JP5420140B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Description

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か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り、特に、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。

ビル等に設けられたエレベータシステムにおいては、昇降路の上側に設けられた電動機のシーブに、両端にかごと吊り合い重りが取付けられたロープが掛けられている。通常、吊り合い重りの重量は、定員積載の半分が積載されている状態のかごととほぼ等しい重量に調整されている。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、かごと釣合い重りは不平衡になる。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、かごと釣合い重りの不平衡重量でエレベータが自走しないように、エレベータを静止保持させるためのブレーキ装置が組込まれている。

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、バネの付勢力でブレーキシューを可動部分（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バネを開き、ブレーキシューを可動部分（回転ドラム）から離す。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、このブレーキ装置は電動機に対して制動（ブレーキ）状態を維持している。

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。

もし、エレベータ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ーが可動部分（回転ドラム）から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、かごと釣合い重りが吊り合っていなければ、かごが自走して危険な状態に陥る。

あるいは、ブレーキ装置が故障しているときに、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、か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。

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、特許文献１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特許文献１に示すエレベータ制御装置の概略構成図である。

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、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、ダイオード６とスイッチング素子７との並列回路８を６個、ブリッジ接続している。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することによって、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コンタクタ接点９、電力線１０を介して電動機１１に供給する。

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。

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から供給された三相交流にて駆動される。

そして、電動機１１を止める場合は、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／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エネルギーは負荷抵抗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。

なお、この回生制動機能は、動力巻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有効である。
特許第２５２６７３２号公報

しかしながら、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。

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、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。

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。

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く、製造費を大幅に上昇することなく、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。

上記課題を解決するために、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前記永久磁石同期型の電動機の界磁巻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開放状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持することで界磁巻線との間で閉回路を形成し、界磁巻線に生じる回生電力エネルギーを界磁巻線で消費させて電動機を回生制動する回生制動制御部とを備え、前記回生制動制御部は、ブレーキ装置の制動期間中にブレーキ装置の動作状態を検出し、ブレーキ装置が制動不能状態と検出したときのみ、電動機を回生制動する回生制動指令部を設けたエレベータ制御装置である。

このように構成されたエレベータ制御装置においては、か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巻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、界磁巻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巻線にて消費される。電動機に制動力が加わり、電動機は短時間で停止される。

このように交流電力遮断後に継続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後、電動機の界磁巻線で消費される。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から分離するためのコンタクタ接点を設ける必要はない。
また、エレベータ制御装置における回生制動制御部は、ブレーキ装置の制動期間中に当該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。その結果、回生制動制御部は、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される。

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巻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開放状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持することで界磁巻線との間で閉回路を形成し、界磁巻線に生じる回生電力エネルギーを界磁巻線で消費させて電動機を回生制動する回生制動制御部とを備え、前記運転制御部は、回生制動期間中に電動機の界磁巻線に流れる電流を検出する電流検出部を設け、前記回生制動制御部は、電流検出部で検出された電流が予め定める過電流を示す上限値を超えたか否かを検出する過電流検出部と、この過電流検出部から過電流を示す上限値を超えた信号を受けたとき電動機の回生制動を停止する回生制動指令部を設けたエレベータ制御装置である。

さらに、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巻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開放状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持することで界磁巻線との間で閉回路を形成し、界磁巻線に生じる回生電力エネルギーを界磁巻線で消費させて電動機を回生制動する回生制動制御部とを備え、前記運転制御部は、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設け、前記回生制動制御部は、速度検出部で検出された速度から得られる減速度が過減速を示す上限値を超えたか否かを検出する減速度検出部と、この減速度検出部から減速度が上限値を超えた信号を受けたとき電動機の回生制動を停止する回生制動指令部とを設けたエレベータ制御装置。

さらに、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。

すなわち、界磁巻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、その電流がインバータのスイッチング素子や界磁巻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、バ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。

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く、製造費を大幅に上昇することなく、製造費を大幅に上昇することなく、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。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

（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。

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、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、ダイオード６とスイッチング素子７との並列回路８を６個、ブリッジ接続している。そして、このインバータ５の各スイッチング素子７を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_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-で高速に通電遮断制御することによって、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１８、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１８、１９にはかご２２及び釣合い重り２３が取付けられている。

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が設けられている。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。

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、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。

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、バネの付勢力でブレーキシューを可動部分（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。

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バネを開き、ブレーキシューを可動部分（電動機１６の回転ドラム）から離す。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か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。

図２（ａ）は永久磁石同期型の電動機１６の断面模式図である。固定子側に複数の界磁巻線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巻線３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔは、例えば図２（ｂ）に示すスター結線されているか、図２（ｃ）に示すΔ結線されている。

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。

巻線短絡指令部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が巻線短絡指令部３６側に接続されている状態において、ＰＷＭ信号発生部１５に、図３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_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-のレベルは下記のようになる。

ｇ_R+＝ＯＦＦ、ｇ_R-＝ＯＮ、ｇ_S+＝ＯＦＦ、
ｇ_S-＝ＯＮ、ｇ_T+＝ＯＦＦ、ｇ_T-＝ＯＮ
となる。

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の各界磁巻線３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔとで閉回路を形成する。したがって、界磁巻線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巻線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。

エレベータ起動停止部２６からのブレーキ開放信号ｃにて切換スイッチ３８が電流制御部２９側に接続され、さらに切換スイッチ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い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_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-を送出する。

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、巻線短絡指令部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。さらに、回生制動制御部は、過電流検出部３５、回生制動指令部３１及び巻線短絡指令部３６で構成されている。

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、かご呼びボタン２４操作、乗場呼びボタン２５操作の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、切換スイッチ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イッチ３７を電流制御部２９側に接続する。

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から到達階までの加速、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。

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の各スイッチング素子７へそれぞれＰＷＭ信号ｇ_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-を送出する。

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３０、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、切換スイッチ３７を「０」信号側に切換える。

そして、過電流検出部３５、回生制動指令部３１及び巻線短絡指令部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。

例えば０．５秒等の微少時間Δｔ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）、切換スイッチ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）。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_H以上の場合は（Ｓ７）、回生制動を実施せずに、過電流フラグを１に設定する（Ｓ８）。

電流Ｉが過電流を示す上限値Ｉ_H未満の場合は（Ｓ７）、短絡信号ａをオンにして、回生制動を実施するために、切換スイッチ３７を短絡巻線指令部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。

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_H以上の場合は（Ｓ１０）、過電流フラグを１に設定し（Ｓ１１）、短絡信号ａをオフにして回生制動を停止する（Ｓ１２）。

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_L未満の場合は（Ｓ１３）、過電流フラグを０に解除する（Ｓ１４）。

電流計３４で検出された電流Ｉが上限値Ｉ_H未満で基準値Ｉ_L以上の場合で（Ｓ１３）、かつ過電流フラグが１の場合は（Ｓ１５）、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。

図５（ａ）は、一定速度で回転状態の電動機１６に対して、回生制動の開始から電動機１６の停止までの時間ｔと電流Ｉ（回生電流）との関係を示す図である。また、図５（ｂ９）は、一定速度で回転状態の電動機１６に対して、回生制動の開始から電動機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。

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の界磁巻線３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔで生じた回生電力のエネルギーは、界磁巻線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巻線３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔ自体で消費している。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。

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から分離するためのコンタクタ接点を設ける必要はない。

さらに、図５（ａ）に示すように、回生制動期間中に電動機１６の界磁巻線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_Hを超えると、回生制動を一時停止し、電流Ｉが基準値Ｉ_L未満に低下すると、再度、回生制動を起動している。したがって、界磁巻線３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔや各スイッチング素子７、に過大電流が流れて、界磁巻線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。

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。

（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。

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１６には速度計２７が取付られ、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。

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。

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及び巻線短絡指令部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。

そして、過電流検出部３５、回生制動指令部３１及び巻線短絡指令部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。

例えば０．５秒等の微少時間Δｔ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）、切換スイッチ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）。

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、かご２２に搭乗している利用客に不安感を与える上限値ｄｖ_H以上の場合は（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_H未満の場合は（Ｑ７）、短絡信号ａをＯＮにして、回生制動を実施するために、切換スイッチ３７を短絡巻線指令部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。

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_H以上の場合は（Ｑ１０）、過速フラグを１に設定し（Ｑ１１）、短絡信号ａをＯＦＦにして回生制動を停止する（Ｑ１２）。

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_L未満の場合は（Ｑ１３）、過減速フラグを０に解除する（Ｑ１４）。

減速度計３９で検出された減速度ｄｖが上限値ｄｖ_H未満で基準値ｄｖ_L以上の場合は（Ｑ１３）、過速減速フラグが１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。

図８（ａ）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８（ｂ）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と速度ｖとの関係を示す図である。

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。

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８（ａ）に示すように、回生制動期間中に電動機１６の減速度ｄｖが、かご２２に搭乗している利用客に不安感を与える上限値ｄｖ_Hを超えると、回生制動を一時停止し、減速度ｄｖが基準値ｄｖ_L未満に低下すると、再度回生制動を起動している。したがって、かご２２に搭乗している利用客に不安感を与えることなく、かご２２を短時間で目的階に制動停止できる。

（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。

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_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-を出力する停電時巻線短絡指令部４３が設けられている。

ｇ_R+＝ＯＦＦ、ｇ_R-＝ＯＮ、ｇ_S+＝ＯＦＦ、
ｇ_S-＝ＯＮ、ｇ_T+＝ＯＦＦ、ｇ_T-＝ＯＮ
この停電時巻線短絡指令部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いる。

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ＰＷＭ信号ｇ_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-の信号路に切換スイッチ４１、４２が介挿されている。停電時巻線短絡指令部４３からの各ＰＷＭ信号ｇ_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-は前記切換スイッチ４１、４２の他方端に入力されている。

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、各切換スイッチ４１、４２が停電時巻線短絡指令部４３側に切換えられ、停電時巻線短絡指令部４３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。

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。

（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。

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、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。このインバータ５ａにおいては、ダイオード６とスイッチング素子７との並列回路８を４個、ブリッジ接続している。そして、このインバータ５ａの各スイッチング素子７を図示しないＰＷＭ（パルス幅変調）信号発生部から出力される各ＰＷＭ信号ｇ_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-で高速に通電遮断制御することによって、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の電機子巻線４６に供給する。

この他励磁式直流電動機４５の他励界磁巻線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、他励界磁巻線４７による電機子巻線４６に対する直流磁界は維持されている。

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。

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、図示しない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_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-のレベルを下記のように設定する。

ｇ_R+＝ＯＦＦ、ｇ_R-＝ＯＮ、ｇ_S+＝ＯＦＦ、ｇ_S-＝ＯＮ
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の電機子巻線４６とで閉回路を形成する。したがって、電機子巻線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巻線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。

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。

（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。

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、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、ダイオード６とスイッチング素子７との並列回路８を６個、ブリッジ接続している。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_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-で通電遮断制御することによって、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に供給している。

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巻線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。

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。

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、Ｔの各相のスイッチング素子７に印加する各ＰＷＭ信号ｇ_R+、ｇ_R-、ｇ_S+、ｇ_S-、ｇ_T+、ｇ_T-のレベルを下記のように設定する。

ｇ_R+＝ＯＦＦ、ｇ_R-＝ＯＮ、ｇ_S+＝ＯＦＦ、
ｇ_S-＝ＯＮ、ｇ_T+＝ＯＦＦ、ｇ_T-＝ＯＮ
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の各固定側巻線５４とで閉回路を形成する。したがって、各固定側巻線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巻線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５２は短時間で停止される。

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。

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 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 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 同実施形態のエレベータ制御装置の動作を示す流れ図 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及び速度特性を示す図 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 同実施形態のエレベータ制御装置の動作を示す流れ図 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及び速度特性を示す図 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 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 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 従来のエレベータ制御装置の概略構成図

符号の説明

１…交流電源、２…電力変換部、４…整流器、５．５ａ…インバータ、６…ダイオード、７…スイッチング素子、８…並列回路、１０，１０ａ，１４…電力線、１５…ＰＷＭ信号発生部、１６…電動機、２２，２２ａ…かご、２６…エレベータ起動停止部、２７…速度計、２８…速度制御部、２９…電流制御部、３０…ブレーキ装置、３１…回生制動指令部、３２Ｒ，３２Ｓ，３２Ｒ…界磁巻線、３３，５５…永久磁石、３４…電流計、３５…過電流検出部、３６…巻線短絡指令部、３９…減速度検出部、４０…停電検出部、４３…停電巻線短絡指令部、４４…バッテリー、４５…他励磁式直流電動機、４６…電機子巻線、４７…他励界磁巻線、４９…無停電装置、５２…リニアモータ、５３…昇降路、５４…固定側巻線

Claims (4)

1. 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前記永久磁石同期型の電動機の界磁巻線に供給する電力変換部と、
   前記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開放状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持することで前記界磁巻線との間で閉回路を形成し、当該界磁巻線に生じる回生電力エネルギーを前記界磁巻線で消費させて前記電動機を回生制動する回生制動制御部とを備え、
   前記回生制動制御部は、前記ブレーキ装置の制動期間中に前記ブレーキ装置の動作状態を検出し、前記ブレーキ装置が制動不能状態と検出したときのみ、前記電動機を回生制動する回生制動指令部を設け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前記永久磁石同期型の電動機の界磁巻線に供給する電力変換部と、
   前記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開放状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持することで前記界磁巻線との間で閉回路を形成し、当該界磁巻線に生じる回生電力エネルギーを前記界磁巻線で消費させて前記電動機を回生制動する回生制動制御部とを備え、
   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巻線に流れる電流を検出する電流検出部を設け、
   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過電流を示す上限値を超えたか否かを検出する過電流検出部と、この過電流検出部から過電流を示す上限値を超えた信号を受けたとき前記電動機の回生制動を停止する回生制動指令部を設けたことを特徴とするエレベータ制御装置。
3. 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前記永久磁石同期型の電動機の界磁巻線に供給する電力変換部と、
   前記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開放状態に維持し、他方極側の各スイッチング素子を閉成状態に維持することで前記界磁巻線との間で閉回路を形成し、当該界磁巻線に生じる回生電力エネルギーを前記界磁巻線で消費させて前記電動機を回生制動する回生制動制御部とを備え、
   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設け、
   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過減速を示す上限値を超えたか否かを検出する減速度検出部と、この減速度検出部から減速度が上限値を超えた信号を受けたとき前記電動機の回生制動を停止する回生制動指令部とを設けたことを特徴とするエレベータ制御装置。
4. 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ないし請求項３の何れか一項に記載のエレベータ制御装置。

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