JPWO2015033386A1

JPWO2015033386A1 - エレベータ制御装置

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Publication number: JPWO2015033386A1
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Inventors: 馬場　俊行; 俊行馬場; 直彦三富
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Abstract

カゴの走行開始前にスイッチング素子の温度上昇を予防することができるエレベータ制御装置を提供する。エレベータ制御装置は、現在階から走行先階までのカゴ（７）の走行距離を算出する走行距離算出手段（１５）と、走行距離算出手段（１５）により算出された走行距離に基づいて、カゴ（７）を走行させる同期電動機（２）を駆動するインバータ（１０）のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する温度上昇推定手段（２５）と、カゴ（７）の走行開始前に、温度上昇推定手段（２５）により算出された温度上昇推定値に基づいて、インバータ（１０）を制御するためのキャリア周波数を決定する設定変更手段（２６）と、を備えている。

Description

本発明は、エレベータ制御装置に関するものである。

下記特許文献１には、エレベータ制御装置が記載されている。このエレベータ制御装置は、カゴを昇降する電動機に電力を供給するインバータの出力電流が最大許容電流を超過した場合にキャリア周波数を低下させる。

日本特開平１０−１６４８８４号公報日本特開２０１１−５７３２９号公報日本特許第４７２１７１３号公報

特許文献１に記載のエレベータ制御装置は、カゴの走行中にキャリア周波数を変更する。このため、カゴの走行開始前にスイッチング素子の温度上昇を予防することができない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされた。その目的は、カゴの走行開始前にスイッチング素子の温度上昇を予防することができるエレベータ制御装置を提供することである。

本発明に係るエレベータ制御装置は、現在階から走行先階までのカゴの走行距離を算出する走行距離算出手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、カゴを走行させる電動機を駆動する電力変換装置のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する温度上昇推定手段と、カゴの走行開始前に、温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値に基づいて、電力変換装置を制御するためのキャリア周波数を決定する設定変更手段と、を備えたものである。

本発明によれば、エレベータ制御装置において、カゴの走行開始前にスイッチング素子の温度上昇を予防することができる。

本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置を備えたエレベータシステムの構成図である。本発明の実施の形態１における同期電動機の電流波形の模式図である。本発明の実施の形態１における設定変更手段の内部構成図である。本発明の実施の形態１における温度上昇推定値と温度上昇閾値の関係図である。本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２における設定変更手段の内部構成図である。本発明の実施の形態２における温度上昇推定値と温度上昇閾値の関係図である。本発明の実施の形態２におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３における温度上昇推定値と温度上昇閾値の関係図である。本発明の実施の形態３におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態４におけるエレベータ制御装置を備えたエレベータシステムの構成図である。本発明の実施の形態４におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態５におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化あるいは省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるエレベータ制御装置を備えたエレベータシステムの構成図である。

エレベータシステムは、図示しない昇降路を備えている。昇降路の上部には、巻上機１が設けられている。巻上機１は、同期電動機２、綱車３、ブレーキ４及びエンコーダ５を備えている。綱車３には、吊りロープ６が巻き回されている。吊りロープ６の一端には、カゴ７が接続されている。カゴ７は、秤装置８を備えている。吊りロープ６の他端には、釣合い錘９が接続されている。

エレベータ制御装置は、図示しないコンバータ及び電力変換装置を備えている。本実施の形態では、電力変換装置としてインバータ１０が設けられている。インバータ１０は、図示しない直流母線を介してコンバータと接続されている。直流母線には、図示しないコンデンサが含まれている。インバータ１０は、同期電動機２と接続されている。

インバータ１０は、図示しないファンを備えている。エレベータ制御装置は、ファン電源１１を備えている。ファンは、ファン電源１１に接続されている。

コンバータは、交流電力を整流して直流電力に変換する。この際、脈動電流等の影響はコンデンサにより除去される。インバータ１０は、コンバータからの直流電力を適切な可変電圧可変周波数の交流電力に変換する。インバータ１０は、交流電力を同期電動機２に供給する。ファンは、インバータ１０を冷却する。

同期電動機２は、インバータ１０から供給される交流電力により駆動される。綱車３は、同期電動機２と同軸で回転する。ブレーキ４は、綱車３の回転駆動に対して制動を加える。秤装置８は、カゴ７の積載量を測定する。カゴ７及び釣合い錘９は、巻上機１の駆動力により昇降路内を昇降される。エンコーダ５は、巻上機１の回転速度を検出する。

エレベータシステムは、現在階床認識手段１２及び走行先階床認識手段１３を備えている。エレベータ制御装置は、制御ブロック１４を備えている。制御ブロック１４は、走行距離算出手段１５、カゴ負荷検出手段１６、速度パターン生成手段１７、速度制御器１８、電流制御器１９、ＰＷＭ発生器２０、ＰＷＭ比較回路２１及びベースドライブ回路２２を備えている。

ＰＷＭ発生器２０には、ＰＷＭ比較回路２１が接続されている。ＰＷＭ比較回路２１には、ベースドライブ回路２２が接続されている。ベースドライブ回路２２には、インバータ１０が接続されている。

現在階床認識手段１２は、カゴ７の現在階を検出する。走行先階床認識手段１３は、カゴ７の走行先階を検出する。走行距離算出手段１５は、現在階を示す階床データ及び走行先階を示す階床データに基づいて、カゴ７の走行距離を算出する。カゴ負荷検出手段１６は、カゴ７の積載量をカゴ負荷として検出する。

速度パターン生成手段１７は、走行距離に基づいてカゴ７の速度パターンを生成する。速度パターンは、例えば、起動時零速制御、加速、一定速、減速、着床時零速制御の順番で同期電動機２が制御された場合におけるカゴ７の速度のパターンである。速度パターン生成手段１７は、生成された速度パターンに基づいて速度指令を出力する。

速度制御器１８は、速度指令及びエンコーダ５からの速度検出値に基づいて電流指令を出力する。

電流制御器１９は、インバータ１０から同期電動機２に供給されている実際の電流を検出する。以下、この電流の値を「実際の電流検出値」という。電流制御器１９は、電流指令及び実際の電流検出値に基づいて電圧指令を出力する。

ＰＷＭ発生器２０は、ＰＷＭ搬送波を出力する。ＰＷＭ比較回路２１は、電圧指令の値とＰＷＭ搬送波とを比較する。ＰＷＭ比較回路２１は、この比較結果に基づいてＨ／Ｌ信号を出力する。ベースドライブ回路２２は、Ｈ／Ｌ信号に基づいてスイッチング指令を出力する。インバータ１０は、スイッチング指令に基づいてスイッチングを行う。インバータ１０は、スイッチングにより、コンバータからの直流電力を交流電力に変換する。

制御ブロック１４は、実効電流算出手段２３、電流実効値積算手段２４、温度上昇推定手段２５及び設定変更手段２６を備えている。

実効電流算出手段２３は、速度指令及びカゴ７の積載量に基づいて、１走行期間中にインバータ１０から同期電動機２に供給される実効電流を算出する。なお、１走行とは、停止しているカゴ７が走行開始してから次に停止するまでの走行である。複数回の走行が行われる場合、実効電流算出手段２３は、各走行について実効電流を算出する。

電流実効値積算手段２４は、各走行における実効電流を積算する。これにより、実効電流の積算値が算出される。

温度上昇推定手段２５は、一次フィルタを介して、実効電流の積算値からインバータ１０のスイッチング素子の温度上昇を推定する。これにより、スイッチング素子の温度上昇推定値が算出される。

設定変更手段２６には、速度指令、カゴ７の積載量及び温度上昇推定値が入力される。設定変更手段２６は、速度指令、カゴ７の積載量及び温度上昇推定値に基づいて、ＰＷＭ搬送波のキャリア周波数を決定する。ＰＷＭ発生器２０は、設定変更手段２６により決定されたキャリア周波数でＰＷＭ搬送波を出力する。このようにして、ＰＷＭ搬送波のキャリア周波数が変更される。

キャリア周波数が低下すると、スイッチング素子に流れる電流が減少する。流れる電流が減少すると、スイッチング素子の温度上昇が低減する。温度変化が抑制されると、スイッチング素子の寿命が延びる。

図２は、本発明の実施の形態１における同期電動機２の電流波形の模式図である。図２は、カゴ７の上昇走行中における電流波形を示している。図２は、１走行期間中の電流波形を示している。図２は、横軸が時間を、縦軸が同期電動機２の電流を示している。横軸が示す時間は、時間区間Ｔ０〜Ｔ１０に区分されている。以下、図２を参照して、実効電流、実効電流の積算値及び温度上昇推定値の算出方法を説明する。

Ｔ０は起動時零速制御トルク立ち上げ区間である。Ｔ１は起動時零速制御区間である。Ｔ２は加加速区間である。Ｔ３は一定加速区間である。Ｔ４は加速丸め区間である。Ｔ５は一定速区間である。Ｔ６は減速丸め区間である。Ｔ７は一定減速区間である。Ｔ８は停止丸め区間である。Ｔ９は着床時零速制御区間である。Ｔ１０は着床時零速制御トルク立ち下げ区間である。Ｔ１における電流値をＩ１とする。Ｔ３における電流値をＩ３とする。Ｔ５における電流値をＩ５とする。Ｔ７における電流値をＩ７とする。Ｔ９における電流値をＩ９とする。Ｉ１、Ｉ５及びＩ９は、カゴ７の積載量に応じた負荷トルクに対応する電流である。Ｉ３は加速トルクに対応する電流である。Ｉ７は減速トルクに対応する電流である。

図２に示す１走行期間中における実効電流をＩｒｍｓ１とすると、Ｉｒｍｓ１は下記の式（１）で算出される。
Ｉｒｍｓ１＝（Ｉ１×Ｔ１＋Ｉ３×Ｔ３＋Ｉ５×Ｔ５＋Ｉ７×Ｔ７＋Ｉ９×Ｔ９）／ＳＵＭ（Ｔ０，Ｔ１０））・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）

複数回の走行が行われる場合、実効電流算出手段２３は、各走行について式（１）と同様の計算を行う。このとき、ｎ回目の走行期間中における実効電流をＩｒｍｓｎと表す。なお、ｎは正の整数である。例えば、３回の走行が行われる場合、実効電流算出手段２３はＩｒｍｓ１、Ｉｒｍｓ２及びＩｒｍｓ３を算出する。このようにして、各走行期間中における実効電流が算出される。

電流実効値積算手段２４は、各走行期間中における実効電流の２乗和Σ（Ｉｒｍｓｎ^２）を算出する。これにより、実効電流の積算値が算出される。この積算値は、温度上昇推定手段２５に入力される。温度上昇推定手段２５は、一次フィルタを介して、実効電流の積算値からインバータ１０のスイッチング素子の温度上昇推定値ＴＩｒｍｓｎを算出する。

図３は、実施の形態１における設定変更手段２６の内部構成図である。設定変更手段２６は、第１の判定手段２７を備えている。第１の判定手段２７には、温度上昇推定値ＴＩｒｍｓｎが入力される。設定変更手段２６は、キャリア周波数を決定する。

図４は、実施の形態１における温度上昇推定値と温度上昇閾値の関係図である。温度上昇閾値として、予めＴＬＩＭＩＴ１が設定されている。ＴＬＩＭＩＴ１は、スイッチング素子の温度上昇許容値に基づいて設定されている。以下、図４を参照して、設定変更手段２６によるキャリア周波数の決定方法を説明する。なお、通常時におけるキャリア周波数をＦｃ１とする。

第１の判定手段２７は、温度上昇推定値を温度上昇閾値と比較する。第１の判定手段２７は、温度上昇推定値ＴＩｒｍｓｎが温度上昇閾値ＴＬＩＭＩＴ１以上であるか否かを判定する。ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ２（Ｆｃ１＞Ｆｃ２）に決定する。一方、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１未満である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１に決定する。例えば、通常時に、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上となった場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１からＦｃ２に減少させる。一方、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上でなくなった場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１のままとする。

図５は、実施の形態１におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図５を参照して、エレベータ制御装置の動作を説明する。

カゴ７が走行されることが決定されると、制御ブロック１４において、走行開始前にキャリア周波数が決定される。ここでは、キャリア周波数はＦｃ１とする。

走行距離算出手段１５は、現在階を示す階床データ及び走行先階を示す階床データに基づいてカゴ７の走行距離を算出する（ステップＳ１０１）。

速度パターン生成手段１７は、ステップＳ１０１で算出された走行距離に基づいて速度指令を出力する（ステップＳ１０２）。

カゴ負荷検出手段１６は、走行開始前の戸閉中にカゴ７の積載量を検出する。これにより、走行開始前のカゴ負荷が確定する（ステップＳ１０３）。

実効電流算出手段２３は、ステップＳ１０２で出力された速度指令及びステップＳ１０３で検出された積載量に基づいて、走行期間中の実効電流を算出する（ステップＳ１０４）。

電流実効値積算手段２４は、ステップＳ１０４で算出された実効電流の積算値Σ（Ｉｒｍｓｎ^２）を算出する（ステップＳ１０５）。

温度上昇推定手段２５は、ステップＳ１０５で算出された積算値に基づいて温度上昇推定値ＴＩｒｍｓｎを算出する（ステップＳ１０６）。

第１の判定手段２７は、ステップＳ１０６で算出されたＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０７で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１からＦｃ２（Ｆｃ１＞Ｆｃ２）に変更する（ステップＳ１０９）。一方、ステップＳ１０７で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１未満である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１のままとする。

ＰＷＭ発生器２０は、設定変更手段２６により決定されたキャリア周波数でＰＷＭ搬送波を出力する。ＰＷＭ比較回路２１は、ＰＷＭ搬送波と電圧指令の値との比較に基づいて、Ｈ／Ｌ信号を出力する。ベースドライブ回路２２は、Ｈ／Ｌ信号に基づいてスイッチング指令を出力する。インバータ１０は、スイッチング指令に基づいて同期電動機２に電圧を印加する。その結果、同期電動機２はカゴ７の走行を開始させる（ステップＳ１１１）。

上述したとおり、本実施の形態において、走行距離算出手段１５は、現在階から走行先階までのカゴ７の走行距離を算出する。速度パターン生成手段１７は、走行距離に基づいて速度指令を出力する。実効電流算出手段２３は、速度指令及びカゴ負荷として検出された積載量に基づいて、インバータ１０から同期電動機２に供給される実効電流を算出する。温度上昇推定手段２５は、実効電流の積算値に基づいて、インバータ１０のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する。設定変更手段２６は、スイッチング素子の温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行開始前にキャリア周波数を決定する。つまり、従来カゴの走行中に行われていたキャリア周波数の変更を、カゴの走行開始前に行う。これにより、カゴの走行開始前に、スイッチング素子の温度上昇を予防することができる。このため、スイッチング素子の温度上昇推定値が温度上昇許容値を超過することを未然に防止できる。その結果、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

実施の形態２．
本実施の形態におけるエレベータシステムの構成図は、図１と同様である。以下、実施の形態１との相違点を中心に本実施の形態について説明する。

図６は、実施の形態２における設定変更手段２６の内部構成図である。本実施の形態では、設定変更手段２６は、第１の判定手段２７及び第２の判定手段２８を備えている。第２の判定手段２８には、速度パターン生成手段１７から速度指令が入力される。また、第２の判定手段２８には、カゴ負荷検出手段１６からカゴ負荷として積載量が入力される。設定変更手段２６は、キャリア周波数を決定する。

図７は、実施の形態２における温度上昇推定値と温度上昇閾値の関係図である。本実施の形態では、温度上昇閾値として、予めＴＬＩＭＩＴ１及びＴＬＩＭＩＴ２が設定されている。ＴＬＩＭＩＴ２は、ＴＬＩＭＩＴ１よりも大きい値である。ＴＬＩＭＩＴ１及びＴＬＩＭＩＴ２は、スイッチング素子の温度上昇許容値に基づいて設定されている。以下、図７を参照して、本実施の形態におけるキャリア周波数の決定方法を説明する。なお、通常時におけるキャリア周波数をＦｃ１とする。

第１の判定手段２７は、温度上昇推定値ＴＩｒｍｓｎを温度上昇閾値ＴＬＩＭＩＴ１及びＴＬＩＭＩＴ２と比較する。第２の判定手段２８は、速度指令及び積載量に基づいて、カゴ７が無負荷下降運転されているか否かを判定する。なお、無負荷下降運転とは、カゴ７が無負荷の状態で下降走行されることである。カゴ７が無負荷の状態とは、乗車人数が０人の状態である。

ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ２以上である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ２（Ｆｃ１＞Ｆｃ２）に決定する。ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１未満である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１に決定する。

ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、設定変更手段２６は、無負荷下降運転時のみキャリア周波数をＦｃ２に決定する。一方、無負荷下降運転時以外は、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１のままとする。このように、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、設定変更手段２６は、エレベータの運転モードに応じてキャリア周波数をＦｃ１とＦｃ２から選択する。

図８は、実施の形態２におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図８を参照して、本実施の形態におけるエレベータ制御装置の動作を説明する。

本実施の形態におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０６及びＳ２１１の動作は、実施の形態１におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０６及びＳ１１１の動作と同様である。

第１の判定手段２７は、ステップＳ２０６で算出されたＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０７で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上である場合、第１の判定手段２７は、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。一方、ステップＳ２０７で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１未満である場合、設定変更手段２６は、キャリア周波数をＦｃ１のままとする。

ステップＳ２０８で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ２以上である場合、設定変更手段２６は、運転モードに関わらずキャリア周波数をＦｃ１からＦｃ２（Ｆｃ１＞Ｆｃ２）に変更する（ステップＳ２０９）。一方、ステップＳ２０８で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、設定変更手段２６は、無負荷下降運転時のみキャリア周波数をＦｃ１からＦｃ２に変更する（ステップＳ２１０）。

上述したとおり、本実施の形態において、設定変更手段２６は、温度上昇推定値がＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、無負荷下降運転時にのみキャリア周波数を低下させる。これにより、キャリア周波数が低下する期間を、カゴ７に利用者が乗車していない時に限定している。このため、例えば、モータトルクリップルの増加のような制御性能の悪化の影響を利用者に与えることがない。その結果、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、エレベータ利用者の快適性を損なわないエレベータ制御装置を実現できる。

実施の形態３．
本実施の形態におけるエレベータシステムの構成図は、図１と同様である。以下、実施の形態１及び２との相違点を中心に本実施の形態について説明する。

本実施の形態において、設定変更手段２６は、速度指令、積載量及び温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行中におけるカゴ７の加速度、カゴ７の速度及びファン風量を決定する。設定変更手段２６は、決定された加速度及び速度でカゴ７が走行されるようにＰＷＭ搬送波のキャリア周波数を決定する。ＰＷＭ発生器２０は、設定変更手段２６により決定されたキャリア周波数でＰＷＭ搬送波を出力する。ファン電源１１は、決定された風量に基づいてファンを駆動する。このようにして、カゴ７の加速度、カゴ７の速度及びファン風量が変更される。

エレベータの動作において、カゴ７の加速中は最も電流が必要とされる。このため、カゴ７の加速中は、スイッチング素子の温度上昇が最も大きい。カゴ７の加速度が低下すると、加速中にスイッチング素子に流れる電流が減少する。カゴ７の速度が低下すると加速時間が減少し、スイッチング素子に大きな電流が流れる時間が短くなる。カゴ７の加速度又は速度が低下すると、スイッチング素子の温度上昇が抑制される。ファン風量が増加すると、スイッチング素子の温度が低下する。温度変化が抑制されると、スイッチング素子の寿命が延びる。

図９は、実施の形態３における温度上昇推定値と温度上昇閾値の関係図である。本実施の形態では、温度上昇閾値として、予めＴＬＩＭＩＴ１及びＴＬＩＭＩＴ２が設定されている。ＴＬＩＭＩＴ２は、ＴＬＩＭＩＴ１よりも大きい値である。ＴＬＩＭＩＴ１及びＴＬＩＭＩＴ２は、スイッチング素子の温度上昇許容値に基づいて設定されている。以下、図９を参照して、カゴ７の加速度、カゴ７の速度及びファン風量の決定方法について説明する。なお、通常時におけるカゴ７の加速度はａ０、カゴ７の速度はｖ０、ファン風量はｆ０とする。

ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ２以上である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度、カゴ７の速度及びファン風量を変更する。設定変更手段２６は、加速度をａ１（ａ０＞ａ１）に決定する。設定変更手段２６は、速度をｖ１（ｖ０＞ｖ１）に決定する。設定変更手段２６は、ファン風量をｆ１（ｆ１＞ｆ０）に決定する。

ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度又はカゴ７の速度のいずれか及びファン風量を変更する。加速度が変更される場合、設定変更手段２６は、加速度をａ１に決定する。速度が変更される場合、設定変更手段２６は、速度をｖ１に決定する。加速度又は速度のどちらが変更される場合であっても、設定変更手段２６は、ファン風量をｆ１に決定する。

なお、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１未満である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度、カゴ７の速度及びファン風量を変更しない。この場合、設定変更手段２６は、加速度をａ０、速度をｖ０、ファン風量をｆ０に決定する。

図１０は、実施の形態３におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図１０を参照して、本実施の形態におけるエレベータ制御装置の動作を説明する。

本実施の形態におけるステップＳ３０１〜Ｓ３０６及びＳ３１１の動作は、実施の形態１におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０６及びＳ１１１の動作と同様である。

設定変更手段２６は、ステップＳ３０６で算出されたＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０７で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上である場合、設定変更手段２６は、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。一方、ステップＳ３０７で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１未満である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度をａ０、カゴ７の速度をｖ０、ファン風量をｆ０のままとする。

ステップＳ３０８で、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ２以上である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度、カゴ７の速度及びファン風量を変更する（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０９において、設定変更手段２６は、加速度をａ０からａ１（ａ０＞ａ１）に変更する。設定変更手段２６は、速度をｖ０からｖ１（ｖ０＞ｖ１）に変更する。設定変更手段２６は、ファン風量をｆ０からｆ１（ｆ１＞ｆ０）に変更する。

一方、ＴＩｒｍｓｎがＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度又はカゴ７の速度のいずれか及びファン風量を変更する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０において、加速度が変更される場合、設定変更手段２６は、加速度をａ０からａ１（ａ０＞ａ１）に変更する。速度が変更される場合、設定変更手段２６は、速度をｖ０からｖ１（ｖ０＞ｖ１）に変更する。また、設定変更手段２６は、ファン風量をｆ０からｆ１（ｆ１＞ｆ０）に変更する。

このようにして、設定変更手段２６は、加速度、速度及びファン風量を決定する。さらに、設定変更手段２６は、決定された加速度及び速度でカゴ７が走行されるようにＰＷＭ搬送波のキャリア周波数を決定する。

上述したとおり、本実施の形態において、設定変更手段２６は、温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行開始前にカゴ７の加速度及びカゴ７の速度を決定する。設定変更手段２６は、決定された加速度及び速度でカゴ７が走行されるようにＰＷＭ搬送波のキャリア周波数を決定する。つまり、従来カゴの走行中に行われていたキャリア周波数の変更を、カゴの走行開始前に行う。また、設定変更手段２６は、温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行開始前にファン風量を変更する。これにより、カゴの走行開始前に、スイッチング素子の温度上昇を予防することができる。このため、スイッチング素子の温度上昇推定値が温度上昇許容値を超過することを未然に防止できる。その結果、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

上述したとおり、本実施の形態では、温度上昇推定値がＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度又は速度のいずれかを低下させる。温度上昇推定値がＴＬＩＭＩＴ２以上である場合、設定変更手段２６は、カゴ７の加速度及び速度の双方を低下させる。このため、スイッチング素子の温度上昇を低減させつつ、エレベータの運搬能力の低下を最小限に抑制することができる。

上述したとおり、本実施の形態では、ファン風量を増加させることでスイッチング素子の温度を低下させている。しかし、カゴ７の減速中はファン風量を減少させることとしてもよい。カゴ７の減速中はスイッチング素子に流れる電流値が小さいので、スイッチング素子の温度が低下する。このため、カゴ７の減速中にファン風量を減少させることでスイッチング素子の過剰な冷却を防ぐことができる。これにより、スイッチング素子の温度変化量を小さくすることができる。

実施の形態１乃至３では、算出された各走行期間中における実効電流の積算値に基づいて、温度上昇推定値を算出している。そして、カゴ７の走行開始前に、温度上昇推定値に基づいてキャリア周波数を決定している。しかし、実際の電流検出値に基づいて、実効電流の積算値及び温度上昇推定値を再計算することとしてもよい。具体的には、例えば、複数回の走行が行われる場合、１走行完了毎に、その走行期間中における実効電流として算出された値が実際の電流検出値で置き換えられる。電流実効値積算手段２４は、実際の電流検出値を使用して実効電流の積算値を再計算する。温度上昇推定手段２５は、再計算された新しい積算値に基づいて、温度上昇推定値を再計算する。設定変更手段２６は、再計算された新しい温度上昇推定値に基づいてキャリア周波数を再決定する。本構成によれば、１走行完了毎に温度上昇推定値の精度が向上する。このため、温度推定誤差を抑制し、より確実にスイッチング素子の温度上昇を予防することができる。その結果、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

実施の形態１乃至３では、式（１）を用いて図２に示す１走行期間中における実効電流Ｉｒｍｓ１を算出している。しかし、Ｔ０、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８及びＴ１０を考慮して算出することとしてもよい。この場合、Ｉｒｍｓ１の値の精度を向上させることができる。これにより、温度推定誤差を抑制し、より確実にスイッチング素子の温度上昇を予防することができる。その結果、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４におけるエレベータ制御装置を備えたエレベータシステムの構成図である。以下、実施の形態２との相違点を中心に本実施の形態について説明する。

本実施の形態において、制御ブロック１４は、実効電流算出手段２３の代わりに記憶手段２９を備えている。制御ブロック１４は、電流実効値積算手段２４の代わりに温度上昇積算手段３０を備えている。

記憶手段２９は、温度上昇テーブルを記憶している。温度上昇テーブルには、スイッチング素子の温度上昇値が含まれている。温度上昇値とは、カゴ７の走行距離及び積載量に対応した値として予め設定されたものである。記憶手段２９は、走行距離及び積載量に基づいて、温度上昇テーブルから温度上昇値を選択する。複数回の走行が行われる場合、記憶手段２９は、各走行について温度上昇値を選択する。

温度上昇積算手段３０は、温度上昇テーブルから選択された各走行における温度上昇値を積算する。これにより、温度上昇値の積算値が算出される。

本実施の形態において、温度上昇推定手段２５は、一次フィルタを介して、温度上昇値の積算値からスイッチング素子の温度上昇を推定する。これにより、スイッチング素子の温度上昇推定値Ｔｎが算出される。

図１２は、実施の形態４におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図１２を参照して、本実施の形態のエレベータ制御装置の動作を説明する。

ステップＳ４０１の動作は、実施の形態２におけるステップＳ２０１の動作と同様である。ステップＳ４０３の動作は、実施の形態２におけるステップＳ２０３の動作と同様である。

記憶手段２９は、温度上昇テーブルを参照し、ステップＳ４０１で算出されたカゴ７の走行距離及びステップＳ４０３で検出された積載量に基づいて温度上昇値を選択する。（ステップＳ４０４）。

温度上昇積算手段３０は、ステップＳ４０４で選択された温度上昇値の積算値を算出する（ステップＳ４０５）。

温度上昇推定手段２５は、ステップＳ４０５で算出された積算値に基づいて温度上昇推定値Ｔｎを算出する（ステップＳ４０６）。

本実施の形態におけるステップＳ４０７〜Ｓ４１１の動作は、実施の形態２におけるステップＳ２０７〜Ｓ２１１の動作と同様である。ただし、実施の形態２における「ＴＩｒｍｓｎ」は、「Ｔｎ」に読み替える。

上述したとおり、本実施の形態では、記憶手段２９が、カゴ７の走行距離及びカゴ負荷として検出された積載量に基づいて、スイッチング素子の温度上昇値を温度上昇テーブルから選択する。温度上昇推定手段２５は、温度上昇値の積算値に基づいて、スイッチング素子の温度上昇推定値を算出する。設定変更手段２６は、温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行開始前にキャリア周波数を決定する。つまり、従来カゴの走行中に行われていたキャリア周波数の変更を、カゴの走行開始前に行う。これにより、カゴの走行開始前に、スイッチング素子の温度上昇を予防することができる。このため、スイッチング素子の温度上昇推定値が温度上昇許容値を超過することを未然に防止できる。その結果、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

上述したとおり、本実施の形態では、設定変更手段２６は、温度上昇推定値がＴＬＩＭＩＴ１以上かつＴＬＩＭＩＴ２未満である場合、無負荷下降運転時にのみキャリア周波数を低下させる。これにより、本実施の形態では、キャリア周波数が低下する期間を、カゴ７に利用者が乗車していない時に限定している。このため、例えば、モータトルクリップルの増加のような制御性能の悪化の影響を利用者に与えることがない。その結果、エレベータ利用者の快適性を損なわないエレベータ制御装置を実現できる。

実施の形態５．
本実施の形態におけるエレベータシステムの構成図は、図１１と同様である。以下、実施の形態３との相違点を中心に本実施の形態について説明する。

図１３は、実施の形態５におけるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図１３を参照して、本実施の形態におけるエレベータ制御装置の動作を説明する。

ステップＳ５０１の動作は、実施の形態３におけるステップＳ３０１の動作と同様である。ステップＳ５０３の動作は、実施の形態３におけるステップＳ３０３の動作と同様である。

記憶手段２９は、温度上昇テーブルを参照し、ステップＳ５０１で算出されたカゴ７の走行距離及びステップＳ５０３で検出された積載量に基づいて温度上昇値を選択する。（ステップＳ５０４）。

温度上昇積算手段３０は、ステップＳ５０４で選択された温度上昇値の積算値を算出する（ステップＳ５０５）。

温度上昇推定手段２５は、ステップＳ５０５で算出された積算値に基づいて温度上昇推定値Ｔｎを算出する（ステップＳ５０６）。

本実施の形態におけるステップＳ５０７〜Ｓ５１１の動作は、実施の形態３におけるステップＳ３０７〜Ｓ３１１の動作と同様である。ただし、実施の形態３における「ＴＩｒｍｓｎ」は、「Ｔｎ」に読み替える。

上述したとおり、本実施の形態では、記憶手段２９が、カゴ７の走行距離及びカゴ負荷として検出された積載量に基づいて、スイッチング素子の温度上昇値を温度上昇テーブルから選択する。温度上昇推定手段２５は、温度上昇値の積算値に基づいて、スイッチング素子の温度上昇推定値を算出する。設定変更手段２６は、温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行開始前にカゴ７の加速度及びカゴ７の速度を決定する。設定変更手段２６は、決定された加速度及び速度でカゴ７が走行されるようにＰＷＭ搬送波のキャリア周波数を決定する。つまり、従来カゴの走行中に行われていたキャリア周波数の変更を、カゴの走行開始前に行う。また、設定変更手段２６は、温度上昇推定値に基づいて、カゴ７の走行開始前にファン風量を変更する。これにより、カゴの走行開始前に、スイッチング素子の温度上昇を予防することができる。このため、スイッチング素子の温度上昇推定値が温度上昇許容値を超過することを未然に防止できる。その結果、スイッチング素子の寿命を延ばすことができる。

本発明では、従来カゴの走行中に行われていたキャリア周波数の変更が、カゴの走行開始前に行われる。このため、本発明によれば、走行中のキャリア周波数の変更に起因するカゴ内振動の悪化をエレベータ利用者に感じさせることがない。本発明では、スイッチング素子の温度上昇が推定されるため、長時間保護について考慮することができる。このため、本発明によれば、スイッチング素子の寿命を従来と比較して長くすることができる。本発明は、想定範囲を超えるようなエレベータの連続運転におけるスイッチング素子の温度上昇に対しても有効である。本発明によれば、速度パターンで零速制御を考慮することによって、精度の高い温度上昇の推定が可能となる。

ここで、スイッチング素子が、ワイドバンドギャップ半導体からなるＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）により形成されている場合について述べる。この場合、スイッチング損失及び定常損失等が低損失であるという特徴を活かして、損失によって発生していたモジュールの発熱を軽減できる。このため、従来のＳｉモジュールと同等に損失を抑えたまま、キャリア周波数を上げて制御性能を向上することが可能となる。本発明によれば、スイッチング素子の温度上昇推定値が温度上昇許容値を超過すると推定された場合は、従来と同等性能を実現できる程度までキャリア周波数を下げるように制御することができる。その結果、スイッチング素子を温度変化から保護しつつ、制御性能の劣化を防止することができる。なお、ワイドバンドギャップ半導体とは、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンド等である。

実施の形態１乃至５では、図１及び図１１に示すように、トラクション式エレベータを制御するエレベータ制御装置について説明している。トラクション式エレベータのローピングは、例えば、１：１ローピング又は２：１ローピング等、任意である。昇降路の上部には、図示しないそらせ車が必要に応じて配置される。この場合、吊りロープ６は、綱車３及びそらせ車に巻き回される。なお、本発明は、巻胴式等のエレベータを制御するエレベータ制御装置に適用してもよい。

実施の形態１乃至５では、電動機に電力を供給する電力変換装置としてインバータを用いる場合について説明している。しかし、本発明は、電動機に電力を供給するための電源側に設けられる電力変換装置としてコンバータを用いる場合に、コンバータのスイッチング素子に対して適用することもできる。

以上のように、本発明に係るエレベータ制御装置は、電力変換装置により電動機を駆動してカゴを走行させるエレベータに利用できる。

１巻上機、２同期電動機、３綱車、４ブレーキ、５エンコーダ、６吊りロープ、７カゴ、８秤装置、９釣合い錘、１０インバータ、１１ファン電源、１２現在階床認識手段、１３走行先階床認識手段、１４制御ブロック、１５走行距離算出手段、１６カゴ負荷検出手段、１７速度パターン生成手段、１８速度制御器、１９電流制御器、２０ＰＷＭ発生器、２１ＰＷＭ比較回路、２２ベースドライブ回路、２３実効電流算出手段、２４電流実効値積算手段、２５温度上昇推定手段、２６設定変更手段、２７第１の判定手段、２８第２の判定手段、２９記憶手段、３０温度上昇積算手段

本発明に係るエレベータ制御装置は、現在階から走行先階までのカゴの走行距離を算出する走行距離算出手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、カゴを走行させる電動機を駆動する電力変換装置のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する温度上昇推定手段と、カゴの走行開始前に、温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値に基づいて、電力変換装置を制御するためのキャリア周波数を決定する設定変更手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて速度指令を出力する速度パターン生成手段と、カゴの積載量を検出するカゴ負荷検出手段と、を備え、温度上昇推定手段は、速度指令及びカゴ負荷検出手段により検出された積載量に基づいてスイッチング素子の温度上昇推定値を算出し、設定変更手段は、速度指令及びカゴ負荷検出手段により検出された積載量からカゴが無負荷下降運転されていると判定された場合にキャリア周波数を低下させ、カゴが無負荷下降運転されていると判定されなかった場合にはキャリア周波数を低下させないものである。
また、本発明に係るエレベータ制御装置は、現在階から走行先階までのカゴの走行距離を算出する走行距離算出手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、カゴを走行させる電動機を駆動する電力変換装置のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する温度上昇推定手段と、カゴの走行開始前に、温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値に基づいて、電力変換装置を制御するためのキャリア周波数を決定する設定変更手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて速度指令を出力する速度パターン生成手段と、カゴの積載量を検出するカゴ負荷検出手段と、速度指令及びカゴ負荷検出手段により検出された積載量に基づいて、カゴの走行期間中に電力変換装置から電動機に供給される実効電流の値を算出する実効電流算出手段と、実効電流算出手段により算出された各走行期間中における実効電流の値を積算して実効電流の積算値を算出する電流実効値積算手段と、を備え、温度上昇推定手段は、電流実効値積算手段により算出された積算値に基づいてスイッチング素子の温度上昇推定値を算出し、電流実効値積算手段は、電力変換装置から電動機に供給されている実際の電流検出値に基づいて実効電流の積算値を再計算し、温度上昇推定手段は、再計算された実効電流の積算値に基づいてスイッチング素子の温度上昇推定値を再計算するものである。
また、本発明に係るエレベータ制御装置は、現在階から走行先階までのカゴの走行距離を算出する走行距離算出手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、カゴを走行させる電動機を駆動する電力変換装置のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する温度上昇推定手段と、カゴの走行開始前に、温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値に基づいて、電力変換装置を制御するためのキャリア周波数を決定する設定変更手段と、走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて速度指令を出力する速度パターン生成手段と、カゴの積載量を検出するカゴ負荷検出手段と、カゴの走行距離及びカゴの積載量に対応したスイッチング素子の温度上昇値の温度上昇テーブルを記憶している記憶手段と、を備え、温度上昇推定手段は、温度上昇テーブルから走行距離算出手段により算出された走行距離及びカゴ負荷検出手段により検出された積載量に応じて選択された温度上昇値に基づいて、スイッチング素子の温度上昇推定値を算出し、設定変更手段は、速度指令及びカゴ負荷検出手段により検出された積載量からカゴが無負荷下降運転されていると判定された場合にキャリア周波数を低下させ、カゴが無負荷下降運転されていると判定されなかった場合にはキャリア周波数を低下させないものである。

Claims

現在階から走行先階までのカゴの走行距離を算出する走行距離算出手段と、
前記走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて、前記カゴを走行させる電動機を駆動する電力変換装置のスイッチング素子の温度上昇推定値を算出する温度上昇推定手段と、
前記カゴの走行開始前に、前記温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値に基づいて、前記電力変換装置を制御するためのキャリア周波数を決定する設定変更手段と、
を備えたエレベータ制御装置。
前記設定変更手段は、前記カゴの走行開始前に、前記温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値に基づいて、前記カゴの走行中における前記カゴの加速度、前記カゴの速度及び前記電力変換装置を冷却するファンの風量を決定する請求項１に記載のエレベータ制御装置。
前記走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて速度指令を出力する速度パターン生成手段と、
前記カゴの積載量を検出するカゴ負荷検出手段と、
を備え、
前記温度上昇推定手段は、前記速度指令及び前記カゴ負荷検出手段により検出された積載量に基づいて前記スイッチング素子の温度上昇推定値を算出する請求項１又は２に記載のエレベータ制御装置。
前記速度指令及び前記カゴ負荷検出手段により検出された積載量に基づいて、前記カゴの走行期間中に前記電力変換装置から前記電動機に供給される実効電流の値を算出する実効電流算出手段と、
前記実効電流算出手段により算出された各走行期間中における実効電流の値を積算して実効電流の積算値を算出する電流実効値積算手段と、
を備え、
前記温度上昇推定手段は、前記電流実効値積算手段により算出された積算値に基づいて前記スイッチング素子の温度上昇推定値を算出する請求項３に記載のエレベータ制御装置。
前記電流実効値積算手段は、前記電力変換装置から前記電動機に供給されている実際の電流検出値に基づいて実効電流の積算値を再計算し、
前記温度上昇推定手段は、再計算された実効電流の積算値に基づいて前記スイッチング素子の温度上昇推定値を再計算する請求項４に記載のエレベータ制御装置。
前記走行距離算出手段により算出された走行距離に基づいて速度指令を出力する速度パターン生成手段と、
前記カゴの積載量を検出するカゴ負荷検出手段と、
前記カゴの走行距離及び前記カゴの積載量に対応したスイッチング素子の温度上昇値の温度上昇テーブルを記憶している記憶手段と、
を備え、
前記温度上昇推定手段は、前記温度上昇テーブルから前記走行距離算出手段により算出された走行距離及び前記カゴ負荷検出手段により検出された積載量に応じて選択された温度上昇値に基づいて、前記スイッチング素子の温度上昇推定値を算出する請求項１又は２に記載のエレベータ制御装置。
前記設定変更手段は、前記速度指令及び前記カゴ負荷検出手段により検出された積載量から前記カゴが無負荷下降運転されていると判定された場合にキャリア周波数を低下させ、前記カゴが無負荷下降運転されていると判定されなかった場合にはキャリア周波数を低下させない請求項３乃至６のいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
前記設定変更手段は、前記温度上昇推定手段により算出された温度上昇推定値が前記スイッチング素子の温度上昇許容値を超過しないようにキャリア周波数を決定する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
前記ワイドバンドギャップ半導体はＳｉＣである請求項９に記載のエレベータ制御装置。