JPS6320116B2 - - Google Patents
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- JPS6320116B2 JPS6320116B2 JP56133025A JP13302581A JPS6320116B2 JP S6320116 B2 JPS6320116 B2 JP S6320116B2 JP 56133025 A JP56133025 A JP 56133025A JP 13302581 A JP13302581 A JP 13302581A JP S6320116 B2 JPS6320116 B2 JP S6320116B2
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- control device
- frequency
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B1/00—Control systems of elevators in general
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B1/00—Control systems of elevators in general
- B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
- B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
- B66B1/30—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は交流電動機により駆動されるエレベ
ータを制御する装置の改良に関するものである。
ータを制御する装置の改良に関するものである。
エレベータのかごを駆動する電動機に誘導電動
機を用い、これにインバータにより変換された可
変電圧・可変周波数の交流電力を供給して、電動
機の速度制御を行うものがある。この装置におい
ては、重負荷下降中、軽負荷上昇中又は減速時に
は、機械エネルギが電気エネルギに変換され、イ
ンバータを介して直流側に返還される。直流電源
が電池の場合は電池が過充電となり有害ガスを発
生させ、ひいては電池の寿命低下を起こす。ま
た、直流電源が整流器とコンデンサで構成されて
いる場合は、コンデンサの端子電圧が上昇し、イ
ンバータを構成する素子の絶縁破壊が生じる虞れ
がある。更に、電動機に印加される電圧と周波数
の比が所定値を越えると、電動機の磁束が飽和し
て過大電流が流れることもある。そこで、一般に
は、直流側に回生された電力を処理する装置が必
要となる。これを第1図に示す。
機を用い、これにインバータにより変換された可
変電圧・可変周波数の交流電力を供給して、電動
機の速度制御を行うものがある。この装置におい
ては、重負荷下降中、軽負荷上昇中又は減速時に
は、機械エネルギが電気エネルギに変換され、イ
ンバータを介して直流側に返還される。直流電源
が電池の場合は電池が過充電となり有害ガスを発
生させ、ひいては電池の寿命低下を起こす。ま
た、直流電源が整流器とコンデンサで構成されて
いる場合は、コンデンサの端子電圧が上昇し、イ
ンバータを構成する素子の絶縁破壊が生じる虞れ
がある。更に、電動機に印加される電圧と周波数
の比が所定値を越えると、電動機の磁束が飽和し
て過大電流が流れることもある。そこで、一般に
は、直流側に回生された電力を処理する装置が必
要となる。これを第1図に示す。
図中、R,S,Tは三相交流電源、1は三相交
流電源R,S,Tの電圧を一定の直流電圧に変換
する整流器、2は整流器1の直流側に接続された
平滑用コンデンサ、3は整流器2の直流側に接続
されダイオードD1〜D6及びトランジスタQ1
〜Q6により構成され、一定直流電圧を任意の電
圧及び任意の周波数の交流に変換するパルス幅変
調方式として周知のインバータ、4はインバータ
3により駆動される三相誘導電動機、5は電動機
4により駆動される巻上機の駆動綱車、6は綱車
5に巻き掛けられた主索、7,8は主索6の両端
にそれぞれ結合されたかご及びつり合うおもり、
9は速度指令信号Vpを発生する速度指令発生器、
10は速度指令信号Vpに従つて周波数指令信号
Vfを発生する周波数指令発生器、11は周波数
指令信号Vfとほぼ比例する電圧指令信号Vvを発
生する電圧指令発生器、12は周波数指令信号
Vfと電圧指令信号Vvに基きインバータ3の周波
数とパルス幅を制御することによつて出力電圧を
制御するインバータ制御装置、13はインバータ
1の両側に接続され直流電源側に返還するインバ
ータ、14はインバータ13の直流側に接続され
直流電圧が所定値以上になるとインバータ13を
動作させる電力返還制御装置である。
流電源R,S,Tの電圧を一定の直流電圧に変換
する整流器、2は整流器1の直流側に接続された
平滑用コンデンサ、3は整流器2の直流側に接続
されダイオードD1〜D6及びトランジスタQ1
〜Q6により構成され、一定直流電圧を任意の電
圧及び任意の周波数の交流に変換するパルス幅変
調方式として周知のインバータ、4はインバータ
3により駆動される三相誘導電動機、5は電動機
4により駆動される巻上機の駆動綱車、6は綱車
5に巻き掛けられた主索、7,8は主索6の両端
にそれぞれ結合されたかご及びつり合うおもり、
9は速度指令信号Vpを発生する速度指令発生器、
10は速度指令信号Vpに従つて周波数指令信号
Vfを発生する周波数指令発生器、11は周波数
指令信号Vfとほぼ比例する電圧指令信号Vvを発
生する電圧指令発生器、12は周波数指令信号
Vfと電圧指令信号Vvに基きインバータ3の周波
数とパルス幅を制御することによつて出力電圧を
制御するインバータ制御装置、13はインバータ
1の両側に接続され直流電源側に返還するインバ
ータ、14はインバータ13の直流側に接続され
直流電圧が所定値以上になるとインバータ13を
動作させる電力返還制御装置である。
すなわち、インバータ3は制御装置12によつ
て制御され、電動機4に可変電圧及び可変周波数
の交流電力が供給される。これで、電動機4は起
動してかご7は走行し、その速度が制御される。
て制御され、電動機4に可変電圧及び可変周波数
の交流電力が供給される。これで、電動機4は起
動してかご7は走行し、その速度が制御される。
今、かご7が積載荷重(実際に使用する際に積
載し得る最大荷重)に相当する乗客を乗せて下降
すると、電動機4は誘導電動機として動作し、イ
ンバータ3のダイオードD1〜D6を通じて電力
が直流側に流れ、平滑コンデンサ2は充電され、
その電圧は上昇する。これにより、電力返還制御
装置14は動作し、インバータ13を動作させ、
直流電力は交流電源側へ返還される。
載し得る最大荷重)に相当する乗客を乗せて下降
すると、電動機4は誘導電動機として動作し、イ
ンバータ3のダイオードD1〜D6を通じて電力
が直流側に流れ、平滑コンデンサ2は充電され、
その電圧は上昇する。これにより、電力返還制御
装置14は動作し、インバータ13を動作させ、
直流電力は交流電源側へ返還される。
しかし、電動機4の運転効率があまり問題にな
らない比較的小容量の電動機の場合は、このイン
バータ13及び電力返還制御装置14が高価とな
り過ぎる。また、交流電源R,S,Tが非常用発
電機の場合には、端子電圧の上昇等の有害な作用
もある。
らない比較的小容量の電動機の場合は、このイン
バータ13及び電力返還制御装置14が高価とな
り過ぎる。また、交流電源R,S,Tが非常用発
電機の場合には、端子電圧の上昇等の有害な作用
もある。
この発明は上記不具合を改良するもので、かご
の重負荷下降時、軽負荷上昇時又は減速時に、周
波数を低下させ、回生電力を電動機内部で消費さ
せることにより、回生電力を処理する装置を不要
にできるようにした交流エレベータの制御装置を
提供することを目的とする。
の重負荷下降時、軽負荷上昇時又は減速時に、周
波数を低下させ、回生電力を電動機内部で消費さ
せることにより、回生電力を処理する装置を不要
にできるようにした交流エレベータの制御装置を
提供することを目的とする。
以下、第2図〜第4図によりこの発明の一実施
例を説明する。
例を説明する。
まず、第2図によりこの発明の原理を説明す
る。
る。
図中、r1,r2は一次側及び二次側の抵抗、x1,
x2は同じくリアクタンス、sはすべり、b0は励磁
サセプタンス、g0は励磁コンダクタンスである。
x2は同じくリアクタンス、sはすべり、b0は励磁
サセプタンス、g0は励磁コンダクタンスである。
ここで、端子電圧をVとして、回生制動中の有
効電力だけについて注目すると、電動機内部で消
費される電力Plは Pl=V2g0+r1(V/Z)2+r2(V/Z)2…… ただし、 Z=√(1+2)2+(1+2)2…… 回生電力として発生する電力Pgは Pg=(V/Z)2(1−s/s)r2 …… ここで、 Pl+Pg=0 …… となるようにすべりsを制御すれば、機械エネル
ギはすべて電動機内部で消費され、しかも直流側
から供給する有効電力もなくてすむ。式及び
式を式に代入して整理すると、 S=−r2/r1+g0Z2 …… ただし、Z=Z(s) となり、電動機の端子電圧に関係なく、すべりさ
え式を満足させれば、回生電力はすべて電動機
内部で消費され、外部からの有効電力の供給もな
くて制動力が作用することになる。したがつて、
直流制動の場合のように、直流励磁に要する電力
を供給する必要もなく、電動機の発熱も直流制動
時程大きくはならない。また、制動トルクTbは
電動機回転数をnとすると、式から Tb=(V/Z)2(1−s/s)r2・1/n …… で表され、端子電圧Vを制御することにより、制
動トルクを制御することができる。
効電力だけについて注目すると、電動機内部で消
費される電力Plは Pl=V2g0+r1(V/Z)2+r2(V/Z)2…… ただし、 Z=√(1+2)2+(1+2)2…… 回生電力として発生する電力Pgは Pg=(V/Z)2(1−s/s)r2 …… ここで、 Pl+Pg=0 …… となるようにすべりsを制御すれば、機械エネル
ギはすべて電動機内部で消費され、しかも直流側
から供給する有効電力もなくてすむ。式及び
式を式に代入して整理すると、 S=−r2/r1+g0Z2 …… ただし、Z=Z(s) となり、電動機の端子電圧に関係なく、すべりさ
え式を満足させれば、回生電力はすべて電動機
内部で消費され、外部からの有効電力の供給もな
くて制動力が作用することになる。したがつて、
直流制動の場合のように、直流励磁に要する電力
を供給する必要もなく、電動機の発熱も直流制動
時程大きくはならない。また、制動トルクTbは
電動機回転数をnとすると、式から Tb=(V/Z)2(1−s/s)r2・1/n …… で表され、端子電圧Vを制御することにより、制
動トルクを制御することができる。
第3図中、15は電動機4に結合されかご7の
実速度を示す速度信号Vtを発する速度検出器、
16は速度指令信号Vpと速度信号Vtを入力して
その偏差を演算する加算器、17は加算器16に
接続され上記偏差信号の極性により接点17a〜
17dを切り換える切換装置、18は接点17c
と周波数指令発生器10の間に接続され入力の値
に応じて設定された値の出力を発する利得調整
器、19は加算器16と接点17dの間に接続さ
れ入力の値に比例する出力を発する利得調整器で
ある。他は第1図と同様である。
実速度を示す速度信号Vtを発する速度検出器、
16は速度指令信号Vpと速度信号Vtを入力して
その偏差を演算する加算器、17は加算器16に
接続され上記偏差信号の極性により接点17a〜
17dを切り換える切換装置、18は接点17c
と周波数指令発生器10の間に接続され入力の値
に応じて設定された値の出力を発する利得調整
器、19は加算器16と接点17dの間に接続さ
れ入力の値に比例する出力を発する利得調整器で
ある。他は第1図と同様である。
次に、この実施例の動作を説明する。(第4図
参照) Vp>Vtでは、つまり速度信号Vtが速度指令信
号Vpよりも低い領域では、切換装置17の動作
により、接点17a,17bは閉成し、接点17
c,17dは開放している。したがつて、この場
合は、第1図と同様の回路となり、電動機4は速
度指令信号Vpに沿つて電圧と周波数をほぼ比例
させて変化させる。いわゆる電圧/周波数−定制
御により運転される。このとき、かご7は重負荷
で下降中であれば、加速終了すると速度信号Vt
の方が速度指令信号Vpよりも高くなり、回生運
転に入る。切換装置17がVtVpを検出すると、
接点17a,17bは開放し、接点17c,17
dは閉成する。接点17cの閉成により、利得調
整器18は動作し、周波数指令発生器10の入力
は調整され、周波数指令信号Vfは、電動機4の
すべりが式を満足する値になるように低下す
る。一方、接点17dの閉成により、利得調整器
19の出力が電圧指令発生器11に与えられ、電
圧指令信号Vvは、速度指令信号Vpと速度信号Vt
の偏差信号に比例した値となり、インバータ3の
出力電圧は制御される。また式によつて表され
る制動トルクTbが制御され、かご7は速度指令
信号Vpに従つて運転される。これにより、安価
な回路で乗心地のよい運転が得られる。
参照) Vp>Vtでは、つまり速度信号Vtが速度指令信
号Vpよりも低い領域では、切換装置17の動作
により、接点17a,17bは閉成し、接点17
c,17dは開放している。したがつて、この場
合は、第1図と同様の回路となり、電動機4は速
度指令信号Vpに沿つて電圧と周波数をほぼ比例
させて変化させる。いわゆる電圧/周波数−定制
御により運転される。このとき、かご7は重負荷
で下降中であれば、加速終了すると速度信号Vt
の方が速度指令信号Vpよりも高くなり、回生運
転に入る。切換装置17がVtVpを検出すると、
接点17a,17bは開放し、接点17c,17
dは閉成する。接点17cの閉成により、利得調
整器18は動作し、周波数指令発生器10の入力
は調整され、周波数指令信号Vfは、電動機4の
すべりが式を満足する値になるように低下す
る。一方、接点17dの閉成により、利得調整器
19の出力が電圧指令発生器11に与えられ、電
圧指令信号Vvは、速度指令信号Vpと速度信号Vt
の偏差信号に比例した値となり、インバータ3の
出力電圧は制御される。また式によつて表され
る制動トルクTbが制御され、かご7は速度指令
信号Vpに従つて運転される。これにより、安価
な回路で乗心地のよい運転が得られる。
なお、実施例では、簡単のため速度指令信号
Vpを基準にして、電動機4のすべりが式を満
足させるように周波数を決めているが、速度信号
Vtを基準にすることも可能である。また式の
左辺は電動機4の電気的入出力を表すものであ
り、この値が正の場合には電動機4に電力が供給
され、負の場合には電力が回生されることを表
す。ここで、すべりsが負の値で、絶対値として
式よりも大きな値になると、式の左辺は正と
なり、小さい値になると負になる。したがつて、
回生制御時(すべりの極性は負)にすべりの絶対
値が式で決まる値よりも大きくなるようにして
も、その分供給電力が増加するだけであり、回生
制動運転時に直流側へ電力を回生させないという
目的は達成される。
Vpを基準にして、電動機4のすべりが式を満
足させるように周波数を決めているが、速度信号
Vtを基準にすることも可能である。また式の
左辺は電動機4の電気的入出力を表すものであ
り、この値が正の場合には電動機4に電力が供給
され、負の場合には電力が回生されることを表
す。ここで、すべりsが負の値で、絶対値として
式よりも大きな値になると、式の左辺は正と
なり、小さい値になると負になる。したがつて、
回生制御時(すべりの極性は負)にすべりの絶対
値が式で決まる値よりも大きくなるようにして
も、その分供給電力が増加するだけであり、回生
制動運転時に直流側へ電力を回生させないという
目的は達成される。
更に、カ行運転中の電動機4の制御を、簡単の
ため電圧/周波数一定制御としたが、他の周知の
すべり周波数制御、ベクトル制御等で行つてもよ
いことは明白である。
ため電圧/周波数一定制御としたが、他の周知の
すべり周波数制御、ベクトル制御等で行つてもよ
いことは明白である。
第5図はこの発明の他の実施例を示す。
図中、21は整流器1の直流側に接続され入力
の値に比例する出力を発する利得調整器、22は
利得調整器21と利得調整器18の間に接続され
接点17cに出力を与える加算器である。他は第
3図と同様である。
の値に比例する出力を発する利得調整器、22は
利得調整器21と利得調整器18の間に接続され
接点17cに出力を与える加算器である。他は第
3図と同様である。
この実施例は、制動時直流側の電力の流れを信
号として帰還し、それによつて周波数を制御する
ようにしたものである。すなわち、電力が整流器
1側からインバータ3側へ流れる場合、周波数を
高くするようにして、電動機4からインバータ3
への回生電力を増加させ、逆に端子電圧が上昇す
るような場合には周波数を低くするようにして、
電動機4からインバータの回生電力を減少させる
ように制御する。これにより、インバータ3の損
失をも回生エネルギで補償することができ、第4
図の場合よりも更に効率の高い運転が可能であ
る。つまり、電動機4のすべりが式を満すよう
な周波数で運転する場合には、回生エネルギは巻
線抵抗と励磁分の損失を補償するだけであるが、
直流側の電力を帰還し、直流側の電力の流れが常
に零になるように制御すれば、巻線抵抗による損
失と励磁の損失だけでなく、インバータ3の損失
までを回生電力で補償することができるからであ
る。
号として帰還し、それによつて周波数を制御する
ようにしたものである。すなわち、電力が整流器
1側からインバータ3側へ流れる場合、周波数を
高くするようにして、電動機4からインバータ3
への回生電力を増加させ、逆に端子電圧が上昇す
るような場合には周波数を低くするようにして、
電動機4からインバータの回生電力を減少させる
ように制御する。これにより、インバータ3の損
失をも回生エネルギで補償することができ、第4
図の場合よりも更に効率の高い運転が可能であ
る。つまり、電動機4のすべりが式を満すよう
な周波数で運転する場合には、回生エネルギは巻
線抵抗と励磁分の損失を補償するだけであるが、
直流側の電力を帰還し、直流側の電力の流れが常
に零になるように制御すれば、巻線抵抗による損
失と励磁の損失だけでなく、インバータ3の損失
までを回生電力で補償することができるからであ
る。
なお、このような運転は、電動機4が大容量の
場合には運転効率が第1図のものに比して悪くな
るので好ましくない。しかし、電源R,S,Tの
停電時だけ、非常用発電機を用いる場合とか、直
流電源に電池を使う場合だけに、このような運転
をすれば、非常用発電機を小形にすることがで
き、また、電池の急速充電による寿命低下を防ぐ
ことも可能となる。
場合には運転効率が第1図のものに比して悪くな
るので好ましくない。しかし、電源R,S,Tの
停電時だけ、非常用発電機を用いる場合とか、直
流電源に電池を使う場合だけに、このような運転
をすれば、非常用発電機を小形にすることがで
き、また、電池の急速充電による寿命低下を防ぐ
ことも可能となる。
以上説明したとおりこの発明では、直流電源を
インバータで可変電圧及び可変周波数の交流電力
に変換し、この交流電力でかごを駆動する装置に
おいて、かごの直負荷下降時、軽負荷上昇時又は
減速時のようなかごの制動時には電動機の滑りの
絶対値を式で定まる値よりも大きくなるように
インバータの出力周波数を制御するようにしたの
で、回生電力を処理する装置を不要にすることが
できる。
インバータで可変電圧及び可変周波数の交流電力
に変換し、この交流電力でかごを駆動する装置に
おいて、かごの直負荷下降時、軽負荷上昇時又は
減速時のようなかごの制動時には電動機の滑りの
絶対値を式で定まる値よりも大きくなるように
インバータの出力周波数を制御するようにしたの
で、回生電力を処理する装置を不要にすることが
できる。
また、非常用交流発電機、電池等の非常用電源
により電力が供給されるときに、上記制御を適用
するようにしたので、非常用電源を小形にするこ
とができる。
により電力が供給されるときに、上記制御を適用
するようにしたので、非常用電源を小形にするこ
とができる。
第1図は従来の交流エレベータの制御装置を示
すブロツク回路図、第2図〜第4図はこの発明に
よる交流エレベータの制御装置の一実施例を示す
図で、第2図は原理を示す誘導機のL形等価回路
図、第3図はブロツク回路図、第4図は各指令信
号曲線図、第5図はこの発明の他の実施例を示す
ブロツク回路図で、第3図相当図である。 1……整流器、3……インバータ、4……三相
誘導電動機、7……かご、9……速度指令発生
器、10……周波数指令発生器、11……電圧指
令発生器、12……インバータ制御装置、15…
…速度検出器、16……加算器、17……切換装
置、18,19……利得調整器。なお、図中同一
部分は同一符号により示す。
すブロツク回路図、第2図〜第4図はこの発明に
よる交流エレベータの制御装置の一実施例を示す
図で、第2図は原理を示す誘導機のL形等価回路
図、第3図はブロツク回路図、第4図は各指令信
号曲線図、第5図はこの発明の他の実施例を示す
ブロツク回路図で、第3図相当図である。 1……整流器、3……インバータ、4……三相
誘導電動機、7……かご、9……速度指令発生
器、10……周波数指令発生器、11……電圧指
令発生器、12……インバータ制御装置、15…
…速度検出器、16……加算器、17……切換装
置、18,19……利得調整器。なお、図中同一
部分は同一符号により示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 交流電源を整流器によつて直流に整流し、こ
れをインバータで可変電圧及び可変周波数の交流
電力に変換し、この変換された交流電力によつて
誘導電動機を駆動してかごを運転するようにした
ものにおいて、上記電動機の制動時には上記電動
機の一次抵抗値をr1、二次抵抗値をr2、励磁コン
ダクタンスをg0、総合インダクタンスをZとした
とき上記電動機の滑りの絶対値が r2/r1+g0Z2 で定まる値よりも大きくなるよう上記インバータ
の出力周波数を制御する制御手段を備えたことを
特徴とする交流エレベータの制御装置。 2 インバータの出力周波数はその直流側の電圧
に応じて微調整されるものとした特許請求の範囲
第1項に記載の交流エレベータの制御装置。 3 交流電源を整流器によつて直流に整流し、こ
れをインバータで可変電圧及び可変周波数の交流
電力に変換し、この変換された交流電力によつて
誘導電動機を駆動してかごを運転すると共に、上
記交流電源の停電時は非常用電源から電力が供給
されるようにしたものにおいて、上記停電時の上
記電動機の制動時には上記電動機の一次抵抗値を
r1、二次抵抗値をr2、励磁コンダクタンスをg0、
総合インピーダンスをZとしたとき上記電動機の
滑りの絶対値が r2/r1+g0Z2 で定まる値よりも大きくなるよう上記インバータ
の出力周波数を制御する制御手段を備えたことを
特徴とする交流エレベータの制御装置。 4 非常用交流発電機から交流電力を整流器に供
給するものを非常用電源として用いた特許請求の
範囲第3項に記載の交流エレベータの制御装置。 5 電池から直流電力をインバータに供給するも
のを非常用電源として用いた特許請求の範囲第3
項に記載の交流エレベータの制御装置。
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