WO2007099913A1

WO2007099913A1 - エレベータ制御装置

Info

Publication number: WO2007099913A1
Application number: PCT/JP2007/053533
Authority: WO
Inventors: Hiromitsu Akizuki; Kazuo Shimane; Kazuhiko Takasaki
Original assignee: Toshiba Elevator Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2007-09-07
Also published as: JP5420140B2; CN101389560B; JP2007223799A; CN101389560A

Abstract

　交流を整流器３で直流に変換しインバータ５で交流に変換して電力線１０を介して永久磁石同期型の電動機１６の界磁巻線３２Ｒ，３２Ｓ，３２Ｔに供給するエレベータ制御装置において、永久磁石同期型の電動機１６を停止するときに、インバータ５のスイッチング素子７を閉成状態に維持し、スイッチング素子７と電力線１０と電動機の界磁巻線３２Ｒ，３２Ｓ，３２Ｔとで閉回路を形成し、回生電流を閉回路に流し回生エネルギーを界磁巻線で消費させることによって、電動機を効率的に回生制動する。

Description

明細書

エレベータ制御装置技術分野

[0001] 本発明は、交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換して、さらにこの直流をインバータで交流に変換してエレベータの力ごを上下移動する電動機に供給するエレベータ制御装置に係わる。より具体的には、本発明は、電動機を停止する場合に、電動機が有する回転エネルギーを回生電力に変換して、この回生電力をエネルギー消費させることによって電動機を制動する回生制動機能を備えたエレベータ制御装置に関する。

背景技術

[0002] ビル等に組込まれたエレベータシステムにおいては、昇降路の上側の機械室内に設けられた電動機のシーブに、両端にかごと釣り合、錘が取付けられたロープが掛けられている。通常、釣り合い錘の重量は、定員の半分の利用客が搭乗している状態のかごの重量とほぼ等し、重量に調整されて!、る。

[0003] したがって、エレベータのかごの積載が定員積載の半分でなければ、力ごと釣り合い錘は不平衡になる。そのため、利用客が乗っていないエレベータのかごを各階で停止させて、電動機の駆動力を休止させるときに、力ごと釣り合い錘の不平衡重量で力ごが自走しないように、電動機のシーブに対してかごを静止保持させるためのブレーキ装置が組込まれて！/ヽる。

[0004] このブレーキ装置は、電源が投入されていない状態においては、パネの付勢力でブレーキシュ一を可動部分（回転ドラム）に押し当てて摩擦力で制動する機構を有する。そして、このブレーキ装置で制動 (ブレーキ)状態の電動機を起動する場合には、ブレーキ装置にブレーキ解除信号を送出して、例えば電磁石の磁力でパネを開き、ブレーキシュ一を可動部分（回転ドラム）力も離す。したがって、このエレベータシステムが稼働してヽな、状態にぉ、ては、このブレーキ装置は電動機に対して制動（ブレーキ)状態を維持して、る。

[0005] さらに、上述した通常の運転状態以外にも、エレベータに何らかの異常が検出され、エレベータを緊急停止させるときに、エレベータのかごを緊急制動するのにも、このブレーキ装置による制動力が使われている。

[0006] もし、エレベータシステムに組込まれたブレーキ装置が故障して、電源遮断時においてもブレーキシュ一が可動部分（回転ドラム)力も離間した状態になると、かごが各階で停止する際にブレーキ装置にブレーキ信号を送出しても、かごと釣り合い錘が釣り合っていなければ、力ごが自走して危険な状態に陥る。

[0007] あるいは、ブレーキ装置が故障して、るときに、エレベータに異常が検出されて緊急停止する場合、エレベータを急減速するための制動力の効果がないか、あるいは減少しているので、エレベータを十分に減速制動できず、力ごは昇降路の終端より手前で止まることができず、危険な状態に陥る。

[0008] 以上に述べたブレーキ装置の故障発生に起因する危険な状態を回避するため、日本国特許第 2526732号においては、緊急停止時にブレーキ装置と回生制動とを併用する技術が提案されている。図 12は、回生制動機能が組込まれたエレベータ制御装置の概略構成図である。

[0009] 交流電源 1から供給される三相交流は電力変換部 2の整流器 3で直流に全波整流される。整流器 3から出力された直流は平滑コンデンサ 4でリップル分が吸収されインバータ 5に供給される。このインバータ 5においては、それぞれダイオード 6とスィッチング素子 7とが並列接続された 6個の並列回路 8がブリッジ接続されている。

[0010] そして、このインバータ 5の各スイッチング素子 7は図示しない運転制御部からの各 PWM (パルス幅変調)信号で高速に通電遮断制御される。その結果、入力された直流は任意の周波数及び電圧を有した三相交流に変換されて、コンタクタ接点 9、電力線 10を介して電動機 11に供給される。

[0011] 各電力線 10相互間にはコンタクタ接点 12を介して回生電力のエネルギー消費用の負荷抵抗 13が接続されている。

[0012] このようなエレベータ制御装置において、通常状態においては、コンタクタ接点 9は閉成され、コンタクタ接点 12は開放されている。したがって、電動機 11はインバータ 5 力供給された三相交流にて駆動される。

[0013] そして、電動機 11を止める場合、運転制御部は、図示しないブレーキ装置を動作させるとともに、インバータ 5の各スイッチング素子 7に対する全ての PWM信号をオフにして、インバータ 5の直流 Z交流変換動作を停止させ、かつコンタクタ接点 9を開放し、コンタクタ接点 12を閉成する。したがって、電動機 11で生じる回生電力のェネルギ一は負荷抵抗 13で消費されるので、電動機 11に制動力が加わり、電動機 11は短時間で停止される。

[0014] なお、上述した回生制動機能は、動力卷線に電力を供給しなくても、独立に界磁磁束の確立が可能または常に界磁磁束が確立している永久磁石同期電動機や他励式の直流電動機、リニアモータなどにも有効である。

発明の開示

[0015] し力しながら、図 12に示す回生制動機能を有したエレベータ制御装置においてもまだ次のような課題があった。

[0016] すなわち、図 12に示すように、電動機 11で生じる回生電力のエネルギーを消費する負荷抵抗 13、正常時に各負荷抵抗 13を電力線 10から切離すコンタクタ接点 12、制動時に電動機 11及び負荷抵抗 13をインバータ 5から切離すコンタクタ接点 9が必要である。

[0017] その結果、エレベータ制御装置全体の製造費が上昇するとともに、エレベータ制御装置が大型化する。

[0018] 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、負荷抵抗やコンタクタ接点等の大型回路構成部材を組込むことなぐ製造費を大幅に上昇することなぐかつ装置の大型化を抑制した状態で、回生制動機能を実現できるエレベータ制御装置を提供することを目的とする。

[0019] 上記課題を解消するために、本発明は、エレベータのかごを上下移動させる永久磁石同期型の電動機と、交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して永久磁石同期型の電動機の界磁卷線に供給する電力変換部と、エレベータの運転操作に応じてインバータの各スイッチング素子を通電遮断制御する運転制御部、エレベータの運転操作に応じてインバータの正極側の各スィッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより電動機を回生制動する回生制動制御部とを備えている。

[0020] このように構成されたエレベータ制御装置においては、運転制御部は、例えばエレベータの利用者により、かご内のかご呼びボタン操作や各階における乗場呼びボタン操作が実施されると、インバータの各スイッチング素子を高速で通電遮断制御すること〖こよって、永久磁石同期型の電動機を駆動制御する。この場合、電動機を停止させるには、運転制御部は、インバータカも電動機に供給する交流を遮断する。この状態おいて、永久磁石同期型の電動機の界磁卷線には、回転状態の永久磁石にて起電力が励起される。

[0021] この電動機に対する制動期間においては、インバータのいずれか一方極側の各スイッチング素子は閉成状態であるので、前記界磁卷線とインバータのスイッチング素子とで閉回路が形成される。したがって、界磁卷線に生じた起電力による回生電力のエネルギーは、この回生電力の電流が前記閉回路を流れる過程で界磁卷線にて消費される。電動機に制動力が加わり、電動機は短時間で停止される。

[0022] このように、交流電力遮断後に継続して発生している電動機の回転エネルギーは回生電力エネルギーに変換されたのち、電動機の界磁卷線で消費される。よって、回生電力エネルギーを消費するために別途専用の負荷抵抗を設ける必要がない。また、通常状態において負荷抵抗を電力線力も分離するためのコンタクタ接点を設ける必要はない。

[0023] また別の発明は、エレベータのかごを上下移動させる永久磁石同期型の電動機と、交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して永久磁石同期型の電動機の界磁卷線に供給する電力変換部と、かごの移動を機械的に制動するブレーキ装置と、エレベータの運転操作に応じてインバータの各スィッチング素子を通電遮断制御するとともにブレーキ装置を制御する運転制御部と、ブレーキ装置の制動期間中に、インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより電動機を回生制動する回生制動制御部とを備えている。

[0024] このように構成されたエレベータ制御装置においては、力ごの移動を機械的に制動するブレーキ装置が設けられている。そして、このブレーキ装置の制動期間中に前述した界磁卷線とインバータのスイッチング素子とで閉回路が形成される。したがって、前述した発明と同様に、界磁卷線に生じた起電力による回生電力のエネルギーは、この回生電力の電流が前記閉回路を流れる過程で界磁卷線にて消費される。電動機に制動力が加わり、電動機は短時間で停止される。

[0025] また別の発明は、前述した発明のエレベータ制御装置における回生制動制御部は、ブレーキ装置の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、ブレーキ装置の制動期間中に動作状態検出手段がブレーキ装置の制動不能状態を検出したときのみ、電動機を回生制動する。

[0026] このように構成されたエレベータ制御装置にお!/、ては、ブレーキ装置が故障して、電動機の制動が不能のときに、上述した手法で電動機が回生制動される。

[0027] また別の発明は、前述した発明のエレベータ制御装置における運転制御部は、回生制動期間中に電動機の界磁卷線に流れる電流を検出する電流検出部を有する。さらに、回生制動制御部は、電流検出部で検出された電流が上限値を超えると、回生制動を停止する。

[0028] また別の発明は、前述した発明のエレベータ制御装置における運転制御部は、回生制動期間中における電動機の速度を検出する速度検出部を有する。さらに、回生制動制御部は、速度検出部で検出された速度力得られる減速度が上限値を超えると、回生制動を停止する。

[0029] また別の発明は、前述した発明のエレベータ制御装置において、交流電源の停電を検出する停電検出部と、この停電検出部が停電を検出している期間に、回生制動制御部に駆動電力を供給するバッテリーとを備えている。

[0030] すなわち、界磁卷線は専用の負荷抵抗に比較してインピーダンスが小さいので、過大な電流が流れ、大きな制動力が得られる。しかし、その電流力インバータのスイツチング素子や界磁卷線が耐え得る電流の範囲を超えた場合や、減速度が上限値を超える過剰制動を認識した場合に回生制動を停止する機能を備えている。さらに、ノッテリーで交流電源が停電した場合における回生制動の機能を補償している。

[0031] また別の発明は、エレベータのかごを上下移動させる他励界磁卷線に直流電源から直流が供給される他励磁式直流電動機と、交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して他励磁式直流電動機の電機子卷線に供給する電力変換部と、エレベータの運転操作に応じてインバータの各スイッチング素子を通電遮断制御する運転制御部と、エレベータの運転操作に応じてインバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより他励磁式直流電動機を回生制動する回生制動制御部とを備えている。

[0032] さらに別の発明は、エレベータのかごを上下移動させる他励界磁卷線に直流電源から直流が供給される他励磁式直流電動機と、交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して他励磁式直流電動機の電機子卷線に供給する電力変換部と、力ごの移動を機械的に制動するブレーキ装置と、エレベータの運転操作に応じてインバータの各スイッチング素子を通電遮断制御するとともにブレーキ装置を制御する運転制御部と、ブレーキ装置の制動期間中に、インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより他励磁式直流電動機を回生制動する回生制動制御部とを備えている。

[0033] このように、本発明における電動機に対する回生制動を、他励界磁卷線に直流電源から直流が供給され電機子卷線に交流が供給される他励磁式直流電動機でエレベータのかごを上下移動させるエレベータ制御装置に適用できる。

[0034] また別の発明においては、エレベータの昇降路に上下方向に配列された固定側卷線と昇降路内を上下移動するかごに取付けられた永久磁石とからなるリニアモータと、交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換してリニァモータの固定側卷線に供給する電力変換部と、エレベータの運転操作に応じてィンバータの各スイッチング素子を通電遮断制御する運転制御部と、エレベータの運転操作に応じて前記インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スィッチング素子との!/、ずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することによりリニアモータを回生制動する回生制動制御部とを備えている。

[0035] このように、本発明における電動機に対する回生制動を、エレベータの昇降路に上下方向に配列された固定側卷線と昇降路内を上下移動する力ごに取付けられ永久磁石と力なるリニアモータでエレベータを上下移動させるエレベータ制御装置に適用できる。

[0036] 以上説明したように、本発明によると、負荷抵抗やコンタクタ接点等の大型回路構成部材を組込むことなぐ製造費を大幅に上昇することなぐ製造費を大幅に上昇することなぐかつ装置の大型化を抑制した状態で、回生制動機能を実現できる。図面の簡単な説明

[0037] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。

[図 2]図 2は、同実施形態のエレベータ制御装置に組込まれた電動機の断面及び回路を示す図である。

[図 3]図 3は、同実施形態のエレベータ制御装置に組込まれたインバータに対する制御を説明するための図である。

[図 4]図 4は、同実施形態のエレベータ制御装置の動作を示す流れ図である。

[図 5A]図 5Aは、同実施形態のエレベータ制御装置の電動機の回生電流特性を示す図である。

[図 5B]図 5Bは、同実施形態のエレベータ制御装置の電動機の速度特性を示す図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 2実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。 [図 7]図 7は、同実施形態のエレベータ制御装置の動作を示す流れ図である。

[図 8A]図 8Aは、同実施形態のエレベータ制御装置の電動機の減速度特性を示す図である。

[図 8B]図 8Bは、同実施形態のエレベータ制御装置の電動機の速度特性を示す図である。

[図 9]図 9は、本発明の第 3実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 4実施形態に係わるエレベータ制御装置の要部を取り出して示す模式図である。

[図 11]図 11は、本発明の第 5実施形態に係わるエレベータ制御装置の要部を取り出して示す模式図である。

[図 12]図 12は、従来のエレベータ制御装置の概略構成図である。

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

[0039] (第 1実施形態）

図 1は本発明の第 1実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。図 12に示す従来のエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。

[0040] 交流電源 1から電力線 14を介して供給される三相交流は電力変換部 2の整流器 3 で直流に全波整流される。整流器 3から出力された直流は平滑コンデンサ 4でリップル分が吸収されインバータ 5に供給される。このインバータ 5においては、それぞれダィオード 6とスイッチング素子 7とが並列接続された 6個の並列回路 8がブリッジ接続されている。

[0041] そして、このインバータ 5の各スイッチング素子 7は、 PWM (パルス幅変調）信号発生部 15から出力される各 PWM信号 g 、g g 、g 、g 、g で高速に通電遮断制

R+ R -、 S+ S - T+ T - 御される。その結果、このインバータ 5は、整流器 3から入力された直流を任意の周波数及び電圧を有した三相交流に変換して電力線 10を介して永久磁石同期型の電動機 16に供給することができる。 [0042] この電動機 16は主シーブ 17を回転制御する。主シーブ 17及び二つの副シーブ 1 8、 19には両端が昇降路の天井 21に固定されたロープ 20が掛けられ、各副シーブ 1 8、 19にはかご 22及び釣り合い錘 23が取付けられている。

[0043] かご 22内にはかご呼びボタン 24が設けられ、各階のエレベータホールには乗場呼びボタン 25が設けられて、る。かご呼びボタン 24操作及び乗場呼びボタン 25操作で入力されたかご呼び及び乗場呼びはエレベータ起動停止部 26へ入力される。

[0044] また、永久磁石同期型の電動機 16には速度計 27が取付られている。速度計 27で検出された速度 Vは、速度制御部 28及び電流制御部 29へ入力される。

[0045] さらに、永久磁石同期型の電動機 16にはブレーキ装置 30が取付けられている。このブレーキ装置 30は、前述したように、電源が投入されていない状態においては、パネの付勢力でブレーキシュ一を可動部分 (電動機 16の回転ドラム）に押し当てて摩擦力で制動する機構を有する。

[0046] そして、このブレーキ装置 30で制動（ブレーキ）状態の電動機 16を起動する場合には、エレベータ起動停止部 26からブレーキ装置 30にブレーキ開放信号 cを送出して、例えば電磁石の磁力でパネを開き、ブレーキシュ一を可動部分 (電動機 16の回転ドラム）力も離す。したがって、このエレベータシステムが稼働していない状態においては、このブレーキ装置 30は電動機 16に対して制動（ブレーキ)状態を維持している。さらに、このブレーキ装置 30が正常に動作している力否かの故障検出信号 dは回生制動指令部 31へ入力される。

[0047] 図 2の（a)に、は永久磁石同期型の電動機 16の断面模式図を示す。固定子側に複数の界磁卷線 32R、 32S、 32Tが固定され、回転子側に複数の永久磁石 33が取付けられている。外部の各相 R、 S、 Tの電力線 10に接続された各界磁卷線 32R、 32S 、 32Tは、例えば図 2の（b)に示すようにスター結線されている力、図 2 (c)に示すように Δ結線されている。

[0048] 図 1において、電力線 10の電流 Iは電流計 34で検出されて、電流制御部 29及び過電流検出部 35へ入力される。

[0049] 卷線短絡指令部 36は、回生制動指令部 31から出力される短絡信号 aにて切換スイッチ 37が卷線短絡指令部 36側に接続されて、る状態にぉ、て、 PWM信号発生部 15に、図 3に示すように、インバータ 5の正極側の 3つの各スイッチング素子 7を開放状態 (OFF)に維持し、負極側の 3つの各スイッチング素子 7を閉成状態 (ON)に維持す電圧指示を送出する。すると、 PWM信号発生部 15から R、 S、 Tの各相のスイッチング素子 7に印加する各 PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g のレベルは下記

R+ R- S+ S- T+ T- のようになる。

[0050] g =OFFゝ g =ON、g =OFF、

R+ R- S+

g =ON、g =OFFゝ g =ON

S- T+ T- となる。

[0051] したがって、この電動機 16に対する制動期間においては、インバータ 5の負極側の閉成された 3個の各スイッチング素子 7と電力線 10と電動機 16の各界磁卷線 32R、 32S、 32Tとで閉回路が形成される。したがって、界磁卷線 32R、 32S、 32Tに生じた起電力による回生電力のエネルギーは、この回生電力の電流が前記閉回路を流れる過程で各界磁卷線 32R、 32S、 32Tにて消費される。よって、電動機 16に制動力が加わり、電動機 16は短時間で停止される。

[0052] エレベータ起動停止部 26からのブレーキ開放信号 cにて切換スィッチ 38が電流制御部 29側に接続され、さらに切換スィッチ 37が電流制御部 29側に接続されている状態において、電流制御部 29は、 PWM信号発生部 15へ速度制御部 28からのトルク電流指令に基ヽて三相電圧指令を出力する。 PWM信号発生部 15はインバータ 5 の各スイッチング素子 7へそれぞれ PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g を送出する。

R+ R- S+ S- T+ T-

[0053] そして、運転制御部は、過電流検出部 35、 PWM信号発生部 15、回生制動指令部 31、卷線短絡指令部 36、電流制御部 29、速度制御部 28、エレベータ起動停止部 26、電流計 34、速度計 27で構成されている。さら〖こ、回生制動制御部は、過電流検出部 35、回生制動指令部 31及び卷線短絡指令部 36で構成されている。

[0054] このような構成のエレベータ制御装置の運転制御部における各部の動作を順番に説明する。エレベータ起動停止部 26は、力ご呼びボタン 24の操作、乗場呼びボタン 25の操作による「かご呼び」及び「乗場呼び」が入力すると、ブレーキ装置 30、回生制動指令部 31、切換スィッチ 38へブレーキ開放信号 cを送信して、ブレーキ装置 30 の電動機 16に対する制動 (ブレーキ)状態を解除する。さらに、エレベータ起動停止部 26は速度制御部 28を起動する。ブレーキ開放信号 cを受領した回生制動制御部 31は、短絡信号 aをオフにして切換スィッチ 37を電流制御部 29側に接続する。

[0055] 速度制御部 28は速度計 27で測定された電動機 16の速度 Vが、エレベータ運転における出発階力到達階までの加速、一定速度、減速の一連の走行速度 Vになるように、電流制御部 29に対して電動機 16のトルク電流指令を出力する。

[0056] 電流制御部 29は、電流計 34で検出された電流 Iがトルク電流指令相当の電流になるように、三相電圧指令を PWM信号発生部 15へ出力する。 PWM信号発生部 15は電動機 16に対して電圧指令相当の電圧が出力されるように、インバータ 5の各スイツチング素子 7へそれぞれ PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g を送出する。

R+ R- S+ S- T+ T-

[0057] かご 22が目的階近傍に到達すると、エレベータ起動停止部 26は、ブレーキ装置 3 0、回生制動指令部 31へブレーキ信号 bを送出して、ブレーキ装置 30を電動機 16に対する制動 (ブレーキ)状態とする。また、切換スィッチ 37を「0」信号側に切換える。

[0058] そして、過電流検出部 35、回生制動指令部 31及び卷線短絡指令部 36で構成された回生制動制御部は図 4に示す流れ図に従って電動機 16に対する回生制動を実施する。

[0059] 例えば 0. 5秒等の微少時間 A t経過すると (ステップ S1)、ブレーキ装置 30に対してブレーキ信号 bが出力されていない場合は（S2)、切換スィッチ 37に対する短絡信号 aをオフして（S3)、過電流フラグを 0にクリアする（S4)。

[0060] S2にて、ブレーキ装置 30に対してブレーキ信号 bが出力されていた場合に、故障検出信号 dが回生制動指令部 31に入力されると (S5)、現在、短絡信号 aが出力中（すなわち回生制動中）でなく（S6)、さらに、過電流検出部 35において電流計 34で検出された電流 Iが過電流を示す上限値 I以上の場合は（S7)、回生制動を実施せ

H

ずに、過電流フラグを 1に設定する（S8)。

[0061] 電流 Iが過電流を示す上限値 I未満の場合は（S7)、短絡信号 aをオンにして、回

H

生制動を実施するために、切換スィッチ 37を短絡卷線指令部 36側へ切換える（S9) 。その結果、電動機 16に対する回生制動が開始される。

[0062] また、現在、短絡信号 aが出力中（すなわち回生制動中）であり（S6)、電流計 34で検出された電流 Iが過電流を示す上限値 I以上の場合は（S10)、過電流フラグを 1 に設定し (Sl l)、短絡信号 aをオフにして回生制動を停止する（S12)。

[0063] 現在、短絡信号 aが出力中（すなわち回生制動中）であり（S6)、電流計 34で検出さ電流 Iが基準値 I未満の場合は（S 13)、過電流フラグを 0に解除する（S 14)。

し

[0064] 電流計 34で検出された電流 Iが上限値 I未満で基準値 I以上の場合で (S13)、か

H L

つ過電流フラグが 1の場合は（S 15)、短絡信号 aをオフにして、回生制動を中断する

(S16)。過電流フラグが 0の場合は、何もしない。

[0065] 図 5Aは、一定速度で回転状態の電動機 16に対して、回生制動の開始力電動機

16の停止までの時間 tと電流 1 (回生電流）との関係を示す図である。また、図 5Bは、一定速度で回転状態の電動機 16に対して、回生制動の開始力電動機 16の停止までの時間 tと速度 Vとの関係を示す図である。

[0066] このように構成された第 1実施形態のエレベータの制御装置においては、永久磁石同期型の電動機 ₁₆を制動する手段の一つとして、回生制動機能を採用している。そして、永久磁石同期型の電動機 16の界磁卷線 32R、 32S、 32Tで生じた回生電力のエネルギーは、界磁卷線 32R、 32S、 32Tとインバータ 5の各スイッチング素子 7とで形成された閉回路における界磁卷線 32R、 32S、 32T自体で消費している。よつて、電動機 16に制動力が加わり、電動機 16は短時間で停止される。

[0067] したがって、回生電力エネルギーを消費するために別途専用の負荷抵抗を設ける必要がない。また、通常状態において負荷抵抗を電力線力も分離するためのコンタクタ接点を設ける必要はな、。

[0068] さらに、図 5Aに示すように、回生制動期間中に電動機 16の界磁卷線 32R、 32S、 32T、及びインバータ 5の各スイッチング素子 7に流れる電流 Iが上限値 Iを超えると

H

、回生制動を一時停止し、電流 Iが基準値 I未満に低下すると、再度、回生制動を起し

動している。したがって、界磁卷線 32R、 32S、 32Tや各スイッチング素子 7、に過大電流が流れて、界磁卷線 32R、 32S、 32T、が各スイッチング素子 7が損傷するのを未然に防止できる。

[0069] なお、本発明は、上述した第 1実施形態に限定されるものではない。第 1実施形態においては、正規のブレーキ装置 30が故障した緊急時にのみ、回生制動を起動させたが、正規のブレーキ装置 30と回生制動とを併用することも可能である。 [0070] (第 2実施形態）

図 6は本発明の第 2実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。図 1に示す本発明の第 1実施形態に係わるエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。

[0071] この第 2実施形態のエレベータ制御装置においては、永久磁石同期型の電動機 1

6には速度計 27が取付られている。この速度計 27で検出された速度 Vは、速度制御部 28、電流制御部 29、及び減速度検出部 39へ入力される。

[0072] 減速度検出部 39は入力された速度 Vを時間微分して減速度 dvを算出する。なお、第 1実施形態における過電流検出部 35は除去されている。したがって、電力線 10の電流 Iは電流計 34で検出されて電流制御部 29へのみ入力される。

[0073] そして、回生制動制御部は、減速度検出部 39、回生制動指令部 31及び卷線短絡指令部 36で構成されている。その他の構成は、図 1に示す第 1実施形態と同じである。

[0074] そして、過電流検出部 35、回生制動指令部 31及び卷線短絡指令部 36で構成された回生制動制御部は図 7に示す流れ図に従って電動機 16に対する回生制動を実施する。

[0075] 例えば 0. 5秒等の微少時間 Δ t経過すると (ステップ Q1)、ブレーキ装置 30に対してブレーキ信号 bが出力されていない場合は（Q2)、切換スィッチ 37に対する短絡信号 aをオフして（Q3)、過減速フラグを 0にクリアする（Q4)。 Q2にて、ブレーキ装置 30 に対してブレーキ信号 bが出力されていた場合に、故障検出信号 dが回生制動指令部 31に入力されると (Q5)、現在、短絡信号 aが出力中（すなわち回生制動中）か否かを調べる（Q6)。

[0076] 短絡信号 aが出力中でないと (Q6)、減速度検出部 39で算出された電動機 16の速度 Vの減速度 dvが、力ご 22に搭乗している利用客に不安感を与える上限値 dv以上

H

の場合は (Q7)、回生制動を実施せずに、過減速フラグを 1に設定する（Q8)。減速度 dvが過減速を示す上限値 dv未満の場合は (Q7)、短絡信号 aを ONにして、回生

H

制動を実施するために、切換スィッチ 37を短絡卷線指令部 36側へ切換える（Q9)。その結果、電動機 16に対する回生制動が開始される。 [0077] また、現在、短絡信号 aが出力中（すなわち回生制動中）であり（Q6)、減速度検出部 39で検出された減速度 dvが過減速を示す上限値 dv以上の場合は (Q10)、過速

H

フラグを 1に設定し (Ql 1)、短絡信号 aを OFFにして回生制動を停止する（Q12)。

[0078] 現在、短絡信号 aが出力中（すなわち回生制動中）であり（Q6)、減速度検出部 39 で検出された減速度 dvが基準値 dv未満の場合は（Q13)、過減速フラグを 0に解除し

する（Q14)。

[0079] 減速度計 39で検出された減速度 dvが上限値 dv未満で基準値 dv以上の場合は（

H L

Q13)、過速減速フラグ力^の場合は (Q15)、短絡信号 aを OFFにして、回生制動を中断する (Q16)。過電流フラグが 0の場合は、何もしない。

[0080] 図 8Aは、一定速度 Vで回転状態の電動機 16に対して、回生制動の開始から電動機 16の停止までの時間 tと減速度 dvとの関係を示す図である。また、図 8Bは、一定速度 Vで回転状態の電動機 16に対して、回生制動の開始力も電動機 16の停止までの時間 tと速度 Vとの関係を示す図である。

[0081] このように構成された第 2実施形態のエレベータの制御装置においても、永久磁石同期型の電動機 ₁₆を制動する手段の一つとして、回生制動機能を採用しているので、前述した第 1実施形態のエレベータの制御装置とほぼ同様の作用効果を奏することが可能である。

[0082] さらに、この第 2実施形態のエレベータの制御装置においては、図 8Aに示すように、回生制動期間中に電動機 16の減速度 dvが、力ご 22に搭乗している利用客に不安感を与える上限値 dvを超えると、回生制動を一時停止し、減速度 dvが基準値 dv未

H L

満に低下すると、再度回生制動を起動している。したがって、力ご 22に搭乗している利用客に不安感を与えることなぐかご 22を短時間で目的階に制動停止できる。

[0083] (第 3実施形態）

図 9は本発明の第 3実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。図 1に示す本発明の第 1実施形態に係わるエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。

[0084] この第 3実施形態のエレベータ制御装置においては、交流電源 1から電力変換部 2 へ三相交流を供給するための電力線 14に、交流電源 1の停電を検出する停電検出部 40が設けられている。さらに、停電発生時に、インバータ 5の各スイッチング素子 7 に対して、電動機 16に対する回生制動を実現するための、下記信号レベルを有した各 PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g を出力する停電時卷線短絡指令部 43が設け

R+ R- S+ S- T+ T- られている。

[0085] g =OFF、g =ON、g =OFF、

R+ R- S+

g =ON、g =OFFゝ g =ON

S- T+ T- この停電時卷線短絡指令部 43は、交流電源 1の停電時においても、バッテリー 44 にてその動作が保証されて、る。

[0086] さらに、 PWM信号発生部 15からインバータ 5の各スイッチング素子 7に対する各 P WM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g の信号路に切換スィッチ 41、 42が介挿されてい

R+ R- S+ S- T+ T- る。停電時卷線短絡指令部 43からの各 PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g は前記

R+ R- S+ S- T+ T- 切換スィッチ 41、 42の他方端に入力されている。

[0087] そして、通常状態においては、 PWM信号発生部 15からの各 PWM信号が切換スイッチ 41、 42を介して、インバータ 5の各スイッチング素子 7へ印加される。しかし、停電発生時には、停電検出部 40にて、各切換スィッチ 41、 42が停電時卷線短絡指令部 43側に切換えられる。その結果、停電時卷線短絡指令部 43からの各 PWM信号が切換スィッチ 41、 42を介して、インバータ 5の各スイッチング素子 7へ印加される。

[0088] したがって、たとえ停電が発生したとしても、回生制動を用いてかご 22を短時間で目的階に制動停止できる。

[0089] なお、この第 3実施形態の回生制動指令部 31aは、ブレーキ信号 bがブレーキ装置 30に出力されているにもかかわらず、ブレーキ装置 30が正常に動作しない場合は、短絡信号 aを出力して、回生制動を起動する。

[0090] (第 4実施形態）

図 10は本発明の第 4実施形態に係わるエレベータ制御装置の要部を取り出して示す模式図である。図 1に示す本発明の第 1実施形態に係わるエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。

[0091] この第 4実施形態のエレベータ制御装置においては、交流電源 1から電力線 14を介して供給される三相交流は電力変換部 2の整流器 3で直流に全波整流される。整流器 3から出力される直流は平滑コンデンサ 4でリップル分が吸収されインバータ 5a に供給される。

[0092] このインバータ 5aにおいては、それぞれダイオード 6とスイッチング素子 7とが並列接続された 4個の並列回路 8がブリッジ接続されている。そして、このインバータ 5aの各スイッチング素子 7を図示しなヽ PWM (パルス幅変調)信号発生部から出力される各 PWM信号 g 、g 、g 、g で高速に通電遮断制御することによって、このインバー

R+ R- S+ S- タ 5aは、入力された直流を任意の周波数及び電圧を有した単相交流に変換して電力線 10aを介して他励磁式直流電動機 45の電機子卷線 46に供給する。

[0093] この他励磁式直流電動機 45の他励界磁卷線 47には抵抗 48を介して無停電装置 49から直流が供給される。この無停電装置 49には交流電源 50からの三相交流が整流器 51で整流された直流が供給される。したがって、たとえ、交流電源 50に停電が発生したとしても、この他励磁式直流電動機 45が停止するまでの期間は、他励界磁卷線 47による電機子卷線 46に対する直流磁界は維持されている。

[0094] 運転制御部及び回生制動制御部は図 1に示す第 1実施形態の運転制御部及び回生制動制御部とほぼ同じである。

[0095] このように構成された第 4実施形態のエレベータ制御装置においても、他励磁式直流電動機 45を停止させる場合に、図示しな、PWM信号発生部からインバータ 5aの R、 Sの各相のスイッチング素子 7に印加する各 PWM信号 g 、g 、g 、g のレベル

R+ R- S+ S- を下記のように設定する。

[0096] g =OFFゝ g =ON、g =OFFゝ g =ON

R+ R- S+ S- したがって、この他励磁式直流電動機 45に対する制動期間においては、インバータ 5aの負極側の閉成された 2個の各スイッチング素子 7と電力線 10aと他励磁式直流電動機 45の電機子卷線 46とで閉回路を形成する。したがって、電機子卷線 46に生じた起電力による回生電力のエネルギーは、この回生電力の電流が前記閉回路を流れる過程で電機子卷線 46にて消費される。よって、他励磁式直流電動機 45に制動力が加わり、他励磁式直流電動機 45は短時間で停止される。

[0097] したがって、図 1に示す第 1実施形態のエレベータ制御装置とほぼ同じ作用効果を奏することができる。 [0098] (第 5実施形態）

図 11は本発明の第 5実施形態に係わるエレベータ制御装置の要部を取り出して示す模式図である。図 1に示す本発明の第 1実施形態に係わるエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。

[0099] この第 5実施形態のエレベータ制御装置においては、交流電源 1から電力線 14を介して供給される三相交流は電力変換部 2の整流器 3で直流に全波整流される。整流器 3から出力される直流は平滑コンデンサ 4でリップル分が吸収されインバータ 5に供給される。このインバータ 5においては、それぞれダイオード 6とスイッチング素子 7 とが並列接続された 6個の並列回路 8がブリッジ接続されている。

[0100] そして、このインバータ 5の各スイッチング素子 7を図示しない PWM (パルス幅変調 )信号発生部 15から出力された各 PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g で通電遮断

R+ R- S+ S- T+ T- 制御することによって、このインバータ 5は、入力された直流を任意の周波数及び電圧を有した三相交流に変換して電力線 10を介して、リニアモータ 52に供給して、る

[0101] このリニアモータ 52は、エレベータの昇降路 53に上下方向に配列された複数の固定側卷線 54と昇降路 53内を上下移動するかご 22aの側面に取付けられた永久磁石 55とで構成されている。そして、インバータ 5から出力される三相交流が供給される。

[0102] 運転制御部及び回生制動制御部は図 1に示す第 1実施形態の運転制御部及び回生制動制御部とほぼ同じである。

[0103] このように構成された第 5実施形態のエレベータ制御装置においても、リニアモータ 52を停止させる場合に、図示しない PWM信号発生部からインバータ 5の R、 S、丁の各相のスイッチング素子 7に印加する各 PWM信号 g 、g 、g 、g 、g 、g のレべ

R+ R- S+ S- T+ T- ルを下記のように設定する。

[0104] g =OFF、g =ON、g =OFFゝ

R+ R- S+

g =ON、g =OFFゝ g =ON

S- T+ T- したがって、このリニアモータ 52に対する制動期間においては、インバータ 5の負極側の閉成された 3個の各スイッチング素子 7と電力線 10とリニアモータ 52の各固定側卷線 54とで閉回路を形成する。したがって、各固定側卷線 54に生じた起電力による回生電力のエネルギーは、この回生電力の電流が前記閉回路を流れる過程で固定側卷線 54にて消費される。よって、リニアモータ 52に制動力が加わり、リニアモータ 5 2は短時間で停止される。

[0105] したがって、図 1に示す第 1実施形態のエレベータ制御装置とほぼ同じ作用効果を奏することができる。

産業上の利用可能性

[0106] 本発明は、エレベータの運転制御技術分野に有効であり、特に、エレベータの電動機をインバータ制御する制御方式を採用している場合に、電動機を回生制動する技術分野に有効である。

Claims

請求の範囲

[1] エレベータの力ごを上下移動させる永久磁石同期型の電動機と、

交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して前記永久磁石同期型の電動機の界磁卷線に供給する電力変換部と、

エレベータの運転操作に応じて前記インバータの各スイッチング素子を通電遮断制御する運転制御部と、

エレベータの運転操作に応じて前記インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより前記電動機を回生制動する回生制動制御部と

を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。

[2] エレベータの力ごを上下移動させる永久磁石同期型の電動機と、

前記力ごの移動を機械的に制動するブレーキ装置と、

エレベータの運転操作に応じて前記インバータの各スイッチング素子を通電遮断制御するとともに前記ブレーキ装置を制御する運転制御部と、

前記ブレーキ装置の制動期間中に、前記インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより前記電動機を回生制動する回生制動制御部と

を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。

[3] 前記回生制動制御部は、前記ブレーキ装置の動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、前記ブレーキ装置の制動期間中に前記動作状態検出手段が前記ブレーキ装置の制動不能状態を検出ときのみ、前記電動機を回生制動することを特徴とする請求項 2記載のエレベータ制御装置。

[4] 前記運転制御部は、前記回生制動期間中に前記電動機の界磁卷線に流れる電流を検出する電流検出部を有し、

前記回生制動制御部は、前記電流検出部で検出された電流が上限値を超えると、前記回生制動を停止すること

を特徴とする請求項 2記載のエレベータ制御装置。

[5] 前記運転制御部は、前記回生制動期間中に前記電動機の界磁卷線に流れる電流を検出する電流検出部を有し、

を特徴とする請求項 3記載のエレベータ制御装置。

[6] 前記運転制御部は、前記回生制動期間中における前記電動機の速度を検出する速度検出部を有し、

前記回生制動制御部は、前記速度検出部で検出された速度から得られる減速度が上限値を超えると、前記回生制動を停止すること

を特徴とする請求項 2記載のエレベータ制御装置。

[7] 前記運転制御部は、前記回生制動期間中における前記電動機の速度を検出する速度検出部を有し、

を特徴とする請求項 3記載のエレベータ制御装置。

[8] 前記交流電源の停電を検出する停電検出部と、

この停電検出部が停電を検出している期間に、前記回生制動制御部に駆動電力を供給するバッテリーと

を備えたことを特徴とする請求項 1から 7のいずれか 1項記載のエレベータ制御装置

[9] エレベータの力ごを上下移動させる他励界磁卷線に直流電源力直流が供給される他励磁式直流電動機と、

交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して前記他励磁式直流電動機の電機子卷線に供給する電力変換部と、

エレベータの運転操作に応じて前記インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより前記他励磁式直流電動機を回生制動する回生制動制御部と

を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。

[10] エレベータの力ごを上下移動させる他励界磁卷線に直流電源力直流が供給される他励磁式直流電動機と、

前記力ごの移動を機械的に制動するブレーキ装置と、

前記ブレーキ装置の制動期間中に、前記インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより前記他励磁式直流電動機を回生制動する回生制動制御部と

を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。

[11] エレベータの昇降路に上下方向に配列された固定側卷線と前記昇降路内を上下移動するかごに取付けられた永久磁石とからなるリニアモータと、

交流電源から供給される交流を整流器で直流に変換しこの直流を、ダイオードとスイッチング素子との並列回路をブリッジ接続してなるインバータで交流に変換して前記リニアモータの固定側卷線に供給する電力変換部と、

エレベータの運転操作に応じて前記インバータの正極側の各スイッチング素子と負極側の各スイッチング素子とのいずれか一方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を開放状態に維持することにより前記リニァモータを回生制動する回生制動制御部と

を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。