａ）、ｉＢｌ　〜（
１４）、　　　（１２ａ）、（ｔａａ）。

（至）、　　（５０ａ）〜（３０りは従来装置と同様の
ものである。

図中、　４０はマイコンで、　ＣＰＵｔ４１．　　ＲＡ
Ｍ（４３゜ＲＯＭ＋４４１．を流帰遠信号（＋２ａ）　
〜（１４ａ）をディジタル量に変換する入力回路（ハ）
、同じく速度指令値＠を変換する入力回路−，同じく速
度信号（７ａ）を変換する入力回路１つ、及び−次電圧
指令１区（３０ａ）〜（５０りをＰＷＭインバータ（５
１に出力する出力回路（機を有している。（５１Ａ）〜
（５ＩＣ）は抵抗、　（５２Ａ）Ａ−（５２りは演算項
１陥器、　　（５３Ａ）へ（５５０）はコンデンサで、
演算増幅器（５２Ａ）〜（５２り及びコンデンサ（５３
Ａ）〜（５５りによってそれぞれ積分回路（５４Ａ）〜
（５４Ｃ）が構成されている。（５５Ａ）〜（ｓｓｃ）
は第３図（１））に示すリセット信号（所定時間ごとに
発せられるパルス信号）の立ち下がり時に閉成し一足時
間後に開放する接点、　　（５６Ａ）〜（５６りは同じ
く上記リセット信号の立ち上がり時に閉成し一定時間後
に開放する接点、　　（５７Ａ）〜（５７りはコンデン
サ、　　（５１ｍＡ）〜（５８Ｃ）は演算増幅器で、コ
ンデンサ（５７Ａ）〜（５７りと演算増幅器（Ｓ８Ａ）
〜（５８０）によってそれぞれ保持回路（５９Ａ）〜（
５９りが構成されている。（６０Ａ）〜（ｔｓＯｃ）は
順次閉成する切換接点。

（６１）はＡ　／　Ｄ変換器である。

上記のように構成された又ηＬエレベータ−の速度制御
装置においては、電流＃還信号（１２ａ）〜（＋４ａ）
は入力回路（ハ）を通じて、速度信号（７ａ〕は入力回
路曲を通じて、また速度指令値（至）は入力回路（碕を
通じてマイコン（４Ｉ）に取り込まＱ、０ＰＵ（４２は
ＲＯＭ（ロ）に記憶されたプログラムにより、第４図で
説明した演ｎ動作を行い、その結果は出力回路（ハ）を
介して一次電圧指令値（５０ａ）〜（３０Ｃ）として出
力される。

ところで、電流帰還信号（＋２ａ）を例に取ると。

この信号（＋２ａ）は積分回路（５４Ａ）で積分され、
リセット信号の立ち下がり時に接点（５５Ａ）が閉成す
ると、コンデンサ（５ＫＡ）は放電するので、第３図（
Ｃ）に示すように鋸歯状波になる。接点（５６Ａ）はリ
セット信号の立ち上がり時に閉成するので、保持（ロ）
路（５９Ａ）の出力は第３図（（１）に示すように、接
点（５６Ａ）が開放する直前の積分回路（５４Ａ）の出
力を保持し、を流帰還信号（＋２ａ）に含まれていたり
プル分は除去される。電流帰還信号（１３ａ）、（１４
ａ）についても全く同様である。切換接点（６０ｋ）−
（６ＱＣ）は保持回路（５９Ａ）〜（５９Ｇ）での保持
が完了してから順次切り換えられ、保持回路（５９Ａ）
〜（５９０）の出力はＡ　／　Ｄ変換器（６リヘ送出さ
ｎｌｌ’！次ディジタル量に変換される。

〔発明の効果〕

以上説明したとおりこの発明では、誘導電動機の一次′
電流を検出する電流検出器の出力を積分し一定周期でリ
セットされる積分回路と、その出力を所定時間保持する
保持回路を設けたので、　　ｐｗＭ変調によるｔａのリ
プルの影響を除去し、かつ安価に回路を構成することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明による又流エレベータ−の速
度制御装置の一実施例を示す図で、第１図は第２図の入
力回路（ハ）のブロック回路図、第２図は全体構成図、
第３図は各部波形図、第４図は従来の交流エレベータ−
の速度制御装置を示す構成図である。図中、（１）は三相変流電源、（５ＩはＰＷＭインバー
タ、（６）は三相誘導電動機、（７）は速度検出器、　
　（７ａ）は速度信号、　１１１Ｇはかご、（Ｌ６−（
１４１は電流検出器。（１２ａ）〜（＋４ａ）は′電流帰還信号、に）は入力
回路。（５４Ａ）〜（５４りは積分回路、　　（５９Ａ）〜（
５９Ｃ）は保持回路である。なお１図中同一行号は同一部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

インバータにより可変電圧・可変周波数の交流電力をか
ご駆動用電動機に供給し、この電動機の速度を速度検出
器で検出し、上記電動機の一次電流を電流検出器で検出
し、上記速度検出器の出力と上記電流検出器の出力によ
り上記電動機の一次電流及び周波数を制御して、上記電
動機のトルク電流と励磁電流を独立して制御するものに
おいて、上記電流検出器の出力を積分し一定周期でリセ
ットされる積分回路、及びこの積分回路の出力を所定時
間保持する保持回路を備えたことを特徴とする交流エレ
ベーターの速度制御装置。