JPS63225083A - エレベ−タの制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はエレベータの制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、エレベータの制御装置としては１０５醜／分以下
の中、低速エレベータにおいては交流電動機を用いた１
次電圧制御が主流であり、それ以上の速度のエレベータ
においては直流電動機によるサイリスタレオナード制御
がその主流であった。しかし近年交流電動機の可変電圧
、可変周波数制御技術の進歩に伴って、エレベータにお
いても、インバータ装置を用いた交流電動機の可変電圧
可変周波数制御方式が中、低速エレベータはもとより、
高速及び超高速のエレベータにおいても広く用いられる
ようになった。インバータ制御装置では、その主回路部
に大電力トランジスタ（Ｇ−ＴＲ）などの半導体素子を
用い、その素子を高速でスイッチングさせることにより
、所望の交流電圧及び周波数を得ることができる。この
構成例を第４図に示す。

エレベータの運転状況に応じて出力された速度指令信号
１と主電動機１０に取り付けられた速度検出器１５の速
度検出信号１５ａとが減算されその偏差がこの速度制御
演算装置に入力されその偏差に応じた電流基準２ａが出
力される。これとｌＯの主電動機に供結される電流を検
出する電流検出器９の出力である電流検出値９ａが減算
され、その偏差が３の電流制御演算装置に入力される。

ここで、入力の偏差に応じた電圧基準３ａが演算され出
力される。この電圧基準にしたがって、半導体素子で構
成されたインバータ主回路７を制御しなればならないわ
けであるが、この半導体素子は一種のスイッチとしての
動作しか行うことが出来ないため、この連続した電圧基
準に応じたスイッチング信号を生成しなくてはならない
このために行われるのが周波数変調であり、これは被変
調波としての電圧基準と変調波とを比較！ＩＩ５に入力
することにより行われる。第５図は各部の波形図を示す
、（ａ）は被変調波としての電圧基準３ａでここでは正
弦波となっている。（ｂ）は変調波としての三角波波形
である。（Ｃ）は（ａ）と（ｂ）を重ね合わせた波形で
あり、（ｄ）は比較器５により（、）波形が（ｂ）波形
の上にある期間のみに出される出力信号５ａの波形を示
す、この様に（ａ）の正弦波は（ｂ）の三角波と比較さ
れることにより、（ｄ）に示すスイッチング波形に変調
され、この（ｄ）のスイッチング波形の平均値を取ると
（ａ）の被変調波である電圧基準に相当することになる
。第５図において（ｂ）の三角波の周波数を（ａ）の正
弦波に比較して十分高く設定できれば電流制御の追従性
改善や電動機に供結される電流リップルを低減すること
ができる。しかし、実際には主回路の半導体素子のスイ
ッチングに要する時間とそのスイッチングによって生ず
る電力損失によりその周波数は制限されることになる。

半導体素子のスイッチングに要する時間及び電力損失は
主回路の電流が大きくなるのに比例して増加し、更に、
短時間の過負荷損失に着目すると被変調波としての電圧
基準信号が直流に近いほど、短時間では大きな電流を数
多くスイッチングする事になり電力損失が増加する。

この様なことからその変調周波数は、主回路の電圧及び
電流と制御する周波数範囲により決定される。こうして
変調を受けたスイッチング信号５ａは６のベースドライ
ブ回路により増幅されて７のインバータ主回路の半導体
素子をドライブし、主回路をスイッチングすることにな
る。この様にして主電動機１０にある電圧と周波数に制
御された交流電圧が印加され主電動機の回転が制御され
てエレベータを所要の速度指令に応じて運転することが
出来る。しかし、この様なインバータに用いられている
半導体素子は、従来、電圧制御に多く用いられていたサ
イリスタではインバータ制御に用いる場合その消弧回路
が複雑になるため主に消弧回路の不要なパワートランジ
スタ（以下、Ｇ−ＴＲと言う、）自己消弧形素子が用い
られている。

Ｇ−ＴＲはサイリスタと比較しその制御性は優れている
が、その過負荷耐量、耐電圧及び電流容量はす２・イリ
スタに比較し小さい、また保護回路もより高速なものが
要求され、一般にヒユーズでは保護ができない、これら
の制約により、大きな電流容量を得るためには素子を並
列に接続する必要があり、保護回路も制御する値に対し
てあまり余裕を持たない値に設定しかつ高速にする必要
がある。

（発明が解決しようとする問題点） エレベータの竣工時及び定期点検時に行われる検査の一
つに非常止め装置作動させて、乗かとをロックした状態
で乗かごの下降方向に巻上機を操作し、綱車が回転して
も乗かごが下降しないことを確認する非常止め装置の動
作確認検査がある。

この検査においては、通常のエレベータ運転では必要と
しない大きなトルクを発生する必要があり、そのために
大きな電流が主電動機に流れ込むことになる。またその
回転速度は当然遅く直流に近い周波数の低い交流波形と
なる。従ってエレベータの主回路制御装置としてはその
電流を供結しうる容量が要求される。このため、通常の
エレベータ運転では必要としない容量の主回路素子を選
定する必要があった。前述の様に主に使用されているＧ
−ＴＲの場合、過負荷耐量が少いため、いかに短時間で
あっても、定格容量を越える負荷を加えることは、素子
の劣化や永久破壊につながり、それを防止するために過
電流検出値を小さくすると。

非常止め装置確認時に綱車が回り出す前に検出回路が動
作してしまう等の不具合が生じ、このために電流容量の
大きな素子を使用したり、あるいは素子を並列にして使
用する必要があり装置が複雑で高価になる欠点があった
。

特に高速エレベータに用いられるギヤレス駆動方式では
、エレベータ定格速度における制御周波数自体が１０Ｈ
ｚ前後であり、上記検査時の周波数はＩＨｚ以下と、素
子にとっては、はとんど直流に近い大電流が流れるため
電力損失に対する負担は更に大きくなる。

本発明の目的はインバータ装置を用いた交流電動機駆動
のエレベータにおいて、非常止め試験時でのインバータ
装置の半導体素子の過負荷耐量を十分確保できるエレベ
ータの制御装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 速度指令信号に基づいて電圧基準値を演算する演算手段
と、エレベータの巻上機に電力を供結する電力変換装置
と、通常の運転の際には第１の周波数の三角波と前記演
算手段による電圧基準値とを比較することにより得たス
イッチング信号を前記電力変換装置のスイッチング素子
に与え、点検運転の際には第１の周波数より低い第２の
周波数の三角波と前記演算手段による電圧基準値とを比
較することにより得たスイッチング信号を前記電力変換
装置のスイッチング素子に与える比較手段とを設ける。

（作　用） 比較演算通常の運転の際には第１の周波数の三角波と演
算手段による電圧基準値とを比較することにより得たス
イッチング信号を電力変換装置の曵ンツチング素子に与
え１点検運転の際には第１の周波数より低い第２の周波
数の三角波と演算手段による電圧基準値とを比較するこ
とにより得たスイッチング信号を電力変換装置のスイッ
チング素子に与えることによって１点検の際の電力変換
装置のスイッチング素子の過負荷耐量を十分確保するこ
とができる。

（実施例） 本発明に基づく一実施例を図面を用いて説明する。第１
図は本発明に基づく一実施例のエレベータの制御装置の
ブロック図を示す、第１図中、第４図に示されるものと
同一のものには同一符号を付する。

本実施例においては、非常止め装置の試験を行う時には
通常のエレベータ運転を行っている場合の主回路素子の
スイッチング周波数よりも低い周波数で変調を行うこと
により、半導体素子のスイッチング損失を減少させ、短
時間の過負荷に耐える構成とする。２１は非常止め装置
試験時に投入され変調波である三角波の周波数を切換る
切換スイッチ、２０はこのスイッチ２１の投入を検出し
、三角波発振器の切換信号を出力する切換回路、１８．
１９は２０の切換回路の出力により導通及び非導通とな
る電子スイッチ、１６．１７はそれぞれ発振周波数の異
る三角波を発生する三角波発振器である。

通常のエレベータ運転時には２１のスイッチがオフ状態
で２０の切換回路によりスイッチ１９が導通。

スイッチ１８が非導通の状態となっており、第１の三角
波発振器１６の出力により周波数変調が行われている。

その三角波の発振周波数をｆｌとしておく１次に非常止
め装置試験の場合には２１のスイッチをオン状態にする
ことにより、２０の切換回路の出力がスイッチ１９を非
導通、スイッチ１８を導通の状態にし、第２の三角波発
振器１７の出力により周波数変調が行われることになる
。この時の三角波の発振周波数をｆ２とすると、　ｆ、
＞ｆ、の関係に設定しておくことにより、インバータ主
回路素子のスイッチング損失は主回路の電圧、電流が同
じであれば、はぼそのスイッチング周波数に比例するこ
とにより１通常のエレベータ運転の最大電流Ｉｌｌ非常
止め装置試験時に流れる最大電流■２とすると、次の式
のが成立つ。

ｆｘ　＜　−！−Ｌ　ｆ。

□、゛°゛■ かつ非常止め装置試験時には運転周波数が非常に低くな
るため、その分も考慮してｆｌに対しｆ。

を十分低く設定しておけば短時間過負荷による。

主回路半導体素子のスイッチング損失は通常の運転時の
最大負荷損失とほぼ同等に抑制することができる。

次に、三角波発振器切換回路２０について図面を用いて
説明する。第２図は切換回路２０の構成図を示す、第２
図中、第１図に示されるものと同一のものには同一符号
を付する。

２１は第１図同様非常止め試験時に投入する切換スイッ
チ、２２はこのスイッチの信号を切換回路に入力するイ
ンターフェイスとしてのフォトカブラ、２３、２４は電
流制限抵抗、２５は負論理ゲート、２６゜２７はオペレ
ーションアンプ、２９は電流制限抵抗、３０はツェナー
ダイオード、３０．３１は電流制限抵抗、１８、１９は
スイッチとして動作する電界効果トランジスタ、３２．
３３は信号入力のための電源線でそれぞれ正と零の電位
、　３４．３５．３６は制御回路用電源線でそれぞれ正
、零、負の電位である。

通常のエレベータ運転時にはスイッチ２１はオフとなっ
ており、フォトカブラ２２の１次側に電流が流れないた
め、２次側は零電位となっている。　　。

ツェナーダイオード２９の電圧は制御回路の正電位のラ
イン３４と零電位ライン３５の中間の電圧としておく、
するとオペレーションアンプ２６の反転側入力は零電位
に対し、非反転側入力はツェナー電圧の正電位となって
いるから出力は正電位となる。

一方オペレーショナルアンプ２７の入力は負論理ゲート
２５により反転側入力は正電位となり、非反転側入力は
ツェナー電圧より正電位の方が高いためその出力は負電
位となる。電界効果トランジスタ１８、１９は正電圧印
加で導通、負電圧印加で非導通となるから電界効果トラ
ンジスタ１９が導通となり電界効果トランジスタ１８が
非導通となって、第２の三角波発振＠１７の三角波が変
調波として出力される。この周波数をｆ、とする、その
時の三角波と電圧基準波との波形を重ね合せたものを第
３図（ａ）に示す、これは第１図における比較器５に入
力される波形であり（ｂ）は比較ＷＩ５から出力される
周波数変調後のスイッチング波形である。

次に、非常止め装置試験時にはスイッチ２１が投入され
フォトカブラ２２の１次側に電流が流れ、２次側の電位
が制御回路の正電位となる。これによ　。

リオベレーションアンプ２６の反転入力側は正電位また
オペレーションアンプ２７の反転入力側は零電位となり
オペレーションアンプ２６の出力は負電位。

オペレーションアンプ２７の出力は正電位となり、電界
効果トランジスター８が導通状態、電界効果トランジス
タ１９が非導通状態に切換る。これにより第１の三角波
発振器１６の三角波が変調波として入力される。三角波
発振器１６の出力三角波の周波数をｆｌとする。この時
の三角波と電圧基準波との重ね合せた図が第３図（ｏ）
でこれが比較器５の入力となりその出力が第３図（ｄ）
のスイッチング波形となる。第３図の（ｂ）、（ｄ）は
ｆ、＝−Ｌｆ１に選んだ場合のスイッチング波形であり
、１１を圧基準となっている正弦波波形は同じであるが
（ｄ）は（ｂ）に比較してスイッチングの回数が減って
実効値では変化しないが粗くなる。

この様に非常止め試験の場合にスイッチを切換えて、変
調周波数を切換ることにより第３図に示す様に主回路半
導体素子のスイッチング回数を減らすことができ、スイ
ッチング損失が減少し過負荷から素子を保護する事が出
来る。実際の装置においては変調周波数の周波数は数Ｋ
Ｈｚであり、これに対し、電圧基準波形は数Ｈｚのオー
ダーであるため、短時間に数多くのスイッチングが繰返
され短時間でもスイッチングにより発生する損失は大き
なものとなるので、スイッチング周波数を低くすること
は非常に効果がある。また通常のエレベータ運転ではこ
の様に変調周波数を低くすることは電流リップルによる
磁気騒音の増大や乗り心地に微妙に影響があるがこの様
な試験に限っては、その点は問題とならない。

（他の実施例） 前述の実施例では、非常止め試験時に変調周波数を切換
るため特別に切換スイッチを設けたが、通常この試験を
行う場合はエレベータを点検運転状態として行うので、
点検運転切換スイッチとこの変調周波数切換スイッチを
共用する方式とする。

通常点検運転時の運転速度は通常のエレベータの運転速
度と比較してずっと遅く、１０分１程度であるから１周
波数が遅い場合には素子の短時間過負荷も直流に近い電
流を切ることになり増加するのでこの損失を減少させる
ことからも望ましくまた速度が遅いので変調周波数を低
くしても振動や乗心地に及ぼす影響も少い。

〔発明の効果〕

本発明によればインバータ装置を用いた交流電動機駆動
のエレベータにおいて、非常止め試験時でのインバータ
装置のスイッチング素子の過負荷耐量を十分確保できる
とともに、点検運転のときのみに必要とされる大容量の
スイッチング素子を設ける必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例のエレベータの制御装
置の構成図、第２図は第１図に示される切換回路の構成
図、第３図は第１図に示されるエレベータの制御装置に
おける周波数変調波形を示す図、第４図は従来のエレベ
ータの制御装置の構成図、第５図は第４図に示される制
御装置の各部の波形図である。 １・・・速度指令信号　　２・・・速度制御演算装置３
・・・電流制御演算装置　　５・・・比較器７・・・イ
ンバータ装Ｗ　　　　ｔＯ・・・巻上機１６・・・第１
の三角波発振器 １７・・・第２の三角波発振器 ２０・・・切換回路 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 速度指令信号に基づいて電圧基準値を演算する演算手段
   と、 エレベータの巻上機に電力を供結する電力変換装置と、 通常の運転の際には第１の周波数の三角波と前記演算手
   段による電圧基準値とを比較することににより得たスイ
   ッチング信号を前記電力変換装置のスイッチング素子に
   与え、点検運転の際には第１の周波数より低い第２の周
   波数の三角波と前記演算手段による電圧基準値とを比較
   することにより得たスイッチング信号を前記電力変換装
   置のスイッチング素子に与える比較演算手段 とを有するエレベータの制御装置。