WO2013051100A1 - エレベーターの制御装置 - Google Patents

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宣明 妻木
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三菱電機株式会社
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    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Definitions

  • This invention relates to an elevator control device.
  • a converter that converts a three-phase AC voltage supplied from a power source into a DC voltage
  • an inverter that converts the DC voltage into an AC voltage and drives an elevator motor
  • a smoothing capacitor connected, and the voltage detection means detects the voltage of the capacitor to determine whether the capacitor used in the main circuit of the elevator is good or bad (for example, patents) Reference 1).
  • a terminal voltage between both ends of one smoothing capacitor is taken out by a voltage dividing circuit, and this terminal voltage is monitored.
  • a device that detects an open or short circuit of a smoothing capacitor and a balance resistor is also known (see, for example, Patent Document 2).
  • the elevator is self-monitoring whether there is any abnormality in the DC voltage value (inverter bus voltage value) input from the converter to the inverter, and in the three-phase AC supplied from the power supply, there is no abnormality such as phase loss. It is common to have a diagnostic function.
  • the monitoring is performed by directly detecting the bus voltage of the (two-level) inverter as in the conventional elevator shown in Patent Document 1, the signal to be detected (monitored) is a very high voltage. There is a problem that a large-scale step-down circuit is required, and the apparatus becomes large and expensive.
  • the digital system control circuit provided in the elevator control device generally operates at substantially the same potential as the ground potential, there is a large potential difference between the circuit that detects and monitors the bus voltage of the inverter and the digital system control circuit. Occurs. For this reason, a large creepage distance and an insulation circuit are required between these circuits, and the scale of the detection circuit becomes very large, which also hinders downsizing of the substrate.
  • the power conversion control device shown in Patent Document 2 detects the terminal voltage of one of two smoothing capacitors connected in series in order to detect the open or short circuit of the smoothing capacitor and the balance resistor.
  • the monitoring and detection of the abnormality of the inverter bus voltage value and the abnormality of the three-phase AC supplied from the power source are not considered at all, and there is a problem that these abnormalities cannot be detected.
  • the power conversion device disclosed in Patent Document 3 detects a DC neutral point voltage of a three-level inverter and controls the DC neutral point voltage. No consideration is given to the monitoring and detection of the three-phase AC anomalies supplied from, and there is a problem that these anomalies cannot be detected.
  • the present invention has been made to solve such problems, and does not require a large step-down circuit, and does not require a large creepage distance or insulation circuit between the digital system control circuit and a two-level inverter. It is possible to obtain an elevator control device that can detect an abnormality in the DC voltage value of the bus and an abnormality in a three-phase alternating current supplied from a power source.
  • a neutral-point grounding type three-phase AC power source for supplying power to the main circuit of the elevator, and a three-phase AC voltage from the three-phase AC power source are divided into a high potential and a low potential.
  • An elevator control device comprising: a converter for converting the two-level DC voltage to an inverter for driving the motor of the elevator by converting the two-level DC voltage from the converter to an AC voltage. And a first capacitor and a second capacitor connected in series between a high potential side and a low potential side of the two-level DC voltage, and the first capacitor and Detecting means for detecting, as an intermediate voltage, a voltage between ground of the connection portion of the second capacitor, and the detecting means detects the detected intermediate voltage. It based the configuration for detecting an abnormality of the 2 level of the DC voltage input to the inverter.
  • a large step-down circuit is not required, a large creepage distance and an insulation circuit are not required between the digital control circuit, and the bus DC voltage value of the two-level inverter is abnormal. There is an effect that can be detected.
  • FIG. 1 to 9 relate to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an elevator control device
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detection circuit provided in the elevator control device
  • FIG. 3 is a diagram showing the waveforms of each phase of the three-phase AC power supply
  • FIG. 4 is a diagram showing the voltage between the buses on the converter side (before smoothing)
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the undervoltage detection operation in the detection circuit
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the overvoltage detection operation in the detection circuit
  • FIG. 8 shows a waveform at the time of phase loss in the three-phase AC power supply.
  • FIG. 9 and FIG. 9 are diagrams for explaining the phase loss detection operation in the detection circuit.
  • reference numeral 1 denotes a three-phase AC power supply that supplies power to the main circuit of the elevator.
  • the three-phase AC power source 1 is, for example, a commercial power source on the building side where an elevator is installed.
  • the power source is a three-phase AC power source having a phase voltage of 400 (V) or more, the neutral point is often grounded.
  • This three-phase AC power supply 1 also employs neutral point grounding.
  • the power supplied from the three-phase AC power supply 1 is received by an elevator control panel provided with an elevator control device.
  • the AC voltage of the received three-phase AC power source 1 is converted into a DC voltage by the converter 2.
  • the output of the converter 2 has two levels: a ground voltage is a low voltage (N) and a high voltage (P) higher than the low voltage, and the two-level DC voltage is a bus voltage (on the converter side). .
  • N low voltage
  • P high voltage
  • the high voltage (P) and low voltage (N) two-level DC voltage (bus voltage) from the converter 2 is converted into a variable voltage and a variable frequency three-phase AC voltage by the inverter 3.
  • the elevator motor 4 is driven by the three-phase AC voltage output from the inverter 3.
  • a smoothing capacitor is connected between the converter 2 and the inverter 3 so as to connect the two levels of high potential (P) and low potential (N).
  • the smoothing capacitor is for smoothing the pulsation of the DC voltage that is the output of the converter 2. That is, the bus voltage on the inverter 3 side input to the inverter 3 is obtained by smoothing the bus voltage on the converter 2 side output from the converter 2 by the action of this capacitor.
  • an electrolytic capacitor is used as the smoothing capacitor.
  • the voltage of the three-phase AC power supply 1 is 400 (V)
  • an electrolytic capacitor rarely has a breakdown voltage exceeding about 600 (V). Therefore, as a smoothing capacitor connected between the converter 2 and the inverter 3, a first capacitor 5 and a second capacitor 6 which are two general-purpose electrolytic capacitors having a withstand voltage of several hundreds (V). Are connected in series.
  • the first capacitor 5 and the second capacitor 6 are connected by connecting the first balance resistor 7 in parallel with the first capacitor 5 and the second balance resistor 8 in parallel with the second capacitor 6, respectively. Is adjusted so that the voltages applied to the same are equal.
  • the electric power conversion function for supplying electric power mainly for driving the elevator motor 4 of the elevator control device is configured as described above.
  • the elevator control device is provided with a detection circuit 9 for detecting an abnormality in the bus voltage input to the inverter 3 and an abnormality in the power supply related to the AC voltage supplied from the three-phase AC power supply 1. .
  • the detection circuit 9 includes two first capacitors 5 and a second capacitor that smooth the two-level DC bus voltage of high potential (P) and low potential (N) input from the converter 2 to the inverter 3. 6 is extracted, and an abnormality in the DC bus voltage is detected based on the intermediate potential.
  • the detection circuit 9 is grounded, and handles the intermediate potential between the first capacitor 5 and the second capacitor 6 as a voltage to ground.
  • this detection circuit 9 The configuration of this detection circuit 9 is shown in FIG.
  • the intermediate potential VH of the first capacitor 5 and the second capacitor 6 (which can be referred to as the intermediate potential of the first balance resistor 7 and the second balance resistor 8) input to the detection circuit 9 is the detection circuit 9.
  • the voltage is stepped down by the step-down circuit 10 included in the signal and input to the undervoltage detection comparator 11 and the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12.
  • the undervoltage detection comparator 11 compares the stepped down intermediate voltage with a predetermined undervoltage detection reference voltage generated by the undervoltage detection reference voltage generation power supply 13. As a result of the comparison, when the lowered intermediate voltage is equal to or higher than the undervoltage detection reference voltage, the undervoltage detection comparator 11 outputs a comparison signal.
  • the waveform of the intermediate voltage VH input to the detection circuit 9 also shows periodicity. Therefore, the comparison signal output from the undervoltage detection comparator 11 when the stepped-down intermediate voltage is equal to or higher than the undervoltage detection reference voltage is a periodic rectangular pulse.
  • the output from the undervoltage detection comparator 11 is input to the undervoltage detection pulse generator 14.
  • the undervoltage detection pulse generator 14 generates a pulse of a predetermined first pulse period T1 using a pulse input as a trigger, and outputs the pulse as a detection signal.
  • the first pulse period T1 is set to be equal to or longer than the period of the rectangular pulse of the comparison signal output from the undervoltage detection comparator 11, the reduced intermediate voltage is equal to or higher than the undervoltage detection reference voltage.
  • the detection signal is continuously output from the undervoltage detection pulse generator 14 and the reduced intermediate voltage is not equal to or higher than the undervoltage detection reference voltage, the detection signal is not output from the undervoltage detection pulse generator 14. Can be.
  • the intermediate voltage stepped down from the inverter 15 is finally less than the undervoltage detection reference voltage.
  • the signal is continuously output, and when the lowered intermediate voltage is equal to or higher than the undervoltage detection reference voltage, no signal is output.
  • the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 includes the stepped down intermediate voltage and a predetermined overvoltage detection / power supply abnormality detection reference voltage generated by the overvoltage detection / power supply abnormality detection reference voltage generation power supply 16. Compare As a result of the comparison, when the lowered intermediate voltage is equal to or higher than the reference voltage for overvoltage detection / power supply abnormality detection, the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 outputs a comparison signal.
  • the comparison signal output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 is also output from the above-described undervoltage detection comparator 11. Similar to the comparison signal, a periodic rectangular pulse is obtained.
  • the output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 is input to the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17.
  • This overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17 generates a pulse of a predetermined second pulse period T2 using a pulse input as a trigger and outputs it as a detection signal.
  • the second pulse period T2 By setting the second pulse period T2 to be equal to or longer than the period of the rectangular pulse of the comparison signal output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12, the stepped-down intermediate voltage becomes the overvoltage detection / power supply abnormality detection.
  • the detection signal is continuously output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17 and the stepped-down intermediate voltage is not equal to or higher than the reference voltage for overvoltage detection / power supply abnormality detection. Can prevent the detection signal from being output from the pulse generator 17 for overvoltage detection and power supply abnormality detection.
  • the output from the inverter 15 and the output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17 are input to the OR circuit 18. If there is a signal output from at least one of the inverter 15 and the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17, the OR circuit 18 outputs a signal.
  • the ground voltage (phase voltage) of each phase of the three-phase alternating current supplied from the three-phase alternating current power supply 1 has a phase difference of 120 °. Accordingly, the voltages VR, VS, and VT of the three-phase AC R, S, and T phases are expressed as follows, assuming that the peak voltage of the phase voltage is A (V) and the frequency is f (Hz). 4) It can be expressed by the formula. These waveform graphs are shown in FIG.
  • VN (210 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 330 °) A * sin ( ⁇ T) (8)
  • VN (0 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 90 °, 330 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 360 °) A * sin ( ⁇ T ⁇ 120 °) (9)
  • VN (90 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 210 °) A * sin ( ⁇ T ⁇ 240 °) (10)
  • FIG. 4B shows a state where the high potential VP of the bus voltage is stepped down to a level equivalent to the low potential VN. Conventionally, an abnormality in the bus voltage is detected in the state of FIG. 4B, but even in this state, the ground-to-ground voltage of the potential VN on the low potential side is sufficiently high.
  • the intermediate potential VH input to the detection circuit 9 is an intermediate potential between the first capacitor 5 and the second capacitor 6 connected in series between the high potential side VP and the low potential side VN of the bus voltage. . Therefore, this intermediate potential is expressed by the following equation (11).
  • VH 1/2 * (VP + VN) (11)
  • VH (0 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 30 °, 150 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 210 °, 330 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 360 °) 1/2 * (A * sin ( ⁇ T ⁇ 120 °) + A * sin ( ⁇ T ⁇ 240 °) (12)
  • VH (30 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 90 °, 210 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 270 °) 1/2 * (A * sin ( ⁇ T) + A * sin ( ⁇ T ⁇ 120 °)) (13)
  • VH (90 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 150 °, 270 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 330 °) 1/2 * (A * sin ( ⁇ T) + A * sin ( ⁇ T ⁇ 240 °)) (14)
  • FIG. 5 shows a waveform graph of the intermediate potential VH expressed by these equations (15) to (17).
  • the intermediate potential VH periodically changes at a frequency of 3f.
  • the amplitude of the intermediate potential VH is ⁇ A / 4 ⁇ VH ⁇ A / 4. That is, the intermediate potential VH is 1/4 times the peak voltage A of the phase potential of the three-phase AC power source 1 and 1 / 4 ⁇ 3 times (about 15%) of ⁇ 3A which is the peak of the voltage between the buses. .
  • FIGS. 5A and 5B are examples in which the capacitances of the first capacitor 5 and the second capacitor 6 for smoothing are changed.
  • the waveforms of the high potential side VP and the low potential side VN of the bus voltage approach the waveform of the intermediate potential VN. There is almost no change in the waveform of VH itself.
  • the intermediate potential VH between the high-potential side VP and the low-potential side VN of the bus is based on the phase potential of the three-phase AC power supply 1 and the bus potential of the inverter 3.
  • the peak value of the intermediate potential VH changes in proportion to the phase potential of the three-phase AC power supply 1 and the bus potential of the inverter 3. Therefore, by detecting the intermediate potential VH, it is possible to monitor an abnormality in the phase potential of the three-phase AC power supply 1 or the bus potential of the inverter 3.
  • the detection circuit 9 detects an undervoltage abnormality when the bus voltage of the inverter 3 is reduced by x% from the rated power supply voltage based on the intermediate potential VH, and the bus voltage is lower than the rated power supply voltage.
  • An overvoltage abnormality shall be detected when increased by y%.
  • the voltage input to the undervoltage detection comparator 11 and the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 is VH * (1 ⁇ z / 100), and its peak value is A / 4 * (1-z / 100).
  • the predetermined undervoltage detection reference voltage generated by the undervoltage detection reference voltage generation power supply 13 is A0 / 4 using this A0. * (1-z / 100) * (1-x / 100).
  • a predetermined overvoltage detection / power failure detection reference voltage generated by the overvoltage detection / power failure detection reference voltage generation power supply 16 is A0 / 4 * (1-z / 100) * (1 + y / 100).
  • the comparison signal output from the undervoltage detection comparator 11 is a rectangular pulse wave having a frequency of 3 f (Hz).
  • the input voltage to the undervoltage detection comparator 11 is reduced to the undervoltage.
  • the detection signal can be continuously output from the undervoltage detection pulse generator 14.
  • the signal waveforms in the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 and the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17 are as shown in FIG.
  • the voltage VH * (1-z / 100) input to the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 is the overvoltage detection / power supply abnormality detection reference voltage A0 / 4 * (1-z / 100).
  • the comparison signal output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 is a rectangular pulse wave having a frequency of 3 f (Hz).
  • the predetermined second pulse period T2 of the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generation device 17 is set to a time equal to or longer than the period 1 / 3f (s).
  • the detection signal from the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17 continues. Can be output.
  • the second pulse period T2 is set to a time equal to or longer than the period 1 / f (s). This will be described next.
  • FIG. 8 is a waveform graph of the three-phase alternating current and the intermediate potential VH when an abnormality (open phase) occurs in the three-phase alternating current of the three-phase alternating current power supply 1.
  • the high potential side bus voltage VP and the low potential side bus voltage VN at this time are expressed by the following equations (18) to (21).
  • VN (150 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 330 °) A * sin ( ⁇ T) (20)
  • VN (0 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 150 °, 330 ° ⁇ ⁇ T ⁇ 360 °) A * sin ( ⁇ T ⁇ 120 °) (21)
  • the intermediate potential VH input to the detection circuit 9 when a phase failure occurs in the three-phase AC power source 1 has a frequency of f (Hz) and a peak value (amplitude). It turns out that becomes A / 2 (V). Therefore, the peak value of the voltage input to the comparator of the detection circuit 9 is A / 2 * (1 ⁇ z / 100), which is twice the normal value.
  • FIG. 9 shows the signal states when the three-phase AC power supply 1 is in an abnormal phase in the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12 and the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17.
  • the frequency of the intermediate potential VH when the phase failure of the three-phase AC power supply 1 is abnormal is f (Hz). Therefore, when the phase failure of the three-phase AC power supply 1 is abnormal, a rectangular pulse with a frequency f (Hz) is output as a comparison signal from the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12. Therefore, by setting the second pulse period T2 of the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generation device 17 to 1 / f (s) or more, the case where the overvoltage occurs on the bus and the three-phase AC power supply 1 In both cases where the phase loss occurs, the detection signal is continuously output from the pulse generator 17 for overvoltage detection and power supply abnormality detection.
  • the reference voltage y for determining the overvoltage detection / power supply abnormality detection is determined.
  • the value should be set to 100 or less.
  • the output from the undervoltage detection pulse generator 14 is input to the OR circuit 18 via the inverter 15, and the output from the overvoltage detection / power supply abnormality detection pulse generator 17 is input to the OR circuit 18 as it is.
  • the detection circuit 9 is provided with the step-down circuit 10
  • the step-down circuit 10 is not essential and the step-down circuit 10 may not be provided. Further, even when the balance of the three-phase AC power supply 1 is lost, the voltage at the neutral point changes, so that the three-phase AC power supply 1 is detected by the undervoltage detection comparator 11 and the overvoltage detection / power supply abnormality detection comparator 12. It is possible to detect that the equilibrium has been lost.
  • a noise removing filter may be provided in the step-down circuit 10. Since the detection target frequency in the detection circuit 9 is 3 f (Hz), for example, by providing a primary low-pass filter with a cut-off frequency of 30 f (Hz), the influence of high-frequency noise having a frequency of 150 f (Hz) or more can be removed.
  • the frequency f of the three-phase AC power supply 1 is a commercial frequency of 60 Hz, it is possible to sufficiently attenuate noise of 9 kHz or more by using a low-pass filter having a cutoff frequency of 1.8 kHz.
  • the elevator control device configured as described above is a large-scale step-down circuit, paying attention to the fact that the intermediate potential of the bus potential is lower than the ground potential when the grounding on the power supply side is a neutral grounding method. No large creepage distance or insulation circuit is required between the digital system control circuit, and it is possible to detect abnormalities in the two-level inverter bus DC voltage and the three-phase AC supplied from the power supply. Can do.
  • FIG. FIGS. 10 and 11 relate to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the three-phase AC power source to the detection circuit of the elevator control device.
  • FIG. It is a figure explaining the fluctuation
  • the second embodiment described here is different from the main circuit shown in FIG. 1 of the first embodiment in the diode bridge 19, the first intermediate voltage generation resistor 20, and the second intermediate voltage generation.
  • a resistor 21 is provided, and the detection circuit 9 is connected to them.
  • the three-phase AC power source 1 is also connected to a diode bridge 19 provided separately from the converter 2.
  • the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power source 1 is converted into a DC voltage by the diode bridge 19.
  • a first intermediate voltage generating resistor 20 and a second intermediate voltage generating resistor 21 connected in series are connected to the output of the diode bridge 19.
  • the impedance of the first intermediate voltage generating resistor 20 is the same as that of the first balance resistor 7, and the impedance of the second intermediate voltage generating resistor 21 is the same as that of the second balance resistor 8.
  • the intermediate voltage of the first intermediate voltage generating resistor 20 and the second intermediate voltage generating resistor 21 is the same as the intermediate voltage VH of the first capacitor 5 and the second capacitor 6.
  • the generated intermediate voltage VH is input to the detection circuit 9.
  • Other configurations and operations including the configuration and operation of the detection circuit 9 are the same as those in the first embodiment. That is, the detection circuit 9 is based on the intermediate voltage VH generated by the diode bridge 19, the first intermediate voltage generation resistor 20, and the second intermediate voltage generation resistor 21 thus provided separately from the main circuit. Detects DC bus voltage abnormality and power supply abnormality.
  • the elevator control apparatus configured as described above can detect an accurate intermediate potential and correctly detect a bus voltage abnormality and a power supply abnormality even during regenerative operation or in the case of a regenerative converter.
  • FIG. 12 and 13 relate to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a detection circuit included in the elevator control device
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a detection target voltage waveform in the detection circuit. is there.
  • the waveform of the voltage input to the comparator has a sine wave shape that fluctuates both up and down, but is a reference for comparison in the comparator.
  • the reference voltage is set so that only the upper potential is detected. For this reason, when the balance of the three-phase AC power supply 1 is broken for some reason and the potential is totally offset downward, there is a possibility that an abnormality cannot be detected.
  • the full-wave rectifier circuit 22 is provided in the detection circuit 9, and the displacement of the intermediate potential VH in the downward direction is inverted and rectified, and then input to the comparator. Therefore, since the lower potential of the intermediate potential VH is also a comparison target in the comparator, it is possible to detect an abnormality that the balance of the three-phase AC power supply 1 is broken for some reason and the potential is totally offset downward. .
  • Other configurations and operations are the same as those in the first and second embodiments, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. FIG. 14 relates to Embodiment 4 of the present invention and is a diagram showing a detection circuit portion provided in an elevator control device.
  • the extracted intermediate potential VH is converted into a digital signal by the AD converter 23, and then an abnormality of the DC bus voltage or an abnormality of the power supply is detected.
  • the intermediate potential VH converted into a digital signal by the AD converter 23 is input to the CPU 24 that executes digital signal processing by calculation.
  • the CPU 24 realizes the function of the detection circuit 9 of the first to third embodiments described above by digital signal processing.
  • the present invention provides a neutral grounding three-phase AC power source for supplying power to an elevator main circuit and a three-phase AC voltage from the three-phase AC power source into a two-level DC voltage of a high potential and a low potential.
  • the present invention can be used in an elevator control device having a converter for conversion and an inverter for converting a two-level DC voltage from the converter into an AC voltage and driving an elevator motor.

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Abstract

　大がかりな降圧回路や絶縁回路等が不要であって、２レベルインバータの母線直流電圧値の異常を検出する回路を小型化できるエレベーターの制御装置を提供する。このため、中性点接地方式の三相交流電源と、この三相交流電源からの三相交流電圧を高電位及び低電位の２レベルの直流電圧に変換するコンバータと、コンバータからの２レベルの直流電圧を交流電圧に変換してエレベーターのモータを駆動するインバータと、を有するエレベーターの制御装置において、コンバータとインバータとの間に設けられ、２レベルの直流電圧の高電位側と低電位側との間に直列に接続された第１及び第２のコンデンサと、第１及び第２のコンデンサの接続部の対接地間電圧を中間電圧として検出する検出手段と、を備え、検出手段は、検出した中間電圧に基づいてインバータに入力される２レベルの直流電圧の異常を検出する構成とする。

Description

エレベーターの制御装置
　この発明は、エレベーターの制御装置に関するものである。
　従来のエレベーターにおいては、電源から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、直流電圧を交流電圧に変換してエレベーターのモータを駆動するインバータと、これらのコンバータとインバータの間に接続された平滑用のコンデンサと、を備え、電圧検出手段によりコンデンサの電圧を検出することで、エレベーターの主回路に用いられているコンデンサの良否判断を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、コンバータとインバータとの間に平滑コンデンサを直列に２つ接続した電力変換制御装置において、一方の平滑コンデンサの両端間の端子電圧を分圧回路により取り出して、この端子電圧を監視することにより平滑コンデンサ及びバランス抵抗の開放や短絡を検出するものも従来知られている（例えば、特許文献２参照）。
　さらに、コンバータにより交流から変換された低電位、中間電位及び高電位の３つの電位の電圧を交流に電力変換する３レベルインバータを備えた電力変換装置において、直流中性点電圧の変動を抑制するために、直流中性点電圧を検出して該直流中性点電圧を制御する直流中性点電圧制御系を備えたものも従来知られている（例えば、特許文献３参照）。
日本特開２０１０－２６５０９３号公報 日本特開平０８－０７９９６３号公報 日本特許第４４６６６１８号公報
　ところで、エレベーターはコンバータからインバータへと入力される直流電圧値（インバータ母線電圧値）に異常がないかどうかや、電源から供給される三相交流に欠相等の異常がないかどうかを監視する自己診断機能を有していることが一般的である。
　しかしながら、特許文献１に示された従来のエレベーターのように、（２レベルの）インバータの母線電圧を直接検出して監視を行うと、検出（監視）対象の信号が非常に高い電圧であるため大がかりな降圧回路が必要になり、装置が大型かつ高価になってしまうという課題がある。
　また、エレベーターの制御装置が備えるデジタル系制御回路は一般的に接地電位とほぼ同電位で動作しているため、インバータの母線電圧の検出・監視を行う回路と、デジタル系制御回路とで大きな電位差が生じる。このため、これらの回路の間には、大きな沿面距離と絶縁回路が必要となり、検出回路の規模が非常に大きくなり、基板小型化の妨げとなるという課題もある。
　特許文献２に示された電力変換制御装置は、平滑コンデンサ及びバランス抵抗の開放や短絡を検出するために、直列に接続された２つの平滑コンデンサのうちの一方の端子電圧を検出するものであり、インバータ母線電圧値の異常や電源から供給される三相交流の異常の監視・検出については全く考慮されておらず、これらの異常を検出することができないという課題がある。
　また、特許文献３に示された電力変換装置は、３レベルインバータの直流中性点電圧を検出して直流中性点電圧を制御するものであり、２レベルインバータの母線電圧値の異常や電源から供給される三相交流の異常の監視・検出については全く考慮されておらず、これらの異常を検出することができないという課題がある。
　この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、大がかりな降圧回路を必要とせず、デジタル系制御回路との間に大きな沿面距離や絶縁回路が不要であって、２レベルインバータの母線直流電圧値の異常や電源から供給される三相交流の異常を検出することができるエレベーターの制御装置を得るものである。
　この発明に係るエレベーターの制御装置においては、エレベーターの主回路に電力を供給する中性点接地方式の三相交流電源と、前記三相交流電源からの三相交流電圧を、高電位及び低電位の２レベルの直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータからの前記２レベルの直流電圧を交流電圧に変換してエレベーターのモータを駆動するインバータと、を有するエレベーターの制御装置であって、前記コンバータと前記インバータとの間に設けられ、前記２レベルの直流電圧の高電位側と低電位側との間に直列に接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの接続部の対接地間電圧を中間電圧として検出する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記検出した前記中間電圧に基づいて前記インバータに入力される前記２レベルの直流電圧の異常を検出する構成とする。
　この発明に係るエレベーターの制御装置においては、大がかりな降圧回路を必要とせず、デジタル系制御回路との間に大きな沿面距離や絶縁回路が不要であって、２レベルインバータの母線直流電圧値の異常を検出することができるという効果を奏する。
この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置の全体構成を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターの制御装置が備える検出回路を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る三相交流電源の各相の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るコンバータ側の（平滑前の）母線の対地間電圧を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るインバータ側の（平滑後の）母線の対地間電圧を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る検出回路における不足電圧検出動作を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る検出回路における過電圧検出動作を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る三相交流電源における欠相時の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る検出回路における欠相検出動作を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係るエレベーターの制御装置の三相交流電源～検出回路の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る回生時にインバータ側の（平滑後の）母線の対地間電圧に生じる変動を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係るエレベーターの制御装置が備える検出回路を示す回路図である。 この発明の実施の形態３に係る検出回路における検出対象電圧波形を例示する図である。 この発明の実施の形態４に係るエレベーターの制御装置が備える検出回路部分を示す図である。
　この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。
実施の形態１．
　図１から図９は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１はエレベーターの制御装置の全体構成を説明する図、図２はエレベーターの制御装置が備える検出回路を示す回路図、図３は三相交流電源の各相の波形を示す図、図４はコンバータ側の（平滑前の）母線の対地間電圧を示す図、図５はインバータ側の（平滑後の）母線の対地間電圧を示す図、図６は検出回路における不足電圧検出動作を説明する図、図７は検出回路における過電圧検出動作を説明する図、図８は三相交流電源における欠相時の波形を示す図、図９は検出回路における欠相検出動作を説明する図である。
　図１において、１は、エレベーターの主回路に電力を供給する三相交流電源である。この三相交流電源１は、例えば、エレベーターが設置されるビル側の商用電源等が利用される。ところで、一般に電源が相電圧４００（Ｖ）以上の三相交流電源である場合、中性点接地されることが多い。この三相交流電源１においても中性点接地が採用されている。
　三相交流電源１により供給された電力は、エレベーターの制御装置が設けられたエレベーター制御盤で受電される。受電された三相交流電源１の交流電圧は、コンバータ２により直流電圧に変換される。このコンバータ２の出力は、対地間電圧が低電圧（Ｎ）と、この低電圧より高い高電圧（Ｐ）の２レベルであり、この２レベルの直流電圧が（コンバータ側の）母線電圧である。なお、以上においては、「電圧」と「電位」の語を特に区別することなく同一の意味で用いることがある。
　このコンバータ２からの高電位（Ｐ）及び低電位（Ｎ）の２レベルの直流電圧（母線電圧）は、インバータ３により可変電圧及び可変周波数の三相交流電圧に変換される。そして、このインバータ３から出力された三相交流電圧により、エレベーターのモータ４が駆動される。
　コンバータ２とインバータ３の間には、高電位（Ｐ）及び低電位（Ｎ）の２レベルの母線間を結ぶようにして平滑用のコンデンサが接続されている。この平滑用のコンデンサは、コンバータ２の出力である直流電圧の脈動を平滑化するためのものである。すなわち、インバータ３に入力されるインバータ３側の母線電圧は、コンバータ２から出力されたコンバータ２側の母線電圧がこのコンデンサの作用により平滑化されたものである。
　ここで、この平滑用のコンデンサには電解コンデンサを用いる。ただし、三相交流電源１の電圧が４００（Ｖ）である場合、コンバータ２から出力される約５６５（Ｖ）（４００（Ｖ）の√２倍）の電圧の信号を平滑化する必要がある。しかし、一般に、電解コンデンサは、６００（Ｖ）程度を超える耐圧を持つものは稀である。そこで、コンバータ２とインバータ３との間に接続される平滑用のコンデンサとして、数百（Ｖ）の耐圧を持つ汎用性の高い２つの電解コンデンサである第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６を直列に接続して用いる。
　そして、電解コンデンサを直列に接続して用いるためには、第１のコンデンサ５と第２のコンデンサ６にかかる電圧が等しくなるようにする必要がある。そこで、第１のコンデンサ５と並列に第１のバランス抵抗７を、第２のコンデンサ６と並列に第２のバランス抵抗８を、それぞれ接続して、第１のコンデンサ５と第２のコンデンサ６にかかる電圧が等しくなるように調整されている。
　エレベーターの制御装置の、主にエレベーターのモータ４を駆動する電力を供給するための電力変換機能は、以上のようにして構成されている。そして、このエレベーターの制御装置には、インバータ３へと入力される母線電圧の異常及び三相交流電源１から供給される交流電圧に係る電源異常を検出するための検出回路９が備えられている。
　この検出回路９は、コンバータ２からインバータ３へと入力される高電位（Ｐ）及び低電位（Ｎ）の２レベルの直流母線電圧を平滑化する２つの第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の中間電位を取り出し、この中間電位に基づいて直流母線電圧の異常を検出するものである。なお、検出回路９は接地されており、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の中間電位を対地間電圧で取り扱う。
　この検出回路９の構成を図２に示す。検出回路９に入力された第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の中間電位ＶＨ（これは第１のバランス抵抗７及び第２のバランス抵抗８の中間電位と換言できる）は、検出回路９が備える降圧回路１０により降圧された上で、不足電圧検出用コンパレータ１１及び過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２に入力される。
　不足電圧検出用コンパレータ１１は、降圧された中間電圧と不足電圧検出用レファレンス電圧生成電源１３により生成された所定の不足電圧検出用レファレンス電圧とを比較する。そして、比較の結果、降圧された中間電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧以上である場合には、不足電圧検出用コンパレータ１１は比較信号を出力する。
　後述するように、三相交流電源１の電圧波形の周期性に由来して、検出回路９に入力される中間電圧ＶＨの波形にも周期性が見られる。従って、降圧された中間電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧以上である場合に不足電圧検出用コンパレータ１１から出力される比較信号は、周期的な矩形パルスになる。
　不足電圧検出用コンパレータ１１からの出力は不足電圧検出用パルス生成装置１４に入力される。この不足電圧検出用パルス生成装置１４は、パルスの入力をトリガーにして、所定の第１のパルス期間Ｔ１のパルスを生成して検出信号として出力するものである。この第１のパルス期間Ｔ１を、不足電圧検出用コンパレータ１１から出力される比較信号の矩形パルスの周期以上に設定することで、降圧された中間電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧以上である場合に不足電圧検出用パルス生成装置１４から検出信号が継続して出力され、降圧された中間電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧以上でない場合には、不足電圧検出用パルス生成装置１４から検出信号が出力されないようにすることができる。
　そして、不足電圧検出用パルス生成装置１４から出力される検出信号を、反転器１５を通すことにより、最終的に、この反転器１５からは降圧された中間電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧未満である場合に信号が継続して出力され、降圧された中間電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧以上である場合には信号が出力されないことになる。
　また、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２は、降圧された中間電圧と過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧生成電源１６により生成された所定の過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧とを比較する。そして、比較の結果、降圧された中間電圧が過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧以上である場合には、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２は比較信号を出力する。
　この降圧された中間電圧が過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧以上である場合に過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２から出力される比較信号も、前述した不足電圧検出用コンパレータ１１から出力される比較信号と同様に、周期的な矩形パルスになる。
　過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２からの出力は過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７に入力される。この過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７は、パルスの入力をトリガーにして、所定の第２のパルス期間Ｔ２のパルスを生成して検出信号として出力するものである。この第２のパルス期間Ｔ２を、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２から出力される比較信号の矩形パルスの周期以上に設定することで、降圧された中間電圧が過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧以上である場合に過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７から検出信号が継続して出力され、降圧された中間電圧が過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧以上でない場合には、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７から検出信号が出力されないようにすることができる。
　反転器１５からの出力、及び、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７からの出力は、ＯＲ回路１８に入力される。そして、反転器１５及び過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７の少なくともいずれか一方からの信号の出力があれば、このＯＲ回路１８から信号が出力されることとなる。
　次に、以上のように構成されたエレベーターの制御装置の特に検出回路９の動作について説明する。
　まず、三相交流電源１から供給される三相交流の各相の対地間電圧（相電圧）は互いに１２０°ずつの位相差をもっている。従って、三相交流のＲ、Ｓ、Ｔの各相の電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴは、相電圧のピーク電圧をＡ（Ｖ）、周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、次の（１）～（４）式により表すことができる。これらの波形グラフを図３に示す。
　ＶＲ＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）　・・・　（１）
　ＶＳ＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°）　・・・　（２）
　ＶＴ＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－２４０°）　・・・　（３）
　ω＝３６０°＊ｆ　・・・　（４）
　この時、コンバータ２とインバータ３の間の母線電圧のうちの高電位側ＶＰは、ＶＲ、ＶＳ及びＶＴのうちの最大の対地間電圧を持つ相と等しくなる。また、逆に、母線電圧のうちの低電位側ＶＮは、ＶＲ、ＶＳ及びＶＴのうちの最小の対地間電圧を持つ相と等しくなる（図４（ａ））。従って、ＶＰは次の（５）～（７）式により、ＶＮは次の（８）～（１０）式により、それぞれ表すことができる。
　ＶＰ（３０°≦ωＴ≦１５０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）　・・・　（５）
　ＶＰ（１５０°≦ωＴ≦２７０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°）　・・・　（６）
　ＶＰ（０°≦ωＴ≦３０°、２７０°≦ωＴ≦３６０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－２４０°）　・・・　（７）
　ＶＮ（２１０°≦ωＴ≦３３０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）　・・・　（８）
　ＶＮ（０°≦ωＴ≦９０°、３３０°≦ωＴ≦３６０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°）　・・・　（９）
　ＶＮ（９０°≦ωＴ≦２１０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－２４０°）　・・・　（１０）
　なお、図４（ｂ）は、母線電圧のうちの高電位側の電位ＶＰを、低電位側の電位ＶＮと同等のレベルにまで降圧した状態を示すものである。従来においては母線電圧の異常を図４（ｂ）の状態で検出していたが、この状態においても低電位側の電位ＶＮの対地間電圧は十分に高い状態である。
　検出回路９に入力される中間電位ＶＨは、母線電圧の高電位側ＶＰ及び低電位側ＶＮの間に、直列に接続された第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の中間の電位である。従って、この中間電位は次の（１１）式で表される。
　ＶＨ＝１／２＊（ＶＰ＋ＶＮ）　・・・　（１１）
　この（１１）式に、（５）～（１０）式を代入して、次の（１２）～（１４）式を得る。
　ＶＨ（０°≦ωＴ≦３０°、１５０°≦ωＴ≦２１０°、３３０°≦ωＴ≦３６０°）＝１／２＊（Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°）＋Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－２４０°））　・・・　（１２）
　ＶＨ（３０°≦ωＴ≦９０°、２１０°≦ωＴ≦２７０°）＝１／２＊（Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）＋Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°））　・・・　（１３）
　ＶＨ（９０°≦ωＴ≦１５０°、２７０°≦ωＴ≦３３０°）＝１／２＊（Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）＋Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－２４０°））　・・・　（１４）
　そして、これらの（１２）～（１４）式を計算すると、次の（１５）～（１７）式となる。
　ＶＨ（０°≦ωＴ≦３０°、１５０°≦ωＴ≦２１０°、３３０°≦ωＴ≦３６０°）＝Ａ／２＊ｓｉｎ（ωＴ－１８０°）　・・・　（１５）
　ＶＨ（３０°≦ωＴ≦９０°、２１０°≦ωＴ≦２７０°）＝Ａ／２＊ｓｉｎ（ωＴ－６０°）　・・・　（１６）
　ＶＨ（９０°≦ωＴ≦１５０°、２７０°≦ωＴ≦３３０°）＝Ａ／２＊ｓｉｎ（ωＴ－３００°）　・・・　（１７）
　これらの（１５）～（１７）式で表される中間電位ＶＨの波形グラフを図５に示す。このように、中間電位ＶＨは３ｆの周波数で周期的に変化するものとなることが分かる。また、中間電位ＶＨの振幅は－Ａ／４≦ＶＨ≦Ａ／４となることも分かる。すなわち、中間電位ＶＨは三相交流電源１の相電位のピーク時電圧Ａの１／４倍、母線間電圧のピークである√３Ａの１／４√３倍(約１５％)の電圧になる。
　また、図５の（ａ）及び（ｂ）は、平滑用の第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６のコンデンサの容量を変化させた場合の例である。このように第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の容量を変化させた場合、母線電圧の高電位側ＶＰ及び低電位側ＶＮの波形は中間電位ＶＮの波形に近づいていくが、中間電位ＶＨ自体の波形にはほとんど変化がない。
　このように、三相交流電源１が中性点接地である場合、母線の高電位側ＶＰ及び低電位側ＶＮの中間電位ＶＨは、三相交流電源１の相電位やインバータ３の母線電位よりも小さくなり、かつ、この中間電位ＶＨの波高値は、三相交流電源１の相電位やインバータ３の母線電位に比例して変化する。そこで、この中間電位ＶＨを検出することにより、三相交流電源１の相電位やインバータ３の母線電位の異常を監視することができる。
　ここで、例えば、検出回路９は、中間電位ＶＨに基づいて、インバータ３の母線電圧が定格電源電圧よりｘ％分減少した場合に不足電圧異常を検出し、また、母線電圧が定格電源電圧よりｙ％分増加した場合に過電圧異常を検出するものとする。降圧回路１０で検出回路９に入力された中間電圧をｚ％だけ降圧したとすると、不足電圧検出用コンパレータ１１及び過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２に入力される電圧はＶＨ＊（１－ｚ／１００）であり、そのピーク時の値はＡ／４＊（１－ｚ／１００）となる。
　従って、この場合、不足電圧検出用レファレンス電圧生成電源１３により生成される所定の不足電圧検出用レファレンス電圧は、定格電源電圧の相電圧をＡ０（Ｖ）とすると、このＡ０を用いてＡ０／４＊（１－ｚ／１００）＊（１－ｘ／１００）に設定される。また同様にして、過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧生成電源１６により生成される所定の過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧は、Ａ０／４＊（１－ｚ／１００）＊（１＋ｙ／１００）に設定される。
　不足電圧検出用コンパレータ１１及び不足電圧検出用パルス生成装置１４における信号波形を図６に示す。このように、不足電圧検出用コンパレータ１１に入力される電圧ＶＨ＊（１－ｚ／１００）が、不足電圧検出用レファレンス電圧Ａ０／４＊（１－ｚ／１００）＊（１－ｘ／１００）以上である場合、不足電圧検出用コンパレータ１１から出力される比較信号は、周波数が３ｆ（Ｈｚ）の矩形パルス波になる。
　そこで、不足電圧検出用パルス生成装置１４の所定の第１のパルス期間Ｔ１を、この周期１／３ｆ（ｓ）以上の時間とすることで、不足電圧検出用コンパレータ１１への入力電圧が不足電圧検出用レファレンス電圧以上である場合に、不足電圧検出用パルス生成装置１４から検出信号が継続して出力されるようにすることができる。
　また、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２及び過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７における信号波形は図７のようになる。このように、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２に入力される電圧ＶＨ＊（１－ｚ／１００）が、過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧Ａ０／４＊（１－ｚ／１００）＊（１＋ｙ／１００）以上である場合、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２から出力される比較信号は、周波数が３ｆ（Ｈｚ）の矩形パルス波になる。
　従って、不足電圧検出の場合と同様に、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７の所定の第２のパルス期間Ｔ２を、この周期１／３ｆ（ｓ）以上の時間とすることで、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２への入力電圧が過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧以上である場合に、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７から検出信号が継続して出力されるようにすることができる。
　しかしながら、ここでは、このコンパレータ１２及びパルス生成装置１７において過電圧検出と電源異常検出の双方を行うため、第２のパルス期間Ｔ２を周期１／ｆ（ｓ）以上の時間に設定する。この点について、次に説明する。
　図８は、三相交流電源１の三相交流に異常（欠相）が発生した場合の当該三相交流及び中間電位ＶＨの波形グラフである。この際の高電位側母線電圧ＶＰ及び低電位側母線電圧ＶＮは次の（１８）～（２１）式により表される。
　ＶＰ（０°≦ωＴ≦１５０°、３３０°≦ωＴ≦３６０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）　・・・　（１８）
　ＶＰ（１５０°≦ωＴ≦３３０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°）　・・・　（１９）
　ＶＮ（１５０°≦ωＴ≦３３０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）　・・・　（２０）
　ＶＮ（０°≦ωＴ≦１５０°、３３０°≦ωＴ≦３６０°）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°）　・・・　（２１）
　従って、この時の中間電位ＶＨは、これら（１８）～（２１）式を（１１）式に代入することにより、次の（２２）式として得られる。
　ＶＨ＝１／２＊（Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ）＋Ａ＊ｓｉｎ（ωＴ－１２０°））＝Ａ／２＊ｓｉｎ（ωＴ－６０°）　・・・　（２２）
　この（２２）式及び図８のグラフから、三相交流電源１に欠相異常が発生した際に検出回路９に入力される中間電位ＶＨは、周波数がｆ（Ｈｚ）で波高値（振幅）がＡ／２（Ｖ）となることが分かる。よって、検出回路９のコンパレータに入力される電圧のピーク値はＡ／２＊（１－ｚ／１００）と、正常時の２倍の値となる。
　このような事情から、母線における過電圧の検出と同様のやり方でもって、三相交流電源１の欠相異常を検出することが可能である。この過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２及び過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７における三相交流電源１の欠相異常時の信号の状態を示すものが図９である。
　ここで、前述したように、三相交流電源１の欠相異常時の中間電位ＶＨの周波数はｆ（Ｈｚ）である。従って、三相交流電源１の欠相異常時には、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２から周波数ｆ（Ｈｚ）の矩形パルスが比較信号として出力される。そこで、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７の第２のパルス期間Ｔ２を、１／ｆ（ｓ）以上に設定することで、母線に過電圧が発生した場合と三相交流電源１の欠相が発生した場合の両方において、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７から検出信号が継続して出力されるようになる。
　なお、過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２によって母線の過電圧異常と三相交流電源１の欠相異常の双方を検出するためには、過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧を決めるｙの値は１００以下に設定する必要がある。
　そして、不足電圧検出用パルス生成装置１４からの出力は反転器１５を介してＯＲ回路１８に入力され、過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置１７からの出力はそのままＯＲ回路１８に入力される。従って、母線の不足電圧異常及び過電圧異常並びに三相交流電源１の欠相異常のいずれかが発生すると、ＯＲ回路１８から異常検出信号が出力されることとなる。
　なお、ここでは、検出回路９に降圧回路１０を設けた場合について説明したが、降圧回路１０は必須でなく降圧回路１０を設けないようにしてもよい。また、三相交流電源１の平衡が崩れた場合についても、中性点の電圧が変化するために、不足電圧検出用コンパレータ１１及び過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ１２によって三相交流電源１の平衡が崩れたことを検出することが可能である。
　さらにまた、以上の構成においては、三相交流電源１の中性点の接地部と制御装置の検出回路９の接地部との間に電流が流れた場合には、ノイズが発生して検出誤差を生じる可能性がある。そこで、降圧回路１０にノイズ除去用のフィルタを設けるようにしてもよい。検出回路９における検出対象の周波数は３ｆ（Ｈｚ）であるので、例えばカットオフ周波数３０ｆ（Ｈｚ）で一次のローパスフィルタ設けることにより周波数１５０ｆ（Ｈｚ）以上の高周波ノイズの影響を除去できる。具体的には、三相交流電源１の周波数ｆが商用周波数６０Ｈｚである場合、カットオフ周波数１．８ｋＨｚのローパスフィルタを用いることにより９ｋＨｚ以上のノイズを十分に減衰させることが可能である。
　以上のように構成されたエレベーターの制御装置は、電源側の接地が中性点接地方式の場合に母線電位の中間電位が接地に対して低電位になることに着目して、大がかりな降圧回路を必要とせず、デジタル系制御回路との間に大きな沿面距離や絶縁回路が不要であって、２レベルインバータの母線直流電圧値の異常や電源から供給される三相交流の異常を検出することができる。
　また、コンパレータにおけるレファレンス電圧とパルス生成装置のパルス期間を適切に設定することで、母線の過電圧検出と欠相等の電源異常検出とを１組のコンパレータ及びパルス生成装置によって行うことも可能である。
実施の形態２．
　図１０及び図１１は、この発明の実施の形態２に係るもので、図１０はエレベーターの制御装置の三相交流電源～検出回路の構成を示す図、図１１は回生時にインバータ側の（平滑後の）母線の対地間電圧に生じる変動を説明する図である。
　前述した実施の形態１の構成においては、回生運転時にモータ４から母線に電力が戻ってくると、コンバータ２のダイオードはオフ状態となる。そして、このため、母線の対地間電圧は図１１に示すようにある一定の不確定領域の範囲内において変動してしまう。この場合、中間電位も同様に変動してしまうため、停止時や力行運転時のみしか正しく異常を検出することができない。また、コンバータ２に回生コンバータ（トランジスタコンバータ）を使用した場合も、母線の対地間電位はコンバータのスイッチングで変動するため同様である。
　そこで、ここで説明する実施の形態２は、実施の形態１の図１に示した主回路とは別系統のダイオードブリッジ１９並びに第１の中間電圧生成用抵抗２０及び第２の中間電圧生成用抵抗２１を設けて、これらに対して検出回路９を接続するようにしたものである。
　三相交流電源１は、コンバータ２とは別に設けられたダイオードブリッジ１９にも接続されている。三相交流電源１から供給された三相交流電圧はこのダイオードブリッジ１９によって直流電圧に変換される。ダイオードブリッジ１９の出力には、直列に接続された第１の中間電圧生成用抵抗２０及び第２の中間電圧生成用抵抗２１が接続されている。第１の中間電圧生成用抵抗２０のインピーダンスは第１のバランス抵抗７と同一であり、第２の中間電圧生成用抵抗２１のインピーダンスは第２のバランス抵抗８と同一である。
　従って、第１の中間電圧生成用抵抗２０及び第２の中間電圧生成用抵抗２１の中間電圧は、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の中間電圧ＶＨと同一となる。こうして、生成された中間電圧ＶＨは検出回路９に入力される。この検出回路９の構成・動作を含む他の構成や動作については実施の形態１と同様である。すなわち、検出回路９は、こうして主回路とは別に設けられたダイオードブリッジ１９、第１の中間電圧生成用抵抗２０及び第２の中間電圧生成用抵抗２１により生成された中間電圧ＶＨに基づいて、直流母線電圧の異常や電源異常を検出する。
　以上のように構成されたエレベーターの制御装置は、回生運転時や回生コンバータの場合であっても、正確な中間電位を検出し、母線電圧異常や電源異常を正しく検出することができる。
実施の形態３．
　図１２及び図１３は、この発明の実施の形態３に係るもので、図１２はエレベーターの制御装置が備える検出回路を示す回路図、図１３は検出回路における検出対象電圧波形を例示する図である。
　前述した実施の形態１や実施の形態２の構成においては、コンパレータに入力される電圧の波形は上下両方に変動する正弦波様を呈するものであるのに対し、コンパレータでの比較の基準となるレファレンス電圧は、上側の電位のみを検出対象とするように設定されていた。そして、このため、三相交流電源１の平衡が何らかの原因で崩れ、電位が全体的に下側にオフセットした場合、異常を検出できない可能性が考えられる。
　そこで、ここで説明する実施の形態３は、検出回路９に全波整流回路２２を設け、中間電位ＶＨの下方向の変位を上方向に反転させて整流した上で、コンパレータに入力する。従って、中間電位ＶＨの下側の電位もコンパレータでの比較対象となるため、三相交流電源１の平衡が何らかの原因で崩れ電位が全体的に下側にオフセットするという異常も検出することができる。
　他の構成や動作は実施の形態１や実施の形態２と同様であり、その詳細説明は省略する。
実施の形態４．
　図１４は、この発明の実施の形態４に係るもので、エレベーターの制御装置が備える検出回路部分を示す図である。
　ここで説明する実施の形態４は、取り出した中間電位ＶＨをＡＤ変換器２３によりデジタル信号に変換した上で、直流母線電圧の異常や電源異常を検出するようにしたものである。ＡＤ変換器２３によりデジタル信号に変換された中間電位ＶＨは、演算によりデジタル信号処理を実行するＣＰＵ２４に入力される。このＣＰＵ２４は、前述した実施の形態１から実施の形態３の検出回路９の機能を、デジタル信号処理により実現している。このように、中間電位ＶＨに基づく直流母線電圧の異常や電源異常の検出をデジタル信号処理により実現することで、ノイズ等に強くより高精度な異常検出を行うことが可能である。他の構成や動作は実施の形態１～実施の形態３と同様であり、その詳細説明は省略する。
　この発明は、エレベーターの主回路に電力を供給する中性点接地方式の三相交流電源と、この三相交流電源からの三相交流電圧を、高電位及び低電位の２レベルの直流電圧に変換するコンバータと、このコンバータからの２レベルの直流電圧を交流電圧に変換してエレベーターのモータを駆動するインバータと、を有するエレベーターの制御装置に利用できる。
　　１　　三相交流電源
　　２　　コンバータ
　　３　　インバータ
　　４　　モータ
　　５　　第１のコンデンサ
　　６　　第２のコンデンサ
　　７　　第１のバランス抵抗
　　８　　第２のバランス抵抗
　　９　　検出回路
　１０　　降圧回路
　１１　　不足電圧検出用コンパレータ
　１２　　過電圧検出用兼電源異常検出用コンパレータ
　１３　　不足電圧検出用レファレンス電圧生成電源
　１４　　不足電圧検出用パルス生成装置
　１５　　反転器
　１６　　過電圧検出用兼電源異常検出用レファレンス電圧生成電源
　１７　　過電圧検出用兼電源異常検出用パルス生成装置
　１８　　ＯＲ回路
　１９　　ダイオードブリッジ
　２０　　第１の中間電圧生成用抵抗
　２１　　第２の中間電圧生成用抵抗
　２２　　全波整流回路
　２３　　ＡＤ変換器
　２４　　ＣＰＵ

Claims (6)

  1. 　エレベーターの主回路に電力を供給する中性点接地方式の三相交流電源と、前記三相交流電源からの三相交流電圧を、高電位及び低電位の２レベルの直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータからの前記２レベルの直流電圧を交流電圧に変換してエレベーターのモータを駆動するインバータと、を有するエレベーターの制御装置であって、
    　前記コンバータと前記インバータとの間に設けられ、前記２レベルの直流電圧の高電位側と低電位側との間に直列に接続された第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、
    　前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの接続部の対接地間電圧を中間電圧として検出する検出手段と、を備え、
    　前記検出手段は、前記検出した前記中間電圧に基づいて前記インバータに入力される前記２レベルの直流電圧の異常を検出することを特徴とするエレベーターの制御装置。
  2. 　前記検出手段は、前記検出した前記中間電圧に基づいて前記三相交流電源から供給される前記三相交流電圧の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの制御装置。
  3. 　前記検出手段は、前記検出した前記中間電圧を所定のレファレンス電圧と比較することにより、前記２レベルの直流電圧の異常及び前記三相交流電圧の異常の双方を検出することを特徴とする請求項２に記載のエレベーターの制御装置。
  4. 　前記検出手段が前記検出した前記中間電圧から所定の周波数以上の高周波成分を取り除くフィルタを備え
    　前記検出手段は、前記フィルタにより前記高周波成分が取り除かれた前記中間電圧に基づいて前記２レベルの直流電圧の異常及び／又は前記三相交流電圧の異常を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエレベーターの制御装置。
  5. 　前記検出手段が前記検出した前記中間電圧を整流する全波整流回路を備え、
    　前記検出手段は、前記全波整流回路により整流された前記中間電圧に基づいて前記２レベルの直流電圧の異常及び／又は前記三相交流電圧の異常を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエレベーターの制御装置。
  6. 　前記検出手段が前記検出した前記中間電圧をデジタル信号に変換する変換手段を備え、
    　前記検出手段は、前記変換手段によりデジタル信号に変群された前記中間電圧に基づいてデジタル信号処理により前記２レベルの直流電圧の異常及び／又は前記三相交流電圧の異常を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のエレベーターの制御装置。
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