JPS643791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導電動機を駆動機とする交流エレ
ベータの速度制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に交流エレベータの速度制御の代表的な例
として、加速時は、かごの実速度に対応する速度
信号と速度指令信号との偏差に基づいてサイリス
タ等で誘導電動機の印加交流電圧を変化させる帰
還制御を行い、加速終了後減速開始までは、かご
の実速度とは無関係に交流定格電圧を印加して等
速運転を行い、減速時には再度かごの実速度に対
応する速度信号と速度指令信号との偏差に基づい
てサイリタ等で負圧が正極性の場合は負荷トルク
に対応する駆動力を発生する大きさの交流電圧を
印加し、負荷が負極性の場合は負荷トルクに対応
する制動力を発生させる直流電圧を印加して帰還
制御を行う方法が知られている。この場合、等速
運転時のかご速度は定格電圧が印加された時の誘
導電動機（以下単に電動機という）の特性によつ
て定まるため、かごの負荷状態によつて異なつた
値をとる。即ち、上げ荷負荷（例えば全負荷上昇
時）の場合には電動機は負荷トルクに見合つた駆
動トルクを発生するため同期速度よりも低い回転
数となり、かごはその回転数に対応した速度で運
転され、下げ荷負荷（例えば全負荷下降時）の場
合には電動機は負荷トルクに見合つた回生制動ト
ルクを発生するため同期速度よりも高い回転数と
なり、かごはその回転数に対応した速度となり、
平衝負荷（かご重量とカウンターウエイトの重量
がほぼ等しい場合）の場合には大略同期速度に対
応した速度となる。従つて減速時の速度指令信号
の初期値を常に一定としていたのでは、かごの負
荷状態によつては減速開始時にかごの実速度信号
と速度指令信号との偏差が大きくなり、電動機回
転力の不連続点が生じてかごに衝撃を与え、乗心
地の悪化を招くことになる。このため第１の先行
技術として減速開始以前からかごの実速度信号を
速度指令発生装置に帰還し、減速開始時の速度指
令信号の初期値をその時のかごの実速度信号に常
に等しくなるように設定し、そこから速度指令信
号を徐々に減少させる方法がある。これを第１図
により説明する。

第１図において１はエレベータのかご（図示し
ない）を駆動する電動機、２は電動機１の回転数
を電圧に変換し実速度信号Vcとして出力する回
転計発電機、３は加速から等速期間中は実速度信
号Vcに等しい大きさの信号を出力し、その後減
速指令が入るとその出力信号を減速指令直前の実
速度信号Vcの値から徐々に減少させる機能をも
つ速度指令発生装置、Vsは速度指令発生装置３
の出力で速度指令信号、４は速度指令信号Vsと
実速度信号Vcとの差信号を偏差信号として出力
する減算器、５は減算器４の出力に基づいてサイ
リスタ７（減算器４の出力かごを駆動させる側の
出力の場合には電動機１に交流電圧を印加し、減
算器４の出力がかごを制動させる側の出力の場合
には電動機１に直流電圧を印加するためのサイリ
スタ）の点弧角を制御するサイリスタ制御装置、
６は加速指令によりサイリスタ７の点弧角を制御
して電動機を起動，加速し、等速運転に導く加速
用サイリスタ制御装置、RY１は加速から等速期
間中は閉路し減速指令中開路する接点、RY２は
加速から等速期間中は開路し減速指令中閉路する
接点である。今かごが加速終了後、等速運転に入
つている状態を考えると、接点RY１は閉路し、
接点RY２は開路しており、サイリスタ７は加速
用サイリスタ制御装置６によつて全点弧状態に制
御されている。やがてかごが減速点に達した減速
指令が出されると接点RY１は開路し、接点RY
２は閉路してサイリスタ７はサイリスタ制御装置
５より帰還制御状態に入る。この減速開始時点で
のかごの速度は前述のようにかご内の負荷や運転
方向に応じて異なつた値となるが、この例におい
ては速度指令発生装置３は減速開始直前までかご
の実速度信号Vcを監視し続け、減速開始時に速
度指令信号Vsがその時の実速度信号Vcと等しく
なるように設定し、そこから徐々に減少させる方
法をとつているため、等速運転から減速運転への
移行は負荷の如何にかかわらず比較的スムーズに
行われると考えられていた。

しかしながら、こうした第１図の制御方法は以
下に述べるような欠点を有することが判明した。
これを第２図及び第３図を用いて説明する。第２
図は減速開始時点前後におけるかごの実速度と速
度指令との関係を示すもので、１０１は下げ荷
時、すなわち電動機の負荷トルクが電動機の回転
指令方向と同じ方向に比較的大きく働いている時
（例えば全負荷下降時）のかご速度、１０２はそ
の時の速度指令信号、１０３は上げ荷時、すなわ
ち電動機の負荷トルクが電動機の回転指令方向と
逆方向に比較的大きく働いている時（例えば全負
荷上昇時）のかご速度、１０４はその時の速度指
令信号、１０５は電動機の同期回転数に相当する
かご速度の大きさを示す目盛、t₁は停止予定階床
より所定距離手前の昇降路に設けられた非接触電
極とかごに設けられた非接触電極が対向する時に
発せられる減速開始の指令時点を示す。このよう
に減速開始点前後でかご速度に落差を与えること
なく連続的に等速運転から減速運転に移行する制
御方式は一見合理的なように思えるが、現実には
下記のような欠点を有するのである。

減速開始時に乗客が衝撃を受けることがあ
る。その原因を全負荷下降時の時で説明すると
全負荷下降時はかごの重量がカウンターウエイ
トの重量より大なるため、仮に電動機に電圧が
印加されない状態を考えるとかごはどんどん加
速されようとするものであるが、t₁以前は接点
RY１を通じて全電圧が電動機に印加されてい
るため、電動機１は同期回転数より大なる回転
数で回転することにより回生制動力を発生して
負極性の負荷トルクとつり合つて運転している
が、t₁時点で接点RY１が開、接点RY２が閉に
切り換わる時は上記回生制動力が瞬間的に無く
なるためトルクの落差が発生し衝撃の原因とな
るものである。全負荷上昇時も同様にしてt₁直
前に電動機１は同期回転数より小さい回転数で
正極性の負荷トルクとつり合つて駆動力を発生
している状態からt₁の瞬間に駆動力が無くなる
ことにより衝撃力が発生する。

負荷条件の変化により大きな着床誤差が発生
する。前記した如く減速開始指令は負荷条件と
無関係に停止予定階床より所定距離手前で発せ
られるため、第２図において、t₁以後の下げ荷
時の速度曲線１０１と上げ荷時の速度曲線１０
３に囲まれた面積はそのまま着床誤差となる。
所で第３図は電動機の同期速度近傍のすべり一
定とした時の印加電圧と発生トルクの関係を曲
線２０１として示したものであるが、周知のよ
うに電動機の発生トルクは印加電圧のほぼ２乗
に比例するため、印加電圧の変化に対する発生
トルクの変化率は印加電圧が高くなる程大とな
る。直線２０２の傾きは印加電圧が比較的大き
い場合の発生トルクの変化率を、直線２０３の
傾きは印加電圧が比較的小さい場合の発生トル
クの変化率をそれぞれ示している。

さて、第１図に制御方式では第２図の時点t₁に
おいて帰還制御に切り換えるが、上記した発生ト
ルク変化率の大さは帰還制御のループゲインを決
める要素の一つであるから、第１図で接点RY１
が開，接点RY２が閉により形成される帰還制御
系のループゲインは電動機１への印加電圧、即ち
減算器４の出力偏差信号が大なる程大となり従つ
て過渡応答も速くなり、印加電圧が小なる程その
逆の特性を有するものである。本方式では帰還制
御に切り換わつた直後の速度指令信号Vsは実速
度信号Vcと同一である故、減算器４の出力即ち、
偏差信号は零であり電動機への印加電圧も零でル
ープゲインは小さく過渡応答も悪い状態から帰還
制御が始まることになるが、そのような状態で
は、もともとかごの速度を増加させようとする方
向に作用する下げ荷時の負荷トルクを抑制する力
が弱いため、第２図に示す如く下げ荷時の速度曲
線１０１は速度指令信号１０２を大きく上回り、
同様な理由により逆にもともとかごの速度を下げ
る方向に作用する上げ荷時の速度曲線１０３は速
度指令信号１０４を大きく下回るため、速度曲線
１０１と１０３に囲まれた面積，即着床誤差が大
きくなるという欠点を有するものである。

次に第２の先行技術として、電動機が減速前の
等速運転時に発生しているトルクと同一のトルク
を発生するのに必要な制御信号を減速開始以前に
あらかじめ設定しておき、減速指令が入ると、上
記制御信号を与えた状態から帰還制御を開始して
減速運転に移行させる方式が例えば特公昭54−
9686号や特公昭56−15385号において提案されて
いる。この方式によれば、等速運転時の電動機発
生トルクと、帰還制御による減速運転に切り換わ
つた直後の電動機発生トルタは段差の無い連続し
たトルクとなるため、第１の先行技術の構成に基
因する前述の減速開始時の衝撃，並びに切換直後
の帰還制御のループゲインが小さいことによる過
渡応答の悪さから着床誤差が大きくなるという欠
点を無くすることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しながら第２の先行技術においても、第１の
先行技術と同様に等速運転時の電動機には全電圧
を印加して帰還制御を行うことなく電動機固有の
トルク特性により運転を行うものであるから、下
げ荷時のかご速度は電動機の同期回転数に相当す
るかご速度よりも大きく、上げ荷時は小さい事に
変わりはない。従つてそのように異なつた回転数
から所定の減速指令信号による帰還制御を行う限
り減速開始後の下げ荷時の速度曲線が、上げ荷時
の速度曲線より高速側に来ることは避け難く、そ
の速度差の時間積分が着床誤差となることに変わ
りはない。本発明は上記着床誤差を可能な限り小
さくすることを目的とした新規な制御装置を提供
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はエレベータを構成する電動機の回転子
や、かごが慣性を有しているため等速運転時の電
動機発生トルクと減速開始時の電動機発生トルク
たとえ段差があつたとしても、その段差が所定の
大きさ以内であれば上記慣性に吸収されて乗客に
は大きな衝撃を与えないこと、並びに定格電圧を
印加したときの同期速度近傍の速度に対する電動
機の発生トルクは、同期速度で零となる直線で近
似されることに着目し、乗客に不快感を与えない
限度において減速開始時の電動機発生トルクが等
速運転時の電動機発生トルクよりも前記着床誤差
が小さくなる方向にシフトするような、即ち下げ
荷時は等速運転時の制動トルクよりも、より大き
な制動トルクを、上げ荷時は等速運転時の駆動ト
ルクよりも、より大きな駆動トルクを発生するよ
うな速度指令信号の初期値を与えることにより、
乗客に不快感を与えることなく着床誤差の小さい
制御装置を得んとするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を第４図乃至第６図により詳細に
説明する。第４図は本発明による速度制御装置の
回路構成の一実施例を示す図で、８は電動機１の
同期回転数に対応する実速度信号Vcにほぼ等し
い大きさの基準信号Voを常時発生する基準信号
発生装置、９は増幅器９ａと減算器９ｂとからな
り、実速度信号Vcと基準信号Voとの差信号を増
幅する差動増幅器、１０は実速度信号Vcから差
動増幅器９の出力を差し引くことにより、減速開
始時における速度指令信号の初期値Vdoを与える
減算器、３′は加速並びに等速運転中は常時入力
されているVdoに等しい大きさの信号を出力し、
その後減速指令が入ると、その出力信号を減速時
速度指令信号の初期値Vdoの値から徐々に減少さ
せる機能をもつ速度指令発生装置、Vs′は速度指
令発生装置３′の出力で速度指令信号である。な
お、第１図と同一のものは同一符号にて示してい
る。

第５図は実速度信号Vcと減速時速度指令信号
の初期値Vdoとの関係を示す図で、第４図の構成
から実速度信号Vcが基準信号Voに等しいときに
は減速時速度指令信号の初期値Vdoも基準信号
Voに等しく、また実速度信号Vcが基準信号Vo
より大きく（小さく）なるとそれに対応して初期
値Vdoは基準信号Voより小さく（大きく）なる
ように増幅器９ａの増幅度は調整されている。

さて、第４図の場合においてかごが加速終了後
等速運転に入つている状態を考えると、第１図の
場合と同様に接点RY１は閉路し、接点RY２は
開路してサイリスタ７は加速用サイリスタ制御装
置６によつて全点弧状態に制御されている。やが
て、かごが減速点に到達し減速指令が出される
と、接点PY１は開路し接点RY２は閉路してサ
イリスタ７はサイリスタ制御装置５によつて、信
号Vs′を速度指令信号とする帰還制御状態に入
る。このとき速度指令信号Vs′は前述のように減
速開始直前のVdoの値を初期値として減速開始後
徐々に減少していく。ここで今、下げ荷運転の場
合を考えると、減速開始直前の電動機１の回転数
は同期回転数よりやや大きく、従つて実速度信号
Vcは基準信号Voよりやや大きくなるため、減速
時の減速指令信号Vs′の初期値Vdoは基準信号Vo
より小さくなる。また上げ荷運転の場合にはこれ
と逆になり減速時の速度指令信号Vs′の初期値
Vdoは基準信号Voよりも大きくなる。この様子
を第６図に示している。第６図は本発明を適用し
た場合のかご速度と速度指令信号との関係を減速
開始前後について示したもので、４０１は下げ荷
時のかご速度、４０２はその時の速度指令信号、
４０３は上げ荷時のかご速度、４０４はその時の
速度指令信号、４０５は電動機１の同期回転数に
相当するかご速度の大きさを示す目盛、t₁′は減
速開始時点である。下げ荷時の場合について説明
すると、下げ荷時には負荷によるトルクが電動機
１の回転指令方向と同方向であるため、等速運転
時のかご速度は電動機１の同期回転数に相当する
かご速度よりも大きく、電動機１はその速度に対
応する回生制動トルを発生しているが、減速開始
時点t¹を堺に速度指令信号４０２による帰還制御
が行われる。この時の速度指令信号４０２の初期
値は前述したように乗客に不快感を与えない限度
において等速運転時の回生制動トルクよりも大き
な制動トルクを発生させるような速度偏差信号に
なる如く、増幅器９ａの増巾度が設定されている
ため、第２の先行技術に比較して、制動トルク自
体が大きいこと、並びに第３図によつて説明した
如く、帰還制御ループのループゲインが大きいこ
とによりかごの速度４０１は迅速に速度指令信号
４０２に収斂する。

また上げ荷時には負荷によるトルクが電動機１
の回転指令方向とは逆方向であるため等速運転時
のかご速度は電動機１の同期回転数に相当するか
ご速度よりも小さく、電動機１はその速度に対応
した駆動トルクを発生しているが、減速開始時点
t₁′を堺に速度指令信号４０４による帰還制御が
行われる。この時の速度指令信号４０４の初期値
は等速運転時の駆動トルクよりも大きな駆動トル
クを発生させるような速度偏差信号となつている
ため下げ荷時の場合と同様に駆動トルク自体が大
きいこと、並びに帰還制御ループのループゲイン
が大きいことによりかごの速度４０３は迅速に速
度指令信号４０４に収斂する。従つて、減速開始
後の下げ荷時の速度曲線４０１と上げ荷時の速度
曲線４０３の速度差を時間積分した着床誤差は第
１や第２の先行技術に比較してはるるかに小さな
値にすることができる。なお実際の調整方法とし
ては夫々のエレベータ系によつて制御常数が異な
るため、第４図の回路構成において増幅器９ａの
増幅度を調整可能としておき、全負荷上昇運転や
全負荷下降運転を行いトルク落差による衝撃と着
床誤差の両者を勘案して増幅器９ａの増幅度、即
ち第５図の実速度信号Vcに対する速度指令信号
の初期値Vdoの傾斜を決めれば良い。

前述した如く全電圧印加時における同期回転数
近傍の電動機のトルク曲線は、同期回転数を零と
してほぼ直線的な特性を持つているため、上記の
如く増幅度の調整をエレベータの最大負荷時にお
いて行い衝撃が許容できる範囲に設定すれば、中
間負荷時での衝撃や値誤差はより小さい範囲に納
まるため、極めて簡単に据付調整を行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば等速時は速度指令
を与えることなく全電圧で電動機を運転すること
により発熱の減少や電力消費量を節約するという
従来技術の利点を維持しながら、乗客に不快感を
与えることなく、且つかご内の負荷状態の如何に
かかわらず着床誤差の小さいエレベータの制御装
置を簡単な装置構成により得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による速度制御装置の回路構
成の一実施例を示す図、第２図は従来技術による
かご速度と速度指令との関係を示す図、第３図は
誘導電動機の発生トルクと印加電圧の関係を示す
図、第４図は本発明による速度制御装置の回路構
成の一実施例を示す図、第５図は速度帰還信号と
減速時の速度指令信号の初期値との関係を示す
図、第６図は本発明によるかご速度と速度指令と
の関係を示す図である。 １……誘導電動機、２……回転計発電機、３，
３′……速度指令発生装置、５……サイリスタ制
御装置、７……サイリスタ、８……基準信号発生
装置、９……差動増幅器、Vc……実速度信号、
Vo……基準信号、Vs，Vs′……速度指令信号、
Vdo……減速時の速度指令信号の初期値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エレベータかごの等速走行時は前記エレベー
   タかごを駆動する誘導電動機に定格電圧を印加
   し、前記エレベータかごの減速時は、速度指令発
   生装置より出力される所定の傾きで減少する速度
   指令信号と前記エレベータかご速度に対応する実
   速度信号との偏差信号に応じて帰還制御を行うエ
   レベータの速度制御装置において、 前記誘導電動機の同期回転数に対応する基準信
   号を発生する基準信号発生装置と、前記エレベー
   タかご速度に対応する実速度信号と前記基準信号
   との偏差信号を入力とする差動増幅器とを備え、 前記エレベータかご速度に対応する減速開始直
   前の実速度信号と前記差動増幅器出力との偏差信
   号を前記減速時の速度指令信号の初期値とし、前
   記増幅器の増巾度は前記減速開始直前の前記実速
   度信号が前記基準信号より大きい時は前記速度指
   令信号の初期値を前記基準信号よりも小さく、減
   速開始直前の前記実速度信号が前記基準信号より
   も小さいときは前記速度指令信号の初期値を前記
   基準信号よりも大きくなるように設定したことを
   特徴するエレベータの速度制御装置。