JP5034914B2

JP5034914B2 - エレベータの制御装置

Info

Publication number: JP5034914B2
Application number: JP2007317191A
Authority: JP
Inventors: 佳孝仮屋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: JP2009142103A

Description

本発明は、エレベータの制御装置に関するものである。

従来のエレベータの制御装置は、下記特許文献に記載のように、予め定められた速度指令信号とエレベータのかごの走行速度に対応する速度信号との差信号から得られるトルク指令に従ってインバータを制御し、該インバータに接続されている交流モータを可変電圧及び可変周波数の交流電力により駆動させるとともに、交流モータの回生運転時には発電制動用抵抗に電流を流して制動を行うエレベータの制御装置において、速度信号と前記トルク指令の数値を掛け合わせて今後処理すべき回生電力値を演算する演算手段と、発電制動用抵抗の放散熱抵抗と熱時定数から得られる発電制動用抵抗の昇温予想推定値を算出する算出手段を設け、該昇温予想推定値が予め設定された許容値よりも大きい場合にエレベータの運転モードを変更する指示を出力する指示手段を備え、該昇温予想推定値が予め設定された許容値以内ならば、通常の運転モードを維持するものがある。

かかるエレベータの制御装置によれば、発電用抵抗が許容値以上に昇温する前にエレベータの運転モードが抵抗の消費電力を減少させるモードに自動的に変更される。したがって、発電用抵抗の本数を検討する場合、あえて最も過酷な状況を考慮する必要がなくなるため、抵抗本数の削減などが可能になる。

実開平５−２６９６８号公報

しかしながら、上記エレベータの制御装置は、回生抵抗の過負荷保護手段として、発電制動用抵抗の放散熱抵抗と熱時定数から得られる発電制動用抵抗の昇温予想推定値を算出する算出手段を用いていたので、回生抵抗の適用誤りや、不良が発生すると、昇温予想推定値の予想が大きく外れるので、回生抵抗の保護が充分でないという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回生抵抗の適用誤りや、不良が発生しても適切に回生抵抗を保護できるエレベータの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係るエレベータの制御装置は、交流電源から得られる交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を平滑化するコンデンサと、前記直流電力を交流電力に変換してエレベータのかごを駆動するモータに供給するインバータと、前記かごの速度指令信号に対して追従するようにトルク指令信号を出力し、前記インバータを制御する制御装置と、回生運転時に発生する回生電力を回生抵抗に流す半導体素子と、オン・オフ信号を発生して該半導体素子のオン・オフを制御する駆動手段とを有するエレベータの制御装置において、前記回生運転時のトルク指令信号と前記速度指令信号に基づき回生電力を演算する回生電力演算手段と、前記駆動手段のオン・オフ信号から前記回生抵抗に印加される印加電圧を演算する電圧演算手段と、前記回生電力と前記印加電圧から前記回生抵抗の抵抗値を演算する抵抗値演算手段と、を備えたことを特徴とするものである。
ここに、速度指令信号に基づきとは、かご又はモータの速度検出信号をも含む。

第２の発明に係るエレベータの制御装置における回生抵抗の異常を判断する基準値は、温度異常と判断する第１基準抵抗値と、回生抵抗の不良と判断する第２基準抵抗値を設ける第２判断手段と、温度異常と判断した場合は、かごの走行速度を下げると共に、前記回生抵抗の不良と判断した場合には、かごの走行を阻止する制御手段を、備えることが好ましい。これにより、回生抵抗の温度異常、不良とに応じて適切にエレベータの走行を制御できる。

第３の発明に係るエレベータの制御装置における第２制御手段は、回生抵抗の温度異常と判断した場合にエレベータの走行速度を下げるのは、駆動手段のオン・オフ信号が発生している時のみとする、ことが好ましい。
これにより、エレベータが回生状態にある場合のみ、つまり、回生電力を発生するのを抑制する必要がある場合に限り、エレベータの走行速度を下げることができる。したがって、運転効率を比較的犠牲にせずに回生抵抗を保護できる。

本発明によれば、抵抗値演算手段が回生電力と印加電圧から回生抵抗の抵抗値を演算し、演算された抵抗値が予め設定されている抵抗値に対して所定値以上の差があった場合に、回生抵抗の異常と判断する第１判断部手段とを備えたので、回生抵抗の適用誤りや、不良が発生しても適切に回生抵抗を保護できる。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１及び図２によって説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すエレベータの全体図、図２は図１に示す半導体素子のオン・オフ状態のタイムチャートである。
図１において、エレベータは、交流電源３から得られる交流電力を直流電力に変換するコンバータ５と、直流電力を平滑化するコンデンサ７と、直流電力を交流電力に変換してかご２３を駆動するモータ１５に供給するインバータ１３と、かご速度指令値に対して追従するようにトルク指令信号を出力し、インバータ１３をＰＷＭ回路５２を介して制御する制御装置３０と、回生運転時に発生する回生電力を回生抵抗１１に誘導する回生素子としてのＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子９と、半導体素子９をオン・オフ制御する駆動回路５４とを備えている。

エレベータは、モータ１５が巻上機のシーブ１９を回転駆動するように形成しており、シーブ１９の溝には、ロープ１５が掛けられており、ロープ１１の一端には、かご２３が連結固定されると共に、他端には、釣合い錘２５が連結固定されている。
また、モータ１５には、モータ１５の回転速度値を検知して速度検出信号を発生して制御装置３0に入力する速度検出器１７を有している。

制御装置３０は、速度指令信号からトルク指令信号を生成してＰＷＭ回路５２に入力する速度制御部３２と、回生運転時のトルク指令信号と速度指令信号又は速度検出信号(両者を速度信号という)とから回生電力を演算する回生電力演算部３４と、駆動回路５４のオン・オフ状態から回生抵抗１１に印加される電圧を演算する電圧演算部３６と、演算された回生電力と回生抵抗１１の印加電圧から回生抵抗１１の抵抗値を演算する抵抗値演算部３７と、演算された抵抗値が予め設定されている抵抗値に対して所定値以上の差があった場合に、回生抵抗１１の異常と判断する第１判断手段としての判断部３８と、回生抵抗１１の異常と判断することによりかご２３が停止後に、次回の走行を阻止する異常制御部３９とを備えている。

駆動回路５４は、図２に示すように、エレベータが回生運転状態になると、コンデンサ７の電圧（直流母線電圧）E_dが上昇するので、直流母線電圧がある第１基準電圧値e_d1を超えるとオン信号を発生して半導体素子９をオンして回生抵抗１１に電流を流し、回生電力を消費し、第２基準電圧値ed2を下回るとオフ信号を発生して半導体素子９をオフするように形成されている。このため、回生運転が続くと、半導体素子９のオン・オフを繰り返して回生電力を回生抵抗１１により消費する。

回生電力演算部３４は、回生運転時における速度制御部３２のトルク指令信号τ*[Nm]と、速度信号ω[rad/sec]から回生電力Pr[W]を下式により求めるように形成されている。
Pr＝τ*×ω ・・・(1)
電圧演算部３６は、駆動回路５４のオン・オフ信号から半導体素子９がオンしている比率x[%]を演算し、回生抵抗１１の印加電圧Er[V]を下式により求めるように形成されている。
Er＝(e_d1+e_d2)／2×ｘ・・・(2)
ここに、ｘ=オン時間／(オン時間＋オフ時間)×100
抵抗値演算部３８は、上記回生電力Prと回生抵抗１１への印加電圧Er、およびモータ１５等の効率ηを用いて、回生抵抗値Rを下式により求めるように形成されている。
R＝Er²／Pr×η ・・・(3)

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から図３によって説明する。図３は図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。
かご２３が定格負荷で下降運転をすることによりモータ２３が回生運転状態になると、コンデンサ７の電圧（直流母線電圧）E_dが上昇するので(ステップＳ１０１)、駆動回路５４は、直流母線電圧がある第１基準電圧値e_d1を超えるとオン信号を発生して半導体素子９をオンし、回生抵抗１１に電流を流して回生電力を消費し、第２基準電圧値ed2を下回ると、オフ信号を発生して半導体素子９をオフする。回生運転が続くと、半導体素子９のオン・オフを繰り返して回生電力を回生抵抗１１により消費する(ステップＳ１０３)。

回生電力演算部３４は、速度制御部３２のトルク指令信号τ*[Nm]と、速度検出器１７速度検出信号ω[rad/sec]から、回生電力Pr[W]を上記(1)式により求める(ステップＳ１０５)。電圧演算部３６は、駆動回路５４のオン・オフ信号から半導体素子９がオンしている比率x[%]を演算し、回生抵抗１１に印加電圧Er[V]を上記(2)式により求める(ステップＳ１０７)。抵抗値演算部３７は、上記回生電力Prと回生抵抗１１への印加電圧Er、および効率ηを用いて抵抗値Rを上記(3)式により求める(ステップＳ１０９)。

判断部３８は、演算された抵抗値が予め設定されている抵抗値に対して所定値以上の差があった場合に、回生抵抗１１の異常と判断する(ステップＳ１１１)。異常と判断された場合、異常制御部３８は、かご２３が停止後、次の起動を阻止し(ステップＳ１１３)、終了する。
一方、ステップＳ１１において、判断部３８が正常と判断した場合には、終了する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、判断部３８は、抵抗値演算部３７により算出した抵抗値Rと、予め設定されている抵抗値R₀の差が所定の基準値α以上の差があった場合に異常としているが、本実施の形態における第２判断手段としての判断部では、回生抵抗１１の温度異常と判断する第１基準抵抗値α₁と、回生抵抗１１の不良と判断する第２基準抵抗値α₂を設ける場合の例を示す。

他の実施の形態を図４によって説明する。図４は、回生抵抗が正常な結線図(a)、回生抵抗が断線した場合の結線図(b)である。
図４(a)において、回生抵抗１１に抵抗値rの抵抗を直列にm、並列にｎ接続して使用する場合を示す。この場合の合成抵抗R₀[Ω]は下記となる。
R₀＝ｍ／ｎ×ｒ
回生抵抗１１の温度係数をKとし、許容温度上昇度をΔtとすると、温度異常として判断する第１基準抵抗値α₁[Ω]は下記となる。
α₁＝R₀×K×Δt
よって、判断部３８は、抵抗値演算部３７で算出した抵抗値Rと、予め設定されている抵抗R₀の差が第１基準抵抗値α₁以上となった場合に温度上昇異常と判断し、異常制御部３９は、かご２３の走行速度を下げて走行することにより回生電力の発生量を抑え、回生抵抗１１の温度を下げるようにする。
なお、異常制御部３９は、回生抵抗１１の温度異常と判断した場合にかご２３の走行速度を下げるのは、駆動回路５４からのオン・オフ信号が発生している時のみとしても良い。エレベータが回生状態に限り走行速度を下げるためである。

また、図４(b)において、一部（1箇所）に断線がある場合合成抵抗R'[Ω]は下記となる。
R'＝ｍ／（ｎ−１）×ｒ
回生抵抗１１の不良と判断する第２基準抵抗値α₂[Ω]はとして設定することができる。
α₂＝R₀×（ｍ／ｎ−ｍ／（ｎ−１））
よって、判断部３８は、抵抗値演算部３７で算出した抵抗値Rと、予め設定されている抵抗値R₀の差が第２基準抵抗値α₂以上となった場合に、回生抵抗１１の不良と判断し、以後のエレベータの起動を阻止する。
上記の例では、不良を1箇所の断線として説明したが、複数箇所の断線や、一部の抵抗の故障等の場合でも、同様の設定値で異常検出することが可能である。

また、一般的には、第１基準抵抗値α₁に比べて第２基準抵抗値α₂の方が大きいため、α₁＜R−R₀＜α₂の場合に温度異常、α₂＜R−R₀の時に回生抵抗１１の不良と判断するが、第１基準抵抗値α₁よりも第２基準抵抗値αの方が小さい時は、温度異常を検出する前に、回生抵抗１１の不良を検出することになる。

上記実施形態のエレベータの制御装置は、交流電源３から得られる交流電力を直流電力に変換するコンバータ５と、直流電力を平滑化するコンデンサ７と、直流電力を交流電力に変換してエレベータのかご駆動用のモータに供給するインバータ１３と、かごの速度指令信号に対して追従するようにトルク指令指令信号を出力し、インバータ１３を制御する制御装置３０と、回生運転時に発生する回生電力を回生抵抗１１に流す半導体素子９と、オン・オフ信号を発生して該半導体素子９のオン・オフを制御する駆動回路５４とを有するエレベータの制御装置において、回生運転時のトルク指令信号と速度指令信号から回生電力を演算する回生電力演算部３４と、駆動回路５４のオン・オフ信号から回生抵抗１１に印加される印加電圧を演算する電圧演算部３６と、回生電力と印加電圧から回生抵抗１１の抵抗値を演算する抵抗値演算部３７と、演算された抵抗値が予め設定されている抵抗値に対して所定値以上の差があった場合に、回生抵抗１１の異常と判断する判断部３８とを備えたものである。
これにより、抵抗値演算部３７が回生電力と印加電圧から回生抵抗１１の抵抗値を演算し、演算された抵抗値が予め設定されている抵抗値に対して所定値以上の差があった場合に、回生抵抗１１の異常と判断する判断部３８とを備えたので、回生抵抗１１の適用誤りや、不良が発生しても適切に回生抵抗１１を保護できる。

上記実施形態のエレベータの制御装置における回生抵抗１１の異常を判断する基準値は、温度異常と判断する第１基準抵抗値と、回生抵抗１１の不良と判断する第２基準抵抗値を設ける判断部３８と、温度異常と判断した場合は、エレベータの走行速度を下げると共に、回生抵抗１１の不良と判断した場合には、前記かごの走行を阻止する異常制御部３９とを、備えることが好ましい。
これにより、回生抵抗１１の温度異常、不良とに応じて適切にエレベータの走行を制御できる。

上記実施形態のエレベータの制御装置における制御部３８は、回生抵抗１１の温度異常と判断した場合にエレベータの走行速度を下げるのは、駆動回路５４のオン・オフ信号が発生している時のみとする、ことが好ましい。
これにより、エレベータが回生状態にある場合のみ、つまり、回生電力を発生するのを抑制する必要がある場合に限り、エレベータの走行速度を下げることができる。したがって、運転効率を比較的犠牲にせずに回生抵抗１１を保護できる。

本発明は、エレベータの制御装置に適用できる。

本発明の一実施の形態を示すエレベータの全体図である。図２は図１に示す半導体素子のオン・オフ状態のタイムチャートである。図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施の形態による回生抵抗が正常な結線図(a)、回生抵抗が断線した場合の結線図(b)である。

符号の説明

３交流電源、５コンバータ、７コンデンサ、９半導体素子、１３インバータ、３０制御装置、３４回生電力演算部、３６電圧演算部、３７抵抗値演算部、３８判断部、３９異常制御部、５４駆動回路。

Claims

交流電源から得られる交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を平滑化するコンデンサと、前記直流電力を交流電力に変換してエレベータのかごを駆動するモータに供給するインバータと、前記かごの速度指令信号に対して追従するようにトルク指令信号を出力し、前記インバータを制御する制御装置と、回生運転時に発生する回生電力を回生抵抗に流す半導体素子と、オン・オフ信号を発生して該半導体素子のオン・オフを制御する駆動手段とを有するエレベータの制御装置において、
前記回生運転時のトルク指令信号と前記速度指令信号に基づき回生電力を演算する回生電力演算手段と、
前記駆動手段のオン・オフ信号から前記回生抵抗に印加される印加電圧を演算する電圧演算手段と、
前記回生電力と前記印加電圧から前記回生抵抗の抵抗値を演算する抵抗値演算手段と、演算された抵抗値が予め設定されている抵抗値に対して所定値以上の差があった場合に、前記回生抵抗の異常と判断する第１判断手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
前記第１判断手段の代わりに、
前記回生抵抗の異常を判断する基準値は、温度異常と判断する第１基準抵抗値と、前記回生抵抗の不良と判断する第２基準抵抗値を設ける第２判断手段と、
前記温度異常と判断した場合は、前記かごの走行速度を下げると共に、前記回生抵抗の不良と判断した場合には、前記かごの走行を阻止する制御手段を、
を備えた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。
前記制御手段は、前記回生抵抗の温度異常と判断した場合に前記走行速度を下げるのは、前記オン・オフ信号が発生している時のみとする、
ことを特徴とする請求項２に記載のエレベータの制御装置。