WO2012172590A1

WO2012172590A1 - エレベータの制御装置

Info

Publication number: WO2012172590A1
Application number: PCT/JP2011/003338
Authority: WO
Inventors: 仮屋　佳孝
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2012-12-20
Also published as: EP2719650A4; EP2719650A1; KR101518162B1; EP2719650B1; KR20140009524A; JPWO2012172590A1; CN103608278A; JP5569650B2; CN103608278B

Abstract

　交流電源（１）を第１の開閉器（１３）を介して直流電力に変換するコンバータ（７）と、直流電力を交流電力に変換しエレベータのかご（５）を昇降する電動機（２）を駆動するインバータ（８）と、入力電圧の電圧調整が可能でコンバータ（７）の出力に第２の開閉器（１９）を介して接続されると共に、電力を蓄える電力蓄積器（１０）と、コンバータ（７）の出力に第３の開閉器（２０）を介して設けられた蓄電池（１１）と、交流電源（１）の停電検出信号に基づいて第１の開閉器（１３）及び第２の開閉器（１９）を遮断し、第３の開閉器（２０）を投入して蓄電池（１１）を接続した後、電力蓄積器（１０）の入力電圧を蓄電池（１１）の端子電圧と想定される一定電圧値にしてから、第２の開閉器（１９）を投入する運転制御部（１２）とを備えた。

Description

エレベータの制御装置

本発明は、エレベータの制御装置に関するものである。

従来の充電による省エネルギー効果を損なわず、低容量で安価な２次電池を用いた省エネルギー効果を有するエレベータの制御装置が下記特許文献のように提案されている。
かかるエレベータの制御装置は、交流電源の交流電力を直流電力に変換し直流母線に出力するコンバータと、直流母線からの直流電力を交流電力に変換し電動機を駆動するインバータと、インバータを制御するコントローラと、直流母線から電動機を駆動する電力を蓄えておく電力蓄積手段と、停電時にかごの運転制御を行う制御手段を備えている。

電力蓄積手段は、かごの回生運転時などには直流母線から直流電力を蓄積し、かごの力行運転時や停電時には蓄積された直流電力によりインバータを介して電動機を駆動し得る。
ここで、エレベータが何らかの異常時には電動機を緊急停止するため、第１の開閉手段を介して交流電源とコンバータとを接続し、第２の開閉手段を介して直流母線に電力蓄積手段を接続しており、制御手段は、緊急停止信号により第１及び第２の開閉手段を開放するように形成されている。

特開２００２－１４５５４３号公報

停電時には、電力蓄積手段から直流母線に電力供給できるため、第１及び第２の開閉手段は遮断しないようにしている。しかしながら、電力蓄積手段から電力供給できない充電モードで停電が発生した場合、インバータを直流母線と切り離す必要があり、第１及び第２の開閉手段を遮断する。これは、予め定めた時間連続して電力蓄積手段を充電しなければならず、充電モードの実行を停止しないようにしているからである。

第２の開閉手段を遮断した後、直流母線電圧が不定となった状態で第２の開閉手段を再投入すると、直流母線電圧と電力蓄積手段の電位差による突入電流が大きくなるため第２の開閉手段を再投入しにくいという課題があった。

　本発明によれば、停電時に第１及び第２の開閉手段が遮断された後、突入電流を抑えて第２の開閉手段を再投入して電力蓄積手段の電力を用いて電動機を運転し得るエレベータの制御装置を提供するものである。

第１の発明に係るエレベータの制御装置は、交流電源を開閉可能な第１の開閉手段を介して直流電力に変換するコンバータと、該直流電力を交流電力に変換し、エレベータのかごを昇降する電動機を駆動するインバータと、入力電圧の電圧調整が可能で、前記コンバータの出力に開閉可能な第２の開閉手段を介して接続されると共に、電力を蓄える電力蓄積手段と、前記コンバータの出力に開閉可能な第３の開閉手段を介して設けられた蓄電池と、前記交流電源の停電検出信号に基づいて前記第１及び前記第２の開閉手段を遮断し、前記第３の開閉手段を投入して前記蓄電池を接続した後、前記電力蓄積手段の前記入力電圧を前記蓄電池の端子電圧と想定される一定電圧値にしてから、前記第２の開閉手段を投入する制御手段と、を備えたものである。
本発明によれば、制御手段は、交流電源の停電検出信号に基づいて第１及び第２の開閉手段を遮断し、第３の開閉手段を投入して蓄電池をコンバータの出力に接続した後、電力蓄積手段の入力電圧を蓄電池の端子電圧、すなわち、コンバータの出力端電圧と想定される一定電圧値にしてから、第２の開閉手段を投入する。
これにより、電力蓄積手段の入力電圧をコンバータの出力電圧値近傍にしてから、第２の開閉手段を再投入するので、電力蓄積手段からコンバータの出力側に流れる突入電流を抑えることができる。したがつて、第２の開閉手段を再投入により、電力蓄積手段の電力を用いかごを運転できる。

第２の発明に係るエレベータの制御装置における一定電圧値は、蓄電池によりインバータを用いて電動機を駆動した直後における蓄電池の端子電圧値である、ことが好ましい。
このような一定電圧値であれば、蓄電池から電動機を駆動した直後であるため、蓄電池の電圧が比較的安定し得るので、想定した一定電圧値と現実の電圧値との乖離を小さくできる。したがって、第２の開閉手段を投入時の突入電量をより抑制できる。
さらに、電動機の駆動している状態が電流検出手段により回生運転か力行運転かを検知して、この検知に基づいて蓄電池の想定した一定電圧値を変えることがより好ましい。すなわち、電動機駆動前よりも、蓄電池の供給電圧は力行運転により僅かに低下し、回生運転により僅かに上昇し得るから、これに基づいて一定電圧値を変えることにより、さらに第２の開閉手段を投入時の突入電流量を抑制できる。

第３の発明に係るエレベータの制御装置における一定電圧値は、蓄電池を用いてインバータにより電動機に回転磁界を平均値で生じない電流を通電後に遮断した際の電圧値とする、ことが好ましい。
この制御手段によれば、蓄電池の消費電力を抑制しつつ、短時間で蓄電池の電圧が比較的安定し得るので、一定電圧値と現実の電圧値との乖離を小さくできる。

　本発明のエレベータの制御装置によれば、停電時に第１及び第２の開閉手段が遮断された後、突入電流を抑えて第２の開閉手段を再投入して電力蓄積手段の電力を用いて電動機を運転し得る。

本発明の一実施の形態におけるエレベータの全体構成図である。図１のエレベータの制御装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１によって説明する。図１において、エレベータは、電動機２と、電動機２の回転軸に接続された巻上機３と、巻上機３に巻き掛けられたロープ４と、このロープ４の一端に吊下げられたかご５及び他端に吊下げられた釣り合い錘６を備え、電動機２の回転によりかご５及び釣り合い錘６が昇降される。

エレベータの制御装置は、交流電源１を直流電力に変換するダイオード等で形成されたコンバータ７と、直流電力を交流電力に変換し電動機２を駆動するインバータ８と、インバータ８を制御するコントローラ９と、電動機２の駆動用電力を蓄えると共に、放出する電力蓄積手段としての電力蓄積器１０と、停電時に補助電源として用いる蓄電池１１と、かご５の運転制御を行う制御手段としての運転制御部１２を備えている。

コンバータ７は、交流電源１を第１の開閉手段としての第１の開閉器１３を介して供給されると共に、その出力を直流電力として直流母線１４，１４に出力する。この直流母線１４には直流電力のリップル分を平滑するコンデンサ１５が接続されている。

インバータ８は、トランジスタやＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）等で形成され、直流母線１４の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換し、電動機２を駆動し、その出力側には電動機２が力行運転か回生運転かを電流の流れる方向で判断するための電流検出器１６が備えられている。

コントローラ９は、エレベータ全体の管理・制御を行うもので、かご５の起動・停止指令とともに、かご５の位置・速度指令を作成し、インバータ８へ指令信号を出力する。

電力蓄積器１０は、二次電池として鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池を用いた蓄電部１７と、蓄電部１７の充放電電力を制御すると共に、充放電時の電圧調整を行うＤＣ－ＤＣコンバータ等で形成された充放電制御部１８とを備え、第２の開閉手段としての第２の開閉器１９を介して直流母線１４に接続されている。

蓄電池１１は、停電時に少なくとも一階分のかご５の昇降を可能にする蓄電量を有した補助電源で、第３の開閉手段としての第３の開閉器２０を介して直流母線１４に接続されており、第３の開閉器２０の閉成によりインバータ８の入力電圧が蓄電池１１の供給電圧と等しくなるように形成されている。

運転制御部１２は、第１の開閉器１３の入力側に設けられた電圧検出器２１により、交流電源１の停電を検知して停電検知信号を受信し、コントローラ９と信号を送受すると共に、第１の開閉器１３,第２の開閉器１９,第３の開閉器２０をオン・オフ信号により開閉制御し、充放電制御部１８を制御するように接続されている。

上記のように構成されたエレベータの制御装置の動作を図１及び図２によって説明する。
　＜交流電源１の正常時＞
交流電源１を電動機２に供給するため第１の開閉器１３を投入すると、充放電制御部１８は電圧Ｖｂを交流電源１の電圧値より一義的に定まる直流母線１４の電圧Ｖａと同じ値に設定する。この後、運転制御部１２は第２の開閉器１９を投入し電力蓄積器１０を直流母線１４に接続して電力蓄積器１０を充放電可能な状態にする。かご５の運転を開始すると、電力蓄積器１０への充電時や電動機２の回生運転時には直流母線１４から電力蓄積器１０へ電力を蓄積し、電動機２の力行運転時には電力蓄積器１０から直流母線１４へ電力を供給する。このように、本エレベータは電力蓄積器１０を使用して回生運転時のエネルギーを力行運転時のエネルギーに有効活用し、消費電力を抑えるようにしている。

＜交流電源１の停電時＞
運転制御部１２は、電圧検出器２１からの停電検知信号の有無により交流電源１の停電を検出したか否かを判定する（ステップＳ１０１）、停電を検出すると、電力蓄積器１０が充電モードか否かを判定する（ステップＳ１０３）。充電モードでない場合には、運転制御部１２は第１の開閉器１３及び第２の開閉器１９の投入を維持したまま電力蓄積器１０の電力を用いてかごを継続運転する(以下、停電時運転という) （ステップＳ１２１）。

一方、ステップＳ１０３において、電力蓄積器１０が充電モードであった場合には、運転制御部１２は第１の開閉器１３及び第２の開閉器１９を遮断し（ステップＳ１０５）、その後、第３の開閉器２０を投入する（ステップＳ１０７）。

運転制御部１２はかご５が階間に停止している否かをかご５がドアソーンか否かにより判定し（ステップＳ１０９）、かご５が階間に停止している場合には、運転制御部１２は蓄電池１１からの電力によりインバータ８を介して電動機２を駆動してかご５を最寄階へ走行しながら（ステップＳ１１１）、電流検出器１６が検知するインバータ８と電動機２とに流れる電流の方向により、電動機２が力行運転か回生運転かを検出しつつかご５を最寄階へ到着して停止する（ステップＳ１１３）。

　ステップＳ１１３において、電動機２が力行運転であった場合には、運転制御部１２は蓄電池１１の端子電圧値、すなわち、コンバータ７の出力電圧値が力行運転後の想定した第１の一定電圧値Ｖｃrになっているものと看做して、充放電制御部１８の電圧Ｖｂを上記一定電圧値Ｖｃrに設定して充放電制御部１８を制御して電力蓄積器１０の発生電圧値をＶｃrにする。
電動機２が回生運転であった場合には、運転制御部１２は回生運転後の想定した第２の一定電圧値Ｖｃｃになっているものと看做して、充放電制御部１８の電圧Ｖｂを上記想定電圧Ｖｃｃに設定して電力蓄積器１０の発生電圧値をＶｃｃにする（ステップＳ１１５）。なお、Ｖｃｃ＞Ｖｃrとなる。

運転制御部１２は第１の開閉器１３及び第２の開閉器１９を投入後、第３の開閉器２０を遮断して蓄電池１１を直流母線１４から切り離す（ステップＳ１１７）。これにより、想定した一定電圧値と実際の電圧値との電位差によって、電力蓄積器１０と直流母線１４との間に僅かな突入電流が流れる。運転制御部１２は第１の開閉器１３及び第２の開閉器１９の投入を維持したまま電力蓄積器１０の電力を用いてかご５を運転する（ステップＳ１２１）。

一方、ステップＳ１０９において、かご５がドアゾーン内に停止している場合、電動機２を回転する必要がないため、運転制御部１２はインバータ８から電動機２が回転しない電流を流す（ステップＳ１１９）。例えば、回転しない電流としては電動機２のブレーキ（図示しない）を拘束状態で、電動機２の正転、逆転の方向に数秒程度交互に電流を流すことがあげられる。

運転制御部１２はステップＳ１１９において蓄電池１１から電動機２に流した後の蓄電池１１の予測した第３の一定電圧値Ｖｃｓが発生するように電力蓄積器１０の充放電制御部１８を制御し（ステップＳ１１５）、第１の開閉器１３及び第２の開閉器１９を投入後、第３の開閉器２０を遮断する（ステップＳ１１７）。その後、停電時運転に移行する（ステップＳ１２１）。
なお、第３の一定電圧値Ｖｃｓは第１の一定電圧値Ｖｃrと略等しい。

本実施の形態によるエレベータの制御装置は、交流電源１を開閉可能な第１の開閉器１３を介して直流電力に変換するコンバータ７と、該直流電力を交流電力に変換し、エレベータのかご５を昇降する電動機２を駆動するインバータ８と、入力電圧の電圧調整が可能で、コンバータ７の出力に開閉可能な第２の開閉器１９を介して接続されると共に、電力を蓄える電力蓄積器１０と、コンバータ７の出力に開閉可能な第３の開閉器２０を介して設けられた蓄電池１１と、交流電源１の停電検出信号に基づいて第１及び第２の開閉器１３，１９を遮断し、第３の開閉器２０を投入して蓄電池１１を接続した後、電力蓄積器１０の入力電圧を蓄電池１１の端子電圧と想定される一定電圧値にしてから、第２の開閉器１９を投入する運転制御部１２と、を備えたものである。

このような制御装置によれば、運転制御部１２は、交流電源１の停電検出信号に基づいて第１及び第２の開閉器１３，１９を遮断し、第３の開閉器２０を投入して蓄電池１１をコンバータ７の出力に接続した後、電力蓄積器１０の入力電圧を蓄電池１１の端子電圧、すなわち、コンバータ７の出力端電圧と想定される一定電圧値にしてから、第２の開閉器１９を投入する。
これにより、電力蓄積器１０の入力電圧をコンバータ７の出力端電圧値近傍にしてから、第２の開閉器１９を再投入するので、電力蓄積器１０からコンバータ７の出力側に流れる突入電流を抑えることができる。したがつて、第２の開閉器１９を再投入により、電力蓄積器の電力を用いかご５を運転できる。

上記したようにエレベータの制御装置における一定電圧値は、蓄電池１１によりインバータ８を用いて電動機２を駆動した直後における蓄電池１１の端子電圧値である、ことが好ましい。
このような一定電圧値であれば、蓄電池１１から電動機２を駆動した直後であるため、蓄電池１１の電圧が比較的安定し得るので、想定した一定電圧値と現実の電圧値との乖離を小さくできる。したがって、第２の開閉器１９を投入時の突入電量をより抑制できる。
さらに、電動機２の駆動している状態が電流検出器１６により回生運転か力行運転かを検知して、この検知に基づいて蓄電池１１の想定した一定電圧値を変えることがより好ましい。すなわち、電動機２の駆動前よりも、蓄電池１１の供給電圧は力行運転により僅かに低下し、回生運転により僅かに上昇し得るから、これに基づいて一定電圧値を変えることにより、さらに第２の開閉器１９を投入時の突入電流量を抑制できる。

上記したようにエレベータの制御装置における一定電圧値は、蓄電池１１を用いてインバータ８により電動機２に回転磁界を平均値で生じない電流を通電後に遮断した際の電圧値とする、ことが好ましい。
この制御装置によれば、蓄電池１１の消費電力を抑制しつつ、短時間で蓄電池１１の電圧が比較的安定し得るので、一定電圧値と現実の電圧値との乖離を小さくできる。

１　交流電源
２　電動機
５　かご
７　コンバータ
８　インバータ
１０　電力蓄積器
１１　蓄電池
１２　運転制御部
１３　第１の開閉器
１４　直流母線
１８　充放電制御部
１９　第２の開閉器
２０　第３の開閉器

Claims

交流電源を開閉可能な第１の開閉手段を介して直流電力に変換するコンバータと、
該直流電力を交流電力に変換し、エレベータのかごを昇降する電動機を駆動するインバータと、
入力電圧の電圧調整が可能で、前記コンバータの出力に開閉可能な第２の開閉手段を介して接続されると共に、電力を蓄える電力蓄積手段と、
前記コンバータの出力に開閉可能な第３の開閉手段を介して設けられた蓄電池と、
前記交流電源の停電検出信号に基づいて前記第１及び前記第２の開閉手段を遮断し、前記第３の開閉手段を投入して前記蓄電池を接続した後、
前記電力蓄積手段の前記入力電圧を前記蓄電池の端子電圧と想定される一定電圧値にしてから、前記第２の開閉手段を投入する制御手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
前記一定電圧値は、前記蓄電池により前記インバータを用いて前記電動機を駆動した直後における前記蓄電池の端子電圧値である、
ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。
前記一定電圧値は、前記蓄電池を用いて前記インバータにより前記電動機に回転磁界を平均値で生じない電流を通電後に遮断した際の電圧とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。